산업용 배관 시스템에서 고온 및 고압 조건은 밸브에 항상 엄격한 요건을 요구해 왔습니다. 전통적으로 게이트 밸브와 볼 밸브 이러한 환경에서는 안정적인 밀봉 성능과 내압 성능을 제공하는 밸브가 주류를 이루어 왔습니다. 그러나 밸브 소재와 구조 설계가 발전함에 따라 점점 더 많은 기업들이 다음과 같은 요구사항을 제기하고 있습니다.
버터플라이 밸브가 대안으로 사용될 수 있습니까? 문 아니면 고온, 고압 조건에서 볼 밸브를 사용하는가?
이 기사에서는 밸브 구조, 밀봉 특성, 재료 선택 및 실제 적용 사례에 대한 심층 분석을 제공하여 엔지니어가 밸브를 선택할 때 보다 정보에 입각한 결정을 내리는 데 도움을 줍니다.
1) 게이트 밸브: 강력한 압력 용량과 안정적인 금속 밀봉으로 완전 개방 또는 완전 폐쇄 작동에 이상적
게이트 밸브는 쐐기 모양의 게이트 구조를 사용하여 높은 압축력과 안정적인 금속 간 밀봉을 제공합니다.
이 제품은 증기 시스템, 정제 장치, 고온 오일 서비스와 같은 중요한 응용 분야에 적합합니다.
견고한 설계로 침식에 강해 밀봉 표면이 고속 매체로 인해 손상될 가능성이 적습니다.
2) 볼밸브 : 높은 밀봉성능, 간편한 조작, 뛰어난 내압성
플로팅 또는 트러니언 장착 볼 구조 덕분에 볼 밸브는 높은 압력에서도 밀폐된 밀봉을 유지할 수 있습니다.
금속 시트 볼 밸브는 425°C를 초과하는 온도에서 작동할 수 있습니다.
빠른 개폐가 가능하므로 빠른 차단이 필요한 시스템에 적합합니다.
따라서 극한의 작동 조건에서는 게이트 밸브와 볼 밸브가 일반적으로 더 안정적이고 안전한 선택으로 간주됩니다.
재료와 제조 기술의 발전으로 버터플라이 밸브, 특히 트리플 오프셋 금속 시트 버터플라이 밸브(TOBV)는 성능이 크게 향상되어 고온, 고압 응용 분야에서 경쟁 우위를 확보했습니다.
금속 시트 설계로 고온(일반적으로 재료에 따라 425°C~600°C)을 견딜 수 있습니다.
토크 시트 설계로 디스크가 마찰 없이 씰링 링에 닫히므로 마모가 줄어듭니다.
게이트 밸브와 볼 밸브에 비해 무게가 가볍고, 구조가 컴팩트하며, 비용이 낮고, 설치 면적이 작습니다.
그 결과, 엔지니어들은 비용과 유지관리 복잡성을 줄이기 위해 특정 고온, 고압 조건에서 버터플라이 밸브가 게이트 또는 볼 밸브를 대체할 수 있는지 여부를 점점 더 평가하고 있습니다.
1) 압력 등급
금속 시트 버터플라이 밸브는 일반적으로 클래스 300~600에 이르며, 일부는 클래스 900까지 이릅니다.
게이트 밸브와 볼 밸브는 일반적으로 클래스 1500을 커버하며, 어떤 경우에는 클래스 2500까지 커버합니다.
결론: 버터플라이 밸브는 최대 600등급의 압력에 대해 경쟁력이 있습니다. 그러나 더 높은 압력 등급의 경우 게이트 밸브나 볼 밸브가 여전히 권장됩니다.
2) 온도 성능
트리플 오프셋 버터플라이 밸브: 일반적으로 약 425°C이며, 밀봉 재료에 따라 더 높을 수도 있습니다.
금속 시트 볼 밸브: 425°C–700°C
금속 시트 게이트 밸브: 600°C 이상
결론: 버터플라이 밸브는 중간에서 높은 온도에 적합하지만, 극도로 높은 온도에서는 게이트 밸브와 볼 밸브가 여전히 유리합니다.
3) 밀봉 성능 및 누출률
트리플 오프셋 버터플라이 밸브는 누출을 전혀 발생시키지 않습니다(ANSI 클래스 VI).
볼 밸브는 누출을 전혀 발생시키지 않을 수도 있습니다.
일반적으로 금속 시트가 장착된 게이트 밸브는 허용 한도 내에서 사소한 누출을 허용할 수 있습니다.
결론: 버터플라이 밸브와 볼 밸브는 비슷한 밀봉 성능을 가지고 있지만, 버터플라이 밸브의 밀봉 안정성은 작동 조건과 가공 정확도에 더 많이 좌우됩니다.
4) 작동 토크 및 효율
버터플라이 밸브는 토크가 낮고 액추에이터를 사용하여 자동화하기가 더 쉽습니다.
볼 밸브는 비교적 높은 토크가 필요합니다.
게이트 밸브는 토크가 높고, 열림/닫힘 시간이 더 깁니다.
결론: 버터플라이 밸브는 자동화 통합에 있어 이점을 제공합니다.
5) 비용 및 유지 관리
버터플라이 밸브는 비용이 저렴하고, 유지관리가 쉽고, 가볍고, 설치가 간단합니다.
볼 밸브와 게이트 밸브는 가격이 비싸고, 무겁고, 유지관리 공간도 더 많이 필요합니다.
결론: 조건이 허락한다면 버터플라이 밸브는 확실한 경제적 이점을 제공합니다.
사례 1: 가스 화력 발전소 증기 라인(450°C, Class 300)
원래 설계에서는 게이트 밸브를 사용했지만, 설치 공간이 제한적이고 유지 관리가 어려워서 트리플 오프셋 버터플라이 밸브로 교체하게 되었습니다.
결과:
● 눈에 띄는 누출 없이 안정적인 작동
● 유지보수 비용 40% 절감
● 개폐시간 기존 대비 1/5로 단축
사례 2: 정유 장치의 고온 오일 이송(520°C, Class 600)
처음에는 고온 때문에 버터플라이 밸브를 시도했지만, 장시간 고온 조건에서는 씰링 링이 변형되었습니다. 결국 금속 시트 볼 밸브가 설치되었습니다.
결과:
● 볼밸브는 더욱 안정적인 밀봉수명을 제공합니다.
● 잦은 작동에도 스티킹이 발생하지 않음
사례 3: 도시 지역 난방 시스템(200°C, PN40)
트리플 오프셋 버터플라이 밸브가 게이트 밸브를 대체했습니다.
결과:
● 밸브 무게 70% 감소
● 비용 30% 감소
● 5년 이상 주요 장애 없이 원활하게 운영되고 있습니다.
결론: 게이트 또는 볼 밸브를 버터플라이 밸브로 교체하는 것은 온도, 압력, 유체 특성 및 작동 빈도에 따라 크게 달라집니다.
버터플라이 밸브를 대체품으로 고려할 수 있는 상황:
● 압력 등급 ≤ Class 600 또는 PN40–PN100
● 온도 ≤ 약 450°C
● 고체 입자가 최소화된 비교적 깨끗한 매체
● 비용, 무게, 설치 공간 등이 중요한 고려 사항입니다.
● 빠른 개폐 또는 자동화가 필요한 시스템
게이트 또는 볼 밸브가 여전히 권장되는 상황:
● 극한 고온(>500°C)
● 극고압(Class 900 이상)
● 고형물을 함유하고 코킹이나 결정화가 일어나기 쉬운 매체
● 장기간 무누설을 요구하는 잦은 운전
● 중요 안전 조건(위험 매체)
최종 원칙:
버터플라이 밸브는 게이트 밸브나 볼 밸브를 대체할 수 있지만, 선택 시에는 작동 조건을 제어할 수 있어야 하며 재료와 설계가 적절하게 일치해야 합니다.
Q1: 트리플 오프셋 버터플라이 밸브는 누출을 전혀 일으키지 않을 수 있나요?
네. 고정밀 트리플 오프셋 금속 시트 버터플라이 밸브는 무누설 성능을 달성할 수 있지만, 설치 및 작동 조건에 대한 엄격한 관리가 필요합니다.
Q2: 버터플라이 밸브를 입자나 슬러리가 포함된 매체에 사용할 수 있나요?
권장하지 않습니다. 이물질이 밀봉 표면에 갇히면 밸브 수명이 단축될 수 있습니다. 이러한 용도에는 나이프 게이트 밸브나 특수 설계된 밸브가 더 적합합니다.
Q3: 버터플라이 밸브는 고온 조건에서 고장나는 경향이 있는 이유는 무엇입니까?
주된 이유는 고온으로 인해 밀봉 링 재료가 변형되기 때문이며, 특히 작동 온도가 재료의 정격 한계를 초과할 경우 밀봉 성능이 저하됩니다.
Q4: 고압 순환 조건에서 버터플라이 밸브와 볼 밸브 중 어느 밸브가 더 긴 수명을 가집니까?
볼 밸브는 일반적으로 볼이 시트에 꼭 맞아 압력 저항성이 더 강하기 때문에 수명이 더 안정적입니다.
Q5: 적절한 밸브를 어떻게 선택해야 합니까?
안전성과 신뢰성을 보장하기 위해 공급업체 또는 엔지니어에게 작동 매개변수(매체 유형, 온도, 압력, 작동 방식, 주파수)를 제공하여 선정 평가를 실시하는 것이 좋습니다.
