컨트롤 밸브 (Control Valve)의 Actuator

시스템 설계에서 가장 많이 사용되는 밸브 중 하나는 조절밸브(Control Valve)입니다. 유량, 온도, 압력 등 다양한 인자를 조절할 수 있습니다. 이러한 Control valve는 구동장치가 같이 들어갑니다. 이번에는 그 구동장치에 대해 알아보도록 하겠습니다.

 

Valve Actuator

 

컨트롤 밸브 (Control Valve)의 Actuator

Control Valve의 구동방식은 공기식, 전기식, 전자-유압식, 수동식이 있습니다. 공기식 구동장치는 격판(Diaphragm) 구동장치와 피스톤(Piston) 구동장치가 있습니다. 격판 구동장치는 설비가 간단하고 신뢰성이 좋고 피스톤 구동장치는 밸브의 조작력이 크고 동작이 신속한 특성이 있습니다. 전기식(Electric)과 전자-유압식(Eletro-Hydraulic) 구동장치는 공기식 구동장치에 비해 구조가 복잡하고 가격이 비싸지만 압축공기가 필요하지 않고, 큰 조작력을 얻을 수 있는 장점이 있습니다. 

 

1. Pneumatic Diaphram Actuator (격파 구동장치)

격판 구동장치는 정방향 구동방식과 역방향 구동방식이 있습니다. 정방향 구동방식(Direct-Acting Diaphragm)은 압력실의 공기압력이 상승되면 구동장치축(Actuator stem)이 격판 케이싱(Casing) 외부로 밀려 나오는 방식이며 역방향 구동방식(Reverse-Acting Diaphragm)은 압력실의 공기압력이 상승되면 구동장치 축(Actuator Stem)이 격판 케이싱 내부로 밀려들어가는 방식입니다. 조작력은 스프링힘과 공기압력이 작용하는 격판 힘과 차이입니다. 

 

Diaphram Actuator의 특징은 아래와 같습니다. 

• 소형 구동장치를 정․역방향으로 쉽게 바꾸어 조립할 수 있음
• 격판 구동장치의 크기는 요구되는 조작력과 공급되는 공기 압력에 의해서 결정
• 격판 구동장치는 간단하고 호환성이 있으며 경제적임
• 신뢰성이 좋음 

 

2. Pneumatic Piston Actuator (피스톤 구동장치)

공기 압력으로 구동하는 피스톤 구동장치는 고압 공기를 사용하기 때문에 공기압력 조정기(Regulator)가 필요 없습니다. 피스톤 구동 공기가 상실될 경우, 피스톤의 위치를 결정하기 위한 부속설비가 있으며, 공기 상실 시 밸브가 닫히거나, 열리거나, 제자리에 고정되는 방식이 있습니다. 피스톤 구동장치는 다음과 같은 특징이 있습니다. 

• 큰 조작력과 빠른 응답성을 가짐.
• 피스톤의 양방향에 압축공기를 공급하는 양방향 동작 방식은 큰 구동력을 얻을 수 있음.
• 미끄럼 밀봉 장치는 구동장치의 축이 실린더의 내부공기 누설 없이 좌우와 상하로 움직이게 함. 

 

3. Electro-Hydraulic Actuator (전자-유압식 구동장치)

전자-유압식 구동장치의 특성은 다음과 같습니다. 

• 전자-유압식 구동장치는 조정기(Controller)로부터 입력신호와 유압 발생 장치가 필요.
• 전자-유압식 구동장치는 압축공기 사용이 쉽지 않으나 정교한 조작이 요구되는 밸브에 사용됨. 
• 전자-유압식 구동장치는 간단한 조정으로 동작 방향을 변경할 수 있고, 방수 혹은 방폭 케이싱 내부에 모터를 포함한 펌프와 유압 피스톤이 내장되어 있음.  

 

4. Manual Actuator (수동 구동장치)

수동 구동장치는 자동 구동장치가 필요 없으나 때때로 유량 조절의 필요성이 있고 운전 조작이 용이한 장소에 사용됩니다. 또한 자동설비를 정지 혹은 정비하는 동안 공정의 안전운전을 위하여 수동 구동장치가 자동 조정밸브의 바이패스 밸브(By-Pass Valve)를 작동시킵니다. 수동 방식의 경우, Hand Wheel, Lever 등을 사용하여 수동에 의해 조절 됩니다. 

수동 구동장치의 특징은 다음과 같습니다.

• 밸브 플러그(Plug) 혹은 디스크(Disc)를 정확하게 제자리로 되돌리기 위해 원형 지시계를 이용.
• 수동 구동장치는 자동 작동장치보다 비용이 경제적.
• 압축 공기가 없는 장소에서 사용할 수 있음. 
• 주위 온도가 공기 공급관 내부 응축수의 응고 온도보다 낮은 장소에서 사용할 수 있음.
• 밸브의 설치 위치가 자유로움.

이상으로 밸브 Actuator에 대해서 알아보았습니다. 신뢰성, 구동성, 설치 위치, 가격 등을 고려하여 적절한 Valve의 Actuator를 선정한다면, 신뢰성 있는 시스템을 구성할 수 있습니다.