적절한 밸브 스템 씰링 모범 사례

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밸브 씰링 방법 선택에 대해 자세히 알아보기 전에 밸브 스템 씰링의 문제점을 이해하고 이를 수행하는 방법을 설명하는 것이 가장 좋습니다. 제어 및 블록 밸브는 슬라이딩 스템 또는 로터리라는 두 가지 주요 범주 중 하나로 분류됩니다.

슬라이딩 스템 밸브는 본체에 막대가 돌출되어 올라가고 내려가 밸브를 열고 닫는 밸브입니다. 로터리 밸브에는 플러그, 디스크 또는 볼에 연결된 밸브 측면 밖으로 연장되는 샤프트가 있습니다. 샤프트가 회전함에 따라 로터리 밸브가 열리고 닫힙니다. 어느 설계에서든 밸브 스템은 본체에서 나와야 하며 상대적으로 마찰 없이 움직일 수 있어야 하며 동시에 프로세스를 억제하고 누출을 방지해야 합니다.

밸브 스템 씰링 어셈블리가 이를 가능하게 합니다. 밀봉은 일반적으로 기존 패킹 또는 벨로우즈 밀봉이라는 두 가지 방법 중 하나로 수행됩니다. 각 방법의 장단점과 함께 이러한 방법의 작동 방식에 대한 자세한 내용은 다음과 같습니다.

밸브 스템 씰은 두 가지 상반된 목표를 달성해야 합니다. 첫째, 밸브 스템을 완전히 밀봉하고 공정에서 발생하는 모든 비산 배출을 줄여 이상적으로 제거해야 합니다. 둘째, 밸브 스템이 수천 번 순환하더라도 밸브 스템이 자유롭게 움직이고 계속 밀봉되도록 하면서 이러한 위업을 달성해야 합니다. 여러 산업 표준이 이러한 요구 사항을 다루고 있지만 필요한 성능과 테스트 방법은 크게 다릅니다.

세 가지 주요 비산 배출 표준은 TA Luft, FCI 91-1 및 ISO 15848입니다. TA Luft는 세 가지 중 가장 덜 포괄적이며 개스킷 크기 및 공정 온도를 기준으로 누출율 표준을 제공합니다. 그러나 필요한 테스트 주기 수나 이동 거리에 대한 특정 테스트 매개변수가 부족하므로 다양한 밸브 설계 간의 누출 결과를 비교하기가 어렵습니다.

FCI 91-1은 유체 제어 연구소(Fluid Control Institute)에서 작성되었으며 EPA(환경 보호국)에서 규정한 누출 감지 및 수리 요구 사항에 더욱 밀접하게 부합합니다. 이는 EPA의 방법 21을 사용하여 밸브 패킹의 냄새를 맡고 누출율을 결정합니다(그림 1). 이 표준은 밸브 테스트 방법에 대한 세부 정보를 제공합니다. 밸브 스템 씰 설계는 지정된 횟수의 기계적 및 열적 주기 후에 발생하는 누출율을 기준으로 다양한 분류 등급을 달성합니다.

지금까지 가장 포괄적인 표준은 ISO 15848입니다. 이 표준에는 기계적 주기, 열 주기 및 스템 크기를 기반으로 제어 밸브와 격리 밸브 모두에 ​​대한 다양한 누출 분류율이 있습니다. 또한 헬륨이나 메탄을 사용한 테스트도 가능하며, 헬륨의 스템 씰 누출을 측정하는 두 가지 방법을 지정합니다. 각 방법은 단순한 냄새 테스트보다 훨씬 더 복잡합니다. 특히, 밸브의 상부는 밀폐된 인클로저에 싸여 있으며 테스트 가스로 플러시되거나 완전 진공 상태가 되고, 밸브 내부는 헬륨으로 가압됩니다. 그러면 누출량을 정확하게 측정할 수 있습니다.

밸브 스템 씰 배열의 성능을 평가할 때 밸브 테스트 방법과 밸브가 충족하는 특정 분류를 결정하는 것이 중요합니다. 밸브를 기계적으로 적은 횟수로 순환시키면 매우 낮은 누출율을 달성하는 것이 상대적으로 쉽습니다. 밸브가 기계적으로 수천 번 순환되는 동시에 열 사이클도 견딜 때 매우 낮은 누출율을 달성하고 유지하는 것은 훨씬 더 어렵습니다. 열 주기는 PTFE(테플론이라고도 알려진 테트라플루오로에틸렌의 합성 불소 중합체)의 높은 팽창률과 흑연의 낮은 회수율로 인해 밀봉에 영향을 미치므로 포장 설계가 까다롭습니다.

밸브 스템 밀봉의 가장 일반적인 방법은 밸브 샤프트를 둘러싸는 일련의 PTFE 또는 흑연 링을 사용합니다(왼쪽 그림 2). 링은 패킹 팔로어, 패킹 플랜지 및 볼트의 조합으로 압축되어 패킹 링을 샤프트에 대해 누르고 압착합니다. 압축된 링은 밸브 본체와 샤프트에 대한 밀봉을 유지하면서 밸브 스템을 움직이게 하여 공정 유체가 스템을 통과하여 빠져나가는 것을 방지합니다. 특정 응용 분야에서는 패킹이 전체 공정 누출에 대해서만 보호하면 되므로 상대적으로 사소한 비산 배출은 문제가 되지 않으며 자유 줄기 이동이 더 중요한 요구 사항으로 간주됩니다.