대구경 글로브 밸브를 매일 사용하는 사용자들은 증기, 고압수 등 상대적으로 압력 차이가 큰 유체에서 대구경 글로브 밸브를 닫는 것이 어렵다는 문제를 자주 보고합니다. 강제로 닫으면 항상 누설이 발생하고, 밸브를 완전히 닫기가 어렵습니다. 이러한 문제는 밸브의 구조적 설계와 인위적인 한계 수준의 출력 토크 부족으로 인해 발생합니다.

대구경 밸브 전환의 어려움 분석

평균 성인의 수평 한계 출력 힘은 60~90kg이며, 이는 체격에 따라 다릅니다.

일반적으로 글로브 밸브의 흐름 방향은 낮게 들어오고 높게 나오도록 설계되었습니다. 사람이 밸브를 닫을 때, 인체는 핸드휠을 수평으로 돌려 밸브 플랩이 아래로 이동하여 닫힙니다. 이때, 다음 세 가지 힘의 조합을 극복해야 합니다.

(1) 축 추력 Fa;

(2) 패킹과 밸브 스템 사이의 마찰력 Fb;

(3) 밸브 스템과 밸브 디스크 코어 사이의 접촉 마찰력 Fc

모멘트의 합은 ∑M=(Fa+Fb+Fc)R입니다.

직경이 클수록 축방향 추력이 더 큰 것을 알 수 있습니다. 닫힌 상태에 가까울 때, 축방향 추력은 배관망의 실제 압력과 거의 비슷합니다(P1-P2≈P1, P2=0).

예를 들어, 10bar 증기 파이프에 DN200 구경 글로브 밸브를 사용하면 첫 번째 폐쇄 축 추력 Fa=10×πr2=3140kg만 필요하고 폐쇄에 필요한 수평 원형력은 일반 인체가 출력할 수 있는 수평 원형력 한계에 가깝기 때문에 이 조건에서 한 사람이 밸브를 완전히 닫는 것은 매우 어렵습니다.

물론 일부 공장에서는 이런 밸브를 역방향으로 설치하여 닫기 어려운 문제를 해결할 것을 권장하지만, 닫힌 후에 열기 어려운 문제도 있습니다.

대구경 글로브 밸브 내부 누설 원인 분석

대구경 글로브 밸브는 일반적으로 보일러 출구, 주 실린더, 증기 주관 및 기타 위치에 사용됩니다. 이러한 위치에는 다음과 같은 문제가 있습니다.
(1) 일반적으로 보일러 출구의 압력차가 비교적 크기 때문에 증기 유량도 크고, 밀봉면의 침식 손상도 큽니다. 또한, 보일러의 연소 효율이 100%가 될 수 없어 보일러 출구 증기의 수분 함량이 높아져 밸브 밀봉면에 캐비테이션이 발생하기 쉽고, 캐비테이션 손상도 쉽게 발생합니다.

(2) 보일러 출구 및 보조 실린더 근처의 스톱 밸브의 경우, 보일러에서 방금 나온 증기는 간헐적인 과열 현상을 나타내므로 포화 과정에서 보일러수의 연수 처리가 적절하지 않으면 물의 일부가 침전되는 경우가 많습니다. 산 및 알칼리 물질은 밀봉 표면에 부식 및 침식을 유발합니다. 또한 일부 결정성 물질이 밸브 밀봉 표면에 부착되어 결정화되어 밸브가 밀폐되지 않을 수 있습니다.

(3) 서브 실린더의 입구 및 출구 밸브의 경우, 생산 요구 사항 등의 이유로 밸브 후단의 증기 소비량이 크거나 때로는 작습니다. 이로 인해 밸브 밀봉 표면에 침식, 캐비테이션 및 기타 손상이 발생합니다.

(4) 일반적으로 대구경 파이프라인을 열 때는 파이프라인을 예열해야 하며, 예열 과정에서는 일반적으로 소량의 증기가 통과해야 합니다. 이렇게 하면 파이프라인이 일정 수준까지 천천히 고르게 가열된 후 스톱 밸브가 완전히 열려 파이프라인 손상을 방지할 수 있습니다. 급격한 가열은 과도한 팽창을 유발하여 일부 연결 부품을 손상시킵니다. 그러나 이 과정에서 밸브 개구부가 매우 작아져 침식 속도가 정상적인 사용 효과보다 훨씬 커지고 밸브 밀봉 표면의 수명이 심각하게 단축됩니다.

대구경 글로브 밸브 전환 시 발생하는 어려움에 대한 솔루션

(1) 우선, 플런저 밸브와 패킹 밸브의 마찰 저항의 영향을 피하고 전환이 용이한 벨로우즈 실드 글로브 밸브를 선택하는 것이 좋습니다.

(2) 밸브 코어 및 밸브 시트는 스텔라이트 카바이드와 같이 내식성 및 내마모성이 우수한 재료로 제작되어야 합니다.

(3) 이중 밸브 디스크 구조를 채택하는 것이 좋습니다. 이는 개구부가 작아 과도한 침식이 발생하지 않아 수명과 밀봉 효과에 영향을 미치지 않습니다.