글로브 밸브(Globe Valve)에 대하여

안녕하세요? 지난 시간에 이어 오늘은 글로브 밸브(Globe Valve)에 대해서 말씀드리겠습니다. 지난 시간의 게이트 밸브(Gate Valve)와 다르게 글로브 밸브는 유량조절을 위해서 만들어진 밸브입니다. 

1. 글로브 밸브란?

출처: 중화학공업기술교재

글로브 밸브는 유량제어를 목적으로 한 밸브입니다. 위 그림은 게이트 밸브와의 비교입니다. 

(참고: 2020/08/02 - [별의 시설관리/밸브] - 게이트 밸브(Gate Valve)에 대하여)

그림에서 게이트 밸브로 유량제어를 한다고 생각해 봅시다. 유량을 줄이기 위해서 게이트를 아래로 내리면 유체와 게이트가 충돌하기 시작합니다. 여기서 2가지 문제가 발생하게 됩니다. 첫째는 게이트의 일부만 유체와 충돌하기 때문에 장기간 충돌하게 되면 게이트가 일부만 마모가 되기 때문에 게이트를 완전히 내려도 기밀이 되지 않아 유체를 멈출 수 없게 됩니다. 

또한 유체의 방향과 게이트의 방향이 수직으로 만나기 때문에 게이트에 충돌하면서 생기는 유체의 압력손실이 매우 커지게 됩니다. 이와 같은 이유로 게이트 밸브로 유량제어를 하지 않습니다. 게이트 밸브는 Full Open/Full Close로 사용한다는 것을 기억하시기 바랍니다. 

따라서 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 밸브가 글로브 밸브입니다. 글로브 밸브의 내부 시트와 물과 수직으로 충돌하지 않기 때문에 게이트 밸브와 비교하여 압력손실이 낮습니다. 또한 물과 내부 시트가 충돌하는 부분이 전체적으로 골고루 충돌하기 때문에 마모가 일부분만 진행되지 않고 전체적으로 고르게 진행이 됩니다. 따라서 일부 마모가 진행되어도 밸브가 기밀이 유지될 수 있습니다. 다만 게이트 밸브와 비교하여 글로브 밸브는 유체의 흐름을 바꿔주기 때문에 밸브 내부에 난류가 생기게 되고 압력강하가 커지게 됩니다. 

2. 글로브 밸브의 종류 

출처:http://www.wermac.org

상기 사진과 같이 글로브 밸브는 대략 3가지의 Type이 있습니다. T패턴 글로브 밸브와 앵글패턴 글로브 밸브, Y패턴 글로브 밸브입니다. 

T패턴 글로브 밸브는 일반적으로 가장 많이 사용하는 글로브 밸브입니다. 이 밸브 내부에서는 2번의 유량변동이 있습니다. 유체방향이 'ㄱ'자 모양으로 1번 변경이 되고 'ㄴ'자 모양으로 다시 한번 변경이 됩니다. 다시 말씀드리면 Z자로 유체의 흐름이 변경됩니다. 따라서 유체의 압력손실이 큰 밸브라고 할 수 있습니다. 

앵글패턴 글로브 밸브는 흔히 '앵글밸브'라고도 불립니다. 우리 생활에서 흔히 사용되는 밸브로, 수도 꼭지나 소화전 밸브가 대표적인 예입니다. 이 앵글패턴 글로브 밸브는 단 한 번의 90도로 유량변경이 있으므로 T패턴보다 유체의 압력손실이 적습니다. 

Y패턴 글로브 밸브는 유체의 방향이 45도로 바뀌게 됩니다. 상기 앵글밸브보다 더 유체의 압력손실을 줄여 줄 수 있습니다. 또한 Full Open시 유체의 흐름이 거의 일직선에 가깝게 되어 유체의 압력손실을 크게 줄일 수 있습니다. 

3. 글로브 밸브를 이용한 자동화 밸브

출처:https://instrumentationforum.com/

필자가 화학공장에서 근무하였을 때 글로브 밸브를 상기 그림과 같이 자동화하여 대부분 사용하였습니다. 이것을 Control Valve라고 불렀습니다. 화학공장 현장에 있는 Control Valve는 대부분 공압식이었습니다. 

상기 그림의 왼쪽처럼 Load 부분에 Air가 들어가서 스프링의 장력을 밀어내면서 열리는 Type이 있고, 오른쪽 그림처럼 Load 부분에 Air가 들어가서 스프링의 장력을 밀어 내리면서 닫히는 Type이 있습니다. 왼쪽 Type의 Control의 Valve를 Fail Close라고 하였고, 오른쪽 Type의 Control Valve를 Fail Open이라고 하였습니다. 화학공장 같은 경우는 화재 발생 시나 큰 문제가 생기면 공장을 대부분 정지시켜야 하므로 왼쪽의 Fail Close Type을 많이 사용하였습니다. 

Fail Open/Fail Close의 원리는 간단합니다. 공장에 큰 문제가 생겼을 때는 밸브에 공급되는 Air가 끊어질 수 있습니다. 하지만 스프링의 장력은 없어지는 것이 아니지요. 따라서 큰 문제가 발생하였을 때 스프링의 장력 방향으로 밸브가 움직이게 되고 이것이 Fail Position이 되는 것입니다. 

오늘은 글로브 밸브에 대하여 포스팅을 하였습니다. 오늘도 긴 글 읽어주셔서 감사합니다.