1. 소개

그들의 본질에, 글로브 밸브 대 볼 밸브는 흐름을 제어하는 ​​방식이 다릅니다.:

• 글로브 밸브: 선형 움직이는 플러그를 사용하십시오 (디스크) 그 자체와 고정 좌석 사이의 간격을 조정합니다., 정확한 흐름 튜닝을 가능하게하는 구불 구불 한 흐름 경로 생성.
  유량 정확도가있는 응용 분야의 금 표준입니다. (± 2%) 중요합니다.
• 볼 밸브: 회전 구형 공을 사용하십시오 (포트와 함께) 파이프 라인과 일치합니다 (열려 있는) 또는 차단합니다 (닫은).
  그들의 쿼터 스터 (90°) 운영은 빠른 작동을 가능하게합니다, 그리고 직선 흐름 경로는 압력 강하를 최소화합니다., 로우 사이클 서비스.

두 밸브 유형 모두 차단 업무를 수행 할 수 있습니다, 그러나 내부 기하학에서는 근본적으로 다릅니다, 유압 거동, 밀봉 접근법, 작동 요구와 장기 운영 가능성.

이 기사는 여러 엔지니어링 관점과 비교하고 선택을위한 실질적인 지침을 제공합니다..

2. 글로브 밸브는 무엇입니까??

에이 글로브 밸브 는 선형 모션 밸브 주로 설계되었습니다 흐름 조절 및 조절, 단지 고립보다는.

그 이름은 전통적인 구형 체형에서 비롯됩니다, 현대적인 디자인은 이용 가능하지만 Z- 바디, y-body, 및 앵글 바디 구성 흐름 효율과 압력 강하의 균형.

분기 회전 밸브와 달리 (예를 들어, 볼 밸브), 글로브 밸브 축 방향으로 이동하는 플러그 및 시트 배열 전체 뇌졸중의 흐름을 정확하게 제어 할 수 있습니다. (0–100%).

이것은 글로브 밸브를 만듭니다 프로세스 제어 응용 프로그램에 선호되는 선택 정확한 변조, 안정, 반복성이 필요합니다.

전 세계, 글로브 밸브는 다음과 같은 산업 표준에 의해 관리됩니다:

• API 623 (화석 연료 발전소의 글로브 밸브에 대한 요구 사항)
• ASME B16.34 (압력 - 온도 등급 및 설계 기준)
• IEC 60534 (제어 밸브 크기 및 흐름 특성)

작동 원리

글로브 밸브는 세 가지 주요 단계를 통해 작동합니다:

• 열기: 액추에이터 (핸드 휠/전기/공압) 플러그를 수직으로 들어 올립니다, 플러그와 시트 사이의 흐름 영역을 증가시킵니다.
  구불 구불 한 흐름 경로 (Z/y-angang 바디) 통제 된 난기류를 만듭니다, 부분 개구부에서의 흐름 안정화.
• 폐쇄: 플러그를 낮추면 흐름 영역이 줄어 듭니다, 압력 강하 증가 및 흐름 속도. 소프트 시트 플러그는 좌석에 압축하여 밀접한 차단을 달성합니다..
• 조절: 플러그 위치 (예를 들어, 30% 열려 있는) 일관된 유량을 유지합니다.
  포물선 또는 V- 노치 플러그 설계는 선형 또는 동일한 중심 흐름 특성을 보장합니다. (IEC 당 60534-2-1), 프로세스 제어에 중요합니다.

주요 구성 요소

3. 볼 밸브 란 무엇입니까??

에이 볼 밸브 는 분기 회전 회전 밸브 그것은 구형 폐쇄 요소를 사용합니다 ("공") 유체 흐름을 시작하거나 중지하기위한 중앙 구멍.

보어가 파이프 라인과 정렬 될 때, 밸브가 완전히 열려 있습니다; 회전시 90 °, 보어는 파이프 라인에 수직입니다, 차단 흐름.

볼 밸브는 다음과 같은 국제 표준에 따라 정의됩니다:

• API 608 / 6d 화재 (파이프 라인 및 프로세스 서비스에 대한 볼 밸브 설계 및 테스트 요구 사항)
• ASME B16.34 (압력 - 온도 등급, 설계 기준)
• ISO 17292 (금속- 산업용으로 부드러운 볼 밸브)

그들은 귀중합니다 낮은 작동 토크, 빠른 차단 기능, 단단한 밀봉 (ANSI/FCI 클래스 VI 당 버블 테이트 누출), 소형 건축, 기름에 널리 사용됩니다 & 가스, 화학적인, 물, 및 HVAC 산업.

작동 원리

볼 밸브는 세 가지 주요 단계를 통해 작동합니다:

• 열기: 액추에이터는 볼을 90 ° 시계 방향으로/시계 반대 방향으로 회전시킵니다, 볼 포트를 파이프 라인과 정렬합니다. 유량은 최소한의 저항으로 포트를 통해 직접 통과합니다.
• 폐쇄: 볼 회전 90 °가 파이프 라인이 차단됩니다.(에스) 흐름을 중지합니다.
  플로팅 볼 디자인은 라인 압력을 사용하여 밀봉을 향상시킵니다; Trunnion 디자인은 양방향 폐쇄에 스프링을 사용합니다.
• 조절 (제한된): V- 포트 볼 밸브 (노치 포트로) 흐름을 변조 할 수 있습니다, 그러나 그들의 흐름 특성은 글로브 밸브보다 덜 안정적입니다. (± 5% 정확도 vs. ± 2%).

주요 구성 요소

4. 설계 & 글로브 밸브 대 볼 밸브의 내부 형상

글로브 밸브 디자인

• 흐름 경로: 글로브 밸브는 a 구불 구불 한 s- 또는 Z 자형 흐름 경로, 플러그와 시트를 지나갈 때 유체가 방향을 바꾸도록 강요.
• 폐쇄 요소: 에이 플러그 (디스크) 시트 링에 수직으로 선형으로 움직입니다, 줄기에 의해 제어됩니다.
  이 형상은 글로브 밸브가 이상적입니다 조절 및 흐름 조절 플러그 위치는 흐름 영역과 관련이 있기 때문입니다.
• 좌석 & 플러그 인터페이스: 그만큼 줄기의 축력 플러그를 좌석에 누릅니다, 신뢰할 수있는 차단을 생성합니다.
  포물선 및 V- 노치 플러그는 예측 가능성을 제공합니다 선형 또는 동일한 중심 흐름 특성.
• 압력 강하: 구불 구불 한 길이 증가합니다 헤드 손실 - 압력 강하는 동일한 보어 크기의 볼 밸브보다 3–5 × 높을 수 있습니다..
• 신체 패턴:

• • Z- 바디: 기준, 최고 압력 강하, 스로틀링에 대한 강력한.
  • y-body: 각도 흐름 경로는 ΔP를 ~ 30% 줄입니다..
  • 앵글 바디: 90° 회전, 코너 설치 또는 슬러리 서비스에 유용합니다.

볼 밸브 디자인

• 흐름 경로: 볼 밸브는 a 똑바로 구멍을 뚫었습니다. 풀 포트 디자인으로, 보어는 파이프 직경과 같습니다, 결과 거의 제로 압력 강하 (CV는 직선 파이프에 가깝습니다).
• 폐쇄 요소: 에이 회전 구형 공 시추 된 구멍과 함께, 쿼터 전환 줄기에 의해 운영됩니다.
• 좌석 디자인: 공은 씰을 상대합니다 탄력성 또는 금속 좌석 접촉 압력이 높습니다. 이것은 제공합니다 버블 텐트 차단 그러나 침식 위험으로 인해 제한이 제한됩니다.
• 압력 강하: 감소 된 포트 볼은 약간의 제한을 만듭니다 (ΔP 증가 ~ 5–10%), 그러나 여전히 지구 밸브보다 훨씬 낮습니다.
• 신체 구조:

• • 떠 다니는 공: 단순한, 최대 ~ 6 인치 크기를 사용했습니다, 상류 압력에서 시트 밀봉.
  • Trunnion 마운트 볼: 지원되는 공, 적합합니다 큰 직경과 고압 (6d 화재).
  • V- 포트 볼: 스로틀 링을위한 특수, 제어 밸브처럼 작용하도록 설계되었습니다.

5. 성능 지표

성능 글로브 밸브 대 볼 밸브 흐름 계수와 같은 표준화 된 엔지니어링 메트릭을 사용하여 정량화 할 수 있습니다. (CV), 압력 강하 (ΔP), 스로틀링 정확도, 그리고 작동 역학.

이 매개 변수는 에너지 효율에 직접적인 영향을 미칩니다, 프로세스 안정성, 수명주기 비용.

비교 성능 데이터 (12-인치, 탄소강, 수업 300)

주요 성능 통찰력

에너지 효율성

파이프 라인 서비스에서 볼 밸브가 뛰어납니다. 예를 들어, 에이 12-인치 오일 파이프 라인 (100,000 bbl/day) 볼 밸브를 사용하면 추정이 저장됩니다 $180,000 매년 펌핑 에너지 글로브 밸브와 비교합니다, a 67% 낮은 압력 강하 (5 psi vs. 15 psi).

조절 안정성

글로브 밸브는 우수합니다 정확한 흐름 제어, 유지 ± 2% 정확도 10-90%의 개구부.
대조적으로, V- 포트 볼 밸브는 적당한 제어 기능을 제공합니다 (± 5%) 그러나 안정성을 잃습니다 낮은 개구부 (<30%), 그것들을 덜 적합하게 만듭니다 제약 투약 또는 화학 계량.

작동 속도

볼 밸브가 작동합니다 4–30 × 더 빠릅니다 글로브 밸브보다. ~ 안에 비상 종료 (ESD) 시스템, 이 속도 이점은 응답 시간을 줄입니다 최대 90%, 안전한 셧다운과 치명적인 실패의 차이가 될 수 있습니다..

압력 & 온도 능력

두 디자인 모두 손잡이 고온 (최대 815 ℃) 금속 좌석으로 서비스.

하지만, Trunnion 마운트 볼 밸브 더 높은 성취 압력 등급 (수업 4500) 글로브 밸브에 비해 (수업 3000).

내구성 & 수명주기

글로브 밸브, 강화 트림 옵션, 달성할 수 있다 100,000+ 사이클, 자주 스로틀링에 이상적입니다.

볼 밸브, 특히 부드러운 좌석, 사이클 수명이 짧습니다 (30,000–50,000 사이클) 업그레이드되지 않는 한 금속 좌석 디자인.

6. 밀봉 성능 & 누설 클래스

• 누설 클래스 (산업): 부드러운 볼 밸브가 달성 할 수 있습니다 ANSI/FCI 70-2 클래스 VI (버블 팁).
  탄력성 좌석이있는 글로브 밸브도 클래스 VI를 달성 할 수 있습니다.; 금속-금속 시트는 일반적으로 마감에 따라 클래스 III – IV를 충족합니다.
• 양방향 밀봉: 볼 밸브 (부동 또는 트러 니언 유형) 일반적으로 안정적인 양방향 밀봉을 제공합니다;
  글로브 밸브는 양방향 밀봉을 위해 설계 될 수 있지만 많은 글로브 밸브는 일방적으로 최적화됩니다. (상류 압력 보조 밀봉).
• 마모의 영향 & 고체: 볼 밸브 소프트 시트는 연마 입자에 의해 손상 될 수 있습니다.;
  강력한 트림이있는 글로브 밸브.

7. 작동 속도, 작동, 그리고 액추에이터 호환성

• 작동 속도: 볼 밸브-쿼터 전환 (일반적으로 <2 공압 액추에이터가있는 s);
  글로브 밸브 - 다중 회전; 작동 시간은 크기에 따라 다릅니다 (대형 수동 기어 운영자의 경우 분).
• 액추에이터 호환성:

• • 볼 밸브: 쿼터 전환 액추에이터와 호환됩니다 (공압 랙 앤 피니언, 스카치 요크, 전기 분기 회전). ISO 5211 장착이 일반적입니다.
  • 글로브 밸브: 다중 회전 액추에이터가 필요합니다 (전기 멀티 턴, 공압 선형, 유압 선형).
    액추에이터는 충분한 추력을 제공해야합니다 (축력) 플러그를 차등 압력에 대비하여 이동합니다.

• 제어 통합: 글로브 밸브는 일반적으로 정확한 제어를위한 포지셔너 및 디지털 위치 피드백이 장착되어 있습니다..
  컨트롤 트림이있는 볼 밸브도 계측 할 수 있지만 다른 밸브 포지셔닝 특성이 필요합니다..

8. 압력 - 온도 능력 & 재료 고려 사항

• 압력 등급: 두 밸브 유형 모두 공통 압력 클래스에서 사용할 수 있습니다 (ANSI 150 / 300 / 600 / 900 / 1500). 선택은 바디 디자인과 재료에 따라 다릅니다.
  글로브 밸브는 일반적으로 고온 증기 서비스에 사용됩니다; 부드러운 시트가있는 볼 밸브는 시트 재료로 온도 제한됩니다.. 금속 좌석 볼 밸브는 온도 기능을 확장합니다.
• 온도 제한: 부드러운 좌석 (PTFE, 몰래 엿보다, 엘라스토머) 최대 서비스 온도 제한 (PTFE ~ 260 ° C 전형, 엘라스토머가 낮습니다). 금속 시트는 합금에 따라 수백 ° C를 허용합니다.
  글로브 밸브 재료 (높은 임시 증기) 단조 탄소 또는 합금강이 종종 포함됩니다; 고온 서비스를위한 볼 밸브 금속 시트 및 특수 줄기/시트 디자인 사용.
• 재료: 탄소강, 스테인리스강, 듀플렉스, 합금 강, 니켈 합금 - 두 밸브 유형 모두 넓은 범위에서 사용할 수 있습니다..
  부식, 침식 및 도망자 배출 요구 사항은 재료 선택 및 밀봉 시스템을 유도합니다..

9. 내구성, 유지 & 일반적인 실패 모드

• 볼 밸브: 일반적인 실패 모드에는 시트 마모/눈물이 포함됩니다 (특히 스로 틀 또는 고체가있을 때), 줄기 포장 마모, 퇴적물로 인해 토크가 증가합니다.
  유지: 2-조각/3 피스 디자인은 라인에서 밸브를 제거하지 않고 시트/볼 교체를 허용합니다. (3-특히 편리합니다).
  볼 밸브는 일반적으로 깨끗한 서비스에서 일상적인 유지 보수가 적습니다..
• 글로브 밸브: 캐비테이션과 스로틀 링에서 마모를 마모하고 플러그; 높은 줄기 주기로 인한 누출 포장; 보닛/시트 수리에는 일반적으로 보닛 제거 및 파이프 라인 가동 중지 시간이 필요합니다.
  글로브 밸브는 종종 좌석 및 플러그 어셈블리를 재 랩 또는 교체하기가 더 쉽고 더 미세한 제어 유지 보수를 위해 설계되었습니다..
• 사이클 수명: 볼 밸브는 빈번한 온/오프 사이클에서 뛰어납니다 (적절한 작동으로 수백만주기), Globe 밸브는 자주 변조를 위해 설계되었지만 사이클링이 느리게.

10. 경제적 고려 사항

• 초기 비용: 크기에 따라 다릅니다, 압력 클래스, 재료 및 복잡성을 다듬습니다. 많은 표준 크기의 경우, 볼 밸브 (특히 감소 된 포트) 제어 등급의 글로브 밸브보다 저렴할 수 있습니다.
  특수 트림 및 액추에이터가있는 제어 글로브 밸브.
• 수명주기 비용: 볼 밸브는 종종 온/오프 서비스에 대한 운영 및 유지 보수 비용이 낮습니다..
  제어 응용 프로그램의 경우, 글로브 밸브는 프로세스 변동성을 줄이고 에너지를 절약하고 제품 품질을 향상시켜 초기 비용이 높아질 수 있습니다..
  총 비용을 고려하십시오 (구입 + 작동 + 유지 + 압력 감소로 인한 에너지 손실).
• 에너지 페널티: 글로브 밸브의 압력 강하가 더 높으면 공정의 펌핑 에너지가 증가합니다.; 지속적으로 실행되는 많은 시스템의 경우, 이는 측정 가능한 운영 비용 일 수 있습니다.

11. 글로브 밸브 대 볼 밸브의 일반적인 산업 응용

a 사이의 선택 글로브 밸브 그리고 볼 밸브 응용 프로그램에 따라 다릅니다.

두 설계 모두 흐름을 조절하고 차단을 제공합니다, 그들의 고유 한 강점은 어떤 산업이 다른 산업보다 선호하는지 지시합니다..

글로브 밸브 애플리케이션

글로브 밸브가 탁월합니다 정밀 흐름 제어, 압력 조절, 또는 자주 스로틀링 중요합니다:

• 발전

• • 증기 제어 밸브 화석 연료 및 원자력 발전소, 넓은 하중 범위를 가로 지르는 스로틀이 필요한 곳.
  • 피드 워터 시스템, 고압 처리, 고온 물 (최대 815 ℃).

• 석유화학 & 정제

• • 프로세스 제어 루프 정확한 변조가 필요합니다, 수소 사료 제어와 같은.
  • 촉매 크래킹 단위, 316H 또는 Inconel과 같은 부식 내성 합금이 사용되는 경우.

• 수처리 & 담수화

• • 염소화 및 투약 시스템 ± 2% 흐름 정확도가 필요합니다.
  • 소금물 재순환 차등 압력이 높은 라인.

• 제약 & 특수 화학 물질

• • 배치 반응기 낮은 개구부에서 정밀 투여 및 조절 안정성이 필요합니다 (<30%).
  • 깨끗한 장소 (CIP) 시스템 고급 요구 사항이 있습니다.

볼 밸브 애플리케이션

볼 밸브가 지배적입니다 온/오프 서비스, 빠른 작동, 및 에너지 효율적인 흐름 애플리케이션:

• 기름 & 가스 파이프 라인

• • 전송 파이프 라인 (12–48 인치, ANSI 600–2500), 풀 보어 볼 밸브가 ΔP 및 펌핑 비용을 최소화하는 경우.
  • 비상 종료 (ESD) 밸브, 작동 시간 < 5 S는 중요합니다.

• 화학적인 & 석유화학

• • 저장 탱크 분리 버블 테이트 차단이 필요합니다 (꿀벌을 위해 598).
  • 슬러리와 연마 서비스, 금속 좌석 또는 세라믹 코팅 디자인.

• 발전소

• • 연료 가스 분리 결합 사이클 식물에서, 빠른 작동이 필수적인 곳.
  • 냉각수 라인, 큰 보어와 저압 강하가 유리한 경우.

• 선박 & 난바다 쪽으로 부는

• • 밸러스트 워터 시스템 빠른 충전/배수.
  • 해저 매니 폴드, ROV 작동과 함께 Trunnion 마운트 볼 밸브 사용.

• 일반 산업

• • 압축 공기 시스템 빠른 분리를 위해.
  • HVAC 냉각기 그리고 지역 난방, 저항성 차단이 필요합니다.

12. 글로브 밸브 대 볼 밸브의 비교 요약 테이블

13. 일반적인 오해

"볼 밸브는 스로틀을 할 수 없습니다."

거짓: V- 포트 볼 밸브는 ± 5% 정확도로 흐름을 조절할 수 있습니다. (예를 들어, 슬러리 전송).

하지만, API 투약과 같은 프로세스의 글로브 밸브의 ± 2% 정확도와 일치 할 수 없습니다..

"글로브 밸브는 과도한 압력 강하를 가지고 있습니다."

상황에 따라 의존적입니다: 글로브 밸브의 ΔP는 의도적이며 조절을위한 흐름을 안정화시킵니다.

풀 플로우 애플리케이션 용 (예를 들어, 오일 파이프 라인), 이것은 단점입니다, 그러나 제어 응용 프로그램의 경우 (예를 들어, 보일러 공급 물), 필요합니다.

"볼 밸브는 항상 글로브 밸브보다 저렴합니다."

거짓: 작은 크기의 경우 선불 비용 예입니다 (≤6 인치), 그러나 Trunnion Ball 밸브 (8 인치 이상) 비용 30% 글로브 밸브 이상.

TCO는 사용 사례에 따라 다릅니다. 볼 밸브는 고 흐름에 대해 저렴합니다., 로우 사이클 서비스.

"소프트 시트 밸브는 차단에 더 좋습니다."

부분적으로 사실: 부드러운 좌석 (PTFE) 클래스 VI 차단을 달성하십시오, 그러나 그들은 260 ° C 이상의 저하입니다.

고온 애플리케이션용 (예를 들어, 증기), 금속 좌석 볼/글로브 밸브는 더 신뢰할 수 있습니다-서비스 수명 2 배 더 길다.

14. 결론

글로브 밸브 대 볼 밸브는 모두 잘 정의 된 역할을합니다. a를 선택하십시오 글로브 밸브 정확한 흐름 제어 일 때, 안정성 및 밸브 권한이 필요합니다. 특히 제어 루프 및 고온 서비스에서.

a를 선택하십시오 볼 밸브 빨리, 청정 또는 필터링 된 서비스에서 최소 압력 강하 및 낮은 수명주기 유지 보수로 신뢰할 수있는 분리.

경계선 사례의 경우, 고려하다 제어 등급 볼 밸브 (v-notch / 다단계) 또는 소송 방지 트림이있는 글로브 밸브.

항상 밸브 디자인과 일치합니다, 공정 유체에 대한 재료 및 작동, 운영 조건 및 유지 보수 전략 - 비용을 결정하는 사전 드라이버, 안전 및 운영 효율성.

 

자주 묻는 질문

스로틀링에 볼 밸브를 사용할 수 있습니까??

표준 볼 밸브는 미세한 조절 용으로 설계되지 않았습니다. 자리 개구부 농축 물 흐름과 시트/볼 침식 및 진동을 일으 킵니다..

조절이 필요한 경우, 제어 등급 볼 밸브를 사용하십시오 (v-notch) 또는 (즐겨) 글로브/제어 밸브.

유지 보수 요구가 낮은 밸브?

깨끗한 액체에서 온/꺼짐 서비스, 볼 밸브는 일반적으로 일상적인 유지 보수가 적고 수명이 더 길어집니다..

조절 서비스를 위해, 글로브 밸브는 수리 가능한 트림 및 예측 가능한 유지 보수를 위해 설계되었습니다..

고온 증기에 적합한 볼 밸브입니다?

소프트 시트 볼 밸브는 시트 재료 온도에 의해 제한됩니다.

고온 증기 (>200–300 ° C), 적절한 고온 트림이있는 금속 좌석 볼 밸브 또는 글로브 밸브가 사용됩니다..

밸브 선택이 에너지 소비에 어떤 영향을 미칩니다?

글로브 밸브는 일반적으로 열릴 때 더 높은 압력 강하를 유발합니다, 장기 실행 공정에서 펌핑/압축 에너지 증가. 볼 밸브 (풀 보어) 에너지 손실을 최소화하십시오.

어떤 밸브 유형이 더 나은 비상 종료 응답을 제공합니다?

볼 밸브 (쿼터 전환) 공압 또는 전기적으로 작동하는 작용은 훨씬 더 빠른 작용을 제공합니다 (초) ESD 시스템에 적합합니다;

글로브 밸브는 뇌졸중이 느리고 특수 고속 액추에이터없이 비상 빠른 차단에 적합합니다..