브이아이브이 인터내셔날(주)

2023 혁신제품, 성능인증제품, 우수발명품

품명

유체감압장치를 적용한 고온고차압 콘트롤 밸브

인증범위

사이즈 20″ 이하, 2500 lb급 이하

제품 특징

헬리컬 트림을 장착한 공기구동형 헬리컬 트림 제어밸브는 고온고압용 고성능 제어밸브로서 세계에서 최초로 개발하여 대한민국 신제품 인증(NEP)을 취득한 제품입니다.

• 다단굴곡 입체유로구조 나선 트림의 최신 특허 기술
• 트림부 유속 제한 구조 및 조절 구조 (23 m/s 이하)
• 유로 불감구역이 없는 정밀한 선형 제어
• 유로 단면적 변화가 없는 구조로 소음 감소 (80 db 이하)
• 밸브 손상 방지를 위한 트림 체적률 향상 (90 % 이하)
• 유량 조절 및 밀봉기능 분리를 통한 손상 방지 (정비주기 3년, 경쟁사 1~2년)

적용범위

발전소 Reheat and superheat attemperator spray Main and booster feed pump recirculation Condensate booster pump recirculation Turbine seal pressure control Steam generator blowdown Pressurizer PORV CVCS letdown, etc.

석유화학 플랜트 Production chokes Separator-level control Gas lift/injection Injection pump recycle Hot gas bypass Feedwater pump recirculation Steam header pressure control, ect.

적용 특허기술

Design Technology

트림설계

    트림 설계 변수(인자)

• 밸브 형상의 손실 계수
• 트림에 의한 손실 계수
• 레이놀즈 수
• 유체의 온도 및 압력, 밀도
• 밸브 개도에 따른 유량 특성 곡선
• 유체의 속도

    고차압(고성능) 트림 설계 고려사항

• 밸브 형상 및 크기
• 유로 크기 및 Stage 수
• 유로 저항(저항계수)
• Cylinder 또는 Disk 두께
• 유량 계수(Cv값)

    ※유량 계수는 유체 종류 고려 (ISA 75.01 적용)

    유체 속도(에너지) 제한 값

적용조건	운동 에너지 기준		물의 등가 속도
	psi	kPa	ft/s	m/s
단상 유체	70	480	100	30
캐비테이션과 2상 유체	40	275	75	23
진동 민감 계통	11	75	40	12

구동기 설계(선정) 고려사항

• 유체의 압력에 의한 힘
• Plug 무게
-Packing Material
-Diameter of Stem
• Spring Force

• Balance Seal 마찰력
-Balance Seal Material
-Diameter of Trim
• Shutoff Force
-Seat Leakage Class
-Diameter of Seat

Analysis Technology

유동해석 (CFD Analysis)

• ANSYS CFX 또는 Fluent를 이용하여 밸브 바디, 시트링 및 트림의 유체속도, 압력 및 유동패턴 등을 분석

구조해석 (Structural Analysis)

• ANSYS, NASTRAN, LS-DYNA 등을 이용하여 운전 하중 조합에 대한 응력 분포를 분석하고, 응력에 따른 변위값 산출로 부품들의 간섭 검토 및 설계기준(ASME, KEPIC 등)에 대한 구조적 건전성 검증 및 설계 적절성 분석

내진해석 (Seismic Analysis)

• 제어밸브 구조 형성과 각 부품들의 재료 종류에 따라 고유진동수가 33Hz 이상인지 분석(Modal Analysis)하고, 지진 하중에 대한 구조적 건전성을 검증(Harmonic Analysis)

Testing & Qualification

성능검증

• 작동시험

기기검증(ASME QME-1, 1EEE 323, 344, 382)

Application

제어밸브 시트 누설 등급 (ANSI/FCI 70.2)

밸브의 유동학적 변화

제어밸브의 유량특선 곡선 및 트림특성

제어시스템에서 밸브와 배관설비 압력 강하 및 유량 변화를 고려한 최적 트림 선정

● Linear Flow Characteristic Valve Plug Travel과 비례하여 유량이 비례 Travel이 50%일 경우 유량 50% Travel이 80%일 경우 유량 80% 적용밸브 Liquid Level Control 일정범위 내에서의 Flow Control 사용밸브 D/A Level Control Valve

● Equal Percentage Characteristic Valve Plug Travel이 변화(%) 시 유량은 현재 유량에서 동일한 변화(%) Travel이 50%일 경우 유량 18% Travel이 80%일 경우 유량 50% 적용밸브 Pressure Control Pressure Drop이 클 경우 사용밸브 BLCV

● Modified Parabolic Linear와 Equal Percentage 사이 저유량에서 정교한 교축동작과 고유량에서 Linear와 유사하게 동작

● Quick Open Characteristic 신속개방이 필요한 밸브 Travel이 50%일 경우 유량 80% Travel이 80%일 경우 유향 95% 적용밸브 Relief Valve

Retrofit & Up-Grade

Retrofit & Up-Grade(성능개선) 기존 제어밸브보다 우수한 성능(제어능, 침부식, 누설 등)을 발휘할 수 있도록 최신 유체역학적 기술을 적용하여 제어밸브의 핵심부품(트림부)을 재설계, 수리 및 교체를 통한 성능개선은 물론 누설 방지에 의한 열효율 향상과 밸브의 수명 및 정비주기 연장효과를 얻고자 수행하는 일련의 최신 설비정비 관리 기법

Retrofit & Up-Grade를 고려해야 할 대상 1990년 이전에 설계된 대부분 밸브들 부품 교체주기가 짧은(예비품이 다수 필요한) 밸브들 사용자가 문제점의 개선을 요청한 경우 새로운 설계기술 적용 시 성능개선이 확실히 기대되는 밸브들 사용 조건(유량, 차압 등)이 변경된 밸브들 부품의 침식, 마모, 손상이 심한 밸브들

Retrofit & Up-Grade필요성 고품질 신제품에 대한 고객의 요구 충족 기존 제품의 생산중단 대비 및 설비요구 신뢰도 증가 핵심부품(트림부) 최적설계로 성능개선 기술 출현

HARMONY Trim의 Retrofit & Up-Grade 적용성 최적설계(케이지 체적률 감소)로 우수한 Retrofit성 확보 이중차단 구조의 Plug & Seat 설계로 누설차단 실현 기존밸브 몸체 및 구동기의 호환용으로 정비비용 절감 누설, 소음, 진동 등 기존설비 문제점 해결 및 내구성 확보 이물질 유입방지를 위한 구조역학적 설계 제어성능 향상 및 신뢰도 제고 설계 실현

System(계통)을 고려한 Trim 특성 적용

성능개선 대상

    Power Plant Problem Valves

• MFWP & COP Recirculation valve
• HTR Drain Dump/Control valve
• Boiler(S/G) Pressure Control valve
• Main Steam Dump valve

    Feedwater Control Valve Solutions

• Characterized Harmony Trim to eliminate cavitation and vibration
• Cylinder operator for high force loads for optimum control
• Flow to close design uses disk stack to protect critical guide and seating surfaces

Other Application

Noise reduction device in discharge side of the Pressure relief valve
Noise reduction by orifice or alternative design
Back-pressure device of the high pressure drop(Recirculation) valve
Integration of the overpressure protective and control function

Plasma Coating

대한민국  실용실안 제20-415452호 명      칭  표면에 탄소이온 주입 층을 형성한 밸브장치

    특징

• 부품 표면의 경도, 내마모성 및 기계적 특성을 강화하기 위해 플라즈마 이온주입(Plasma Source Ion lmplantation PSII)으로 일정한 두께의 탄소이온 주입 층 형성
• 밸브 핵심부품 Trim Part(플러그, 시트링, 케이지)는 높은 유체속도와 압력차로 발생하는 유체 운동에너지와 부품 상호작용에 의한 손상(침부식, 마모, 찍힘, 스크래치 등)을 방지하여 유체 누설 예방

    Coating 적용 사진

    Coating 적용 결과