어려운 차단 및 제어용 밸브

같은 일을 반복하고 다른 결과를 기대하는 것이 광기의 정의입니다. 제 경력에서 저는 이 시나리오가 여러 번 실행되는 것을 보았습니다. 이 밸브에 문제가 자주 발생합니까? 시간이 지남에 따라 많은 엔지니어와 유지 관리 팀은 프로세스 내에서 수명이 긴 동일한 유형의 밸브를 계속 사용하고 있습니다.

밸브 제조업체로서 많은 고객을 방문하여 "좋은 수명"은 개인적인 인식입니다. 밸브 제조업체와 같은 외부인은 밸브 수명을 늘리기 위한 특정 지식을 가지고 있을 수 있습니다. 대답이 '아니오'일 때 우리는 두 달에 한 번씩 새 것을 넣고 오래된 것을 버립니다. 문제에 대한 미친 듯한 접근 방식은 '우리가 항상 해왔던 방식'일 수도 있습니다.

표준 밸브에 문제를 일으키는 어려운 매체가 많이 있습니다. 한 가지 예는 공압으로 전달되는 모든 것입니다. 공압 이송 시스템으로 운반되는 베이비 파우더도 연마제입니다. 많은 기존 볼 밸브 또는 표준 고무 라이닝 버터플라이 밸브는 이 시나리오에서 제대로 작동하지 않습니다. 이러한 밸브는 자주 수리하거나 완전히 교체해야 합니다.

제한이 있는 모든 밸브 또는 버터플라이 밸브의 경우 흐름 흐름 중간에 직접 디스크가 있는 경우 가장 마모가 심한 매체에서 잘 살아남지 못할 가능성이 있는 밸브입니다. 많은 연마 흐름 흐름에서 이상적인 밸브는 재료 축적을 위한 제한된 포켓 또는 공동이 있는 전체 포트여야 합니다. 밸브는 일반적으로 마모에 더 잘 견디는 방식으로 제조되어야 합니다. 일부 밸브의 체강 필러는 밸브 수명을 늘리는 방법입니다.

여전히 포켓이나 캐비티가 존재하지만 최소화되고 밸브 수명이 약간 증가할 수 있습니다. 연마 흐름을 처리하는 방법에 대한 두 가지 생각이 있습니다. 하나는 탄소강 또는 스테인리스강보다 밸브가 더 오래 생존할 수 있도록 스텔라이트 또는 기타 코팅과 같은 경화 표면이 있는 금속 밸브를 사용하는 것입니다.

마모를 방지하는 또 다른 방법은 부드럽게 하는 것입니다. 고무는 연마 흐름에 대한 성공적인 재료였습니다. 일부 공정에서는 파이프라인이 빈번한 수리 또는 교체로부터 보호하기 위해 고무 라이닝이 되어 있습니다.

라임 슬러리 또는 라임 우유

일반적으로 석회 우유라고 하는 석회 슬러리는 많은 기존 밸브가 내부에서 생존하기에는 상대적으로 어려운 매체입니다. 석회는 물에 첨가되고 용액에 용해되지 않고 오히려 현탁된 고체이다. 이러한 이유로 석회가 배관 바닥에 가라앉지 않도록 석회 슬러리 루프를 계속 움직여야 합니다.

석회 입자가 가라앉지 않도록 하려면 특정 속도가 필요합니다. 모든 주머니, 공동 또는 빈 공간은 석회가 침전되는 자연적인 수집 지점입니다. 석회가 이 지역에 정착하면 굳어진 덩어리가 됩니다. 이러한 이유로 볼 밸브, 플러그 밸브 및 버터플라이 밸브와 같은 밸브에는 모두 밸브 고장을 자주 발생시키는 작동 문제를 일으킬 수 있는 영역이 있습니다.

많은 공정 공장에서는 특정 유형의 밸브를 표준화하고 어떤 경우에는 특정 유형의 밸브를 보호하기 위해 디플렉터 콘 또는 기타 장치를 추가하고자 합니다. 석회 슬러리에서 볼, 플러그 또는 버터플라이 밸브를 사용하려는 시도는 일반적으로 지속적인 밸브 교체와 값비싼 수리를 초래합니다. 이러한 판막에 문제가 있는 이유는 체강 면적 때문입니다. 밸브를 열고 닫을 때 석회가 이러한 영역을 관통할 수 있습니다.

또한 버터플라이 밸브의 경우 하단 샤프트가 잠재적인 문제 지점입니다. 석회가 이 지역에 침전되면 굳어 밸브 작동을 훨씬 더 어렵게 만듭니다. 이는 과도한 토크로 인한 작업자 피로 또는 스템 고장을 유발할 수 있습니다. 석회는 또한 표면에 스케일이 생기는 경향이 있어 밸브를 작동하기 더 어렵게 만듭니다.

버터플라이의 고무 씰링이나 볼 또는 플러그 밸브의 안착 표면과 같은 부드러운 마모 부품은 금속 표면의 석회 석회의 연마 특성에 의해 파괴됩니다. 스케일 표면이 시트와 같은 더 부드러운 부분을 통과할 때 손상되고 시간이 지남에 따라 심각한 밸브 누출 및 침식이 발생합니다. 종종 수리 또는 교체 비용은 인력 비용 및 생산 손실에 비해 미미합니다.

석회는 다양한 산업 분야에서 활용되고 있습니다. 펄프 및 제지 공장, 제철소, 석탄 화력 발전소(연도 가스 탈황 공정), 화학 공장, 유리 생산, 식품 및 음료, 광산 작업, 물 및 폐수 작업은 모두 석회 슬러리를 사용하는 산업입니다.

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그림 1. 위에 표시된 것은 공압 및 전기 작동 핀치 밸브입니다. 핀치 밸브는 수동 핸드 휠, 베벨 기어 및 유압 액추에이터로도 작동할 수 있습니다. 일반적인 크기 범위는 1” – 40”이며 최대 1500psig의 압력에서 차단할 수 있습니다. 이상적인 핀치 밸브는 상단과 하단에서 동시에 밸브를 닫고 밸브 중심선을 100% 기포로 밀봉하는 곳에서 작동합니다. 이중 핀칭 밸브는 고무 슬리브의 수명에 이상적이며 제어 애플리케이션에서는 파이프라인 중앙에 흐름을 생성합니다.

석회 슬러리 분리 및 제어에서 매우 성공적인 밸브 유형 중 하나는 고품질 핀치 밸브입니다. 염화물 함량에 관계없이 일반적으로 가장 어려운 서비스를 처리하는 고무 화합물이 있습니다. 핀치 밸브는 밸브 내부의 전체 포트 고무 슬리브를 사용하여 온/오프 서비스에서 마모를 견뎌냅니다.

제어 응용 프로그램의 경우 내부 고무 슬리브는 제어 시스템의 최적 요구 Cv에 맞게 윤곽이 지정될 수 있습니다. 핀치 밸브의 경우 고무 슬리브는 밸브에서 매체와 접촉하는 유일한 부분입니다. 고무 표면에 스케일이 쌓일 수 있지만 핀치 밸브가 작동하는 방식으로 인해 밸브는 일반적으로 석회 슬러리에 대한 유일한 자동 세척 밸브가 됩니다.

고품질 핀치 밸브는 고무 슬리브를 상단과 하단에서 동시에 꼬집고 닫을 때 밸브를 100% 기포로 닫습니다. 고무가 닫힐 때 늘어나기 시작하면서 고무가 표면에 석회를 박리하기 시작합니다. 밸브가 계속 닫히면 중간 속도가 증가하여 고무 슬리브의 내부 표면을 청소하는 데 도움이 됩니다.

핀치 밸브의 마모 기능과 자체 청소 측면은 핀치 밸브가 석회 슬러리에 이상적인 밸브인 주된 이유입니다. 석회 슬러리 조절 제어를 위한 고품질 핀치 밸브는 대부분의 경우 대부분의 V 포트 볼 밸브와 세라믹 밸브보다 오래 살아남습니다. 어떤 경우에는 V 포트 볼 제어 밸브를 사용하는 고객으로부터 3~6개월마다 수리가 필요하다고 들었습니다. 반면 핀치 제어 밸브는 1~2년마다 수리해야 할 수도 있습니다.

석탄 화력 발전소 FGD 스크러버에서 특정 수동 및 온-오프 공기 작동 핀치 밸브는 1년에 두 번 수리 또는 교체가 필요한 볼, 플러그 또는 버터플라이 밸브에 비해 10년마다 수리가 필요할 수 있습니다. 모든 핀치 밸브가 동일하게 생성되는 것은 아니며 모든 핀치 밸브가 이러한 유형의 긴 서비스 간격을 제공하는 것도 아님을 이해하십시오. 고무 배합의 가변성으로 인해 일부 핀치 밸브는 품질이 상당히 좋지 않습니다.

플라이어와 고무 호스가 있는 사람은 기본적으로 핀치 밸브가 있음을 명심하십시오. 그러나 고품질의 고도로 설계된 핀치 밸브는 하위 브랜드보다 훨씬 더 나은 성능을 발휘합니다. 과거에 핀치 밸브를 사용해 보았지만 성능이 만족스럽지 않다면 포기하지 마십시오.

브랜드를 잘못 선택했습니다. 핀치 밸브 제조업체의 제품 가변성과 품질은 오늘날 업계의 모든 밸브 유형과 가장 큰 차이가 있을 수 있습니다. 성공하려면 최고에 대해 더 많은 비용을 지불해야 하지만 장기적으로는 운영 비용을 상당히 절약할 수 있습니다.

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그림 2. 위에 표시된 것은 플랜지 나이프 게이트입니다. 이 스타일의 밸브는 무거운 슬러리에 이상적입니다. 밸브에는 개방 및 폐쇄 잠금, 그리스 피팅, 리미트 스위치 장착 및 플러싱 플레이트가 있습니다. 이 디자인은 축적된 고형물을 밸브 바닥에서 플러싱 플레이트 영역으로 밀어냅니다. 플러싱 플레이트에는 사이클마다 물 플러싱이 장착되어 있거나 플러싱 플레이트를 제거하여 열고 닫을 때마다 고체와 소량의 액체가 배출되도록 할 수 있습니다. 거대한 고무 슬리브는 우수한 내마모성을 제공합니다. 이 유형의 밸브에는 수동, 수동 기어, 전기, 유압 또는 공압 작동이 장착될 수 있습니다.

석회 슬러리에 성공적으로 사용된 또 다른 유형의 밸브는 슬러리 나이프 게이트 밸브입니다. 오늘날 업계에서 사용할 수 있는 나이프 게이트 밸브의 유형은 매우 많습니다. 페이스 씰, 웨지 씰, 단방향, 양방향 등이 있습니다.

석회 슬러리 서비스에서 최고의 성능을 발휘하는 나이프 게이트 밸브 유형은 게이트 양쪽에 두 개의 거대한 고무 슬리브가 있는 양방향 밸브입니다. 푸시 스루 디자인이 있는 게이트 밸브가 될 것입니다. 푸시 스루 디자인을 사용하면 게이트가 아래로 눌러져 두 개의 고무 슬리브가 분리됩니다. 게이트가 고무 슬리브의 바닥에 도달하면 밸브 본체 바닥에서 경화된 고체 물질을 제거합니다. 마개마다 소량의 액체와 고체가 배출됩니다.

또한 밸브 상단에는 게이트에 축적되어 경화되었을 수 있는 스케일을 긁는 데 도움이 되는 닦는 폴리우레탄 씰이 있습니다. 테플론 및 기타 코팅을 게이트에 적용하여 스케일 내성을 강화하거나 발생한 스케일을 더 쉽게 문질러 제거할 수 있습니다. 석탄 화력 발전소는 40년 넘게 FGD 스크러버에 이러한 유형의 밸브를 사용했습니다.

연마 서비스를 위해 나이프 게이트를 선택할 때 100% 전체 포트를 선택하는 것이 현명합니다. 고무 슬리브는 배관의 내경과 100% 동일해야 합니다. 고무 슬리브가 내부 배관 직경보다 약간 작으면 슬리브의 가장자리가 연마 흐름에 의해 지속적으로 충격을 받습니다. 일반적으로 핀치 밸브는 석회 슬러리 서비스용 게이트 밸브보다 훨씬 낫지만 비용과 크기로 인해 나이프 게이트 밸브가 선호되는 경우가 많습니다.

펌핑 라임 슬러리

위에서 언급한 밸브와 유사하게 다양한 유형의 펌프를 사용하여 석회 슬러리를 펌핑할 수 있습니다. 일부 유형의 펌프는 석회질의 영향을 받으며 큰 입자가 분리되면 광범위한 손상을 입히고 펌프를 과도하게 수리합니다. 그러나 위의 모든 동일한 이유로 석회 슬러리에 더 나은 유형의 펌프가 될 특정 유형의 펌프가 있습니다.

한 펌프와 다른 펌프에 의해 생성되는 요구 유량에 따라 특정 유형의 펌프를 사용해야 할 수 있습니다. 필요한 유속이 분당 440갤런 이하인 경우 연동 펌프가 해당 응용 분야에 가장 적합한 펌프일 수 있습니다. 그러나 최적의 호스 수명을 위해 제조업체에서 권장하는 호스 크기를 활용해야 합니다. 분당 440갤런 이상을 펌핑하는 경우 고무 라이닝된 원심 펌프가 최선의 대안이 될 수 있습니다.

슬러리를 펌핑할 때 한 가지 특정 관심사는 슬러리의 연속 속도를 유지하여 입자가 현탁액에서 쉽게 침전되지 않도록 하는 것입니다. 또한 밀봉되지 않는 펌프는 슬러리를 스케일링하는 데 이상적입니다. 연동 펌프에는 패킹 씰이 없으며 호스는 매체와 접촉하는 유일한 부분입니다. 일반적으로 연동 펌프의 유일한 마모 부품입니다.

단일 롤러 디자인 대 다중 롤러 또는 다중 슈

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그림 3. 단일 롤러 디자인 연동 펌프. 단일 롤러는 회전당 한 번만 호스를 압축하여 호스 수명을 크게 연장하고 운영 비용을 절감합니다. 단일 롤러 설계는 펌프가 상당한 열을 발생하지 않고 분당 훨씬 더 높은 회전수로 작동할 수 있기 때문에 호스 수명을 더욱 늘리고 운영 비용을 절감합니다.

연동 펌프는 고형분 슬러리를 처리하는 데 탁월한 펌프입니다. 많은 석회 슬러리 루프는 약 30~35%의 고형분을 갖고 있으며 비중은 약 1.2~1.35입니다. 핀치 밸브에 대해 위에서 언급한 모든 이유 때문에 연동 펌프는 기본적으로 핀치 밸브와 거의 동일한 특성을 갖습니다.

연동 펌프에는 호스를 통해 슬러리를 밀어내기 위해 압축되는 고무 호스가 있습니다. 연동 펌프에는 주머니, 구멍 또는 빈 공간이 없으며 고무 호스는 내마모성이 뛰어납니다.

연동 펌프는 또한 흡입 리프트 작업에 탁월하며 펌프나 호스의 손상 없이 건조한 상태로 작동할 수도 있습니다. 대부분의 다른 유형의 펌프는 펌프 손상 없이 작동할 수 없습니다. 연동 펌프를 사용하면 편심 단일 롤러 디자인을 얻는 데 집중해야 합니다. 이 디자인은 고무 호스를 360도 회전할 때마다 한 번만 압축합니다. 고무 호스를 몇 번 압축하느냐에 따라 호스 수명이 크게 달라지기 때문에 이는 중요합니다.

고무 호스를 360도 회전할 때마다 두 번 이상 압축하는 펌프는 일반적으로 편심 단일 롤러 설계의 호스 수명이 1/2입니다. 또한 두 개의 신발이나 금속 범프를 사용하여 호스를 압축하는 디자인도 있습니다. 이러한 디자인은 고무 호스에 많은 마찰과 열을 발생시킵니다. 고무 호스에 상당한 마찰 작용과 열을 가하면 고무가 더욱 열화되고 호스 수명이 훨씬 단축됩니다. 상당한 마찰과 열을 발생시키는 두 개의 슈 펌프는 열을 발산하기 위해 하우징에 글리세린을 증가시켜야 합니다.

석회 슬러리를 펌핑하는 오하이오의 한 발전소는 2개의 슈 디자인 연동 펌프를 사용하고 있었고 호스 수명이 약 518,000회전에 불과하다고 불평했습니다. 이 발전소는 수리 및 유지 보수 비용으로 펌프당 연간 29,000달러 이상을 지출하고 있다고 밝혔습니다.

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그림 4. 위에 표시된 것은 일반적인 슬러리 원심 펌프입니다. 일반적으로 이러한 유형의 펌프는 석회 슬러리 처리용으로 라이닝된 고무로 되어 있습니다. 원심 펌프는 440gpm을 초과하는 고유량에 이상적입니다.

4인치 더블 슈 디자인을 2.5인치 편심 싱글 롤러 디자인으로 교체했습니다. 호스 수명은 270만 회 이상으로 5배 이상 길어졌습니다. 편심 단일 롤러 설계 연동 펌프를 사용하여 유지 보수 비용이 69% 감소했습니다. 현재 연동 펌프를 소유하고 있고 호스 수명과 펌프 활용률이 만족스럽지 않다면 편심 롤러 설계 연동 펌프를 조사할 수 있습니다.

분당 440갤런을 초과하는 유속이 있는 경우 슬러리 원심분리 설계를 고려할 수 있습니다. 임펠러와 스로트, 하우징 및 배출구는 이 펌프가 겪을 마모를 위해 고무 라이닝되어 있습니다. 이러한 유형의 원심 슬러리 펌프는 큰 입자와 고형물이 포함된 슬러리를 채굴하기 위해 설계되었습니다. 이 펌프는 당신에게 도움이 될 것입니다. 펌프 직경은 최대 20인치까지 가능하며 일부 브랜드에서는 더 클 수도 있습니다.

결론

모든 매체는 고유하며 이러한 이유로 특정 유형의 밸브 또는 펌프는 특정 매체에 더 적합할 수 있습니다. 석회 슬러리는 기존 밸브 및 펌프에서 발견되지 않는 문제를 일으킬 수 있는 매체 중 하나일 뿐입니다. 위에서 언급한 바와 같이 밸브와 펌프는 마모성이 높은 고형분 슬러리를 처리하는 데 탁월합니다.

핀치 밸브와 연동 펌프는 최대 80%의 고형물까지도 매우 높은 고형 슬러리를 처리할 수 있습니다. 고형 슬러리가 많은 경우 핀치 밸브와 연동 펌프 또는 원심 펌프를 생각해야 합니다.

공압으로 운반되는 모든 것은 핀치 밸브에 의해 효과적으로 격리될 수 있습니다. 공압 이송에서 밸브의 작은 손상과 소량의 누출은 해당 밸브의 차단 기능을 급격히 저하시킵니다. 핀치 밸브는 기포가 없고 이러한 급격한 열화에 훨씬 더 강합니다. 석회는 스케일이 생기고 주머니와 공극에 가라앉고 응고되어 많은 밸브와 펌프에서 작동상의 어려움을 일으킵니다.

연동 펌프의 전체 포트 고무 슬리브 또는 직선 호스를 사용하면 고무 호스 또는 슬리브가 자가 청소됩니다. 재료 축적을 위한 포켓이나 공동의 부족은 핀치 밸브와 연동 펌프가 석회 슬러리 처리에 이상적인 두 가지 주요 이유입니다.