레귤레이터를 선택하는 방법

유체 시스템 요건에 맞게 레귤레이터를 선택하는 방법

스웨즈락 선임 필드 엔지니어, Wouter Pronk

압력 레귤레이터는 다양한 산업용 유체 시스템 및 장비 시스템에서 중대한 역할을 맡고 있는데, 이는 즉 시스템 변화에 부응하여 압력과 유량을 원하는 대로 유지하거나 조절하도록 돕는 것입니다. 시스템을 의도대로 계속 안전하게 작동하려면 올바른 레귤레이터를 선택하는 것이 중요합니다. 잘못된 선택은 비효율, 저조한 성능, 빈번한 문제 해결, 잠재적인 안전 위험을 초래할 수 있습니다.

올바른 레귤레이터를 선택하는 방법을 알기 위해서는 다양한 레귤레이터의 유형, 레귤레이터의 작동 방식, 시스템 요건에 맞게 레귤레이터를 적용할 수 있는 방법을 파악해야 합니다. 압력 레귤레이터와 그 기능, 그리고 시스템 요건에 가장 적합한 옵션을 결정하는 방법에 대해 자세히 알아보려면 이 글을 계속 읽어 보십시오.

압력 레귤레이터란 무엇입니까?

기본적으로 압력 레귤레이터는 시스템 변화에 부응하여 상단 압력이나 하단 압력을 제어하도록 설계된 기계 장치입니다. 이러한 변화에는 정상적인 시스템 작동 중 발생할 수 있는 유량, 압력, 온도 또는 기타 요인의 변동이 포함될 수 있습니다. 레귤레이터의 역할은 시스템 압력을 원하는 대로 유지하는 것입니다. 중요한 점은 레귤레이터가 시스템 유량을 조절하며 자가 조정 기능이 없는.밸브와는 다르다는 점입니다. 레귤레이터는 유량이 아닌 압력을 조절하며 자가 조정 기능이 있습니다.

레귤레이터의 유형

레귤레이터의 주요 유형은 2가지, 즉 감압 레귤레이터와 역압 레귤레이터입니다.

• 감압 레귤레이터는 출구 압력을 감지하고 자체적인 하단 압력을 제어하여 공정으로의 압력을 조절합니다.
• 역압 레귤레이터는 입구 압력을 감지하고 상단으로부터의 압력을 제어하여 공정으로부터의 압력을 조절합니다.

이상적인 레귤레이터 선택은 여러분의 공정 요건에 따라 달라질 수 있습니다. 예를 들어 시스템 매질이 주요 공정에 도달하기 전에 고압 공급원으로부터 전해지는 압력을 줄이려면, 감압 레귤레이터가 그 일을 맡아 줄 것입니다. 반대로 역압 레귤레이터는 시스템 상태로 인해 수치가 원하는 양보다 높아지는 경우, 과도한 압력을 완화하여 상단 압력을 조절 및 유지하는 데 도움이 될 수 있습니다. 상황에 맞게 적절히 사용하는 경우, 각 유형은 시스템 전체에 걸쳐 압력을 원하는 대로 유지하는 데 도움이 될 수 있습니다.

레귤레이터의 작동 방식

압력 레귤레이터에는 압력 조절을 돕는 다음의 3가지 중요 부품이 들어 있습니다.

• 제어 엘리먼트(시트 및 포펫 포함). 시트는 압력을 억누르며 유량이 닫혀 있을 때 유체가 누설되어 레귤레이터의 반대쪽으로 흘러가는 것을 방지합니다. 포펫은 시트와 함께 사용할 때, 시스템 유량이 지속되는 동안 씰링 공정을 완료합니다.
• 감지 엘리먼트(일반적으로 다이어프램 또는 피스톤). 감지 엘리먼트는 포펫이 시트 내에서 오르락내리락하도록 함으로써 입구 또는 출구의 압력을 조절합니다.
• 하중 엘리먼트. 레귤레이터는 애플리케이션에 따라 스프링 하중이 될 수도 있고 돔 하중이 될 수도 있습니다. 하중 엘리먼트는 다이어프램 상단에 하향의 조절력을 가합니다.

이 세 엘리먼트는 서로 협력하여 압력 조절 능력을 원하는 대로 만들어 냅니다. 피스톤 또는 다이어프램이 상단(입구) 압력과 하단(출구) 압력을 감지합니다. 이어서 감지 엘리먼트가 하중 엘리먼트로부터 오는 고정 힘과의 균형을 잡으려 하는데, 사용자는 핸들이나 다른 회전 장치로 이를 조정할 수 있습니다. 감지 엘리먼트를 사용하면 포펫이 시트에서 열리거나 닫히게 할 수 있습니다. 이 세 엘리먼트는 서로 협력하여 균형을 유지하고 고정 압력을 달성합니다. 하나라도 변할 경우, 균형을 회복하려면 나머지 다른 힘도 변해야 합니다.

그림 1에 나와 있듯이 감압 레귤레이터에서는 4가지의 다른 힘이 서로 균형을 이뤄야 합니다. 이들 힘은 바로 하중 힘(F1), 입구 스프링 힘(F2), 출구 압력 힘(F3), 그리고 입구 압력 힘(F4)입니다. 하중 힘의 총합은 입구 스프링 힘, 출구 압력 힘, 입구 압력 힘을 합친 값과 동일해야 합니다.

역압 레귤레이터도 이와 비슷한 방식으로 작동합니다. 역압 레귤레이터에서는 그림 2에 나온 대로 스프링 힘(F1), 입구 압력 힘(F2), 그리고 출구 압력 힘(F3)이 서로 균형을 이뤄야 합니다. 여기서는 스프링 힘이 입구 압력 힘과 출구 압력 힘을 합친 힘과 동일해야 합니다.

올바른 레귤레이터 선택하기

레귤레이터의 작동 방식을 알고 나면 시스템 요건에 맞게 레귤레이터의 다양한 특성을 판별하는 방법을 더욱 잘 평가할 수 있습니다. 이 때 고려해야 하는 가장 중요한 특성 중 몇 가지는 다음과 같습니다.

시스템 유량

올바른 크기의 레귤레이터를 설치하는 것은 압력을 원하는 대로 유지하는 일의 비결입니다. 올바른 크기는 일반적으로 시스템의 유속에 따라 결정됩니다. 대형 레귤레이터는 더 높은 유량을 처리하는 동시에 압력을 효과적으로 조절할 수 있는 반면, 소형 레귤레이터는 더 낮은 유속을 다루는 데 효과적입니다. 레귤레이터 부품의 크기 역시 중요합니다. 예를 들어, 대형 다이어프램 또는 피스톤을 사용할 때는 압력이 더 낮은 애플리케이션을 제어하는 게 보다 효과적입니다. 모든 부품은 시스템 요건을 기반으로 적절한 크기를 갖춰야 합니다.

시스템 압력

레귤레이터의 가장 중요한 기능은 시스템 압력을 관리하는 것이므로, 최대 압력, 최소 압력 및 시스템 작동 압력에 맞게 적절한 선택을 하는 것이 매우 중요합니다. 압력 조절 범위는 일반적으로 레귤레이터 제품 사양에 명확하게 명시되어 있으며, 이는 압력 조절 범위가 올바른 레귤레이터를 선택하는 데 중요하기 때문입니다.

시스템 온도

산업 공정은 온도에 따라 다양해질 수 있으며, 여러분은 여러분이 선택한 레귤레이터가 일반적으로 예상되는 작동 조건을 최대한 견딜 수 있는지에 대해 확신을 가져야 합니다. 환경적 요인 및 유체 온도와 더불어 압력 강하로 인해 급속 냉각을 유발하는 줄-톰슨(Joule-Thomson) 효과 등의 요인도 고려해야 합니다.

공정 감도

공정의 감도는 레귤레이터 선택 시 최적의 제어 모드를 결정하는 데 중요한 역할을 합니다. 앞서 언급한 대로 대부분의 레귤레이터는 스프링 하중이거나 돔 하중입니다. 스프링 하중 레귤레이터는 작업자가 외부 노브를 돌려 제어하는데, 이 노브는 감지 엘리먼트에 달린 스프링의 힘을 조절합니다. 반면 돔 하중 레귤레이터는 시스템 내부의 유체 압력을 이용해 감지 엘리먼트에 고정 압력을 가합니다. 스프링 하중 레귤레이터가 보다 흔하며 작업자들에게도 더 친숙한 경향이 있는 데 반해, 돔 하중 레귤레이터는 정밀함을 요하는 애플리케이션의 정밀도를 향상시킬 수 있으며 자동 애플리케이션에 이점을 제공할 수도 있습니다.

시스템 매질

레귤레이터의 모든 엘리먼트와 시스템 매질 간의 물질 호환성은 부품 수명 및 가동 중단 시간 방지에 중요합니다. 고무 및 탄성중합체 부품의 경우 성능이 어느 정도 자연 저하될 것으로 예상되는데, 특정 시스템 매질이 성능 저하를 가속화시켜 레귤레이터를 일찍 고장낼 수도 있습니다. 탄성중합체 씰과 기타 레귤레이터 부품의 화학적 호환성에 대한 자세한 정보는 당사의 재료 과학 교육 과정에서 확인하실 수 있습니다.

사용 가능한 압력 레귤레이터의 유형과 그 작동 방식을 보다 자세히 알고 나면 올바른 선택을 하기 위한 준비를 보다 확실하게 할 수 있습니다. 여러분의 레귤레이터 공급업체는 크기 정보, 압력 및 유량 요건, 온도 범위, 그리고 시스템 요건에 맞는 정확한 제어 모드를 여러분에게 알려 줄 수 있어야 합니다. 여러분의 선택 과정은 당사의 레귤레이터 유량 곡선 생성기로 다양한 애플리케이션에서 여러 가지 레귤레이터를 비교함으로써 시작됩니다. 이후의 절차는 현지 압력 조절 전문가에게 자세한 정보를 확인하여 진행하십시오.

하지만 여러분이 사용하는 시스템의 특정 요건은 이 블로그의 콘텐츠에 나와 있지 않을 수 있습니다. 유체 시스템 전문가들은 제공되는 교육 기회를 통해 올바른 레귤레이터가 안전성을 높이면서 효율을 향상시킬 수 있는 방식을 더욱 완전하게 이해할 수 있습니다.

또한 여러분의 레귤레이터 공급업체는 여러분이 사용하는 시스템의 요건을 이해하여 여러분이 올바른 선택을 하도록 안내할 수 있어야 합니다. 당사의 경험이 풍부한 전문가들이 여러분의 시스템에 적절한 선택을 할 수 있도록 폭넓은 애플리케이션 지식과 엔지니어링 지원을 통해 이러한 안내를 제공해 드릴 수 있습니다. 레귤레이터 성능의 최적화에 관심이 있으시다면 당사의 압력 조절 전문가 팀에 문의하여 상담을 시작해 보십시오.

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