비 상승 스템 게이트 밸브는 어떻게 작동합니까?

게이트 밸브는 밸브 엔지니어링 분야에서 파이프라인 매체의 온오프를 제어하기 위해 가장 일반적으로 사용되는 장치 중 하나입니다.{0}} 밸브 스템의 수직 이동이 설치 공간이나 지하 파이프라인에 의해 제한되는 경우 엔지니어는 일반적으로비 상승 줄기 게이트 밸브. 이 설계는 회전 중에 밸브 스템을 축 방향으로 고정한 상태로 유지하고 밸브 스템이 바깥쪽으로 확장되지 않고 스레드 전달을 통해 게이트 디스크를 위아래로 구동합니다. ASME B16.34 표준 및 기술 문헌을 기반으로 합니다.밸브월드저널에서 이 논문은 작동 원리, 주요 매개변수 및 유형 선택 비교에 대해 자세히 설명합니다.

 

1. 핵심 작동 원리: 회전이 리프팅을 대체합니다.

기존과는 다른상승하고비 상승 게이트 밸브, 비상승 스템 구조는 스템 너트를 보닛 내부에 고정합니다. 작동 중에 핸드휠이나 액추에이터는 밸브 스템을 구동하여 회전시킵니다. 밸브 스템의 외부 나사산은 게이트 디스크의 내부 나사산과 맞물려 게이트 디스크를 구동하여 밸브 스템의 축을 따라 선형 운동을 수행합니다. 밸브 스템 하단의 축 제한 장치 덕분에 밸브 스템 자체는 위쪽으로 움직이지 않습니다. 회전을 통해 토크를 게이트 디스크의 리프팅 힘으로만 변환합니다.

 

받아주철 게이트 밸브 비 상승 줄기예를 들어 DN150 및 PN16 압력 등급의 경우: 밸브 스템은 리드가 5mm인 사다리꼴 나사산(Tr28×5)을 채택합니다. 핸드휠을 완전히 한 바퀴 돌리면 게이트 디스크가 5mm 올라갑니다. 완전 개방 스트로크에는 닫힌 위치에서 50mm의 리프트가 필요하므로 핸드휠은 10회의 완전 회전이 필요합니다. 밸브의 전체 높이는 385mm에 불과한 반면, 동일한 사양의 라이징 스템 게이트 밸브는 높이가 550mm를 초과합니다. - 이는 지하 우물이나 낮은 기계실 환경에서 논라이징 설계의 핵심 장점입니다.

 

2. 주요 구성요소 및 재료 매개변수

신뢰성비 상승 줄기 게이트 밸브정밀하게 장착된 세 가지 구성 요소에 따라 달라집니다.

• 줄기: 일반적으로 2Cr13 스테인리스강(경도 HRC28~32) 또는 17-4PH 석출경화강(인장강도 1000MPa 이상)으로 제작됩니다. 나사 표면은 반복 회전에 의한 마모를 방지하기 위해 0.05~0.10mm 두께의 니켈-인 도금 또는 질화 처리를 해야 합니다.
• 문: 탄성 쐐기 게이트 또는 평행 이중 게이트. 웨지 각도 공차는 ±0.2도 이내로 제어되어 밸브 시트 실링 표면과의 밀착력이 4.0MPa(PN25 클래스) 이상이 되도록 보장합니다.
• 스템 너트: 알루미늄 청동(C95400) 또는 경도 HB 150 이상의 주조 황동으로 제작되었습니다. 암나사와 밸브 스템 나사 사이의 끼워맞춤 간격은 0.10~0.25mm로 먼지 침입으로 인한 걸림을 방지합니다.

 

3. 비상승 스템 디자인의 특수 변형

3.1 비 상승 나이프 게이트 밸브

펄프 및 광미와 같은 슬러리를 함유한 입자-에 적용됩니다. 게이트 디스크의 하단 가장자리는 예각 절단 디자인(쐐기 각도 30도 ~45도)을 채택하여 닫았을 때 섬유나 고체 입자를 잘라낼 수 있습니다. 매체 증착을 방지하기 위해 밸브 본체 흐름 채널에 홈이 없습니다. 예를 들어, DN200 나이프 게이트 밸브의 게이트 디스크 두께는 8mm에 불과하지만 8% 농도의 펄프 섬유를 절단하려면 전단력이 15kN에 도달해야 합니다.

3.2 비 상승 줄기 NRS 게이트 밸브

NRS는 "Non-Rising Stem"의 약자로 소방 및 급수관망에 널리 사용됩니다. 밸브 스템 상단에는 기계식 위치 표시기가 장착되어 있습니다. - 스템과 동시에 회전하는 캠입니다. 밸브가 완전히 닫히면 캠이 마이크로 스위치를 눌러 제어실에 전기 신호를 출력합니다. UL 262 화재 표준에 따라,비 상승 줄기 NRS 게이트 밸브완전히 열린 위치에 있는 경우, 핸드휠의 역회전은 잠기지 않았음을 확인하기 위해 1/4원 이상이어야 합니다.-

 

4. 비교: 상승 및 비 상승 게이트 밸브

비교 차원	상승 줄기 게이트 밸브	비 상승 줄기 게이트 밸브
줄기 운동	회전 + 축 이동	회전만
설치 공간	스템 확장에 필요한 예약된 높이	클리어런스는 핸드휠 직경과만 일치하면 됩니다.
개폐 표시	육안으로 보이는 줄기 연장 길이	외부 표시기 또는 회전 카운터 필요
적용 가능한 미디어	깨끗한 물, 기름, 증기	모래{0}}포함 물, 진흙, 부식성 액체(줄기가 매체와 접촉하지 않음)
유지보수 초점	패킹 글랜드 씰링	스템 스레드 윤활

일반적인 적용 분야: 챔버 깊이가 1.2m에 불과한 지하수 공급 파이프라인의 유지 관리 밸브용. 만약상승 대 비 상승 게이트 밸브라이징 스템 방식을 장착하면 DN300의 스템은 완전 개방 시 420mm 더 늘어나 맨홀 뚜껑을 손상시키지 않고서는 유지보수 인력의 작업이 불가능하다. 이에 반해 논 라이징 스템 타입은 전체 높이가 580mm에 불과해 충분한 작동 공간을 확보할 수 있다.

 

5. 일반적인 문제 및 해결 방법

일반적인 문제 1: 비상승 스템 게이트 밸브의 실제 열림-닫힘 위치를 판단하는 방법

스템이 노출되지 않기 때문에 작업자는 밸브가 완전히 열렸는지, 부분 열렸는지, 완전히 닫혔는지 직접 판단할 수 없습니다. 핸드휠 회전 원을 기록하는 데-장기적으로 의존하면 잊어버리거나 오작동하여 불완전하게 닫히거나 과도한-토크 손상이 발생할 수 있습니다.

 

솔루션:

• 턴 카운터: 핸드휠과 보닛 사이에 설치됩니다. 내부 기어 세트는 밸브 스템의 회전 원을 포인터 각도로 변환합니다. 예를 들어 일부 브랜드 제품의 경우 50회전은 포인터의 완전한 원 하나에 해당하며 포인터는 최대 ±0.5원의 정확도로 10회전의 전체 스트로크에 대해 72도 방향을 바꿉니다.
• 상단-장착 리미트 스위치: 밸브스템 상부에 축방향 홈이 가공되어 있습니다. 게이트 디스크가 완전 폐쇄 또는 완전 개방 위치에 도달하면 홈 가장자리가 스프링 재설정 근접 스위치(감지 거리 2mm 이하)를 밀고 DCS 또는 로컬 표시등에 건식 접촉 신호를 출력합니다.
• 초음파 밸브 위치 감지: 밸브 본체 외벽에 초음파 프로브를 설치합니다. 게이트 디스크와 밸브 본체 사이의 음향 임피던스 차이(공기와 금속의 음속 차이는 약 4배)를 활용하여 밸브를 분해하지 않고도 에코 레인징을 구현할 수 있어 개조 프로젝트에 적합합니다.

 

일반적인 문제 2: 비상승 스템 게이트 밸브가 고온-증기 서비스에서 고착되기 쉬운 이유

한 화학 공장에서는 DN80 PN40이비 상승 줄기 게이트 밸브200도 포화 증기 파이프라인에 설치된 장치가 3개월 작동 후 핸드휠을 회전시키지 못했습니다. 분해 검사 결과 스템 나사산과 게이트 나사산 사이에 검은 녹과 흑연 분말이 혼합되어 있으며 나사산 프로파일이 30% 마모된 것으로 나타났습니다.

 

원인 분석:

고온으로 인해 스템과 게이트 디스크 사이의 열팽창 차이(2Cr13의 선팽창 계수: 10.5×10⁻⁶/도, 주철 게이트의 선팽창 계수: 11.5×10⁻⁶/도)가 발생하여 나사산 측면 간격이 0.15mm에서 0.02mm로 감소하고 압출 시 윤활 필름이 파열됩니다.

증기 중의 용존 산소는 고온에서 나사 표면의 산화를 촉진하여 느슨한 입상 Fe₃O₄(자석)을 생성하고 나사 틈새로 들어가 마모를 유발합니다.

 

솔루션:

• 고온-내열성 윤활제 채택: -200도 ~400도에 적용할 수 있는 MoS2 건식 필름 윤활제로 사다리꼴 나사 표면을 코팅하여 마찰 계수를 0.15에서 0.06으로 줄입니다. 200시간 작동 후 또는 200회 열기-폐쇄 주기 후에 다시 도포하십시오.
• 스레드 피팅 여유 공간 증가: ASME B1.5 표준에서 권장하는 2G 클래스 스레드 맞춤을 3G 클래스로 업그레이드합니다(클리어런스 0.05~0.10mm 증가). 한편, 사다리꼴 나사를 뿌리 강도가 높고 산화물 축적이 적은 지지 나사(30도 압력 각도)로 교체하십시오.
• 금속{0}}에서-금속 씰링으로 업그레이드: 소프트 시트(PTFE, 온도 저항 230도 이하)를 Stellite 6 하드페이스 밸브 시트로 교체하고 씰링 표면 경도 HRC 40~45로 연화 없이 최대 425도까지 고온을 견딜 수 있습니다. 하드 씰(ISO 5208에 따른 클래스 A, 0.1mm³/s·mm)의 누출율은 소프트 씰(클래스 A, 0.01mm³/s·mm)보다 약간 높으므로 고온 조건에서는 약간의 내부 누출이 허용된다는 점에 유의해야 합니다.

 

6. 유지보수 및 검사 매개변수

2023년 운영 및 유지관리 지침에 의거밸브 사용자매거진의 경우 다음과 같은 유지 관리 주기를 권장합니다.비 상승 나이프 게이트 밸브기존의 비상승 스템 게이트 밸브:

1. 스템 윤활: 6개월마다 또는 500회 작동 후에 보닛에 있는 그리스 주입구를 통해 리튬{0}}계 극압 그리스(NLGI 2등급, 황 및 인 극압 첨가제 함량 0.5% 이상)를 주입합니다. 그리스 주입 압력은 오래된 그리스가 패킹 글랜드에서 빠져 나올 때까지 0.3MPa를 초과하지 않아야 합니다.
2. 실 마모 측정: 1년에 한 번씩 분해 점검하여 스템 나사의 피치 직경을 측정합니다. 마모 손실이 원래 크기의 5%를 초과하는 경우 스템을 교체하십시오(예: Tr32×6의 원래 피치 직경은 29.0mm이고, 27.55mm 미만으로 마모된 경우 교체).
3. 핸드휠 토크 모니터링: 정상 작동 토크는 표 1의 한계값을 초과해서는 안 됩니다(API 600 참조). 닫힘 토크가 갑자기 30% 이상 증가하는 경우, 이는 게이트 가이드 레일에 스케일이 쌓이거나 스템이 구부러졌을 때 발생할 수 있습니다. 즉시 검사를 위해 작동을 중지하십시오.

밸브 공칭 직경(DN)	최대 핸드휠 토크(N·m)	0.4m 모멘트 암(N)에서의 대응 작용력
50~80	150	375
100~150	300	750
200~300	500	1250

 

결론

에서비 상승 게이트 밸브에게비 상승 줄기 NRS 게이트 밸브, 제한된 공간에서 실쌍 회전을 통한 게이트 디스크 리프팅을 구현하는 것이 디자인의 핵심입니다. 유형 선택은 중간 온도 고형분과 설치 공간을 결합하고 정기적인 스레드 윤활 및 마모 감지를 구현해야 합니다. - 이는 10년 이상 -무고장 작동을 보장하는 기본 엔지니어링 관행입니다.