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해양구조물용 고압 컨트롤 밸브 수치해석
A Numerical Analysis on High Pressure Control Valve for Offshore 원문보기

대한설비공학회 2008년도 하계학술발표대회 논문집, 2008 June 25, 2008년, pp.1195 - 1200  

이중섭 (삼원기술(주) 기술연구소) ,  장성철 (삼원기술(주) 기술연구소) ,  정휘원 (삼원기술(주) 기술연구소) ,  남태희 (삼원기술(주) 기술연구소)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This study have goal with conceptual design for Offshore Structures of high pressure control valve for localization. Ball valve for development accomplished with flow analysis based on provision of ANSI B16.34, ANSI B16.10, ANSI B16.25 In order to localize the Offshore Structures high pressure contr...

AI 본문요약
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문제 정의

  • 앞서 언급된 ASI는 서로 상대운동을 하는 격자면을 Interface시켜 에너지를 상호 전달하는 Moving Mesh 기법으로 Node을 반드시 일치시킬 필요가 없기 때문에 격자변형을 최소화 하면서 Time step을 결정함에 있어 보다 편리한 장점을 가지고 있다. 따라서 본 연구의 유동해석에서 관심영역인 밸브 개폐각도에 따른 유량(#)과 유량계수(Cv) 변화추이를 살펴보고자 한다.
  • 현재 수입에 의존하고 있는 고압 컨트롤 밸브의 국산화를 위해 본 연구에서 기초적인 자료로 활용하기 위해 연구를 시작하였으며, 볼 밸브에 관한 개념을 잡기 위한 개념설계를 우선 시행하고자 한다. 따라서 선진재품에 대한 역설계에 앞서 기초적인 형상에 대한 특성을 파악하여 상세설계시 기초자료로 활용하고자 한다.
  • 또한, 볼을 제외한 바디 (body)와 클로져(closure)의 압력을 적용하여 보았다. 밸브가 닫힌 경우는 압력이 바디에는 직접적으로 작용하지 않기 때문에 볼을 제외한 나머지 부분에 대하여 직접적으로 압력을 적용하여 바디와 클로져의 강도를 알아보고자 하였다. 볼 밸브의 응력 해석의 모델로는 3차원 유한요소모델(FEM)이며, Fig.
  • 또한 유량계수가 일반 글로브 밸브에 비하여 약 3배 정도 크기 때문에 경제적이고, 일반 유체는 물론 원유, 펄프, 슬러리, 고형 물질이 함유된 유체에 적합한 것으로 알려져 있다. 본 연구에서 적용되는 볼 밸브의 경우 원유를 이송시키는데 사용되며, 유량을 많이 통과시키는데 목적이 있다.3-4)
  • 현재 수입에 의존하고 있는 고압 컨트롤 밸브의 국산화를 위해 본 연구에서 기초적인 자료로 활용하기 위해 연구를 시작하였으며, 볼 밸브에 관한 개념을 잡기 위한 개념설계를 우선 시행하고자 한다. 따라서 선진재품에 대한 역설계에 앞서 기초적인 형상에 대한 특성을 파악하여 상세설계시 기초자료로 활용하고자 한다.

가설 설정

  • 구속조건은 파이프 연결 부분을 Fixed condition으로 가정하였다. 하중조건은 ANSI 1500 class로 가정하여 내압 150bar를 바디와 시트링, 볼에 적용하였다.
  • 본 연구대상의 볼 밸브는 해양구조물에서 점도가 높은 원유(crude oil)를 이송하는 배관라인에 설치되기 때문에 작동유체를 글리세린(C3H8O3)으로 가정하였다. 밸브 입출구는 압력 경계조건을부여하였으며, 출구압력은 대기압력으로 고정하고 입구압력을 1bar~10bar까지 변화시켜 계산을 수행하였다.
  • 3을 이용하여 해석을 수행하였다. 사용재질이 소성 항복조건에 만족한다고 가정하고, Von-Misses 응력 값을 기준으로 평가하였다.
  • 구속조건은 파이프 연결 부분을 Fixed condition으로 가정하였다. 하중조건은 ANSI 1500 class로 가정하여 내압 150bar를 바디와 시트링, 볼에 적용하였다. Table.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
밸브는 어떤 부품인가? 밸브는 작동유체의 유량 및 압력 제어를 기본 목적으로 사용되는 유체기계의 중요한 부품이다. 밸브 역사만큼이나 밸브의 종류 또한 산업현장에서 폭넓게 이용되고 있다.
모든 FPSO에 적용되는 컨트롤 밸브는 무엇을 사용하여 왔는가? 현재 거의 모든 해양 구조물에 적용되는 Control Valve는 글로브 밸브를 사용하여 왔으나 점점 버터플라이 형이나 볼 밸브가 증가추세에 있다. 이러한 밸브는 개폐부가 회전운동으로 작동하는 방식으로서 각도를 90도만 회전시켜도 밸브의 개폐가 가능하며, 글로브 밸브에 비하여 중량이 적다.
밸브를 설계할 때 가장 기본이 되는 것은 무엇인가? 밸브 역사만큼이나 밸브의 종류 또한 산업현장에서 폭넓게 이용되고 있다. 밸브를 설계할 때 가장 기본이 되는 입력데이터는 온도와 압력 값이 중요한 변수가 된다. 일반적으로 유체의 화학적 성상에 따라 밸브의 재질은 달라지나 밸브의 크기를 결정함에 있어 우선시 되는 것은 역시 압력과 온도일 것이다.
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