InTech APR23 적층 가공 - 더욱 조용한 제어 밸브

Jul 21, 2023

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제어 밸브 소음은 많은 공장 환경에서 문제가 됩니다. 소리는 밸브 전체에 매우 높은 압력 강하가 발생하여 발생하며, 이는 유체가 밸브 본체의 좁은 통로를 통해 이동할 때 높은 증기 속도를 생성합니다. 공기역학적 소음은 가스 속도에 크게 의존하므로 높은 유량과 높은 압력 강하 응용 분야에서는 귀청이 터질 듯한 소음 수준에 매우 빠르게 도달하는 경향이 있습니다. 이러한 유형의 소음은 청력에 손상을 줄 수 있으며 시간이 지남에 따라 배관, 민감한 장비, 인근 배관 연결 및 밸브 구성 요소를 파괴할 수 있습니다.

이 문제를 해결하기 위해 역사적으로 저소음 트림 설계가 사용되었지만 이러한 유형의 솔루션은 일반적으로 비용이 많이 들고 흐름 용량을 크게 줄입니다. 그러나 적층 가공 기술(3D 합금 프린팅)은 소음 감소 솔루션에 완전히 새로운 가능성을 제시했습니다. 이 문서에서는 최근에 소개되었거나 앞으로 몇 달 내에 출시될 예정인 새로운 디자인에 대해 설명합니다.

공장에는 대형 장비, 공정 통풍구, 왕복 펌프 등 시끄러운 소음원이 가득합니다. 이러한 소리 중 다수는 점 음원(그림 1A)이며 소리 수준은 거리의 제곱에 따라 감소합니다. 제어 밸브는 산업 환경에서 흔히 발생하는 또 다른 소리 소스이지만 이 경우 소리는 실제로 밸브와 파이프 모두에서 발생하여 하류 파이프가 충분히 길면 선형 소스를 생성합니다(그림 1B). 점 음원은 거리의 제곱에 따라 음향 강도가 감소하는 반면, 선형 음원은 거리에 정비례하여 강도가 떨어지므로 공장 직원에게 더 큰 문제를 일으키는 경향이 있습니다.

제어 밸브에서 발생하는 소음의 일반적인 원인에는 내부 구성 요소의 기계적 진동, 난류 가스 흐름으로 인한 공기 역학적 소음, 캐비테이션으로 인한 유체 역학적 소음이 포함됩니다. 파이프 외부의 소리는 85dBA를 초과하는 수준에서 청력에 위협이 되며, 110dBA를 초과하는 수준은 밸브 구성 요소와 인접한 배관 연결을 손상시킬 수 있으므로 피해야 합니다(그림 2).

일반적으로 이 문제를 해결하는 방법에는 두 가지가 있습니다. 즉, 소리가 환경으로 빠져나가지 못하도록 소리 경로를 제한하거나 음원에서 소리의 생성을 제거하는 것입니다. 사운드 경로 솔루션은 일반적으로 소음을 차단하기 위해 두꺼운 파이프, 두꺼운 단열재 및/또는 음향 담요를 사용합니다. 이는 잘 작동하고 저렴하지만 이러한 솔루션에는 한계가 있습니다.

달성 가능한 소음 감소는 일반적으로 다소 제한적이며, 이러한 기술은 단열재가 파괴되고 유지 보수 중에 음향 담요가 제거되고 올바르게 재설치되지 않기 때문에 시간이 지남에 따라 효율성이 떨어지는 경향이 있습니다. 아무리 잘 작동하더라도 사운드 경로 솔루션은 장비를 손상시킬 수 있는 110dBA 이상의 사운드 레벨이라는 근본적인 문제를 해결하지 못합니다.

제어 밸브 소음에 대한 표준 솔루션은 소스에서 소음 발생 수준을 줄이기 위해 조용한 밸브 트림을 설치하는 것입니다. 이러한 설계는 일반적으로 흐름을 여러 흐름 경로로 나누거나 여러 단계에 걸쳐 더 작은 압력 강하를 취하여 전체 흐름 속도를 줄이고 전체 소음 수준을 낮춥니다. 이 기술도 잘 작동하지만 한계도 있습니다.

저소음 트림은 밸브 흐름 용량을 크게 제한하는 경향이 있으므로 동일한 흐름 속도를 전달하려면 더 큰 밸브 본체가 필요합니다.

저소음 트림은 이러한 설계를 생산하려면 복잡한 가공이 필요하기 때문에 일반적으로 표준 밸브 트림보다 훨씬 비쌉니다.

저소음 트림은 로터리 밸브에 대한 적용이 제한적인 경우가 많습니다.

제어 밸브 소음 솔루션의 환경은 적층 제조의 출현으로 극적으로 변화했습니다. 이제 매우 복잡한 트림 구성을 빠르고 경제적으로 생성할 수 있기 때문입니다.

이러한 최근 기능으로 인해 높은 유량을 유지하면서 매우 높은 수준의 소음 감소를 달성할 수 있는 새로운 소음 감소 솔루션이 탄생했습니다.