고압, 고차압 밸브의 성능 평가 (Performance Evaluation of High-pressure-drop Control Valve)

서지정보

· 발행기관 : 대한기계학회
· 수록지 정보 : 대한기계학회논문집 A / 44권 / 5호 / 353 ~ 359페이지
· 저자명 : 강효림, 황해성, 한승호

초록

발전 설비에서 사용되는 고차압 제어밸브는 보일러에서 유입되는 고압의 유체를 안전한 수준의 압력으로 저하시켜 터빈에 유입시키는 역할을 한다. 그중 미로형 유로(labyrinth path)가 적용된 고차압 제어밸브는 고속의 유체가 구불구불한 유로를 통과하며 발생하는 저항으로 압력 강하를 만든다. 본 연구에서는 미로형 유로를 갖는 케이지를 7단으로 적층한 1-1/2” 고차압 제어밸브에 대하여 유로의 꺾임 부분에 확산각(divergence angle)을 부여하여 유로를 개선하였으며, 개선 결과 기존의 유로 대비 차압 성능이 평균 12.7% 증가하였다. 또한 확산각으로 인해 미로형 유로의 후방에 나타나는 공동 현상을 다상 유동 해석으로 얻어진 증기 체적률로 정량화하여 공동에 의해 파손이 발생하지 않는 확산각의 크기를 선정하였으며, 확산각 α가 30° 미만인 경우 차압 성능 향상은 물론 공동에 의한 문제도 피할 수 있음을 해석적으로 검증하였다.

영어초록

High-pressure-drop control valves used in power plants play an important role of depressurizing highly pressurized fluids in a boiler and bringing these fluids into the turbine. Labyrinth control valves have been used widely owing to their pressure drop performance due to the resistance created by high-speed fluids passing through the labyrinth path. This paper proposes an improved configuration of the labyrinth path in a 1-1/2” control valve with 7-stage cages by considering the valve divergence angles. The pressure drop performance was estimated using computational fluid dynamics analysis, and the flow characteristics caused by the divergence angles were studied. As a result, the pressure drop performance increased by a factor of approximately 12.7. Moreover, a numerical analysis of the multi-phase flow was performed to quantify the vapor volume fraction of the cavitation effect which occurred at the outlet of the labyrinth path. Consequently, divergence angles of less than 30° were proposed to prevent mechanical failures of the labyrinth path due to cavitation.

참고자료

· 없음