제한 오리피스 플레이트는 산업용 유체 제어 시스템에서 단순하면서도 중요한 구성 요소입니다. 주로 유량 제어, 유체 압력 감소 또는 정량적 유체 공급을 위해 사용됩니다.
저렴한 비용, 컴팩트한 구조, 쉬운 유지 보수 등의 장점으로 인해 석유, 화학 공학, 전력, 야금, 수처리 등 다양한 산업 분야에서 널리 적용됩니다.
01 기본 개념 및 작동 원리
제한 오리피스 플레이트는 파이프라인 시스템에 설치되는 조절 장치로, 일반적으로 특정 크기의 관통 구멍이 있는 금속판으로 구성됩니다. 핵심 구조는 오리피스 플레이트 자체입니다. 오리피스 플레이트의 모양, 크기 및 파이프라인과의 연결 방식은 특정 작동 조건 및 유체 특성을 기반으로 설계됩니다.
오리피스 원리
특정 구멍 직경을 가진 오리피스 플레이트의 경우, 오리피스 플레이트 양쪽에 특정 압력 차이가 있을 때 오리피스 플레이트를 통과하는 유체의 유량은 압력 차이가 증가함에 따라 증가합니다. 그러나 압력 차이가 특정 값(즉, 임계 압력 차이)을 초과하고 유속이 음속에 도달하면 오리피스 플레이트를 통과하는 유량은 더 이상 압력 차이의 증가에 따라 증가하지 않습니다. 제한 오리피스 플레이트가 유량 제한 및 압력 감소를 하는 것은 이 원리에 기반합니다.
02 제한 오리피스 플레이트의 장단점
장점
단순한 구조: 제한 오리피스 플레이트는 비교적 단순한 구조로, 몇 개의 구성 요소로만 구성됩니다. 제조 공정이 간단하고 비용이 저렴합니다.
쉬운 설치 및 유지 보수: 설치 방법이 간단합니다. 플랜지 연결이든 용접 연결이든 시공이 편리합니다. 유지 보수 중 문제가 발생하면 복잡한 도구와 기술 없이 비교적 쉽게 교체하거나 수리할 수 있습니다.
광범위한 적용 범위: 다양한 유체 매체(액체, 가스, 증기 등) 및 다양한 작동 압력 및 온도 범위에 적용할 수 있으며 다양한 산업 시나리오에서 작동할 수 있습니다.
가동 부품 없음: 밸브와 달리 제한 오리피스 플레이트에는 가동 부품이 없습니다. 따라서 구성 요소 마모, 잼 등으로 인한 고장 문제가 없습니다. 높은 신뢰성과 긴 수명을 가지고 있습니다.
단점
제한된 유량 조절 범위: 제한 오리피스 플레이트의 구멍 직경은 고정되어 있습니다. 일단 설계 및 제조되면 제어할 수 있는 유량 범위가 기본적으로 결정됩니다. 제어 밸브처럼 연속적인 유량 조절을 수행할 수 없으므로 유량 변화가 큰 작업 조건에 대한 적응성이 떨어집니다.
큰 압력 손실: 유체가 제한 오리피스 플레이트를 통과할 때 발생하는 조절 효과로 인해 특정 압력 손실이 발생합니다. 압력 손실에 민감한 일부 시스템에서는 에너지 소비가 증가할 수 있습니다.
유체 특성에 대한 민감도: 유체의 특성(예: 점도, 밀도 등)이 변경되면 제한 오리피스 플레이트의 유량 제한 효과가 어느 정도 영향을 받아 유량이 예상 값에서 벗어날 수 있습니다.
막히기 쉬움: 고체 입자 및 불순물이 많은 유체의 경우 제한 오리피스 플레이트의 관통 구멍이 쉽게 막혀 정상적인 작동에 영향을 미치고 빈번한 청소 및 유지 보수가 필요합니다.
03 제한 오리피스 플레이트의 적용
제한 오리피스 플레이트의 주요 기능은 유량 제한 및 압력 감소이므로 다음과 같은 경우에 사용할 수 있습니다.
공정 물질 압력 감소 시
공정 물질이 고압 영역에서 저압 영역으로 흐를 때 제한 오리피스 플레이트는 압력 강하를 제어할 수 있습니다. 제한 오리피스 플레이트를 설치하면 물질 압력을 단계적으로 낮추어 작동 압력 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 제한 오리피스 플레이트는 비교적 단순하고 신뢰할 수 있으며 비용이 저렴하므로 이러한 경우 일부 복잡한 압력 감소 장치보다 더 많은 장점이 있습니다.
밸브 보호 시
파이프라인의 밸브 상류와 하류 사이에 큰 압력 강하가 필요한 경우 유체는 밸브에 심각한 침식을 유발합니다. 오리피스 플레이트를 통한 조절이 기상 생성을 하지 않는 경우, 밸브 상류에 오리피스 플레이트를 직렬로 연결하면 유체가 밸브에 미치는 영향을 효과적으로 줄일 수 있습니다.
소량 유량 연속 순환 시
(1) 펌프 플러싱 파이프라인: 화학 장비에서 펌프의 기계적 씰과 같은 일부 부품은 매체 누출 및 씰 손상을 방지하기 위해 지속적인 플러싱 유체가 필요합니다. 제한 오리피스 플레이트는 소량의 유량으로 플러싱 유체의 안정적인 공급을 보장할 수 있습니다. 제한 오리피스 플레이트를 설치하면 적절한 양의 플러싱 유체를 제공할 수 있으며, 이는 씰의 냉각 및 플러싱 효과를 보장할 뿐만 아니라 펌프 작동에 부정적인 영향을 미치지 않습니다.
(2) 열 대기 펌프의 바이패스 파이프라인: 대기 펌프가 있는 시스템에서는 대기 펌프를 열 대기 상태로 유지하기 위해 특정 바이패스 유량이 필요합니다. 제한 오리피스 플레이트는 이 바이패스 유량을 제어하여 대기 펌프를 언제든지 사용할 수 있도록 보장할 수 있습니다.
(3) 분석 샘플링 파이프: 공정 유체의 조성을 분석할 때 분석 샘플링 파이프는 작고 연속적인 샘플 유량이 필요합니다. 제한 오리피스 플레이트는 샘플 유량을 정확하게 제어할 수 있습니다.
압력 감소 및 소음 감소 또는 마모 감소 시
배출 시스템에서 갑작스러운 압력 강하는 엄청난 소음을 발생시킬 수 있습니다. 제한 오리피스 플레이트를 설치하면 유체 압력을 단계적으로 낮출 수 있으며, 이는 소음 및 마모를 효과적으로 줄일 수 있습니다.
제한 오리피스 플레이트와 관련된 표준은 다음과 같습니다: HG/T 20570.15 파이프라인 제한 오리피스 플레이트 설정, GB/T 2624.2-2006 원형 단면 도관에 설치된 차압 장치를 사용하여 밀폐된 도관에서 유체 유량 측정 - 파트 2: 오리피스 플레이트, 및 ISO 5167.
04 제한 오리피스 플레이트와 기타 유량 제어 장비 비교
제어 밸브와의 비교
측면
제한 오리피스 플레이트
제어 밸브
구조 및 비용
단순한 구조 및 저렴한 비용
복잡한 구조(밸브 본체, 밸브 디스크, 액추에이터 등 포함) 및 높은 비용
조절 성능
고정 유량 제한만 가능; 조절 성능 불량
제어 신호에 따라 연속적인 유량 조절 가능; 높은 조절 정확도 및 광범위한 적용 범위
유지 보수 비용
가동 부품 없음; 낮은 유지 보수 비용
가동 부품이 있음; 마모, 누출 등이 발생하기 쉬움; 높은 유지 보수 비용
조절 오리피스 플레이트와의 비교
제한 오리피스 플레이트와 조절 오리피스 플레이트는 유량 단면을 변경하여 유체를 제어한다는 점에서 구조적 유사성이 있습니다. 그러나 설계 목적이 다릅니다. 제한 오리피스 플레이트는 주로 유량 제한 및 압력 감소에 중점을 두는 반면, 조절 오리피스 플레이트는 유량 측정에 더 많이 사용되며 오리피스 플레이트 양쪽의 압력 차이를 측정하여 유량 계산에 사용됩니다.
또한 구조 설계 및 정밀도 요구 사항 측면에서 조절 오리피스 플레이트는 일반적으로 측정 정확도를 보장하기 위해 제한 오리피스 플레이트보다 더 까다롭습니다.
