Control Valve 트림 설계 종류 및 적용 조건

Control Valve 트림 설계 종류 및 적용 조건

Control Valve에서 Trim은 유량 제어의 핵심 기능을 담당하는 내부 구성품으로, 주로 Plug, Seat, Cage, Disc 등으로 구성된다. 트림의 설계 방식에 따라 유체 흐름 특성, 압력 손실, 소음, Cavitation 저항성이 크게 달라진다.

본 글에서는 플랜트 실무에서 사용되는 제어밸브 트림의 주요 설계 방식 6가지와 각 방식의 특징 및 적용 조건을 정리한다.

1. Standard Trim (기본 트림)

• 구성: Plug & Seat 형태. 가장 단순한 설계 구조
• 특징: 구조 간단, 유지보수 용이, 저압차 시스템에 적합
• 적용: 유틸리티, 저온/저압의 일반 유체 제어
• 한계: ΔP가 클 경우 Cavitation 또는 Erosion 발생 우려

2. Cage-Guided Trim

• 구성: Plug이 Cage(원통형 가이드) 내부에서 수직 이동하며 유량 조절
• 특징: 흐름의 안정성 우수, 대구경/고압 밸브에 적합
• 장점: 유량 특성 제어, Plug 흔들림 방지, Seat 수명 향상
• 적용: 증기, 열매체유, 압력제어 계통

3. Low-Noise Trim

• 구성: 다공성 구조 또는 다단확산 설계로 Sonic Velocity 감소
• 특징: 공기, 가스 제어 계통에서 소음(dBA) 저감 목적
• 기술: Whisper Trim (Fisher), Hush Trim (Samson) 등 상용화 제품 존재
• 적용: 압축공기, N₂ purge, VOC 배출 제어

4. Anti-Cavitation Trim

• 구성: 다단 유량 경로를 통해 단계적 압력강하 유도
• 특징: 기포가 밸브 외부에서 형성되어 Cavitation 방지
• 기술: Multi-stage Cage, Disk Stack 방식 사용
• 적용: 물, 용제, 고온 유체 계통의 고ΔP 제어

5. Characterized Trim

• 구성: 특수 곡선 또는 노치 형태의 트림 구조
• 특징: 선형(Linearity), 등비(Quick Opening), 등백(Equal%) 특성 구현
• 적용: PID 제어 정밀성이 요구되는 연속 공정

6. Soft-Seated Trim

• 구성: Seat 또는 Plug에 PTFE, EPDM 등의 연질재료 삽입
• 특징: 누설률 매우 낮음 (ANSI Class VI 대응)
• 적용: 극소 유량 제어, 고순도 화학 공정, 독성물질 차단용
• 한계: 고온·고압 계통에는 사용 불가

7. Trim 선택 시 고려 요소

• 유체 물성: 온도, 압력, 점도, 입자 포함 여부
• ΔP 및 Cavitation Index (FL, xT 등)
• 유량 제어 특성 (Equal %, Linear, Quick Opening)
• 소음 기준 (공장 허용 dBA)
• Valve 크기 및 설치 방향

결론

Control Valve 트림은 단순한 내부 부품이 아닌, 제어 성능·유체 손상·소음 저감·Cavitation 방지의 핵심이다. 표준 트림 외에도 유체 특성과 운전 조건에 따라 Low-Noise, Anti-Cavitation, Characterized Trim 등을 고려하여 설계 최적화를 진행해야 한다.

밸브 선정 시 제조사의 Sizing Tool과 함께 각 트림의 물리적 구조와 특성을 검토함으로써 트러블 없는 장기 운전 기반을 확보할 수 있다.