• Title/Summary/Keyword: 유량제어밸브

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Flow Rate Control System Design for the Industrial Valve (산업용 밸브의 유량제어 시스템 설계)

  • Choi, Jeongju
    • Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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    • v.21 no.1
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    • pp.387-392
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    • 2020
  • This paper proposes a flow-rate control system for industrial valves. Industrial valves are used in piping systems to control the flow rate and pressure. In general, valves used in pipelines are classified into globe valves, butterfly valves, and ball valves according to the shape. Motor, hydraulic, and pneumatic systems are used for operating valves. The flow meter should measure the flow rate when configuring the flow-rate control system. On the other hand, because the flow rate of the valve can be expressed by flow coefficient, a control scheme is proposed using the pressure deviation, which measures at the front and rear of the valve. The transfer function for the valve, according to the control input, was estimated using the signal compression method. Based on the induced transfer function, the disturbance observer was designed to improve the command following the performance of the valve stem. The performance of the proposed control method is compared with the flow-rate control result using the flow meter used.

Design and Performance Evaluation of a Flow Regulator for Thrust Control of a Liquid Rocket Engine (액체로켓엔진 추력제어를 위한 유량제어밸브의 설계 및 성능 평가)

  • Jung, Tae-Kyu
    • Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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    • 2012.05a
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    • pp.443-446
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    • 2012
  • A thrust control valve of a liquid rocket engine plays a role to increase or decrease the thrust of an LRE by modulating the flow rate of propellant into a gas-generator. This paper deals with a flow regulator that has functions of not only modulating thrust but also maintaining constant flow rate regardless of pressure change at inlet or outlet of the flow regulator. A direct acting flow regulator was fabricated and tested for the comparison of experimental and simulation results under steady-state conditions. The drawbacks and limitations of the flow regulator were analyzed. Also the new design of a flow regulator was proposed.

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A Study on Flow Control Logic Valve - Static Characteristics of Proportional Poppet Type Logic Valve - (유량제어 로직 밸브에 관한 연구 ( 비례 파핏형 로직 밸브의 정특성 ))

  • Lee, Il-Yeong;Jeong, Yong-Gil;O, In-Ho
    • Journal of the Korean Society of Fisheries and Ocean Technology
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    • v.26 no.2
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    • pp.213-217
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    • 1990
  • This study suggests a new type flow control logic valve which have grooves on the main poppet valve. The grooves connect oil supply port to pilot chamber and the oil passages made by the grooves are designed to vary in proportion to the displacement of the main poppet valve. From analytical formulations on the hydraulic circuit including the flow control valve, equations on the characteristics of the valve were obtained. In the experiment, the relationships between valve displacement and flow rate to the load side, and the variations of flow rate to the load side according to the variation of load pressure were investigated. From the experimental and numerical results, it was ascertained that the flow control valve designed in this study had excellent characteristics on proportional control and remote control.

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Flow Rate Control Prediction Modeling for Large Liquid Rocket System During Engine Start Up (대형 로켓엔진시스템의 시동 시 유량제어 예측 모델링)

  • Jeong, Yu-Shin;Kim, Sang-Hoon;Yoon, Woong-Sup
    • Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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    • 2011.11a
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    • pp.8-13
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    • 2011
  • 본 연구에서는 대형 로켓엔진시스템의 시동 시 안정적인 유량공급을 위한 제어기 설계가 이루어졌다. 펌프, 오리피스, 제어밸브, 파이프, 인젝터 및 재생 냉각채널과 같은 엔진시스템 구성품들에 대한 동특성 모델링을 수행하였고 유량공급 제어가 가능한 밸브의 구동신호를 조절 가능한 PID 제어기를 설계하였다. 시동 시 안정적인 유량공급을 위하여 실험을 통해 얻은 밸브의 적정 개도율을 적용시켰으며, 이를 기준으로 하여 제어밸브의 작동신호를 조절하여 유량비를 제어하였다. 시뮬레이션 한 결과 제어기를 통해 시동 시 정상추력까지 유량공급을 제어 하는 방법이 적절함을 확인하였다.

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Development of Linear Control Valve for Oxidizer Flow Rate Control (산화제 유량제어를 위한 선형제어밸브 개발)

  • Lee, Seunghwan;Kim, Heuijoo;Kim, Gyeongmin;Kim, Jiman;Kim, Dongsik;Hwang, Heeseong;Yoo, Yeongjun
    • Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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    • 2017.05a
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    • pp.139-141
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    • 2017
  • By modulating the flow rate of $N_2O$ into a HR motor assembly, a control valve of a hybrid rocket engine plays a role to increase or decrease the thrust. In this study, the control valve has been designed to meet the requirements which are response speed(${\leq}$ about 1 second) and torque(${\geq}$ about $36N{\cdot}m$). Then, when analog signal 0~10V is applied, the situation where the valve is opened and closed has to be realized. To do this, the data values have to be entered into the actuator. Finally, the performance evaluation of the control valve has been performed to validate this product.

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Effect of Reynolds Number on the Flow Characteristics of a Control Valve (제어밸브 유량특성에 레이놀즈 수가 미치는 영향)

  • Jung, Taekyu
    • Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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    • 2017.05a
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    • pp.995-999
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    • 2017
  • The factors affecting the flow coefficient of a control valve were identified and analyzed. The flow coefficient of a control valve are affected by not only Reynolds Number but also the figure and the roughness of the inlet/outlet pipes. Therefore, the flow coefficient is not a constant value. For the purpose of use in the system such as LRE, requiring the exact flow-coefficient of a control valve, the flow-coefficient should be measured under similar Reynolds Number using the inlet and outlet pipes which have the same figure and roughness with a real system.

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KSTAR 연료주입계 Piezoelectric Valve 및 제어기 개발

  • Song, Jae-In;Kim, Yeong-Ok;Kim, Gwang-Pyo;Chu, Yong;Park, Gap-Rae
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • 2012.08a
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    • pp.205-205
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    • 2012
  • Korea Superconducting Tokamak Advanced Research (KSTAR) 장치는 국내 유일의 초전도 자석을 이용한 핵융합 연구 장치로서 초고온의 플라즈마를 생성하여 차세대 에너지원인 핵융합 에너지를 획득하는 것을 목표로 두고 있다. 플라즈마를 생성부터 유지하기 위해서는 수소 동위원소를 토카막 내부로 공급해 주어야 하는데 이러한 수소동위원소를 "연료"라 부르며, 이 연료를 토카막 내부로 공급해 주는 시스템을 연료주입 시스템(Fueling System)이라고 한다. KSTAR에서는 토카막 내부로 고속의 연료 주입이 필요하고 정밀한 양의 연료를 공급하는 밸브를 사용하여야 하며, 이러한 밸브를 제어 할 수 있는 제어기를 필요로 한다. 위의 사항에 적합한 피에조 밸브(Piezoelectric Valve)는 2 msec 이내의 개폐시간과 500 Torr ${\ell}$/s 이상의 유량을 흘려줄 수 있는 피에조 밸브로 압전소자에 가해지는 전압(0~250 V)에 따라 변위의 양에 비례하여 연료가 진공용기 내로 유입된다. 압전소자의 변위는 최대 140 ${\mu}m$로 최적화되어 있어야 하며, 정전용량(Capacitance)는 30~40 nF이어야 한다. 또한 소자에 힘(Force)를 가해 최대 7 N으로 136 ${\mu}m$의 변위를 가진 소자를 사용해야 한다. 피에조 밸브의 특성으로는 아날로그 신호로 작동이 되어야 하며, 유량신호를 피드백하여 밸브의 구동 전압을 정밀하게 제어 되어야 한다. 피드백 제어를 위해 압력센서는 XCS-190 Series를 사용하여 낮은 유량에서도 민감하게 반응하도록 제작하였으며, 고전압이 유기 되었을 때 제어기를 보호하기 위한 정션박스를 설치하였다. 밸브 제어기는 피에조 밸브의 개방 속도를 높이기 위해 밸브 구동 전압을 순간적으로 높이는 POP 전압을 생성하는 기능과 유량 신호를 피드백해서 밸브 구동 전압을 정밀 제어 하는 기능을 가지고 있다. 제어장치는 아날로그 및 디지털 제어회로의 전원용 +15 V DC와 밸브 구동용 +250 V DC 출력용의 전원 공급 장치(Power supply unit), 펄스 및 트리거 신호를 생성하는 Master Programmer unit), Pop 전압과 피드백의 중요한 기능을 수행하는 Valve controller unit로 제작 되었다. 피에조 밸브와 제어기는 상호 작용하여 동작을 원활히 할 수 있도록 특성 실험을 진행하여야 하며, 진공상태에서 Lack의 유무를 확인하여야 한다. 현재 개발 제작된 밸브의 진공누설시험 및 특성실험을 진행하고 있으며, KSTAR 5차 캠페인에 적용할 계획이다.

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Vortex Valve의 설계인자 및 성능특성 분석

  • 김영인;황영동;장문희
    • Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
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    • 1995.10a
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    • pp.487-494
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    • 1995
  • 원자력발전소의 안전성 향상을 목적으로 신형원자로 안전주입계통의 축압기 설계에 적용이 고려되고 있는 피동적 유량조절 장치인 vortex 밸브의 유동장을 해석하여 밸브의 특성에 영향을 미치는 주요 인자들을 도출하고 이 인자들의 영향을 분석하였다. 분석 결과 Vortex 밸브의 성능 특성은 수송유량, 제어유량, chamber의 반경, 입구면적, 마찰계수 등의 영향을 받는 것으로 나타났으며 이들 인자 중 chamber의 반경의 영향이 가장 크고 Reynolds수의 영향은 비교적 작은 것으로 파악되었다. 또한 주어진 유동조건에서 제어유량이 작은 경우 점성손실이 vortex 밸브의 유동특성에 미치는 영향이 증대되는 경향을 보였으며 유량이 증가할수록 Reynolds수의 영향은 감소하는 것으로 나타났다.

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Evaluation of the Inherent Flow Coefficient of the Control Valve in the Liquid Propellant Rocket Engine (액체로켓 엔진 성능 보정용 제어밸브의 고유유량특성 계산)

  • Park, Soon-Young;Cho, Won-Kook;Seol, Woo-Seok
    • Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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    • v.15 no.4
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    • pp.73-78
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    • 2011
  • When a liquid rocket engine - specifically for the gas-generator cycle engine has throttle valves to control the thrust level and mixture ratio of the engine, it is possible to adjust the inherent flow characteristics of the control valves in order to secure a linearized correlation between the control-process-parameters like the thrust or mixture ratio of an engine and the throttle angle of valve. These linearities can reduce the complexity of the control process and make the process more explicit by ensuring the intuitive control. In this point, we proposed an algorithm within the frame of the in-house-developed program to obtain the control valves' inherent flow characteristics which satisfy the linearity, and calculated the sensitivities of control valves with respect to the throttle angle. Also, we compared the obtained inherent flow characteristics with the existed data and concluded the results are satisfactory.

Auto Tuning of Position Controller for Proportional Flow Control Solenoid Valve (비례유량제어밸브 위치제어기 자동조정)

  • Jung, Gyu-Hong
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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    • v.36 no.7
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    • pp.797-803
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    • 2012
  • Proportional solenoid valves are a modulating type that can control the displacement of valves continuously by means of electromagnetic forces proportional to the solenoid coil current. Because the solenoid-type modulating valves have the advantages of fast response and compact design over air-operated or motor-operated valves, they have been gaining acceptance in chemical and power plants to control the flow of fluids such as water, steam, and gas. This paper deals with the auto tuning of the position controller that can provide the proportional and integral gain automatically based on the dynamic system identification. The process characteristics of the solenoid valve are estimated with critical gain and critical period at a stability limit based on implemented relay feedback, and the controller parameters are determined by the classical Ziegler-Nichols design method. The auto-tuning algorithm was verified with experiments, and the effects of the operating point at which the relay control is activated as well as the relay amplitude were investigated.