소개
이 문서에서는 ISO가 전기 변조 제어 밸브 테스트를 위한 새로운 표준(ISO 6604를 ISO 10770으로 대체)을 개발하기 위해 수행한 작업을 간략하게 설명하고, 특히 서보 밸브와 비례 밸브를 정확히 구별하는 문제를 해결합니다. 이 문제를 명확히 하기 위해 ANSI(American National Standards Institute)는 Milwaukee Institute of Technology의 Fluid Power Institute에서 표적 연구를 수행하는 프로젝트에 특별히 자금을 지원했습니다. 1년에 걸쳐 이 프로젝트는 표준화 문제를 해결하기 위한 권장 사항을 제시했으며, 특히 '서보 밸브'와 '비례 밸브'라는 두 가지 핵심 용어에 대한 정의를 제안했습니다. 이후 이러한 정의는 ISO 표준 내에서 용어 및 정의로 공식적으로 채택되었습니다. 이는 ISO 표준 설정 프로세스의 엄격함을 보여줍니다.
현재 비례 제어 밸브 및 서보 밸브의 정의는 다음과 같이 국가 표준 GB/T 17446-2024에 공식적으로 통합되었습니다.
서보 밸브: 스풀 스트로크의 3% 미만 불감대가 있는 전기적으로 변조된 연속 제어 밸브입니다.
비례 제어 밸브: 스풀 스트로크의 불감대가 3% 이상인 전기적으로 변조된 연속 제어 밸브입니다.
다음 텍스트는 표준 정의의 저자가 제공한 이론적 근거를 설명합니다.
거의 모든 산업 교육 과정에서 누군가 저에게 묻습니다. 비례 밸브와 서보 밸브의 차이점은 정확히 무엇입니까? 나는 이 질문을 듣는 것이 약간의 즐거움을 주기 때문에 오히려 좋아합니다. 그러나 가장 짧은 대답은 다음과 같습니다. 나는 이러한 끝없는 논쟁에 말려들기를 거부합니다. 기술 표준 ISO 10770-1(GB/T 15623 '유압 변속기 – 전기적으로 변조된 유압 제어 밸브 – 파트 1: 4방향 방향 흐름 제어 밸브에 대한 테스트 방법'에 해당)은 특정 정의를 제공합니다. 설명하기 전에 먼저 몇 가지 역사적 배경을 살펴보겠습니다.
권위 있는 결론: 유일한 표준은 이 하나의 지표에 의존합니다.
다양한 유형의 유압 시스템에 적용되는 전자 및 전기 기술의 지속적인 성장으로 자연스럽게 비례 밸브 및 서보 밸브에 대한 상당한 관심이 촉발되었습니다. 실제로 ISO 기술 위원회는 국제 기술 표준, 특히 유압 부품의 표준화를 담당하는 ISO/TC-131/SC-8의 공식화를 담당하기 때문에 ISO 기술 위원회의 관심을 피할 수 없었습니다.
기술 위원회 TC-131은 모든 유체 동력 표준화를 특별히 담당하는 ISO 조직 내 기관입니다. 미국에서는 ISO 표준을 담당하는 대표자가 ANSI(American National Standards Institute)에 소속되어 있습니다. 그러나 ANSI는 사무국 기능을 다른 미국 국가 기술 기관에 위임할 권한이 있습니다. 유체 동력과 관련하여 ANSI는 Milwaukee에 본사를 둔 American National Fluid Power Organization을 승인했습니다.
ISO/TC-131 분과위원회 SC-8의 사무국은 런던의 영국표준협회(British Standards Institution)에 위치하고 있으며 주로 유압 밸브를 포함한 유체 동력 장비의 테스트에 중점을 두고 있습니다. (영국 표준 기관 사무국 소위원회 8은 밸브를 포함한 유체 동력 장비에 대한 표준 테스트 방법을 전문으로 합니다. 2000년에 ISO는 '유압 유체 동력 – 전기적으로 변조된 유압 제어 밸브 – 파트 1: 4방향 방향 흐름 제어 밸브에 대한 테스트 방법'이라는 제목의 국제 표준 ISO 10770-1을 발행했습니다. 이는 서보 밸브 및 비례 밸브에 대한 테스트 방법 및 평가 방법을 다루고 있습니다.
2000년에 ISO는 '유압 동력 전달 – 전기적으로 변조된 유압 제어 밸브 – 1부: 4방향 방향 흐름 제어 밸브에 대한 테스트 방법'이라는 제목의 새로운 표준 ISO 10770-1을 발표했습니다. 주로 테스트 방법을 다루며 주로 비례 밸브와 서보 밸브를 대상으로 합니다. ISO 10770-1은 서보 밸브만을 다루는 ISO 6604를 대체합니다. 결과적으로 ISO 10770은 상대적인 개선을 나타냅니다.
표준의 유래: 왜 3%인가?
1988년과 1989년에 밀워키 공과대학 유체동력연구소에서 저는 비례 및 서보 밸브의 실제 적용에 초점을 맞춘 연구 프로젝트를 이끌었습니다. 목표 중 하나는 용어집 형태로 정의를 제공하거나 (비례 및 서보 밸브에 대한 정확한 정의를 제공하기 위해) 어휘 목록이라고 부르는 것이었습니다.
우리는 이러한 밸브를 생산하는 모든 알려진 제조업체를 조사하고 해당 제품의 가장 중요한 특성을 요약했습니다. 우리의 목표는 그들 사이의 차이점을 확인하는 것이 었습니다.
산업 현장에서의 적용 차이점을 확인하기 위해 다음과 같은 특성을 정의했습니다.
제어 방식(파일럿-작동식 또는 직접 작동식-)
주파수 응답
피드백 방법(내장-또는 외부)
스풀 여행
밸브 애플리케이션(개방-루프 또는 폐쇄-루프 제어용)
제어 정확도
이 연구가 완료되면 스풀 이동이라는 단 하나의 요소만이 두 가지를 구별합니다.
이에 따라 서보 밸브와 비례 밸브에 대한 정의가 다음과 같이 결정되었습니다.
서보 밸브 - 스트로크가 3% 미만인 연속 가변 전기 제어식 방향 제어 밸브입니다.
비례 밸브 - 스트로크가 3% 이상인 연속 가변 전기 제어식 방향 제어 밸브입니다.
결과적으로 '3%' 기준점은 공식적으로 국제 표준에 통합되어 보편적으로 인정되는 분류 기준이 되었습니다. 스트로크가 정확히 3%인 경우 표준에 따르면 밸브는 필수 요구 사항 없이 두 카테고리 중 하나로 분류될 수 있습니다.
이러한 정의는 용어 표준 개요에 통합되었으며 프로젝트 완료 시 출판되었습니다. 우리는 이 결론을 마음에 새기고 다양한 산업 상황에 걸쳐 용어를 소개하려고 노력했습니다. 이후 기회가 있을 때마다 본인의 강연은 물론, 매 NFPA(National Fluid Power Association) 및 ISO 컨퍼런스에서 직접 발표해 왔습니다. 놀랍게도 그때나 지금이나 -반대가 거의 없었습니다. 어떤 사람들은 나에게 '그렇다면 보장 범위가 정확히 3%라면 어떻게 정의해야 합니까?'라고 묻습니다. 내 대답은 '스스로 선택하세요'입니다.
나는 문제가 '서보 밸브'와 '비례 밸브'라는 용어를 이전에 누구도 정확하게 정의하지 않은 채 처음 사용하기 시작했을 때부터 발생한다고 생각합니다. 그 결과 모든 특정 밸브에 대해 사람들은 허공에서 온갖 종류의 용어를 만들어낼 수 있었습니다. 이러한 용어 정의는 단일 회사 내에서 합의될 수 있습니다. 그러나 상업 거래, 특히 국제 거래에서는 서보 밸브와 비례 밸브를 명확하게 구별하기가 쉽지 않습니다. 때로는 이것이 더 이상 기술적인 문제가 아니라 원칙의 문제가 되기도 합니다.
일반적인 함정: 유속 및 압력 강하 테스트의 '기록되지 않은 규칙'
ISO 10770-1 개발을 담당하는 ISO 실무 그룹은 논쟁이 결코 멈추지 않을 것이라는 것을 알고 특정 문제를 능숙하게 회피했습니다. 그럼에도 불구하고 위원회는 서보 밸브와 비례 밸브를 모두 다루는 문서를 작성하기를 원했습니다. 그러나 정의를 먼저 확립하지 않고 어떻게 이것이 달성될 수 있습니까? 기본 원칙은 분명했습니다. ISO는 업계에서 널리 받아들여지는 관점, 즉 비례 밸브가 서보 밸브에 비해 더 낮은 압력 강하를 나타낸다는 관점에 초점을 맞추려고 했습니다. 결과적으로 ISO 테스트 방법 표준 내에서 비례 밸브는 압력 강하가 더 낮은 밸브로 정의됩니다.
ISO 위원회는 서보 밸브의 정격 유량을 정의할 때 압력 강하가 1000PSI 또는 7MPa(1015PSI)여야 하는 반면, 비례 밸브의 정격 유량을 정의하는 데 사용되는 압력 강하는 1MPa 또는 145PSI여야 한다고 결정했습니다.
표준에는 다음 문장이 포함되어 있습니다. '밸브의 전체 압력 강하를 적절하게 1 MPa 또는 7 MPa로 설정하십시오.' '상황에 따라'라는 문구는 ISO 표준위원회가 이 문제와 거리를 두고 있다는 인상을 줍니다. '상황에 따라'는 누가 정의하는가?
글쎄, 결정하는 것은 테스터에게 달려 있습니다! 결과적으로 서보 밸브 또는 비례 밸브의 사양에 따라 테스트를 수행할 수 있습니다. 더 중요한 것은 그들이 적합하다고 생각하는 대로 밸브를 자유롭게 정의할 수 있다는 것입니다. 이것이 바로 실제로 우리가 7 MPa의 압력 강하를 기준으로 정격 유량으로 테스트한 비례 밸브를 접하게 되는 이유입니다. 또한 '제로-불감대 비례 밸브'도 있습니다. 이것은 누구도 이길 수 없는 의미론적 전쟁이다!
실용 가이드: 어떻게 선택해야 하며, 상호 교환이 가능합니까?
표준은 단지 정의할 뿐입니다. 그들은 적용을 지시하지 않습니다. 실제로 선택할 때는 다음 세 가지 사항으로 충분합니다.
1. 제어 정확도: 서보 밸브는 작은 불감대와 높은 정밀도를 갖고 있어 고정밀-폐쇄-루프 시스템에 적합합니다. 비례 밸브는 적절하고 비용 효율적이며-기존 산업 제어에 적합합니다.
2. 응답 속도: 서보 밸브는 더 높은 주파수 응답을 가지며 고속-동적 시스템에 적합합니다. 비례 밸브는 적당한 응답 시간을 제공하고 대부분의 장비 요구 사항을 충족합니다.
3. 환경 및 신뢰성: 서보 밸브는 오일 청결도에 대한 요구 사항이 높으며 더욱 '섬세'합니다. 비례 밸브는 오염에 대한 저항력이 뛰어나고 내구성이 뛰어나며 유지 관리가 더 쉽습니다.
요약: 높은 정밀도, 높은 역동성 → 서보 밸브; 범용-애플리케이션, 높은 비용-효율성 → 비례 밸브.
다음에 누군가가 비례 밸브 대 서보 밸브에 관해 논쟁할 때, 간단히 국가 표준을 참조하십시오: 불감대 < 3%=서보 밸브, 3% 이상=비례 밸브.
권위는 논쟁을 방지합니다. 전문성은 혼란을 방지합니다.
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