게시판 > 질답게시판 > PSV Case Study 관련 질의 드립니다.

로진 bless20

20-03-23 09:04

안녕하세요. 질문하신 부분에 대해 부족하게나마 답변드립니다.

Q1. power failure case와 cooling water failure case는 보통 동시에 발생하는 것인지요?\
A1. 보통은 동시에 발생하는 경우가 많지만 무조건 동시에 발생하진 않습니다.
-> Pump trip에 의한 Cooling medium failure의 경우 Power failure와 동일시 하기 어려울 겁니다.
-> PSV의 Load의 경우도 두가지 Case가 무조건 같진 않습니다.
-> Total or Partial power fail에 따라 다르며, 보통은 Case study sheet상 두가지 Power failure를 구별합니다.

Q2. reflux가 있는 경우는 power failure가 당연히 고려가 되어야 하는지 알고 싶습니다.
A2. Reflux가 있는 경우 무조건 Power failure를 고려하는 것은 아닙니다.
-> Reflux Pump가 있는 경우 Power failure를 고려하게 되는데 Pump가 없이 Gravity로 Reflux를 하는 Column도 있기 때문입니다.
-> Power failure에 대한 고려는 전력원을 사용하는 기기를 통해 Heat in/out이 발생할 여지가 있는 경우 고려합니다.
-> 이는 Energy balance를 검토하여 Heat in/out이 어떤 기기에 의해 이루어지는지 검토하시면 Power failure를 검토가 필요한지 알수있습니다.

완전초보임… pwh303

20-03-23 16:02

답변 정말 감사합니다~

스테파노 Stefano

20-03-23 17:25

(0) 이전 답글에서 잘 설명해 주셨습니다. 답변처럼.. 해당 System에서 Condenser의 Cooling Medium과 Reflux이 어떻게 구성되느냐를 알아여 PSV 배출 시나리오를 알 수 있을 것입니다. 여기서는 증류탑에 달린 PSV의 기능과 배출량, Power Failure시 관련 Utility 에 관해 추가 답글을 올립니다.

(1) 증류탑 PSV 기능과 배출량

증류탑만을 기준으로 하거나 증류탑을 포함하는 단위공정으로 기준으로 증류탑에 달려있는 PSV는 주로 아래의 상황에서 작동하게 됩니다. i) Reflux Failure (Power Failure, CW Failure, or Reflux Pump Failure) ii) Overhead Pressure Control Failure iii) Feed Gas or Vapor(Feed Vapor, Stripping Gas or Steam) Flow Control Failure, iv) Reboiler Tube Failure

이중 Power Failure나 Cooling Water(CW) Failure, Reflux Pump Failure는 공히 i)의 상황을 만들게 되는데 Feed 중 Vapor, Reboiler 증발증기, 뿐만 아니라 투입하는 증기는 모두 어 증기로 올라와 Condenser에서 응축하지 못하는 양을 모두 배출해야 합니다. 그러나 Control Valve에 의해 유량이 조절되는 밸브들은 대부분 Failure Close 형태의 밸브로 선정되기 때문에 다른 Vapor 부하는 거의 없고 거의 정확히 Reboiler에서 증발되는 증기량이 PSV배출유량 해당합니다.

(2) Power Failure시 관련 Utility의 공급상황
Power 정지시라고 해도 Instrument Air, Nitrogen, Emergency Steam, Emergency Cooling Medium, 등이 일정시간 공급할 수 있도록 할 수 있고, 아주 주요 Controller 장치에 공급하는 전력은 UPS(Uninterupted Power Supply)에 의해 일정시간 재탱해 줄 수가 있도록 되어 있으며 CW, BFW Pump의 경우에도 (Gas, Steam) Turbine Pump 2중 3중으로 Back-up되어 운전되는 경우가 있기 때문에 중요한 시설의 경우 관련시설의 구성과 시나리오를 조사, 검토하고 이를 검증하고 과정이 필요합니다.

(3) Control Valve Failure 시 배출량
공정유체나 유틸리티 흐름을 제어하고 있는 Control Valve의 경우 Instrument Air나 Power Failure시 Valve의 Position을 설계시 미리 정해두는데 이들 Valve의 Failure Position을 참고하여 Emergency시 PSV 배출량을 산정해야 합니다.

Valve Safe Position은 Control Valve공급 IA 혹은 Power Failure시 취급유체를 차단(Fail Close)정지하거나, 지속하거나(Fail Locked), 개방(Fail Open)하는데 각각의 밸브들은 그 사용 특성에 따라 (1)배출부하를 줄이고, (2)기기를 보호하며 (3)공정손실을 절감하는 방향으로 동작하기 때문에 그에 따른 배출량을 산출해야 하지요.

(1) 증류탑 PSV 기능과 배출량

증류탑만을 기준으로 하거나 증류탑을 포함하는 단위공정으로 기준으로 증류탑에 달려있는 PSV는 주로 아래의 상황에서 작동하게 됩니다.  i) Reflux Failure (Power Failure, CW Failure, or Reflux Pump Failure)  ii) Overhead Pressure Control Failure   iii) Feed Gas or Vapor(Feed Vapor, Stripping Gas or Steam) Flow Control Failure, iv) Reboiler Tube Failure

이중 Power Failure나 Cooling Water(CW) Failure, Reflux Pump Failure는 공히  i)의 상황을 만들게 되는데 Feed 중 Vapor, Reboiler 증발증기, 뿐만 아니라 투입하는 증기는 모두 어 증기로 올라와 Condenser에서 응축하지 못하는 양을 모두 배출해야 합니다.  그러나 Control Valve에 의해 유량이 조절되는 밸브들은 대부분 Failure Close 형태의 밸브로 선정되기 때문에 다른 Vapor 부하는 거의 없고 거의 정확히 Reboiler에서 증발되는 증기량이  PSV배출유량 해당합니다.

(2) Power Failure시 관련 Utility의 공급상황
Power 정지시라고 해도 Instrument Air, Nitrogen, Emergency Steam, Emergency Cooling Medium, 등이 일정시간 공급할 수 있도록 할 수 있고,   아주 주요 Controller 장치에 공급하는 전력은 UPS(Uninterupted Power Supply)에 의해 일정시간 재탱해 줄 수가 있도록 되어 있으며 CW, BFW Pump의 경우에도 (Gas, Steam) Turbine Pump 2중 3중으로 Back-up되어 운전되는 경우가 있기 때문에 중요한 시설의 경우 관련시설의 구성과 시나리오를 조사, 검토하고 이를 검증하고 과정이 필요합니다.

(3) Control Valve Failure 시 배출량
공정유체나 유틸리티 흐름을 제어하고 있는 Control Valve의 경우 Instrument Air나 Power Failure시 Valve의 Position을 설계시  미리 정해두는데 이들 Valve의 Failure Position을 참고하여 Emergency시 PSV 배출량을 산정해야 합니다.

Valve Safe Position은 Control Valve공급 IA 혹은 Power Failure시 취급유체를 차단(Fail Close)정지하거나, 지속하거나(Fail Locked),  개방(Fail Open)하는데 각각의 밸브들은 그 사용 특성에 따라 (1)배출부하를 줄이고, (2)기기를 보호하며 (3)공정손실을 절감하는 방향으로 동작하기 때문에 그에 따른 배출량을 산출해야 하지요.

로진 bless20

20-03-24 08:32

안녕하세요. 항상 좋은 답변 감사드립니다.
위에 답글로 쓰신 내용 중 궁금한 사항이 있어 질의드립니다.
(3)번 사항에서 '이들 Valve의 Failure Position을 참고하여 Emergency시 PSV 배출량을 산정해야 합니다.' 라고 하신 문구를 해석하자면 Fail position에 따른 Load가 다른 것같은 생각인데 맞게 이해한 것인지요?
저는 일반적으로 Control valve failure시 Failure position에 상관없이 Valve wide open을 산정하여 Rated Cv에 따른 유량을 배출용량으로 산정하였습니다.
혹시 제가 이해를 잘못한 것인지요?

스테파노 Stefano

20-03-25 00:51

Contol Valve의 Failure Position을 선정하는 이유가 Process Upset시 공정 안전을 위해 고려하는 것입니다.
예를들어 Column에 Stripping Steam이 공급되고 있다면 이 Steam은 Power Failure나 IA Failure시 완전히 닫히게 되도록 설계될 것입니다. 이 Valve가 Failure시 Wide Open되도록 설계되었다면 Upset시 Vapor Load는 크게 상승하게될 것이기 때문입니다.

모든 밸브를 Fail Open한다면 왜 FC, FL, FO로 구분하여 PID에 표기할 필요가 없지요.

로진 bless20

20-03-25 08:37

물론 Fail position을 지정하여 말씀하신 Upset상황시 대비합니다만, 제가 여쭤보고자 하는 것은 Control valve failure open이 될 경우를 산정할 경우 그러한 Fail position에 상관없이 Full open이 되었다고 가정하고 Rated Cv로 Load를 산정하였는데 그게 맞는지를 여쭙는것입니다.
Fail position을 참고한다는 의미가 각 Fail position마다 다른 Load산정을 하는것인지? 아니면 Fail position이 FC로 되어있다면 Fail open case는 고려하지 않으시는지가 궁금합니다.

스테파노 Stefano

20-03-26 02:42

Q: <..Fail position에 상관없이 Full open이 되었다고 가정하고 Rated Cv로 Load를 산정하였는데 그게 맞는지..?>
-->A: 전혀 맞지 않습니다. 설계된 그대로 즉 FC, FL. FO 표시된 대로 산정하여야 됩니다.

(FC라면 FO는 고려하지 않습니다. FC밸브는 IA Failure시 기계적으로 차단되도록 되어 있는 구조이기 때문입니다. 또한 FC 또는 FL로 되어있는데 이를 임의로 FO로 바꾸어 계산하려면 PID를 수정해서 PID수정 권한을 가진 사람의 승인이 반드시 필요합니다. )