게시판 > 질답게시판 > PSV type 선정에 backpressure가 미치는 영향

이종석 chemtech

18-07-09 16:15

CONVENTIONAL TYPE은 SPRING의 힘에 의해 밸브가 열립니다
이 밸브가 열리는 SPRING FORCE는 SET PRESSURE 와 BACL PRESSURE의 차이로 정해 지는데요
BACK PRESSURE가 크게되면 그만큼 차압이 적어지게 되어 밸브가 열리는 SET PRESSURE가 그만큼 높아지게
되므로 알전밸브의 성능이 줄게 되지요 또한 BACK PRESSURE가 너무크게 되면 스프링에 힘이 가해지지 않아
안 열리지요 즉 입구압력이 그만큼 더 커야만 열리게 된다는 뜻 입니다
좀더 자세히 설명을 드리면 전단에 힘이 가해지면 디스크판이 열리게 되면 이 디스크판 위에 스프링이 있어서
누루고 있는 상태에서 이 스프링 압력보다 더 높은 압력이 가해지면 열리는 형식 입니다
따라서 후단에 BACK PRESSURE가 가해지면 디스크를 뒤에서 누루게 되므로 안 열리겠지요

BELLOW의 경우에는 디스크 판 위의 스템에 자켓처럼 벨로루즈를 쒸워놓았으므로 BACK PRESSURE가 막바로
디스크 쪽으로 미는 힘을 차단하는 구조로 되어 있지요 즉 PSV 후단의 가스가 디스크 스템위에 직접 닿지않지요
스템에 자켓처럼 벨로우즈를 씌워 놓았기 때문 입니다 따라서 BACK PRESSURE에 덜 영향을 받게 됩니다
그렇다고 마냥 BSCK PRESSURE에 견디는 것은 아니므로 BACK PRESSURE는 SET PRESSURE의 40% 이내에 적용 합니다
50% 이상 으로는 제작이 불가 합니다

PILOT TYPE은 MAIN VALVE와 PILOT VALVE로 구성이 되어있어서 이 PILOT VALVE에서 압력증가에 따라 먼저 작동하여
MAIN VALVE를 작덩 시키므로 BACK PRESSURE의 영향을 거의 받지안게 되지요
그렇지만 이역시 BACK PRESSURE는 SET PRESSURE의 최대 70% 까지 사용이 가능 합니다 아울러 비용이 2배이상 비싸지요

핑크솔트 oldironold

18-07-11 08:09

답변 감사합니다!

Pilot type에 대해 더 궁금한 점이 있는데

1) Pilot valve의 존재 목적이 main valve보다 낮은 압력에서 미리 작동 -> Pilot valve 토출 유량만큼 Main valve 작동시 토출되는 유량 감소 -> 해당 유량만큼의 pressure drop 감소 -> 결과적으로 back pressure 영향 감소?
위와 같이 이해를 하면 될런지요?

2) Pilot valve의 목적이 Pilot valve를 통한 sensing을 통해 set pressure에서 더 정확하게 터지도록 하기 위한 것이라는 이야기를 들었는데 이 이야기도 맞는 건가요?

이종석 chemtech

18-07-11 10:26

Pilot Type은 Piston식과 Disc (Diaphragm) 식으로 두가지 종류다 있는데 Disc 타입의 운전상태를 설명 드리면

Normal 운전시 Pilot valve가 Disc를 누르고 있는 상태로 Pilot valve spring은 유체의 압력에 비해 설정압력이 높아서

작동하지 않고 닫혀있는 상태가 됩니다

이후 유체의 압력이 증가하여 Pilot valve의 설정압력에 도달하면 Pilot valve 가 열리면서 Spring을 들어 올려 유체를

배출하게 되고 압력이 떨어져 정상압력이 되면 Pilot valve의 Spring이 Stem을 아래로 내려 오게 하여 Disc를 눌러 닫히

는 원리 입니다 즉 Pilot는 유체와 직접 연결되어 있고 이 유체의 압력이 설정값에 도달하면 Pilot valve가 동작하는

형태 이므로 Back pressure의 영향을 받지 않게 되는 구조 입니다

Stefano

18-07-13 16:27

Chemtech 님의 설명이 잘 되어 있지만 추가 질문에 대한 답변내용으로는 설명에서 놓치고 있는 부분이 있어서 보충해서 설명하고자 합니다.

(질문 인용시작/) <1) Pilot valve의 존재 목적이 main valve보다 낮은 압력에서 미리 작동 -> Pilot valve 토출 유량만큼 Main valve 작동시 토출되는 유량 감소 -> 해당 유량만큼의 pressure drop 감소 -> 결과적으로 back pressure 영향 감소?
위와 같이 이해를 하면 될런지요? > (/인용 끝)

A1) 추가질문에 대한 답글
(a) <Pilot Operated Valve의 동작압력이 main valve 보다 낮은 압력에서 미리 작동>
=>이 부분 설명은 맞지 않습니다. Pilot 작동압력이 바로 해당 PSV의 동작압력과 정확히 일치합니다.

(b) <Pilot valve 토출 유량만큼 Main valve 작동시 토출되는 유량 감소>
=>이 부분도 맞지 않습니다. Pilot Valve 동작후 배출되는 량은 기껏해야 Piston식 Disc (혹은 Diaphragm) 반대편에 차있던 Process Vapor를 배출할 뿐, 그 배출량은 지극히 미미하기 때문에 "유량 감소"라는 표현을 쓸 수가 없습니다.

(c) <해당 유량만큼의 pressure drop 감소 -> 결과적으로 back pressure 영향 감소? >
=> Pilot Valve가 동작하는 것은 Main Valve의 Piston(Disc)가 열리도록 Piston 반대편에 걸려있던 Process Vapor를 배출해줌으로써 그곳에 차있던 정압을 배출시켜 밸브가 열리도록 하는 "Triggering 기능(방아쇠 기능)"에 해당하는 것으로 "유량"과는 무관할 뿐 아니라 "Back Pressure"와 도 전혀 관련 없습니다.

결론적으로.. Pilot Valve가 동작하는 것은 (Back Pressure와는 무관하게) 순수히 System Pressure에 의해 (설정압력에 도달했을 때) 열리는 것이지요.

A2) <Pilot Valve의 목적이....Pilot valve를 통한 sensing을 통해 set pressure에서 더 정확하게 터지도록 하기 위한 것이라는 이야기...> 이 말이 정확히 맞는 이야기 입니다.

Pilot Operated Safety Valve가 Back Pressure에 전연 무관하게 동작하는 이유는 Main Valve의 구멍을 덮고 있는 피스톤의 앞, 뒤에 모두 System Pressure가 걸려있도록 만들었기 때문입니다. 이 원리는 마치 두 손바닥을 합장한 채로 힘을 아무리 많이 주어도 손바닥이 만나는 위치는 변함이 없는 것과 같습니다.

손바닥의 넓이는 같지만 실제로 Valve의 Piston이 막고 있는 구멍의 넓이와 피스톤 반대편 실린더의 단면적은 다릅니다. (이렇게 함으로써 밸브가 굳게 항상 닫혀있는 상태가 유지되지요. 압력이 높아질수록 더 굳게 닫아두는 형국입니다. 그러나 System의 압력이 더욱 올라가 Pilot가 동작하게 되면 면적이 넓은쪽 실린더의 압력을 채우고 있던 기체를 배출해내고 압력이 떨어지는 바람에 Piston이 열리고 주 PSV 밸브가 배출하게 되는 것이지요. 배출후 용기 압력이 떨어지면 다시 원래의 위치로 복귀합니다. 다시 넓은 면적의 실린더에 Process Vapor가 채워지는 것이지요.

A3) Conventional Valve를 사용하지 않고 Pilot Operated Valve를 사용하는 주된 이유는 전자형태의 PSV가 설정압력 부근에서 자주 열리기 때문입니다. PSV 동작압력에 가까워지면 전자의 경우 Valve가 Crack Open 상태로 "덜거럭" 거리는 경향이 있는데 이로 인하여 Vapor 손실이 많고 운전에도 문제가 많아지지요. Valve의 이런 상황을 "Rattling" 이라고 표현하는데 Pilot Operated Valve는 거의 이런 현상을 나타내지 않습니다.

Chemtech 님의 설명이 잘 되어 있지만  추가 질문에 대한 답변내용으로는 설명에서 놓치고 있는 부분이 있어서 보충해서 설명하고자 합니다.

(질문 인용시작/)  <1) Pilot valve의 존재 목적이 main valve보다 낮은 압력에서 미리 작동 -> Pilot valve 토출 유량만큼 Main valve 작동시 토출되는 유량 감소 -> 해당 유량만큼의 pressure drop 감소 -> 결과적으로 back pressure 영향 감소? 
위와 같이 이해를 하면 될런지요? > (/인용 끝)

A1) 추가질문에 대한 답글
(a) <Pilot Operated Valve의 동작압력이 main valve 보다 낮은 압력에서 미리 작동> 
=>이 부분 설명은 맞지 않습니다.  Pilot 작동압력이 바로 해당 PSV의 동작압력과 정확히 일치합니다.

(b) <Pilot valve 토출 유량만큼 Main valve 작동시 토출되는 유량 감소>    
=>이 부분도 맞지 않습니다.  Pilot Valve 동작후 배출되는 량은 기껏해야 Piston식 Disc (혹은 Diaphragm) 반대편에 차있던 Process Vapor를 배출할 뿐,  그 배출량은 지극히 미미하기 때문에 "유량 감소"라는 표현을 쓸 수가 없습니다.

(c) <해당 유량만큼의 pressure drop 감소 -> 결과적으로 back pressure 영향 감소? >
=> Pilot Valve가 동작하는 것은 Main Valve의 Piston(Disc)가 열리도록 Piston 반대편에 걸려있던 Process Vapor를 배출해줌으로써 그곳에 차있던 정압을 배출시켜 밸브가 열리도록 하는 "Triggering 기능(방아쇠 기능)"에 해당하는 것으로 "유량"과는 무관할 뿐 아니라 "Back Pressure"와 도 전혀 관련 없습니다.

결론적으로.. Pilot Valve가 동작하는 것은 (Back Pressure와는 무관하게) 순수히 System Pressure에 의해 (설정압력에 도달했을 때) 열리는 것이지요.

A2) <Pilot Valve의 목적이....Pilot valve를 통한 sensing을 통해 set pressure에서 더 정확하게 터지도록 하기 위한 것이라는 이야기...>  이 말이 정확히 맞는 이야기 입니다.

Pilot Operated Safety Valve가 Back Pressure에 전연 무관하게 동작하는 이유는 Main Valve의 구멍을 덮고 있는 피스톤의 앞, 뒤에 모두 System Pressure가 걸려있도록 만들었기 때문입니다.   이 원리는 마치 두 손바닥을 합장한 채로 힘을 아무리 많이 주어도 손바닥이 만나는 위치는 변함이 없는 것과 같습니다.

손바닥의 넓이는 같지만 실제로 Valve의 Piston이 막고 있는 구멍의 넓이와 피스톤 반대편 실린더의 단면적은 다릅니다.  (이렇게 함으로써 밸브가 굳게 항상 닫혀있는 상태가 유지되지요.  압력이 높아질수록 더 굳게 닫아두는 형국입니다.   그러나 System의 압력이 더욱 올라가 Pilot가 동작하게 되면 면적이 넓은쪽 실린더의 압력을 채우고 있던 기체를 배출해내고 압력이 떨어지는 바람에 Piston이 열리고 주 PSV 밸브가 배출하게 되는 것이지요.   배출후 용기 압력이 떨어지면 다시 원래의 위치로 복귀합니다.  다시 넓은 면적의 실린더에 Process Vapor가 채워지는 것이지요.

A3) Conventional Valve를 사용하지 않고 Pilot Operated Valve를 사용하는 주된 이유는 전자형태의 PSV가 설정압력 부근에서 자주 열리기 때문입니다.   PSV 동작압력에 가까워지면 전자의 경우 Valve가 Crack Open 상태로 "덜거럭" 거리는 경향이 있는데  이로 인하여 Vapor 손실이 많고 운전에도 문제가 많아지지요.   Valve의 이런 상황을 "Rattling" 이라고 표현하는데 Pilot Operated Valve는 거의 이런 현상을 나타내지 않습니다.

yeosuchem chemical1015

18-07-25 10:39

스테파노님 궁금한점이 있습니다.

첫 답변글 중에 pilot valve type은 Back Pressure 대비 Set Pressure가 최대 70%일때까지만 사용가능하다고 하셨는데
뒷 답변글엔 Back Pressure와 무관하게 순수히 System Pressure에 의해 열린다는점에 의문이 듭니다.

그렇다면 Back Pressure 대비 Set Pressure가 70% 이상이어도 사용할 수 있는것이 아닌지요?
일부 인터넷 글에 최대 98%까지 사용할 수 있다는 글이 있던데 어느것이 맞는지 궁금합니다.

+ 더불어 궁금한게 한가지 더 있습니다.
EXTERNAL FIRE CASE일때 PSV DISCHARGE를 FLARE가 아닌 PROCESS로 연결하는것이 가능한지요?
API 코드나 기타 법적인 것에 불가능하다고 명시된것이 있는지 궁금합니다
(제 기준으로 여러 문헌을 찾아봐도 잘 보이지 않아 여쭈어봅니다..)

종피리 azzie

18-08-13 16:05