게시판 > 질답게시판 > 유체의 흐름이 차단 되었을 때와 control valve fail이 발생 시 압력 상승 요건에 대한 문의

스테파노 Stefano

24-09-20 23:56

A0) <reciprocating pump/compressor의 후단이 차단 될 경우 압력이 지속적으로 상승하여 압력 해소 장치가 필요한 것으로..>
그리고 < 원심펌프는 반대로 후단이 막혀도 기기 특성상 shut off press.이상 올라가지 않아 과압해소 장치가 필요 없는 것으로 이해..>

1) "reciprocating pump" 는 <Positive Displacement Pump>의 일종으로 배추관 후단이 닫히는(막히는) 경우 비압축성 유체인 액체의 압력이 순간적으로 급격히 상승하여 가장 취약한 부분에서 파손이 일어나기때문에 아주 위험한 상황에 도달하게 됩니다. 따라서 이런 경우에 대비하여 "Blocked Outlet" 상황에서 액체를 배출하여 받아낼 수 있는 "(Safety) Relief Valve"가 동작하도록 하고 동시에 <펌프가 정지>되도록 시스템이 구성되어 있어야 합니다.

2) "reciprocating compressor"의 경우에는 배출밸브가 닫혔을 때 reciprocating pump보다는 순식간에 압력이 크게 상승되지는 않지만 그래도 배출측에 압축성 유체의 유입및 누적으로 압력이 상승하게 됩니다. 이런 경우에 대비해서 안전한 곳으로 가스를 배출할 수 있는 "Safety Valve"를 달아두어야 합니다 대개 Suction Drum 측으로 Return 시키는 것이 일반적이나 장시간 이런 상황이 계속되면 온도가 상승하게 되면 Aftercooler를 거치고 나서 Suction Drum으로 순환시킵니다.

3) "원심펌프"의 경우 Pump Discharge Valve가 오랫동안 닫힌상태로 운전하게 되면 Pump 내에서 Impeller와 Casing, Diffuser에 액이 마찰을 일으켜 액의 온도가 상승하게되므로 Pump Discharge Valve가 닫혀있어도 최소의 유량은 배출할 수 있는 "(자동식)Minimum Flow Bypass Valve"를 달아두거나 "(수동식, 소형) Bypass Valver와 Line"을 달아두고 이를 항상열어 둡니다.

A1) (가열, 증발용) 열교환기에 연결되는 Steam과 Condensate의 경우

1) 공급밸브 혹은 Control Valve의 차단을 대비한 Steam측 PSV는 필요가 없습니다. Steam Header 혹은 PRV 후단에 이미 스팀공급 설계조건에 해당하는 PSV가 달려있을 것이기 때문입니다. Condensate Retrun Line측에도 PRV 혹은 PSV는 필요없습니다

2) 열교환기에 의해 가열/증발되는 물질이 Tube 손상으로 흘러들어와 압력이 Steam의 압력보다 높아지는 경우 <Tube Failure>상황에서 Steam Side를 배출하기 위한 PSV(Pressure Savety Valve)를 용기 혹은 공급관측에 달아두어야 합니다. Condensate 측에는 별도로 달아둘 필요가 없습니다.

(***Utility Fluid와 Process Fluid가 섞였을 때 반응을 일으키는 경우 -- 예를 들어 물과 황산의 반응, 무기열매체 혹은 과산화 무기물, 과산화유기물과 유기물의 반응 등-- 가 예상되는 시스템은 Tuber가 새더라도 위험한 상황이 발생하지 않도록 시스템 정밀점검및 안전설계가 필요하므로 이런 경우 반드시 Process Licenser 감독으로 설계, 시공해야 합니다.)

3) Tube 손상이 일어나더라도 열교환기 설계압력을 초과하지 않는 경우라면 별도의 PSV가 필요없습니다.

4) (이내용은 Utility측 주제은 아나지만) 가열/증발되는 물질측에서 배출구가 닫히거나 Steam이 Tube 손상으로 가열/증발되는 물질 측으로 흘러들어가는 경우에 Process Fluid측에는 반드시 PSV가 필요합니다. 연결장치가 Column인 경우에는 Overhead Vapor Line에 달려있 PSV가 제역할을 할수 있으면 됩니다 .

5) 열교환기에 연결되는 CW의 경우 CW Outlet가 차단되거나 Tube가 손상되어 발생하는 상황에 따라 필요한 PSV를 달아두어야 하는데 어떤 상황에서도 운전최고압력에 적을할 수 있도록 설계되어 있고 그 압력을 초과하지 않는다면 PSV는 불요합니다

6) (Air/N2 등) Utility 공급 Line이 차단되었을 때마다 PSV가 필요한 것은 아니고 밸브가 닫혔어도 공급되는 Utility의 최고설계압력보다 (배관이나 장치가) 높은 압력으로 설계되어 있다면 PSV는 불필요합니다. Air나 N2의 경우 공급 Header의 설계압력에 해당하는 PSV가 PRV(Pressure Regulating Valve, Pressure Let-down Valve)후단이나 Utility Header중 어느 한곳에 달려있기 마련입니다. (PRV 후단에 PSV 달려있지 않으면 달아두어야 합니다. PRV는 고장날 수도 있고 또 닫더라도 완전히 닫히는 발브들이아니기 때문입니다.)

7) 결론적으로 질문에서 인용한 그림에서 적색으로 나타낸 Steam & Condensate의 경우 사용장치(열교환기)의 Steam/Condensate 측의 최고사용압력(설계압력)이 Steam 공급압력 이상이고 앞의 A1)-2 상황이 아니면 Steam & Condensate측 PSV는 불필요 합니다. Control Valve는 완전닫혀 있어도 새어 흐를 수 있기 때문에 적어도 항상 Control Valve 공급유체 압력에 도달할 수 있다고 가정해야 합니다.

A2) <inlet line에 control valve가 설치 되어 있는 경우 control valve의 inlet line design pressure가 psv set pressure보다 낮을 경우, conrol valve fail case는 고려할 필요가 없을까요? >

HS Steam 공급 Header(HDR)로부터 연결된 Steam을 (그럴리는 없겠다 생각되지만 혹시)다시 감압변(PRV)로 감압하여 사용하고 그 감압 후의 사용압력을 기준으로 Control Valve나 열교환기가 설계되어 있는 경우라면 PRV 후단에 저압측 설계압력에서 동작하는 PSV 하나만 추가하면 됩니다. Condensate측에도 별도의 PSV 불필요합니다.

HS Header 공급압력으로 배관과 열교환기가 설계되어 있는 경우에도 A1)-2 상황이 아니라면 별도의 PSV는 필요하지 않습니다.

A0) <reciprocating pump/compressor의 후단이 차단 될 경우 압력이 지속적으로 상승하여 압력 해소 장치가 필요한 것으로..>  
그리고 < 원심펌프는 반대로 후단이 막혀도 기기 특성상 shut off press.이상 올라가지 않아 과압해소 장치가 필요 없는 것으로 이해..>

1) "reciprocating pump" 는 <Positive Displacement Pump>의 일종으로 배추관 후단이 닫히는(막히는) 경우 비압축성 유체인 액체의 압력이 순간적으로 급격히 상승하여 가장 취약한 부분에서 파손이 일어나기때문에 아주 위험한 상황에 도달하게 됩니다.  따라서 이런 경우에 대비하여 "Blocked Outlet" 상황에서 액체를 배출하여 받아낼 수 있는 "(Safety) Relief Valve"가 동작하도록 하고 동시에 <펌프가 정지>되도록 시스템이 구성되어 있어야 합니다.

2) "reciprocating compressor"의 경우에는 배출밸브가 닫혔을 때 reciprocating pump보다는 순식간에 압력이 크게 상승되지는 않지만 그래도 배출측에 압축성 유체의 유입및 누적으로 압력이 상승하게 됩니다.   이런 경우에 대비해서 안전한 곳으로 가스를 배출할 수 있는 "Safety Valve"를 달아두어야 합니다  대개 Suction Drum 측으로 Return 시키는 것이 일반적이나 장시간 이런 상황이 계속되면 온도가 상승하게 되면 Aftercooler를 거치고 나서 Suction Drum으로 순환시킵니다.

3) "원심펌프"의 경우 Pump Discharge Valve가 오랫동안 닫힌상태로 운전하게 되면 Pump 내에서 Impeller와 Casing, Diffuser에 액이 마찰을 일으켜 액의 온도가 상승하게되므로 Pump Discharge Valve가 닫혀있어도 최소의 유량은 배출할 수 있는 "(자동식)Minimum Flow  Bypass Valve"를 달아두거나  "(수동식, 소형) Bypass Valver와 Line"을 달아두고 이를 항상열어 둡니다.

A1) (가열, 증발용) 열교환기에 연결되는 Steam과 Condensate의 경우

1) 공급밸브 혹은 Control Valve의 차단을 대비한 Steam측 PSV는 필요가 없습니다.   Steam Header 혹은 PRV 후단에 이미 스팀공급 설계조건에 해당하는 PSV가 달려있을 것이기 때문입니다.   Condensate  Retrun Line측에도 PRV 혹은 PSV는 필요없습니다

2) 열교환기에 의해 가열/증발되는 물질이 Tube 손상으로 흘러들어와 압력이 Steam의 압력보다 높아지는 경우 <Tube Failure>상황에서 Steam Side를 배출하기 위한 PSV(Pressure Savety Valve)를 용기 혹은 공급관측에 달아두어야 합니다.  Condensate 측에는 별도로 달아둘 필요가 없습니다.

(***Utility Fluid와 Process Fluid가 섞였을 때 반응을 일으키는 경우 -- 예를 들어 물과 황산의 반응,  무기열매체 혹은 과산화 무기물, 과산화유기물과 유기물의 반응 등-- 가 예상되는 시스템은 Tuber가 새더라도 위험한 상황이 발생하지 않도록 시스템 정밀점검및 안전설계가 필요하므로 이런 경우 반드시 Process Licenser 감독으로  설계, 시공해야 합니다.)

3) Tube 손상이 일어나더라도 열교환기 설계압력을 초과하지 않는 경우라면 별도의 PSV가 필요없습니다.

4) (이내용은 Utility측 주제은 아나지만) 가열/증발되는 물질측에서 배출구가 닫히거나 Steam이 Tube 손상으로 가열/증발되는 물질 측으로 흘러들어가는 경우에 Process Fluid측에는 반드시 PSV가 필요합니다.  연결장치가 Column인 경우에는 Overhead Vapor Line에 달려있 PSV가 제역할을 할수 있으면 됩니다 .

5) 열교환기에 연결되는 CW의 경우 CW Outlet가 차단되거나 Tube가 손상되어 발생하는 상황에 따라 필요한 PSV를 달아두어야 하는데 어떤 상황에서도 운전최고압력에 적을할 수 있도록 설계되어 있고 그 압력을 초과하지 않는다면 PSV는 불요합니다

6) (Air/N2 등) Utility 공급 Line이 차단되었을 때마다 PSV가 필요한 것은 아니고 밸브가 닫혔어도 공급되는 Utility의 최고설계압력보다 (배관이나 장치가) 높은 압력으로 설계되어 있다면 PSV는 불필요합니다.   Air나 N2의 경우 공급 Header의 설계압력에 해당하는 PSV가  PRV(Pressure Regulating Valve, Pressure Let-down Valve)후단이나  Utility Header중 어느 한곳에 달려있기 마련입니다.    (PRV 후단에 PSV 달려있지 않으면 달아두어야 합니다. PRV는 고장날 수도 있고 또 닫더라도 완전히 닫히는 발브들이아니기 때문입니다.)

7) 결론적으로 질문에서 인용한 그림에서 적색으로 나타낸 Steam & Condensate의 경우 사용장치(열교환기)의 Steam/Condensate 측의 최고사용압력(설계압력)이 Steam 공급압력 이상이고  앞의 A1)-2 상황이 아니면 Steam & Condensate측 PSV는 불필요 합니다.   Control Valve는 완전닫혀 있어도 새어 흐를 수 있기 때문에 적어도 항상  Control Valve 공급유체 압력에 도달할 수 있다고 가정해야 합니다.

A2)  <inlet line에 control valve가 설치 되어 있는 경우 control valve의 inlet line design pressure가 psv set pressure보다 낮을 경우, conrol valve fail case는 고려할 필요가 없을까요? >

HS Steam 공급 Header(HDR)로부터 연결된 Steam을 (그럴리는 없겠다 생각되지만 혹시)다시 감압변(PRV)로 감압하여 사용하고 그 감압 후의 사용압력을 기준으로 Control Valve나 열교환기가 설계되어 있는 경우라면  PRV 후단에 저압측 설계압력에서 동작하는  PSV 하나만 추가하면 됩니다.   Condensate측에도 별도의 PSV 불필요합니다.

HS Header 공급압력으로 배관과 열교환기가 설계되어 있는 경우에도 A1)-2 상황이 아니라면 별도의 PSV는 필요하지 않습니다.