플랜트 열팽창안전밸브 설계 및 설치 스터디 차 순 철 기술사 CEC 기술사사무소 차스텍이앤씨㈜ 135-860 서울특별시 강남구 도곡1동 954-19 서원빌딩 301호 Tel: 02-573-9795(대표), 010-5278-0815 Fax: 02-573-9725 E-mail: [email protected]http://www.charstech.com 한글도메인: 차스텍 A Study on Engineering & Installation of TRV in a Plant All rights reserved. CEC 기술사사무소 차스텍이앤씨㈜
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플랜트 열팽창안전밸브 설계 및 설치 · 2017. 4. 21. · 플랜트 열팽창안전밸브 설계 및 설치 스터디 차 순 철 기술사 CEC 기술사사무소 차스텍이앤씨㈜
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플랜트 열팽창안전밸브 설계 및 설치 스터디
차 순 철 기술사
CEC 기술사사무소 차스텍이앤씨㈜ 135-860 서울특별시 강남구 도곡1동 954-19 서원빌딩 301호 Tel: 02-573-9795(대표), 010-5278-0815 Fax: 02-573-9725
전기트레이싱(Electrical Tracing)된 배관계 (배관계 온도가 설정온도까지 상승함)
3) 각 경우 별로 온도 및 압력상승은 앞에서 고찰한 방법을 이용하면 모두 계산 가능.
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2. 본 론 2.3 열팽창안전밸브의 설계시 고려사항
1) 부지경계(Battery Limit) 내의 열팽창안전밸브 크기 ¾"×1" 충분(Ref.: API 521).
2) 장거리 라인일 경우[1].
22″~ 24″배관 외경, 20 마일까지의 길이 : 1″× 1½″밸브 하나로 충분.
24″~ 30″배관 외경, 20 마일까지의 길이 : 1½″× 2″밸브 하나로 충분.
30″이상 배관 외경, 20 마일까지의 길이 : 2″× 3″밸브 하나로 충분.
3) 열팽창안전밸브의 개방으로 인한 잦은 문제점 발생함.
문제 발생 위치: 발생 배관 외경이 크지 않고 길이도 짧은 배관
문제 발생 이유: 설정압력(Setting Pressure)이 잘못되었거나 배압(Back Pressure)으로
인한 문제로 판단됨.
4) 배압은 열팽창안전밸브의 배출 배관의 시스템 구성을 어떻게 하느냐에 좌우됨.
5) 배압 크기에 따라 열팽창안전밸브의 타입 및 크기가 달라질 수 있으므로 선정 시 유의를 요함.
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2. 본 론 2.4 열팽창안전밸브의 Engineering 관점에서의 압력배출시스템
1) 열팽창안전밸브의 선정이 잘못된 경우
결과 : 배관압력이 급격히 상승, 열팽창안전밸브의 잦은 개폐 발생
▶ 시스템 압력의 불안정 발생 ▶ 배관시설의 진동 및 파손 야기
원인 : 열팽창안전밸브의 크기 부족, 배출 배관계의 설계 오류로 인한
배압의 상승이 액체를 충분히 방출하지 못함에 있음.
2) 열팽창안전밸브 설계 시 확인해야 하는 사항
배압이 있을 경우 밸브 타입 및 크기 선정에 신중해야 함.
배압분율을 낮추기 위해 설정압을 높일 경우 배관의 설계압력을 높여야 함을
간과해서는 안됨.
열팽창안전밸브의 배출 배관시스템을 분리 설치하여 배압을 낮추어 주는 것
이 가장 이상적인 방법임.
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2. 본 론 2.4 열팽창안전밸브의 Engineering 관점에서의 압력배출시스템
3) 사례 : 탱크로부터 부두에 접안해 있는 배에 유류를 로딩(Loading)하는 하역시설
설계시 고려사항
▶ 각 TRV Type (Conventional, Balanced, Pilot)
▶ 설정 압력(Set pressure)을 고려하여 설계(용량 계산) 및 설치
각 TRV의 배압분율 및 Type 선정
TRV-2와 TRV-3는 적정 타입의 밸브가 없음.
▶ 정상적 작동이 어려워 사고의 위험을 초래함.
▶ 정상적 작동을 위해서 설정압을 높여 배압분율이 50%이하가 되어야 함.
▶ 배압분율을 낮추기 위한 설정압을 높일 경우 배관 시스템의 설계압력을 높여야 함.
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TRV No. 배압 (bar) 설정압 (bar) △P (bar)
TRV-1 1.5 8.5 7
TRV-2 8.5 11.6 3.1
TRV-3 11.6 12.4 0.8
TRV No. 배압 분율 적합도
TRV-1 설정압의 17.6% (=1.5/8.5) Balanced
TRV-2 설정압의 73% (=8.5/11.6] -
TRV-3 설정압의 94% (=11.6/12.4] -
TRV 타입 TRV 타입에 따른 배압 허용치(%)
Conventional 10
Balanced 25
Pilot 50
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2. 본 론 2.4 열팽창안전밸브의 Engineering 관점에서의 압력배출시스템
4) 이상적인 방법 [그림 5]
열팽창안전밸브의 배출배관시스템을 분리설치하여 배압을 낮춤.
밸브크기, 설정압력, 배관시스템 설계압력 및 타입선정이 용이하게 됨.
5) 어느 경우이건 직렬식으로 열팽창안전밸브의 배출배관을 연결하는 것은 바람직하지 못함.
6) 특히 Hydrocarbon Processing (May 1982) 중 Effective Pressure Relief of Offsite
Piping에 관한 내용에서 (page 214) 1. Blow to Upstream Case는 열팽창안전밸브의 배압
에 의한 특성을 고려하지 않고 기술한 내용이므로 설계 시에 주의를 요함[3].
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2. 본 론 2.5 열팽창안전밸브의 설치시의 예외사항
1) 열팽창안전밸브(Thermal Relief Valve) 설치 시의 예외사항
: 배관계에서 열팽창안전밸브의 설치를 고려하지 않아도 되는 경우는 하기와 같음.
부지경계(Battery Limit) 내의 배관에 차단밸브가 설치되어 있으나, 기기에 Pressure
Relieving 설비가 부착되어 있는 경우.
Rundown 탱크 시설에서 배관길이가 120 m를 초과하지 않는 경우.
배관집합관(Manifold)에서 밸브 사이의 거리가 80 m 이하이며, 150 lb solid wedge
gate valve일 경우.
외부로부터 열출입이 없는 지하배관.
항상 65℃ 이상의 고온액체가 흐를 경우.
가스배관 혹은 Two Phase 배관.
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3. 맺 음 말
1) 이론적 고찰 배관계 열팽창, 압력상승과의 상관관계 외부 열원에 의한 배관계 온도 상승 상관관계
2) 중점적 고찰
열팽창안전밸브의 설계시 고려사항 1) 열팽창안전밸브(TRV)의 Engineering 관점에서 압력배출시스템 2) 열팽창안전밸브(TRV)의 설치 시의 예외 사항
3) 설계시 주의 사항
배관의 외경 크지 않고, 길이 짧은 경우 잦은 TRV의 개방으로 문제 발생 : 설정 압력 및 배압(Back-pressure) 재확인. : TRV의 배출 배관 시스템 구성, 배압의 크기에 따른 TRV의 타입 및 크기 선정에 유의 요망. 배압분율을 낮추기 위해 설정압력을 높일 경우, : 배관 설계 압력을 높여야 함을 설계 시 환기 필요. : 이상적인 방법은 TRV의 배출 배관 시스템을 분리 설치하여 배압을 낮추어 설계.
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참고문헌
[1] Chemical Engineering, "Safer Relief Valve Sizing", Chemical Engineering, 1989.
[2] John H. Perry, "Perry's Chemical Engineers Handbook", 6th Ed., 1984.
[3] "Effective Pressure Relief of Offsite Piping", Hydrocarbon Processing, 1982.
[4] Chemical Engineering, "Are Liquid Thermal Relief Valves Needed?", Chemical Engineering, 1984.
[5] American Petroleum Institute, "Liquid Expansion", API-RP-521, Appendix C.
[6] J. B. Maxwell, "Data Book on Hydrocarbons", pp 143-147.
[7] Wayne C. Edmister, Byung Ik Lee, "Applied Hydrocarbon, Thermodynamics", Vol.1, 2nd Ed., 1984.
[8] J. M. Smith, "Chemical Engineering Thermodynamics".
[9] "Relieving Thermal Expansion of Liquids Engineering in Piping", Aramco Engineering Standards,
AES-L-19.
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