압력 밸브는 무엇을합니까?

2024-09-20

압력 밸브 가이드

압력 밸브는 유체 시스템의 압력을 제어, 조절 및 완화하는 필수 안전 장치입니다. 이 포괄적 인 가이드는 산업 응용 분야의 압력 릴리프 밸브, 압력 감소 밸브, 압력 조절기 및 압력 제어 장치를 포함합니다.

압력 제어는 모든 시스템에서 압력을받는 액체 또는 가스를 처리하는 데 중요합니다. 증기 보일러, 유압 시스템 또는 물 분배 네트워크를 다루 든 압력 밸브는 치명적인 고장을 방지하고 시스템 성능을 최적화하는 주요 안전 메커니즘 역할을합니다.

압력 밸브 란 무엇입니까? (정의 및 핵심 기능)

압력 밸브는 과도한 압력을 방출하여 안정적인 작동 조건을 유지하기 위해 시스템 압력을 조절하도록 설계된 자동 흐름 제어 장치입니다. 이러한 압력 제어 밸브는 안전 장치 및 성능 최적화제로 작동합니다.

기본 기능 :

압력 조절 :미리 정해진 한계 내에서 시스템 압력을 유지합니다
과압 보호 :과도한 압력을 방출하여 장비 손상을 방지합니다
흐름 제어 :시스템 효율을 최적화하기 위해 유체 흐름을 조정합니다
안전 보증 :압력 관련 실패에 대한 마지막 방어선 역할을합니다.

기술 정의 :

ASME BPVC 섹션 I에 따르면, 압력 릴리프 장치는 "흡입 된 값을 초과하는 내부 유체 압력의 상승을 방지하기 위해 응급 또는 비정상 조건에서 열리도록 설계된 압력 릴리프 장치"입니다.

압력 제어 밸브 작동 방식 : 기술 원리

기본 작동 메커니즘

압력 릴리프 밸브는 힘-균형 원리에서 작동합니다.

힘 균형 방정식 :f₁ (입구 압력력) = f₂ (스프링 력) + f₃ (배압 힘)

어디:

f₁ = p× × a (입구 압력 × 효과적인 디스크 영역)
f₂ = 스프링 상수 × 압축 거리
f₃ = p× × a (배압 × 디스크 영역)

작동 순서 :

압력 설정 :시스템 압력 <압력을 설정하면 밸브가 닫혀 있습니다
크래킹 압력 :초기 개방은 세트 압력의 95-100%에서 발생합니다
전체 리프트 :세트 압력의 103-110% (API 526 당)에서 완전한 개구부
RESEAT 압력 :밸브는 설정 압력의 85-95%로 닫힙니다 (일반적인 블로우 다운)

주요 기술 매개 변수 :

매개 변수	정의	일반적인 범위
압력을 설정하십시오	밸브가 열리기 시작하는 압력	10-6000 psig
지나친 압력	배출 중에 압력을 설정하는 압력	세트 압력의 3-10%
블로우 다운	세트와 리트 압력의 차이	설정 압력의 5-15%
역 압력	밸브 성능에 영향을 미치는 다운 스트림 압력	<세트 압력의 10% (기존)
흐름 계수 (CV)	밸브 용량 계수	크기/디자인에 따라 다릅니다

압력 제어 장치의 유형 : 기술 사양

1. 압력 안전 밸브 (PSV) 및 안전 완화 밸브 (SRV)

기술 표준 :ASME BPVC 제작자 I & VIII, API 520/526

스프링로드 안전 밸브

운영 범위 :15 psig ~ 6,000 psig
온도 범위 :-320 ° F ~ 1,200 ° F
용량 범위 :1 ~ 100,000+ scfm
재료:탄소강, 스테인레스 스틸 316/304, Inconel, Hastelloy

용량 계산 (가스 서비스) :w = ckdpdkshkv√ (m/t)

어디:

W = 필수 용량 (LB/HR)
C = 방전 계수
KD = 방전 계수 보정 계수
p₁ = 압력 + 과압 설정 (PSIA)
ksh = 과열 보정 계수
KV = 점도 보정 계수
M = 분자량
t = 절대 온도 (° r)

파일럿 작동 안전 완화 밸브 (POSRV)

장점 :타이트한 차단, 대용량, 채터 링 감소
압력 범위 :25 psig ~ 6,000 psig
정확성:세트 압력의 ± 1%
응용 프로그램 :고용량 가스 서비스, 중요한 공정 응용 프로그램

2. 압력 감소 밸브 (압력 조절기)

기술 표준 :ANSI/ISA 75.01, IEC 60534

직접-작용 압력 조절기

압력 감소 비율 :최대 10 : 1
정확성:세트 압력의 ± 5-10%
흐름 범위 :0.1 ~ 10,000+ gpm
응답 시간 :1-5 초

크기 조정 공식 :CV = Q√ (G/(ΔP))

어디:

CV = 흐름 계수
Q = 유량 (GPM)
g = 비중
ΔP = 압력 강하 (PSI)

파일럿 작동 압력 감소 밸브

압력 감소 비율 :최대 100 : 1
정확성:세트 압력의 ± 1-2%
rangeability :100 : 1 전형적인
응용 프로그램 :고 유량, 고압 감소 응용

3. 등 압력 조절기 및 제어 밸브

기능:다운 스트림 흐름을 제어하여 일정한 상류 압력을 유지하십시오

기술 사양 :

압력 범위 :5 psig ~ 6,000 psig
흐름 계수 :0.1 ~ 500+ CV
정확성:세트 압력의 ± 2%
재료:316 SS, Hastelloy C-276, Inconel 625

산업 응용 및 사례 연구

발전 산업

증기 보일러 안전 밸브 (ASME 섹션 I)

필요한 용량 :세트 압력보다 6%를 초과하지 않고 생성 된 모든 증기를 배출해야합니다.
최소 요구 사항 :보일러 당 하나의 안전 밸브; > 500 평방 피트의 가열 표면에 대한 2 개의 밸브
테스트 :6 개월마다 수동 리프팅 테스트 (고압) 또는 분기 별 (저압)

사례 연구 : 600MW 발전소

주요 증기 압력 : 2,400 psig
안전 밸브 세트 압력 : 2,465 PSIG (작동 압력의 103%)
필수 용량 : 420 만 파운드/시간 증기
구성 : 다수의 8 "x 10"스프링로드 안전 밸브

석유 및 가스 산업

파이프 라인 압력 안전 시스템 (API 521)

설계 압력 :1.1 × 최대 허용 작동 압력 (MAOP)
안전 밸브 크기 :최대 예상 흐름 및 압력 시나리오를 기반으로합니다
재료:Sour Gas Service에는 NACE MR0175 규정 준수가 필요합니다

사례 연구 : 천연 가스 파이프 라인 스테이션

작동 압력 : 1,000 psig
안전 밸브 세트 압력 : 1,100 psig
용량 요구 사항 : 50 MMSCFD
설치 : 6 "x 8"파일럿 작동 안전 완화 밸브

수처리 및 분포

압력 감소 밸브 스테이션

입구 압력 :150-300 PSIG (지방 자치 단체 공급)
출구 압력 :60-80 PSIG (유통 네트워크)
흐름 범위 :500-5,000 gpm
제어 정확도 :± 2 psi

유압 계산 예 :

2,000 gpm에서 200 psig를 75 psig로 줄이는 6 "워터 PRV의 경우 :

필수 CV = 2,000√ (1.0/125) = 179
CV = 185 인 6 "밸브를 선택하십시오

화학 및 석유 화학 처리

원자로 보호 시스템

운영 조건 :500 ° F, 600 psig
구호 시나리오 :열 팽창, 런 어웨이 반응, 냉각 실패
재료:부식성 서비스를위한 Hastelloy C-276
크기 :API 521 당 최악의 시나리오 분석을 기반으로합니다

선택 기준 및 엔지니어링 계산

성능 매개 변수

압력 등급 (ASME B16.5) :

수업	100 ° F @ 압력 등급
클래스 150	285 psig
클래스 300	740 psig
클래스 600	1,480 psig
클래스 900	2,220 psig
클래스 1500	3,705 psig

온도 비극 :

ASME B16.5 온도 압력 테이블에 따르면 온도가 높아야하는 압력 등급이 비극해야합니다.

재료 선택 안내서

서비스	신체 재료	트림 재료	봄 자료
물	탄소강, 청동	316 SS	음악 와이어
증기	탄소강, 316 ss	316 SS, Stellite	Inconel X-750
사워 가스	316 SS, 이중 SS	스텔 라이트, 의식이 없습니다	Inconel X-750
극저온	316 SS, 304 SS	316 SS	316 SS
높은 온도	탄소강, 합금강	스텔 라이트, 의식이 없습니다	Inconel X-750

사이징 계산

액체 서비스 (API 520) :

필수 영역 :a = (gpm × √g) / (38.0 × kd × kw × kc × √Δp)

어디:

A = 필요한 유효 배출 영역 (IN²)
GPM = 필수 유량
g = 비중
KD = 배출 계수 (액체의 경우 0.62)
KW = 백 압력 보정 계수
KC = 조합 보정 계수
ΔP = 압력 + 과압 설정 - 백 압력

가스/증기 서비스 (API 520) :

임계 흐름 :a = w/(ckdp₁kb)
중등도의 흐름 :a = 17.9W√ (TZ/MKDP₁ (p₁ -p₂) KB)

설치 및 유지 보수 표준

설치 요구 사항 (ASME BPVC)

안전 밸브 설치 :

입구 배관 :짧고 직접적으로 5 파이프 직경 내의 팔꿈치를 피하십시오
아울렛 배관 :최대 10% 등 압력의 크기
설치:수직 선호, 지원으로 허용되는 수평
격리:입구에서 금지 된 블록 밸브; 열린 경우 출구에서 허용됩니다

압력 감소 밸브 설치 :

상류 스트레이너 :깨끗한 서비스의 경우 최소 20 메시
우회 선 :유지 보수 및 비상 운영을 위해
압력 게이지 :상류 및 다운 스트림 모니터링
릴리프 밸브 :과압에 대한 다운 스트림 보호

유지 보수 일정 및 절차

API 510 검사 요구 사항 :

육안 검사 :6 개월마다
운영 테스트 :매년
용량 테스트 :5 년마다
완전한 점검 :10 년마다 또는 제조업체 권장 사항에 따라

테스트 절차 :

압력 테스트 설정 :설정 후 ± 3% 이내에 개방 압력을 확인하십시오
시트 누출 테스트 :API 527 클래스 IV (5,000 cc/hr 최대)
용량 테스트 :흐름 성능이 설계 요구 사항을 충족하는지 확인하십시오
역 압력 테스트 :시스템 조건에서 성능을 평가합니다

예측 유지 보수 기술

음향 방출 테스트 :

발각:내부 누출, 시트 마모, 봄 피로
주파수 범위 :20 kHz ~ 1MHz
감광도:누출 <0.1 gpm을 감지 할 수 있습니다

진동 분석 :

응용 프로그램 :파일럿 밸브 채터 링, 스프링 공명
매개 변수 :진폭, 주파수, 위상 분석
트렌드 :실패 예측에 대한 과거 데이터

규정 준수 표준 및 인증

ASME 보일러 및 압력 용기 코드

섹션 I (파워 보일러) :

용량 요구 사항 :안전 밸브는 압력 상승을 방지해야합니다.
최소 안전 밸브 :보일러 당 1 개, 가열 표면> 500 평방 피트 인 경우 2 개
테스트 :6 개월마다 수동 리프팅 (고압) 또는 분기 별 (저압)

섹션 VIII (압력 용기) :

릴리프 장치 요구 사항 :모든 압력 용기에는 과압 보호가 필요합니다
압력 설정 :보호 장비의 MAWP를 초과하지 마십시오
용량:API 521 당 최악의 시나리오를 기반으로합니다

API 표준 구현

API 520 (릴리프 장치 크기) :

범위:기존, 균형 및 파일럿 작동 릴리프 밸브를 다룹니다
사이징 방법 :모든 유체 유형에 대한 계산 절차를 제공합니다
설치:배관 요구 사항 및 시스템 통합을 지정합니다

API 526 (플랜지 스틸 릴리 밸브) :

디자인 표준 :치수 요구 사항, 압력 온도 등급
재료:탄소강, 스테인레스 스틸 사양
테스트 :공장 승인 테스트 요구 사항

API 527 (상업용 좌석 강화) :

클래스 I :눈에 띄는 누출이 없습니다
Class II:시트 직경의 인치 당 40 cc/hr
클래스 III :시트 직경의 인치 당 300cc/hr
클래스 IV :시트 직경의 인치 당 1,400cc/hr

국제 표준

IEC 61511 (안전 계기 시스템) :

SIL 등급 :압력 보호를위한 안전 무결성 수준 요구 사항
증명 테스트 :안전 기능을 유지하기위한 정기 테스트
실패율 :안전 시스템의 최대 허용 실패율

문제 해결 및 고장 분석

일반적인 실패 모드

조기 오프닝 (Simmer) :

원인 :

입구 배관 손실은 세트 압력의 3%를 초과합니다
시스템의 진동 또는 맥동
밸브 시트의 잔해
압력을 작동 압력에 너무 가깝게 설정하십시오

솔루션 :

흡인 배관 크기 증가 (속도 <30ft/sec, 액체의 경우 30 피트/초, 가스의 경우 <100 ft/sec)
맥동 댐퍼를 설치하십시오
깨끗한 밸브 시트와 디스크
작동 및 설정 압력 간의 마진 증가 (> 10%)

개방 실패 :

원인 :

봄 부식 또는 바인딩
과도한 역압 (> 세트 압력의 10%)
플러그 아울렛 또는 통풍구
움직이는 부품의 스케일 또는 부식

솔루션 :

스프링, 업그레이드 자료를 교체하십시오
역 압력을 줄이거 나 균형 밸브 설계를 사용하십시오
명확한 장애물, 출구 배관 크기를 증가시킵니다
깨끗하고 윤활유, 다른 재료를 고려하십시오

과도한 누출 :

원인 :

잔해 또는 부식으로 인한 좌석 손상
열 순환에서 뒤틀린 디스크
부적절한 시트 하중 (봄 피로)
밀봉 표면에 대한 화학 공격

솔루션 :

랩 시트와 디스크 표면
디스크를 교체하고 열 설계를 향상시킵니다
스프링을 교체하고 설정 압력을 확인하십시오
화학적 호환성을위한 재료 업그레이드 재료

진단 기술

흐름 테스트 :

목적:실제 대 설계 용량을 확인하십시오
방법:정해진 압력의 110%에서 배출 흐름을 측정하십시오
수락:API 527 당 설계 용량의 ± 10%

야금 분석 :

응용 프로그램 :실패 조사, 재료 선택
기법:SEM 분석, 경도 테스트, 부식 평가
결과:근본 원인 결정, 재료 권장 사항

경제적 영향 및 비용 고려 사항

총 소유 비용

초기 투자 :

표준 릴리프 밸브 :크기/재료에 따라 $ 500- $ 5,000
파일럿 작동 밸브 :복잡한 응용 프로그램의 경우 $ 2,000- $ 25,000
설치 비용 :장비 비용의 25-50%

운영 비용 :

에너지 손실 :누출 밸브는 시스템 에너지의 1-5%를 폐기합니다
유지:밸브 당 매년 $ 200- $ 2,000
테스트 및 인증 :5 년마다 밸브 당 $ 500- $ 1,500

실패 비용 :

장비 손상 :$ 50,000-

이전의 :

흐름 제어 밸브 가이드 : 유형, 용도 및 구매 팁

체크 밸브의 목적은 무엇입니까?