압력 밸브는 무엇을합니까?

압력 밸브는 필수 안전입니다 유체 시스템의 압력을 제어, 조절 및 완화하는 장치. 이것 포괄적 인 가이드는 압력 릴리프 밸브, 압력 감소 밸브, 산업 전반의 압력 조절기 및 압력 제어 장치 응용 프로그램.

모든 시스템에서 압력 제어가 중요합니다 압력을받는 액체 또는 가스 취급. 당신이 증기를 다루고 있는지 여부 보일러, 유압 시스템 또는 물 분배 네트워크,압력 밸브치명적인 실패를 예방하는 주요 안전 메커니즘 역할을하며 시스템 성능 최적화.

압력 밸브 란 무엇입니까? (정의 및 핵심 기능)

A 압력 밸브자동입니다 릴리스를 열어 시스템 압력을 조절하도록 설계된 유량 제어 장치 안정적인 작동 조건을 유지하기위한 과도한 압력 또는 폐쇄. 이것들압력 제어 밸브안전 장치 및 성능 최적화제로 기능하십시오.

기본 기능 :

• 압력 조절: 유지 미리 정해진 한계 내의 시스템 압력
• 과압 보호: 방지합니다 과도한 압력을 방출하여 장비 손상
• 흐름 제어: 유체 흐름을 조정합니다 시스템 효율성을 최적화합니다
• 안전 보증: 마지막으로 작용합니다 압력 관련 실패에 대한 방어선

기술 정의 :

ASME BPVC 섹션 I에 따르면 a압력 구호 장치"흡입구 정적 압력에 의해 작동하는 장치입니다 상승을 방지하기 위해 응급 상황 또는 비정상 조건에서 열도록 설계되었습니다. 지정된 값을 초과하는 내부 유체 압력. "

압력 제어 밸브의 작동 방식 : 기술 원리

기본 작동 메커니즘

압력 릴리프 밸브힘-균형 원칙에 따라 작동합니다.

힘 균형 방정식: f₁(입구 압력 힘) = f₂(스프링 포스) + 에프₃(배압 힘)

어디:

• F₁= p₁ ×A (입구 압력×효과적인 디스크 영역)
• F₂= 봄 끊임없는×압축 거리
• F₃= p₂ ×A (배압×디스크 영역)

작동 순서 :

1. 압력을 설정하십시오: 밸브는 닫힌 상태로 남아 있습니다 시스템 압력 <압력 설정
2. 크래킹 압력: 초기 오프닝 세트 압력의 95-100%에서 발생합니다
3. 전체 리프트: 완전한 오프닝 설정 압력의 103-110% (API 526 당)
4. 압력을 상환합니다: 밸브가 닫힙니다 세트 압력의 85-95% (일반적인 블로우 다운)

주요 기술 매개 변수 :

매개 변수	정의	일반적인 범위
압력을 설정하십시오	밸브가 열리기 시작하는 압력	10-6000 psig
지나친 압력	위의 압력은 압력을 설정했습니다 해고하다	세트 압력의 3-10%
블로우 다운	세트와 리이트의 차이 압력	설정 압력의 5-15%
역 압력	밸브에 영향을 미치는 다운 스트림 압력 성능	<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 구호 밸브 (SRV)

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

스프링로드 안전 밸브

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

용량 계산 (가스 서비스): w = CKDP₁KSHKV√(M/T)

어디:

• W = 필수 용량 (LB/HR)
• C = 방전 계수
• KD = 방전 계수 보정 계수
• P₁= 설정 압력 + 과압 (PSIA)
• ksh = 과열 보정 계수
• KV = 점도 보정 계수
• M = 분자량
• t = 절대 온도 (° r)

파일럿 작동 안전 완화 밸브 (POSRV)

• 장점: 단단한 차단, 큰 용량, 감소 된 수다
• 압력 범위: 25 psig ~ 6,000 psig
• 정확성: 세트 압력의 ± 1%
• 응용 프로그램: 고용량 가스 서비스, ​​중요한 프로세스 응용 프로그램

2. 압력 감소 밸브 (압력 규제 기관)

기술 표준: ANSI/ISA 75.01, IEC 60534

직접-작용 압력 조절기

• 압력 감소 비: 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 비: 최대 100 : 1
• 정확성: 세트 압력의 ± 1-2%
• 격렬함: 100 : 1 전형적인
• 응용 프로그램: 하이 플로우, 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+ 이력서
• 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 나)

• 필요한 용량: 배출해야합니다 모든 증기는 6%를 초과하지 않고 생성됩니다
• 최소 요구 사항: 하나의 안전 보일러 당 밸브; > 500 평방 피트의 가열 표면에 대한 2 개의 밸브
• 테스트: 모든 수동 리프팅 테스트 6 개월 (고압) 또는 분기 별 (저압)

사례 연구: 600 MW 발전소

• 주요 증기 압력 : 2,400 psig
• 안전 밸브 세트 압력 : 2,465 PSIG (작동의 103% 압력)
• 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 가능한 작동 압력 (MAOP)
• 안전 밸브 크기: 기반 최대 예상 흐름 및 압력 시나리오
• 재료: 신맛 가스 서비스 NACE MR0175 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 판막

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: Hastelloy C-276에 부식성 서비스
• 크기: 최악의 사례를 기반으로합니다 API 521 당 시나리오 분석

선택 기준 및 엔지니어링 계산

성능 매개 변수

압력 등급 (ASME B16.5) :

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

온도 비극 :

압력 등급은 감소해야합니다 ASME B16.5 온도 압력 테이블에 따른 고온.

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) :

필요한 지역: 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)

하위 흐름: a = 17.9W√ (TZ / MKDP₁(피₁-피₂) KB)

설치 및 유지 보수 표준

설치 요구 사항 (ASME BPVC)

안전 밸브 설치 :

• 입구 배관: 짧고 직접, 5 파이프 직경 내의 팔꿈치를 피하십시오
• 아울렛 배관: 10%의 크기 압력 최대 값
• 설치: 수직 선호, 지원으로 수평으로 허용됩니다
• 격리: 블록 밸브가 금지되어 있습니다 입구에서; 열린 경우 출구에서 허용됩니다

압력 감소 밸브 설치 :

• 상류 스트레이너: 20 메시 최소 깨끗한 서비스
• 우회 선: 유지 보수 및 비상 운영
• 압력 게이지: 상류 및 다운 스트림 모니터링
• 릴리프 밸브: 다운 스트림 보호 과압에 대해

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 사항 당

테스트 절차 :

1. 압력 테스트를 설정하십시오: 열기를 확인하십시오 설정 후 ± 3% 이내의 압력
2. 시트 누출 테스트: API 527 클래스 IV (5,000 cc/hr 최대)
3. 용량 테스트: 흐름을 확인하십시오 성능은 설계 요구 사항을 충족합니다
4. 역 압력 테스트: 평가하다 시스템 조건에서 성능

예측 유지 보수 기술

음향 방출 테스트 :

• 발각: 내부 누출, 좌석 마모, 봄 피로
• 주파수 범위: 20 kHz ~ 1MHz
• 감광도: 누출을 감지 할 수 있습니다 <0.1 gpm

진동 분석 :

• 응용 프로그램: 파일럿 밸브 수다, 봄 공명
• 매개 변수: 진폭, 주파수, 단계 분석
• 트렌드: 역사적 데이터 실패 예측

규정 준수 표준 및 인증

ASME 보일러 및 압력 용기 코드

섹션 I (파워 보일러) :

• 용량 요구 사항: 안전 밸브는 압력이 6% 이상의 압력 상승을 방지해야합니다
• 최소 안전 밸브: 1 인당 보일러, 가열 표면이면 2 개> 500 평방 피트
• 테스트: 6마다 수동으로 들어 올립니다 달 (고압) 또는 분기 별 (저압)

섹션 VIII (압력 용기) :

• 구호 장치 요구 사항: 모두 압력 용기에는 과압 보호가 필요합니다
• 압력을 설정하십시오: mawp을 초과하지 마십시오 보호 장비
• 용량: 최악의 사례를 기반으로합니다 API 521 당 시나리오

API 표준 구현

API 520 (릴리프 장치 크기) :

• 범위: 기존의 커버, 균형 잡히고 파일럿 작동하는 릴리프 밸브
• 사이징 방법: 제공 모든 유체 유형에 대한 계산 절차
• 설치: 배관을 지정합니다 요구 사항 및 시스템 통합

API 526 (플랜지 스틸 릴리 밸브) :

• 디자인 표준: 차원 요구 사항, 압력 온도 등급
• 재료: 탄소강, 스테인리스 스틸 사양
• 테스트: 공장 승인 테스트 요구 사항

API 527 (상업용 좌석 강화) :

• 클래스 I: 가시 누출이 없습니다
• 클래스 II: 좌석 1 인치 당 40 cc/hr 지름
• 클래스 III: 인치당 300 cc/hr 시트 직경
• 클래스 IV: 인치당 1,400 cc/hr 시트 직경

국제 표준

IEC 61511 (안전 계기 시스템) :

• SIL 등급: 안전 무결성 수준 압력 보호 요구 사항
• 증명 테스트: 정기 테스트 안전 기능을 유지하십시오
• 실패율: 최대 허용 안전 시스템의 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:

• 유입 배관 크기 증가 (속도 <30 ft/sec, 액체의 경우, 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 디자인을 확인하십시오 용량
• 방법: 방전 흐름을 측정하십시오 설정 압력의 110%
• 수락: ± 디자인 용량의 10% API 527 당

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

운영 비용 :

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

실패 비용 :

• 장비 손상: 치명적인 실패의 경우 $ 50,000- $ 1,000,000+
• 생산 가동 중지 시간: 시간당 $ 10,000- $ 100,000
• 환경/안전: 잠재적으로 무제한 책임

ROI 계산

예: 증기 시스템 PRV 투자

• 초기 비용 : $ 15,000 (밸브 + 설치)
• 연간 에너지 절약 : $ 5,000 (증기 폐기물 감소)
• 피하는 유지 보수 : 연간 $ 2,000
• 투자 회수 기간 : 2.1 년
• 10 년 NPV : $ 47,000 (8% 할인율)

미래의 기술 및 스마트 밸브 시스템

디지털 압력 제어

스마트 밸브 기능 :

• 실시간 모니터링: 압력, 온도, 위치 피드백
• 예측 분석: AI 기반 실패 예측
• 원격 진단: 무선 의사 소통 및 제어
• 완성: 식물 전체의 통제 시스템 연결

IIOT 통합 :

• 센서: 진동, 음향 방출, 온도
• 의사소통: 무선 프로토콜 (Lorawan, 5G, Wi -Fi 6)
• 데이터 분석: 기계 학습 최적화를위한 알고리즘
• 클라우드 통합: 원격 모니터링 및 예측 유지 보수

고급 재료

고성능 합금 :

• 이중 스테인리스 스틸: 우수한 부식성과 강도
• 니켈 기반 슈퍼 합금: 극심한 온도 응용
• 세라믹 구성 요소: 누출 제로, 화학적 불활성
• 첨가제 제조: 관습 기하학, 빠른 프로토 타이핑

결론과 모범 사례

압력 밸브신중한 선택이 필요한 중요한 안전성 구성 요소입니다. 적절한 설치 및 정기 유지 보수. 필요한지 여부압력 릴리프 밸브안전 보호를 위해 a압력 감소 밸브~을 위한 시스템 규정 또는 a압력 제어 밸브프로세스 최적화를 위해 기술 요구 사항을 이해하는 것은 성공적으로 필수적입니다 구현.

주요 테이크 아웃 :

1. 적절한 크기: 설정된 사용 정확한 크기 조정을위한 계산 방법 (API 520/521)
2. 재료 선택: 일치 재료 서비스 조건 및 유체 호환성
3. 설치 표준: Asme를 따르십시오 안전한 설치를위한 BPVC 및 API 지침
4. 유지 보수 프로그램: 구현하다 장애를 방지하기위한 예측 유지 보수
5. 규정 준수: 준수를 보장하십시오 적용 가능한 코드 및 표준

엔지니어를위한 모범 사례 :

• 설계 마진: 10-25% 유지 작동과 설정 압력 사이의 여백
• 중복성: 여러 가지를 고려하십시오 작은 밸브 대 단일 대형 밸브
• 테스트: 포괄적 인 설정 최소 요구 사항 이상의 테스트 프로토콜
• 선적 서류 비치: 상세하게 유지하십시오 유지 보수 및 수정 기록
• 훈련: 직원을 보장하십시오 밸브 작동 및 안전 절차를 이해하십시오

기술 지원압력 밸브선택 및 응용 프로그램, 인증 된 밸브 엔지니어와 상담하고 팔로우하십시오. 확립 된 산업 표준. 적절한 구현압력 제어 시스템안전하고 효율적이며 안정적인 운영을 보장합니다 산업 응용 분야.

자주 묻는 질문 (FAQ)

기술적 인 질문

Q : 필요한 것을 어떻게 계산합니까? 압력 안전 밸브 용량?A : API를 사용하십시오 520 공식. 가스의 경우 : a = w/(CKDP₁kb) a가 유효 면적 인 경우, w는 질량 유량, c는 배출이다. 계수, KD는 계수 보정, p₁SET 압력 + 과압, KB는 역 압력 계수입니다. 액체의 경우 : a = (gpm× √g)/(38.0×KD×KW×KC× √δ피).

Q : a의 차이점은 무엇입니까? 압력 릴리프 밸브와 압력 안전 밸브?A : ASME 정의 당, a압력 릴리프 밸브액체 용으로 설계되었습니다 비례 개방이있는 서비스. 에이압력 안전 밸브입니다 완전한 팝 액션 개구부가있는 가스/증기 서비스. 에이안전 완화 밸브액체 및 가스 서비스를 모두 처리 할 수 ​​있습니다.

Q : 일반적인 세트 압력은 무엇입니까? 압력 감소 밸브?에이:압력 감소 밸브일반적으로 최대 허용 작업보다 10-25% 아래로 설정됩니다 다운 스트림 장비의 압력. 예를 들어, 다운 스트림 장비가 정격 된 경우 150 psig의 경우 PRV를 125-135 psig로 설정하십시오.

Q : 압력을 얼마나 자주 제어 해야하는지 밸브를 테스트합니까?A : ASME BPVC 당 : 안전 밸브 보일러의 경우 6 개월마다 수동 리프팅 테스트 (고압) 또는 분기 별 (저압).압력 완화 장치압력 용기에 매년 또는 API 510 요구 사항에 따라 테스트해야합니다.

Q : 등 압력이 허용되는 것은 무엇입니까? 기존의 안전 완화 밸브?A : 기존압력 릴리프 밸브세트의 10% 미만으로 빌드 업 백 압력이 있어야합니다. 압력. 배압이 높을수록 균형 잡힌 벨로우즈 또는 파일럿 작동을 사용하십시오 디자인.

Q : 압력 밸브를 수리 할 수 ​​있습니다 필드?A : 청소와 같은 사소한 유지 보수 및 씰 교체는 현장에서 수행 할 수 있습니다. 그러나 압력 조정을 설정하십시오 API 576 당 인증 수리 시설에서 주요 수리를 수행해야합니다. 표준.

응용 프로그램 질문

Q : 어떤 유형의 압력 밸브가 가장 좋습니다 증기 서비스를 위해?A : 증기 응용 프로그램의 경우 사용하십시오압력 안전 밸브ASME 섹션 I 요구 사항. 스프링로드 디자인 스테인레스 스틸 트림 및 고온 스프링 재료 (Inconel X-750) 권장됩니다.

Q : 재료를 어떻게 선택합니까? 부식성 서비스?A : 재료 선택에 따라 다릅니다 특정 부식. 일반 부식성 서비스의 경우 316 스테인리스 스틸을 사용하십시오 강화 된 스테인레스 스틸 또는 스텔리 라이트 트림이있는 본체. 심한 서비스를 위해 Hastelloy C-276 또는 Inconel 625를 고려하십시오.

Q : 차이점은 무엇입니까? 직접 작용 및 파일럿 작동 압력 조절기?에이:직접-작용 압력 조절기입구 압력을 사용하십시오 스프링/다이어프램에 직접. 그들은 단순하고 비용 효율적입니다 작은 흐름.파일럿 작동 규제 기관작은 파일럿 밸브를 사용하십시오 더 큰 메인 밸브를 제어하여 더 나은 정확도와 더 높은 유량 용량을 제공하십시오.

Q : 하나의 압력 릴리프 밸브가 보호 할 수 있습니다 여러 장의 장비?A : 그렇습니다.하지만 각각 보호 품목은 동일한 설정 압력 요구 사항을 가져야하며 밸브는 결합 된 릴리프 하중을위한 충분한 용량을 갖습니다. 개인 보호입니다 일반적으로 중요한 장비에 선호됩니다.