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제2장 : 스팀의 사용

기사승인 2021.01.06  00:13:12

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8. 감압 밸브 선정 및 설치

 

8.1 감압 밸브의 선정

감압 밸브의 용량은 밸브와 연결되는 배관의 구경에 관계없이 주어진 조건에서 일정한 용량(Kv값)을 가지므로 이를 기준으로 밸브의 구경선정을 하며 일부에서는 별도의 계산 없이 손쉽게 구경을 선정 할 수 있도록 도표를 사용하기도 한다. 그러나 각각의 밸브 제조회사에서 제시하는 감압밸브의 용량은 동일 구경이라 하더라도 같지 않기 때문에 감압 밸브의 용량 선정 시 주의를 기울여야 한다. 따라서 감압 밸브 선정 시 압력조건, 감압밸브의 타입, 각 제조회사가 제시하는 밸브의 용량 표를 이용하여 적절한 구경을 선정해야 하며 이 때 주의해야 할 사항은 다음과 같다.

가) 감압 밸브 입구측 압력 (1차측 압력)
감압 밸브에 공급되는 고압 스팀의 압력을 말하며 1차측 압력의 변동이 심한 경우에는 가급적 최소 압력을 기준으로 한다. 특히 설비의 신규 설계 시 설계 조건과 운전조건에 차이가 발생될 수 있는지의 가능성을 검토하여 정상 운전 조건을 기준으로 설계하는 것이 바람직하다. 실무적으로 정상 운전압력이 설계조건보다 낮게 유지됨으로서 감압 밸브 용량이 부족한 경우가 발생되어 문제가 되는 경우가 많다.

나) 감압 밸브 출구측 압력 (2차측 압력)
증기사용 설비에서 요구하는 운전 압력으로서 설비의 운전효율에 지장이 없는 한 가능한 낮게 선정하는 것이 에너지를 절약하는 방법이다. 단, 기존의 설비에 감압 시스템을 도입하는 경우에는 2차측 배관 구경과 스팀 통과량을 검토해야 한다.

다) 감압 밸브 스팀 통과량
스팀 사용 설비에서 필요로 하는 스팀 요구량으로서 가능한 정확한 값을 산출하여야 한다. 이때 설비의 스팀 부하 변동 폭이 대단히 클 경우 감압 밸브의 구경 선정은 별도의 방법 즉, 병렬 배관을 검토하는 것이 바람직하다. 위와 같이 필요한 자료가 결정되면 각 제조회사에서 제공하는 자료를 이용하여 구경 선정을 하게된다.

 

8.2 감압 밸브 구경 선정 방법
정확한 밸브의 구경은 효과적인 감압 및 감압 밸브의 수명에 중요한 영향을 미친다. 일반적으로 감압밸브는 동일구경의 파이프보다 스팀의 통과 량이 많도록 설계되어 있기 때문에 감압 밸브의 구경 선정은 배관 구경에 의존해서는 안되며 스팀의 부하 량과 압력 조건에 의해 용량 선정표로부터 밸브 구경을 결정해야 한다.

 

8.3 감압 밸브의 설치

아무리 뛰어난 뛰어난 성능의 감압밸브를 선정하였어도 정밀한 감압을 유지하고, 효율적인 성능을 보장하기 위해서는 감압 밸브 설치 시 다음과 같은 사항에 주의를 기울여야 한다.

 

가) 감압 밸브는 부하 설비에 가깝게 설치해야 한다.

감압 밸브를 부하 설비 근처에 설치하므로 1차측 배관은 적은 구경의 배관을 유지할 수 있어 설비비가 적게 들며 또한 사용처가 가까울수록 정밀한 감압을 유지 할 수 있다.

나) 감압 밸브에는 반드시 스트레나를 설치해야 한다.
감압 밸브의 밸브 및 시트가 이물질에 의해 손상을 입지 않도록 100 메쉬 스크린이 내장된 스트레나를 반드시 설치하여야 한다. 스트레나의 구경은 1차측 배관 구경과 같은 구경을 선정 함으로서 압력 손실을 줄이며 스트레나의 포켓은 수평 설치하여 최대한의 여과 효율을 유지시키도록 해야 한다.

다) 감압 밸브 앞에는 기수분리기 또는 스팀 트랩을 설치해서 응축수를 제거 한다.
최대한 건조한 스팀이 감압 밸브 내로 유입될 수 있도록 감압 밸브 앞에는 기수 분리기 또는 드레인 포켓을 설치하여 응축수가 스팀 트랩을 통해 항상 제거 될 수 있도록 한다. 기수 분리기의 구경은 1차측 배관 구경과 같거나 1단계 큰 구경을 선정한다.

라) 감압 밸브의 1차측에 설치하는 레듀사는 편심 레듀사로 하고 2차측 레듀사는 동심 레듀사를 설치한다.

마) 바이패스 밸브를 설치한다.
감압 밸브의 정비 등을 위해서 바이패스 밸브를 설치하는 경우에는 감압 밸브와 수평 또는 감압 밸브보다 상부에 설치하는 것이 좋으며, 바이패스 밸브의 구경은 통상적으로 감압 밸브의 구경과 같게 선정한다.

바) 안전밸브를 설치한다.
안전밸브의 용량은 감압 밸브 최대 용량을 기준으로 선정하여 설치한다. (온수 탱크 감압 밸브 설치 시 안전밸브 용량은 1,100kg/hr을 기준으로 선정)

그림 1 감압 밸브 스테이션

 

8.4 감압 밸브의 병렬 설치

대부분 감압 밸브의 선정 시 설비의 최대 부하를 기준으로 설계하게 되나 최대 부하는 단시간 또는 주기적으로 나타나게 되며 나머지 시간의 스팀 부하는 감소하게 된다. 스팀의 부하 변동이 심한 경우 스팀의 최소부하가 최대 용량의 5%이하로 떨어지는 경우도 있다. 이때 밸브는 거의 닫혀있게 되고 밸브의 침식 및 마모 현상이 극심해지며 동시에 2차 압력이 흔들리게 된다.

일반적으로 밸브가 최대용량의 25%이상 열린 경우에는 안정된 2차 압력이 유지 될 수 있고, 그 이하에서는 압력이 불안정하게 되는 경우가 많다. 이와 같은 경우 병렬 배관이 필수적으로 응용되어야 하며 병렬 배관에 의해 밸브의 수명이 연장되고 정비 횟수도 감소될 뿐만 아니라 하나의 밸브가 고장 또는 정비 등 유사시에 예비용 감압 밸브로도 응용할 수 있다.

 

가) 감압 밸브 병렬 설치 시 구경 선정
※ 정상운전 부하가 최대부하의 50%정도일 경우에는 2개의 같은 용량의 밸브를 선정한다.
※ 부하 변동이 15 - 20 %에서 최대부하까지 변동되는 경우에는 구경이 틀린 밸브를
2 - 3개 이상 선정한다.

 

나) 구경 선정 예

 

다) 감압 밸브 병렬 설치 시 2차측 압력 셋팅 방법

여러 개의 감압밸브를 병렬배관을 할 경우에는 감압 밸브 별로 2차 압력의 셋팅값을 약간씩 차이를 두어 자동적으로 모든 감압 밸브가 개폐될 수 있도록 한다. 이 때 정상 운전 부하를 처리하는 감압 밸브의 셋팅 압력을 가장 높게 설정한다. A밸브는 2.2barg, B밸브는 2.0barg, C밸브는 1.8barg로 2차측 압력을 셋팅함으로서 부하 변동에 따라 단계적으로 A,B,C 밸브가 A, B, C 순서대로 자동적으로 열리고 닫힌다.

 

정리 합니다
스팀 시스템에서 압력 제어는 매우 중요한 의미를 갖는다. 압력 제어를 위한 감압 밸브
가 적정 사이즈로 선정이 안 되면 시스템에 많은 문제를 야기한다. 감압 밸브는 여러 종류의
Type이 있고 구경도 여러 종류가 있는데 각 공정의 특성에 맞는 Type과 구경을 선정하는 것
이 매우 중요하다. 처음 감압 밸브의 Type 선정, 구경 선정 및 설치 할 때 전문가의 도움을 받
는 것이 바람직하다. 부하 변동이 심한 공정에서의 감압 밸브 선정은 병렬 배관을 고려하는
것이 시스템 운영에 많은 도움이 된다.

이대철 kecenter@hanmail.net

<저작권자 © 한국에너지정보센터 무단전재 및 재배포금지>
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