안전밸브(PSV) 거동특성 및 종류

석유화학공장 및 일반 화학공장 등에서 사용압력이 1.05㎏/㎠(15psig) 이상인 각종 공정장치(반응장치, 증류장치, 열 교환기, 가열로 등), 배관, 저장탱크 등을 과압으로부터 보호하기 위해 안전밸브(PSV) 등이 설치된다.

금번 포스팅에서는 안전밸브 거동특성 및 안전밸브 종류에 대해 살펴보고자 한다. 

 

 

 

안전밸브(PSV) 거동특성 및 종류

용어의 정의

설정압력(Set Pressure) : PSV가 열리도록 설정된 입구측 압력(통상+/- 5% 범위에서 조절가능)

 

축적압력(Accumulation Presssure) : PSV가 열린후 설비내 압력이 MAWP 또는 설계압력 이상으로 상승되는 정도로, 

각 Case별로 Accumulation의 허용한도가 정해져 있음

 

초과압력(Overpressure) : 설비압력이 PSV 설정압력 이상 올라가는 압력

 

배압(Back Pressure) : Super-imposed Back Pressure와 Built-up Back Pressure로 구분

  -Super-imposed Back Pressure : PSV가 열리기 전의 Back Pressure

    (Purge Gas Flow 등에 의해 발생하며, Conventional Type PSV의 설정압에 직접적인 영향을 미침)

 

 

  -Built-up Back Pressure : PSV 열린 후 Flow에 의해 형성되는 Back Pressure

 

 

 

전형적인 거동 특성(Typical Operating Characteristics)

Safety Valve(Conventional, Bellows)

 

 

 

 

 

Pilot Operated Type

 

 

 

구조에 따른 분류

1. 일반형(Conventional type)

 

▣ 구조

 

 

▣ 사용설비

PSV 가 배압(Back Pressure)의 영향을 받는 특성이 있으므로 주로 대기에 방출할 때 사용하는 것으로(인화성, 독성물질에 사용 됨) 다음 경우에 제한을 받음.

- 배압이 설정압력의 10%를 초과할 경우 사용 제한

- 압력 조절 및 Bypass 밸브로서 사용에 제한

 

 

2. 밸런스드벨로우즈형(Balanced Bellows type)

 

▣ 구조

 

 

▣ 사용설비

PSV 가 작동될 때 어느 정도까지 배압 (배압이 설정압력의 10%~30% 이내) 의 영향을 받지 않는 Type 으로 주로 토출측이 Collection system (Flare head 또는 Tank 등)에 연결되어 있을 때 사용하는 것으로 (인화성, 독성물질 및 부식성 물질에 효과적이고, 또한 기상, 액상에 관계 없음) 다음 경우에 제한을 받음.

- Bellows 손상 시 Bonnet vent로 부터의 배출물(독성 및 인화성물질, 기상/액상) 처리 대책

- 압력 조절 및 Bypass 밸브로서 사용에 제한

 

 

3. 파일롯형(Pilot-operated type)

 

▣ 구조

안전밸브 자체에 보조의 안전밸브(파이롯)를 설치하여 PSV 작동

 

 

▣ 사용설비

배압(Back pressure) 의 영향을 받지 않고 사용압력이 설정압력의 90%를 초과하는 경우 사용하는 것으로 다음 경우에 제한을 받음.

- Fouling 및 고화를 일으킬 가능성이 있는 Dirty 유체 사용에 제한

- 점성이 있는 액체 및 중합을 일으키는 기체, 설비에 영향을 주는 유체 등 사용에 제한