P&ID 배관 표현

금번에는 공정배관계장도(P&ID)에서 배관에 대한 것을 공유하고자 한다.

 

 

 

P&ID 배관 표현

 

조절밸브 매니폴드(Manifold)

 

(1) 조절밸브의 매니폴드 설계 테이블(부록 2)을 참조하여 바이패스밸브와 차단 밸브의 크기를 선정한다.

(2) 조절밸브가 배관보다 두 치수 이상 작을 경우 차단밸브와 바이패스밸브의 치수를 분석하여야 한다.

(3) 다만 아래 조건일 경우 배관과 같은 치수의 차단밸브와 바이패스밸브를 사용한다.

   (가) 증발이 일어나거나 부피 팽창으로 인하여 원래 배관의 용량이 요구될 때

   (나) 작은 조절밸브가 있는 중력흐름(Gravity flow)일 때

   (다) 추후 확장이 요구될 때

   (라) 큰 압력손실로 인해 공동현상(Cavitation)이 우려될 때 확장(Expansion) 연결구를 조절밸브 출구쪽에 설치한다.

   (마) 20 ㎜(3/4 inch.) 블리드밸브(Bleed valve)는 조절밸브의 전단에 <그림 1> 처럼 설치한다.

 

<그림 1> 블리드 밸브 매니폴드

 

 

펌프와 압축기의 매니폴드 

 

(1) 펌프의 노즐 호칭지름을 알기 전에 밸브의 견적이 이뤄진다면, 펌프 흡입 측의 밸브와 토출 측의 밸브는 배관의 호칭지름과 동일하게 한다.

(2) 펌프의 노즐 호칭지름을 알고 난 뒤에 밸브의 견적이 이뤄진다면, 펌프 흡입 측의 밸브와 토출 측의 밸브는 펌프 노즐과 같은 호칭지름으로 한다.

   (가) 펌프노즐과 배관의 호칭지름과 한 호칭지름 차이라면, 펌프 흡입 측의 밸브는 둘 중 큰 쪽으로 하고, 펌프 토출 측의 밸브는 작은 쪽으로 한다.

   (나) 펌프 흡입 측과 토출 측의 노즐이 배관의 지름보다 한 호칭지름 이상 다르다면, 밸브는 배관호칭지름보다 한 호칭지름 작은 것으로 한다.

   (다) 펌프 노즐이 배관 호칭지름보다 두 호칭지름 이상 작다면, 배관의 호칭지름이 적합한 지 또는 경제적인 측면에서 배관 호칭지름밸브와 단일 스웨지(Swage) 대 두 개의 스웨지와 한 호칭지름 작은 밸브를 고려해야 한다.

   (라) 펌프 노즐이 배관 호칭지름보다 두 호칭지름 이상 크다면, 배관 호칭지름을 점검하여야 한다. 토출부의 체크밸브와 차단밸브는 같은 호칭지름으로 하여야 한다.

(3) 펌프와 압축기는 스트레이너와 함께 설치하여야 한다.

(4) 최소 압축기의 흡입 배관은 최소 배관 지름의 3 배 길이의 직선 배관으로 설치하여야 한다.

(5) 왕복동식 압축기의 흡입 측과 토출측에 맹판(Spectacle blind)을 설치하여야 한다.

(6) 모든 열교환기의 유입부와 출구부에 온도측정장치를 설치한다.

(7) 수냉식 열교환기의 물 배관 및 밸브는 <그림 2>처럼 설치한다.

 

 

<그림 2> 수냉식 열교환기 주변 배관 및 밸브

 

 

 

벤트, 드레인, 스팀아웃 및 퍼지

 

(1) 수직 용기(Vertical vessel)의 드레인은 출구 배관의 바닥에 설치하여야 한다.

(2) 스팀아웃 연결부는 수평 드럼(Horizontal drum)의 상단 또는 측면이나 수직 용기(Vertical vessel)의 하단부의 씸(Seam) 위의 최소 거리에 설치하여야 한다.

(3) 퍼지연결부는 스팀아웃 연결부와 같은 규칙에 따른다.

(4) 스팀아웃 또는 질소 퍼지는 50 ㎜(2 inch) 이상의 배관에 설치하여야 한다. 퍼지 배관의 2중 차단, 체크, 블라인드, 블리드(Bleed)는 공정 배관의 연결을 위해 설치하여야 한다.

(5) 용기의 퍼지를 위한 퍼지배관에는 2 중 차단밸브, 제거 가능한 스풀과 벤트가 설치되어야 한다.

(6) 벤트는 타워(Tower)나 수직 용기의 꼭대기에 설치하여야 한다. 수평 용기의 경우 벤트는 드레인과 같은 끝부분과 스팀아웃의 반대 끝부분의 꼭대기에 설 치하여야 한다. 모든 벤트는 밸브와 블라인드 또는 캡으로 마감하여야 한다.

(7) 칼럼이나 용기의 벤트, 드레인, 스팀아웃과 퍼지 연결 사이즈는 <표 1> 에 따른다.

 

<표 1> 장치의 벤트, 드레인, 스팀아웃과 퍼지 사이즈

(8) 독성물질을 함유한 타워(Tower)의 모든 드레인은 이중차단을 하여야 한다.

(9) 배관 시스템에서 벤트와 드레인은 <표 2>에 따른다. 운전을 위한 것이 아니거나 수압시험용 벤트와 드레인은 공정배관계장도(P&ID)에 표시하지 않는다.

 

<표 2> 배관의 벤트 및 드레인 사이즈

 

 

(10) 80 ㎜(3 inch.)보다 작은 모든 벤트와 드레인은 캡을, 80 ㎜(3 inch.)보다 큰 벤트와 드레인은 맹판을 설치한다.

(11) 상압저장탱크에는 과압 방지를 위하여 벤트, 일류(Overflow), 두 개의 최고 수위 경보(High level alarm) 또는 차단(Shutdown) 시스템과 API 과압방지기(Overpressure protection)를 설치하여야 한다.

 

 

단열 (Insulation)

 

(1) 보통 65 ℃ 이상으로 운전되고 열 보전을 위한 단열이 없는 배관과 장치의 표면은 운전자보호를 위한 단열을 한다. (2) 단열 두께는 단열 시방서에 따른다.

 

트레이싱(Tracing)

 

(1) 트레이싱은 응축을 방지하거나 결빙으로부터 배관을 보호하거나 요구하는 수준의 액체 점도를 유지하기 위해 준비되어야 한다. 온도는 유동점이나 어는점보다 6 ℃ 이상이고 기포점(Bubble point) 이하이어야 한다.

(2) 유지되어야 하는 온도는 배관 리스트의 비고란에 표기하여야 한다.

(3) 전기트레이싱(Electric tracing)은 결빙방지를 위해, 증기트레이싱(Steam tracing)은 공정상의 이유로 사용한다.

(4) 운전온도가 215 ℃를 넘을 경우 전기 트레이싱은 사용하지 않는다.

 

샘플 연결부(Sample connection)

 

샘플 연결부는 <그림 3>과 같이 설치한다.

 

샘플 냉각기가 설치되지 않은 경우	샘플 냉각기가 설치된 경우

<그림 3> 샘플 연결부

 

 

배관사양 구분(Piping specification break)

 

(1) 공정압력이 스팀이나 유틸리티의 압력보다 높은 경우 또는 위험물질의 누설이 있는 경우 공정 장치의 유틸리티 서비스의 영구적인 연결은 허용되지 않는다. 모든 배관을 설치하고, 드롭-아웃 스풀(Drop-out spool)과 스너핑 스팀 (Snuffing steam)과 스팀아웃(Steam out)과 질소 퍼지를 위한 연결부는 제외이다.

 

 

<그림 4> 배관 사양 구분 표시(1)

 

(2) 스팀 또는 유틸리티 압력이 공정압력보다 높은 경우

 

<그림 5> 배관 사양 구분 표시(2)

 

 

 

(3) 체크밸브가 있거나 혹은 없는 일반적인 구분의 경우

 

 

<그림 6> 배관 사양 구분 표시(3)

 

 

<그림 7> 배관 사양 구분 표시(4)

 

 

(4) 타이-인 연결(Tie-in connection)

타이-인 연결은 공정배관계장도에 단위공정 번호(Unit no.)와 타이-인 번호 (Tie-in no.)를 명기한 6각형을 의미하며, 타이-인(Tie-in)은 플랜트의 경계 (Battery limit)를 표현한다.

 

 

<그림 8> 타이-인(Tie-in) 연결 표시

 

 

 

플랜트의 경계(Battery limit)와 헤더(Header) 차단밸브

 

(1) 플랜트 경계(Battery limit)를 지나는 배관에는 보통 맹판(Spectacle blind)과 경계 차단밸브를 설치하여야 한다. 20 ㎜(3/4 inch) 블리드 밸브는 경계의 안쪽에 설치하여야 한다.

 

 

<그림 9> 플랜트의 경계

 

(2) 유틸리티를 위한 헤더(Header) 차단 규칙

   (가) 스팀 : 모든 공급 헤더와 사용처(User branch)를 위한 차단밸브를 설하여야 한다. 터빈의 입구와 배출밸브(Exhaust valve)는 헤더가 아닌 터빈에 설치하여야 한다.

   (나) 응축수 : 헤더에 차단밸브를 설치하여야 한다.

   (다) 냉각수 : 헤더에 차단밸브는 설치하지 않는다. 차단밸브는 각 장치의 배관에 설치하여야 한다.

   (라) 질소 : 헤더에 차단밸브를 설치하여야 한다.

   (마) 계장용 공기(Instrument air) 와 유틸리티 공기 : 헤더에 차단밸브를 설치 하여야 한다.

   (바) 서비스 용수(Service water) : 헤더에 차단밸브를 설치하여야 한다.

   (사) 모든 서비스(Service) : 헤더에 차단밸브를 설치하여야 한다.

 

분배도면(Distribution drawing)

 

(1) 플레어나 지상 드레인을 포함하는 유틸리티의 분배도면은 장치의 배치도와 근접한 배관 지지대를 나타내도록 분류하여야 한다.

(2) 도면은 플랜트 구분에 의해 필요에 따라 나눠야 한다. 공정 연결 배관과 단위공정의 차단은 공정의 공정배관계장도에 직접적으로 나타내어야 한다.

(3) 경계와 플레어 설비와 공정 배관과 공유 영역에서 배관은 공정 연결도면에서 나타내어진다.

(4) 한 도면에서 다른 도면으로 연결되는 배관의 표시는 관련된 범례도에 따른다.

 

 

밸브 적용

 

(1) <표 3>은 적당한 타입의 밸브를 선택하는 기술지침이다. 부식성 유체나 큰 압력손실 같은 특별한 서비스를 필요로 하는 경우에는 개별적으로 평가해야 한다.

(2) 잠금 밸브 : 운전 중 밸브가 안전상의 이유로 열려져 있거나 닫혀져 있어야 하는 경우, 자물쇠형 개방(Locked open) 혹은 자물쇠형 잠금(Locked closed) 으로 표시한다.

 

<표 3> 밸브 사양 가이드

 

 

Reference : KOSHA GUIDE D-5-2012 화학공정의 시스템 디자인 크라이테리어에 관한 기술지침 (System design criteria)