Thermal Relief Valve

Thermal Relief Valve(열 릴리프 밸브)는 고온으로 인해 배관 시스템에 과도한 압력이 축적되는 것을 방지하기 위해 사용되는 안전 장치이다. 

 

 

 

Thermal Relief Valve(열 릴리프 밸브)

열 릴리프 밸브(TRV)는 고온으로 인해 배관 시스템에 과도한 압력이 축적되는 것을 방지하기 위해 사용되는 안전 장치이다. 일정 임계치에 도달하면 압력을 방출해 시스템에 쌓이는 대신 뜨거운 공기와 액체가 빠져나가는 방식으로 작동한다. 이는 압력을 안전 한계 이내로 유지하고 장비 및 구성 요소의 손상을 방지하는 데 도움이 된다.

열 릴리프 밸브는 thermal safety valves, temperature relief valves, 또는 thermal expansion relief valves.로도 알려져 있다. 장비 및 시스템을 보호하기 위해 액체 배관 및 파이프라인 시스템에 사용되는 안전 장치이다. 액체의 열팽창이 폐쇄된 시스템 내부에서 과도한 압력을 발생시키면 열 릴리프 밸브가 작동되어 일부 유체를 방출하고 압력을 허용 가능한 한도로 다시 낮춘다. 일반적으로 액체가 뜨거워지면 약간 팽창한다. 온도 상승이 상당히 높을 경우 액체의 부피 변화가 시스템 압력을 크게 증가시킬 수 있다. 이러한 과압 상황으로부터 보호하고 폭발을 방지하기 위해 열 릴리프 밸브가 사용되고 있다.

 

 

전형적인 열 릴리프 밸브 외형 및 사양은 다음 그림 1과 같다.

 

▪ Design: Angle type, Close bonnet ▪ Size: 1/2" x 1/2" to 2” x 2" ▪ Rating: 150#, 300#, 600#, 900#, 1500# & 2500# ▪ End Connection: Screwed, Socket Weld, Butt Weld & Flange End ▪ Application : Air ,Gas, Liquid ▪ Blow Down Pressure: 10% Less Then Of The Set Pressure. ▪ Hydrostatic Test Pressure: 1.5 Times The Set Pressure ▪ Overpressure: 10% Of The Set Pressure ▪ Orifice Designation: As per API ▪ Material: WCB, WC1, WC6, WC9, LCB, LCC, LC3, C5, C12, CF8, CF8M, CF3, CF3M,CF8C, CN7M, CD4MCu, Inconel, Duplex steel 4A, 5A, 6A, aluminium bronze, hastelloy c

Thermal relief valve

Product Thermal relief valve

Source : https://www.hypervalves.com/safety-relief-valve/thermal-relief-valve

<그림 1> Thermal relief valve & Thermal relief valve

 

 

열 릴리프 밸브의 설계 고려사항

TRV의 크기는 다름 안전밸브 등에 비해 상대적으로 작다. 배관 및 파이프라인 시스템에 사용되는 일반적인 열 안전 밸브의 크기는 일반적으로 (1"x1") 또는 (3/4"x1")이며, 최소 오리피스 면적이 0.110 in^2인 플랜지 단부로 되어 있다.

 

설계 규정 요건에 따라 TRV에 리프팅 장치가 필요할 수도 있고 필요하지 않을 수도 있다. 일반적으로 온도가 600℃를 초과하는 공기, 온수 또는 증기 서비스에 대해서는 일반적으로 리프팅 장치가 지정된다.

TRV는 일반적으로 대기로 직접 배출되지 않는다. 따라서, 어떤 종류의 봉쇄 방법이 항상 고려되어야 한다.

TRV는 일반적으로 API 526 또는 EN 14597 코드를 기반으로 설계된다.

 

TRV는 일반적으로 접근이 용이하지 않은 원격 위치에 설치된다. 또한, 일반적으로 온도 센서, 프로세서 또는 솔레노이드 유형 센서는 TRV 시스템을 제어하는 데 사용되지 않는다. 따라서 열 팽창 릴리프 밸브는 시스템 고장 시 내구성이 있고 제대로 작동하도록 설계되어야 한다.

 

 

열 릴리프 밸브의 적용

TRV는 대기(햇빛)에 노출된 긴 배관 시스템, 밀폐 용기, 물 가열 장치, 열교환기 냉각수 return(복귀)측에 수동 밸브 간 차단되어 있는 사이 배관, 열축적이 문제가 될 수 있는 물을 재순환시키는 펌프 등에서 액체 측에 과도한 온도가 발생할 경우 보호를 위해 사용된다. 정상 작동 중 정기적으로 차단되이 있는 운송 파이프 라인 또는 저장 구역의 배관이 햇빛 또는 heat tracing 으로 인해 압력이 상승할 수 있는 경우 TRV 설치가 필요하다.

 

일반적으로 열팽창 릴리프 밸브(TRV)는 다음 용도에서는 사용되지 않는다:

- 프로세스 플랜트 배관

- 2상(Two-phase) 흐름 배관

- 운전 또는 비상 시 정상적으로 닫히지 않는 저장 또는 운송 배관 시스템

- 완전히 액체로 채워지지 않은 시스템, 즉 95% 미만의 액체로 채워져 있는 시스템.

 

 

열 릴리프 밸브의 작동

TRV의 작동은 대부분 Pressure relief valves(PRV)와 유사하다. 이름이 열 릴리프 밸브임에도 불구하고 압력상승이 작동의 주요 원인이다. 정상 작동 시 TRV는 스프링 힘에 의해 닫힌 상태로 유지된다. 유체 팽창에 의한 힘이 충분히 크고 내부 스프링 힘을 초과하면 밸브가 Pop-up 되고, 압력이 감소하면 원위치 된다.

TRV는 자동으로 작동하며 온도가 설정값 이하로 떨어지면 자동으로 재설정된다.

 

그림 2는 일반적인 TRV를 보여준다. 밸브 poppet이 장착된 라인의 가압 유체가 과도한 양으로 축적되면 밸브 poppet이 시트에서 강제로 분리된다. 이는 그림 2의 B에 표시된 것처럼 과도한 가압 유체가 릴리프 밸브를 통해 탱크 리턴 라인으로 흐를 수 있게 한다. 시스템 압력이 사전 설정된 압력으로 감소하면, 그림 2의 A와 같이 스프링 장력이 시스템 압력을 극복하고 밸브 poppet을 강제로 닫힘 위치로 만듭니다..

 

<그림 2>.Typical thermal relief valve.(Source: http://www.tpub.com/air/7-14.htm)

 

 

TRV와 PRV의 차이

열 릴리프 밸브(TRV)와 압력 릴리프 밸브(PRV)의 작동 메커니즘은 거의 유사하지만, 약간의 차이가 있다.

- TRV는 일반적으로 크기가 PRV에 비해 작다.

- TRV는 온도 상승으로 인해 과압이 발생할 때 작용하여 소량의 유체를 방출하는 반면, PRV는 어떠한 종류의 과압으로부터도 보호할 수 있도록 크기가 지정되어 있으며 일반적으로 많은 양의 유체를 방출한다.

- 어쨋든 고압으로 부터 시스템을 보호하는 것이 TRV와 PRV의 주요 목적이다.

 

Reference : 1. https://whatispiping.com/thermal-relief-valve/

                     2. http://www.tpub.com/air/7-14.htm