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3. 안전밸브에 대하여 다음의 내용을 설명하시오.
가. 안전밸브의 종류
나. Chattering현상과 블로우 다운(Blowdown)의 각각의 정의, 연관성 및 Chattering 방지법
1. 안전밸브의 종류
- 직동식 안전밸브 (Direct Spring Loaded Safety Valve)
- 스프링의 힘으로 작동하며, 설정된 압력 이상에서 밸브가 열림.
- 특징: 간단한 구조와 신뢰성 높은 작동.
- 파일럿식 안전밸브 (Pilot Operated Safety Valve)
- 파일럿 밸브가 주 밸브의 작동을 제어.
- 특징: 고압 시스템에 적합하며, 설정 압력에 매우 민감하게 반응.
- 리프트형 안전밸브 (Lift Type Safety Valve)
- 유체의 압력으로 밸브 디스크가 리프트 되며 작동.
- 특징: 대형 시스템에서 사용, 높은 유량 처리 가능.
- 레버식 안전밸브 (Lever Safety Valve)
- 레버와 추가 중량을 이용해 작동.
- 특징: 주로 증기 보일러 및 저압 시스템에서 사용.
- 열 작동식 안전밸브 (Thermal Safety Valve)
- 온도 변화로 인해 열 팽창 또는 융해 소재가 밸브를 작동.
- 특징: 주로 온도 과부하 방지 목적으로 사용.
| 구분 | 안전 밸브 | 릴리프 밸브 |
| 주요목적 | 갑작스러운 과압 발생 시, 즉시 압력을 방출하여 시스템 보호 | 압력이 설정값을 초과할 때 점진적으로 압력을 조절하여 방출 |
| 적용분야 | 주로 증기, 가스, 고온 유체 시스템에 사용 | 주로 액체 시스템에서 사용 |
| 작동방식 | 설정 압력에 도달하면 즉각적으로 완전히 열림 | 설정 압력에 도달하면 점진적으로 열림 |
| 압력복구 | 설정 압력보다 낮은 닫힘압력(Blowdown)에서 다시 닫힘 | 시스템 압력이 설정값 이하로 내려가면 다시 닫힘 |
| 응답속도 | 응답 속도가 매우 빠르며, 갑작스러운 압력 변화에 적함 | 점진적으로 작동하며, 서서히 낮은 압력을 낮출 필요가 있는 경우 적합 |
| 설계특징 | 빠른 개폐를 위해 간단하고 강력한 구조 | 전진적인 작동을 위해 밸브 내부의복잡한 설계 사용 |
| 예방대책 | 폭발, 대규모 시스템 손상 | 액체 시스템의 압력 과부하로 인한 누출 또는 기기 손상예방 |
| 설정압력 | 설정 압력에 정확히 도달 시, 즉시 작동 | 설정압력 근처에서도 작동 가능 |
2. Chattering현상의 정의
- 안전밸브가 열리고 닫히는 동작이 반복적으로 빠르게 발생하는 현상
- 원인 : 유체 유동 불안정, 과도한 압력 강하, 안전밸브와 시스템 간의 설계 불일치
- 문제점
- 밸브 및 주변 장치 손상
- 과도한 진동 발생으로 기계적 안정성 저하
- 압력 제어 실패로 이어질 수 있음
3. Blowdown의 정의
- 안전밸브가 열렸다가 닫히는 과정에서 작동 설정 압력(set pressure)과 닫힘 압력(reseat pressure) 간의 압력 차이
- Blowdown은 일반적으로 설정 압력의 2~10% 수준으로 유지됨
- 역할
밸브의 안정적 닫힘 보장
과도한 Chattering 방지
4. Chattering과 Blowdown의 연관성
- 적절한 Blowdown 설정은 Chattering 현상을 방지하는 데 필수적
- Blowdown 범위가 너무 좁으면 밸브가 닫히는 과정에서 압력이 다시 상승하여 Chattering 발생 가능
- 반대로, Blowdown 범위가 너무 넓으면 시스템 압력 조절이 어려워질 수 있음
5. Chattering 방지법
- 설계 최적화 : 안전밸브와 시스템의 압력 등급, 배관 설계 등을 정밀히 조정
- 적절한 Blowdown 설정 : 설정 압력과 닫힘 압력 차이를 최적화하여 안정적 작동 보장
- 댐퍼 장치 사용 : 유체 흐름을 안정화하고 진동을 감소
- 압력 스너버(Snubber) 설치 : 압력 변화 완화를 통해 Chattering 방지
- 정기적인 점검 및 유지보수 : 밸브의 작동 상태와 유체 흐름 상태를 주기적으로 확인
* KOSHA 안전밸브의 분출압력 및 시트기밀 시험에 관한 기술지침 참고
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