압력 릴리프 밸브란 무엇이며 어떻게 작동할까?

압력 릴리프 밸브란?

압력 릴리프 밸브(PRV) 또는 릴리프 밸브는 시스템의 압력을 제어하거나 제한하는 데 사용되는 일종의 안전 밸브입니다. 그렇지 않으면 압력이 증가하여 공정 혼란, 기기 또는 장비 고장 또는 화재를 일으킬 수 있습니다.

가압 유체가 보조 통로에서 시스템 외부로 흐르도록 함으로써 압력이 완화됩니다. 압력 릴리프 밸브는 압력 용기 및 기타 장비가 설계 한계를 초과하는 압력을 받지 않도록 보호하기 위해 미리 결정된 설정 압력에서 열리도록 설계되거나 설정됩니다.

설정 압력이 초과되면 압력 릴리프 밸브는 밸브가 강제로 열리고 유체의 일부가 보조 경로를 통해 우회될 때 "최소 저항 경로"가 됩니다. 가연성 유체를 포함하는 시스템에서 전환된 유체는 일반적으로 플레어 헤더 또는 릴리프 헤더로 알려진 배관 시스템을 통해 중앙의 상승된 가스 플레어로 보내지며 일반적으로 연소되고 생성된 연소 가스가 대기로 방출됩니다.

비위험 시스템에서 유체는 설정된 리프트 압력에 영향을 줄 수 있는 빗물 유입을 방지하도록 설계된 적절한 배출 파이프를 통해 대기로 배출되는 경우가 많으며 작업자에게 위험을 초래하지 않도록 배치됩니다.

 

압력 릴리프 밸브 작동원리

릴리프 밸브는 과도한 압력을 방출하여 과도한 압력으로부터 압축 공기 시스템을 보호하도록 설계되었습니다.

압력은 밸브 시트에 작용하고 생성된 힘은 스프링 장력에 대해 밸브를 엽니다. 제어 노브를 돌리면 스프링의 장력이 증가하거나 감소할 수 있으므로 밸브를 여는 데 필요한 압력을 조정할 수 있습니다.

압력이 미리 결정된 설정 이상으로 상승하면 설정점에 비해 밸브 상류측의 증가된 압력으로 인해 열리는 스프링 장착 메커니즘을 통해 압력이 완화됩니다. 공기가 시스템 밖으로 배출되고 압력이 사전 설정된 수준으로 떨어지면 압력 릴리프 밸브가 닫힙니다.

탱크나 용기가 과압되는 것을 방지하기 위해 압력 릴리프 밸브를 사용하여 공기를 빠르게 대기로 배출할 수 있으며 공기 압축 시스템의 안전과 안정적인 작동 모두에서 중요한 구성 요소입니다.

 

 

압력 릴리프 밸브 선택

다양한 압력 릴리프 밸브를 사용할 수 있으며 적절한 밸브를 선택하는 것은 사용할 애플리케이션 유형에 따라 다릅니다. IMI Norgren의 포괄적인 제품군에는 Excelon 및 Olympian Plus 제품군에 맞게 설계된 밸브와 압력 용기용 밸브 및 시스템 배관에 사용할 수 있는 밸브가 포함됩니다.

압력 릴리프 밸브를 선택하기 전에 다음을 고려해야 합니다.

▷ 사용압력범위/최고압력레벨
▷ 시스템 제공을 위한 흐름 요구 사항
▷ 실패 모드
▷ 밸브가 작동하는 데 필요한 온도
▷ 압축 공기 시스템에서 사용되는 경우
▷ 필요한 포트 크기
▷ 장착 방법
▷ 필요한 재료 유형: 예: 황동, 강철
▷ 사용 환경: 예: 부식성

 

압력 릴리프 밸브의 종류

압력 릴리프 밸브의 세 가지 기본 유형은 기존 스프링식, 균형 스프링식 및 파일럿 작동식입니다.

기존의 스프링 로드
기존의 스프링식 밸브에서는 보닛, 스프링 및 가이드가 방출된 유체에 노출됩니다. 보닛이 대기로 배출되면 릴리프 시스템 배압이 설정 압력을 감소시킵니다. 보닛이 내부적으로 배출구로 통기되면 릴리프 시스템 배압이 설정 압력을 증가시킵니다. 기존의 스프링식 밸브는 비부식성 서비스와 배압이 설정점의 10% 미만인 곳에 사용됩니다.

균형 잡힌 스프링 장착
균형 잡힌 스프링 장착 밸브는 보닛, 스프링 및 가이드를 방출된 유체로부터 보호하고 배압의 영향을 최소화하는 수단을 통합합니다. 대기로 배출되는 디스크 영역은 배압에 노출된 디스크 영역과 정확히 동일합니다. 이 밸브는 부식성 또는 더러운 서비스와 가변 배압에서 사용할 수 있습니다.

파일럿 운영
파일럿 작동 밸브는 보조 압력 파일럿과 결합되어 제어됩니다. 메인 밸브의 피스톤에 작용하는 저항력은 오리피스를 통한 프로세스 압력의 도움을 받습니다. 피스톤의 순 안착력은 프로세스 압력이 설정점에 가까워짐에 따라 실제로 증가합니다.

 

안전 밸브의 종류

다양한 산업 분야에서 요구하는 다양한 애플리케이션 및 성능 기준을 충족하기 위해 사용할 수 있는 광범위한 안전 밸브가 있습니다. 또한 국가 표준은 다양한 유형의 안전 밸브를 정의합니다.

보일러 및 압력 용기 애플리케이션에 대한 ASME 표준 I 및 ASME 표준 VIII와 안전 밸브 및 릴리프 밸브에 대한 ASME/ANSI PTC 25.3 표준은 다음 정의를 제공합니다. 이러한 표준은 성능 특성을 설정하고 사용되는 다양한 유형의 안전 밸브를 정의합니다.

ASME I 밸브
3% 과압 내에서 열리고 4% 내에서 닫히는 보일러 응용 분야에 대한 ASME 압력 용기 코드 섹션 I의 요구 사항을 준수하는 안전 릴리프 밸브. 일반적으로 두 개의 블로우다운 링이 있으며 National Board 'V' 스탬프로 식별됩니다.

ASME VIII 밸브
10% 과압 내에서 열리고 7% 내에서 닫히는 압력 용기 적용을 위한 ASME 압력 용기 코드 섹션 VIII의 요구 사항을 준수하는 안전 릴리프 밸브. National Board 'UV' 스탬프로 식별됩니다.

낮은 리프트 안전 밸브
디스크의 실제 위치는 밸브의 배출 영역을 결정합니다.

전체 리프트 안전 밸브
방전 영역은 디스크의 위치에 따라 결정되지 않습니다.

풀 보어 안전 밸브
보어에 돌출부가 없는 안전 밸브로서, 밸브는 시트 또는 시트 아래의 임의의 섹션에서 최소 면적이 제어 오리피스가 되기에 충분한 정도로 상승한다.

기존 안전 릴리프 밸브
스프링 하우징은 배출 측으로 배출됩니다. 따라서 작동 특성은 밸브의 배압 변화에 직접적으로 영향을 받습니다.

균형 잡힌 안전 릴리프 밸브
균형 잡힌 밸브는 밸브의 작동 특성에 대한 배압의 영향을 최소화하는 수단을 통합합니다.

파일럿 작동 압력 릴리프 밸브
주요 완화 장치는 자체 작동식 보조 압력 완화 장치와 결합되어 제어됩니다.

전원 작동식 안전 릴리프 밸브
주요 압력 방출 장치가 외부 에너지원을 필요로 하는 장치와 결합되고 이에 의해 제어되는 압력 방출 밸브.

 

다음 유형의 안전 밸브는 독일 및 기타 유럽 지역에서 판매되는 안전 밸브와 관련된 DIN 3320 표준에 정의되어 있습니다.

표준 안전 밸브
개방 후에 압력 상승이 10% 이하인 범위 내에서 질량 유량이 배출되는 데 필요한 양력에 도달하는 밸브. (밸브는 팝식 동작이 특징이며 때때로 하이 리프트라고도 함).

풀 리프트(Vollhub) 안전 밸브
리프트 시작 후 설계에 의해 제한되는 최대 리프트까지 5% 압력 상승 내에서 빠르게 열리는 안전 밸브. 급속 열림까지의 양력(비례 범위)은 20%를 넘지 않아야 합니다.

직접 로드된 안전 밸브
밸브 디스크 아래의 개방력이 스프링이나 추와 같은 폐쇄력에 의해 반대되는 안전 밸브.

비례 안전 밸브
압력 증가와 관련하여 다소 꾸준히 열리는 안전 밸브. 10% 리프트 범위 내에서 급작스러운 열림은 압력 증가 없이 발생하지 않습니다. 이 안전 밸브는 10% 이하의 압력 내에서 열리면 질량 흐름이 배출되는 데 필요한 양력을 얻습니다.

다이어프램 안전 밸브
다이어프램에 의해 유체의 영향으로부터 선형 이동 및 회전 요소와 스프링이 보호되는 직접 부하 안전 밸브

벨로우즈 안전 밸브
슬라이딩 및 (부분 또는 전체) 회전 요소 및 스프링이 벨로우즈에 의해 유체의 영향으로부터 보호되는 직접 부하 안전 밸브. 벨로우즈는 배압의 영향을 보상하는 설계일 수 있습니다.

제어된 안전 밸브
메인 밸브와 제어 장치로 구성됩니다. 또한 설정 압력에 도달할 때까지 추가 힘이 폐쇄력을 증가시키는 추가 하중이 있는 직동식 안전 밸브가 포함됩니다.

 

EN ISO 4126은 안전 밸브 유형에 대한 다음 정의를 나열합니다.

안전 밸브
해당 유체 이외의 에너지의 도움 없이 자동으로 소정량의 유체를 토출하여 소정의 안전압력이 초과되는 것을 방지하고, 재폐쇄하여 더 이상의 흐름을 방지하도록 설계된 안전밸브 정상 압력 서비스 상태가 복원된 후 유체의 양.

직접 로드된 안전 밸브
밸브 디스크 아래의 유체 압력에 의한 하중이 추, 레버, 추와 같은 직접적인 기계적 하중 장치 또는 스프링에 의해서만 반대되는 안전 밸브.

보조 안전 밸브
전동식 보조 기구를 사용하여 설정 압력보다 낮은 압력에서 추가로 들어올릴 수 있고 보조 기구가 고장난 경우에도 안전 밸브에 대한 모든 요구 사항을 준수하는 안전 밸브 기준.

추가 장착 안전 밸브
안전 밸브 입구의 압력이 설정 압력에 도달할 때까지 추가적인 힘을 가하여 밀봉력을 높이는 안전 밸브입니다.

 

압력 릴리프 밸브의 응용

위생 압력 릴리프 밸브는 고층 건물, 도시 급수 네트워크, 광산 및 기타 운송 시스템에서 수압이 지나치게 높은 지역에서 널리 사용되어 급수의 다양한 지점이 적절한 서비스 수압 및 유량을 얻을 수 있도록 합니다.

누수와 폐기물의 정도가 급수 시스템의 수압에 거의 비례한다는 사실에 비추어 볼 때, 압력 릴리프 밸브는 시스템의 작동 작업 조건을 개선하는 역할을 하며 잠재적으로 물을 절약할 수 있습니다.

최근 통계에 따르면 일부 압력 릴리프 밸브는 약 30%의 절수 효과가 있습니다.

 

압력 릴리프 밸브를 사용할 때 취해야 할 6가지 주의 사항

▷ 압력 릴리프 밸브는 출고 전에 사용자가 요구하는 설정 값으로 개방 압력을 하나씩 조정해야 합니다. 사용자가 스프링의 작동 압력 수준을 제안하면 일반적으로 압력 수준의 하한에 따라 조정해야 합니다.
▷ 보호된 장비에 압력 릴리프 밸브를 설치하기 전 또는 설치하기 전에 사용자는 압력 릴리프 밸브의 설정 압력 값이 요구 사항을 충족하는지 확인하기 위해 설치 장소에서 다시 조정해야 합니다.
▷ 스프링의 압축 수준을 변경하여 개방 압력을 조정할 수 있습니다. 일반적으로 명판에 표시된 스프링의 작동 압력 수준 범위 내에서 조정 나사를 돌리기만 하면 됩니다.
▷ 조정 나사를 돌리기 전에 밸브 입구 압력을 개방 압력의 90% 미만으로 낮추어야 합니다. 이렇게 하면 조정 나사를 돌릴 때 밸브 디스크가 회전하지 않아 밀봉 표면이 손상될 수 있습니다.
▷ 개방 압력 값의 정확성을 보장하기 위해 조정 중 매체 유형 및 온도와 같은 매체 조건은 실제 작동 조건에 최대한 근접해야 합니다.
▷ 기존의 압력 릴리프 밸브는 과도한 배압을 완화하는 데 사용됩니다. 검사 후 개도 압력을 조정하는 경우(이때 배압은 대기압임), 설정값은 요구 개도 압력에서 추가 배압을 뺀 값이어야 합니다.