KR101256719B1

KR101256719B1 - 압력방출밸브 부가배압 시험장치 및 이를 위한 방법

Info

Publication number: KR101256719B1
Application number: KR1020100099646A
Authority: KR
Inventors: 박준현; 이선기; 박성근
Original assignee: 한국수력원자력 주식회사
Priority date: 2010-10-13
Filing date: 2010-10-13
Publication date: 2013-04-19
Also published as: KR20120038090A

Abstract

본 발명은 ASME PTC 25에서 규정하고 있는 종래의 압력방출밸브 부가배압 시험장치를 개선한 것으로 압력방출밸브 부가배압탱크에 연결된 유량제어밸브를 대신하여 파열판과 차단밸브를 구비하는 것을 특징으로 하는 압력방출밸브 부가배압 시험장치에 관한 것으로, 본 발명은 압력방출밸브의 개방과 동시에 파열판이 파열되고 유체를 방출시킬 수 있도록 되어 있는바, 이는 압력방출밸브가 개방되었을 때에 방출유량을 정확하게 측정할 수 있게 되어 있다.
또한, 본 발명은 위에 기술된 시험장치를 이용한 압력방출밸브 부가배압 시험방법을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

압력방출밸브 부가배압 시험장치 및 이를 위한 방법 {Testing apparatus for superimposed back pressure of pressure relief valves and method thereof}

본 발명은 압력방출밸브(pressure relief valve)의 성능시험장치에 관한 것으로, 특히 압력방출밸브의 방출구 쪽에 부가배압이 형성될 경우보다 정밀하고 정확한 압력방출밸브 설정 압력시험과 방출용량시험을 수행할 수 있는 시험장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 앞서 기술된 시험장치를 이용한 시험방법을 포함한다.

일반적으로, 압력방출밸브는 압력용기, 배관 등과 같이 압력이 가해지는 설비를 과압(overpressure)으로부터 보호하기 위해 사용되는 안정장치이다. 압력방출밸브는 널리 알려져 있는 바와 같이 그 내부에 스프링이 장착되어 있어 설비의 압력이 압력방출밸브 설정압력(setting pressure)에 도달하면 유체의 작용력이 스프링 힘보다 커지게 되면 순간적으로 압력방출밸브가 개방되어 유체를 방출하게 된다.

압력방출밸브는 공인기관에서 성능검증시험(Functional Qualification Test)과 용량인증시험(Capacity Certification Test)을 받아 인증된 제품만이 사용되어야 하며, 이 시험에 대한 기준은 미국기계학회 기술기준인 ASME PTC 25와 대한민국 전력산업기술기준(KEPICMNB) 등에 상세히 기술되어 있다.

ASME PTC 25에 따르는 용량인증시험에서는 설정압력시험, 방출용량시험 등이 있는데, 설정압력시험은 압력방출밸브 설정압력의 ±2psi 또는 ±3%에서 밸브가 개방 되는지를 시험하며 방출용량시험에서는 설정압력에서 밸브가 개방되어 방출되는 유체의 유량을 측정하게 된다. 참고로, ASME PTC 25에서는 압력방출밸브 용량인증시험이 대기압(atmospheric back pressure)과 부가배압(superimposed back pressure) 및 축적배압(built-up back pressure) 조건에서 시험할 것을 규정하고 있다.

도 1은 ASME PTC 25에서 규정하고 있는 압력방출밸브의 부가배압 용량인증시험장치의 개략도이다.

이 시험장치는 압력방출밸브 가압탱크(100)와, 시험대상 압력방출밸브(105), 압력방출밸브 부가배압탱크(200) 등으로 구성되되, 압력방출밸브 가압탱크(100)의 입구측, 다시 말하자면 이의 상류에는 유량계(1)와 유량제어밸브(2)를 구비하는 한편, 출구측, 다시 말하자면 압력방출밸브 가압탱크의 하류에는 시험대상 압력방출밸브(105)를 구비한다. 도면을 참조로 하면, 압력방출밸브 부가배압탱크(200)의 입구측, 즉 이의 상류에는 시험대상 압력방출밸브(105)의 후단인 방출구와 상호연통되어 있으며 압력방출밸브 부가배압탱크(200)의 출구측에는 방출 유체를 제어하는 유량제어밸브(208)를 구비한다. 참고로, 압력방출밸브 부가배압탱크(200)에는 압력방출밸브에 배압을 형성하도록 부가배압 압력조절밸브(202)를 구비하고 배관으로 상호연통되어 있다.

도시된 시험장치가 시험대상인 압력방출밸브의 부가배압 용량인증시험을 실시할 경우, 압력방출밸브 부가배압탱크(200)의 유량제어밸브(208)를 잠근 후에, 부가배압 압력조절밸브(202)를 조절하여 압력방출밸브에 배압을 형성한다. 압력방출밸브 가압탱크(100)를 가압하여 시험대상 압력방출밸브(105)가 개방되면, 이와 동시에 압력방출밸브 부가배압탱크(200)의 유량제어밸브(208)를 개방하고 압력방출밸브에서 방출된 유체를 외부로 배출하게 되는데 이 방출될 유량은 유량계(1)를 통해 측정된다.

하지만, 현재 사용되고 있는 종래기술(ASME PTC 25)에 따른 시험장치를 사용할 경우에는, 압력방출밸브 부가배압탱크(200)의 유량제어밸브(208)를 압력방출밸브(205)의 개방과 동시에 개방시켜야 하지만 이는 기술적으로 매우 어렵고, 유량제어밸브(208)의 직경이 증가할수록 밸브 개방에 소요되는 시간이 증가하게 된다. 따라서, 유량계(1)에서 측정된 유량은 압력방출밸브(205)의 개방과 동시에 방출되는 유량이 아니고 압력방출밸브가 개방된 후에 유량제어밸브(208)가 개방되는 시점의 유량이 측정되는 것으로, 압력방출밸브의 정확한 유량특성 측정이 어려운 문제점을 가지고 있다.

이에, 본 발명은 전술된 ASME PTC 25의 압력방출밸브 부가배압 용량인증시험장치에서 나타나는 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 압력방출밸브의 개방과 동시에 이를 통해 방출되는 유량을 정확하게 측정할 수 있는 부가배압 시험장치와 이를 위한 시험방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 ASME PTC 25에서 규정하고 있는 종래의 압력방출밸브 부가배압 시험장치를 개선한 것으로 압력방출밸브 부가배압탱크에 연결된 유량제어밸브를 대신하여 파열판과 차단밸브를 구비하는 것을 특징으로 한다.

파열판과 차단밸브를 구비하고 있는 본 발명은 압력방출밸브의 개방과 동시에 파열판이 파열되고 유체를 방출시킬 수 있도록 되어 있는바, 이는 압력방출밸브가 개방되었을 때에 방출유량을 정확하게 측정할 수 있게 되어 있다.

이상 본 발명의 설명에 의하면, 본 발명에 따른 시험장치는 압력방출밸브가 개방되면 이와 동시에 파열판이 파열되어 유체를 외부로 배출할 수 있게 설계되어 있다.

본 발명은 압력방출밸브 개방시의 방출 유량을 정확하게 측정할 수 있어 압력방출밸브 용량인증시험의 신뢰성과 정밀도를 향상시킬 수 있도록 한다.

덧붙여서, 본 발명은 종래의 압력방출밸브 부가배압 시험장치에 압력방출밸브 부가배압탱크 하류에서 연통되는 배관에 단순히 파열판과 차단밸브를 설치하는 것만으로도 본 발명의 특징을 실현할 수 있으며, 종래의 시험장치에도 대규모적인 변형을 필요로 하지 않기 때문에 교체 등의 단순한 작업을 통해 용이하게 적용하여 사용할 수 있다.

도 1은 종래기술에 따른 압력방출밸브의 부가배압 용량인증시험장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 압력방출밸브의 부가배압 시험장치의 개략도이다.
도 3은 도 2에 도시된 시험장치의 운전방법을 개략적으로 도시한 플로우차트이다.

이제 본 발명에 따른 압력방출밸브 부가배압 시험장치 및 시험방법은 첨부도면을 참조로 하여 더욱 구체적으로 설명될 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 압력방출밸브의 부가배압 시험장치의 개략도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 압력방출밸브의 부가배압 시험장치는 도 1에 도시된 종래기술에 따른 압력방출밸브의 부가배압 시험장치에 구비된 유량제어밸브(208;도 1 참조)를 대신하여 압력방출밸브 부가배압탱크(200) 하류의 방출배관에 파열판(205)과 차단밸브(206)를 별도로 구비하는 것을 특징으로 한다.

파열판은 기술된 바와 같이 압력방출밸브 가압탱크 내부압이 커지면 압력방출밸브를 개방하고 이 파열판이 찢어져 그 후단에 위치된 개방상태의 차단밸브를 통해 외부로 방출될 수 있게 한다.

부언하자면, 본 발명은 압력방출밸브 가압탱크(100)와, 시험대상 압력방출밸브(105), 압력방출밸브 부가배압탱크(200)로 구성되되, 더욱 구체적으로 압력방출밸브 가압탱크(100)와 압력방출밸브(105) 그리고 압력방출밸브 부가배압탱크(200)의 순서대로 배치되어, 압력방출밸브 가압탱크(100)의 내부 압력이 시험대상인 압력방출밸브(105)의 설정압력 이상이면 개방되는 압력방출밸브(105)를 관통하여 압력방출 부가배압탱크와 파열판(205) 및 차단밸브(206)를 지나 외부로 방출할 수 있도록 되어 있다.

이를 위해서, 압력방출밸브 가압탱크(100) 상류의 입구측에는 유량계(1)와 유량제어밸브(2)를 구비한다. 또한, 압력방출밸브 가압탱크(100) 하류의 출구측에는 시험대상인 압력방출밸브(105)를 구비한다. 압력방출밸브 부가배압탱크(200) 상류의 입구측에는 시험대상 압력방출밸브(105)와 연결되어 있고, 압력방출밸브 부가배압탱크(200)의 출구측에는 파열판(205)과 차단밸브(206)를 구비한다.

더욱 구체적으로, 시험 대상인 압력방출밸브(105)는 압력방출밸브 가압탱크(100)와 압력방출밸브 부가배압탱크(200) 사이에 배치되어 미리 설정된 압력 하에서 압력방출밸브의 개방 여부를 확인할 뿐만 아니라 개방된 압력방출밸브를 매개로 통과하는 유체의 유량을 정확하게 측정한다.

각 구성부재들의 작동은 아래의 운전방법에서 구체적으로 기술할 것이다.

도 3은 도 2에 도시된 시험장치의 운전방법을 개략적으로 도시한 플로우차트이다.

압력방출밸브의 부가배압 용량인증시험을 실시할 경우, 우선적으로 압력방출밸브 부가배압탱크 하류에 파열판(205)과 차단밸브(206)를 설치한다(S100). 단계(S100)에서 제공된 압력방출밸브 부가배압 시험장치는 차단밸브(206)를 개방한다(S200). 그런 다음에, 부가배압 압력조절밸브(202)를 조절하여 압력방출밸브(105)에 배압을 형성한다(S300). 시험대상 압력방출밸브(105)가 개방될 때까지 압력방출밸브 가압탱크(100)를 서서히 가압한다(S400).

시험대상 압력방출밸브(105)가 개방되면, 압력방출밸브(105)에서 방출되는 유체의 작용력으로 파열판(205)이 파열되고 개방된 차단밸브(206)를 지나 외부로 방출하도록 되어 있으며, 이때 압력과 방출유량을 측정한다(S500).

선택가능하기로, 파열판(205)은 예컨대 크기와 파열압력을 달리하는 다양한 규격에 적용될 수 있는바, 부가배압시험을 할 경우에는 부가배압보다 약간 높은 압력의 파열판을 선택하여 설치해야 한다. 만약 압력방출밸브 개방설정압력이 10㎏/㎠이고 부가배압은 2㎏/㎠으로 설정되어 있다면, 파열판은 대략 2.5㎏/㎠의 파열압력을 갖도록 한다. 이러한 파열압력의 파열판을 설치한 시험장치는 부가배압 시험을 수행하면 압력방출밸브는 10㎏/㎠에서 개방될 것이며, 압력방출밸브가 개방되는 순간 파열판이 파열되어 부가배압 조건하에서 정확한 압력방출밸브의 방출 유량을 측정할 수 있다.

또한, 본 발명은 전술된 상세한 설명과 첨부도면에 국한되지 않고 다음의 청구 범위의 범주와 범위 내에서 변경가능함을 미리 밝혀둔다.

1 ----- 유량계,
2, 208 ----- 유량제어밸브,
100 ----- 압력방출밸브 가압탱크,
105 ----- 압력방출밸브,
200 ----- 압력방출밸브 부가배압탱크,
202 ----- 부가배압 압력조절밸브,
205 ----- 파열판,
206 ---- 차단밸브.

Claims

압력방출밸브 가압탱크(100)와 시험대상 압력방출밸브(105) 및 압력방출밸브 부가배압탱크(200)로 구성되고, 상기 압력방출밸브 가압탱크(100) 상류의 입구측에는 유량계(1)와 유량제어밸브(2)를 구비하는 한편, 설정압력 이상의 유체가 상기 압력방출밸브 가압탱크(100)와 시험대상 압력방출밸브(105)를 지나 상기압력방출밸브 부가배압탱크(200) 하류로 유체를 외부로 방출할 수 있도록 되어 있는 압력방출밸브 부가배압 시험장치에 있어서,
상기 압력방출밸브 부가배압탱크(200) 하류의 출구측에 파열판(205)과 개폐가능한 차단밸브(206)를 구비하고,
상기 압력방출밸브(105)가 개방될 때, 상기 파열판(205)이 동시에 파열될 수 있도록 되어 있는 것을 특징으로 하며,
상기 파열판(205)은 부가배압보다는 높고 압력방출밸브의 설정압력보다는 낮은 파열압력을 가진 것을 특징으로 하는 압력방출밸브 부가배압 시험장치.
삭제
제1항에 있어서, 상기 파열판(205)은 상기 압력방출밸브 부가배압탱크와 상기 차단밸브 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 압력방출밸브 부가배압 시험장치.
제1항 또는 제3항에 있어서,
상기 압력방출밸브 부가배압 시험장치를 통해 압력방출밸브의 부가배압 용량인증시험을 실시할 경우에, 우선적으로 압력방출밸브 부가배압탱크(200) 하류에 파열판(205)과 차단밸브(206)를 설치하는 단계(S100)와;
상기 차단밸브(206)를 개방하는 단계(S200);
부가압력 압력조절밸브(202)를 조절하여 압력방출밸브(105)에 배압을 형성하는 단계(S300);
시험대상 압력방출밸브(105)가 개방될 때까지 압력방출밸브 가압탱크(100)를 서서히 가압하는 단계(S400); 및
상기 시험대상 압력방출밸브(105)가 개방되면, 상기 압력방출밸브(105)에서 방출될 유체의 작용력으로 파열판(205)이 파열되고 개방된 차단밸브(206)를 지나 외부로 방출하도록 되어 있으며, 상기 차단밸브(206)를 지나 유체가 외부로 방출될때 압력과 방출유량을 측정하는 단계(S500);를 포함하는 것을 특징으로 하며,
상기 파열판(205)은 부가배압보다는 높고 압력방출밸브의 설정압력보다는 낮은 파열압력을 가진 것을 특징으로 하는 압력방출밸브 부가배압 시험방법.
삭제