안전밸브(PSV) 설치 대상 및 점검 포인트

제조업을 다니는 사람들은 압력용기 또는 펌프, 배관에 안전밸브와 같은 압력해압 안전설비를 설치한 것을 볼 수 있다.
하지만 안전설계를 하고 순회점검을 하며 모르고 알고의 차이가 꽤 크기에 예전 안전설계의 지식을 끄집어내며 순회점검 시 관리포인트를 짚어주려 한다.

안전밸브를 처음 보는 사람들은 저게 달려있구나? 하고 끝나는 경우가 많지만 아래와 같은 포인트로 체크 사시면 돼요.
(저도 처음엔 '저게 뭐지?' 하고 '연 1회 팝핑테스트만 하면 된다'라고 교육받은 기억이 있습니다. )

 

#1 안전밸브 원리와 설치이유

1) 안전밸브 원리

안전밸브는 주로 압력탱크에 설치되는데  설치한 배관, 기기에서 일정 압이 초과되었을 경우 파열, 폭발이 일어나지 않게 기기설정압에 따라 안전밸브 배출구가 열려 해압해주고 설정압 이하가 되면 닫히는 안전설비이다.

2) 안전밸브 설치 이유

물론 자동화기기의 경우 압력센서로 작동되는 인터락설비가 작동되고 자동밸브 쪽엔 전력이 차단되는 F.C 또는 F.O가 설치되어 있을 것이다.
하지만 이러한 센서들이 고장, 오작동이 나면 폭발을 예방할 수 없기에 안전밸브는 폭발예방, 그리고 해압설비로 생각하면 된다.

#2 안전밸브 설계 및 점검 포인트

1) 안전밸브 설치 대상 확인

안전밸브 설치 선정 흐름도

안전밸브 설치 대상 선정

위의 적용대상 용기 등을 연결하는 배관 사이에 체크밸브, 자동제어 밸브, 수동제어밸브 등과 같은 차단밸브가 없는 경우는 하나의 용기 등으로 간주하여 안전밸브 등을 설치 가능

 

(가) 압력용기

안 지름이 150 mm 이하인 압력용기는 제외
※ 관형 열교환기는 관(Tube)의 파열로 인한 압력상승이 동체의 설계압력 또는 최고허용압력을 초과 경우

(나) 정변 위(Positive displacement) 압축기

다단 압축기인 경우 압축기의 각단에 설치

(다) 정변 위 펌프

(토출 측의 막힘으로 인한 압력상승이 관련기기의 설계 압력을 구조적으로 초과할 수 있도록 제작된 펌프류에 한한다)

구조적으로 초과할 수 있도록 제작된 펌프

*펌프는 동력을 사용하기에 동력(주로 전기)에 이상이 있을 경우 RPM이 높아 토출압이 높아질 수 있다.
*이것을 확인하기 위해 펌프 VEDOR의 전력량에 따른 토출압을 확인해야 한다.

 

(라) 배관

배관 내의 액체가 2개 밸브 등에 의해 차단되어 대기온도에서 액체의 열팽창에 의하여 구조적으로 배관 파열이 우려되는 배관

구조적으로 배관 파열이 우려되는 배관

*액체의 열팽창에 의해 파열이 우려되는 배관의 경우를 뜻하는 것은 말 그대로 액체 팽창이지만. 정확히 확인할 수 없다.
그리하여 나의 경우는 물질의 상변화(액상 -> 기상, 상온에 고상으로 변함에 따른 막힘)에 초점을 두고 안전밸브 위치를 선정하였다.
*배관별 물질을 파악해야 하는데 P&ID와 MSDS를 비교해 보면 된다.

 

(마) 기타 이상화학반응, 밸브의 막힘 등의 이상상태로 인한 압력상승으로 당해 설비의 설계압력을 구조적으로 초과할 우려가 있는 용기 등에 설치한다.

기타 이상 화학반응, 이상상태로 인한 압력상승

*기타 이상화학반응이라는 말이 제일 어렵다.
누가 어떤 물질을 실수로 더 넣었어!, 누가 어떤 물질을 잘 못 넣었어!.
라는 개념이다.
(솔직히 억까인데. 아예 없을 수 있는 일은 아니긴 하다.)
*이상상태의 압력상승은 압력계 있는 곳은 다 하라는 뜻 같은데..
팝핑테스트와 공사비를 생각하여 꼭 필요구간(대상 물질 구간)만 하도록 했었다.

 

2) 안전밸브 설정압력 확인

안전밸브의 설정압력 및 축적압력

안전밸브 설정압력

• 하나의 밸브시 설정압력: 100% 이하
• 두 개 이상의 설정압력: 위 그림에 따름

안전순회를 할 때 확인 포인트는 압력탱크와 안전밸브의 위와 같이 잘 설치되었는지 확인하면 된다.

*기존 안전밸브는 처음 설계 시, 설치검사를 받을 시 적정통과가 났으니 이상은 없을 것이다.
하지만 교체한 안전밸브는 꼭 확인해봐야 한다

 

3) 안전밸브의 설치 배관상태 확인

안전밸브는 해갑을 하려는 설비, 기기에 대하여 전단에 밸브를 설치를 하면 안 된다.
KOSHA GUIDE에도 나와있는데.
연 1회의 팝핑테스트를 위해 전단 밸브를 설치한 업체도 많다.

*전단 밸브가 제거하는 것이 맞지만 전단 밸브 손잡이를 떼어 상시 OPEN 상태라는 것을 보여주는 것도 하나의 방법이다.
*그런데 감독관님이 떼라고 하면 어쩔 수 없어요

 

4) 안전밸브 배출구 확인

나의 경험상 공장을 지을 때 생산성만 보고 설계하지 안전설계가 잘되지 않는 경우가 많았다.
(몇 달을 만들지만 불타는 건 한순간인데..)
특히 배출구에 대한 설계가 부족한데 안전관리를 할 때 배출구의 내용을 꼭 어필하고 사업주가 받아들이지 않는다면.. 쫌...

(가) 서로 반응할 수 있는 물질을 같은 배출배관에 연결하지 않는다.

*반응할 수 있는 물질을 같은 배관을 쓰는 것도 문제지만 밴트와 국소배기를 같은 배관으로 쓸 경우도 문제이다.
*당연히 서류 심사 시 불통되겠지만 안전밸브가 터질 시 터진 설비와 처리장치 중간에 설치된 국소배기장치로 역류될 수도 있다.

 

(나) 대기로 방출하는 경우에는 안전지역으로 연결해야 한다.

*사고사례를 보면 안전지역(녹아웃드럼 등)으로 배출하지 않고 실내로 배출하여 알 수 없는 점화원으로 폭발 및 화재가 난 사례가 있다.
*그리고 순회점검을 하며 발굴한 사례인데 재킷의 스팀 배출구가 실내로 연결되어 있고 툭하면 푹푹하면서 터져서 스팀 배출구 위치를 변경한 사례가 있었다.
(만약 배출된다면 작업자가 괜찮을까? 도 확인해야 한다)

 

(4) 배출배관은 굴곡부나 이음관의 사용을 줄이고 가능한 한 짧고 직선으로 설치하는 것이 좋다.

 

(5) 녹아웃 드럼(K.O drum) 등으로 연결된 배출배관은 배출 시 응축되는 액체가 녹아웃 드럼 등으로 흐르도록 1/500 이상의 기울기를 가져야 한다.

 

(6) 배출되는 내용물질의 부식성, 온도 및 압력에 적합한 재질 및 규격으로 설치하여야 한다.

 

(7) 배출되는 물질이 냉각될 때 점성이 높아지는 물질일 경우에는 배출배관을 가열할 필요가 있다.

 

(8) 배출출관의 재료(개스킷 포함)는 분기관에서 다른 연결배관에서의 역류가능 성과 주울-톰슨(Joule-Thomson) 효과에 의한 온도저하를 고려하여 재질을 선정하여야 한다.

 

(9) 안전밸브 또는 파열판 작동 시의 하중이 배출배관에 과도하게 걸리는 것을 피하고, 내용물이 배출되는 동안 배관지지물의 반력을 적절히 지지할 수 있 어야 한다.

 

(10) 고온 또는 저온물질을 방출하는 경우에는 열응력을 고려하여야 하고, 안전 밸브 배출 시 발생하는 진동의 영향도 고려하여야 한다.

 

5) 안전밸브 상태 확인

안전밸브의 사용상태를 확인하기 위하여 봉인실, 명판부착 확인을 하고 누수, 누출이 되는지를 확인하여야한다.
작동상태를 확인하기 위하여 팝핑테스트 여부를 확인을 한다.
레버식은 안전밸브 작동 확인을 하는데. 소음과 배출물에 대하여 조심하길..

관련자료

D-18-2020 안전밸브 등의 배출용량 산정 및 설치 등에 관한 기술지침.pdf

0.91MB

D-63-2018 안전밸브 배출배관의 설계에 관한 기술지침.pdf

0.83MB

 

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안전밸브 배출용량 선정

안전밸브 배출용량 선정, 계산 방법 및 엑셀 자료(외부화재, 출구 차단 등)

 

PSM 안전밸브 및 파열판 명세서 작성 (안전 밸브 설치 대상, 설정 압력 오차 범위)