안전밸브

Safety valve
기타 용도는 안전 밸브(동음이의)를 참조하십시오.
산소 안전 완화 밸브
DN250-안전밸브

안전 밸브는 페일 세이프 역할을 하는 밸브입니다.안전밸브의 예로는 압력이나 온도가 사전 설정된 한계를 초과할 경우 보일러, 압력용기 또는 기타 시스템에서 자동으로 물질을 방출하는 압력감소밸브(PRV)가 있습니다.파일럿 작동식 릴리프 밸브는 압력 안전 밸브의 특수 유형입니다.누출 방지, 비용 절감, 단일 비상 사용 옵션은 디스크 파열일 수 있습니다.

안전 밸브는 산업 혁명 중에 증기 보일러에 사용하기 위해 처음 개발되었다.이들 없이 작동하는 초기 보일러는 주의 깊게 작동하지 않으면 폭발하기 쉬웠다.

진공 안전 밸브(또는 복합 압력/진공 안전 밸브)는 탱크가 비워지는 동안 또는 핫 CIP(Clean-in-place) 또는 SIP(Sylterization-in-place) 절차 후 냉간 헹굼 물을 사용할 때 탱크의 붕괴를 방지하기 위해 사용됩니다.진공 안전 밸브의 크기를 조정할 때, 계산 방법은 어떤 표준, 특히 온수 CIP/냉수 시나리오에서 정의되지 않지만, 일부 제조업체는 크기 시뮬레이션을 개발했다.

기능과 디자인

비례 안전 밸브의 단면

가장 초기의 가장 간단한 안전 밸브는 1679 증기 디지스터에 사용되었으며 증기 압력을 유지하기 위해 무게를 사용했습니다(이 설계는 여전히 압력 조리기에 일반적으로 사용됨). 그러나 이러한 밸브는 쉽게 조작되거나 실수로 방출되었습니다.스톡턴과 달링턴 철도에서는 기관차가 선로에서 요철에 부딪히면 안전밸브가 터지는 경향이 있었다.갑작스러운 가속에 덜 민감한 밸브는 증기 압력을 억제하기 위해 스프링을 사용했지만, 이러한 밸브(살터 스프링 밸런스 기준)는 설계 한계를 넘어 압력을 증가시키기 위해 여전히 나사로 고정될 수 있습니다.이 위험한 관행은 때때로 증기 엔진의 성능을 약간 높이기 위해 사용되었다.1856년, John Ramsbottom은 변조 방지 스프링 안전 밸브를 발명하여 철도에서 보편화되었습니다.Ramsbottom 밸브는 스프링 장착 피벗 암에 의해 서로 연결된 2개의 플러그형 밸브로 구성되었으며, 피벗의 양쪽에 하나의 밸브 요소가 있습니다.작동 압력을 높이기 위해 밸브 중 하나를 조정하면 조정 시도 방법과 상관없이 다른 밸브가 시트에서 들어올려집니다.암의 피벗 지점은 밸브 사이에 대칭이 아니므로 스프링을 조이면 밸브 중 하나가 상승합니다.전체 밸브 어셈블리를 제거 및 분해해야만 작동 압력을 조절할 수 있었고, 기관차 승무원이 더 많은 동력을 찾기 위해 밸브를 즉석에서 '타이어 다운'하는 것은 불가능했습니다.피벗 암은 일반적으로 손잡이 모양으로 연장되어 기관차에 피드백되어 승무원들이 두 밸브를 모두 좌석에서 분리하여 올바르게 설정되고 작동하는지 확인할 수 있게 되었습니다.

안전 밸브는 압력 용기(화재 여부) 및 열 교환기와 같은 장비를 보호하기 위해 진화했습니다.안전 밸브라는 용어는 압축 가능한 유체 용도(가스, 증기 또는 증기)로 제한해야 합니다.

업계에서 흔히 볼 수 있는 두 가지 유형의 보호는 열 보호와 흐름 보호입니다.

액체로 포장된 용기의 경우, 열 방출 밸브는 일반적으로 열 팽창으로 인한 과도한 압력으로부터 보호하는 데 필요한 비교적 작은 크기의 밸브를 특징으로 합니다.이 경우 대부분의 액체는 압축이 거의 불가능하기 때문에 작은 밸브가 적합합니다. 따라서 방출 밸브를 통해 방출되는 유체의 양이 상대적으로 적으면 압력이 상당히 감소합니다.

흐름 보호는 열 보호를 위해 장착된 밸브보다 상당히 큰 안전 밸브가 특징입니다.일반적으로 용기 또는 파이프라인의 무결성을 보호하기 위해 상당한 양의 가스 또는 대량의 액체를 신속하게 배출해야 하는 상황에 사용할 수 있도록 크기가 조정됩니다.이 보호는 HIPPS(High Integrity Pressure Protection System)를 장착하여 수행할 수도 있습니다.

기술 용어

석유정제, 석유화학, 화학제조, 천연가스 가공, 발전, 식품, 음료, 화장품 및 제약산업에서 안전밸브라는 용어는 압력감소밸브(PRV), 압력안전밸브(PSV) 및 감압밸브라는 용어와 관련되어 있다.일반 용어는 압력 방출 밸브(PRV) 또는 압력 안전 밸브(PSV)입니다.많은 사람들이 생각하는 것에도 불구하고 PRV와 PSV는 같지 않다; PSV는 비상시 밸브를 열 수 있는 수동 레버를 가지고 있다.

  • 방출 밸브(RV): 액체가 채워진 용기의 정적 압력에 의해 작동되는 자동 시스템.특히[citation needed] 압력 증가에 비례하여 열립니다.
  • 안전밸브(SV): 가스의 정압을 완화하는 자동 시스템.보통 터지는[citation needed] 소리와 함께 완전히 열립니다.
  • 안전 릴리프 밸브(SRV): 가스와 [2]액체의 정압에 의해 완화되는 자동 시스템.
  • 파일럿 작동식 안전 릴리프 밸브(POSRV): 파일럿으로부터 리모트 커맨드를 경감하는 자동 시스템으로, 정압(기기에서 보호)이 접속됩니다[clarification needed].
  • 저압 안전 밸브(LPSV): 가스의 정압을 완화하는 자동 시스템.혈관 압력과 주변 기압의 차이가 작을 때 사용합니다.
  • 진공 압력 안전 밸브(VPSV): 가스의 정압을 완화하는 자동 시스템.용기 압력과 주변 압력 사이의 압력 차이가 작고 음의 압력이며 대기압에 가까운 경우에 사용합니다.
  • Low and Vacuum safety valve(LVPSV): 가스의 정압을 완화하는 자동 시스템.압력차가 작거나, 음 또는 양이고, 대기압에 가까운 경우에 사용합니다.

RV, SV 및 SRV는 스프링 작동식입니다(스프링 장착식도 가능).LPSV 및 VPSV는 스프링 작동식 또는 중량 부하식입니다.

업계의 법률 및 코드 요건

대부분의 국가에서 업계는 압력용기 및 기타 장비를 릴리프 밸브를 사용하여 보호해야 합니다.또한 대부분의 국가에서 ASME, API 및 ISO(ISO 4126)와 같은 기타 조직에서 제공하는 장비 설계 코드를 준수해야 합니다.이 규정에는 릴리프 밸브의 설계 기준과 회사 [3][4]엔지니어가 밸브를 제거한 후의 정기 검사 및 테스트 일정이 포함됩니다.

오늘날 식품, 음료, 화장품, 제약 및 미세 화학 산업에서는 위생적인 안전 밸브, 완전히 배수 가능하고 세척 가능한 내부 안전 밸브가 요구됩니다.대부분은 스테인리스강으로 제조되며 위생기준은 미국의 경우 3A, 유럽의 경우 EHEDG입니다.

안전밸브 개발

데드웨이트 레버 밸브

레버 암 안전 밸브
리노베이션 전에 지역 난방 변전소에서 암 안전 밸브를 레버로 고정하십시오.부다페스트

첫 번째 안전 밸브는 [5]데니스 파핀이 엔진이 아닌 초기 압력솥인 증기 굴착기를 위해 발명했습니다.레버를 통해 작용하는 추가 증기 용기 내의 원형 플러그 밸브를 누르고 있습니다."강철장" 레버를 사용하면 더 작은 무게가 필요했고 레버 암을 따라 동일한 무게를 앞뒤로 슬라이드하여 압력을 쉽게 조절할 수 있었습니다.파핀은 1707년식 [6][7]증기펌프에도 같은 디자인을 유지했다.초기 안전 밸브는 엔진 부하에 따라 기관사의 제어 장치 중 하나로 간주되었으며 지속적인 주의가 요구되었습니다.1803년 그리니치에서의 유명한 초기 폭발에서, 트레비틱의 고압 정지 엔진 중 하나가 작동 부하에서 [8]안전 밸브를 먼저 해제하지 않고 엔진 작동 훈련을 받은 소년이 장어를 잡기 위해 엔진을 내버려 두었을 때 폭발했다.1806년까지 Trevithick은 운전자 조정을 위한 외부 밸브와 보일러 내부에 고정된 무게로 밀봉된 한 쌍의 안전 밸브를 장착했습니다.이것은 [9]조절이 불가능했고 안전을 보장하기 위해 더 높은 압력으로 방출되었습니다.

기관차에 사용할 경우 이 밸브는 덜컹거리고 누출되어 거의 연속적으로 폐증기를 내뿜습니다.

직동 데드웨이트 밸브

데드웨이트 안전밸브(1909).

레버 안전밸브는 편리했지만 증기기관차의 움직임에 너무 민감했다.따라서 초기 증기 기관차는 밸브에 직접 쌓인 무게를 더 단순하게 배열했습니다.이를 위해서는 무게를 관리할 수 있도록 밸브 면적이 더 작아야 했고, 이는 때때로 무인 보일러의 압력을 배출하기에 불충분하여 폭발로 이어졌습니다.더 큰 위험은 그러한 밸브를 쉽게 고정시켜 압력과 엔진의 출력을 증가시키고 [10]폭발 위험을 더 높일 수 있다는 것입니다.

증기기관차에서 데드웨이트 안전밸브는 수명이 짧았지만 증기출력이 [11]유지되는 한 고정식 보일러에서 계속 사용되었습니다.

다이렉트 스프링 밸브

Loconotive Planet(1830), 황동 케이싱 다이렉트 스프링 밸브 포함

가중 밸브는 초기 기관차의 거친 주행으로 인한 반사에 민감했다.한 가지 해결책은 무게보다는 가벼운 스프링을 사용하는 것이었습니다.이것은 티모시 해크워스가 1828년 [12]왕실 조지를 타고 발명한 것이다.그 기간의 제한된 야금성 때문에, Hackworth의 첫 번째 스프링 밸브는 아코디언 형태의 다엽 스프링 [13]스택을 사용했습니다.

이러한 직동 스프링 밸브는 스프링을 고정하는 너트를 조여 조정할 수 있습니다.조작을 피하기 위해, 그들은 종종 기관차 승무원들로부터 증기를 배출하는 높은 놋쇠 케이스에 싸여 있었다.

솔터 스프링 밸런스 밸브

솔터 스프링 밸런스
솔터 스프링 밸런스 밸브 2세트가 있는 Phoenix(1840)

무게를 재기 위한 솔터 코일 스프링 저울은 [14]1770년경 영국에서 처음 만들어졌습니다.이것은 강력하지만 콤팩트한 스프링을 하나로 만들기 위해 새로 개발된 스프링 강철을 사용했습니다.다시 레버 메커니즘을 사용함으로써, 이러한 스프링 밸런스는 보일러 안전 밸브의 상당한 힘에 적용될 수 있습니다.

스프링 밸런스 밸브는 압력 게이지 역할도 합니다.이것은 이전의 압력계가 다루기 힘든 수은 압력계였고 Bourdon 게이지가 아직 [15]발명되지 않았기 때문에 유용했다.

잠금식 밸브

소방관들이 안전밸브를 고정시킬 위험은 [16][17]여전했다.이는 1850년대에 [18][19]이르러서는 안전 밸브를 통해 보일러의 작동 압력을 조절하는 관행이 용인된 것으로 쉽게 조정 가능한 날개 너트가 장착됨에 따라 더욱 고무되었습니다.이후 Salter 밸브는 2개씩 장착되는 것이 일반적이었습니다. 하나는 조정 가능하고 종종 게이지로 사용하기 위해 보정되며, 다른 하나는 조작을 방지하기 위해 잠긴 커버 안에 밀봉됩니다.

페어링된 스프링 밸런스 밸브

페어링된 밸브도 종종 약간 다른 압력으로 조정되었고,[12][20] 제어 수단으로서 작은 밸브와 안전 조치를 위해 더 크고 영구적으로 더 높은 압력으로 설정되었다.1859년 이스턴 카운티 철도에 대한 싱클레어의 설계와 같은 일부 설계에서는 돔 뒤에 압력 스케일이 있는 밸브 스프링이 있고 캡을 향하며 돔 앞에 잠긴 밸브가 있어 [21]간섭이 미치지 않았습니다.

  • Paired spring-balance safety valves of a ČSD Class 252.0, with hand adjustment wheels

    수동 조정 휠이 있는 CHSD Class 252.0의 쌍 스프링 밸런스 안전 밸브

  • Midland Spinner, showing paired spring-balance safety valves behind the dome

    미드랜드 스피너, 돔 뒤에 쌍으로 구성된 스프링 밸런스 안전 밸브 표시

램스바텀 안전밸브

U자형 Ramsbottom 안전밸브
모델 견인 엔진의 램보텀 밸브

1855년, LNWR의 기관장 존 램스바텀은 신뢰성을 향상시키고 특히 변조 방지 기능을 갖춘 새로운 형태의 안전 밸브를 설명했습니다.플러그 밸브 한 쌍이 사용되었으며, 플러그 밸브는 하나의 중앙 스프링으로 스프링이 장착된 공통 레버로 고정되었습니다.이 레버는 특징적으로 뒤쪽으로 뻗어 있었고, 종종 초기 기관차를 타고 객차에 닿았다.소방관의 스프링 레버 사용을 막기는커녕 램스바텀의 밸브는 이를 부추겼다.레버를 흔들면 밸브가 번갈아 개방되고 둘 다 [22]시트에 고착되지 않았는지 점검합니다.소방관이 레버를 잡고 후방 밸브의 힘을 증가시켜도 전방 [12][23]밸브에 상응하는 힘의 감소가 있었다.

다양한 형태의 Ramsbottom 밸브가 생산되었습니다.일부는 별도의 [23]관통부를 통해 보일러에 별도의 부속품이었다.다른 것들은 보일러 셸의 하나의 구멍에 고정된 U자형 하우징에 들어 있었다.보일러 직경이 증가함에 따라 일부 형태는 보일러 쉘 내부에 설정되었으며, 스프링은 내부 오목부에 보관되고 밸브와 밸런스 레버만 외부로 [23]돌출되었습니다.이러한 기능에는 [24]유지보수가 용이하다는 분명한 단점이 있었습니다.

Ramsbottom 타입의 단점은 복잡하다는 것이다.스프링과 밸브 사이의 링크에 대한 유지 관리 또는 잘못된 조립으로 인해 밸브가 압력 하에서 더 이상 올바르게 열리지 않을 수 있습니다.밸브는 시트에 고정되어 개방되지 않을 수 있으며, 더 나쁜 경우 밸브가 열리게 하지만 적절한 속도로 증기를 배출하기에 불충분하므로 명백하고 눈에 띄는 고장이 아닐 [25]수 있습니다.1909년 라임니 철도의 카디프에서 불과 [26]8개월 된 보일러가 거의 새것임에도 불구하고 이러한 성질의 잘못된 조립으로 인해 치명적인 보일러 폭발이 일어났다.

네일러 밸브

네일러 밸브는 1866년경에 도입되었다.벨크랭크 배치는 스프링의 변형률(백분율 연장)을 감소시켜 보다 일정한 [note 1]힘을 유지한다.그것들은 L&Y [27]& NER에 의해 사용되었다.

"팝" 밸브

토네이도의 로스팝 밸브

앞서 설명한 안전밸브 설계는 모두 서서히 열렸고 압력보다 낮음에도 불구하고 "분사"에 가까워짐에 따라 증기의 "모양"이 누출되는 경향이 있었다.문을 열었을 때도 처음에는 부분적으로만 열었고 보일러가 [12]압력을 훨씬 초과할 때까지 증기를 빠르게 배출하지 않았습니다.

제1차 세계대전 당시 프랑스에 주둔하고 있던 미군 수송부대의 자간지 '팝밸브' 표지

퀵 오픈 "팝" 밸브가 이에 대한 해결책이었습니다.기존 원형 플러그 밸브를 위쪽 직경이 확대된 역 "톱 햇" 형태로 변경했습니다.그들은 직경이 같은 두 개의 계단식 좌석에 들어맞았다.닫혔을 때, 증기 압력은 꼭대기 모자의 꼭대기에만 작용하고 스프링 힘에 의해 균형을 이룹니다.밸브가 조금 열리면 증기가 아랫좌석을 통과해 더 큰 테두리에 작용하기 시작했다.이 넓은 면적이 스프링력을 압도했고 밸브는 "펑"하는 소리와 함께 완전히 열렸다.이 더 큰 직경의 증기 탈출은 밸브가 원래 열렸던 압력보다 낮아질 때까지 열린 상태를 유지하여 히스테리시스를 [12]제공합니다.

이 밸브들은 발화 행동의 변화와 동시에 일어났다.소방관들은 밸브에서 항상 깃털을 보여줌으로써 그들의 강인함을 보여주기 보다는, 특히 역 주변이나 주요 역의 큰 지붕 아래에서, 시끄러운 바람에 날리는 것을 피하려고 노력했다.이것은 주로 역장의 명령이었지만, 소방관들은 또한 폭발 밸브를 통해 뿜어져 나오는 어떤 것이든 수 파운드의 보일러 압력을 낭비한다는 것을 깨달았습니다. 즉, 20psi의 손실과 16파운드 이상의 [note 2][12]석탄이 떠밀린 것으로 추정됩니다.

1873년 애덤스의 특허 디자인에서 파생된 확장된 입술의 팝 밸브.R. L. Ross의 밸브는 1902년과 1904년에 특허를 받았다.그것들은 처음에는 미국에서 더 인기가 있었지만 1920년대부터 [28]널리 퍼졌다.

GWR 안전 밸브 커버

Stephenson 시절부터 안전 밸브 위에 화려한 광택이 나는 황동 덮개가 증기 기관차의 특징이었지만, 이러한 전통을 팝 밸브 시대로 유지한 유일한 철도는 GWR이었고, 독특한 테이퍼형 황동 안전 밸브 보닛과 구리 뚜껑이 있는 굴뚝이 있었다.

마린 및 콕번 하이 리프트 안전 밸브

해양용 고압 수관 보일러의 개발로 안전 밸브에 대한 수요가 증가하였다.이러한 대형 [29]보일러의 높은 증기 발생 용량을 안전하게 환기하기 위해 더 큰 용량의 밸브가 요구되었습니다.밸브에 가해지는 힘이 증가함에 따라 스프링의 부하가 증가함에 따라 스프링의 강성이 증가하는 문제가 더욱 [30]심각해졌습니다.고압 보일러에서는 증류수 손실과 밸브 시트의 세정, [29]마모로 이어지기 때문에 밸브 페더링을 줄일 필요가 더욱 중요했습니다.

하이 리프트 안전 밸브는 스프링이 밸브에 직접 지지되지는 않지만 가이드 로드 밸브 스템에 직접 지지되는 스프링 유형입니다.밸브는 스템 베이스 아래에 있으며, 스프링은 이보다 약간 높은 플랜지에 놓여 있습니다.밸브 자체와 스프링 시트 사이의 공간이 증가하여 밸브가 더 높게 상승하여 시트에서 더 멀리 떨어질 수 있습니다.이는 밸브를 통과하는 증기 흐름을 밸브의 1.5배 또는 2배(디테일 [30]설계에 따라 다름)로 만듭니다.

Cockburn Enhanced High Lift 디자인은 Ross pop 유형과 유사한 특징을 가지고 있습니다.배기 증기는 나가는 도중에 부분적으로 갇히고 스프링 시트의 베이스에 작용하여 밸브에 가해지는 리프트력을 증가시키고 밸브를 더욱 [30]개방 상태로 유지합니다.

주어진 밸브 직경을 통과하는 흐름을 최적화하기 위해 풀보어 설계가 사용됩니다.이것은 작은 제어 밸브를 통과할 경우 좁은 제어 통로를 통해 증기가 통과할 수 있는 서보 작용을 합니다.이 증기는 배출되지 않고 메인 [29]밸브를 여는 데 사용되는 피스톤으로 전달됩니다.

PSV로 알려진 안전 밸브가 있으며 압력 게이지에 연결할 수 있습니다(일반적으로 1/2" BSP 피팅 포함).이를 통해 게이지 튜브에 가해지는 압력을 제한하기 위해 압력 저항이 작용하여 과압을 방지할 수 있습니다.게이지에 주입된 물질은 과도하게 가압된 경우 안전밸브 내 파이프를 통해 전환되며 게이지에서 멀리 구동되어야 한다.

종류들

46229번 증기기관차, 해밀턴 공작부인이 웨일즈 행진 풀먼 전세 차량을 운반한 후 보일러 안전 밸브를 들어올리고 있습니다.

다양한 영역에서 다양한 적용 및 성능 기준을 가진 광범위한 안전 밸브가 있습니다.또한, 많은 종류의 안전 밸브에 대한 국가 표준이 설정됩니다.

미국

유럽 연합

유럽 표준 증기 보일러 안전 밸브
  • ISO 4126(유럽연합 [31]지침과 조화)
  • EN 764-7(이전 CEN 표준, 유럽연합 지침과 일치, EN ISO 4126-1로 대체)
  • AD Merkblatt(독일어)
  • PED 97/23/CE(압력 장비 지침 - 유럽 [32]연합)

온수기

온수기의 압력 안전 밸브.

온수기에는 안전 밸브가 필요하며, 온도조절기가 고장날 경우 특정 구성에서 재난을 예방합니다.이러한 밸브를 "T&P 밸브"(온도 및 압력 밸브)라고 부르기도 합니다.이 장치가 없는 구형 온수기의 고장은 여전히 가끔 발생하고 있습니다.집은 [33]폭발의 힘으로 평평해질 수 있다.

압력솥

주요 기사: 압력 조리

압력솥은 내압 뚜껑이 있는 조리용 냄비입니다.압력으로 조리하면 물의 정상 끓는점(해발 100도) 이상으로 온도가 상승하여 조리 속도가 빨라지고 더욱 꼼꼼해집니다.

압력솥에는 보통 폭발을 방지하기 위해 두 개의 안전 밸브가 있습니다.이전 설계에서는 1개가 추가 올려져 있는 노즐입니다.다른 하나는 밀폐된 고무 그로밋으로, 첫 번째 밸브가 막힐 경우 제어된 폭발로 배출됩니다.새로운 세대의 압력솥에서는 증기 통풍구가 막히면 안전 스프링이 과도한 압력을 방출하고, 그렇지 않으면 개스킷이 팽창하여 뚜껑과 팬 사이에서 과도한 압력을 아래로 방출합니다.또한 새로운 세대의 압력솥에는 내부 압력이 대기압을 초과할 때 뚜껑을 잠그는 안전 인터록이 있어 팬 내부가 여전히 약간 가압되어 있을 때 뚜껑이 제거될 경우 발생할 수 있는 매우 뜨거운 증기, 음식 및 액체가 갑자기 방출되는 사고를 방지합니다(단, 뚜껑은 매우 낮습니다).rd 또는 포트가 여전히 가압된 상태일 때 열 수 없음).

안전 밸브라는 용어는 은유적으로도 사용됩니다.

「 」를 참조해 주세요.

메모들

Wikimedia Commons에는 안전 밸브와 관련된 미디어가 있습니다.
  1. ^ 영률 참조
  2. ^ 이 수치는 1952년 LNER Class V2의 경우 225psi에서 205psi로 감소했으며 1953년에는 [12]석탄 16lbs로 추정된 10psi의 감소라는 두 가지 측정에 기초하고 있습니다.

레퍼런스

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외부 링크