올바른 안전 밸브를 선택하는 방법: 단계별 가이드

안전 밸브의 다양성과 압력 시스템의 다양성 및 복잡성으로 인해 안전 밸브를 선택할 때 시스템 내의 온도, 압력 및 중간 상 상태와 같은 요인의 영향을 고려해야 합니다. 안전 밸브의 공칭 압력, 압력-온도 등급, 스프링의 작동 압력 등급, 공칭 직경 및 기본 형태를 점진적으로 결정합니다. 마지막으로 선택할 안전 밸브의 모델을 결정합니다.

I. 공칭 압력 선택

공칭 압력과 설정 압력은 서로 다른 개념이므로 안전 밸브를 결정하고 선택할 때 주의해야 합니다. 공칭 압력 PN은 숫자로 표시되는 압력 관련 참조 코드로 사용되는 반올림된 숫자입니다.

안전 밸브에서 공칭 압력은 안전 밸브의 입구에서 견딜 수 있는 최고 압력을 의미합니다. 이는 재료 및 온도와 관련이 있습니다. 안전 밸브의 출구에서 플랜지의 공칭 압력은 일반적으로 입구보다 1~3단계 낮으므로 선택할 때 주의해야 합니다.

안전 밸브의 공칭 압력을 결정할 때 공칭 압력은 설정 압력보다 커야 합니다. 이상적으로는 안전 밸브가 완전히 열렸을 때의 압력이 안전 밸브의 공칭 압력을 초과하지 않아야 합니다. 중국의 안전 밸브 공칭 압력 시리즈는 0.25, 0.6, 1.0, 1.6, 2.5, 4.0, 6.3, 10, 16, 32, 40MPa입니다(참고: PN이 1.0 미만인 안전 밸브는 일반적으로 주철 밸브 몸체를 사용하며 압력 용기에는 사용하지 않는 것이 좋습니다).

II. 압력-온도 등급

안전 밸브를 선택할 때는 온도의 영향을 고려해야 합니다. 온도가 상승하면 동일한 공칭 압력에서 허용되는 최대 작동 압력은 그에 따라 감소합니다. 밸브의 공칭 압력은 보호 대상 매체, 밸브 재질, 작동 온도 및 최대 작동 압력에 따라 결정해야 합니다.

다양한 온도에서 밸브의 최대 허용 작동 압력은 아래 공식을 사용하여 계산하거나 GB/T 9124-2000, "강관 플랜지의 기술 조건"에서 선택할 수 있습니다.

Pt_최대=PN[σ]^t /[σ]²⁰⁰

어디

• [σ]^t - 설계 온도 t ℃, MPa에서 재료의 허용 응력 값입니다;
• [σ]²⁰⁰ - 200 ℃에서 재료의 허용 응력 값, MPa;
• Pt_최대- 최대 허용 작동 압력, MPa;
• PN- 공칭 압력, MPa

III. 스프링의 작동 압력 등급 결정

안전 밸브의 공칭 압력을 결정한 후 스프링이 장착된 안전 밸브는 스프링의 작동 압력 등급도 선택해야 합니다. 스프링의 작동 압력 등급은 선택한 스프링의 허용 작동 범위를 나타냅니다. 작동 범위를 초과하면 안전 밸브가 오작동할 수 있습니다. 스프링 장착 안전 밸브의 설정 압력 범위는 스프링의 작동 압력 등급입니다.

안전 밸브의 설정 압력은 스프링 압축량을 변경하여 조정되며, 안전 밸브의 다양한 성능도 스프링에 의해 제어됩니다. 각 스프링은 특정 설정 압력 범위 내에서만 작동할 수 있습니다. 이 범위를 초과하면 스프링을 교체해야 하므로 공칭 압력이 동일한 안전밸브는 스프링이 설계한 설정 압력 조정 범위에 따라 작동 압력 등급이 나뉩니다.

안전 밸브의 성능을 보장하는 관점에서 볼 때 스프링 작동 압력 범위의 한계가 작을수록 안전 밸브의 성능을 더 많이 보장 할 수 있습니다. 현재 가장 일반적인 분류 방법은 표에 나와 있습니다. 사용자는 안전 밸브용 스프링을 선택할 때 참조할 수 있습니다.

IV. 안전 밸브의 공칭 직경 결정

1. 공칭 직경 DN

공칭 직경 DN은 시스템의 모든 배관 액세서리의 크기를 수치로 나타낸 것으로, 반올림된 기준값이며 실제 직경의 수치와 완전히 일치하지는 않습니다.

안전 밸브의 사양은 공칭 직경으로 나뉘며 안전 밸브의 입구와 출구의 공칭 직경은 모델에 따라 다릅니다. 완전 개방형 안전 밸브의 출구 공칭 직경은 일반적으로 입구 공칭 직경보다 한 사이즈 더 크며, 마이크로 개방형 안전 밸브의 입구 및 출구 공칭 직경은 일반적으로 동일합니다.

안전 밸브의 공칭 직경 시리즈는 아래 표를 참조하십시오(단위: mm).

2. 공칭 직경 결정

안전 밸브의 공칭 직경은 안전 토출량을 기준으로 결정해야 하므로 먼저 안전 토출량을 계산한 다음 안전 밸브의 토출 계수, 배압 조건 등을 고려하여 안전 밸브의 유량을 기준으로 안전 토출량을 계산해야 합니다.

안전 밸브의 직경을 결정할 때 가장 기본적인 원칙은 정격 토출량이 안전 토출량보다 크거나 가능한 한 안전 토출량에 가까운 안전 밸브를 선택하는 것입니다. 비정상적인 과압이 발생할 때 과도한 과압을 방지하기 위해 필요한 토출량(안전 토출량)은 시스템 또는 장비의 작업 조건과 과압의 원인 등에 따라 결정됩니다.

3. 유량 직경

안전 밸브의 경우 유량은 밸브 시트 쓰루의 최소 단면 직경이며, 유량은 안전 밸브의 토출 용량에 직접적인 영향을 미칩니다. 안전 밸브를 선택할 때는 먼저 압력 시스템의 안전 토출량을 기준으로 보호 시스템에 필요한 최소 토출 면적을 계산한 다음 유량 직경 d를 계산합니다. ₀ . 그런 다음 안전 밸브의 공칭 직경을 결정합니다. 아래 표를 참조하세요.

공칭 직경 DN 및 유량 직경 d₀ (단위: mm)

V. 안전 밸브 유형 선택

안전 밸브를 선택할 때는 공칭 압력, 온도-압력, 스프링 작동 압력 수준 및 공칭 직경을 결정하는 것 외에도 작동 매체에 따라 적절한 안전 밸브 구조와 밸브 본체 및 주요 내부 부품의 재질을 선택해야 합니다.

안전 밸브 유형 선택의 기본 원칙

(1) 가스 또는 증기를 배출할 때는 전체 리프트 안전 밸브를 사용하세요.

(2) 액체를 배출할 때는 풀 리프트 또는 로우 리프트 안전 밸브를 사용하세요.

(3) 렌치가 있는 안전 밸브는 증기나 공기를 배출하는 데 사용할 수 있습니다.

(4) 설정 압력이 3.0MPa 이상이고 온도가 235°C 이상인 가스에 사용되는 안전 밸브의 경우 방열판이 있는 안전 밸브를 사용하여 배출 매체가 스프링을 직접 침식하는 것을 방지하는 것이 좋습니다.

(5) 배출 매체가 대기로 누출될 수 있는 경우 개방형 보닛 안전 밸브를 사용하세요. 대기로의 누출이 허용되지 않는 경우에는 닫힌 안전 밸브를 사용하십시오.

(6) 독성이 강하고 부식성이 강하며 매우 위험한 매체를 배출하는 경우 벨로우즈 안전 밸브를 선택해야 합니다.

(7) 배압이 높은 상황에서는 배압 밸런스 안전 밸브 또는 파일럿 작동식 안전 밸브를 선택합니다.

(8) 일부 중요한 상황에서는 두 개의 안전 밸브를 서로의 백업으로 설치해야하는 경우가 있습니다. 두 안전 밸브의 입구 및 출구 차단 밸브는 기계적 연동 장치를 채택하여 선박에 필요한 배출 면적을 언제든지(유지 보수 및 검사 기간 포함) 충족할 수 있도록 해야 합니다.

2. 안전 밸브를 선택할 때 다음 항목도 결정해야 합니다.

(1) 닫힘 또는 열림:

닫힌 안전 밸브의 보닛과 캡은 밀봉되어 있습니다. 그 기능은 첫째, 기밀 성능 없이 먼지 등 외부 오염 물질로부터 내부 부품을 보호하는 것이며, 둘째, 유독성, 인화성 및 기타 매체의 유출을 방지하거나 매체의 회수를 위해 사용되므로 기밀 테스트가 필요합니다. 밀폐형을 선택하고 배출구 측 기밀 테스트가 필요한 경우 주문 시 이를 명시해야 합니다. 기밀 테스트 압력은 일반적으로 0.6MPa로 설정됩니다.

개방형 안전 밸브는 보닛이 개방되어 있어 스프링 챔버의 온도를 낮추는 데 도움이 되며 주로 증기와 같은 매체에 사용됩니다.

(2) 리프팅 렌치가 장착되어 있는지 여부:

안전 밸브에 대해 정기적인 개방 테스트가 필요한 경우, 리프팅 렌치가 장착된 안전 밸브를 선택하십시오. 매체 압력이 설정 압력의 75% 이상에 도달하면 리프팅 렌치를 사용하여 밸브 디스크를 시트에서 약간 들어올려 밸브 개방의 유연성을 확인할 수 있습니다.

3. 특수 구조의 안전 밸브 선택

(1) 라디에이터 안전 밸브 포함.

스프링 챔버의 온도를 낮추기 위해 중간 온도가 높은 상황에서 사용됩니다. 일반적으로 폐쇄형 안전 밸브의 온도가 250°C를 초과하고 개방형 안전 밸브의 온도가 350°C를 초과하는 경우 라디에이터가 장착된 안전 밸브를 선택해야 합니다.

(2) 벨로우즈 안전 밸브.

주로 다음 두 가지 상황에서 사용됩니다:

1) 배압 밸런싱에 사용 : 배압 밸런스 벨로우즈 안전 밸브의 벨로우즈의 유효 직경은 밸브 밀봉 표면의 평균 직경과 동일합니다. 안전 밸브가 열리기 전에 밸브 디스크에 가해지는 배압의 힘은 균형 상태가 됩니다. 배압의 변화는 설정 압력에 영향을 미치지 않으며, 배압이 가변적이고 그 변화가 설정 압력의 10%를 초과하는 경우 이 유형의 안전 밸브를 선택해야 합니다.

2) 부식성 매체에 사용. 벨로우즈는 스프링과 가이드 메커니즘을 매질로부터 분리하여 매질에 의한 부식으로 인해 이러한 중요한 부품이 고장나는 것을 방지합니다.

안전 밸브의 공칭 압력, 압력-온도 등급, 스프링 작동 압력 등급, 공칭 직경 및 기본 유형을 결정한 후 최종적으로 선택할 안전 밸브의 모델을 결정할 수 있습니다.

4. 선택 예

안전 밸브의 선택은 작업 조건의 특정 매개 변수를 기반으로 합니다. 이제 45×10의 예를 들어 자일렌 조인트 유닛 공정 시스템에서 세 가지 상태에 대한 안전 밸브의 선택 프로세스를 설명하겠습니다.⁴ t/a(스프링식 안전 밸브를 예로 들어 설명).

(1) 가스 미디어에 사용

1) 프로세스 매개변수

• 태그 번호: SV-501
• 작동 온도: 40℃
• 설정 개방 압력: 0.98MPa
• 배압: 대기압
• 설계 방전(정격 방전으로 간주됨 W_r ): 4660kg/h
• 중간: 매체: 정제된 압축 공기.

2) 선택 단계

• 해당 공식을 선택합니다: 매체는 정제된 공기이므로 가스 매체 계산 공식을 사용해야 합니다.
• 기체 특성 표를 확인하세요: 공기의 단열 지수 K는 1.40입니다.
• K 값에 해당하는 C 값을 구합니다. 여기서 C 값은 2.7입니다.
• 매체의 흐름 결정: (가스 흐름이 임계인지 아 임계인지 판단하기 위해 GB/T12241-2005에 따라) 구체적인 판단 공식과 기호 정의는 표준에 나와 있습니다.
• 관련 공식에 따라 변위를 계산합니다.
• 정격 방전 계수가 0.75인 완전 개방형 안전 밸브 모델 A42Y를 선택하세요. 안전 밸브의 정격 방전량은 W입니다._r =Wt×0.75
• 위의 방정식에 대입하면 다음과 같은 결과가 나옵니다: 6213=7.49d ₀² , d₀ =28.8(mm)
• 언제 d₀ =32인 경우 완전 개방형 안전 밸브의 해당 공칭 직경은 DN50(P_N 는 1.6MPa입니다).
• 재질을 결정합니다: 매체는 정제된 압축 공기이므로 탄소강 밸브 본체를 사용할 수 있습니다.

3) 모델 결정

계산을 통해 A42Y16C-DN50 완전 개방형 안전 밸브를 선택하면 선택 프로세스가 끝납니다.

(2) 증기 매체용

1) 프로세스 매개변수

• 태그 번호: SV-407
• 작동 온도: 350℃
• 설정 개방 압력: 2.64MPa
• 배압: 대기압
• 설계 배출량: 34450kg/h

2) 선택 단계:

해당 공식을 선택합니다: 매체가 증기이므로 입구 압력은 2.64MPa < 11MPa의 설정 개방 압력이고 작동 온도는 350℃이며, 과열 증기 계수 표를 참조하면 절대 압력 2.74MPa에서 증기의 포화 온도는 230℃이고 해당 과열 증기 보정 계수는 0.87이며, 계산을 위해 증기 공식을 사용합니다.

관련 계산 공식을 결정합니다: Wtsh=5.25AP_dKsh.

정격 토출 계수가 0.75인 완전 개방형 안전 밸브 A48Y 모델(증기용)을 사용하세요.

안전 밸브의 정격 방전량 Wrsh=Wtsh×0.75.

위의 방정식에 대입하면 다음과 같습니다: Wtsh×0.75=5.25×d₀² ×π/4×(2.64×1.03+0.1)×0.87, 따라서 d₀ =67.

다음과 같은 경우 관련 표를 확인하십시오. ₀ =80인 경우 완전 개방형 안전 밸브의 해당 공칭 직경은 DN125입니다.

탄소강 밸브 본체의 작동 온도가 350℃이고 개방 압력(절대 압력)이 2.74Mpa인 경우, 선택한 안전 밸브의 공칭 압력은 4.0Mpa입니다.

3) 모델을 결정합니다:

위의 단계를 통해 A48Y40-DN125를 선택할 수 있습니다.

참고: 공칭 직경 DN125는 특수한 직경으로 일반적으로 사용되지 않습니다. DN150을 선택한 경우 해당 안전 밸브 쓰루 직경은 d입니다.₀ =100으로 계산된 d보다 훨씬 큰 값입니다.₀ (67), 안전 밸브의 잦은 점프를 유발합니다(안전 밸브의 선택된 목구멍 직경이 너무 큰 경우).