[안전밸브 완벽가이드 5] - 데이터 시트 보는 법

 
안전밸브를 선정할 때 가장 중요한 문서가 바로 데이터 시트입니다. 하지만 영어로 작성된 복잡한 계산식과 전문 용어들 때문에 어려워하는 분들이 많습니다. 이번 편에서는 실제 YNV사의 GSV-4S(N) 모델 데이터 시트를 예시로 각 섹션별로 상세히 설명해드리겠습니다.

 

목차

1. GENERAL (일반사항) 섹션
2. CONN (연결방법) 섹션
3. MATERIALS (재질) 섹션
4. ACCESS (부속품) 섹션
5. BASIC (기본 조건) 섹션
6. SERVICE (서비스 조건) 섹션
7. CALCULATION (계산) 섹션
8. ORIFICE (오리피스) 섹션
9. 데이터 시트 검토 체크포인트
10. 실무 활용 가이드

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1. GENERAL (일반사항) 섹션

GENERAL 섹션은 프로젝트 기본 정보와 안전밸브 기본 사양을 결정하는 부분입니다.

1.1 프로젝트 정보

• Drawing No.(or P&ID No.): 1 (배관계장도 번호)
• Valve No.(or Tag No.): RV-02 (안전밸브 태그 번호)
• Service Line: 3 (서비스 라인 번호)
• Quantity: 1 (설치 수량)

1.2 안전밸브 타입 선정

• Nozzle Type: Full Nozzle (전개방형 노즐)
• Design Type A: Safety Valve (안전밸브)
• Design Type B: Conventional (일반형, 배압 영향 받음)
• Design Type C: High Lift Type (고양정형)

1.3 구조적 특징

• Bonnet Type: Closed Bonnet Type (밀폐형 덮개)

실무 팁: Full Nozzle과 High Lift Type 조합은 대용량 방출이 필요한 경우에 선택합니다.

2. CONN (연결방법) 섹션

 
CONN 섹션은 배관과의 연결 방법을 명시하는 부분입니다.

2.1 크기 정보

• Size Inlet/Outlet: 15A X 20A
  • 입구: 15A (약 15mm 배관용)
  • 출구: 20A (약 20mm 배관용)

2.2 연결 방식

• Inlet Connection: PT 1/2 (입구 나사 연결)
• Outlet Connection: PT 3/4 (출구 나사 연결)

주의사항: PT 나사는 테이퍼 나사로 테프론 실링 사용이 필수입니다.

3. MATERIALS (재질) 섹션

 
MATERIALS 섹션은 각 부품별 재질을 명시하여 서비스 유체와의 적합성을 확인하는 부분입니다.

3.1 주요 부품 재질

• Body & Seat: SUS 304 + ST (본체 및 시트)
  • ST = STELLITED (스텔라이트 하드페이싱 처리)
  • 내마모성 89-98% 향상, 고온·고압 환경 적합
• Bonnet: SCS 13 (덮개, SUS 304 주조품 / 국내표기: SCSC13)
• Disc: SUS 304 + ST (디스크)
  • 밸브 시트와 접촉하는 부분에 스텔라이트 처리로 내구성 극대화
• Valve Stem: SUS 304 (밸브 스템)
• Adjust Ring: SCS 14 (조정링, SUS 316 주조품 / 국내표기: SCSC14)
• Gasket (Body): PTFE (본체 가스켓)
• Spring: SUS 304 (스프링)
• Cap: SCS 13 (캡, SUS 304 주조품 / 국내표기: SCSC13)

3.2 CF3I 서비스 적합성

CF3I(삼불화메탄)은 비부식성 냉매가스이므로 SUS 304 재질이 적합합니다.
재질 선택 기준:

• 비부식성 가스: SUS 304
• 부식성 가스: SUS 316
• 고온 서비스: SUS 321 또는 Inconel

4. ACCESS (부속품) 섹션

 
ACCESS 섹션은 안전밸브의 부속품 및 액세서리 관련 사항을 명시합니다.

4.1 부속품 관련

• Cap Screwed or Bolted: Screw Type (나사식 캡)
• Lever(Plain/Packed) or Closed: Closed Type (레버 없음)
• Test Gag: No (시험용 고정장치 없음)
• Paint Color: N/A (도색 없음)

실무 활용: Closed Type은 무단 조작을 방지하여 안전성을 높이며, 부속품 없이 표준 구성으로 공급됩니다.

5. BASIC (기본 조건) 섹션

 
BASIC 섹션은 설계 기준과 과압 원인을 명시합니다.

5.1 설계 기준

• Code: API STD 520 for Gas & Vapor (가스/증기용 기준)
• Cause of Overpressure: No (과압 원인 미기재)
• Allowable Overpressure: 10% (허용 과압력)

허용 과압력과 밸브 타입 선택(출구에 배압이 존재하는 경우)

• 10% 이하: 일반형(Conventional) 안전밸브 사용 가능
• 10% 초과: 벨로즈형(Balanced-Bellows) 안전밸브 필수 사용
• 이 프로젝트: 10%로 설정하여 일반형 사용 (Design Type B: Conventional과 일치)

설계 기준 선택 배경: 안전밸브 분출량 계산에는 여러 기준을 사용할 수 있습니다:

• KS B 6216: 국내 표준 (증기용 및 가스용 스프링 안전밸브)
• HPGCL: 고압가스안전관리법 기준
• API STD 520: 국제 표준 (가스/증기용)
• ASME SEC. VIII: 미국 압력용기 기준

이 프로젝트에서는 국제적 통용성과 상세한 계산 방법론을 제공하는 API STD 520을 채택했습니다.

6. SERVICE (서비스 조건) 섹션

 
SERVICE 섹션은 실제 운전 조건과 물성 정보를 담고 있는 핵심 부분입니다.

6.1 유체 정보

• Fluid and State: CF3I (삼불화메탄 가스)
• Required Capacity: 2,298.0 kg/hr (소요 분출량)
  • 중요: 소요 분출량은 사용자(고객)측에서 제공하는 설계 데이터입니다
• Mol. Weight: 195.91 (분자량)
• Viscosity: 0 cP (가스이므로 점도 무시)

6.2 압력 조건

• Operating/Set Pressure: - / 1.8 MPag
  • 운전압력: 미기재 (일반적으로 설정압력의 90% 이하)
  • 설정압력: 1.8 MPag

6.3 온도 조건

• Operating/Relieving Temp:  상온 / 30°C
  • 운전온도: 상온
  • 방출온도: 30°C

6.4 배압 조건

• Superimposed Constant Back Pressure: 0 MPag (중첩 고정배압)
• Superimposed Variable Back Pressure: 0 MPag (중첩 가변배압)
• Built-up Back Pressure: 0 MPag (누적배압)
• Total Back Pressure: 0 MPag (총 배압)

배압의 정의와 중요성: 배압(Back Pressure)은 안전밸브 토출측에 걸리는 압력으로, 중첩배압과 누적배압의 합입니다.
배압 종류별 설명:

1. 중첩 고정배압: 다른 설비로부터 토출배관에 지속적으로 가해지는 압력
2. 중첩 가변배압: 운전 조건에 따라 변동하는 외부 압력
3. 누적배압: 안전밸브 자체 분출로 인해 배출배관에서 발생하는 압력 손실

배압 허용 규정:

• 일반형(Conventional) 안전밸브: 설정압력의 10% 이내
• 벨로우즈형(Balanced-Bellows) 안전밸브: 설정압력의 50% 이내

이 프로젝트의 배압 조건: 모든 배압이 0 MPag로 설정된 것은 대기 직접 방출 조건을 의미하며, 일반형 안전밸브의 배압 허용 기준(설정압력 1.8 MPag의 10% = 0.18 MPag)을 충분히 만족합니다.
 
실무 활용:

• 배압이 허용값을 초과하면 안전밸브 성능이 저하됩니다
• 일반형에서 10% 초과 시 벨로우즈형으로 변경 검토 필요
• 대기 방출이므로 배출배관 설계 시 진동과 소음 고려 필요

6.5 기타 조건

• Closing Pressure: 1.53 MPag (정지압력)
• Hydrostatic Test: 4.95 MPag (수압시험 압력)
• Set Pressure Tolerance: ±3% of Set Pressure
• Compressibility Factor: 1.000 (압축계수)
• Ratio of Specific Heats: 1.400 (비열비)

6.5 기타 조건 - 각 압력별 규정 설명

0.34MB

각 압력별 자세한 설명 입니다.

7. CALCULATION (계산) 섹션

CALCULATION 섹션은 API STD 520 기준에 따른 실제 계산 과정을 보여줍니다.

7.1 면적 계산 공식

7.2 계산 입력값

• W1 = 2,298.0 kg/hr (소요 분출량)
• T = 303°K (방출온도, 30°C 적용)
• C = 356 (비열비 계수)
• Kd = 0.975 (방출계수)
• P = 1,800.0 kPa (설정압력)
• M = 195.91 (분자량)

7.3 계산 결과

• Calculated Area: 52.1 mm² (계산 면적)

7.4 용량 계산 공식

계산 결과: 2,706 kg/hr

8. ORIFICE (오리피스) 섹션

 

 
ORIFICE 섹션은 최종 선정된 오리피스 사양을 보여줍니다.

8.1 면적 정보

• Calculated Area(A1): 52.1 mm² (계산 면적)  ▶▷ 7.3에서 계산 한 오리피스 면적(소요 분출량을 만족하는 값)
• Selected Area(A): 61.3 mm² (선택 면적) ▶▷ 선택된 안전밸브의 오리피스 면적
• Orifice Dimension: 13.0 mm (오리피스 직경)
• 설계 여유도: 선택 면적(A)이 계산 면적(A1)보다 큰 것은 안전 여유도를 확보한 것입니다.

8.2 최종 용량

• Valve Capacity: 2,706 kg/hr
• 단위 환산: 309 Nm³/hr

8.3 최종 모델

• Model No.: GSV-4S(N)
• Cert. Approved by: KGS (한국가스안전공사)
• CDTP: 1.80 (인증 설계 온도 및 압력)

 

9. 데이터 시트 검토 체크포인트

9.1 필수 확인 사항

1. 유체 적합성: CF3I와 SUS 304 재질 호환성 ✓
2. 압력 적정성: 설정압력 1.8 MPag ✓
3. 용량 충족성: 소요분출량 2,298 < 안전변 분출량 2,706 kg/hr ✓
4. 인증 적합성: KGS 인증 ✓

9.2 계산 검증

• API STD 520 공식 적용 ✓
• 단위 일관성 유지 ✓
• 보정계수 적절 적용 ✓
• 안전 여유도 확보 ✓

10. 실무 활용 가이드

10.1 구매 검수 시

데이터 시트는 견적서와 함께 받아 다음을 확인하세요:

• 프로젝트 정보 일치성
• 서비스 조건 정확성
• 계산 결과 합리성
• 인증 및 승인 적절성

10.2 설계 변경 시

운전 조건 변경 시 영향도 분석:

• 압력 증가 → 용량 비례 증가
• 온도 증가 → 용량 감소 (√T 반비례)
• 분자량 변경 → 용량 변화 (√M 반비례)

10.3 정기 검사 시

데이터 시트는 정기 검사의 기준 자료로 활용:

• 설정압력 기준값: 1.8 MPag
• 허용 편차: ±3% (1.746~1.854 MPag)
• 정지압력 기준: 1.53 MPag

 

출처

한국가스안전공사. (2017). KGS AA319 고압가스용 안전밸브 제조의 시설·기술·검사·재검사 기준. 한국가스안전공사.
한국산업안전보건공단. (2020). KOSHA GUIDE D-18-2020 안전밸브 등의 배출용량 산정 및 설치 등에 관한 기술지침. KOSHA.
American Petroleum Institute. (2020). API STD 520 Sizing, Selection, and Installation of Pressure-Relieving Devices Part I. API.
American Petroleum Institute. (2017). API STD 526 Flanged Steel Pressure Relief Valves. API.
American Society of Mechanical Engineers. (2023). ASME BPVC Section VIII Division 1 - Rules for Construction of Pressure Vessels. ASME.
한국표준협회. (2019). KS B 6283 안전밸브. 한국표준협회.
한국산업안전보건공단. (2018). KOSHA GUIDE D-63-2018 안전밸브 배출배관의 설계에 관한 기술지침. KOSHA.
고용노동부. (2023). 산업안전보건법 시행규칙. 고용노동부.
산업통상자원부. (2023). 고압가스 안전관리법 시행규칙. 산업통상자원부.
 
 
 
다음 편 예고: 6편에서는 안전밸브 성적서 해석법에 대해 다루겠습니다. 

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