플랜트 설비에서 일어나는 사고 중 폭발 사고는 막대한 재산 손실과 환경오염을 유발하고 인명 손실을 초래한다. 특히, 대부분의 플랜트 설비는 유체를 사용하기 때문에 과도한 압력으로 인한 폭발 사고를 사전에 방지하는 것이 중요하다.
압력 방출 밸브는 플랜트 설비 내 과도한 압력을 외부로 배출시키는 핵심 장치로서 급속 개방과 닫힘 특성을 가지고 압축성 유체에 사용하는 안전밸브와 압력에 비례해 점진적인 개방과 닫힘 특성을 가지고 비압축성 유체에 사용하는 방출 밸브를 모두 포함한다. 압력 방출 밸브는 크게 직접 스프링 장착 압력 방출 밸브와 파일럿 작동형 압력 방출 밸브 두 가지로 분류한다.
파일럿 작동형 압력 방출 밸브는 주 밸브와 파일럿 밸브로 구성되어있다. 주 밸브는 입구 측 압력에 의한 개방력과 메인 디스크 ...
플랜트 설비에서 일어나는 사고 중 폭발 사고는 막대한 재산 손실과 환경오염을 유발하고 인명 손실을 초래한다. 특히, 대부분의 플랜트 설비는 유체를 사용하기 때문에 과도한 압력으로 인한 폭발 사고를 사전에 방지하는 것이 중요하다.
압력 방출 밸브는 플랜트 설비 내 과도한 압력을 외부로 배출시키는 핵심 장치로서 급속 개방과 닫힘 특성을 가지고 압축성 유체에 사용하는 안전밸브와 압력에 비례해 점진적인 개방과 닫힘 특성을 가지고 비압축성 유체에 사용하는 방출 밸브를 모두 포함한다. 압력 방출 밸브는 크게 직접 스프링 장착 압력 방출 밸브와 파일럿 작동형 압력 방출 밸브 두 가지로 분류한다.
파일럿 작동형 압력 방출 밸브는 주 밸브와 파일럿 밸브로 구성되어있다. 주 밸브는 입구 측 압력에 의한 개방력과 메인 디스크 홀더챔버 내 압력에 의한 폐쇄력에 의해 작동되고 파일럿 밸브는 주 밸브 개폐를 제어한다.
본 논문에서 연구한 파일럿 작동형 압력 방출 밸브는 기본적인 작동 원리는 비슷하지만 구조가 달라 작동 원리가 명확하지 않다. 따라서 연구 대상 파일럿 작동형 압력 방출 밸브가 정상 작동하기 위한 기초 연구가 필요하다. 밸브 구조 안정성 평가, 설정 압력 오차 감소와 복귀 능력 향상, 밸브 작동 가능성과 블로우다운 감소 그리고 방출 용량 산정으로 나누어 새로운 구조의 파일럿 작동형 압력 방출 밸브 제어에 관한 연구를 수행하였다.
구조 해석과 이론 그리고 실험을 통해 구조 안정성을 평가하였다. 또한, 설정 압력 오차를 감소시키고 복귀 능력을 향상하였다.
유동 해석과 이론 그리고 실험을 통해 주 밸브가 정상 작동하기 위한 설계 변수가 파일럿 양정과 메인 디스크 홀더 오리피스 지름이라는 것을 알았다. 또한, 최대 방출 용량 산정을 위한 그래프와 1차 다항식을 제안하였다. 마지막으로 디스크 운동 방향과 시트 크기에 관계없이 최대 유효 양정을 구할 수 있는 추정 공식을 제안하였다.
기초 연구 결과는 이론적 접근, 실험적 접근 그리고 수치적 접근 중 최소 두 가지 이상을 수행하고 비교 분석하여 검증한 결과로 활용 가치가 있다.
주요어: 방출 용량(Flow Capacity or Relieving Capacity), 블로우다운(Blowdown), 선형 구조 정적 해석(Linear Structural Static Analysis), 설정 압력 오차(Set Pressure Tolerance), 스프링(Spring), 실험(Experiment or Test), 압축성 유동(Compressible Flow), 유동 해석(Fluid Analysis), 유효 메인 디스크 홀더 오리피스 지름(Effective Main Disc Holder Orifice Diameter), 유효 파일럿 양정(Effective Pilot Lift), 파일럿 작동형 압력 방출 밸브(Pilot Operated Pressure Relief Valve), (Y plus)
플랜트 설비에서 일어나는 사고 중 폭발 사고는 막대한 재산 손실과 환경오염을 유발하고 인명 손실을 초래한다. 특히, 대부분의 플랜트 설비는 유체를 사용하기 때문에 과도한 압력으로 인한 폭발 사고를 사전에 방지하는 것이 중요하다.
압력 방출 밸브는 플랜트 설비 내 과도한 압력을 외부로 배출시키는 핵심 장치로서 급속 개방과 닫힘 특성을 가지고 압축성 유체에 사용하는 안전밸브와 압력에 비례해 점진적인 개방과 닫힘 특성을 가지고 비압축성 유체에 사용하는 방출 밸브를 모두 포함한다. 압력 방출 밸브는 크게 직접 스프링 장착 압력 방출 밸브와 파일럿 작동형 압력 방출 밸브 두 가지로 분류한다.
파일럿 작동형 압력 방출 밸브는 주 밸브와 파일럿 밸브로 구성되어있다. 주 밸브는 입구 측 압력에 의한 개방력과 메인 디스크 홀더 챔버 내 압력에 의한 폐쇄력에 의해 작동되고 파일럿 밸브는 주 밸브 개폐를 제어한다.
본 논문에서 연구한 파일럿 작동형 압력 방출 밸브는 기본적인 작동 원리는 비슷하지만 구조가 달라 작동 원리가 명확하지 않다. 따라서 연구 대상 파일럿 작동형 압력 방출 밸브가 정상 작동하기 위한 기초 연구가 필요하다. 밸브 구조 안정성 평가, 설정 압력 오차 감소와 복귀 능력 향상, 밸브 작동 가능성과 블로우다운 감소 그리고 방출 용량 산정으로 나누어 새로운 구조의 파일럿 작동형 압력 방출 밸브 제어에 관한 연구를 수행하였다.
구조 해석과 이론 그리고 실험을 통해 구조 안정성을 평가하였다. 또한, 설정 압력 오차를 감소시키고 복귀 능력을 향상하였다.
유동 해석과 이론 그리고 실험을 통해 주 밸브가 정상 작동하기 위한 설계 변수가 파일럿 양정과 메인 디스크 홀더 오리피스 지름이라는 것을 알았다. 또한, 최대 방출 용량 산정을 위한 그래프와 1차 다항식을 제안하였다. 마지막으로 디스크 운동 방향과 시트 크기에 관계없이 최대 유효 양정을 구할 수 있는 추정 공식을 제안하였다.
기초 연구 결과는 이론적 접근, 실험적 접근 그리고 수치적 접근 중 최소 두 가지 이상을 수행하고 비교 분석하여 검증한 결과로 활용 가치가 있다.
주요어: 방출 용량(Flow Capacity or Relieving Capacity), 블로우다운(Blowdown), 선형 구조 정적 해석(Linear Structural Static Analysis), 설정 압력 오차(Set Pressure Tolerance), 스프링(Spring), 실험(Experiment or Test), 압축성 유동(Compressible Flow), 유동 해석(Fluid Analysis), 유효 메인 디스크 홀더 오리피스 지름(Effective Main Disc Holder Orifice Diameter), 유효 파일럿 양정(Effective Pilot Lift), 파일럿 작동형 압력 방출 밸브(Pilot Operated Pressure Relief Valve), (Y plus)
Among accidents, an explosion accident that happens at plant equipment causes a huge amount of property loss, environmental pollution and loss of lives. Particularly, preventing an explosion accident from overpressure beforehand is important because most of plant equipment uses a fluid.
A pressure ...
Among accidents, an explosion accident that happens at plant equipment causes a huge amount of property loss, environmental pollution and loss of lives. Particularly, preventing an explosion accident from overpressure beforehand is important because most of plant equipment uses a fluid.
A pressure relief valve(PRV) that is core equipment to open and relieve excess pressure in plant equipment includes a safety valve, which is normally used with compressible fluids and characterized by rapid opening and closing, and a relief valve, which is used primarily with incompressible fluids and opens normally in proportion to the pressure increase over the opening pressure. Pressure relief valves are classified into two major categories; a direct spring-loaded PRV and a pilot operated PRV.
Pilot operated PRVs are composed of a main valve and a pilot valve. A main valve is operated by opening force by inlet pressure and closing force by pressure in a main disc holder chamber and a pilot valve controls the opening and closing of a main valve.
The basic operating principle of a pilot operated PRV that researched in this paper is similar to an existing pilot operated PRV, but it is not clear due to a different structure. Therefore, a basic research for normal operation is needed. Classified into valve structural safety evaluation, set pressure tolerance reduction and return capability improvement, operating possibility and blowdown, and relieving capacity(flow capacity) estimation and conducted a study on the control of the new pilot operated PRV.
Evaluating structural safety, reducing set pressure tolerance and improving return capability were carried out through structural analyses, theories and experiments.
Determining that pilot lift and main disc holder orifice diameter are design variables to operate a main valve normally, proposing a frist-order polynomial and a graph to calculate maximum relieving capacity estimation and an assumption formula to calculate maximum effective lift without seat size and the motion direction of a disc were carried out through fluid analyses, theories and experiments.
Basic research results are useful because the results are compared and analyzed at least over two methods among theoretical approach, experimental approach and numerical approach.
Among accidents, an explosion accident that happens at plant equipment causes a huge amount of property loss, environmental pollution and loss of lives. Particularly, preventing an explosion accident from overpressure beforehand is important because most of plant equipment uses a fluid.
A pressure relief valve(PRV) that is core equipment to open and relieve excess pressure in plant equipment includes a safety valve, which is normally used with compressible fluids and characterized by rapid opening and closing, and a relief valve, which is used primarily with incompressible fluids and opens normally in proportion to the pressure increase over the opening pressure. Pressure relief valves are classified into two major categories; a direct spring-loaded PRV and a pilot operated PRV.
Pilot operated PRVs are composed of a main valve and a pilot valve. A main valve is operated by opening force by inlet pressure and closing force by pressure in a main disc holder chamber and a pilot valve controls the opening and closing of a main valve.
The basic operating principle of a pilot operated PRV that researched in this paper is similar to an existing pilot operated PRV, but it is not clear due to a different structure. Therefore, a basic research for normal operation is needed. Classified into valve structural safety evaluation, set pressure tolerance reduction and return capability improvement, operating possibility and blowdown, and relieving capacity(flow capacity) estimation and conducted a study on the control of the new pilot operated PRV.
Evaluating structural safety, reducing set pressure tolerance and improving return capability were carried out through structural analyses, theories and experiments.
Determining that pilot lift and main disc holder orifice diameter are design variables to operate a main valve normally, proposing a frist-order polynomial and a graph to calculate maximum relieving capacity estimation and an assumption formula to calculate maximum effective lift without seat size and the motion direction of a disc were carried out through fluid analyses, theories and experiments.
Basic research results are useful because the results are compared and analyzed at least over two methods among theoretical approach, experimental approach and numerical approach.
주제어
#방출 용량
#블로우다운
#선형 구조 정적 해석
#설정 압력 오차
#스프링
#실험
#압축성 유동
#유동 해석
#유호 메인 디스크 홀더 오리피스 지름
#유효 파일럿 양정
#파일럿 작동형 압력 방출 밸브
학위논문 정보
저자
장상찬
학위수여기관
동아대학교 대학원
학위구분
국내석사
학과
기계공학과
발행연도
2015
총페이지
xiii, 170 p.
키워드
방출 용량,
블로우다운,
선형 구조 정적 해석,
설정 압력 오차,
스프링,
실험,
압축성 유동,
유동 해석,
유호 메인 디스크 홀더 오리피스 지름,
유효 파일럿 양정,
파일럿 작동형 압력 방출 밸브
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