밸브는 설비 및 시스템의 제어를 위한 필수 요소로써 필수부품이지만 사용 중 Stem에서부터 볼까지의 연결부 유격으로 인한 개폐 불량이 발생할 수 있으며 이물질 유입, 마모, 크랙, 스크래치, 고착, 작동불량 등으로 인하여 사고로까지 이어질 수 있다. 사례 조사 결과 밸브의 고장 원인은 64%가 기밀누설이나 작동불량이었으며, 대부분의 밸브 누출 폭발사고는 설치현장에서 밸브 고착 등 작동불량을 해소하는 과정에서 발생했다. 이는 안전관리와 유지관리에 대한 시스템이 미비하고 안전밸브를 제외한 산업용 밸브의 유지관리 의무화가 되는 법규가 없어 권장사항과 유지관리 업체의 재량에 맡기고 있는 실정이기 때문이다. 따라서 철저한 유지관리로 위험요인을 제거하고 누출 사고 발생 시 피해의 최소화를 위해 초동대처방안이 마련되어야 한다. 본 연구에서는 산업현장에서 밸브의 사용 현황과 유지관리현황을 조사하고 밸브 모니터링을 통한 안전성 향상 방안을 제시하였다. 밸브상태진단 및 운영조회, 가스누출상시감시, 밸브 유지관리 비용절감, 전주기 수명관리 등의 효과를 갖는 모니터링 시스템 구축으로 가스안전관리 고도화에 기여할 수 있을 것이다.
밸브는 설비 및 시스템의 제어를 위한 필수 요소로써 필수부품이지만 사용 중 Stem에서부터 볼까지의 연결부 유격으로 인한 개폐 불량이 발생할 수 있으며 이물질 유입, 마모, 크랙, 스크래치, 고착, 작동불량 등으로 인하여 사고로까지 이어질 수 있다. 사례 조사 결과 밸브의 고장 원인은 64%가 기밀누설이나 작동불량이었으며, 대부분의 밸브 누출 폭발사고는 설치현장에서 밸브 고착 등 작동불량을 해소하는 과정에서 발생했다. 이는 안전관리와 유지관리에 대한 시스템이 미비하고 안전밸브를 제외한 산업용 밸브의 유지관리 의무화가 되는 법규가 없어 권장사항과 유지관리 업체의 재량에 맡기고 있는 실정이기 때문이다. 따라서 철저한 유지관리로 위험요인을 제거하고 누출 사고 발생 시 피해의 최소화를 위해 초동대처방안이 마련되어야 한다. 본 연구에서는 산업현장에서 밸브의 사용 현황과 유지관리현황을 조사하고 밸브 모니터링을 통한 안전성 향상 방안을 제시하였다. 밸브상태진단 및 운영조회, 가스누출상시감시, 밸브 유지관리 비용절감, 전주기 수명관리 등의 효과를 갖는 모니터링 시스템 구축으로 가스안전관리 고도화에 기여할 수 있을 것이다.
Though a valve is a very important part in a system to control properly, it has potential failure caused by gap from valve stem to ball connection, and abrasion, crack, fixation causing operational trouble and accidents. 64% of the valve failure in the real case was the failure of airtightness and m...
Though a valve is a very important part in a system to control properly, it has potential failure caused by gap from valve stem to ball connection, and abrasion, crack, fixation causing operational trouble and accidents. 64% of the valve failure in the real case was the failure of airtightness and most accidents of leakage and explosion were occurred while fixing the failure. While there are no proper safety manual, maintenance procedure and regulation for industrial valves excluding safety valve, safety management for the valves is left to the discretion of the maintenance company. Strict maintenance that removes hazards and emergency response procedure are required to prevent and reduce the loss of accident. This study suggests safety enhancement measures through valve monitoring by investigating the status of use of valve and current maintenance. Enhancement of gas safety management can be acquired by a monitoring system that provides diagnosis for valve status, monitoring real-time gas leakage, management of entire cycle lifetime that can reduce maintenance cost.
Though a valve is a very important part in a system to control properly, it has potential failure caused by gap from valve stem to ball connection, and abrasion, crack, fixation causing operational trouble and accidents. 64% of the valve failure in the real case was the failure of airtightness and most accidents of leakage and explosion were occurred while fixing the failure. While there are no proper safety manual, maintenance procedure and regulation for industrial valves excluding safety valve, safety management for the valves is left to the discretion of the maintenance company. Strict maintenance that removes hazards and emergency response procedure are required to prevent and reduce the loss of accident. This study suggests safety enhancement measures through valve monitoring by investigating the status of use of valve and current maintenance. Enhancement of gas safety management can be acquired by a monitoring system that provides diagnosis for valve status, monitoring real-time gas leakage, management of entire cycle lifetime that can reduce maintenance cost.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 밸브상태진단 및 운영조회, 가스누출 상시감시, 밸브 유지관리 비용절감 및 전주기 수명관리를 위한 모니터링 시스템 구축을 통하여 가스안전 고도화에 기여하고자 한다.
본 논문에서는 가스밸브 고장 또는 밸브에서의 누출로 인한 가스사고 방지를 위해 다음과 같이 밸브의 상시 모니터링 방안을 제시한다.
요구가 있으면 테스트는 중단되고 밸브는 명령 받은 위치로 움직인다. 이 테스트의 목적은 밸브가 실제 비상 상황 시에 작동하는지 여부를 확인하고, 밸브 Seal에 발생하는 가스 Scale제거를 겸하여 테스트하기 위한 것이다.
제안 방법
따라서 본 연구에서는 밸브상태진단 및 운영조회, 가스누출 상시감시, 밸브의 열림 및 닫힘·밸브의 개폐 회전력·밸브 내 통과 유량 등을 상시 모니터링하여 밸브의 전주기 수명관리를 하도록 제안하였다. 또한, 밸브 내부에 센서를 장착하여 밸브 자체의 기능 결함 여부를 모니터링 하도록 제안하였다.
또한 정확하고 정밀한 점검을 위해 밸브 프로세스를 완전히 정지한 후 밸브를 점검하는 방법인 FST(Full Stroke Test)를 Flare Load Down 관련 SIS에 사용되는 모든 밸브에 대하여 4년에 한번 주기로 수행한다. 그러나 FST는 경제적·시간적 비용과 손실이 크다는 치명적인 단점이 있다.
따라서 본 연구에서는 밸브상태진단 및 운영조회, 가스누출 상시감시, 밸브의 열림 및 닫힘·밸브의 개폐 회전력·밸브 내 통과 유량 등을 상시 모니터링하여 밸브의 전주기 수명관리를 하도록 제안하였다. 또한, 밸브 내부에 센서를 장착하여 밸브 자체의 기능 결함 여부를 모니터링 하도록 제안하였다.
대상 데이터
2011년부터 2014년까지 국내의 밸브업체 3사를 대상으로 고장사례 조사를 한 결과 총 414건의 밸브고장 접수내역을 확인했다.
이론/모형
Flare Load Down과 관련한 Interlock Logic의 모든 On-Off 밸브에 PST(Partial stroke test)를 적용하였으며, SIL등급을 PST의 검사주기를 6개월 기준으로 계산하여 SIL3를 만족시켰다. PST는 계기가 운전이 시작되고 작동 중인 동안에 Fig.
성능/효과
가스밸브의 고장원인을 세부적으로 살펴보면 배관 내 이물질 혼입으로 인한 시트면 손상, 배관 용접시 퍼지 밸브 출구 측에 용접 접지연결로 인한 시트부 손상, 정기적인 밸브작동검사 미흡으로 인한 고착화로 작동 토크 상승, 배관공사중 부주의로 인한밸브 훼손, 밸브 오작동으로 인한 내부 부품 파손 및 퍼지 밸브 훼손, 임의의 퍼지밸브 교체작업으로 인한 용접부 누설, 유지관리 미흡 등 기밀누설이나 작동불량으로 나타났으며 고장의 64%를 차지했다.
밸브의 종류별 고장 통계를 분석한 결과 Fig. 2와같이 볼 밸브의 고장이 84%로 가장 많음을 확인하였으며, 밸브의 종류 중 볼밸브를 가장 많이 사용하고 있다는 것도 확인할 수 있었다.
후속연구
가스사고의 초기 대응은 결국 밸브차단이므로 본 연구에서 제안한 평상시의 모니터링 정보를 바탕으로 긴급할 때 밸브를 차단하여 사고를 예방할 수 있을 것이다. 또한, 밸브의 철저한 유지관리를 통해 사전에 위험요인을 제거할 수 있을 것이다.
결론적으로 밸브 모니터링을 통하여 밸브 상태진단 및 운영조회, 가스누출 실시간 점검, 전주기 수명관리를 통한 효율적 유지관리 및 수명 예측 등이 가능하며, 이를 기반으로 밸브 유지관리 가이드를 마련하면 가스안전관리 고도화에도 기여할 수 있을 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
산업용 가스밸브의 역할은?
밸브는 공정의 안전 운전, 설비 및 시스템의 제어를 위한 필수 요소 중 하나이다. 특히 산업용 가스밸브는 공정 중에 플랜지, 설비 및 기계장치류의 인입부 및 토출부, 설비의 운영 현황을 감시하기 위한 계기장치류를 연결하고 있다.
밸브의 의의는?
밸브는 공정의 안전 운전, 설비 및 시스템의 제어를 위한 필수 요소 중 하나이다. 특히 산업용 가스밸브는 공정 중에 플랜지, 설비 및 기계장치류의 인입부 및 토출부, 설비의 운영 현황을 감시하기 위한 계기장치류를 연결하고 있다.
밸브의 철저한 유지․관리가 필요한 이유는?
이처럼 밸브는 설비 및 시스템의 제어를 위한 필수 요소이지만 사용 중 Stem에서부터 볼까지의 연결부 유격으로 인한 개폐 불량이 발생할 수 있으며이 물질 유입, 마모, 크랙, 스크래치, 고착, 작동불량 등으로 인하여 사고로 이어질 수 있는 잠재적 위험요인이 상시 존재한다.
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