과압의 정의와 원인

Over pressure 정의

 

Over pressure 란 우리말로 초과 압력을 뜻하며 사전적으로 최대 허용 가능 압력(*MAWP)을 초과한 압력이라 정의합니다. 설계 범위내에서 장치류의 운전 압력은 정상 운전 압력과 최대 허용 가능한 압력 범위내에서 설정됩니다. *MAWP : Maximum allowable working pressure

• Operating pressure (Normal operating pressure) : 정상 운전 압력
• Maximum allowable working pressure : 최대 허용 가능 압력
• Design pressure : 설계 압력

Over pressure 는 공정 내에서 높은 압력을 받고 있는 장치류 혹은 배관 내 비정상적인 초과 압력을 의미하며 이러한 상황이 발생하여 지속된다는 것은 시스템내 구성요소의 안전을 위협하는 요인으로 작용함을 뜻합니다. 

 

그렇다면 Over pressure 가 발생하는 원인은 어디에 있는 것일까요? 

 

압력은 시스템 내에서 지속성을 갖고 있으며 특정 구간을 지날 때 유입압력과 배출압력으로 구분합니다. 이러한 유입, 배출 관계에 있어 어느 한 쪽이 불균형 상태를 나타낼 때 허용 압력을 초과하는 비정상상태 즉 Over pressure 상태로 전환되는 것을 의미합니다. 

 

 

발생원인 (예시)

• 유입압력이 배출압력보다 클 경우 : 예를 들어 들어오는 유입압력이 10 kg/cm g 이며 배출 압력이 10kg/cm g 보다 작을 경우
• Upstream에서 유량 제어 장치류의 고장 발생 시 : 초과 유량이 유입될 경우
• Downstream 으로 가는 출구 방향 쪽에 막힘이 있는 경우 : 정상 유량 압력이 흐르지 못하여 막힘
• 밀폐된 공간에서 온도 상승으로 인한 유체의 팽창 (화재)
• 날씨 변화에 의한 온도 상승 = Pressure and temperature changes

 

방지방안 (Protection concept)

 

Over pressure를 제어하기 위한 기본적인 방안은 2 가지가 있습니다. 

1. 압력 보호 센서 : 압력 보호 센서는 정상운전을 초과한 과압 상태로 진입하는 것을 사전에 계측하여 이를 차단하기 위한 센서로 계측 제어 용어로 Pressure sensor high 를 말하며 P&ID 상에는 PSH로 표기 합니다. 
2. 안전 밸브 : 고압으로 작동하는 장치류의 과압을 해소하기 위해 안전밸브(Pressure safety valve)를 부착합니다. 안전 밸브는 고압 작동시 대기 및 지정한 관로를 따라 압력을 배출하여 시스템 내 압력을 떨어 뜨리는 역할을 수행합니다. 

 

내용 정리

 

Over pressure 는 MAWP를 초과한 압력으로 일정 시간이상 과압이 지속될 경우 시스템 안전에 심각한 위험을 야기할 수 있습니다. 발생원인은 유입, 배출 압력의 균형이 맞지 않을 때 발생하며 이를 방지하기 위해 2가지 안전 요소 PSH, PSV를 고려해야 합니다. 

 

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