본 내용은 DPP (Diesel Power Plant) 의 P&ID 작성 시 각종 SYSTEM에 사용되는 GENERAL VALVE의 목적, 용도 및 경제성을 고려한 분류와 PIPE 내부 유체 적정속도, 배관 연결방법 및 Support 간격 등에 대한 내용으로 구성하였습니다. 실 업무에 참고가 되었으면 합니다.
밸브와 배관 설계 ( Valves & Piping Design)
1. GENERAL VALVE
1) GATE VALVE : 가장 널리 사용되는 밸브로, 유체의 흐름방향과 직각방향으로 개․폐되며 PRESSURE DROP이 비교적 적다. 주로 2-4 INCH사이의 배관에 사용되며, 자주 개/폐할 필요가 없는 곳에 사용되고 정밀한 FLOW CONTROL이 어렵고, VIBRATION, VALVE SEAT의 손상 등으로, THROTTLING밸브로는 사용되지 않는다.
A) FUEL OIL, LUBE OIL LINE : 2 INCH 이하는 SOCKET WELDING TYPE GATE VALVE 2½ INCH 이상은 FLANGED TYPE GATE VALVE
B)WATER LINE : 2½ INCH 이하는 SOCKET WELDING TYPE GATE VALVE 3 INCH 이상은 BUTTERFLY VALVE
C)STARTING AIR LINE : 종래에는 BALL VALVE를 주로 사용하였으나, 기술의 발달로 단속 성능이 좋아져 GATE VALVE를 많이 사용하는 추세이다.
내연 발전소(Diesel Based Power Plant) 또한 AIR LINE의 OVERHAUL이 많지 않고, 완전한 SEALING이 필요치 않으며 BALL VALVE에 비해 상대적으로 가격이 저렴하므로,
- 2INCH이하는 SOCKET WELDING TYPE GATE VALVE
- 2½INCH 이상은 FLANGED TYPE GATE VALVE를 사용
그러나 DRAIN LINE은 GLOBE OR BALL VALVE를 사용.
2) BALL VALVE : SEALING성능이 가장 뛰어나며 주로 고온, 고압의 액체, 기체의 완전한 단속이 요구되는 곳에 사용되고 값이 비싸다.
3-WAY, 4-WAY등 여러 방향 동시제어가 가능하여 주로 CONTROL용으로 (CHANGE OVER)많이 사용된다.
3) PLUG VALVE OR COCK VALVE : SEALING 성능이 뛰어나며 유체의 빠른 제어 및 방향조절이 가능하고, BALL VALVE에 비해 가격이 저렴하여, 저압의 DUPLEX FILTER의 CHANGE OVER등으로 사용되나, PLUG와 BODY SEAL사이에 이물질 유입이 비교적 쉬워 사용에 주의를 요한다.
4) GLOBE VALVE : SEALING 성능이 뛰어나며 OPERATION이 잦고 유량 조절이 요구 되며 곳, THROTTLING이 필요한 곳 등에 사용되며, PRESSURE DROP 과 가격이 GATE VALVE에 비해 높다.
모든 SYSTEM의 DRAIN과 VENT LINE에 사용되고 2 INCH 이하는 SOCKET WELDING TYPE, 2½ INCH 이상은 FLANGED TYPE가 사용된다.
5) NEEDLE VALVE : THROTTLING이 가능하며 주로 GAUGE류, METER류에 사용되어 PRESSURE OR TEMPERATURE가 GAUGE 류에 직접적으로 작용하는 것을 막아 기기를 보호할 목적으로 액체, 기체 등에 사용된다.
일명 GAUGE VALVE라고도 하며, 본 VALVE바로 전 배관은 필히 LOOP배관을 한다.
6) BUTTERFLY VALVE : 주로 2 INCH 이상, 100°이하, LOW PRESSURE LINE에 사용, THROTTLING 기능이 우수하고 유량조절로 HEAT RATE CONTROL이 필요한 WATER, LUBE OIL LINE등에 많이 사용된다.
단점으로는, BODY 안쪽에 SEALING을 RUBBER 계통으로 사용하므로 고온, 고압, HIGH VELOCITY LINE에는 사용이 불가하다.
3 INCH이상의 WATER SYSTEM에는,
A) MAINTENANCE가 필요 없는 곳에는 WAFER TYPE BUTTERFLY VALVE
B) MAINTENANCE가 잦은 곳은 FLANGED TYPE BUTTERFLY VALVE 가 사용된다.
참고로, LUBE OIL SYSTEM에도 LARGE BORE는 BUTTERFLY VALVE 가 사용되기도 하며, 압력이 높지 않은 2 STROKE는 ENGINE 입구측(안전상)을 제외한 FILTER 이전 LINE에는 본 VALVE 가 사용되어 진다.
* SIZE 에 따라
A)LEVER HANDLE TYPE(6 INCH 이하) 과
B)WORM GEAR OPERATING TYPE(8 INCH이상),
C)MOTORED TYPE가 있다.
* JOINT형상에 따라
A)WAFER TYPE : BOLTING HOLE이 없고 양쪽 PIPE의 FLANGE를 이용하여 고정하므로 MAINTENANCE 불가하나, OVERHAUL 이 필요 없는 부분에 많이 사용.
B)LUGGED TYPE : BOLTING HOLE 부분만 돌출되어 암나사가 시공되어 있어 양쪽에서 BOLTING 하므로 OVERHAUL 가능하나, 돌출부 CRACK 문제가 빈번하므로 사용에 주의를 요함.
C)FLANGED TYPE : FLANGE가 붙어있어 안정적인 체결이 가능하나, 면간거리가 길고 값이 타 TYPE에 비해 비싼 편이나 GATE VALVE에 비해 가격이 상대적으로 저렴하므로 많이 사용되는 편임.
7) CHECK VALVE : 주로 PUMP 토출측에 설치하여 역류방지 기능을 목적으로 한다.
* SIZE에 따라
A) LIFT CHECK : 2 INCH 이하 SMALL LINE에 SOCKET WELDED TYPE를 적용하며, 나사 체결식으로 HANDLE이 있는 TYPE의 CHECK GLOBE VALVE를 사용할 경우 VALVE를 CLOSE 했을 때는 GLOBE VALVE 기능도 함께 있으므로, GATE VALVE와 CHECK VALVE를 이중으로 사용할 필요가 없어 원기절감이 기대된다. 단, LIFT CHECK는 기능상 HORIZONTAL 방향으로만 설치해야 한다.
B) SWING CHECK : 2½ INCH 이상의 구경에 사용되며, 2½ INCH 이상 SIZE에서 LIFT CHECK도 있으나, 가격이 저렴하여 주로 SWING CHECK를 사용한다. 나사 체결식 CHECK GLOBE VALVE TYPE도 있으나, LARGE BORE의 경후 BUTTERFLY + SWING CHECK 또는GATE+SWING CHECK 보다 가격면에서 MERIT가 없고, 유량조절 및 THROTTLING 기능을 수행할 수 없어 잘 사용되지 않는다.
2.관내유속(DELIVERY SIDE)-m/sec
일반적으로 OEM 엔진 Manufacturer 의 GUIDE BOOK에 표기된 것은 엔진 INTERNAL PIPING 기준으로, PLANT 배관의 경우 PRESSURE DROP은 유속의 제곱에 비례하므로, 압력손실, 곧 PUMP의 동력소모를 줄이기 위하여 구경을 크게하고 속도를 줄이는 것이 일반적이나, PIPING 금액의 상승을 가져오므로 적절한 SIZING이 요구된다.
현재까지 실적공사 및 관련서적의 DELIVERY SIDE평균 유속을 알아 본 결과로, 아래 제시된 수치로 SIZING을 할 것을 권고하며, SUCTION SIDE는 계산된 DELIVERY SIDE의 구경보다 최소 같거나, 한 SIZE 크게 SIZING 해야 한다.
3.PIPING CONNECTING METHOD
1) WELDED JOINT : LEAKAGE방지 및 접합효율이 뛰어나나 DISMANTLING이 어렵고, STEEL에만 적용된다. 호칭경에 따라.
A) SOCKET WELDING JOINT : 2 INCH 이하 SMALL LINE에 WELDING CONNECTOR 또는 COUPLING을 사용하여 용접연결.
B) BUTT WELDING JOINT : 2½ INCH 이상 LARGE BORE에 PIPE와 PIPE를 직접 맞대기 용접하는 방법.
2) SCREW OR THREADED JOINT : 주로 2 INCH 이하 SMALL PIPE끝단에 나사를 가공, 자주 MAINTENANCE가 요구되는 곳에 사용되나, LEAKAGE에 약해 잘 사용되지 않는다.
3) FLANGE JOINT : 주로 2½ INCH 이상의 배관에 자주 MAINTENANCE가 요구되는 곳에만 사용되고 연결효율은 좋으나, BOLT & NUT, GASKET 등 부속자재가 필요하여 비용이 많이 든다.
A) SLIP-ON FF FLANGE : FLAT FACE의 약어로 FLANGE의 접촉면이 평탄하고, PIPE가 FLANGE HOLE에 끼워져서 용접후 상대측 FLANGE와 BOLTING으로 연결된다. 사용압력은 10 BAR 이하이다.
B) SLIP-ON RF FLANGE : RAISED FACE의 약어로 FLANGE의 접촉면이 2-3mm정도 돌출되어 여기가 GASKET의 접촉면이 되고, 역시 PIPE가 FLANGE HOLE에 끼워져서 용접된다. 사용압력은 10-16 BAR 이다.
C) WELDING NECK FLANGE : 사용압력이 20 BAR 이상에서 사용되는 FLANGE로 FLANGE 측 PIPE연결부가 PIPE와 같은 SIZE/형상으로 돌출되어 있어 PIPE와 BUTT WELDING 되어 상대측 FLANGE와 BOLTING으로 연결된다.
4) BITE TYPE JOINT : 2INCH 이하의 배관에 사용되며, CONNECTOR를 사용하므로 내부의 SLEEVE가 PIPE와 밀착되어 누수염려가 없고, 별도의 가공이나 용접이 필요 없어 자주 MAINTENANCE가 요구되는 곳에 사용되나 가격이 높은 편이다.
5) BELL & SPIGOT : BELL 모양의 PIPE끝단에 상대측 PIPE를 끼우는 형식이며, LOW PRESSURE의 WATER, SEWAGE 이송용으로 쓰이나, PLANT 배관에는 잘 사용되지 않는다.
6) FLEXIBLE/EXPANSION JOINT : 진동이 있는 기기의 연결배관이나, HOT WATER/STEAM LINE의 HEAT EXPANSION REMOVAL용, 배기 DUCT의 열팽창 상쇄용으로 많이 사용된다.