블록 밸브(Block Valve)로 산업용 유체 시스템을 차단하는 방법

블록 밸브(Block Valve)로 산업용 유체 시스템을 차단하는 방법

산업용 유체 시스템에서 유지보수를 수행할 때, 무엇보다 안전이 가장 중요합니다. 기술자가 게이지(gauge) 혹은 측정 장비를 교체할 때 라인 하나에라도 압력이나 유체가 남아 있다면 매우 위험해질 수 있습니다. 이 때문에 위기관리 매니저(risk manager)는 유지보수를 수행하기 전 모든 유체 시스템의 라인을 차단할 필요가 있다고 강조하는 것입니다.

유체 시스템에서 압력이 걸린 레그(energized leg)를 배출할 때 블록 밸브(block valve) 두 개를 연달아 설계하고 설치하는 것이 산업과 안전의 표준이 되었습니다. 더블 블록 밸브 배열(double block valve sequence)은 꼭 필요한 무압 및 무유량 상태를 만들 수 있는 매우 안전한 방법입니다.

엔지니어가 유체 시스템을 차단하기 위해 두 블록 밸브를 설계할 때는 일반적으로 두 가지 방법을 사용합니다. 첫 번째 방법은 두 블록 밸브 사이에 세 번째 밸브를 추가하여 첫 번째 블록에서 누설될 수 있는 압력을 전부 배출하거나 빼내는 것입니다. 두 번째 방법은 세 번째 밸브를 사용하여 유로의 방향을 유지보수 중인 라인 주변의 바이패스 루프(bypass loop)로 전환시키는 것입니다. 아래에서는 시스템 차단과 유지보수 시 안전에 집중한 설계 옵션을 제공하는 유체 시스템 구성 두 가지를 설명하였습니다.

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차단 구성의 주요 위치

유지보수가 필요한 플랜트 혹은 산업용 시설의 기술자들은 유체 시스템의 라인을 안전하게 차단하는 방법들을 알고 있어야 합니다. 차단 구성이 필요한 특정 위치는 다음과 같습니다.

1. 필터, 밸브, 트랜스미터(transmitte) 등 정기 유지보수가 필요한 모든 장비와 부품
2. 재구성, 수리 혹은 교체되어야 하는 모든 시스템, 스키드(skid), 라인
3. 점검이나 유지보수를 받아야 하는 주요 공정 파이프의 모든 부분
4. 공정 라인과 연계된 모든 계장 라인(예: 그랩 샘플 스테이션(grab sample station), 샘플링 시스템(sampling system), 압력계, 온도계, 또는 유량계)
5. 샘플링 시스템 내의 교정 유체(Calibration fluid)와 연결되거나 차단될 수 있는 모든 샘플링 스트림

차단 구성 옵션

산업 기준은 블록 하나만 갖추거나 예비품이 없는 상황을 만들지 않는 것입니다. 한 블록 밸브의 시트 전체에서 작은 누설이 발생했을 때 유지보수를 수행한다면 라인 전체에 점점 압력이 쌓여 매우 위험한 상황이 초래될 수 있습니다. 이럴 땐, 두 구성 방법 중 한 방법을 선택하여 유체 라인을 차단해야 합니다.

1. 더블블록앤블리드(DBB: Double-Block-and-Bleed)

더블블록앤블리드 혹은 DBB 배열은 유체 시스템을 차단하는 가장 간단한 방법입니다. 이 방법은 일반적으로 공정 인터페이스 밸브(process interface valve) 혹은 트랜스미터와 같이 기구 혹은 장비로 연결되는 라인을 사용하는 경우, 공정 라인에서 계장 라인으로 이송할 때 사용합니다. 세 개의 밸브는 한 개의 매니폴드 장치(single manifold unit) 혹은 세 개의 개별 부품으로 구성할 수 있습니다.

2. 바이패스 루프

바이패스 루프는 좀 더 복잡한 구성으로 유지보수 중인 유체 시스템 라인을 차단할 뿐만 아니라, 유로를 바꾸어 유지보수 중에도 공정이 가동하도록 하는 방식입니다.

이를테면, 바이패스 구성의 첫 번째 블록 밸브가 3-방향 밸브라면, 유지보수가 필요한 부분의 유로를 전환합니다. 이로 인해 가동을 중지하지 않고도 시스템 필터를 교체할 수 있습니다. 바이패스를 사용하는 또 다른 이유는 시스템 유체 흐름이 갑작스럽게 차단될 경우 발생할 수 있는 유압 충격 혹은 ‘수격 현상’을 방지하기 위함입니다.

올바른 블록 밸브 선택

모든 유체 시스템에서 유지보수를 준비할 때 가장 먼저 하는 일은 감압입니다. 이때 가장 좋은 방법은 유지보수를 시행할 라인에서 압력 상승을 방지하기 위해 두 블록 밸브를 연달아 설치하는 것입니다. 우수한 밸브는 시트에서 잘 누설되지 않겠지만, 그래도 누설이 발생할 수 있습니다. 예컨대, 야외에 있는 라인이 태양열에 의해 가열되어 밸브에 명시된 등급 이상으로 압력이 올라가는 경우입니다. 또한, 밸브가 적절하게 유지보수되지 않았을 경우 혹은 확실한 밀폐를 하지 못하는 밸브를 선택했을 경우도 포함됩니다. 이런 상황과 기타 잠재적인 누설을 방지하려면, 벤트(vent) 혹은 블리드 밸브(bleed valve)와 함께 두 번째 블록 밸브가 필요합니다. 이 대신, 다운타임(downtime)이 문제가 되지 않는다면 유지보수 중인 라인의 부품 역할을 하는 바이패스 루프를 선택하는 것이 좋습니다.

올바른 블록 밸브 선택

계장 라인에서 일반적으로 선택하는 두 가지 블록 밸브는 볼 밸브(ball valve)와 니들 밸브(needle valve)입니다. 유지보수 기술자는 각 시스템에 필요한 밸브의 시스템 사양을 반드시 확인해야 합니다.

볼 밸브: 볼 밸브는 빠른 차단과 대유량에 매우 적합합니다. 유로의 방향이나 차단 유무를 표시하는 핸들 또한 매우 유용합니다. 그러나 유체가 액체인 경우 볼 밸브가 갑작스럽게 액체의 흐름을 차단하여 유압 충격 혹은 ‘수격 현상’이 발생할 수 있고, 압력 표시기, 유량 미터기, 기타 이 차단 밸브 상단에 배치된 부품들이 손상될 수 있습니다. 유압 충격을 방지하는 데에는 몇 가지 방법이 있습니다. 그중 하나는 바이패스 루프를 포함시키는 것입니다. 첫 번째 볼 밸브를 닫기 전에 바이패스 루프를 열어 유체를 흐르게 하면, 갑작스럽게 유체 흐름이 멈추지 않고 압력이 급상승하지도 않습니다. 두 번째 옵션은 볼 밸브 대신 니들 밸브를 설치하는 것입니다.

니들 밸브: 원래 니들 밸브는 유량 제어 혹은 미세 유량 제어 목적으로 설치하지만, 확실한 밀폐에 효과적인 경우도 많습니다. 또한, 니들 밸브를 사용하면 유체 시스템이 점진적으로 차단되기 때문에 유압 충격을 방지할 수 있습니다. 니들 밸브를 블록 밸브로 사용하는 경우, 회전 팁(rotating tip) 혹은 소프트 스템 팁(soft stem tip)과 함께 사용하여 목적에 맞게 설계해야 합니다. 니들 밸브를 사용할 때 누설을 방지하기 위해 특별한 설계 구성이 필요할 수 있습니다. 예컨대, 셧오프 도중에 금속 V-팁이 금속 시트로 갈려 들어가 긁힘을 유발할 수 있습니다.

일체형(Integral) DBB: 스웨즈락은 안정성을 추가로 제공하기 위해 일체형 더블블록앤블리드(DBB) 구성을 제공합니다. 누설 부위의 발생 가능성을 낮추고, 설치 공간과 무게를 줄였으며, 설치를 간소화하여 더 간단한 시스템을 만들 수 있습니다.

차단 구성에 무심코 다른 유체 시스템 부품을 사용하지 않도록 주의하십시오. 볼 밸브와 일부 유형의 니들 밸브는 확실한 밀폐를 위해 제조되었지만, 레귤레이터는 그렇지 않습니다. 대부분의 유체 흐름을 막을 때 사용할 수 있다고 해도 말입니다. 레귤레이터 주변에서 차단해야 할 때는 상단에 볼 밸브를 설치하는 것이 가장 안전합니다.

블록 밸브를 선택하고 차단 구성의 두 번째 블록 밸브 하단에 압력 표시기를 추가 설치하는 것도 좋은 방법입니다. 유지보수 시 압력을 육안으로 확인할 수 있기 때문입니다.

시간을 두고 블록 밸브를 사용하여 유체 시스템 라인을 올바르게 차단하면 더 안전하게 유지보수를 수행할 수 있을 뿐 아니라, 시스템 가동 시간을 늘려 플랜트에 수익을 올릴 수 있습니다. 유체 시스템을 안전하게 구성하고 직원에게 우수한 교육을 제공하려면, 스웨즈락 유체 시스템 인증 교육 과정에 등록하거나 스웨즈락 현지 판매 및 서비스 센터로 문의하십시오.

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