가스 압력 조절 장치: 작동 방식, 선택 기준 및 안전성

가스 네트워크가 5kPa가 필요한 용광로에 공급하지만 공급 라인은 0.3MPa로 작동하고 사용량이 적은 시간에 변동하는 경우 안전한 작동과 공정 혼란 사이의 차이는 매우 희박합니다. 이러한 마진을 관리할 수 있게 만드는 구성 요소는 가스 압력 조절 장치입니다. 즉, 가변적인 입구 압력을 안정적이고 미리 설정된 출구 압력으로 줄이는 자체 작동 밸브입니다. 이 기사에서는 이러한 장치의 작동 방식, 한 설계를 다른 설계와 구분하는 요소, 올바른 장치를 선택하는 방법, 건너뛰어서는 안 되는 안전 및 유지 관리 조치에 대해 설명합니다.

가스 압력 조절 장치란 무엇입니까?

가스 압력 조절기 또는 가스 압력 감소 밸브라고도 하는 가스 압력 조절 장치는 하류 압력의 네거티브 피드백을 사용하여 제어된 배출구 압력을 유지합니다. 출구 압력이 설정값 아래로 떨어지면 조절기가 열려 더 많은 가스를 공급합니다. 배출구 압력이 설정점 이상으로 상승하면 유량을 줄이기 위해 약간 닫힙니다. 그 결과 수요 변화와 입구 압력 변화에 걸쳐 사용 가능한 범위 내에서 출구 압력이 유지됩니다.

조절 장치는 천연 가스 분배용 파이프라인 조절기, LPG 실린더용 감압 밸브, 산업용 조절기 패키지, 전체 가스 압력 조절 상자 및 캐비닛 등 다양한 형태로 존재합니다. 이들 모두가 존재하는 이유는 하나입니다. 압력 조절이 없으면 다운스트림 버너, 솔레노이드 밸브, 계량기 및 안전 제어 장치가 불안정한 연소, 씰 누출, 장비 피로 및 심지어 과압 실패를 유발하는 압력 변동을 수신합니다. 따라서 신뢰할 수 있는 가스 압력 조절 장치를 선택하는 것이 중요합니다. 성능 결정만큼 안전 결정 .

가스 압력 조절 장치의 작동 방식

작동 원리는 힘의 균형입니다. 스프링 또는 파일럿 시스템이 기준력을 생성합니다. 이러한 힘은 일반적으로 다이어프램이나 피스톤과 같은 감지 요소를 밸브 개구부 쪽으로 밀어냅니다. 하류 압력은 감지 요소의 반대쪽에 작용합니다. 하류 압력이 떨어지면 기준 힘이 승리하고 밸브가 열립니다. 하류 압력이 상승하면 밸브가 닫힌 위치로 이동합니다. 밸브는 가스 수요에 맞춰 필요한 개방 위치에 고정됩니다.

제어 순서에 대한 자세한 설명은 다음을 참조하세요. 가스 압력 조절기가 작동하는 방식 실제 가스 시스템에서

세 가지 기능적 요소

모든 조절기는 세 가지 기능 요소로 축소될 수 있습니다. 즉, 오리피스와 밸브 포핏인 감압 요소; 다이어프램 또는 피스톤인 감지 요소; 그리고 조정 스프링 또는 파일럿 압력인 기준 힘 요소가 있습니다. 감지 요소는 작은 압력 변화에 반응할 만큼 충분한 면적과 감도가 필요합니다. 스프링은 시간이 지나도 보정을 유지해야 합니다. 오리피스는 불안정하거나 과도한 소음을 발생시키지 않고 전체 흐름 범위를 처리해야 합니다.

단일 단계 및 2단계 규제

단일 단계 조절기는 간단하고 콤팩트하며 비용이 저렴하지만 입구 압력이 변하면 출구 압력도 변합니다. 2단계 조절은 하나의 조절기를 차례로 배치합니다. 첫 번째 단계는 큰 입구 압력 변동을 흡수하고 두 번째 단계는 안정적인 출구 압력을 제공합니다. 절충점은 크기, 비용 및 추가 구성 요소입니다.

주요 유형 및 적용 시나리오

가스 압력 조절 장치는 여러 기계적 구성으로 제공됩니다. 중요한 차이점은 입구 압력 등급, 출구 압력 조정 가능성, 유량 및 장치가 설계된 용도입니다. 가스 실린더에서 잘 작동하는 조절기는 분배 라인에 비해 크기가 작을 수 있으며, 스프링 범위가 넓은 파이프라인 조절기는 소형 버너 트레인에 비해 너무 둔감할 수 있습니다.

천연가스 파이프라인 압력 조절기는 유통 네트워크, 서비스 라인 및 스테이션 배관에 사용됩니다. 안정적인 저압 배출구를 유지하면서 다양한 수요 변화를 처리해야 합니다. 이러한 유형의 의무에 대한 일반적인 선택은 다음과 같습니다. 천연가스 파이프라인 압력 조절기 , 이는 민감한 다이어프램 요소, 교체 가능한 시트 및 일반적인 도시가스 출구 압력에 맞는 스프링 범위를 결합합니다.

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애플리케이션별 설계

산업용 가스 압력 조절기는 버너, 보일러, 용광로 및 공정 장비용으로 설계되었습니다. 종종 더 높은 출구 압력 정확도가 필요하며 필터, 안전 차단 밸브, 릴리프 밸브 및 압력 스위치가 있는 가스 트레인에 설치됩니다. 대규모 산업 시스템의 경우 산업용 가스 압력 조절기 올바른 오리피스 크기와 정확도 등급을 갖춘 것이 실용적인 선택입니다.

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LPG 감압 밸브는 주변 온도와 액체 레벨에 따라 변하는 실린더 증기압과 함께 작동합니다. 고압 조절 밸브는 압축 천연 가스 또는 고압 가스 시스템에 사용되며 더 강한 재료와 더 엄격한 차단이 필요합니다. 건물 서비스 라인의 경우 조절 기능은 흔히 벽걸이형 장치에 패키지되어 있으며 다음과 같은 질문이 있습니다. 가스 압력 조절 상자 크기 조정 및 유지 관리 장비 선택의 일부가 됩니다.

가스 압력 조절 장치를 선택하는 방법

올바른 가스 압력 조절 장치를 선택하는 것은 사용 가능한 가장 큰 밸브를 선택하는 것이 아닙니다. 올바른 장치는 최소 바이패스 유량에서 최대 수요까지 전체 유량 범위에 걸쳐 설정점을 유지하면서 다운스트림 장비에 대해 허용 가능한 한도 내에서 잠금 및 드루프를 유지하는 장치입니다.

주요 사양 매개변수

아래 표에는 견적 요청에 기재해야 하는 매개변수와 각 매개변수가 중요한 이유가 요약되어 있습니다.

또한 레귤레이터뿐만 아니라 전체 가스 트레인에 대해서도 생각해 보십시오. 조절기의 필터 상류는 파이프 스케일과 먼지로부터 시트와 감지 요소를 보호합니다. 릴리프 밸브 다운스트림은 조절기가 고장날 경우 장비를 보호합니다. 가스가 습하거나 차갑거나 신맛이 나는 경우 다이어프램, 시트 재질, 본체 재질이 작동 조건에 적합한지 확인하십시오.

안전 및 품질 고려사항

과압 보호

압력 조절 장치를 유일한 안전 요소로 취급해서는 안 됩니다. 밸브 시트가 누출되거나 조절기가 고장나거나 다운스트림 밸브가 빠르게 닫혀 갑작스러운 압력 상승이 발생하는 경우 과압이 발생할 수 있습니다. 모든 중요한 시스템에는 최대 허용 배출구 압력보다 높지만 다운스트림 장비 등급보다 낮게 설정된 가스 안전 릴리프 밸브가 있어야 합니다. 인증을 받은 가스 안전 릴리프 밸브 설정된 압력에서 열리고 하류 라인이 전체 입구 압력에 노출되는 것을 방지합니다. 릴리프 용량, 설정된 압력 허용 오차 및 환경 노출을 기준으로 선택하십시오.

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재료 및 온도 선택

온도 변화는 가스 압력 조절 장치의 정밀도에 영향을 미칩니다. 겨울철 실외 LPG 서비스 또는 LNG 증기 적용과 같은 저온 설치에는 설계에 따라 -30°C 이하 또는 그 이하에서 유연성을 유지하는 다이어프램 재료가 필요합니다. 산업용 용광로 근처의 고온 설치에는 부드러워지거나 변형되지 않는 씰과 금속 부품이 필요합니다. 가스에 응축수나 황화수소가 포함되어 있는 경우 기계적 강도뿐만 아니라 내화학성을 고려하여 엘라스토머와 본체 재질을 선택해야 합니다.

검증 및 품질 관리

조정기 설정값은 공장에서 테스트된 경우에만 유용합니다. 레귤레이터 정적 특성 테스트 벤치, 스프링 테스트 기계, 고온-저온 테스트 챔버를 운영하는 제조업체는 배송 전에 성능을 검증할 수 있는 내부 능력을 갖추고 있습니다. 사내 X선 검사 및 용접봉 건조 오븐은 최종 조립을 넘어선 품질 프로세스의 추가적인 표시입니다. 공급업체에 문서화된 테스트 결과를 요청하고 제조업체가 이러한 기능을 입증할 수 있는지 확인하십시오.

설치, 시운전 및 유지보수

설치

조절 장치를 올바른 흐름 방향으로 설치하고 다이어프램 챔버를 수직으로 유지하십시오. 몸체에 기계적 응력이 가해지지 않도록 배관을 지지하고, 통풍구가 막히지 않게 하여 비, 벌레, 서리로부터 보호되도록 하십시오. 파일럿 작동식 조절기의 경우 감지 라인이 엘보우나 밸브의 난류 대신 안정적인 압력 판독값을 수신할 수 있도록 충분한 직선 파이프를 허용합니다.

시운전 및 유지보수

시스템을 시작하기 전에 라인을 퍼지하고 누출 테스트를 수행하십시오. 가스가 제어된 속도로 흐르는 동안 설정점을 조정한 다음 다운스트림 밸브가 닫힌 후 잠금 압력을 측정합니다. 다음 검사 시 비교를 위해 이 값을 기록해 두십시오. 예정된 유지 관리 중에 다이어프램이 늘어나거나 갈라지지 않았는지 검사하고, 밸브 시트에 마모가 있는지 확인하고, 스프링과 조정 장치가 자유롭게 움직이는지 확인하고, 릴리프 밸브가 설정 지점에서 열리는지 확인하십시오. 다음과 같은 구조화된 기능 점검 가스 압력 조절기가 올바르게 작동하는지 확인하는 방법 , 안전 이벤트가 발생하기 전에 작은 결함을 식별하는 데 도움이 됩니다.

가스 압력 조절 장치는 고압 네트워크가 장비에 사용 가능하고 안정적인 가스 공급이 되는 지점입니다. 선택은 입구 압력 등급, 출구 압력 범위, 유량, 정확도 등급, 잠금 압력, 재료 및 온도 범위 등 검증된 데이터를 기반으로 해야 합니다. 이는 필터, 안전 릴리프 밸브 및 차단 밸브가 포함된 전체 가스 트레인의 일부로 설치되어야 하며 공장에서 및 시운전 중에 테스트를 거쳐야 합니다. 규제 기관과 내부 테스트 장비 및 문서화된 품질 프로세스를 결합한 공급업체는 사양부터 장기적인 운영까지 작업을 더 쉽게 만듭니다.