STEAM PIPING DESIGN CRITERIA

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▣ General

1) 개요

설계 단계에서 증기나 물의 역류에 의한 터빈유입으로부터 증기터빈을 보호하기 위해 특별한 주의가 필요함 (발전소의 운전정지 원인이 됨)

2) 적용 대상

Steam & Water Cycle의 설계요건을 따라야 하고, 추기 배관에 설치되는 배수 방식, 체크밸브 및 차단밸브의 정확한 숫자는 설계 대상 발전소의 P&ID에 따라서 설계해야 함

추기 배관의 밸브의 위치
추기 배관의 배관경로
배수계통과 배관관로 설계요건

▣ Check Valves & Shutoff Valves Location

– 과속과 물의 역류로부터 증기터빈을 보호하기 위해, 체크밸브와 차단밸브가 추기 배관에 설치하여야 함

– 정상운전 중에, 스윙체크밸브(Free-swinging check valve)는 증기의 흐름에 따라 부분적 또는 완전히 열린 상태가 유지되며, 비정상적인 상황하에서는 닫히게 됨

– 체크밸의 위치 적용 기준

첫 번째 체크밸브는 터빈정지나 부하 저감시 터빈 내로 팽창하여 회전자(Rotor)의 속도를 가속시킬 수 있는 증기 에너지를 감소시키기 위하여 가능한 한 터빈노즐 가까이에 위치시켜야 함
터빈노즐의 후단에 위치한 추기 수평배관에 첫번째 체크밸브를 설치하여야 함
터빈노즐 연결부로부터 최대 10m (33 feet) 이내에 체크밸브를 설치해야 함
두 번째 체크밸브 (추기지점에서 물과 증기의 역류 위험이나 과속을 유발할 수 있는 에너지량에 따라 필요한)는 증기나 물이 발생하는 위치에 가까이 위치 설치해야 함
추기배관에 물이 들어가는 것은 수격현상을 유발할 수 있음
차단밸브는 물이 역류할 수 있는 위치에 가능한 한 가까이 설치하여야 함
열교환기의 상단에 위치 하여야 함
밸브가 닫히는 시간은 ASME/TDP1의 요건에 따라야 함 (밸브가 닫히는 시간은 물이 밸브의 최저점에 도달하기 전에 밸브가 닫혀야 한다는 조건을 만족시켜야 함)

▣ Drain System

– 배수계통의 역할

물로 인한 터빈 Damage를 방지하고 배관에서의 수격현상을 방지하기 위한 응축수 제거
밀폐 용기와 배관의 예열 (Warming up)
운전 중에 구성요소 안에서 응축수가 발생하는 것을 방지하고, 시동 중에 과도한 열응력이 발생하는 것을 피하기 위한 일정한 온도유지
발전소 운전정지 원인의 대부분인 추기관으로 부터 터빈으로 흘러 들어가는 물에 의한 Damage를 방지
증기배관에서 수격현상 발생 방지
증기배관의 배수계통은 위의 Damage를 방지 할 수 있는 개념을 가지고 설계하여야 함

▣ Abbreviations

배관 부품의 배열과 관로는 언제든지 자연배수가 가능하도록 신중하게 배치하여야 함
자연배수의 원리에 입각한 최선의 배수방식은 고장이 나고 유지 보수가 필요한 많은 수의 밸브, 트랩, 조절장치, 계측기 등과 같은 장치를 줄일 수 있음
응축수 흐름의 방향과 기울기는 항상 증기흐름 방향과 같아야 함
배수가 필요한 모든 증기배관은 어떠한 운전조건에서도 배관의 열팽창을 고려하여 주증기의 방향으로 응축수 배출지점을 향해 2%의 기울기를 주어야 함
배관 관로 상에는 적절한 배수가 있더라도 과도한 잔여 응축수의 축적으로 인한 잠재적 위험 때문에 포켓이나 루프는 피해야 함
역발향으로의 흐름은 피해야 하고, 오직 짧은 구간에서만 역방향으로 배수가 가능하며 예외적인 경우는 반드시 터빈공급자의 동의를 받아야 함
배관의 모든 저점에는 배수관을 설치 수평배관에서 매 20m(65feet)마다 배수를 하여야 함
배관계통에서 저점에 설치되는 밸브의 케이싱에서 배수되어야 하며 전체 배관계통의 배수를 밸브의 케이싱에서 하는 것은 피해서 설계해야 함
배수관의 배치 : 배수관은 배수탱크(Drain Tank)로 지속적인 경사를 주어야 하며 포켓이나 루프는 피해서 설계해야 함
응축수 흐름의 방향과 기울기는 항상 증기 흐름 방향과 같아야 함
배수가 필요한 모든 증기배관은 어떠한 운전조건에서도 배관의 열팽창을 고려하여 주증기의 방향으로 응축수 배출지점을 향해 2%의 기울기를 줘야 함