STEAM PIPING DESIGN CRITERIA

▣ General

1) 개요

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

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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

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▣ 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)

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▣ 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

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▣ 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