Basket Strainer vs. Filter

Filter는 압력용기에 해당되며, strainer는 piping specialty에 해당됨에 따라 국내법 적용도 다르고 적용 code도 다르다. 특히 basket strainer의 경우 모양이 마치 filter와 흡사하여 실무에서 적용시 혼선이 있을 수 있으며 관련하여 engineering practice 기준으로 아래와 같이 정리를 하였다.

 

 

Filter나 strainer는 유체중 원치 않는 불순물이나 입자들을 제거하기 위한 설비로서 주요 차이점은 제거하려는 입자의 크기이다. Strainer는 액체나 기체중 visible하고 입자크기가 큰 불순물을 제거하며, 반면 filter는 눈에 보이지 않는 매우 작은 입자크기의 불순물을 제거한다. 이들은 후단 설비를 보호하거나 quality를 유지하도록 불순물들을 제거하며 운전중 cleaning을 위한 switch목적으로 spare를 필요로 한다.

basket strainer

 

Strainer의 목적은 주로 펌프 보호를 위해 많이 적용하며 입자 유입에 따른 펌프 impeller 손상 등을 방지하기 위해 설치한다. Filter에 비해 장점은 cleaning을 위한 system으로부터 분리가 용이하여 downtime을 줄일 수 있다. Filter는 보다 미세한 크기의 입자를 제거하며 주로 내부에 cartridge와 같은 element가 설치되어 주기적으로 교체를 한다. Strainer는 주로 screen이 내부에 있으며 cleaning을 통해 reuse한다.

 

 

Filter는 눈에 보이지 않을 정도의 크기인 40마이크론 이하의 입자 크기를 제거하며, strainer는 40마이크론 이상의 입자 크기를 제거한다. 아울러 strainer를 통과하는 액체의 차압은 크지 않지만 filter의 경우 내부 element로 인해 clean상태에서는 일정 차압이 발생하며 dirty일 경우 크게 증가하여 곧바로 cleaning 및 교체를 해야 한다.

 

cartridge filter 제작도면

 

Filter와 strainer를 선택할 때 고려해야 하는 요소로는 phase, 제거할 입자의 크기, cleaning을 위해 shutdown해야 하는지 여부, 유량이나 압력, 배관 size 등이다. 일반적으로 설비 보호가 아닌 process performance를 만족하기 위해 시스템 중 불순물을 분리하기 위해서는 filter를 적용하고, pump나 compressor, instrument 등 후단 설비나 계기 보호를 위해서는 주로 strainer를 이용한다.

basket strainer operation

 

Filter는 surface filter와 depth filter로 나누며 surface filter는 입자 농도가 높을 때 사용하고 depth filter는 농도가 낮을 때 사용한다. Surface filter는 backwashing을 필요로 하는 공정에 잘 적용할 수 있다. Back filter는 filter housing, filter bag으로 구성되며 다른 type에 비해 저렴하고 일부 bag filter는 steam jacket이 설치되기도 한다.

 

Cartridge filter는 modular cartridge를 housing내에 설치하여 service 기간이 길다. Auto self cleaning filter는 연속 공정의 tubular backwashing과 기계적 cleaning 기술을 적용하며 product down time을 줄이고 유지관리를 용이하게 한다.

 

 

최대 유량에 대해 설계를 하되 minimum flow rate는 backwashing filter에 대해 중요하다. 아울러 최대 압력기준으로 설계를 하며 최소압력은 automatic self cleaning filter에 적용한다. Filter는 mesh number (인치당 opening수), mesh size, mesh 한가닥 직경으로 규정한다. 연속공정이라면 duplex strainer를 설치하고, cleaning을 위해 해체를 피하려면 self cleaning filter를 고려한다.

cartridge filter

 

 

strainer는 line상에 설치되는 mechanical device로서 주기별로 cleaning을 하여 재사용한다. Basket type은 debris를 모으는 chamber와 drain connection으로 구성되며 process와는 수평배관으로 연결된다. Simplex와 duplex type이 있다.

 

Y type 혹은 T type은 수평, 수직 배관에 연결이 되며 basket strainer보다 더 높은 운전압력에서 적용할 수 있다. Temporary strainer는 start-up 등 특정 기간에 잠깐 사용하기 위해 설치하며 주로 flange사이의 spool속에 삽입되며 주로 cone type을 적용한다.

 

 

 

strainer와 filter의 또 다른 주요 차이점은 retention수준과 media의 효율이다. Coarse retention이라면 strainer이고, fine retention이라면 filter로 분류한다.

 

spared filter

 

모든 filter retention은 nominal 기준이며 approximate이지만 absolute는 99%이상의 효율을 의미한다. Strainer는 sealing 능력이 있지 않아 small size의 입자를 retention할 수 없다. 그래서 공정이 매우 critical하여 40마이크론보다 미세한 입자를 retain해야 한다면 filter를 적용해야 한다. Filter는 element bypass를 방지하기 위해 elastomeric이나 non-alloy crush seal을 사용한다. 반면 strainer는 element와 housing간 metal to metal seal에 의존한다.

 

 

설계가 간단하여 strainer가 filter보다 저렴하며, 아울러 filter는 equipment의 종류로서 압력용기일 경우 PSV설치 대상이지만 strainer는 auxiliary item으로서 piping specialty로 간주하므로 인허가 측면에서도 유리하다.

 

 

Strainer도 multi layer element를 적용하여 미세입자를 retain할 수 있으며 주로 surface filtration으로 운전이 되며, filter는 surface filtration외에도 depth filtration으로 운전이 된다. 매우 미세한 입자도 retain하여 효율과 solid holding을 높일 수 있다.

 

 

유체내 solid가 매우 적은 경우 입자가 40마이크론 이하일 지라도 strainer를 적용할 수 있다. 다만 입자크기가 큰 입자가 bypassing하여 후단에 영향을 줄 경우 filter를 적용한다. 가장 적합한 설계를 위해서는 유체 종류, 제거할 입자 크기와 농도, 제거될 입자의 종류, 유량, 온도 및 압력, 배관 size와 재질, 운전형태 등이 필요하다.

 

 

Strainer는 debris, scale, rust, weld metal들을 capturing하여 후단 설비를 보호하며 maintenance나 down time을 줄인다. Strainer는 perforated screen과 mesh screen을 이용하여 유체내 입자를 기계적으로 제거하기 위한 설비이다. Basket strainer는 주로 액체에 적용하며 free straining area가 커서 차압이 Y type보다 작다.

 

Perforated screen은 plate에 punch를 하여 만든 것으로 상대적으로 coarse screen이며 hole size는 0.8~3.2mm이다. 이는 일반적인 pipe debris를 제거하는데 적합하다. 반면 mesh screen은 보통 perforated screen위에 layer되며 이 때 perforated screen은 support cage역할을 한다. fine wire를 이용하여 grid형태로 만들며 hole size는 0.07mm정도이다.

 

 

재질면에서 Cast iron이 저렴하여 가장 많이 사용되며 낮은 압력 및 낮은 온도에서 운전되는 대구경 potable water 혹은 non-potable water의 경우 mechanical shock이나 thermal shock이 없어 cast iron을 적용한다. Brackish, saline, marine service인 경우 bronze를 사용하며 이는 cast iron의 2배 정도이다. 고온, 고압이라서 mechanical shock, thermal shock가 일어날 경우 CS을 사용하며 특히 fire risk가 있을 경우 적절한 재질이다. 고온, 고압 환경에서는 부식과 오염에 대한 저항성이 크고 cleaning이 용이하여 SS를 사용한다.

 

 

Strainer는 pump, flowmeter, steam trap, control valve, turbine, compressor, burner, heater 전단에 설치하며 Basket strainer는 보통 150gpm이상일 때 적용한다. 빈번한 cleaning이 요구될 때에는 Y type을 적용한다. Strainer를 통한 유속은 1~2.5m/s이며 점성이 클수록 속도는 1m/s 근처가 된다. filter의 Clean 차압은 2psi이고, dirty 차압은 5psi이다. Burst 차압은 20~30psi이다.

 

 

필터의 한 종류가 스트레이너이며, 보다 큰 입자는 perforated plate나 screen mesh를 이용한 strainer를 적용하여 제거한다. Strainer는 element를 재사용할 수 있지만 filter screen은 교체해야 한다.

 

 

Pressure drop측면에서 strainer보다는 filter에서 더 큰 차압이 발생한다. Y type은 보통 2”이하 배관에 적용하며 dirt holding capacity가 작아 자주 cleaning을 해야 한다. debris양이 많은 경우 blowdown valve를 strainer cap에 설치하여 shut down없이 valve를 열어 자체의 압력을 이용하여 cleaning을 할 수 있다.

 

 

Basket strainer의 차압은 Y type보다 작으며 이는 free straining area가 더 크므로 액체 서비스에 선호된다. Dirt holding capacity도 매우 커서 대구경 스팀 배관에도 적용한다. Basket type은 cover가 있어서 access가 용이하며 steam service에 사용할 경우 condensate의 많은 양이 형성되므로 drain plug와 steam trap을 설치하여 condensate를 제거한다.

 

 

Strainer	Filter
육안으로 보이는 크기의 불순물을 제거함.	40마이크론보다 작아 눈에 잘 보이지 않는 크기의 불순물을 제거함.
주로 단일 phase에 적용함.	oil내 water처럼 phase가 다른 경우에도 적용함.
유지관리가 용이함	유지관리가 복잡함
Piping specialty로 관리함	Equipment로 관리함
PSV가 필요 없음	직경에 따라 PSV 설치요구됨 (150mm이상의 압력용기일 경우 고려함)
차압이 낮음. (1pis정도)	허용 차압이 큼 (2~5psi 정도)
Rotating machinery 보호	System performance 목적
Internal element는 오랫동안 재사용이 가능함.	internal element는 교체하거나 backwashing을 통해 재사용 가능함.

 

Basket strainer

 

#basket#basket_strainer#filter#mesh#40마이크론#cartridge#backwashing#modular#simplex#duplex#cone#retention#coarse#sealing#surface_filtration#depth_filtration