PSV와 rupture disk의 직렬 연결

API 520 Part II

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rupture disk가 series로 설치되는 경우는 공정 서비스가 매우 toxic하여 첫번째 disk에서 crack이 일어나도 PSV에 직접 영향을 주지 않도록 동일한 disk를 2개 설치하며 이 때 set pressure도 동일하게 설정하되 disk사이에는 PSV와의 combination과 동일하게 venting을 설치해야 한다.

 

 

만약 rupture disk후단의 압력 변동이 심할 경우 disk를 하나만 설정할 경우 후단 압력에 따라 disk가 원치 않은 상황에서 파열될 수 있어서 이 경우에도 series로 설치하되 후단의 disk의 set pressure는 낮게 설정하여 relief 후단 압력 변동 폭의 가장 낮은 압력에서도 파열되지 않도록 해야 한다.

 

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​excess flow valve는 rupture disk와 PSV사이 pressure build-up을 방지하기 위해 설치되며, rupture disk는 차압으로 작동되는 device임에 따라 후단 압력의 accumulation을 피해야 원하는 압력에서 opening되어 system을 보호할 수 있게 된다.

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excess flow valve는 rupture disk와 PSV사이 혹은 series로 설치된 rupture disk사이에 위치하며, rupture disk의 small leak일 때는 열려서 pressure build-up을 방지하지만 완전히 파열이 일어나면 빠르게 닫혀서 대기로 leak을 방지한다. excess flow valve는 SS재질의 1/4"나 1/2"이며 T connector, nipple, PG와 함께 설치될 수 있다.​

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​공정유체가 매우 부식적이어서 PSV의 적합한 재질이 없거나 매우 비쌀 경우 PSV를 보호하는 수단으로 rupture disk가 사용되며, 공정유체가 solid나 polymer를 포함하거나 매우 sticky하여 PSV작동에 영향을 줄 경우에도 PSV전단에 rupture disk를 설치한다. 환경규제상 fugitive emission을 제한해야 하는 경우에도 series로 설치한다.

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​PG를 설치하여 주기적 check를 하거나 pressure alarm을 고려할 수 있으며, 이는 API 520이나 ASME code에 의해 acceptable하다.

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API 526에 따르면 PSV의 orifice가 F 혹은 이보다 작을 경우 최대 허용 leakage는 40 bubbles/min이며, 이는 환산하면 6ft3/d이다. 아울러 reverse buckling rupture disk가 PSV전단에 설치될 경우 PSV는 field에서 function test를 할 수도 있다. 이를 위해 PSV와 rupture disk사이에 질소를 채워 popping이나 simmering을 확인할 수 있다. 이 때 rupture disk가 역으로 파열되지 않도록 PSV set pressure의 110% 이상 압력을 올려서는 안된다.

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PSV특징으로는 metal seated valve임에 따라 leak가 가능하여 product loss나 대기 오염이 가능하고, 투자비가 높고 성능 유지를 위해 주기적 유지관리 및 검사를 해야 한다. 반면 set pressure adjustable하고 popping이후 PSV의 blow down이 가능하며 재사용이 가능하다. rupture disk는 leak tight하고 투자비 및 유지관리비가 낮지만, setting은 fixed이고 non-reclosing이면서 파열이 일어나면 교체를 해야 한다. combination을 적용할 경우 leak tight하여 PSV를 보호할 수 있고, set pressure는 adjustable하고 blow down이 가능하며 PSV는 재사용이 가능하다.

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ASME VIII UG.127에 따르면 아래 내용이 있다.

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Rupture disk는 rupture disk holder에 metal to metal sealing 설치되며 disk를 단단히 clamping하여 고정시킨다. rupture disk는 forward acting과 reverse acting이 있으며, reverse acting은 더 두꺼운 재질로 만들어 부식 저항성이 크고, 다른 support member없이도 진공에 견디며 burst pressure의 최대 95%까지 운전이 가능하다.

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온도변화는 rupture disk의 bursting 압력에 영향을 줄 수 있다. 즉, 온도가 올라갈수록 bursting 압력은 감소하므로 model을 선정할 때 relieving temperature를 고려해야 한다. bursting pressure의 tolerance는 5%이내이다.

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rupture disk가 PSV전단에 위치하여 PSV의 부식을 방지하며 plugging도 방지한다. sealing역할도 하여 PSV를 통한 leak를 방지한다. 가끔씩 저압 rupture disk가 PSV후단에 설치되어 common manifold가 부식 분위기일 경우 고려한다.

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PSV와 rupture사이의 tell tale indicator는 압력을 모니터링하여 rupture disk가 leak되었는지 알 수 있다. 이 압력은 매우 중요하여 이 압력이 증가하면 rupture disk는 원하는 압력에서 파열되지 못해 system을 보호하지 못할 수 있다. typical하게 PG, trycock, free vent로 구성되며 아래와 같다.

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