Vision of Safety1

제14회원자력안전기술정보회의

안전방출밸브 용량인증안전방출밸브 용량인증

2009. 04. 06

기술부장 노 희 선

Vision of Safety2

제14회원자력안전기술정보회의

I. I. 안전안전 밸브의밸브의 개요개요1. 1. 압력압력 방출기구의방출기구의 구분구분

2. 2. 용어의용어의 정의정의

3. 3. 안전밸브의안전밸브의 구조구조

II. II. 안전안전 밸브밸브 용량인증의용량인증의 필요성과필요성과 절차절차1. 1. 안전안전 밸브밸브 용량인증의용량인증의 필요성필요성

2. 2. 안전안전 밸브의밸브의 용량인증용량인증 절차절차(ASME Section III)(ASME Section III)

III. III. 안전안전 밸브밸브 용량인증용량인증 사례사례

1. 1. 22차차 용량인증용량인증 시험밸브시험밸브 사양사양

2. 2. 시험시험 설비설비 구축구축

3. 3. 용량용량 인증시험인증시험 전경전경(NBBI Test Lab.) (NBBI Test Lab.)

4. 4. 용량용량 인증시험인증시험 결과결과 (Coefficient of Discharge) (Coefficient of Discharge)

목 차목 차

Vision of Safety3

제14회원자력안전기술정보회의

1. 압력방출 기구의 구분1. 압력방출 기구의 구분

I. 안전 밸브의 개요I. 안전 밸브의 개요

PRESSURERELIEFDEVICES

PRESSURERELIEFDEVICES

PRESSURERELIEF VALVE- Reclosing Type

PRESSURERELIEF VALVE- Reclosing Type

NON-RECLOSINGPRESSURERELIEF DEVICES

NON-RECLOSINGPRESSURERELIEF DEVICES

SAFETY VALVE SAFETY VALVE

SAFETY RELIEF VALVE SAFETY RELIEF VALVE

RELIEF VALVE RELIEF VALVE

PILOT OPERATED PRESSURE RELIEF VALVE PILOT OPERATED PRESSURE RELIEF VALVE

RUPTUREDISC DEVICES

RUPTUREDISC DEVICES

POWER ACTUATED PRESSURE RELIEF VALVE POWER ACTUATED PRESSURE RELIEF VALVE

Vision of Safety4

제14회원자력안전기술정보회의

Safety Valve- Pressure relief valve actuated by inlet static pressure and characterized by rapid opening or

popping action. (used for steam and air service)

Safety Valve- Pressure relief valve actuated by inlet static pressure and characterized by rapid opening or

popping action. (used for steam and air service)

I. 안전 밸브의 개요I. 안전 밸브의 개요

Relief Valve- Pressure relief valve actuated by inlet static pressure which opens in proportion to the increase

in pressure over the opening pressure. (used for liquid service)

Relief Valve- Pressure relief valve actuated by inlet static pressure which opens in proportion to the increase

in pressure over the opening pressure. (used for liquid service)

Safety Relief Valve- Pressure relief valve characterized by rapid opening or popping action, or by opening in

proportion to the increase in pressure over the opening pressure, depending on application.

(used for either liquid or compressible fluid)

Safety Relief Valve- Pressure relief valve characterized by rapid opening or popping action, or by opening in

proportion to the increase in pressure over the opening pressure, depending on application.

(used for either liquid or compressible fluid)

Pilot Operated Pressure Relief Valve- Pressure relief valve in which the major relieving device is combined with and is controlled by a

self-actuated auxiliary pressure relief valve.

Pilot Operated Pressure Relief Valve- Pressure relief valve in which the major relieving device is combined with and is controlled by a

self-actuated auxiliary pressure relief valve.

2. 용어의 정의2. 용어의 정의

Vision of Safety5

제14회원자력안전기술정보회의

작동 특성도(Safety Valve vs Relief Valve)

I. 안전 밸브의 개요I. 안전 밸브의 개요

Vision of Safety6

제14회원자력안전기술정보회의

3. 안전 밸브의 구조3. 안전 밸브의 구조

안전 밸브의 구조-1

I. 안전 밸브의 개요I. 안전 밸브의 개요

Cap (Packed Type)

Spring

Bonnet

StemBellows

Guide RingDisc

Adjust Ring

Nozzle

Body

< Direct Spring Loaded Type >

100%

Dome

MainValve

Outlet

P Inlet

100%

Pilot

Piston

< Pilot Operated Type >

Vision of Safety7

제14회원자력안전기술정보회의

3. 안전 밸브의 구조3. 안전 밸브의 구조

안전 밸브의 구조-2

I. 안전 밸브의 개요I. 안전 밸브의 개요

< Conventional Type >< Balanced Bellows Type >

Bellows 역할 : Variable Back Pressure의 영향(Set Pressure 변화)을 없애줌.Bellows 역할 : Variable Back Pressure의 영향(Set Pressure 변화)을 없애줌.

Vision of Safety8

제14회원자력안전기술정보회의II. 안전 밸브 용량인증의 필요성과 절차II. 안전 밸브 용량인증의 필요성과 절차

1. 안전 밸브 용량인증의 필요성1. 안전 밸브 용량인증의 필요성

과압방지를 위한 안전밸브의 필요 요건

기존의 안전 밸브 시험

정확하게 설정된

압력에서 작동

정확하게 설정된

압력에서 작동Chattering 없이

Full Lift 까지 작동

Chattering 없이

Full Lift 까지 작동시스템에서 필요로 하는

유체의 용량을 분출

시스템에서 필요로 하는

유체의 용량을 분출규정된 Blowdown

내에서 Reseating

규정된 Blowdown

내에서 Reseating

안전 밸브의 용량인증 시험

압력기기의 구조적 건전성(Pressure Integrity)을 확보하기 위한 요건만을 기술하고

있는 ASME Boiler & Pressure Vessel Code중에서 안전 밸브만이 유일하게

성능(작동성, 용량인증)요건을 규정

압력기기의 구조적 건전성(Pressure Integrity)을 확보하기 위한 요건만을 기술하고

있는 ASME Boiler & Pressure Vessel Code중에서 안전 밸브만이 유일하게

성능(작동성, 용량인증)요건을 규정

안전밸브의 성능은

압력기기의 과압보호에

필수적인 요건

안전밸브의 성능은

압력기기의 과압보호에

필수적인 요건

ASME B & PV Code 요건

Vision of Safety9

제14회원자력안전기술정보회의II. 안전 밸브 용량인증의 필요성과 절차II. 안전 밸브 용량인증의 필요성과 절차

용량인증 절차

2. 안전 밸브의 용량인증 절차(ASME Section III 기준)2. 안전 밸브의 용량인증 절차(ASME Section III 기준)

제 조 자제 조 자 Test Lab. (ASME 인증)Test Lab. (ASME 인증) Authorized ObserverAuthorized Observer NBBI (ASME Designee)NBBI (ASME Designee)

Test ReportTest Report

입 회입 회

검 토 승 인검 토 승 인

설 계 검 토설 계 검 토

SamplesSamples 시 험

◈ 설정압력 ◈용량

◈ 작동성 ◈ Blowdown

시 험

◈ 설정압력 ◈용량

◈ 작동성 ◈ Blowdown

서 명서 명

신청서, 도면신청서, 도면

입 회입 회

인 증인 증

Capacity CertificationCapacity Certification

Vision of Safety10

제14회원자력안전기술정보회의

신청자(제조자)가 용량인증 신청서를 작성하여 제출

(Applicable Code, 인증범위, 제품의 사양, 시험방법 등을 신청자가 결정)

시험방법은 신청자(제조자)가 인증범위를 고려하여 3가지 방법 중 선택

시험밸브의 사양은 NBBI(ASME designee)에서 시험 설비의 용량을 고려하여 선정

용량과 관련된 설계변경(Lift, Flow Path, Performance Characteristics)시에는 재인증이 요구됨

신청자(제조자)가 용량인증 신청서를 작성하여 제출

(Applicable Code, 인증범위, 제품의 사양, 시험방법 등을 신청자가 결정)

시험방법은 신청자(제조자)가 인증범위를 고려하여 3가지 방법 중 선택

시험밸브의 사양은 NBBI(ASME designee)에서 시험 설비의 용량을 고려하여 선정

용량과 관련된 설계변경(Lift, Flow Path, Performance Characteristics)시에는 재인증이 요구됨

NBBI에 의해 선정된 시험밸브의 설계자료(Drawing, Parts List 등)를 제출

ASME designee(NBBI)에 의한 설계검토 (Check List 활용)

NBBI에 의해 선정된 시험밸브의 설계자료(Drawing, Parts List 등)를 제출

ASME designee(NBBI)에 의한 설계검토 (Check List 활용)

II. 안전 밸브 용량인증의 필요성과 절차II. 안전 밸브 용량인증의 필요성과 절차

용량인증 절차-1, 용량인증 신청

용량인증 절차-2, 설계검토

Vision of Safety11

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시험 방법

단일 모델의 전체 Size,

전체 설정압력

단일모델, 단일 Inlet size,

단일 Orifice의 전체 설정압력

단일모델, 단일 Size, 단일 설정

압력인증 범위

배출계수(Coefficient of

Discharge)

KD = 측정된 용량 / 이론용량

기울기(Slope)

(압축성 유체)

= 측정된 용량 / 입구측 절대압력

(비압축성 유체)

= 측정된 용량 / (밸브 전후단 차압)1/2

측정된 용량 (3회 평균값)용량인증

방법

특정 Model에서 각기 다른 3가지

Size별로 각각 3대 이상의 밸브 선

정 (각기 다른 설정압력)

단일의 Inlet Size와 Orifice Size 조

합으로 밸브 4대를 선정 (각기 다른

설정압력)

단일 Model, 단일 Size, 단일 설정

압력의 밸브 1대를 선정

Sample

선정방법

9 대4 대1 대

( 3 대 ) Sec Ⅷ

Sample

수량

Coefficient of Discharge MethodSlope MethodSingle Valve Method

(Three valves Method ) Sec Ⅷ시험방법

II. 안전 밸브 용량인증의 필요성과 절차II. 안전 밸브 용량인증의 필요성과 절차

Vision of Safety12

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APPLICATION SHEET

II. 안전 밸브 용량인증의 필요성과 절차II. 안전 밸브 용량인증의 필요성과 절차

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DESIGN REVIEW SHEET

II. 안전 밸브 용량인증의 필요성과 절차II. 안전 밸브 용량인증의 필요성과 절차

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NBBI에서 선정한 시험밸브 제작

(시험밸브 수량은 시험방법에 따라 상이하며, 2배수의 Back-up 밸브 제작 가능)

NBBI에서 선정한 시험밸브 제작

(시험밸브 수량은 시험방법에 따라 상이하며, 2배수의 Back-up 밸브 제작 가능)

성능 및 용량시험은 Certified Test Lab (ASME PTC 25에 따른 시험설비)에서 공인입회인의

(Authorized Observer) 입회 하에서 실시

성능 확인 시험(설정 압력, Operability, Lift, Blowdown) 3회 실시

(성능 미달 시에는 신청자가 시험현장에서 밸브의 조절이 가능함)

용량 측정 실시 (시험밸브 별 1회, 단일밸브법에서는 3회 실시)

시험에 의해 측정된 용량 또는 Slope 또는 Coefficient 의 편차가 ±5% 이내이어야 함

(편차를 벗어나는 밸브는 2배수의 Back-up 밸브를 1회에 한하여 재시험 실시)

인증 용량은 측정된 평균값의 90%를 초과할 수 없음

성능 및 용량시험은 Certified Test Lab (ASME PTC 25에 따른 시험설비)에서 공인입회인의

(Authorized Observer) 입회 하에서 실시

성능 확인 시험(설정 압력, Operability, Lift, Blowdown) 3회 실시

(성능 미달 시에는 신청자가 시험현장에서 밸브의 조절이 가능함)

용량 측정 실시 (시험밸브 별 1회, 단일밸브법에서는 3회 실시)

시험에 의해 측정된 용량 또는 Slope 또는 Coefficient 의 편차가 ±5% 이내이어야 함

(편차를 벗어나는 밸브는 2배수의 Back-up 밸브를 1회에 한하여 재시험 실시)

인증 용량은 측정된 평균값의 90%를 초과할 수 없음

II. 안전 밸브 용량인증의 필요성과 절차II. 안전 밸브 용량인증의 필요성과 절차

용량인증 절차-3, 시험밸브 제작

용량인증 절차-4, 용량인증 시험

Vision of Safety15

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TEST REPORT

II. 안전 밸브 용량인증의 필요성과 절차II. 안전 밸브 용량인증의 필요성과 절차

Vision of Safety16

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CAPACITY CERTIFICATE

II. 안전 밸브 용량인증의 필요성과 절차II. 안전 밸브 용량인증의 필요성과 절차

Vision of Safety17

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분출계수, K = 측정유량/이론유량

이론유량, W_t

Steam ; W_t = 51.5AP

Air ; W_t = 356AP(M/T)^0.5

Gas ; W_t = CAP(M/Z/T)^0.5

Water ; W_t = 2407A[(P-Pd)w]^0.

Symbol과 Unit은 ASME Sec.III Sub. NC 7734.4, 7743.2와 같음

분출계수, K = 측정유량/이론유량

이론유량, W_t

Steam ; W_t = 51.5AP

Air ; W_t = 356AP(M/T)^0.5

Gas ; W_t = CAP(M/Z/T)^0.5

Water ; W_t = 2407A[(P-Pd)w]^0.

Symbol과 Unit은 ASME Sec.III Sub. NC 7734.4, 7743.2와 같음

분출계수(Coefficient of Discharge) 계산

II. 안전 밸브 용량인증의 필요성과 절차II. 안전 밸브 용량인증의 필요성과 절차

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1. 2차 용량인증 시험밸브 사양 (배출계수법, 2002. 08)1. 2차 용량인증 시험밸브 사양 (배출계수법, 2002. 08)

III. 안전 밸브 용량인증 사례III. 안전 밸브 용량인증 사례

모델명 : SSR, SSR-B (Compressible Fluid)

0.5in x D x 1.0in

1.0in x D x 2.0in

1.0in x D x 2.0in

1.5in x H x 3.0in

1.5in x H x 3.0in

1.5in x H x 3.0in

3.0in x K x 4.0in

3.0in x K x 4.0in

3.0in x K x 4.0in

15psi

175psi

400psi

25psi

100psi

225psi

15psi

90psi

150psi

air

steam

air

air

steam

air

air

air

air

conventional

balanced bellows

conventional

conventional

conventional

Balanced bellows

conventional

balanced bellows

conventional

밸브크기 설정압력 시험유체 밸브형식

Vision of Safety19

제14회원자력안전기술정보회의III. 안전 밸브 용량인증 사례III. 안전 밸브 용량인증 사례

모델명 : SSRW, SSRW-B (Incompressible Fluid)

밸브크기 설정압력 시험유체 밸브형식

0.5in x D x 1.0in

1.0in x D x 2.0in

1.0in x D x 2.0in

1.5in x H x 3.0in

1.5in x H x 3.0in

1.5in x H x 3.0in

2.0in x J x 3.0in

2.0in x J x 3.0in

2.0in x J x 3.0in

3psi

200psi

400psi

3psi

100psi

250psi

3psi

80psi

100psi

water

water

water

water

water

water

water

water

water

conventional

balanced bellows

conventional

conventional

conventional

Balanced bellows

conventional

balanced bellows

conventional

Vision of Safety20

제14회원자력안전기술정보회의III. 안전 밸브 용량인증 사례III. 안전 밸브 용량인증 사례

안전 밸브 성능 시험 Bench (용량시험 이전)

2. 시험설비 구축2. 시험설비 구축

< AIR < AIR 용용> > <WATER <WATER 용용> > <STEAM <STEAM 용용>>

시험시험 항목항목 : : 설정압력설정압력, , 시트누설시험시트누설시험, , BlowdownBlowdown (Operability (Operability 확인확인 및및 용량시험용량시험 불가불가))

Vision of Safety21

제14회원자력안전기술정보회의III. 안전 밸브 용량인증 사례III. 안전 밸브 용량인증 사례

예비 용량시험 전경

원자력연구원의 시험설비를 이용하여 시험밸브에 대하여 Operability 확인 및 예비 용량시험 실시원자력연구원의 시험설비를 이용하여 시험밸브에 대하여 Operability 확인 및 예비 용량시험 실시

Vision of Safety22

제14회원자력안전기술정보회의III. 안전 밸브 용량인증 사례III. 안전 밸브 용량인증 사례

자체 용량 시험 설비 구축(2차 용량 인증시험 완료 후)

최대 사용압력 : 150 bar

최대 설정압력 : 30 bar

밸브 Size : 1/2in ~ 3in

시험유체 : Air, Water

측정항목 : 설정압력, Operability

분출용량, Blowdown

시트누설

Vision of Safety23

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Vision of Safety24

제14회원자력안전기술정보회의III. 안전 밸브 용량인증 사례III. 안전 밸브 용량인증 사례

자체 용량 시험 설비(2차 용량 인증시험 완료 후 구축)

최대 사용압력 : 100 bar

최대 설정압력 : 30 bar

밸브 Size : 1/2in ~ 3in

시험유체 : Steam

측정항목 : 설정압력, Operability

Blowdown, 시트누설

(용량시험은 Air로 실시)

Vision of Safety25

제14회원자력안전기술정보회의III. 안전 밸브 용량인증 사례III. 안전 밸브 용량인증 사례

Pressure Relief Devices

- A device designed to prevent

Pressure Relief Devices

- A device designed to prevent

AIR용 밸브 시험

< AIR TEST LINE >< AIR TEST 장면 >

3. 용량 인증시험 전경(NBBI Test Lab.) 3. 용량 인증시험 전경(NBBI Test Lab.)

Vision of Safety26

제14회원자력안전기술정보회의III. 안전 밸브 용량인증 사례III. 안전 밸브 용량인증 사례

WARER용 밸브 시험

< ORIFICE형 유량계 >< WATER TEST 장면 >

Vision of Safety27

제14회원자력안전기술정보회의III. 안전 밸브 용량인증 사례III. 안전 밸브 용량인증 사례

STEAM용 밸브 시험

< STEAM CONDENSER >< STEAM TEST 장면 >

Vision of Safety28

제14회원자력안전기술정보회의III. 안전 밸브 용량인증 사례III. 안전 밸브 용량인증 사례

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Test Sequence

Coefficient

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Test Sequence

Coefficient

SSR, SSR-B ; 평균값 Kd = 0.950 SSRW, SSRW-B ; 평균값 Kd = 0.742

4. 용량 인증시험 결과 (Coefficient of Discharge) 4. 용량 인증시험 결과 (Coefficient of Discharge)

인증 용량은 상기 평균값의 90%

Vision of Safety29

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감사합니다감사합니다

질의질의 및및 응답응답