파열판: 비복귀식 과압 방출장치

정의

파열판은 설비 압력이 정해진 값에 이르면 터져서 유체를 빼 주는 압력방출장치다.

밸브처럼 다시 닫히지 않으므로, 한 번 작동하면 새 판으로 교체해야 한다.

구성과 원리

파열 부재는 공정 압력이 올라 강도를 넘으면 찢어지며 유로를 연다.

이때 유로 면적이 전부 열리므로 방출 용량이 크고 응답이 빠르다.

구성요소는 파열 부재, 홀더, 라인닝으로 나뉘며 각각 역할이 다르다.

설치 대상

파열판은 산업안전보건기준에 관한 규칙 제262조가 정한 경우에 반드시 설치한다.

첫째는 반응 폭주처럼 급격한 압력 상승이 우려되는 경우다.

둘째는 급성 독성물질 누출로 작업환경을 오염시킬 우려가 있는 경우다.

셋째는 운전 중 안전밸브에 이상 물질이 쌓여 작동하지 않을 우려가 있는 경우다.

직렬 설치

급성 독성물질이 지속 유출될 수 있는 설비에는 파열판과 안전밸브를 직렬로 설치한다.

두 장치 사이에는 압력지시계 또는 자동경보장치를 설치해 압력을 감시한다.

사이 압력을 감시하면 역압과 누설을 조기에 발견할 수 있다.

안전밸브와 비교

앞 문제의 정답은 압력지시계 또는 자동경보장치다.

파열판은 응답이 빠르고 누설이 거의 없으며, 파열 허용치 안에서 설정된다.

반면 파열 후에는 교체가 필요하고, 안전밸브는 작동 후 재밀봉이 가능하다.

단독형과 안전밸브 조합형은 설치 목적이 달라 구분해서 서술해야 한다.

계산 예

설계 파열 압력이 1.0 MPa이고 허용치가 ±5%인 파열판을 가정한다.

최대 허용치는 1.05 MPa, 최소 허용치는 0.95 MPa다.

실제 파열은 이 범위 안에서 일어나야 한다.

최대 작동 압력은 파열 압력 대비 관련 기준이 정한 범위로 두고, 운전 압력이 그 이내인지 확인한다.

정리

정리하면, 파열판은 한 번 파열하면 교체하는 압력방출장치다.

흔한 실수는 파열 압력과 최고사용압력(MAWP)을 같은 값으로 쓰는 것이다.

차단밸브는 안전밸브등의 전단과 후단에 원칙적으로 두지 않는다.

안전밸브 전단에 파열판이 있으면 안전밸브는 3년마다 1회 이상 검사한다.