터 빈 구 조 Steam trap 2007. 2. 4. 구미발전사업본부 발전팀 최 동 식

Thermostatic(온도조절식) trap Thermodynamic(열역학식) trap 목 차 1 개 요 2 Mechanical(기계식) trap 3 Thermostatic(온도조절식) trap 4 Thermodynamic(열역학식) trap 5 Steam trap 호칭지름 결정법

스팀트랩은 증기 공간내에서 증기가 응축하여 발생된 응축수를 효율적으로 제거하고 증기의 응축수가 원활히 배출되지 못하면 개 요 개요 스팀트랩은 증기 공간내에서 증기가 응축하여 발생된 응축수를 효율적으로 제거하고 증기의 누출 은 없도록 설계된 일종의 자동 밸브이다. 응축수가 원활히 배출되지 못하면 - 유효한 가열면적 감소 - 증기관에 응축된 물은 열 전달 방해 - 굴곡된 부분에서의 Water Hammering 발생으로 배관 손상 - 가열 온도 불균일로 제품 불량 - 증기기관 및 설비 내부의 부식 또는 재질의 노화를 촉진 설비수명 단축 스팀 스랩의 기능 - 스팀 트랩은 증기 시스템에서 응축수, 공기 및 CO2 가스의 신속한 배출기능을 가지고 있어야 하며 - 생증기의 누출이 없어야 한다. 대책 - 기관의 가장 낮은 곳에 Trap 설치 - 응축수 배출

Type별 Steam Trap의 구분 스팀 트랩의 종류는 크게 기계식과 열역학식과 온도 조절식이 있으며 각기 특성에 맞는 적절한 트랩 선정이 필요 하다.

Mechanical Trap -BallFloat trap 터 빈 구 조 Mechanical Trap -BallFloat trap BallFloat trap 구성 볼프로트와 레버에 의하여 작동되며 응축수가 트랩에 들어오는 즉시 부력에 의해 볼플로트가 떠오르며 동시에 밸브가 열려 응축수가 배출된다

작동 원리

증기와 물의 밀도차 이용 응축수를 배출 한다. 장점 단점 BallFloat trap 특징 -작동 신뢰성 높음 -Trap을 통해 steam이 새어 나가지 않음 -항상 응축수 생성 되는대로 배출시키므로 최대의 열효율을 요구하는 곳에 적합 -급격한 부하 변동이나 압력 변동에도 쉽게 대처 응축수 원활히 배출 -자동 에어벤트가 내장되어 공기 배출 능력 뛰어나다 -증기 장애해소 장치를 내장시킬수 있어 증기장애가 일어날 수 있는 설비에 효과적 단점 -Water hammering으로 내부가 손상될 수 있다 -동파 위험이 있어 실외에 설치시 보온 요함 -증기 압력에 따라 밸브의 오리피스경을 바꾸어 주어야 함 -불응축성 가스 배출이 어려움 -별도의 배기장치 필요

Trap 설치

Trap 설치

여러 개의 Drain Point가 한 개의 Trap에 연결되어지면 압력계 Short Circuiting 여러 개의 Drain Point가 한 개의 Trap에 연결되어지면 압력계 에는 나타나지 않지만 높은 압력 Unit로부터 오는 흐름이 낮은 압력 Unit로 부터 오는 공기와 응축수의 흐름을 봉쇄하여 공기와 응축수의 배출이 어렵게 되는 것 대책 Unit Trapping 각각의 증기응축 Unit 마다 각각의 Trap을 설치하는 것

Trap 배관 설치 예

- 배관에 수평으로 화살표 방향이 위를 향하도록 설치 배관 말단 또는 최하부에 설치되어 불순물이 모이기 쉬워 고장의 원인이 됨 배관설치 방법 - 배관에 수평으로 화살표 방향이 위를 향하도록 설치 배관 말단 또는 최하부에 설치되어 불순물이 모이기 쉬워 고장의 원인이 됨 `입구측에 반드시 Strainer 설치 - 출구측 배관을 Drain Tank 등에 연결 할 때 `Pipe 끝이 물에 잠기지 않도록 설치 - Trap은 제일 낮은 곳에 설치 - 출구측 배관은 응축수가 원활히 흘러나갈 수 있게 배관 - 증기 압력이나 온도가 허용치 이상이 되지 않도록 해야 함

터 빈 구 조 배관 설치 방법

배관 설치 방법

문제점과 대책(Trouble Shooting)

Mechanical Trap -Bucket Trap 구조 버켓식 스팀 트랩은 부력에 의해 버킷트와 레버가 동작하여 응축수가 배출된다

Bucket Trap의 작동 원리 1. 작동초기 버켓은 가라 앉아 완전 개방상태 - 공기가 입구를 통해 버켓내로 유입된후 Vent hole로 빠져나가 배출된다 2. 공기가 배출된 후 차가운 응축수 유입되어 버켓내.외로 물이 차 오른다 - 이때 버켓은 계속 가라앉고 응축수를 배출 된다 3. 뜨거운 응축수에 이어 증기가 유입되면 증기는 응축수를 밀어내고 버켓내에 차게되면 버켓은 부력을 받아 상승 된다. 이때 레버에 부착된 Disk가 접근 Seat를 닫아 증기 배출를 차단 한다 4. 응축수가 계속 유입이 되면 증기를 Vent hole로 밀어내며 수위가 상승하며 버켓은 부력을 잃게 되면서 가라앉음 - Seat가 열리고 응축수가 배출 됨

Trap 배관 설치 예

온도 조절식 트랩 (Thermostatic Trap) 증기와 응축수의 온도차를 이용 응축수를 배출하는 타입으로서 응축수가 냉각되어 증기포화 온도보다 낮은 온도에서 응축수를 배출 하므로 응축수의 헌열까지 이용할 수 있어 에너지 절약식이다 종류는 압력평형식( 벨로즈식 혹은 다이아프람식) 바이메탈식이 있다.

(open) (close) 압력평형식(Balaced pressure type) ( 벨로즈식 혹은 다이아프람식) 온도 조절식 - 압력 평형식 압력평형식(Balaced pressure type) ( 벨로즈식 혹은 다이아프람식) 엘리멘트의 내부에서 형성된 압력과 외부 증기압력과 균형을 유지하며 작동하게 되 므로 ``압력 평형식``이라고 불리우고 있으며 이때 내부에 형성되는 압력은 엘리멘 트 외부의 응축수의 온도에 따라 결정되므로 외부압력이 상승하면 함 께 내부의 압 력도 상승하며 항상 증기 포화온도 곡선에 근접하여 응축수를 배출하는 특성이 있다 (open) (close)

응축수가 증기 포화 온도보다 낮은 온도에서 배출 되므로 응축수가 정체 되면 곤란한 설비에 사용할 수 없다. 온도 조절식 - 압력 평형식 특징 장점 - 소형이며 가볍다 - 구경에 비해 다량의 응축수 배출 능력 - 공기 배출 능력 우수 - 과열증기에 사용 가능 - Water hammer에도 사용 가능 - SUS 재질로 제작되어 수명이 길다 - 트랩의 정비가 용이 단점 응축수가 증기 포화 온도보다 낮은 온도에서 배출 되므로 응축수가 정체 되면 곤란한 설비에 사용할 수 없다.

온도 조절식 - Bimetallic type 작동 원리 바이메탈에 열을 가하면 팽창하는 성질을 이용한 것으로 가동 초기에는 온도가 낮아 트랩의 밸브는 항시 열려 있으나 응축수 온도가 올라가면서 바이메탈은 만곡되어 트랩의 밸브시트를 끌어 올리게 되어 밸브를 닫게되며 응축수 온도가 조절온도 까지 냉각 되면 엘리멘트는 수축하여 밸브가 열리게 된다 된다 바이메탈식(역 시이트)

온도 조절식 -Bimetallic type 특징 장점 - 소형이며 Air venting 력이 우수 - Water hammer에 강하고 과열증기에도 사용가능 - 응축수의 헌열까지 이용할 수 있어 에너지 절약 - 정비가 용이 단점 - 온도변화에 서서히 동작 하므로 급격한 부하 변동이나 심한 압력변화에 대응 어렵다 - 포화증기보다 낮은 온도에서 동작 하므로 일반적인 공정설비에 사용 피한다 - 배압의 영향에 의해 정상보다 낮은 온도에서 응축수 배출 하므로 주의 해야 한다

열역학적 트랩(Thermodynamic Trap) 작동원리 작동부분이 디스크 하나 뿐이므로 디스크트랩 이라고 불리며 증기와 응축수의 속도 차에 의해 작동된다. 이는 베르누이정리 즉 ``유체 흐름에 있어서 모든점에서 총압 력(동압+정압)은 일정하다. 따라서 유체의 속도가 빨라지면 동압이 증가 하고 정압 은 상대적으로 감소한다``에 그 바탕을 두고 있다. 작동순서

열역학적 트랩(Thermodynamic Trap) 작동 원리와 순서

열역학적 트랩(Thermodynamic Trap)의 구조

열역학적 트랩 (Thermodynamic Trap) 특징 장점 구조가 간단하고 소형이며 구경에 비해 응축수 용량이 크다. 고압 및 과열증기에도 사용할 수 있다. Water hammer나 진동에 영향을 받지 않는다. 작동부가 디스크 하나라서 고장이 적고 정비 보수가 용이. 연속형이 아니고 간헐 동작 형 이므로 응용에 주의 요함. 단점 트랩 입구압력이 너무 낮거나 배압이 높으면 동작 하지 않는다. 급격한 증기 압력 상승은 피한다. 외기 보상장치가 필요 소음이 심함

Trap 배관 설치 예

Trouble Shooting

스팀트랩의 호칭지름은 증기 사용기기의 응축수 발생량, 차압, 배압, 안전율 등을 고려하여 결정한다 Steam trap 호칭지름 결정법 스팀트랩의 호칭지름은 증기 사용기기의 응축수 발생량, 차압, 배압, 안전율 등을 고려하여 결정한다 응축수 발생량 산출방법 - 증기 사용기기 메이커의 자료에 근거로 한 방식 - 공식에 의한 계산방식 2)차압 3)안전율-최악의 조건에서도 원활한 배출을 위한 안전율을 고려 한다 - 설비의 운전방법 및 그에 따른 응축수의 부하변동 - 스팀 트랩 전후의 압력변화 - 트랩의 작동원리 4)제작사의 용량표를 이용

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