스 팀 트 랩 사)한국 에너지관리인협회.

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1 스 팀 트 랩 사)한국 에너지관리인협회

2 목 차 스팀트랩의 정의 스팀트랩의 조건 스팀트랩의 종류 및 작동원리, 장단점 스팀트랩의 종류에 따른 응용처
목 차 스팀트랩의 정의 스팀트랩의 조건 스팀트랩의 종류 및 작동원리, 장단점 스팀트랩의 종류에 따른 응용처 스팀트랩 설치시 고려사항 스팀트랩의 구경 선정 스팀트랩의 점검 방법 및 관리

3 스팀트랩은 무엇인가 ? 스팀트랩 가스트랩(에어트랩) - 압축 공기에서 물 가스벤트(에어벤트) - 물에서 공기 증기용 에어벤트
왼쪽에 보이는 그림은 쥐덫입니다. 쥐덫은 쥐를 잡는 덫입니다. 쥐덫을 영어로는 Mouse trap이라고 합니다. 즉, 쥐를 잡아 주는 덫입니다. 이와 같이, Steam trap은 바로 스팀을 잡아 주는 덫입니다. 즉, 증기는 응축하여 응축수가 되고, 증기에는 공기 등의 기체가 함유되어 있습니다. Steam trap은 응축수, 공기 및 비응축성 가스는 제거하고 증기는 나가지 못하도록 막아 주는 덫입니다. 증기 시스템 및 압축공기 시스템에서 사용되는 트랩의 종류는 여러 가지가 있습니다. Vapor trap 또는 Gas trap은 가스는 잡아 주고 액체는 배출하는 트랩입니다. 즉, Gas trap이라고 하는 것은 압축공기 시스템에서 공기는 잡아 주고 공기에 함유된 응축수는 제거하는 것이 한 실례입니다. Liquid Trap 또는 Vapor(Gas) vent라고 하는 것은 Gas trap과는 반대로 액체는 잡아 주고 가스만 배출하는 트랩입니다. 즉, Liquid trap이라고 하는 것은 수배관 시스템에서 물 속에 함유된 공기를 제거하는 것이 한 실례입니다. 증기 중에 함유된 공기를 제거하는 Air vent라는 것은 Gas Vent와는 약간 특성은 다르지만, 기능상으로는 Gas Vent와는 비슷하다고 할 수 있습니다. 지금까지 설명 드린 트랩의 종류는 자세하게 지금부터 설명 드리도록 하겠습니다. 증기용 에어벤트 - 증기에서 공기

4 스팀트랩의 역할 스팀트랩은 증기와 응축수를 구별하여 증기는 차단하고 응축수 및 공기, 비응축성 가스는 배출하는 자동밸브
Orifice Plate 응축수와 증기를 구별하여 응축수만을 제거하기 위해서, 스팀트랩을 사용하지 않고 사람의 힘으로도 제거할 수 있습니다. 즉 매뉴얼 밸브를 사용하는 경우 입니다. 이 경우에는 이 작동을 하기 위해 사람이 항상 대기해야 되며, 자동적으로 알아서 응축수를 제거하는 경우에 비해 비효율적입니다. 아무리 이것에 대해 전문가라 할지라도 응축수를 정체시키거나, 증기를 배출할 수 밖에 없습니다. 우측에 보이는 그림은 오리피스입니다. 오리피스는 일정 차압에서 일정 유량만 배출하도록 합니다. 이 경우에는 사람의 조절이 필요 없이 자동적으로 응축수를 배출할 수 있습니다. 그렇지만, 증기시스템에서 응축수의 부하가 증가하거나 감소하는 경우, 이 부하 변동에 대처할 수 없는 단점이 있습니다. 즉, 스팀트랩이라고 하는 것은 응축수의 부하변동에도 변함 없이 응축수를 자동적으로 제거하고 증기는 배출하지 않는 자동밸브의 일정입니다.

5 스팀트랩의 구조 조절기 볼 후로트 버켓트 압력평형식 캡슐 바이메탈 디스크 조절기 몸체 오리피스 밸브
모든 스팀트랩은 이 그림에서와 같이 몸체, 응축수가 통과하는 구멍인 오리피스, 오리피스를 개폐하는 밸브, 증기와 응축수를 구분하여 밸브를 구동시키는 조절기로 구성되어 있습니다. 모든 스팀트랩은 위와 같이 몸체, 오리피스, 밸브, 조절기로 구성되어 있으며, 조절기의 종류에 따라 스팀트랩의 종류가 구분됩니다. 이 그림에서는 뜨거운 증기가 유입되면 조절기인 바이메탈 엘레멘트가 휘어져 밸브를 끌어당겨 밸브를 닫게 되고, 차가운 응축수가 유입되면 바이메탈 엘레멘트는 원래 상태로 유지되면서 밸브를 열게 되어 응축수를 배출합니다.

6 트랩의 응축수 배출 조건 P = P1 - P2 > 0 → 응축수 배출 P = P1 - P2 ≤ 0 → 응축수 배출불가
10 bar g 3 bar g 0 ~ 10 bar g 10 bar g 3 bar g 스팀트랩은 응축수만 있으면 무조건 배출하지 못합니다. 절대적으로 스팀트랩에서의 압력차가 존재해야만 응축수를 배출할 수 있습니다. 즉, 스팀트랩은 응축수, 공기, 비응축성 가스를 증기와 구별하여 압력차에 의해 배출하는 것입니다. 이 그림에서 응축수가 배출되는 응축수 회수관의 압력은 0 barg로 대기압입니다. 가장 왼쪽의 그림은 10 barg의 압력으로 증기가 공급되기 때문에, 배출되는 응축수도 10 barg로 배출됩니다. 그러므로 압력차가 존재하기 때문에 응축수가 배출됩니다. 가장 우측의 그림은 10barg의 증기가 3barg로 감압되어 설비에 공급됩니다. 여기에서도 3barg에서 0barg로 배출되기 때문에 응축수는 배출 가능합니다. 가운데 그림에서는 10barg의 증기가 온도콘트롤 밸브에 조절되어 설비에 공급됩니다. 따라서 설비에 공급되는 증기는 0~10barg로 압력이 변동됩니다. 설비에서의 압력이 0barg로 변동되었을 때, 응축수는 배출되지 못합니다. 즉, 응축수는 스팀트랩에서의 압력차가 0 이상인 경우에서만 응축수를 배출할 수 있는 것입니다. 집수탱크 0 bar g P = P1 - P2 > → 응축수 배출 P = P1 - P2 ≤ → 응축수 배출불가 스팀트랩은 차압이 있어야만 응축수 배출 스팀트랩 자체로 응축수를 퍼 올릴 수는 없음

7 스팀트랩이 가져야 할 조건 공기의 제거(Air Venting) 응축수의 제거 열효율 제품의 신뢰성
스팀트랩은 증기는 잡아 주고, 응축수를 제거할 뿐만 아니라, 증기 중에 존재하는 공기를 제거해야 합니다. 경우에 따라서는 열효율 면을 고려하여 스팀트랩의 종류를 선택하는 경우도 발생합니다. 물론, 스파이렉스사코 제품과 같은 신뢰성이 있는 제품을 선정하는 것 또한 중요합니다.

8 스팀트랩의 조건 - 공기의 제거 설비 정지시 유입된 다량의 공기 배출 예열시간의 지연 및 전열효과 저하
스팀트랩별 공기의 제거 능력 1st : 온도조절식 트랩 2nd : 볼후로트식 트랩 3rd : 써모다이나믹 트랩 4th : 버켓트식 트랩 설비를 정지했을 때는, 설비나 배관상에 있던 증기가 응축함에 의해 진공이 발생하고, 이에 따라 외부의 공기가 배관이나 설비의 연결부위를 통해 유입된다. 그렇기 때문에, 초기 가동시 설비 및 배관 내에는 공기가 가득 차 있게 됩니다. 설비 내에 공기가 가득 차 있게 되면, 증기를 공급한다 할지라도 설비에서 예열시간이 지연됩니다. 그리고, 열전달면에서 공기막을 형성하기 때문에 열교환설비에서의 전열효과도 저하되게 된다. 그러므로, 공기는 제거되어야 한다. 스팀트랩별로 공기의 제거능력을 알아보면, 온도조절식 스팀트랩이 가장 좋으며, 에어벤트가 내장된 볼후로식 트랩도 좋다. 써모다이나믹 트랩은 어느 정도의 공기 제거능력이 있으나, 버켓트식 트랩에서는 매우 작은 벤트홀을 통해 공기를 제거하기 때문에, 버켓트식 트랩을 설치할 때에는, 공기를 제거하기 위해서는 별도의 에어벤트를 설치해야 한다.

9 스팀트랩의 조건 - 응축수의 제거 스팀트랩은 증기는 배출하지 않고 응축수만 배출 증기가 누출되면 공정의 비효율, 경제적 낭비
열전달량이 공정에 매우 중요한 경우 (열전달 면적이 작고 부하가 큰 설비) - 응축수 발생 즉시 증기와 같은 온도에서 배출 - 기계식 스팀트랩 (볼후로트, 버켓트) 스팀트랩에서 가장 중요한 것은 응축수만 제거하고 증기는 누출되어서는 안됩니다. 특히, 열전달량이 공정에 매우 중요한 경우, 즉 열전달 면적이 작고 부하가 큰 설비에서는 응축수가 발생되는 즉시 증기와 같은 온도에서 응축수가 배출되어야 합니다. 이 경우에는 응축수를 연속적으로 배출하는 볼후로트식 트랩이 가장 적절한 타입입니다. 이렇게 연속적으로 응축수를 배출하는 설비에서 간헐적으로 응축수를 배출하거나, 포화온도보다 낮은 온도에서 응축수를 배출하는 스팀트랩을 사용하게 되면, 설비 내에 응축수 정체현상이 발생하게 됩니다.

10 스팀트랩의 조건 - 열효율/신뢰성 응축수 정체가 허용되는 설비 - 증기 사용량의 절감 - 온도조절식 스팀트랩
응축수 발생 즉시 배출해야 하는 설비 - 일반적인 대부분의 공정 - 기계식 트랩, 써모다이나믹 트랩 방열기와 같이 응축수 정체가 허용되는 설비에서는 온도조절식 스팀트랩을 사용합니다. 이 경우, 열사용설비에서 응축수의 현열까지 사용하기 때문에 증기 사용량을 절감할 수 있어, 에너지 절약적입니다. 그렇지만, 응축수 정체가 허용되지 않는 열교환설비와 같은 경우에는 반드시 응축수의 포화온도 또는 포화온도 근처에서 응축수를 배출하는 타입의 스팀트랩을 사용해야만 합니다. 최소의 주의를 기울여 최적의 성능을 발휘하는 스팀트랩

11 스팀 트랩 의 종류 볼 후로트 써모다이나믹 압력평형식 버켓트 바이메탈

12 스팀트랩의 작동원리 온도조절식 스팀트랩(Thermostatic Steam Trap) 온도의 변화에 따라 작동
압력평형식 트랩, 바이메탈식 트랩 기계식 트랩(Mechanical Steam Trap) 유체의 밀도차에 의해 작동 볼후로트식 트랩, 버켓트식 트랩 스팀트랩의 종류는 작동하는 방식에 따라서 3가지, 조절기의 종류에 따라 5가지로 나뉩니다. 작동하는 방식에 따라 온도조절식, 기계식, 써모다이나믹 스팀트랩으로 나뉩니다. 먼저 온도조절식은 증기와 응축수의 온도 변화에 따라 작동하는 방식이며, 여기에는 압력평형식 스팀트랩과 바이메탈식 스팀트랩이 있습니다. 써모다이나믹 트랩(Thermodynamic Steam Trap) 유체역학적 특성의 변화에 따라 작동 디스크 트랩

13 스팀트랩의 응축수 배출 온도 기계식, 써모다이나믹 온도조절식 끓는점 0 oC 온도 (℃) 건도 열량 전열 (hg)
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 건도 열량 전열 (hg) 증발잠열(hfg) 현열 (hf) △T 응축수 정체 온도조절식 기계식, 써모다이나믹 에너지 절약

14 압력평형식 스팀트랩 - 작동원리(1) 증기와 응축수의 온도차 이용 가동초기 공기 및 찬 응축수를 원활하게 배출
먼저 온도조절식 스팀트랩 중 한 종류인 압력평형식 스팀트랩에 대해 알아보겠습니다. 압력평형식 스팀트랩은 증기와 응축수의 온도차를 이용하는 것입니다. 내부의 이 부분을 다이아프람 캡슐이라 부르고, 외부의 두꺼운 SS판과 내부의 얇은 SS판으로 구성되어 있습니다. 이 두 SS판 사이에 물과 성질이 비슷한 특성을 갖는 알콜성 유체가 들어 있습니다. 이 알콜성 유체는 물 보다 낮은 온도에서 끓고, 낮은 온도에서 응축되는 특성을 갖습니다. 또한 하부에는 볼 밸브가 용접되어 있습니다. 증기가 공급되면, 다이아프람 캡슐 내부의 유체가 끓게 되고, 이에 따라 다이아프람 캡슐이 팽창함에 따라 볼밸브를 밀어내게 됩니다. 그래서 오리피스를 막게되어 증기의 배출을 막습니다. 방열이 되어 온도가 떨어지게 되면, 다이아프람 캡슐 내부의 유체가 응축하게 되고, 이에 따라 다이아프람 캡슐이 수축함에 따라 볼밸브를 끌어당기게 됩니다. 그래서 오리피스를 열게되어 응축수를 배출하게 됩니다. 압력평형식 스팀트랩은 증기의 포화온도 보다 낮은 온도에서 응축수를 배출하는 특성을 가지고 있습니다. 응축수 배출온도는 다이아프람 캡슐 내에 봉입되어 있는 유체의 양에 따라 결정되며, 일반적으로 포화온도 보다 13℃ 이하에서 배출하는 것이 표준입니다. 가동초기 공기 및 찬 응축수를 원활하게 배출

15 압력평형식 스팀트랩 - 작동원리(2) 증기와 응축수의 온도차 이용 포화온도에 근접하면 캡슐내부의 액체가 증발
먼저 온도조절식 스팀트랩 중 한 종류인 압력평형식 스팀트랩에 대해 알아보겠습니다. 압력평형식 스팀트랩은 증기와 응축수의 온도차를 이용하는 것입니다. 내부의 이 부분을 다이아프람 캡슐이라 부르고, 외부의 두꺼운 SS판과 내부의 얇은 SS판으로 구성되어 있습니다. 이 두 SS판 사이에 물과 성질이 비슷한 특성을 갖는 알콜성 유체가 들어 있습니다. 이 알콜성 유체는 물 보다 낮은 온도에서 끓고, 낮은 온도에서 응축되는 특성을 갖습니다. 또한 하부에는 볼 밸브가 용접되어 있습니다. 증기가 공급되면, 다이아프람 캡슐 내부의 유체가 끓게 되고, 이에 따라 다이아프람 캡슐이 팽창함에 따라 볼밸브를 밀어내게 됩니다. 그래서 오리피스를 막게되어 증기의 배출을 막습니다. 방열이 되어 온도가 떨어지게 되면, 다이아프람 캡슐 내부의 유체가 응축하게 되고, 이에 따라 다이아프람 캡슐이 수축함에 따라 볼밸브를 끌어당기게 됩니다. 그래서 오리피스를 열게되어 응축수를 배출하게 됩니다. 압력평형식 스팀트랩은 증기의 포화온도 보다 낮은 온도에서 응축수를 배출하는 특성을 가지고 있습니다. 응축수 배출온도는 다이아프람 캡슐 내에 봉입되어 있는 유체의 양에 따라 결정되며, 일반적으로 포화온도 보다 13℃ 이하에서 배출하는 것이 표준입니다. 포화온도에 근접하면 캡슐내부의 액체가 증발 → 캡슐내부의 압력이 밸브를 아래로 밀어 밸브 폐쇄

16 압력평형식 스팀트랩 - 작동원리(3) 증기와 응축수의 온도차 이용 방열에 의한 캡슐 내부의 가스 응축시 밸브개방
먼저 온도조절식 스팀트랩 중 한 종류인 압력평형식 스팀트랩에 대해 알아보겠습니다. 압력평형식 스팀트랩은 증기와 응축수의 온도차를 이용하는 것입니다. 내부의 이 부분을 다이아프람 캡슐이라 부르고, 외부의 두꺼운 SS판과 내부의 얇은 SS판으로 구성되어 있습니다. 이 두 SS판 사이에 물과 성질이 비슷한 특성을 갖는 알콜성 유체가 들어 있습니다. 이 알콜성 유체는 물 보다 낮은 온도에서 끓고, 낮은 온도에서 응축되는 특성을 갖습니다. 또한 하부에는 볼 밸브가 용접되어 있습니다. 증기가 공급되면, 다이아프람 캡슐 내부의 유체가 끓게 되고, 이에 따라 다이아프람 캡슐이 팽창함에 따라 볼밸브를 밀어내게 됩니다. 그래서 오리피스를 막게되어 증기의 배출을 막습니다. 방열이 되어 온도가 떨어지게 되면, 다이아프람 캡슐 내부의 유체가 응축하게 되고, 이에 따라 다이아프람 캡슐이 수축함에 따라 볼밸브를 끌어당기게 됩니다. 그래서 오리피스를 열게되어 응축수를 배출하게 됩니다. 압력평형식 스팀트랩은 증기의 포화온도 보다 낮은 온도에서 응축수를 배출하는 특성을 가지고 있습니다. 응축수 배출온도는 다이아프람 캡슐 내에 봉입되어 있는 유체의 양에 따라 결정되며, 일반적으로 포화온도 보다 13℃ 이하에서 배출하는 것이 표준입니다. 방열에 의한 캡슐 내부의 가스 응축시 밸브개방

17 압력평형식 스팀트랩 - 장점 뛰어난 공기 배출 능력 빙결의 위험이 없다 과열증기에도 사용(70℃까지) 트랩 정비의 편의성
소형경량, 구경에 비해 큰 용량 뛰어난 공기 배출 능력 빙결의 위험이 없다 (트랩 후단 응축수 배관 상승하지 않을 때) 과열증기에도 사용(70℃까지) 트랩 정비의 편의성 응축수의 현열 이용 (응축수 정체가 허용되는 설비) 온도 포화곡선 반응곡선 압력 압력평형식 스팀트랩은 온도조절식으로서, 포화온도 보다 낮은 온도에서 밸브가 열리기 때문에 공기배출 능력이 뛰어납니다. 우측의 그림에서 보이는 것처럼, 압력평형식 스팀트랩의 반응온도는 항상 증기의 포화온도 보다 낮습니다. 그러므로 응축수도 포화온도 보다 낮은 온도에 배출되므로 응축수의 현열까지도 열사용설비에서 사용하게 됩니다. 이런 점에서 보면 에너지 절약형 스팀트랩이라고 볼 수 있습니다. 그렇지만, 응축수 정체가 허용되지 않는 설비에서는 사용이 불가능합니다.

18 압력평형식 스팀트랩 - 단점 응축수 정체가 허용되지 않는 설비 (증기주관 및 중요한 트레이싱)에 사용 불가
구형인 벨로즈 엘레멘트 모델의 압력평형식 스팀트랩인 경우에는 워터해머 및 부식성 응축수에 의해 쉽게 손상되는 단점이 있었습니다. 또한, 과열증기에 적용도 불가능했습니다. 그렇지만, 스텐레스강 캡슐을 도입하므로서 이 문제가 완전 해결되었으며, 특히나 75℃의 과열증기까지도 사용할 수 있습니다. 현재 한국스파이렉스 사코에서 공급하는 압력평형식 스팀트랩은 모두 스텐레스강 캡슐을 사용한 제품입니다. 앞에서도 설명드렸듯이, 응축수 정체가 허용되지 않는 설비인 증기주관, 열교환설비 및 중요한 트레이싱에서 사용할 수 없습니다.

19 바이메탈식 스팀트랩 작동원리 : 증기와 응축수의 온도차 Heat Cold Hot
온도조절식 스팀트랩의 다른 한 종류로서, 바이메탈식 스팀트랩이 있습니다. 서로 다른 금속을 붙여 놓았을 경우, 열을 받았을 때 휘어지는 특성을 이용한 것입니다. 열을 받았을 때, 열팽창계수가 더 큰 금속이 더 많이 팽창되는 특성을 응용한 스팀트랩입니다.

20 바이메탈식 스팀트랩 - 작동원리(1) 작동원리 : 증기와 응축수의 온도차 가동초기 공기/찬 응축수 원활하게 배출
뜨거운 증기가 스팀트랩에 유입되면 바이메탈 엘레멘트는 열을 받아 팽창하여 휘게 됩니다. 그래서 오른쪽의 그림과 같이, 바이메탈이 휘게 됨에 따라 여기에 연결된 밸브를 잡아 당기게 되어 오리피스가 닫히게 됩니다. 방열에 의해 트랩 내부의 온도가 떨어지게 되면, 바이메탈이 냉각하여 원래대로 복귀하여 밸브는 하부로 내려가고 오리피스는 열리게 됩니다. 그래서 응축수는 배출됩니다. 이 때 배출되는 응축수는 압력평형식 스팀트랩과 마찬가지로 증기의 포화온도 보다 낮은 온도를 갖습니다. 즉, 온도조절식 스팀트랩인 압력평형식 스팀트랩과 바이메탈식 스팀트랩은 모두 응축수를 포화온도 보다 낮은 온도에서 배출하는 특성을 갖는 스팀트랩입니다.

21 바이메탈식 스팀트랩 - 작동원리(2) 작동원리 : 증기와 응축수의 온도차 응축수 온도 상승시 엘레멘트 만곡
→ 밸브가 끌어올려지며 밸브 폐쇄 뜨거운 증기가 스팀트랩에 유입되면 바이메탈 엘레멘트는 열을 받아 팽창하여 휘게 됩니다. 그래서 오른쪽의 그림과 같이, 바이메탈이 휘게 됨에 따라 여기에 연결된 밸브를 잡아 당기게 되어 오리피스가 닫히게 됩니다. 방열에 의해 트랩 내부의 온도가 떨어지게 되면, 바이메탈이 냉각하여 원래대로 복귀하여 밸브는 하부로 내려가고 오리피스는 열리게 됩니다. 그래서 응축수는 배출됩니다. 이 때 배출되는 응축수는 압력평형식 스팀트랩과 마찬가지로 증기의 포화온도 보다 낮은 온도를 갖습니다. 즉, 온도조절식 스팀트랩인 압력평형식 스팀트랩과 바이메탈식 스팀트랩은 모두 응축수를 포화온도 보다 낮은 온도에서 배출하는 특성을 갖는 스팀트랩입니다.

22 바이메탈식 스팀트랩 - 작동원리(1) 작동원리 : 증기와 응축수의 온도차 방열에 의해 바이메탈이 냉각 → 밸브개방
뜨거운 증기가 스팀트랩에 유입되면 바이메탈 엘레멘트는 열을 받아 팽창하여 휘게 됩니다. 그래서 오른쪽의 그림과 같이, 바이메탈이 휘게 됨에 따라 여기에 연결된 밸브를 잡아 당기게 되어 오리피스가 닫히게 됩니다. 방열에 의해 트랩 내부의 온도가 떨어지게 되면, 바이메탈이 냉각하여 원래대로 복귀하여 밸브는 하부로 내려가고 오리피스는 열리게 됩니다. 그래서 응축수는 배출됩니다. 이 때 배출되는 응축수는 압력평형식 스팀트랩과 마찬가지로 증기의 포화온도 보다 낮은 온도를 갖습니다. 즉, 온도조절식 스팀트랩인 압력평형식 스팀트랩과 바이메탈식 스팀트랩은 모두 응축수를 포화온도 보다 낮은 온도에서 배출하는 특성을 갖는 스팀트랩입니다.

23 바이메탈식 스팀트랩 - 장점 콤팩트하면서도 대용량의 응축수 배출용량 뛰어난 공기배출능력 튼튼한 몸체, 빙결의 위험이 없다
워터해머, 부식성 응축수 및 고압 증기에 강함 응축수의 현열 이용 → 에너지 절감 바이메탈식 스팀트랩은 압력평형식 스팀트랩과 비슷한 특성을 가지고 있습니다. 즉, 포화증기의 온도보다 낮은 온도에서 응축수를 배출하기 때문에 뛰어난 공기배출능력을 갖고 있으며, 응축수 현열까지 이용할 수 있기 때문에 에너지 절약형 스팀트랩입니다. 또한, 몸체 및 엘레멘트 모두 튼튼한 구조이므로 워터해머 및 부식성 응축수에도 강하고 특히 고압의 증기에 강합니다. 또한, 몸체가 튼튼하기 때문에 빙결의 위험이 없습니다. 일반적으로 튼튼한 구조로 되어 있기 때문에, 고압 특히 과열증기에 강한 스팀트랩입니다.

24 바이메탈식 스팀트랩 - 단점 압력 및 부하변동에 느리게 반응 응축수가 증기온도보다 낮은 온도에서 배출
(중요 공정설비에는 적합하지 않음) 2차측 배압이 높은 경우 주의 (50% 배압 → 50 ℃) 증기주관 드레인 포켓 냉각관 (2~3 m) 응축수회수관 바이메탈식 스팀트랩은 증기의 온도보다 낮은 온도에서 응축수를 배출하기 때문에 응축수가 정체되면 안되는 중요 공정설비에는 적합하지 않습니다. 또한 2차측 배압이 높은 경우 응축수가 더 낮은 온도에서 배출될 수 있으므로 유의해야 합니다. 바이메탈의 반응특성상 압력 및 부하변동에 느리게 반응합니다. 보시는 그림같이 증기주관의 드레인용으로 바이메탈 트랩을 사용하는 경우에는, 보온이 되지 않은 냉각관을 설치하여 응축수를 충분히 냉각한 후 바이메탈 트랩을 통해 응축수를 배출해야만 증기주관에서의 응축수 정체 현상이 발생하지 않습니다. 그렇지만, 증기주관에서 뜨거운 응축수를 찬 응축수로 가득찬 응축수 회수관으로 배출하는 경우, 써모다이나믹 스팀트랩을 통해 바로 배출하게 되면, 응축수 회수관에서 워터해머 현상이 발생하기 때문에, 위의 그림과 같이 설치한 바이메탈 트랩을 사용하는 경우도 있습니다.

25 볼후로트식 스팀트랩 - 작동원리 증기와 응축수의 밀도차 이용
볼후로트식 스팀트랩은 증기와 응축수의 밀도차를 이용한 스팀트랩입니다. 즉, 응축수가 유입되면 볼후로트가 부력에 의해 뜨게 되고, 증기가 공급되면 볼후로트가 부력이 없으므로 가라앉게 되는 특성을 이용한 스팀트랩입니다. 가동초기에는 배관이나 설비에 공기가 가득 차 있는데, 이 공기는 볼후로트식 스팀트랩으로 유입되어 온도조절식 에어벤트를 통해 배출됩니다. 온도조절식 에어벤트는 압력평형식 스팀트랩에 내장된 다이아프람캠슐과 동일한 것입니다. 기본적으로 포화증기온도 보다 -12℃ 낮은 온도에서 밸브가 열립니다. 가동초기에 또한 차가운 응축수가 유입되면 온도조절식 에어벤트를 통해 응축수가 배출되기도 합니다. 뜨거운 응축수가 유입되면 온도저절식 에어벤트는 닫히고 볼후로트가 부력에 떠올라 레버에 의해 하부의 밸브를 열게 되고, 이 오리피스를 통해 응축수가 배출됩니다. 증기가 유입되면 볼후로트가 부력을 잃고 가라앉아 밸브를 폐쇄하게 됩니다. 밸브는 항상 수위보다 낮은 부분에 있기 때문에, 증기는 누설되지 않는 구조입니다.

26 볼후로트 스팀트랩 - 작동원리 1 초기가동시 에어벤트 통해 공기 배출
볼후로트식 스팀트랩은 증기와 응축수의 밀도차를 이용한 스팀트랩입니다. 즉, 응축수가 유입되면 볼후로트가 부력에 의해 뜨게 되고, 증기가 공급되면 볼후로트가 부력이 없으므로 가라앉게 되는 특성을 이용한 스팀트랩입니다. 가동초기에는 배관이나 설비에 공기가 가득 차 있는데, 이 공기는 볼후로트식 스팀트랩으로 유입되어 온도조절식 에어벤트를 통해 배출됩니다. 온도조절식 에어벤트는 압력평형식 스팀트랩에 내장된 다이아프람캠슐과 동일한 것입니다. 기본적으로 포화증기온도 보다 -12℃ 낮은 온도에서 밸브가 열립니다. 가동초기에 또한 차가운 응축수가 유입되면 온도조절식 에어벤트를 통해 응축수가 배출되기도 합니다. 뜨거운 응축수가 유입되면 온도저절식 에어벤트는 닫히고 볼후로트가 부력에 떠올라 레버에 의해 하부의 밸브를 열게 되고, 이 오리피스를 통해 응축수가 배출됩니다. 증기가 유입되면 볼후로트가 부력을 잃고 가라앉아 밸브를 폐쇄하게 됩니다. 밸브는 항상 수위보다 낮은 부분에 있기 때문에, 증기는 누설되지 않는 구조입니다. 초기가동시 에어벤트 통해 공기 배출

27 볼후로트 스팀트랩 - 작동원리 2 찬 응축수 에어벤트, 오리피스 통해 배출
볼후로트식 스팀트랩은 증기와 응축수의 밀도차를 이용한 스팀트랩입니다. 즉, 응축수가 유입되면 볼후로트가 부력에 의해 뜨게 되고, 증기가 공급되면 볼후로트가 부력이 없으므로 가라앉게 되는 특성을 이용한 스팀트랩입니다. 가동초기에는 배관이나 설비에 공기가 가득 차 있는데, 이 공기는 볼후로트식 스팀트랩으로 유입되어 온도조절식 에어벤트를 통해 배출됩니다. 온도조절식 에어벤트는 압력평형식 스팀트랩에 내장된 다이아프람캠슐과 동일한 것입니다. 기본적으로 포화증기온도 보다 -12℃ 낮은 온도에서 밸브가 열립니다. 가동초기에 또한 차가운 응축수가 유입되면 온도조절식 에어벤트를 통해 응축수가 배출되기도 합니다. 뜨거운 응축수가 유입되면 온도저절식 에어벤트는 닫히고 볼후로트가 부력에 떠올라 레버에 의해 하부의 밸브를 열게 되고, 이 오리피스를 통해 응축수가 배출됩니다. 증기가 유입되면 볼후로트가 부력을 잃고 가라앉아 밸브를 폐쇄하게 됩니다. 밸브는 항상 수위보다 낮은 부분에 있기 때문에, 증기는 누설되지 않는 구조입니다. 찬 응축수 에어벤트, 오리피스 통해 배출

28 볼후로트 스팀트랩 - 작동원리 3 뜨거운 응축수 오리피스 통해 배출, 증기는 차단
볼후로트식 스팀트랩은 증기와 응축수의 밀도차를 이용한 스팀트랩입니다. 즉, 응축수가 유입되면 볼후로트가 부력에 의해 뜨게 되고, 증기가 공급되면 볼후로트가 부력이 없으므로 가라앉게 되는 특성을 이용한 스팀트랩입니다. 가동초기에는 배관이나 설비에 공기가 가득 차 있는데, 이 공기는 볼후로트식 스팀트랩으로 유입되어 온도조절식 에어벤트를 통해 배출됩니다. 온도조절식 에어벤트는 압력평형식 스팀트랩에 내장된 다이아프람캠슐과 동일한 것입니다. 기본적으로 포화증기온도 보다 -12℃ 낮은 온도에서 밸브가 열립니다. 가동초기에 또한 차가운 응축수가 유입되면 온도조절식 에어벤트를 통해 응축수가 배출되기도 합니다. 뜨거운 응축수가 유입되면 온도저절식 에어벤트는 닫히고 볼후로트가 부력에 떠올라 레버에 의해 하부의 밸브를 열게 되고, 이 오리피스를 통해 응축수가 배출됩니다. 증기가 유입되면 볼후로트가 부력을 잃고 가라앉아 밸브를 폐쇄하게 됩니다. 밸브는 항상 수위보다 낮은 부분에 있기 때문에, 증기는 누설되지 않는 구조입니다. 뜨거운 응축수 오리피스 통해 배출, 증기는 차단

29 볼후로트식 스팀트랩 - 장점 응축수의 연속 배출로 공정설비 응용에 최적 압력 및 유량의 급격한 변동에도 큰 영향을 받지 않음
자동에어벤트 내장으로 뛰어난 공기배출 능력 구경에 비해 큰 배출 용량 증기장애 발생 → 증기장애 해소장치 내장으로 적절한 응축수 배출 워터해머에 강함(입구측에 Deflector 설치) 수위가 형성되면 볼이 떠올라 밸브를 개방하기 때문에 응축수를 연속 배출하는 특성을 지녔으며, 응축수가 연속적으로 배출되어야 하고 응축수가 정체되지 않아야 하는 공정설비에 최적인 스팀트랩입니다. 또한, 자동 에어벤트가 내장되었기 때문에 뛰어난 공기배출 능력을 지녔으며, 한국스파이렉스사코에서 공급하는 모두 볼후로트식 스팀트랩에는 기본적으로 자동 에어벤트가 내장되어 있습니다. 오래 전의 볼후로트식 스팀트랩에는 워터해머에 약한 특성을 가졌으나, 입구측에 워터해머를 방지하는 디플렉터를 설치하여 현재 공급되는 볼후로트식 스팀트랩은 워터해머에 강한 내성을 지니고 있습니다. 응축수 발생설비에서 먼 거리에 스팀트랩이 설치된 경우나 실린더 설비에서와 같이 증기장애현상이 발생할 수 있는 경우에는 증기장애 해소장치를 장애하여 응축수를 배출을 용이하게 할 수 있습니다.

30 볼후로트식 스팀트랩 - 단점 빙결에 의한 손상 가능 - 외부 설치시 몸체를 보온 - 소형 온도조절식 스팀트랩을 보조로 설치
작동 압력에 따라 서로 다른 내부 부품 사용 - 4.5 bar, 10 bar, 14 bar, 21 bar, 32 bar 볼후로트식 스팀트랩의 내부에는 항상 물이 차 있기 때문에, 빙결에 의한 손상의 가능성이 있어 외부 설치시에는 몸체를 보온해야 합니다. 이런 경우에는 소형 온도조절식 스팀트랩을 볼후로트식 스팀트랩의 전단에 설치하여 해결할 수 있습니다. 이 경우 외기의 낮은 온도에 의해 응축수가 식게 되면, 빙결에 앞서 온도조절식 스팀트랩을 통해 배출됩니다. 한국스파이렉스사코에서는 7℃에서 닫히고, 2℃에서 열리는 바이메탈식 온도조절식 스팀트랩을 공급하고 있습니다. 볼후로트식 스팀트랩은 시스템의 압력에 따라 오리피스의 크기 및 볼후로트 등의 내부 부품이 다릅니다. 시스템의 압력에 따라 적절한 볼후로트식 스팀트랩을 적용해야 합니다.

31 버켓트식 스팀트랩 - 작동원리 증기와 응축수의 밀도차 이용 물 공기
버켓트식 스팀트랩도 볼후로트식 스팀트랩과 마찬가지로 증기와 응축수의 밀도차를 이용한 기계식 스팀트랩입니다. 버켓트식 스팀트랩의 작동원리로 가장 대표적인 예를 든다면, 물이 가득 찬 버켓트와 비어 있는 버켓트를 수조에 거꾸로 집어 넣었을 경우입니다. 물이 가득 찬 버켓트는 수조 밑으로 가자 앉을 것입니다. 이는 부력이 작용하지 않기 때문입니다. 그렇지만, 비어 있는 버켓트의 경우, 버켓트 내부의 공기의 부력에 의해 버켓트는 가라 앉지 않고 뜨게 됩니다. 이와 비슷한 작동원리를 갖는 것이 바로 버켓트식 스팀트랩입니다. 가동초기 공기는 버켓트의 벤트홀을 통해서 서서히 벤트됩니다. 응축수는 부력이 존재하지 않아 열려있는 오리피스를 통해 배출됩니다. 증기가 버켓트 내부의 응축수를 밀어내고 버켓트 내부에 차게된다. 버켓트는 부력을 받게 되어 떠오르게 되고 이때 레버에 부착된 밸브는 시트에 접근하고 응축수는 빠른 속도로 시트를 통하면서 밸브를 순간적으로 시트에 밀착시킨다. 이는 속도가 빨라지면 시트 주위의 압력이 순간적으로 낮아지기 때문이다. 버켓트 내부의 증기가 응축되거나 벤트홀을 통해 나가면 버켓트가 부력을 잃고 가라 앉으며 밸브를 개방됩니다.

32 버켓트식 스팀트랩 - 작동원리 증기와 응축수의 밀도차 이용 공기
버켓트식 스팀트랩도 볼후로트식 스팀트랩과 마찬가지로 증기와 응축수의 밀도차를 이용한 기계식 스팀트랩입니다. 버켓트식 스팀트랩의 작동원리로 가장 대표적인 예를 든다면, 물이 가득 찬 버켓트와 비어 있는 버켓트를 수조에 거꾸로 집어 넣었을 경우입니다. 물이 가득 찬 버켓트는 수조 밑으로 가자 앉을 것입니다. 이는 부력이 작용하지 않기 때문입니다. 그렇지만, 비어 있는 버켓트의 경우, 버켓트 내부의 공기의 부력에 의해 버켓트는 가라 앉지 않고 뜨게 됩니다. 이와 비슷한 작동원리를 갖는 것이 바로 버켓트식 스팀트랩입니다. 가동초기 공기는 버켓트의 벤트홀을 통해서 서서히 벤트됩니다. 응축수는 부력이 존재하지 않아 열려있는 오리피스를 통해 배출됩니다. 증기가 버켓트 내부의 응축수를 밀어내고 버켓트 내부에 차게된다. 버켓트는 부력을 받게 되어 떠오르게 되고 이때 레버에 부착된 밸브는 시트에 접근하고 응축수는 빠른 속도로 시트를 통하면서 밸브를 순간적으로 시트에 밀착시킨다. 이는 속도가 빨라지면 시트 주위의 압력이 순간적으로 낮아지기 때문이다. 버켓트 내부의 증기가 응축되거나 벤트홀을 통해 나가면 버켓트가 부력을 잃고 가라 앉으며 밸브를 개방됩니다.

33 버켓트식 스팀트랩 - 작동원리 1 응축수가 버켓트 하부로 유입되어 몸체를 채우고 위쪽의 출구를 통해 배출
버켓트식 스팀트랩도 볼후로트식 스팀트랩과 마찬가지로 증기와 응축수의 밀도차를 이용한 기계식 스팀트랩입니다. 버켓트식 스팀트랩의 작동원리로 가장 대표적인 예를 든다면, 물이 가득 찬 버켓트와 비어 있는 버켓트를 수조에 거꾸로 집어 넣었을 경우입니다. 물이 가득 찬 버켓트는 수조 밑으로 가자 앉을 것입니다. 이는 부력이 작용하지 않기 때문입니다. 그렇지만, 비어 있는 버켓트의 경우, 버켓트 내부의 공기의 부력에 의해 버켓트는 가라 앉지 않고 뜨게 됩니다. 이와 비슷한 작동원리를 갖는 것이 바로 버켓트식 스팀트랩입니다. 가동초기 공기는 버켓트의 벤트홀을 통해서 서서히 벤트됩니다. 응축수는 부력이 존재하지 않아 열려있는 오리피스를 통해 배출됩니다. 증기가 버켓트 내부의 응축수를 밀어내고 버켓트 내부에 차게된다. 버켓트는 부력을 받게 되어 떠오르게 되고 이때 레버에 부착된 밸브는 시트에 접근하고 응축수는 빠른 속도로 시트를 통하면서 밸브를 순간적으로 시트에 밀착시킨다. 이는 속도가 빨라지면 시트 주위의 압력이 순간적으로 낮아지기 때문이다. 버켓트 내부의 증기가 응축되거나 벤트홀을 통해 나가면 버켓트가 부력을 잃고 가라 앉으며 밸브를 개방됩니다.

34 버켓트식 스팀트랩 - 작동원리 2 증기가 유입되면 버켓트에 부력이 형성되어 버켓트가 올라가고 출구측 밸브 폐쇄
버켓트식 스팀트랩도 볼후로트식 스팀트랩과 마찬가지로 증기와 응축수의 밀도차를 이용한 기계식 스팀트랩입니다. 버켓트식 스팀트랩의 작동원리로 가장 대표적인 예를 든다면, 물이 가득 찬 버켓트와 비어 있는 버켓트를 수조에 거꾸로 집어 넣었을 경우입니다. 물이 가득 찬 버켓트는 수조 밑으로 가자 앉을 것입니다. 이는 부력이 작용하지 않기 때문입니다. 그렇지만, 비어 있는 버켓트의 경우, 버켓트 내부의 공기의 부력에 의해 버켓트는 가라 앉지 않고 뜨게 됩니다. 이와 비슷한 작동원리를 갖는 것이 바로 버켓트식 스팀트랩입니다. 가동초기 공기는 버켓트의 벤트홀을 통해서 서서히 벤트됩니다. 응축수는 부력이 존재하지 않아 열려있는 오리피스를 통해 배출됩니다. 증기가 버켓트 내부의 응축수를 밀어내고 버켓트 내부에 차게된다. 버켓트는 부력을 받게 되어 떠오르게 되고 이때 레버에 부착된 밸브는 시트에 접근하고 응축수는 빠른 속도로 시트를 통하면서 밸브를 순간적으로 시트에 밀착시킨다. 이는 속도가 빨라지면 시트 주위의 압력이 순간적으로 낮아지기 때문이다. 버켓트 내부의 증기가 응축되거나 벤트홀을 통해 나가면 버켓트가 부력을 잃고 가라 앉으며 밸브를 개방됩니다. 증기가 유입되면 버켓트에 부력이 형성되어 버켓트가 올라가고 출구측 밸브 폐쇄

35 버켓트식 스팀트랩 - 작동원리 3 버켓트 내부 증기 응축, 증기 방울이 버켓트 상부의 벤트홀을 통해 배출
버켓트식 스팀트랩도 볼후로트식 스팀트랩과 마찬가지로 증기와 응축수의 밀도차를 이용한 기계식 스팀트랩입니다. 버켓트식 스팀트랩의 작동원리로 가장 대표적인 예를 든다면, 물이 가득 찬 버켓트와 비어 있는 버켓트를 수조에 거꾸로 집어 넣었을 경우입니다. 물이 가득 찬 버켓트는 수조 밑으로 가자 앉을 것입니다. 이는 부력이 작용하지 않기 때문입니다. 그렇지만, 비어 있는 버켓트의 경우, 버켓트 내부의 공기의 부력에 의해 버켓트는 가라 앉지 않고 뜨게 됩니다. 이와 비슷한 작동원리를 갖는 것이 바로 버켓트식 스팀트랩입니다. 가동초기 공기는 버켓트의 벤트홀을 통해서 서서히 벤트됩니다. 응축수는 부력이 존재하지 않아 열려있는 오리피스를 통해 배출됩니다. 증기가 버켓트 내부의 응축수를 밀어내고 버켓트 내부에 차게된다. 버켓트는 부력을 받게 되어 떠오르게 되고 이때 레버에 부착된 밸브는 시트에 접근하고 응축수는 빠른 속도로 시트를 통하면서 밸브를 순간적으로 시트에 밀착시킨다. 이는 속도가 빨라지면 시트 주위의 압력이 순간적으로 낮아지기 때문이다. 버켓트 내부의 증기가 응축되거나 벤트홀을 통해 나가면 버켓트가 부력을 잃고 가라 앉으며 밸브를 개방됩니다.