스팀 트랩

1. 스팀 트랩 암스트롱 인터내셔널 코리아

2. 목차 • 스팀의 기본적인 개념 • 스팀 트랩의 역할 • 스팀 트랩의 구조 • 스팀 트랩의 종류 • 스팀 트랩 비교 • 스팀 트랩 선정 • 스팀 트랩 설치 및 점검 • 스팀 트랩 문제점 해결

3. 스팀의 기본적인 개념 대기압 상태에서의 스팀 생성 1. 물 20 -> 물 100도 : 현열 (80 kcal) 2. 물 100 -> 스팀 100도 : 잠열 (540 kcal) => 전열 (현열+잠열) 620 kcal

4. 스팀의 기본적인 개념 가압 (7 barg) 상태에서의 스팀 생성 1. 물 20 -> 물 170도 : 현열 (150 kcal) 2. 물 170 -> 스팀 170도 : 잠열 (490 kcal) => 전열 (현열+잠열) 640 kcal

5. 스팀의 기본적인 개념 7 barg 스팀 (응축수) 시스템 1. 스팀 생성 (보일러) 2. 스팀 분배 / 감압 (배관) 3. 스팀 사용 (열교환 장치) 4. 응축수 회수 / 재사용

6. 스팀 트랩의 역할 • 스스로 작동하는 (self actuating) 밸브 : 스팀만 공급되면 닫혀 있고, 응축수나 공기가 공급되면 배출 => 스팀 트랩

7. 스팀 트랩의 역할 • 스팀 누수 최소화 • 긴 수명 • 부식에 잘 견딤 • 변동있는배압에 원활히 운전 • 이 물질에 원활히 작동 • 동파에 잘 견딤

8. 스팀 트랩의 역할

9. 스팀 트랩의 구조 입구 본체 밸브 오리피스 출구

10. 스팀 트랩의 종류 입구 • Mechanical type : 스팀과 응축수 간의 밀도 차이에 의해 작동 (Inverted Bucket, Float & Thermostatic) • Thermostatic type : 스팀과 응축수 간의 온도 차이에 의해 작동 (wafer, Bellows, Bimetallic) • Thermodynamic type : 스팀과 응축수 간의 열역학적 변화 (압력과 속도의 변화) 차이에 의해 작동 (Controlled disc type)

11. 스팀 트랩의 종류 인버티드 버켓 트랩 • 초기 가동 시 버켓이 가라앉아 있고 이에 따라 밸브는 완전히 열림. • 응축수가 유입되어 바로 배출. 응축수 밸브 열림 이물질 끌어 올림

12. 스팀 트랩의 종류 인버티드 버켓 트랩 • 스팀이 유입되면 버켓이 떠올라 밸브를 닫음. • 스팀과 같이 유입되는 공기, 이산화탄소는 버켓 벤트 홀을 통하여 트랩 상부에 모임. 밸브 닫힘 입구 버켓 떠오름

13. 스팀 트랩의 종류 인버티드 버켓 트랩 • 응축수가 다시 유입되면 버켓이 가라앉기 시작하여 응축수 배출을 준비. 밸브 닫힘 입구 버켓 가라앉기시작 응축수 재유입

14. 스팀 트랩의 종류 인버티드 버켓 트랩 • 밸브가 열리기 시작하면 공기, 이산화탄소가 먼저 배출되고 응축수가 배출. • 버켓 바닥의 이물질은 응축수 흐름에 의하여 끌어 올려져 떠올라 배출. 밸브 열림 입구 이물질 끌어 올림

15. 스팀 트랩의 종류 플로트 & 써모스태틱 트랩 • 초기 가동 시 어느 수위 이상이 되면 플로트가 떠서 응축수가 배출 • 이 때 공기나 이산화 탄소는 써모스태틱 벤트를 통하여 배출

16. 스팀 트랩의 종류 플로트 & 써모스태틱 트랩 • 스팀이 트랩에 도달하게 되면 써모스태틱 벤트는 닫힘 • 응축수가 계속 유입되면 계속 배출

17. 스팀 트랩의 종류 플로트 & 써모스태틱 트랩 • 공기나 이산화탄소가 다시 축적되면 온도가 포화 스팀의 온도 이하로 떨어져 써모스태틱 벤트가 열려 공기나 이산화탄소가 배출

18. 스팀 트랩의 종류 콘트롤드 디스크 트랩 • 초기 가동 시 응축수와 공기는 가열 방 (heating chamber), 디스크가 작동하는 방 (control chamber), 오리피스를 통과하여 배출. 가열방 입구 작동방 디스크 입구 출구

19. 스팀 트랩의 종류 콘트롤드 디스크 트랩 • 스팀이 트랩에 도달하게 되면 빠른 속도에 의해 압력을 낮추어 디스크를 시트 쪽으로 끌어 내림. 입구 빠른 속도의 흐름 시트

20. 스팀 트랩의 종류 콘트롤드 디스크 트랩 • 디스크는 두 시트 면에 닿아 닫히게 되며, • 디스크가 작동하는 방 상부의 응축수가 재증발 증기로 변하면서 계속 디스크가 닫혀 있다가, • 다시 디스크 상부의 재증발 증기가 응축하면, 디스크가 들어 올려져 응축수가 다시 배출. 입구 작동방 디스크는 두 개의 시트에 닿음

21. 스팀 트랩의 종류 바이메탈 트랩 • 초기 가동 시 바이메탈 엘리먼트가 차갑고, 평평하여 밸브가 완전히 열려 있어 응축수와 공기가 운전 압력에서 쉽게 배출. 입구

22. 스팀 트랩의 종류 바이메탈 트랩 • 응축수의 온도가 올라가면 바이메탈 엘리먼트는 팽창하기 시작하고, 구부러지기 시작. 입구

23. 스팀 트랩의 종류 바이메탈 트랩 • 설정 온도에 도달하면 바이메탈 엘리먼트의 힘은 시스템의 운전 압력에 대하여 밸브를 완전히 닫을 수 있을 정도로 충분. 입구

24. 스팀 트랩의 종류 써모스태틱 트랩 • 초기 가동 시 벨로우즈 엘리먼트가 차갑고, 평평 • 밸브가 완전히 열려 있어 응축수와 공기가 운전 압력에서 쉽게 배출

25. 스팀 트랩의 종류 써모스태틱 트랩 • 응축수의 온도가 올라가면 벨로우즈 엘리먼트 내부를 가열하여 증기압을 증가 • 엘리먼트 내부 압력이 시스템 압력과 평형이 되면, 벨로우즈 스프링 힘에 의해 엘리먼트가 팽창하여 밸브 닫음 • 트랩 내부의 온도가 스팀 포화 온도보다 약간 낮아지면, 압력의 균형이 깨지고 벨로우즈가 수축하여 밸브를 열게 됨

26. 스팀 트랩의 종류 써모스태틱 트랩 • 압력 평형식 웨이퍼 스팀 트랩은 압력 평형식 벨로우즈 스팀 트랩의 작동과 거의 비슷 • 웨이퍼는 부분적으로 액체로 채워져 있어 트랩 내부의 온도가 올라가면 웨이퍼 내부의 액체가 증발되어 압력을 증가시켜 트랩 내부의 시스템 압력보다 높아지면, 밸브를 닫음 • 트랩 내부의 온도가 스팀 포화 온도보다 약간 낮아지면, 압력의 균형이 깨지고 웨이퍼가 수축하여 밸브를 열게 됨 알콜액체 알콜증기 웨이퍼 칸막이 알콜방

27. 스팀 트랩의 종류 급속 응축수 조절 트랩 • 응축수가 배출지점보다 높은 곳으로 회수하거나, • 자연 배출 (gravity drain) 점에서 높은 곳으로 회수하는 경우 • 증가되는 속도에 의해 배출에 도움이 될 수 있는 곳에 적용 • 수동 조절 밸브에 의해 조절되는 내장형 스팀 바이패스는 응축수 배출 속도를 증가시키는 역할 • 자동적으로 스팀 바이패스 혹은 2 차 스팀을 배출(vent)하여 다른 열 교환 설비에 사용하거나 응축수 탱크를 통해 회수되기 위해서 회수 입구

28. 스팀 트랩 비교

29. 스팀 트랩 비교 입구

30. 스팀 트랩 비교 영국 ICI 엔지니어링사의 트랩 수명 조사 자료

31. 스팀 트랩 선정 기본적인 필요 자료 (LAMBS) • Load: 응축수 처리량 • Application : 사용처 (예 : 공정용, 라인트랩) • Modulatedor constant : 공급 스팀 압력이 일정 / 변동 • Backpressure : 트랩 출구에서의 배압 • Supplypressure : 트랩 입구에서의 압력

32. No. No. No. 구간 구간 구간 배관 설치내역 배관 설치내역 배관 설치내역 선정모델 선정모델 선정모델 1 1 1 MH-1 MH-1 MH-1 63.4 63.4 63.4 2 2 2 MH-2 MH-2 MH-2 3 3 3 MH-3 MH-3 MH-3 4 4 4 MH-4 MH-4 MH-4 5 5 5 MH-5 MH-5 MH-5 스팀 트랩 선정 수 계산 • Load: 응축수 처리량

33. 스팀 트랩 선정 수 계산 • Load: 응축수 처리량 , 170 x 3 = 510 kg/h • Application : 사용처, 라인트랩 • Modulatedor constant : 일정한 스팀 압력 • Backpressure : 트랩 출구 배압, 0.0 barg • Supplypressure : 트랩 입구 압력, 10.0 barg

34. 스팀 트랩 선정 수 계산 입구 • 트랩 모델 : 1822, 1/8” orifice • 트랩 용량 : 550 kg/h • 최대 운전 가능 압력 : 17 barg (250 psig)

35. 스팀 트랩 선정 프로그램 이용한 계산 Steam-A-ware 입구 수작업으로 복잡하게 모아야 하는 자료를 일목요연하게 처리 가능

36. 스팀 트랩 선정

37. 스팀 트랩 선정

38. 스팀 트랩 설치 및 테스트 • 스팀 트랩 설치 전 • 스팀 트랩을 설치하기 전, 스팀 배관을 스팀이나 압축공기로 청소 (steam / air blowing) 하여 이 물질을 제거 • 스트레이너 스크린을 청소 입구 스팀트랩 설치 위치 ABC A : 점검 / 수리를 위해 접근 가능하게 (Accessible) B : 응축수 배출구보다 낮게 (Below) C : 응축수 배출구에 가깝게 (Close)

39. 스팀 트랩 설치 및 테스트 구성 차단밸브 차단밸브 스팀트랩 스트레이너 드레인 / 점검 밸브 바이패스 드레인 밸브

40. 스팀 트랩 설치 및 테스트 • 동파로 부터의 보호 • 스팀 공급 -> 동파 불가능 • 스팀 공급 차단 -> 스팀 응축 -> 진공 -> 응축수 배출 중지 -> 대기온도 0도 이하 -> 동파 • 트랩에서의 응축수 배출이 자연적으로 이루어지지 못 한다면 수동 / 자동 동파 방지 배출 장치 필요 • 동파 방지를 위한 사전 조치 • 스팀 트랩을 과도하게 선정하지 말 것 • 응축수 회수 배관은 가능한 짧게 구성 • 응축수 회수 배관은 가능한 자연 배출 / 자동배출장치 • 응축수 회수 배관을 보온

41. 스팀 트랩 설치 및 테스트 • 스팀 트랩 점검 주기 • 스팀 트랩의 수명 연장과 에너지 손실 방지 목적 • 정기적인 점검 필요 • 트랩 크기, 운전 압력, 중요도 등에 따른 적용 기준 (회/년) 입구

42. 스팀 트랩 설치 및 테스트 • 스팀 트랩 점검 방법 • 점검 밸브 : 가장 간단, 정확한 방법 • (재증발 증기와 누출되는 생 증기는 구분 필요) • 점검기 : 스팀 트랩에 점검봉을 대고 청진기를 통하여 청각으로 트랩 상태를 점검 • 고온도계 : 응축수 배출 배관의 온도를 측정하여 점검

43. 스팀 트랩 설치 및 테스트 • Steam Star (트랩 관리 프로그램) • 인터넷 웹 환경 하에서 실현 • 고객의 현장 점검 결과를 입력에서 Report까지 • 제품의 불량을 Web을 통해 한눈에 확인 가능 • 스팀 누출로 인한 손실을 금액으로 환산 • 고객 스스로 실시간 관리하고 점검할 수 있는 ID 부여 • 다량의 트랩도 손쉽게 관리

44. 스팀 트랩 문제점 해결 • 스팀트랩이 차갑고 배출이 안되는 경우 • 운전 압력이 너무 높음 • 스팀 공급 압력이 설계치와 다르게 높게 공급 / 오리피스 마모 / 스팀 공급측 조절 밸브 고장 / 스팀 공급측 압력계 낮게 지시 / 응축수 회수측의 압력이 설계치와 다르게 낮음 • 응축수가 스팀 트랩에 도달하지 못함 • 스팀트랩 전단의 스트레이너 막힘 / 스팀트랩 전단 차단 밸브 고장으로 막힘 / 스팀트랩 전단 배관 막힘 • 메커니즘 마모 혹은 결함 (수리 및 교체 필요)

45. 스팀 트랩 문제점 해결 • 스팀트랩이 차갑고 배출이 안되는 경우 • 트랩 본체가 이 물질로 참 (스트레이너 설치) • 버켓 트랩의 버켓 벤트가 막힘 (스트레이너 설치 / 벤트 크기를 키움 / 버켓 벤트에 스크러빙 와이어 (scrubbing wire) 설치) • 플로트 & 써모스태틱 스팀 트랩의 경우 공기 배출이 적절하지 못한 경우 (air binding) • 써모스태틱 스팀 트랩의 경우 벨로우즈가 외부 충격에 의해 파열된 경우 • 디스크 스팀 트랩의 경우 방향을 거꾸로 설치한 경우

46. 스팀 트랩 문제점 해결 • 스팀트랩이 뜨겁고 배출이 안되는 경우 • 스팀트랩이 바이패스 밸브보다 높게 설치되어 있고, 바이패스 밸브가 새는 경우 • 싸이폰 (siphon) 배관이 파손된 경우 • 스팀트랩 전단에 진공이 걸린 경우

47. 스팀 트랩 문제점 해결 • 생 스팀이 누출되는 경우 • 밸브가 완전히 닫히지 않음 • 오리피스에 스케일이 낀 경우 / 부품 마모 • 버켓 스팀 트랩의 경우 워터씰이 깨진 경우 • 물을 채워 넣는다. / 스팀 압력이 변동되는 경우, 전단에 체크 밸브를 설치 • 플로트 & 써모스태틱 스팀 트랩의 경우, 써모스태틱 벤트가 닫히지 않는 경우

48. 스팀 트랩 문제점 해결 • 응축수가 연속 배출되는 경우 • 버켓 트랩, 디스크 트랩의 경우 연속 배출되거나, 플로트 & 써모스태틱 트랩이 설계 용량을 초과한 경우 다음을 확인 • 스팀 트랩 용량이 작음 • 설계 운전 압력보다 낮게 운전되는 경우 • 비정상적으로 스팀이 공급되는 경우 – 응축수가 과량 주입되는 경우

49. 스팀 트랩 문제점 해결 • 열교환이 느리게 되는 경우 • 2개 이상의 기기가 한 스팀트랩에 연결되어 있는 경우 • 스팀 트랩 용량이 작음 • 공기 배출이 원활히 되지 않는 경우

50. 스팀 트랩 문제점 해결 • 원인이 불명확한 경우 • 배압이 스팀 트랩 용량을 줄이는 경우 • 응축수 회수 배관이 작은 경우 – 스팀트랩이 과열될 수 있음 • 이웃하는 스팀트랩에서 스팀이 누출되는 경우 – 스팀트랩이 과열될 수 있음 • 응축수 회수 탱크의 벤트가 막힌 경우 – 스팀 트랩이 과열되거나 차가울 수 있음 • 응축수 회수 배관이 막힌 경우 - 스팀트랩이 과열될 수 있음 • 응축수 회수 배관에 진공이 걸리는 경우 – 스팀 트랩이 차가울 수 있음