1.0 개요
본 설계지침은 원심압축기의 프로세스 설계, 유틸리티와 보조배관 (AUXILIARY)에 관하여 기술한다.
2.0 프로세스 배관
2.1 설계 (DESIGN)
A) 원심압축기 흡입배관 사이즈 결정에 있어서 왕복 압축기에서 고려하는 맥동 현상은 없다. 원심 압축기 흡입배관 사이즈는 통상적인 기체배관 사이즈 결정에 적용되는 압력손실 및 최대허용 유속에 의해 결정한다.
B) 원심압축기 흡입배관은 기계적인 세척 (MECHANICAL CLEANNING)을 해야 한다.
C) 원심압축기 흡입배관은 압축기 흡입노즐과 반드시 일치시킬 필요는 없다.
D) 원심압축기 토출측에 설치하는 체크밸브는 킥백 (KICK BACK) 배관 연결후단에 설치함으로써 체크밸브가 열리지 않을 경우에도 SURGE 방지를 할 수 있어야 한다.
E) 원심압축기 흡입측에 설치하는 체크밸브는 NON - SLAM, TILTING DISC형으로 한다.
2.2 제어 (CONTROL)
2.2.1 유량계
A) 냉동압축기에서 측흡입 (에코노마이저에 의한 2단 흡입)등이 있는 경우 모든 흡입배관에 유량계를 각각 설치하여야 한다.
B) 흡입측 유량계는 압력손실을 최소로 하기 위해 피토관 (PITOT TUBE) 형을 사용한다.
2.2.2 써지방지용 킥백 배관 (KICK BACK LINE)
기계엔지니어는 써지방지용 킥백 배관이 필요한지를 검토 설치여부를 결정하여야 한다. 대기를 직접 흡입하는 공기압축기 또는 촉매 개질 공정 /(CATALYTIC REFORMING PROCESS)의 리싸이클 가스 압축기는 써지방지용 바이패스가 필요 없다. 냉동용 압축기에는 압축기 각 단의 운전이 안정되도록 포괄적인 써지 방지시스템을 설계하여야 한다.
2.2.3 킥백되는 유체의 온도는 흡입 측 온도와 거의 같게 함으로써 토출 측의 온도를 일정하게 유지할 수 있다. 압축기 흡입가스의 온도가 대기온도와 거의 같을 경우에는 아프터쿨러에서 냉각된 가스를 킥백함으로써 토출 측 온도를 유지할 수 있으나 흡입 측 온도가 대기온도보다 낮은 (냉동 압축기 등) 경우 아프터 쿨러의 냉각만으로는 안된다. 이러한 경우에는 액체 냉매를 이용 흡입가스를 급랭 시키는 (QUENCHING) 방법을 사용한다.
흡입가스를 QUENCHING하는 방법은 분사노즐 (SPARY NOZZLE)을 사용하는 방법과 EDUCTOR형의 DESUPERHEATER를 사용하는 방법이 있다.
액체 방울이 흡입 녹아웃 드럼에 쌓이는 것을 방지하기 위해 분사노즐이나 DESUPER-HEATER는 녹아웃 드럼에서 가장 먼 곳에 설치한다.
이는 대기에서 배관에 흡수된 열에 의해 남아있는 액체 방울이 기화되는 배관 구간을 길게하기 위해서다.
2.2.4 흡입측 압력 제어 (SUCTION PRESSURE CONTROL)
회전속도가 일정한 냉동압축기의 흡입압력 제어는 녹아웃 드럼과 압축기 흡입사이에 버터 프라이 밸브를 설치하여 제어한다. 통상 이 밸브는 압축기 제작업체가 공급한다. 긴 시간 동안 감량운전을 하는 경우 제어장치가 오동작 (MALOPERATION)을 하게 되면 흡입 측 녹아웃 드럼에 진공이 걸린다. 이런 경우를 대비하여 저압흡입 드럼을 진공에 견딜 수 있도록 설계한다. (FULL VACUUM) 만일 흡입드럼 용량이 대단히 커서 진공 설계경비가 무시될 수 없으면 써지방지 배관의 킥백 제어밸브를 바이패스하는 압력제어 밸브를 설치한다. 이 압력 제어밸브 사이즈는 압축기 정상유량에서 킥백유량을 감한 유량으로 한다. 이상의 두 방법 중에 가급적 진공설계 방식을 택한다.
2.3 스탠바이 압축기가 있을때
원심압축기는 통상 스탠바이를 두지않는다.
그러나 스탠바이를 설치하는 특수한 경우에는 스탠바이 압축기를 시가동 시키기 위한 수동조작 써지방지 (ANTISURGE) 배관이 자동 써지방지 시스템과는 별도로 설치되어야 한다.
3.0 유틸리티 배관
윤활유 냉각기 (LUBE OIL COOLER)에 공급되는 냉각수 공급 배관에는 스팀호스를 연결하기 위한 연결구 (HOSE CONNECTION)을 설치해야 한다.
4.0 보조배관 (AUXILIARY PIPING)
4.1 밀봉유 및 윤활유계통 (SEAL AND LUBE OIL SYSTEMS)
4.1.1 일반사항
기계엔지니어가 작성하는 압축기 구매시방에는 윤활유, 밀봉유, 냉각수 등의 보조설비들을 압축기 VENDOR가 공급하도록 기술되어 있으므로 통상 이러한 보조기계 및 배관 각종밸브, 계기등을 스키드나 콘솔로 구성하여 VENDOR가 공급하게 된다. VENDOR가 공급하는 패키지 및 콘솔은 P & ID에 네모 BOX로만 나타내고 연결배관만 표시한다. 그러나 사업주 (CLIENT)와 사전협의에 의하여 VENDOR P & ID를 다시 작도할 수도 있다.
4.1.2 피클링 (PICKLING)
윤활유와 밀봉유 배관재질은 통상 스테인레스강이다. 그러나 만일 재질이 카본강으로 선정되고 이것을 VENDOR가 공급하지 않는 경우 시스템 프로세스 엔지니어는 이를 피클링 하여 설치하도록 P & ID 및 LINE LIST에 명기하여야 한다.
4.1.3 밀봉유 탱크 (SEAL OIL TANK)
샤프트 밀봉유는 폐밀봉유 (WASTE SEAL OIL, SOUR SEAL OIL)와 회수 밀봉유 (SEAL OIL, RECOVERED SEAL OIL)로 분리되어 있다.
폐밀봉유는 압축가스에 의해 오염된 오일로서 별도의 폐밀봉유 탱크(SOUR SEAL OIL TANK)에 저장된 후 폐기물로 처리한다. 회수 밀봉유는 밀봉유 탱크 (SEAL OIL TANK)에 저장된 후 냉각 재순환된다. 수소를 압축하는 압축기의 밀봉유 탱크는 질소로 밀봉하여야 한다. 기타 가연성 가스를 압축하는 경우에도 질소 밀봉을 필요로 하는 것은 압축기 벤더(VENDOR)의 결정에 따른다. 질소 밀봉하는 탱크의 벤트는 플레어 (FLARE) 헤더 또는 기타 안전한 곳으로 배관하여야 한다. 질소 밀봉하지 않는 경우 탱크밴트는 연소방지기 (FLAME ARRESTOR)를 부착하고 대기방출한다. 이 경우에는 벤트배관에 RESTRICTION ORIFICES를 설치하면 안 된다. 벤트 배관사이즈는 VENDOR가 공급하는 탱크의 벤트노즐 사이즈보다 한 단계 크게 설계한다. 이는 짧은 시간 동안에 과량의 압축가스가 밀봉유와 함께 드레인 될 경우에도 탱크에 부압이 걸리지 않도록 하기 위함이다.
이에 대해 아래 그림 1 및 그림 2를 참조한다.
4.2 안전밸브 (RELIEF VALVES)
대기 중에서 AIR를 직접 흡입하는 압축기나 블로워 (BLOWER)의 흡입관에는 안전밸브를 설치하지 않는다. 닫힌 시스템 (CLOSED SYSTEM)으로부터 기체를 흡입하는 압축기 (리싸이클 가스압축기 또는 냉동 압축기)의 흡입 측에는 안전밸브를 설치하는 경우가 많다.
만일 흡입 측 녹아웃 드럼 또는 흡입측 용기에 설치되어 있는 안전밸브의 설정압 (SET PRESSURE)이 용기 운전압력의 10% 이상 높은 압력으로 설계되어 있거나 또는 압축기 흡입가스의 분자량이 운전조건 (예:시가동 등)에 따라 크게 다르므로서 압축기 흡입압력이 높아질 우려가 있는 경우에는 기계엔지니어와 안전밸브 설치에 대해 숙의하여야 한다.
압축기 흡입측 안전밸브 설치여부는 시스템 프로세스 엔지니어만의 판단에 따라 결정할 수 없다.
이를 기계엔지니어 및 압축기 VENDOR와 상호협의에 따라 결정해야 하며 유량 및 설정압은 VENDOR 데이터에 따른다.
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