개념 한 쪽
보일러의 과압과 화염 유무 감지는 설비 안전에 직결되는 요소이므로 적절한 안전장치 설치와 관리가 필수적이다. 안전밸브와 방출밸브는 과압을 방지하기 위해 규정된 기준에 따라 설치하고 조정해야 한다. 플레임아이는 연소 여부를 광신호로 검출하는 장치이며, 사용되는 검출 소자의 종류를 구분할 필요가 있다.
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출제기준 단원 「가용전 및 방폭문」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 방출밸브 지름 기준 판별 | 1 | 액상식 및 120℃ 이하 온수보일러의 방출밸브 지름 규정(수치)을 묻는 문제 |
| 플레임아이 소자 구별 | 1 | 플레임아이에 사용되는 검출 소자와 비사용 소자를 가리는 문제 |
| 안전밸브 작동 조건 이해 | 1 | 안전밸브의 개방 시점과 다중 밸브 조정 기준을 묻는 문제 |
안전밸브는 보일러 내부 압력이 설정된 허용치를 초과할 때 자동으로 개방하여 과압을 방출하는 장치이다. 정상 운전 범위에서는 절대 열려서는 안 되며, '설정 압력 이상'에서 개방하는 것이 작동 원리의 핵심이다. 따라서 설정 압력 이하에서 방출된다는 설명은 작동 원리와 정반대이므로 틀린 설명이다.
안전밸브가 2개 이상 설치된 경우에는 작동 압력을 단계적으로 조정하여 과압 대응을 분담하도록 규정한다. 규정에 따르면 1개는 최고사용압력 이하에서 작동하도록 조정하고 나머지는 최고사용압력의 1.03배 이하에서 작동하도록 조정하는 기준을 따른다. 이 비율은 단계적 방출로 급격한 압력 상승을 완화하기 위한 안전 여유를 의미한다.
안전밸브의 유체역학적 설계에서는 압력과 유체 밀도의 관계를 고려해야 한다. 증발량이 일정한 조건에서 압력이 상승하면 수증기의 밀도가 증가하므로 동일 질량 유량을 유지하기 위해 시트 단면적은 감소시켜야 한다. 따라서 고압에서의 시트 단면적은 저압 때보다 좁게 설계하는 것이 옳다.
보일러의 부속기인 압력계와 방출밸브의 설치 규격 역시 안전기준에 중요한 역할을 한다. 액상식의 열매체를 사용하는 보일러와 120 ℃ 이하 온수용 보일러에 설치하는 방출밸브의 지름은 20mm 이상이어야 한다. 또한 압력계 연결관 등은 보일러의 최대 압력 수준에 맞춘 설계 기준을 적용해야 한다.
플레임아이는 연소안전장치로서 불꽃의 광신호를 전기 신호로 변환하는 검출 소자를 사용한다. 플레임아이에 사용되는 일반적 검출 소자로는 광전관, CdS셀, PbS셀 등이 있으며, CuS셀은 일반적으로 사용되지 않는 소자이다.
액상식의 열매체를 사용하는 보일러와 120 ℃ 이하 온수용 보일러를 예로 들면 방출밸브 지름은 규정상 20mm 이상이어야 한다는 규정을 적용한다. 이 규정에 따라 설비 점검 시 해당 조건에 맞는 밸브 지름을 확인하여 20mm 미만인 경우 교체하거나 설계 변경을 검토해야 한다.
안전밸브가 2개 설치된 보일러의 조정 예를 들면, 하나는 최고사용압력 이하로 설정하고 나머지는 최고사용압력의 1.03배 이하로 설정하여 단계적 방출이 가능하도록 한다는 원칙을 적용한다.
액상식 열매체 보일러 및 온도 120 ℃ 이하의 온수발생 보일러에 설치하는 방출밸브 지름은?
정답 ② · 액상식 열매체 보일러 및 120 ℃ 이하 온수발생 보일러의 방출밸브 지름 기준을 묻는 문제이다. 규정상 이들 보일러에 설치하는 방출밸브의 지름은 20 mm 이상이어야 한다.
액상식 열매체 보일러 및 120℃ 이하 온수발생 보일러의 방출밸브 지름은 20mm 이상이어야 한다.
보일러 연소시 화염의 유무를 검출하는 연소안전장치인 플레임아이에 사용되는 검출 소자가 아닌 것은?
정답 ① · 플레임아이에 사용되는 화염 검출 소자가 아닌 것을 고르는 문제이다. 플레임아이는 화염에서 나오는 빛을 전기신호로 바꾸어 점화 여부를 감지하는 연소안전장치로, 광전관, CdS셀, PbS셀이 검출 소자로 사용된다.
플레임아이는 불꽃의 광신호를 전기 신호로 변환하는 소자를 사용하며, CuS는 해당 소자가 아니다.
증기보일러의 압력계 부착에 대한 설명 중 틀린 것은?
정답 ④ · 보일러 압력계 부착 규정에 따르면, 압력계와 연결되는 증기관은 상용압력의 1.5배가 아니라 '최고사용압력의 1.5배 이상의 압력'에 견디는 강도를 가져야 합니다. 상용압력과 최고사용압력은 다른 개념일 수 있으므로 보수적으로 최고사용압력을 기준으로 규정합니다.
압력계 연결관은 최고사용압력의 1.5배 이상 견뎌야 하며, 상용압력 기준은 틀린 설명입니다.
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