개념 한 쪽
보일러 설비에는 과압·과열·폭발 등을 방지하기 위한 여러 안전장치가 설치된다. 이 안전장치들은 작동압력, 장치 크기, 설치 방법, 유지관리 원칙에 따라 기능을 발휘하며, 문제 해결은 규정 수치와 작동 원리를 정확히 구별하는 데 달려 있다. 주요 점검 항목은 안전밸브의 설정 순서와 작동 압력, 압력계 연결 배관의 허용압력, 누설 원인, 다중 안전밸브 조정 방식 등이다.
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출제기준 단원 「화염검출기」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 과열기 안전밸브 조정 판단 | 1 | 과열기 보호를 위한 안전밸브의 설정 순서를 가리기 |
| 압력계 연결 및 내압 기준 판정 | 1 | 압력계 연결관의 허용압력 기준과 관련 설명을 가리기 |
| 안전밸브 작동 조건 구별 | 1 | 안전밸브의 정상 작동 조건과 잘못된 설명을 가림 |
증기 과열기를 보호하려면 과열기 측 안전밸브를 보일러 본체의 안전밸브보다 더 낮은 압력에서 먼저 열리도록 조정해야 한다. 이렇게 하면 본체에서 방출되는 증기 흐름이 과열기 내부를 식혀 과열기 파열을 방지한다. 본체와 동시에 열리거나 본체보다 늦게 열리면 과열기 냉각이 불충분하여 위험이 발생한다.
안전밸브의 호칭지름 규정은 보일러의 형식과 증발량, 최고사용압력 등에 따라 정해진다. 보통 철제 증기보일러에서는 안전밸브 지름을 25A 이상으로 정하는 것이 원칙이나, 관류보일러의 경우 최대 증발량이 4t/h 이하이면 20A 이상으로 축소 허용된다. 또한 최고사용압력에 따른 최소 지름 규격이 있으며, 예를 들어 최고사용압력이 1.4MPa일 때는 최소 25mm를 적용한다.
안전밸브의 작동 조건은 설정 압력 이상에서 개방하는 것으로 정의된다. 설정 압력 이하에서 방출한다는 설명은 작동 원리와 정반대이므로 오개념이다. 여러 개의 안전밸브가 있을 때는 조정 순서가 규정되어 있어 하나는 최고사용압력 이하, 나머지는 최고사용압력의 1.03배 이하로 조정하여 단계적으로 압력을 해제하도록 한다.
압력계와 연결되는 배관은 보일러의 최고사용압력 대비 안전 여유를 확보해야 한다. 압력계 연결관은 최고사용압력의 1.5배 이상을 견딜 수 있어야 하고, 사이폰관을 설치하여 압력계로 직접 증기가 유입되는 것을 방지하는 것이 바람직하다. 안전밸브 누설의 대표 원인은 디스크와 시트 사이에 이물질이 끼어 밀폐가 불완전해지는 것이다.
유체역학적 관점에서는 증발량이 일정할 때 압력이 상승하면 수증기 밀도가 커지므로 같은 질량 유량을 유지하려면 단면적을 좁혀야 한다. 따라서 분출설계나 시트 단면적은 작동 압력에 따른 밀도 변화를 고려하여 결정해야 한다.
출제에서는 규정 수치와 작동 원리를 혼동시키는 선지가 자주 등장한다. 예를 들어 과열기 보호를 위해 과열기 안전밸브를 본체보다 늦게 열리도록 조정하라는 설명은 원리와 반대이므로 오답 처리해야 한다. 안전밸브 호칭지름 관련 문제에서는 관류보일러와 최대증발량 4t/h, 20A 예외 조합을 확인하여 예외 조건을 판별해야 한다. 압력계 연결관의 요구 강도는 상용압력이 아닌 최고사용압력 기준의 1.5배 이상이라는 점을 근거로 정답을 선택해야 한다.
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.
증기 과열기에 설치된 안전밸브의 취출 압력은 어떻게 조정 되어야 하는가?
정답 ④ · 증기 과열기에 설치된 안전밸브는 과열기 관 자체가 과열로 인해 파열되는 것을 우선적으로 방지해야 합니다. 따라서 보일러 본체(드럼)에 설치된 안전밸브가 작동하여 압력이 떨어지기 전에, 증기가 과열기를 거쳐가는 도중에 먼저 작동(취출)하도록 설정압력을 조정하여 과열기 내로 증기가 계속 흐르도록 유도하여 냉각 효과를 주어야 합니다.
과열기 보호를 위해 본체 안전밸브보다 먼저 취출되도록 조정하여 과열기 냉각 증기를 유지해야 한다.
보일러의 안전밸브 또는 압력릴리밸브에 요구되는 기능 설명으로 틀린 것은?
정답 ① · 보일러의 안전밸브 또는 압력 릴리프 밸브는 보일러 내부의 압력이 허용 압력 이상으로 상승했을 때 작동하여 과압을 방지하는 핵심 안전장치입니다. 안전밸브에 요구되는 기본 기능은 설정된 최고 사용 압력(또는 설정 압력)에 도달하거나 '이상'일 때 방출해야 하며, 적절한 정지압력(블로다운)에서 닫혀야 하고, 방출 시 규정된 리프트가 확보되어야 하며 개폐 동작이 안정적이어야 합니다.
안전밸브는 설정 압력 '이상'에서 열려 과압을 방출하므로, 설정 압력 '이하'에서 방출한다는 설명은 작동 원리와 정반대이다.
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