스팀트랩의 기초
메카니컬 트랩의 작동 : 작동 메카니즘과 장점
메카니컬 트랩은 온도조절식 트랩이나 압력 평형식 트랩과 달리, 비중의 차이(물과 증기)를 이용하여 작동합니다. 메카니컬 트랩중 플로트 트랩은 응축수의 양에 따라 플로트가 뜨거나 가라앉아 밸브의 개폐를 조절 합니다.
메카니컬 트랩은 응축수의 양에 따라 반응 하여 작동하는 것으로, 이것은 비나 바람등의 외부의 영향에 따라 상태가 변하는 써모스태틱 트랩과 써모 다이나믹 트랩에 비하여 큰 이점 입니다.
메카니컬 트랩의 두 가지 종류 : 플로트 트랩과 버켓 트랩
메카니컬 트랩은 플로트 트랩과 버켓 트랩의 크게 두 가지의 종류가 있습니다. 플로트 트랩은 보통 구형 플로트를, 버켓 트랩은 원통형의 컵과 같은 버켓을 활용합니다.
두종류의 메카니컬 트랩에 있어서 부력은 작동을 위한 아주 중요한 요소 입니다. 하지만 두 종류의 트랩은 작동 원리에서 상당히 차이가 있습니다.
플로트 타입
플로트 트랩의 내부에서 플로트의 위치는 응축수의 수위에 따라 달라 집니다.
플로트 트랩의 두 가지 종류 : 레버 플로트와 프리 플로트®
레버 플로트 트랩은 레버와 접속되어 있는 플로트로 응축수의 배출을 조절 합니다. 응축수가 트랩으로 흘러 들어 오면 플로트는 부력에 의해 뜨게 되고 레버를 움직이게 합니다. 이에 따라 오리피스가 열리게 됩니다. 그러나 레버의 움직임이 제한적이어 유량이 많아짐에 따라 닫히는 힘이 크게 발생하게 되어 응축수의 배출을 방해하게 되는 경우가 있습니다.
TLV 프리 플로트®트랩은 레버가 연결되어 있지 않은 플로트 자체가 밸브의 개폐를 담당합니다. 프리 플로트®는 오리피스와 독립된 구조로 응축수의 배출을 실시합니다. 또한 프리 플로트®의 자체회전이 접촉부분의 마모를 저하시켜 오리피스와의 실링성을 유지할 수 있도록 합니다.
| TLV 프리 플로트® 스팀트랩 |
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버켓 타입(하향 버켓)
하향식 버켓트랩은 레버와 연결된 버켓의 위치에 따라 오리피스의 열림과 닫힘이 정해집니다. 응축수가 버켓의 바깥쪽을 감싸고 있는 상황에서 증기 혹은 에어가 버켓의 하부로 유입되면 부력이 생성되어 떠오르게 되며, 이 위치에서 버켓은 오리피스를 닫게 됩니다. 버켓의 상부에는 일정량의 기체를 배출 시키기 위하여 설치된 벤트홀이 있습니다. 이 벤트홀을 통하여 기체가 배출되면 내부는 응축수로 채워지게 되며, 이로 인하여 부력이 상실되면 오리피스가 열리어 응축수가 배출 됩니다.
| 버켓 타입(하향 버켓) |
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연속 배출기능：플로트식 트랩의 중요한 장점
플로트 트랩과 버켓트랩은 작동의 차이가 있습니다. 플로트 트랩은 연속배출임에 비하여 버켓트랩은 간헐적인 작동을 한다는 것 입니다.
| 응축수를 연속으로 배출시키는 플로트 타입 |
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연속 배출 이란, 응축수의 유입양에 따라서 플로트가 상하로 움직이며 오리피스의 개도를 자동으로 조정하여 배출시키는 것 입니다. 응축수가 유입되면 유입된 만큼 배출을 시키며 응축수가 유입되지 않으면 오리피스는 닫히게 됩니다.
| 간헐적인 응축수 배출의 하향식 버켓트랩 |
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반면 간헐적인 배출이란, 버켓 내부의 기체가 벤트홀을 통하여 배출되기 전에는 오리피스가 열리지 않으므로 기체의 배출이 우선 이루어져야 응축수를 배출 시킬 수 있는 것과, 응축수의 배출 후 증기가 버켓으로 유입되어 부력을 생성 시켜야 닫힐 수 있는 작동의 원리에 따라 나타나는 현상입니다.
스팀트랩의 작동과는 상관 없이 응축수는 연속적으로 발생을 합니다. 따라서 간헐적인 배출의 경우 스팀트랩이 닫혀있는 타이밍에는 응축수의 체류가 발생하게 됩니다.
응축수의 발생량이 극히 적은 곳에서의 스팀트랩 선정
응축수를 배출 시키기 위해서는 어떠한 시스템이라고 하더라도 스팀트랩이 필요합니다. 극히 적은 양의 응축수를 발생하는 과열증기라고 하더라도 스팀트랩은 필요합니다. 때문에 극소의 응축수가 발생하는 환경에 있어서 스팀트랩의 작동에 대하여 이해하는 것은 아주 중요합니다.
과열증기의 경우 상당히 적은 양의 응축수가 발생하게 됩니다. 작동중 부력을 만들기에 충분한 양의 응축수가 버켓 트랩으로 흘러 들어오지 못합니다. 결과 버켓은 아랫쪽으로 가라앉은 상태를 유지하게 되며 열리어진 오리피스를 통하여 과열증기의 누설이 발생합니다. 이로 인해 비용상의 손실은 물론 회수배관의 배압상승요인으로 작용하게 되는 위험이 있을 수 있습니다.
플로트 트랩 또한 과열증기 시스템에서 사용시 영향을 받습니다. 레버 플로트 트랩에서 극소량의 응축수는 밸브와 오리피스의 간격이 매우 가까워 높은 유속이 발생되는 것으로 “wire draw.”라고 알려진 에로죤을 발생시킵니다. 프리 플로트® 트랩의 응축수 배출 방식은 직접 영향을 미치지 않기 때문에 에로죤의 영향이 적습니다.
| 응축수 발생량이 극히 적은 곳에서의 플로트 트랩 |
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| 응축수 발생량이 극히 적은 곳에서의 버켓 트랩 |
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오리피스의 번호는 최대 작동 가능 압력을 나타냅니다.
메카니컬 트랩의 주목할 만한 특징은 같은 트랩이라도 오리피스의 종류가 다른 것이 있다는 점 입니다. 오리피스의 사이즈는 최대 작동 압력(PMO)을 기준으로 설계 됩니다.
만약 PMO를 초과하는 곳에 스팀트랩을 사용하면 오리피스는 열리지 않아 응축수의 배출이 불가능 하므로 상당히 중요 합니다. 이러한 상황을 “압력에 따른 블록현상”이라 하며 응축수는 배출되지 않습니다.
더 자세한 내용에 대해서는 메카니컬 트랩과 오리피스 번호편을 읽어 주십시오.