데이터 센터 냉각 루프의 팽창 용기 및 가압 탱크
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데이터 센터 냉각 루프의 팽창 용기 및 가압 탱크
폐쇄형 칠러수 루프에는 서로 반대 방향으로 작용하는 세 가지 이유 때문에 압력 경계가 필요하다. 물은 가열되면 팽창하고, 펌프 흡입부는 증기압 이상을 유지하기 위해 양의 수두가 필요하며, 시스템 최상부는 가장 강한 구성 요소가 허용 압력에 도달하기 전에 릴리프 경로가 필요하다. 팽창 용기는 저온에서 루프로 방출되어 물이 수축하면서 포기하는 체적을 보충하고, 루프가 따뜻해지면 그 체적을 다시 회수한다. 용량 산정은 두 단계로 이루어진다. 첫 번째 단계는 설계 온도 범위에 걸친 전체 시스템 물의 열적 체적 변화이다. 두 번째 단계는 압력 문제이다. 즉, 그 체적은 용기의 예압과 최대 허용 압력 사이에서 흡수되어야 하며, 온도 범위만이 아니라 이 두 수치 사이의 비율이 용기의 물리적 크기를 결정한다. 다이어프램 또는 블래더 용기와 코드 스탬프 압력 용기 사이의 선택은 해당 압력 등급과 플랜트가 운영되는 지역에서 시행 중인 압력 기기 규정에 따라 결정된다. 칠러수 팽창 탱크
폐쇄 루프에 압력 경계가 필요한 이유
개방형 냉각탑 시스템은 루프 내에 압력 용기가 필요하지 않습니다. 냉각탑 수조가 대기압 상태이고 펌프가 전체 양정을 발생시키기 때문입니다. 폐쇄 루프는 그 기준점을 제거하므로 세 가지 요구 사항이 동시에 나타나며, 팽창 탱크 냉수에 대해 회로의 모든 지점에서 하나의 압력 수준으로 충족되어야 합니다
첫 번째는 물의 팽창으로, 폐쇄 루프에서는 갈 곳이 없습니다. 두 번째는 하한으로, 플랜트가 차가울 때 또는 일부 구간이 배수될 때 펌프 흡입부는 예상되는 최저 온도에서 물의 증기압보다 높게 유지되어야 합니다. 세 번째는 상한으로, 가장 취약한 구성 요소의 허용 압력보다 높은 릴리프 경로입니다. 이것들이 팽창 탱크 냉수에 대한 사용 가능한 압력 대역을 결정합니다
체적과 온도 범위를 기준으로 팽창 용기 크기 산정
첫 번째 계산은 열 계산입니다. 팽창 용기 자체, 배관, 열교환기 및 연결된 모든 용기나 저수조를 포함한 시스템의 총 물 부피를 구한 뒤, 설계 범위에 걸친 물의 체적 팽창 계수를 곱합니다. 이 계수는 두 온도에서의 물의 비체적에서 나옵니다. 즉, 냉수 팽창 탱크의 경우 5°C에서 1.000 L/kg, 40°C에서 1.008 L/kg입니다.
예시 입력값만 사용하면, 5°C에서 채워지고 40°C용으로 설계된 1,000m3의 물을 담은 시스템은 약 8.0m3의 팽창 부피를 생성하며, 이는 용기가 수용하고 되돌려줘야 하는 부피입니다. 글리콜 혼합물은 비체적이 다르므로, 글리콜이 채워진 루프는 냉수 팽창 탱크에 대해 글리콜 특성을 사용합니다.
단계 | 입력 | 방법 | 예시 결과 |
열적 체적 변화 | 총 시스템 물 체적 | 물 팽창 계수를 곱합니다 | 1,000 m3 x 0.008 = 8.0 m3 |
압력 밴드 | 사전 충전 및 최대 허용 압력 | 용기가 작동하는 밴드를 설정합니다 | 200 kPa abs ~ 700 kPa abs |
수용 계수 | 동일한 두 압력 | 최대 허용치를 차이로 나눈 값 | 700 / (700 - 200) = 1.40 |
용기 체적 | 팽창 체적 및 수용 계수 | 두 수치를 곱함 | 8.0 x 1.40 = 11.2 m3 |
사전 충전, 시스템 압력 및 수용 검사
사전 충전은 용기가 시스템에서 분리되어 있고 물이 포함되어 있지 않을 때 용기 내 가스 쿠션의 압력입니다. 이는 용기 높이에서의 냉간 정압에 여유분을 더하여 설정되므로, 용기는 냉각됨에 따라 루프의 수축을 수용할 준비가 되어 있으며 매 시동 시 비어 있는 상태로 빠지지 않습니다. 팽창 탱크 냉수용으로는 펌프 토출 압력으로 절대 설정되지 않습니다
인수 검사는 계산이 아닌 일련의 판독값으로, 여기서 잘못 설정된 용기가 발견됩니다. 시스템이 가득 차고 냉각된 상태에서 펌프가 정지된 경우, 용기의 압력은 대략 사전 충전 압력과 같아야 합니다. 그보다 낮으면 가스 쿠션이 압력을 잃었거나 물이 유입된 것이고, 그보다 높으면 정압이 팽창 탱크 냉수에 대해 가정된 것보다 높은 것입니다
다이어프램, 블래더 및 코드형 압력 용기 비교
두 가지 비코드형 구조는 유지보수에 중요한 한 가지 세부 사항에서 차이가 있습니다. 바로 유연한 멤브레인이 고정되는 위치입니다. 다이어프램 용기에서 멤브레인은 쉘과 끝 덮개에 용접되므로 압력 유지 부품이 아니며 가스가 천천히 손실되어도 누출 경로가 생기지 않습니다. 블래더 용기에서 멤브레인은 팽창 탱크 냉수용 끝 덮개에 의해 고정되는 별도의 백입니다
블래더는 용접 없이 교체할 수 있어 대형 용기나 정기적인 블래더 교체가 유지보수 계획에 포함된 곳에서 흔히 사용되지만, 시간이 지나면서 접합부에서 물을 흡수하므로 올바른 사전 충전 설정으로 재교체해야 합니다. 코드 스탬프가 찍힌 압력 용기는 더 나은 버전이 아니라 다른 제품입니다. 즉, 냉수 팽창 탱크에 대해 압력 용기 코드에 따라 설계, 제작, 시험, 스탬프 및 등록됩니다.
코드 용기가 필요한 경우와 문서에 표시되어야 하는 사항
결정은 두 단계로 이루어집니다. 첫 번째는 규제 단계입니다. 플랜트가 운영되는 관할 지역의 압력 장비 규정을 설계 압력, 용기 부피, 유체 분류 및 서비스별 면제 사항과 대조하여 확인합니다. 규제 기관은 일반적으로 부피와 압력의 조합으로 임계값을 정의하며, 이를 초과하는 용기는 팽창 탱크 냉수에 대한 설계 인증 대상이 됩니다
두 번째 단계는 시스템의 최대 허용 작업 압력이며, 명목 압력이 아닙니다. 펌프 시동 시 900kPa의 스파이크가 발생할 수 있는 루프는 정상 운전 압력이 낮더라도 코드화된 용기가 필요할 수 있습니다. 그런 다음 문서는 구체적인 목록이 됩니다. ASME Section VIII Div 1 용기의 경우 설계자와 공인 검사 기관이 표시된 U 스탬프, National Board 등록, Form U-1 보고서, 최대 허용 작업 압력의 1.3배에서의 수압 시험, 그리고 팽창 탱크 냉수에 대한 재료 추적성 기록입니다.
벤팅, 공기 제거 및 시운전 순서
한 번도 제대로 공기를 빼지 않은 팽창 용기는 압력은 있지만 작동하는 팽창 용기가 없는 시스템의 가장 흔한 원인입니다. 갇힌 공기는 용기 내부의 수주 위에 위치하며, 가스 쿠션이 압축되어야 하는 방식과 정확히 동일하게 압축되고, 그 결과 용기는 명시된 크기의 일부인 것처럼 작동합니다. 증상은 냉수용 팽창 탱크의 뜨거운 가스 기포와 함께 시스템 압력이 서서히 상승하는 것입니다
시운전 순서는 시스템의 물리적 순서를 따릅니다. 루프는 고점 배기구를 열어둔 상태에서 연결 지점으로부터 채워지므로, 공기가 갇히지 않고 앞으로 밀려납니다. 그런 다음 용기를 격리하고 수측 상단에서 공기를 빼서 예압에 대한 가스측 압력을 확인하고, 압력이 떨어졌으면 재충전하며, 냉수용 팽창 탱크의 용기에서 압력은 냉간 정적 조건에서 읽습니다
용기가 루프 내 어디에 위치하며 어떻게 격리되는지
용기는 펌프의 흡입 측에 위치하며, 사용 가능한 가장 낮은 지점에서 흡입 헤더에 연결됩니다. 흡입 측에서는 시스템 내에서 가장 낮은 압력을 받게 되며, 이는 적당한 예압으로 펌프를 증기 형성으로부터 보호할 수 있게 해주고, 배출되는 물이 펌프 입구에 도달하는 지점이기도 합니다. 펌프 토출 측에 용기를 사용할 수도 있지만, 그 경우 펌프 전양정 전체를 받게 됩니다.
연결 세부 사항은 도면상의 위치보다 더 중요합니다. 각 용기는 루프를 배수하지 않고도 분리할 수 있도록 격리 밸브가 필요하고, 용기를 비우고 블래더 또는 다이어프램을 교체할 수 있도록 최저점에 배수 밸브가 필요하며, 예압 설정을 위한 가스 측 충전 및 블리드 연결부가 필요합니다. 또한 연결부는 팽창수 탱크 냉수용 팽창 시 용기로의 유량을 제한하지 않도록 크기를 정해야 합니다.
수질, 글리콜 호환성 및 부식
루프 내의 유체는 사이징에 사용되는 팽창 계수, 접액 재료의 부식 거동, 그리고 다이어프램과 내부 유체의 호환성 등 여러 가지를 동시에 결정합니다. 글리콜이 충전된 루프는 글리콜 특성에 맞추어 사이징해야 하며, 다이어프램은 설계 농도 및 온도에서 해당 글리콜에 적합한 등급이어야 합니다. 글리콜은 시간이 지나면서 열화되고 열화 생성물은 더 공격적이므로, 억제제 패키지와 유체 교체 주기는 팽창 탱크 냉수용 수질 관리 프로그램에 포함됩니다.
부식 문제는 유체 호환성과 별개입니다. 폐쇄 루프에서는 산소 유입이 일반적인 원인이므로, 루프는 가압 상태로 유지되고 공기를 차단하는 장치를 통해 벤트됩니다. 충수가 개방형 보충 연결인 경우, 부식 여유와 탄소강과 스테인리스 중 선택을 다루어야 합니다. 코팅된 용기의 경우 코팅은 유체와 호환되어야 하며 팽창 탱크 냉수 충전 전에 검증되어야 합니다
사양 목록 및 시운전 전 체크리스트
압력 용기 사양서는 용기를 명명하기 전에 압력 밴드를 확정해야 합니다. 그 이유는 그 이후의 모든 사항이 이에 의존하기 때문입니다. 견적 요청서에는 배관을 포함한 총 시스템 수량, 충수 및 설계 최고 온도, 유체와 그 농도, 냉간 충수 시 용기 높이에서의 정압, 루프의 최대 허용 사용 압력, 현지 규정 및 인증 경로, 그리고 팽창 탱크 냉수용 차단 및 배기 arrangement가 포함되어야 합니다.
시운전 전 체크리스트는 계산과 설치된 용기 사이의 간극을 메우며, 그 내용은 간단합니다: 설계 대비 용기 식별 및 명판, 연결 전후에 기록된 예압, 예압 대비 냉간 충수 압력 판독값, 용기 및 루프 고점에서의 공기 배출, 릴리프 설정 확인, 그리고 팽창 탱크 냉수용 모든 차단 밸브의 위치 및 잠금 상태
· 배관, 열교환기 및 팽창 탱크 냉수용 저수조를 포함한 총 시스템 수량
· 충전 및 설계 최고 온도, 그리고 팽창 탱크 냉수용 농도가 포함된 유체
· 냉수 충전 시 용기 높이에서의 정압으로, 팽창탱크 냉수용 예압 설정에 사용됩니다
· 루프의 최대 허용 작동 압력 및 팽창탱크 냉수용 안전밸브 설정값
· 팽창탱크 냉수용 예압과 최대 허용 압력 사이의 허용 계수
· 인증 경로: 현지 규정 및 팽창탱크 냉수용으로 요구되는 스탬핑
· 접액부 재질 사양 및 유체 및 온도 등급이 포함된 멤브레인 재질(팽창탱크 냉수용)
· 팽창탱크 냉수용 용기의 차단 밸브, 배수 밸브, 충전 연결부 및 배기 지점
· 팽창탱크 냉수용 충전 전 누출 시험을 포함한 코팅 검증 기록
프로젝트 사례 연구
이 업무에 대한 참조 납품 사례로, 검증된 프로젝트 라이브러리에서 인용한 것입니다. 일치 수준 C. EN 13445에 따라 설계된 용접 압력 용기로, ASTM A516 Gr.70 재질이며 준해양 환경을 위한 C5M 에폭시 코팅이 적용되었습니다. 이는 압력 용기 엔지니어링 및 제작 역량을 입증합니다. ASME Section VIII 인증 용기는 아니므로, 이 글에서는 ASME 사례로 사용되지 않으며, 팽창 탱크 냉수에 대해 상세히 설명된 바와 같습니다.
프로젝트 ID | 국가 | 제품 | 용량 | 탱크 수 | 치수 | 완료 | 공급 범위 |
MT-PRESS-2.29 | 몰타 | 압력 용기 | 2.29 m3 | 2 | ID1240 × 1840 mm 및 ID1200 × 1665 mm | 사용 가능한 출처에 기록되지 않음 | 기록되지 않음 |
EN 13445에 따라 설계된 용접 압력 용기로, ASTM A516 Gr.70 재질이며 준해양 환경을 위한 C5M 에폭시 코팅이 적용되었습니다. 이는 압력 용기 엔지니어링 및 제작 역량을 입증합니다. ASME Section VIII 인증 용기는 아니므로, 냉수 팽창 탱크에 대해 상세히 설명한 것처럼 이 글에서 ASME 사례로 사용되지 않습니다.
자주 묻는 질문
Q1. 폐쇄 루프에 압력 경계가 필요한 이유는 무엇입니까?
폐쇄 루프는 개방형 냉각탑 시스템이 제공하는 대기 기준을 상실하므로, 압력 수준만으로 세 가지 요구 사항을 충족해야 합니다. 물은 따뜻해지면서 팽창하고, 펌프 흡입구는 플랜트가 차가울 때 증기압보다 높게 유지하기 위해 양의 수두가 필요하며, 최고점은 팽창 탱크 냉수에 대해 가장 약한 구성 요소의 허용 압력보다 높은 릴리프 경로가 필요합니다
Q2. 팽창 용기의 크기는 어떻게 산정합니까?
두 단계로 진행됩니다. 먼저 설계 범위에 걸친 전체 시스템 물의 열팽창은 물의 비체적에서 계산되어, 용기가 수용해야 하는 체적을 제공합니다. 다음으로, 그 체적은 예압과 최대 허용 압력 사이에서 흡수되어야 하며, 두 값의 비율이 냉수 팽창 탱크의 수용 계수를 제공합니다
Q3. 예압과 시스템 압력의 관계는 무엇입니까?
예압은 용기 위치에서의 냉간 정압에 정수두 변동과 배관 압력 강하를 커버하는 여유를 더하여 설정되므로, 용기는 매 시동 시 비워지는 대신 수축을 수용할 준비가 됩니다. 펌프 토출 압력으로 설정되는 경우는 없습니다. 수용성 검사는 냉수 팽창 탱크의 냉간 충수 시 용기 압력을 읽습니다
Q4. 다이어프램 용기는 블래더 용기보다 어떻게 선택됩니까?
다이어프램은 쉘과 엔드 커버에 용접되어 있어 압력 유지 부품이 아니므로 가스가 서서히 손실되어도 누출 경로가 되지 않습니다. 블래더는 엔드 커버로 고정된 별도의 밀폐 백으로, 압력 유지 요소이므로 용접 없이 교체할 수 있지만 팽창 탱크 냉수용으로서의 역할을 합니다.
Q5. ASME 코드 용기는 언제 필요한가요?
지역 압력 장비 규정이 용기를 인증 기준치(일반적으로 설계 압력, 용기 부피 및 유체 분류의 조합으로 정의됨) 이상으로 규정하거나, 소유자, 보험사 또는 고객 사양이 해당 기준치와 관계없이 인증을 요구하는 경우. 이 확인은 팽창 탱크 냉수에 대한 명목 압력이 아닌 최대 허용 작동 압력에 대해 수행됩니다.
Q6. 벤팅 및 공기 제거는 어떻게 시운전됩니까?
루프는 고점 벤트를 열어둔 상태에서 연결 지점으로부터 충수되어 공기가 앞쪽으로 밀려납니다. 그런 다음 용기는 격리되고 상단에서 블리드되어 가스 측 압력을 사전 충전 압력과 비교하고 압력이 떨어졌으면 재충전되며, 용기에서의 압력은 팽창 탱크 냉수의 냉간 정적 조건에서 판독됩니다
Q7. 용기는 루프 내 어디에 위치하며 어떻게 격리됩니까?
펌프의 흡입 측에서, 사용 가능한 가장 낮은 지점의 흡입 헤더에 연결되어 회로 내에서 가장 낮은 압력을 감지하고 낮은 예압에서 증기 형성으로부터 펌프를 보호할 수 있습니다. 각 용기에는 격리 밸브, 블래더 교환용 배수 밸브, 그리고 팽창 탱크 냉수용 가스 측의 충전 및 블리드 연결부가 필요합니다
Q8. 수질과 부식에는 무엇이 필요한가요?
유체는 사이징에 사용되는 팽창 계수, 접액 재료의 부식 거동, 그리고 멤브레인의 호환성 및 온도 등급을 결정합니다. 글리콜 루프는 글리콜 특성으로 사이징되며, 억제제 패키지와 유체 교체 주기는 팽창 탱크 냉수에 대해 상세히 설명된 대로 수질 관리 프로그램에 포함됩니다.
어떤 팽창 용기를 선택하기 전에 설계 압력과 설계 온도를 먼저 확정해야 합니다. 그 이유는 예압과 최대 허용 압력 사이의 압력 밴드가 용기의 물리적 크기를 결정하고, 현지 압력 용기 규정이 해당 용기가 각인된 압력 용기인지 비코드 압력 부품인지를 결정하기 때문입니다. 이러한 순서가 이 주제의 전체 내용입니다. 온도 범위만으로 지정된 용기는 크기가 잘못될 것이고, 명목 압력으로 지정된 용기는 인증 등급이 잘못될 것입니다. 계산의 두 단계, 즉 예압 수용 검사와 시운전 순서가 바로 사양을 냉수 팽창 탱크가 구매 목적에 맞게 작동하는지 검증할 수 있는 용기로 전환시키는 것입니다.
엔지니어와 상담하세요
칠러수 루프의 팽창 용기 또는 압력 탱크의 경우, 배관 및 열교환기를 포함한 총 시스템 수량, 충수 온도 및 설계 최고 온도, 유체 및 그 농도, 냉간 충수 시 용기 설치 높이에서의 정압, 루프의 최대 허용 사용 압력 및 의도된 릴리프 설정값, 현지 압력 기기 규정 및 필요한 인증 경로, 그리고 격리 및 배기 배치를 보내주십시오. 당사는 열팽창량, 수용 계수, 결과 용기 용량, 설정할 예압 및 기록할 수용 판독값, 재료 및 멤브레인 권장 사항, 그리고 팽창 탱크 칠러수 현장을 위한 시운전 전 체크리스트를 보여주는 용량 산정 연구를 회신해 드리겠습니다.
Center Enamel 소개
(주)스자좡정중과기유한공사(센터에나멜)는 2008년부터 볼트식 저장탱크의 설계 및 제조에 전념해 온 전문 제조업체입니다. 제품 범위에는 유리융착강(GFS) 탱크, 융착에폭시(FBE) 탱크, 스테인리스강 탱크, 아연도금강 탱크 및 알루미늄 지오데식 돔 지붕이 포함되며, EPC 기술 지원 및 탱크 부속품도 제공합니다. 생산은 ISO 9001, ISO 14001 및 ISO 45001에 따라 운영되며, 제품 범위는 NSF/ANSI 61, WRAS, CE 및 EN 1090, ISO 28765, AWWA D103-09 및 적용 분야에서 요구되는 경우 NFPA 인증을 받았습니다. 회사는 약 200개의 에나멜 코팅 특허를 보유하고 있으며, 150,000m2 규모의 생산 기지를 운영하여 연간 약 300,000장의 에나멜 코팅 강판을 생산하고, 30,000개 이상의 설치 프로젝트를 완료했으며, 100개 이상의 국가에 탱크를 출하했습니다. 엔지니어링 설계 역량은 팽창 탱크 냉수에 대해 상세히 설명된 바와 같이 최대 60,000m3의 탱크 용량을 포괄합니다.
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