P&ID(Piping & Instrument Diagram) 작성방법

P&ID(Piping & Instrument Diagram)

작성방법

 

공정의 정상운전, 비상운전, 시운전 및 운전정지시에 필요한 모든 공정장치,동력기계, 배관, 공정제어 및 계기등을 표시하고

이들 상호간에 연관 관계를나타내 주며 상세설계, 건설, 변경, 유지보수 및 운전을 하는 데 기본이 되는 도면으로서

아래 사항을 상세히 표시하여야 한다.

 

1. 장치 및 동력기계

설치 예비기기를 포함한 모든 공정설비를 표시

o 모든 장치와 장치의 고유번호, 명칭, 용량, 전열량 및 재질 등의 기본 사양

o 모든 동력기계와 동력기계의 고유번호, 명칭, 용량 및 동력원(전동기,터빈 또는 엔진 등) 등의 기본사양

o 탑류, 반응기 및 드럼 등의 경우에는 맨홀, 트레이(Tray)의 단수, 분배기(Distributor) 등 내부의 부속품

o 모든 벤트 및 드레인

o 장치 및 동력기계의 연결부

o 장치 및 동력기계의 보온 또는 트레이싱(Heat Tracing)

 

2. 배관

모든 배관 및 닥트와 유체의 흐름방향 등을 표시

o 배관 및 닥트의 직경, 배관번호, 재질, 플렌지규격

o 모든 배관에 설치되어 있는 벤트 및 드레인

o 모든 수동밸브 및 밸브의 종류

o 특별한 부속품류, 시료채취배관 및 시운전용 영구 배관

o 증기나 전기에 의한 트레이싱(Heat Tracing)

o 보온의 종류

o 배관의 재질이 바뀌는 위치

 

3. 계측기기

모든 계기 및 자동조절밸브 등을 표시

o 센서, 조절기, 지시계, 기록계, 경보계 등을 포함한 제어 계통

o 분산제어시스템 또는 아날로그 등 제어장치의 구분

o 현장설치계기, 현장판넬계기, 중앙판넬계기 등의 구분

o 고유번호, 종류, 형식, 기능

o 자동조절밸브와 긴급차단밸브의 크기 및 정전과 같은 이상시 밸브의 개폐 위치

o 공기 또는 전기 등 신호라인

o 안전밸브의 크기, 설정압력 및 토출측의 연결부위

o 계장용 배관 및 계기의 보온종류

o 비상정지를 위한 연동시스템

​

■ 참고사항

 

1. 안전밸브 등

 

1-1. 안전밸브 설치 대상 (산업안전보건기준에 관한 규칙 제261조)

o 압력용기(안지름이 150㎜이하인 압력용기는 제외하며, 관형 열교환기는관의 파열로 인한 압력상승이 동체의 최고 사용압력을

초과할 우려가 있는 경우에 한한다)

o 정변위 압축기(다단압축기인 경우에는 압축기의 각단)

o 정변위 펌프(토출축에 차단밸브가 설치된 것에 한한다)

o 배관(2개 이상의 밸브에 의하여 차단되어 대기온도에서 액체의 열팽창에 의하여 구조적으로 파열이 우려되는 것에 한한다)

o 기타 화학설비 및 그 부속설비(이상화학반응, 밸브의 막힘 등 이상상태로 인한 압력상승으로 당해 설비의 최고사용압력을

구조적으로 초과할 우려가 있는 것에 한한다)

 

1-2.파열판 설치 대상 (산업안전보건기준에 관한 규칙 제262조)

o 반응폭주 등 급격한 압력상승의 우려가 있는 경우

o 독성물질의 누출로 인하여 주위의 작업환경을 오염시킬 우려가 있는 경우

o 운전중 안전밸브에 이상물질이 누적되어 안전밸브가 작동되지 아니할 우려가 있는 경우

 

1-3. 파열판과 안전밸브의 직렬설치 (산업안전보건기준에 관한 규칙 제263조)

대량의 독성물질이 지속적으로 외부에 유출될 수 있는 화학설비 및 그 부속설비에는 파열판과 안전밸브를 직렬로

설치하고 그 사이에는 압력지시계 또는 자동경보장치를 설치하여야 함

 

1-4. 차단밸브의 설치금지 (산업안전보건기준에 관한 규칙 제266조)

안전밸브 등의 전･후단에는 차단밸브를 설치 금지. 다만, 다음의 경우에는 자물쇠형 또는 이에 준하는 형식의

차단밸브를 설치할 수 있음

o 인접한 화학설비 및 그 부속설비에 안전밸브 등이 각각 설치되어 있고 당해 화학설비 및 그 부속설비의 연결배관에 차단밸브가 없는 경우

o 안전밸브 등의 배출용량의 2분의 1이상에 해당하는 용량의 자동압력조절밸브(구동용 동력원의 공급을 차단할 경우 열리는 구조인 것에 한한다)와 안전밸브 등이 병렬로 연결된 경우

o 화학설비 및 그 부속설비에 안전밸브 등이 복수방식으로 설치되어 있는 경우

o 예비용 설비를 설치하고 각각의 설비에 안전밸브 등이 설치되어 있는 경우

o 열팽창에 의하여 상승된 압력을 낮추기 위한 목적으로 안전밸브가 설치된 경우

o 하나의 플레어스택(flare stack)에 둘 이상의 단위공정의 플레어헤더(flare header)를 연결하여 사용하는 경우로서 각각의 단위공정의 플레어헤더에 설치된 차단밸브의 열림･닫힘 상태를 중앙제어실에서 알 수 있도록조치한 경우

 

1-5. 배출물질의 처리 (산업안전보건기준에 관한 규칙 제267조)

안전밸브 등으로부터 배출되는 위험물을 연소･흡수･세정(洗淨)･포집(捕集) 또는 회수 등의 방법으로 처리하여야 함.

다만, 다음의 경우에는 배출되는 위험물을 안전한 장소로 유도하여 외부로 직접 배출할 수 있음

o 배출물질을 연소･흡수･세정(洗淨)･포집(捕集) 또는 회수 등의 방법으로 처리할 경우에 파열판의 기능을 저해할 우려가 있는 경우

o 배출물질을 연소처리할 경우에 유해성가스를 발생시킬 우려가 있는 경우

o 고압상태의 위험물이 대량으로 배출되어 연소･흡수･세정(洗淨)･포집(捕集) 또는 회수 등의 방법으로 완전한 처리가 불가능한 경우

o 공정설비가 있는 지역과 떨어진 인화성가스 또는 인화성물질 저장탱크에 안전밸브 등이 설치된 경우로서 저장탱크에 냉각설비

또는 자동소화설비 등 안전상의 조치를 하였을 경우

o 그 밖에 배출량이 적거나 배출시 급격히 분산되어 재해의 우려가 없으며, 냉각설비 또는 자동소화설비 등 안전상의 조치를

하였을 경우

 

1-6. 근거 및 참고자료

o 안전보건규칙 제261조(안전밸브 등의 설치)

o 안전보건규칙 제262조(파열판의 설치)

o 안전보건규칙 제263조(파열판 및 안전밸브의 직렬설치)

o 안전보건규칙 제266조(차단밸브의 설치금지)

o 안전보건규칙 제267조(배출물질의 처리)

o KOSHA GUIDE D-18-2016(안전밸브 등의 배출용량 산정 및 설치 등에 관한 기술지침)

 

2. 통기관 등

 

2-1. 개요

o 통기관: 탱크가 진공 또는 가압 상태가 되지 않도록 대기로 개방된 배관

o 통기설비: 탱크의 정상운전을 위해 설치한 통기관, 통기(Breather) 밸브 등

 

2-2. 설치 대상

인화성 물질을 저장･취급하는 대기압 탱크 및 인화점이 60℃를 초과하는 물질을 인화점 이상에서 저장･취급하는

대기압 탱크에 설치함

 

2-3. 통기밸브 또는 통기관

위험물질(인화점 38℃ 미만인 물질 또는 인화점 이상으로 운전되는 물질)을저장･취급하고 있는 탱크의 통기관에는

통기밸브를 설치하여야 함. 다만, 저장･취급하는 물질이 응축, 부식, 결정, 중합 또는 결빙되는 성질이 있는 경우에는

통기밸브의 설치를 생략할 수 있음

 

2-4. 긴급통기설비 (Emergency Vent)

정상운전시의 통기설비로서는 외부화재로 인해 탱크에서 발생되는 긴급 배기량을 방출시킬 수 없는 경우에는

긴급통기설비를 설치하여야 함

 

2-5. 근거 및 참고자료

o 안전보건규칙 제268조(통기설비)

o KOSHA GUIDE D-14-2018(통기설비 설치에 관한 기술지침)

 

3. 화염방지기

 

3-1. 개요

외부의 화염이 탱크 내부로 전파되는 것을 방지함

 

3-2. 설치 대상

인화점이 38℃ 이하인 인화성 액체를 저장･취급하는 설비로서 증기 또는가스를 대기로 방출하는 경우에 설치하여야

함. 다만, 인화점이 38℃ 이상60℃ 이하의 인화성 액체인 경우에는 인화방지망을 설치할 수 있음

 

3-3.폭굉용 화염방지기

증기 또는 가스를 대기로 방출하지 않고 배관을 통해 처리설비로 방출하는경우에는 기존에 설치된 폭연용화염방

지기가 아닌 폭굉용 화염방지기를설치하거나폭연용 화염방지기 전단에 취약부위(파열판 등)를 만들어 폭굉전파시

대기로 방출할 수 있어야 함

 

3-4. 설치 사례

o폭연용화염방지기 : 납사저장탱크 등 인화성물질의 증기를 대기로 방출하는상압저장탱크

 

3-5. 근거 및 참고자료

o 안전보건규칙 제269조(화염방지기의 설치 등)

o KOSHA GUIDE P-70-2019(화염방지기 설치 등에 관한 기술지침)

o KS B 6845 화염방지장치의 성능시험 방법

 

4. 긴급차단밸브

 

4-1. 개요

배관상에 설치되어 주위의 화재 또는 배관에서 위험물질 누출시 원격조작스위치에 의해 유체의 흐름을 차단할 수

있는 밸브 또는 긴급차단기능을갖는 밸브

 

4-2. 설치 대상

o 탱크인입 및 출구배관. 다만, 인입배관에는역지밸브 등과 같이 역류방지를위한 조치를 하였을 경우에는 예외

- 인화성가스를 액체상태로 저장하는 설계용량 5㎥이상의 탱크

- 독성물질중 1기압 35℃에서 기체로 존재하는 물질을 액체상태로 저장하는 설계용량 5㎥이상의 탱크

- 인화성물질중 인화점이 30℃미만인 물질을 저장하는 것으로 사방이 벽으로 둘러쌓여 있는 건축물내에 설치되는

설계용량 10㎥이상의 탱크

o 탑류하부의 출구배관

- 인화성가스의 액체 정체량이 10㎥이상인 탑류

- 비점(1 기압하) 이상에서 운전되는 독성물질의 정체량이 10㎥ 이상인탑류

- 비점(1 기압하) 이상에서 운전되는 인화성물질의 정체량이 30㎥ 이상인탑류

o 연속으로 운전되는 발열반응기. 다만 회분식 반응기 중에서 반응에 관계되는 하나의 원료라도 한 배치(batch) 동안

연속적으로 투입되는 경우는해당됨

 

4-3. 설치 사례

o 탱크류: BD탱크, C4탱크, 납사탱크, C2- C3-탱크, SM탱크, BTX탱크 등

o 탑류: Gasoil Stripper, HFO Stripper, Gasoline Stripper, Deethanizer,Propylene Fractionator, Regeneration Gas Scrubber 등

o 발열반응기 및 가열로: 에탄가열로, 납사가열로, MAPD Converter, AcetyleneConverter 등

 

4-4. 근거 및 참고자료

o 안전보건규칙 제275조(긴급차단장치의 설치 등)

o KOSHA Guide D-11-2012(긴급차단밸브 설치에 관한 기술지침)

 

5. 열팽창용 안전밸브

 

5-1. 개요

2개 이상의 밸브 또는 맹판(Blind Flange) 등으로 차단된 배관내의 액체가외부 열원에 의한 열팽창으로 인해 배관이

파열되는 것을 방지하기 위하여설치하는 안전밸브

 

5-2. 설치 대상

열팽창용 안전밸브는 인화성 물질, 인화성 가스, 독성물질 및 물 등을 액체상태로 취급하는 배관계가 2개의 밸브로

차단되어 다음과 같은 열원에 의해가열되는 경우에 설치함

다만, 물을 취급하는 경우에는 열교환기의 냉각용 배관계에 한하여 열팽창용안전밸브를 설치함

o 가열로 또는 열교환기와 같은 공정열

o 수증기, 열매유 또는 전기에 의한 배관 가열

o 태양의 복사열

o 대기온도 상승

 

5-3. 설치 대상 제외

다음과 같은 안전상의 조치를 하는 경우에는 열팽창용 안전밸브의 설치를생략 가능

o 차단된 배관계에 열팽창을 흡수할 수 있는 용기를 설치하는 경우

o 액체의 흐름이 완전히 차단되지 않도록 밸브 자체에 기계적 조치 등을한 경우

o 전기 등을 이용하여 배관계를 가열할 때 배관내의 액체가 운전온도 이상으로 과열되지 않도록 온도 조절장치 또는 전원 차단장치를 설치한 경우

o 태양의 복사열 또는 대기온도 상승에 의한 열원이 배관계내로 유입되는것을 방지할 수 있도록 배관을 지하에 매설한 경우

 

5-4. 근거 및 참고자료

o 안전보건규칙 제261조(안전밸브 등의 설치)

o KOSHA Guide D-31-2012(열팽창용 안전밸브의 기술지침)

 

 

6. Control Valve의 Failure Position

 

6-1. 개요

o Control Valve는 공정에서 필요한 공정조건(압력, 온도, 유량, 액위)을얻기 위해 배관 내의 유체의 유량을 제어하는 밸브임

o Control Valve에는 운전원이 손으로 조절하는 Manual Valve가 있고,Valve에 Actuator를 장착하여 조정실에서 원격으로

조절할 수 있는Control Valve가 있음

 

6-2. 일반사항

전원, 계장용 공기 등 Control Valve 작동원이 차단될 경우 보다 안전한Valve 상태로 가도록 설계함

o Fail Close : 작동원이 차단될 경우 Valve가 닫히는 구조

o Fail Open : 작동원이 차단될 경우 Valve가 열리는 구조

o Fail Lock 또는 Fail Hold : 작동원이 차단될 경우 Valve의 최종상태를유지하는 구조

 

6-3. 설치 사례

o 일반적인 Failure Close Position

- 분해로 원료 및 연료 공급 조절밸브

- Control Valve 및 긴급차단밸브(원료차단밸브, 연료차단밸브, 각종 증류탑스팀 조절 밸브 등)

- Acetylene Converter의 원료 및 수소 조절밸브

- MA/PD Converter의 수소 조절밸브

- 열원(에너지원)을 통제하기 위해 공급되는 원료의 차단, 열원의 차단밸브 등

- 공정설비의 압력조절밸브의 경우 Fail open 시에 내부에 있는 많은 물질이배출되어 다른 문제를 일으킬 경우의 압력조절밸브

- 원심펌프 토출측의액위콘트롤밸브 등

o 일반적인 Failure Open Position

- Reflux 관련 Control Valve

- Acetylene Converter 등의 긴급방출밸브

- MA/PD Converter의 긴급방출밸브

- 일정 시간 안에 내부의 압력을 급격히 낮추어야 하는 압력조절밸브

- 원심펌프의 최소유량조절밸브

- 압축기의 Anti-surge용 압력조절밸브

- Heater 등의 연료공급라인의 Double shutoff 밸브 사이의 방출밸브 등

[ 출저 : 2020년공정안전보고서작성예시집(한국안전보건공단)]

 

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