ESDV와 HIPPS의 PST(Partial Stroke Test)를 알아보자.

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오늘은 SIS에서 ESDV와 HIPPS의 사용 목적과 안정성, 그리고 이들의 건전성을 확인하기 위한 PST, FST에 대해 다루어 보도록 하겠습니다.

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목차

1. ESDV와 HIPPS의 사용 목적과 안정성

2. Partial Stroke Test의 목적과 Full Stroke Test와의 상관관계 및 경제성

SIS, PST, FST, Proof-Test에 대해 알아보자.

SIS, PST, FST, Proof-Test에 대해 알아보자.

안전계장시스템(SIS)의 종류

안전계장시스템(SIS)의 종류

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용어

SIS (Safety Instrumented Systems)

ESDV (Emergency Shut Down Valve)

HIPPS (High Integrity Pressure Protection System)

PST (Partial Stroke Test)

FST (Full Stroke Test)

 

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PST Device Configuration / Energized to Trip 구성으로 SOV에 의해서만 Close시킬 수 있어 PST시 안정성이 뛰어나다.

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1. ESDV와 HIPPS의 사용 목적과 안정성

 

ESDV는 비상 정지를 위해 설계된 밸브로, 시스템 내 액체나 가스의 유출을 방지하고 안전을 보장하기 위해 사용됩니다. ESDV는 시스템 내 액체나 가스의 유출로 인한 사고를 예방하고, 잠재적인 재해를 방지하기 위한 핵심 장치입니다. ESDV는 SIS의 일부로 작동하며, 고장 시에는 자동으로 닫혀 시스템을 안전하게 정지시킵니다.

HIPPS는 높은 안전 수준을 제공하기 위해 설계된 장치로, 시스템 내 압력이나 유량 등을 감시하고, 안전한 수준을 넘어가면 시스템을 자동으로 정지시킵니다. HIPPS는 ESDV와 달리, 시스템 내의 고압 상황을 처리하기 위한 장치로서, 고압가스 또는 액체 파이프 라인에서 사용됩니다.(ESDV와 비슷하지만 Sensor와 Valve의 Redundancy 대한 내용에 따른 Detail을 나중에 추가하여 포스팅해 보겠습니다.)
따라서, ESDV와 HIPPS는 SIS에서 중요한 역할을 합니다. 이들의 안정성은 시스템의 안전과 직결됩니다.

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2. Partial Stroke Test의 목적과 Full Stroke Test와의 상관관계 및 경제성

 

PST는 ESDV나 HIPPS의 건전성을 확인하기 위한 테스트로, 밸브를 일부만 움직여서 건전성을 측정합니다.

이를 통해 밸브의 작동 상태를 확인하고, 건전성 여부를 파악할 수 있습니다. 안전시스템이기 때문에 안전에 대한 요구가 발생되지 않는 한 한 Position에 머물러 있으며, 하나의 정적 위치에 머물러 있게 되면, Valve Seat의 고착이나, 스프링의 탄성, 기계적인 문제 등으로 인하여 고장률이 높아지게 됩니다.

PST는 일반적으로 정기적으로 수행되며, 주기는 시스템의 운영 환경과 상황에 따라 결정됩니다. (아래 SIL과의 연관성 Graph를 통해 쉽게 알아보겠습니다.)

FST는 밸브의 전체 스트로크를 테스트하여, 밸브의 모든 기능과 안정성을 확인하는 테스트입니다.

PST와 FST는 서로 보완적인 테스트입니다. PST는 단기적인 밸브 건전성 테스트를 수행하고, FST는 장기적인 건전성 테스트를 수행합니다

Full Stroke Test는 일 년에 한 번 수행하는 것이 일반적입니다. 또한 적어도 3년에 한 번은 해당 Valve의 Full Stroke Test를 수행해야 합니다. 하지만 4년 주기로 행해지는 정기보수 일정으로 인해 FST를 수행 기간을 연장시킬 수밖에 없습니다.

SIL에 대한 기준과 규제 당국의 요구 사항을 충족시키고, 공정산업의 경제적인 측면을 고려하여 주기적인 PST를 실행함으로써 FST 기간을 연장할 수 있습니다. 아래 그래프를 통해 간단하게 설명해 보겠습니다.

PST 수행에 따른 PFD 변화

위의 Graph에서 Full Stroke Test를 1년에 1회 진행하여야 한다고 가정한다면, 최초 실행 이후 시간이 지남에 따라 장치의 신뢰성이 떨어지게 됩니다.(회색 그래프)

하지만, 신뢰성이 떨어지기 전에 PST를 실행하게 되면 다시 장치의 신뢰도가 상승하게 됩니다. 이를 더 주기적으로 실행하게 된다면, 파란색 그래프와 같이 PST를 실행할 때마다 장치의 신뢰성 지수가 올라갑니다.

SIL을 유지하기 위해 적합한 Test inteval로 실행하게 되면 타깃의 평균값을 유지하며, 정기 보수 기간까지 FST의 연장이 가능합니다.

PST를 통해 장치의 건전성과 안전성등의 데이터를 축적하기 위해서는 반드시 문서화하여 규제 당국의 인허가 조건을 충족시켜야 하며, 경제적이고 효율적인 운영을 위해서는 원격 및, Field에서 PST동작을 수행할 수 있어야 할 것입니다.

추가적으로 PST Device의 얘기를 더 해보자면, 100% 진단 커버리지를 갖는 By-pass Valve를 빼놓으면 안 될 것입니다. 그런데 왜 By-pass를 통해 FST를 자주하여 더 높은 건전성을 확보하지 않나 라는 의문도 생길 것입니다.

이는 무수한 Mechanical PST Device를 포함하여, PST or FST의 실행 동안에 SIF를 달성할 수 없는 위험요소가 따릅니다. 무엇 보다 이들의 실행을 위해서는 필연적으로 인력이 소모되어야 하며, 실행 후 안전한 위치로 되돌려 놓지 않아 발생되는 공정과 작업자들의 위험성 / 즉, 휴먼에러로 인한 위험성과 비용, 시간의 소모에 따른 비 경제적인 요인으로 적합하지 않습니다.
 

정리해 보겠습니다.
공정의 위험성으로 SIS 도입을 위해서는 SIL 측정이 필요하며, SIS의 건전성을 확인하기 위해서는 FST를 수행해야 합니다. 그러나 FST는 비용과 시간이 많이 소요되기 때문에, 경제적인 이유로 PST를 통해 FST 간격을 연장시킵니다.
 

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사실, 방대한 자료의 내용을 글로 옮기는 데는 한계가 존재하여 실무자들 입장에서 필요한 요소만 포스팅 중입니다.
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