맥동 분석(Pulsation Study)

Acoustic Design, API 618, API 688, Design Approach 2, 왕복동 압축기

3단 왕복동 압축기(Reciprocating Compressor)는 최초 시공과 시운전 단계를 마무리 후 25년 동안 운전되었으며, 최근 플랜트 공장 운전 조건이 변경됨에 따라, 유지보수 수행 및 플랜트 개선작업(Revamping)이 요구되었다. 요구되는 공정 조건에 따라, 왕복동 압축기의 압축비 (Pressure ratio) 및 유량 (Flow Rate)이 수정되었으며, 배관 Route 변경작업도 함께 설계되었다.  이와 같은 변경된 공정 개선 조건 (Revamping condition)에 따라, 맥동 및 음향 분석 스터디 (Pulsation & Acoustic study)가 요구되었다. 해당 Study는 API 618 및 API 688 standard의 Design Approach 2 단계에 따라 분석되었다.

목차

  1. 프로젝트 업무 개요
  2. 기존 공정 조건의 맥동분석
  3. 현장 진동 측정
  4. 운전 조건 사례 검토 (Case Study)
  5. 개선 공정 조건 (Revamping condition)의 맥동 분석

1. 프로젝트 업무 개요

수행된 맥동분석스터디는 API 618, API 688에 명시된 Design Approach 2 절차에 따라 수행되었으며, 아래와 내용을 포함하고 있음.

  • 기존 공정 조건의 맥동분석
  • 음향 분석을 위한 모델링
  • 현장 진동 측정
  • Cylinder 운전 조건에 따른 사례 분석
  • Design Approach 1 절차에 따른 Surge Volume Sizing
  • Design Approach 2 절차에 따른 음향 및 맥동 분석
  • 맥동저감장치에 따른 압력 손실

[ 압축기 맥동, 음향 분석을 위한 모델링, 흡입측 ]

[ 압축기 맥동, 음향 분석을 위한 모델링, 토출측 ]

2. 기존 공정 조건의 맥동 분석

기존 공정 조건으로 운전 시, pulsation 발생 크기가 적절한지 확인하기 위해서, 맥동 스터디가 수행되었음.

  • 기존 공정 조건의 음향 및 맥동분석
  • 기 적용된 맥동저감장치의 설계 신뢰성 검토
  • 발생하고 있는 맥동 크기와 API 618에 명시된 기준치 비교
  • Suction, Inter-stage, Discharge 배관에 대한 검토 범위
  • 기존 운전 (Existing) 및 개선 운전(Revaping)에 대한 공정 조건 비교

[ 맥동 크기 해석 ]

3. 현장 진동 측정 

기존 공정 조건의 운전 범위에서 적절한 진동 수준을 유지하고 있는지 유무를 판단하기 위해, 압축기 및 배관에 대한 현장 진동 측정을 수행함. 측정된 진동 크기는 EFRC (European Forum for Reciprocating Compressors), ISO 10816-8, Wachel charge 등의 압축기 및 배관 진동 기준치와 바교 검토됨.

  • 배관 진동 측정
  • 압축기 크랭크 케이스 (Crank case) 및 실린더 플랜지에서 측정
  • 압축기 및 배관 진동 기준치와 비교 검토
  • EFRC (European Forum for Reciprocating Compressors)
  • ISO 10816-8
  • Wachel chart

[ 압축기 진동 측정 위치 ]

[ 배관 진동, Wachel chart ]

[ 압축기 Surge Volume, ISO 10816-8 ]

4. 운전 조건 사례 분석 (Pulsation Case Study)

왕복동 압축기가 병렬 운전 (Parallel operation)으로 가동 시, 맥동분석을 위한 사례 검토 과정에서는 가장 높은 pulsation 및 음향 크기를 발생시킬 수 있는 운전 조건을 찾아야 함. 이에 따라, 개별 압축기의 실린더 위치 (Cylinder phase difference)에 따라 발생할 수 있는 가장 높은 크기의 Pulsation을 예측함.

  • 병렬 운전 조건 확인
  • 왕복동 압축기의 Step operation 사례 확인
  • Single acting (SA) and Double acting (DA) 운전
  • 병렬 운전에 따른 압축기 실린더 위치 검토
  • 다수 압축기 운전에 따른 pulsation 영향 검토

[ 압축기 실린더 위상차 ]

5. 개선 공정 조건 (Revamping condition)의 맥동 분석

배관 시스템에 대한 음향 해석을 수행하는 맥동 스터디(pulsation study)의 설계 절차2(Design Approach 2)가 적용되었음. 해당 범위에는 Surge Volume 크기, 오리피스를 선정하는 맥동저감 설계가 포함되어 있음.

  • 맥동저감장치 디자인
  • Surge volume, Pulsation bottle, Pulsation suppression device
  • 압축기 실린더 플랜지에 적용되는 오리피스 설계
  • Pipe support span table
  • 배관 진동의 원인이 되는 맥동 외력 검토
  • 맥동 외력에 대한 적절성 확인
  • 위치: 실린더 플랜티, 배관, Surge Volume 등

[ 실린더 플랜지 맥동 분석 ]

6. 유사 사업 영역

주식회사 이너턴스는 소음 진동 엔지니어링 업체로서 공장 소음 영향 평가를 포함하여, 아래와 같은 유사 엔지니어링 업무 수행이 가능합니다. 문의 사항은 회사 이메일(mountain@inertance.com)로 연락주시면 성실히 업무 수행토록 하겠습니다.

7. 핵심 키워드 검색어

  • 왕복동 압축기 (Reciprocating Compressor)
  • 맥동(Pulsation)
  • 음향 (Acoustic)
  • API 618, API 688
  • 진동 측정
  • 맥동저감장치 (Surge Volume, 오리피스 (Orifice))
  • Shaking Force