게시판 > 질답게시판 > Steam 사용 압력 및 온도 질문 및 Steam 유량계 정확도 질문.

낭만고양이 kornight

21-12-10 08:35

1. 온압보정에서 압력 보정이 빠질 경우의 정확성은, 압력이 얼마나 Hunting하느냐에 따라 다릅니다. 아시다시피, 동일 선속도애서 STM의 유량은 압력에 비례하므로, 무시해도 되는 수준으로 흔들린다면 필요 없겠으나, 예를 들어서 8 Bar에서 10 Bar까지 올라간다거나 하면 크게 변하게 됩니다. 유량계 타입에 따라서 민감성이 다르기도 합니다.

2. 스팀의 열을 이용하는 것은 현열 보다는 잠열을 이용하는 것이므로, Superheated STM이라면 온도가 다소 편차가 있더라도 사용에 큰 영향은 없습니다. 현열과 잠열을 계산해 보시면 그 비율을 확인해보실 수 있습니다.

2-2 질문 관련해서는, STM의 온도가 낮아지면 열교환 능력이 떨어지는 방향이라고 보시면 됩니다. 다만, 위에 설명한 것처럼 그 크기가 극히 미미하므로 사실 큰 상관은 없을 뿐입니다.

STM 온도가 낮아졌는데 STM 사용량이 줄어들었다? 이건 온도와 관련있는게 아니라 그 외적인 요소를 살펴봐야 합니다.

가령, 열교환기의 STM condensate Outlet측 조건을 보면, 10 T/H 사용 시에는 Condensate가 아닌 Saturated Condition의 Vapor/Liquid Mixture 형태로 열교환기를 빠져나가고 있었을 가능성이 커보입니다.
STM의 잠열을 100% 이용 시 5 T/H밖에 필요치 않는 공정이었는데, 어떠한 이유로 이전 Case에서는 잠열 90% + 현열 10% 등으로 잠열을 전부 이용 못하는 현상이 발생하여 STM 유량이 증가하였을 것으로 보입니다.
이런 경우는 보통 STM Drum 압력이 바뀌면서 발생하는 경우가 많습니다.

이 부분은 열교환기 STM Condensate Outlet측에 연결돼있는 STM Drum의 압력을 확인해 보시면 확인 가능합니다.

이 외에도 STM Condensate측 압력이 현저히 낮아지거나 높아질 경우 STM 사용량이 변하기도 하는데, 본문처럼 두 배 까지 변하는 경우는 발생하기 어려우므로 STM Condensate측이 Saturate Condition인지, 혹은 Sub Saturated condition인지 확인해 보시기 바랍니다.

2. 스팀의 열을 이용하는 것은 현열 보다는 잠열을 이용하는 것이므로, Superheated STM이라면 온도가 다소 편차가 있더라도 사용에 큰 영향은 없습니다. 현열과 잠열을 계산해 보시면 그 비율을 확인해보실 수 있습니다.

2-2 질문 관련해서는, STM의 온도가 낮아지면 열교환 능력이 떨어지는 방향이라고 보시면 됩니다. 다만, 위에 설명한 것처럼 그 크기가 극히 미미하므로 사실 큰 상관은 없을 뿐입니다.

STM 온도가 낮아졌는데 STM 사용량이 줄어들었다? 이건 온도와 관련있는게 아니라 그 외적인 요소를 살펴봐야 합니다.

가령, 열교환기의 STM condensate Outlet측 조건을 보면, 10 T/H 사용 시에는 Condensate가 아닌 Saturated Condition의 Vapor/Liquid Mixture 형태로 열교환기를 빠져나가고 있었을 가능성이 커보입니다.
STM의 잠열을 100% 이용 시 5 T/H밖에 필요치 않는 공정이었는데, 어떠한 이유로 이전 Case에서는 잠열 90% + 현열 10% 등으로 잠열을 전부 이용 못하는 현상이 발생하여 STM 유량이 증가하였을 것으로 보입니다.
이런 경우는 보통 STM Drum 압력이 바뀌면서 발생하는 경우가 많습니다.

이 부분은 열교환기 STM Condensate Outlet측에 연결돼있는 STM Drum의 압력을 확인해 보시면 확인 가능합니다.

이 외에도 STM Condensate측 압력이 현저히 낮아지거나 높아질 경우 STM 사용량이 변하기도 하는데, 본문처럼 두 배 까지 변하는 경우는 발생하기 어려우므로 STM Condensate측이 Saturate Condition인지, 혹은 Sub Saturated condition인지 확인해 보시기 바랍니다.

이관익

21-12-10 11:06

먼저 친절한 답변 감사드립니다.
답변을 읽다가 궁금한점 몇가지 추가로 여쭤봐도 될까요?

1. 온도만 보정되는 유량계의 경우 압력 Hunting에 따라 변하신다고 말씀해주셨는데, 그 이유가 압력이 고정치로 Setting 되어있는데 실 Steam 압력 Hunting시 해당 압력차 만큼 유량보정이 안되서 그런건가요? 아니면 다른 이유일까요?

2. 저도 비슷하게 생각했습니다! 제가 생각한 접근 방식은 Heat Excahnger(Shell&Tube Type)의 전열면적이 충분하지 못해 과열증기로 공급시 Steam에 있는 잠열을 100% 사용하지 못한다고 생각했는데, STM Drum의 영향이라니 생각도 못했습니다.
그런데 실제로 Steam Inlet 압력을 8→10 Bar로 변경시켰을때 해당 유량감소 (10→5bar)가 일어나서 충분히 가능성이 있어보입니다. 제가 잘 몰라서 그런데 저희 열교환기 Outlet 측엔 오그덴 펌프? 라는게 설치되어 있는데 이게 STM Drum 맞겠죠..?
문제점은 열교환기 Outlet측에 온도계,압력계 등 어떠한 계측장치가 없어서 확인이 불가한 경우는 어떤 방법을 사용할 수 있을지 궁금합니다ㅠㅠ

P.S : 기본적으로 Saturated Steam은 압력이 낮을수록 잠열량이 높기 때문에, 열교환에 사용하는 Steam 압력은 낮을수록 좋다고 알고있습니다. (물론 Target 유체의 온도보다는 높아야함!)
그런데 또한 Target 유체와 온도차가 많이나면 열교환이 잘 된다고 알고있는데 Target 유체의 Outlet 온도가 170 °C라면
Saturated Steam 압력을 170°C 근처로 Setting 하는것이 좋은지, 아니면 압력을 높여서 Taget 유체와 온도차를 더 내는게 좋은지 궁금합니다!

스테파노 Stefano

21-12-15 19:12

A1. Steam 유량계는 측정하는 기준 압력과 온도가 정해져 있습니다. 운전중 기준조건이 달라지면 측정값이 맞지 않으므로 운전시 압력과 온도에서 측정된 유량값을 측정 기준조건(압력,온도)으로 환산해 주기 위해 사용하는 것이 온도 압력 보상기(Compensator)입니다. 운전 중 압력과 온도가 심하게 흔들리는 경우 보상기를 사용해도 오차가 늘어납니다. 유량보상시 적분방법이나 적분시간, 등의 차이에 의해서도 오차가 달라지기 때문입니다.

A2-1. <..Steam Inlet 압력을 8→10 Bar로 변경시켰을때 해당 유량감소 (10→5bar)가 일어나서 충분히 가능성이..> 이 판단은 맞지 않습니다. 압력을 늘이면 온도가 올라가 전열속도가 늘어나면서 잠간동안에는 Steam 응축량도 늘어나게 되지만, 제어계에서 온도조절기 혹은 Steam 유량조절기의 동작으로 전열속도가 원래가 되도록 자동적으로 조절됩니다.

전열속도(전열부하량)이 고정이라면 Steam 압력이 높아지면 증발(응축)잠열이 줄어들기 때문에 소요되는 Steam의 양은 늘어나게 됩니다. 과열도의 증가에 의한 현열의 차이는 무시할 만하고 잠열의 영향에 의한 효과가 커지기 때문입니다 .

A2-2. Ogden Pump는 Steam Drum이 아니고 응축수 회수드럼에 해당하고 Steam 이송펌프가 결합된 Condensate Drum입니다. Condensate가 Ogden Pump로 흘러들어오면 Steam 이 Piston을 밀어내리고 Piston 하부의 응축수가 배출되고 Piston이 하부로 내려가면 Steam이 자동으로 잠기도록 되어 있는 일종의 Steam 구동 Piston Pump에 해당하지요.

A2-3. Steam 공급량은 Calibration 된 Steam 유량계를 직렬로 연결하여 측정하면 되는데 연결이 불가능하다면 Condensate를 모아 누적된 량으로 추정하면 됩니다.

AP.S. Steam Heater가 Parallel Flow로 되어있는 경우라면 저온유체의 출구 온도보다 Condensate의 온도가 더 높아야 하는데 적당한 온도가 정해진 것은 아니고 그 온도차는 전열면적이 어느정도 확보되어있는가에 따라 달라집니다. Counter Flow 인 경우에도 전열면적에 따라 지정된 LMTD값이 얻어지는 온도에 맞추어 주면 됩니다.

설계시는 LMTD에 따라 필요한 전열면적을 계산해서 제작하도록 하지만 운전중에는 전열면적을 변동시킬 수 없으므로 Steam 유량을 조절하는 방법으로 LMTD를 달리하도록 전열속도를 조절합니다.

A2-1.  <..Steam Inlet 압력을 8→10 Bar로 변경시켰을때 해당 유량감소 (10→5bar)가 일어나서 충분히 가능성이..> 이 판단은 맞지 않습니다.   압력을 늘이면 온도가 올라가 전열속도가 늘어나면서 잠간동안에는 Steam 응축량도 늘어나게 되지만,  제어계에서 온도조절기 혹은 Steam 유량조절기의 동작으로 전열속도가 원래가 되도록 자동적으로 조절됩니다.

전열속도(전열부하량)이 고정이라면 Steam 압력이 높아지면 증발(응축)잠열이 줄어들기 때문에 소요되는 Steam의 양은 늘어나게 됩니다.   과열도의 증가에 의한 현열의 차이는 무시할 만하고 잠열의 영향에 의한 효과가 커지기 때문입니다 .

A2-2. Ogden Pump는 Steam Drum이 아니고 응축수 회수드럼에 해당하고 Steam 이송펌프가 결합된 Condensate Drum입니다.   Condensate가 Ogden Pump로 흘러들어오면 Steam 이 Piston을 밀어내리고 Piston 하부의 응축수가 배출되고 Piston이 하부로 내려가면 Steam이 자동으로 잠기도록 되어 있는 일종의 Steam 구동 Piston Pump에 해당하지요.

A2-3. Steam 공급량은  Calibration 된 Steam 유량계를 직렬로 연결하여 측정하면 되는데 연결이 불가능하다면 Condensate를 모아 누적된 량으로 추정하면 됩니다.

AP.S.   Steam Heater가 Parallel Flow로 되어있는 경우라면 저온유체의 출구 온도보다 Condensate의 온도가 더 높아야 하는데 적당한 온도가 정해진 것은 아니고  그 온도차는 전열면적이 어느정도 확보되어있는가에 따라 달라집니다.     Counter Flow 인 경우에도 전열면적에 따라 지정된 LMTD값이 얻어지는 온도에 맞추어 주면 됩니다.

설계시는 LMTD에 따라 필요한 전열면적을 계산해서 제작하도록 하지만 운전중에는 전열면적을 변동시킬 수 없으므로 Steam 유량을 조절하는 방법으로 LMTD를 달리하도록 전열속도를 조절합니다.

화공화공1

21-12-23 10:43

Stefano님 친절한 설명 진심으로 감사드립니다.
추가적으로 궁금한 부분 몇가지만 더 여쭤보겠습니다.

A1 : 아마 온도,압력이 보정되는 Type과 온도,압력이 보정되지 않는 Type의 유량계가 계산식이 다를 것이라고 생각됩니다. 온도압력이 보정되는 Type과 그렇지 못한 Type의 Vortex 유량계의 계산식이 궁금합니다. (측정유체:Steam)
Orifice 유량계의 경우 과거 게시글에서 확인이 가능했는데, Vortex의 경우에는 찾지 못해서 여쭤봅니다.

AP.S : Shell&Tube Heat Exchanger이며 Counter Flow 입니다. 설계 당시에 적혀있는 Spec으로 운전중인데 Steam을
Spec 대비 1.5배로 사용한다면, 열교환기 후단에 응축수가 아닌 증기가 어느정도 배출된다고 생각하는게 가장
합리적인 판단일까요? / 열교환기 후단에 응축수가 나가는지 증기가 나가는지는 어떻게 확인 할 수 있는지도 궁금합니다.

ㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡ여기서부턴 다른 질문입니다ㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡ

1. Main Steam 유량계와 개별 유량계 합산이 맞지 않는 경우에 대해서 질문드립니다.
일부 단위공정에 Main Steam 유량계가 있고 그 후단에 A,B,C 3개 설비에 Steam이 들어가고 있으며 각각 유량계가 설치되어있습니다. 그런데 문제점이 이론상 [Main 유량 = A+B+C 유량] 이렇게 되어야 하나 실제론 20%(=4ton/hr 가량) 가까이 오차가 발생하는 상황입니다. 해당 오차가 발생하는 원인이 궁금합니다.
유량계 세부 Type 및 Spec은 아래와 같습니다.

Main : Vortex Type / 온,압보정 OK
A : Vortex Type / 온,압보정 X
B : Orifice Type / 온,압 보정 여부 모름
C : Orifice Type / 온,압 보정 여부 모름

Stefano님 친절한 설명 진심으로 감사드립니다. 
추가적으로 궁금한 부분 몇가지만 더 여쭤보겠습니다.

A1 : 아마 온도,압력이 보정되는 Type과 온도,압력이 보정되지 않는 Type의 유량계가 계산식이 다를 것이라고 생각됩니다. 온도압력이 보정되는 Type과 그렇지 못한 Type의 Vortex 유량계의 계산식이 궁금합니다. (측정유체:Steam)
Orifice 유량계의 경우 과거 게시글에서 확인이 가능했는데, Vortex의 경우에는 찾지 못해서 여쭤봅니다.

AP.S : Shell&Tube Heat Exchanger이며 Counter Flow 입니다. 설계 당시에 적혀있는 Spec으로 운전중인데 Steam을 
          Spec 대비 1.5배로 사용한다면, 열교환기 후단에 응축수가 아닌 증기가 어느정도 배출된다고 생각하는게 가장 
          합리적인 판단일까요? / 열교환기 후단에 응축수가 나가는지 증기가 나가는지는 어떻게 확인 할 수 있는지도 궁금합니다.

ㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡ여기서부턴 다른 질문입니다ㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡ

1. Main Steam 유량계와 개별 유량계 합산이 맞지 않는 경우에 대해서 질문드립니다. 
일부 단위공정에 Main Steam 유량계가 있고 그 후단에 A,B,C 3개 설비에 Steam이 들어가고 있으며 각각 유량계가 설치되어있습니다. 그런데 문제점이 이론상 [Main 유량 = A+B+C 유량] 이렇게 되어야 하나 실제론 20%(=4ton/hr 가량) 가까이 오차가 발생하는 상황입니다.   해당 오차가 발생하는 원인이 궁금합니다.
유량계 세부 Type 및 Spec은 아래와 같습니다.

Main : Vortex Type / 온,압보정 OK                              
A      : Vortex Type / 온,압보정 X                                       
B      : Orifice Type / 온,압 보정 여부 모름
C      : Orifice Type / 온,압 보정 여부 모름