게시판 > 질답게시판 > Compressor Surge after shutdown

龍鳳 yongbong

13-05-07 16:52

Compressor 관련해서 질문을 올리려고 왔더니, 다른 Compressor 관련 질문이 올라와 있네요...
화공쟁이가 가장 이해하기가 어려운 부분중의 하나가 Compressor 인것 같습니다.

위 질문하신 것에 대해 아는 한도내에서만 답변을 해 보면

A1. 저도 이해가 잘 안되는데, Vendor에서 그렇다라고 하니, 그냥 받아들일뿐이죠...^^ (이런 쓸데없는 답변을...)

A2. 새로 설치하는 Compressor의 경우에는 Shutdown시 Surge를 방지하기 위해 Anti-Surge Valve를 충분히 크고, 응답이 빠르게 설치하는게 맞아보입니다. 다만, 이미 설치되어서 추가 설비를 달기 힘든 경우에는 Shutdown시 Surge는 시간상 짧고 하여 Vendor에서도 큰 영향이 없지 않냐고 우기면(?) 받아 들이더라구요...ㅋ

A3. 우선은 Discharge 온도가 TSHH 이상으로 올라가는지가 중요할 것 같구요...그 다음으로는 Compressor를 bypass closed loop으로 돌린 상태에서 Make-up을 계속해 주는 설비가 되어야 할 것 같습니다. 그렇지 않으면 압력이 올라가질 않아서...일반적으로는 이렇게 답변 할수 밖에 없는데, Vendor에게 또는 직접할 수 있다면 Dynamic Simulation을 해 보시는게 좀더 확실하겠습니다.

A4. 생각하시는 바가 맞을듯...

장현수 jddast

13-05-07 19:40

답변 감사합니다.

A2. New design compressor입니다. ASV를 무한정으로 크게 할 수도 없고, 응답시간 또한 1~2s까지 빠르게 해보았지만 소용 없었습니다. 또한 ASV가 Cooler 후단에서 빼오는 시스템이라서 더욱 느린것 같기도 합니다.

A3. 최초 생각했던거는 후단에 Recycle line에서의 pressure drop을 최소화하여 압축은 적게하고 모터만 기동이 되도록 하고자 함이었습니다. 일단 모터가 기동만 되면 그때 recycle valve를 잠그면서 Discharge valve를 순차적으로 열면서 정상상태로 만들려고 했습니다. 제 말이 가능하다면 온도는 많이 상승하지 않을 것이고, 모터기동도 무리가 없을 것이라고 판단했거든요.

스테파노 Stefano

13-05-08 20:29

(1) Electric Power Failure에 의한 Trip은 Normal Start-up 혹은 Controlled Shut-Down의 경우와는 다르고 Electric Power가 살아있는 상태에서 인위적으로 Emergency Shut-down(ESD) Schedule에 의해 동작하도록 한 것도 아니라서 Anti-Surging Device로 순간적 Surging 현상을 방지하기 어려울 수 있습니다.

Compressor가 Full Head로 가동되고 있다가 Trip 되었다면 Surge Point와의 Margin이 줄어들어 비록 관성에 의해 Speed가 몇초가 유지되지만 순간적 Surging 현상을 완전히 피하기는 어려울 것입니다.

(2) 질문별로 답을 해보자면..
A1: Drum, Pipe등을 포함한 System의 Discharge Volume은 Start-up시에는 Surging 억제에 도움을 주지만 Shut-down 시에는 오히려 Surging 에 불리하다고 합니다. Discharge Check Valve의 Upstream쪽 Volume과 Bypass Line 등이 너무 큰 부피를 가지면 Surging이 많이 일어날 것이라는 것이지요.

A2. 질문에서 Surging이 어쩔수 없다는 것은 이해가 가지만 Shut-down Surging이 잦아도 수명에 영향이 거의 없다는 의미로 받아들이는 것은 문제가 있고 Power Trip 등에 의한 Shut-down이 그리 잦을 일이 일어나지 않기 때문에 수명을 우려할 정도는 아닐 것이라고 인색해야 할 것으로 봅니다. Surging 현상은 Thrust Bearing, Turbine Blade, Diffuser등의 마모에 분명히 영향을 주고 있는데도 수명에 관련없다고 하는 것에 동의할 엔지니어는 없을 테지요.

A3. Start-up시 Discharge Valve는 닫아둔 채로 Cold Recycle Bypass를 Full로 열어두고 필요시 Hot Bypas도 열어두고 즉 무부하 상태로 기동하여야 할 것이고 로타회전수가 진동을 유발하는 Critrical Speed를 단시간에 통과하여 압력이 안정화 된 다음, 서서히 Bypass를 닫아주면 압력이 상승하고 Dischrge Check Valve가 열리면서 정상 부하에 도달하겠지요.

(3) Bypass Line의 Piping과 Valve는 주로 Start-up과 Normal Operation시에 사용되기 위한 목적으로 사용되도록 설계되어 Discharge 압력이 낮을 때엔 상대적으로 유량이 작을 수도 있는데 Valve와 배관크기, 밸브의 동작속도등이 제대로 되어있는지 상세설계상태를 기준으로 Start-up은 물론 Shut-down시에 대해 Dynamic Simulation을 통해 정밀진단을 해봐야 할 것입니다.

Compressor가 Full Head로 가동되고 있다가 Trip 되었다면 Surge Point와의 Margin이 줄어들어 비록 관성에 의해 Speed가 몇초가 유지되지만 순간적 Surging 현상을 완전히 피하기는 어려울 것입니다.

(2) 질문별로 답을 해보자면..
A1:  Drum, Pipe등을 포함한 System의 Discharge Volume은 Start-up시에는 Surging 억제에 도움을 주지만 Shut-down 시에는 오히려 Surging 에 불리하다고 합니다.  Discharge Check Valve의 Upstream쪽 Volume과 Bypass Line 등이 너무 큰 부피를 가지면 Surging이 많이 일어날 것이라는 것이지요.

A2. 질문에서 Surging이 어쩔수 없다는 것은 이해가 가지만 Shut-down Surging이 잦아도 수명에 영향이 거의 없다는 의미로 받아들이는 것은 문제가 있고 Power Trip 등에 의한 Shut-down이 그리 잦을 일이 일어나지 않기 때문에 수명을 우려할 정도는 아닐 것이라고 인색해야 할 것으로 봅니다.  Surging 현상은 Thrust Bearing, Turbine Blade, Diffuser등의 마모에 분명히 영향을 주고 있는데도 수명에 관련없다고 하는 것에 동의할 엔지니어는 없을 테지요.

A3. Start-up시 Discharge Valve는 닫아둔 채로 Cold Recycle Bypass를 Full로 열어두고 필요시 Hot Bypas도 열어두고 즉 무부하 상태로 기동하여야 할 것이고 로타회전수가 진동을 유발하는 Critrical Speed를 단시간에 통과하여 압력이 안정화 된 다음, 서서히 Bypass를 닫아주면 압력이 상승하고 Dischrge Check Valve가 열리면서 정상 부하에 도달하겠지요.

(3) Bypass Line의 Piping과 Valve는 주로 Start-up과 Normal Operation시에 사용되기 위한 목적으로 사용되도록 설계되어 Discharge 압력이 낮을 때엔 상대적으로 유량이 작을 수도 있는데 Valve와 배관크기, 밸브의 동작속도등이 제대로 되어있는지 상세설계상태를 기준으로 Start-up은 물론 Shut-down시에 대해 Dynamic Simulation을 통해 정밀진단을 해봐야 할 것입니다.

장현수 jddast

13-05-10 08:36

A1) 그러한 이유로 discharge check valve는 가능한 가까이에 설치하고, bypass line도 최단거리로 설치를 했습니다.

A2) 그런 것 같습니다. Surging은 분명 compressor에 영향을 주기에 shutdown이 자주 일어나지 않도록 디자인을 하는 것이 바람직 하겠네요.

A3) 제가 생각했던 시나리오 그대로입니다.

compressor쪽은 너무 난해하여 조금 더 연구하고 다시 질문 올리겠습니다. 감사합니다.