게시판 > 질답게시판 > 왕복동 압축기 운전 문의

스테파노 Stefano

13-08-02 19:54

(1)우선... 질문에서 언급하고 있는 "실제운영조건"의 의미를 잘 모르겠습니다.
ⓐ→ suction press' : 초기 압력 20 bar, 종료 압력 : 3bar
ⓑ→ discharge press' : 초기 압력 20 bar, 종료 압력 : 35bar 초기압력
ⓐ는 압축기를 돌려 잔류가스를 회수함으로써 작업종료시 배관잔류 압력이 떨어졌다는 의미입니까?
또 ⓑ는 배출압력이 작업종료시점에서 회수된 가스의 압력이 35 bar이 된 상태로 작업을 종료했다는 것입니까?

(2) 압축기 배출압력
작업시작 전 압축기의 흡입측 압력이 높아 20 bar인 경우라고 하더라도 Receiver의 용량이 커서 배출압력이 매우 낮게 유지되고있다가 점저 누적된다고 하면 압축기 배출압력은 점점 올라가 (흡입측 절대압력)*(2.3^3)배 즉 흡입측 절대압력의 12.17배 로 올라가게 될 것입니다.

따라서 압축기 최종단의 최고운전압력이 45 barg(=46.013 bara)라고 하고 Receivr 용량도 충분히 크다면 흡입측 압력은 46.013/12.17 = 3.78 bara(=2.75 barg)가 될 때까지 운전이 가능하고 배출압력이 45barg에 도달 하게 되면 정지하도록 해야 할 것입니다.

압축기의 배출측의 압력이 충분이 낮게 유지된다고 하면 Suction의 압력이 높다고 해도 배출측 압력이 급상승하지 않습니다. 배출측에 가스가 누적되어야 압축기 배출축 압력이 쌓이게 되지요.

(3) 반복하면...압축기 후단의 압력은 후단에 달려있는 용기의 압력이 상승하게 됩니다.
압축기 후단에 압축기의 설계압력 (혹은 드럼의 설계압력)에 맞추고 압축기 배출유량에 맞는 안전밸브를 달아두면 더이상의 압력은 올라가지 않고 안전밸브의 배출압력까지 (보통 안전밸브 작동압력의 110%) 상승하게 될 것입니다.

(4)따라서 Suction측 압력을 종료시점으로 하지 말고 배출측의 압력이 설계압력에 도달할 때 작업을 중단하도록 하면 될 것입니다. 배출압력이 다 걸리지 않는다면 모터도 부하가 다 걸리지 않지요. 동력은 압력에 유량을 곱한값으로 정해지기 때문입니다.

후단압력이 10bar 정도로 거의 일정하게 유지되고 있다면 전단압력은 1bar 이하로도 낮출 수 있을 것입니다.
(그렇지만 인화성가스가 들어있을 때 진공이 걸리면 공기가 스며들어 폭발범위내 혼합물이 될 수 있기 때문에 가급적 대기압 이하로 유지하지 않는 것이 안전합니다. 대기압이하로 유지될 경우라면 질소같은 불활성 가스로 불어내도록 해야 안전하지요.)

(5) 결론적으로..
각단 압축비가 모두 2.3인 3단 압축기이고 Intercooler와 배관의 압력손실을 무시하면 흡입측이 대기압일 때의 최대 "연속"배출압력은..1단 흡입측 2.013 bara (=1barg) => 1단 배출압 4.63 bara =>2단 배출압 10.65 bara =>3단 배출압 24.49 bara

3단 배출압력이 46.013 bara(=45 barg)일 때 허용되는 최고의 1단 흡입압력은 46.013/(2.3^3) = 3.78 bara

위의 어느 경우에도 배출측의 용기 부피가 한정되어 있다고 하면 흡입측에서 유입되는 가스는 줄곳 배출측에 쌓이게 되기 때문에 후단 압력이 설계압력에 도달하게 되면 압축기 보호를 위하여 작업을 끝내야 합니다. 압축기 배출단에 Pressure Transmitter를 부착하고 이로부터 압력을 지시하도록 한 다음 40 barg 정도에서 PSA가 한번 울고 45 barg에서 PSSH가 동작하여 압축기 Bypass를 열도록 하거나 정지하도록 해 두도록 하는 것이 안전합니다.

이와는 별도로 설정치가 45barg 이고 유량은 압축기 유량과 같은 안점밸브는 반드시 부착해야 합니다.

(2) 압축기 배출압력
작업시작 전 압축기의 흡입측 압력이 높아 20 bar인 경우라고 하더라도 Receiver의 용량이 커서 배출압력이 매우 낮게 유지되고있다가 점저 누적된다고 하면 압축기 배출압력은 점점 올라가 (흡입측 절대압력)*(2.3^3)배 즉 흡입측 절대압력의 12.17배 로 올라가게 될 것입니다.

따라서 압축기 최종단의 최고운전압력이 45 barg(=46.013 bara)라고 하고 Receivr 용량도 충분히 크다면 흡입측 압력은  46.013/12.17 = 3.78 bara(=2.75 barg)가 될 때까지 운전이 가능하고 배출압력이 45barg에 도달 하게 되면 정지하도록 해야 할 것입니다.

압축기의 배출측의 압력이 충분이 낮게 유지된다고 하면 Suction의 압력이 높다고 해도 배출측 압력이 급상승하지 않습니다.  배출측에 가스가 누적되어야 압축기 배출축 압력이 쌓이게 되지요.
   
(3) 반복하면...압축기 후단의 압력은 후단에 달려있는 용기의 압력이 상승하게 됩니다.  
압축기 후단에 압축기의 설계압력 (혹은 드럼의 설계압력)에 맞추고 압축기 배출유량에 맞는 안전밸브를 달아두면 더이상의 압력은 올라가지 않고 안전밸브의 배출압력까지 (보통  안전밸브 작동압력의 110%) 상승하게 될 것입니다.

(4)따라서 Suction측 압력을 종료시점으로 하지 말고 배출측의 압력이 설계압력에 도달할 때 작업을 중단하도록 하면 될 것입니다.  배출압력이 다 걸리지 않는다면 모터도 부하가 다 걸리지 않지요.   동력은 압력에 유량을 곱한값으로 정해지기 때문입니다.

후단압력이 10bar 정도로 거의 일정하게 유지되고 있다면 전단압력은 1bar 이하로도 낮출 수 있을 것입니다. 
(그렇지만 인화성가스가 들어있을 때 진공이 걸리면 공기가 스며들어 폭발범위내 혼합물이 될 수 있기 때문에 가급적 대기압 이하로 유지하지 않는 것이 안전합니다.   대기압이하로 유지될 경우라면 질소같은 불활성 가스로 불어내도록 해야 안전하지요.)

(5) 결론적으로..
각단 압축비가 모두 2.3인 3단 압축기이고 Intercooler와 배관의 압력손실을 무시하면 흡입측이 대기압일 때의 최대 "연속"배출압력은..1단 흡입측 2.013 bara (=1barg) => 1단 배출압 4.63 bara =>2단 배출압 10.65 bara =>3단 배출압 24.49 bara

3단 배출압력이 46.013 bara(=45 barg)일 때 허용되는 최고의 1단 흡입압력은  46.013/(2.3^3) = 3.78 bara

위의 어느 경우에도 배출측의 용기 부피가 한정되어 있다고 하면 흡입측에서 유입되는 가스는 줄곳 배출측에 쌓이게 되기 때문에 후단 압력이 설계압력에 도달하게 되면 압축기 보호를 위하여 작업을 끝내야 합니다.  압축기 배출단에  Pressure Transmitter를 부착하고 이로부터 압력을 지시하도록 한 다음  40 barg 정도에서 PSA가 한번 울고 45 barg에서 PSSH가 동작하여 압축기 Bypass를 열도록 하거나 정지하도록 해 두도록 하는 것이 안전합니다.

이와는 별도로 설정치가 45barg 이고 유량은 압축기 유량과 같은 안점밸브는 반드시 부착해야 합니다.

고대기 daebakwoo

13-08-04 20:38

우선, 항상 느끼지만 성실한 답변 진심으로 감사드립니다.

운전조건은 스테파노님께서 말씀하신대로 초기 운전조건과 최종 운전조건을 의미합니다.

마지막 질문에 대해 추가로 몇가지 궁금한것이 있는데요

- 압축기 후단압력 설정 또는 조정은 압축기 자체의 컨트롤러에서 가능하나요?
아니면 압축기 후단에 별도의 PCV를 통해서 컨트롤을 하나요?

*어떻게 보면 어리석은 질문일 수도 있지만 저희쪽에 납품하는 업체 설명에 의하면 압축기의 별도 설정이 필요없이
압축기를 가동하면 후단에 연결된 배관 압력 조건에 맞춰 압축기가 자동으로 후단압력을 조정하여 운전한다고 하는데
이게 가능한가 싶어서 그럽니다.

스테파노 Stefano

13-08-05 09:29

(1) 압축기 후단의 압력을 임의의 압력으로 조절하는 것은 압축기 후단에 설치된 별도의 압력조절기에 의해서이며, 압축기가 조절하는 것은 설정된 압력에서 압축기의 흡입이 되지 않도록 하는 Unloading Controller에 의해서입니다.

전자는 압축기와 관련없는 별도의 압력조절기에 의해서 조절되는 방식이고 후자는 설정압력에 도달했을 때 자동적으로 압축기 부하를 걸리지 않도록 해주는 Unloading Controller에 의한 조절방식입니다.

(2) <별도 설정이 필요없이 압축기를 가동하면 후단에 연결된 배관 압력 조건에 맞춰 압축기가 자동으로 후단압력을 조정하여 운전한다>고 설명한 것은 이중 후자를 언급한 것으로 봅니다. 그러나 "자동으로 후단 압력을 조정"하여 운전되는 것은 아닙니다.

(3) 작업현장에서의 운전되는 압력조건을 순서적으로 나열해보면 다음과 같습니다.
1) 가스회수전 흡입측 배관압력: 20 barg, 배출측 배관(회수용기)압력: 0 barg
2) 압축기 연결하여 가동시 흡입측 압력: 20 barg~-->점점 떨어짐, 배출측 배관(회수용기)압력 0~-->점점 올라감
3) 위의 2)의 과정에서 흡입측 압력은 점점 낮아지고 배출측 압력은 점점 올라가는데 흡입측 압력이 계속떨어짐에 따라서 압축되는 가스의 유량은 점점 줄어들게 됨.
4) 배출측 배관(회수용기) 압력이 45 barg 도달되면 압축기는 Unloading상태에 돌입. (압축작용이 일어나지 않음)
5) 위의 4)의 과정에서 흡입측 압력이 설정치 이하로 떨어지면 배출측 가스를 흡입측으로 되돌려 보내줌(즉 Bypass 상태로 운전됨.(일반 Compress 조절계통에서 사용하는 방법으로 흡입측 PSLL 도달시 Bypass 운전되는 경우에 동작되는 방식)
6) 위의 4)또는 5)중 어느 것이 먼저 도달되어도 Gas의 회수는 더이상 일어나지 않습니다. 만일 4)의 경우라면 Compressor 후단에 압력이 걸려 설정압력에 도달하면 Compressor 자체가 자동적으로 압축기는 압축된 가스를 배출하지 않기 때문에 더이상 가스를 회수할 수 없는 상태에 도달합니다. 이 경우에는 회수용기를 교체함으로써 잔류가스를 더 회수할수 있습니다.

(1) 압축기 후단의 압력을 임의의 압력으로 조절하는 것은 압축기 후단에 설치된 별도의 압력조절기에 의해서이며,  압축기가 조절하는 것은 설정된 압력에서 압축기의 흡입이 되지 않도록 하는 Unloading Controller에 의해서입니다.

전자는 압축기와 관련없는 별도의 압력조절기에 의해서 조절되는 방식이고 후자는 설정압력에 도달했을 때 자동적으로 압축기 부하를 걸리지 않도록 해주는 Unloading Controller에 의한 조절방식입니다.

(2) <별도 설정이 필요없이 압축기를 가동하면 후단에 연결된 배관 압력 조건에 맞춰 압축기가 자동으로 후단압력을 조정하여 운전한다>고 설명한 것은 이중 후자를 언급한 것으로 봅니다.   그러나 "자동으로 후단 압력을 조정"하여 운전되는 것은 아닙니다.

(3) 작업현장에서의 운전되는 압력조건을 순서적으로 나열해보면 다음과 같습니다. 
1) 가스회수전 흡입측 배관압력: 20 barg, 배출측 배관(회수용기)압력:  0 barg 
2) 압축기 연결하여 가동시 흡입측 압력: 20 barg~-->점점 떨어짐,  배출측 배관(회수용기)압력 0~-->점점 올라감  
3) 위의 2)의 과정에서 흡입측 압력은 점점 낮아지고 배출측 압력은 점점 올라가는데 흡입측 압력이 계속떨어짐에 따라서 압축되는 가스의 유량은 점점 줄어들게 됨.  
4) 배출측 배관(회수용기) 압력이 45 barg 도달되면 압축기는 Unloading상태에 돌입. (압축작용이 일어나지 않음)  
5) 위의 4)의 과정에서 흡입측 압력이 설정치 이하로 떨어지면 배출측 가스를 흡입측으로 되돌려 보내줌(즉 Bypass 상태로 운전됨.(일반 Compress 조절계통에서 사용하는 방법으로 흡입측 PSLL 도달시  Bypass 운전되는 경우에 동작되는 방식)
6) 위의 4)또는 5)중 어느 것이 먼저 도달되어도 Gas의 회수는 더이상 일어나지 않습니다.  만일 4)의 경우라면 Compressor 후단에 압력이 걸려 설정압력에 도달하면 Compressor 자체가 자동적으로 압축기는 압축된 가스를 배출하지 않기 때문에 더이상 가스를 회수할 수 없는 상태에 도달합니다. 이 경우에는 회수용기를 교체함으로써 잔류가스를 더 회수할수 있습니다.