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  Liquid Process line의 Pressure 측정에 관한 질문
  글쓴이 : 탐클   고유ID : lyunlyun     날짜 : 17-10-27 08:46     조회 : 1093    
안녕하세요. 플랜트 엔지니어링을 하는 계장쟁이 입니다.
Liquid Service의 Process Pipeline에서 압력을 위한 one(1) point Tap 에 대해 질문이 있습니다.
(DP Pressure를 위한 질문이 아님을 먼저 이해 부탁드립니다.)
 
 
우선, Pressure Transmitter는 Line의 Static Pressure 측정하기 위하여 설치합니다.
보통, General Reference에서는 Liquid Service의 압력을 측정하고자 할 때, 해당위치에 Pressure Tap Point를 line의 Side 혹은 수평에서 45도아래 각도로 설치하고 Impulse line으로 연결하여 Transmitter를 Pipeline 아래에 설치하는 것이 일반적입니다. (계기 측면에서는 Entrapped 된 Gas/vapor의 Free vent와 Impulse line 안으로 Sludge가 유입되는 것을 방지하기 위함임.)
 
 
하지만, 일부 Licenser 혹은 발주처 요구사항으로 Fluid Status(Gas/Vapor, condensate, steam, wet/dry gas 등)에 상관없이 Pressure Tap을 Line 상단으로 내어 Line위에 Transmitter를 설치하라고 하는 경우가 있어 왔습니다. (단, impulse line의 길이 제한으로 2 feet의 높이 제한을 권장합니다.)
 
 
Transmitter를 Line 아래에 설치하면 설치되는 높이(h)만큼의 Static head(Pp=ρgh) 가 발생하여 Line의 Static Pressure보다 조금 높게 측정이 되는 경향이 있고, 따라서 Transmitter를 상단에 설치하는 목적이 바로 이것을 피하기 위함이라고 합니다.
 
이것을 베르누이 방정식으로 간단하게 수식을 통해 입증할 수 있을까요?
 
질문에 대한 설명이 부족하다거나 더 필요한 정보가 있으시다면 말씀해주시면 업데이트 하도록 하겠습니다.
감사합니다.
 

소금쟁이 hotchkiss   17-10-30 11:33
Vertical Min. Length가 요구되어지는 대부분의 경우는 Slurry 또는 불순물이 많은 High Pour Service 입니다.
적용예는 FCC/RFCC Main Fractionator Bottom, AR/VR Line 입니다.
Slurry나 불순물이 Accumulation을 피하기위해 Process에 영향이 없는 HGO등으로 impulse line을 flushing하는
대신에 Vertical 설치로 flushing을 대신하는 경우입니다.

베르누이 방정식은 유체 속도가 제로이므로 압력차는 Static Head입니다 따라서 vertical 설치 경우도
보정을 해주어야 합니다
스테파노 Stefano   17-11-02 11:58
(1) Pressure Gauge 혹은 DP Flow Meter Impulse Line Tap을 연결하는 위치는 그 Impulse Line에 이물질이 잘 유입되지 않는 위치를 선정하라는 주문이 기본입니다. 

Impulse Line의 상부에 압력 Sensor가 달려있는 경우 액주높이 만큼의 압력이 낮게 나타나고 Impulse Line 하부에 Transmitter가 설치된 경우에는 그 액주만큼의 압력이 높게 감지되는데 이는 질문에서 언급한 바와 같이 <액주 h 만큼의 Static Head에 의한 압력(Pp=ρgh)에 의한 효과입니다. 

(2) 이 원리는 간단히 액상, 기상이 함께 들어있는 탱크에서 압력계 위치에 따라 검출되는 압력이 제각각 달라진다는 <정압법칙>에 의한 것입니다.  언급한 수식이 질문에서 인용했던 바로 그<간단한 수식>이지요.

(3) 탱크내 압력은 주로 액이 잠기지 않는 기상에서의 압력을 말합니다.  그러나 탱크 바닥에서는 액이 잠겨있어서 기상의 압력보다 ρgh에 해당하는 만큼의 압력이 더 높게 나타나지요. 

(사실.. 아주 엄밀하게는 탱크 기상에서도 위치 차이에 따른 압력차가 발생합니다만 액상에 비하여 기사의 밀도가 작아서 아주아주 미미한 차이만 나타나기 때문에 무시하는 것이지요.  대기의 압력이 표고 높이에 따라 달라지는 것과 같은 원리입니다. )

(4) 따라서 액상 Flow Meter의 Impulse Line에 높이가 다른 기포가 채워져 있다거나,  기상 Flow Meter에서 Impulse Line에 높이가 다른 액주가 포함되어 있다면  두 경우 모두 액주 높이차에 해당하는 압력차 만큼의 차압이 감지되기 때문에 정확한 유량을 계측하는 것이 됩니다. 

예를 들어 DP Transmitter의 측정할 수 있는 최대압력차가 2000 mmWG이고  측정구간에서 대체로 1500 mm WG의 압력차를 계측하고 있는데  DP Impulse Line에 <액상중 기포>가 들어있거나 <기상중 응축수>등이 들어있어서 액주높이 차이가  150 mm 를 나타내고 있다면  압력차에서  +/- 10%의 차가 나고 측정유량으로는 +/-  4~5%의 만큼의 측정오차를 낳게 될 것입니다.

(5) 결론적으로 Impulse Line은 균일 기상 혹은 액상으로 채워질 수 있도록 계장배관을 연결해야 합니다.  Imulse Line 길이는 동일한 길이(높이)로 연결하기 때문에 규일상이 같은 높이일 경우에는 정압차는 없기때문에 보정해 줄 필요가 없습니다.  만일 Impulse line에 다른 상이 채워져 있는 경우에는 별수없이 운전자가 자주 Vent 시키거나 Drain해 주어야 합니다.
탐클 lyunlyun   17-11-02 16:12
소금쟁이님, 스테파노님.
유체관련한 내용이라서 완벽한 이해는 되지 않지만, 그래도 큰 틀에서 이해하는데 많은 도움이 되었습니다.
소중한 답변 고맙습니다.
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