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  Pump min.flow , Control valve hydraulic 및 Metering pump에 관해 질문드립니다.
  글쓴이 : chan   고유ID : rndcks     날짜 : 20-03-25 21:58     조회 : 44    
바쁘신데도 불구하고 제 질문을 읽어주시고 답변주시는 고수님들께 감사하다는 말씀 먼저 드립니다. 질문은 상기 제목과 같습니다.
1. 일반적으로 Pump minimum flow line 은 Normally not flow 이지만 해당 line 의 유량은 pump rated capacity 의 30~35%정도로 잡는걸로 알고 있습니다.
하지만 이런 통상적인 개념에서 벗어나 min flow/rated capacity 가 40~50% 펌프들을 종종 목격합니다. 이런 펌프들을 펌프 performance curve 측면에서 해석 해보았을때, Min.flow 의 유량이 크기 때문에 그만큼 펌프의 운전범위는 줄어들고 그렇기에 성능이 좋지 못한 펌프라는 생각이 듭니다. 이런 저의 생각이 맞는지에 대해 질문드립니다.
2. 현재 ISO Drawing 이 나오기 전에, fitting 류 중 elbow 를 상상으로 세어가며 Control valve hydraulic 을 하고 있습니다. 이 상황에서 질문드립니다.
Cotrol valve 는 그 목적에 맞게 압력 목표값이 있습니다. 그렇다면 만약 elbow 를 많이 집어넣게 되면 최종 목적지점에 도달했을때의 압력은 줄어들고 그만큼 컨트롤 밸브 delta P 도 줄어들것입니다. 결과적으로 직경이 큰 Control valve 를 살것이고요. 이와 반대로 elbow 를 적게 집어 넣으면, 컨트롤 밸브 delta P가 커져서 직경이 작은 Control valve 를 살것입니다. 물론 opening 의 정도로 elbow 갯수에 따른 압력 변화는 Cover 될것이라 생각합니다. 하지만 엔지니어이기에 어떠한 방법이 Control valve hydraulic 관점에서 보다 타당한 방법인지 정확하게 알고 싶습니다. 즉, Control valve 를 큰 걸 사서 opening 정도를 조금 여는게 맞는것인지 반대로 작은 걸 사서 opening 정도를 많이 여는게 맞는것인지에 대해 질문드립니다.
3. Metering pump 는 왕복펌프이기에 shut off pressure 가 의미 없는 것으로 알고 있습니다. 그렇기에 pump 후단에 달리는 PSV Set pressure 로 pump dischrage line 의 design pressure를 선정하는 것으로 알고있습니다. 질문드립니다.
우선 Metering pump 후단에 PSV 가 달려있는 이유가 궁금합니다. 사견으로는 Metering pump는 정량의 액체를 이송시키는 펌프이고, 펌프 후단은 압력이 높기에 Cavitation과 같이 vapor를 발생시킬 요소가 전혀 없다고 판단됩니다. 그렇기에  PSV가 필요없다고 생각합니다...
또한, 일반적으로 PSV Set pressure 는 연결되어 있는 Equipment 의 design pressure 로 알고 있습니다. 단, 말씀드린 Pump 후단에 있는 PSV set pressure 는 어떤 기준으로 결정되는지 여쭤봅니다. 
긴글 읽어주셔서 감사합니다. 신입엔지니어이기에 모르는 것도 많고 알고 싶은것도 많습니다. 부디 많은 도움 부탁드립니다. 감사합니다.

스테파노 Stefano   20-03-26 16:28
(A1) Pump Minimum Flow Line에 "NNF(Normally No Flow)"라고 쓰여있는 경우, 정상운전 중에는  그 Minimum Flow Line에 흐르는 유량이 0이 되도록 System을 구성해 두었을 것임으로 정상운전시 그 유량은 고려할 필요는 없습니다.  Pump Rating 유량은 Pumping 최대유량이 되는 운전조건을 고려하여 여유를 두고 결정되는 것이므로 최대 필요유량에 5~10%여유만 취하면 됩니다.  불필요하게 과다 유량으로 선정해 두면 효율이 떨어진 상태로 운전될 것이므로 부적절합니다.  30~50%유량을 취하고 있다면 어떤 타당한 이유를 가지고 있을 것입니다.  (부하증가 대비,  Reflux Ratio 증가대비,  등의 사유)

(A2) Piping Isometric Drawing이 완료되기전 Valve, Elbow, 등 Fitting을 상상해서 Equivalent Length를 추정하는 경우라면 아주 경헙이 많은 엔지니어에 해당합니다.  아주 오래전 이 방법이 사용되었지만 현재는 관경에 따른 Equivalent Length를 추정하는 도표를 사용하는 방법이 사용됩니다.     

Control Valve의 차압(ΔP)은 해당 배관전체 차압의 약 1/3정도가 되도록 선정하는 것이 적당한 것으로 알려져 있습니다.  그보다 적으면 조절이 민감하지 않고 그보다 크다면 동력손실이 많고 배관 압력손실이 무시할 만한 경우라면 10 psi(0.7bar) 정도로 정하면 됩니다. 

배관설계가 완성되는 과정에서 Hydraulic Analysis를 통하여 적절성을 차후 확인하면 됩니다.  (배관경을 조절하거나 Control Valve의  ΔP를 변경)  대체로 Control Valve의  차압을 변경하는 경우는 그리 많지 않습니다. 

(A3) Piston 혹은 Diaphragm 식 Metering Pump야말로 Pump Shut-off Pressure가 가장 큰 영향을 주게 되는 펌프에 해당합니다.  왜내하면 Piston 등으로 밀어낸 액체의 부피가 배출되지 않으면 모터가 밀어낼 수 있는 최대의 압력이 걸리게 될 것이고 Pump Casing이 그 압력에 견디지 못하면 Pump가 먼저 파손될 것이기 때문입니다.

따라서 반드시 PSV가 배출측에 설치되어야 그 후단에 연결되는 장치도 보호될 수 있습니다.  Pump 보호를 위해 자체에 (내장형으로) PSV가 달려있는 경우가 있고 만일 펌프에 달려있지 않으면 펌프 자체를 보호하기 위해서 배관에 별도로 달아 두어야 합니다.  이들 PSV는 펌프를 보호하기 위한 PSV에 해당합니다.

Centrifugal Pump인 경우에는 Pump Disharge측에 연결되는 기기의 출구가 닫히는 경우 해당연결기기에 Pump Shut-off Pressure가 걸릴 수 있기 때문에 이 압력을 참고하여 설계압력을 정해야 합니다.     

펌프나 기기보호를 위해 설치되는 PSV는 후단에 연결되는 기기의 Cavitation과 전혀 관련이 없습니다.  "Cavitation"이라는 용어는 (주로 Centrifugal) Pump에 흘러들어오는 Suction 과  Pump Internals (Casing, Impeller)관 관련된 용어이지  Pump Discharge측이나 후단에 연결되는 기기등과 관련되어 사용하는 용어가 아닙니다 .

Pump 후단에 설치되는 기기장치 보호용 PSV는 당연히 해당기기장치의 설계압력이 설정압력이 됩니다. 
  기기장치 설계압력 ≥  PSV 설정압력  ........(1)
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