게시판 > 질답게시판 > Hydraulic 에 관한 질문(ISO DWG, Back pressure control)

스테파노 Stefano

22-06-04 02:07

질문의 목적과 욧점에 대해 이해하기 어렵습니다. 첫질문은 Control Valve의 위치에 대해 문의하는 것인지 Valve 차압에 대해 문의하는 것인지, Pipe 위치(높에)에 따른 실제압력계산 에 대해 문의하는 것인지...

두번째 질문에서는 Back-Pressure Regulating Valve라면 PT위치의 압력을 유지하고 싶은 목적일 터이고 그렇다면 Valve 후단의 압력에 관계없이 PT 위치에서의 압력을 조절하는 밸브일 터 인데 왜 <..operating pressure 가 35kg/cm2g 가 되었을 때 control valve dp는 operating pressure 가 증가한 만큼 감소...>라고 적고있는지 이해하기 어렵습니다.

먼저... 함께 업무에 참여하고 있는 분과 상의하여 재질문하여 주시길 부탁드립니다.

chan rndcks

22-06-05 17:07

먼저 양해의 말씀 드립니다. 나름대로 잘 정리해서 질문 드렸다고 생각했는데 혼돈을 드린 점 양해 부탁 드립니다.
질문을 간단하게 요약하자면 다음과 같습니다.

1. Hydraulic 구간을 어떻게 끊을 것 인가에 대한 질문입니다. Pump discharge => air cooler => control valve 순의 hydraulic 구간이 있다면, 아래 A와 B route 중 어떤 방식이 더 적절한지에 대해 문의 드립니다. 문의 드리는 이유는 air cooler 기준으로 density 의 변화가 있어 동일한 hydraulic loop 및 equipment elevation 임에도 불구하고 A 와 B route 간 static head 의 차이가 발생합니다.
-예시-
a) HMB 상 Pump discharge fluid density 가 500kg/m3 , air cooler 후단의 density 가 600kg/m3 로 가정
b) 각 equipment 의 elevation
-Pump discharge elevation= 1m
-air cooler inlet = 7m
-air cooler outlet = 5m
-control valve = 1m

A.
ㄱ) Pump discharge => air cooler inlet (해당 구간 static head = (7-1)*500/(1000*10) = 0.3 kg/cm2g head loss
ㄴ) air cooler inlet => control valve (해당 구간 static head = (7-1)*600/(1000*10)= 0.36 kg/cm2 head gain
따라서, A route 로 hydraulic 시 total static head 는 0.06 kg/cm2g 의 head gain

B.
ㄱ) Pump discharge => air cooler outlet (해당 구간 static head = (5-1)*500/(1000*10) = 0.2 kg/cm2g head loss
ㄴ) Air cooler outlet => control valve (해당 구간 static head = (5-1)*600/(1000*10) = 0.24 kg/cm2g head gain
따라서, B route 로 hydraulic 시 total static head 는 0.04 kg/cm2g 의 head gain

A 와 B route 중 어떠한 route 가 더 적절한지에 대해 말씀 부탁드립니다.

2. operating pressure 가 35kg/cm2g 가 되었다는 것은 abnormal case 를 가정한 것입니다. (normal operating pressure 는 30kg/cm2g) 즉, abnormal case(ex. PT 전단의 압력이 증가하여, PT 가 측정하는 압력이 올라간 상황) 로 인해 PT 가 측정하는 pressure 증가 시 후단 PV 는 PT 가 측정하고 있는 Overpressure 해소를 위해 어떻게 움직일 것 인가에 대한 질문입니다.
말씀 드린 바와 같이 Valve 가 더 open 될 것이라고 생각은 하나 저의 주장에 대한 정확한 근거가 없어서 질문 드립니다.

먼저 양해의 말씀 드립니다. 나름대로 잘 정리해서 질문 드렸다고 생각했는데 혼돈을 드린 점 양해 부탁 드립니다. 
질문을 간단하게 요약하자면 다음과 같습니다.

1. Hydraulic 구간을 어떻게 끊을 것 인가에 대한 질문입니다. Pump discharge => air cooler => control valve 순의 hydraulic 구간이 있다면, 아래 A와 B route 중 어떤 방식이 더 적절한지에 대해 문의 드립니다. 문의 드리는 이유는 air cooler 기준으로 density 의 변화가 있어 동일한 hydraulic loop 및 equipment elevation 임에도 불구하고 A 와 B route 간 static head 의 차이가 발생합니다. 
-예시-
a) HMB 상 Pump discharge  fluid density 가 500kg/m3 , air cooler 후단의 density 가 600kg/m3 로 가정  
b) 각 equipment 의 elevation
-Pump discharge elevation= 1m
-air cooler inlet = 7m
-air cooler outlet = 5m
-control valve = 1m

A.
ㄱ) Pump discharge => air cooler inlet (해당 구간 static head = (7-1)*500/(1000*10) = 0.3 kg/cm2g head loss
ㄴ) air cooler inlet => control valve (해당 구간 static head = (7-1)*600/(1000*10)= 0.36 kg/cm2 head gain
따라서, A route 로 hydraulic 시 total static head 는 0.06 kg/cm2g 의 head gain

B.
ㄱ) Pump discharge => air cooler outlet (해당 구간 static head = (5-1)*500/(1000*10) = 0.2 kg/cm2g head loss
ㄴ) Air cooler outlet => control valve (해당 구간 static head = (5-1)*600/(1000*10) = 0.24 kg/cm2g head gain
따라서, B route 로 hydraulic 시 total static head 는 0.04 kg/cm2g 의 head gain

A 와 B route 중 어떠한 route 가 더 적절한지에 대해 말씀 부탁드립니다.

2. operating pressure 가 35kg/cm2g 가 되었다는 것은 abnormal case 를 가정한 것입니다. (normal operating pressure 는 30kg/cm2g) 즉, abnormal case(ex. PT 전단의 압력이 증가하여, PT 가 측정하는 압력이 올라간 상황) 로 인해 PT 가 측정하는 pressure 증가 시 후단 PV 는 PT 가 측정하고 있는 Overpressure  해소를 위해 어떻게 움직일 것 인가에 대한 질문입니다.
말씀 드린 바와 같이 Valve 가 더 open 될 것이라고 생각은 하나 저의 주장에 대한 정확한 근거가 없어서 질문 드립니다.

스테파노 Stefano

22-06-06 02:44

(0) 이전 답글에서 필자가 역질문 한것에 대한 의문이 해소되지 않은 상태에서 답변을 다시 드립니다.

<Hydraulic 구간을 어떻게 끊을 것 인가>의 본뜻을 알 수 없습니다.. 왜 구간을 나누어 Head를 나타내려는 것인가가 의문이고 또 그 Head만을 원하다면 각 위치에서의 Elevation이 나타나 있는데 왜 굳이 압력단위로 환산해 나타내려고 하는지 그 까닭을 알 수 없습니다. Head 를 나타내고 싶다면 먼저 아래 (1) 이하의 설명을 자세히 이해해 보도록 하세요.

(1) 유체의 흐름이 일어나고 있는 도관을 따라 압력, 높이, 유속 등의 관계식은 유체분야에서 아주 유명한 베르뉴이 식(Bernoulli Equation)으로 나타낼 수 있습니다. 이 베르뉴이 수식은 압력(단위)형식으로 나타내거나 높이(Head) 단위로 혹은 에너지(단위질량당 에너지) 단위로 나타낼 수 있습니다. 원하는 단위는 수식 뒤에 <= 표시와 함께 설명해 놓았습니다. 숫자 0, 1, 2,.. 는 구하고 싶은 위치의 번호에 해당합니다.

(*Head는 단위가 단순히 m이고 원래... 중력장이 걸려있는 곳에서 기준점으로부터 어느 높이까지 물체를 끌어올렸을 때 나타내는 위치에너지(ρ*g*h) 를 ρ*g로 나누어 h 로 나타낸 것이지만 여기에다 압력과 비용적을 곱한 외부(공간에너지)와 운동에너지를 포함시켜 (단위질량당 외부에너지, 운동에너지 및 위치에너지를 포함시켜 나타낸 수식이 베르뉴이 수식입니다. 아래의 수식에서 이 순서로 포함되어 있고 유체흐름과정에서 압력손실항만 더 추가시킨 것을 아래에 나나냈습니다.)

Po+(ρ*Vo^2)/2 +Zo*ρ*g = P1+(ρ*V1^2)/2 +Z1*ρ*g +(ΔPo~1) =P2+(ρ*V2^2)/2 +Z2*ρ*g +(ΔPo~2) =..(1a) <=압력단위

Po/(ρ*g)+Vo^2/(2*g) +Zo = P1/(ρ*g)+V1^2/(2*g) +Z1 +(ΔPo~1)/(ρ*g)=P2/(ρ*g)+V2^2/(2*g) +Z2 +(ΔPo~2)/(ρ*g) =..(1b) <=높이단위

Po/ρ+Vo^2/2 +Zo*g = P1/ρ+V1^2/2 +Z1*g +(ΔPo~1)/ρ =P2/ρ+V2^2/2 +Z2*g +(ΔPo~2)/ρ =..(1c) <=에너지 단위

위의 세가지 중에서 원하는 형식을 골라쓰면 됩니다. 위의 수식에서 0의 위치는 기준위치를 말하고 ΔPo~1, ΔPo~2 는 0에서 1위치까지 흐르는 과정에서 손실되는 압력을 나타냅니다. 열에너지를 포함해서 확장된 에너지 수식으로 나타내려면 (1c)수식을 이용하여 가열시 +q 냉각시 -q 를 추가시켜 사용하면 됩니다. 펌프나 압축기로 에너지를 포함시키려면 +/- e를 추가하면 됩니다. (1c) 식을 사용할 때 주의할 사항은 유체 단위질량당의 에너지를 사용해야 한다는 것이지요.

만일 해당 위치에서 밀도가 달라지면 변화된 밀도를 적용하면 됩니다.

(2) Head에 대해 문의하였기 때문에 위의 (1 b)식을 이용하여 각 위치에서의 베르뉴이 수식으로 만들어 보세요. Head 단위는 [m]를 사용하면 되고 Pressure 단위는 Pa (혹은 N/m2, 1 kg/cm2 =98067 Pa = 98067 N/n2) 입니다. 압력손실 ΔP(Pa) 단위를 Head 단위로 고치려면 (ρ*g)로 나누어 고쳐주면 됩니다.

만일, 유체가 흐르는 임의의 어느 지점에서 위치에너지만을 나타내려고 한다면 밀도와 중력가속도 및 높이를 곱하여 나타낼 수 있습니다. 질문에서 <구간을 끊어서 Head를 나타낸다>고 설명한 내용이 이를 원하는 것이었다면

기준점으로부터 임의의 점까지의 높이 h와 중력가속도 g 및 밀도 ρ 를 곱하여 <(단위질량당)위치에너지 (ρ*g*h)>를 계산하고 이를 해당유체의 (ρ*g)로 나누면 정압에 의한 Head가 계산됩니다. 밀도가 위치에 따라 달라진다면 그 밀도 적용시의 Head가 계산됩니다. 그러나 밀도와 중력가속도가 변하지 않으면 기준위치로부터의 높이가 바로 Head가 됩니다.

(3) Back Pressure Controller가 설치된 곳에서 압력감지기(PT) 설치위치에서 설정치가 30 kg/cm2인데 Operating Pressure가 30 kg/cm2g에서 35 kg/cm로 달라졌을 때 어떤방식으로 밸브가 동작하는가에 대해 문의한 내용에 대한 답면은....

Back Pressure Controller(Regulator)는 감지기가 달려있는 경우, 그 위치에서의 압력이 (질문에서와 같이) 설정치보다 올라가게 되면 30 kg/cm2g 설정치에서 열려있었던 Valve Position 보다 더 열리게 되어 자동적으로 조절됩니다. 반대로 설정치보다 떨어지면 그 조절 밸브는 더 닫아줌으로써 PT의 위치에서의 압력이 설정치에 자동적으로 안정화 됩니다.

즉 PT의 압력이 올라가면 밸브는 더 열리고 압력이 떨어지면 밸브가 더 잠기게 됩니다.

Back Pressure Control Valve가 아니고 Valve 후단의 압력에 PT를 달아 후단의 압력을 조절하는 밸브는 <(밸브를 거쳐흘러나가는 쪽) 압력조절밸브> 혹은 <감압밸브(Pressure Let-Down Valve)>라고 하는데 이 경우 밸브 후단 압력이 올라가면 밸브는 닫아주고 압력이 떨어지면 더 열리게 됩니다. (이런 형태의 밸브와 동작하는 방법이 반대입니다. )

(0) 이전 답글에서 필자가 역질문 한것에 대한 의문이 해소되지 않은 상태에서 답변을 다시 드립니다.

<Hydraulic 구간을  어떻게 끊을 것 인가>의 본뜻을 알 수 없습니다..   왜 구간을 나누어 Head를 나타내려는 것인가가 의문이고  또 그 Head만을 원하다면 각 위치에서의 Elevation이 나타나 있는데 왜 굳이 압력단위로 환산해 나타내려고 하는지 그 까닭을 알 수 없습니다.      Head 를 나타내고 싶다면 먼저 아래 (1) 이하의 설명을 자세히 이해해 보도록 하세요.

(1) 유체의 흐름이 일어나고 있는 도관을 따라  압력, 높이, 유속 등의 관계식은 유체분야에서 아주 유명한 베르뉴이 식(Bernoulli Equation)으로 나타낼 수 있습니다.   이 베르뉴이 수식은 압력(단위)형식으로 나타내거나  높이(Head) 단위로 혹은 에너지(단위질량당 에너지) 단위로 나타낼 수 있습니다.    원하는 단위는 수식 뒤에 <= 표시와 함께 설명해 놓았습니다.   숫자 0, 1, 2,.. 는  구하고 싶은 위치의 번호에 해당합니다.

(*Head는 단위가 단순히 m이고 원래... 중력장이 걸려있는 곳에서  기준점으로부터  어느 높이까지 물체를 끌어올렸을 때 나타내는 위치에너지(ρ*g*h) 를 ρ*g로 나누어 h 로 나타낸 것이지만 여기에다 압력과 비용적을 곱한 외부(공간에너지)와 운동에너지를 포함시켜 (단위질량당 외부에너지, 운동에너지 및 위치에너지를 포함시켜 나타낸 수식이 베르뉴이 수식입니다.  아래의 수식에서 이 순서로 포함되어 있고 유체흐름과정에서 압력손실항만 더 추가시킨 것을 아래에 나나냈습니다.)

Po+(ρ*Vo^2)/2 +Zo*ρ*g  =  P1+(ρ*V1^2)/2 +Z1*ρ*g +(ΔPo~1) =P2+(ρ*V2^2)/2 +Z2*ρ*g +(ΔPo~2) =..(1a) <=압력단위

Po/(ρ*g)+Vo^2/(2*g) +Zo  =  P1/(ρ*g)+V1^2/(2*g) +Z1 +(ΔPo~1)/(ρ*g)=P2/(ρ*g)+V2^2/(2*g) +Z2 +(ΔPo~2)/(ρ*g)  =..(1b) <=높이단위

Po/ρ+Vo^2/2 +Zo*g  =  P1/ρ+V1^2/2 +Z1*g +(ΔPo~1)/ρ =P2/ρ+V2^2/2 +Z2*g +(ΔPo~2)/ρ =..(1c) <=에너지 단위

위의 세가지 중에서 원하는 형식을 골라쓰면 됩니다.   위의 수식에서  0의 위치는 기준위치를 말하고   ΔPo~1,  ΔPo~2 는 0에서 1위치까지 흐르는 과정에서 손실되는 압력을 나타냅니다.    열에너지를 포함해서 확장된 에너지 수식으로 나타내려면  (1c)수식을 이용하여 가열시 +q 냉각시 -q 를 추가시켜 사용하면 됩니다.  펌프나 압축기로 에너지를 포함시키려면 +/- e를  추가하면 됩니다.  (1c) 식을 사용할 때 주의할 사항은 유체 단위질량당의 에너지를 사용해야 한다는 것이지요.

만일 해당 위치에서 밀도가 달라지면 변화된 밀도를 적용하면 됩니다.

(2) Head에 대해 문의하였기 때문에  위의 (1 b)식을 이용하여 각 위치에서의 베르뉴이 수식으로 만들어 보세요.   Head 단위는  [m]를 사용하면 되고 Pressure 단위는 Pa (혹은 N/m2,  1 kg/cm2 =98067 Pa = 98067 N/n2) 입니다.    압력손실 ΔP(Pa) 단위를  Head 단위로 고치려면 (ρ*g)로 나누어 고쳐주면 됩니다.

만일,   유체가 흐르는 임의의 어느 지점에서 위치에너지만을 나타내려고 한다면 밀도와 중력가속도 및 높이를 곱하여 나타낼 수 있습니다.    질문에서 <구간을 끊어서 Head를 나타낸다>고 설명한 내용이 이를 원하는 것이었다면

기준점으로부터 임의의 점까지의 높이 h와  중력가속도 g 및 밀도 ρ 를 곱하여 <(단위질량당)위치에너지 (ρ*g*h)>를 계산하고 이를 해당유체의 (ρ*g)로 나누면  정압에 의한 Head가 계산됩니다.    밀도가 위치에 따라 달라진다면  그 밀도 적용시의  Head가 계산됩니다.  그러나 밀도와 중력가속도가 변하지 않으면  기준위치로부터의 높이가 바로 Head가 됩니다.

(3) Back Pressure  Controller가 설치된 곳에서 압력감지기(PT) 설치위치에서 설정치가 30 kg/cm2인데 Operating Pressure가 30 kg/cm2g에서 35 kg/cm로 달라졌을 때  어떤방식으로 밸브가 동작하는가에 대해 문의한 내용에 대한 답면은....

Back Pressure Controller(Regulator)는 감지기가 달려있는 경우, 그 위치에서의 압력이 (질문에서와 같이) 설정치보다 올라가게 되면  30 kg/cm2g 설정치에서 열려있었던 Valve Position 보다 더 열리게 되어  자동적으로 조절됩니다.   반대로  설정치보다 떨어지면 그 조절 밸브는 더 닫아줌으로써 PT의 위치에서의 압력이 설정치에 자동적으로 안정화 됩니다.

즉 PT의 압력이 올라가면 밸브는 더 열리고  압력이 떨어지면  밸브가 더 잠기게 됩니다.

Back Pressure  Control Valve가 아니고   Valve 후단의 압력에 PT를 달아 후단의 압력을 조절하는 밸브는 <(밸브를 거쳐흘러나가는 쪽) 압력조절밸브> 혹은  <감압밸브(Pressure Let-Down Valve)>라고 하는데  이 경우 밸브 후단 압력이 올라가면 밸브는 닫아주고 압력이 떨어지면  더 열리게 됩니다.    (이런 형태의 밸브와  동작하는 방법이 반대입니다. )