배관유체진동-배관계측장치와 진동

배관유체진동-배관계측장치와 진동

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배관에는 흐르는 유체의 상태(온도, 유량, 유속 등)를 알아내기 위하여 설치된 계측기가 있다. 이 계측기는 정밀기기로서 역시 진동에 취약하다. 특히 고압에 노출될 염려가 있고 위치상에서 공진에 특히 잘 반응할 수도 있다. 누적유량을 정밀하게 측정하는 기어식/루츠유량계, 온도계, 오리피스 등의 사례를 통해 대책을 정리한다.

배관유체진동-배관계측장치진동문제

기어식유량계나 루츠유량계는 용적형으로 내부 회전자 회전속도의 2X, 4X의 주파수에 해당하는 맥동(압력맥동-유량변동)이 발생할 수 있다. 또한 이 맥동주파수는 배관의 액주모드와 일치하여 공명현상을 일으킬 수도 있다. 이 때 발생한 자려진동은 나선형 회전체를 이용하 무 맥동형 유량계로 변경하거나 축압기의 설치로 해결할 수 있다.

온도계보호관도 칼만와류에 의해 진동하고 손상될 수 있다. 유속, 지름과 관련된 칼만와류상수(스트로할수)는 레이놀즈수가 500이 넘는 와류일 경우 거의 0.21로 일정하며 온도계보호관의 기계적 고유진동수와 일치하면 공진이 발생하여 유동과 직각방향으로 격렬하게 배관이 거동한다. 유속이 증가하여도 항상 와류가 방출되는 록인현상(lock in)이 발생하면 원기둥의 진동은 더 큰 양력변화를 일으키게 된다.

감압오리피스의 후미부에 모서리가 있을 경우 오리피스의 앞에서는 유동이 박리되지만 두꺼운 경우 박리한 유동이 오리피스 면에 다시 부착하여 이 것이 진동의 원인이 될 수 있다. 마침 액주공진모드와 맞으면 큰 소음과 진동을 유발하게 된다. 이 때에는 오리피스 후미부를 모떼기 설계(t/d=0.1이하)하면 효과적이다. 이 밖에 다공판 오리피스의 설치도 효과적이다.

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