파이프 배관의 진동, 스트레스 분석평가 및 대책 사례에 관하여

 파이프 배관의 진동, 스트레스 분석평가 및 대책 사례에 관하여

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공장내에 수없이 많은 파이프의 진동은 스트레스를 유발하는 충분한 위험요소입니다. 왜냐하면 1천번에 거동에는 파손되지는 않아도 1억번의 진동에는 누설될 수 있기 때문이죠. 배관은 압력의 누설 또는 유체의 누설 등에 의하여 비용과 안전의 큰 문제가 될 수 있습니다. 높은 진동에 대해 적절한 대책을 세우는 엔지니어링은 매우 높은 기술적수준을 요구합니다. 무엇보다도 원인을 정확히 분석하고 경제적인 대책을 제시하는 것이 중요합니다.….배관의 스트레스를 감안한다면?

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배관의 진동 및 평가-visope

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문제점과 특이점

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- 저주파 진동. 유체기인진동소음, 광대역진동

- 국제배관기준 등 5개 기준에 의한 진동평가, 건물진동과 정밀작업진동평가

- 공진의 실험적해석과 ODS의 대책전후비교, 최적의 대책

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관련실적

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- 파이프진동, 파이프스트레스분석, 배관안전진동, 배관진동평가, 건물진동, 플랜트진동, 건물안전평가, 기계진동원인, 유체기인진동, 쿨링팬과 관련된 진동, 맥동과 관련된 진동, 충격진동, 공조팬의 진동, 구조물의 공진, 대형구조물의 진동, 대형크레인진동, 가스터빈공진

- 진동문제 (대형기계, 대형구조물, 초고층 빌딩, 로봇, 건축기계설비, 정유 중화학공장, 제지, 전력, 가스, 에너지, 시멘트, 공작기계, 전자생산, 조립생산, 조선 관련 사업체, 수송기계, 반도체, 정밀기계)

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-석유화학 주요배관의 진동측정과 평가

-유체기인 진동과 배관고유주파수의 공진

-현재의 배관상태(진동, 스트레스) 평가

-80% 이상의 진동저감 결과

진동현상으로 본 회전자(Rotor)의 결함표

 

진동현상으로 본 회전자(Rotor)의 결함표

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1X TS라 함은, 회전자의 회전수(turning speed) 와 일치하는 첫번째 조화주파수(harmonic frequency)를 말한다. 회전자는 진동을 발생시키는 3요소중의 하나인 원심력이 발생되는 개체로서 고정자와 한 쌍으로 모터의 경우 고정자는 전기를 제공하며 회전자는 동력을 생산한다. 이 회전자에 관련된 결함은 대체로 위의 1X TS와 관련이 있으나 세부적으로 여러 가지 문제로 설명할 수 있으므로 단순히 로터의 문제이다라고 표현하기 보다 로터의 상태가 질량불평형인지 또는 휨인지 등으로 표현할 수 있어야 한다.

로터의 결함에 의한 회전기계의 이상진동과 대책

로터에 관련된 결함들은 대체로 운전속도 주파수(1X TS) 에서 높은 진동을 보인다.  이는 결함을 정확히 분석하기 위해서는 더 정밀한 해석이 수행되어야 한다는 것을 의미한다. 다음 표는 로터결함에 대한 진동현상과 그 대책을 정리해 놓은 자료로서 참조하기 바란다.

로터관련 결함	주요주파수	현상	대책
Imbalance(질량불평형)	1X TS	주도적인 1X, 원형궤도	현장발란싱, 샵발란싱
Bent shaft(축휨)	1X TS	위험속도 근처에서 진동이 감소	로터의 강성조정
Cracked(균열)	1X, 2X	높은 1X, 설비정지시 위험속도의 1/2에서 큰 진폭	교체
Eccentricity(편심)	1X TS	주도적인 1X, run out이상	Center 수정
Asymmetry(비대칭)	2X	위험속도의 1/2에서 큰 진폭	비대칭 수정
중력가진(공진)	2X	위험속도의 1/2에서 큰 진폭	발란싱, 편심감소
유체부하	1X TS	작동유체, steam에 의한 부하증가 bisope	스팀유입순서변경, 다이아프램정비, 노즐블럭재설치
유체공진	0.8X~0.9X	베어링 유체기인 주파수	만일 가능하다면 로터에서 유체마찰제거 다른 방법은 1X성분제거
구조자체의 Hysteresis감쇠(이력감쇠)	Fn, 또는 인근	불안정진동	외부의 별도 추가 감쇠
구조마찰	Fn, 저주파	운전주파수를 포함한 저주파의 공동상승	로터와 구조의 마찰제거

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키워드	질량불평형, 언발란스, Unbalance, Imbalance, 1X, 스펙트럼

진동의 진폭 단위 선택(변위, 속도, 가속도)- 어떤 것이 맞는가

진동의 진폭 단위 선택(변위, 속도, 가속도)-어떤 것이 맞는가?

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진동의 진폭을 단위로 표현할 때에는 많은 규칙을 알고 있어야 엔지니어간에 서로 소통할 수 있다. 측정하는 대상체(건물, 사람, 기계)에 따라서 또는 주요주파수(저주파, 고주파)에 따라서 또는 결과의 관심관점(응력, 에너지, 파워)에 따라서 진폭의 단위를 서로 달리한다. 절대로 하나로 통일할 수 없다. 평가를 위한 성문기준, 참조기준, 측정기준 등에 나오는 단위가 각기 다른 단위를 사용하기 때문이다.

변위, 속도, 가속도의 선택은 용도에 따라 다르다.

변위와 속도 그리고 가속도는 서로 미적분을 통해서 변환이 가능하다. 일반적으로 가속도센서를 이용하여 속도로 변환하여 평가하지만 변위는 직접 변위센서를 통해 측정하는 것이 좋다. 

진동진폭단위	변환식	주단위 (SI)	부속단위	용도	주파수	센서	공학 근거
변위 (Displacement)	D=X	µm(기계) mm(구조)	Peak to Peak (P-P)	-정밀기계변위계측, -배관변위계측, -대형기계 비접촉 -축거동 감시, -건축물최대거동측정	저주파 ~500Hz	-LVDT -Laser -Proximity probe(0~1kHz) -wire, bar type	응력 (σ=Eε)
속도 (Velocity)	V =Xw	mm/s(기계), cm/s (kine) 건물 ,구조	rms , 0 to Peak (0-P)	-기계건강평가(MHM) -발파진동 및 건물피로평가	중간주파수 10Hz~3kHz	-Velocity meter(10Hz~1kHz)	에너지 (E=1/2 mv²)
가속도 (Acceleration)	A =Xw²	G, m/s²기계,   gal(cm/s²) 정밀기계, dB(V) VAL(공해진동)	rms	-기계 및 구조 안전 -사람의 건강 및 공해진동 -지진	고주파 3kHz~	-Accelerometer (Piezo, Mems) 0~30kHz	힘 (F=ma)

 X(초기변위), w(각주파수, 2πf), f(주파수)

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키워드	변위, 진동, 속도, 가속도, rms, MHM