KR20040100377A

KR20040100377A - 보호관 침수깊이 산출방법

Info

Publication number: KR20040100377A
Application number: KR1020030032682A
Authority: KR
Inventors: 김대중
Original assignee: 두산중공업 주식회사
Priority date: 2003-05-22
Filing date: 2003-05-22
Publication date: 2004-12-02

Abstract

본 발명은 배관 내지는 용기 등에 마련되어 감온부를 기계적 및 화학적으로 보호하는 보호관(Thermowell)의 침수길이(Immersion Length)가 적절한지 여부를 산출하는 방법에 관한 것이다.

발전소의 배관 내지는 용기 등에 삽입되는 보호관은 유체에 침수되는 부분이 유체의 압력, 온도, 성분 등에 따라 부식 내지는 파손될 우려가 크기 때문에, 장착된 위치의 제반 조건에 따라 충분한 내구성이 보장되는 침수 높이로 장착되어야 한다. 그런데, 종래에는 보호관의 침수길이를 산출하기 위한 체계적인 수단이 제공되지 아니하여 대부분은 수계산에 의존하고 있으므로, 그 만큼의 인력이 소요될 뿐 만 아니라, 계산 상의 오류가 발생할 가능성도 높다는 문제점이 있다

이에, 본 발명은 보호관의 침수길이 산출을 용이하게 하여 이에 소요되던 인력을 절약할 수 있을 뿐만 아니라, 고려해야 할 요소들을 항목별로 체계적으로 정리 함으로써, 계산 상의 오류를 최소화할 수 있는 보호관의 침수길이 산출방법을 제공한다.

Description

보호관 침수깊이 산출방법 {THERMOMETER WELLS IMMERSION LENGTH FIXING METHOD}

본 발명은 발전소의 배관 내지는 용기 등에 마련되어 감온부를 기계적 및 화학적으로 보호하는 보호관(Thermowell)의 침수길이(Immersion Length)가 적절한지 여부를 산출하는 방법에 관한 것이다.

화력설비의 유지 관리를 위해서는 설비의 각 부분의 온도정보가 필요하다. 이에 따라, 화력설비의 배관에는, 배관의 외부공간으로부터 내부공간으로 돌출되어배관 내의 유체의 온도를 감지하는 온도감지장치가 장착된다. 온도감지장치는 유체의 온도를 측정하는 감온부와, 감온부를 고온 고압 등의 부식 조건으로부터 보호하는 보호관(Thermowell)으로 구성된다.

보호관은 감온부를 기계적, 화학적으로 보호하므로, 감온부는 배관의 외부로 부터 삽입되어 유체에 직접 침수됨으로써 보호관을 통해 전도되는 유체의 온도를 측정한다.

이러한 보호관은 유체에 침수되는 부분이 유체의 압력, 온도, 성분 등에 따라 부식 내지는 파손될 우려가 크기 때문에, 장착된 위치의 제반 조건에 따라 충분한 내구성이 보장되는 침수 높이로 장착되어야 한다. 따라서, 보호관의 침수길이가 적당한지에 대한 확인이 필요하다. 이러한 보호관의 침수길이는 배관의 크기, 설계조건, 운전조건, 등의 다양한 파라메터에 영향을 받는다.

그런데, 종래에는 보호관의 침수길이를 산출하기 위한 체계적인 수단이 제공되지 아니하여 대부분은 수계산에 의존하고 있으므로, 그 만큼의 인력이 소요될 뿐 만 아니라, 계산 상의 오류가 발생할 가능성도 높다는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 보호관의 침수길이 산출을 용이하게 하는 보호관 침수깊이 산출방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 보호관의 장착상태를 나타내는 단면도,

도 2는 본 기술에 따른 보호관의 침수길이 계산과정의 흐름도이다.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

1 : 배관 3 : 보호관

5 : 보호관의 내부공간 7 : 케이싱

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 보호관의 침수깊이 산출방법은, 배관의 압력, 온도, 유속 등의 설계환경과, 상기 배관의 구동환경의 데이터를 엑셀프로그램으로 작성된 계산서에 입력하는 단계와; 상기 배관에 삽입될 보호관의 탄성, 중력, 응력 등의 물성치를 상기 계산서에 입력하는 단계와; 입력된 상기 배관데이터 및 상기 보호관의 물성치에 따라, 상기 엑셀프로그램에 의해, 웨이크 진동수에 대한 자연진동수의 비율과, 최대 압력과, 최대압력 침수길이가 산출되어 표시되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 엑셀프로그램으로 작성된 계산서는, 배관의 배관의 압력, 온도, 유속 등의 설계환경과, 상기 배관의 구동환경의 데이터 등의 파라메터를 입력받는 배관환경 입력부와; 상기 배관에 삽입될 보호관의 탄성, 중력, 응력 등의 물성치를 입력받는 보호관 설정입력부와; 상기 배관데이터 및 상기 보호관의 물성치에 기초하여, 웨이크 진동수에 대한 자연진동수의 비율과, 최대 압력과, 최대압력 침수길이를 산출하는 산출부를 포함하는 것이 바람직하다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 보호관 침수깊이 산출방법에 대해서 상세하게 설명한다.

도 1은 보호관의 장착상태를 나타내는 단면도이다. 도 1에 도시 된 바와 같이, 보호관(3)은 배관(1)의 일 영역에 마련된 삽입구로 삽입되어 유체에 직접 접촉한다. 이러한 보호관(3)은 중공이 형성된 막대의 형상을 가지며, 케이싱(7)은 유체의 물리/화학적 특성에 따라 부식을 방지할 수 있는 재질로 제작된다. 보호관의 내부 공간(5)에는 감온부가 안착 되어, 보호관(3)을 통해 전도되는 유체의 온도를 측정할 수 있다.

이러한 보호관(3)은 유체에 침수되는 부분이 유체의 압력, 온도, 성분 등에 따라 부식 내지는 파손될 우려가 크기 때문에, 장착된 위치의 제반 조건에 따라 충분한 내구성이 보장되는 침수 높이로 장착되어야 한다. 따라서, 보호관(3)의 침수길이(L)가 적당한지에 대한 확인이 필요하다. 이러한 보호관(3)의 침수길이(L)는 배관의 크기, 설계조건, 운전조건, 등의 다양한 파라메터에 영향을 받는다.

이에 따라, 본 발명은 보호관(3) 침수깊이(L) 산출방법을 Excel 계산서로 작성하여, 침수관 깊이 산출을 용이하게 한다. 마이크로소프트사의 Excel프로그램을 이용하여, 보호관(3) 침수깊이(L) 산출 계산서를 프로그래밍하는 경우, 계산서에는 사용자가 배관(1)환경을 입력할 수 있는 입력란을 포함한다. 여기서, 계산서에 입력되어야 하는 파라메터로는, 배관(1)의 사이즈, 압력, 온도, 유속, 구동 시의 압력, 온도 등과 함께, 보호관(3)의 재질과 재질에 따른 각종 물성치에 대한 데이터 등이 포함된다.

또한, 사용자가 보호관(3)의 침수깊이(L)를 임의로 설정하여 입력해 볼 수 있는 입력란을 포함하여, 다양한 침수깊이(L)를 설정하여 입력해 볼 수 있도록 한다.

이상의 데이터가 입력되면, 엑셀로 작성된 계산서는 <자연 진동수>, <웨이크 진동수> 산출식 등의 산출식에 따라, 각각의 산출값을 자동으로 산출하여 표시한다.

이러한 본 발명의 보호관(3) 침수깊이(L) 산출방법을 도 2의 흐름도를 참조하여 더욱 상세히 설명한다.

보호관(3)의 침수깊이(L)를 산출하기 위해서는, 먼저, 보호관(3)이 장착된 배관(1)의 크기, 설계환경, 구동환경을 입력한다(S1). 배관(1)의 크기로는 배관(1)의 직경, 두께 등의 수치가 포함되며, 설계환경 및 구동환경으로는 유체의 압력, 온도, 유동량 등의 조건이 포함된다.

그리고, 장착된 보호관(3)의 재질에 따른 탄성, 중량, 응력 등을 입력한다(S3). 재질의 특성에 대한 데이터는 해당 재질에 따라 이미 알려진 물질의 특성을 검색함으로써 획득될 수 있다.

이상과 같이 입력된 데이터에 기초하여, 먼저 자연 진동수(natural frequency) 및 웨이크 진동수(wake frequency)를 산출한다(S10). 여기서, 각 주파수의 산출식은 다음과 같다.

< 자연 진동수 >

K_f: constant

L : 보호관의 침수길이(in)

E : 탄성

γ : 질량(specific weight of metla at 70℉)

< 웨이크 진동수 >

V : 유체 속도(ft/s)

B : tip의 직경

이상의 계산식에 따라 산출된, f_n, f_w의 비율을 산출하여 f_w/f_n의 값이 0.8보다 작은 경우 보호관(3)의 침수길이(L)는 적당한 것으로 판단한다(S17).

또한, 미리 입력된 데이터에 기초하여 최대 압력을 계산한다(S14). 여기서, 최대 압력 계산식은 다음과 같다.

<최대 압력>

P = K₁* S

K₁: constant

S : 응력

여기서, 산출된 최대 압력이 설계 압력보다 큰 경우 보호관(3)의 침수길이(L)는 적당한 것으로 판단될 수 있다.(S16).

그리고, 미리 입력된 데이터에 기초하여 최대 압력 침수길이(L)를 계산한다(S18). 여기서, 최대 압력 침수길이(L)의 계산식은 다음과 같다.

<최대 압력 침수길이>

K₁, K₂: constant

여기서, 산출된 최대 압력 침수길이L_MAX가, 실제 보호관(3)의 침수길이(L)보다 길게 산출된 경우, 보호관(3)의 침수길이(L)는 적당한 것으로 판단될 수 있다.(S20).

이상과 같이, 본 발명은 보호관(3)이 장착되는 배관(1)의 크기, 설계조건, 구동조건, 보호관의 제질, 등의 침수길이를 산출하는데 필요한 항목들을 모두 수집하고, 각 항목 별로 사용자가 해당 데이터를 입력할 수 있도록 Excel프로그램을 이용하여 워크시트를 작성하도록 하고 있다.

이에 따라, 사용자가 Excel프로그램의 워크시트에 해당되는 파라메터를 입력하고, 입력된 각 항목에 대한 연산은 상술한 계산식의 연산을 수행하는 Excel함수를 이용함으로써 보호관의 침수길이를 용이하게 계산해 낼 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 보호관 침수깊이 산출방법에 따르면, 보호관의 침수길이를 용이하게 산출해 내는 것이 가능하므로, 이에 소요되던 인력을 절약할 수 있을 뿐만 아니라, 고려해야 할 요소들을 항목별로 체계적으로 정리함으로써, 계산 상의 오류를 최소화할 수 있다.

Claims

배관의 압력, 온도, 유속 등의 설계환경과, 상기 배관의 구동환경의 데이터를 엑셀프로그램으로 작성된 계산서에 입력하는 단계와;

상기 배관에 삽입될 보호관의 탄성, 중력, 응력 등의 물성치를 상기 계산서에 입력하는 단계와;

입력된 상기 배관데이터 및 상기 보호관의 물성치에 따라, 상기 엑셀프로그램에 의해, 웨이크 진동수에 대한 자연진동수의 비율과, 최대 압력과, 최대압력 침수길이가 산출되어 표시되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 보호관의 침수깊이 산출방법.
제 1 항에 있어서,

상기 엑셀프로그램으로 작성된 계산서는,

배관의 배관의 압력, 온도, 유속 등의 설계환경과, 상기 배관의 구동환경의 데이터 등의 파라메터를 입력받는 배관환경 입력부와;

상기 배관에 삽입될 보호관의 탄성, 중력, 응력 등의 물성치를 입력받는 보호관 설정입력부와;

상기 배관데이터 및 상기 보호관의 물성치에 기초하여, 웨이크 진동수에 대한 자연진동수의 비율과, 최대 압력과, 최대압력 침수길이를 산출하는 산출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 보호관의 침수깊이 산출방법.