배관 진동

읽기 목록에 저장 게시자: Callum O'Reilly, 수석 편집자 Hydrocarbon Engineering, 2023년 8월 28일 월요일 14:00

배관 진동은 석유 및 가스, 석유화학, 비료 부문에서 봉쇄 손실과 가동 중지 시간을 초래하는 주요 원인입니다. 환경 및 인력 안전 외에도 배관 진동은 유속을 제한하여 수익성에 영향을 미치는 경우가 많습니다.

정유 및 석유화학 시설의 공정 배관 설계 대부분은 ASME B31 코드의 열 규정 준수 규칙을 따릅니다. 대부분의 설계 코드는 특정 방법 없이 진동 피로에 대한 설계의 중요성에 대한 질적 지침을 제공합니다. 모범 사례 없이 코드 설계 규칙을 따르면 설계자는 진동 민감성을 희생하면서 유연성에 집중하게 될 수 있습니다. LNG 및 파이프라인 시설과 같은 보다 깨끗한 저온 서비스에서는 배관 진동이 가장 지속적인 손상 메커니즘이 될 수 있습니다. 가장 어려운 점은 일단 감지되면 현재의 API/ASME 및 국제 표준이 사용 중인 배관 진동 평가 접근 방식에 일관성이 없다는 것입니다. 기존 평가 방법은 일반적으로 보수적이기 때문에 파악된 평가에는 일반적으로 해당 분야의 전문 지식이 필요합니다.1, 2, 3, 4

그림 1은 일반적으로 사용되는 진동 평가 선별 기준 모음을 보여줍니다. 비교를 위해 모든 곡선이 RMS 속도 단위로 변환되었습니다. 배관 진동에 대한 현재 평가 방법에는 다음과 같은 한계가 있습니다.

그림 1. 일반적으로 사용되는 진동 평가 심사 기준.

기계의 진동 테스트는 4가지 레벨의 ANST 및 ISO 인증(ISO 18436-2)을 통해 잘 개발된 예측 유지 관리 전략입니다. 전문 컨설팅 회사(E2G 포함)에서 고품질 교육을 제공하지만 놀랍게도 대부분의 기계 진동 인증 프로그램은 이 주제에 대한 적절한 기술 범위를 제공하지 않습니다. 예를 들어, 기계 분석가는 심각도를 측정하고 배관 진동 신호를 특성화하는 데 충분한 데이터를 수집하지 않는 경우가 너무 많습니다. 특히 2~10Hz 범위의 주요 주파수를 갖는 무작위 진동의 경우 더욱 그렇습니다. 이는 공식화된 교육과 절차적 지침이 필요한 이유를 보여주는 한 가지 예일 뿐입니다.

API 579-1/ASME FFS-1(API 579) 표준은 다양한 사용 중 손상 메커니즘이 적용되는 압력 함유 장비의 사용 적합성 평가를 위한 14개 부분으로 구성된 국제 표준입니다.

최신 파트인 파트 15 – 배관 진동은 10년 넘게 개발 중이며 진동 데이터 품질을 보장하기 위한 지침을 포함하는 동시에 기존 접근 방식을 체계적인 절차와 통합하는 것을 목표로 합니다. 현재 이 방법은 최종 초안 형태이며 올 가을 투표를 위해 제출될 예정입니다. 초안의 이전 버전은 위원회와 업계 외부 진동 전문가의 검토를 거쳤으며 일반적으로 좋은 평가를 받았습니다.

파트 15는 현재 파트 14와 어떻게 비교됩니까? 파트 14는 일반적인 피로 방법론이며 일반적으로 저~중주기 영역(< 107 사이클)에서 볼 수 있는 열 또는 기계적 피로 평가에 적용됩니다. 1년 동안 1Hz 진동은 1.35 x 107 주기를 축적하며, 배관 진동 문제의 대부분은 10Hz보다 높은 주파수를 갖습니다. 이를 복잡하게 만들기 위해 매우 높은 주기 또는 기가 주기 피로 영역(주기 > 107)에서 모든 SN 피로 모델(허용 교번 응력[S] 대 허용 응력 주기[N])에 대한 실험적 타당성은 거의 존재하지 않습니다. 사용 가능한 테스트 데이터에는 상당한 통계적 분산과 불확실성이 있어 충분한 보수성을 제공하지 않으면 SN 기반 모델을 사용하여 남은 수명을 예측하는 것이 불가능하지는 않더라도 어렵습니다.