FIV의 평가 방법

FIV(Flow Induced Vibration) 의 평가 방법

 

 

1. 운동 에너지 (Kinetic Energy) 평가

특정 배관의 운전 조건에 대해 Flow Induced Vibration 가능성 여부를 신속하게 평가할 수 있는 방법을 소개하고자 한다.  해당 평가 방법은 Energy Guideline 2nd Edition 에 포함되어 있으며, 배관 내 유동의 운동 에너지 (Kinetic Energy,  p∙v2) 에 의해 평가된다. 운동 에너지는 배관 내 유체의 밀도 (Density, p)와 유속(Velocity, ν) 의 인자로 산출되며, 기체, 액체, Multiphase 의 모든 Fluid Phase 조건에서 평가가 가능하다.

[ Kinetic Energy 평가 방법 ]

 

설계 시 배관에서 운전될 수 있는 공정 조건 중 가장 높은 Kinetic Energy 값을 산출 후, Flow Turbulence 발생 가능성 (Likelihood) 여부에 대해 아래와 같이 평가할 수 있다.

 

[ Kinetic Energy Criteria ]

Item	Likelihood of Flow Turbulence
	Low	Medium	High
Maximum value of Kinetic energy	< 5,000 kg/m.s2	5,000 ~ 2,000 kg/m.s2	≥ 20,000 kg/m.s2

 

상기 평가 방법을 통해서, 특정 배관의 운전 조건에서 Kinetic Energy 가 20,000kg/m.s2 을 초과했을 경우, 다음 절에서 소개되는 Flow Induced Turbulence 절차 방법에 따라 상세 평가를 수행할 수 있다.

 

 

2. Flow Induced Turbulence by EI Guidelines 2nd Edition

EI Guidelines 평가 방법에 의한 Flow Induced Turbulence를 평가하기 위해서는 아래와 같은 설계 인자 취합이 요구된다.

 

[ Input Data for Flow Induced Turbulence Assessment ]

Input	Symbol	Units
External pipe diameter	Dext	mm
Pipe natural frequencies	fn	Hz
Maximum span length	Lspan	mm
Wall thickness of main pipe	T	mm
Fluid velocity	v	m/s
Gas dynamic viscosity	Ugas	Pa.s
Fluid Density	ρ	kg/m3

 

상기 Table에 정리된 설계인자를 바탕으로 배관 내 유체의 Kinetic Energy와 Fluid Viscosity Factor (FVF)를 평가하게 된다. Fluid viscosity factor는 배관 내 유체의 Turbulence energy를 평가하는데 중요한 인자이며, 유체의 Phase에 따라, 액체 및 Multiphase일 경우, FVF 값은 Zero (0)으로 평가하게 된다. 상기 Table의 설계 인자 중, 배관의 Natural frequency 는 일반적인 설계 Data에 포함되어 있지 않으며, 이에 추가적으로 배관 ISO Drawing 을 바탕으로 Natural frequency 및 모드 형상을 확인하기 위핚 Modal analysis가 수행되어야 한다. 이러한 절차 상의 어려움을 최소화하기 위해 EI Guidelines에서는 배관 Out-diameter 인자를 바탕으로 아래와 같이 개략적으로 배관의 Natural frequency를 예상할 수 있는 Pipe support span의 Criteria를 제공하고 있다.

 

[ Support Span Criteria for Pipe Natural Frequency ]

이와 같은 설계 인자를 바탕으로 Flow Turbulence에 의한 배관의 Flow Induced Vibration 을 평가할 수 있다.

 

 

 

 

▷ 배관 진동에 대한 정성적 평가 기준 

배관 진동 (Piping Vibration Criteria, JC Wachel)

 

배관 진동에 대한 평가 문의는 
02-707-1545, admin@inertance.com으로 부탁드립니다.
주식회사 이너턴스