서징이란 무엇인가요? 압축기 유량 불안정 • 휴대용 밸런서, 진동 분석기 "밸런셋"은 파쇄기, 팬, 멀처, 콤바인, 샤프트, 원심분리기, 터빈 및 기타 여러 로터의 동적 밸런싱을 위한 장비입니다. 서징이란 무엇인가요? 압축기 유량 불안정 • 휴대용 밸런서, 진동 분석기 "밸런셋"은 파쇄기, 팬, 멀처, 콤바인, 샤프트, 원심분리기, 터빈 및 기타 여러 로터의 동적 밸런싱을 위한 장비입니다.

서징이란? 압축기 흐름 불안정

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압축기의 서징 이해

정의: 서징이란 무엇인가?

급증 (압축기 서지라고도 함)는 원심 및 축류 압축기에서 발생하는 격렬한 공기역학적 불안정 현상으로, 압축기를 통과하는 전체 흐름이 주기적으로 방향을 바꾸어 일반적으로 0.5~10Hz 범위의 주파수를 갖는 진동 압력과 흐름을 생성합니다. 서지 사이클 동안 흐름은 일시적으로 멈추거나 역전되고, 압력이 감소한 후 다시 정방향으로 흐르면서 압력이 상승하고 사이클이 반복됩니다. 이로 인해 로터에 엄청난 변동력이 발생하여 심각한 진동, 시끄러운 굉음이 나고, 즉시 멈추지 않으면 압축기가 몇 분 안에 파괴될 수 있습니다.

서지는 근본적으로 압축기 자체뿐만 아니라 압축기와 그 배관/용량에 관련된 시스템 불안정성입니다. 저유량에서 압축기의 압력 상승 용량을 초과하여 작동하려고 할 때 발생하며, 이를 방지하려면 서지선 이상의 유량을 유지하는 서지 방지 제어 시스템이 필요합니다.

서지 메커니즘

서지 사이클 설명

일반적인 서지 사이클은 다음과 같이 진행됩니다.

  1. 유량 감소: 시스템 수요가 감소하고 압축기를 통한 유량이 감소합니다.
  2. 정지 시작: 매우 낮은 유량에서는 압축기 블레이드가 정지합니다(유량이 분리됨).
  3. 압력 붕괴: 정지된 압축기는 배출 압력을 유지할 수 없습니다.
  4. 흐름 반전: 배출 파이프/플레넘의 고압 가스가 압축기를 통해 역류합니다.
  5. 압력 평형화: 가스가 역류하면 배출 압력이 떨어집니다.
  6. 순방향 흐름 재개: 압력이 떨어지면 압축기는 다시 앞으로 흐를 수 있습니다.
  7. 압력이 상승합니다: 정방향 흐름은 배출 압력을 증가시킵니다.
  8. 사이클 반복: 고압으로 인해 다시 정지가 발생하여 사이클이 반복됩니다.

서지 주파수

  • 시스템 볼륨(배관, 플레넘, 용기) 및 압축기 특성에 따라 결정됨
  • 더 큰 볼륨 → 더 낮은 서지 주파수
  • 일반적인 범위: 0.5-10Hz
  • 소형 시스템: 5-10Hz
  • 대형 시스템: 0.5-2Hz
  • 주어진 시스템에 대해 주파수가 비교적 일정함

급증으로 이어지는 조건

서지 라인을 넘어 운영

압축기 성능 맵의 서지 라인:

  • 서지 라인: 압축기 맵의 가장 왼쪽 안정된 작동 경계
  • 안전한 작동: 서지 라인 오른쪽(더 높은 흐름)
  • 서지 존: 서지선 왼쪽(불안정, 금지)
  • 여유: 일반적으로 서지 라인 오른쪽에서 10-20% 흐름 마진을 작동시킵니다.

이벤트 트리거

  • 수요 감소: 프로세스 수요 감소, 흐름 감소
  • 배출 제한: 밸브 폐쇄 또는 막힘
  • 속도 감소: 비례 유량 감소 없이 압축기 속도 감소
  • 밀도 변화: 압축기 특성에 영향을 미치는 분자량 또는 온도 변화
  • 파울링: 블레이드 침전물로 인해 압축기 용량이 감소함

효과와 결과

진동

  • 진폭: 25-50mm/s(1-2인치/s) 이상에 도달할 수 있습니다.
  • 축 구성 요소: 특히 축방향으로 심각함
  • 저주파: 0.5-10Hz 맥동
  • 전체 기계: 압축기 어셈블리 전체가 흔들리고 흔들립니다.

기계적 손상

  • 베어링 고장: 충격 하중은 몇 시간 안에 베어링을 파괴합니다.
  • 씰 손상: 축 방향 운동과 압력 역전으로 인해 씰이 파괴됩니다.
  • 샤프트 손상: 유동 역전으로 인한 굽힘 및 비틀림 응력
  • 블레이드 손상: 피로를 유발하는 교대 공기역학적 하중, 블레이드 분리 가능성
  • 커플링 손상: 비틀림 충격으로 인한 커플링 손상
  • 추력 베어링: 빠르게 교대로 작용하는 추력은 추력 베어링을 파괴할 수 있습니다.

프로세스 결과

  • 하류 공정에 영향을 미치는 압력 및 흐름 진동
  • 압축/팽창 사이클의 온도 변화
  • 프로세스 오류 또는 안전 시스템 트립이 발생할 수 있습니다.
  • 불안정한 조건으로 인한 제품 품질 문제

발각

진동 시그니처

  • 대진폭 저주파 맥동의 갑작스러운 발병
  • 0.5~10Hz 범위의 주파수
  • 극심한 축 진동
  • 불안정하고 다양한 진폭

음향 시그니처

  • 큰 쿵쿵거리는 소리나 후우 하는 소리
  • 서지 주파수에서 들리는 리드미컬한 맥동
  • 독특하고 틀림없는

프로세스 지표

  • 진동 배출 압력
  • 진동하는 흐름(역전될 수 있음)
  • 온도 변동
  • 모터 전류 변동

예방: 서지 방지 제어

서지 방지 시스템 구성 요소

재활용 밸브

  • 압축기 배출을 흡입으로 우회하는 빠른 작동 밸브
  • 서지 라인에 접근 시 유량을 증가시키기 위해 열립니다.
  • 필요한 경우 전체 압축기 흐름에 맞게 크기가 조정됩니다.

유량 및 압력 측정

  • 유량 및 압력 상승의 지속적인 모니터링
  • 압축기 맵에 작동 지점 표시
  • 서지 라인 접근 감지

제어 장치

  • 서지 라인까지의 거리를 계산합니다.
  • 서지에 접근하면 재활용 밸브를 엽니다(안전 여유 있음)
  • 현대 시스템은 적응형 알고리즘을 사용합니다.
  • 응답 시간이 중요합니다(< 1초 (일반적으로 필요)

운영 절차

  • 서지 라인 왼쪽에서는 절대 작동하지 마세요
  • 서지로부터 10-20% 흐름 마진 유지
  • 점진적인 부하 변화(급격한 수요 감소 방지)
  • 시동 전 서지 방지 시스템 기능 확인
  • 주기적으로 서지 방지 테스트

비상 대응

서지가 발생하면

  1. 즉각적인 조치: 자동 시스템에 오류가 발생한 경우 재활용 밸브를 수동으로 엽니다.
  2. 흐름 증가: 개방형 방전, 저항 감소, 병렬 장치 시작
  3. 압력 상승 감소: 가변 속도의 경우 압축기가 느립니다.
  4. 비상 정지: 10~30초 이내에 서지를 멈출 수 없는 경우
  5. 다시 시작하지 마세요: 원인이 확인되고 수정될 때까지

서지 후 검사

  • 블레이드 손상 여부를 검사하세요
  • 베어링 상태 확인
  • 씰 무결성 확인
  • 추력 베어링을 검사하세요
  • 서비스 복귀 전 진동 분석을 수행하십시오.

급증 vs. 기타 불안정성

서지 대 회전 실속

  • 급등하다: 시스템 전체 흐름 진동, 매우 낮은 주파수(0.5-10Hz)
  • 회전 실속: 고리 주위를 회전하는 국소적 정지 셀, 더 높은 주파수(0.2-0.8× 로터 속도)
  • 심각성: 서지가 더 파괴적일 수 있으며, 정지는 서지의 전조일 수 있습니다.

서지 대 재순환

  • 급등하다: 압축기 특정, 흐름 역전, 시스템 불안정성
  • 재순환: 펌프나 압축기에서 발생할 수 있으며, 국부적인 흐름 역전이 덜 심각합니다.
  • 관계: 재순환은 압축기의 급증을 초래할 수 있습니다.

서징은 원심 및 축류 압축기에 가장 위험한 작동 조건으로, 단 몇 분 만에 장비를 파괴할 수 있습니다. 산업용 가스 압축 분야에서 압축기를 안전하게 작동하려면 서지 메커니즘을 이해하고, 서지 라인 경계를 인식하고, 효과적인 서지 방지 제어를 구현하고, 적절한 작동 마진을 유지하는 것이 매우 중요합니다.

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