대구경 배관에 설치하는 유량계측 배관 최적설계

Abstract

석유화학 플랜트 및 가스플랜트에서 생산한 오일(Oil) 및 가스(Gas) 제품 등을 상거래 하기 위해서는 정확한 유량계측이 필요로 되어진다. 그러나 플랜트에서는 효율적으로 제품을 이송하기 위해 24"를 초과하는 대구경(大口徑) 배관을 이용하는데, 유량계는 주로 24" 이하로 제작이 가능하다. 따라서 플랜트의 대구경 배관을 유량계측 하기 위해서는 유량계측이 가능한 24" 이하의 소구경 배관으로의 효율적인 축소 및 구성방안이 요구되어 진다. 본 연구는 24"를 초과하는 대구경 배관에 대해서 설계요구사항을 만족하는 24" 이하의 소구경 유량계측 배관의 구성을 모색하고, 그 구성에 대해서 구성비용을 적용하여 경제적으로 최적화된 유량계측 배관을 도출해 내는 것을 목적으로 하였다. 주요 연구 내용은 설계문제 정식화를 통해서 대구경 배관의 유량계측 배관 최적설계를 위한 설계요구사항과 설계변수를 결정하였다. 그리고 설계요구사항을 만족하는 설계변수를 도출하기 위해 유체계산프로그램(Pipe flow expert v.6.39)을 이용하여 성능해석을 하였고, 성능해석을 통해 설계요구사항을 만족하는 변수들에 대해서 유량계측 배관의 주요 구성품인 밸브와 유량계의 비용을 적용하여, 최적화된 유량계측 배관을 도출하였다. 본 연구의 결과는 대구경 배관 32", 34", 36"의 경우는 24"의 소구경 배관 1set로 축소 구성하는 것이 경제적이고, 대구경 배관 42"의 경우는 20"의 소구경 배관 2set로 분기하여 구성하는 것이 경제적인 것으로 나타났다. 즉, 대구경 배관에서 유량계측이 가능한 소구경배관으로 축소 구성할 때, 소구경 배관의 외경이 크고, 분기하는 수량은 적을수록 경제적인 유량계측 배관을 구성할 수 있다.

주요어(Keyword) : 유량계측배관(Metering piping), 대구경배관(Large diameter piping), 소구경 배관(Small diameter piping)