Rotating Equipment?

Rotating equipment, 회전기기는 Kinetic energy (Motion 또는 movement, 주로 로터를 회전시켜 얻어내는 에너지)를 이용하여 어떤 유체를 이동시키거나 다음 단계로 공급하는 역할을 하는 장비이다.

EPC에서는 사용되는 Mechanical equipment는 크게 Rotating과 Static (Fixed)가 있는데 나는 Rotating Equipment의 전문가이다.

 

언급한 Kinetic 에너지가 Pressure를 증가시키는데 압축기는 이것을 이용하여 고압을 생성해낸다.

EPC에서는 포괄적으로 Rotating equipment라고 부르고 여기에는 Pump, Compressor, Turbine이 모두 포한된다.

하지만 엄밀하게 보면 Pump와 Compressor는 기술적으로도 목적으로도 많이 다르다.

기술적으로 Pump는 non-compressible 이고 Compressor는 Compressibile이다.

목적으로는 Pump는 Liquid, Compressor는 Gas 또는 Steam이 작동 유체가 된다.

수식같은 것으로 자세히 설명하려는 건 아니고 개념적인 것만 정리해본다.

EPC Mechanical engineer (특히 Rotating equipment 담당)는 이것의 차이를 잘 이해하고 프로젝 리딩을 해야한다.

 

Compressor만 좀 더 들여다보면, Ideal gas law 와 Compressiblity가 기본적으로 적용된다.

이 두 수식은 Pressure, Temperature, Volume 의 텀이다.

즉 Compressor는 이 세가지 변수가 설계에 있어서 가장 중요한 아이템이고 Process data도 이것들이 반드시 명기되어야 한다.

OEM에서 자주 겪었던 것 중의 하나가 Pressure와 Volume만 가지고 장비설계를 요청하는 경우가 정말 흔했다.

Temperature 정보가 없다면 Compressor 설계는 불가하다 (정확한 표현은 가능하지만 고객이 원하는 Process를 검토할 수 없는 자료가 나온다).

 

Compressor라는 단어의 어원도 14세기 Compress 라는 것에서 오게되는데 뭔가를 누르거나 packing하는 것을 의미한다.

이것에서 Compressor라는게 나왔고 초기에는 의료쪽에서 사용한 기기였다.

이게 시간이 흘러 지금 우리가 표현하는 Compressor 라는 장비를 의미하게 되는데 우리쪽말고도 영상이나 음향쪽에서 쓴는 툴이나 장비도 Compressor라는게 있다.

 

Compressor는 Pressure를 증가시키는 장비이다 (이과정에서 Volume은 줄어들고 Temperature는 올라간다).

변화된 Pressure, Temperature의 gas를 다음 단계로 제공해주는 목적으로 사용된다.

그리고 이런 심볼들이 보인다면 Compressor 가 Process 상에 있다는 의미이다.

Compressor는 여러 type이 있다.

크게는 Positive 와 Dynamic으로 구분하고 한단계 더 아래로 내려가면 Reciprocating, Rotary (Screw), Centrifugal, Axial로 구분한다.

Process 에서 요구하거나 고객사의 경험이나 선호도에 따라 선택하지만 일반적으로는 Pressure 와 Volume을 기준으로 선정한다.

그림으로 보면 이렇다.

"Tutorial on the application and design of integrally geared compressors, ASIA Turbomachinery & Pump Symposium, 2016, K. Wyugant et al."

 

• Low flow, Low pressure: Screw type
• Low flow, High pressure: Reciprocating type
• Mid flow, High pressure: Centrifugal type
• High flow, Low pressure: Axial

꼭 그런것만은 아니지만 대체로 이걸 가이드로 삼아본다.

Centrifugal로 검토를 하는 동안 어떤 vendor가 Reciprocating으로 제안을 해온다면 유량, 압력대를 보고 overlap되는 영역인지 (그림에서 보다시피 딱 구분되어 있는게 아니라 어떤 영역에은 겹치기 때문에)인지를 판단하게 된다.

단 운전은 가능하나 어떤 부분에서는 손해 (파워, 효율, 구성품의 추가 등)를 감안해야하는 경우가 대부분이라 결정을 해야한다.

최근 검토했던 Inlet gas compressor의 요구는 Centrifugal 이었는데 한 vendor는 자기 표준 모델인 Reciprocating으로 제출했다.

총 3개 vendor를 놓고 비교하는데 거기가 가격이 가장 유리했으니 disqualification을 하지 않고 고객사와 협의 해서 조정하는 걸로 얘기가 진행되었다.

 

이외에도 Pressure level과 Flow direction으로 정하기도 한다.

이건 type이라기 보다는 casing type을 정할 때 보게 된다 (OEM에서 자신들의 practice로 제안함).

그림을 보면 Vertical split과 Horizontal split type으로 구분되고 (Casing 형태), flow direction에 따라서도 다양한 형태가 있게 된다.

"https://www.mhi.com/products/industry/mac.html, MHI Compressor"

PIP의 가이드라인에 있는 각 type별 장단점 비교표이다.

"PIP REEC001, Compressor Selection Guidelines"

장단점이 분명하기 때문에 Mechanical engineer는 잘 이해하고 프로젝의 요구에 맞춰 설계, 검증을 해야한다.

그냥 요청한대로만 하는건 아니라고 본다.

 

두서없는 정리글이었다.

직접 만든 것들은 별로 reference 표기를 하지 않았고 다른 곳에 있거나 자료들에서 가져온 것들은 최대한 reference 표기를 했다.