• 한국정보통신학회논문지
• /
• 제13권3호
• /
• pp.602-607
• /
• 2009

기존의 대부분의 각종 파이프 탐사로봇은 고정크기로 유선 케이블 통신방식으로 구성되어 사용되고 있다. 파이프 굴곡과 각도(수평, 기울어 짐, 수직)를 가지는 파이프 구조에서는 파이프 탐사작업이 매우 어려운 실정이다. 따라서 본 연구에서는 탐사로봇의 구조를 파이프를 스프링의 장력으로 밖으로 밀어내는 방식으로 제안 설계하였으며 통신방식을 RF 통신방식으로 변경 개선하였다. 이와 같은 구조 및 기능 개선으로 인해 로봇 한대로 허용오차내의 파이프 크기와 굴곡에 적응이 가능함으로써 운용의 효율성이 제고되었으며 파이프 내부의 문제점(균열, 부식, 슬러지 등)을 사전 모니터링하고 DB화하였다. 또한 새로이 제안하고 설계 개발된 탐사로봇은 소형, 경량이므로 운반과 동작이 매우 유리함을 확인할 수 있었다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
• /
• 한국소음진동공학회 1994년도 춘계학술대회논문집; 영남대학교, 20 May 1994
• /
• pp.88-93
• /
• 1994

본 연구에서는 배기계의 진동해석과 관련하여, 배기계 파이프에 대한 보 모델링기법을 제안하였다. 굴곡부가 통상의 직석보로 모델링될 때는 실제보다 고유진동수가 상당히 높게 평가되므로, 이 굴곡부의 강성을 적절히 수정해 주어야만 한다. 따라서 본 논문에서는 정적 변형에너지개념을 이용하여 실제 엔지니어들이 사용할 수 있을 정도로 간단하면서도, 합리적인 기법을 제시하였다. 실제 배기계의 중앙파이프의 진동해석에 적용해 본 결과 이 기법의 타당성과 효율성을 입증할 수 있었다.

• 터널과지하공간
• /
• 제10권4호
• /
• pp.533-543
• /
• 2000

본 연구에서는 지하공간의 굴착에 따른 수직파이프 구조물의 변형거동 및 안정성을 수치해석적으로 검토하였다. 지반의 수직거동은 파이프의 압축변형 및 압축응력을 발생시키며, 수평거동은 파이프의 굴곡변형 및 쉽응력을 발생시킨다. 또한, 지반의 수평응력은 파이프를 압착시켜 접선응력을 발생시킨다. 본 연구의 해석대상 구조물은 지하 천연가스의 생산정으로 서, 인접 지반의 굴착이 파이프에 미치는 영향과 최대 영향 요소를 고찰하였다. 이를 위해 보안탄주의 폭과 가스생산정의 위치가 서로 다른 세 가지 사례를 해석하고 비교하였다. 두께 2.5m인 탄층이 심도 237.5m에 위치할 때 45.8m 폭의 보안탄주는 외경 10$\frac{3}{4}$ in., 두께 0.4 in.인 API-55 강철 파이프 구조물을 안전하게 보호할 수 있다. 또한, 실제로 파괴가 발생한 가스생산정을 검토한 결과, 발생된 전단음력이 강철 재료의 허용음력을 초과하였다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
• /
• 한국소음진동공학회 2006년도 춘계학술대회논문집
• /
• pp.1053-1060
• /
• 2006

This paper consider an initially deformed state caused by the pressurized fluid flowing through the pipe at a constant velocity. When the initial forte is neglected in curved pipes, the natural frequencies are reduced as flow velocity increases. However, when the initial tension took into account, the natural frequencies are not changed with the change of the flow velocity. As the internal pipe pressure is increased the natural frequencies are also slightly increased. In free vibrational simulation of piping systems in petrochemical plants, it is necessary to calculate the initial state force due to the velocity and the pressure of the fluid flow from the equilibrium first, then the force should be included in the equation of motion of the systems to get more accurate natural frequencies. In this study, calculate the mass matrix and stiffness matrix of piping system by MATLAB

• 한국가스학회지
• /
• 제20권6호
• /
• pp.58-64
• /
• 2016

본 연구에서는 굴곡진 배관에서 내부 유체의 유동속도의 변화에 따른 진동특성을 고찰 하였다. 해밀톤의 원리에 근거하여 운동방정식을 유도하고 굽어진 배관계의 유한요소 방정식을 구성한 후, 진동수 방정식을 풀이하여 고유 진동수를 구하였다. 곡관부에 가해지는 초기 인장력을 무시하였을 경우에는 내부 유체의 유동속도가 증가함에 따라 파이프의 고유진동수의 값은 감소하였다. 초기 인장력을 고려할 경우에는 내부 유동속도의 변화에 상관없이 파이프의 고유진동수가 변하지 않았다. 배관의 자유진동 평가 시, 정확한 고유진동수를 구하기 위해서는 시스템 운동방정식을 구성할 때, 초기인장력을 반드시 고려하여야한다. 공진을 회피하기 위해서는 파이프의 강성 및 지지점의 위치를 변화시킴으로써 시스템의 기계적 성질을 조절해야 한다. 고유진동수는 가진 진동수 범위로부터 이격시켜야 한다. 엘보우의 각도는 제1차 고유진동수에 영향을 미치지 않음이 고찰되었으나, 3차 모드나 그 이상의 고주파 모드에서는 영향을 미쳤다.

• 플랜트 저널
• /
• 제17권3호
• /
• pp.42-46
• /
• 2021

드릴 스트링의 진동 문제는 수년간 드릴링 성능 저하의 주요 원인 중 하나로 인식되어 왔으며, 굴착 작업 시 발생하는 과도한 진동은 드릴링의 효율성, 파이프 피로, 비트의 수명 단축으로 인하여 고장을 초래할 수 있다. 이러한 진동의 원인은 드릴 스트링이 굴착 작업 중 궤적에 따라 파이프의 굽힘과 wellbore와의 접촉으로 인해 마찰이 발생하고 이러한 진동은 일반적으로 축 방향, 굴곡 및 비틀림 변형을 일으킨다. 본 연구에서는 Khulief와 Al-Naser가 제시한 모델을 바탕으로 드릴 스트링에 6자유도(DOF)의 구성요소를 갖는 모델을 적용하여 curved beam의 수치해석 값과 Analytical값을 비교하여 검증하고 드릴 스트링에 hookload와 WOB 경계조건을 주어 각 element 마다 동적 거동을 분석하였다. 실제 궤적을 적용하여 드릴 파이프의 굽힘이나 중력으로 인하여 Wellbore와 접촉되는 부분에 마찰을 적용하였고, 또한 마찰 작용 시 일정한 축 방향 속도를 유지하기 위한 PI제어 값을 설계하여 drillstring 전체의 각속도 변화와 실제 드릴 굴착 작업 중 발생하는 stick slip현상을 관찰하였다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
• /
• 한국소음진동공학회 2004년도 추계학술대회논문집
• /
• pp.223-226
• /
• 2004

Vibration analysis of pipe with Elbow subject to internal pressure and temperature is studied through a commercial finite element analysis tool. The natural frequency of Elbow increased very slightly as internal pressure increases. Meanwhile, the frequency of Elbow decreased as temperature increases. It is shown that frequency deviation caused by temperature was greater than that caused by pressure. As the length of Elbows increases, frequency deviation by temperature stew rapidly, but frequency deviation by pressure was not so high. It is concluded that more concern needs to be focused on temperature rather than on pressure in terms of natural frequency.

• 한국생물환경조절학회:학술대회논문집
• /
• 한국생물환경조절학회 2001년도 봄 학술발표논문집
• /
• pp.100-102
• /
• 2001

본 연구에서는 온실의 난방에 사용되는 열풍식 난방기 등의 배기 연통에 부착하여 배출되는 가스로부터 열을 회수할 수 있는 장치를 개발함에 있어서 연통과 열회수 장치간의 열 교환 성능을 3가지 상이하게 설계된 열 교환 장치(Fig. 1 참조)에 대하여 실험적으로 비교 분석하였다. Fig. 1-(a)는 열 교회수기 개발을 위해 기존에 사용한 장치로서 회수용 공기의 흐름방향이 배기 연통과 직각을 이룬 형식이며, Fig. 1-(b) 및 (c)는 열 회수 성능 개선을 위해 새로 설계된 형식으로서 각각 열 교환 파이프의 배치형식이 상이하나 회수용 공기의 흐름방향이 180도로 굴곡되는 U-자형 흐름이 이루어지도록 하였다. 실험에 사용된 공기 순환 펜의 용량은 AB-형의 경우에는 최대 25㎥/min이고, C-형 및 D-형의 경우는 공히 최대 42㎥/min으로서 송풍전압 조절장치를 이용하여 풍량을 연속적으로 조절할 수 있도록 하였다. U-자형 흐름형식인 C-형 및 D-형의 경우 흐름 방향의 굴곡으로 인한 마찰저항이 있을 것으로 예상은 했으나 당초 예상했던 것에 비해 마찰 저항이 지나치게 큰 것으로 밝혀졌다. 비록 설계된 열교환 튜브의 배열형식별 열 교환기의 외부 모양이 달라 회수기의 표면을 통한 대류 열 교환이 다소 차이를 보일 것으로 예상되지만 본 연구에서는 열 회수장치에 내장된 열 교환 튜브부분만을 통한 열 회수율을 중심으로 형식간의 성능을 비교하였다. 실험을 통하여 측정된 자료중 대표적인 예는 Fig-2와 같으며, 측정자료를 기준으로 분석된 열회수 성능에 대한 설계형식별 비교 결과는 Table-1과 같으며, 분석된 결과를 요약하면 다음과 같다: 1. AB-형 열회수시스템의 경우, 초기 투자비용과 현재의 농용 전력요금 하에서 에너지 절감규모를 비교하면, 대체로 1년을 전후하여 투자에 대한 보상이 충분히 가능할 것으로 판단된다. 2. C-형 및 D-형 열회수시스템의 경우, 열 회수용 공기의 흐름방향이 동일 공간내에서 180도 굴절됨으로서 저항이 크게 발생되어 송풍 펜의 전압 증가에 따른 유속증가가 미미하였으며, 굴절형의 열교환장치는 비록 열교환면적은 직선형과 유사하더라도 송풍 펜의 공기저항이 커져서 결국 열 회수성능이 기대했던 것만큼 크게 개선되지는 못했다. 3. 송풍펜의 용량은 AB-형에 사용된 용량인 25㎥/min 전후가 적절할 것으로 판단되며, 적정 송풍 펜용량 하에서 열 회수성능은 굴절형이 직선형보다 효과적인 것으로 나타났다. 다만, 곡선형은 물론 직선형에서도 열교환 튜브의 배치밀도, 튜브 길이 및 두께 등의 변화에 따른 최적화 연구가 수반되어야 할 것으로 판단된다.

• Nuclear Engineering and Technology
• /
• 제23권3호
• /
• pp.306-315
• /
• 1991

본 연구는 두개의 직선 pipe가 elbow로 연결된 piping system의 내부에 유체가 흐를때 발생하는 out-of-plane 운동을 다루었으며, Extended Hamilton's principle을 이용하여 운동방정식을 유도하였다. clamped-clamped, clamped-pinned; pinned-pinned인 경계조건을 갖는 piping system의 경우, dynamic instability는 일어나지 않음을 고찰하였으며, 각 경계조건에 대한 진동수 방정식으로부터 고유진동수의 수치해를 얻었다. 유체의 속도와 Coriolis힘이 진동수에 미치는 영향을 고찰하였고, 유체의 속도와 압력이 어느값을 넘어설때 buckling-type instability가 일어남을 알았다. 그리고 유체의 속도와 압력의 함수로 등가임계속도를 정의하고 여러가지 경계조건에 대해 buckling 이 일어나는 등가임계속도를 계산하였다.

• 한국시뮬레이션학회논문지
• /
• 제7권2호
• /
• pp.115-123
• /
• 1998

A simulation is performed to investigate the effect of the pipe supports on the change of the natural frequencies of curved pipe systems containing fluid flow, for different elbow angles and geometry of the pipe systems. Based upon the Hamilton's principle, the equations of motions are derived, and the finite element equation is constructed to solve the corresponding eigenvalue problem. The angles of elbows do not affect the change of the fundamental natural frequency, but affect the change of the third or higher natural frequencies. Without any support, the change of the fundamental natural frequency due to the geometric change is smaller than the change of the second or higher natural frequencies. The more curve parts exist in the pipe system, the less change of lower frequency range, compared with the change of higher frequency range, is observed. Spring supports can be used to reduce the fundamental natural frequency, without change of the second or higher natural frequencies. To avoid resonance, which is critically dangerous from the view point of structural dynamics, the mechanical properties such as stiffness or the location of pipe supports are need to be changed to isolate the natural frequencies from the frequency range of dominant vibration modes.