API, ASME 펌프 설치시 허용 평탄도(기울기)

펌프와 같은 회전기계류는 Base plate 위에 하나의 Package 형태로 조립되어 구조물이나 기초 위에 설치 되어집니다(아래 참고 사진). 설치(Installation) 작업은 기초 위에 Package 를 올려 놓은 후 앙카(Anchor) 작업과 레벨링(Leveling) 작업을 동시에 수행하게 됩니다. 이 때 설비의 레벨 평탄도를 맞추는 작업을 하는데 어느 한쪽에 치우치는 현상, 즉 기울어짐을 보정하기 위해서 심플레이트 (Shim plate) 를 끼워 넣어서 평탄도와 레벨링 작업을 완료합니다. 장치가 어느 한쪽으로 치우칠 경우는 기계의 성능(Performance) 에 영향을 끼칠 수 있기 때문에 가능한 수평자와 레벨측정 장치를 이용해서 정밀하게 유지하는 것을 원칙으로 합니다. 본문에서는 이러한 설치 작업시 허용 편차 값이 어느정도 이며 이를 응용하여 각도로는 어느정도까지 허용하는지에 대한 내용을 기술하였습니다.

<Rotate equipment - 출처 위키미디어>

 

펌프 설치시 높이 허용 편차 기준

API 686 - Recommended practices for Machinery installation and installation Design.
Code 3.9.4.4 항에서는 API, ASME Pump 의 Base plate 설치시 높이 수평도에 대한 내용을 아래와 같이 기술하고 있습니다.

1) API Pump 의 경우 장치류의 Base plate의 표면은 가로 세로 방향으로 수평도가
   200 micrometer/meter 이내일 것
2) ASME Pump 의 경우 장치류의 Base plate의 표면은 가로 세로 방향으로 수평도가
   400 micrometer/meter 이내일 것.

수평도 허용치를 아래와 같이 간략히 정리해 보겠습니다.

• 200 um/m for API pump
• 400 um/m for ASME pump 

API 펌프의 설치시의 수평도가 ASME pump 설치시보다 더욱 엄격하다는 것을 알 수 있습니다. um/m 이라는 다소 생소한 단어가 나왔는데요. 단위를 이해하기 위해서 사진을 먼저 보겠습니다. 평탄도 측정 장치입니다.

<Flat Level measuring instrument 출처 Obishi Keiki Seisakusho>

 

Flat level 측정기 중앙에 보면 1 division 0.02 mm/m 이라는 단위를 볼 수 있습니다. 이는 눈금 한 칸당 즉 단위 1m 당 0.02 mm 의 기울기를 가지고 있다는 것을 의미합니다. 이를 그림으로 쉽게 표현하면 아래의 그림과 같이 표현할 수 있습니다.

 

• Flat level 측정기를 올려놓은 상태에서 눈금 한칸이 의미하는 것은 단위 길이(1m) 당 0.02mm 만큼 한쪽으로 치우쳐 있는 것을 의미합니다. 
• 눈금이 2칸일 경우는 0.02 x 2 = 0.04 mm 를 의미하는 것이지요.
• 만약 측정하는 대상의 길이가 10meter 라면 0.2mm 높이 편차가 발생하는 것을 의미합니다. ∴ 0.02mm/m = 0.2mm/10m = 2mm/100m  

Flat level 측정기를 확인하기 위해서 Code 에서 기준하고 있는 오차범위를 재 정의 하면 다음과 같습니다.

단위 환산을 먼저 하면 1um = 0.001mm 이므로 허용치는 다음과 같습니다.

• 200 um/m for API pump = 0.2 mm/m
• 400 um/m for ASME pump = 0.4 mm/m

이를 다시 각도로 환산하면 다음과 같습니다.

* 100um/m = 0.0001 radians = 0.0057 degrees

• 200 um/m for API pump = 0.2 mm/m = 0.0114 degrees (0.0057x2)
• 400 um/m for ASME pump = 0.4 mm/m = 0.0228 degrees (0.0057x4)

내용정리

이해하기 위해서 숫자를 많이 적어 보았는데요 핵심적인 내용을 정리하며 다음과 같습니다.

• 회전기계의 base plate 의 평탄도 기준은 API 686 3.9.4.4 항에서 기준을 찾아 볼 수 있으며 API pump 는 200 um/m (기울기 0.0114 degrees) 이내로 설치, ASME pump 는 400 um/m (0.0228 degrees)이내로 평탄도를 유지한다는 것 입니다.

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