KR20060108185A - 에어컨 배관 진동 해석 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 에어컨 배관 진동 해석 장치는, 배관의 물성치와 조건을 입력하여 메쉬를 나눠서 진동 해석 모델을 생성시키는 에어컨 배관 전용 모듈러와; 상기 배관전용 모듈러에서 생성된 모델을 주파수 대역에 따라 입력하여 진동 주파수를 해석하는 복수의 배관진동 해석수단과; 상기 복수의 배관진동 해석수단에서 해석된 각각의 결과를 공통으로 처리하는 후처리 수단을 포함하여 구성됨으로써, 하나의 시스템으로 간단하게 전 영역의 진동을 해석할 수 있게 되어 진동 해석을 위한 작업성 및 생산성이 향상될 수 있게 된다.

에어컨, 배관, FEM, PFFEM, CAD, Post processor, 전용 모듈러

Description

에어컨 배관 진동 해석 장치 및 방법{Pipe vibration analysis device for air-conditioner its method}

도 1은 종래 에어컨 배관 진동 해석 방법이 도시된 순서도,

도 2는 본 발명에 따른 에어컨 배관 진동 해석 장치가 도시된 블록도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

50 : 에어컨 배관 전용 모듈러

60 : 배관진동 해석수단, FEM 프로그램

70 : 배관진동 해석수단, PFFEM 프로그램

80 : 후처리 수단

본 발명은 에어컨 등에 구비된 배관의 진동을 해석하는 장치에 관한 것으로서, 특히 전 주파수 대역의 진동을 하나의 모듈화된 시스템을 이용하여 해석할 수 있는 에어컨 배관 진동 해석 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 공기 조화기에는 압축기, 응축기, 팽창기, 증발기 등으로 이루어진 냉동 사이클 장치가 구비되는 바, 상기 각각의 구성 요소는 냉매가 유동할 수 있도록 배관으로 연결된다.

최근 공기 조화기는 하나의 실외기에 여러 대의 실내기를 연결하여 사용하거나, 압축기도 운전 주파수를 가변시킬 수 있도록 여러 대의 압축기를 사용하거나 가변형 압축기를 사용하는 등 전체적인 에어컨 시스템의 구조가 복잡해지고 있다.

따라서 압축기의 운전 방식이 다양화되고, 이에 따라 냉매 배관을 통해 유동하는 냉매의 압력도 운전 조건에 따라 크게 달라지면서 배관의 진동이 심해져 주요한 소음 발생 요소가 되고 있으므로, 배관에서 발생된 진동에 대한 정확한 해석을 기초로 하여 진동 및 소음 발생을 최소화시킬 것이 요구되고 있다.

도 1은 종래 기술에서 고주파 영역의 배관 진동 해석 방법이 도시된 순서도이다.

종래에는 상기와 같이 설치되는 배관의 진동을 해석하기 위해 CAD(Computer Aided Design)(10)와, 저주파 영역의 FEM(Finite Element Method)(20) 그리고 중고주파 영역의 PFFEM(Power Flow Finite Element Method)(30)등 주로 3가지 프로그램을 사용하여 해석하고 있다.

상기 FEM 프로그램(20)은 자신의 모듈러(Modeler)가 있지만, 진동 해석을 위한 전 배관 즉, 제품을 표현하기에는 기능이 부족하여 대부분 제품이 CAD로 제작됨에 따라 외부의 CAD(10) 파일을 변환하여 불러들인 후 해석을 할 수 있도록, 물성치(Property)나 메쉬(Mesh)를 만든 후에 해석을 수행하고 이를 확인하는 시스템이 었다.

상기 PFFEM 프로그램(30)은 유일한 중고주파 영역의 진동 분석 시스템인 장점이 있으나, 전후 처리기(Pre-Post processor)가 없어서 외부 즉, 상기 FEM 프로그램(20)에서 이미 메쉬(Mesh)까지 나누어진 모델을 불러 들어야 하고, 이를 다시 PFFE 모델 즉, 자신의 모델로 변환한 다음, 이를 기반으로 해석을 수행하고, 그 결과는 프로그램 창으로 확인할 수 있는 시스템이다.

그러나 상기한 바와 같은 종래 배관 진동 해석 방법은 배관의 중고주파 영역을 포함하여 전체 진동을 해석하기 위해서는 상기한 바와 같이 3개의 다른 프로그램(10)(20)(30)을 모두 사용하여야 하므로, 진동 해석 과정이 상당히 복잡해지고, 또한 각각의 버전이 달라지는 경우에 데이터 호환에 문제가 많이 발생하여 해석 대상도 크게 제한되는 문제점이 있다.

또한, 종래에는 중고주파 영역의 진동을 해석하기 위해 PFFEM 프로그램(30)을 사용하는 경우에 도 1에서와 같이 반드시 FEM 프로그램(20)을 이용해야 하고 또는 그림을 만들어주는 전후 처리기(Pre-Post Processor)가 없기 때문에 상당한 불편이 따르는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 하나의 시스템으로 배관의 전 주파수 대역의 진동을 해석할 수 있도록 구성함으로써 진동 해석을 위한 작업성 및 생산성이 향상될 수 있도록 하는 에어컨 배관 진동 해석 장치 및 방법을 제공하는 데 목적이 있다.

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 에어컨 배관 진동 해석 장치는, 배관의 물성치와 조건을 입력하여 메쉬를 나눠서 진동 해석 모델을 생성시키는 에어컨 배관 전용 모듈러와; 상기 배관전용 모듈러에서 생성된 모델을 주파수 대역에 따라 입력하여 진동 주파수를 해석하는 복수의 배관진동 해석수단과; 상기 복수의 배관진동 해석수단에서 해석된 각각의 결과를 공통으로 처리하는 후처리 수단을 포함한 것을 특징으로 한다.

상기 배관진동 해석수단은 FEM 프로그램과 또는 PFFEM 프로그램인 것을 특징으로 한다.

또한 상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 에어컨 배관 진동 해석 방법은, 진동 특성을 해석하고자 하는 배관들의 3D CAD로 작성하고, 상기 배관의 물성치 및 기타 입력 조건을 입력한 다음 메쉬를 나눠서 FEM, PFFEM 모델을 생성시키는 단계와; 상기 단계에서 생성된 두 모델을 진동 주파수 영역에 따라 FEM 또는 PFFEM 중 원하는 프로그램을 선택하여 주파수 대역을 해석하는 단계와; 상기 단계에서 해석된 결과를 공통의 후처리 프로그램에서 같은 기준으로 비교하여 처리하는 단계를 포함한 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하면 다음 과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 에어컨 배관 진동 해석 장치가 도시된 블록도이다.

이에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 에어컨 배관 진동 해석 장치는, 배관의 물성치와 조건을 입력하여 메쉬를 나눠서 진동 해석 모델을 생성시키는 에어컨 배관 전용 모듈러(50)와, 상기 배관전용 모듈러(50)에서 생성된 모델을 주파수 대역에 따라 입력하여 진동 주파수를 해석하는 복수의 배관진동 해석수단(60,70)과, 상기 복수의 배관진동 해석수단(60,70)에서 해석된 각각의 결과를 공통으로 처리하는 후처리 수단(Post-Processor)(80)으로 구성된다.

상기 에어컨 배관 전용 모듈러(50)는 에어컨 배관 전용으로 설계하는 것이 바람직하며, 에어컨에 구비되는 모든 배관 부품들이 라이브러리(library)에 보관된 조건에서, 반자동 방식으로 설계 또는 진동 해석할 배관을 변형할 수 있도록 구성된다.

즉, 에어컨 배관 전용 모듈러(50)는 이미 모든 배관과 그에 따른 부품들이 초기에 결정되어 있는 상태에서 완성된 배관 도면을 입력하거나, 입력창의 간단한 변수 제어로 변형하여 진동 해석할 배관을 3D CAD로 작성하고 난 다음, 상기 배관의 물성치 및 입력 조건을 입력함과 아울러 메쉬(Mesh)를 나눠서 후술할 진동 해석 프로그램의 FEM, PFFEM 모델을 생성시키도록 구성되는 것이다.

상기 배관진동 해석수단(60,70)은 종래 기술에서 설명한 바와 같은 FEM(Finite Element Method) 프로그램(60)과 또는 PFFEM(Power Flow Finite Element Method) 프로그램(70)으로 이루어지는 것이 바람직한 바, 전술한 바와 같 이 상기 FEM(60)은 저주파 진동 영역 해석에 주로 사용하고, PFFEM(70)는 주로 중고주파 영역의 진동 해석에 이용되도록 구성된다.

이와 같은 배관진동 해석수단(60,70)은 상기 에어컨 배관 전용 모듈러(50)에서 생성된 모델을 진동 주파수 대역에 따라 상기 두 프로그램 중 원하는 해석 프로그램을 선택하여 배관의 진동을 해석하도록 구성된다.

상기 후처리 수단(80)은 상기 배관진동 해석수단(60,70)인 PFFEM 결과와 FEM 결과를 공용으로 동시에 처리할 수 있도록 구성되고, 이렇게 처리되어 제작된 그림은 CAD(90) 등 출력 수단 등을 통해 바로 출력할 수 있도록 이루어진다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 에어컨 배관 진동 해석 장치 및 방법의 작용을 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 에어컨 배관 진동 해석 장치는 별도의 프로그램을 따로 따로 이용하여 해석하지 않고 하나의 프로세스를 통해 간단하게 처리할 수 있게 된다.

즉, 특정 배관에 대하여 진동 특성을 해석하고자 할 때, 에어컨 배관 전용 모듈러(50)를 통해 이미 모든 배관과 부품들이 초기에 결정이 되어있는 라이브러리 데이터를 이용하여 완성된 배관 도면을 입력 즉, 마우스로 드래깅(Dragging)하거나 입력창의 간단한 변수 제어로 변형하여 진동 해석할 배관을 3D CAD로 작성한다.

이후 에어컨 배관 전용 모듈러(50)에서 진동 해석할 배관의 물성치 및 기타 입력 조건을 입력하고, 바로 메쉬를 나눠서 배관진동 해석수단(60,70)에 입력할 FEM, PFFEM 모델을 생성시킨다.

이와 같이 생성된 두 가지 모델은 진동 주파수 영역에 따라 FEM(60) 또는 PFFEM(70) 중 원하는 프로그램을 선택하여 원하는 주파수 대역을 해석한다.

상기 배관진동 해석수단(60,70)에서 해석된 결과는 공통의 후처리 프로그램인 상기 후처리 수단(80)에서 두 개의 결과를 별도의 처리 없이 하나의 프로그램으로 같은 기준에서 비교하여 처리하게 된다.

한편, 상기와 같은 진동 해석 과정에서 얻어진 결과가 만족스럽지 않을 경우에는 상기 에어컨 배관 전용 모듈러(50)에서 전 과정에서 입력된 도면을 변경한 다음, 상기와 같은 방법으로 반복하여 적절한 진동 주파수 대역의 배관을 결정하여 설계한다.

그리고 상기와 같이 상기 후처리 수단(80)에서 출력된 결과는 CAD 출력 모듈(90)을 이용하여, 각각의 배관으로 분해한 다음 별도의 처리 없이 바로 출력하여 처리할 수 있다.

상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명에 따른 에어컨 배관 진동 해석 장치 및 방법은, 하나의 시스템으로 배관의 전 주파수 대역의 진동을 해석할 수 있도록 구성되기 때문에 하나의 프로그램으로 간단하게 전 영역의 진동을 해석할 수 있게 되어 진동 해석을 위한 작업성 및 생산성이 향상될 수 있는 이점을 제공하게 된다.

Claims (3)

1. 배관의 물성치와 조건을 입력하여 메쉬를 나눠서 진동 해석 모델을 생성시키는 에어컨 배관 전용 모듈러와;

   상기 배관전용 모듈러에서 생성된 모델을 주파수 대역에 따라 입력하여 진동 주파수를 해석하는 복수의 배관진동 해석수단과;

   상기 복수의 배관진동 해석수단에서 해석된 각각의 결과를 공통으로 처리하는 후처리 수단을 포함한 것을 특징으로 하는 에어컨 배관 진동 해석 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 배관진동 해석수단은 FEM 프로그램과 또는 PFFEM 프로그램인 것을 특징으로 하는 에어컨 배관 진동 해석 장치.
3. 진동 특성을 해석하고자 하는 배관들의 3D CAD로 작성하고, 상기 배관의 물성치 및 기타 입력 조건을 입력한 다음 메쉬를 나눠서 FEM, PFFEM 모델을 생성시키는 단계와;

   상기 단계에서 생성된 두 모델을 진동 주파수 영역에 따라 FEM 또는 PFFEM 중 원하는 프로그램을 선택하여 주파수 대역을 해석하는 단계와;

   상기 단계에서 해석된 결과를 공통의 후처리 프로그램에서 같은 기준으로 비교하여 처리하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 에어컨 배관 진동 해석 방법.

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