압축기의 고장 진단방법

[그림자(朴 鉉求)]

압축기의 고장 진단방법 

 ※ 압축기의 절연저항 측정

압축기의 절연저항은 그림과 같이 압축기의 터미널과 비충전 금속부에 절연저항계를 접속하여 측정한다. 그리고 10㏁ 이상인 것을 확인한다.
압축기는 운전 중에 절연저항이 변화하는 것도 있다. 그러기 때문에 필요에 따라서 운전 직후의 절연저항을 측정하여 본다.
에어컨에 사용되는 R-22는 액상에서 유전율(誘電率)이 높아진다. 또 불순물이 혼입되어 있을 때에는 전기 저항치가 극도로 작아지고, 절연불량을 일으키게 된다. 따라서 냉매계의 불순물 혼입을 절대로 막아야 한다.

▶ 전기적 저항

1. 접지점검(GROUND TEST)

접지상태의 점검은 삼상이든 단상이든 같은 방법으로 한다.

■ 점검방법 :
① 기기로 인입되는 전원을 차단한다.
② 압축기 단자에 연결된 배선을 제거한다.
③ 압축기 단자와 토출(흡입) 파이프를 깨끗하게 한다.
④ OHM METER의 R×1K 스케일을 사용하여 토출(흡입) 파이프와 각 단자간의 저항을 측정한다.

☞ 지침이 현저하게 움직이는 단자는 접지된 상태이므로 압축기를 교체해야 한다.


2. 압축기 단자의 오결선 점검

압축기 단자의 커버에 있는 압축기 단자 배선도 및 제품의 전기회로도를 점검하여 오결선이 없는가를 점검한다.


3. 전선의 단선 및 과부하 보호기의 작동상태 점검


이 점검은 모터 내부의 권선단선 상태를 점검하는 것으로서 과부하 보호기가 내장된 단상 압축기에 있어서 이 시험은 과부하보호기의 작동과 권선의 단선을 구분해낼 수 있다.

■ 점검방법 :
① 기기로 인입되는 전원을 차단한다.
② 압축기 단자에서 배선을 제거한다.
③ 접지상태를 점검한 후 압축기를 충분히 냉각시킨다.(상온)
④ OHM METER R×1K스케일을 사용하여 저항을 측정한다.

 

☞ · 단상 압축기일 때 - 각 단자간을 측정하여 지침이 움직이지 않으면 개방된 상태이다.
· 삼상 압축기일 때 - 각 단자간을 측정하여 지침이 움직이지 않는 두 단자간은 권선이 단선된 것이다. 이때는 압축기를 교체해야 한다.

 

 

* 과부하 보호기 작동원인

과부하 보호기는 아래와 같은 원인으로 작동되는 수가 있으므로 반드시 원인을 찾아 제거할 것.

- 저전압 상태의 운전
- 운전 혹은 시동 기구의 결함
- 응축기 코일의 막힘, 응축기 모터의 결함, 액라인의 폐쇄 또는
INJECTION CAPILLARY의 폐쇄 등에 의한 압축기 모터의 과열에 기인한다.

 

 

▶ 기계적인 고장

1. 기동불량

압축기는 기동되지 않으면서 기동 전류가 계속적으로 흐르고 있는 것을 말한다.

■
점검방법 :
① CAPACITOR를 점검한다. (압축기 기동용 혹은 운전용 CAP-ACITOR를 사용한 기종)
② 기동용 릴레이를 점검한다.(압축기 기동용 릴레이를 사용한 기종)
③ 이상이 없으면 압축기 내부의 마모, 윤활기구의 파손 등에 의한 LOCK로 판단하고 압축기를 교체한다.

2. 압축불량

압축기는 운전하지만 냉방능력이 약하고 고압측 압력이 낮고 저압측 압력이 높게 나타나는 상태이다. 원인은 압축기 내부의 밸브의 파손, 커넥팅로드나 크랭크샤프트의 손상, 기타내부의 누설에 의한 것이다.

■
점검방법 :
① 응축기 팬을 정지시키고 운전을 시켜서 고압측 압력이 상승하지 않으면 압축불량이다.
②  압축기의 토출측 파이프의 온도측정 - 이상저온(50℃ 이하)일 때는 압축불량이다.
③  운전전류측정 - 표시치보다 현저하게 적은 경우(1/2)에는 압축 불량이다.

④ 시스템의 펌프다운 시험을 하여 압축능력을 점검할 수 있다.


※  펌프다운 시

① 제품의 전원을
OFF한다.
② 액라인 서비스밸브를 닫는다.(변봉을 시계방향으로 돌려 변봉을 닫는다.)
③ 게이지를 연결한다.
④ 제품을 기동하고 흡입압력을 관찰한다.
⑤ 시스템을 펌프다운하여 압축기가 정상이면 압력이 0~5psi·G(0~0.35㎏/cm2·G)에서 유지되고,
흡입압력이 상승되면 내부누설, 밸브 파손 등으로 인한 압축불량이다.


3. 운전 중에 과전류가 흐를 경우


작동압력을 점검하여 이상이 없으면 압축기 베어링의 손상으로 추정하고 압축기를 교체한다. 냉매 과잉충전의 경우에도 과전류가 흐를 수 있다.
http://blog.naver.com/namsong6/60010245996 ]

 

 

 자료

냉매압축기의 기계적인 고장 및 대책-1
◎냉매압축기의 기계적인 고장 및 대책-1◎
코펄랜드사의 매뉴얼을 편집,재구성 하였습니다.
Discus콤프레샤의 내부구조도
1.냉동시스템의 운영 및  유지 관리상의 책임한계 때문에 "압축기 고장의 원인이 무엇인가?"하는 문제가 종종 제기 되고 있다. 이러한 문제의 해결책의 일환으로 고장난 압축기와 그 장치를 면밀히 분석 , 검토하여 ㅅ시스템이 압축기 고장에 어떤 영향을 미쳤는가 , 그 직접적인 원인은 어디에 있는가를 알기위해 압축기의 기계적인 고장에 대해 검토하고자 한다.
2. 일단 압축기가 고장난 경우 그 고장의 원인을 찾아 제거하지 않는 한 유사한 고장은 반복해서 일어날 가능성이 많다. 관련업체의 보고에 의하면 정상적인 장치에서의 압축기의 교체와 장치에 이상이 있어 압축기가 고장나서 교체되는 경우를 (단 ,장치상의 고장원인 제거없이)비교해 본 결과 무려 4배의 교체회수를 기록하고 있다는 것이다. 이것은 압축기 고장의 주요원인은 잘못된 장치에서 기인된다는 것을 말해주고 있는 것이다.
3.하자기간내에 고장나서 회수된 압축기의 고장원인을 분석한 결과 60% 정도가 전기적인 고장이고 그 중 절반 정도는 장치사의 부조화로부터 압축기가 영향을 받아 기계적인 손상이 전기적인 고장을 일으킨 경우이다.
4. 하자기간  이내이든 하자보수기간이 경과되었든 간에 고장난 압축기를 현장에서 분해하는 것은 비용절감의 효과가 있을 뿐만 아니라 대부분의 경우 기계고장의 실마리를 찾는 가장 좋은 방법이며 , 그  발견된  원인의 대부분이 장치의 잘못에서 기인된다는 것을 알 수 있다.
5.가장 빈번한 압축기 고장의 원인들은 다음과 같다.
1)LIQUID BACK(액백)
2)LIQUID BACK(액백) 상태에서의 기동
3)장치내가 깨끗하지 않을시 ( 불순물)
4)과열
5)윤활유 부족
상기 고장원인에 대해 항목별로 좀 더 자세히 검토하고자 한다.

 

◎냉매압축기의 기계적인 고장 및 대책-2◎
6. 액백은  압축기로 필요이상의 액냉매가 흘러들어 오는 것을 말하는데 이 경우 압축기는 위험하게 된다.  반밀폐형 압축기는 모타냉각 방식에 따라 크랭크케이스로 액냉매가 흘르거나 흡입변을 통해 액냉매가 실린더로 흘러 윤활유의 점도를 떨어트리게 된다.
7.  반밀폐형 압축기의 모타냉각방식 중 공기냉각방식은 모타냉각을 공기 순환에 의하는 것인데 흡입가스는 흡입변을 통해 실린더로 바로 흐르게 되므로 극소량일 경우는 압축열에 의해 증발하게 되나 액냉매 입자가 크고 양이 많을 시는 실린더 벽의 윤활유를 씻어내리게 되어 실린더 벽이나 피스톤 , 피스톤링 등을 마모시키거나 손상시키게 된다.
8.  액냉매는 비압축성이므로 다량의 액냉매가 압추기로 흘러들어올 시 먼저 흡입변이나 토출변이 파괴되고 밸브 플레이트의 가스켓이 파손되며 심할 경우 크랭크샤프트 파손의 원인이 되기도 한다 . 또한 심한 액햄머등에 의해서도 크랭크샤프트 절단의 원인이 된다.
9.  대부분의 서비스기사들은 압축기에서 이상음이 들릴 경우 이 이상음이 헐거워졌거나 마모된 부품으로부터 나는 소리라고 믿고 있을 것이며 , 압축기 자체에 문제가 있다고 생각하게 된다.  공기냉각방식인 K모델의 압축기를 실험실에서 액냉매를 흡입측에 흘러넣으면서 운전해 본 결과 처음에는 흡입써비스 밸브와 헤드에 적상현상이 나타나고  계속해서 액냉매를 흘러보내니  크랭크케이스에 윤활유는 포화상태가 되었다.   계속해서 액냉매를 공급한 결과 에리한 액햄머음이 발생된다.
만일 이런 현상이 크랭크케이스로부터 발생된다면 그리고 이런 상태에서 압축기가 운전된다면 압축기내 윤활유가 액냉매로 희석되어 점도가 떨어지는 것은 순식간이며 이상음이 발생되게 될 것이다.
일부 경험이 없는 냉동 기사들은 이때의 발생음은 기계의 부품의 헐거움이나 마모로 발생되는 소리로 오인하게 될 것이다. 이런 경우는  단시간이라도 압축기 고장의 결과를 초래할 수 있으며 압력은 순간적으로 70kg/㎠까지 상승될 것이다.
10.  냉매냉각 방식의 압축기에서는 냉매는 모터끝에서부터 흘러들어와 모터를 냉각하고 흡입밸브로 들어가게 된다. 만일 냉매 가스속에 액분이 없다면 문제는 없겠지만 액냉매가 흘러 들어온다면 대부분의 액냉매는 모터를 지나 크랭크케이스로 흘러들어 크랭크케이스의 윤활유를 희석시키게 되며 이 희석된 유는 오일펌프를 통해 메인베어링 , 롯드 베어링 및 피스톤 등 윤활부위로 공급되어진다.
11.  점도가 떨어진 유는 윤활성능이 저하되어 마찰부위에 과열현상이 발생되어 결국 롯드 , 크랭크샤프트 의 손상 및 마모 , 나아가서는 고착현상을 일으키게 된다.
12.  만일 중앙 및 모터 엔드베어링이 심하게 마모되면 크랭크샤프트가 내려앉게 되며 , 그 결과 모타의 로터가 코아와 접촉하게  되고 이 상태가 계속되면 모터가 소손되는 것은 시간문제이다.
13.  액냉매가 압축기로 로는 것을 알기란 쉽지 않다. 그렇다고 걱정만 하고 있을 수 만도 없는 일이다. 압축기로 액이 오는지를 알 수 있는 유일한 방법은 흡입측 배관의 과열도를 측정하는 것이다. 만일 운전 중에있는 장치에서 과열도가 11℃미만으로 유지되고 있다면 액백이 일어날 확률은 거의 없다고 판단할 수 있는 것이다.  운전중 액백이 일어날 수 있는 것은 반드시 계속적이라고 보기 어려우며 냉도 기사가 장치를 점검중에만 일어나는 것도 아니며  장치의 운전중 간헐적으로 일어날 수 있는 것이다.
14.  사전에 적절하게 설계되고 조정된 장치라 하더라도 증발기 코일이 지나치게 더러워졌다든지 적상상태가 심하던지 팬날개가 파손되거나 모터의 고장 등으로 풍량에 급격한 변동이 발생되어 부하감소 현상이 발생시 이는 액백의 첫번째 원인이 되며 , 지나치게 큰 용량의 팽창변 , 잘못된 팽창변 조정 , 감온구의 위치 선정의 잘못 및 접촉불량 , 균압관의 적절한 위치 선정 등 팽창변 선정에서부터 주변배관 및 과열도 조정 등이 잘못되었을 경우가 두번째 원인이다.

◎냉매압축기의 기계적인 고장 및 대책-3◎
15.  저온 냉동장치에서 적절한 제상 주기를 결정하는 것은 매우 중요하다. 지나친 적상상태는 증발기를 통과하는 풍량을 격감시키고 증발기의 부하를 경감시키게됨에 따라
1)팽창변이 헌팅현상이 발생되고 증발기 및 증발기주변의 트랩 등에 유가 고이게 된다.
2)냉매의 유속이 저하되게 된다.
상기 1)항의 팽창변 헌팅 현상에 의해 자동 팽창변의 조절기능이 떨어지게되고 냉매액의 제어가 제대로 이루어지지 않게 되므로 일시적인 액백현상이 일어나거나   2)항의 냉매유속의 저하로 윤활유 회수가 저조하게 되므로 윤활유 부족에 의한 고장이 발생될 수 있다. 따라서 적절한 제상방법의 선택 및 실제 운전에서 제상주기 설정은 매우 중요하고 신중하게 결정되야 하며 , 수시로 이의 작동상태를 점검하고 이상시 고장원인을 제거하여 정상작동이 되도록해야한다.
16.   잘못된 배관의 설계나 시공 , 적절치 못한 액분리기의 선정  등은 냉매의 제어를 어렵게 하여 압축기에 액냉매를 흘러 보내게 된다.  특히 공기냉각방식의 압축기에서는 신중하게 고려되어야 한다. 적절히 설계된  배관이나 액분리기의 선정 및 바른 시공은 압축기가 정상가동되도록 유지하는데 필수적인 요건이다.
17.   운전중 흡입배관과 압축기 측에 적상이 된다는 것은 매우 좋지 않으며 특히 저온 냉동장치에는 더욱 경계해야 할 현상이다. 이러한 상태를 막을 수 있는 확실한 방법은 압축기 측  흡입 배관으로 오는 냉매가스의 과열도를 측정하여 적정한 수준으로 유지시키는 것이다.
18.   압축기의 크랭크케이스내에 액냉매가 다량 고여있다가 가동될 때가 있는데 이는 압축기 고장의 가장 흔한 경우이며 이런 상태는 압축기 휴지기간중에 압축기로 냉매가 유입된다는 증거이므로 그 원인을 찾아 신속히 고장 원인을 제거해야 한다.
19.   냉매와 윤활유가 혼합된 경우의 상태 변화를 알기위해 2개의 실험관(유리관)에 똑같이 반정도 윤활유를 채우고 한쪽에만 액냉매를  주입하면 , 서서히 안정되어 포화되면서 층을 이루는 것을 볼 수 있다.  냉매와 유가 혼합될 경우 유의 온도가 낮고  냉매가스의 압력이 높을수록 유에 흡입되는 냉매량이 많아지며 프레온에서는 냉매가 유보다 비중이 크므로 크랭크케이스 밑바닥에 냉매가 고이고 그 위에는 실험한 결과와 같이 유가 층을 이루어 떠있게 되어 유면계에서 정확한 유면을 볼 수 없게 된다.
20.   위와같은 상태에서 압축기가 기동을 하게되면 크랭크 케이스가 갑작스런 압력변동으로 액냉매가 증발되면서 다량의 유가 흡입변으로 흡입되어 유햄머가 일어나며 , 압축기 크랭크 케이스에서는 심한 오일포밍현상을 일으키며 냉매와 유의 혼합물이 거품 상태로써 유펌프에 흡입되어 윤활부위로 흘러가게 되는데 , 이 거품상태의 냉매유 혼합물은 점도가 극도로 저하되고 가스증발 현상까지 수반하므로 효과적인 유막을 형성하지 못해 윤활 부위에 마찰열이 발생되게 되므로 피스톤 , 롯드 , 크랭크 샤프트 , 베어링 등이 손상 내지는 파손으로 진행되게 된다.
21.   따라서 이렇게 위험한 기동이 일어나지 않도록 장치 설계자는 가능한한 냉매가 오일 충전량을 필요한 최소량이 되도록 하며 크랭크 케이스 히타를 장착해 유의 온도를 적정 수준으로 유지하는 등의 보완책이 강구되어야 한다.  특히 동절기 기계실(기계주변)의 온도가 최하 5℃이상으로 유지되도록 하는 등의 대책이 이루어져야 한다.  단 , 압축기 주변온도가 지나치게 낮을 경우에는 크랭크 케이스 히타만으로는 위험한 상태를 예방할 수 없다.
22.   크랭크 케이스 히타의 장착만으로는 정지중 압축기 크랭크 케이스로 냉매액이 흘러들어오는 것을 예방할 수는 없고 , 단지 흘러 들어온 냉매액을 크랭크 케이스가 적정온도를 유지하므로써 냉매가 유에 혼합되지 않고 증발되도록 하는 기능만을 할 뿐이다.  따라서 정지중 크랭크 케이스로 냉매액이 흘러들어오지 않도록 예방하기 위해서는 장치가 Punp Down System으로 운전되도록 하는 것이 바람직한 것이다.    펌프다운시스템이란 장치가 운전을 종료하기 시작하면 액관에 설치된 전자변이 먼저 잠기므로 전자변 이후 즉 증발기입구에서  , 증발기 출구 ,압축기에 이르는 흡입배관 (저압측) 냉매 가스의 잔류량을 최소로 한 후 압축기가 정지 되도록 설계하는 것을 말한다.
23.   펌프다운 시스템이 아닌 전열 제상 장치에서 압축기 정지중 액냉매가 압축기로 흘러들어오는 사례가 빈번히 발생되고 있다.  압축기가 어느 정도 온도를 유지하고 있다 하더라도 전열 제상중 증발기 코일에 가해지는 열로 흡입배관이나 액분리기에 냉매액이 고이게 되고 제상종료 후 압축기 기동시에 압축기로 액이 흘러들어와서 액백현상이 일어나게 된다.  만일 압축기 크랭크 케이스에 다량의 액냉매가 흘러들어왔다면 유압보호스위치가 작동되게 될 것이다.
그리고 압축기 주변이나 압축기 자체온도가 낮다면 전술한 바와같이 유에 혼합되는 냉매량은 증가되므로 문제는 복잡해지게 된다.
24.   위에 설명한 크랭크 케이스내에 액냉매가 혼입되는 것을 방지하기 위해서 냉동기사는 다음  사항을 필히 준수해야 한다.
1)압축기 설치위치의 주변온도가 동절기에는 적어도 5℃이상을 유지할 수 있도록 할        것.
2) 펌프다운 시스템을 채택할 것.
3) 압축기의 유면을 적정선으로 유지할 것.
4) 크랭크 케이스 히타를 장착할 것.
5)장치에 충진되는 냉매량을 최소 적정 수준으로 할 것.

 

◎냉매압축기의 기계적인 고장 및 대책-4◎
25.   액 햄머링은  다량의 냉매와 유가 압축기 실린더에 흡입되면서  발생하는 현상이며 , 공기냉각방식의 압축기에서는 과도한 액백이 주요인이며  냉매냉각 방식압축기에서는 장치가 정지중에 압축기로 과대한 액냉매가 흘러들어 시동시에 발생되는 액 및 유 햄머링이 주요인이다.
26.   만일 작동중의 압축기가 액햄머를 일으킨다면 압축기 흡입변이 휘어지게 될 것이며 압축기의 피스톤은 수압기의 피스톤과 같은 힘을 받게 될 것이다.  그러나 냉매 압축기는 가스만을 압축할 수 있도록 설계,제작되므로 실린더에 액냉매가 흡입된다면  기계의 모든 부분이 과도한 힘을 받게 되며 결과적으로 기계 파손에 이르게 된다.
27.  만일  다량의 액냉매가  흡입구를 통해 흡입된다면  흡입리드변은 휘어지거나 파손될 것이며  액 압축이 계속된다면 냉매액은 토출변의 리드에도 같은 손상을 주게 될 것이며 심한 경우 고압리드변의 지지볼트가 파손되어 이탈되는 결과를 초래하게 될수도 있다.
28.  액 햄머시 발생되는 힘은 엄청나므로 순간적으로 70㎏/㎠를 넘는 것으로 측정되었으므로 크랭크 샤프트 롯드에 과부하가 걸리게 되어 크랭크 샤프트나  롯드가 파손되거나 휘고 밸브플레이트 가스켓이 파손되는  경우도 허다하다.
29.   액햄머가 계속될 경우 액햄머시 일어날 수 있는 두 번째 현상은 피스톤 핀 , 롯드홀(피스톤 핀과의 연결구)의 마모이다.   정상부하시의 작동은 윤활만 정상이면 이상마모는 없다.  그러나  리드가 휘거나 파손되고  밸브플레이트가 파손되었을 때 배출가스가 재팽창이 되고 이 상태가  지속되면  피스톤핀 저부를 압박하여  이곳의 윤활을 어렵게 하므로써 롯드홀의 이상 마모를 초래하게 되며  녹킹음이 발생하게 된다.
30.   액 햄머는 장치나 압축기에 치명적인 악영향을 주므로 사전에 예방해야한다.우선 장치의 설계에서 현장설비 완료까지 , 그리고  시운전 과정에서의 적절한  제어장치 및  각 조절밸브의 적정한 조절 등을  통해 정상적인  운전이 유지되도록  해야하며  운전중에는 적정한 유지관리 및  보수가 이루어지므로써  운전중이거나 정지중에 다량의 냉매액이 압축기로 흘러드는 것을 방지하는 것이 가장 중요한 일이다.
31.   치명적인 액 햄머현상을 막기위한 방지책
1) 압축기 설치 주위온도를 적절하게 유지할 것 .동절기 기계주위온도 5℃이상)
2  크랭크 케이스히타를 장착할 것.
3) 펌프다운 제어를 할 것.
4) 적당한 제상 주기와 제상방법
5) 저압차단스위치(L.P)의 설정치를 장치특성에 맞게 할 것.
6) 적정한 팽창밸브의 선정 및 조정.
7) 증발기의 공기 흐름을 좋게할 것.
8) 액분리기는 적정한 규격을 선정할 것.
9) 저압측의 트랩 및 배관을 정확히 시공할 것.

 

 

◎냉매압축기의 기계적인 고장 및 대책-5◎
32.    압축기 가동시에 예상되는 모타손실열과 마찰 부위에서 발생되는 마찰열, 압축일이 열로 변하는 것 등은 압축기 설계당시에 고려되므로 큰 문제는 없으나 비정상적인 운전 상태하에서 장치내의 윤활유 및 냉매등과의 화학적인 변화등이 압축기 고장의 원인이 되고 있다.
33.    지속적인 과열은 압축기 뿐만아니라 장치 전체에도 악영향을 미치게 된다.  유와 냉각가스는 적정온도 , 깨끗하고 정상적인 장치내에서는 화학적으로 안정되어 있으나  과열발생시에는 걷잡을 수 없는 파급 효과를 가져올 수가 있다.
34.    과열에 의해 발생되는 가장 명백한 현상은  고압변 리드나  밸브플레이트 고압 부위에 카본이 형성되게되고 이 현상은 다시 오일 탄화를 불러 급기야는 배출리드가 악화되거나 누설이 발생되고 계속될 경우 파손이 된다.
35.    그리고 다음에는 콘넥팅 롯드와 피스톤 핀홀의 마모가 발생된다.
36.    카본의 생성과 유의 탄화는 드라이어의 막힘에 의해서도 발생될 수 있다.
37.    만일 압축기 내부에 오일 슬럿시(유의 침전물)와 카본 등이 형성되어 있으면  압축기 내부 및 유통로 등에 코팅현상이 생기게 되며  이렇게 되면  유 통로가 좁아져서 궁극적으로  압축기 고장이 발생되는 원인이 된다.
38.   따라서 압축기에서의 가장 중요한 점은 토출구에서의 열 발생이 실린더 벽까지 전도되어 흡입가스가 냉각할 수 있는 수준을 초과할 경우  피스톤 핀 , 피스톤  링과 실린더 벽이 이상마모를 초래하게 되며  이러한 이상마모는 27 , 28항의 이상 상태와 더불어 압축기 수명을 급속히 단축하게 되거나 기계파손의 직접적인 원인이 된다.
39.    압축기내에 작은 쇳조각 찌꺼기 등의 이물질이 있다면 이는 오일 펌프의 여과기 등에 모여 장애를 일으키게되고  윤활유의 통과량을 적게 하므로써 윤활유의 냉각 효과와 윤활 작용을 급격히 저하시켜 고장의 원인이 된다.
40.    첨부해서 이들 쇠붙이 조각 등의 이물질은 모타코일 및 코아 등에 모이게 되어 모타권선을 손상시켜 모타소손의 원인이 되기도 한다.
41.    다음으로 이상마모된 피스톤 링과 피스톤의 영향으로 냉매냉각방식의 압축기에서는 헐거원진 피스톤을 통과해서 흡입압력이 크랭크케이스의 압력을 상승시키고  이것이 지나쳐서 ventilation valve의 능력을 초과하게 될 경우 크랭크케이스 벽과 모타실 사이에 있는 오일역지변이 닫히게 되어 모타실에 있는 유가 크랭크 케이스로 흘러 들어오는 것을 막게 되므로 크랭크 케이스의 유면이 저하되게 되고 압축기는 윤활이 불충분한 상태에서 운전되게 되므로 압축기 고장의 원인이 되며 이런 경우에 기계가 정지되면 갑자기 압축기의 유면이 운전시 보다 상승되게 된다.
42.    윤활유의 부족은 과열의 원인이며  과열은 유의 점도를 떨어뜨리고  낮은 점도는 베어링 등 마찰부위에 열이 발생되는 등 악순환이 지속되므로 베어링 , 피스톤 롯드 , 피스톤 등의 급격한 마모를 초래하게 된다.

 

 

◎냉매압축기의 기계적인 고장 및 대책-6◎
43.    압축기 자체의 과열 발생의 주 요인은 크게 다음과 같은 세가지로 요약할 수 있다.
1)높은 압축비
2)높은 리턴 가스 온도
3)부적절한 압축기 냉각
44.    그 중 첫 번째인 높은 압축비는 작동 중 저압을 너무 낮게 유지하든지 과도하게 응축 압력이 높다든지 혹은 위 두가지가 겹치든지의 경우이다.  압축기를 장기간 안전하게 유지하기 위해서는 가능한 낮은 압축비로 운전하는 것이며,특히 저온 장치에서 과열은 압축기 고장의 첫 번째 요인으로 꼽히고 있다.
45.    냉동기사가 장치를 조정하여 흡입압력이 정상으로 돌아왔다면 팽창변으로 들어가는 냉매액의 흐름의 일정하게 유지되도록 하고  팽창변의 과열도는 공장에서 제작시에 설정한 최소한의 값으로 유지되도록하는 것이 좋다.
46.    높은 토출압력은 장치에서 많은 문제를 발생케하는 원인이며  경우에 따라서 응축불량의 문제도 발생된다.  첨가해서 말하면 압축기에서 과도한 열이 발생되고  고압이 과도하게 높으면  실린더내에서  재팽창이 일어나므로  압축기의 능력이  현저히 감소되게 된다.
47.    낮은 흡입압력은 작은 증발기나 , 과도하게 큰 압축기 , 흡입배관의 규격이 현저히 적다든지 하는 부품의나 장치중의 연결기기(응축기 , 팽창변 등)의 부조화나 설비잘못에 기인된다.
48.    지나친 흡입압력 저하는 가스의 밀도가 낮아지고  압축기의 냉각을 불만족스럽게 하며 압축기의 능력의 현저한 감소를 초래하게 된다.  -37℃의 증발 온도에서 0.17kg/㎠의 흡입 압력 강하는 약 18%의 압축기 능력 강하를 야기시킨다.
49.    또 한가지는 흡입 배관이 보온이 않되었거나 뜨거운 장소를 거쳐가는 것도 흡입가스 온도상승의 요인이 된다.
50.    압축기 과열의 여러 요인에 부가해서 모든 공기냉각방식의 압축기에는 압축기를 냉각할 공기의 양이 주요 관건이 되며 , 흡입가스 온도가 37℃이거나 그 이하의 흡입가스 냉각방식의 압축기에는 압축기몸체나 헤드의 냉각을 위하여 적어도 33㎡/m의 공기 속도가 요구된다.   만일 공냉식 응축기 팬이 이러한 조건들(충분한 풍량이나 필요한 최소한의 풍속)을 충족시키지 못한다면  이를 대체할 보조 냉각 팬이 반드시 있어야 한다.
51.    압축기를 안전하게 장기적으로 사용하기 위해서는 적정한 윤활이 생명이며 이를 위해서 윤활유 안전 사용온도가 허용치 이하로 유지되도록 하는 것이 필수 조건이다. 참고로 윤활유 특성을 몇가지 들면    1)  냉동기용 윤활유는 177℃ 이상에서는 그 성분이 변해 버리며  2)  155℃에서 160℃에서는 증기화 되거나 유의 점도가 저하되어 피스톤 링이나 실린더 벽의 마모의 원인이 된다.
52.    그러나  우리는 압축기 내부의 온도를 측정할 수 없다.  압축기의 토출변 직후의 냉매가스 온도는 전도와 대류현상으로  토출측 서비스밸브에서 약 15㎝ 떨어진 곳에서  온도를 측정할 경우  토출변 직후의 온도보다 28℃에서 42℃ 낮게 측정되는 바 이는 과열이라는 측면에서는 오히려 온도를 낮게하는 요소가 된다.
53.   토출관의 한계는 다음과 같다.
1) 135℃는 거의 고장직정의 상태이며
2) 121℃는 위험한 상태이고
3) 107℃는 바람직한 수준이다.
54.    현재까지는 냉매압축기의 과열에 관한한 R-12냉매는 일반적으로 문제가 없었다.  그러나 R-22냉매는 토출가스의 적정온도 유지를 위해  충분히 낮은 흡입가스의 온도가 유지되지 않을 경우 문제가 될 가능성은 갖고 있는 것이다.
55.    R-502냉매는 R-22 냉매와는 달리 저온 특성이 강한 냉매로써 저온 장치에 빈번히 사용되고 있으며  토출가스의 적정온도 유지를 위한 흡입가스의 온도 한계는 R-22와는 다르다는 것을 알 수 있다.  냉동기술자가 정확한 측정기구로 토출가스의 온도측정을 습관화하므로써 작동중인 압축기가 과열상태인지를 파악하기 쉬울 뿐만 아니라  토출가스의 온도를 적정 수준으로 유지하기 위해  흡입가스의 온도를 낮추는 등의 조치를 신속히 취할 수 있다.

 

 

◎냉매압축기의 기계적인 고장 및 대책-7◎
56.    압축기를 안전하게 장기간 사용할 수 있는 조건중 적절한 윤활이 필수불가결이라는 점은 명백하다.  일반적으로 압축기가 윤활유의 부족으로 고장난 경우는 많았으며 이 경우 대부분 윤활유와 관련하여 고장의 원인으로 설명하여 왔으며 또한 냉매의 흐름이나 온도 및 압력이 압축기에 미치는 영향 등에 대해서도 여러 의견이 논의되어 왔다.
57.    모든 일반적인 형태의 냉매 압축기는 얼마간의 냉동유를 장치내로 뿜어 버리는 것은 사실이다.  대체적인 냉동유 부족은 장치로 배출된 냉동유가 신속히 크랭크 케이스내로 되돌아 오지 않기 때문이다.  압축기 크랭크 케이스내에 잔류해 있는 냉매가 포밍현상을 일으키는 것 등과 같이 윤활유가 급속히 크랭크 케이스로부터 배출되는 것과 같은 윤활유 부족의 문제점이 지적되어진 것도 사실이다.  그러나 정상적인 경우 기계로부터 많은 냉동유가 뿜어져 장치내로 가며 , 장치에 간  윤활유가 윤활에 지장을 주지 않을 만큼 크랭크 케이스로 되돌아 오도록 장치가 설계되어야 한다는 것이다.
58.   윤활유 부족으로 인한 고장은 냉매 냉각 방식의 압축기보다는 공기 냉각방식의 압축기에서 더  빈번한 바 , 이는 대부분의 공기 냉각 방식의 경우 유압보호스위치(O.P.S)가 설치되지 않기 때문이며 유압보호스위치가 정상적으로 설치되어진다면 윤활유 부족으로 인한 문제점을 예방할 수 있으며 유압보호스위치가 동작되었을 경우 원인을 고치지 않고 RESET 버튼을  작동시키는 행동을 반복하지 않는다면 잦은 재작동 등의 문제점은 없을 것 이다.
59.    고장난 압축기를 개방했을 때 고장원인 중 가장 손쉽게 찾을 수 있는 요인 중의 하나는  윤활유의 부족이다.  베어링 표면에 윤활유가 없는 상태에서 운전되며 마찰에 의한 과열로 고착되게 된다.  실제로 실험을 실시해본 결과  크랭크 샤프트와 베어링 그리고 롯드가 손상을 입고  고착이 되어 거의 파손 직전에 이른 것을 알 수 있으며 오일 펌프가 장착 되었다면  오일펌프 또한 심하게 손상되고 마모되었을 것이다.
60.   시스템상의 문제로 윤활유 부족을 초래한 경우는 다음과 같다.
1) 잘못된 배관
2) 부적절한 트랩
3) 부적당한 제상(제상횟수 및 방법의 잘못)
4) 냉매부족
5) 낮은 부하상태의 연속 운전
6) 냉매냉각 방식의 압축기에서 크랭크 케이스의 압력이 적절치 못하게 높은 상태가 지속될 때
61.    배관설계
1)  급격한 압력강하를 방지할 수 있고 크랭크 케이스로 윤활유가 회수 될 수 있는 적절한 가스 속도를 유지할 수 있는 최소한의 배관 규격을 선정하는 것이 좋은 배관 설계이다.
2)  장치내의 불필요한 트랩은 제거되어야 하며  기기설치상 꼭 필요한 트랩은 크랭크 케이스내로 회수 될 수 있는 윤활유량이 적절히 조절될 수 있도록 설계되어야 한다.
62.    저온장치에서는 적절한 배관만으로는 원만한 유의 회수를 기대할 수 없으며 제상주기 및 제상횟수 그리고 증발기 주위의 유 트랩 등을 신중히 설계해야 한다. 경부하시 낮아진 냉매 속도 등으로 트랩 등에 고인 유가 제상기간 또는 제상이 끝나고 기계가 시동되어 부하가 증가하고 가스 속도가 빨라지므로써 크랭크 케이스로 재회수되게 되는 것이다.
63.    냉매부족으로 장치내의 가스의 흐름이 둔화되어 트랩등에 유가 고이게 되거나 건조기의 부분막힘 또한 유의 회수를 어렵게 하는 요인이 된다.
64.    SHORT CYCLING 또한 크랭크 케이스내의 부족의 요인이며 지나치게 긴 배관이나 복잡한 장치 설계 그리고 낮은 운전부하 , 증발기의 통과 풍량의 부족, 부적절한 제어회로 및 기기의 설정치 등도 윤활유 회수를 어렵게 하는 원인이 된다.
65.    크랭크 케이스 압력이 적정치 이상으로 높게 유지될 경우 이 또한 피스톤 ,피스톤 링 , 실린더 벽 등의 마모의 원인이 되며 특히 , 냉매 냉각방식의 압축기에서는 크랭크 케이스와 모터측 벽에 설치되어 있는 유 역지변이  닫히게 되며 모터측에 유가 고여있어 유압보호스위치의 작동이 되풀이 되는 동안 원인이 제거되지 않은 상태에서 이미 마모상태가 급속히 진전되어 압축기를 교체해야 할 경우까지 발생되게 된다.
66.    유면계가 부착된 압축기는 기계운전 중에 유면계 중앙선 부근에서 유지되어야 하며 낮거나 높은 것도 좋지 않은 상태이므로 가능한 권장수준으로 유지될 수 있도록 해야 한다.   밀폐와 같은 유면계가 없는 압축기에서 지나친 소음이나 진동 등이 유면이 지나치게 높은데 기인되며  부적절한 유면은 모터 보호장치작동의 원인이 되므로 장치의 설비 및 설계운전 등에 세심한 배려가 필요하다.
67.   전술한 고장의 원인이나 적절한 장치설계 및 각종 관련기기의 바른 선정 및 작동상태 유지 그리고 적합한 압축기 운전 제어장치와 자동기기의 적합성 여부 , 적절한 유지보수 등이 이루어진다면 압축기는 장치에 따라서는 장치의 수명과 유사하게 장기간 사용할 수 있도록 제작되고 있다는 점을 다시 한번 강조하는 바이다.
68.    만일 압축기가 고장시 현장에서 고장원인을 점검해 보면 대부분 장치의 부조화나 잘못으로 기인된다는 것을 알 수 있다.  이때 고장원인을 정확히 찾아 고쳐 주었다면  예상되는 고장은 없을 것이다.  장치의 고장원인을 정확히 진단해서 고친 후 압축기 고장을 고치는 것만이 되풀이 되는 고장을 예방하고 유지보수 비용을 줄이는 지름길이다.
◆상기의 내용은 미국의 압축기 제조사인 코펄랜드사에서 나온 기술책자를 참고로 번역 ,수정하였으므로 오기 또는 오타가 있을 때는 메일이나 전화로 연락주시면 즉시 재수정하겠습니다. 끝으로 1장에서 7장까지의 지루한 내용을 읽어주신 분들께 감사드리고 현장에서의 실무에 조금이라도 도움이 되었으면 하는 바램입니다.

[우리나라]

감사