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냉동기의 운전 및 보수 유지관리(上) 출처 : 냉동공조산업저널 랙즈2007.05 -제공 (주)경진TRM
냉동기는 특성에 따라 발생하는 고장의 종류는 여러 가지가 있지만, 그 중에서 냉동기 기종 선정시의 실수와 설치상의 잘못, 유지관리 측면에서의 잘못으로 인하여 문제가 발생된다. 고장의 원인을 근본적으로 없애기란 상당히 힘들다고 할 일이다. 냉동기의 진단과 고장 처치는 장치 시스템의 전체를 파악하여야 해결이 가능하지만, 아래에 서술하는 내용은 일반적인 유지관리 측면에서 발생하는 고장과 그에 따른 대책과 조치 사항에 대한 설명이다. 이 기술은 (주)경진TRM에서 제공한 것으로 일반적인 냉동기의 운전과 보수유지, 관리 등 실제 현장에서 상당한 도움이 될 것으로 기대된다.
Ⅰ. 냉동기의 운전 1. 반입 , 설치시 유의사항 가. 반입, 설치 운반, 반입시에 추락, 충격, 파손 등을 방지하도록 다음사항에 유의하여야 한다. ① 설치 장소까지 반입, 설치 후 외장 캐비닛을 조립한다. ② 로프를 사용하여 운반할 때에는 수(브라인) 냉각기의 보냉재가 손상되지 않도록 유의한다. ③ 제품을 15도 이상 기울이지 않도록 유의한다. ④ 운반, 반입시 모세관, 각종 계기등이 손상되지 않도록 유의한다.
나. 설치장소 냉동기의 설치장소는 다음 사항에 유의하여 선정하고 반드시 주위에 유지관리를 위한 공간을 마련해야 한다. ① 태양 또는 기타 열원으로부터 직접 복사열을 받지 않는 곳 ② 전원으로부터 배선이 쉬운 곳 ③ 수배관이 편리한 곳 ④ 기계의 점검 및 보수가 편리한 곳 ⑤ 기초가 튼튼해 진동 및 소음이 발생하지 않는 곳 ⑥ 냉동기는 옥내 설치형이므로 바람, 비를 맞지 않는 장소에 설치한다.
다. 기초 설치장소의 기초는 장소에 따라 조금씩 달라진다. 특히 건물의 옥상 등에 설치할 경우에는 소음이 발생할 우려가 있으며, 기초면의 강도도 지면에 설치하는 경우보다 주의해야 하므로 미리 건축 시공자와 협의하여 다음 사항과 같이 조치를 해야 한다. ① 기초는 냉동기를 설치할 수 있도록 충분한 강도를 지녀야 한다. 강도가 충분하지 못한 경우에는 잔넬 등을 사용하여 보강해야 한다. ② 기초면의 강도가 충분하여도 진동이 기초 면에 전달되어 아래층에 소음이 발생하는 경우가 있다. 설치장소의 주위 상, 하 조건에 따라 방진고무 기타 방진 설비를 이용하여 시공 후 문제가 발생하지 않도록 주의한다. ③ 냉동기는 응축수가 발생하므로 기초 면은 방수 처리한다.
2. 운전 전 점검사항 가. 전원 상태를 확인한다.(전원 정격 전압의 ±10%이내여야 한다.) 나. 응축기 또는 수액기의 Sight Glass(또는 Level Gauge)를 통해 냉매량을 확인한다. 다. Cycle상의 밸브 중 정상 상태에서 열려져야 할 밸브가 닫혀 있는 곳은 없는지 확인한다. 라. 브라인 및 냉각수 입. 출구 밸브가 정상적으로 열려 있는지 확인한다. 마. 유면계를 통해 냉동유의 레벨을 점검한다. 바. 각종 압력, 온도 및 스위치류의 설정치를 확인 점검한다. 사. 용량조절 밸브는 최소 용량위치로 되어 있는가 확인한다.(용량 제어장치가 부착된 경우)
3. 운전 시 점검사항 각 냉동기의 사용설명서에 따라 냉동기를 운전하면서 압력, 온도 등이 기준치 내에서 운전되는 지 점검한다. 일반적으로 냉동기를 운전하는 순서는 다음과 같다. 가. 냉수(브라인) 및 냉각수 펌프운전 나. 냉각탑 운전(공냉식일 경우 응축기 휀운전) 다. 압축기 운전 라. 운전시 주의사항 ① 냉동기 운전 1시간 전에는 반드시 전원을 투입하여 냉매와 오일이 혼합되어 발생하는 오일포밍을 방지하여야 한다. 제어판넬 상의 오일히터 전원스위치를 항상 ON시켜둘것. ② 온도 조절기는 시운전 시에 적절한 온도로 을 대서는 안 된다. ③ 운전 중 필요 없이 스위치를 조작하여서는 안 된다. ④ 큰 전류가 흐르는 기기이므로 전기에 주의한다. ⑤ 주위를 깨끗이 유지해야 한다.
4. 운전 후 점검사항 가. 사용기준에 따라 압력, 온도 등이 기준치 내에 점검한다.
나. 냉동유 레벨을 점검한다. 유면계의 레벨이 적정 수준 이하인 경우에는 오일펌프를 사용하여 냉동유 주입밸브를 통해 추가로 냉동유를 주입하여야 한다. 펌프가 없으면 압축기 흡입측으로 소량씩 넣는 방법이 있으나 공기 혼입에 주의하여야 하며, 유압축이 되지 않도록 조심스럽게 작업한다. 냉매에 냉동유가 용해되는 성질이 있고, 운전 개시 초는 Cycle 전체에 냉동유를 흘려 보내지 않은 상태이므로 흡입가스와 함께 윤활유가 압축기로 회수되지 않을 수가 있다. 그러므로 Cycle이 안정될 때까지 유분리기의 윤활유 레벨을 주의 깊게 점검 하여야 한다.
다. 오일펌프가 설치(압축기 내장 또는 외장)되어 있는 경우에는 오일압력계를 통하여 압력을 수시로 확인 한다.
라. 이상소음이 있는지 청각으로 확인하고 진동이 심한 배관이나 밸브가 있는 지 점검한다.
5. 운전 정지 가. 비상정지 일반적으로 이상상태에서 보호 장치가 작동하면 냉동기는 자동적으로 정지하지만, 진동이 심해지거나 운전 소음이 이상하다던가 하는 경우에는 수동으로 정지하여야 한다. 비상정지 스위치가 있는 경우에는 비상정지 스위치를 눌러 곧 바로 정지시켜야 한다.
나. 자동제어에 의한 정지 일반적으로 냉동기는 자동운전으로 피냉각체(냉수 또는 브라인)온도가 설정치까지 냉각되면 부하감소 운전을 하다 자동적으로 정지하고 부하가 상승하면 자동으로 기동되어 운전을 계속한다. 이와 같이 자동으로 정지된 냉동기를 잘못 판단하여 오조작을 하는 일이 없도록 하고 정지한 상태를 확인할 필요가 있다. Hot Gas By Pass에 의한 무부하 운전시스템인 경우 냉동기의 정지없이 계속 운전될 수 있다.
다. 일반적인 운전정지 일반적으로 냉동기는 정지버튼을 눌러 정지시키며 순서는 운전의 역순으로 실시한다. 냉동기를 장시간 정지시키는 경우에는 응축기 냉매액 출구밸브를 닫고, 운전하여 증발기측의 냉매를 회수한다. 압축기를 정지하고 열려 있는 각종 밸브를 닫은 후, 모터의 전원, 제어 전원을 차단시킨다.
6. 냉매의 보충 냉동사이클내의 냉매량이 부족하면 냉각능력을 충분히 발휘할 수 없다. 냉매량이 부족한 상태로 계속 운전하면 압축기 입구의 과열도가 크게 되어 압축기 토출온도가 상승하며 압축기용 전동기 권선 온도도 상승한다. 냉매량이 부족한 상태로 운전을 계속하면 저압 압력스위치가 작동하여 운전이 불가능하게 되므로 냉매를 보충하지 않으면 안 된다. 냉매 보충시에는 다음 방법으로 보충하고 보충 전 반드시 냉매누출 여부를 점검하여 냉매가 누출되지 않음을 확인하여야 한다.
가. 냉매 용기를 응축기 출구의 고압배관에 설치되어 있는 냉매 주입구(일반적으로 Filter Dryer의 충진 밸브)에 연결한다. 냉매 용기를 접속한 후 접속 관내의 공기는 냉매용기의 밸브를 조금 열어 방출 시킨다.
나. 응축기 출구 밸브(또는 Filter Dryer 입구, 출구 밸브 및 바이패스 밸브)를 폐쇄 시킨다.
다. 브라인, 냉각수를 충분히 보급하여 냉매 용기 밸브를 열고 냉동기를 운전하여 냉매를 보충한다. 이때 완전한 냉매액 상태(일반적으로 냉매용기의 밸브가 아래쪽으로 향하게 하면서)로 들어갈 수 있도록 하여야 한다. * 숙련된 경험자일 경우에는 압축기의 흡입측으로 냉매를 충진하는 경우가 있으나 이때는 반드시 냉매가스만 들어갈 수 있도록(일반적으로 냉매용기의 밸브가 위쪽으로 향하게 하도록 냉매용기를 바로 세우고) 냉매를 충진한다. 이 방법은 신속하게 냉매를 충진할 수 있으나 액압축 등의 위험이 따르므로 가급적 사용하지 않도록 한다.
라. 냉매 보충 완료 후 냉매 용기의 밸브를 폐쇄시킨다. 이 상태에서 응축기 출구측 밸브(Filter Dryer 입.출구측 밸브)를 완전히 열고 냉동기를 운전하여 운전 압력이 적당한 지 확인한다. 냉매 보충은 1회에 많은 양을 충진하지 말고 조금씩 보충하여야 한다.
마. 냉매 보충 완료 후 응축기 출구측 밸브(Filter Dryer 입.출구측 밸브)응 완전히 개방한 상태에서 냉매 용기의 밸브를 닫고 냉매 용기를 제거한다.
7. 냉매의 회수 몬트리올 의정서 등에서 언급한 바와 같이 프레온 냉매는 오존층 파괴의 주범으로 밝혀진 바 냉매 회수는 신중히 행하여야 한다. 보수, 점검시 냉동장치의 구성부품을 분해할 경우에 응축기(내용적이 충분한 경우) 및 수액기(설치되어 있는 경우)로 냉매를 회수한다. 또한 응축기(수액기) 본체 및 응축기(수액기)용 안전밸브 등의 교환, 수리시에는 냉매의 회수가 일반 방법으로는 거의 불가능하므로 냉매를 외부로 방출하여야 한다. 냉매를 방출할 경우에는 방출부위가 매우 낮은 온도가 되므로 동상에 주의하여야 한다. 냉매 회수는 다음과 같은 방법으로 한다.
가. 응축기 액 밸브를 완전히 잠근다. 나. 저압 압력스위치가 작동하지 않도록 설정치를 0.5~2Kgf/㎠ 로 조정한다. 이때 0 Kgf/㎠ 이하로 설정하면 불응축 가스가 혼입되어 고압 상승 등의 문제가 생기므로 주의하여 작업하여야 한다. 다. 냉각수, 브라인을 충분히 흐르게 하고 냉동기를 운전하다 저압이 설정치에 도달하게 되면 정지한다. 라. 몇 분이 지난 후 저압측 압력이 상승하면 다시 냉동기를 운전 시킨 후 정지 시킨다. 장비에 따라 수회 반복할 수도 있다.
8. 냉동기의 윤활유 가. 냉동기 윤활유의 종류와 물성 ① 압축기에 사용하는 오일에 대하여는 각 압축기의 매뉴얼을 참조한다. ② 윤활유는 냉매와 혼합된 상태에서 넓은 범위의 온도에서 높은 점성을 유지해야 한다.
나. 윤활유의 충진량 ① 압축기의 윤활유는 압축기와 접속되어 사이클을 구성하고 있는 응축기, 증발기 등에 유입되어 순환하기 때문에 압축기 자체의 주입량만으로는 결정할 수 없게 된다. ② 여름철 주입량을 기준으로 운전 중 압축기 유면계의 1/4~3/4 정도의 윤활유 레벨이 형성되도록 하여야 한다. 이는 각 냉동기의 매뉴얼에 따르도록 한다.
9. 안전상의 유의사항 냉동기가 항상 안전하고 최적 상태에서 운전되도록 다음 사항에 유의한다. 가. 각각의 냉동기는 사용한계 내에서 사용해야 한다. 나. 냉동기는 적절한 기종을 선정해야 한다. 냉동기를 팬코일유닛 또는 공조기와 함께 공조설비용으로 사용하는 경우에는 그들 냉방능력의 합, 실내온도 건, 냉수온도 조건으로부터 적절한 기종을 선정하여야 한다.
다. 냉동기의 운전은 특별한 경우를 제외하고는 1시간에 6회 이내 재가동 후 정지시까지는 5분이상이 되도록 다음 항목에 따라 운전하여야 한다. ① 냉수 순환계통의 보유수량을 충분히 확보하여야 한다. 바이패스 배관에 의한 무부하 운전은 가능한 피해야 한다. 부득이 바이패스 배관이 필요한 경우에는 바이패스 배관계통의 보유수량을 충분히 확보하여야 한다. 바이패스 배관을 사용하지 않는 경우, 즉 수․수, 수․약품, 사이에 열 교환이 되는 화학 냉동기만 단독으로 운전하는 경우에도 보유수량이 적어지므로 배관중에 수조를 설치하여 보유수량을 충분히 확보해야 한다. ② 열 부하를 부여해야 한다. 보유수량이 충분할 경우에는 필요 없지만, 보유수량이 적을 경우에는 보유수량의 부족분 만큼의 열 부하를 냉동기에 부여하여 최소 5분 이상 운전되도록 해야 한다.
라. 전원용량, 배선용량은 충분하게 한다. 냉동기 운전 시 전입력, 운전 전류는 사용조건에 따라 다르므로 전원 용량, 배선 용량을 결정할 때에는 충분히 주의하여야 한다.
마. 냉각탑 용량은 여유 있도록 선정 한다. 냉수(브라인)온도, 냉각수 온도가 높으면 응축기 방열량은 증가하게 된다. 저온용 냉동기의 경우 사용조건에서의 응축기 발열량에 해당되는 냉각탑을 선정하면 브라인 온도가 높은 상태에서 기동을 하므로 응축기 발열량이 커지고 냉각탑 용량이 부족하게 되어 냉각수 온도가 상승하고 고압측 압력ㅇ이 상승하여 고압압력 스위치가 작동하는 경우가 있다. 예) 저온용 냉동기에서 대략적으로 냉수 브라인 출구 온도가 +7℃인 경우에는 브라인 출구 온도가 15℃인 경우보다 응축 열량이 약 2배 크다.
바. 겨울철에 수냉식 냉동기를 운전할 때에는, 냉각수가 동결되지 않도록 주의한다.
사. 불응축 가스를 제거한다. 불응축 가스가 냉매 사이클 내에 존재하면 냉동기 효율에 나쁜 영향을 미친다. 응축압력을 상승시키고 토출온도를 높이면 축마력이 증대하여 냉동능력이 감소한다. * 불응축 가스가 발생하는 원인은 다음과 같다. ⓐ 최초부터 혹은 장치분해 시에 공기가 사이클 내에 들어가거나 또는 윤활유 중에 용해된 공기가 윤활유와 함께 들어가는 경우. ⓑ 흡입압력을 대기압이하로 하여 운전하였을 때에 배관누설이 있어서 공기가 냉매 사이클 내에 들어가는 경우. ⓒ 냉매 및 윤활유가 분해하여 불응축 가스가 발생하는 경우. 불응축 가스는 응축기에 고이는 성질이 있기 때문에 가스가 고여 있는지 여부는 응축기의 온도와 압력을 비교함으로써 검출할 수가 있다. 먼저, 압축기의 운전을 정지하고 응축기에 냉각수를 통하여 응축기에 응축기 내의 냉매온도와 냉각수 온도가 동일하게 될 때까지 충분히 오랜 시간 물을 공급한다. 그렇게 한 후 냉매의 포화증기 표에 따라 이때의 냉각수 온도에 대한 포화압력을 구하고, 만약 응축기의 압력이 이보다 높으면 불응축 가스가 있다는 것을 표시한다. 불응축 가스의 제거는 응축기로 냉매를 회수하여 충분히 냉매를 냉각하고 나서 응축기 상부의 퍼지밸브로 가스를 배출하도록 한다.
아. 고압측 압력은 일정압력 이상(R22인 경우 일반적인 경우 12Kgf/㎠이상)으로 유지한다. ① 냉동기가 겨울철 등 외기 온도가 낮은 조건에서 운전될 때 토출압력을 가능한 높게 유지하여 12Kgf/㎠(응축기 출구 냉각수 온도가 23℃인 경우에 해당됨) 이상으로 유지해야 한다. ② 냉각수 온도가 낮아지면 응축압력도 낮아지고 팽창밸브 전후의 압력차가 작아지므로 증발기에 충분한 냉매를 공급할 수 없고 윤활유의 흐름도 나빠지게 된다. 또한 압축기에서 액압축을 일으키게 된다. ③ 응축압력은 냉각수량 또는 냉각수 온도에 의해 제어할 수 있다. 냉각탑을 사용하는 경우의 일반적인 냉각수 온도 조절방법은 다음과 같다. ⒜ 냉각탑 송풍기를 ON/OFF 제어하는 방법 ⒝ 전동 혼합 3방변을 사용하는 방법 ⒞ 전동 분류 3방변을 사용하는 방법 ⒟ 전동 2방변을 사용하는 방법 ⒠ 제수 밸브를 사용하는 방법
10. 냉동기의 동결방지 가. 동결방지의 필요성 겨울철 및 외기 온도가 낮은 경우에는 냉동기 운전 정지 시 펌프, 냉수 또는 냉각수 배관 내의 물이 동결하여 기기와 배관을 파손한다. 동결을 방지하기 위하여 펌프 및 배관을 단여시켜야 한다. 그래도 동결될 우려가 있을 경우에는 냉동기 정지 중에 펌프를 운전하거나 펌프 내의 물을 완전히 제거해야 한다. 펌프 및 배관 내의 물을 제거하기 곤란한 경우에는 다음과 같은 방법으로 동결을 방지한다.
나. 냉각수 배관의 동결방지 배관을 단열하고 배관 및 냉각탑 수조 내에 액체 가열용 히터를 삽입하여 냉동기 정지 중에도 냉각수 순환펌프를 운전한다.
다. 동결방지제의 선정 냉동공조용 동결방지제로써 글리콜계 브라인 에틸렌․글리콜, 프로필렌․글리콜을 주로 사용한다. 에틸렌․글리콜은 가격이 저렴하므로 일반 공업용으로써, 프로필렌․글리콜은 독성이 적으므로 식품 공업용으로 사용하고 있다. ① 동결방지제의 선정 동결방지제는 다음 사항을 참조하여 기기에 손상을 주지 않는 것을 선정하여야 한다.(동결방지제 제조사와 의논) ⒜ 동결방지 효과가 우수한 것. ⒝ 금속을 부식하지 않는 것. ⒞ 구성 재료에 침투하지 않는 것. ⒟ 스케일이 발생하지 않는 것. ⒠ 펌프의 메카니컬 시일을 손상하지 않는 것. ⒡ 화재의 위험성이 없는 것. ⒢ 동결방지 효과가 장시간 지속되는 것. ⒣ 열교환 성능이 우수한 것. ⒤ 독성이 적은 것. ② 동결방지제 사용법 및 주의사항 ⒜ 수배관 계통 내의 물을 배출한 후 깨끗한 물로 충분히 씻어낸다. ⒝ 동결방지제를 희석하지 않은 상태로 주입한 후 깨끗한 물을 규정농도까지 주입한다. ⒞ 동결방지제의 농도를 크게 하면 점도 및 비중으로 인해 펌프능력이 저하되니 주의할 것. ⒟ 동결방지제의 농도는 비중에 의해 측정하여 관리한다. ⒠ 누설되지 않도록 주의하며 누설될 경우 동결방지제를 보충한다. ⒡ 동결방지제는 방식력의 감소, 물의 오염을 고려 정기적(통상2개월)으로 교환하여야 한다. ⒢ 에틸렌․글리콜계 동결방지제는 급탕용, 식품용으로는 사용하지 않아야 한다. ⒣ 동결을 방지하기 위해서는 반드시 겨울철 이전에 농도를 점검하여야 한다. ⒤ 브라인(동결방지제)의 종류 브라인은 염화칼슘, 염화마그네슘 등 염류계 브라인, 에틸렌․글리콜, 프로필렌․글리콜 등 글리콜류 브라인 및 알콜계 브라인이 있다. 염류계 브라인은 가격은 저렴하지만, 금속에 대한 부식성이 강하므로 일반적인 저온용 냉각기에는 사용할 수 없다. 또 알코올류의 브라인에 대한 부식성은 작지만 휘발성이 강하여 농도 유지가 어렵고 증발한 가스가 폭발성 인화성을 가지므로 전기계통을 방폭형으로 하여야 하므로 일반적인 저온 냉동기에서는 사용할 수 없다. 이들에 비하여 글리콜계 브라인은 가격이 비싼 흠은 있지만 금속에 대한 부식성이 작고 농도 유지도 용이하므로 저온용 냉동기의 브라인으로 많이 사용되고 있다. 브라인 사용 시에는 제조사와 의논하여 적당한 브라인을 선정하여야 한다.
11. 냉각수 수질관리 기준 표
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출처: 금호냉동 www.kumhocooler.co.kr 원문보기 글쓴이: health33
