5.3 일반적인 고장원인 해결기법

General Troubleshooting

 

왕복동 압축기에서와 같이 석유화학 공정 기계도 초기에 증상과 원인을 확인할 수 있는 경우는 거의 없다. 미묘한 성능 변화를 무시하므로써 얼마나 큰 손상을 초래하는지를 생각하면 이것의 중요성은 분명해진다. 예를 들어 높은 출구 온도는 단지 불충분한 냉각수가 주원인이 될 수 있다. 이러한 원인에 대해 제대로 조치를 취하지 않으면 실린더의 과열을 일으켜 결국에는 피스톤의 고착(Seizure), 링 손상, 피스톤 균열과 같은 손상을 초래하게 된다. 마찬가지로 대부분 피스톤과 헤드간의 부정확한 간극에 의해 초래되는 “실린더의 노킹”과 같은 가청 증상에 대해 조치를 취하지 않으면 피스톤의 손상이나 크로스 헤드의 손상을 초래하는 로드 파손을 초래한다. 표 4-16은 증상-원인-고장간의 일련의 상세한 분석을 순위별로 정리한 것이다.

 

표 4-16 왕복동 압축기의 고장원인 해결 지침

표 4-16 왕복동 압축기의 고장원인 해결 지침 (계속)

 

왕복동 압축기의 고장원인 해결시 주목해야할 가장 두드러진 증상은 압력, 온도, 유량의 변화와 비정상적인 소음 등이다. 따라서 주요한 고장원인 해결 도구는 인간의 오감, 2개의 압력 게이지, 2개의 온도계 및 하나의 유량계이다. 일반적으로 유량계는 개개의 압축단에서는 사용할 수 없지만, 흡입유량에 대한 배출유량을 확인할 때, 중간단 입구나 Knockout이 없는 곳에서는 유로의 한 단에서의 유량 측정만으로도 충분하다.

압축기의 온도와 압력은 기본적인 설계 계산 자료이며, 압축기 운전상태의 건전성 여부를 판단하는데 도움을 준다. 측정된 값과 계산값 사이의 차이(ΔT)는 매일 매일 거의 일정해야 한다. 실제 측정된 값과 계산된 온도값은 입구온도와 출구온도 증가시에 변화한다. 실린더를 통과하면서 압축율이 증가하면 압축기 출구온도 역시 증가한다. 계산 온도와 실제 출구온도의 비교를 통하여 운전 상태의 변화에 대한 판단 기준이 제공된다.

계산의 이용(Calculation Help). 왕복동 압축기의 분석 절차는 먼저 Unit가 정상조건으로 운전될 때 각 실린더의 압력과 온도를 측정하는 것이다. 출구온도는 압축비, 흡입온도, 가스의 k값 등을 통하여 계산된다. 여기서 가스의 물리적 특성치인 k 값은 비열 비이다. 그림 4-11은 보다 일반적인 공정 가스의 k값과 필수 방정식을 나타낸다.

그림 4-11 왕복동 압축기의 출구 온도계산

 

측정온도와 계산된 출구온도가 똑같은 경우는 드물다. 이것은 가스 특성의 변화뿐만 아니라 압력과 온도의 지시치에도 편차가 있기 때문이다. 그러나 압축기가 정상적으로 운전되고 있다면, 결과치는 서로 비교할만할 가치가 있어야 하고, 실제 측정온도와 계산된 출구온도간의 차는 매일 매일 거의 일정해야 한다. 온도차가 증가할 경우 압축기 밸브나 피스톤 링에 문제가 있음을 의심해 볼 수 있다 (표 4-16 참조).

Unit의 잠재적 문제점을 분석하는데 있어서 출구온도는 매우 유용한 인자이다. 고장원인 해결사는 밸브와 피스톤 링이 신품은 아닐지라도 상태가 좋다는 것이 확인되면 측정된 출구온도와 압력 기록치를 신뢰하여야 한다.

측정은 신뢰성 있는 게이지로 수행 되어야 한다. 수집된 데이터 기록치만 가지고 있으면 매일 출구온도를 계산할 필요가 없으며, 고장이 의심될 때 비교 사용할 수 있도록 Raw 데이터만 가지고 있으면 된다.

진단(Diagnostics). 왕복동 압축기 문제를 해결하는 또 다른 기법은 금속 성분 함유를 검사하는 윤활유 분석법, 진동의 측정, 베타 분석 형식의 진단법 등이 있다. 윤활유 분석에서 특히 강조되는 것은 베어링과 회전하는 기어의 금속성분을 찾아내는 것이다. 윤활유 분석에서 이들 금속성분이 증가되면 이들 부품의 마멸이 시작되었음을 나타내므로 마멸이 심각해질 때 그 위치를 예상할 수 있다.

진동 분석은 원심 압축기와 같은 회전 기기에 적용되며, 왕복동 압축기에서도 유용하게 쓰인다. 심지어 저속 왕복동 압축기의 커플링 정렬 불량도 진동 분석으로 알 수 있다. 어떤 고장원인 해결사는 계의 공진과 맥동에 의해 발생되는 배관의 피로 손상 및 파괴를 분석하는 데 진동 측정치를 이용하기도 한다. 이러한 문제중 몇몇은 배관의 공진 주파수를 가진 시키는 운전 속도의 1배, 또는 2배의 주파수에 의해서 발생된다. 보통 진동 주파수가 기계의 운전속도의 두 배 이상이 되면 음향 진동이 의심된다.

베타 분석기 지시 카드 기록치는 압축기 실린더 내부의 상황을 직접 알려준다. 이 분석 방법은 밸브 손실과 피스톤 링의 누설에 관련된 고장 해결에 매우 유용하다. 이런 분석장비는 고가이지만 계약, 또는 1회에 한해서 이 장비를 사용하여 기술 용역을 수행하는 회사들이 있다. 그러나 진단의 관점에서 볼때 1회에 한해서 취해진 값은 운전자료의 이력으로는 대용할 수 없음을 염두에 두어야 한다. 왜냐하면 문제점의 증상 중에서 가장 결정적인 것은 어떤 변화가 증가하거나 감소하는 것이기 때문이다.

이것으로 종동측 공정 기계류의 고장원인 해결 기법에 관한 설명을 마친다. 구동기에 관한 설명의 개요로써 표 4-17은 V-벨트로 구동되는 기계에 대한 고장원인 해결 지침이다. 커플링 고장 분석과 고장원인 해결은 제3장의 앞부분에서 설명하였다.

 

표 4-17 V 벨트 구동기의 고장원인 해결 지침

주의: 숫자는 우선 점검 순위 또는 가능 원인의 순서를 나타낸다.