1. 냉동기 원리
냉동기란 저온에서 증발하기 쉬운 냉매를 증발기에서 증발시키고 그 증발열(증발잠열)로 공기 혹은 물을 적정하게 냉각하는 장치입니다. 간단하게 손바닥에 분무기를 활용해 물을 뿌려봅시다. 분무기에서 토출된 물은 습증기, 즉 물과 수증기가 합쳐진 형태로 분사되며 닿으면 손바닥은 시원해집니다.
왜일까요? 물의 입장에서는 손바닥에 있는 열을 빼앗아 증발열로 사용하기 때문입니다. 나의 입장에서는 손바닥이 시원해집니다. 가정에서 쓰는 에어컨도 마찬가지의 원리입니다. 이 냉동기의 목적을 달성하기 위해서는 증발기, 압축기, 응축기, 팽창밸브 등의 구성요소가 필요하며 [그림1]의 구성을 냉동사이클이라고 표현합니다.
공장 혹은 판매시설, 공공시설 등 냉동부하가 많은 곳에서 보통 냉동기를 사용합니다. 냉동기는 그 용량에 따라서 각 구성기기의 부피도 상당히 크고, 형식도 다양하며 또한 실외기의 역할을 하는 냉각탑을 별도로 옥외에 설치하여 운영해야 합니다.
예를 들면 반도체공장에서는 공장 내 온습도를 관리하는 것이 수율(품질)에 지대한 영향을 미치기 때문에 이러한 냉동장치는 중요도가 상당합니다. 냉동기를 관리하는 일이 기계 관리자분들의 주요 업무 중 하나이며 반도체 뿐만아니라 발전소, 자동차, 석유화학, 배터리, 철강 등 우리나라 주요산업에서도 없는 곳이 없을 정도입니다. 산업에서 쓰이는 냉동기는 공정에 따라서 근무자의 쾌적도를 올리기 위한 냉방용으로도 사용하지만, 제품의 품질과 관련되어 사용하는 곳이 많습니다.
2. 고압알람시 조치
여름철은 냉방부하가 많기 때문에 기본적으로 냉동기에 걸리는 부하가 많습니다. 근본적으로 생각해 보면 냉동기에서 할 수 있는 냉동일은 냉각탑에 버리는 열보다 클 수는 없습니다. "냉각탑에 버리는 열(이하)만큼 시원해질 수 있다"는 개념으로 접근해 봐야 합니다. 여름철에 많이 발생할 수 있는 고압알람 조치 방법에 대해서 알아보겠습니다.
1) 냉각탑 원인
냉동기에서 냉각탑의 역할은 아주 중요합니다. 냉수가 필요한 현장에서 필요 엔탈피와 압축기에서 상승한 엔탈피만큼의 열량을 모두 냉각탑에 버려야 하기 때문입니다. 냉각탑에서 열교환이 수월하지 않으면 냉동기의 성능이 떨어질 수밖에 없습니다. 이에 따라 여름철 필요 열량이 많아질 때 냉동기가 응축기 고압 알람을 띄우며 트립되는 경우가 있습니다. 이때는 냉각탑을 먼저 점검하시기를 바랍니다.
어떤 것을 점검해야 할까요? 냉각탑이 현장 조건에 따라 뻘물에 의해서 오염된 경우가 많습니다. 뻘물에 의해서 막히거나 냉각수의 흐름이 원활하지 않은 경우 냉각수의 열교환이 원활하지 않을 수 있습니다. 외기와의 열교환 핵심인 V-belt도 확인이 필요합니다.
이것저것 확인해 봐도 안되면 어떻게 할까요? 냉각수 온도가 너무 높거나 냉각수량이 부족할 수 있습니다. 대부분의 현장에서 수위 조절 볼탑을 통해서 부족한 급수는 알아서 되는 형식이지만, 볼탑을 수동으로 조정해 신규 급수를 통해 냉각수를 보충하고 냉각수 온도를 낮춰봅니다. 당장 급할 때 임시 조치는 될 수 있습니다.
2) 냉동기 원인
냉각탑에서도 원인이 없고 냉각수 펌프도 이상이 없다면 냉동기를 봐야 합니다. 일단은 냉각수 유량계를 체크하여 적정범위 내에 있는지 점검합니다. 문제가 없다면 대부분의 경우는 냉동기 내부 열교환기 코일이 오염되어 냉각수와 냉매가 열교환이 안 되는 상태일 것입니다. 이 경우 당장 조치는 힘들기 때문에 사업장별로 냉동기 관리 업체와 연락하여 열교환기 세정작업을 진행해야 합니다. 현장에 따라서 이 세관 작업을 기계 전문가분들이 직접 하시는 경우도 종종 있습니다.
적정냉매량이 있는지는 확인하는 것은 필수입니다. 부족한 것도 문제지만 과냉매도 고압의 원인이 될 수 있습니다.
3. 저압알람시 조치
냉동기의 특성에 따라 겨울철 저압 현상이 발생할 수 있습니다. 겨울철에는 분위기 온도가 낮아 냉수에서 열교환될 필요 열량이 적어지기 때문입니다. 이런 경우 응축수가 과냉되어 팽창변 압력이 저하되어 냉동기에서 저압 알람을 띄우게 됩니다.
보통 설계적으로 냉동기가 현장에 필요한 부하에 비해서 크게 적용되었을 때 이러한 경우가 많습니다.
이러한 경우에는 냉각수의 온도를 검출하여 냉각수를 냉각탑을 거치지 않고 바이패스되어 냉동기 냉각수 입구로 다시 Return 되는 시스템을 구성해야합니다. 그래야 냉각수 온도가 과냉되지 않고 냉동기 설계에 맞는 적정온도가 되어 겨울철 운전을 문제없이 지속할 수 있습니다.
조금이나마 도움되셨으면 좋겠습니다.
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