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흡수식 냉동기에서 냉수온도가 설정온도 이하로 내려가지 않고 냉동능력이 부족한 것에 대한 현상과 그 대책에 대해 논하면 아래와 같다.
1. 냉각수온도가 높다
⑴ 현상
냉각수입구온도가 32℃를 넘는 경우 흡수기내 용액온도 상승에 따른 용액의 증기압 상승으로 인해 흡수능력은 떨어지게 되며, 이에 따른 냉매 Spill Over로 인해 냉동능력이 급격히 떨어지 게 된다. 또한 응축기에서의 냉매응축온도가 상승하며 이에 따라 고온․저온 재생기의 온도와 압력이 상승하게 되어 냉동기의 안전운전에도 큰 영향을 미치게 된다.
※ 냉각수온도 1℃ 상승하면 냉수온도가 약0.6℃ 상승한다.
표1. 냉각수입구온도에 따른 냉동능력 변화
냉각수입구온도 [℃]20℃21℃22℃23℃24℃25℃26℃27℃냉동능력 [％]119119118117116115113111연료소비량[％]90.089.590.191.191.992.893.894.7냉각수입구온도 [℃]28℃29℃30℃31℃32℃33℃34℃냉동능력 [％]1091071051031009382연료소비량[％]96979899100102105
⑵ 원인
① 냉각탑의 능력저하
② 냉각수의 유량감소
③ 냉각수의 오염
④ 외기온도 이상상승
⑶ 대책
① 냉각탑의 점검
② 냉각탑으로의 보급수량 점검
③ 냉각수펌프의 점검
④ 냉각수배관계통의 스트레이너 점검
⑤ 수질관리방법의 재검토
⑥ 전열관의 청소
2. 냉각수량이 적다.
⑴ 현상
냉각수유량이 감소하게 되면 흡수기 Tube내 평균온도 증가에 따른 용액과의 온도차 감소 및 내부열전달계수 감소에 따른 총괄열전달계수 감소에 의해 전열량이 감소하게 되고 이에 따른 용액의 증기압은 상승하여 흡수능력 부족에 의한 냉매 Spill Over가 발생하게 되고 냉동능력 은 급격히 감소하게 된다.
또한 응축기에서도 Tube내 냉각수의 평균온도 상승으로 인해 응축기 압력이 상승하고 이에 따라 고온재생기의 압력도 상승하여 냉동기의 안전운전에도 영향을 미친다. 이와 같이 냉각수 량인 적은 경우도 냉각수온이 높은 경우와 같이 냉동능력 저하를 초래하며, 흡수기와 응축기의 출입구 온도차가 클때는 냉각수량이 적은 이유이므로 냉각수량을 체크한다.
표2. 냉각수유량변화에 따른 냉동능력
냉각수유량[％]60708090100110120130140냉동능력 [％]808691.596100103107109111연료소비량[％]105.510410310210099989796
⑵ 대책
① 냉각탑으로의 보급수량 점검
② 냉각수펌프의 점검
③ 냉각수배관계통의 스트레이너 점검
3. 냉각관이 오염되어 있다
⑴ 현상
흡수기나 응축기의 냉각관은 냉각수중의 불순물에 의해 오염되면 열저항이 증가해서 열교환이 나쁘게 되어 상기 1,2항과 같이 냉동능력이 저하하게 되며 냉각수의 출입구 온도차가 점점 적게 된다. 스케일 생성에 따른 전열저항치는 부착두께 약 0.15㎜마다 오염계수가 0.0001㎥h℃/㎉ 증 대한다고 보아도 좋다. 오염계수에 대한 냉동능력관계는 아래표와 같다.
표3. 냉수, 냉각수 오염에 따른 특성변화
냉각수오염계수 [×10-4㎡h℃/㎉]1234냉수오염계수
[×10-4㎡h℃/㎉]1냉동능력 [％]100928375연료소비량 [％]100101102.51042냉동능력 [％]95887971연료소비량 [％]101102103.51053냉동능력 [％]90847667연료소비량 [％]102103104.51064냉동능력 [％]84807263연료소비량 [％]103104105.5107
⑵ 대책
① 수질관리 방법의 재검토
② TUBE의 세정작업
4. 기내에 불응축가스가 있다(진공도가 나쁘다)
⑴ 현상
흡수식냉동기는 고진공상태에서 운전되기 때문에 진공유지에 많은 주의를 요한다. 냉동기내에 불응축가스는 용액을 주입하고 운전과정에서 기기 내표면에 산화피막이 형성되면서 발생하는 수소(H₂)가스와 Leak에 의해 외부로부터 혼입된 공기(O₂,N₂)로 구별되며 H₂가스의 경우 일정시간이 경과하면 더 이상 발생하지 않으나 Leak에 의해 공기가 지속적으로 혼입되는 경우 냉동기에 심각한 장애를 일으킨다. 기기내에 불응축가스는 압력이 가장 낮은 흡수기로 모이게 되어 흡수기에서의 압력은 용액에 의한 증기압에 불응축가스에 의한 분압만큼 상승하게 되어 흡수능력부족 의한 냉매 Spill Over현상이 발생하여 냉동능력은 급격히 감소하게 되며 흡수기 압력상승에 따른 증발온도의 상승으로 냉수와의 온도차는 감소하게 된다.
⑵ 원인
① 추기의 불충분
② 외부로 부터의 공기 누설
③ 용액, 철, 부식억제제사이의 화학반응에 의한 내부발생 수소
⑶ 대책
① 추기펌프 및 추기계통의 점검
② 본체의 누설시험
③ 진공프랜지부의 볼트를 더욱 조인다.
5. 입열량이 적다.
⑴ 현상
입열량이 적을 경우는 재생능력이 저하하여 흡수능력의 저하 또는 냉매순환량의 감소를 초래하 여 냉동능력이 저하한다.
⑵ 원인
① 증기 용량제어변의 부적당한 SETTING.
② 증기압력(열원온도)의 저하
③ 재생기 TUBE의 오염
④ 공식(孔食)등에 의한 재생기TUBE로부터의 증기누설
⑤ 증기가 포화증기가 아닌 경우(습증기 또는 과열증기의 경우)
∙ 밸브의 SEAL材의 재질문제
∙ 열팽창 차가 생긴다.(설계치 : 포화온도 ＋10℃)
∙ 성능저하(비중감소로 인한 증기량 감소)
⑶ 대책
① 증기 제어밸브의 점검 및 증기량 조정
② 증기 STRAINER의 점검
③ 압력 및 온도 점검
④ 농용액농도체크
⑤ 수실점검
6. 용액의 혼합에 의한 냉매오염
⑴ 현상
냉매중에 LiBr용액이 들어가면 냉매의 비점이 상승해 냉매의 증발이 악화되어 증발온도가 상승 됨에 따라 냉수의 온도는 설계사양대로 떨어지지 않고 냉동능력은 감소한다.
⑵ 원인
① 냉매 Dump Line 배관중의 밸브부터의 용액누설
② 고온/저온재생기의 Eliminator의 기능 저화로 냉매중에 혼입
③ 재생기측 전열TUBE의 부식(PITTING)
⑶ 대책
① 냉매 비중 측정(1회/週)
② 냉매 Blow Down운전 실시하여 냉매재생.(냉매의 비중이 1.02을 넘을 때)
③ 냉매분석(용액의 오염이나 열화가 심할시)
7. 계면활성제(능력촉진제)의 부족
⑴ 현상
용액에는 흡수능력을 증대시키기 위해서 예를들어 옥틸알콜과 같은 고급알콜을 첨가하고 있다. 이것이 없다면 흡수기손실이 증대하여 냉동능력이 10～20％ 감소하게 된다. 능력촉진제의 용도 를 정리하면 아래와 같다.
① 용액표면장력을 작게하여 흡수기 전열관에 용액이 균일하게 젖도록 하여 흡수능력(물질확산 계수)을 증대시켜 냉동능력을 증대시킨다.
② 냉매 표면장력을 감소시켜 응축전열효과를 증대시킴으로써 냉매의 응축온도를 떨어뜨려 냉동 능력을 증대시킨다.
③ 배관자재의 부식을 방지한다.
⑵ 원인
① 추기회수에 비례하여 소모
⑶ 대책
① 계면활성제는 추기회수에 비례해서 소모되므로 약 1회/年 보충
② 냉동능력저하시 계면활성제의 소모도 한 원인이 되므로 추기함과 동시에 추기가스의 냄새를 맡아 계면활성제의 유무확인
③ 계면활성제의 충진량 : 약 0.1～0.2 중량％
8. 용액,냉매의 부족
⑴ 현상
냉매량이 적은 경우은 펌프가 캐비테이션을 일으키기도 하고 냉매순환량의 저하 등으로 냉동능 력이 감소한다. 또 너무 많을 경우는 흡수기로 Over Flow해서 용액의 농도가 엷어져 흡수능력 이 저하해서 냉동능력이 저하한다.
⑵ 대책
용액,냉매의 보충 또는 배출
9. 장비노후화에 의한 성능저하
⑴ 현상
흡수식냉동기의 경우 내용년수는 15년을 목표로 설계,제작되고 있으나 외부적 사양조건(설치조 건, 운전조건,설비사양,관리체제 및 기술)과 보수관리조건(일상점검, 정기점검,기타 필요한 점검) 에 따라 상당히 큰폭으로 달라지고, 주요부품의 기능저하 등으로 냉동능력이 저하한다.
⑵ 대책
흡수식냉동기는 다른 압축식냉동기에 비해 회전부분이 적어, 정지기계에 가깝기 때문에 비교적 소모부품이 적은기계라 말할수 있다. 그러나, 진공상태에서 사용된다는 것, 내부에 사용하는 흡 수액이 부식성이 강한 리듐브로마이드 수용액이라는 것 등 때문에 진공의 유지와 부식진행 및 녹등의 불순물에 의한 막힘등에 의해 성능적․기능적으로 열화되는 것은 피할 수 없다. 따라서 수명연장 및 성능저하 방지를 위해 아래의 OVERHAUL 및 부품의 교환, 정기정비를 실시하여 야 한다.
① 오버홀(Overhaul)주기
기기 명칭교환시기내 용 1. 흡수액펌프, 냉매펌프 1回/3年 軸受마모, Clearance 점검조정,
Thrust 軸受, 軸Sleeve, Impeller등
의 점검. 2.추기펌프 1回/1年 배기밸브,Gas Ballast밸브, 主軸,翼板,
Oil Seal 등의 정비, 조정. 3.추기용 전자밸브 1回/1年 Cylinder, 0-Ring 등의 점검, 정비. 4.흡수기,응축기,증발기,
수실( Water Cover) 1回/1年 水室, 관판의 녹, 부식의 점검, 손질,
Tube의 점검. 5.기밀 시험 1回/2年 6.용액분석 1回/2年필요에 따라서 Inhibiter조정.
注). 본 표중의 년수는 사용상태, 보수점검등이 양호한 경우를 나타낸다.
② 부품교환시기
부 품 명교환시기비 고 1.흡수기, 응축기, 증발기, 수실용Gasket
2.고온재생기 수실Gasket.
3.各Service밸브용 Diaphram.
4.Flange 접합부 Gasket.
5.흡수액펌프, 냉매펌프용
軸受 O-Ring, Gasket.
6.추기용 전자변용 O-Ring.
7.Sight Glass용 Gasket
8.전장품1回/2年
1回/2年
1回/2年
1回/2年
1回/3年
1回/2年
1回/2年
1回/5年
⑶ 필요에 따라 행하는 보수점검 또는 수리항목
① 냉수, 냉각수 튜브 약품 세정
② 냉수, 냉각수 튜브 부식상태 검사
③ 수질분석 및 조치
④ 정제 또는 재생
⑤ 보냉, 도장의 보수
⑥ 기타
작성일 : 2008-02-18
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