1

[ 기술운영팀 교육자료 ]

2013 . 05

냉동장비 고장진단 및 대처방법

국제티엔씨( 주 )

2

1. 정상적인 냉동기 운전

2. 냉동기 일상적 운전점검 및 조치

3. 냉동기 손상률 절감 대책방안

4. SINGLE 형 냉동기 운영개선안

Index...

3

1-1. 냉동기의 정상운전

냉동기의 정상운전을 알아야 할 필요성

운영하는 냉동기를 “고장 또는 이상”이라고 판단을 내릴때는 그 냉동기의 “정상적인 범위”내의 운전조건

에서 벗어난 증상을 말한다 . 그러므로 정상적 운전조건을 정확히 알아야만 고장유무를 판단 할 수 있다 .

비 정상적인 운전은 냉동기 운전중 에 어떠한 형태 ( 과열운전 , 이상음 발생 , 운전 부조화 ) 로든 나타나게 되어

있다 . 그러므로 냉동기 관리자는 냉동장비의 정상적인 운전상태를 숙지하고 정상적인 범위 내에서

냉동기가 운전 할 수 있도록 관리해야 할 의무가 있다 . ( 효율적인 냉동기 관리업무는 사고 이후의 처리업무가

아니라 사고를 미연에 방지하는 업무로 주력해야 함 .)

4

1-2. 냉동장비의 구성 및 냉매 흐름도

시스템구성 및 냉매 흐름도

5

2-1. 냉동기 운전점검 – 압축기 일상점검

저압압력 : 냉동 0.5 ㎏ / ㎠ .Gage 전후 (ET -30℃ 설계기준 )

: 냉장 2.0 ㎏ / ㎠ .Gage 전후 (ET -15℃ 설계기준 )

고압압력 : 13 ㎏ / ㎠ ~15 ㎏ / ㎠ .Gage 전후 (CT 35~45℃

설계기준 )

오일압력 : 저압압력 + 2 ㎏ / ㎠ ~3 ㎏ / ㎠ .Gage 유지

냉동오일 : 적정레벨에 투명하고 청결한 상태로 60℃ 이하 유지

냉매 : 오염되지 않은 순수성분으로 과소 / 과대 충진 되지 않은 상태

토출온도 : 110℃ 이하 ( 압축기 헤드에서 15cm 지점 체크 ) 로 유지

기계 운전음 : 일정하고 안정적인 기계음

진동 : 기동시 외 진동이 없어야 함

정상범위내의 저압배관 흡입 과열도 유지 ( 5℃ ~ 10℃_)

- 냉동저압 배관온도 : - 10℃ 전후

- 냉장저압 배관온도 : +10℃ 전후

수냉식 냉동기 유니트

6

2-2. 냉동기 운전점검 – 압축기 고장 점검 및 조치

냉동기 (C.D.U) 이상램프 작동 – 전기적 점검 ( 코일손상 점검 )

1. 인입전원 확인

2. 제어회로 확인

3. 압축기 절연상태 확인

★ 냉매누설 점검 후 시행한다 . ( 냉매누설시 누설조치 최우선 )

- 압축기 보호장치 작동여부를 확인한다

- 전기관련 안전장치 : E.O.C.R ( 전자식 모터보호 계전기 )

차단여부

: FUSE ( 퓨즈 ) 단락여부

★ 차단기 작동 – 과부하 및 누전원인 확인 – 압축기 절연상태 확인

★ E.O.C.R 작동 – 과부하 및 누전원인 확인 – 압축기 절연상태 확인

★ FUSE 단락 – 합선 및 누전원인 확인

★ 절연저항 점검 – 누전여부 확인★ 상간단선 점검 – 코일손상 확인

압축기 손상 시 전문업체 에게

수리 요청

냉동기 기동반

7

2-3. 냉동기 운전점검 – 압축기 고장 점검 및 조치

냉동기 (C.D.U) 이상램프 작동 – 기계적 점검 ( 기관손상 점검 )

4. 압력장치 확인

5. 전원투입 후 확인

6. 손상 압축기 운전정지

★ 전기적 점검과 병행한다 .

- 기계적 손상의 경우에도 E.O.C.R 이 작동됨 ( 과전

압 )

- 압력관련 안전장치 : O.P.S( 유압보호스위치 )

작동여부 : H.P.S( 고압압력스위치 ) 작동여부

★ H.P.S 작동 – 고압 상승원인 ( 냉각수 순환펌프 ,

냉각수온도 , 에어차징 ) 확인 ★ O.P.S 작동 – 유압 저하원인 ( 오일부족 , 오일

회수불량 , 과도한 저압운전 ) 확인

★ 기동후 E.O.C.R 재 작동 – 압축기 고착됨★ 기동후 O.P.S 재 작동 – 유압 저하원인 확인★ 기동후 이상진동 및 소음 – 기관파손

★ 전원 차단기 및 조작 스위치 차단★ 압축기 고 / 저압 서비스밸브 차단★ 오일 균유관 밸브 차단

압축기 손상 시 전문업체 에게

수리 요청

O.P.S H.P.S

8

2-4. 냉동기 운전점검 – 응축기 일상점검

냉각수 입구온도 : 32℃ ( 설계기준 )

냉각수 출구온도 : 37℃ ( 설계기준 )

고압압력 : 13 ㎏ / ㎠ ~15 ㎏ / ㎠ Gage 전후 (CT 35~45℃

설계기준 )

냉각능력을 충족시키는 충분한 유량과 유속을 확보 ( 냉각수펌프 )

불 응축가스 발생여부 확인 및 방출

불 응축가스 발생여부 확인법

불 응축가스는 응축기에 머물기 쉬우므로 불 응축가스의 존재

여부는 응축기의 냉매온도와 압력을 비교하면서 판단한다 . 먼저

냉동기의 운전을 정지하고 응축기에 냉각수를 계속 통하게 하여

응축기 내의 냉매온도와 냉각수온도가 같게 될 때까지 충분한 시간

동안 냉각수를 흐르게 한다 . 이때 냉각수 온도에 상응하는 냉매의

포화압력을 구하여 응축기 내의 압력이 계산된 압력보다 높으면 불

응축가스가 있다고 보아야 한다 .

점 검 항 목

수냉식 응축기

9

2-5. 냉동기 운전점검 – 응축기 불응축 가스 확인법

메니폴드 게이지를 이용한 불 응축가스 검침법

냉각수온도 (32 ) = ℃ 냉매온도 (32 )℃

냉매 (R-22) 의 포화압력 (32 ) ℃ = 약 12 ㎏ /

㎠ .Gage

고압게이지 압력 = 약 14 ㎏ / ㎠ .Gage

게이지 압력 - 포화압력 = 불 응축가스 함유량

약 14 ㎏ / ㎠ - 12 ㎏ / ㎠ = 2 ㎏ / ㎠

불 응축가스 생성원인

- 수분유입

- 외기유입

- 냉매 및 냉동오일의 성분변화 ( 과열 )

- 과열운전에 의한 탄화물 생성

메니폴드 고압 게이지

냉매온도

포화압력

R-22 포화 온도표

10

2-6. 냉동기 운전점검 – 응축기 불응축 가스 배출법

불 응축 가스 배출 방법

★ 냉동기를 정지 시킨후 일정시간 경과후 시행한다 .

불 응축가스 배출밸브를 통하여 배출한다 .

배출밸브가 없을 시 – 응축기 액관 출구측 서비스 밸브를 잠근다

– 압축기 토출측 서비스 밸브의 캡을 열고 서비스밸브를 개방하여 배출한다 .

고압게이지 압력계를 확인하면서 게이지상으로 약 10 ㎏ / ㎠ .Gage 까지 배출시킨다

상기작업을 20 분 단위로 2~3 회 실시하여 불 응축가스를 완전히 제거한다 .

부족한 냉매를 보충하여 정상운전 시킨다 .

수냉식 응축기

오일 액면계

오일필터액관 출구

토출측 서비스불 응축가스

유분리기

압축기

11

2-7. 냉동기 운전점검 – 팽창변 일상점검

냉동부하와 사용온도에 적합한 제품으로 설치

용량이 작거나 과열도가 클 경우 – 냉동기 과열운전에 의한 오일탄화 및

권선코일의 열화현상 발생 ( 코일 소손원인 )

용량이 크거나 과열도가 적을 경우 – 액압축 으로 인한 냉동기 기관파손

불필요한 팽창변 괘도조정 절대불가 – 전문업체 의뢰 ( 냉동 숙련공 )

점 검 항 목

용량이 작을 때 용량이 클 때

이상적인 증발 완료지점 이상적인 증발 완료지점

12

2-8. 냉동기 운전점검 – 증발기 일상점검

설계능력에 적합한 모델 사용

휀 모터 및 날개의 정상작동 확인 – 풍량 풍속 확인

증발기 및 전열핀 오염상태 확인 – 적상누적 및 이물질 확인

온도제어기 (T.C) 제어기능 확인 – 휀 모터 출력 및 작동확인

– 전자변 출력 및 작동확인

– 제상히터 출력 및 작동확인

* 각 제조사별 온도조절기의 메뉴얼을 숙지 *

점 검 항 목

리모트 판넬유니트 쿨러

쇼케이스

온도조절기

13

2-9. 냉동기 운전점검 – 유 분리기 일상점검

점 검 항 목

설계능력에 적합한 모델 사용

오일회수 정상작동 확인 – 현재 구조상에선 확인 불가능 ( 오일 유면계 부착 개선필요 )

오일 여과망에 이물질이 흡착 시 고압상승 및 유 분리기 기능이 저하됨

오일 여과망 오염여부 확인법

– 냉동기가 운전 중에 압축기 토출측 압력과 응축기 출구와의 압력차 (1.0 ㎏ / ㎠이상 )

를

확인하여 여과망에 오염물질이 흡착되어 있는지를 판단하고 유 분리기를 교체한다 .

오일 액면계

오일필터

수냉식 응축기 유분리기 압축기

메니폴드 게이지 메니폴드 게이지

1.0 ㎏ / ㎠이상

14

3-1. 압축기 손상률 절감 대책기안 - 압축기 (comp) 소손현황 분석표

2012.03 월 ~ 2013.03 월 압축기 (comp) 소손 및 교체현황 – 국제 티엔씨 실행자료

교체수량 102 대

구 분압축기 손상유형

기관파손 코일파손 기관 +

코일기타

서울권 20 11 1 2

경기권 21 14 2

인천권 5 3

강원권 1 1

충청권 2 1

전라권 5 2

경상권 5 2 4

제주권 1

합 계 60 29 3 10

총계 102

기관파손59%

코일파손28%

기타10%

15

3-2. 압축기 손상률 절감 대책기안 - 압축기 고장 발생경로

CHCIF2(R22)+H2O(물) →HCL(염산)

배관내 불순물

진공불량 / 냉매누설

진공불량 / 냉매누설

압력손실냉동능력저하

이물질 혼입

냉동능력부족

압축비 증대

증발압력 저하

응축압력의 상승

압축기 로 유입

비정상적인 과열

팽창변 / 필터 드라이어 막힘

모터과열

축 베어링 과열

압축밸브 슬러지 침전(탄화)

압축하중 증가

응축온도 상승

냉매와의 가수분해

수분의 응축

산성물질 발생

슬러지 침전

팽창변 / 필터 드라이어 결빙

팽창변 / 필터 드라이어 막힘

모터절연파괴

냉동오일 품질저하 및 오일필터 막힘

압축밸브 손상

모터과열

동 도금현상

압축밸브 막힘

소비전력 증대

압축기 과열

압축기 과열

원 인 발 생 압 축 기 손 상 진 행 과 정 손 상 결 과

공기의 유입

수분의 유입

과부하 / 구속

모터의 소손

냉동능력부족

내부기관구속/마모

압축기 구속

내부기관구속/마모

압축기 구속

압축기 구속

압축기 구속

피스톤 과 실린더 구속

오일순환계통정상 압축기 부품

16

3-3. 압축기 손상률 절감 대책기안 - 유압 압력 보호 시스템 설치

유압보호 압력스위치 ( O. P. S ) 가 설치되어

있지 않은 모든 냉동기에 설치 하여야 하며

냉동오일 부족으로 인한 압축기 손상을

미연에 방지함을 목적으로 한다 .

1. 설치대상 및 목적

압축기의 오일부족 및 오일필터의 막힘에

의한 압축기 손상률을 감소시키며 평상시

운전상태에서도 냉동오일의 오염상태와

유 분리기의 기능이상을 유면계를 통해

사전에 확인할 수 있다 . ( 오일순환 계통도)

2. 설치 후 기대효과

유압압력 스위치 , 오일압력게이지 ,

오일필터 , 액면계 , 유회수 밸브 , 1/4”

유압호스 , 3/8” 유압호스 , 각 연결 피팅류

등 .

3. 설치 품목

시스템 설치 전

시스템 설치 후

17

3-4. 압축기 손상률 절감 대책기안 – 콤프 유압보호 시스템 설치

압축기 NO1 개별형

압축기 NO1 / NO2 멀티형

오일필터

액면계

유 분리기

압축기 NO2

압축기 NO1

O.P.S 부착위치 O.P.S 부착위치

차지닛블 내부의 무시를 반드시 제거할것

저압

유압

저압

유압

18

저압배관 코아쉘 설치 가능 모델

대주제작 싱글 C.D.U - O

대주제작 멀티 C.D.U - O ( 기존설치제품

제외 )

산요제작 싱글 C.D.U - O

산요제작 멀티 C.D.U - O

시스템 설치 작업

시스템 설치 가능모델

3-5. 압축기 손상률 절감 대책기안 - 저압배관 코아쉘 설치

냉동기의 저압배관에 코아쉘이 설치되어

있지않은 모든 냉동기에 설치하여야 하며

냉동기 시스템상에서 순환되고 있는 오염된

냉동오일과 냉매에 함유된 수분을 제거하기

위한 부품설치를 목적으로 한다 .

1. 설치대상 및 목적

오염된 냉동오일과 냉동기의 고장 원인 중

가장 큰 원인인 수분을 제거함으로써

압축기의 손상을 미연에 방지할 수 있다 .

2. 설치 후 기대효과

코아쉘 , 볼밸브 , 흡입필터 ( 흡착포 수회 이상 교

체 ) 동배관 , 보온재 , 냉매 , 냉동오일 등 .

3. 설치 품목

볼밸브

코아 쉘

석션필터 설치완료 모습

19

저압코아쉘 시스템 설치 후 결과

3-6. 압축기 손상률 절감 대책기안 - 저압배관 코아쉘 설치작업 사진

흡착포 투입 액관필터 오염전 / 후

오염 전/후 비교 저압필터 이물질

오염된 냉동오일

코어쉘 내부 ( 부식 ) 흡착포 흡착결과

흡착포 작업 후 오일상태

20

전자식 모터 보호 계전기 성능비교

3-7. 압축기 코일 손상률 절감 대책기안 – 전자식 모터보호 계전기

현재 사용중인 전자식 모터 보호 계전기 는 과부하 차단 기능만 있어서 단상에 의한 모터의 손상시 압축기를 보호하지 못함으로 결상감지 차단기능이 있는 제품으로 교체해야 할 필요성이 있음

과부하 - 전동기에 연결되어 있는 기계에 과중한 부하가 가해져 전동기에 열이 발생시켜 그 열에 의해 권선의 절연이 파괴되어 소손 된다

결상 - 전동기를 운전하기 위한 전선로에 3 상 중 한 상의 결함으로 단상으로 운전될 때 ( 연결부위나 접촉기의 접점에서 많이 발생함 ) 전동기는 회전 토오크의 부족으로 회전을 계속하지 못하고 정지하게 되며 , 이 때 권선상의 과도한 전류가 전동기를 소손 시킨다 .

1. 교체목적

구 분 삼화계전 LS 산전명 칭 EOCR-SS EMPR

모 델 SS-60 GMP60-3T

과부하 O O

결 상 X O

구 속 X O

불평형 X O

기존 사용품 개선 대체품

21

4-1. SINGLE 형 냉동기 운영개선안 제시

SINGLE 형 타입으로 운영중인 모든 냉동 냉장 • 장비가 설치대상 이며 압축기 손상시

냉동상품의 온도상승으로 인한 상품의 손상을

미연에 방지함을 목적으로 한다 .

1. 설치대상 및 목적

예비 냉동기를 설치함으로 기존냉동기가

손상시 즉각적인 대응으로 냉동상품의

손실과 영업중 상품이동과 같은 이미지

실추를 방지한다 .

2. 설치 후 기대효과

예비 신규냉동기 (C.D.U), 냉매배관

바이패스 , 바이패스설치 볼밸브 등

3. 설치 품목

시스템 설치 ( 단독 )

시스템 설치 ( 다중 )

22

4-2. SINGLE 형 냉동기 운전 개요도 ( 단독연결 )

시스템 설치 플로우 시트

압축기교체시 차단정상운전시 개방 압축기교체시 개방

정상운전시 차단

23

4-3. SINGLE 형 냉동기 운전 개요도 ( 다중연결 )

시스템 설치전 플로우 시트

압축기교체시 개방정상운전시 차단

압축기교체시 차단정상운전시 개방

압축기교체시 개방정상운전시 차단

예비냉동 C.D.U

24

시스템 설치 전

시스템 설치 후

별첨 1. 흡입압력 조정변 (S.P.R) 설치

압축기의 장기간 정지후의 기동시 ( 작업장 ,

아일랜드 세미 ) 와 제상중 또는 제상후의 기동시

등 , 높은 흡입압력에 의한 압축기 모터의

과부하 운전을 방지하는것을 설치 목적으로

한다 .

1. 설치대상 및 목적

초기 운전부하를 제어함으로써 압축기

운전시 흡입압력의 상승에 의한 압축기

기동전력소비를 줄이며 기계적 손상을 줄일

수 있다 .

2. 설치 후 기대효과

흡입압력 조정변 ( S. P. R ), 동 배관 , 보온

재 , 냉매 , 냉동오일 등 .

3. 설치 품목 및 비용

25

시스템 설치 전

시스템 설치 후

별첨 2. 쿨러 휀 보호망 가이드 히터 설치

냉동고 사용중 방열문의 잦은 개폐에 의해

일반적으로 사용하는 냉동고보다 적상이 심한

냉동고의 쿨러 휀에 설치하며 적상에 의한

냉동능력 저하방지와 누적된 적상에 의해 휀

날개의 파손등을 방지하는데 목적을 둔다 .

1. 설치대상 및 목적

누적된 적상에 의한 쿨러부품의 파손을

방지하여 부품교체 비용을 줄일 수 있으며

정상적인 운전풍량과 고내온도 유지로

전력소비를 절감한다 .

2. 설치 후 기대효과

쿨러 휀 가이드 히터 , 전선 , 전선접속박스

등 .

3. 설치 품목 및 비용

26

시스템 내의 필터교체

별첨 3. 냉동기 (C.D.U) 부품 교체주기 – 저압필터 & 액관필터

냉동시스템 내부에 오염물질이 외부에서

유입되거나 내부에서 화학적 반응에 의해

생성되어 냉매흐름에 따라 순환하면서

기관부식 , 냉동기 과열운전 , 필터 막힘 등

정상적인 냉동운전을 방해하며 극단적으로는

냉동기 손상까지 초래하게 된다 . 이를 사전에

방지하고자 주기적으로 필터를 교체한다 .

1. 저압 & 액관 필터 교체목적

냉동오일 교체시 병행하여 교체하며

냉매누설등으로 수분유입이 의심이 될 때와

필터 전후의 압력차가 0.5kg/ ㎠ 이상일때

즉시 교체한다 ( 오염물질이 배관내부에

포함되었다면 1 회 교체만으로는 오염물질을

제거하기 어려움으로 지속적으로 교체할

필요가있다 )

정상적인 운전상태로 운전중 이라도 년 1 회

이상 주기적으로 반드시 교체한다 .

2. 저압 & 액관 필터 교체시기

흡착포 삽입

저압필터 교환

액관 필터 교환

저압필터 교환

오염된 흡착포오염된 저압필터

27

전자 접촉기 손상

별첨 4. 냉동기 (C.D.U) 부품 교체주기 – 전자접촉기

장시간 사용으로 전자 접촉기의 접점이 열화에

의해 변형되거나 손상을 입으면 압축기가

전기적으로 손상을 입을 확률이 매우 높아진

다 . 이를 방지하기 위해 노후화된 전자

접촉기를 교체한다 .

1. 전자 접촉기 교체목적

압축기가 전기적 원인으로 손상되어

교체시에는 반드시 전자 접촉기를

교체하여야 한다 . 이는 압축기 손상의

근본원인을 제거하기 위함이다 .

주기적인 점검을 통하여 전자 접촉기의

접점을 확인하고 열화에 의한 변색이나

변형시 즉각 교체를 하여야 한다 .

2. 전자 접촉기 교체시기

28

수냉식 응축기 세관작업

별첨 5. 냉동기 (C.D.U) 부품 보수주기 – 수냉식 응축기

수냉식 응축기의 전열관에 스케일이 발생되면

전열능력이 감소하여 냉동기의 고압이

상승되고 과열운전으로 이어지며 이로인해

냉동능력 저하와 냉동오일이 탄화되어

냉동시스템 전체에 악영향을 초래하는 근본적

원인이 된다 . 이를 미연에 방지하고자

주기적으로 수냉식 응축기를 세관한다 .

1. 수냉식 응축기 세관목적

정상적인 냉각수 온도와 냉각수 유량이

공급됨에도 응축기의 응축압력이 기준치를

초과할시에는 응축불량을 의심하여 응축기

세관을 시행한다 .

냉각수 수질에 따라 다르지만 평균적으로

2~3년에 1 회씩 응축기 세관을 시행한다 .

2. 수냉식 응축기 세관시기

29

내부기관 부위별 사진취합

압축기 손상 사진 – 압축기 기관파손 유형

피스톤 동부착 현상

피스톤 롯드 과열

크랭크축 동부착 현상피스톤 헤드 과열 압축기 내부 ( 수분에 의한 변질 )

정상적인 피스톤과 샤프트실린더 과열피스톤 헤드 과열

30

내부기관 부위별 사진취합

압축기 손상 사진 – 압축기 기관파손 유형

고압밸브 탄화 / 슬러지

저압밸브 열화

고압밸브 탄화 / 슬러지고압밸브 파손 정상적인 고압밸브

정상적인 저압밸브저압밸브 열화축 베어링 과열

31

코일손상 사진취합

압축기 손상 사진 – 압축기 코일손상 유형

단상에 의한 코일손상

코일 부분손상

코일 열화 손상모터 회전자 과열 코일 열화 손상

전자 접촉기 접촉불량코일 열화 손상코일 부분손상

32

오일스트리너 / 석션필터 / 액관필터 오염사진 취합

압축기 손상 사진 – 필터류 오염

오일필터 오염

석션필터 오염

오일 탄화물 침전오일필터 오염 오일 탄화물 침전

액관필터 오염 ( 수분 )석션필터 오염 ( 수분 + 오일 )

석션필터 오염

33

쇼케이스 / 유니트쿨러 오염사진 취합

증발기 오염 사진 – 쇼케이스

유니트 쿨러 전열핀 적상유니트 쿨러 전열핀 오염

쇼케이스 증발기 오염 쇼케이스 증발기 바닥면 오염

34

수냉식 응축기 오염사진 취합

응축기 오염 사진 – 수냉식 응축기

수냉식 응축기 오염 2수냉식 응축기 오염 1

수냉식 응축기 오염 3 수냉식 응축기 ( 신품 )

35