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[ 기술운영팀 교육자료 ]

2014 . 04

냉동장비 고장진단 및 대처방법

국제티엔씨( 주 )

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1. 정상적인 냉동기 운전상태 이해하기

2. 냉동기 일상적 운전점검 및 조치방법

3. 냉동기 손상원인 집중분석

4. 냉동기 손상률 절감방안

Index...

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1-1. 냉동기의 정상운전

냉동기의 정상운전을 알아야 할 필요성

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

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

비 정상적인 운전은 냉동기 운전중 에 다양한 형태 ( 누설 , 누유 , 과열 , 소음 , 진동 , 적상 , 온도불량 등 ) 로 나타나게

되어 있다 . 때문에 냉동기 관리자는 냉동장비의 정상적인 운전상태를 반드시 숙지하고 정상적인 범위

내에서 냉동기가 운전 되고 있는지 점검 및 관리를 해야 할 의무가 있다 . ( 효율적인 냉동기 관리업무란 고장사고

이후 의 사후처리업무가 아니라 고장사고를 미연에 방지하는 사전관리업무이다 .)

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1-2. 냉동장비의 구성 및 냉매 흐름도

시스템구성 및 냉매 흐름도

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2-1. 냉동기 운전상태 점검 – 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 이상 유지할것

냉동오일 : 적정레벨에 투명하고 청결한 상태로 60℃ 이하 유지 할 것

크랭크케이스는 주위온도보다 5℃ 이상 유지 할 것

냉매 : 오염되지 않은 순수성분 ( 수분 60ppm 이하 ) 으로 과소 / 과대 충진 되지 않은 상태

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

기계 운전음 : 일정하고 안정적인 기계음

진동 : 기동시 외 진동이 없어야 함

정상범위내의 저압배관 흡입 과열도 유지 ( 이상적 과열도 +5℃_)

- 현장측정 냉동용 저압배관 온도 : -15℃ 전후

- 현장측정 냉장용 저압배관 온도 : +5℃ 전후

수냉식 냉동기 유니트

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2-2. 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

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2-3. 냉동기 운전점검 – 응축기 불응축 가스 확인법

메니폴드 게이지를 이용한 불 응축가스 검침법

냉각수온도 (32 ) = ℃ 냉매온도 (32 )℃

냉매 (R-22) 의 포화압력 (32 ) ℃ ≒ 12 ㎏ /

㎠ .Gage

고압게이지 압력 = 14 ㎏ / ㎠ .Gage

게이지 압력 - 포화압력 = 불 응축가스 함유량

14 ㎏ / ㎠ - 12 ㎏ / ㎠ = 2 ㎏ / ㎠

불 응축가스 생성원인

- 수분유입 ( 가수분해에 의한 염산생성 )

- 외기유입

- 냉매 및 냉동오일의 성분변화 ( 과열운전 촉진 )

- 과열운전에 의한 탄화물 생성

메니폴드 고압 게이지

냉매온도

포화압력

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2-4. 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 이상 실시하여 불 응축가스를 완전히 제거한다 .

부족한 냉매를 보충하여 정상운전 시킨다 .

수냉식 응축기

오일 액면계

오일필터액관 출구

토출측 서비스불 응축가스

유분리기

압축기

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2-5. 냉동기 운전상태 점검 – 팽창변 일상점검

냉동부하와 사용온도에 적합한 제품으로 설치 ( 적정 과열도 유지가 중요 )

용량이 작거나 과열도가 클 경우 – 냉동기 과열운전에 의한 오일탄화 및

권선코일의 열화현상 발생 ( 코일 소손원인 )

용량이 크거나 과열도가 작을 경우 – 액압축 으로 인한 냉동기 기관파손

불필요한 팽창변 의 개도조정 절대불가 – 전문업체 의뢰 ( 냉동 숙련공 )

점 검 항 목

용량이 작을 때 용량이 클 때

이상적인 증발 완료지점 이상적인 증발 완료지점

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2-6. 냉동기의 과열도 측정법

● 팽창밸브의 작동원리

밸브를 여는 힘 = 감온통 압력 (P1)

밸브를 닫는 힘 = 증발압력 (P2) + 스프링 힘 (P3)

P1 = P2 + P3 : 균형을 유지하고 있는 상태 P1 〉 P2 + P3 : 열리는 방향으로 이동 P1 〈 P2 + P3 : 닫히는 방향으로 이동

● 과열도 측정방법 (R-22)

① 감온통이 놓인곳에서 온도 측정 (-15 )℃

② 감온통이 놓인곳에서 압력 (1.5kg/ ㎠ ) 을 측정하여 포화온도로 환산 (-20 )℃

∴ 과열도 (Super heat) 는 ① - = +5 ② ℃

포화온도 확인법

● 과열도 란 ?

포화온도 이상으로 가열된 과열증기의 온도와 그 압력에 상당하는 포화온도와 의 차이를 말한다 .

( 압축기의 액압축 & 과열운전을 방지하기 위해 필요한 냉동기 운전조건으로 설계상의 과열도 는 +5 ℃ 이다 .)

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2-7. 냉동기의 과열도 측정

▼ 과열도가 높고 흡입압력이 낮다 .

1. 수분 , 오염 , WAX 생성2. 팽창밸브 용량이 작다 .

3. 과열도가 높게 조절되어있다 .

4. 냉매가 부족하다 .

5. 감온부 충전가스의 응축6. 감온부 파손 , 기능 상실7. 외부 균압관의 위치 잘못 , 막힘8. 액관에서 후레쉬가스 발생 .

a. 액관이 길고 가늘다 .

b. 높은 마찰 손실 c. 드라이어가 막힘9. 팽창밸브에서 고 , 저압 차가 적다 .

a. 위 8 항 참조 b. 응축온도가 과도하게 낮다 .

c. 분배기의 관경 또는 회로가 적다 .

과열도 상승

흡입압력 저하

과열도 측정 결과치

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2-8. 냉동기의 과열도 측정

 

▼ 흡입압력이 높고 과열도가 낮다

1. 팽창밸브 용량이 너무 크다 .

2. 수분 , 오염 , WAX 생성3. 밸브 개도불량 ( 막힘 )

4. 과열도가 낮게 조절되어있다 .

5. 외부 균압관의 위치 잘못6. 압축기가 저온에서 용량부족7. 감온통의 접촉불량 또는 더운곳에 위치

과열도 저하

흡입압력 상승

과열도 측정 결과치

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2-9. 냉동기의 과열도 측정

▼ 흡입압력 & 과열도 모두 낮다 .

1. 냉동부하 (Loard) 가 적다 .

a. 공기순환량 불충분하다 .( 냉각휀 불량 )

b. 공기순환 계통의 오염 ( 먼지 )

c. 냉동코일의 적상발생2. 공기순환의 분배가 나쁘다 .( 진열물품의 적재불량 )

3. 냉매의 분배가 나쁘다 .

4. 증발기내의 오일 정체5. 압축기와 증발기의 불균형

과열도 저하

과열도 측정 결과치

흡입압력 저하

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2-10. 냉동기 운전점검 – 증발기 일상점검

설계능력에 적합한 모델 사용

냉매누설 점검 ( 일일점검 ) – 냉매누설시 즉각적인 조치 필요

휀 모터 및 휀 날개의 정상작동 확인 – 풍량 풍속 확인

증발기 및 전열핀 오염상태 확인 – 적상 누적 및 이물질 확인

– 적상 누적시 완전제거 필요

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

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3-1. 압축기 손상원인 집중분석 - 압축기 (comp) 소손현황 분석표

2013.01 월 ~ 2013.12 월 압축기 (comp) 소손 및 교체현황 – 국제 티엔씨 실행자료

손상압축기 분석 - 손상유형별

기관손상

코일손상

코일 + 기관

미 분해점검

코일 + 기관5 대

교체수량 111 대

기관파손52 대

코일소손43 대

미 분해점검11 대

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3-2. 압축기 손상원인 집중분석 - 압축기 (comp) 소손현황 분석표

2013.01 월 ~ 2013.12 월 압축기 (comp) 소손 및 교체현황 – 국제 티엔씨 실행자료

손상압축기 분석 – 유압보호장치 설치여부

유압보호장치 미설치 압축기

유압보호장치 설치 압축기

기관손상 1대

코일손상 9대

OPS 손상 2대

사전교체 3대

비말식 2대

2013. 04 월 이후 설치

교체수량 111 대

유압보호장치 설치점포 17대

유압보호장치 미 설치점포 94대 ( 압축기손상일 기준 )

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3-3. 압축기 손상원인 집중분석 - 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

슬라지 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

오일순환계통

정상 압축기 부품

손상 압축기 부품

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3-4. 압축기 손상원인 집중분석 - 압축기 (comp) 소손 증상별 분석

압축기 손상원인 분석 – 손상유형별 압축기 분해

액 압축에 의한 밸브파손

오일필터 막힘에 의한 압축기 손상

과열운전에 의한 기관 손상

오일순환 불량에 의한 압축기 손상

과열운전에 의한 기관 및 코일손상

오염물질(수분)에 의한 압축기 손상

오일펌프 불량에 의한 압축기 손상

전기적 코일손상 유형

과열에 의한 밸브파손

정상 압축기 부품 오일순환계통 냉동기 분해점검영상

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4-1. 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 스위치가 작동되면 작동원인을

반드시 해결한 후 재 가동시킨다 .

( 무분별한 복귀 리세트 작동은 압축기 기관손상의

직접적인 원인이 된다 .)

3. 유의사항

시스템 설치 전

시스템 설치 후

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시스템 설치 작업

3. 오일탄화가 지속적인 원인

4-2. 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

이미 한번 오염된 냉매와 냉동오일은 냉동 시스템 내부에서 순환을 하며 냉동기 구성장비을 지속적으로

손상시킴으로 압축기 내부의 국소적인 오일교체만으로는 냉동시스템을 정상화 시키기가 어렵다 .

그럼으로 오염된 냉매와 냉동오일을 전량 교체함과 동시에 시스템내부에 함유되어있는 오염물질

( 수분 , 오일탄화물 , 이물질 등 ) 을 반드시 제거하여 추가적인 압축기 손상을 방지해야 한다 .

볼밸브

코아 쉘

석션필터 설치완료 모습

필터 링 작업영상

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전자식 모터 보호 계전기 성능비교

4-3. 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

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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

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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

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코일손상 사진취합

압축기 손상 사진 – 압축기 코일손상 유형

단상에 의한 코일손상

코일 부분손상 ( 층간단락 )

코일 열화 손상모터 회전자 과열 코일 열화 손상

전자 접촉기 접촉불량코일 열화 손상코일 부분손상

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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

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쇼케이스 / 유니트쿨러 오염사진 취합

증발기 오염 사진 – 쇼케이스

유니트 쿨러 전열핀 적상유니트 쿨러 전열핀 오염

쇼케이스 증발기 오염 쇼케이스 증발기 바닥면 오염

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수냉식 응축기 오염사진 취합

응축기 오염 사진 – 수냉식 응축기

수냉식 응축기 오염 2수냉식 응축기 오염 1

수냉식 응축기 오염 3 수냉식 응축기 ( 신품 )

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