게시판 > 질답게시판 > Reciporcating Compressor Discharge Temperature High 관련 문의

소금쟁이 hotchkiss

17-10-17 16:45

A1) Drain Separator는 압축된 공기를 cooler에 의해 포화점이하로 냉각함으로써
발생하는 응축수를 분리하는 역활이며(Oil Free type 경우)
Snubber는 왕복식 압축으로 인한 압력 맥동을 완화시키는 것입니다.
3rd stage discharge에 cooler가 설치 되어있는데 snubber만 있다는 것은
discharge pressure에서 포화점이상으로 운전한다고 볼 수 있습니다.
(물론 snubber에서 응축수 trap/배출 배관이 없겠지요)

A2) 교체한 valve가 Compressor discharge에 설치된 valve인지 cooler 냉각수 배관에
설치된 valve인지 설명이 없어 자세히는 모르겠으나 cooler 내부에 air가 정체되어
있다고 cooler 성능이 떨어져 토출온도가 올라가지 않습니다.
(condenser의 경우 inert gas가 내부에 정체되어 condensing area를 잠식해
성능을 떨어뜨립니다만)

평소 운전중 문제 없었으나 최근 발생한 문제라면 cooler/cylinder cooling jacket의
냉각수 supply/return 온도와 양를 check해 냉각수 양이 부족한지 냉각수 supply 온도가
올라간 건지 확인해 설계 조건과 비교하시기 바랍니다. (compression ratio가 변동 없다면)

Typhoonspi… skyloveous

17-10-17 17:09

소금쟁이님 우선 답변 감사 드립니다.

교체한 Valve 는 Compressor의 Suction Discharge V/V 를 Stage 별 모두 교체 하였습니다.
3단 Discharge Valve가 Damage 입거나 Leak 진행될 시, Temperature가 상승하는 것으로 알고 있는데,
정확한 원리는 모르겠습니다..

Cooler Cleaning 진행 하였고,
Cooling 자켓의 냉각수 Supply / Return 의 Pressure 및 Temperature 모두 정상입니다.

3단 Discharge Side Temperature 가 올라가는 이유에 대해 고민 중인데 막상 생각이 떠오르지 않네요.

Pressure Ratio는 Over-Compression이 진행 되는 것은 아니고, Design 값보다 조금 낮게 운전 중입니다.

최근에 갑자기 발생된건 아니고, 지속적으로 Temperature가 높게 나타나고 있는 상황입니다..

소금쟁이 hotchkiss

17-10-17 18:35

heat source는 압축열인데 압축비가 문제 없고 냉각계통중 air side 냉각이 문제가 없다면
oil side 냉각인데 oil free type이니 compressed air와 직접 닿지 않아 큰 영향을 없을 겁니다.

한가지 가능성은 load control (clearance control 등)를 하고 있다면 이에 따라 cylinder의
suction/discharge valve friction loss가 변해 cylinder내 실제 압축비 변화로 이에 따른 미세한
온도 증감일겁니다.
자세한 것은 efficiency를 알고 있는 Vendor에게 문의하시기 바랍니다.

스테파노 Stefano

17-10-18 11:23

(1) 3단의 Suction & Discharge Valve를 모두 교체했는데도 3단 배출온도가 서서히 상승해 왔다고 하면 다음의 원인일 수도 있으므로 참고하시고 종합적으로 정밀 점검하여 원인을 찾아내 보도록 하세요.

i. 3단 Aftercooler의 CW측은 Cleaning 했지만 Air-side는 Fouling이 누적되어 열전달계수가 떨어져 있다. (냉각기 성능 저하)
ii. Air 유량이 늘어나 3단 Discharge Cooler의 부하가 증가하였다. (현재 온도 및 냉각수 유량으로 공기 냉각효과가 부족한 상태)
iii. 3단 Piston Ring이 마모되어 마찰열 발생이 증가하였다. (Jacket 냉각수 온도변화로 명확히 감지되지는 않지만 온도 상승의 요인이 될 수 있음)
iv. 교체한 3단 Discharge Valve Plate가 새고있다(3단에서의 압축부피가 늘어나 압축동력이 늘었다. 이는 Motor Power 증가로 이어지기 때문에 모터동력의 변화가 있었는지 여부를 점검해 봄으로써 추적해볼 수도 있음.)
v. 3단 Inlet 수분함량이 늘었다. (2단 Cooler Outlet의 미세한 온도상승으로 3단 유입 수분량이 늘어 결과적으로 3단Cooler 잠열 부하가 증가.)

(2) 온도상승이 부하변화, 공급 냉각수 온도상승, 대기온도 상승, 등과 복합적으로 일어날 수 있을 것이므로 변동전 후의 종합적인 운전조건의 변화와 동력등을 함께 비교하여 원인을 찾아내야 할 것입니다.

(3) 1,2단 "Drain Separator"는 Intercooler 후단에 달려있고 공기가 압축될 때 상승되는 온도를 낮추어 생성되는 (냉각후 온도에서 잔류하는 수증기 분압이 포화증기압과 같아지면서 응축되는 응축수를 모두 제거하지 않을 경우 액이 Cylinder에 유입되면 Cylinder Block이 파손되거나 Piston Rod가 파손되기 때문에) 후단의 압축기 Cylinder 및 Piston Rod를 보호하는 목적으로 설치된 것입니다.

반면, 여기서의 3단의 "Snubber"는 After Cooler 전단에서 최종배출 공기의 압력변화를 완충해주기 위한 목적으로만 사용되고 있습니다. 이런경우 Snubber를 After Cooler 후단에 달아주고 하부에 Condensate Trap도 함께 붙여주면 그만인데... 아마도 After Cooler에서 발생되는 응축수를 별도로 제거하는 방법이 고려되어 있을 것으로 봅니다. (예를 들어 Cooler에 Drain용 Boot와 Trap을 달아둘 수도 있지요. 최종단에서 수분을 제거하지 않으면 후단에 연결될지도 모를 Dryer 부하가 증가됩니다.)

한편, 앞의 1,2단 Drain Separator는 Snubbing 역할을 겸하고 있습니다.

(4) Compressor의 Pressure Ratio는각단 압축비가 너무 높으면 온도가 너무 상승하기도 하고 불필요한 동력상승이 일어나기때문에 일반적으로 각단 동일하게 설계함으로써 압축동력이 최소가 되도록 합니다.

압축비는 항상 <절대압력>을 기준으로 합니다. 해당 압축비가 절대압력이라면 일반적으로 적용하는 압축비에 비해 아주 높은 편입니다. 압축기 재질이 견디는데는 문제가 없다고 해도 단열압축에 의한 온도상승으로 동력일 늘어나기 때문이지요. 점검해 보도록 하세요.

(1) 3단의 Suction & Discharge Valve를 모두 교체했는데도 3단 배출온도가 서서히 상승해 왔다고 하면 다음의 원인일 수도 있으므로 참고하시고 종합적으로 정밀 점검하여 원인을 찾아내 보도록 하세요.

i.  3단 Aftercooler의 CW측은 Cleaning 했지만 Air-side는 Fouling이 누적되어 열전달계수가 떨어져 있다. (냉각기 성능 저하)
ii.  Air 유량이 늘어나 3단 Discharge Cooler의 부하가 증가하였다.  (현재 온도 및 냉각수 유량으로 공기 냉각효과가 부족한 상태) 
iii.  3단 Piston Ring이 마모되어 마찰열 발생이 증가하였다. (Jacket 냉각수 온도변화로 명확히 감지되지는 않지만 온도 상승의 요인이 될 수 있음)
iv. 교체한 3단 Discharge Valve Plate가 새고있다(3단에서의 압축부피가 늘어나 압축동력이 늘었다.  이는 Motor Power 증가로 이어지기 때문에 모터동력의 변화가 있었는지 여부를 점검해 봄으로써 추적해볼 수도 있음.)
v. 3단 Inlet 수분함량이 늘었다. (2단 Cooler Outlet의 미세한 온도상승으로 3단 유입 수분량이 늘어 결과적으로 3단Cooler 잠열 부하가 증가.)

(2) 온도상승이 부하변화, 공급 냉각수 온도상승, 대기온도 상승, 등과 복합적으로 일어날 수 있을 것이므로 변동전 후의 종합적인 운전조건의 변화와 동력등을 함께 비교하여 원인을 찾아내야 할 것입니다.

(3) 1,2단 "Drain Separator"는 Intercooler 후단에 달려있고 공기가 압축될 때 상승되는 온도를 낮추어 생성되는 (냉각후 온도에서 잔류하는 수증기 분압이 포화증기압과 같아지면서 응축되는 응축수를 모두 제거하지 않을 경우 액이 Cylinder에 유입되면 Cylinder Block이 파손되거나 Piston Rod가 파손되기 때문에) 후단의 압축기 Cylinder 및 Piston Rod를 보호하는 목적으로 설치된 것입니다.

반면, 여기서의 3단의 "Snubber"는 After Cooler 전단에서 최종배출 공기의 압력변화를 완충해주기 위한 목적으로만 사용되고 있습니다.  이런경우 Snubber를 After Cooler 후단에 달아주고 하부에 Condensate Trap도 함께 붙여주면 그만인데... 아마도 After Cooler에서 발생되는 응축수를 별도로 제거하는 방법이 고려되어 있을 것으로 봅니다.   (예를 들어 Cooler에 Drain용 Boot와 Trap을 달아둘 수도 있지요.  최종단에서 수분을 제거하지 않으면 후단에 연결될지도 모를 Dryer 부하가 증가됩니다.)

한편, 앞의 1,2단 Drain Separator는 Snubbing 역할을 겸하고 있습니다.

(4) Compressor의 Pressure Ratio는각단 압축비가 너무 높으면 온도가 너무 상승하기도 하고 불필요한 동력상승이 일어나기때문에 일반적으로 각단 동일하게 설계함으로써 압축동력이 최소가 되도록 합니다.

압축비는 항상 <절대압력>을 기준으로 합니다.  해당 압축비가 절대압력이라면 일반적으로 적용하는 압축비에 비해 아주 높은 편입니다.  압축기 재질이 견디는데는 문제가 없다고 해도 단열압축에 의한 온도상승으로 동력일 늘어나기 때문이지요.  점검해 보도록 하세요.

Typhoonspi… skyloveous

17-10-20 18:28

스테파노님 우선 답변 감사 드립니다.
답변에 대한 추가 의견 및 질문 드립니다.

1) 3단 After Cooler Air-Side Fouling 발생 시, 단순 Jet Cleaning 으로 해소가 가능할까요?
차기 정비 시, Fouling에 발생에 대해 관심을 가지고 점검 할 예정입니다.
Fouling의 경우, 급격한 열교환 시, 발생 한다고 알고 있는데, 지금까지 Fouling에 대해서는 관심을 가진적이 없었습니다.

2) Air 유량이 늘어 난 부분이라면, 1단 2단의 Discharge Temperature 는 정상 유지되고 3단만 온도가 상승할 수 있을까요..?

3) Piston ring은 정비 시, 항상 마모가 진행 되어 교체한 이력이 있습니다.
마찰열에 대해서도 접근해보도록 하겠습니다.

4) Valve의 경우 완전한 Leak 방지는 불가능 한 것으로 알고 있습니다.
Vendor에 Leak Test를 의뢰하여, 체크 하였으며,
Valve(Plate Type)의 손상 원인을 보면 Plate가 깨져 나오는 경우가 종종 있습니다.
Ring Type으로 변경 시, 이러한 Valve Failure 문제가 조금은 해소 될까요?
또한 Valve가 Leak 될 시, 압축 부피가 늘어난다고 하셨는데, 이부분이 이해가 좀 가지 않아서
추가 설명을 요청 드리고자 합니다.
-> 동력 변화에 대해서는 점검 하고자 합니다.

5) 수분 함량이 증가 할 시, 마찬가지로 Fouling 이 진행 될 것으로 보입니다.
수분함량이 증가되는 것을 혹시 확인 하는 방법에 대해서 조언 부탁드립니다.

스테파노 Stefano

17-10-23 10:36

AA1) 3단에서만 Fouling이 증가되었다고 판단되지 않지만 1,2단에 비하여 전열면적에 여유가 크지 않다면 Fouling 효과가 더 두드러지게 나타날 수 있습니다. Cleaning 방법은 Cooler의 Type에 따라 달라질 수 있습니다. Graphite 분진이나 미세먼지는 세척이 잘 되지 않더라도 Tube Bundle을 꺼낼 수 있는 형태라면 Air Jet나 Water Jet에 의한 물리적 세척등으로 Flouling 제거가 쉽겠지만 그렇지 않다면 다른 방법을 모색해 봐야 하겠지요.

AA2) 1,2단에서는 응축수가 상대적으로 많이 발생하면서 전열량도 크지만 전열계수도 큰 반면 3단에서는 냉각부하에 비해 전열면적여유가 상대적으로 적을 수도 있는데 그렇다면 3단에서 온도상승 효과가 두드러진다는 의미입니다.

AA3) 윤활유를 사용하지않는 압축기의 경우 고체 표면의 마찰은 금속표면의 거칠기와 고체윤활재와 금속간의 기체의 존재유무에 따라 큰차이를 나타낼 뿐만 아니라 Piston Ring의 수명에도 크게 좌우되기 때문에 Piston Ring 수명이 크게 짧은 경우 Cylinder Wall 을 Polishing 처리해야 할 경우도 있습니다. 이 주제는 Compressor 전문가의 점검이 필요한 사항입니다.

AA4) Valve Plate의 Sealing은 아주 곱게 연마된 표면접촉으로 이루어지는데 신품으로 교체했으면 그럴리는 없겠지만 어느 일부면에서 밀봉상태가 되지 않으면 부분적 역류현상이 나타날 수도 있어서 나타나는 원인중의 하나일 수도 있다는 것이지요.

Suction Valve Plate가 부분적으로 누설되면 배출량이 떨어져 Capacity 부족과 배출압력저하 현상이 나타나는 것이고 Discharge Valve가 부분적으로 누설되면 Cylinder에 고압의 배출측 가스가 역류되어 채워지기 때문에 (전체용량은 변함없지만)그 단 실린더 내에서 압축시작전 압력이 높아져서 그단 압축부피가 늘어남을 설명한 것이지요. 이런현상은 그 이하 단에서도 나타날 수 있는데 이런 현상이 심해지면 모터전류가 상승효과도 나타날 수 있다는 것을 언급한 것입니다.

AA5) 각단의 압력이 일정하게 유지될때 3단 흡입공기중 수분함량이 늘어난다는 뜻은 2단 Cooler의 배출온도가 높아졌다는 뜻이고 각단의 온도가 일정하다면 2단 배출압력이 떨어져 Cooler를 거치면서 (3단흡입 미응축가스중 수분함량이 늘어나) 응축수분제거가 미흡해졌다는 의미입니다. 온도와 압력 변화로 미응축가스중 포화수분함량의 변화가 동반된다는 것이지요.

수분함량의 측정은 공기의 시료를 취하여 수분분석을 통하여 정확히 알 수 있겠지만 이 주제에서는 이를 언급하는 것이 아니고 (압력은 동일하다고 보고) 2단출구의 온도(3단으로 흡입되는 온도)가 상승했는 지의 여부만으로 판단할 수 있습니다. 이 온도가 올라갔다면 3단에서 더 압축하여 제거해야할 수분의 양도 늘어났다고 간주하면 되겠지요.

단순히 수분함량 증가만으로 Fouling이 증가되는 것은 아니지만 응축되는 수분이나 미량의 유분, 미세분진등이 함께 열교환기 표면에 누적되면 Flouling이 증가할 수 있다는 것이고, 2단에 없던 미세분진등은 3단 Piston Ring, Piston, Cylinder등의 금속분진으로부터 나타날 수도 있어서 Flouling 현상이 있다면 여러 복합적 효과로 나타난다고 간주해야 할 것입니다.

어느 특정한 원인이 밝혀지지 않는다면 가능성이 있는 여러 가능한 원인들을 찾아보고 종합적으로 결론을 얻어야 할 사항일 수도 있습니다.

AA2) 1,2단에서는 응축수가 상대적으로 많이 발생하면서 전열량도 크지만 전열계수도 큰 반면 3단에서는 냉각부하에 비해 전열면적여유가 상대적으로 적을 수도 있는데 그렇다면 3단에서 온도상승 효과가 두드러진다는 의미입니다.

AA3) 윤활유를 사용하지않는 압축기의 경우 고체 표면의 마찰은 금속표면의 거칠기와 고체윤활재와 금속간의 기체의 존재유무에 따라 큰차이를 나타낼 뿐만 아니라 Piston Ring의 수명에도 크게 좌우되기 때문에 Piston Ring 수명이 크게 짧은 경우 Cylinder Wall 을 Polishing 처리해야 할 경우도 있습니다.  이 주제는 Compressor 전문가의 점검이 필요한 사항입니다.

AA4) Valve Plate의 Sealing은 아주 곱게 연마된 표면접촉으로 이루어지는데 신품으로 교체했으면 그럴리는 없겠지만 어느 일부면에서 밀봉상태가 되지 않으면 부분적 역류현상이 나타날 수도 있어서 나타나는 원인중의 하나일 수도 있다는 것이지요.

Suction Valve Plate가 부분적으로 누설되면 배출량이 떨어져 Capacity 부족과 배출압력저하 현상이 나타나는 것이고 Discharge Valve가 부분적으로 누설되면 Cylinder에 고압의 배출측 가스가 역류되어 채워지기 때문에 (전체용량은 변함없지만)그 단 실린더 내에서 압축시작전 압력이 높아져서 그단 압축부피가 늘어남을 설명한 것이지요.  이런현상은 그 이하 단에서도 나타날 수 있는데 이런 현상이 심해지면 모터전류가 상승효과도 나타날 수 있다는 것을 언급한 것입니다.

AA5) 각단의 압력이 일정하게 유지될때 3단 흡입공기중 수분함량이 늘어난다는 뜻은 2단 Cooler의 배출온도가 높아졌다는 뜻이고  각단의 온도가 일정하다면 2단 배출압력이 떨어져 Cooler를 거치면서 (3단흡입 미응축가스중 수분함량이 늘어나) 응축수분제거가 미흡해졌다는 의미입니다.    온도와 압력 변화로 미응축가스중 포화수분함량의 변화가 동반된다는 것이지요.

수분함량의 측정은 공기의 시료를 취하여 수분분석을 통하여 정확히 알 수 있겠지만 이 주제에서는 이를 언급하는 것이 아니고 (압력은 동일하다고 보고) 2단출구의 온도(3단으로 흡입되는 온도)가 상승했는 지의 여부만으로 판단할 수 있습니다.  이 온도가 올라갔다면 3단에서 더 압축하여 제거해야할 수분의 양도 늘어났다고 간주하면 되겠지요.

단순히 수분함량 증가만으로 Fouling이 증가되는 것은 아니지만 응축되는 수분이나 미량의 유분, 미세분진등이 함께 열교환기 표면에 누적되면 Flouling이 증가할 수 있다는 것이고,  2단에 없던 미세분진등은 3단 Piston Ring, Piston, Cylinder등의 금속분진으로부터 나타날 수도 있어서 Flouling 현상이 있다면 여러 복합적 효과로 나타난다고 간주해야 할 것입니다.

어느 특정한 원인이 밝혀지지 않는다면 가능성이 있는 여러 가능한 원인들을 찾아보고 종합적으로 결론을 얻어야 할 사항일 수도 있습니다.

Typhoonspi… skyloveous

17-10-23 10:57

주신 답변 참조하여,
종합적으로 계속 Study 진행해봐야겠습니다.

감사합니다!