2. Turbo Compressor 원리 Impeller Diffuser Impeller라불리는회전체의고속회전력에의해 Impeller의중심부로흡입되는공기는 ( 통상 340~400m/sec의속도로흡입됨 ) Impeller의날개사이를통해원주방향으로흘러 Diffuser라불리

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대한 노
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공기유로를통해공기의속도를서서히감소시켜감소되는공기의속도를압력으로변환시킨다.

1 2. Turbo Compressor 원리 Impeller Diffuser Impeller라불리는회전체의고속회전력에의해 Impeller의중심부로흡입되는공기는 ( 통상 340~400m/sec의속도로흡입됨 ) Impeller의날개사이를통해원주방향으로흘러 Diffuser라불리는고정체, 공기유로를통해공기의속도를서서히감소시켜감소되는공기의속도를압력으로변환시킨다. Diffuser를통과하여압력이형성된압축공기는 Inlet Scroll이라칭하는공기유로를통해 Cooler로유입됩니다. Impeller 와 Diffuser 의조합 Oil 이공급되는 Gear 나 Bearing 부가공기압축부와완벽히분리되어있기때문에압축공기 내에는 Oil 이전혀함유되지않는 Oil Free 청정공기를생산합니다

2 3. Turbo Compressor 내부구조 (3Stage의경우 ) TILTING PAD BEARING IMPELLER 교환, 보수의필요가없는고강도, 고내수성고, 내부식성의 Ti 재질의 Impeller 채용 반영구적수명의비접촉식 Bearing 으로계속되는운전환경에서도정숙하고안정된운전환경을유지시킵니다. AIR, OIL SEAL 마모및부식이없는 AL 재질의비접촉식 Labyrinth Seal 채용 Inlet Scroll Seal(Motor Side) Bull Gear Bearing BULL GEAR DIFFUSER Impeller 의고속회전에의해흡입된, 공기의속도에너지를압력에너지로변환시킵니다. 압력, 용량에따라 Vane 의높이길이가다름. (AL 재질또는 Stainless 가공품 ) PINION GEAR JIS 0 급의고정도 Gear 로 30000~50000rpm/min 의회전에도정숙한운전을합니다. JIS 0 급의고정도 Gear 로기어비에의해 Motor 의구동력을 Pinion Gear 에전달높은회전수로변환시킵니다 - 3 -

4. Turbo Compressor 구성부품특성 Impeller Air Seal Oil Seal Pinion

Model에따라 40,000~100,000rpm/min 으로회전하여공기를흡입한다.

3 4. Turbo Compressor 구성부품특성 Impeller Air Seal Oil Seal Pinion Bearing 4-1. Impeller 역할 : 고속으로회전하여공기를흡입하게된다. Model에따라 40,000~100,000rpm/min 으로회전하여공기를흡입한다. 재질 : 일반적으로 17-4PH의 Stainless합금을사용하나 IHI의경우 Model에따라 Titan합금을사용하여내식성, 내마모성을높이고있다. 가공 : Maker에따라서는정밀주조에의해제작하기도하지만 IHI의경우기계사양별최적설계에의한 100% 가공을원칙으로한다. 가공의경우 1개가공소요시간이 62시간이소요되고생산원가가높으나그만큼효율이높은 Aero Dynamic의결정체이다. 전용기에의한 Impeller 가공모습 - 4 -

4 4-1-1). Impeller 특징 Impeller는설계시아래와같은조건에의해 Q( 유량 ) 와, P( 압력 ) 이결정된다. Q Q P 4-3. Impeller 제작방법 Impeller는 Maker에따라 100% 가공을하는방법과정밀주조로형상을만든후사양에따라상기그림의외경을가공하여유량을맞추고길이를가공하여압력을맞추는방법을적용한다. 정밀주조에의한방법은주조의특성상 Impeller의 Blade의형상이단조롭고효율이낮으나제작원가가낮기때문에이방법을택하는 Maker도있다. Impeller 의여러가지형상들 - 5 -

4-2 Diffuser 역할 : Impeller를통해고속으로흡입된공기의속도

4-2-1). Diffuser Diffuser는 Maker에따라그형상및제작방법도다르다.

5 4-2 Diffuser 역할 : Impeller를통해고속으로흡입된공기의속도 Energy를압력 Energy로바꾸는역할을한다. 재질 : 일반적으로 AL합금이나 SUS 합금을적용한다. 가공 : Impeller와의 Aero Dynamic 조합에의한정밀설계로 100% 가공을기준으로한다. 100% 가공에의한제작은 Impeller와의조합에의해그성능및효율이한층우수하게된다 ). Diffuser Diffuser는 Maker에따라그형상및제작방법도다르다. Diffuser는 Impeller와 Aero Dynamic조합에의해기계효율을결정하는요소이기때문에정밀한설계및제작을한다. Maker에따라서는 Scroll의배면에주강재 Vane을 Pin을이용고정시키는 Maker도있다. ( 아래사진참조 ) - 6 -

6 4-3 Air Oil Seal (Labyrinth Type Seal) 역할 : Gear Box내부의 Oil이나 Air가밖으로유출되는것을차단하는기능을한다. Maker에따라접촉식 Seal을사용하기도하고비접촉시 Labyrinth Seal을적용한다. 비접촉시 Labyrinth Seal은 Shaft와접촉을하지않기때문에반영구적인사용이가능하다. 재질 : 일반적으로 AL합금이나 SUS 합금을적용한다 ). Air Oil Seal Type Maker에따라서 Labyrinth Type Seal을적용하기도하고 Carbon Ring Type을적용하는 Maker도있으나 Carbon Ring Type은 SHAFT와직접접촉을하기때문에 Carbon의마모가발생, 정기적인교환이필요하다. Aluminum 재질의형상에 Carbon Ring 을끼운구조 Carbon Steel 재질의형상 에 Carbon Ring 을끼운구조 ( 마모에따라교환을한다 ) 좌측 Maker 의교환을 위한신품 - 7 -

4-3-2 Oil 회수 System Gear Box 에공급된 Oil 은자유낙하차에의해 Oil Tank 로회수되지만 Gear Box 내부의 압력발생에따라 Shaft 를통해외부로의 Oil 방출을차단하기위해별도의회수 System 을갖는다.

Oil Mist 와 Air 는 Filter 를통해 Oil Mist 는포집을하고 Air 는대기중으로방출된다. 이와같은 System 은 Labyrinth Type Seal 을채용한 경우에많이적용하고있다.

Seal Air에의한방법이방법은 Air, Oil Seal에 Seal Air을직접넣어주는방식이다.

7 4-3-2 Oil 회수 System Gear Box 에공급된 Oil 은자유낙하차에의해 Oil Tank 로회수되지만 Gear Box 내부의 압력발생에따라 Shaft 를통해외부로의 Oil 방출을차단하기위해별도의회수 System 을갖는다. 1). Ejector 에의한방법 오른쪽그림과같이 Ejector 를통해고속으로분사되는 Air 의힘에의해 Oil Tank 내부의 Oil Mist 와 Air 가 빠져나와 Oil Tank 내부의압력을 Vacuum 으로유지 시키고빠져나온 Oil Mist 와 Air 는 Filter 를통해 Oil Mist 는포집을하고 Air 는대기중으로방출된다. 이와같은 System 은 Labyrinth Type Seal 을채용한 경우에많이적용하고있다. 이방식을적용하는 Maker 의 Gear Box 는 Air Side 와 Oil Side 가완벽하게분리되어있는방식에서 채용하는방식이다. Air Oil Mist +Air Oil Tank Breather Element 2). Seal Air에의한방법이방법은 Air, Oil Seal에 Seal Air을직접넣어주는방식이다. Air Side와 Oil Side가분리되어있지않기때문에 Oil Side에서 Oil 유출되면 Air Side로혼입가능성이커서이를차단하기위해 Seal에강제적으로 Seal Air를공급한다. 이방법을적용한경우는대부분 Carbon Ring Type Seal을적용하고있으며기계의운전시 Seal Air의공급이차단되면기계를 Trip시키는구조로되어있다. Air Seal Oil Seal 대기압상태의빈공간 Seal Air Hole - 8 -

8 4-4 Tilting PAD Journal Bearing 역할 : 고속으로회전하는 Shaft를지지합니다. 5개의 PAD로지지되는 Shaft는초기 Start할때만 Bearing과접촉을하나정상회전속도를유지한다음에는 Bearing과 Shaft사이에 Oil Film만이형성되어접촉을하지않은채 Shaft가회전을하게되어마모가없기때문에반영구적인수명이유지됩니다. Maker에따라적용되는 Bearing도 Type별구조별차이가있으나 IHI Turbo는 Tilting Pad Journal Bearing을적용합니다. ( 요구하는 Oil압력 0.14~0.16Mpa) Pinion Shaft 와 Tilting PAD Journal Bearing 의조합 Tilting PAD Journal Bearing 의구조 - 9 -

9 4-4-1). Journal Bearing Type Journal Bearing 은 Maker 에따라 3 가지로구분된다. 1). Tilting PAD Journal Bearing 5개의 PAD가 Shaft를지지하는방식이다. 정상운전시 PAD와 Shaft는거의비접촉운전을하기때문에반영구적인수명을유지한다. 교환시 PAD만을교환한다. 2). Plexible PAD Journal Bearing 4개의 PAD가 Shaft를지지하는방식이다. PAD는별개품이아닌 Wire Cutting되어본체에붙어있다. 교환시 Bearing Ass`y 전체를교환하여야한다. 3). Tilted Fixed Journal Bearing 중간그림과같은형상에 Oil홈을만들어 Oil홈에 Oil충만되고그내부에서 Shaft가회전되는구조이다. 통상 3~5년마다 Bearing을교환하는것으로알려져있다

4-5 Thrust 하중의지지 Pinion Shaft & Pinion Gear는

Pinion Shaft의 Thrust Collar를통해가장저속이면서안정적인회전을하는

Bull Gear에전달된 Thrust하중은 Bull Gear자체에서거의흡수되고여분의

10 4-5 Thrust 하중의지지 Pinion Shaft & Pinion Gear는 Impeller에서발생시키는압력에의해 Thrust하중이발생한다. 이 Thrust하중의흡수방법은 Maker에따라 3가지로구분된다. 1). Bull Gear에의한지지 Pinion shaft에서발생하는 Thrust하중은 Pinion Shaft의 Thrust Collar를통해가장저속이면서안정적인회전을하는 Bull Gear에전달이된다. Bull Gear에전달된 Thrust하중은 Bull Gear자체에서거의흡수되고여분의 Thrust 하중은 Bull Gear Bearing의 Thrust에흡수된다. Bull Gear Thrust Collar 2). Pinion Bearing에의한지지 Pinion shaft에서발생하는 Thrust하중을 Pinion Bearing에서직접흡수하는방법이다. 따라서이방식을채용하는 Maker의 Pinion Bearing 은 Thrust 하중을지지하는방식으로되어있다

즉 3 Stage의압축 System 이라면 1,2,3 Stage각각각개별로구성되고각 Stage의한쪽에 Impeller가배열되어 Shaft의뒤쪽에 Thrust Bearing으로받치는구조이다.

11 3). Pinion Shaft에서 Thrust하중지지 Pinion shaft가 Bull Gear를중심으로원주방향으로배열된 Air End 구조를갖는특성상 Impeller의방향이모두한방향이기때문에 Thrust하중은 Impeller의반대쪽한쪽으로작용한다. 즉 3 Stage의압축 System 이라면 1,2,3 Stage각각각개별로구성되고각 Stage의한쪽에 Impeller가배열되어 Shaft의뒤쪽에 Thrust Bearing으로받치는구조이다. 각 Stage의 Thrust하중이각각한쪽으로작용하기때문에각 Stage마다각 Shaft의후단에각각의 Thrust Bearing을배열하게된다. Pinion Bearing 의 Thrust 면 1 Stage Impeller 2 Stage Impeller Bull Gear 3 Stage Impeller

12 4-6. Gear Box의분할방식 1). 수평분할방식대부분의 Maker에서적용하는방식으로몆개의 Bolt로고정된 Gear Box Cover를상부로개방하면바로내부의 Gear, Bearing, Seal, Shaft등핵심부품의점검이용이한구조이다. 2). 수직분할방식일부 Maker에서적용하고있는방식으로수직개방형이다. 내부점검을위해서는먼저배관을해체하고나서 Cooler부를분리한다음앞쪽 Impeller를분해하고뒤쪽 Case를제거하여야만 Bearing, Seal을점검할수있는구조로구조가매우복잡하다. 이런복잡한구조특성상간단하게점검이되지않기때문에 Operator의간단한점검은되지않고전문인력에의존하여야한다

13 4-7. Cooler 방식 1). Shell & Tube 앞에서뒤쪽까지관통된 Tube를통해냉각수가흐르고압축공기는 Fin을통하면서열교환을하는 Type이다. 대부분의 Maker들이적용하는방식으로 Cover만을열고 Tube의오염상태를간단하게점검이가능하고 Brush로간단하게청소가가능한구조이다. 냉각수의오염원에따라청소방법은다르나일반적인오염은 Brush에의한청소로간단하게해결이된다. Air in Fin Water in Tube 2). Cooler내장 Type 특정 Maker에서적용하고있는방식으로 Cooler가내부에내장되어공기흡입구와일체형구조이다. 특이하게생긴구조의 Cooler의중앙으로흡입 Air가흐르고 Tube를통해냉각수가흐르나 Tube의특이한구조때문에 Brush에의한세관은불가능하고화학세관에의존해야한다. 이는내부에내장하는구조의특성상크기에제한을받기때문에 Tube내부에 Coil을넣어열교환을위한단면적을늘리기위한방식에서채용된것으로보인다. Cooler청소자체도 Operator에의한작업은어렵기때문에전문업체에의존해야한다. 분해시간이많고화학세관을해야하므로시간및비용이많이소요된다

3rd Stage High Speed Pinion 위그림과같이 3600으로

15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 JIS(KS) 0 1 2 3

대부분의선진 Turbo Maker에서는 AGMA13 Grade의 Gear

14 4-8. 증속기어에대하여 Turbo Compressor는 Impeller의고속회전력에의해공기를흡입하므로 Impeller를고속으로회전시켜야한다. 이렇게고속회전을위해증속 Gear를활용한다. 1st Stage Low Speed Pinion 2nd Stage Coupling Motor 증속 Gear 2Pole (3600rpm) 3rd Stage High Speed Pinion 위그림과같이 3600으로 (Motor Slip무시 ) 회전하는 Motor와증속 Gear를 Coupling으로연결증속 Gear를동일회전력으로회전시키고증속Gear와 Pinion Gear와의 Gear비에의해 Pinion Gear를증속시킨다. 이때사용되는증속 Gear 및 Pinion Gear는고속회전력을위해 Helical Gear를사용하며일반적인기준은 AGMA 13 Grade의 Gear를사용한다. AGMA 기준과 KS기준비교표는아래와같다. DIN(ISO) AGMA JIS(KS) (AGMA는수치가클수록정밀도가높고 KS는수치가낮을수록정밀도가높다 ) 이들증속Gear, Pinion Gear는정밀도에따라접촉이달라지므로마모율및소음, 진동도달라진다. 대부분의선진 Turbo Maker에서는 AGMA13 Grade의 Gear 사용을기준으로하고있다. 그러나국내의경우는가공기술의미흡으로 AGMA13 Grade는가공이어렵다. 홍보로는 KS O급 Gear가가능하다고하지만실제제품생산능력을보면 KS1.5급정도가한계인점이현재국내의현실이다. 따라서국내에서 Gear를조달하는 Turbo Compressor의경우증속 Gear 및 Pinion Gear의정밀도를신뢰할수없는것이현재의국내가공기술의슬픈현실이다. ( 첨부사진은국내 Gear의모습니다 )

국내 Turbo Maker의 Catalogue에의하면 AGMA13급의 Bull Gear와, AGMA 12급의 Pinion Gear를적용하고있다고한다. 그러나반대로국내 Gear 가공 Maker에서는 KS 0급은어렵고 1.5급정도라면해볼만하다 고한다누구의말이맞는지의문이다.

15 국내 Turbo Maker의 Catalogue에의하면 AGMA13급의 Bull Gear와, AGMA 12급의 Pinion Gear를적용하고있다고한다. 그러나반대로국내 Gear 가공 Maker에서는 KS 0급은어렵고 1.5급정도라면해볼만하다 고한다누구의말이맞는지의문이다. 국내가공 Gear를적용하는국내 Turbo Maker는그럼어디에서 Gear를수급하는지?! ( 아래사진은국내 Turbo Compressor Maker의 Catalogue를그대로인용한것이다 ) AGMA 는 (American Gear Manufacture Association) 의약자이다

16 Gear 의정밀도별사용처용도를아래표에기재한다. 명칭 AA Ultra-high Accuracy A High accuracy B Medium-high accuracy C Medium accuracy D Low accuracy E Very low accuracy 등급설명 가능한최고의정밀도. 특수한가공방법사용해서가능. Master Gear, 초고속기어, 극한하중과최고의신뢰도가요구되는기어. 숙련된기술자가최고등급의공구를사용하여 grinding, shaving 가공으로달성할수있는정도의고정밀. 터빈기어나항공기용기어. 중요한산업용기어로도사용 최상의품질보다도생산성에중점을두고 grinding, shaving 으로달성할수있는상대적으로정밀한기어. 좋은조건과최고의장비를사용한다면 hobbing 이나 shaping 으로도가공할수있음. 중속의산업용기어와차량의중요기어용. 숙련된기술자가최고등급의공구를사용한 hobbing, shaping 가공으로달성할수있는좋은정밀도. 고생산성 grinding 이나 shaving 으로도가공할수있다. 전형적으로차량용기어, 저속에서전기모타로구동되는산업용기어. Hobbing 이나 shaping 의일반적인정밀도. 오래된기계나비숙련공으로도가공가능. 마모되어길들임되는저속기어 ( 경도가낮으면길들임되기쉬움 ) 저속, 경하중용기어. 주물이나몰드로가공. 장난감이나잡동사니. 제한된수명과낮은신뢰도가필요한낮은경도의기어 AGMA 14 ~ ~ ~ 11 8 ~ 9 6 ~ 7 4 ~ 5 등급 ~ ~ 12 기준원기용마스터기어 검사부서의마스터기어 차량변속기 ( 최고속기어용 ), 공작기계, 철도차량, 터빈, 사무기기용 차량변속기 ( 중속및저속기어 ), 철도차량, 공구, 사무기기 트랙터, 변속기, 농업용기계, 일반적인기계장비의부속기어, 호이스트장비. 일반적인농업용장비 사용예 공장의마스터기어, 측정기기의메커니즘용 공작기계, 터빈, 측정기기구동용 5 급과동일용도및승용차나버스변속기의최고속기어용. 형상연마 가공방법 형상연마및창성연마 hobbing, shaping, shaving 으로비경화기어를신중하게가공. 경화기어를연마. hobbing, shaping, shaving 으로가공 ( 경화기어를제외하고연마안함 ) 통상적인가공법사용. 인발이나 sintering 가능. 플라스틱기어는인젝션몰딩. 기어의정밀도에관해서대부분표준등급을정해놓고이에따라분류한다. 현재국내에서일반적으로통용되는기어등급기준은 JIS이며 KS는이 JIS 기준의번역판이라할수있다. 그리고 AGMA(American Gear Manufacturers Association), DIN 규격이사용된다. 각국의규격을정확하게비교하는것은불가능하다. 그러나대략의비교를한다면다음의표와같이나타낼수있다. 위표 2는 Runout 규정치에의하여등급을비교한것이다. 다른항목에대한값은달라질수있으나대체로각국규격등급을비교하는데유용하게쓰인다

5. Turbo Compressor 의 Air Flow System (3 Stage 0.69Mpa) Silencer B.O.V Suction Filter I.G.V 1 2 3 140 120 120 0.12Mpa 0.3Mpa 0.69Mpa 40 0.12Mpa 40 0.3Mpa 40 0.69Mpa No.

1 Inter Cooler를통해약 40 까지냉각을한다음 2nd Stage로흡입이되어 2nd Stage에서 0.3Mpa까지다시승압을하고다시냉각과정을거쳐 3rd Stage로흡입이됩니다. 3rd Stage에서사양압력 ( 설계압력 ) 까지승압을한다음 After Cooler를통해냉각과정을거쳐 Plant로 Air를보내게됩니다.

17 5. Turbo Compressor 의 Air Flow System (3 Stage 0.69Mpa) Silencer B.O.V Suction Filter I.G.V Mpa 0.3Mpa 0.69Mpa Mpa Mpa Mpa No.1 Inter Cooler No.2 Inter Cooler After Cooler Drain Drain Drain Plant Suction Filter를통해여과된공기를흡입, 1st Stage에서약 0.12Mpa(1.2Kg/ cm2.g) 까지압축을하여압축시발생하는압축열을냉각하기위해 No.1 Inter Cooler를통해약 40 까지냉각을한다음 2nd Stage로흡입이되어 2nd Stage에서 0.3Mpa까지다시승압을하고다시냉각과정을거쳐 3rd Stage로흡입이됩니다. 3rd Stage에서사양압력 ( 설계압력 ) 까지승압을한다음 After Cooler를통해냉각과정을거쳐 Plant로 Air를보내게됩니다. 사양압력에따라 1stage ~ 4stage를구성하게됩니다. 통상 0.1Mpa미만은 1Stage 0.1 ~ 0.4 Mpa는 2 Stage 0.4 ~ 0.9 Mpa는 3 Stage 0.9 ~ 1.5 Mpa는 4 Stage를구성하게되지만경우에따라서는회전체의회전수를더빠르게하고 Impeller 및 Diffuser의형상을바꿔 2 Stage로 0.9Mpa까지승압하는경우도있습니다. (IHI의 Tx Model에해당 )

18 6. Turbo Compressor 의 Oil Flow System (3 Stage) 압축기제어반 CPU PT IQ TE IQ Oil Filter 윤활유압력조정밸브 Oil Cooler Breather 압축기본체 3 주전동기 2 1 Main Oil Pump 보조 Oil Pump Ejector Oil Heater Oil Tank 6-1 Air Compressor 기동전보조 Oil Pump에서 Oil을 Pumping하여 Oil Cooler에서 Oil을냉각하고 Oil Filter에서 Oil을여과하여 Gear Box에 Oil을공급하여 Air Compressor를운전가능한조건이 (Oil온도 : 20 이상 / Oil압력 Mpa이상 ) 되도록합니다. 6-2 Air Compressor 기동후보조 Oil Pump의동작에의해기동조건이성립된 Air Compressor를운전시키면보조 Oil Pump와 Main Oil Pump 2개의 Pump가동작을하다가 Oil압력이정상이라고판단을하면보조 Oil Pump는 Main Oil Pump운전 30초후에자동정지하여대기 Model로들어갔다가 Main Oil Pump의압력이저하하거나기계를정지하게되면자동 Back-up기동을하여운전을하다가정해진시간이지나면자동정지합니다. 6-3 Oil Heater Oil Heater 는보조 Oil Pump 와연동으로 Oil 온도가 20 미만이면동작을하다가 Oil 온도가 30 가되면자동 Power 가차단됩니다

19 6-4 Ejector 장치및 Air Breather Oil Tank에공급된 Oil은자유낙하차에의해 Gear Box에서하부에있는 Oil Tank로자연회수가되지만 Oil Tank에서 Oil Pump의동작에의해 Gear Box에공급된 Oil은액체상태에서공급되어 Gear Box의 Gear 맞물림부에 Splay분사를하기때문에 Gear Box내부는 Oil 분사체의과포화상태가되기때문에대기압이상의압력이형성됩니다. 이압력이형성된 Oil이 Shaft를타고비접촉 Labyrinth Seal을통해대기중으로흘러나올수있으므로이것을방지하기위해 Ejectoe장치를통해고속으로 Air을분사하면 Oil Tank내부의공기와 Hum상태의 Oil Mist가같이 Ejector Air와함께빠져나옵니다. 이때빠져나온 Air속에는 Oil Mist가함유되어있기때문에 Air Bretther라칭하는 Mist Filter를통해 Air는대기중으로발출되고 Oil은분리포집되게됩니다. 이러한 Ejector의역할에의해 Oil Tank의압력은 80~120mmAq의진공압이형성, Gear Box의대기압봗높은압력이압력차에의해 Oil Tank로들어가는이중 Oil 회수 System에의해 Oil의대기중유출을차단합니다. 6-5 윤활유압력조정 Valve Gear Box에공급되는 Oil의압력이요구하는압력이되도록조정하는 Valve입니다. Oil의압력은 Oil의온도가 40 조건일때 0.14 ~ 0.16Mpa정도의 Oil 압력을유지하도록조정합니다

20 7. Turbo Compressor 제어의종류 7-1 ON/OFF (Load/Unload 제어 ) 일반적인 Screw Compressor에서적용하는제어방식으로아래그림과같이 Start된 Air Compressor는설계점에도달하면 Unload로전환이되고 Air Compressor후단 Plant측의압력이 [ 압력 L 재부하압력 ] 까지 Plant의압력이저하하면다시 Load로전환이되는가장간단한제어방식이다. 이경우흡입 Valve는일반적인 Butter Fly Valve를적용한다. 토출압력 (MPa) 정압압력설정치 (PIC-SP) (MPa) Unload 설계점 압력 L 재부하 Line Reload Start 주전동기정격전류 (CIC-SP) (A) 주전동기전류 (A) : 압축기기동으로부터의변동 : 압력 H 에서무부하운전시의변동 : 압력 L 에서재부하운전시의변동

21 7-2 Auto Dual ( 정압 + Load/Unload) 제어초기기계 Start와함께설계점까지도달한제어점은 Compressor에서생산하는 Air량과 Plant에서의사용량에따라그위치가변하게됩니다. Plant에서의 Air사용량이감소하면 I.G.V는열람랴을줄여서감량운전을하게됩니다. 감량운전에따라일량이감소하기때문에소요동력도감소합니다. I.G.V 제어에의해감량제어를하는제어점은 Surge Control Line까지닫혀가다가일단동작을멈추게됩니다. 그위치의생량량보다사용량이감소하게되면압력이상승하기때문에압력이 [ 압력 H 무부하지점-g] 의압력까지도달하면기계는자동으로무부하운전으로전환하였다가 ( 아래그림의붉은색제어 ) Plant의압력이 [ 압력 L 재부하지점-h] 까지내려가면다시부하운전으로전환이되어압축을시작합니다. 불필요한제어점에서는압축을하지않고무부하운전을하기때문에 [ 성-Energy] 제어라불립니다.( 무부하운전시의전류는정격대비약30% 수준 ) 토출압력 (MPa) Surge Line Surge 방지무부하 Line Surge Control Line 압력 H 무부하 Line f g 정압압력설정치 (PIC-SP) (MPa) e 설계점 압력 L 재부하 Line h d c-3 a b c 1 2 : 압축기기동으로부터제어성확인시의변동 : 압력H 에서무부하운전시의변동 : 압력L 에서재부하운전시의변동 주전동기정격전류 (CIC-SP) (A) 주전동기전류 (A)

22 Auto Dual제어라함은 I.G.V가제어를하는지점 ( 그림의 e) 구간에서는압력의변동이없이사용량에따른감량운전을하지만사용량이 I.G.V 제어구간보다더감소하게되면자동으로 Unload로전환하였다가 Plant의압력이감소하면다시 Load로전환되는압력이일정한 [ 정압제어 ] 와 Load / Unload의두가지제어를자동으로제어하기때문에 Auto Dual제어라칭하게됩니다. Plant의 Air사용량의변동이많은경우에적용하나변동폭이너무커서부하 / 무부하의주기가너무빈번하여 Valve(I.G.V / B.O.V) 의최소동작속도보다주기가빈번하게되면 Valve의동작이대응을하지못하기때문에 Surge에돌입하는경우가있습니다. 이경우에는 Air Compressor와 Plant의사이에대용량의 Receiver Tank등의공기저장조의확보로공기저장조에서어느정도압력및량의완충을할수있도록배려하는것이좋습니다. [ 제어 ] 1). I.G.V : 비례제어 2). B.O.V : ON/OFF제어

23 7-3 Constant + Anti Surge 제어 ( 일부 Maker 에서는 Modulator 제어라고도칭함 ) 초기기계 Start 와함께설계점까지도달한제어점은 Compressor 에서생산하는 Air 량 과 Plant 에서의사용량에따라그위치가변하게됩니다. Plant 에서의 Air 사용량이감소하면 I.G.V 는열람랴을줄여서감량운전을하게됩니다. 감량운전에따라일량이감소하기때문에소요동력도감소합니다. I.G.V 제어에의해감량제어를하는제어점은 Surge Control Line 까지닫혀가다가 일단동작을멈추게됩니다. 그위치의생량량보다사용량이감소하게되면압력이상승하기때문에압력이 PIC2-SP 압력까지도달하면 B.O.V 가압력에따라열림을시작합니다. 사용량이감소하면 B.O.V 의열림량은더많아져서 I.G.V 의닫힘한계점미만에서흡입 하는 Air 는 Silencer 를통해대기중으로방출하다가 Plant 의사용량이증가하면 B.O.V 는서서히닫혀서방출량을줄여가다가완전히닫히게 되고그이상사용량이증가하여압력이 h 점까지도달하면다시 I.G.V 가열려서 흡입량을늘리게됩니다. 토출압력 (MPa) Surge Line Surge 방지무부하 Line Surge Control Line 비 Surge 압력제어설정치 (PIC2-SP) (MPa) 압력 H 무부하 Line i f g 정압압력설정치 (PIC-SP) (MPa) h e 압력 L 재부하 Line d c-3 a b c 1 2 : 압축기기동으로부터제어성확인시의변동 : 압력H 에서무부하운전시의변동 : 압력L 에서재부하운전시의변동 주전동기정격전류 (CIC-SP) (A) 주전동기전류 (A)

24 이제어의특징은 Unload가없어압력변동을일으키지않고항상일정한압력을유지시켜준다는장점때문에대용량의기계에의해공장의공기동력원으로사용하는사업장에서많이적용하고있는제어방법입니다. 단 Plant의부하변동이많아대기중으로방출하는 Air의량이많아지면그만큼에너지가낭비되기때문에주의가필요합니다. ( 방출되는 Air자체가에너지낭비 ) 즉공기공급압력및량에변동이발생하지않아야하는설비에 Air를공급하는사업장에서많이적용하는제어방법입니다. [ 제어 ] 1). I.G.V : 비례제어 2). B.O.V : 비례제어

KC CODE KCS 국가건설기준표준시방서 Korean Construction Specification KCS : 2017 상수도공사 공기기계설비 2017 년 8 월일제정 국가건설기준

KC CODE KCS 국가건설기준표준시방서 Korean Construction Specification KCS : 2017 상수도공사 공기기계설비 2017 년 8 월일제정 국가건설기준 KC CODE KCS 57 80 20 국가건설기준표준시방서 Korean Construction Specification KCS 57 80 20 : 2017 상수도공사 공기기계설비 2017 년 8 월일제정 http://www.kcsc.re.kr 국가건설기준 목차 KCS 57 80 20 상수도공사공기기계설비 1. 일반사항 1.1 적용범위,,,,,,, 1.2 참고기준