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해인 주
5 years ago
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1 CENTAC (CENTRIFUGAL AIR COMPRESSOR) 2009 년 3 월 21 일

2 Agenda 목차 1. CENTRIFUGAL COMPRESSOR 의원리 2. COPRESSOR 구성장치의이해

3 1. Centrifugal Compressor 의원리

4 CENTAC 의운전원리 4. 인터쿨러에의해압축열이제거. 재압축에필요한컴프레샤의효율을증대 5. 압축공기는 stainless steel moisture separator 를통해응축수제거 6. 각단마다설정압력까지 1-5 단계의압축과정반복 3. 디퓨져에서공기의속도가저하되어 1/3 의압력이생성 1. Inlet filter를통해깨끗한공기유입 2. 공기는임펠러에의해압력과속도가높아진다. 이때임펠러는 2/3의압력을생성

5 CENTAC 의운전원리 공기압축과정소개 Inlet filter 를통해유입된공기는임펠러에의해압력과속도가증가하고순차적으로 Diffuser 에서속도가줄어든다. 옆의표는일단원심식컴프레샤에서발생하는속도, 압력그리고온도의변화에대한그래프이다. Centrifugal Compressor 의압축과정을설명할때는주로원심식펌프의이론을이용한다. 공기를유체와같이고려하고같은열역학이론을사용한다. Centrifugal compressor 에서공기 1pound 를움직이는일의양을펌프에서말하는 HEAD 라고한다.

6 CENTAC 의운전원리 압력과유량 그래프는일정속도하의 backward-leaning bladed impeller 를가진이론적인 1 단컴프레샤의작동시압축과정을나타낸것이다. 이표에서이론적으로압력과유량이상승함에따라 ideal head plot 은오른쪽으로내려감을알수있다. 또한 flow 가증가함에따라압력도감소함을알수있다.

7 CENTAC 의운전원리 압력과유량 이상적인표는실제컴프레샤에서다양한 energy loss 에영향을받는다. 표의점선은이러한 loss 를나타내고있다. 실제 Curve 는 0 ~ Max. flow 까지의모든유량에적용되지않음을보여주고있다. 실제 Curve 의왼쪽에서는유량이증가함에따라압력또한상승하고있다. 컴프레샤가안정된상태를유지하기위해서는유량이증가하면반드시압력은저하되어야하기때문이다. 따라서왼쪽의압력상승부분의 Curve 는컴프레샤에서사용되어질수없다. Curve 의오른쪽부분은유량증가에따라급격히압력이감소함을보여준다. 이것은아주작은유량의변화에도많은압력의변화가생기게한다.

8 CENTAC 의운전원리 압력과유량 이그래프는실제 Centrifugal compressor 가사용할수있는실제압력곡선을나타낸다. 즉, 이곡선은유량증가에따라압력이예상가능하고안정적인부분을나타낸다. 사용할수없는왼쪽부분에서는서지 (Surge) 가발생하게되고오른쪽에서는쵸크 (Choke) 가발생하게된다.

9 서지 (Surge) CENTAC 의운전원리 4. 공기흐름의역행으로 operating point 는 Point J 로이동하게된다. 서지는기계의이상소음을발생시킨다. 9. 압력이 Point P 에도달하면서지는반복하여발생한다. 3. Point P 에서서지가발생한다. ( Natural surge point) 2. 유량이감소함에따라압력은상승하여 Point P 로향하게된다. 5. 서지로인해압력은 J-K 선과같이감소한다. 1. 단지 Discharge valve 만으로컴프레샤의유량을조절하고있다고가정한다. Point Q Discharge valve 가닫히면 Discharge 압력은상승하게된다. 6. 압력축을통하면서순방향의공기흐름이재구성된다. 7. Point Q 에서의유량은 Discharge valve 를통해나갈수있는것보다크다. 8. 압력은다시 Q-P 선과같이상승하게된다.

10 CENTAC 의운전원리 쵸크와스톤월 (Choke and Stonewall) 쵸크는컴프레샤를통한최고유량의한계이다. 쵸크가발생하면컴프레샤자체와 Discharge system 에손실로인해더이상의공기흐름을기계적으로발생할수없다. Centrifugal Air Compressor 에서사용가능한범위와쵸크사이의경계를 Stonewall 이라한다. Stonewall 의기계적의미 : 유속이음속에다다르는지점.

11 Discharge Pressure Centrifugal Compressor Operation Compressor Curves Pb = 14.4 P1 = 14.1 RH = 60% Tw = 80(27C) T1 = 95(35C) Throttled Surge Surge Line Rise to Surge Natural Surge Point Natural Curve Choke Volumetric Flow

12 Performance Control CMC Or MP3 PT PNEUMATIC TUBING BASE CONTROL MODULE CT STARTER BYPASS VALVE CHECK VALVE MOTOR COMPRESSOR INLET VALVE

13 3. Compressor 구성장치의이해

14 Simplicity by Design... Motor Bypass Valve 3rd Stage 1 st Stage 2 nd Stage Inlet Valve Water In/Out Oil Reservoir Oil Cooler Condensate Traps

16 Inlet Air Filter

17 Air Filters

18 Canister Filter( 원통형필터 ) 모양과특징 제품에장착되어공급 플렌지 Type 건물내부에설치 4 Microns 물질의 98% 제거 1 단카트리지엘리먼트 CV1, CV1A, C250 소용량에사용 6 ~ 8 inch W.C 에서 Filter 교환 차압계설치 ( 교환시기결정 )

19 Panel Filter 대용량 중용량 모양과특징 실내 / 외설치가능 2 단여과처리 2 개의엘리먼트를사용 Standard Filter 1 차필터는 10 microns, 98% ( 소제가능한 Synthetic Paper 엘리먼트 ) 2 차필터는 2 microns, 99.97% (Microglass fibers) Absolute Filter 1 차필터는 4 microns, 98% ( 소제가능한 Reinforceed Polyester 엘리먼트 ) 2 차필터는 0.3 microns, 99.97% (Microglass fibers) 표준 ANSI 플렌지연결 6 ~ 8 inch W.C 에서 Filter 교환 ( 차압계설치 ) 1 차 4 inch 에서소제후사용혹은교환 2 차 4 inch 에서교환

20 Chemical Filter 모양과특징 Rotor Ass y 등중요부품의부식을방지 실내 / 외설치가능 3 단여과처리 1 단프리필터 -10 microns 2 단화학필터기체상태의오염물질 3 단필터 microns 공기중에부식을발생시키는화학성분이많은지역 차압계설치 ( 교환시기결정 )

21 Inlet Valve

22 Air Valve Inlet Valve Bypass Valve Discharge Check Valve

23 형태와기능 흡입되는공기양을제한 압력조절 모터전류조절 Butterfly Valve나 I.G.V가사용 정지, 정전, 비상정지시 Close IGV 흡입공기에소용돌이생성 모듈레이션되는동안에너지를절감 Inlet Valve 이후 Impeller 와직선방향이어야함 CLL 이나 TL 부근에서운전시 100CFM 당 1HP 절감가능 CV1/C250-2S/C300-2S 은적용안됨

24 Bypass Valve 형태와기능 4~20 ma Electro-pneumatic control Butterfly/V notch Valve 가주로사용됨 서지방지 압력을조절 누설이없어야함 정지시나정전, No I/A 시 Open

25 Discharge Check Valve 형태와기능 Stainless steel flapper type valve 압력저하가적은형태 공기압축기의토출배관에설치 압축공기의역류를방지 정비시누설이되는지확인해야함 복귀용 Spring, Valve Seat 등을점검 누설할경우에너지의손실, 역회전할가능성이있음.

26 Air End- Rotor Assembly

27 Airend Components Airend 구성품 기어케이싱과커버 불기어 로터어셈블리 베어링 씰 디퓨져

28 Bullgear 형태와기능 Main Driver 의동력을 Pinion Shaft 에전달 구성품 - Bullgear - Shaft Motor 측 Shaft 에 Coupling 설치 Comp 측 Shaft 에 MOP Shaft Gerotor Pump

29 Rotor Assembly Rotor Assembly

30 Rotor Assembly Rotor Ass y 구성품 임펠러 피니언축, 드러스트칼라 노우즈콘 임펠러볼트 칼라볼트

31 Key-Per & Polygon 결합 Key-Per 의특징 3단장비에사용 저진동 저마력의기기에사용 Polygon 의특징 2단장비에사용 응력집중을저감 신뢰성이증명된디자인

32 Impeller Impeller

33 Impeller 형태와특징 15-5 ph stainless steel 최고성능을위한후방경사날개 일정압력제어를위한뛰어난스로틀영역 압축일의 60% 를수행 최고신뢰성을위한 100% 방사선촬영검사

34 Pinion Shaft & Collar

35 Pinion Shaft & Collar Pinion Shaft 합금강 추력부하를위한헬리컬기어 응력집중을막아주는 Polygon/Key-Per 결합 Thrust Collar 합금강 Thrust Load 를지지 Pinion Shaft 와 Polygon 결합

36 Bearings Bearings

37 Bearings 형태와특징 Fixed Tilted Pad Bearings (Plain Bearing) 유체역학베어링 반영구적수명 부하부담능력이좋다 고정부품 Tapered Land or Pocket Type Oil Film Bearing (Thrust, Rev. Thrust Bearing) 단일구조로매년점검할필요가없음 긴수명, 구름베어링의 2~3배

38 Air Seal Seal

39 Seal 형태와특징 축과닿지않는카본링타입 단일구조 공기누설이 1% 미만 ( 타사디자인 3~5%) 운전중절대로공기중으로 Oil 이공급될수없는구조 Scratch 나 Shaft 와닿은흔적이있으면교환 Air Seal Oil Seal

40 Seal Diffuser Air Seal Vent to Atm. Seal Air Injection Oil Seal Oil Seal Oil Pressure Inlet Air Impeller Pinion Plan Bearing

41 Diffuser Diffuser

42 Diffuser 형태와특징 속도에너지를압력에너지로바꿔주는역할을함. 부식에강한재질 40% 압축일수행 소제시모재손상이없도록적합한소재도구를사용해야함. 부식이발생할경우적당한방청처리 (Paint 등 ) 하여사용 효율저하나 Main Motor 부하가떨어질경우각 Size 를계측하여교환여부를결정

43 Air cooler

44 Air Coolers Intercooler

45 Intercooler 형태와특징 최고의냉각효율을위한 Multi-Pass Flow 외장형에비해 Size 가작다. 저소음 Cu-Ni 합금 tube 의적용가능 저가의지나치게강산세관제를사용하면냉각핀이부식 세관의주기는업체마다다르나적어도 5 년에 1 회는실시하는것이좋다. Cooler 의성능은 CTD 를관측하여추정가능함. 석회질이나실리카계열의 Hard Scale 은수처리나 Filteration System, 정비주기의단축이필요

46 Cooler Tube 형태와특징 Tube 안쪽에 Air 가지나가고, Tube 바깥쪽에냉각수가흐름 표면적을늘리기위해 Tube 내부에 Fin 을설치 고효율을을위한적은 Pressure Drop 소제정비시필히 Air Discharge 부위의냉각핀부식정도를점검해야함. 소제정비시필히 Air Suction 부위의휘어있는정도를점검해야함. 냉각핀이굴곡이있으므로좋은 Air Filter 를사용해야함.

47 Moisture Separator

48 Moisture Separator Mesh Separators

49 Moisture Separator 형태와특징 부식방지를위해 Stainless Steel 을사용 냉각된압축공기에포함된수분을분리 Air Cooler 소제시함께소제 낱개가분리되지않도록철사로고정 수분의 Carry-over 가발생하면 Trap 과함께점검해야함.

50 Condensate Systems Trap

51 Condensate Systems 형태와기능 압축공기의냉각으로발생한응축수를배출 기계식, Pneumatic, 전기식등이있음 잔고장이없어야함 매일점검해야하고고장시에는대형사고가발생할수있음 용량에맞게설치하고각단당 2 개를설치한다면독립적으로설치해야함.

52 Condensate Systems 2 Stage Machine 3 Stage Machine Stainless Steel 배관

53 Bypass Valve

54 형태와특징 - 서지방지 - 압력상승방지

55 Check Valve

56 형태와특징 Stainless steel flapper type valve 최소압력강하요구 압축에어의역류방지

57 Cooling Water System

58 Water System Diagram Air Out 1 st Stage Air Cooler Air In Air Out 2 nd Stage Air Cooler Air In Water In Air Out 3 rd Stage Air Cooler (if applicable) Air In Oil Out Oil Cooler Oil In Water Out * This diagram considers a water manifold

59 Water Manifold 형태와기능 모든 Cooler 에병렬로냉각수공금 2 개의연결구 간단한설치 Cooler 의냉각수 Side 의세관을위해산성의세관제를사용할경우배관의부식을초래함. Water Inlet Water Outlet

60 Lube-Oil System

61 Lube-Oil Systems Oil Reservoir with heater Pump Gear Case/Bearings Cooler Thermostatic Control Valve Filter

62 Lube-Oil Systems 구성 Thermostatic Control(AMOT) Valve Oil Filter Oil System Pressure Adjustment Valve Oil Heater 그밖의구성품 : Demister Main Oil Pump Techtrol Gold Oil Cooler Oil Reservoir 예비윤활펌프

63 Oil Reservoir Tank Pressure Control Valve Return Return from gearcase Suction for the pumps

64 Oil Reservoir Tank 형태와기능 Reservoir 내부에 Epoxy 코팅 Oil 교환시내부확인하여소제여부결정 3 분분량의 Oil 보유 Level Gauge 상 Add 와 Full 사이로유지 지나치게많은양을급유하면유증기배출이원활하지못해 Demister 로넘칠수있다.

66 Oil Heater 형태와기능 운전전적정 Oil 온도로조절 온도조절기내장 운전중에는꺼져야함. 예비윤활펌프가운전되지않으면가능한전원 S/W 를 Off 전원 S/W 가 On 되면온도조절기에의해 On/Off 됨.

68 Demister 형태와기능 Oil 유증기에서공기만배출시키고 Oil 은 Reservoir Tank 로보냄 6 개월에 1 회 Element 교환 Demister 에설치시 Oil 을채워놓아야함.

69 Pre-Lube Oil Pump

70 Pre-Lube Oil Pump 예비윤활펌프 (PLOP) 기동전, 기동시, 비상정지시반드시운전되어 Oil 을공급 독립모터구동 비상시 Main Oil Pump 를대신하여운전가능 Driver Pump

71 Main Oil Pump

72 Main Oil Pump Main Oil Pump (MOP) Main Oil Pump Housing 운전되는동안 Oil 공급 Shaft Driven - Gerotor - IMO pump Compressor Casing 이나 Main Motor NDE 측에설치됨 Shaft driven 정전등을고려해필요량보다많게설계되어있음. Main Oil Pump (Gear type)

73 Oil Cooler

74 Oil Cooler 형태와기능 Tube 안쪽에냉각수, Tube 바깥쪽에 Oil Soft Brush 를사용해소제 95 Deg F 냉각수표준 CTD 에의해소제시기결정

75 Thermostatic Control Valve

76 Thermostatic Control Valve 형태와기능 일정한 Oil 온도유지 100 Deg. F Element 와 Ass y 모두판매 Element 만교환시필히 O-Ring 설치

77 Oil Filter

78 Oil Filter 형태와기능 오일중의이물질제거 6 개월에 1 회교환 ( 통상적 ) 10 micron 일정차압이상이면 Oil 이 Bypass 됨 절환밸브가설치된 Dual Oil Filter 는장비를정지하지않고도교환이가능

79 Pressure Adjustment Valve

80 Pressure Adjustment Valve Features and Benefits Oil System 의 Oil 압력을조절 기기정지중에 1 차조정후운전중 2 차조정

temperature: 오일온도 Cooler 출고공기온도 Motor 고정자와베어링

81 RTD Instrument systems- RTD 형태와기능 Transmitter RTD s (Resistance Temperature Detector) Monitors temperature: 오일온도 Cooler 출고공기온도 Motor 고정자와베어링 Transmitter 에서 4-20 ma output Controller 에서 Alarm/Trip 값조절

82 Instrument systems- PT 형태와기능 Monitors pressure: Oil 압력압축공기압력 Transmitter 로부터 4-20 ma output Controller 에서 Alarm/Trip 값수정 Zero/Span 조절가능

83 Instrument systems- Vibration Probe & Cable 형태및기능 Pinion Shaft, bullgear and motor 에사용 축으로부터의전기적거리를측정 Probe 저항 MP3 용 12~20 Ohm CMC 용 4~6 Ohm

84 Instrument systems- Vibration Transmitter 형태와기능 Transmitter 에서 4-20 ma output 축의진동을감시 1st Stage 2nd Stage 3rd Stage etc. Controller 에서 Alarm/Trip 값조절 Gap Setting MP3-5VDC CMC 6VDC

PowerPoint Presentation

PowerPoint Presentation The Leader in Compressed Air Technologies Agenda 목차 1. AIR COMPRESSOR 의종류 2. CENTRIFUGAL COMPRESSOR 의원리 3. 공기압축기및드라이어선정 4. INGERSOLL-RAND AIR COMPRESSOR 소개 1. AIR COMPRESSOR 의종류 Agenda AIR COMPRESSOR 의종류