압축공기 청정화부

한국에너지공단 시스템 기술정보집

압축공기 청정화부 ​

대기 중에는 각종 부유 먼지나 특히 중화학 공업지역에는 SO 2 , H 2 S 등 오염물질이 포함 되어 있다. 이들을 압축기로 흡입하여 고압으로 가압하면 압력에 비례하여 이들 오염물 질의 농도는 수배에서 수십배로 증가하게 된다. 또 SO 2 , H 2 S 등이 포함되어 있으면, 각종 공기압 기기의 부식을 촉진시키는 원인으로 된다. 따라서 이들을 제거하는 청정기기가 필요하다.

대개의 경우 압축기의 흡입측에는 필터가 설치되어 있지만 2.5μm 이하로 되는 미세한 먼지는 여과되지 않는다. 이 경우 흡입구에서 여과도를 높이려고 하면 공기저항이 증가 하여 압축기의 효율이 저하되는 문제가 발생한다.

일반적으로 압축공기를 오염시키는 첫번째 오염물질은 대기 중의 먼지이며, 두번째의 요인은 윤활유가 오일미스트나 카본으로 되는 것이다. 윤활유의 경우 주로 피스톤과 실린 더의 윤활에서 기계적인 전단력을 받게 되므로 미세한 미스트로 된다.

한편 세번째 오염은 수분으로 기기의 녹을 초래하는 주원인이기도 하다. 대기 중에는 대략 40.80% 정도의 수증기 상태의 수분이 포함되어 있다. 이러한 공기를 0.7MPa 까지 압축하면 체적이 약 1/8정도로 줄어들기 때문에 수증기로서 포함되어 있는 비율이 낮아지게 되며 60 ~ 70°C이하로 냉각되면 포화증기가 되어, 습도가 100%를 넘어 과포화 수분이 응축수분으로 발생하게 된다. 이러한 수분이 배관(특히 강관)내에 존재하면 녹을 발생시킨다.

<표 1> 오염물질이 공기압 기기에 미치는 영향

    주요불순물

공기압기기

수분(드레인)

공기압축기 등의 윤활유

산화생성물(카본, 타르)

이물질

공기압필터

 

-엘리먼트 녹화촉진

-자동배출기능부품

-엘리먼트의 압력손실촉진

-드레인 동배출 불량

-엘러먼트의 압력손실 촉진

-드레인 자동배출 기능불량

윤활기

-윤활유의 노화

-윤활유의 노화

-오일적하 조정기능 불량

-오일적하 조정기능 불량

레귤레이터

-밸브 섭동부분에 작용하는 압력조정 불량

-밀봉재의 노화에 의한 작동불량이나 실링불량

-밸브부가 고착하여 압력조정 불량

-밸브부의 압력조정불량

-밸브시트부의 마모 파손에 의한 공기누설 및 압력조정 불량

방향제어밸브

-섭동부분 등의 윤활불량으로 저항증대

-패킹부의 이상 마모 또는 파손 

-파이롯트 통로 부분 작동 불량

-녹 발생

-밀봉재의 노화에 의한 작동 불량이나 실링 불량

-섭동부에 부착하여 동작 불량이나 패킹류의 노화촉진

-섭동부에 들어가 작동 불량이나 패킹류의 이상마모나 파손 

-파이롯트 통로를 막아 작동 불량

속도제어밸브

-통로부분 압력손실증가

-동결에 의한 속도제어 불량

녹 발생

-밀봉재의 노화에 의한 속도조정 불량

-니들부에 부착하여 속도조정 불량

-밸브부나 니들부가 막혀 속도조정 불량

실린더

-섭동부분 등의 윤활 불량으로 저항증대

-패킹부의 이상 마모 또는 파손

-녹 발생

-패킹류의 노화에 의한 작동 불량이나 실링 불량

-섭동부에 부착하여 동작 불량이나 패킹류의 노화촉진

-섭동부에 들어가 작동 불량이나 패킹류의 사상마모나 파손

[출처] 성 에너지형 공기압축기시스템

 

참고문헌

1. 성 에너지형 공기압축기시스템(저자 이재형, 김희동) – 홍릉과학출판사

일반적인 압축공기시스템의 공기탱크 설치 예

[그림 1] 일반적인 압축공기시스템의 공기탱크 설치 예

공기탱크는 일반적으로는 강판의 용접구조에 의하여 만들어지는 압력용기로 대다수가 입형이다. 내부 용적 등에 따라 다소 다르지만 거의 대부분의 탱크가 압력용기 안전규칙에 근거하여 규제를 받기 때문에 구조에 대해서도 압력용기 구조규격에 기초한 것이어야 한다. 이러한 공기탱크에는 압축공기 접속구 이외에도 탱크내 압력을 계측하기 위한 압력계 과압방지를 위한 안전밸브, 내부 점검 및 청소를 위한 점검창과 맨홀 등이 필요 하다. 전술한 바와 같이 이러한 공기탱크의 근본적인 역할은 공기의 축적과 맥동의 완화 이므로 사용목적에 따라 탱크의 선정도 달라진다.

맥동완화를 위한다면 공기탱크의 용적산출의 기준은 다음의 식으로 주어진다.

공기탱크의 용적산출 공식

그러나 실제로는 공기의 수요량의 변동에 적절히 대응하기 위해서는 위의 계산값의 수배의 용적의 탱크를 선정하는 것이 상례이다. 다음표는 압축기의 토출압력이 0.69MPa 정도인 경우 소형 공기탱크 사양의 일례를 보여준다. 

<표 1> 압축공기 사용량에 대한 공기탱크용량

 

<표 1> 압축공기 사용량에 대한 공기탱크용량

[㎥]

[mm]

[mm]

A

B

[㎥/min(ANR)]

0.2

450

1300

25

2

1.0~1.5 (7.5~11kW)

0.4

650

1400

40

1 1/2

2.0~3.5 (15~27kW)

0.5

700

1400

40

1 1/2

5.0 (37kW)

0.7

800

1510

50

2

7.5 (55 kW)

1.0

950

1550

50

2

10 (75kW)

1.5

1000

2060

50

2

15 (110 kW)

 

자동 기동/정지식의 압축기나, Load/Unload식의 용량조정 방식의 압축기를 사용 하는 경우 기동/정지의 횟수가 줄어들고, 압축기의 정지시간이나 Unload 시간이 길게 되는 만큼 부품수명도 길어지게 된다.

 

참고문헌

1. 성 에너지형 공기압축기시스템(저자 이재형, 김희동) – 홍릉과학출판사

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