스크류 압축기 로터 이상 현상? 마모/변형/고착 문제 해결 및 대책

스크류 압축기의 로터는 전체 압축 시스템의 핵심 부품으로, 그 작동 상태가 장비의 공기 생산 효율과 수명을 직접적으로 결정합니다. 본 문서에서는 흔히 발생하는 로터 고장 현상, 원인 및 주요 예방 및 관리 조치에 대해 자세히 설명하여 장비 정비 담당자가 신속하게 고장을 진단하고 해결할 수 있도록 도와줍니다.

I. 로터 구성 요소

로터 어셈블리는 구동 로터(남성 로터)와 종동 로터(여성 로터)를 중심으로 하며, 주 베어링, 추력 베어링, 베어링 커버, 밸런스 피스톤 및 밸런스 피스톤 슬리브와 같은 중요 부품으로 구성됩니다.

II. 흔한 로터 고장 유형

1. 정상적인 기계적 마모 및 노후화

- 남성/여성 로터 톱니 트랙 외경의 마모

- 로터 실린더의 자연 마모

2. 인위적 오류로 인한 기계적 손상

- 남성/여성 로터 톱니 트랙의 외경에 긁힘

- 로터 실린더 내벽에 긁힘

- 로터 입구/출구 끝캡의 측면에 긁힘

- 입구/출구 끝 베어링 및 베어링 엔드캡 내부 원주 마모

로터 베어링 장착 위치의 샤프트 지름 마모

로터 샤프트 끝의 변형

3. 구성 요소 긁힘/고착의 고위험 구역

남성/여성 로터 맞물림 면에서의 긁힘 및 고착(끼임)

로터 외경이 하우징 내벽과 마찰

로터 배기단 단면과 배기 베어링 하우징 사이의 마찰

로터 흡입단 저널과 하우징 샤프트 베어링 구멍 사이의 마모 및 쐐기 현상

로터 배출단 저널과 배출 베어링 하우징 구멍 사이의 마모 및 쐐기 현상

III. 로터 고장의 핵심 원인

부적절한 공기 흡입 및 윤활 유지관리: 공기 필터를 정기적으로 교체하지 않으면 흡입 공기 내 과도한 먼지가 발생하여 압축실로 오염물질이 유입되고, 이로 인해 로터가 심하게 마모됩니다. 서로 다른 윤활유 브랜드를 임의로 혼합하면 윤활유 내 탄소 착출 및 점착성 물질이 생기고, 로터 마모를 더욱 가속화합니다.

비표준 윤활제 선택/교체 미준수: 압축기 오일 장비 사양을 충족하지 못하는 윤활유를 사용하거나 정기적인 오일 교체를 소홀히 할 경우, 오일 내 불순물이 과도하게 증가하여 로터 및 실린더 배럴과 같은 정밀 부품에 직접적인 스크래치를 유발합니다.

비정상적인 운전 파라미터가 연쇄적 고장을 유발함. 운전 중 과도하게 낮은 배출 온도는 오일-가스 혼합물 내 수분 함량을 증가시켜 장기간에 걸쳐 오일의 유화를 초래한다. 유화된 윤활유는 인입/배출 베어링을 적절히 윤활하지 못해 고속 및 중부하 조건에서 과열 및 손상을 일으킨다. 이로 인해 궁극적으로 로터 샤프트의 정렬 불량, 변형 또는 끼임이 발생할 수 있다.

구동 부품 고장

구동단 커플 링 기어의 비정상적인 맞물림 간격이나 키 연결부 고장과 같은 문제는 구동단 샤프트 끝부분에 비균일한 응력을 발생시켜 샤프트 끝부분의 변형을 유발할 수 있다.

베어링 품질 결함

규격에 부적합한 베어링 부품을 사용하면 베어링의 비정상적인 고장 위험이 증가하여 간접적으로 로터의 편심 및 마모를 유발할 수 있다.

가공 및 조립 정밀도 미달: 로터의 흡입 및 배출 샤프트 저널은 압축기 하우징과 배출 베어링 하우징 내 베어링에 의해 각각 지지된다. 하우징, 베어링 하우징 및 로터 간 동축도가 설계 기준(0.01~0.02mm 이내로 유지되어야 함)을 충족하지 못할 경우, 로터 간, 로터와 하우징 간 또는 기타 부품 간의 마찰이나 끼임이 쉽게 발생할 수 있다.

설계 및 제조 오차의 누적: 압축실 내부 구성 부품은 정밀한 동적 맞춤을 가지며, 허용 간극은 인치 천분의 일 또는 밀리미터 단위로 측정됩니다. 설계된 간극이 너무 작고 여기에 제조 공차가 더해지면 로터 긁힘 또는 고착 현상이 발생할 확률이 크게 증가합니다. 정상 운전 조건에서 로터와 하우징 사이의 간극은 약 0.1mm이며, 로터 배출단면과 배출 베어링 하우징 사이의 간극은 0.05~0.1mm 범위입니다.

부적절한 분해 및 조립 절차: 분해 시 베어링과 로터 샤프트는 압입 맞춤 상태입니다. 분리 과정에서 과도한 힘을 가하면 부품 변형이 발생하여 고유의 동축도가 저하될 수 있습니다. 유닛 조립 후 조립된 부품들의 전체 동축도를 확인하지 않으면 허용 공차를 벗어난 상태에서 운전을 시작하게 되어 부품 마모 또는 로터 고착이 발생할 수 있습니다.

요약: 나사 압축기에서 위에 언급된 대부분의 로터 고장은 인간의 운전, 정비 및 조립 방식과 밀접하게 관련되어 있습니다. 정기 정비 시 장비 운전 및 정비 절차를 철저히 준수하고 정기적인 정비 조치를 시행함으로써 이러한 고장을 효과적으로 예방할 수 있습니다.