단계별 가이드: 오일 주입식 스크류 에어 컴프레서의 로딩/언로딩 고장 진단 및 수리

오일 주입식 스크류 공기압축기는 높은 효율성과 안정적인 작동으로 인해 산업 생산 현장에서 널리 사용되고 있습니다. 그러나 실제 운전 환경에서는 부하 인입/해제가 자주 반복되는 고장이 발생하여 장비의 빈번한 가동 및 정지, 공기 공급 압력의 변동 등의 문제를 일으키는 경우가 많습니다. 이러한 문제는 생산 연속성을 방해할 뿐만 아니라 장비 노후화를 가속시키고 에너지 손실을 증가시키므로, 체계적인 분석과 맞춤형 해결책이 필요합니다.

I. 부하 인입/해제 시스템 작동 원리 분석

(1) 동적 부하 인입 메커니즘

시스템 압력이 사전 설정된 하한 이하로 떨어지면 압력 스위치 또는 고정밀 압력 센서가 압력 신호를 신속하게 감지하여 제어 시스템이 흡입 밸브를 열도록 명령을 내립니다. 이후 압축기 로터가 공기 압축 과정을 시작합니다. 압축된 공기는 오일-가스 분리, 냉각 등의 처리 과정을 거친 후 공기 사용 지점에 공급되어 생산 공기 수요에 정확하게 대응합니다.

(2) 지능형 언로딩 로직

시스템 압력이 설정된 상한에 도달하면 압력 센서가 즉시 피드백 신호를 전달합니다. 제어 시스템은 흡입 밸브를 닫도록 신속하게 명령하며, 공기압축기는 무부하 운전 모드로 전환됩니다. 이때 로터는 계속 회전하지만 공기 흡입 경로가 완전히 차단되어 압축 공기 생산이 중단되며, 운영 에너지 소비를 효과적으로 줄입니다.

(III) 압력 폐루프 제어 시스템

압력 스위치나 센서의 상한 및 하한 임계값을 유연하게 설정함으로써 시스템은 압축기의 부하 가동 및 정지 압력 범위를 정확하게 정의합니다. 일부 고급 모델은 PID 동적 조정 기능을 도입하여 실시간 압력 보상을 가능하게 하며, 공급 압력의 변동을 최소화하여 안정적인 공기 사용을 보장합니다.

II. 부하 가동/정지 실패의 핵심 원인

(1) 센서 구성 요소 고장 위험

노화 및 정확도 드리프트: 압력 스위치 접점의 산화나 센서 칩의 드리프트 현상은 압력 신호 수집을 왜곡시킬 수 있습니다. 특정 자동차 제조업체의 경우 압력 센서에서 제로점 드리프트 고장이 발생하여 하한 압력에 도달하기도 전에 압축기가 조기에 정지함으로써 생산라인에 공기 공급이 부족하는 상황이 직접적으로 발생했습니다.

환경 간섭: 높은 온도와 습도는 센서 열화를 가속화합니다. 감지 표면에 먼지 및 기름 오염이 발생하면 직접적으로 감도가 저하되어 신호 전송 지연이나 오작동을 유발할 수 있습니다.

(2) 흡입 밸브 고장 위험

기계적 걸림 문제: 흡입 밸브 피스톤은 코크스(카본) 축적, 이물질로 인한 막힘 또는 리턴 스프링의 피로 파손으로 인해 작동이 막힐 수 있으며, 이로 인해 밸브의 원활한 작동이 방해될 수 있습니다. 섬유 및 염색 산업에서는 이러한 고장이 공기압축기 적재/비적재 고장의 35%를 차지하며, 장비 운전 중단의 주요 원인이 됩니다.

전자자기 제어 고장: 전자자기 코일 절연 손상, 단자 연결부의 느슨함 또는 산화로 인해 솔레노이드 밸브가 제어 신호에 정확히 반응하지 못하게 됩니다. 이로 인해 공기압축기가 계속해서 적재 상태나 영구 비적재 상태에 머무르게 되며, 압력 조절 기능을 상실하게 됩니다.

(III) 제어 시스템 고장 경로

하드웨어 고장: PLC 모듈 프로그램 손실, 제어 회로 기판의 불량 납땜 조인트, 산화된 단자 연결 등의 문제는 제어 명령 전송을 방해할 수 있습니다. 한 전자제품 공장은 PLC 출력 포트 고장으로 인해 흡입 밸브가 오작동하면서 심각한 압력 변동과 제품 수율 저하를 경험했습니다.

소프트웨어 로직 결함: 제어 프로그램 내 부적절한 파라미터 설정이나 적재/배출 제어 알고리즘의 결함은 압력 임계치 판단 오류를 유발하여 적재/배출 타이밍이 맞지 않게 됩니다.

(IV) 배관 누출 손실

밀봉 실패: 노화된 플랜지 개스킷, 느슨해진 나사 이음부 또는 손상된 씰은 지속적인 압축 공기 누출을 유발할 수 있습니다. 업계 통계에 따르면 1mm²의 누출 구멍은 연간 약 15,000입방미터의 압축 공기를 낭비하게 되며, 이로 인해 공기압축기가 압력 손실을 보완하기 위해 빈번하게 가동되어야 합니다.

파이프 부식 천공: 매체의 침식 및 가스 흐름에 의한 세척 작용으로 인해 장기간 운전 중인 배관은 부식 천공에 취약하며, 특히 화학 공정 및 제련과 같은 고부식성 환경에서 두드러진다.

(5) 기계 부품 마모 영향

흡입 밸브 스템 및 압력 스위치 마이크로스위치 메커니즘과 같은 핵심 구성 요소는 장기간 고주파 운전 후 간극 증가, 표면 마모 및 씰 고장을 경험하게 된다. 이로 인해 부하 가동/정지 응답 지연, 동작 미완료, 심지어 밸브 걸림 현상이 발생할 수 있다.

III. 고장 진단 및 정밀 솔루션

(1) 감지 시스템의 정밀 유지보수

정기적 교정: 고정밀 압력 교정기를 사용하여 분기별로 압력 스위치 및 센서의 제로점과 범위를 교정하여 측정 오차를 ±1% 이내로 유지함으로써 신호 수집 정확도를 보장해야 한다.

보호 업그레이드: 감지 요소에 방진 및 방습 커버를 설치하고 감지 표면을 정기적으로 청소하십시오. 고부식성 환경에서는 부품 표면에 내식 코팅을 적용하여 수명을 연장하십시오.

(II) 흡입 밸브 복원 및 성능 회복

분해 점검: 흡입 밸브 어셈블리를 분해합니다. 전용 세정제를 사용하여 탄소 찌꺼기, 오일 잔여물 및 오염물질을 완전히 제거하십시오. 밸브 시트의 밀봉면과 스풀 마모 상태를 점검합니다. 경미한 마모 부위는 연마 및 수리하고, 심한 마모의 경우 부품을 교체하십시오.

성능 검증: 재조립 후 공기 누출 시험 벤치에서 밸브 밀봉 성능을 테스트합니다. 동적 시뮬레이션 장비를 사용하여 실제 운전 조건을 시뮬레이션하여 밸브 응답 시간과 밀봉 정밀도가 사양을 충족하는지 확인합니다.

(III) 제어 시스템 심층 진단 및 최적화

하드웨어 점검: 멀티미터 및 오실로스코프와 같은 전문 도구를 활용하여 PLC 입력/출력 신호 및 회로 기판의 전압/전류 파라미터를 점검합니다. 느슨하거나 손상된 부품을 찾아 즉시 교체하여 하드웨어 루프의 안정성을 확보합니다.

프로그램 최적화: 제어 프로그램 로직을 재검증합니다. 시뮬레이션 테스트를 통해 적재/적하 제어 알고리즘의 타당성을 확인하고, 파라미터 설정 오류를 수정한 후 프로그램을 최신 안정 버전으로 업데이트합니다.

(IV) 정밀 배관 누수 수리

정밀 누수 탐지: 초음파 누수 탐지기가 밀리미터 수준의 정확도로 전체 배관망을 스캔하여 누수 위치를 파악합니다. 의심되는 누수 구간은 누수 탐지액으로 표시한 후, 거품 형성 관찰을 통해 2차적으로 확인합니다.

단계별 수리: 경미한 누수는 특수 고속 경화 실란트로 밀봉하며, 심하게 손상된 배관은 완전히 교체합니다. 나사 연결부는 느슨해짐 방지를 위한 접착제를 도포하고, 플랜지 연결부에는 고온 및 노화에 강한 개스킷을 설치하여 밀봉 성능을 향상시킵니다.

(5) 기계 부품 갱신 및 정비

마모 평가: 마이크로미터 및 캘리퍼스와 같은 정밀 측정 도구를 사용하여 밸브 스템 및 플러그와 같은 주요 부품의 마모 상태를 측정합니다. 마모 한계를 초과한 부품은 즉시 교체하여 간극이 기술 사양을 충족하도록 합니다.

윤활 최적화: 운전 조건에 적합한 내고온 그리스를 사용하여 움직이는 기계 부품에 균일하게 윤활을 실시합니다. 이를 통해 마찰 저항을 줄이고 부품의 원활하고 유연한 작동을 보장합니다.