스팀트랩의 작동원리 및 점검방법과 효과적인 응축수 회수

스팀트랩의 작동원리 및 점검방법

- 스팀트랩의 단면 및 장비 구성 상세도 -

스팀트랩의 설치 개요 : 스팀트랩은 스팀관내에서 응축수를 분리하여 응축수로 인하여 발생할 수 있는 워터햄머, 배관의 부식, 전열효율 저하 등의 여러 가지 장해의 발생을 방지하기 위하여 설치하는 것으로 일반적으로 가장 많이 사용하는 것이 플로우트식 트랩이다. 플로우트식 트랩은 아래의 그림1 트랩작동원리(플로트)과 같은 구조로 되어 있으며, 트랩을 중심으로 증기 입출구 배관과 트랩 내부의 공기 배출장치, 응축수 배출밸브, 플로우트 등으로 구성된다. 각각의 기능들은 다음과 같다.

그림1 트랩작동원리(플로트)

①  트랩 내의 공기 배출 : 트랩이 갖추어야 할 구비조건 중의 하나는 공기의 배출이 가능한 구조이다. 트랩 내부에 공기가 차 있으면 트랩 내에 응축수가 유입되지 못하여 응축수가 원활히 처리되지 못한다. 따라서 난방 초기에는 관내의 공기를 배출할 수 있어야 한다.
   이를 위해서 트랩의 상부에는 트랩 내부의 유체의 온도에 의하여 부피가 팽창되는 다이아프램이 있어서, 난방이 정지되면 트랩 내의 증기의 온도가 저하하여 체적이 줄어든 다이아프램이 공기 배기구를 개방하여 공기가 배출되고, 트랩 내에 증기가 유입되어 온도가 상승하면 다이아프램이 팽창하여 공기 배기구를 닫게 되어 증기의 유출을 방지하는 구조이다.

 

② 응축수 배출 : 트랩 내에 응축수가 유입되어 액면이 상승하면 플로우트의 부력에 의하여 플로우트가 상승하고 여기에 연결된 응축수 배출밸브가 개방되어 트랩 내의 응축수가 배출된다.
   ※ “트랩 입구압력 〉트랩 출구의 배압 ＋ 트랩 볼의 부력” : 트랩 입구의 압력이 트랩 출구 배압과 볼의 부력을 합한 값보다 커서 트랩이 개방되지 않는 상황으로서 이럴 때에는 차압이 큰 트랩으로 교체 설치하여야 한다.

 

③ 트랩에서 증기누설을 점검하는 방법

㉠ 트랩 출구에 응축수의 유출상태를 점검할 수 있는 사이트글라스를 설치 : 트랩의 출구에 사이트 글라스를 설치하면 트랩에서 배출되는 응축수의 상태를 판별할 수 있다. 응축수가 흘러가는지, 스팀이 흘러가는지를 유관으로 점검할 수 있게 만든 것이 사이트글라스이다.
㉡ 스팀트랩 점검센서를 트랩 입구에 설치 : 점검센서는 트랩의 응축수 분리 처리상태를 점검할 수 있는 기기로 트랩이 응축수를 배출하지 못할 때에는 센서 챔버 내의 유체의 온도를 감지하여 응축수의 적체 상태를 알려 주고, 유체를 통한 전기전도율을 측정하여 증기의 누출여부를 알려주는 기능을 하는 기기이다. 
㉢ 증기의 온도를 측정하는 방법 : 응축수의 온도는 증기사용처에서 고압의 증기를 사용하여 트랩 출구의 배압이 높지 않은 이상 대기압 상태이므로 응축수의 온도는 100℃이하이다. 만약 증기가 누출된다면 온도계를 트랩 출구배관의 보온재 내부에 삽입했을 때에 배관의 온도는 증기입구 압력에 해당하는 온도를 가리킬 것이다.
㉣ 트랩을 통과하는 증기의 소리를 감지하는 방법 : 가장 원시적인 방법이자 가장 기본적인 방법은 
   트랩을 통과할 때에 발생하는 증기의 흐름소리를 감지하는 것.

 

④  트랩에서 증기가 누설되는 요인

㉠ 공기 배출장치 고장 : 공기배출장치가 제 위치를 이탈하여 배출구를 적절히 닫지 못할 때 
     ☞ 트랩 분해 정비
㉡ 응축수 배출구에 이물질이 존재할 때 또는 배출밸브 고장    ☞ 트랩 분해 소제 및 정비
㉢ 트랩의 설치 기울기가 맞지 않을 때 : 트랩의 설치 각도는 항상 수평을 유지하여야 한다. 
    트랩의 볼부분이 낮으면 트랩은 항상 개방된 상태가 되어 증기가 누출되며, 볼부분이 높으면 트랩의 작동이 불량해져서 응축수 배출이 이루어지지 않는다.    ☞ 설치 기울기 조정 작업이 필요

 

⑤ 트랩이 정상적으로 작동하지 못하는 요인

㉠ 트랩 입구의 배관이 처져서 수평기울기가 입구측 방향으로 낮을 때 : 트랩 입구에 응축수가 정체되면 압력이 일정 이상으로 상승할 때까지는 응축수가 배출되지 않는다.
㉡ 트랩 출구의 배압이 높을 때 : 응축수 주관에 형성된 배압이 높으면 응축수의 배출이 안된다.
   (예 : 가습기 응축수 주관에 보일러 주증기관의 응축수관이 연결되었을 때에는 가습기의 응축수 배출이 안된다.)
㉢ 가열코일의 내부 압력이 배압보다 낮아져서 가열코일에 응축수가 정체될 때

플로트 타입 스팀트랩 불량상태 예측 그림

 

효과적인 응축수 회수

1. 관내의 응축수가 장비에 미치는 영향

   ① 열전달 면적의 감소 및 시스템 효율의 저하

   ② 장비의 워터햄머에 의한 손상

   ③ 설비 및 배관의 부식 촉진

   ④ 가열온도의 불균일에 의한 시스템 전반적인 온도 불균형

 

2. 응축수 배출 조건(플로우트 트랩)

   트랩 내부 볼의 부력 〉 트랩입ㆍ출구압력차 × 트랩 오리피스 구경

   일반적으로 트랩 입구의 스팀압력이 출구측의 배압보다 높아야 한다.

 

3. 트랩의 종류와 특징

   ① 플로우트식 트랩               ② 버켓트식 트랩            ③ 다이아프램식 트랩

   ④ 고정오리피스식 트랩         ⑤ 펌핑트랩(오그덴펌프=응축수 회수 펌프)

 

4. 응축수 회수가 불가능한 조건

① 응축수 배관의 상승 트랩보다 응축수 회수배관이 높게 설치되어 있는 경우에는 트랩출구의 응축수 배출압력이 높아져서 트랩에 차압이 감소하고 응축수의 회수능력이 낮아지며, 설비 가동초기 및 설비의 부하변동에 따라 워터햄머가 발생하게 된다. 이러한 현상은 설비 가동초기에 특히 자주 발생하며 일정시간이 지나 트랩입구에 응축수 배출에 필요한 충분한 압력이 형성되면 이러한 현상은 해소되는 경우가 있다. 그러나 대부분의 공조기 코일의 동파발생시점이 공조기 가동 초기에 코일 내에 생기는 진공과 이로 인한 증기 유속의 증가, 그리고 가동 초기에 다량의 응축수가 발생한다는 점을 고려한다면 보다 효과적인 회수방안을 채택하여야 한다. 또한 트랩의 토출측 배관은 응축수배관의 상부에 연결하여 설치하여야 한다.

② 온도제어시스템의 영향 열교환기와 같은 온도조절시스템이 설치된 곳에서는 종종 응축수 배출이 되지 않는 응축수 배출 정지조건이 발생하여 응축수가 설비 내에 정체되고, 온도제어가 곤란한 경우가 발생한다. 

이는 열교환기 온도가 상승하면 열교환기 스팀밸브가 닫히게 되고 이에 따라서 열교환기 내의 스팀 압력이 트랩 출구의 배압보다 낮아져서 응축수 배출이 안되는 경우가 발생한다.

③ 하나의 회수관에 서로 다른 배압을 가진 트랩의 공동 설치는 여러 개의 트랩에서 동시에 응축수가 배출될 때 각각의 서로 다른 배압으로 인하여 각 개별 트랩의 출구압력이 상충하여 저압용의 트랩의 배출이 불량해 진다.

④ 차압이 존재하는 한 연속배출식인 고정 오리피스식 트랩(O-TRAP)만으로 응축수 회수 처리 가능토록 설계가 가능하므로 값비싼 펌핑트랩을 고려할 필요가 없을 것이니, 전문가와 상담하시길 바랍니다.

 

5. 응축수 회수를 위한 추가 사항

   차압이 존재한다면 간헐 배출식이 아닌 연속 배출식인 고정 오리피스식 트랩만으로 응축수 회수 처리가 가능토록 설계가 가능하나, 차압이 없는 환경인 곳에서는 아래와 같은 방법으로 응축수 회수를 합니다.

①온도제어시스템의 영향 : 컨트롤밸브와 열교환기 사이에 진공해소장치 설치

   열교환기 하부와 트랩 사이의 충분한 수두 유지, 펌핑트랩(오그덴펌프)와 같은 기계식 펌프 트랩을 설치

② 응축수 배관의 상승, 배압의 상승 : 펌핑트랩(=오그덴펌프)와 같은 기계식펌프 트랩을 설치

③ 여러 개의 트랩이 연결되어 있을 때 : 설비의 압력에 따라 분리하여 응축수 회수관 설치

 

 

O-TRAP 상담 문의 ;

Tel : 070-7747-8290

E-Mail : tjchung@naver.com

홈페이지: http://k.o-trap.cn