스팀트랩의 고장 진단 방법, 증기 누출 포집방법, 증기누출량 계산식

스팀트랩의 고장진단 방법 및 증기누출 포집방법, 증기 누출량 계산 에 대하여 정리해 보겠습니다.

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▶ 스팀트랩의 고장진단

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① 육안 진단 방법

스팀트랩의 출구배관을 대기로 개방하여、응축수 배출상태를 감시하여、그 작동상태를 어느 정도 판단할 수 있습니다. 특히 간헐작동하는 스팀트랩에서는 이 방법이 상당히 유효합니다.

◎ "디스크식 스팀트랩”은 개폐가 명확하기 때문에 알기 쉽지만、"프리 플로트"나 “바이메탈식” 등의 연속배출형 에서는 진단하기 어렵습니다.

①-ⓐ. 육안에 의한 작동상태 확인 （정상작동）

①-ⓑ. 육안에 의한 작동상태 확인 （누설）

​①-ⓒ. 육안에 의한 작동상태 확인 （용량부족）

①-ⓓ. 배수구에 드레인 배출 예

② 써모 그래피 (Thermography) 에 의한 진단 조사

​ 써모 그래피：열 적외선 카메라를 사용하여 물체의 표면 온도를 측정하는 방법

​ 피사체에 특정 카메라를 향해 셔터를 누르면 물체의 표면이 흰색－적－황－녹색－파랑 등의 색상으로 분류된 온도 분포를 면(面)에서 파악한 이미지(画像)가 잡힙니다.

흰색이 가장고온에서 순차적으로 저온이 됩니다.

트랩 입구와 출구의 색상을 비교하여、증기 누출 상태가 그 자리에서 확인할 수 있습니다.

이 방법은、현장에서 카메라 셔터를 누르는 것 만으로、그 자리에서 물체의 표면 온도가 색 분류 표시되어、눈으로 보고 확인할 수 있어、매우 편리한 유용한 방법이지만、안타갑게도 증기가 새고있는 것인지의 여부의 판별만으로、증기의 누출량을 정량적으로 측정 할 수 없습니다.

 

③증기 응축수 포집 테스트에 의한 조사

(증기 누출량 측정 방법)

​ 증기 손실을 양적(量的)으로 파악.

​ 트랩 교환으로 달성할 수 있는 에너지 절약 여지를 알수 있습니다!

증기 응축수 포집 테스트에서는、증기 설비에서 발생하는 손실을 응축수 중의 열량을 분석하여 확실하게 파악할 수있습니다. 설비 개선 공사 전에 비용 대비 효과를 확인 하려면 응축수 포집 테스트가 유효합니다.

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◆ 증기 응축수 포집 테스트 에 의하면, 정량적으로 증기의 누출량을 측정합니다

용기에 약10~20ℓ 의 물을 넣고、물량(水量)[a kg]・물온도(水温)[t ℃]을 측정 합니다.

​ 스팀 트랩의 배출구에서 나오는 드레인과、누출된 증기의 두가지 유체(二相流体)를 물속(水中)으로 인도해서 모은 량을1~3분간 물에 흡수시켜줍니다. 작업 종료 후 물량(水量)[A kg] 및 물의 온도(水温)[T ℃]을 측정합니다. 이러한 데이터를 소정의 계산식에 입력하면、증기의 누출량을 정량(定量) 할 수 있습니다.

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◆ 증기 누출량 계산식

여러분들의 현장에서 아래 방법으로 트랩들로부터 포집을 실시해 위의 식으로 계산하면 해당 트랩의 정상여부 및 누출이라면 현재 얼마만큼의 생증기를 누출시키고 있는가를 양적(量的)으로 파악할 수 있을 것입니다. 오리피스 트랩을 설치 후, 이와 같이 포집테스트를 하여 설치한 오리피스 의 설계가 정확히 제대로 되었는지도 확인할 수 있습니다. 이런 테스트를 통하여 5년,10년,15년,20년... 기간별로 체크하여 초기성능 그대로 인지를 확인하는 것입니다. 기존트랩들도 이방법을 활용하여 누출여부를 양적(量的)으로 판정할 수 있습니다.

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※실례로서, 모 음료 회사에서는、포집시간 ３분에서、20Ｌ의 물이 20.7Ｌ、물온도(水温)가 17.4℃에서 39.3℃、１시간 당 누출량은 14.2㎏/ｈ로、트랩1대가 년간 약500만원을、누출하고 있는 장소가 있었습니다.

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▶증기압력 0.4MPaG인 곳의 증기 주관용 스팀트랩에서 3분간포집후, 계산한 내용을 아래에 소개하니 참고하시기 바랍니다.

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증기 압력	증기 현열	증기 잠열	증기 단가	운전시간
0.4 MPa·G	152.386 ㎉/㎏	503.71 ㎉/㎏	45,000원/톤	8,500시간/년

 

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기존에 설치되어있는 증기 주관용 스팀 트랩					고정 오리피스식 트랩 O-TRAP No.0 (에너지 절약형 트랩)
(A1)포집 전 초기물량	(B1)포집 전 초기물 온도	(A2)포집 후 종로물량	(B2)포집 후 종료물 온도		(A1)포집 전 초기물량	(B1)포집 전 초기물 온도	(A2)포집후 종료물량	(B2)포집 후 종료물 온도
5.0 kg	25.7 ℃	5.15 kg	38.8 ℃		5.0 kg	36.1 ℃	5.15 kg	39.3 ℃

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포집 전에 물이 갖고 있는 열량 (C1) = A1x B1, 포집 후에 물이 갖고 있는 열량 (C2) = A2 x B2

 

Before (기존트랩) 증기 주관용 트랩			O-TRAP 설치 후→	​After (O-TRAP No.0) 증기주관용 트랩
기 종	T사 증기트랩			기 종	No.0
포집 드레인량	0.15 3	kg/3min kg/h		포집 드레인량	0.15 3	kg/3min kg/h
누설 증기량	12.828	kg/h		누설 증기량	0.00	kg/h
	109.038	T/Y			0.00	T/Y
증기 손실 금액	4,906,710	￦/Y		증기 손실 금액	0	￦/Y

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	Before (기존트랩)	After (O-TRAP No.0)
시간당포집응축수량	0.15kg/3분 → 3kg/h	0.15kg/3분 → 3kg/h
응축수 1kg당 배출 열량 (=전열: E)	(종료전열C2-초기전열C1)÷(포집후물량A2-포집전물량A1)→ [(38.8℃x5.15kg)-(25.7℃x5.0kg)]÷(5.15kg-5.0kg) = 71.32 ÷ 0.15 = 475.467 kcal/kg (=1kg당 배출 열량)	(종료전열C2-초기전열C1)÷(포집후물량A2-포집전물량A1)→ [(39.3℃x5.15kg)-(36.1℃x5.0kg)]÷(5.15kg-5.0kg) = 21.895 ÷ 0.15 = 145.967 kcal/kg
포집 잠열	응축수 1㎏당 잠열: 포집응축수 1kg당 배출열량(전열:E)에서 사용 증기의 현열을 빼면 잠열입니다.(전열-현열=잠열) -배출열량 475.467 kcal - 증기현열152.386 kcal = 323.081 kcal/kg (=응축수1㎏의 잠열) -1hr당 응축수량 L = 포집물량(A2) – 초기물량(A1) = 5.15 – 5 = 0.15 ㎏/3min (늘어난 물량)	응축수 1㎏당 잠열: 포집응축수 1kg당 배출열량(전열:E)에서 사용 증기의 현열을 빼면 잠열입니다. 배출열량 145.967 kcal - 증기현열152.386 kcal= -6.419 kcal/kg (=응축수1㎏의 잠열) -1hr당 늘어난 응축수량 = 0.15㎏/3min→3㎏/h
누설 증기량	​-포집전체잠열= 323.081 ㎉/㎏ x 0.15 ㎏/3min = 48.46 ㎏/3min (포집잠열 x 늘어난 물량=포집전체잠열) -​1hr당 누설된 증기량]= 포집 잠열을 사용증기의 잠열로 나누어 반환하면 누출 증기량이 나옵니다. ​ 48.46 kcal/kg ÷ 503.71 kcal/kg = 0.0962 kg/3min 이므로, 이를 시간당으로 환산하면 1.924 kg/h 임 -1년간 누설 증기량 t ] : 1.924 kg/h x 8500h ÷ 1000 = 16.354 t/년	​-포집전체잠열= -6.419 ㎉/㎏ x 3 ㎏/h = -19.257 ㎉/h ​ ※ 누설증기량: 포집 잠열이 20kcal 미만의 증기 누출은 외부 요인에 의한 오차로 간주
년간손실금액	16.354톤/년 x 45,000원/톤 = 735,930원/년 손실	증기 누출이 없음

 

※누설증기량:포집잠열이 20kcal 미만의 증기누출은 외부 요인에 의한 오차로 간주하여, O-TRAP은 증기 누출이 없음으로계산 됨

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[기존 설치된 트랩]

드레인 량은 0.15kg 증가하고, 수온이 13.1 ℃ 나 상승하였습니다.

이것은 트랩에서 응축수가 배출 될 때 함께증기도 방출하고 있다는 것입니다.

그 때문에, 드레인 량도 유출 된 증기량 분 만큼 많아집니다.

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[에너지 절약 트랩】= 고정 오리피스식 스팀트랩 (O-TRAP)

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기존 설치된 트랩에 대비해 드레인 량은 0.15kg으로 동일하나, 수온 상승은 3.2 ℃ 정도였습니다.

에너지 절약 트랩(O-TRAP)을 사용함으로써 증기의 누출을 억제하고 있으므로 드레인량은 일정하면서도, 증기열에너지를 밖으로 누출하지 않는다 는것(=증기누출 거의 없음 약0.3%이하로 추정)을 알 수 있습니다.

이곳 공장의 경우, 에너지 절약 효과는, 약 25 %의가스 사용량 절감 결과가 되었습니다!!

이처럼 증기 에너지 절약은, 스팀 트랩부터 교환해 가는 것이 가장 빠른 지름길이라 여겨집니다.

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위의 성능 검증을 귀사의 공장에서도 직접 해 보길 추천합니다!!

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●증기 누출하고 있는 트랩이 있지 않는지? ...

● 큰 투자를 하지 않고 보일러의 에너지 절약을 하고 싶을 때 !! 등 ...

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(아래 사이트 방법도 참고해 보시길 바랍니다)

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참고사이트 :

​https://blog.naver.com/tjchung/221278907225 [③증기 응축수 포집 테스트에 의한 조사 (증기 누출량 측정 방법)]

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https://blog.naver.com/tjchung/221186557659 [스팀트랩에서 누설증기 및 응축수 량포집하는 방법]

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위의 사항을 참고 • 검토하여 꼭 실시해보시길 바랍니다

 

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◆ 스팀트랩의 노화에 따른 스팀누출 관계그래프

 

O-TRAP 상담 문의 ;

O-TRAP 관련 홈페이지 : http://k.o-trap.cn

O-TRAP 관련 E-mail 문의처 : tjchung@naver.com

O-TRAP 관련 Tel 문의처 : 070-7747-8290

 

 

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