압축 공기는 대부분의 제조 플랜트에서 가장 비싼 유틸리티이며 가장 부주의하게 관리되는 것이기도 하다. 압축기 운전 전기 비용은 압축 공기 생애주기 비용의 70~80%를 차지한다. 누설은 2년 이내에 공식 누설 프로그램을 실행하지 않은 플랜트에서 압축 공기 부피의 20~40%를 소비한다. 이 숫자들을 합치면 누설은 압축 공기 시스템의 총 전기 지출의 15~30%를 나타낸다—대차대조표에 가시화된다면 자본 프로젝트를 지원하기에 충분한 숫자다.
대차대조표에 나타나지 않는 이유는 압축기와 누설 사이에 계량기가 없기 때문이다. 전기 소비는 공과금 청구서에 나타난다. 손실된 공기 부피는 어디에도 나타나지 않는다.
초음파 탐지가 실제로 탐지하는 것
압축 공기 누설은 접속부, 피팅, 호스, 실린더 로드 씰, 응축수 드레인, 압력 조절기, 윤활기 씰에서 난류 흐름을 생성한다. 가압 시스템에서의 난류 흐름은 38~42kHz 범위의 초음파 방출—소음이 많은 공장 환경에서도 최대 5미터 거리에서 방향성 초음파 센서로 탐지할 수 있는 음향 에너지—을 생성한다.
초음파 기기는 누설이 얼마나 큰지를 알려주지 않는다. 특정 위치에 누설이 존재한다고 알려주고 누설 강도에 비례하는 신호 강도 수치를 제공하지만 중요한 주의사항이 있다. 실용적 의미는 초음파 조사가 누설 위치를 식별한다는 것이다; 자체적으로 신뢰할 수 있는 총 누설 부피 수치를 생성하지는 않는다.
조사가 절감이 아닌 목록을 생성하는 이유
중간 규모 제조 플랜트의 초음파 조사—가령 800개 사용 지점이 있는 5만 평방미터—는 유능한 2인 팀이 단일 교대 중에 60~200개의 누설 지점을 식별할 것이다. 표로 만들어지고, 사진 찍히고, 보고된 그 60~200개의 누설 지점은 조사 하청업체의 납품물을 나타낸다.
그 보고서와 실제 에너지 절감 사이의 간격은 보고서가 전달된 후 일어나는 모든 것이다. 조사 전에 작업 관리 프로세스를 생각하지 않은 플랜트에서, 보고서는 유지보수팀에 이메일로 보내지고, 누군가 항목의 일부를 CMMS에 입력하고, 긴급성은 반응적 유지보수 요구와 경쟁하다가, 2개월 후 식별된 누설의 40%가 수리되었다—주로 쉬운 것들—고 아무것도 검증되지 않았다.
조사 전에 효과적인 프로그램이 어떤 모습인가
지속적인 절감을 제공하는 누설 프로그램은 초음파 기기가 장비실을 떠나기 전에 설계된다. 설계는 네 가지 질문을 다룬다.
첫째: 수리를 어떻게 작업 지시하고, 배정하고, 추적할 것인가? 조사 데이터는 이메일에 첨부된 스프레드시트가 아니라 작업 지시서로 직접 CMMS에 흘러야 한다.
둘째: 수리를 어떻게 검증할 것인가? 검증은 초음파 기기를 가지고 수리된 위치로 돌아가는 것을 의미한다—작업 지시서가 종료되었는지 확인하는 것이 아니다.
셋째: 총 시스템 이익을 어떻게 측정할 것인가? 조사 전 압축기 부하/무부하 사이클 측정이 기준선을 확립한다. 동일한 측정이 60일 후 수리 후와 6개월 후에 반복된다.
넷째: 지속적으로 누가 이것을 소유하는가? 하청업체가 관리하는 연간 이벤트인 압축 공기 누설 프로그램은 조사 사이의 11개월 동안 소유자가 없다.
수리 비용 및 부품 선택 문제
압축 공기 누설은 특정 구성 요소 유형 주위에 집중된다. 폴리우레탄 푸시-투-커넥트 피팅은 콜릿 그립 메커니즘이 반복된 튜브 삽입 및 제거로 열화되기 때문에 고빈도 누설 원인이다.
누설하는 푸시-투-커넥트 피팅의 올바른 수리는 보통 조이는 것이 아니라 피팅과 튜브 끝 모두 교체하는 것이다. 콜릿이 마모되어 누설하는 피팅을 조이면 몇 주 안에 다시 누설이 나타난다. 6bar 이상의 시스템 압력에서 적절한 수리보다 편의적 수리를 위한 경제적 사례는 압도적이다.
압력 시스템 설계와 누설률 관계
오리피스를 통한 누설 유량은 상류 압력에 비례한다. 7bar 시스템 압력에서 1mm 직경 오리피스는 분당 약 25리터의 자유 공기를 통과시킨다. 6bar에서는 동일한 오리피스가 분당 약 22리터를 통과시킨다. 시스템 압력을 1bar 낮추면 단 하나의 피팅도 수리하지 않고 전체 누설 집단의 누설 유량이 약 10% 감소한다.
이것이 누설 조사와 병행 활동으로 시스템 압력 감사를 위한 논거다. 많은 압축 공기 시스템이 실제 사용자 요구에 대한 엔지니어링된 평가가 아니라 역사적 관행이나 플랜트에서 단일 최고 수요 장비에 의해 설정된 압력으로 운전된다.
응축수 드레인: 가장 일관된 낭비 원천
자동 응축수 드레인은 압축 공기 시스템에서 가장 자주 오작동하는 구성 요소 중 하나다. 부유물 작동 드레인은 열려서 압축 공기를 지속적으로 배출한다. 대형 냉매 건조기의 열린 상태로 실패한 부유물 드레인은 분당 50~100리터의 시스템 누설을 나타낼 수 있다—조사 목록의 가장 작은 피팅 누설 20개를 합친 것과 동등하다.
압축 공기 누설 조사에 응축수 드레인 검증이 포함되지 않으면 불완전하다. 드레인당 약 3분이 걸린다. 30개의 응축수 드레인이 있는 플랜트에서 90분이 걸린다. 두 개의 열린 상태로 실패한 드레인을 찾아 수리하는 것의 에너지 절감은 일반적으로 20개의 피팅 누설 수리 절감을 초과한다.
절감이 측정되는 곳과 보고되어야 할 곳
압축 공기 누설 프로그램이 영구적인 플랜트 관리 관행이 되는 것을 가로막는 최후의 장벽은 가시성이다. 누설 수리로 인한 전기 절감은 표준 관리 보고 구조 어디에도 항목으로 나타나지 않는다.
해결책은 상시 KPI로서의 압축기 부하율—현재 생산량에서 압축기 출력과 정격 압축기 용량의 비율, 월별 추적하여 생산 효율 지표와 함께 보고—이다. 압축 공기 누설 프로그램은 프로젝트가 아니다. 유지보수 규율이다. 규율—소유권, 측정, 보고—로 취급하는 플랜트는 절감을 지속한다.