액체 냉매 이동
냉매 이동이란 압축기가 정지했을 때 압축기 크랭크케이스에 액체 냉매가 축적되는 현상을 말합니다. 압축기 내부 온도가 증발기 내부 온도보다 낮으면 압축기와 증발기 사이의 압력 차이로 인해 냉매가 더 차가운 곳으로 이동합니다. 이러한 현상은 추운 겨울철에 가장 많이 발생합니다. 하지만 에어컨이나 히트펌프 장치의 경우, 응축기가 압축기에서 멀리 떨어져 있으면 온도가 높더라도 냉매 이동 현상이 발생할 수 있습니다.
시스템이 꺼진 후 몇 시간 내에 다시 켜지 않으면 압력 차이가 없더라도 크랭크케이스 내 냉각 오일이 냉매를 끌어당기는 현상으로 인해 이동 현상이 발생할 수 있습니다.
과도한 액체 냉매가 압축기 크랭크케이스로 유입되면 압축기 시동 시 심각한 액체 충격이 발생하여 밸브 디스크 파열, 피스톤 손상, 베어링 고장 및 베어링 침식(냉매가 냉각된 오일을 베어링에서 씻어냄)과 같은 다양한 압축기 고장이 발생할 수 있습니다.
액체 냉매 과다 유출
팽창 밸브가 작동하지 않거나, 증발기 팬이 고장 나거나 공기 필터에 막히면 액체 냉매가 증발기에서 넘쳐흘러 흡입관을 통해 증기가 아닌 액체 상태로 압축기로 유입됩니다. 장치 작동 중 액체 냉매가 냉각유를 희석시켜 압축기 구동 부품의 마모를 유발하고, 오일 압력 저하로 인해 오일 압력 안전 장치가 작동하여 크랭크케이스 오일이 누출됩니다. 이 경우, 장치를 정지시키면 냉매 이동 현상이 빠르게 발생하여 재가동 시 액체 충격이 발생할 수 있습니다.
액체 해머
액체 충격이 발생하면 압축기에서 금속 타격음이 들리고 압축기가 심하게 진동할 수 있습니다. 유압 충격은 밸브 파열, 압축기 헤드 개스킷 손상, 커넥팅 로드 파손, 샤프트 파손 등 다양한 압축기 손상을 초래할 수 있습니다. 액체 냉매가 크랭크케이스로 유입되면 크랭크케이스를 가동할 때 액체 충격이 발생합니다. 일부 장치에서는 배관 구조나 부품 위치 때문에 장치 가동 중단 시간 동안 흡입관이나 증발기에 액체 냉매가 축적되었다가 가동 시 순수한 액체 상태로 고속으로 압축기에 유입될 수 있습니다. 이때 유압 스트로크의 속도와 관성은 압축기에 내장된 유압 스트로크 방지 장치의 보호 기능을 무력화시키기에 충분합니다.
유압 안전 제어 장치 작동
극저온 장치에서는 제상 기간이 끝난 후 액체 냉매가 넘쳐흘러 오일 압력 안전 제어 장치가 작동하는 경우가 종종 있습니다. 많은 시스템은 제상 과정 중 증발기와 흡입관에서 냉매가 응축된 후 시동 시 압축기 크랭크케이스로 유입되어 오일 압력이 떨어지고, 이로 인해 오일 압력 안전 장치가 작동하도록 설계되어 있습니다.
오일 압력 안전 제어 장치가 한두 번 작동하는 것은 압축기에 심각한 영향을 미치지 않을 수 있지만, 윤활 상태가 불량한 상황에서 반복적으로 작동하면 압축기 고장으로 이어질 수 있습니다. 운전자는 오일 압력 안전 제어 장치를 사소한 고장으로 여길 수 있지만, 이는 압축기가 2분 이상 윤활 없이 가동되었음을 알리는 경고이며, 적시에 시정 조치를 취해야 합니다.
권장 치료법
냉동 시스템에 냉매가 많이 충전될수록 고장 발생 가능성이 높아집니다. 압축기와 시스템의 주요 구성 요소를 모두 연결하여 시스템을 테스트해야만 최대 안전 냉매 충전량을 결정할 수 있습니다. 압축기 제조업체는 압축기 작동 부품에 손상을 주지 않고 충전할 수 있는 최대 액체 냉매량을 결정할 수 있지만, 대부분의 경우 냉동 시스템 전체 냉매 중 실제로 압축기에 얼마나 많은 양이 충전되어 있는지는 알 수 없습니다. 압축기가 견딜 수 있는 최대 액체 냉매량은 압축기 설계, 용량 및 충전된 냉매 오일의 양에 따라 달라집니다. 액체 이동, 넘침 또는 노킹 현상이 발생하면 필요한 조치를 취해야 하며, 조치의 종류는 시스템 설계와 고장 유형에 따라 다릅니다.
냉매 주입량을 줄이세요
액체 냉매로 인한 압축기 고장을 방지하는 가장 좋은 방법은 냉매 충전량을 압축기의 허용 범위 내로 제한하는 것입니다. 이것이 불가능하다면 충전량을 최대한 줄여야 합니다. 유량 요구량을 충족하는 조건 하에서 응축기, 증발기 및 연결 배관은 가능한 한 작은 크기를 사용하고, 액체 저장 탱크도 가능한 한 작은 크기로 선택해야 합니다. 충전량을 최소화하려면 액체 튜브의 직경이 작고 압력이 낮아 기포가 발생하는 것을 육안으로 감지하여 과충전을 방지하는 것이 중요합니다.
대피 주기
액체 냉매 제어에 있어 가장 효과적이고 신뢰할 수 있는 방법은 진공 사이클입니다. 특히 시스템 냉매량이 많을 경우, 액체 배관의 솔레노이드 밸브를 닫으면 냉매가 응축기와 액체 저장 탱크로 펌핑됩니다. 압축기는 저압 안전 제어 장치의 제어 하에 작동하므로 압축기가 정지해 있을 때 냉매가 압축기 내부로 유입되는 것을 차단하여 냉매가 압축기 크랭크케이스로 이동하는 것을 방지할 수 있습니다. 정지 시에는 솔레노이드 밸브 누출을 방지하기 위해 연속 진공 사이클을 사용하는 것이 좋습니다. 단일 진공 사이클 또는 비순환 제어 모드를 사용할 경우, 장시간 정지 시 냉매 누출량이 많아 압축기에 손상을 줄 수 있습니다. 연속 진공 사이클은 냉매 이동을 방지하는 최선의 방법이지만, 냉매 과다 유출로 인한 압축기 손상을 완전히 막아주지는 못합니다.
크랭크케이스 히터
일부 시스템, 운영 환경, 비용 또는 고객 선호도 때문에 진공 배출 주기가 불가능한 경우, 크랭크케이스 히터를 사용하여 마이그레이션을 지연시킬 수 있습니다.
크랭크케이스 히터의 기능은 크랭크케이스 내 냉각된 오일의 온도를 시스템 최저부 온도보다 높게 유지하는 것입니다. 그러나 과열 및 오일 탄소의 결빙을 방지하기 위해 크랭크케이스 히터의 가열 출력은 제한되어야 합니다. 주변 온도가 -18℃에 가까울 경우° C, 즉 흡입관이 노출된 경우 크랭크케이스 히터의 역할이 부분적으로 상쇄되어 이동 현상이 여전히 발생할 수 있습니다.
크랭크케이스 히터는 일반적으로 사용 중에 지속적으로 가열됩니다. 냉매가 크랭크케이스로 유입되어 냉각된 오일에서 응축되면 흡입관으로 다시 돌아오는 데 몇 시간이 걸릴 수 있기 때문입니다. 상황이 심각하지 않은 경우 크랭크케이스 히터는 냉매 이동을 방지하는 데 매우 효과적이지만, 액체 역류로 인한 압축기 손상을 방지할 수는 없습니다.
흡입관식 기체-액체 분리기
액체 냉매가 넘치기 쉬운 시스템의 경우, 흡입 라인에 기체-액체 분리기를 설치하여 시스템에서 유출된 액체 냉매를 일시적으로 저장하고 압축기가 견딜 수 있는 속도로 액체 냉매를 압축기로 되돌려 보내야 합니다.
냉매 과다 유출은 히트펌프를 냉방 모드에서 난방 모드로 전환할 때 가장 발생하기 쉬우며, 일반적으로 흡입관식 기액 분리기는 모든 히트펌프에 필수적인 장비입니다.
고온 가스를 이용한 제상 시스템은 제상 시작과 끝 부분에서 액체가 넘칠 가능성이 높습니다. 액체 냉동고나 저온 진열장용 압축기처럼 과열도가 낮은 장치는 냉매 제어가 제대로 되지 않으면 간혹 넘침 현상이 발생할 수 있습니다. 차량용 제상 장치의 경우, 장시간 정지 후 재시동 시 심각한 넘침이 발생할 위험도 있습니다.
2단 압축기에서 흡입액은 모터 챔버를 거치지 않고 하부 실린더로 직접 되돌아가므로, 액체 분출로 인한 압축기 밸브 손상을 방지하기 위해 기액 분리기를 사용해야 합니다.
냉동 시스템마다 필요한 전체 냉매량과 냉매 제어 방식이 다르기 때문에, 기액 분리기의 필요 여부와 필요한 기액 분리기의 크기는 특정 시스템의 요구 사항에 따라 크게 달라집니다. 액체 역류량을 정확하게 측정할 수 없는 경우, 보수적인 설계 접근 방식으로 전체 시스템 냉매량의 50%를 기준으로 기액 분리기의 용량을 결정하는 것이 좋습니다.
오일 분리기
오일 분리기는 시스템 설계상의 문제로 발생하는 오일 회수 오류나 액체 냉매 제어 오류를 해결할 수는 없습니다. 그러나 시스템 제어 오류가 다른 방법으로 해결되지 않을 경우, 오일 분리기는 시스템 내 순환 오일량을 줄여 시스템 제어가 정상으로 복구될 때까지 중요한 시기를 버틸 수 있도록 도와줍니다. 예를 들어, 초저온 냉매 장치나 액체 냉매 증발기에서 제상 과정 중 회수 오일이 영향을 받을 수 있는데, 이때 오일 분리기는 시스템 제상 중 압축기 내 냉각 오일량을 유지하는 데 도움을 줄 수 있습니다.
게시 시간: 2023년 9월 7일
