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제안 방법
- 압축기 구동에 필요한 소비전력을 측정하기 위해 파워메터를 설치하였으며, 냉각수 배관 입․출구에 T타입 열전대와 터빈식 유량계를 설치하여 냉각수 온도 및 유량을 측정하여 부하량을 계산할 수 있도록 하였다. 각 주요 계측기는 PC와 연동시켜 실시간으로 측정된 데이터 값이 저장 가능하도록 하였다.
- 공랭식 응축기가 적용된 3가지 냉각기의 특성상 외기온도를 정밀하게 조절할 수 있는 항온실로 장치를 옮겨 실험을 실시하였다. 항온실의 온도는 Table 1과 같이 25~35℃로 5℃ 차이로 실제 공작기계가 사용되고 있는 현장과 계절상황에 맞게 온도를 맞춰 설정하였으며, 냉각기에서 냉매배 관내의 냉매와 열교환하여 배출되는 냉수의 온도는 일반적으로 산업용 공작기계에 많이 사용되는 냉수온도인 25℃가 유지되도록 설정하였다.
- 그리고 응축기와 증발기는 소형 냉각기에 가장 많이 사용되고 있는 핀퓨브형 공랭식 응축기와 셀코일식 증발기가 장착되었다. 그리고 실제 공작기계를 부착시킨 실험이 현실적으로 어려운관계로 보조 열원기기인 5 kW 가열히터가 장착된 열교환기를 설치하였다. 압축기 구동에 필요한 소비전력을 측정하기 위해 파워메터를 설치하였으며, 냉각수 배관 입․출구에 T타입 열전대와 터빈식 유량계를 설치하여 냉각수 온도 및 유량을 측정하여 부하량을 계산할 수 있도록 하였다.
- 따라서 현재 시판되어 산업현장에서 사용 중인 산업용냉각기의 대표적인 타입인 온오프 제어기가 적용된 냉각기와 핫가스 바이패스 제어기가 적용된 냉각기, 인버터 제어기가 적용된 냉각기의 제어 시스템의 운전 특성을 비교 한다. 이에 본 논문에서는 3가지 제어방식을 적용한 산업용 냉각기의 시제품을 사용하여 응축압력, 증발압력과 압축기소비동력, 성능계수 등을 부하변화에 따른 비교 실험을 통하여 성능특성을 서로 비교 분석한다.
- 5 kW의 부하를 주어 실험을 실시하였다. 또한 냉각기를 가동시킨 후 각 부위 장치에 부착된 온도센서의 데이터를 실시간 모니터링 하면서 응축온도와 증발온도가 30분 이상 평형 상태로 유지되는 정상 상태가 되었을 때 필요한 데이터의 평균값을 산정 하였다.
- 4)은 핫가스 바이패스를 적용한 산업용 냉각기의 성능특성을 파악하기 위하여 EEV(Electronic Expansion Valve)의 개방에 따른 냉각 시스템의 사이클 변화 특성 파악하고, 냉각기로 유입되는 부하변화에 대응하는 정밀한 온도조절이 가능한 핫가스 바이패스의 제어알고리즘개발을 위한 실험을 실시하였다. 또한 인버터제어 산업용 냉각기의 응축압력, 증발압력과 압축기소비 동력, 성능계수 등이 외기온도와 부하변화에 따라 어떠한 특성을 가지고 있는지에 대한 비교실험을 실시하였다. Yaqub 등5.
- 그리고 실제 공작기계를 부착시킨 실험이 현실적으로 어려운관계로 보조 열원기기인 5 kW 가열히터가 장착된 열교환기를 설치하였다. 압축기 구동에 필요한 소비전력을 측정하기 위해 파워메터를 설치하였으며, 냉각수 배관 입․출구에 T타입 열전대와 터빈식 유량계를 설치하여 냉각수 온도 및 유량을 측정하여 부하량을 계산할 수 있도록 하였다. 각 주요 계측기는 PC와 연동시켜 실시간으로 측정된 데이터 값이 저장 가능하도록 하였다.
- 냉각기에서 소비하는 전력으로는 압축기 구동에 필요한 전력과 공랭식 응축기에 장착된 펜 구동전력과 제어컨트롤부의 소요전력과 유체의 순환을 위해 장착된 워터펌프의 구동 전력 등이 있다. 압축기기 구동소요전력을 측정하기 위하여 압축기에 별도 장착된 파워메터를 통해 압축기 소요동력을 측정하였다.
- 따라서 현재 시판되어 산업현장에서 사용 중인 산업용냉각기의 대표적인 타입인 온오프 제어기가 적용된 냉각기와 핫가스 바이패스 제어기가 적용된 냉각기, 인버터 제어기가 적용된 냉각기의 제어 시스템의 운전 특성을 비교 한다. 이에 본 논문에서는 3가지 제어방식을 적용한 산업용 냉각기의 시제품을 사용하여 응축압력, 증발압력과 압축기소비동력, 성능계수 등을 부하변화에 따른 비교 실험을 통하여 성능특성을 서로 비교 분석한다.
- 항온실의 온도는 Table 1과 같이 25~35℃로 5℃ 차이로 실제 공작기계가 사용되고 있는 현장과 계절상황에 맞게 온도를 맞춰 설정하였으며, 냉각기에서 냉매배 관내의 냉매와 열교환하여 배출되는 냉수의 온도는 일반적으로 산업용 공작기계에 많이 사용되는 냉수온도인 25℃가 유지되도록 설정하였다. 충전된 냉매는 동일한 R-22를 충전하여 상호 비교가 될 수 있도록 하였으며, 실제로 공작기계를 직접 부착시켜 가동하는 실험은 현실적으로 어려운 점과 실내 실험으로 인해 위험부담이 크며 공작기계의 가동조건 변화에 따른 변수가 너무 많아 공작기계의 부하를 담당하기 위해 부하조절이 가능한 히터가 내장된 열교환기를 설치하여 1 kW, 2 kW, 3 kW로 부하 당 1시간씩 열교환기 내의 히터 발열량을 변화시켜 실험하였다. 하지만 인버터 제어 냉각기의 경우 1 kW의 부하를 인가하여 실험하는 경우 인버터 제어 냉각기에 장착된 압축기가 제조업체의 권장 구동값을 벗어나는 것이 사전 실험에서 발견되어 인버터 제어 냉동기의 경우에는 1 kW의 부하가 아닌 1.
- 측정된 데이터는 MX-100 (Yokogawa) 모델을 사용하여 PC에 저장하는 동시에 모니터에서 각 측정값을 실시간 확인되도록 하여 문제 발생시에 긴급히 대처가 가능하도록 하였다.
- 따라서 냉각기 성능 비교실험에서 구동 한계값 이내의 시스템 작동 확인은 필수적이다. 특히 인버터 제어 냉각기의 경우 사전 시험 구동을 통하여 낮은 부하에서의 압축기 흡입 압력인 저압과 높은 부하에서의 압축기 토출 압력인 고압을 확인 하여 구동 한계값 이내의 분포와 경계값을 확인하여 실험을 실시하였다. Fig.
- 충전된 냉매는 동일한 R-22를 충전하여 상호 비교가 될 수 있도록 하였으며, 실제로 공작기계를 직접 부착시켜 가동하는 실험은 현실적으로 어려운 점과 실내 실험으로 인해 위험부담이 크며 공작기계의 가동조건 변화에 따른 변수가 너무 많아 공작기계의 부하를 담당하기 위해 부하조절이 가능한 히터가 내장된 열교환기를 설치하여 1 kW, 2 kW, 3 kW로 부하 당 1시간씩 열교환기 내의 히터 발열량을 변화시켜 실험하였다. 하지만 인버터 제어 냉각기의 경우 1 kW의 부하를 인가하여 실험하는 경우 인버터 제어 냉각기에 장착된 압축기가 제조업체의 권장 구동값을 벗어나는 것이 사전 실험에서 발견되어 인버터 제어 냉동기의 경우에는 1 kW의 부하가 아닌 1.5 kW의 부하를 주어 실험을 실시하였다. 또한 냉각기를 가동시킨 후 각 부위 장치에 부착된 온도센서의 데이터를 실시간 모니터링 하면서 응축온도와 증발온도가 30분 이상 평형 상태로 유지되는 정상 상태가 되었을 때 필요한 데이터의 평균값을 산정 하였다.
- 공랭식 응축기가 적용된 3가지 냉각기의 특성상 외기온도를 정밀하게 조절할 수 있는 항온실로 장치를 옮겨 실험을 실시하였다. 항온실의 온도는 Table 1과 같이 25~35℃로 5℃ 차이로 실제 공작기계가 사용되고 있는 현장과 계절상황에 맞게 온도를 맞춰 설정하였으며, 냉각기에서 냉매배 관내의 냉매와 열교환하여 배출되는 냉수의 온도는 일반적으로 산업용 공작기계에 많이 사용되는 냉수온도인 25℃가 유지되도록 설정하였다. 충전된 냉매는 동일한 R-22를 충전하여 상호 비교가 될 수 있도록 하였으며, 실제로 공작기계를 직접 부착시켜 가동하는 실험은 현실적으로 어려운 점과 실내 실험으로 인해 위험부담이 크며 공작기계의 가동조건 변화에 따른 변수가 너무 많아 공작기계의 부하를 담당하기 위해 부하조절이 가능한 히터가 내장된 열교환기를 설치하여 1 kW, 2 kW, 3 kW로 부하 당 1시간씩 열교환기 내의 히터 발열량을 변화시켜 실험하였다.
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