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압축공기 시스템 검사의 핵심장비 ELITEpro XC

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미국 오레곤 주 포틀랜드에 본사를 두고 있는 Rogers Machinery 사의 품질검사 서비스 파트의 매니저인 Jeff Yarnall에 따르면 공기 압축기는 다른 여러가지 분야에서 전 세계적으로 모든 산업분야에서 사용되고 있다고 합니다. 예를 들면, 공기압축기 시스템은 치약을 휘젓고, 치약을 튜브안에 불어넣고, 튜브를 소매용 박스에 넣고, 소매용 박스를 발송박스에 넣은 다음 운송하기 위해 발송상자를 적재하는데 쓰여집니다.

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압축공기는 제조 시스템에서 가장 보편적인 방법이기도 하지만, 또한 가장 비용이 많이 드는 방법이라고 Yarnall은 설명합니다. 시간당 1KW소모전력의 비용이 5센트라는 가정하에서 2교대로 1주에 5일을 근무했을 때 1마력의 공기 모터를 가동하는데 연간 1,164달러의 비용이 발생한다는 것을 어떤 한 연구 결과로 Yarnall은 알게 되었습니다. 같은 조건 하에서 비교해보면 1마력의 전기모터의 비용은 194달러입니다. 하지만 비용적인 측면에도 불구하고 공기 압축시스템은 제조업 환경에서 사용되는 가장 효과적인 방법 중에 하나입니다. 그래서 운영 효율성을 극대화하는 것은 중요합니다.

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​공기 압축기는 제품 생산 공정에서 제품을 이동시키는데 자주 사용되고 있습니다. 그러나 공기 압축기로 들어오는 에너지의 15%만 유용한 에너지로 변환되고, 나머지 85%의 에너지는 소멸되는 폐열로 바뀝니다. 더 최악인 것은 유용한 에너지 15%의 절반이 누수나 인위적인 수요나 압력상승으로 인해서 버려진다는 것입니다. Rogers Machinery사의 고객 및 품질검사를 담당하는 부서에게는 이러한 손실들을 줄이고 폐열을 유익하게 사용하게 하는 것은 매우 중요한 우선사항입니다.

공기압축기를 쓰는 동안의 일반적인 비용별 비율

Rogers Machinery사가 1990년대에 처음으로 데이터 로거를 사용하기 시작했을 때 선택할 수 있는 제조업체는 3군데였습니다. 로거들은 제각기 장담점이 있었지만 Yarnall은 Dent Instruments사의 ELITEpro 초기 모델들이 자신의 Application에 가장 적합하다고 판단하였습니다.

"전력업체들은 15분 단위로 측정하는 방법이 적합하다고 생각했지만, 압축공기 수요가 빠르게 변하기 때문에 3~15초 단위로 측정하는 방법이 적합하다고 보고 빠른 샘플링을 할 수 있는 데이터 로거로 이러한 데이터들을 캡쳐할 필요가 있었다"라고 그는 말합니다.

ELITEpro 초기모델은 Yarnall이 필요로 하는 시간 프레임 내에서 에너지를 측정할 수 있었습니다. 게다가 디스플레이가 없었기 때문에 개당 비용이 저렴하고 컴퓨터 시스템에 직접적으로 데이터가 유입된다는 2가지 이점이 있었습니다. 시스템을 검사하는데 필요한 어마어마한 데이터량을 고려할 때, 데이터 스트림이 중요하다고 결론짓고 Yarnall은 결정을 내렸습니다.

요즘 Rogers Machinery의 검사 담당자는 정기적으로 ELITEpro XC를 사용하여 검사를 하고 있으며, ELITEpro XC에서 3초 간격으로 수집된 데이터는 시스템 성능(성능저하)을 명확하게 보여줍니다. ELITEpro XC 전력분석계는 kWh/kW 에너지를 캡쳐할 수 있고 수요 데이터 뿐만 아니라 3상 또는 단상 회로 설치에서 진단 및 모니터링에 필요한 모든 관련 에너지 매개변수를 실제적으로 캡쳐할 수 있습니다. ELITEpro XC 전력 데이터 로거는 kWh/kW 데이터를 기록할 수 있는 것 외에도 4개의 아날로그 입력 채널이 있고, 채널 간에 전압(0-5vdc) 또는 전류(4-20mA)를 어떠한 조합으로 결합하더라도 설정할 수 있습니다. 아날로그 입력은 특히 공기압축 시스템과 관련된 공정 조건과 전력소모를 연관시킬 수 있는 전력측정과 결합하여 사용될 때 유용합니다.

그리고 Yarnall은 미국의 산업현장에서 연간 935억 kWHr을 소비하고, 가스압축이 이 에너지 중 4분의 1을 소비하는 것으로 여겨지기 때문에 ELITEpro XC 와 같은 장비의 수요가 증가하고 있는 것을 알고 있습니다. "에너지 절약의 잠재력은 엄청납니다."라고 Yarnall은 말합니다.

이 혁신의 핵심요인은 가변 주파수 드라이브(VFDs)가 압축 시스템에 설치된 것입니다. "이것은 업계의 판도를 바꿀 만큼 중요한 것입니다."라고 Yarnall은 말합니다. 이 VFD 시스템은 플랜트(공장)에서 압력을 실시간으로 측정하고, 수요에 맞도록 자동으로 압축기를 조정할 수 있습니다. 이 시스템은 매우 효과적이기 때문에 전력회사들은 회사들이 이러한 시설에 투자할 수 있도록 장려책을 만들고 있습니다.

Yarnall에 따르면 VDF 시스템은 공기압축 시스템의 비용에 추가로 25%의 비용이 발생할 수 있다고 말합니다. 하지만 회사는 에너지 절약만으로 2년 이내에 이 비용을 회수할 수 있습니다. 어떻게 Rogers Machinery사의 절약을 증명할 수 있는지는 Dent Instruments사의 ELITEpro XC로 증명이 가능합니다.

"우리는 전문가로서 이 시스템 내부가 어떻게 돌아가는지 안다고 '생각'합니다. 조금 더 많은 데이터가 있으면 우리는 시스템이 어떻게 돌아가는지 알 수 있습니다. 덴트로거로 우리는 시스템이 어떻게 돌아가는지 증명할 수 있고, 그 증명으로 투자로 인한 수익을 입증할 수 있습니다."

또한 Yarnall은 제조공장들의 스마트 도구들이 보편화되는 현대화의 단계에 진입함에 따라 실시간 로거에 대한 필요성을 인식합니다.

Yarnall에 따르면 현재 검사하는데 약2주에서 3주가 걸린다고 합니다. 검사관은 방대한 양의 데이터를 다운로드하고 분석한 다음 보고서를 고객에게 제출합니다.

하지만 우리가 고객들에게 듣고 있는 것은 시스템이 효율적으로 작동하고 있는지 여부를 실시간으로 알고 싶다는 것입니다. 고객들은 매일 보고서 카드를 보면서, 실시간으로 조정하고 효율성을 높이고 비용을 절감할 수 있기를 원합니다.

* Rogers Machinery 사: 1949년에 설립된 Rogers Machinery Co. Inc.,는 압축공기 시스템, 프로세스와 하우스 진공시스템, 서부지역의 송풍기 및 펌프 시스템의 선도적인 공급업체 중 하나입니다.

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