양조장의 냉동 시스템은 필요한 양보다 훨씬 더 많은 전력을 소비하면서도 정상적으로 가동될 수 있습니다. 그 원인이 항상 명확한 것은 아닙니다. 압축기의 비효율적인 작동, 팬 제어의 미흡, 부적절한 장비 조합 등은 모두 즉각적인 생산 문제를 일으키지 않으면서도 에너지 비용을 증가시킬 수 있습니다.
대규모 양조장을 운영하는 양조장들의 경우 냉동 설비, 효율성을 높이려면 단순한 정기 점검만으로는 부족한 경우가 많습니다. 장비의 성능을 모니터링하고 개별 구성 요소들이 서로 어떻게 연동되는지 조정하면 상당한 차이를 만들어낼 수 있습니다.
다음의 사례들은 양조장들이 냉각 에너지 소비를 줄이기 위해 도입한 몇 가지 실질적인 개선 방안을 보여줍니다.
냉동 설비 모니터링을 통한 잠재적 문제 파악
연간 약 100만 헥토리터의 맥주를 생산하는 대형 양조장이 엔지니어링 전문가들의 도움을 받아 냉동 설비 고장 진단 시스템을 개발했다.
이 시스템은 주요 운영 데이터를 모니터링하고, COP와 같은 냉동 성능 지표를 산출하며, 장비 상태를 분석했습니다. 또한 운영자가 현재의 냉방 수요와 주변 온도에 따라 압축기와 냉각 장비의 적절한 조합을 선택할 수 있도록 지원했습니다.
작업자들은 동일한 장비 조합을 지속적으로 가동하는 대신, 실제 시스템 상태를 바탕으로 결정을 내릴 수 있습니다.
보고된 결과는 매우 고무적이었는데, 전력 소비량이 29.5% 감소했으며, 양조장은 8개월 만에 투자 비용을 회수했다.
이 사례는 운영 데이터를 활용하여 비효율적인 부분을 파악하는 것의 중요성을 보여줍니다. 압력, 온도, 전력 소비량 및 장비 부하를 모니터링하면 운영자가 일상적인 점검만으로는 파악하기 어려운 문제들을 발견하는 데 도움이 될 수 있습니다.
압축기가 실제 작동 조건에 부합하는지 확인하십시오
압축기는 ~에서 가장 많은 전력을 소비하는 장비 중 하나입니다. 산업용 냉동 설비. 그러나 그 효율은 정격 용량뿐만 아니라 설계가 실제 운전 조건에 얼마나 잘 부합하는지에 따라서도 달라집니다.
한 양조장에서 기존 암모니아 압축기에 대한 평가 결과, 다음과 같은 여러 가지 비효율적인 점이 확인되었습니다.
- 부적절한 내부 부피 비율(Vi): 압축기의 기본 압축비가 공장의 일반적인 운전 조건과 맞지 않아 불필요한 압축 작업이 발생했습니다.
- 부하가 적은 상태에서의 성능 저하: 기존의 슬라이드 밸브 제어 방식은 압축기 용량을 줄여주었지만, 여전히 상당한 전력 소모가 필요했다.
- 토출 압력 제한: 윤활 및 오일 분리 문제와 관련된 작동 압력 제한으로 인해 시스템의 효율적인 작동에 차질이 발생했습니다.
- 모터 효율: 구형 압축기 모터는 최신 프리미엄 효율 모델에 비해 효율이 낮았습니다.
제안된 개선 사항은 적절한 내부 용적비, 향상된 용량 제어 기능, 그리고 고효율 모터를 갖춘 보다 적합한 1차 압축기 패키지를 설치하는 것이었습니다.
부분 부하 운전을 개선하기 위해 가변 주파수 드라이브(VFD) 제어 방식도 검토되었다.
여기서 얻을 수 있는 중요한 교훈은, 압축기 선정 시 단순히 마력이나 공칭 냉동 용량에만 의존하기보다는 실제 냉동 수요와 작동 압력을 반영해야 한다는 점입니다. 또한 압축기 속도나 토출 압력의 변경은 반드시 제조업체가 정한 작동 한계 범위 내에서 이루어져야 합니다.
불필요한 증발기 팬 가동 줄이기
증발기 팬은 냉각 코일을 통해 공기를 순환시켜 냉장 구역의 온도를 유지합니다. 하지만 항상 고속으로 계속 가동해야 하는 것은 아닙니다.
다른 양조장에서는 제상 사이클을 제외하고는 많은 증발기 팬이 최대 속도로 가동되고 있었다. 일부 장치에는 2단 속도 조절 모터가 장착되어 있었지만, 대부분은 자동 속도 조절 기능이 설정되어 있지 않았다.
제안된 해결책은 남아 있는 증발기 코일을 플랜트 PLC 시스템에 연결하고, 팬의 자동 사이클링 또는 2단 속도 제어를 도입하는 것이었습니다.
추가적인 온도 센서를 활용하면 제어 시스템이 언제 최대 풍량이 필요한지, 언제 팬 속도를 줄여도 충분한지를 판단하는 데 도움이 될 수 있습니다.
이러한 방식은 냉장 공간 내부의 팬 모터에서 발생하는 열을 억제하는 동시에 팬의 전력 소비를 줄일 수 있습니다.
팬 제어 시에도 적절한 공기 순환과 온도 균일성을 유지해야 합니다. 따라서 운전 전략은 증발기 설계 및 저장 요건에 맞춰야 합니다.
콘덴서 팬과 펌프의 연동 성능 개선
증발식 응축기는 물의 순환과 공기 흐름을 모두 활용하여 냉동 시스템에서 열을 제거합니다. 이 장치의 성능은 팬과 펌프가 얼마나 효과적으로 연동되는지에 달려 있습니다.
한 양조장에는 4대의 증발식 응축기가 설치되어 있었으나, 가변 속도 팬 제어 방식을 적용한 것은 단 1대뿐이었습니다. 고정 속도 팬의 주기적 작동과 가변 주파수 드라이브(VFD) 작동이 결합되면서 전체적인 제어 전략을 조율하기가 어려워졌습니다.
기존 순서에서도 물 펌프보다 먼저 팬이 가동되었기 때문에, 응축기가 건조한 상태로 작동하는 시간이 발생했고 열 방출 효율이 떨어졌습니다.
제안된 개선 사항에는 다음이 포함되었습니다:
- 나머지 응축기 팬에 VFD를 설치하고 있습니다.
- 팬 속도와 워터 펌프 작동을 연동합니다.
- 적절한 습식 운전을 지원하기 위해 시동 및 정지 순서를 개선합니다.
- 실제 열 방출 수요에 따라 응축기 용량을 조정합니다.
- 응축기 제어를 위한 기준으로 주변 습구 온도를 활용한다.
조율된 전략을 통해 콘덴서 팬과 펌프가 변화하는 운전 조건에 보다 적절하게 대응할 수 있습니다.
또한 응축기의 전력 소비와 압축기의 동력을 적절히 균형 있게 조절하는 것이 중요합니다. 팬 회전 속도를 높이면 응축 압력을 낮출 수 있지만, 팬을 과도하게 가동할 경우 그로 인해 절감된 압축기 에너지의 일부가 상쇄될 수 있습니다.
목표는 의 총 전력 소비량을 줄이는 것입니다. 냉동 설비, 단순히 개별 구성 요소를 최저 또는 최고 설정으로 실행하는 것만이 아닙니다.
양조장 냉동 시스템 설계를 위한 더 나은 접근 방식
이러한 예시들은 냉동 효율이 압축기, 증발기, 응축기, 펌프, 송풍기 및 제어 시스템 간의 상호작용에 달려 있음을 보여줍니다.
기존 양조장의 경우, 운영 데이터를 검토하고 비효율적인 설비 조합을 파악하면 개선 과제의 우선순위를 정하는 데 도움이 될 수 있습니다. 설비의 상태에 따라 압축기 제어, 송풍기 작동 또는 응축기 작동 순서를 조정함으로써 냉동 시스템 전체를 교체하지 않고도 효과를 얻을 수 있습니다.
새로운 양조장 프로젝트의 경우, 이러한 요구 사항은 초기 설비 계획 단계에서 고려되어야 합니다.
티안타이(Tiantai)는 양조 설비 제조 및 턴키 방식의 양조장 프로젝트 시공 서비스를 제공합니다. 양조장을 계획할 때는 냉각 요구 사항을 양조실, 발효 탱크, 냉수 공급 시스템 및 기타 보조 설비와 조화롭게 고려해야 합니다.
초기 단계부터 장비 호환성, 냉각 수요 및 제어 방식을 고려하면 안정적인 생산을 뒷받침하고 운영 비용을 적절히 관리할 수 있는 냉동 시스템을 구축하는 데 도움이 됩니다.
