유틸리티의 압력이 헌팅(Hunting) 현상 대처 방법 [ 기계 장치 정비 ]

유틸리티의 압력이 헌팅(Hunting) 현상을 보일 때 대처 방법

헌팅은 유틸리티(예: 스팀, 압축 공기, 냉각수 등)의 압력이 설정값을 중심으로 과도하게 상하 진동하며 안정되지 않는 현상을 말합니다. 이러한 문제는 설비의 효율성 저하, 에너지 손실, 장비의 손상, 그리고 공정 품질 저하로 이어질 수 있어 조속히 원인을 파악하고 적절한 조치를 취하는 것이 중요합니다. 

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1. 압력 헌팅의 원인

압력 헌팅은 여러 가지 요인으로 발생할 수 있습니다. 대표적인 원인은 다음과 같습니다.

1. 관내 에어 침투 여부 문제 ● 관내 내부에 에어(AIR)가 들어 있어 압력이 헌팅할 수 있다. 소음 및 진동 발생과 압력의 불규칙적인 헌팅으로 모터나 펌프의 파손을 야기합니다.    
2. 제어 밸브 문제
   • 밸브의 감도 과잉(Over-sensitivity) 또는 부정확한 설정으로 인해 압력이 일정 수준에서 불규칙하게 변동할 수 있습니다.
   • 밸브의 응답 속도가 너무 빠르거나 느릴 경우 헌팅이 발생합니다.
3. PID 제어기의 부적절한 설정
   • PID 제어기의 비례 게인(P), 적분(I), 미분(D) 값이 잘못 설정되면 과도한 제어 신호가 발생하여 헌팅이 유발됩니다.
4. 공정 부하의 급격한 변동
   • 공정에서의 갑작스러운 부하 변화(예: 급격한 증기 소비 증가 또는 감소)가 압력 불안정을 초래할 수 있습니다.
5. 압력 센서 또는 트랜스미터 결함
   • 압력 센서가 오작동하거나 정확하지 않은 데이터를 제공하면 제어 시스템이 부정확한 신호를 바탕으로 잘못된 조치를 취하게 됩니다.
6. 배관 설계 및 공정 흐름 문제
   • 배관 설계가 비효율적이거나 공정 흐름이 불안정한 경우 압력 변화가 지속적으로 발생할 수 있습니다.
   • 특정 구간에서 과도한 압력 강하나 흐름 제한이 발생할 경우 헌팅을 유발할 수 있습니다.

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2. 헌팅 발생 시 대처 방법

헌팅 현상을 해결하기 위해서는 원인을 정확히 파악하고, 이에 맞는 대처 방안을 적용해야 합니다.

(1) 제어 밸브 점검 및 조정

• 밸브 감도 조정:
  밸브의 감도가 과도하면 헌팅이 발생할 가능성이 높으므로, 밸브 작동 속도를 적절히 조정합니다. 이를 통해 급격한 압력 변화를 완화할 수 있습니다.
• 밸브 상태 점검:
  밸브의 내부 부품(예: 시트, 디스크, 스템)이 마모되었거나 손상된 경우 교체해야 합니다.
• 밸브 위치기기(Positioner) 확인:
  위치기기가 제대로 작동하지 않으면 밸브가 잘못 작동할 수 있으므로 이를 점검 및 재조정합니다.

(2) PID 제어기 튜닝

• PID 제어기의 설정값(P, I, D)을 조정하여 헌팅을 완화합니다.
  • 비례 게인(P)을 낮추면 시스템의 반응이 완화되면서 진동이 줄어들 수 있습니다.
  • 적분 게인(I)은 지나치게 느리거나 빠른 제어를 유발할 수 있으므로 적절한 값을 설정해야 합니다.
  • 미분 게인(D)은 압력 변화율에 민감하게 반응하므로, 필요에 따라 조정합니다.
• 실시간 압력 데이터를 분석하여 최적의 PID 값을 도출합니다.

(3) 공정 부하 안정화

• 공정에서의 부하 변화를 최소화하도록 작업 순서를 재조정합니다.
• 급격한 부하 변화가 예상되는 경우, 버퍼 탱크나 압력 완충기를 설치하여 변동성을 완화합니다.

(4) 압력 센서 및 트랜스미터 점검

• 센서의 정확도를 확인하고, 필요하다면 교정(Calibration)을 실시합니다.
• 오래된 센서는 신속히 교체하며, 고품질의 센서를 사용하는 것이 바람직합니다.

(5) 배관 설계 및 공정 흐름 개선

• 배관의 과도한 곡선, 좁아지는 구간, 혹은 이물질 축적이 압력 변화를 유발할 수 있으므로 이를 점검하고 개선합니다.
• 배관 크기를 적절히 설계하거나, 흐름 조절 장치를 추가로 설치하여 압력 안정화를 도모합니다.

(6) 댐퍼(Damper) 또는 압력 완충기 설치

• 댐퍼나 압력 완충기를 설치하면 갑작스러운 압력 변화로 인한 충격을 흡수하여 압력을 안정적으로 유지할 수 있습니다.

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3. 헌팅 예방을 위한 관리 및 유지보수

헌팅 문제를 사전에 방지하려면 다음과 같은 예방적 조치를 수행해야 합니다.

1. 정기 점검 및 유지보수
   • 제어 밸브, 센서, 배관 등의 상태를 정기적으로 점검하여 이상 여부를 미리 확인합니다.
   • 예방 차원의 유지보수를 통해 주요 부품의 성능을 항상 최상의 상태로 유지합니다.
2. PID 제어기 모니터링 및 최적화
   • 제어기 설정값을 주기적으로 점검하고, 공정 조건 변화에 맞게 재조정합니다.
3. 교육 및 훈련
   • 운영자가 헌팅 문제의 원인과 대처 방법을 이해할 수 있도록 교육을 실시합니다.
   • 시스템 이상 징후를 빠르게 파악하고 적절한 조치를 취할 수 있도록 실무 중심의 훈련을 제공합니다.
4. 시뮬레이션 및 데이터 분석
   • 헌팅 가능성을 미리 평가하기 위해 시뮬레이션 도구를 활용하고, 공정 데이터를 분석하여 이상 징후를 사전에 감지합니다.

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4. 결론

유틸리티의 압력 헌팅은 공정의 안정성과 생산성에 부정적인 영향을 미치는 심각한 문제입니다. 이를 해결하려면 원인을 체계적으로 분석하고, 제어 시스템 및 공정 환경을 개선하는 데 중점을 두어야 합니다. 정기적인 점검과 유지보수를 통해 헌팅을 예방하고, 필요시 전문가의 도움을 받아 시스템 최적화를 수행하는 것이 중요합니다. 적절한 관리와 대처를 통해 압력 헌팅 문제를 최소화하면, 안정적인 공정 운영과 에너지 효율성을 동시에 달성할 수 있습니다.