섬유 공장이 필터 업그레이드를 통해 얻은 이점
공기 압축기는 다양한 기계를 구동하고 수많은 다른 기능을 수행하는 등 제조 시설에서 중요한 역할을 합니다. 공장 환경에 분진이 많을수록 압축기의 흡입되는 공기를 정화하는 에어필터의 부담이 높아집니다. 기존의 셀룰로스 필터는 빠르게 막힐 수 있습니다. 그러나 Donaldson의 최신 필터 기술을 사용하면 빠르게 투자 수익을 거둘 수 있습니다.
중국에 있는 분진이 많이 발생하는 섬유 공장을 예로 들 수 있습니다. 이 공장에서는 기존 에어필터를 미세섬유 기술을 사용하는 Donaldson의 독점 고효율 필터로 바꾸자 공기 압축기의 가동 중지 시간을 크게 단축할 수 있었습니다. Donaldson 필터로 교체한 이후로 에어필터의 정비 간격이 5배로 늘어났고, 유지보수 비용이 크게 절감되었으며, 공장 소유자의 시스템 신뢰성을 개선할 수 있었습니다.
까다로운 환경
중국 산둥성에 있는 이 섬유 공장은 약 600개의 압축기를 사용하여 다양한 기계와 작업을 구동합니다. 공기 중에 다양한 섬유 및 기타 파티클 물질이 떠다녔기 때문에, 압축기 에어필터는 200시간 미만 가동 후(심지어는 어떤 때는 50시간 미만 가동 후)에 막히거나 에어 플로우 제한 경고가 발생하곤 했습니다. 작업자들은 에어 플로우 방향을 반대로 하여 필터를 청소하려고 시도했지만, 효과는 제한적이었으며 때로는 필터의 수명을 100시간밖에 늘리지 못했습니다. 그리고 고압 에어로 필터를 청소하는 것은 실용적인 솔루션이 아니었습니다. 고압 에어를 사용하여 에어필터에서 분진을 제거하면 섬세한 필터 여과지가 불가피하게 손상되어 작게 찢어지고 점점 더 큰 파티클이 통과할 수 있게 됩니다.
문제를 해결하기 위해, 공기 압축기 공급업체는 Donaldson에 셀룰로스 에어필터를 Donaldson의 Ultra-Web® 기술이 사용된 표면 포집 방식의 미세섬유 필터로 교체할 수 있는지에 대해 문의했습니다. 기존의 셀룰로스 필터는 약 99%의 효율을 제공하는 반면, 미세섬유 기술은 99.99%의 효율을 제공할 수 있습니다.
기술의 원리
흡기 필터 여과지는 전통적으로 셀룰로스 섬유 또는 셀룰로스 합성 섬유로 제작되어 왔습니다. Donaldson의 Ultra-Web 기술은 직경이 0.2~0.3 미크론인 가느다란 연속 탄성 합성 섬유를 생산하는 전기 방사 공정을 통해 제작된 미세섬유 여과지를 사용합니다. 그림 1 및 2와 같이, 높은 효율성을 자랑하는 Ultra-Web 기술은 섬유 사이에 가느다란 공간을 만들어 여과지 표면에서 분진을 포집합니다. 여과지 표면에 갇힌 분진은 '분진 층'을 형성하지만 공기가 투과할 수 있을 정도의 상태를 유지합니다. 분진이 여과지 깊숙하게 갇혀서 에어 플로우 통로를 차단할 수 있는 심층 포집 방식의 셀룰로스 여과지보다 필터 전반의 제한율이 더 천천히 상승합니다.
그림 1: Ultra-Web 기술은 미세섬유망을 형성하여 여과지 표면에서 분진을 포집합니다.
그림 2: 미세 섬유 필터 표면의 분진.
대안 시도
고효율 필터의 효과를 알아보기 위해, 작업자들은 기존의 셀룰로스 여과지를 사용했던 압축기 5대에 미세섬유 필터를 설치했습니다. 그리고 필터 어셈블리를 기존의 수직 장착식 어셈블리에서 Ultra-Web 필터를 수평으로 구성한 새로운 Donaldson 어셈블리로 바꿨습니다. 작업자는 두 유형의 필터에서 에어 플로우 제한 경고가 발생하는 시간을 비교하면서 작업을 모니터링했습니다. 결과는 놀라웠습니다.
그림 3과 같이, Ultra-Web 필터를 사용하자 경고가 발생하는 평균 시간이 약 300시간에서 1,500시간 이상으로 5배 늘어났습니다. 그림 3은 특정 수준의 압력 강하에 도달하기까지의 가동 시간을 보여 줍니다. 표면 포집 방식은 제한율이 느리게 상승하게 하므로, 필터의 수명이 길어집니다.
필터의 높은 효율성은 육안 검사에서도 분명히 나타났습니다. 그림 4와 같이, 테스트 기간이 종료한 후 필터 외부에는 상당한 양의 분진 및 기타 파티클 물질이 포집되었지만, 내부에는 분진이 현저히 적어 거의 새 필터와 같은 깨끗한 상태를 보였습니다.
테스트 이후 공장의 조치
테스트 이후, 섬유 공장의 운영자는 600대의 기계에서 사용하는 모든 에어클리너를 Donaldson Ultra-Web 필터로 교체하여 운영비를 연간 100만 달러 이상 절감했습니다. 필터 교체를 통해 노동 시간을 연간 7,000시간 이상 절약할 수 있었습니다. 약 3.5명의 정규직 직원에 해당하는 수치입니다.
기타 고려 사항
중국 섬유 공장은 에어 필트레이션을 개선하면 전반적인 시스템 효율성에 얼마나 큰 영향을 미칠 수 있는지에 대한 좋은 예를 보여 줍니다. 에어필터는 그림 5와 같이 오일 필터와 에어 오일 세퍼레이터도 포함하는 필트레이션 '에코시스템'의 중요한 부분으로 간주해야 합니다. 한 필트레이션 구성요소의 성능이 향상되면 다른 필트레이션 구성요소의 성능에 직접적인 영향을 미치기 때문입니다.
필트레이션 구성요소가 서로에게 미치는 영향은 에어필터가 에어 오일 세퍼레이터의 수명에 미치는 영향을 고려하여 확인할 수 있습니다. 고품질 에어필터는 에어 오일 세퍼레이터 전체에서 제한을 느리게 상승시켜 에어 오일 세퍼레이터의 수명을 늘리고 구성요소 전반의 압력 강하를 감소시킵니다. 압력 강하는 압축기의 효율성을 떨어뜨립니다. 압력 강하가 발생하면 동일한 양의 전기가 압축 공기 에너지를 더 적게 생성합니다. 압력이 1psi만 더 강하해도 본질적으로 압축기 출력이 약 0.5% 감소합니다.
현장마다 오염 물질의 정도, 현재 사용되는 필터 및 기타 변수에 따라 결과는 다를 수 있지만, 현재 기존 셀룰로스 필터와 같은 저효율 에어필터를 사용하는 대부분의 공장에서는 고성능, 고효율 필터를 선택하면 효과를 얻을 수 있습니다. 섬유 공장 외에도 콘크리트 공장, 목재 가공 공장은 물론, 분진과 파티클이 발생하는 거의 모든 기타 시설 등은 고품질 필트레이션의 효과를 얻을 수 있습니다. 기억해야 할 핵심 사항은 시스템의 효율은 가장 약한 연결고리에 달려 있다는 점입니다. 필트레이션 장비를 선택할 때 전체 에코시스템을 고려해야 한다는 것입니다. Donaldson 팀이 고객의 고유한 시스템 요구사항에 따라 에코시스템 기반 솔루션을 찾을 수 있도록 도와드리겠습니다.
