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비상발전기의 운영 및 유지 보수
2013년 7월 3일 (수) 00:00:00 |   지면 발행 ( 2013년 7월호 - 전체 보기 )

비상발전기의 운영 및 유지 보수


비상발전기 운영에 있어서 가장 중요한 포인트는 항시 점검 체제이며, 이 점검에서는 시동 전 대기상태에서의 점검과 운전 중 점검으로 나눌 수 있으며 그 내용은 다음과 같다.


A. 엔진 시동 전 대기상태에서 점검 부분

1) 전기적인 점검
가) 엔진 보호장치 점검
알람과 정지 기능이 제대로 작동하고 있어야 한다. 알람은 운전자에게 시의 적절한 경고를 해준다. 정지 기능은 엔진 손상을 막아주는 기능을 한다. 정상 운전 중에는 엔진 보호장치의 작동 상태가 양호한지 확인하는 것이 불가능하므로 엔진 보호 장치 검사를 위해 오작동을 시뮬레이션해 보아야 한다. 엔진 보호 장치 보정 상태를 점검하여 설정점에서 알람과 정지 기능이 제대로 작동하는 지 확인할 수 있다. 엔진 보호 장치가 제 기능을 하는 지 확인한다. 이 중에서 필히 시뮬레이션을 해야 하는 비상발전기용 엔진의 보호 장치는 다음과 같다.
 
- 과속도 시험운전: 과속도 운전 시뮬레이터를 이용, 수시로 성능 시험을 실시한다
- 엔진 윤활유 압력: 전기적 회로 장치 또는 센서를 유압형성도구를 이용 시험을 할 수 있다.
- 엔진 냉각수 온도: 전기적 회로장치 또는 센서를 일정값의 물에 담궈 시험을 할 수 있다.
- DC 전류계 → 이 계기는 배터리 충전 회로의 전하 충전 및 방전량을 보여준다.
- 비상정지 스위치 - 수시로 비상정지 스위치 동작 시험을 한다.

 
나) 발전기 보호장치의 점검
발전기 프레임(외함) 접지
발전기 세트를 설치할 때에는 종류에 관계없이 반드시 발전기 외함 접지를 실시해야 한다. 설치 시 제일 먼저 연결해주고 분리 시에는 가장 나중에 연결을 분리해야 한다. 휘는 성질의 장착용 패드 위에 발전기 세트를 설치하는 경우에는 운전 중 손상되지 않도록 접지 연결부도 유연성이 있어야 한다. 접지 연결 케이블이나 도선은 저항이 연결되어 있는 가장 굵은 전선의 용량에 맞는 것을 사용해야 한다. 케이블이나 스트랩의 조인트는 깨끗해야 하고 전기 저항이 없어야 하며 산화되지 않게 보호되어 있어야 한다. 볼트로 조여준 접지 연결부 조인트는 계속 두면 산화가 일어난다. 조인트가 고주파 간섭(RFI) 요인이 되는 경우가 많으므로 볼트로 성능을 위해 조인 연결부에는 은납 땜이나 볼트 체결법을 많이 사용한다. 발전기 운전이 끝난 후에는 발전기 진동에 의해 접지선 연결 볼트의 느슨함 또는 이탈이 발생할 수 있으므로 접지 부위 확인을 발전기 정지 중 꼭 확인해야 한다.

중성선 연결
Y 구성으로 접지되어 있는 발전기를 설치할 때에는 대개 중성점 연결로 접지한다. 단 부하가 걸리는 쪽에 접지되는 일이 없도록 조치를 취해 놓아야 할 경우도 있다. 중성점 접지법은 발전기 또는 부하설비의 파손을 예방할 수 있는 방법이다. 중성선이 접지되어 있고 상선도 운전 중 한선이 접지되어 있을 경우에는 과전류가 흐르면 부하 회로 차단기가 열리며 또한 과전류로 발전기 전압이 ‘0’까지 감소한다. 발전기 특징, 고장 종류, 회로차단기의 오동작 발생률에 따라 결과는 달라진다. 단락 회로 보호를 위해 부족전압 장치가 필요한 경우도 있다. 전원 또는 부하설비의 특성상 비접지 방식을 택하는 경우도 있다. 이럴 경우 별도의 비접지 보호 방식을 선택하여, 설치 할 수 있으며 별도의 배전계통 전문 기술자와 협의를 해야 한다.
 
발전기 간 병렬운전 시 접지
모두 중성선 접지에 연결된 복수의 발전기를 병렬로 운전하면 중성연결을 통해 순환 전류가 생길 수 있다. 이렇게 순환 전류가 생길 가능성을 배제할 수 있도록 한 대 발전기만 중성선에 접지한다. 복수의 발전기를 교대로 연결하였다면 각 발전기의 중성선 접지회로에 스위치를 설치하여야 한다. 이 경우 하나의 회로를 제외한 모든 중성선 접지 회로를 개방해둘 수 있다. 중성선 접지 회로 중 하나는 닫혀 있는지 확인하도록 한다.
 
상용전원과의 병렬운전
Y결선 발전기를 상용전원계통(무한 모선)과 병렬로 운전할 계획이며 상용전원 계통의 2차 변압기도 Y결선 연결이라면 다음과 같은 상황이 발생할 수 있다. 양쪽을 Y형으로 중성선 접지 연결을 하면 중성선을 통해 순환 전류가 생길 수 있으며 계통을 대상으로 접지 고장 보호 기능을 검토해야 한다.
 
배터리 충전기 운용
발전기와 배터리 충전기가 제대로 작동하는지 점검한다. 배터리가 제대로 충전되었다면 전류계의 눈금이 거의‘0’에 가까워야 한다. 배터리는 항시 충전된 상태여야 한다. 온도가 엔진크랭킹에 영향을 주므로 배터리는 일정 온도 이상을 유지하도록 한다. 엔진이 예열된 경우라도 배터리 온도가 너무 낮으면 엔진을 크랭킹할 수 없다. 충전이 덜 된 배터리는 완전히 충전된 배터리에 비해 동결이 잘 된다. 배터리에서 발생한 연소성 기체는 폭발성이 있으며 스파크가 일면 연소성 기체가 점화될 수 있다. 이는 심각한 인적 사고로 이어질 수 있다. 배터리가 외함에 들어있다면 적절히 통풍을 시켜주도록 해야한다. 배터리 근처에서 전기 아크나 스파크가 생기지 않도록 적절한 절차를 지키도록 한다. 배터리를 사용하는 장소에서는 흡연을 금하도록 한다. 배터리 교체 시 다음 순서를 정확하게 행한다.

- 키 시동 스위치를 OFF 위치로 돌려준다. 키와 모든 전기 시스템의 연결을 분리한다.
- 배터리 충전기를 끈다. 충전기를 연결 분리한다.
- 음극“-”케이블을 접지판 음극“-”배터리 단자에 연결한다. 음극“-”배터리 단자에서 케이블을 연결 분리한다.
- 양극“+”케이블로 시동모터 양극“+”배터리 단자에 연결한다. 양극“+”배터리 단자에서 케이블을 연결 분리한다.
- 사용한 배터리는 제거한다.
- 새 배터리를 설치한다.
- 시동모터 케이블을 양극“+”배터리 단자에 연결한다.
- 접지판케이블을음극“-”배터리단자에연결한다. 시동 중 배터리 충전기에서 과전류가 발생하지 않아야 한다. 아니면 시동 중에는 충전기가 자동으로 연결 분리되도록 돼 있어야 한다. 엔진에 발전기가 있는 경우에는 시동 및 엔진 운전 중 충전기가 자동으로 연결 분리되어야 한다. 충전기가 작동 중일 때에는 절대로 배터리에서 배터리 회로 케이블이나 충전기 회로를 연결해제하지 않도록 한다. 배터리의 전해액에서 수소와 산소의 인화성 증기 혼합물이 배출되므로 스파크가 생길 경우 폭발이 일어나 대인 상해가 발생할 수 있다. 배터리는 다음과 같이 충전한다
 
1. 충전기가 OFF 상태인지 확인한다.
2. 충전기의 전압을 조정하여 배터리 전압을 맞춰준다.
3. 충전기의 양극“+”선도를 배터리 단자 양극 “+”에 연결한다. 충전기의 음극“-”선도를 배터리 단자의 음극“-”에 연결한다.
4. 배터리 충전기를 켠다.
 
배터리 과충전
과충전은 배터리의 사용 수명을 단축시키므로 과충전이 되지 않는 배터리 충전기를 사용한다. 배터리 충전기 계기가 적색 지대에 들어가면 배터리를 충전하지 않도록 한다. 과충전은 다음과 같은 증상으로 알 수 있다.
 
1. 배터리를 만졌을 때 상당히 따뜻하다.
2. 산성 용액 냄새가 강하게 난다.
3. 배터리에서 연기나 짙은 증기(가스)가 나온다. 배터리가 과충전 증상을 보일 경우 다음 중 한 가지 조치를 취한다.
 1). 충전률을 크게 낮춰준다. 낮춘 충전률로 배터리를 완충전시킨다.
 2). 충전기를 끈다

배터리 케이블이나 배터리를 배터리 커버와 함께 분리하는 일이 없도록 한다. 배터리 케이블이나 배터리를 배터리 커버와 함께 분리할 경우 배터리가 폭발하여 대인 상해가 일어날 수 있다.
 
2) 기계적인 점검
연료 탱크
연료의 품질은 엔진의 성능과 사용 수명에 지대한 영향을 준다. 연료에 물이 섞여 있으면 연료 계통으로 다량의 물이 들어가 연료가 운전 중 뜨거워지거나 또는 냉각 시 응결될 수 있다. 연료가 연료 계통을 통과한 후 연료 탱크로 되돌아오면서 응결이 생겨 물이 연료 탱크에 축적된다. 연료 탱크를 정기적으로 배출해주고 신뢰할 수 있는 곳에서 연료를 구매하여 연료에 물이 들어가는 것을 예방하도록 한다.
 
연료탱크에서 물과 침전물 배출
연료 탱크에는 연료 탱크 바닥의 침전물과 물을 배출할 수 있는 장치가 되어 있어야 한다. 연료 탱크 바닥에 있는 배출 밸브를 열어 물과 침전물을 배출한다. 배출 밸브를 닫는다. 배출구를 제대로 닫지 않으면 계통으로 공기가 유입되어 성능에 결정적인 영향을 주게 된다. 연료는 매일 점검한다. 엔진을 운전한 후나 연료 탱크를 충진한 후에는 연료 탱크에서 물과 침전물을 배출한다. 5~10분 정도 시간을 둔 후에 이 작업을 한다. 엔진을 운전한 후에는 연료 탱크를 충전하여 습한 공기를 밀어내준다. 이 방법으로 응결도 막을 수 있다. 엔진 운전 중 연료가 데워지면 탱크에서 연료가 넘칠 수 있으므로 탱크 상단까지 연료를 채우지 않도록 한다. 연료 탱크 중에는 공급 파이프를 이용하여 물과 침전물이 연료 공급관 끝 쪽에 가라앉도록 한 것도 있다. 일부 연료 탱크는 공급라인을 이용하여 주탱크 바닥에서 연료를 직접 가져가기도 한다. 엔진에 이런 계통이 설치되어 있다면 연료 계통 필터를 정기적으로 정비해주는 것이 중요하다.

 
엔진 부문 점검
엔진 시동 전에 필요한 엔진의 각부를 점검한다. 이런 검사로 추후 발생할 수 있는 큰 고장을 예방할 수 있다. 자세한 정보는 각 발전기 제작사의 운전 및 정비 설명서 ‘정비 주기 계획’을 참고하면 되지만 다음과 같은 부분은 필수로 정밀하게 실시해야 한다.

•냉각 계통 호스에 균열이 있거나 클램프가 풀리지 않았는지 검사한다
•발전기와 보조 구동벨트 상의 균열, 깨짐, 기타 파손 여부를 조사한다
•결선에 헐거운 부분이 있는지, 낡았거나 마모된 선이 있는지 검사한다
•연료 공급 장치를 점검한다. 유수분리기 (있는 경우)의 물을 버리고 연료 공급 장치의 밸브를 열어준다. 특히 주의할 점은 연료 리턴라인 상에 있는 밸브는 모두 엔진 운전 전에 열어 운전 중 개방 상태를 유지하여야 연료 압력이 높아지는 것을 막을 수 있다. 연료 압력이 높으면 필터 하우징이 고장이 나거나 그 밖에 파손이 생길 수 있다. 몇 주간 엔진을 시동하지 않으면 연료 계통에서 연료가 빠져나오고 공기가 필터 하우징으로 들어가게 될 수 있다. 또한 연료필터 교체 시에도 하우징 내에 약간의 공기가 남아있을 수 있다. 이런 경우에는 프라이밍 펌프를 이용하여 연료 계통에 연료를 가득 채운다(프라이밍).
•회전하는 부분 주변에 아무 것도 없는지 확인한다.
•가드가 제 위치에 있어야 한다. 파손되었거나 가드가 손실되었는지 점검하여 손상된 가드는 수리하고 파손되었거나 유실된 경우 교체한다.
•정지 및 알람 관련 기능은 모두 리셋한다.
•엔진 윤활유 레벨을 점검한다. 윤활유 레벨은 오일 레벨 계기의“ADD”표시와“FULL”표시 사이를 항시 유지해야 한다. 윤활유 부족 시 시동 전 즉시 보충해야 한다.
•냉각수 레벨을 점검한다. 라디에이터 상부 탱크 옆의 냉각수 레벨 게이지 또는 냉각수 회수 탱크(있는 경우)의 냉각수 레벨을 주시하도록 한다. 냉각수 레벨은 냉각수 회수 탱크의‘FULL’표시선을 유지해야 한다.
•에어클리너 서비스 표시기(있는 경우)를 살펴본다. 황색 격판이 적색구역으로 들어갔거나 적색 피스톤 잠금장치가 보이는 위치에 있다면 에어클리너 교체 서비스를 받도록 한다
•맞물려 있는 모든 구동 장치는 모두 해제 상태인지 확인한다.
•엔진 배기가스에는 건강에 해로운 연소 부산물이 포함되어 있으므로 언제나 환기가 잘되는 장소에서 엔진을 시동하고 운전하도록 한다. 사방이 막힌 장소에 엔진이 있는 경우에는 엔진 배기가스가 외부로 배출되도록 한다.
•“운전 금지”경고 꼬리표나 이와 유사한 경고 꼬리표가 시동 스위치나 제어장치에 붙어있는 경우에는 엔진을 시동하거나 제어장치를 움직이지 않도록 한다.


B. 엔진 시동 후 운전 중 점검 부문.
적절한 운전과 정비는 가동 수명을 연장하고 엔진의 경제성을 살려주는 핵심 요소이다 운전비를 최소화하고 엔진 가동 수명을 극대화하려면 운전 중의 엔진상태를 면밀히 점검해야 한다. 엔진이 정상 운전 온도에 도달할 때까지 걸리는 시간이 엔진 순회점검 시간보다 짧을 수도 있다. 비상 시 가동일 경우 엔진의 정격회전수 도달 시간은 고속엔진일 경우(1200 또는 1800rpm) 10초 이내다. 엔진 운전 중 계기값을 관찰하여 데이터를 자주 기록하도록 한다(통상 매 15분). 시간에 따른 데이터를 비교해보면 각 계기 별 정상 수치를 파악하는 데에 도움이 될 뿐 아니라 비정상 운전 상태로 발전하는 것도 탐지할 수 있다. 이 값에 큰 변화가 있는지 조사하여야 한다. 비상발전기 운전 중 엔진에 설치된 게이지를 점검하고 기록한다.
 
엔진 오일압력
저속 공회전 상태에서는 오일 압력값이 낮은 것이 정상이다. 저항이 안정되어 있는 데에도 계기값이 변한다면 다음의 절차를 따른다.
 
1. 부하(저항)를 없앤다
2. 엔진 속도를 저속 공회전 상태까지 줄인다
3. 엔진을 차단하고 오일이 엔진오일팬으로 차 오를 때까지 기다린다
4. 오일 레벨을 점검한다. 오일 레벨이 적정 수준을 유지하도록 한다. 오일 압력이 안전한 수치 이하로 떨어지면 진단 램프가 켜진다. 오일 압력의 안전 범위는 엔진 보호 패키지에 따라 결정된다. 엔진 제어 모듈(ECM) 상에 진단 코드가 기록된다.
 
엔진 오일 온도
전부하, 정격 속도에서의 최대 오일 온도는 115℃(239 ℉) 정도이다.
 
엔진 냉각수 온도
전형적인 온도 범위는 87 ~ 98℃(189~208℉)이다. 특정 상황에서는 고온이 될 수도 있다. 수온은 부하에 따라 달라진다. 사용하는 압력 계통의 끓는점 이상으로 온도가 상승하지 않아야 한다. 엔진이 위의 정상 범위에서 가동 중인 데에도 증기가 보인다면 다음의 절차를 따른다.
 
1. 부하와 엔진 속도를 줄인다
2. 냉각 계통에 누출이 없는지 검사한다
3. 엔진을 차단해야 하는지 아니면 부하를 줄여 엔진을 냉각시켜야 하는지 결정해야 한다.
 
엔진 속도계(타코미터)
별다른 부하 없이 스로틀 제어 레버가 최대 스로틀 쪽으로 이동해 있다면 엔진이 고속 공회전 상태로 회전 중인 것이다. 스로틀 제어 레버가 최대 스로틀 위치에 있고 정격 부하가 최고 상태인 경우 엔진은 전부하 rpm으로 회전 중이다.
 
연료압력게이지
이 표시기값이‘정상’범위에 있어야 한다. 저속 공회전 상태에서 연료 압력은 보통 410kPa(60psi)로 보고 있다. 운전 중인 연료 압력은 500kPa(73psi)이다. 정격 속도에서 최소 연료 압력은 400kPa(58psi)이다. 엔진에 부하가 걸려 있을 경우의 최소 연료 압력은 160kPa(23psi)이다. 연료필터가 막힌 경우 연료 압력이 감소하는 경우가 많다.(각사 엔진들은 각각의 제공되는 데이터를 참조하기 바람)
 
흡입구 공기 온도(소형 엔진은 없음)
흡입구의 기체 온도는 상승하므로 기체의 부피가 팽창하고 실린더 내 산소량이 적은 상태에서 출력이 감소하게 된다. 최고 속도와 전부하 상태에서 흡입구의 온도가 너무 높은 경우 엔진이 연료를 초과 소모하게 될 수 있다. 흡기 매니폴드 기체의 최대 온도는 85℃(185 ℉)이다
 
배기 가스 온도(소형 엔진은 없음)
배기 가스의 최대 온도는 약 575℃(1065℉)이다.(각 사 엔진들은 각각 제공되는 데이터를 참조하기 바람)
 
발전기용 게이지
각각의 계기는 발전기가 정하고 있는 정격값 이내에 유지를 할 수 있도록 한다.
- 정격전압을 유지 할 수 있도록 AVR 을 조정한다.
- 정격 회전수에 도달하게 되면 자동으로 60Hz를 유지하게 되므로 정격회전수 도달 시 주파수계기의 바늘이 12시 방향을 가리키지 않는다면 계기 보정을 실시한다.
- 전류계의 선전류와 상전류값이 정격 전류값 이내를 유지할 수 있도록 부하를 조절한다.
- 역률계는 반드시 뒤진 역률이어야 한다.
 
엔진 정지 후 엔진이 충분히 식혀진 후 재점검 부문
1. 엔진 크랭크케이스 오일 레벨을 점검한다. 오일 레벨은 오일 레벨 계기의“ENGINE STOPPED(엔진 정지)”쪽에 있는“ADD”와“FULL”마크 사이로 유지한다.
2. 필요하다면 누설을 수리하거나 볼트를 조여주는 등 약간의 조정을 해준다.
3. 가동 시간 기록계값을 확인한다. 각사 운전 및 정비설명서,“ 정비주기계획”(정비단원)에서 계획된 정비 작업을 수행한다.
4. 엔진을 충분히 식히고 냉각수 레벨을 점검한다.
5. 라디에이터 계통 필러 캡을 천천히 풀면서 압력이 있으면 없애준다. 냉각 계통 필러 캡을 분리한다.
6. 결빙 온도로 기온이 떨어질 것 같은 경우에는 냉각수에 적절히 부동액 처리를 하였는지 확인한다. 냉각 계통은 예상 최저 온도에서도 결빙되지 않도록 보호 기능을 해야 한다. 필요하다면 적절한 냉각수/부동액 혼합수를 즉시 보충한다.

 

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