막힘은 열화상으로, 누설은 초음파로 찾는 스팀트랩 점검
스팀 트랩 점검은 고장을 누설과 막힘으로 나눠, 막힘은 입구 온도와 열화상으로, 누설은 초음파 청음으로 판정하는 것이 기본입니다. 트랩은 수가 많고 겉모습이 비슷해서 열화상 카메라로 한 바퀴 돌며 뜨거운지 차가운지만 보고 넘어가기 쉽습니다. 하지만 뜨거운 트랩이 곧 정상 트랩은 아닙니다. 증기가 새는 트랩도 정상 트랩만큼 뜨겁기 때문입니다.
고장 형태
스팀 트랩 고장, 누설과 막힘
스팀 트랩은 응축수와 공기는 내보내고 증기는 붙잡아 두는 밸브입니다. 고장은 증기를 그대로 흘려보내는 누설과 응축수를 내보내지 못하는 막힘으로 나뉘고, 둘은 찾는 방법이 다릅니다.
누설은 에너지를 그대로 버리게 만들고, 막힘은 응축수가 설비 안에 고여 가열 성능을 떨어뜨리고 워터해머를 부를 수 있습니다. 미국 에너지부(DOE)의 Steam Tip Sheet는 정기 관리를 하지 않은 계통이라면 설치된 트랩의 15~30 %가 고장 상태일 수 있다고 설명합니다.
| 고장 형태 | 입구 온도 | 초음파 소리 | 우선 판정 방법 |
|---|---|---|---|
| 정상 | 포화온도 부근 | 간헐 배출음 | - |
| 누설 | 포화온도 부근 | 연속적인 높은 음 | 초음파 |
| 막힘 | 포화온도보다 크게 낮음 | 거의 없음 | 온도·열화상 |
| 용량 부족 | 다소 낮음 | 연속 배출음 | 온도+초음파 |
온도는 왜 입구에서 잴까요?
정상 트랩의 입구 온도는 그 압력의 포화온도에 가깝고, 이보다 크게 낮으면 응축수가 고인 막힘을 의심합니다. 출구 쪽을 재지 않는 건, TLV의 설명대로 출구 측 온도가 하류 배관 압력 같은 조건에 따라 달라져 판정 근거로 삼기 어렵기 때문입니다. 그러니 운전 압력의 포화온도를 먼저 알아 두고 입구 측 측정값과 비교하세요.
| 운전 압력(게이지) | 포화온도 |
|---|---|
| 0.3 MPa | 143.7 °C |
| 0.5 MPa | 158.9 °C |
| 0.7 MPa | 170.5 °C |
| 1.0 MPa | 184.1 °C |
위 값은 대기압을 0.101325 MPa로 가정하고 IAPWS-IF97 포화식으로 계산했습니다. 측정값은 배관 표면 온도라 내부 유체보다 다소 낮게 나오므로, 수 °C 차이보다는 수십 °C 이상 떨어진 트랩을 막힘 후보로 고르는 편이 현실적입니다.
열화상이 잘 찾는 것은 막힌 트랩
열화상은 여러 트랩의 표면 온도를 한꺼번에 비교할 수 있어서, 주변보다 차가운 막힌 트랩을 빠르게 골라내는 데 알맞습니다. 같은 압력의 증기 헤더에 달린 트랩을 한 화면에 넣으면, 입구 쪽이 유독 차가운 트랩이 막힘 후보로 드러납니다.
반대로 누설 트랩은 입구가 포화온도 부근이라 정상 트랩처럼 뜨겁게 보입니다. 열화상만으로 누설을 판정해서는 안 되는 이유입니다.
누설 확인은 초음파 청음으로
증기 누설은 온도로 가려내기 어렵기 때문에, TLV는 증기와 응축수의 소리 차이를 듣는 초음파 측정을 누설 확인에 우선 권합니다. 정상 트랩은 형식에 따라 응축수를 간헐적으로 내보내거나 낮은 음으로 흘려보내지만, 증기가 새면 높은 음의 연속적인 흐름 소리가 납니다.
다만 Spirax Sarco는 옆 트랩의 소리와 응축수 부하에 따라 소음 수준이 달라져서, 경험이 적으면 잘못 판정하기 쉽다고 지적합니다. 아래 방법을 함께 쓰세요.
- TLV는 온도와 초음파를 함께 측정하는 장비를 권합니다.
- 육안 확인은 배출구가 보이는 개방계에서만 가능합니다.
- 판정이 애매한 트랩은 같은 형식의 정상 트랩 소리와 비교합니다.
- 트랩 상류 밸브를 잠깐 닫아 소리 변화를 듣는 방법도 있지만, 공정에 주는 영향을 알고 있을 때만 적용하세요.
점검 주기, 압력이 높을수록 짧게
압력이 높을수록 같은 크기의 구멍으로 새는 증기가 많아집니다. 그래서 DOE는 1.03 MPa(150 psig) 이상 고압 트랩은 매주에서 매월, 0.21~1.03 MPa는 매월에서 분기마다, 0.21 MPa 미만은 매년 점검하도록 권합니다.
같은 자료는 정기 점검 프로그램을 운영하면 누설 트랩을 전체의 5 % 미만으로 유지할 수 있다고 설명합니다.
| 운전 압력 | DOE 권장 점검 주기 |
|---|---|
| 150 psig(약 1.03 MPa) 이상 | 매주~매월 |
| 30~150 psig(약 0.21~1.03 MPa) | 매월~분기 |
| 30 psig(약 0.21 MPa) 미만 | 매년 |
누설 트랩 하나가 버리는 증기, 얼마나 될까요?
DOE 표를 보면 1.03 MPa 계통에서 지름 3.2 mm(1/8 in) 오리피스로 새는 트랩 하나가 시간당 약 34 kg, 연중 상시 운전이면 연간 약 301 t의 증기를 잃습니다. 표의 값은 대기로 방출되는 조건에서 유출계수 0.72를 가정한 75.8 lb/h이고, kg으로 바꾸면 34.4 kg/h입니다.
여기에 연간 8,760시간을 곱하면 약 301 t이 됩니다. 같은 구멍이라도 0.69 MPa(100 psig) 계통이라면 52.8 lb/h, 약 24 kg/h로 줄어듭니다.
점검 기록
점검 기록에 남길 판정 근거
트랩마다 고유 번호를 붙이고 운전 압력, 입구 온도, 초음파 값, 판정과 그 근거를 같은 양식에 남겨 두세요. 그래야 다음 점검에서 무엇이 바뀌었는지 비교할 수 있습니다.
- 트랩 번호, 위치, 형식, 운전 압력을 기록합니다.
- 열화상으로 같은 헤더의 트랩을 비교하고 차가운 트랩을 표시합니다.
- 입구 측 표면 온도를 측정해 포화온도와 비교합니다.
- 초음파로 출구 쪽 흐름 소리를 듣고 연속음 여부를 기록합니다.
- 정상, 누설, 막힘, 판정 보류로 나누고 근거가 된 측정값을 남깁니다.
- 수리 후 같은 방법으로 다시 측정해 조치를 마무리합니다.
판정 보류로 남긴 트랩은 다음 점검에서 가장 먼저 확인합니다. 열화상 이미지를 트랩 번호와 함께 저장해 두면 같은 트랩의 온도 변화를 시간 순서대로 볼 수 있습니다.
관련 제품
자주 묻는 질문
열화상 카메라만으로 스팀 트랩 누설을 찾을 수 있나요?
어렵습니다. 누설 트랩도 입구 온도가 포화온도 부근이라 열화상으로는 정상 트랩과 비슷하게 보입니다. 열화상은 입구가 차가운 막힌 트랩을 찾는 데 쓰고, 누설은 초음파 청음으로 확인하세요.
스팀 트랩 온도는 어디에서 재나요?
입구 측에서 잽니다. 출구 측 온도는 하류 배관 압력에 따라 달라져 판정 근거로 삼기 어렵습니다. 입구 온도가 포화온도보다 크게 낮으면 막힘을 의심하세요.
스팀 트랩은 얼마나 자주 점검해야 하나요?
압력에 따라 다릅니다. 미국 DOE는 150 psig(약 1.03 MPa) 이상이면 매주~매월, 30~150 psig는 매월~분기, 30 psig 미만은 매년 점검하도록 권합니다.
누설 스팀 트랩 하나로 증기가 얼마나 새나요?
1.03 MPa 계통, 3.2 mm 오리피스 기준으로 약 34 kg/h입니다. DOE 표의 값이고, 연중 상시 운전한다면 연간 약 301 t에 이릅니다.
스팀 트랩 입구가 차갑다면 무슨 뜻인가요?
응축수가 빠지지 못하고 고인 막힘일 가능성이 높습니다. 다만 상류 밸브가 닫혀 증기가 들어오지 않는 경우도 있으니 증기 공급 상태를 함께 확인하세요.
스팀 트랩 점검 장비와 기록 양식, (주)테솔 엔지니어와 정하세요
트랩 수와 운전 압력에 맞춰 열화상·초음파 장비 구성과 점검 기록 방식을 (주)테솔이 안내해 드립니다. 대표번호 031-713-5988
기술 상담 신청참고 자료
- U.S. Department of Energy, Steam Tip Sheet #1 Inspect and Repair Steam Traps, DOE/GO-102006-2248 (2006.1)
- TLV, Steam Trap Test (Steam Theory)
- Spirax Sarco, Testing and maintenance of steam traps (Learn about steam)
- IAPWS, Revised Release on the IAPWS Industrial Formulation 1997 (IAPWS-IF97), Region 4 포화식
