(6) 냉각탑의 기초 - 냉각탑의 제어

 

가. 개요

  표준적인 개방형 냉각탑의 제어를 위한 일반적인 사항이므로 각 현장의 특성과 비용을 고려하여 선택적으로 적용해야하며 적절한 운전방법과 제어 시스템 구성에 참조가 되도록 한다.

나. 냉각탑 제어목적과 기본사항

  (1) 냉각계통 운전상태 감시를 통하여 프로세스의 전반적인 운전에 연계한다.

  (2) 적정한 온도의 냉각수를 공급하고 유지한다.

  (3) 운전 인력비용을 절감하고 냉각탑 팬의 동력 절감을 이룬다.  운전비용은 냉각탑 팬 보다 프로세스측의 절감효과가 더 크므로 이에 합당하도록 냉각수온 제어가 선행되어야 한다.

  (4) 운전실의 위치, 냉각계통 및 프로세스 시설과 자동제어 수준, 요구사항 등 현장 시스템과 연계하여 검토되고 적정하게 선정되어야 한다.

다. 냉각탑 제어의 일반적인 조건

  (1) 냉각수의 출구수온을 제어목표치로 설정하여 냉각탑 FAN을 제어한다.  출구수온의 셋팅치는 냉각탑 설계조건보다 4-5℃ 낮추어 프로세스의 냉각효율을 최대로 한다.

  (2) 팬의 제어방법이 ON-OFF 일 때는 절환이 너무 잦아 기계적 수명이 문제되지 않도록 적절한 시간지연 제어가 수반되도록 한다.

  (3) STEP 제어는 단계가 많을수록 절감효과가 크고 냉각수온의 변화가 적으므로 시스템이 안정적이다.

  (4) 어떠한 자동제어 방법이라도 수동제어를 할 수 있어야 하며 현장에서 점검 및 보수를 위한 기동.정지 스위치와 중앙제어식인 경우에는 절환스위치가 구비되어야 한다.

  (5) 냉각수온의 과냉방지를 위한 알람을 설정하고 필요한 경우에는

TRIP POINT 설정을 고려한다.

라. 냉각탑의 일반적인 제어방법

  (1) 수동제어 : 표시되는 냉각수온을 육안으로 확인하며 수동으로 팬을 ON/OFF 시킨다.

  (2) TIC 제어 : LOCAL에 TIC를 두어 냉각수온을 설정하여 팬을 자동으로 ON/OFF 시킨다.  TIC 수 만큼 STEP 제어 효과를 얻는다.

  (3) STEP 제어 : LOCAL에 TIC와 STEP 콘트롤러를 두어 자동으로 팬을 STEP 제어한다.

  - STEP 한계가 6개인 일반적인 형태가 경제적이나 중앙제어나 감시를 원할 경우 PLC를 LOCAL에 설치하면 비교적 많은 수의 대상을 제어할 수 있다.

  - 중앙에 DDC를 설치하고 STEP 제어하는 방법은 비용이 크나 프로세스와 연계하여 제어하기가 쉽고 프로그래밍 수정이 쉽다.

  - 자동제어 시스템에 따라 중앙에서 DCS 제어할 수 있다.

  (4) 인버터 제어 : STEP 제어가 냉각탑을 ON/OFF 운전하는데 반해 팬의 속도를 제어하기 때문에 유리하며 SOFT START 효과를 얻는다.  비교적 큰비용이 수반되며 냉각수온의 일정온도 유지가 필요한 공정용에는 반드시 설치한다.

  (5) 기타 : 비용의 문제가 있을 경우 등 상기방법을 병합하여 제어할 수 있다.  여러 대의 경우 50%는 수동으로 50%는 자동으로 하여 일교차에 의한 수동제어를 24시간 이내에 필요로 하지 않도록 구성하는 방법 등을 고려한다.  또한, 팬 전동기의 극수 변환으로 STEP 단계를 늘이는 방법은 겨울철 운전 냉각탑에 효과적이다.

마. STEP 제어 추천 방안

  (1) STEP 제어의 개요 : 냉각탑출구수온을 설정하고 이에 맞는 운전모드를 자동으로 DCS에서 제어한다.  운전모드는 셀 별 팬의 ON/OFF로 구성할 수 있다.

  (2) 구성

  - 냉각탑 출구수온의 감시 : 센서는 냉각수순환펌프 출구측에 위치시킨다

  - 냉각탑 출구수온의 제어목표설정

  - 냉각탑 팬의 감시(상태/FAULT), ON/OFF 명령 및 자동/수동 선택

  - STEP 제어 LOGIC

  (3) STEP 제어 LOGIC 목표 : 냉각탑출구수온(PV)을 설정수온(SV)과 비교하여 모드를 순차제어한다.  모드의 순차제어는 자동으로 설정된 팬에 한정한다.  빈번한 모드 변경 또는 과도한 응답지연을 방지하기 위하여 필요한 제어 설정값을 변경할 수 있도록 한다.

  (4) 팬의 기동방법 : SOFT 기동을 추천하며 비용의 문제시 1대만 MCC에 설치하여 기동 시에만 사용하고 BY-PASS 시키는 구조로 설계한다.  직기동방식은 감속기와 V-벨트 등 구동부의 심한 마모가 예상되므로 피해야 한다.

바. 기타

  냉각탑 제어용 각 설정치는 센서의 위치와  감응정도에 따른 냉각수 온도변화의 지연 등이 수반되며, 냉각수 순환계통 및 프로세스 시스템의 특성이 관여하므로 현장 운전특성과 제어 특성에 따라 적절하게 조정하고 변환할 수 있도록 한다.