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동력절감 핵심역량기술

설비효율 Rev. 1기타설비 Date `00.02.08Steam Trap

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목 차

1. 개 요 2

2. Application Definition 22.1. Drip Trap, Tracer Trap, 공정설비용 22.2. Steam Trap 의 종류 3

3. Steam Trap 선정 7

4. Steam Trap Sizing 84.1. Drip Trap 84.2. Tracer Trap 84.3. Process Trap 94.4. Safety Factor 9

5. 올바른 설치 105.1. 공기 장애 105.2. 증기 장애 105.3. 과도한 배압 115.4. Steam Trap 설치 11

6. Steam Trap 의 증기 누출 손실 및 진단 주기 126.1. Steam Trap 의 증기 누출에 따른 손실 비용 126.2. Steam Trap 의 진단 주기 14

7. Steam Trap 점검 방법 147.1. 육안 점검 147.2. Sight Glass에 의한 방법 157.3. 초음파 누출 탐지기에 의한 방법 167.4. 기타 167.5. 효율적인 방법의 선택 17

8. 올바른 보수 17



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1. 개 요

Steam Trap 은 증기 공간 내에서 증기가 응축하여 발생된 응축수(Condensate)를 효과적으로 제거하고 증기

의 누출은 없도록 설계된 일종의 자동밸브로써, System 전체의 성능을 보장하고 에너지 절약이 유지될 수있도록 올바르게 작동하여야 한다. 응축수가 원활하게 배출되지 못하면 증기 공간내에 응축수가 차오르게

되어 유효한 가열면적이 감소되며, Water Hammering 이 발생, 배관의 손상을 초래하여 설비 수명을 단축하

게 된다. 또한 Steam Trap 에서 생증기가 누출되면 증기의 잠열이 이용되지 못하고 방출되므로 에너지 손실이 발생되고, 응축수 회수배관내의 압력이 상승되어 다른 Steam Trap 의 성능 저하를 가져와 전체적인

System의 효율을 저하하는 원인이 된다 . 조사 결과에 따르면 전체 Steam Trap 의 약 58%만이 정상적으

로 동작을 하며, 고장 Trap 의 약 50%는 정상적인 수명의 소진보다는 적절치 못한 적용 , Sizing 의 잘못 , 설치의 부적합에 기인하는 것으로 나타났다. 따라서 성공적인 Steam Trap System을 위해서는 다음의 6가지

항목에 대한 고려가 필요하며, 이를 통해 System에 가장 적절한 Trap 선정을 통해 효율을 극대화 할 수있다.

1) Application Definition 2) Steam Trap 선정

3) Steam Trap Sizing 4) 올바른 설치

5) Check 및 Troubleshooting 6) 올바른 보수

2. Application Definition

증기 사용 설비에서 응축수가 발생되는 형태는 설비의 운전 조건에 따라 모두 다르다 . 또한 증기 사용 설비에서 요구하는 응축수의 배출 형태도 다르게 된다. 예를 들어 난방용 Radiator의 경우 증기가 응축된 응축수의 헌열까지도 충분히 이용할 수 있도록 어느 정도의 응축수 정체는 허용되는 반면, 공정용 열교환기의

경우에는 운전시간에 따라 응축수 발생량도 큰 폭으로 변하며 , 최대의 열 효율을 얻기 위하여 증기 공간내

에 응축수가 정체되는 것을 피하여야 한다. 이와 같이 설비에 따라 운전 조건, 부하 조건, 응축수 배출 요구 조건이 모두 틀리게 되므로 사용처에 대한 정확한 용도을 아는 것이 중요하다. Steam Trap의 적용에는

크게 다음의 두 가지 범주가 있으며, 각 적용 대상에 대한 특성을 파악하는 것에서부터 시작한다.

2.1. Drip Trap, Tracer Trap, 공정설비용 Trap

Drip Trap은 Steam Main Line과 Steam-driven Equipment에서 자연 방열 손실에 의해 발생하는 응축수를

Drain하는 설비이며, Tracer Trap은 배관 Heating용 Tracer에서 발생하는 응축수를 Drain하는 설비이다. 배관상에 응축수가 존재할 경우에는, Water Hammering, 부식 등에 의해 배관 , 밸브, 설비등에 Damage를 받을 수 있다 . 따라서 Drip Trap과 Tracer Trap은 응축수를 원활하게 배출시켜 설비를 보호하게 되며 , 이들

Trap의 고장은 설비 Damage를 초래하여 금전적인 손해를 가져오게 된다 . 공정설비용의 경우에는 액체 ,기체, 고체를 직 , 간접적으로 Heating하기 위해 적용된다.



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2.2. Steam Trap의 종류

User의 적용 대상에 따라 각기 다른 운전 조건을 충족시키기 위해 5종류의 Steam Trap이 개발되었으며, 응축수와 증기를 구분하는 기능에 따라 아래와 같이 크게 3가지 부류로 구분한다.

구 분 원 리 종 류 특 징Thermostatic(온도 조절식)

증기와 응축수의 온도 차이를 이용

하여 응축수를 배출

압력 평형식

Bi-Metal식증기포화온도보다 낮은

온도에서 배출Mechanical

(기계식)증기와 응축수사이의 밀도 차이에

의해 작동

Ball Floating식Bucket식

응축수 생성과 동시에

배출Thermodynamic

(열역학식)증기와 응축수의 속도 차이에 의해

작동

Thermodynamic(Disc)

운동에너지의 차이

이용

증기 사용 설비의 운전조건에 부합되는 응축수 배출 형태를 갖은 Steam Trap을 선정하기 위해서는 SteamTrap의 작동 원리를 충분히 이해하여야만 가장 적합한 Steam Trap이 선정 될 수 있다. 각 Steam Trap 종류별 동작 원리 및 장 , 단점은 다음과 같다.

2.2.1. Thermodynamic Trap(Disc Trap)

유체의 흐름에 있어서 모든점에서의 총 압력(동압+정압)은 일정하다는 “베르누이 정리” 응용한 Trap으로 각

단계별 동작 순서는,① 가동초기 유입된 공기 및 응축수의 배출

② 점차 고온의 응축수가 배출되면서 재증발증기 발생

③ 디스크 상부 챔버에 재증발증기에 의한 압력형성 및 디스크 폐쇄

④ 방열에 의한 챔버내 재증발증기의 응축 및 디스크 개방



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장 점 단 점

o 소형, 경량

o 워터해머, 진동에 영향없음

o 과열증기에 사용

o 구조가 간단하여 정비보수 용이o 내구성이 뛰어나며 동파에 강함

o 배압의 영향을 받음

(허용배압 : 입구압력의 80%)

o 우기시 디스크상부캡 방열속도 증가로 작동횟수

증가 → 과도한 마모로 수명단축o 작동에 주기성을 가지므로 공정의 부하변동을

추종 못함

2.2.2. Balanced Pressure(압력 평형식) Trap

Element 내부에서 형성된 압력과 외부의 증기 압력과의 균형을 유지하며 작동하게 된다 . 내부에 형성되는

압력은 Element 외부의 응축수 온도에 따라 결정되므로 외부압력이 상승하면 함께 내부의 압력도 상승하며

항상 증기포화온도 곡선에 근접하며 응축수를 배출하는 특성을 갖고 있다. 각 단계별 동작 순서는,

① 내부에 끓는점이 약간 낮은 액체가 들어있는 캡슐 내장

② 응축수의 온도가 상승하여 포화온도에 근접하면 캡슐내부의 액체가 증발

③ 캡슐내부의 압력이 증가하여 다이아프람과 밸브를 아래로 밀어 밸브 폐쇄④ 방열에 의해 응축수 온도가 포화온도보다 일정온도 냉각되면 캡슐내부 응축, 밸브개방



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장 점 단 점

o 소형, 경량 o 구경에 비해 다량의 응축수 배출

o 워터해머에 강함 o 과열증기에 사용

o 공기배출 능력이 뛰어남o 포화온도보다 일정 낮은 온도에서 배출하여 에너지 절감

(약 5~10%)

o 배압의 영향 거의 없음

o 응축수가 정체되면 곤란한 설비에는

사용 불가

2.2.3. Inverted Bucket Trap

증기와 응축수의 밀도차에 의한 작동 원리로, 증기가 유입되면 Bucket이 부력을 받아 떠올라 밸브는 닫히

게 되고 응축수가 Bucket내에 차게 되면 Bucket이 가라앉아 밸브가 열리게 된다. 각 동작 순서는,

① 가동초기 Bucket는 완전히 가라앉아 공기는 Vent Hole 을 통해 서서히 빠져나가고 이어 유입된 응축수 배출

② 증기가 Bucket 내부로 유입되면 Bucket가 들리고 밸브 폐쇄

③ 버켓트 내부 증기 응축되면 버켓트가 부력을 잃고 밸브 개방



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장 점 단 점o 견고하며 워터해머에 강함

o 배압의 영향이 거의 없음

o 버켓트하부 워터실 유지가 필수

o 입구압력의 변동/과열증기에 이용시 전단에 체크밸브

설치 필요o 동파의 위험이 있으므로 보온 필요

o 에어벤트가 서서히 이루어지므로 다량의 공기 유입시

별도의 에어벤트 설치 필요

o 반드시 수직상향으로 설치

2.2.4. Ball Floating Trap

증기와 응축수의 밀도차에 의한 작동 원리로 다량 및 소량의 응축수를 모두 처리할 수 있으며, 넓은 범위의 압력과 급작스러운 압력 변화에 관계없이 작동된다. 동작 순서는,

① 응축수가 유입되면 Ball Float가 부력을 받아 들리며 응축수 배출

② 증기가 유입되면 Ball Float가 부력을 잃고 가라앉아 밸브 폐쇄

(※ 공기장애 현상 해소를 위해 자동 Air Vent 내장)



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장 점 단 점

o 응축수 생성즉시 연속 배출되므로

최대의 열효율을 요구하는 곳에 적합

o 급격한 부하변동,압력변동에 신속한 대처

o 자동 에어벤트가 내장되어 있어 공기

배출능력이 뛰어남.

o 워터해머에 내부손상 쉬움.o 동파의 위험이 있으므로 보온 필요

o 비교적 크고 무겁다.

2.2.5. Bi-Metal Trap

Bi-Metal은 열을 받으면 팽창되는 성질이 다른 두개의 금속을 접합시켜 놓은 것을 말하며 Bi-Metal이 열을

받으면 한쪽으로 휘게 된다 . 그러나 Bi-metal 한개만으로는 용량도 부족하고 증기 압력에 관계없이 항상

일정 온도에서 작동하게 되므로 Trap의 역할을 충분히 할 수 없다 . 따라서 여러 개의 Element를 조합하여

보완을 하고 있다. 단계별 동작 순서는,

① 설비가동 초기에는 온도가 낮아 밸브는 항상 열려있어 공기와 응축수 배출

② 뜨거운 응축수가 유입되면 Bi-Metal이 만곡되어 Seat를 끌어올려 밸브는 닫힘 .③ 다시 응축수가 조절온도까지 냉각되면 Element 는 수축하여 밸브가 열리게 되어 응축수를 배출



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장 점 단 점o 소형이며 Air Vent 능력 우수

o Water Hammer에 강하고 과열증기에도 사용

가능하며, 응축수에 의한 부식이나 동파에도

영향을 받지 않는다.o 응축수의 헌열까지 이용할 수 있는 에너지

절약형 o 과열증기에 사용

o 정비 용이

o 온도변화에 서서히 반응하여 작동되므로, 갑작스런 부하, 압력변화에 대처하기 어려움

o Water Locking 문제로 공정 설비에 사용하기

에는 적합하지 못함.o 배압에 영향을 받으면 정상시 보다 낮은 온

도에서 응축수를 배출하게 됨 .

3. Steam Trap 선정

증기사용설비별 운전조건, 부하조건 및 응축수 배출 요구조건이 모두 틀리므로 조건에 가장 부합하는 TrapType을 우선 선정하여야 함.

사용처 선 정 근 거

SteamMain LineDrainage

1 선택 : Disc Trap2 선택 : Bucket Trap

o 워터해머에 강한 내성

o 응축수 정체방지를 위해 포화온도에서 응축수 배출 필요

o 실외이므로 동파에 강한 트랩

o 과열증기에도 사용 가능

o 내구성이 뛰어나고 정비보수가 용이

CriticalTracing

1 선택 - Disc Trap2 선택 – Balanced

Pressure Trap(포화온도 근접 배출용)

o 정확한 제품의 요구온도 유지(뛰어난 열전단 효율 요구)o 제품의 응고 방지

o 협소한 공간에 다량의 스팀트랩 설치

(소형 , 경량, 설치방향에 무관)o 워터해머에 강한 내성

Non-CriticalTracing

1 선택 - BPT2 선택 - Disc Trap

o 배출온도를 외부에서 조정할 필요 없음 .o 워터해머에 대한 보다 탄력성있는 대응

o 배압에 영향 없음

o 주기적이고 안정된 운전

o 응축수 현열까지 이용(에너지 절감)할수 있도록 어느 정도

응축수 정체가 허용

공정설비용1 선택 – Floating Trap2 선택 - Bucket Trap

o 최대의 열효율을 얻기 위해 응축수 생성 즉시 배출 필요

o 피가열체 온도제어로 빈번한 압럭 및 부하변동시 신속히

대처

표 1. Steam Trap 선정 방법



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참고로 Steam Trap 관련 Code는 다음과 같다.- ANSI/ASME PTC 39.1 Performance Test Code for Condensate Removal Devices for Steam Systems

- ANSI/FCI 69-1 Pressure Rating Standard for Steam Traps

- ANSI/FCI 85-1 Standard for Production and Performance Tests for Steam Traps

4. Steam Trap Sizing

Steam Trap의 Sizing은 반드시 배관의 크기가 아닌 응축수 부하(CL ; Condensate Load)에 의해 구하여야

한다. 만약 배관의 크기에 따라 Trap을 Sizing을 할 경우, Oversizing의 가능성이 있으며, 이는 운전 Cycle의 증가로 Trap 수명 단축의 원인이 된다. 따라서 적절한 Sizing을 위해서는 아래의 식에 근거한 응축수의

부하를 구하고 여기에 알맞은 Safety Margin을 고려하여 결정하여야 한다 .

4.1. Drip Trap

� 방열손실에 의한 응축수 부하 ; CLl A U I T T

Ll p a

1 =⋅ ⋅ ⋅ ⋅ −( )

여기서, l = 배관 길이(ft)A = Heat Transfer Area(ft2)U = Heat Transfer Coefficient of Pipe(Btu/h_ft2_℉)If = Insulation Factor(1 – Insulation Efficiency)TP = 배관 온도(℉)Ta = 주위 공기 온도(℉)L = Latent Heat of Vaporization of Steam (Btu/lb)

� 배관의 Heating에 의한 응축수 부하 ; CLl W T T

LCL2

2 11

012 11 05= ⋅ ⋅ ⋅ − ⋅ + ⋅. ( ) . .

여기서, W ; Weight of Pipe(lb/ft)T2 = 배관 Tracing의 최종 온도(℉)T1 = 배관 초기 온도(℉)

4.2. Tracer Trap

주배관의 크기 및 Tracing Steam 압력에 따라 단위 길이당 응축수 부하(lb/h per 100ft)를 아래 표와 같이 구한다(각 구간 사이의 값은 내삽 방법으로 구한다)

15 psi Steam 200 psi Steam대기온도(℉ /℃) 대기온도(℉ /℃)

Product PipeSize(inch)

-20(-29) 20(-7) 60(15) -20(-29) 20(-7) 60(15)2 6 3 1 15 12 94 10 8 3 30 24 16



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15 psi Steam 200 psi Steam대기온도(℉ /℃) 대기온도(℉ /℃)

Product PipeSize(inch)

-20(-29) 20(-7) 60(15) -20(-29) 20(-7) 60(15)8 22 13 6 55 44 33

12 33 20 9 81 65 4816 43 25 11 102 81 6120 52 32 15 128 102 7624 62 38 19 153 122 92

주) 보온 효율 85%, 풍속 15 mph 가정.

4.3. Process Trap

별도의 Steam 유량계가 있는 경우를 제외하고 각 사용 용도에 따라 다음 식을 이용하여 구할 수 있다.

항 목 식 비 고

Liquid Indirectly

CL Q T TCL Q T T

CL Q SG SH T T L

= ⋅ −= ⋅ −= ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ −

( ) /( ) /

( ) /

2 1

2 1

2 1

24

500

For WaterFor Petroleum Product

For Other LiquidGas Indirectly CL Q D SH T T L= ⋅ ⋅ ⋅ − ⋅( ) /2 1 60 Air, Gas Heating

Solid Indirectly CL Q SH T T L= ⋅ ⋅ −( ) /2 1 고체, Slurry HeatingSolid Directly CL W SH T T L= ⋅ ⋅ −( ) /2 1

여기서, Q = 피가열체의 양(기체 ; scfm, 액체 ; gal/min, 고체 ; lb/h)D = 기체 밀도(lb/ft3)SG = Specific GravitySH = Specific Heat(Btu/lb_℉)L = Latent Heat of Vaporization of Steam(Btu/lb)W = Weight(lb)

4.4. Safety Factor

일단 응축수 부하가 정해지면 적당한 안전율을 적용하여 계산하여야 한다. 최악의 경우(가동초기 배관 예열로 인한 응축수 부하 상승과 급속한 응축에 따른 압력 감소등)에도 응축수의 원활한 배출을 위해 정상 운전시 응축수 부하에 안전율을 곱하여 배출 용량을 산출한다. 비교적 일정 압력으로 운전되며, 응축수의 부하가 작은(43.36 kg/h 이하) Drip/Tracer Trap의 경우의 Safety Factor는 통상 2~3(Drip ; 3, Tracer ; 2)이 적용

된다. 다양한 Steam 압력(압력 변화가 심함) 및 비교적 응축수 부하가 큰 Process Trap의 경우는 2~5을적용한다. Process Trap의 자세한 안전율 값은 다음 표와 같다 .



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Steam PressureHeating Category Condition

Constant VariableDrainage to trap Gravity 2 3

liquid IndirectlySyphon Lift 3 4

Ambient Air 0℃ 이상 2 3Gas Indirectly

Ambient Air 0℃ 이하 3 4

Drainage to trap Gravity 3 4Solid Indirectly

Syphon Lift 5 5Warm-up Speed Normal 3 4

Solid DirectlyWarm-up Speed Fast 5 5

5. 올바른 설치

Steam Trap을 설치하여 응용할 때 특별히 고려하여야 할 사항은 다음과 같다 .

5.1. 공기 장애(Air Binding)

Steam System이 가동되지 않는다면 모든 증기 공간내에는 공기로 가득차게 된다. Steam Trap중 몇몇 종류는 공기 장애를 일으키는 것이 있다 . 즉 공기가 응축수의 진로를 방해함으로써 Trap 작동을 못하게 하여

공정상에 문제를 일으킨다. 공기장애의 주원인은 Trap 자체의 특성상에 문제점이 있으며 또한 배관상에서

도 문제점이 있을 수 있다. 일반적으로 온도조절식 Trap은 공기 배출 능력이 뛰어나므로 공기 장애 현상은

거의 일어나지 않는다. Disk Type의 경우에는 공기 및 비축성 Gas가 충분히 빠른 속도로 Disk 밑면을 지나게 되면 공기장애의 현상이 생기게 되므로 주의하여야 한다 .

5.2. 증기 장애(Steam Locking)

실린더 드라이어, 이중 Jacket 솥등과 같이 사이폰관을 이용하는 경우에 응축수가 연속적으로 Trap 내부로

유입되는 경우에는 큰 문제가 없으나, 부하 변동에 따라 사이폰관으로 증기가 유입되면 Trap은 기능상

Valve를 닫고 증기 누출을 방지한다. 그러나 실린더 드라이어 내부에는 계속하여 응축수가 발생하고 있어

도 Steam Trap에 유입된 증기가 배출되지 않고 계속 잔존되어 있으면 설비 내부에는 응축수가 정체되고 결국 설비의 열효율은 심각한 영향을 받게 된다 . 이런 증기에 의한 장애를 증기 장애 현상이라고 하며 증기

장애 현상 발생시에 Steam Trap에 유입되어 있는 증기는 설비의 가열에는 더 이상 사용될 수 없는 죽은 증기로서 설비의 운전에는 악영향을 미치는 것이므로 이런 증기가 Trap에 유입되면 즉시 배출시켜 설비의 운



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전에는 영향을 미치지 않도록 하는 것이 필요하다. 일부 Steam Trap에는 증기 장애 해소 장치가 설치되어

이와 같은 특수한 조건에 응용하도록 하고 있다. 그러나 이와 같은 증기장애 현상은 반드시 특수한 설비

에서만 발생하는 것이 아니고 설비의 응축수 배출점과 Steam Trap의 거리가 충분하게 멀고 구경이 작을 때에도 발생할 수 있다.

5.3. 과도한 배압(Back Pressure)

과도한 배압은 고장의 가장 큰 원인이며 동시에 다량의 증기 누출의 원인이기도 하다. 응축수 회수 Line에작용하는 배압의 가장 큰 원인은 이 회수 시스템에 연결된 다른 Trap에서 Steam을 누출하는 것이 큰 원인

이 된다. 과도한 배압은 모든 Trap의 배출용량을 감소시키게 되며, 기계식 Trap에서는 배압이 입구압력과

같아지면 배출이 않되고 장비내에 물이 차오르는 Water Locking 현상이 발생된다 . 또한 Disk Type의 경우

에는 재증발증기의 속도에 의해 작동되며, 이 속도는 입구와 출구의 압력차에 의해 결정되며 배압이 커지게

되면 속도가 줄어 Disk가 닫히지 않게 되며 계속 증기가 누출되는 원인이 된다. 따라서 모든 Disk Type의경우에는 최저 작동 압력 및 배압의 제한이 있게 된다 .

5.4. Steam Trap 설치

올바른 Steam Trap의 설치는 Trap Maker의 Guide에 따라 설치하는 것이 바람직하며, 기본적인 설치 방법

은 다음과 같다. 먼저 응축수는 중력에 의해 Steam Trap으로 모이도록 한다. 즉, Steam Trap은 항상 열사용 설비보다 아래쪽에 설치되어야 한다. 배관에 설치되는 보통의 방법은 다음 그림과 같다 .

그림 1. 올바른 Steam Trap 설치 방법

설치시 주의할 점을 보면,

SteamEquipment

DrainLeg

DirtPocket

StrainerTrap

Test Tee

Valve

BlowdownValve

Union응축수

회수

*1*2

*3

*4*4



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첫째, Trap 전단에는 적절한 Drain Leg를 설치하여 응축수가 모일 수 있도록 하여 Water Hammering을 방지

할 수 있도록 한다.둘째, Trap 전단에 Strainer 및 Blow Down Valve를 설치하여 불순물이나 먼지에 의한 Trap의 고장을 방지

할 수 있도록 한다.셋째, Trap 후단에는 Test Tee를 설치하여 Trap의 정상 작동 여부를 가능하도록 한다.넷째, Trap 고장시의 보수를 위한 Isolation Valve를 설치하여 전체 Steam System의 운전 여부와 관계 없이

보수가 가능하도록 한다.

또한 Steam Trap의 보온은 효과적인 보수 및 동작을 위해서 피하여야 한다. 일반적으로 Trap의 전 , 후단

Stream의 12”까지는 보온을 피하도록 권장하고 있다 . Thermostatic Trap, Bucket Trap의 경우에는 특히 성능 저하를 가져오므로 피하여야 한다. 근래의 Trap은 방열손실을 최대한 줄일 수 있게 설계하고 있으며,화상 방지를 위해 특별한 조치를 취하여 만들어지고 있어 미보온에 따른 손실 및 위험은 그리 크지 않다 .

6. Steam Trap의 증기 누출 손실 및 진단 주기

Steam Trap은 말 그대로 증기사용설비에서 발생한 응축수는 원활하게 배출하고 아직 유효한 열량을 갖고

있는 증기는 배출시키지 않아야 한다. 만약 Steam Trap이 응축수를 원활하게 배출시키지 못하면 설비내에

응축수가 정체되어 생산성에 큰 영향을 미치게 되나, 이 경우에는 즉각 문제점을 알고 해결할 수 있으므로

문제를 최소화 할 수 있다. 그러나 만약에 Steam Trap이 증기를 누출하는 경우에는 설비의 생산성에는 큰영향이 없으므로 증기가 계속 누출되어도 확인이 안되고 방치되므로 결국 큰 에너지 손실을 가져오게 된다 .따라서 Steam Trap은 효율적으로 관리되어야 한다 .

6.1. Steam Trap에서 증기누출에 따른 손실 비용

Steam Trap에서 증기가 누출하여 손실되는 비용은 우선 Steam Trap에서 누출되는 Steam의 양을 알아야

한다. 증기 누출량은 여러 가지 계산식 또는 표를 이용하여 구할 수 있으나 , 실제 무게를 측정하기 전에는

어떤 식을 이용하여도 Steam Trap을 통한 정확한 증기 누출량을 구할 수는 없다. 그 이유는 Steam Trap은 항상 응축수와 함께 증기가 배출되고 있으며 그에 따라 작은 구멍을 통과는 증기와 응축수의 양은 변화

하고 있고, 특히 응축수의 발생량에 큰 영향을 받기 때문이다. 따라서 증기 누출량을 계산하기 위해서는

별도로 응축수 보정 계수를 적용하는 것이 보다 정확한 누출량을 측정 할 수 있다. 이 그래프는 작은 구멍

에서 누출되는 증기의 양을 압력별로 표시하고 있으므로 손쉽게 누출량을 추정할 수 있다. 예를 들어 압력

이 7kg/cm2로 운전되는 설비에 설치된 15 mm Trap의 Valve Orifice 직경이 3 mm라고 가정하면 , 다음 그래

프(그림 2)에서 보면 Trap 한 개당 약 20 kg/hr의 증기가 손실됨을 알 수 있다. 여기서 응축수의 보정계수

를 50 %로 추정하면 실제 Trap 한 개당 누실되는 증기의 양은 약 10 kg/hr가 된다고 추정할 수 있다. 이것

을 다시 Steam Trap의 교체에 따른 경제성 검토와 함께 정리하면 아래표와 같다.



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증기 누출 Trap의 교체에 따른 경제성 검토 (예)증기 압력 7kg/cm2g

증기 누출 Trap수 10개증기 누출 Trap Orifice 3 mm 가정

운전 시간 1일 8시간, 월 25일 가동

운전 조건

증기 가격 10,000원 /tonTrap당 증기 손실량 20 kg/hr

증기 누출량 보정 계수 0.5총 증기 누출량 20kg/hr× 0.5× 8hr× 25일× 10개 = 20 ton/월

증기누출량에 의한

손실 계산

증기누출에 의한 손실 금액 20 ton/월× 10,000 원/ton = 200천원 /월Trap 교체 비용 120 천원 /개Steam Trap 교체시

경제성 투자비 회수 기간 0.5년(6개월)이와 같이 투자비 회수 기간이 6개월 정도이므로 Steam Trap의 관리는 매우 중요한 것을 알 수 있다 .

그림 2. 증기 누출량 손실 도표



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6.2. Steam Trap 진단 주기

일반적인 진단 주기는 아래와 같으며, 이 진단주기는 Trap Type별 고장율 , 고장 주기등을 평가하여 Process특성에 맞게 수정/보완토록 하여야 한다 .

구 분 최소 주기 최대 주기

소형 설비용 Trap 매 2주 매 분기

대형 설비용 Trap 매 주 매 원Tracer 배관 매 월 반 기Steam Main 매 월 반 기

7. Steam Trap 점검 방법

Steam Trap도 하나의 기계 부품으로 구성되어 있으며 적절하게 관리되지 못하고 방치되면 기능을 상실하고

증기를 누출하거나 응축수 배출이 정지되는데 주로 증기가 누출되는 현상을 모르고 방치하게 됨으로써 발생하는 손실은 앞에서 알아 보았다 . 따라서 Steam Trap은 주기적으로 점검되고 관리되어야 하며 , 이를 위하여 여러 가지 Steam Trap 점검 방법이 개발되어 사용되고 있다. 각각의 점검 방법은 모두다 장단점이 있어 어느 하나의 방법이 가장 좋은 것은 아니며 상황에 따라 효율적인 점검을 위한 고려를 하여 가장 정확

하면서도 편리한 점검 방법을 선택하여 실시하는 것이 가장 좋은 방법이다.

7.1. 대기 방출에 의한 점검 방법(육안 점검)

Steam Trap이 증기를 누출하면 육안으로 손쉽게 확인할 수 있다는 전제로 점검하는 방법이다. SteamTrap에서 배출된 응축수가 회수되지 않고 대기중으로 바로 배출되는 경우는 물론, 응축수 회수관으로 연결

된 배관에서 Trap뒤에 대기로 응축수를 배출할 수 있도록 Valve를 설치하면 쉽게 점검할 수 있다. 그러나

이와 같은 육안에 의한 점검 방법은 점검자가 반드시 Steam Trap의 작동원리를 확실하게 알고 있어야 하며

또한 재증발증기와 생증기의 구분을 할 수 있어야 한다. 즉, Trap별로 작동 원리가 틀리므로 잘못 판단하면

잘못된 결과를 측정할 수 있다. 다음표는 각 Trap별 동작 원리를 보여 준다 . 예를 들어 Disk Trap이 전형

적으로 간헐 배출을 하며 이를 기준으로 Ball Floating Trap을 점검하면 Ball Floating은 응축수를 연속적으로

배출하므로 마치 Valve가 누출되어 새는 것처럼 보일 수 있으며, Diaphragm이나 Bi-metal의 경우에는 응축

수의 부하에 따라 연속 배출을 하거나 간헐 배출을 하므로 이에 대한 내용도 확실하게 이해하고 있어야 한다. 또한 중요한 부분은 응축수가 다량으로 배출되는 경우에 재증발증기와 생증기의 구분을 명확하게 할수 있어야 한다. 많은 경우 재증발증기를 생증기의 누출로 오인하는 경우가 많은데, 이는 재증발증기를 이해하지 못하기 때문에 발생된다.



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종 류 정상 배출상태 응축수 배출온도 비 고Thermo-

dynamic(Disk)간헐 배출,

폐쇠시 완전 밀폐

포화증기 온도에

근접

응축수배출시간이 폐쇄시간보다 짧은 것이 정상적인 작동 시간이다(1분간 2~3회 작동)

압력평형식

(Bellows)간헐 배출,

폐쇠시 완전 밀폐

포화증기온도보다

낮은온도(10℃이하)압력이 높으면 변속 배출을 한다

압력평형식

(Diaphragm)변속 배출


낮은온도(10℃이하)압력이 높으면 간헐 배출

부하가 적을 경우 똑똑 떨어질 수 있다.Bi-

Metal변속 배출 또는

간헐 배출


낮은온도(28℃이하)부하가 적을 경우 간헐 배출

Ball Float 연속 배출포회증기 온도와

같은 온도

부하변동에 따라가며 연속 배출

부하가 적을 경우 변속 또는 간헐 배출

InvertedBucket

간헐 배출포회증기 온도와

같은 온도

폐쇄시 완전 밀폐

부하가 적을 경우 똑똑 떨어질 수 있다.

표 2. Steam Trap의 응축수 배출 형태

지금 7 kg/cm2의 압력으로 운전되는 설비에서 응축수를 대기로 배출하는 경우를 예로 들면 , 7 kg/cm2 증기가

응축되어 발생된 응축수는 온도가 169℃이며 현열량은 171 Kcal/kg을 갖고 있으나, 이 응축수가 대기압 상태로 배출되면 온도는 100℃ 열량은 100 Kcal/kg인 응축수가 되어야 한다 . 이 상태에서는 고압의 응축수는

과열되며 그에 따라 재증발증기가 발생된다. 발생되는 재증발증기의 양은 171Kcal/kg과 100Kcal/kg의 차이

인 71 Kcal/kg 만큼의 열량이 대기압 상태의 증기를 발생시키는데, 대기압의 증기가 갖는 잠열은 539Kcal/kg이므로 응축수 100 kg/hr에서 발생되는 대기압의 재증발증기의 양은 약 13 kg이 되고 대기압의 물은

약 87 kg이 된다 . 재증발증기는 물의 양에 비해 무려 250배의 부피가 되므로 똑같이 Trap에서 배출되었어

도 육안으로 보기에는 증기만 보이므로 결국 증기 누출로 오인할 수 있다. 일반적으로 대기중으로 응축수

를 배출하는 경우 재증발증기와 생증기의 누출을 구분하는 방법은, 재증발증기의 경우 증기속에는 아무래도

많은 양의 수분이 포함되어 있어 증기가 흰색으로 보이고, 생증기의 경우에는 약간 파르스름한 색깔을 띄게

된다. 대기 개방으로 Trap 점검시 또 한가지 주의할 사항은 Disk Trap의 점검이다. 원래 응축수를 대기중

으로 버리던 경우에는 큰 무제없이 작동원리만으로 문제점을 알 수 있으나, 응축수를 배관을 통하여 회수하

던 중에 점검을 위하여 회수하던 중에 점검을 위하여 응축수를 대기중으로 배출하는 경우에는 과도한 배압

에 의해 증기를 누출하다가도 Disk Trap에 작용하던 배압이 0 Kg/cm2으로 떨어지므로 Disk Trap이 정상적으

로 작동하는 경우도 있으므로 주의하여야 한다.

7.2. Sight Glass에 의한 방법

Steam Trap에서 배출되는응축수를 대기중으로 개방하지 않고 배관을 통하여 회수하면서 배관내의 상태를

유리를 통해 들여다 보면 증기의 누출이나 응축수가 정상적으로 배출되는가를 확인할 수 있어 효과적이며,



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특히 여러 개의 Steam Trap이 하나의 배관으로 연결된 경우에 유리하다. 그러나 Sight Glass가 가지고 있는 압력의 한계나 수명상의 문제 때문에 여러 제약이 있으며, 특히 배관내의 이물질이나 스케일이 유리면에

퇴적하게 되면 배관 내부를 관찰하는 것이 불가능해진다. 그러나 이와 같은 현상은 배관 내부의 상태를 간접적으로 알려주는 것으로 배관 및 설비의 정비가 필요한 것을 간접적으로 말해주는 것이다.

7.3. 초음파 누출탐지기에 의한 방법(청각적 방법)

모든 유체가 Orifice를 통과할 때에는 항상 기계적인 마찰에 의한 소리가 발생되며 이 소리는 우리가 쉽게

들을 수 있는 경우도 있지만 초음파만 발생하기도 한다. 또한 이 초음파는 배관에 의해 전달되는 동안 신속하게 배관에 흡수되므로 주변에서 발생된 초음파의 영향을 적게 받게 된다. 따라서 이 초음파의 성질을

이용하여 개발된 점검 장치가 바로 초음파 누출탐지기 이다 . 만약 Steam Trap에서 응축수를 배출하는 경우에는 물이 Orifice를 통과하면서 거의 소리가 발생되지 않는다. 그러나 증기가 누출되는 경우에는 Orifice를 통과하는 증기의 속도가 빠르기 때문에 다량의 초음파가 발생하므로 적절한 기기를 이용하여 이 초음파

를 듣게 되면 Steam Trap이 작동되는 상태를 쉽게 확인할 수 있다 . 이와 같은 기기를 초음파 누출 탐색기

(Ultrasonic Leak Detector)라고 하며 , 적은 소리의 초음파도 적절한 증폭장치를 이용하여 확인 할 수 있다.실지로 수 cm 밖에 안 떨어져 있는 옆의 Trap에서의 증기 누출에 의해 발생된 초음파도 거의 측정되지 않는 정확도를 가지고 있으며 아주 쉽게 증기와 응축수의 구분을 할 수 있다. 단 , 설비의 운전 조건이 항상

변하고 각 Trap의 동작 원리도 상이 하므로 초음파 누출 탐지기를 이용하는 경우에는 점검자는 많은 경험

을 쌓은 숙련자이여야 한다 . 또한 동일한 점검자라 하더라도 점검할때마다 다른 결과를 초래하여 점검 결과의 신뢰성에 문제가 있을 수 있다.

7.4. 기타

Trap 종류별로 Actual Test를 통해 측정된 Leak량에 따른 2,400여개의 Sound Level을 Memory에 내장시켜

놓고 현장에서 측정된 Data와 비교하여 Leak 여부(16단계로 구분) 및 누출량을 산정할 수 있는 설비(Trap-Man)를 이용하는 방법이다. 위에서 설명한 측정 방법이외에도 Trap 전, 후단의 온도 차이를 측정하여 고장 여부를 판단(온도 차이가 거의 없는 경우에는 고장)하는 방법이 있다 . 또한 응축수와 증기의 전기 전도

도의 차이를 이용하여 증기가 흐르는지 응축수가 흐르는지 점검하는 전기 전도도에 의한 방법도 있다 . 표3은 점검 방법별 비교표이다.

구 분 장 /단점 비교 비 고

육안 점검

l Leak Steam과 Re-Flash Steam과의 구분의 어려움.l Leak량을 알 수 없음.l 응축수 회수 배관이 있는 경우 점검 불가능.



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구 분 장 /단점 비교 비 고

전/후 온도

측정

l Blocking 여부만 확인 가능

l 응축수 배관의 온도 벼화에 따라 온도 변화함.l Leak량을 알 수 없음.

청음/초음파

측정 설비

l Trap의 종류, Leak량에 따라 Sound Level이 변하므로 숙달된 운전원도 다른 판단을 할 수 있음(매우 숙달된 운전원이 필요)

l Leak량 산출의 어려움

신뢰도는 50%내외임

전기 전도도

에 의한 방법

l 점검 결과의 정확도가 뛰어나다.l Computer에서 직접 점검하고 관리의 편리성 우수

l 설치 비용 과다(Trap마다 Sensor Chamber 설치)

Trap-Man

l 측정된 Sound Level을 입력 Data와 비교, 판정하므로 정확한 진단이 가능(초보자도 쉽게 사용)

l Leak량 및 손실 금액 산츨이 가능하고 Data 분석 기능도 있음 .l 관리 번호, 점검 순서등 체계적인 관리가 요구됨.l 가격이 비쌈.

신뢰도 98%

표 3. 점검 방법별 비교

7.5. 효율적인 방법의 선택

Trap을 효율적으로 점검하여 증기 누출이 발생되면 이를 즉각 감지하여 Trap의 정비를 실시함으로써 증기

가 누출되는 것을 모르고 방치하여 발생되는 손실을 최소한으로 줄이는 것이 필요하다. 이를 위하여 위에

서 제시한 방법이외에도 여러 가지 Maker에서 제시하는 방법이 있으나, 각 점검 방법은 각각 장,단점이 있어 어느 공장에서든 이 방법이 제일이라고 할 수 없으며 , 따라서 위의 비교표를 참조하여 각 공장의 조건에

맞추어 가장 적합한 것을 응용하여야 한다.

8. 올바른 보수

주기적인 점검을 통해 고장난 Trap은 신속히 교체를 하여야 한다. 앞에서 봤듯이 고장난 Trap의 Loss는상당하며 고장 Trap 교체에 따른 경제성도 우수하므로 주기적 점검을 통해 고장 Trap은 신속히 수리하도록

하여야 한다. 하지만 점검 횟수의 판단 여부는 인건비 대비 효과에 따른 경제성을 판단하여 결정될 사항이

다. 또한 당사와 같이 광범위한 지역의 체계적인 Trap 관리를 위해서는 전 Trap에 대한 이력 관리의 DataBase를 구축하여 효율적인 장비를 통한 점검 및 수리 만이 중요한 에너지 절감의 요소임을 알아야만 한다.

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