대일아쿠아

근래 공업용수의 부족, 냉각수 순환 펌프의 동력 절감 그리고 PLANT UTILITY 배관의 소구경화를 통한 경비 절감
등으로 인하여 냉각수의 순환 수량을 가급적 이면 줄이려는 경향이 두드러 짐에 따라 냉각탑의 입구 수온이 날로
증가하는 추세다.

냉각수의 출구 수온은 PLANT 전열량 제거에 따라 날로 줄어드는 반면에 입구 수온은 증가 하는 경우가 많아 지게
됨에 따라 RANGE가 늘어 나게 되고 냉각탑 출구 공기 온도가 40~50 °C가 일반적인 경우가 되어 가고 있다. 이러
한 고온에 노출되는 감속기는 자체의 열을 발산 함에 있어 새로운 문제로 대두되고 있으며, 감속기의 윤활유 선정
에 신중한 검토가 요구되는 것은 물론 감속기 크기 선정에도 각별한 주의를 요구한다. 부적절한 윤활유의 사용과
기계적인 동력 전달 용량에만 의하여 감속기 SIZE를 선정 할 경우 감속기 내부의 온도 증가로 인해 급격한 속도로
윤활유가 소손 되어 감속기 베어링은 물론 모든 치차에 치명적인 영향을 주게 된다.

따라서 다음에 기술하는 내용을 숙지하여 감속기의 SIZE 및 윤활유를 선정하여야 제 성능을 다하게 된다.

• ●  MOTOR HORSEPOWER
• ●  MOTOR FULL LOAD SPEED
• ●  FAN SPEED
• ●  FAN AXIAL THRUST LOAD
• ●  AMBIENT TEMP. AT GEAR REDUCER

지금까지 대부분의 경우 앞서의 감속기 SIZE 결정 요소 중 MOTOR HP, MOTOR RPM과 FAN RPM에 의거하여
SIZE를 결정하여 왔을 것으로 생각 된다. 물론 대부분의 경우 이것만 으로도 충분하다고 할 수 있다. 그러나 이는
다행이 감속기의 주변 온도가 MAKER가 제시하는 표준 온도 이하 였을 경우일 것이다.

한편 감속기 MAKER는 OUTPUT SHAFT에 연결되는 FAN (INDUCED DRAFT TOWER에 한하여)의 AXIAL
THRUST LOAD(축 하중), MOTOR에서 COUPLING SHAFT를 통하여 전달 되는 TORQUE와 사용 되는 윤활유 등
급 등을 고려 하여 베어링을 선정하게 된다. 따라서 베어링 선정의 타당성을 검토하기 위해서는 반드시 FAN에서
발생 되는 축하중 값을 감속기 MAKER에 제시하여 감속기에 적용되는 최소 허용 시간 (INPUT SHAFT (HIGH
SPEED SHAFT) 베어링은 L10 50,000시간, OUTPUT SHAFT (LOW SPEED SHAFT) 베어링은 L10 기준으로
100,000 시간)을 만족 하는 지 여부를 검토하게 하여 올바른 베어링 선정이 되도록 하여야 한다. 감속기 베어링의
조기 마모 원인 중 윤활유의 선정 실수 또는 교체시기 지연 등을 제외하고는 FAN AXIAL THRUST LOAD에 의한
베어링 마모가 가장 큰 원인이 된다.

FAN AXIAL THRUST LOAD의 계산은 다음에 의해 쉽게 계산 될 수 있으며 대부분의 FAN MAKER에서는 FAN R
ATING SHEET상에 자동 계산하여 출력 하여 준다.

FAN AXIAL THRUST LOAD = ( 5.202 x TOTAL PRESS. x FAN NET AREA) + FAN WEIGHT

여기서,
5.202 = 단위 보정 계수 (Inch Aq.를 PSI로 환산)
TOTAL PRESS. = STATIC PRESS. + VELOCITY PRESS. [ Inch Aq.]
NET FAN AREA = 3.1416 / 4 (FAN DIA² - SEAL DISK DIA²)

(SEAL DISK : FAN의 중앙으로의 NEGATIVE AIRFLOW를 막기 위하여 FAN HUB PLATE에 장착하는 DISK를 말
한다. 공기는 FAN BLADE를 통해 토출 되는 반면 FAN HUB 부분에는 공기가 없게 된다. 따라서 FAN HUB에서의
압력은 FAN BLADE에서의 압력보다 동압 만큼 적은 압력이 작용 하게 된다. FAN BLADE를 통한 높은 공기압은
FAN HUB에서의 적은 공기압을 이기고 FAN BLADE를 통한 공기가 FAN HUB쪽으로 몰리는 현상
(RECIRCULATION)을 방지 하기 위하여 FAN HUB에 장착한다. SEAL DISK의 직경은 FAN 제작사 마다 상이 하므
로 반드시 FAN MAKER와 협의 하여서 FAN AXIAL THRUST LOAD를 계산 하여야 한다.)

감속기 제작사마다 표준 온도에 대한 범위가 상이 하다. 표준 온도 이하의 온도에서 운전되는 감속기는 MAKER가
제시하는 기계적인 동력 전달 용량에 의거 감속기 SIZE를 선정 하면 된다. 그러나 이러한 표준 온도를 초가하는 조
건 하에서 설치 되어 운전되는 감속기는 감속기 내부 열의 외기 방출에 제한을 받게 되어 내부 온도가 상대적으로
올라가게 되어 기계적인 동력 전달 능력이 표준 온도 조건에 비해 상대적으로 저하하게 된다.

따라서 표준 온도 하에서의 기계적인 동력 전달 용량에 적당한 보정 계수를 적용 하게 되는데, 이는 감속기 제작사
별로 상이하며 경우에 따라서는 감속기의 INPUT SHAFT에 COOLING FAN을 장착 시켜 강제로 감속기 HOUSING
의 표면을 식히도록 하여 보정 계수를 보완 하기도 한다. 냉각탑 전용 감속기로 개발되어 사용되는 제품의 경우 일
반적인 감속기보다 윤활유의 양이 60~70% 많게 HOUSING을 크게 하여 웬만한 온도 조건에서도 별도의 COOLING
FAN없이 사용 될 수 있도록 한 것들이 대부분이나, 일부의 경우 다목적 용으로 개발된 감속기의 경우 반드시
COOLING FAN을 필요로 한다.

AGMA STANDARD에 의거 하면 감속기 주변 온도가 100 °F를 초과 할 경우 반드시 THERMAL CORRECTION
FACTOR를 적용 하도록 권고하고 있다.

THERMAL CORRECTION FACTOR = 1.84 - 0.0086 x °F

가령 감속기 주변의 외기 온도가 130 °F 일 경우의 THERMAL CORRECTION FACTOR는 1.84 -0.0086 x 130 =
0.722로 감속기 MAKER가 제시한 표준 온도 (대개의 경우 100 °F이나 일부 지역 (일본)에서는 70 °F 내외로 하고
있으며 냉각탑 전용 감속기는 미국 지역에서는 120 °F로 한다. 즉 이는 같은 동력을 전달함에 있어 미국 지역의 감
속기의 HOSING이 크고 윤활유의 양이 일본 지역의 감속기보다 상대적으로 크다는 것을 의미함.) 조건 하에서 기
계적인 동력 전달 용량에 앞서 얻은 THERMAL CORRECTION FACTOR 0.722를 곱하면 그것이 바로 130 °F의 외
기 온도에서의 동력 전달 용량이 되는 것이다. 즉 표준 조건 100 °F 때보다 130 °F에서 운전되는 감속기는 72.2% 정
도의 동력을 전달 할 수 있게 되며 27.8% 감소 된다는 것을 의미한다. 따라서 감속기의 올바른 성능 보장을 위해서
는 반드시 감속기 주변 온도가 감속기 제작사가 제시하는 표준 온도보다 높을 경우는 제작사에 알려서 감속기 선정
의 적합성을 확인 하여야 한다.

"감속기 윤활유의 조기 소손, 베어링의 조기 마모, 감속기 치차의 조기 마모는 감속기 주변 외기 온도에 비례한다."
는 것을 반드시 인식하는 계기가 되기를 바란다. 외기 온도가 120 °F 미만의 경우는 광 윤활유 또는 합성 윤활유며
적합하나 외기 온도가 130 °F 정도에 이르면 반드시 합성 윤활유만 사용하여야 되며 그 이상의 온도에서는 반드시
별도의 냉각 장치가 필요 하다.

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