Donaldson Hy-Pro FSA: 증기터빈 EHC 인산에스테르 유체 컨디셔닝

증기터빈의 전기유압제어(EHC)에는 난연성을 이유로 인산에스테르 유체가 사용되곤 합니다. 그러나 색상이나 일반 기계식 여과만으로 유체 상태를 판단할 수는 없습니다. 수분, 산, 열화 부산물, 용존 금속은 전기저항률에 영향을 주고 겔·침전물을 형성해 서보밸브 작동을 저해할 수 있습니다. Donaldson Hy-Pro의 FSA는 인산에스테르 유체를 위한 오프라인 컨디셔닝 스키드이며, 모든 오일 회로에 쓰는 범용 정유기가 아닙니다.

Donaldson Hy-Pro FSA 인산에스테르 유체 컨디셔닝 스키드. 이미지 출처: 제조사 웹사이트.

EHC란 무엇이며 유체 상태가 왜 중요한가?

전기유압제어는 전기 명령을 유압력으로 바꾸어 터빈 밸브의 위치를 제어합니다. 펌프, 서보밸브, 배관과 액추에이터는 깨끗하고 건조하며 적절한 전기적 특성을 가진 유체에 의존합니다. 입자나 침전물은 정밀 계량 간극을 막을 수 있고, 수분과 열화 부산물은 산가(AN)를 높이고 저항률을 낮추며 제어 부품에 겔·침전물을 만들 수 있습니다. 그 결과 밸브 응답 지연·불안정, 필터 막힘, 정비 증가, 설비 가동률 저하 위험이 생길 수 있습니다.[4]

FSA의 처리 방식

FSA는 오프라인 kidney-loop 스키드입니다. EHC 탱크에서 제어된 유량을 취해 전용 여재로 처리한 뒤 탱크로 돌려보냅니다. 일반 구성은 입자, 수분, 불용성 산화 부산물을 처리하는 VTM 여재와 산, 열화 부산물, 겔/침전물, 용존 금속을 분자 수준에서 처리하는 ICB 이온교환 여재를 조합합니다. EHC 압력 필터와 서보 파일럿 필터를 보완할 뿐 이를 대체하지 않으며, 모든 상태의 유체를 완전히 재생한다고 보장하지 않습니다.[1][2][3]

VTM과 ICB®: 서로 다른 두 가지 작용

제조사는 VTM의 입자, 불용성 산화 부산물, 수분 제거 성능을 β₃[c] ≥ 4,000으로 제시합니다. ICB®는 이온교환/이온 결합 수지로 산과 용존 열화 부산물, 겔·침전물 및 용존 금속 이온 제거를 목표로 하며 인산에스테르의 화학적 청정도와 저항률 개선을 지원합니다. 기계식 여과는 입자를 포집하고 ICB는 일반 입자 필터로 포집하기 어려운 용존 오염물을 대상으로 하므로 두 기능은 상호 보완적입니다. 실제 성능은 동일한 채취·시험 방법에 따른 처리 전후 샘플로 확인해야 합니다.[2][3]

TMR-N₂: 탱크 기상부의 수분과 산소 관리

일부 구성에는 TMR-N₂ 기상부 탈수기가 통합됩니다. Donaldson Hy-Pro에 따르면 이 장치는 질소를 탱크 기상부에 연속 주입해 수증기와 열분해 가스 제거를 돕고 오일과 산소의 접촉을 제한합니다. 이미 열화된 유체를 처리하는 동시에 추가 열화를 늦추는 것이 목적입니다. 질소 공급, 환기와 가스 안전, 탱크 구조, 배출가스 처리를 검토해야 하며 모든 FSA에 이 옵션이 포함된다고 가정해서는 안 됩니다.[1][2]

모델 및 초기 선정

제조사 제시 공칭 유량은 약 0.5/1/2/4 gpm(약 1.9/3.8/7.6/15.1 L/min)입니다. FSA05/FSA1/FSA2/FSA4의 참고 최대 탱크 용량은 약 750/1,500/3,000/6,050 L입니다. 이 값은 초기 선별용이지 최종 선정 근거가 아닙니다. 유체량·상태, 처리 시간, 점도·온도, 순환 수요, 운전 방식, 흡입·복귀 배관, 정확한 인산에스테르 유체를 함께 고려해야 합니다. 폴리올에스테르 등은 제조사에 적합성을 확인해야 하며 난연 유체끼리 모두 호환되는 것은 아닙니다.[2]

운전 가치와 적용 한계

유체가 처리 가능한 상태이고 오염원이 관리된다면 FSA는 수분, 산, 입자, 열화 부산물 감소와 저항률 유지, 겔·침전물 억제 및 서보밸브 환경 개선을 목표로 합니다. 상태기반 정비 수단을 제공해 조기 오일 교환, bleed-and-feed 또는 고비용 플러싱을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다. 그러나 모든 트립 방지, 무한한 오일 수명 또는 근본 원인 조치를 보장하지는 않습니다. 수분 유입, 공기·분진 오염, 과열, 부적합 씰, 부실한 정비를 해결해야 합니다. 심하게 열화된 유체는 OEM 지침에 따른 교체나 플러싱이 여전히 필요할 수 있습니다.[1][3][4]

데이터 기반 평가 및 인수 계획

제안 전에 유체 브랜드/등급과 보충 이력을 확인하고 발전소 샘플링 절차에 따라 대표 샘플을 채취합니다. 최소 AN, 수분, 입자 청정도를 확인하고 필요하면 저항률, 용존 금속, 침전 경향도 시험합니다. 현장에서는 탱크 용량, 흡입·복귀 지점, 샘플링 위치, 압력강하, 온도, 50Hz 전원, 설치 공간, 누유 받이, 위험지역 분류를 확인합니다. 설치 후 기준값을 설정하고 누유, 회전 방향, 유량, 차압을 확인한 다음 합의한 인수 기준과 엘리먼트 교환 기준에 따라 샘플 추이를 봅니다. 탱크 용량이나 단일 AN 값만으로 선정해서는 안 됩니다.[2][4]

발전소 적용과 SuperMRO의 지원

FSA의 주요 용도는 증기터빈 EHC의 난연 인산에스테르 유체입니다. 해당 유체를 사용하는 석탄·가스 화력발전소에서 검토할 수 있습니다. 터빈 베어링 윤활유, 광유계 유압유, 디젤 또는 모든 난연 유체에 자동으로 적용되는 것은 아닙니다. SuperMRO는 발전소 및 제조사와 협력해 유체 데이터, 설치 조건, 호환성, 용량 선정, 샘플링 및 통합·정비 계획 검토를 지원할 수 있습니다. 최종 모델과 기대 효과는 각 시스템의 실제 데이터를 바탕으로 확인해야 합니다.

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