수배전설비 예방보전기술

『제2편 비상용 발전설비(Generator)의 운전과 보존관리』…⑤
  • 편집부
  • 2016-10-18 오전 9:54:34

 

2.4 이동용 발전기

2.4.1 제원

1) 발전기(GENERATOR)
연속출력 : 5KW, 전압 : 220/110V, 전류 : 22.7/45.5A, 주파수 : 60Hz, 상수 : 2P, 1∮ 2W, 회전수 : 3600RPM 

2) 엔진(ENFINE) : 엔진이란 발전기를 구동시키기 위한 동력 발생 장치로써, 열에너지를 기계적인 일로 바꾸는 장치이며, 열에너지를 기계적인 에너지로 바꾸기 위해서는 작동물질이 필요하다. 가솔린 엔진에서는 작동물질을 혼합기라하며, 혼합기는 휘발유와 공기로 이루어진다. 자동차에서는 혼합기를 흡입하여 압축한다. 압축된 혼합기에는 화염원인 스파크 플러그로 불꽃을 발생시켜 폭발을 일으키도록 하고 폭발에 의한 팽창력으로 기계적인 에너지를 발생시키는 것이다.

이 때 발생한 열에너지는 피스톤의 왕복운동에 의해 기계적인 일로 바뀌고, 다시 피스톤의 왕복운동은 커넥팅로드에 의해 회전운동으로 바뀌게 된다. 이러한 운동에너지의 변환은 연속적으로 이루어지므로 가솔린엔진은 왕복형 사이클엔진이라고 한다.

(1) 실린더수 : 2(PISTON이 왕복운동 하는데 안내역할과 혼합기 밀봉)
    ※ PISTON : 실린더내에서 얻은 동력을 케넥팅로드에 전달하여 크랭크축 회전, 케넥팅로드 : PISTON에서 받은 힘을 크랭크축에 전달
    ① 흡입밸브 : 동력행정에서 필요한 혼합기를 연소실 안으로 흡입
    ② 배기밸브 : 연소가스를 외부로 배출

(2) 왕복형 엔진의 작동
연소실에서 압축된 혼합기가 폭발할 때 발생하는 힘이 피스톤을 밀어 주고 커넥팅로드를 통하여 전달된 이 힘은 크랭크
축을 회전시킨다(커넥팅로드는 피스톤의 왕복운동을 크랭크축의 회전운동으로 전환시킨다).
 

행정 : 4(흡입, 압축, 동력, 배기의 4개 행정을 크랭크축이 2회전하여 1 CYCLE을 완성하는 기관)

① 흡입행정 (Intake Stroke)
흡입밸브는 열려 있고 배기밸브는 닫혀 있는 상태에서 피스톤이 상사점에서 하사점으로 하강(STARTING MOTOR에 의해서))을 하면 실린더 내의 체적변화로 압력이 대기압 이하가 되면서 기화기(혹은 인젝터)에서 공기와 연료가 혼합된 혼합기가 실린더 내로 흡입되며 크랭크축이 180°회전한다.

② 압축행정 (Compression Stroke)
흡입행정 완료 후 흡입, 배기밸브가 닫힌 상태에서 피스톤이 상승함에 따라 흡입된 혼합기는 압축되면서 압축압력과 압축열이 높아지며, 크랭크축이 360°회전한다. 이때 압축압력이 규정보다 낮으면 혼합기가 기화되지 못하여 불완전 연소가 일어날 수 있고, 규정보다 너무 높으면 압축열에 의해서 자기착화(自己着火)되어 출력저하를 가져오므로 적절한 범위의 압축압력이 필요하다. 압축행정 시 적절한 압축압력은 약 7~11 kg/cm2 이다.

③ 폭발행정(Explosion stroke)
압축행정이 완료되기 직전(피스톤이 압축을 위해 상사점에 도달하기 직전), 점화 플러그의 불꽃에 의해 압축된 혼합기가 폭발을 하게 되면 그 폭발력에 의해서 피스톤이 압력을 받아 하강하며 커넥팅로드를 통하여 크랭크축을 회전시키며, 크랭크축이 540°회전한다. 폭발행정을 동력행정(Power Stroke) 또는 팽창행정(Expansion Stroke)이라고도 한다.

※ 동력행정에서 엔진의 성능에 지대한 영향을 주는 요소로는 스파크 플러그의 점화불꽃시기, 공기와 연료(휘발유)의 혼합비율, 압축압력 등이 있다.

④ 배기행정 (Exhaust Stroke)
흡입밸브는 닫혀 있고 배기밸브가 열려 있는 상태에서 피스톤이 상승(상사점 도달) 하게 되면 연소된 가스는 실린더 밖으로 배출되며, 크랭크축이 720°회전한다.
위와같이 피스톤의 상하 왕복운동을 커낵팅로드(Con.Rod)에 연결된 크랭크 축(Crank Shaft)으로 회전시켜 그 회전력으로 플라이 휠(Fly Wheel)을 돌리면 구동전달장치를 통하여 바퀴에 전달된다.

 

엔진은 흡입, 압축, 폭발, 배기행정을 되풀이하여 크랭크 축이 회전하며 엔진의 2회전, 즉 4개의 행정으로 1사이클(Cycle)이 이루어지므로 4행정 엔진(4 stroke-cycle engine) 이라 한다. 일반적으로 4기통(Cylinder) 엔진의 경우에는 기통별 1-3-4-2의 순서대로 동력(폭발)이 발생하며 기통별 각각의 행정은 아래의 표와 같다.

 

(3) 사양 설명

① 최대출력 : 16PS/3600RPM, 정격출력 : 11PS/3600RPM
                  ※ PS : 엔진 출력의 단위, 연료소비량 : kg/ps-h
② 냉각방식 : 강제공냉식(냉각Fan을 사용) ⇒ 연소가스의 높은 온도로 인한 과열을 방지하여 엔진 손상을 방지한다.
③ 오일용량 : 2.5ℓ(윤활유 ⇒ 석유계의 원유속에 포함되어 있는 유효성분을 비점에 따라 분류 정제처리한 것이다.
④ 사용연료 : 가솔린
⑤ 점화방식 : 전기 점화 방식(점화플러그)
⑥ 연료 장치 : 공기와 연료를 혼합하여 각 실린더 내에 공급하는 장치를 말한다. 가솔린 ⇒ 연료탱크 ⇒ 연료여과기⇒ 연료펌프 ⇒ 기화기 ⇒ 흡기다기관 ⇒ 각 실린더

 

※ 명칭 설명 : 연료여과기(FUEL FILTER) ⇒ 연료 중의 불순물 제거(먼지, 수분), 연료펌프 : 연료탱크에서 연료를 빨아들여 기화기로 압송한다.

기화기(CARBURETOR) : 엔진의 운전상태에 따라 공기와 연료를 적당한 비율로 혼합과 동시에 미립화하여 연소실에 공급한다 ⇒ 벤추리관의 원리 이용(베르누이의 정리), 흡기다기관 : 기화기에서 만들어진 안정화된 혼합기를 각 실린더안에 균일하게 분배하는 일을 한다. 공기청정기 : 흡입되는 공기속의 불순물 여과.흡기 소음을 감소하는 기능을 한다.

2.4.2 엔진 운전반
기동, 저속레버, 초크레버 : 공기량을 제어하는 곳
운전/정지토글S/W, 충전토글S/W, 시동푸시버튼S/W, 속도조절핸들

2.4.3 배전반
발전등, 부하등, 전압계, 주파수계, 전류계, 회로 차단기(NFB), 전압조정기

2.4.4 운전 방법

(1) 시동전 점검
① 엔진의 윤활유 수준점검 및 보충, 연료탱크의 연료 수준점검 및 보충
② 공기청정기 점검, Battery 전해액 수준, 연결상태 점검

(2) 시동 방법
① 회로 차단기를 차단상태로 한다.
② 모든 조작스위치를 차단상태로 한다.
③ 초크레버, 기동/저속레버를 완전히 앞으로 당긴다.
④ 연료 패킹 손잡이를 30회 정도 Pumping 한다(가솔린, Oil 이상유무 확인).
⑤ 운전/정지토글S/W를 운전 위치로 ON한다.
⑥ 시동S/W를 눌러 시동한다(시동이 안되면 시동펌프가 완전히 멈춘 후 재시동한다).
⑦ 시동이 되면 속도조정 핸들을 저속에서 약 5분간 공운전을 실시한다.
⑧ 시동이 되면 초크레버, 기동/저속레버를 완전히 밀어 넣는다.

(3) 부하 운전
① 엔진이 충분히 더워진 후에 속도조정 핸들을 서서히 고속측으로 돌려 소요되는 정격 회전수(61Hz)가 되도록 조정한다.
② 교류 전압계를 보고 정격 전압을 지시하는지 확인한다.
③ 회로 차단기를 연결상태로 하여 부하를 연결한다(220/110V).
④ 전류계를 보고 정격전류를 지시하는지 확인한다.

(4) 정지
① 회로 차단기를 차단상태로 한다.
② 속도 조정핸들을 저속측으로 돌려 놓고 수분간 공운전을 실시한 다음 완전 저속으로 놓는다.
③ 정지 S/W를 누른다.

(5) 자동운전
① 정전발생: 정전이 되면 메인 VCB의 UVR(부족전압계전기)이 정전이라는 것을 알게 된다.
② 비상발전기 가동: UVR의 신호를 받아 비상발전기가 자동으로 가동하게 된다.
③ ATS 작동: ATS(자동전환개폐기)는 정전 시에 한전에서 발전 전원 쪽으로 자동으로 바꿔주는 장치이다. 그래서 정전이 되고 발전기 전원이 투입되면 한전 선로 측에서 발전기 선로 측으로 변경된다.
④ 부하투입
 

2.4.5 예방 정비사항

(1) 윤활유 : 겨울 SAE 10#, 봄가을 SAE 20#, 여름 SAE 30#

    ① 교환시기 : 장비 최초 운전 후 20시간 경과 후 교환 ⇒ 2회 부터는 장비작동 매 50시간마다 교환
    ② 오일 수준게이지
        수준 : 오일게이지 상단 표시점에 있어야 한다.
        점도 : 손으로 만져서 매끄럽고 끈기가 있어야 한다.
        색깔 : 청색, 청녹색(정상)
③ Battery : 12V 45모(충전전압 : 13.32V, 전류: 4.5A)
④ 공기청정기, 기화기 : 월 2회 깨끗이 분해 청소

2.5.1 발전기 운전수칙

1) 자동 동작
① 모든 조작 스위치를 자동/수동 선택 스위치를 자동에 놓는다.
② 정전 신호와 상전 상호에 의하여 자동으로 운전된다(ACB는 먼저 투입하지 않는다).
③ 운전 중 엔진 및 발전기의 이상 유무를 확인한다.

2) 수동 동작
① 자동/수동 선택을 위한 모든 조작 스위치를 수동에 놓는다.
② LAMP TEST 스위치를 눌러서 LAMP의 기능에 이상이 없는지 확인한다.
③ 시동 스위치를 3~4초 누른다.
④ 시동이 되면 시동 스위치를 놓는다.
⑤ 연료, 윤활유, 냉각수의 누유, 누수, 압력 및 기타 사항을 확인한다.
⑥ 발전기 운전반의 디지털 컨트롤 패널 전압계, 주파수계를 확인하고 각 선간 전압을 확인한 후에 차단기를 투입한다.
⑦ 저압반 PANEL LV-1,2,3.4번 순으로 ATS 한전에서 발전으로 투입함으로써 전원공급이 완료된다.
⑧ 저압반 ACB PANEL VS,AS를 돌려 각 상전압 상전류를 확인한다.
⑨ 발전기 디지털 컨트롤 패널에 전류, 전력 90% 이하 유지시킨다.

3) 무부하 운전(시운전)
① 자동/수동 선택 스위치를 수동에 놓는다.
② 연료, 윤활유, 냉각수의 누유, 누수 상태 점검한다.
③ 시동 스위치 3~4초 누른다. 이때 시동이 되지 않았을 시에는 엔진이 완전히 정지한 후에 재시동 한다.
④ 발전기 저압반 PANEL ACB는 투입하지 않는다.
⑤ 운전자는 디지털 컨트롤 패널에 전압이 정상적으로 지시되었는지 필히 확인하고 발전기 운전 일지를 기록한다.
※ 겨울철 운전 시에는 발전기 운전반 내 엔진 예열 히타 전원 스위치 ON 유지시킨다.

2.5.2 발전기 정비수칙

1) 발전기 가동 시 담당자외 스위치 조작을 금할 것.
2) 냉각수 보충 및 순환을 확인할 것.
3) 발전기 연료량을 확인할 것.
4) 윤활유 잔고량을 점검할 것.
5) 축전지 충전상태 및 이상 유무를 확인할 것.
6) 엔진과 발전기에 이상이 발견되면(저유압, 과온도, 과속도, 시동실패, 과전류, 저전압, 지락 등) 즉시 엔진을 정지 시킬 것.
7) 발전기 가동 시 급 배기팬을 가동하고 소화기 상태를 확인할 것.
8) 발전기 가동 시 변전실, 발전기실 도어 개방할 것.
9) 무부하 운전시 패널 선택 스위치를 수동으로 전환할 것.
10) 발전용량은 정격용량의 85%를 초과하지 않을 것.
11) 기타 이상 발생 시는 책임자 및 담당자에 보고할 것.


3.결론

위에서 언급한 바와 같이 비상용발전기는 정기점검과 정비가 중요하다. 또한 점검과 정비를 제대로 하지 않는다면 제대로 가동하지 않거나 고장으로 멈추는 일이 끊이지 않을 것이다. 엔진오일 및 냉각수 교체요령은 물론이고 고장원인과 대책 등의 실무지식을 습득하여야 하며, 반기별로 부하시험운전을 해야 한다. 전기기술자는 비상용 자가 발전설비가 만일의 사태 때 제 기능을 충분히 발휘하도록 올바른 운전요령과 지속적인 점검보수를 위하여 적극적인 노력이 필요할 것이다.

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