작성자: Robert Connor Rojina 및 Richard Juskowiak, Donaldson 공정 필트레이션 부문
적시에 공정 필터를 교체하는 것은 식음료 안전과 수익에 있어 매우 중요합니다. 엘리먼트를 너무 늦게 교체하면 곰팡이 및 박테리아가 증식하여 오염될 위험이 있습니다. 그리고 너무 빨리 교체하면 불필요한 가동 중지 시간과 경비가 발생할 위험이 있습니다. 이상적인 필터 교체 일정은 각 시설에 따라 다릅니다.
초기 유지 관리 일정은 미리 정한 날짜를 기반으로 합니다. 특성상 상당히 임의적입니다. 최적화된 유지 관리 일정은 제조업체의 권장 사항과 운전 차압 성능, 엘리먼트 무결성 테스트 등을 통한 주의 깊은 평가를 함께 고려하여 수립하는 일정입니다. 이렇게 최적화된 일정은 수립하는 데 더 많은 시간이 걸리지만, 더욱 안전하고 비용 효율적인 시스템이라는 이점이 있습니다.
필터 평가 및 교체 일정 수립 과정에서 권장되는 단계는 다음과 같습니다.
필터 제조업체의 권장 사항을 기준으로 합니다.
스팀 제균은 고온 공정이므로, 엘리먼트에 스트레스를 주며 여러 번의 사이클을 거친 후 미디어(Media)를 마모시킵니다. 일반적으로 필터가 견딜 수 있는 평균 제균 사이클 횟수가 명시된 교체 지침이 필터와 함께 제공됩니다. 시판 중인 대부분의 엘리먼트는 80~90회의 스팀 제균 사이클을 견딜 수 있지만, Donaldson Co.가 설계한 LifeTec™ 필터와 같은 최신 기술은 100회 이상의 사이클을 견딜 수 있습니다.
이 권장 교체 일정은 기본적인 것이며, 시설에 따라 필터가 받는 부하가 더 적거나 클 수 있습니다. 이러한 부하는 계절이나 특정 리소스에 따라 변동될 수도 있습니다. 예를 들어 습한 날씨에 이루어지는 사이클의 경우, 압축 공기의 습기를 제어하기 위해 사이클론 세퍼레이터와 흡착(coalescing) 필터 사용이 늘어날 수 있습니다. 지하수는 도시용수보다 리퀴드 프리 필터에 더 많은 부하를 줍니다.
운전 차압을 모니터링합니다.
더욱 정밀한 필터 교체 일정을 수립하는 첫 번째 방법은 운전 차압(DP)을 모니터링하는 것입니다. 제곱인치당 파운드(psi)로 측정되는 DP는 필터의 업스트림 압력과 다운스트림 압력의 차이입니다. 이 압력 변동은 필터가 유발하는 흐름 제한의 양을 나타냅니다. 운전 차압이 증가하면 필터의 수명이 다한 것입니다. 다운스트림에 큰 압력 강하(Pressure drop)가 발생하면 필터 재생 또는 교체 시점으로 이를 통해 비용이 드는 필터 정지를 방지할 수 있습니다. 그러나 복잡한 필트레이션 시스템을 사용하는 플랜트에서는 이 방법이 더 어려울 수 있습니다.
필터 제조업체가 최대 운전 차압을 권장할 수 있지만, 이러한 결정은 결국 경제적 문제로 귀결됩니다. 필터가 1 psi 또는 2 psi의 운전 차압으로 시작할 경우, 10 psi가 될 때까지 교체를 지연시킬 수 있습니다. 운전 차압이 증가하면 펌프가 필터에서 손실된 압력을 보완하고 공정 출력을 일관되게 유지하기 위해 더 많이 작동해야 합니다. 따라서 증가한 에너지 비용과 필터 교체 비용 간 절충해야 합니다. 필터를 교체하지 않고 그대로 둘 경우, 결국 필터가 오염물로 완전히 막혀 비용이 많이 드는 생산 중단이 발생하게 됩니다.
무결성 테스트를 수행합니다.
필터가 받는 부하를 확인하는 또 다른 방법은 필터의 마모를 테스트하는 것입니다. 예를 들어, 공기, 물 또는 스팀이 평소보다 더 오염된 경우, 테스트 결과에 따라 권장 교체 일정인 6개월이 아닌 4개월마다 교체해야 할 수 있습니다.
공식 무결성 테스트에서는 DP와 효율(포집률), 또는 둘 다를 측정하는 장비에 엘리먼트를 배치합니다. 테스트 방법은 공기, 스팀 및 리퀴드 필터에 따라 다릅니다. 리퀴드 멤브레인 필터의 경우, 가장 일반적인 방법은 압축 공기를 습윤 멤브레인에 가하여 맞은편에 기포가 얼마나 형성되는지 확인하는 것입니다("버블 포인트 값"). 공정에 동일한 기능을 수행하는 여러 엘리먼트가 있는 경우, 모든 엘리먼트를 대표하는 2~3개의 엘리먼트를 테스트해도 됩니다.
맞춤 계획에는 스팀 제균 빈도도 포함되어야 합니다. 예를 들어 물 병입 공정의 끝에 멤브레인 엘리먼트를 사용할 경우, 선택한 교체 기간이 끝날 때 필터 무결성을 테스트하고 몇 주 또는 몇 개월 이상의 데이터를 검토하여 올바른 교체 간격을 대략적으로 결정합니다. 그 이점은 분명합니다. 몇 개월 동안 교체용 필터를 계획하고 재고를 확보할 여유가 있으므로, 교체 날짜가 도래했을 때 시스템 실행을 유지하는 데 필요한 부품을 확보할 수 있습니다.
결론
필터 교체를 위한 가동 중지 시간으로 인해 발생하는 비용을 파악하면 전략적 필터 교체 일정을 수립하는 데 도움이 될 수 있습니다. Donaldson은 이 평가를 수행하도록 지원해 드립니다. 또한 필터 성능을 향상하여 가동 중지 시간을 최소화하는 예방적인 맞춤형 유지 관리 전략을 개발할 수 있도록 지원합니다. 또한 Donaldson 팀은 신규 고객에게 초기 테스팅을 제공하여 적절한 교체 일정을 수립할 수 있도록 돕습니다.
전체 기사는 플랜트 엔지니어링을 위한 Donaldson의 노력(2017년 10월)을 확인하시기 바랍니다.
