작은 크기 대비 큰 잠재력: 게이지(Gauge) 고장을 감지하고 대응하는 방법

게이지(Gauge)가 손상되었거나 고장날 것인지 어떻게 알 수 있을까요?

선임 기술 서비스 엔지니어, Dave Ross

압력 게이지(Pressure gauge)는 크기는 작지만 모든 산업 시스템에서 중요한 역할을 합니다. 압력 게이지를 통해 시스템 압력을 눈으로 확인하여, 모든 작업이 목표하는 범위 내에 있거나 시급한 문제가 발생하고 있지 않은지 확인할 수 있습니다. 게이지가 정확하게 작동하지 않는 경우, 주요 데이터를 받을 수 없기 때문에 시스템의 품질이 저하될 수 있고, 과도하거나 모자란 압력으로 인해 시스템이 영향을 받을 수 있습니다. 게이지 고장으로 인해 시스템 유체가 작업 환경으로 유출되면 직원들이 부상을 당할 수 있기 때문에, 시스템 가동을 중지하게 되고 수리 비용이 발생하며 생산량과 수익을 잃게 될 수도 있습니다.

게이지가 곧 고장 날 것을 알리는 신호와 원인을 알면, 압력 수치가 더는 정확하지 않다는 것을 파악할 수 있으므로, 잘못된 결과가 발생하는 것을 막을 수 있습니다.

귀하의 애플리케이션에 가장 적합한 게이지를 사용하고 있지 않다면, 이 게시글을 참고하여 고장 신호에 대해 자세히 알아보십시오.

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게이지 고장이 주는 신호에는 어떤 것들이 있을까요?

게이지의 고장 원인 Top 5와 발견되는 고장 신호, 문제해결 단계는 다음과 같습니다.

과도한 압력

게이지의 포인터(pointer)가 스톱 핀(stop pin)에 고정된 경우, 게이지가 최대 압력에 가깝거나 최대 압력을 넘어서 작동하고 있음을 알 수 있습니다. 이는 설치된 게이지가 애플리케이션의 부정확한 압력 범위를 반영하여, 시스템의 압력을 제대로 나타내지 않고 있음을 뜻합니다. 그 결과 부르돈 튜브(Bourdon tube)가 파열되어 게이지가 완전히 고장 날 수 있습니다.

부르돈관은 게이지 내부에 있는 곡선 모양의 속이 빈 관으로 보통 금속으로 제작됩니다. 부르돈 튜브는 시스템 압력에 반응하고 연결된 포인터를 움직여 게이지 다이얼(dial)에 감지한 압력이 표시되도록 합니다.

창(window)을 통해 측정 가능한 압력을 더 많이 볼 수 있도록 시스템 예상 작동 압력보다 두 배의 범위 등급을 가진 게이지를 선택하거나, 시스템에 이미 설치된 게이지에 릴리프 밸브(relief valve)와 같은 과압 보호 장치를 추가해보십시오. 시스템이 극한의 조건에 있다면 유량을 제한하기 위해 0.3mm의 오리피스 제한기(orifice restrictor)가 있는 게이지를 사용하거나, 더 확실한 솔루션으로 부르돈 튜브 구조 대신 다이어프램 씰 옵션(diaphragm seal option)을 고려해볼 수 있습니다.

압력 상승

구부러졌거나, 깨졌거나, 흠집 난 게이지 포인터는 펌프 회전(pump cycling)이 구동하고 있거나, 업스트림(upstream)에서 밸브가 열리고 닫히는 동작으로 인해 시스템 압력이 갑자기 상승하여 발생했을 가능성이 큽니다. 포인터는 스톱 핀을 때리는 힘으로 인해 망가질 수 있습니다. 이런 급작스러운 압력 변화가 부르돈 튜브의 파열과 게이지 고장을 초래할 수 있는 것입니다.

게이지를 포함한 시스템 부품에 가해지는 응력과 예기치 않은 압력 상승을 방지하려면 시스템 설계를 점검하십시오. 또한, 예상되는 범위 안에서 압력의 급상승을 수용할 수 있는 더 큰 압력 범위를 가진 게이지를 선정하는 것도 방법입니다.

기계적 진동

정렬이 잘못된 펌프, 왕복 압축기(reciprocating compressor) 또는 잘못 설치된 게이지로 인해 포인터, 창, 창 링(window ring) 혹은 뒤판(back plate)이 손상될 수도 있습니다. 또한, 헐거워진 포인터로 인해 다이얼에 까만 먼지가 생기거나 흠집이 생길 수도 있습니다. 게이지의 움직임은 부르돈 튜브에 연결되고 진동은 움직이는 부품을 망가트려, 다이얼이 시스템 압력을 더이상 반영하지 않게 됩니다. 액체 충전(liquid case fill) 게이지를 사용하면 시스템에서 움직임을 약화시키고, 피할 수 있는 진동을 없애거나 줄일 수 있습니다. 극한의 시스템 조건에서는 스누버(snubber) 혹은 다이어프램 씰을 가진 게이지를 사용해보십시오.

파동

시스템을 통과하는 유체의 주기가 빈번하고 빠르면, 게이지에서 움직이는 부품들이 마모되기 시작합니다. 이로 인해 게이지의 압력 측정 능력이 영향을 받게 되는데, 이는 포인터의 흔들림으로 알 수 있습니다. 이런 조건으로 인해 부르돈 튜브가 파열되고 게이지가 완전히 고장 날 수 있습니다. 게이지에 보이는 작동 속도를 낮추기 위해서는 애플리케이션에서 게이지의 위치를 바꾸어 시스템을 재설계하고, 요구되는 측정치의 무결성을 유지하도록 하십시오. 시스템을 재설계할 수 없는 상황이라면 액체 충전 게이지, 게이지 오리피스 제한기 혹은 스누버를 사용하여 파동 효과를 줄여도 좋습니다.

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과도한 온도/과열

게이지를 잘못 설치하거나 과열된 시스템 유체/가스 혹은 부품에 너무 가까이 놓으면, 다이얼의 색깔이 변하거나 게이지 부품의 고장으로 인해 액체 충전물이 생길 수 있습니다. 상승된 온도는 압력 시스템을 압박하고 금속 부르돈 튜브 및 기타 게이지 부품에 응력을 가하여 측정치를 부정확하게 만들 수 있습니다. 다른 온도 등급을 가진 게이지를 선택하면 시스템이 받을 수 있는 온도 범위를 더 잘 반영할 수 있을 것입니다. 극한의 온도를 다루는 애플리케이션에서는 다이어프램 씰이 있는 게이지 혹은 냉각 물질을 포함한 다이어프램 씰이 있는 게이지를 선택하십시오.

현실적으로 게이지는 고장 날 수 있습니다. 곧 닥칠 고장을 미리 감지하는 방법을 안다면 최악의 결과를 막을 수 있겠지만, 요구에 맞춰 올바른 게이지를 선택하는 것이 더 중요합니다. 애플리케이션에 가장 적합한 게이지를 선택하는 일은 쉽지 않지만, 시간을 들여 미리 시스템 요구를 분석하고 더 나은 결정을 내린다면, 조기 고장을 줄여 안전한 시설을 만들 뿐만 아니라 정확한 시스템 압력 측정값을 얻을 수 있으며, 잘못된 게이지 설치로 인한 시스템 액체의 손실을 줄일 수 있습니다.

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