Pump 선정시 고려해야 할 사항 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
펌프는 원동기 등으로부터 기계적 에너지를 받아서 유체에너지로 변환하는 기계로서 선정하는 데에는 몇 가지 중요하게 고려해야 할 것이 있다. 각 종 유체의 특성과 사용용도에 맞게 형식, 양정, 유량, 구경, 회전속도, 동력 등을 구하고 설치시 주의사항을 고려하여 설치하여야 한다. 1. 형식결정 2. 양정결정 3. 유량의 결정 4. 구경의 결정 5. 회전속도의 결정 6. 동력 및 효율 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
펌프 선정 시 고려해야 할 세부내역 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
형 식 |
저유량 저양정의 경우: 편흡입볼류트 저유량 고양정의 경우: 터빈펌프 고유량 저양정의 경우: 축류펌프, 사류펌프 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
토출량 |
필요 유량의 10~20% 의 여유로 선정하여야 한다.
사용자에 의하여 결정되며 펌프 및 시스템 설계에서 가장 기본적인 요소로서 배관경 및 양정 산출을 물론 용량에 따라 펌프의 대수 및 형식을 예상할 수 있다. 일반적으로 단위를 사용한다.
양수량= 설계양수량 + 누수량 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
전양정(Total Head) |
펌프의 양정이란 펌프가 물을 양수하는데 있어 보낼 수 있는 수직 높이를 말하는 것으로 실제수직높이에 관의 길이, 관의 직경에 따른 손실을 수직 높이로 환산한 것을 의미한다. 식으로 나타내 보면 다음과 같다. 전양정(Ht) = 흡입실양정(Hs) + 토출실양정(Hd) + 유속양정(Hv) + 관손실양정(Hl) 위의 식에서.. 흡입실양정(Actual Head of Suction ; m) : 펌프의 흡입구 중심선에서 흡입수면까지의 수직높이 토출실양정(Actual Head of Delivery ;m) : 펌프의 흡입구 중심선에서 저수조의 최고 수면까지의 수직높이 유속양정(Head of Flow Velocity : m) : 흡입과 토출관경의 차이에서 오는 것으로 관경이 같은 경우 전혀 없고 다른 경우도 무시할 수 있을 정도로 그 값이 작음 Hv = Vd - Vs / 2g 관손실양정(Head of Friction ; m) : 손실양정의 계산방법은 여러가지가 있지만, 가장 널리 Darcy 공식이 사용됨을 나타낸다. 양정은 펌프 흡입 및 토출실 양정에서 설계 유량에 따른 전관로의 총손실을 합으로서 구할 수 있으나 펌프 관계로부터 결정되는 양정은 시스템 되지 않는 경우도 있으므로 주의해야 한다. 양정의 기본 의미는 토출 양정과 흡입 양정의 차이로 말할 수 있으며 일반적으로 흡입 양정이 대기압 이하인 흡상 조건과 이상인 가압 조건 두 가지로 생각할 수 있다.
① 실양정( : actual head): 양수장치에서 펌프를 중심으로 하여 흡입액면으로부터 송출액면까지 수직 높이를 실양정이라고 하는데, 펌프의 중심선으로부터 흡입액면까지의 수직 높이를 흡입 실양정 (actual suction head), 중심선으로부터 송출액면까지의 수직 높 이를 송출 실양정 (actual discharge head)라 한다. 그러므로 식으로 표현하면 가 된 다. ② 계기양정 ( : manometric head): 앞에서 이야기 한 실양정은 단순히 펌프가 유체를 이동시킨 결과만을 이야기 한 것이며, 실제로 유체가 흡입관과 송출관 속을 흐르기 때문에 마찰 저항을 이겨낼 만한 동력을 펌프가 부담을 해야 하고 또한 송출관으로부터 수조에 방출하여 손실에 상당하는 잔류 속도 수두도 펌프가 감당해야 할 동력이 된다. 이러한 것을 고려한 것이 펌프를 중심으로 가능한 한 가까운 위치에 흡입관 측에 진공 계기, 송출관측에 압력계기를 부착하여 각 계기의 결과 값으로 양정을 결정하는 방법이 계기 양정이다. ③전양정 ( : total head) : 펌프를 포함한 양수 장치 전체의 계에 대해서 양정을 생각해 보면 흡입액면과 송출액면에 작용하는 압력을 각각 , , 흡입관과 송출관에서의 평 균 유속을 각각 , , 흡입관 및 송출관로내의 전체의 손실 수두를 , 실양정을 라 하면, 이러한 양수 장치 계에 유동이 이루어지게 하는데 필요한 전양정은 다음과 같다.
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구 경 |
펌프의 구경은 다음식으로 구 할 수 있다.
Q = 필요양수량(m3/sec) D= 구경(m) v=유속(m/sec) (1.5m~3m/sec) (KS B 6303)
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비속도(ns) |
결정된 유량과 양정 조건 하에서 최적특성의 펌프 임펠러를 설정하기 위해 비속도를 계산한다. 비속도에 따른 적용펌프에서 얻을 수 있는 효율이 다르므로 다소 높은 효율을 얻을 수 있는 규격으로 설계함이 좋다. 한 회전차를 형상과 운전상태를 상사하게 유지하면서 그 크기를 바꾸어 단위 송출량에서 단위 양정을 내게 할 때 그 회전차에 주어져야 할 회전수를 기준이 되는 최전차의 비속도(specific speed) 또는 비교 회전도라고 한다.
윗 식에서 H, Q는 일반적으로 특성 곡선상에서 최고 효울점에 대한 값들을 각각 나타내게 되어 있다. 또한 양흡입일 경우에는 위 식에서
대신
, 단수가
인 다단 펌프의 경 우에는
대신
를 대입하여 사용한다. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
회전수 |
회전수는 전동기의 극수와 함께 결정되며, 회전수가 정해지면 전양정과 유량이 앞에서 결정되었으므로 비속도가 정해져 펌프의 특성이 결정된다. 회전수는 펌프의 비속도와 캐비테이션 뿐만 아니라 효율에도 영향을 미치므로 제작사로부터 자료를 받아 확인하여야 한다. 펌프의 회전수, 즉 회전차의 회전수 N을 결정하는 방법에는 2가지가 있다. ① 전동기와 직결하여 사용할 때에는 전동기의 동기 속도 n을 계산하여 펌프이 회전수를 결정한다. 지금 전동기의 극 수를 p, 전원의 주파수를 f(Hz)라 하면 동기 속도 n(rpm)은 다음과 같이 된다.
전동기의 동기 속도는 곧 전동기의 회전수를 나타내는 것이며 무부하 상태의 이론상의 회전수이다. 실제로 펌프를 운전할 때에는 부하가 걸리기 때문에 미끄럼이 생기고 전부하시에는 2~5%의 미끄럼을 고려해야 한다. 미끄럼률을 S%라고 하면 펌프의 회전수 N(rpm)는 아래와 같다
② 회전차의 형상을 처음에 정하고 그 회전차의 특성이 비교 회전도를 자료에서 선정하여 가장 효율이 높은 회전수를 정하는 방법이다. 이 경우에는 펌프의 정해진 양정과 유량에서 회전차의 형상과 펌프의 형식이 정해졌을 때 이들을 바탕으로 하여 회전수를 정하게 된다. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
효율 |
제작사로부터 직접 효율을 조사하고 가급적 높은 효율의 펌프가 설계되도록 하고 운전빈도가 큰 운영 전양정 점에서의 효율이 최고 효율점이 되도록 펌프를 선정하고, 전체 운전범위에서 높은 효율로 운전되도록 결정하여야 한다. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
소요 동력 |
축동력을 계산 해서 펌프가 운전되는 설계 전양정부터 최소 전양정 이내에서 최대량을 산출하여야 한다
Q= 유량( /min) H=양정(m) E=효율 K=전달계수(1.1~1.15) 내연기관은 1.2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
설치 위치 |
펌프는 임펠러에 캐비테이션이 발생하지 않는 높이에 설치되어야 한다. 펌프는 운전여건에 따라 최소 전양정으로 가동하여야 할 경우가 있으며, 이때의 유량은 정격의 120% 이상이 되는 경우가 있으므로, 이때도 캐비테이션이 발생하지 않도록 바닥높이가 결정되어야 한다. - 흡입 양정과 캐비테이션 (1) 펌프의 흡입 양정은 펌프(횡축펌프) 중심선을 기준하여 -5m 이내로 하고, 이때 캐비테이션이 발생하지 않아야 하고, 흡입 양정이 클수록 펌프의 가동조건인 만수시간이 길어지고 원격운전에 불리해지므로 가급적 작게 되어야 한다. (2) 흡입취수수위를 수정저수지로 적용할 경우에는 저수에서도 캐비테이션이 발생하지 않도록 한다. (3) 캐비테이션으로부터 안전하기 위해서는 유효흡입수두가 필요 흡입수두보다 1m이상 크게 확보되어야 한다. - 필요흡입수두(NPSHre) 계산 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
조합 운전의 여부 |
- 조합운전 특성곡선 조합운전 특성곡선은 펌프의 즉, 병렬운전곡선에 관로저항곡선을 함께 작도한 그래프 (펌프의 송출량이 0(토출측 밸브가 닫힌 상태)에서부터 최대까지의 전체범위에 걸쳐 펌프특성과 실양정을 포함하여 관로에서 발생하는 손실 양정을 하나의 도표로 나타냄)로서 각각의 공급량에서의 펌프운전조건을 파악하고 선정된 펌프가 전체 계통에서의 운영에 적정한지를 파악하는데 사용하며 경우네 따라서 펌프효율곡선, 축동력 곡선을 부가할 수 있다. - 등수구배선도 작성 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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