배관설비 및 시공(펌프의 특성곡선)

[그림자(朴 鉉求)]

펌프의 특성 곡선이란 배출량을 가로축으로하여 양정과 축마력 효율울 세로축으로 하여 그린 곡선으로서,펌프의 특성을 한눈에 알아 볼 수 있도록 한 것이다. (그림1-7)에서는 임펠러 외경이 35.6cm이고, 내경이22.2cm인 원심펌프를 회전수 1,700rpm으로 고정한 상태에서 배출량을 변화시켜가며 이에 따른 효율과 양정, 축마력의 관계를 나타낸 것이다. 이 그림에 의하면 최고 효율에서 배출량은 12.1㎥/min이고 축마력은 166ps임을 알 수 있다. 펌프는 최고 효율에서 작동할 때 가장 경제적이고, 펌프의 수명을 길게 할 수 있다.




그림1-7 원심펌프의 특성곡선

4.펌프의 비속도 (specific speed)

펌프의 특성에 대한 연구나 설계를 할 때에는 펌프의 형식, 구조, 성능(전양정, 배출량 및 회전속도)을 일정한 표준으로 고쳐서 비교 검토해야 한다. 보통 그 표준으로는 비속도(비교회전수)가 사용된다.
비속도라 함은 한 펌프와 기하학적으로 상사인 다른 하나의 펌프가 전양정 H=1m,배출량 Q=1㎥/min으로 운전될 때의 회전속도 Ns말하며 다음 식으로 나타낸다.

	NQ1/2
Ns =
	H3/4

상기식에서 배출량 Q는 양쪽 흡입일 때에는

Q
	로 하고, 전양정 H는 다단 펌프일 때에는 1단에 대한 양정을 적용한다. 따라서 비속도 Ns는 펌프의 크
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기와는 관계가 없으며, 날개차의 모양에 따라 변하는 값이다.

5. 펌프에서의 캐비테이션(cavitaion)

펌프는 액체를 빨아 올리는데 대기의 압력을 이용하여 펌프내에서 진공을 만들고 (저압부를 만듬) 빨아올린 액체를 높은 곳에 밀어 올리는 기계이므로 만일 펌프내부 어느 곳에든지 그 액체가 기화되는 압력까지 압력이 저하되는 부분이 발생되면 그 액체는 기화되어 기포를 발생하고 액체 속에 공동( 空洞 :기체의 거품)이 생기게 된다. 이를 캐비테이션이라 하며 임펠러(impeller)입구의 가장 가까운 날개표면에서 압력은 크게 떨어진다.
이 압력이 액체의 포화 증기압 이하가 되면 캐비테이션을 일으킨다. 이 공동현상은 압력의 강하로 물속에 포함된 공기나 다른 기체가 물에서부터 유리되어 생기는 것으로 이것이 소음, 진동, 부식의 원인이 되어 재료에 치명적인 손상을 입힌다.
캐비테이션의 발생조건으로서는 다음과 같다.
 ① 흡입양정이 클 경우
 ② 액체의 온도가 높을 경우
 ③ 날개차의 원주속도가 클 경우
 ④ 날개차의 모양이 적당하지 않을 경우 등이다.

(1) 캐비테이션의 방지법
 ① 흡수 실양정을 될수 있는 한 작게 한다.
 ② 흡수관의 손실수두를 작게 한다. 즉 흡수관의 관경을 펌프 구경보다 큰 것을 사용하며, 관내면의 액체
   에 대한 마찰저항이 작은 파이프를 사용한다.
 ③ 흡수관 배관은 가능한 간단히 한다. 휨을 적게하고 엘보(elbow)대신에 벤드(bend)를 사용하며, 밸브
   로서는 슬루스 밸브 (sluice valve)를 사용한다.
 ④ 스트네이너(strainer)는 통수면적으로 크게한다.
 ⑤ 계획 이상의 토출량을 내지 않도록 한다. 양수량을 감소하며, 규정 이상으로 회전수를 높이지 않도록
   주의하여야 한다.
 ⑥ 양정에 필요이상의 여유를 게산하지 않는다.

6. 펌프의 설치와 취급상의 주의점

(1)펌프의 설치 및 배관상의 주의
 ① 펌프는 기초 볼트를 사용하여 기초 콘크리트 위에 설치 고정한다.
 ② 펌프와 모터의 축 중심을 일직선상에 정확하게 일치시키고 볼트로 죈다.
 ③ 펌프의 설치 위치를 되도록 낮춰 흡입양정을 낮게 한다.
 ④ 흡입양정은 짧게 하고, 굴곡배관을 되도록 피한다.
 ⑤ 흡입관의 횡관은 펌프쪽으로 상향구배로 배관하고, 횡관의 관경을 변경할 시는 편심이음쇠를 사용하여    관내에 공기가 유입되지 않도록 한다.
 ⑥ 풋밸브(foot valve)등 모든 관의 이음은 수밀, 기밀을 유지할 수 있도록 시공한다.
 ⑦ 흡입구는 수위면에서부터 관경의 2배 이상 물속으로 들어가게 한다.
 ⑧ 토출쪽 횡관은 상향구배로 배관하며, 공기가 괼 우려가 있는 곳은 에어밸브를 설치한다.
 ⑨ 펌프 및 원동기의 회전방향에 주의한다.
 ⑩ 양정이 (18m이상) 높을 경우에는 펌프 토출구와 게이트 밸브와의 사이에 역지밸브를 장착한다.

<표1-7> 원심펌프의 구경 효율과의 관계

펌프의 구경 (mm)	40	50	75	100	125	150	175
효 율 (%)	40~48	45~55	50~62	55~65	64~72	66~75	68~76

(2) 펌프의 취급요령
 ① 베어링 부분에 기름을 친다.
 ② 토출밸브를 닫는다. 즉, 전동기의 부하를 가볍게 한다.
 ③ 올림물을 넣는다.
 ④ 토출밸브를 닫은채로 스위치를 넣는다.
 ⑤ 시동한 다음 일정한 압력에 이르면 토출밸브를 서서히 연다.
 ⑥ 전류계의 지침을 보아 규정 전류를 넘어서면 토출 밸브를 조정하여 양수량을 감소시켜 전동기의 부하를
  가볍게 한다.

(3) 펌프의 고장과 원인
 ① 양정불능 또는 양수 불충분의 경우
  ㆍ흡입관의 이음쇠 등에서 공기가 샌다.
  ㆍ펌프 내부에 공기가 차 있다.
  ㆍ풋(foot)밸브가 수위면 위에 노출되어 있다.
  ㆍ흡입 양정이 지나치게 높다.(6m 이내로 한다.)
  ㆍ전 양정이 과대하다.
  ㆍ전압강하 또는 주파수의 감소로 회전수가 감소해서 펌프 양정이 부족할 경우
  ㆍ회전방향이 역 회전일 경우
  ㆍ풋 밸브(foot valve)와 스트레이너(strainer)에 이물질이 끼여 있다.
  ㆍ임펠러가 마모되어 있다.
 ② 급유부족으로 인한 과열, 패킹의 노후 등에 의한 고장
 ③ 과부하일 때는 다음과 같은 경우가 많으므로 조정해야 한다.
  ㆍ토출밸브가 너무 열려 있을 때
  ㆍ주파수 증가에 의한 회전수가 과다할 때
  ㆍ실제 양정이 펌프 규격의 양정보다 현저히 낮을 때