Pump
1.개요
Offshore Platform 에 필수적으로 사용되는 Pump 의 종류와 Pump Design 및 Operation 에
관련한 기술적 특성을 검토함으로써 Pump 전반을 이해하기 위함이다.
2. 종류
2-1 기능적 측면
a) Fire Water Pump : Platform 에 화재 발생시 화재 진압을 위해 Sea Water 를
Pumping 하는 Pump
b) Cooling Water Pump : Water Cooling 을 필요로 하는 장비와 Process 상에 설치되는
Water Cooler 에 Cooling Water 를 공급 하는 Pump
c) Diesel Oil Transfer Pump
Diesel Fuel Oil 를 사용처에 공급시켜주는 Pump.
d) Sea Water Lift Pump
Raw Sea Water 를 Platform 의 Process Equipment 그리고 가종 Utility 에서 필요한
Sea Water 를 공급해 주는 Pump.
e) Booster Pump
Fluid 가 여러과정 을 거치는 동안 압력이 Down 되어 Main Pump 가 Pumping 하기 위해
필요로 하는 흡입 압력에 이르지 못할경우 Fluid 압력을 Main Pump 에 적절한 NPSH 를 보장하기
위해 승압 시켜주는 Pump.
f) Water Injection Pump
Sea Water 속에 함유 되어 있는 O2와 고형물질을 제거한 Flash Water 를 Well 의 압력이
채광하기에 적당한 압력을 위지되도록 Well 속에 Sea Water 를 주입시켜주는 Pump.
g) Crude Oil Transfer Pump
Well Head 를 통해 채광된 원유를 Storage Tank 로 부터 해저 Pipe를 통해 육상 또는 원유
수송선 에 송출시키는 Pump.
2-2 특성적 측면
a) Centrifugal Pump
Pump 에 유입된 유체에 Impeller 를 회전 시키면 유체는 Impeller 와 교반되어 에너지가
부여되며 원심력에 의해 밖으로 향해 흐르게 된다.사용및 설치 방법에 따라 Horizontal, Vertical 및 Submersible Pump 등 을 사용한다.
b) Reciprocating Pump
Piston, 또는 Plunger 에 의해 왕복 운동을 할 때마다 정량의 액체를 빨아올려 밀어 올려는
작업을 하므로 정량 Pump 로 사용된다. 압상 능력은 회전수에 따라 그다지 변하지 않으며
소형인데 비해 매우 높은 고압이 얻어진다.
1 Stroke 로써 토출량이 결정되므로 일정량을 정확하게 토출할수 있다.그리고 토출액이
맥동 하는것을 방지하기 위해 맥동 방지기를 사용한다. 이러한 종류의 Pump 는 고압으로 정량 이 필요한 Chemical Injection Pump 에 사용된다.
c) Rotary (Gear) Pump
Pump 본체속에 회전자가 있고 본체와 약간의 틈새로 회전하여 액을 흡입측에서 토출측으로 추출하는 Pump 이다.이 펌프의 작동원리는 왕복펌프와 같아도 밸브가 없고 연속 회전하므로 토출액의 맥동이 적다는 것이 다르다.이러한 펌프는 주로 Diesel Oil, Lube Oil 등의 이송에
사용된다.
3. Pump Design 요소
3-1 Operating Condition.
a) Liquid
활동 유체의 특징에 따라 Pump 의 Type 및 재질이 결정 된다.특히 점도와 Vapor Pressure
Pump 설계시 중요한 인자임. (예를 들어 Sea Water, Portable Water, Crude Oil, Diesel
Oil, Heating Medium, Oily Water)
b) Flow Rate
Process Operating Condition 에 따라 결정되는 것으로 Pump 용량을 결정함. 즉 pump의
규정된 특성 내에서 지속적으로 토출 할수 있는 Capacity 를 의미한다.
c) Suction Pressure
Pump 가 운전되는 동안 흡입측에서 사용되는 압력.
d) Discharge Pressure
주어진 Suction Pressure 에서 최대 비중과 정격 속도에서 Impeller 가 운전될때 Pump 가
올릴수 있는 최대 Differential Pressure 를 더한 Pressure.
e) Design Temperature
Pump 재질 과 Liquid Vapor Pressure 에관련함.
f) NPSHa (Net Positive Suction Head Available)
Pump 입구측에 걸리는 전압력과 액체의 포화 중기압의 차에 해당하는 수두
3-2 Pump 선정.
a) Type
Pump Design 요소에 따른 모든 Process Data 및 Arrange 가 완성되면 사용 및 설치 방법에
따라 Pump Type 을 결정.
b) Size
주어진 Pump Performance Curve 에 따라 가장 경제적이고 효율적인 Pump 를 선정.
c) Seal
Impeller 를 회전 시키는 Shaft 를 효과적으로 밀봉하여 Pump Casing 내의 고압 유체를 누출
방지 하는것.
- Arrange 방법에 따라 Single Seal ( Inside Seal, Outside Seal) 과 Multi Seal
(Double Seal, Tandem Seal)
- Design 에 따라 Unbalanced, Balance, Rotating Head & Rotating Seat, Single
Spring & Multiple Spring 이 있음.
d) Material
Handling 유체의 온도,압력 및 특성에 맞는 재질을 선정.(Code AP 1610 을 참조)
3-3 Performance 특성
a) NPSHr (Net Positive Suction Head Required)
65'C 이하 물을 이용하여 측정되는 Pump 회전차 형상과 유량과에 의해 정해지는 값으로써
회전차 입구와 최저 압력점 사이에서 유동에 의해 나타나는 압력 강하량.
NPSHa > NPSHr면 Cavitation 이 발생하지 않는다. ( = 이면 한계점)
b) Shut off Head
c) Motor Power (BHP)
Motor 동력 = (1 + a) BHP 로 결정함. 여유율 (a) 는 Client Spec 에 따라 결정
Min. Continuous Stable Flow
3-4 기타
a) Suction & Discharge Nozzle (Size / Rating / Facing)
- Size: Rate 에 따라 압력 등을 고려하여 Nozzle Sizing 해야함
- Rating : Flange 는 Max. Discharge Pressure 와 수두 증가를 고려하여
결정 되어야 함.
- Facing : RF & FF Type 이 있고 통상 Bolt를 통하여 배관 라인과 연결된다.
b) Area Classification
c) Inspection & Test Plan
- Hydrostatic Test : Seal Gland 와 내부를 포함한 모든 압력 용기 구성품은 최대
허용 작업 압력의 1.5배로 유체 정역학적으로 Test 되어야 함.
- Pump Performance Test : 65'C 이하 물로 실시 한다. 수두, 용량, 전원, 전동은
최소 5점에 대한 값이 기록 되어야 함.
- Five Point : Shut off, Main Continuous Flow, Midway (Min, &
Rated Flow 간 & Rated Flow & Max Allowable Flow 간)
d) Noise
e) Mounting Type