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등록자 운영자 날짜 2015-02-27
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제 목 : 원심 펌프 성능 시험 절차
원심 펌프 성능 시험 절차

1. 개요
원심펌프는 일정양정 가변유량의 특성을 가지고 있으며, 체절양정(정격 양정의 1.2배~1.4배)로서 축류 펌프보다 적기 때문에 기동시 토출측 밸브를 닫고 기동한다. 또한 유량이 동일한 펌프를 직렬로 설치하면 양정을 2배로 증가 시킬 수 있는 특성이 있다.

2. 펌프 성능 시험 검사 항목
1) 시험 조건 (Test Condition)
펌프의 성능 시험은 상온의 청수로 하고, 여기서 상온은 0~40 oC 의 범위이고, 이 때의 청수의 비중량은 10^3kgf/m^3 으로 한다.

2) 시험 방법 및 합부 판정 기준
펌프의 DATA SHEET와 적용 규격(KS B 6301, KS B 6302, KS B 6321, KS B 6504, KS B 8206, KS B 8207, KS B ISO 1940-1, KS C 4202, KS C 4203, KS C IEC 60034-9)에서 요구하는 규정을 기준으로 한다.

3) 재질 검사 (Material Inspection)
펌프의 주요 부분인 Casing, Impeller, Shaft 의 재질에 대한 성적서(MTR)를 설계 요구 사양서와 비교 검토한다.

4) 비파괴검사 (NDE Testing)
Shaft는 황삭이후 UT 검사, 정삭 이후 PT 검사를 하고, Impeller와 Casing은 가공이후 PT 검사를 수행한다.

5) 외관 검사 (Visual Inspection)
Casing 본체의 균열, 기공, 조립 상태, 볼트 체결상태, 오일 누설 여부를 확인한다.

6) 치수 검사 (Dimension Inspection)
승인 도면 및 제작사의 표준 규격에 따라 허용 범위를 기준으로 검사한다.

7) 수압 검사 (Hydrostatic Inspection)
DATA SHEET에 기재된 펌프의 최고 토출 압력의 1.5배 이상으로 30분간 유지하여 시험한다.

8) 동적 발란싱 검사 (Dynamic Balancing Inspection)
Impeller를 Dynamic Balacing 측정기기에서 형상에 따라 Balancing을 하여 불균형량을 확인하고, 합부 판정 기준은 다음의 식에 의하여 산출한 잔류 불균형량이 G6.3이하로 한다(KS B ISO 1940-1)

m=(9550*Balancing * M) / γ*N (여기서, m : 잔류 불균형량(g), γ : 수정반경(mm)
M(우력)=mrLw^2 (질량*반경*길이*각속도^2)

9) 전동기 특성 검사 (Motor Characteristics Inspection)
상온에서 Stator 단자간의 저항을 측정하고, 무부하 시험 및 구속 시험을 실시하여 전압(V), 전류(A), 입력전력(kw)를 측정하여 KS C 4202(저압모터), KS C 4203(고압 모터) 및 제작사의 규격에 의해 특성을 비교하고, 합부 판정 기준은 KS B 6321 기준에 따라 판정한다.


10) 절연 검사 (Insulation Resistance Inspection)
Stator 권선과 Earthing 사이를 절연 저항 측정기를 사용하여 저항을 측정한다.
합부 판정 기준은 절연 저항값이 100MΩ 이상이어야 한다.

11) 내전압 검사 (High voltage Inspection)
내 전압 시험기를 사용하여 시험 전압을 Stator 권선과 Earthing 사이에 인가하여 1분간 유지한다.
합부 판정 기준은 Motor의 모든 권선은 1분간 시험 전압에서 Fault가 없어야 한다.

12) 진공 기밀 검사 (Vacuum leakage Inspection)
수중 모터인 경우 진공 기밀 시험을 수행하고, 모터부의 진공 상태 700mmHg에서 5분간 유지하여 기밀 여부를 판정한다.

13) 토출량 (Capacity)
단위 시간당 토출 유량(m^3/min)을 펌프의 토출량으로 하고, 펌프의 토출 밸브를 조작하여 닫힘 상태에서 최대 유량까지 5번의 측정 지점을 선정하고 적어도 1지점은 규정 양정 보다 낮은 양정에서 토출 유량을 측정한다.

(1) 유효흡입수두(NPSH)=대기압-(흡입수두(m)+흡입속도수두(m)+증기압(m))----일반펌프
(2) 유효흡입수두(NPSH)=대기압-(흡입수두(m)+토출속도수두(m)+증기압(m))----수중펌프



14) 총 양정 (Total Head),
수중 펌프의 전양정(H)=10^6*G/e*g) + hd + Vd^2/2g (여기서 G : 압력계의 눈금값(Mpa), e : 액체의 밀도(kgf/m^3), g : 중력가속도(9.8m/s^2)
즉, 총양정은 토출양정(G) + 수면에서 측정지점의 압력계까지 고도 + 토출측 속도수두
합부 판정 기준은 성능 곡선상의 총양정 토출량 곡선이 허용 범위 이내이어야 한다.

15) 축동력 (Out Put)
축동력(kw)=Input(Kw) * Efficiency(효율)
이 때 모터의 Service Factor를 확인하고 일반적으로 Service Factor는 1.1~1.2이다.

16) 펌프 효율 (Pump Efficiency)
규정 회전 속도(rpm)에서 규정 총양정 또는 규정 토출량의 기준으로 펌프 효율을 확인한다.
η=수동력/축동력 * 100
축동력(kw) : 입력값(kw)* 모터 효율(%)
수동력(kw) : 0.163 * 유량(m^3/min) * 양정(m) * 비중
합부 판정 기준은 시방서에서 언급한 총양정, 토출량, 효율이 커야 한다.

17) 운전 상태 검사 (Operation ststus Inspection)
규정된 운전 상태에서 운전이 원할해야 되고 진동, 소음, 모터 온도 상승 여부를 확인한다.

18) 진동 검사 (Vibration Inspection)
펌프를 정반위에 올려 놓고 정격전압 및 정격 주파수를 인가하여 무부하 상태에서 진동계를 사용하여 베어링부, 모터부의 원주 방향 진동을 측정한다.
합부 판정 기준은 2극 : 30um, 4극 : 50um, 6극 : 60um, 8극 이상은 80um 이하로 판정한다.


19) 소음 검사 (Noise Inspection)
펌프를 정반위에 올려 놓고 정격 전압 및 정격 주파수를 인가한 무부하 상태에서 소음계를 사용하여 펌프로부터 1m 이격 지점에서 소음을 측정한다.
합부 판정 기준은 KS C IEC 60034-9에 따라 판정한다.

20) 도장 검사 (Painting Inspection)
도막 두께는 요구 두께 대비 90% 이상이어야 한다.

21) 포장 검사 (Packing Inspection)

3. 펌프의 성능(유량/양정)곡선
펌프의 성능확보를 위하여 펌프의 성능조건 및 성능시험장치 등을 규정하게 되고, 펌프의 토출측 밸브 등을 이용하여 토출량을 적게하면 토출압력이 증가하고 토출량을 크게하면 토출압력이 낮아진다. 이와 같이, 펌프의 토출량에 따른 토출압력을 도시화하여 펌프의 성능을 나타낸 것을 펌프의 성능곡선이라 한다.

1) 펌프의 체절압력
펌프 토출측의 개폐밸브를 닫은 상태에서 펌프를 운전하게 되면 펌프의 토출량은 0(영)이 되며, 토출압력은 매우 높게 상승하게 되는데, 이때의 토출압력을 체절압력이라고 한다.

2) 펌프의 정격토출압력
펌프 제작시 펌프의 명판에 표시되는 토출압력을 말한다. 펌프의 명판에 표시된 최적의 운전조건에서 운전하는 것을 정격부하 운전이라고 하고, 정격부하 운전시 펌프의 토출압력을 정격토출압력이라고 한다.

3) 펌프의 정격 토출량
펌프 제작시 펌프의 명판에 표시되는 토출량을 말한다. 펌프의 명판에 표시된 최적의 운전조건에서 운전하는 것을 정격부하 운전이라고 하며, 정격부하 운전 시 펌프의 토출량을 정격토출량이라고 한다.

4) 펌프의 성능
펌프의 성능은 체절운전 시에도 체절운전 압력이 정격토출압력의 140%를 넘지 않고, 정격토출량의 150%(최대운전점)로 운전 할 시 토출 압력이 정격토출압력의 65%이상이 되어야 한다.
즉, 3점(체절운전점, 정격운전점, 최대운전점)에서의 성능기준을 제시하여 부하(유량)변동에 따라, 압력이 급격하게 상승하거나 감소하지 않도록 한다.

4. 펌프의 성능 시험 배관 설치
성능시험배관은 펌프 토출측 상부에 설치된 개폐밸브 이전에서 분기하여 성능 시험중에 물을 방출할 수 있도록 배관의 끝단은 배수구 또는 소화수조로 연결한다. 성능시험배관의 길이(직관부, 낙차, 유량계를 통한 마찰손실 및 배관부속의 등가길이를 포함)가 30m를 초과하는경우에는 성능시험배관의 구경을 1단계 증가시켜야 한다.

5. 유량 측정 장치의 설치
성능시험배관은 펌프의 토출측에 설치된 개폐밸브 이전에서 분기하여 설치하며, 유량측정장치를 기준으로 전단 직관부에 개폐 표시형 밸브를 설치하고, 후단직관부에는 유량조절용 개폐표시형 밸브를 설치한다. 유량측정장치와 연결되는 전단 직관부와 후단 직관부의 직선길이는 유량 측정장치의 제조업체에 따라 각기 다르므로, 해당제조업체에서 제시하는 길이 이상으로 설치하여야한다. 유량측정장치는 성능이 인정된 제품으로써 유량계의 유량 측정범위는 0 ~ 펌프 토출량의 175%이상까지 측정할 수 있어야 한다.

6. 펌프의 성능시험 절차
1) 수조에는 물이 충분한지 확인한다.
2) 흡입배관의 스트레이너를 해체하여 여과망에 이물질이 끼지 않았는지 확인한다.
3) 흡입측 및 토출측의 압력계는 검교정된 것으로 교체한다.
4) 시험 전에 펌프를 잠시 동안 공회전시켜서 펌프와 전동기의 회전방향이 맞는지 확인한다.
5) 펌프의 기동스위치를 수동조작 모드로 변환한다.
6) 펌프의 토출측 밸브를 폐쇄시킨다.
7) 성능시험배관의 유량계 앞부분에 있는 밸브를 개방하고 유량계 뒷부분 밸브를 폐쇄한다.
8) 제어반의 수동기동 스위치를 조작하여 펌프를 기동한다.
9) 흡입측 및 토출측의 압력계 눈금을 읽어 체절운전압력을 기록한다. 이때 타코메터를 사용하여 구동장치의 회전수, 전류계를 사용하여 전류를 측정한다.
10) 유량계의 눈금이 정격 토출량의 50%를 나타낼 때까지 성능시험배관의 유량계 뒷부분의 밸브를 개방한다.
11) 흡입측 및 토출측의 압력계 눈금을 읽어 정격 토출량에서의 50%에서의 압력을 기록한다. 이때 타코메터를 사용하여 구동장치의 회전수, 전류계를 사용하여 전류를 측정한다.
12) 유량계의 눈금이 정격 토출량을 나타낼 때 까지 성능시험배관의 유량계 뒷부분의 밸브를 더 개방한다.
13) 흡입측및 토출측의 압력계 눈금을 읽어 정격 토출량에서의 압력을 기록한다. 이때 타코메터를 사용하여 구동장치의 회전수, 전류계를 사용하여 전류를 측정한다.
14) 유량계의 눈금이 정격 토출량의 125%를 나타낼 때가지 성능시험 배관의 유량계 뒷 부분의 밸브를 개방한다.
15) 흡입측및 토출측의 압력계 눈금을 읽어 정격 토출량의 125%에서의 압력을 기록한다. 이때 타코메터를 사용하여 구동장치의 회전수, 전류계를 사용하여 전류를 측정한다.
16) 유량계의 눈금이 정격 토출량의 150%를 나타낼 때 까지 성능시험배관의 유량계 뒷 부분의 밸브를 개방한다.
17) 흡입측 및 토출측의 압력계 눈금을 읽어 정격 토출량의 150%에서의 압력을 기록한다.
이때 타코메터를 사용하여 구동장치의 회전수, 전류계를 사용하여 전류를 측정한다.
18) 펌프는 최소 30분간 운전 후 정지시킨다.
19) 성능시험배관의 모든 밸브를 폐쇄하고, 토출측 배관의 개폐밸브를 개방한다.
20) 펌프의 기동스위치를 자동 모드로 변환한다.
21) 측정된 유량과 압력을 펌프의 성능곡선 상에 그려서 원래의 성능곡선 또는 전에 측정한 성능곡선과 비교 검토한다.

* 출처 : 피이에스기술사사무소(http://www.pes21.com)
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