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제 목
내 용	원심펌프 선정 시 고려할 사항 1. 개 요 유체기계를 대표하는 원심 펌프의 선정 기준과 유체기계의 특성과 펌프의 성능에 영향을 주는 요인들을 살펴보고 설계, 제작 및 설치, 운전에서 고려되어야 하는 사항들을 중점적으로 기술하였다. 2. 펌프의 성능 판정 기준 유체기계의 성능 판정은 (N,P,Q,T,η) 즉, 회전수, 양정, 유량, 온도, 효율을 들 수 있으며, 이러한 성능 인자는 다음의 유체 자체의 성질에도 영향을 받는다. 1) 점도(Viscosity) 유체의 끈끈한 성질을 점성이라고 정의하며, 점성의 정도를 물리적 량으로 나타낸 점성계수를 점도라고 하며, 단위는 N.s/m^2, dyn.s/cm^2을 사용한다. 즉, 점도는 유체의 속도구배율(du/dy)에 대한 전단력(τ)과의 비를 말한다. 이를 뉴튼의 점성 법칙이라 하며, 다음과 같다. μ=τ/(du/dy)=F/A/(du/dy) τ=F/A=μ(du/dy)--->뉴튼의 점성법칙 τ : 오일의 전단력(N/m^2) u : 오일의 평판 속도(m/s) y : 유막의 두께(m) F : 평판의 움직이는 힘(N) A : 평판의 면적(m^2) 즉, μ=F/A/(du/dy)=N/m^2/m/s/m=N.s/m^2=Pa.s (Pa=N/m^2) 이며, MKS 단위로는 kg/m.s 가 된다. (힘의 단위인 다인, dyn=g/cm/s^2이며, 1N=10^5 dyn임.) 동점성계수는 점성계수를 밀도로 나눈 값이 되며, 즉, μ/e=m^2/s, cm^2/s가 되며 cm^2/s를 1 stroke 라고 한다. 유체의 점도는 펌프의 양정, 유량, 효율에 미치는 요소로서 펌프 선정시 유체의 성질(물, 또는 오일)에 따라 펌프의 형식을 결정한다. 2) 펌프의 수동력과 축동력, 전동기 출력 (1) 펌프의 수동력 = 0.163γH.Q (H : m, Q : m^3/min) (2) 축동력 = 수동력 / 효율 (3) 전동기 출력은 요구되는 축동력에 Service Factor를 반영하여 정격 출력을 결정한다. (Service factor : 1.1 ~ 1.2) 전동기 용량별 SERVICE FACTOR 값 0~25Hp : 1.25 30~75Hp : 1.15 100Hp 이상 : 1.1 STEAM TURBINE 직결 시 1.1 적용 3) 최대 흡입 압력 펌프의 케이싱 설계 압력을 결정하며, 최대 흡입 압력 Max. Allowable Working Pressure (MAWP)=최대흡입압력+펌프양정1.2 4) NPSHr 과 NPSHav 펌프의 입구 전단(플랜지 체결부) 즉, 펌프 회전차내에서 발생하는 압력 강하(Pressure Drop)로서 펌프의 필요 흡입 수두를 NPSHr이라하며, 펌프의 고유한 설계값이다. 하지만, NPSHav 값은 펌프의 설치 위치에 관계하며, 일반적으로 NPSHr의 3배 이상 요구한다. 즉, NPSHav 값은 대기압-(흡입양정+흡입손실+수면증기압)으로 계산한다. NPSHr 값은 펌프의 토출용량이 클수록 증가하며, NPSHav 값은 반대로 감소한다. 따라서, NPSHr 과 NPSHav 값이 만나는 교점이 펌프의 최고 효율점이라 볼 수 있다. 5) Mininum Continuous Flow (최소 유량) 펌프의 운전 최소 유량으로 설계 정격 운전점(유량 100%) 기준으로 유량이 30% 정도를 최소 유량점으로 결정하고, 이하시는 케비테이션 및 소음 진동이 발생한다. 6) Shut Off Pressure(체절 양정) 펌프의 토출측 밸브를 닫았을 때의 토출 양정을 말하며, 수직과 수평식에 따라 체절 양정은 다르다. 수평식 : 정격 양정(Difference Pressure) 1.1~1.2 수직식 : 정격 양정(Difference Pressure) * 1.3~1.4 7) 임펠러 외경 선정 임펠러 최대치의 95%, 최소치의 105% 범위에서 결정하며, 제품의 성능 곡선을 기준으로 최적의 임펠러를 선정한다. 8) 펌프의 설치 장소 및 설치 조건 원심펌프 설치 순서는 다음과 같으며, 펌프의 기초 콘크리트는 펌프 중량의 3배~5배 정도가 적합하다. (1) 횡축 펌프 : 기준선 설정-->기초면 LINER PAD 설치-->1차 Alignment-->기초볼트 체결-->2차 Alignment-->주배관설치-->그라우팅작업-->최종 Alignment-->시운전 (2) 입축 펌프 : 기준선 설정-->취부면 확인-->솔플레이트 설치-->1차 Alignment-->기초볼트 체결-->2차 Alignment-->토출배관설치-->소배관설치-->그라우팅작업-->최종 Alignment-->시운전 10) 스터핑박스 유지보수 펌프의 스퍼핑박스는 회전차의 케이싱과 대기 상태의 주축과의 누설을 방지하는 기능이며, 여기에 그랜드 패킹과 메커니컬실이 장착된다. 9) 베어링 선정 미끄럼 베어링은 내충격성이 크므로 충격 하중에 적합하나, 구름베어링은 마찰계수가 적고 윤활이 용이하다. 왕복 펌프일 경우는 미끄럼 베어링이 채용되고, 이외는 대부분이 구름 베어링이 사용된다. 10) 웨어링 링 펌프의 케이싱과 임펠러 사이의 고압수에 의한 임펠러 마모를 방지하기 위해 사용되며, 케이싱측과 임펠러측 사이의 기준 간격은 2~3mm이다. 11) 축 카플링 종류 (1) 표준 플렉시블 커플링 : 회전수와 전달 동력에 따라 일반 커플링, 특수 카플링이 있다. (2) 스페이스 카플링 : 펌프 모터 분해시 스페이스 카플링이 편리하다. (3) 기아 카플링 : 고속, 고부하에 적합하다. (4) 스페이스 기아 커플링 : 축 토크가 매우 크다. (5) RUBBER 플렉시블 커플링 : 저부하용, 내진성이 우수하다. (6) 리세트 카플링 : 주축 연장이 필요할 시 사용된다. 12) Cavitation(케비테이션) 입펠러 깃 외부에서 부분의 정압이 증기압보다 낮으면 수중의 기포가 발생하고, 이 기포는 고압부로 이동하는 순간 기포가 파괴되어 심한 충격과 소음 진동이 발생하는 현상을 케비테이션이라 한다. 케비테이션 방지책으로서는 (1) 펌프 설치 위치를 낮추어 NPSHav 값을 크게 한다. (2) 펌프 회전수를 낮추어 흡입 비속도를 작게한다. (3) 단흡입을 양흡입으로 변경한다. (4) 흡입관 손실 수두를 낮춘다. (5) Impeller에 유두날개(Inducer)를 붙여 압력강하를 낮추어 임펠러의 NPSHr를 줄인다. 13) 펌프 써징의 현상 및 원인 - 현상 (1) 통상적으로 진동수는 1/10 Hz 저유량 영역에서 발생한다. (2) 배관계에 진동 및 소음이 발생한다. - 원인 (1) 펌프의 양정 곡선이 우상향 (2) 배관계에 공기실이 존재 (3) 토출량 조절 밸브 전단에 공기실 존재 14) 펌프의 기계적 진동 원인 (1) 회전체 불평형 (2) 회전체 마모 (3) 이물질 부착 (4) 회전체 변형 및 파손 (5) 센트링 불량 (6) 회전체 위험 속도 (7) 오일 휩 (8) 공진 (9) 기초 불량 (10) 베어링 마모 *출처 : 피이에스기술사사무소(http://www.pes21.com)
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