효성펌프편람.pdf

제 1장 펌프 제품 소개

1 . 펌프의 종류

액 체 를 취 급 하 는 펌 프 의 종 류 를 형 식 별 로 대 별 하 면 다 음 과 같 으 며 또 한 이 것 은

구 조 에 따 라 입 축 횡 축 편 흡 입 양 흡 입 윤 절 형 (輪切形 ) 수 평 분 할 형

단 , 다 단 고 정 익 가 동 익 등 으 로 세 분 할 수 있 다 .

원 심 식 볼 류 트 형 원 심 펌 프

디 퓨 져 형 원 심 펌 프

터 어 보 형 사 류 식 볼 류 트 형 원 심 펌 프

디 퓨 져 형 원 심 펌 프

축 류 식 축 류 펌 프

왕 복 식 피 스 톤 펌 프

플 런 져 펌 프

다 이 아 프 램 펌 프

그 외

펌 프 용 적 형 회 전 식 기 어 펌 프

베 인 펌 프

나 사 펌 프

캠 펌 프

스 크 류 펌 프

그 외

특 수 형 와 류 펌 프

제 트 펌 프

수 격 펌 프

점 성 펌 프

관 성 펌 프

기 포 펌 프

전 자 펌 프

진 공 펌 프

1

이 상 의 분 류 를 하 나 의 예 로 서 나 타 내 었 고 , 본 편 람 에 서 는 주 로 터 어 보 형 펌 프 에

관 해 서 기 술 하 고 자 한 다 . 터 어 보 형 펌 프 는 만 수 상 태 (滿水狀態 )의 케 이 싱 내 에 서 회 전

차 (임 펠 러 )를 고 속 회 전 시 킬 때 , 물 에 작 용 하 는 원 심 력 을 이 용 하 여 압 력 또 는 속 도 에

너 지 로 물 에 주 어 지 는 데 이 에 너 지 변 환 은 고 효 율 로 정 숙 하 게 행 해 져 야 하 며 , 펌 프

가 고 속 의 유 체 를 취 급 하 면 서 내 식 성 , 기 계 적 안 정 성 이 우 수 하 기 위 해 서 는 설 계 , 제

작 에 있 어 서 특 별 한 연 구 와 경 험 이 있 어 야 한 다 .

1. 1 펌프형식과 정격능력의 표시

1) 형 식 의 표 시

흡 입 구 경 및 토 출 구 경 ( )

축 방 향 (입 축 , 횡 축 , 사 축 )

흡 입 방 식 (편 흡 입 , 양 흡 입 )

회 전 차 단 수

펌 프 형 식 (원 심 터 어 빈 , 사 류 , 축 류 등 )

예 ) 1,000 800 횡 축 양 흡 입 단 단 원 심 펌 프

2) 정 격 능 력 의 표 시

전 양 정 (m)

토 출 압 력 및 흡 입 압 력 ( f/ )

토 출 량 ( /m in, /Hr, ton/Hr 또 는 ℓ / s)

구 동 원 동 기 용 량 ( 및 )

2

1.2 효성 펌프의 종류와 특징

종 류주 요 취 급

액모 델 명 특 징

편

흡

입

볼

류

트

펌

프

횡

축

청 수

온 수

HES 대 표 적 인 범 용 펌 프 (KSB 7501, 10 f/ )MP 모 타 축 을 연 장 해 서 펌 프 를 조 립 한 펌 프 모 타 일 체 형 펌

프 . (CLOSE COUPLED PUMP, 소 형 경 량 , 설 치 면 적

절 감 )M

PLP In- Line Pump

석 유 화 학

액

IFW ISO 2858 규 격 을 적 용 한 PROCESS 펌 프 (16 f/ )

UCWAPI 610 규 격 을 적 용 한 석 유 정 제 용 펌 프 (52 f/ ,

CENT ERLINE SUPPORT)

제 지ULP

제 지 ㆍ 펄 프 용 펌 프SVK

오 수 HNC

넌 크 로 킹 (Non- Clog gin g)형 회 전 차 로 서 펌 프 구 경

의 70%정 도 크 기 의 고 형 물 도 수 송 가 능 한 오 수 ,

오 물 용 펌 프

화 학 액

IFSSEMI- OPEN 회 전 차 를 채 용 한 화 학 PROCESS용 펌

프 (ISO 2858 적 용 , 16 f/ )

HRP접 액 부 를 라 이 닝 (고 무 , 테 프 론 )한 화 학 ㆍ 내 산 용

펌 프 .입

축오 수 VSD HES형 을 입 축 으 로 한 SUMP 배 수 용 펌 프

다

단

펌

프

횡

축

청 수 ,온 수

보 일 러 수

HT M 범 용 다 단 터 어 빈 펌 프 (30 f/ )

MSSBALANCE DISC T YPE의 산 업 용 보 일 러 급 수 펌 프

(50 f/ )

보 일 러 수 HSB/HDB화 력 발 전 소 용 보 일 러 급 수 펌 프 (이 중 케 이 싱 , 다 단 볼 류

트 )

입

축

청 수 ,온 수HTM- V HT M과 동 일 한 구 조 의 입 축 펌 프

VT M 입 축 다 단 터 어 빈 S UMP 펌 프

응 축 수

VTB 배 럴 (Bar rel)형 입 축 다 단 터 어 빈 펌 프

VLT /VMT

발 전 소 용 응 축 수 펌 프 (COP용 ), 1단 에 양 흡 입 회 전 차

적 용 가 능 한 입 축 다 단 배 럴 (Bar rel)형 펌 프 (저

NPSH, API 610 적 용 )

3

2 . 각 펌 프 형 식 의 구 조

각 펌 프 의 대 표 적 인 형 식 에 대 한 개 략 적 인 설 명 이 므 로 상 세 한 것 은 당 사 의 카 다 로

그 를 참 조 해 주 십 시 요 .

2. 1 횡 축 편 흡 입 볼 류 트 펌 프

1 ) 일 반 산 업 용 펌 프 (KSB 7 501, 1 0K)

범 용 펌 프 의 대 부 분 이 이 형 식 에 속 한 다 . 용 도 , 액 질 등 에 따 라 여 러 가 지 구 조 나

재 질 의 것 이 제 작 되 고 있 고 , 축 방 향 수 평 흡 입 , 수 직 방 향 토 출 형 이 며 , 회 전 체 는 볼

베 어 링 에 의 해 지 지 되 고 그 랜 드 패 킹 또 는 기 계 적 씰 에 의 해 축 봉 된 다 .

종 류 주 요 취 급 액 모 델 명 특 징

자 흡 식 펌 프 청 수 SSP 자 흡 식 (Self Prim ing)펌 프

양 흡 입

볼 류 트

펌 프

횡 축

청 수 HDR 상 하 분 할 형 양 흡 입 펌 프 (KSB 6318)

석 유 화 학 액 KSAPI 610 규 격 을 적 용 한 석 유 정 제 용 펌 프

(52 f/ , CENTERLINE SUPPORT )

고 온 수HDR

(BW/ IP)

원 자 력 발 전 소 용 REP용 펌 프 (고 온 , 고 압 , 고 속

및 저 NPSH가 특 징 )

입 축 청 수 HDR- VHDR펌 프 를 입 축 으 로 하 여 흡 입 조 건 이 나 쁜

대 용 량 에 적 합

사

축

횡 축청 수

오 수

해 수

HMF 횡 축 사 류 펌 프

입 축

VMF HMF형 을 입 축 으 로 한 펌 프

VY/VZ발 전 소 용 순 환 수 펌 프 (CWP)

(BACK PULL OUT 및 가 변 익 구 조 도 가 능 )축

류

횡 축 청 수

오 수

HAF 횡 축 축 류 펌 프 (저 양 정 , 대 유 량 에 적 합 )

입 축 VAF HAF형 을 입 축 으 로 한 펌 프

수 중 모 터 펌 프청 수

오 수 ,오 물

D- Ser ies 토 목 , 건 설 , 빌 딩 , 건 축 설 비 용 수 중 모 타 펌 프

SMA대 용 량 배 수 용 에 적 합 한 , 수 중 PROPELLER

펌 프

전 공 펌 프 기 체 VP주 펌 프 의 Priming 용 또 는 공 업 용 진 공 장 치 용

펌 프

4

부 품 번 호 명 칭 부 품 번 호 명 칭

10101

10102

10103

10106

10202

20101

축 수 대

볼 베 어 링

베 어 링 카 바

지 지 각

주 축

케 이 싱

301

404

402

501

503

스 터 핑 하 우 징

패 킹

패 킹 누 르 개

회 전 차

케 이 싱 링

그 림 1.1 HES형

5

2) PROCESS 펌프(ISO 2858 , 16 K)설 계 압 16 / G인 석 유 화 학 용 일 반 서 어 비 스 펌 프 로 용 도 와 액 질 에 따 라 여 러

가 지 구 조 및 재 질 로 제 작 되 고 있 다 .

백 풀 아 우 트 (BACK PULL OUT ) 구 조 로 설 계 되 어 유 지 보 수 가 간 단 하 며 , 오 일 윤

활 로 설 계 되 어 있 고 , 기 계 적 씰 (M/ SEAL) 및 그 랜 드 패 킹 모 두 장 착 가 능 하 다 . 액 체

의 온 도 에 따 라 스 터 핑 박 스 및 베 어 링 하 우 징 을 냉 각 할 수 있 는 구 조 이 다 .


001

016

018- 1

018- 2

021

031

042

케 이 싱

씰 카 바

그 랜 드 카 바 (1)

그 랜 드 카 바 (2)

회 전 차

주 축

슬 리 브

051

053- 1,2

056

107- 1,2

111

256

285

베 어 링 하 우 징

베 어 링 카 바

볼 베 어 링

케 이 싱 링

기 계 적 씰 (M/S EAL)

트 리 코 (T RICO)유 면 계

에 어 벤 트

그림 1 .2 IFW형

6

3 ) S EMI- OP EN P ROCESS 펌 프 (ISO 28 58, 16K)

설 계 압 16 f/ G 인 석 유 화 학 용 슬 러 리 (SLURRY) 펌 프 로 용 도 와 액 질 에 따 라

여 러 가 지 구 조 및 재 질 로 제 작 되 고 있 다 .

세 미 오 픈 (SEMI- OPEN)형 회 전 차 가 장 착 되 며 , 백 풀 아 우 트 (BACK PULL OUT)

구 조 로 설 계 되 어 유 지 보 수 가 간 단 하 며 , 오 일 윤 활 로 설 계 되 어 있 고 , 기 계 적 씰

(M/ SEAL) 및 그 랜 드 패 킹 모 두 장 착 가 능 하 며 , 액 체 의 온 도 에 따 라 스 터 핑 박 스 및

베 어 링 하 우 징 을 냉 각 할 수 있 는 구 조 이 다 .


001

016

018- 1

018- 2

021

031

042

케 이 싱

씰 카 바

그 랜 드 카 바 (1)

그 랜 드 카 바 (2)

회 전 차

주 축

슬 리 브

051

053

056

093

111

256

285


베 어 링 카 바

볼 베 어 링

케 이 싱 링

기 계 적 씰 (M/SEAL)

트 리 코 (TRICO) 유 면 계

에 어 벤 트

그 림 1.3 IFS형

7

4 ) 석 유 정 제 용 펌 프 (AP I 610 , 52K)

API 610규 격 을 만 족 하 도 록 설 계 되 어 있 는 , 설 계 압 52 f/ G인 석 유 화 학 용 펌 프

로 저 온 용 , 고 온 용 및 고 압 용 등 다 양 한 용 도 로 사 용 된 다 . 중 심 지 지 형 (CENTERLINE

MOUNT ING)으 로 설 계 되 어 고 온 용 으 로 사 용 시 에 도 축 심 이 흐 트 러 질 우 려 가 없 다 .

백 풀 아 우 트 (BACK PULL OUT )구 조 로 설 계 되 어 유 지 보 수 가 간 단 하 며 , 오 일 윤 활 및

기 계 적 씰 (M/SEAL)이 장 착 되 는 구 조 이 고 , 액 체 의 온 도 에 따 라 스 터 핑 박 스 및 베 어

링 하 우 징 을 냉 각 할 수 있 는 구 조 이 다

.


001

016

018- 1

018- 2

021

025- 1,2

031

케 이 싱

씰 카 바

그 랜 드 카 바 (1)

그 랜 드 카 바 (2)

회 전 차

회 전 차 링

주 축

042

051

053- 1,2

056- 1,2

068

107- 1,2

111

슬 리 브


베 어 링 카 바

볼 베 어 링

플 링 거 (FLINGER)

케 이 싱 링

기 계 적 씰 (M/S EAL)

그 림 1.4 UCW형

8

5 ) 제 지 용 펌 프

제 지 용 펌 프 로 오 픈 (OPEN) 회 전 차 및 브 라 케 트 지 지 (BRACKET MOUNT ING)

형 으 로

설 계 되 어 있 다 . 흡 입 카 바 를 분 해 하 여 , 케 이 싱 및 브 라 케 트 의 분 해 없 이 회 전 차 및 그

랜 드 패 킹 을 분 해 할 수 있 는 구 조 이 다 . 베 어 링 하 우 징 의 볼 트 를 조 정 하 여 회 전 차 와

케 이 싱 의 간 격 을 조 정 할 수 있 으 며 , 오 일 윤 활 및 그 랜 드 패 킹 이 장 착 되 는 구 조 이 다 .


001

008

012

021

031

041

051

케 이 싱

스 터 핑 박 스

흡 입 카 바

회 전 차

주 축

슬 리 브


053- 1,2,3

056- 1,2

071- 1,2

090

119

255

285

베 어 링 카 바

볼 베 어 링

사 이 드 플 레 이 트

랜 턴 링

그 랜 드 패 킹

유 면 계

에 어 벤 트

그림 1 .5 ULP형

9

2 . 2 입 축 편 흡 입 볼 류 트 펌 프

펌 프 의 위 쪽 에 전 동 기 를 설 치 하 여 회 전 체 와 양 수 관 을 수 직 으 로 나 란 히 설 치 하 고

Floor 에 서 흡 입 Pit내 에 매 다 는 조 내 형 과 펌 프 본 체 를 Dry pit에 취 부 하 는 조 외 형 이

있 고 , 주 로 소 용 량 의 것 에 사 용 한 다 . 회 전 차 를 항 상 물 에 잠 긴 상 태 로 취 부 하 기 때 문

에 즉 시 기 동 이 가 능 하 고 자 동 운 전 에 적 합 하 다 .

그 림 1.6 VS D형

부품번호 명 칭

101

104

20101

20108

20112

301

302/303

501

60101

60103

60201

60209

60210

60301

70102

베어링 하우징

볼 베어링

케이싱

스트레나

90°확대곡관

회전차

케이싱 링

단 관

주 축

축연결 카플링

축 보호관

중간 축수대

라인 베어링

양수과

카풀링

10

2 . 3 횡축 다단터어빈펌프

1) 일반산업용 펌프

회 전 차 와 윤 절 (Ring Section )형 케 이 싱 을 직 렬 로 복 수 조 합 시 킨 고 양 정 펌 프 이 다 .

회 전 차 단 수 가 증 가 할 수 록 구 성 부 품 의 수 가 많 아 지 지 만 각 단 모 두 동 일 한 부 품 이

조 합 되 기 때 문 에 조 립 이 용 이 하 다 . 회 전 체 는 양 단 에 위 치 한 베 어 링 으 로 지 지 되 며 고

압 으 로 인 한 축 스 러 스 트 는 바 란 스 홀 (Balan ce h ole)방 식 에 의 해 완 전 히 바 란 스 시 키

는 구 조 로 되 어 있 다 .

그 림 1.7 HTM형


101

102

103/104

203

204

30101


볼 베 어 링

베 어 링 카 바

주 축

회 전 차

흡 입 케 이 싱

30102

30103

30104

402

406

토 출 케 이 싱

안 내 케 이 싱

중 간 케 이 싱

패 킹 누 르 개

패 킹

11

2 ) 산 업 용 보 일 러 급 수 펌 프 (50 f/ , BALANCE DISC T YPE)

바 란 스 디 스 크 형 (BALANCE DISC T YPE)의 축 추 력 방 지 장 치 를 채 용 하 여 , 고 압

으 로 인 한 축 추 력 을 완 벽 하 게 바 란 스 시 킬 수 있 는 구 조 이 며 , 고 온 (최 대 200 )유 체

에 의 한 재 료 의 열 팽 창 에 대 처 할 수 있 도 록 설 계 되 어 있 다 .

기 계 적 씰 (M/ SEAL)과 패 킹 을 장 착 가 능 하 며 , 축 봉 부 에 냉 각 챔 버 를 장 착 할 수

있 는 구 조 이 다 . 산 업 용 보 일 러 급 수 펌 프 및 스 노 우 머 신 (SNOW MACHINE)용 으 로

최 적 이 다 .


002

003

005

022

021

031

흡 입 케 이 싱

토 출 케 이 싱

중 간 케 이 싱

안 내 케 이 싱

회 전 차

주 축

722- 1

077

079

056

055

111

케 이 싱 체 결 볼 트

바 란 스 디 스 크

바 란 스 씨 트

볼 베 어 링

로 울 러 베 이 링


그 림 1 .8 MSS 형

12

2 .4 다 단 볼 류 트 이 중 케 이 싱 펌 프

2중 케 이 싱 고 압 펌 프 는 대 형 보 일 러 급 수 용 , 디 스 케 일 (DE- SCALE) , 석 유 정 제 ,

광 산 용 등 의 광 범 위 한 범 위 에 서 사 용 되 며 , 유 량 - 양 정 곡 선 의 넓 은 범 위 에 서 고 효 율

을 유 지 한 다 . 펌 프 의 대 략 적 인 구 조 는 원 통 형 의 외 부 케 이 싱 과 원 형 플 랜 지 형 의 카 바

로 외 부 를 구 성 하 고 , 그 속 에 상 하 분 할 형 의 다 단 구 조 로 된 내 부 케 이 싱 과 회 전 부 가

조 립 된 펌 프 가 내 장 되 어 있 으 며 , 내 부 케 이 싱 의 외 부 에 는 펌 프 의 토 출 압 력 이 작 용 되

도 록 되 어 있 고 , 회 전 차 는 반 수 씩 마 주 보 게 배 열 되 어 있 어 별 도 의 바 란 싱 장 치 가 없

다 .

래 이 디 얼 베 어 링 은 슬 리 브 베 어 링 을 , 스 러 스 트 베 어 링 은 틸 팅 패 트 (T ILT ING

PAD)형 을 사 용 하 며 , 베 어 링 윤 활 은 강 제 윤 활 방 식 을 사 용 하 고 있 으 며 , 밀 봉 은 기 계

적 씰 (M/SEAL)을 사 용 한 다 .


101

102

103

104

105

외 부 케 이 싱

토 출 카 바

내 부 케 이 싱

회 전 차

주 축

106

107

108

109

110

메 카 니 칼 씰

레 이 디 얼 베 어 링

스 러 스 트 베 어 링


카 플 링

그 림 1.9 HSB/HDB형

13

2 .5 자 흡 식 펌 프

펌 프 본 체 를 흡 수 면 보 다 위 에 취 부 했 을 때 일 반 적 인 펌 프 는 기 동 전 에 준 비 동 작 으

로 흡 입 관 과 펌 프 케 이 싱 내 에 물 을 채 우 는 만 수 조 작 이 필 요 하 지 만 , 이 펌 프 는 특 수

구 조 의 케 이 싱 과 회 전 차 를 갖 추 고 있 기 때 문 에 초 기 에 펌 프 케 이 싱 내 에 소 량 의 물

을 주 입 해 두 는 것 으 로 상 시 자 흡 (Self- Prim ing)운 전 이 가 능 하 다 .


101

102

103

106

201

301

베 이 링 하 우 징

볼 베 어 링

베 어 링 카 바

지 지 각

주 축

케 이 싱

304

308

401

402

501

505


기 계 적 씰

회 전 차

슈 라 우 드

흡 입 단 관

토 출 단 관

그림 1 .10 SSP형

14

2.6 횡축 양흡입 볼류트 펌프

1) 일반산업용 펌프(KSB 6318)

케 이 싱 에 유 입 된 물 을 특 수 한 흡 입 통 로 를 통 해 서 회 전 차 의 양 쪽 으 로 흡 입 하 여 펌

핑 작 용 을 하 기 때 문 에 우 수 한 흡 입 성 능 과 높 은 효 율 , 넓 은 사 양 범 위 를 만 족 하 며 회

전 차 , 축 등 의 회 전 체 를 양 단 의 베 어 링 으 로 지 지 하 므 로 기 계 적 신 뢰 성 이 우 수 하 여 상

하 수 도 , 공 업 용 수 등 중 용 량 이 상 의 사 양 에 대 하 여 다 방 면 으 로 사 용 되 고 있 다 .


105.1

105.2

211

234

321

350.1

하 부 케 이 싱

상 부 케 이 싱

주 축

회 전 차

볼 베 어 링


360.1/361

452.1

461

502

524

베 어 링 카 바

패 킹 누 르 개

패 킹

케 이 싱 링

축 보 호 슬 리 브

그림 1 .11 HDR형

15

2 ) 석 유 정 제 용 펌 프 (AP I 610 , 52K)

API 610규 격 을 만 족 하 도 록 설 계 되 어 있 는 , 설 계 압 52 f/ G인 석 유 화 학 용 펌 프 로

저 온 용 , 고 온 용 및 고 압 용 등 다 양 한 용 도 로 사 용 된 다 . 중 심 지 지 형 (CENTERLINE

MOUNT ING)으 로 설 계 되 어 고 온 용 으 로 사 용 시 에 도 축 심 이 흐 트 러 질 우 려 가 없 다 .

축 방 향 으 로 분 해 할 수 있 도 록 설 계 되 어 있 고 , 양 흡 입 회 전 차 , 오 일 윤 활 및 기 계 적 씰

(M/ SEAL)이 장 착 되 는 구 조 이 며 , 액 체 의 온 도 에 따 라 스 터 핑 박 스 및 베 어 링 하 우 징

을 냉 각 할 수 있 는 구 조 이 다 .


001

016

018

021

025- 1,2

031

042

케 이 싱

씰 카 바

그 랜 드 카 바

회 전 차

회 전 차 링

주 축

슬 리 브

048

051

053- 1,2

055,056

067

107- 1,2

111

회 전 차 너 트

베 이 링 하 우 징

베 어 링 카 바

베 어 링

오 일 링

케 이 싱 링


그림 1.12 KS형

16

3) 원 자 력 발 전 소 용 급 수 펌 프 (Reactor Feed P um p )

이 중 볼 류 트 (DOUBLE VOLUTE) 케 이 싱 구 조 로 반 경 방 향 으 로 대 칭 이 며 , 양 흡

입 형 회 전 차 를 채 용 함 으 로 써 , 낮 은 NPS H 조 건 에 서 도 운 전 이 가 능 하 기 때 문 에 안 정 된

운 전 과 높 은 신 뢰 성 을 제 공 한 다 . 축 봉 장 치 로 스 로 틀 부 싱 을 사 용 함 으 로 서 신 뢰 도 를

극 대 화 시 키 며 , 추 력 베 어 링 (PIVOT SHOE THRUST BEATING)을 채 용 하 여 보 다 긴

베 어 링 수 명 및 신 뢰 도 를 제 공 한 다 .

주 로 원 자 력 발 전 소 의 급 수 펌 프 로 사 용 된 다 .


058

059

167

176

외 부 배 럴

외 부 배 럴 카 바

주 축

회 전 차

205,205- 1

279

287,288

314

웨 어 링

베 어 링 카 바


베 어 링 브 라 켈

그 림 1 .13 HDR형

17

2 .7 입 축 양 흡 입 볼 류 트 펌 프

앞 에 서 기 술 한 횡 축 양 흡 입 볼 류 트 펌 프 를 압 축 으 로 한 것 으 로 Dry Pit 내 에 설 치 하

여 설 치 면 적 을 줄 일 수 있 다 .


105.1

105.2

182

211

234

321

350

하 부 케 이 싱

상 부 케 이 싱

지 지 대

주 축

회 전 차

볼 베 어 링

베 어 링 하 우 스

360/361

452

461

502

503

545

베 어 링 카 바

패 킹 누 르 개

패 킹

케 이 싱 링

회 전 차 링

베 어 링 부 시

그 림 1.14 HDR- V형

18

2 .8 횡 축 사 류 펌 프 또 는 축 류 펌 프

유 체 의 통 로 는 90° 곡 관 상 으 로 매 우 콤 팩 트 하 기 때 문 에 회 전 체 는 외 축 수 와 수 증 축

수 에 의 해 양 단 지 지 되 며 , 주 로 저 양 정 으 로 중 ㆍ 대 규 모 의 양 ㆍ 배 수 시 설 에 사 용 된 다 .

축 류 펌 프 의 케 이 싱 형 상 은 완 전 한 원 통 형 상 이 고 , 사 류 펌 프 는 몸 통 이 둥 근 보 올

(Bow l)형 상 으 로 되 어 있 다 .


106

171

211

233

321

323

350

흡 입 곡 관

안 내 케 이 싱

주 축

회 전 차

볼 베 어 링

스 러 스 트 베 어 링


360

452

461

502

545

840

베 어 링 카 바

패 킹 누 르 개

패 킹

슈 라 우 드 링

베 어 링 부 시

카 플 링

그림 1 .15 HMF형

19

2 .9 입 축 사 류 펌 프 또 는 축 류 펌 프

회 전 차 를 흡 수 면 아 래 로 수 몰 시 키 고 , 양 수 관 은 펌 프 축 과 동 심 구 조 로 하 여 상 방 향

으 로 수 평 토 출 하 고 있 다 . 원 동 기 는 펌 프 의 상 부 에 두 고 주 로 저 양 정 으 로 중 ㆍ 대 규

모 의 양 , 배 수 시 설 에 사 용 한 다 . 대 형 이 되 면 케 이 싱 의 일 부 분 을 콘 크 리 트 제 로 하 여

정 류 효 과 와 경 비 절 감 을 꾀 한 다 .

부 품 번 호 명 칭

138

144

171

233

341

350

383

451

452

461

545

711

840

853

흡 입 케 이 싱

토 출 곡 관

안 내 케 이 싱

회 전 차

모 타 대


중 간 축 수 대


패 킹 누 르 개

패 킹

베 어 링 부 쉬

양 수 관

카 플 링

축 연 결 카 플 링

그 림 1 .16 VMF형

20

2 .10 입 축 다 단 Barrel형 펌 프 (응 축 수 펌 프 )

API 610에 서 규 정 하 고 있 는 요 건 을 만 족 하 는 이 중 케 이 싱 (DOUBLE CAS ING)

입 형 프 로 세 스 펌 프 이 다 .

VLT /VMT 펌 프 는 우 수 한 펌 프 효 율 로 운 전 비 용 이 적 게 들 며 특 히 우 수 한 흡

입 능 력 (낮 은 NPSHre)과 탁 월 한 수 력 학 적 구 조 및 기 계 적 특 성 으 로 최 적 의 성 능 과 높

은 신 뢰 성 을 제 공 한 다 .

펌 프 흡 입 압 력 이 매 우 낮 은 발 전 소 용 응 축 구 펌 프 등 에 사 용 되 며 , 수 용 가 의 요 구

에 따 라 저 온 및 고 온 의 액 질 에 도 사 용 될 수

있 도 록 제 작 가 능 하 다 .

부품번호 명 칭

72

77

78

79

82

103

167

176

176- 1

243

256

382

383

529

530

532

538

676

744

744- 1

펌프 배럴

안내 케이싱

안내 케이싱

안내 케이싱

토출곡관

베어링

주 축

회전차

1단 회전차

베어링

분할 링

단관

베어링

카플링(모타측)

카플링(펌프측)

스페이서

스페이서

키이

O- 링

가스켙

그 림 1.1 7 VLT/ VMT형

21

2 .11 수 중 모 타 펌 프

1 ) 범 용 수 중 모 타 펌 프

펌 프 전 동 기 가 일 체 로 수 중 에 서 운 전 되 는 펌 프 이 다 . 전 동 기 는 Dou ble M/s eal및

오 링 (O- 링 )등 에 의 해 완 전 밀 봉 되 며 , 특 수 설 계 된 고 효 율 의 Vortex /Semi- Open/Non

- Clog ging 회 전 차 를 채 용 하 여 , 고 형 물 이 송 에 탁 월 한 성 능 을 발 휘 한 다 . 또 한 전 동 기

보 호 장 치 (Auto- Cut)가 표 준 으 로 내 장 되 어 있 어 전 동 기 소 손 의 우 려 없 이 안 심 하 고 사

용 할 수 있 으 며 , 자 동 탈 착 장 치 를 사 용 하 면 유 지 보 수 가 더 욱 간 편 해 진 다 .


816

817

001

021

830

811

상 부 브 라 켙

하 부 브 라 켙

케 이 싱

회 전 차

주 축

수 중 케 이 블

200

814

005

111

174

848

인 양 고 리

전 동 기 프 레 임

중 간 케 이 싱

기 계 적 씰 (M/ SEAL)

토 출 곡 관

전 동 기 보 호 장 치

그 림 1.18 DVS 형

22

2 ) 수 중 프 로 펠 러 펌 프 (대 형 수 중 배 수 펌 프 )

종 래 의 대 형 입 축 배 수 펌 프 를 대 체 하 기 위 해 개 발 된 펌 프 로 펌 프 ㆍ 전 동 기 ㆍ 감 속

기 를 일 체 화 하 여 COMPACT 한 구 조 로 되 어 있 다 . DOUBLE M/SEAL과 O- RING에

의 해 밀 봉 되 며 , 펌 프 가 별 도 의 볼 트 체 결 없 이 양 수 관 에 걸 쳐 서 설 치 되 는 구 조 로 설 치

및 유 지 보 수 가 대 단 히 간 단 하 고 , 종 래 의 입 축 배 수 펌 프 에 비 해 서 공 사 비 용 이 대 폭 절

감 된 다 . 수 중 형 이 므 로 육 상 전 동 기 를 사 용 할 때 와 같 은 전 동 기 가 물 에 잠 겨 서 양 수 불

능 이 되 는 사 고 가 발 생 할 우 려 가 없 다 . 모 타 보 호 장 치 및 감 속 기 보 호 장 치 가 내 장 되

어 있 어 신 뢰 성 이 높 다 .

부 품 번 호 명 칭

P09

P04

P11

P08

P02

R05

R02

R01

R04

M15

M16

M17

M09

M01

M19

흡 입 관

안 내 케 이 싱

웨 어 링

프 로 펠 러

(PROPELLER)

기 계 적 씰

(M/SEAL)

주 축

내 치 차

SUN 치 차

감 속 기 케 이 싱

로 타

스 테 이 타

전 동 기 프 레 임

동 력 케 이 블

CONT ROL케 이 블

누 수 검 지 기

그 림 1.19 SAM형

23

2 .12 진 공 펌 프

타 원 형 단 면 을 갖 고 있 는 케 이 싱 내 에 회 전 차 를 회 전 시 키 면 서 적 당 량 의 물 을 순 환

시 킬 때 발 생 하 는 진 공 작 용 을 이 용 하 여 기 체 의 흡 입 , 배 출 을 행 하 는 것 으 로 펌 프 의

Pr imin g용 이 나 화 학 공 업 등 의 배 기 , 진 공 발 생 및 가 스 압 송 에 이 용 된 다 .


101

102

201

205

206

207

케 이 싱

중 간 케 이 싱

회 전 차

주 축

토 출 카 바

흡 입 카 바

301

399

401

402

404

패 킹 누 르 개

패 킹


베 어 링 카 바

베 어 링

그 림 1.20 VP형

24

2 .13 펌 프 모 타 일 체 형 펌 프

편 흡 입 볼 류 트 펌 프 (HES)에 서 펌 프 측 베 어 링 부 와 동 력 전 달 장 치 (카 플 링 )를 없 애

고 펌 프 케 이 싱 과 모 타 베 어 링 하 우 징 을 직 접 체 결 하 여 펌 프 모 타 일 체 형 축 으 로 한

구 조 로 서 , 소 형 경 량 화 되 어 설 치 면 적 이 적 고 , 이 동 이 용 이 하 며 , 고 장 의 주 된 원 인 인

축 심 불 일 치 가 없 기 때 문 에 진 동 ㆍ 소 음 이 없 는 정 숙 한 운 전 이 행 해 지 며 , 기 계 적 씰 을

장 착 하 므 로 서 유 체 의 누 설 이 거 의 없 다 .


501

10207

502

10203

20205

301

회 전 차

회 전 차 키 이

케 이 싱 링

회 전 차 너 트

가 스 켙


306

80101

20202

20101

기 계 적 씰


스 터 드 볼 트

케 이 싱

그 림 1.21 M형

25

2 .14 러 버 라 이 닝 펌 프

러 버 라 이 닝 펌 프 는 O- RING과 테 프 론 을 병 용 처 리 하 여 , 부 식 액 및 가 스 의 침 입 을 완

벽 하 게 방 지 하 는 고 무 라 이 닝 의 특 성 과 , 정 교 한 기 술 을 바 탕 으 로 설 계 되 어 진 펌 프 로

화 학 ㆍ 제 지 ㆍ 섬 유 ㆍ 도 금 플 랜 트 용 으 로 광 범 위 하 게 사 용 되 고 있 다


01

06

07

13

19

20

케 이 싱

임 펠 러

축 슬 리 브

주 축


베 어 링

23A

29

40

71A

75

43A

카 플 링

오 일 게 이 지

드 레 인 플 러 그

플 랜 지

스 냅 링

O- RING.

그 림 1.22 HRP 형

26

3 . 펌 프 주 요 부 의 설 명

3 . 1 회 전 차 및 프 로 펠 라

펌 프 의 성 능 이 나 효 율 , 흡 상 능 력 등 은 거 의 회 전 차 에 의 해 서 결 정 되 어 진 다 해 도

과 언 은 아 니 며 , 비 속 도 나 형 상 에 따 라 다 음 과 같 은 것 이 있 다 .

3 .1.1 비 속 도 에 의 한 분 류

(1) 반 경 류 형 회 전 차

회 전 차 에 서 깃 을 통 과 하 는 물 이 회 전 축 에 거 의 직 각 인 평 면 내 를 흐 르 고 , 일 반 적

으 로 깃 의 형 상 은 2차 원 의 단 순 한 곡 면 을 가 지 고 있 다 .

그 림 1.2 3

(2) 혼 류 형 회 전 차

이 회 전 차 는 깃 입 구 에 서 출 구 까 지 의 흐 름 이 거 의 축 방 향 에 서 서 서 히 반 경 방 향

으 로 변 화 하 는 형 상 을 하 고 있 고 , 일 반 적 으 로 깃 은 3차 원 의 완 만 한 곡 면 을 이 루 고

있 다 .

그 림 1.2 4

27

(3) 사 류 형 회 전 차

넓 은 의 미 에 서 는 혼 류 형 에 포 함 되 지 만 회 전 차 에 서 깃 내 부 의 유 선 은 경 사 되 어 있 고

출 구 끝 도 비 스 듬 히 기 울 어 져 있 기 때 문 에 혼 류 형 에 서 독 립 되 어 취 급 되 고 있 다 .

그 림 1.2 5

(4) 축 류 형 회 전 차

원 통 단 면 에 서 의 형 상 은 비 행 기 의 날 개 와 같 은 형 (날 개 단 면 )을 하 고 있 고 , 프 로 펠 러

내 에 서 의 물 의 흐 름 은 축 방 향 이 다 . 또 대 형 펌 프 에 서 는 넓 은 사 양 범 위 에 걸 쳐 운 전

가 능 하 도 록 가 동 익 으 로 한 것 도 있 다 .

그 림 1.2 6

3 .1.2 형 상 에 의 한 분 류

(1) 크 로 우 즈 (Close)형 회 전 차

수 매 의 깃 양 측 면 에 슈 라 우 드 (측 판 )를 갖 는 가 장 일 반 적 인 회 전 차 로 그 림 1.14∼

1.16도 여 기 에 속 한 다 .

그 림 1.2 7

28

(2) 오 픈 (Open)형 회 전 차

섬 유 물 이 나 슬 러 리 등 을 함 유 하 고 있 는 액 을 취 급 할 경 우 에 이 용 되 고 , 전 면

슈 라 우 드 또 는 후 면 슈 라 우 드 의 일 부 를 제 거 한 것 .

그 림 1.2 8

(3) 넌 클 로 킹 (Non- Clogg ing)형 회 전 차

깃 매 수 는 보 통 1∼ 3매 이 고 , 회 전 차 내 의 유 로 를 넓 게 하 여 섬 유 , 고 형 물 및

이 물 질 이 걸 리 지 않 도 록 한 것 .

그 림 1.2 9

(4) 브 레 이 드 리 스 (Bladeles s)형 회 전 차

회 전 차 입 구 에 서 출 구 까 지 의 통 로 폭 이 매 우 크 고 , 펌 프 흡 입 구 경 에 상 당 하 는 크 기 의

이 물 질 도 통 과 가 능 하 도 록 한 것 .

그 림 1.3 0

29

(5) 바 란 스 (Balance)형 회 전 차

회 전 차 에 작 용 하 는 수 력 스 러 스 트 의 경 감 을

위 해 후 면 슈 라 우 드 에 바 란 스 용 링 과 감 압 용

바 란 스 홀 (Balance Hole)을 취 부 한 것 또 는 후 면

슈 라 우 드 에 배 면 깃 을 취 부 한 것 .

그 림 1 .31

(6) 양 흡 입 형 회 전 차

좌 우 양 쪽 에 서 대 칭 으 로 흡 입 하 기 때 문 에

이 론 적 으 로 축 스 러 스 트 는 상 쇄 되 며 , 일 반 적

으 로 양 흡 입 펌 프 에 사 용 된 다 .

그 림 1.32

(7) 볼 텍 스 (Vortex )회 전 차

오 픈 형 회 전 차 와 형 상 이 유 사 하 며 깃 이

방 사 선 형 상 으 로 취 부 되 어 있 다 .

그 림 1 .33

30

3 .2 케 이 싱

(1) 볼 류 트 케 이 싱 과 보 울 (Bowl)케 이 싱 으 로 크 게 분 류 되 고 , 둘 다 내 부 에

회 전 차 가 들 어 가 서 고 속 인 물 을 합 리 적 으 로 유 로 를 형 성 시 키 는 압 력 용 기 이

다 . 회 전 차 에 의 해 유 체 에 가 해 진 속 도 에 너 지 를 압 력 에 너 지 로 유 효 하 게 변

환 하 는 것 이 중 요 하 며 이 것 의 우 열 이 펌 프 성 능 에 큰 영 향 을 준 다 .

( 2) 비 속 도 가 큰 것 (축 류 , 사 류 펌 프 의 보 울 케 이 싱 )은 일 체 로 주 조 한 여 러 개 의

안 내 깃 에 의 해 에 너 지 변 환 을 행 한 다 .

( 3) 중 비 속 도 의 것 (볼 류 트 펌 프 )에 서 는 회 전 차 를 나 온 고 속 유 체 를 케 이 싱 의 볼

류 트 실 에 서 원 활 히 감 속 하 여 압 력 을 상 승 시 킨 다 (일 명 볼 류 트 라 고 도 함 ).

고 양 정 으 로 되 면 케 이 싱 의 보 강 과 레 이 디 얼 스 러 스 트 를 경 감 시 키 기 위 해 서

이 중 볼 류 트 형 식 을 취 하 는 경 우 가 있 다 .

( 4) 비 속 도 가 작 은 것 (터 어 빈 펌 프 )은 회 전 차 의 외 주 에 취 부 되 어 있 는 안 내 깃 에

의 해 유 체 의 에 너 지 를 변 환 한 후 에 보 울 케 이 싱 또 는 볼 류 트 형 케 이 싱 으 로

유 입 된 다 .

( 5) 저 유 량 ㆍ 고 양 정 펌 프 는 회 전 차 및 볼 류 트 케 이 싱 을 여 러 개 직 렬 로 조 합 시 켜

다 단 방 식 으 로 한 다 .

그 림 1 .34 그 림 1 .35

(6) 그 외 분 해 조 립 을 고 려 하 여 케 이 싱 구 조 도 사 이 드 카 바 (S ide Cover)형 (예

HES ), 윤 절 형 (예 HT M), 상 하 분 할 형 (예 HDR)으 로 분 류 되 고 , 흡 입 토 출 구 의

방 향 이 나 지 지 각 의 위 치 도 용 도 에 맞 도 록 여 러 가 지 로 한 다 .

3 .3 안 내 깃 (디 퓨 져 또 는 가 이 드 베 인 )

복 류 형 에 속 하 는 터 어 빈 펌 프 는 회 전 차 와 외 주 에 취 부 한 수 매 의 안 내 깃 에 의 해

31

유 체 의 에 너 지 를 변 환 시 킨 다 . 사 류 또 는 축 류 펌 프 와 같 이 보 울 케 이 싱 펌 프 는 회 전

차 후 방 에 취 부 한 여 러 개 의 안 내 깃 에 의 해 유 체 의 에 너 지 를 변 환 시 킨 다 .

그 림 1.3 6

3 .4 축 과 카 플 링

축 은 소 요 속 도 로 운 전 되 면 서 원 동 기 에 서 받 은 동 력 을 회 전 차 에 원 활 하 게 전 달 해 야

되 므 로 강 도 뿐 만 아 니 라 진 동 상 의 안 전 도 고 려 하 여 치 수 를 결 정 한 다 . 카 플 링 은 원

동 기 또 는 변 속 장 치 등 에 서 펌 프 축 에 동 력 을 전 달 하 기 위 하 여 사 용 되 며 플 렉 시 블

(Flex ible)형 , 리 지 드 (Rigid)형 으 로 대 별 되 어 지 고 , 주 로 고 무 링 이 부 착 된 플 렉 시 블 카

플 링 이 사 용 된 다 .

3 .5 베 어 링

회 전 체 (회 전 차 , 축 등 )의 자 중 및 수 력 스 러 스 트 하 중 등 을 지 지 하 기 위 하 여 오 일

또 는 구 리 스 로 윤 활 하 는 구 름 베 어 링 이 나 미 끄 럼 베 어 링 등 을 사 용 한 다 . 이 것 은 폄 프

의 외 축 (공 기 중 )에 설 치 하 는 것 이 보 통 이 지 만 축 류 형 , 사 류 형 이 나 입 축 펌 프 에 서 는 수

중 베 어 링 이 필 요 하 고 기 계 적 씰 을 이 용 한 오 일 윤 활 의 메 탈 베 어 링 이 나 , 물 윤 활 의

고 무 베 어 링 도 있 다 . 또 펌 프 의 스 러 스 트 하 중 을 전 동 기 나 감 속 기 의 베 어 링 으 로 지 지

하 는 경 우 도 있 다 .

3 .6 스 러 스 트 경 감 장 치

3 .6.1 바 란 스 링 방 식

언 바 란 스 (Un balance)형 (그 림 1.28a)에 서 는 전 면 슈 라 우 드 와 배 면 슈 라 우 드 와 는

32

압 력 이 작 용 하 는 면 적 이 다 르 기 때 문 에 축 스 러 스 트 가 크 지 만 , 바 란 스 (Baiance)형 에 서

는 (그 림 1.28b)바 란 스 링 과 바 란 스 홀 (Balance Holes)을 채 용 하 기 때 문 에 축 스 러 스 트 를

경 감 할 수 있 다 .

그 림 1.3 7

3.6.2 후 면 깃 (Back Van e)방 식

후 면 슈 라 우 드 에 여 러 개 의 후 면 깃 을 취 부 하 여 물 을 강 제 적 으 로 회 전 하 여 감 압 시 켜

축 스 러 스 트 를 경 감 한 다 .

그 림 1.3 8

33

3 .6.3 바 란 스 디 스 크 (Balan ce Dis c)장 치

(1) 구 조

바 란 스 디 스 크 (6010)는 최 종 단 회 전 차 (2300)에 인 접 하 여 축 (2100)과 일 체 로 되 어

회 전 하 고 정 지 부 와 의 간 격 은 근 소 한 틈 새 를 유 지 하 고 바 란 스 디 스 크 (6010)의 뒷 부 분

은 배 관 (1)에 의 해 대 기 또 는 흡 입 측 과 연 결 되 어 있 기 때 문 에 저 압 상 태 로 되 어 있 다 .

그 림 1.3 9

(2) 작 용

회 전 차 최 종 단 의 압 력 P2에 의 해 회 전 차 는 좌 우 의 축 스 러 스 트 T가 작 용 하 는 데

P2의 압 력 수 는 저 압 실 (2)쪽 으 로 흐 르 기 때 문 에 P2압 력 은 α 부 를 흐 르 는 사 이 에 감 압

되 어 공 간 (3)에 서 는 압 력 P1으 로 되 며 또 한 β 를 흐 르 는 사 이 에 감 압 되 어 저 압 실 (2)

에 서 는 압 력 P0로 저 하 된 다 . 따 라 서 , 바 란 스 디 스 크 (6010)에 는 압 력 차 P1- P0에 의 해

좌 향 의 반 발 력 A가 발 생 하 여 축 이 이 동 하 여 A=T "가 되 는 위 치 에 서 평 행 상 태 로 된

다 .

만 약 스 러 스 트 T가 반 발 력 A보 다 크 게 되 면 바 란 스 디 스 크 (6010)가 왼 쪽 으 로 밀 리

기 때 문 에 틈 새 는 더 욱 좁 아 져 서 P1압 력 이 상 승 하 면 서 반 발 력 A가 증 가 하 여 T와

바 란 스 되 는 위 치 에 서 안 정 한 다 . 역 으 로 스 러 스 트 T쪽 이 A보 다 적 게 되 면 바 란 스 디

스 크 (6010)가 오 른 쪽 으 로 이 동 하 기 때 문 에 틈 새 가 크 게 되 어 P1압 력 이 저 하 하 면 서

34

반 발 력 A가 감 소 하 여 T와 평 형 되 는 위 치 에 서 안 정 한 다 . 이 와 같 이 축 스 러 스 트 T의

반 복 적 인 변 화 에 대 해 서 도 수 력 적 으 로 완 전 히 평 형 시 킬 수 있 으 므 로 스 러 스 트 베 어

링 을 부 가 할 필 요 는 없 다 .

3 .6.4 셀 프 바 란 스 (Self Balance )방 식

양 흡 입 원 심 펌 프 도 여 기 에 속 하 는 데 일 반 적 으 로 는 회 전 차 를 대 칭 으 로 배 열 하 여 각

각 으 로 작 용 하 는 축 스 러 스 트 를 상 쇄 시 킨 다 .

그 림 1.4 0

4. 효 성 EBARA 펌 프 소 개

HES (편흡입 볼류트 펌프)

KS B 7501에 의거, Back Pull- Out구조의

볼류트 펌프이다. 90 액온까지 축봉부의

냉각을 필요로 하지 않는 등 많은 특징을

갖고 있다.

토 출 량 2∼1800/Hr

양 정 최대 90m까지

용 도공업용수용, 농업관개용

일반용수용, 냉온수순환용

35

IFW (편흡입 볼류트 펌프)

토 출 량 2∼1440/Hr

양 정 ∼140m

용 도화학공업용, 석유화학공업용

석유정제공업용, 기타산업용

ISO 2858 제조규격으로, 16kg/G(상온)

로 설계된 200액온까지 사용가능한 펌

프이다

IFS (편흡입 볼류트 SLURRY 펌프)

토 출 량 2∼720/Hr

양 정 ∼135m

용 도화학공업용, 석유화학공업용

석유정제공업용, 기타산업용

ISO 2858 제조규격으로, 16kg/G(상

온)로 설계된 200액온까지 사용가능

한 SLURRY용 펌프이다.

(S emi- open Impeller)

UCW (편흡입 볼류트 P ROCESS 펌프)

토 출 량 2∼1920/Hr

양 정 ∼380m

용 도석유화학공업용, 석유정제

공업용, 기타화학공업용

AP I 610 제조규격으로, 52kg/G(상온)

로 설계된 저온, 고온, 고압등 광범위

하게 사용가능한 펌프이다.

(Centerline S upport )

36

MP (모타펌프)

토 출 량 3∼170/Hr

양 정 3∼30m

용 도공업용수용, 농업관개용

일반용수용

전동기에 직접 펌프를 취부한 것으로

소형ㆍ경량이고, 수직ㆍ수평ㆍ경사의

어떤 방향으로도 취부 가능하다.

PLP (라인펌프)

토 출 량 4∼140/Hr

양 정 6∼33m

용 도건축설비용, 냉온수순환용

공업용수용

건축 설비용으로 냉ㆍ온수에 사용되며,

입,횡,사의 어떤 방향으로도 취부할 수

있다. 자배관에서 2대를 병렬로 취부하

면 고효율 운전에 의한 연속운전이 가

능하다.

ULP (편흡입 볼류트 제지용 펌프)

토 출 량 18∼1000/Hr

양 정 ∼135m

용 도 제지펄프 이송용

95 액온까지 사용가능한 제지용 펄프

펄프임

37

S VK (제지용 펌프)

토 출 량 50∼800/Hr

양 정 15∼80m

용 도제지펄프 이송용,

오수처리용, 폐수처리용

이물질이 막힘이 없도록 Semi- Open 회

전차를 취부한 Back Pull- Out구조의 펌

프이다.

HNC (넌 크로킹 펌프)

토 출 량 20∼300/Hr

양 정 2∼30m

용 도오수처리용, 폐수처리용

제지펄프 이송용

펌프구경의 약 50∼70%크기의 고형물

이 통과 가능한 특수 회전차를 취부란

넌 크로킹 펌프이다.

HRP (고무 라이닝 펌프)

토 출 량 ∼900/Hr

양 정 ∼110m

용 도

화학플랜트, 제지플랜트

제철플랜트, 섬유플랜트

도금플랜트

O- Ring과 테프론을 병용 처리하여 부

식액 및 가스 침입을 완벽하게 방지하

는 고무 라이닝의 특성과, 정교한 기

술로 제작되어 있다.

38

VS D (입축 볼류트 펌프)

구조가 간단하며, 내구성이 크고 수직

형이므로 설치면적이 적다.

HS B/HDS (고압 이중케이싱 펌프)

토 출 량 필요설비의 요구사항

양 정 170kg/이상의 요구사항

용 도 보일러 급수용, DE- SCALE,

석유정제용, 광산용

고온, 고압의 유체를 고속(약 6000rpm)

운전에 가능하도록 정밀설계된 펌프로

써 주로 대형발전소 보일러의 급수용

펌프로 사용된다.

MS S (횡축 다단 터어빈 펌프)

토 출 량 3∼400/Hr

양 정 100∼500m

용 도 산 업 용 보 일 러 급 수 ( 50 k g f/ )용

고압급수 프로세스용

소화 설비용, 가압장치용

S NOW MACHINE용

COMPACT한 구조의 다단 터어빈펌프

로서, 바란스 디스크에 의해 축추력이

완벽하게 평형되도록 설계되어 있으며,

고온에 대응할 수 있도록 설계되어 있

다.

토 출 량 3∼900/Hr

양 정 3∼50m

용 도상하수도용, 일반배수용

오수처리용

39

HT M (다단 터어빈 펌프)

토 출 량 3∼540/Hr

양 정 5∼380m

용 도보일러급수용,공업용수

소화설비용, 상압장치용

소형 경량의 다단터어빈 펌프로서 축

추력을 평행시켜 고속회전에서도 안전

하며, 고성능을 발휘할 수 있도록 설계

되어 있다.

HT M- V (입축 다단 터어빈 펌프)

토 출 량 3∼100/Hr

양 정 5∼200m

용 도보일러급수용,공업용수

소화설비용, 상압장치용

HT M펌프를 입축으로 한 것으로 설치

면적을 줄일 수 있다.

VLT /VMT (입축다단 배럴 펌프)

유 량 MAX. 1600/Hr

양 정 MAX. 1060m

압 력 MAX. 102kgf/

온 도 MAX. ＋175

AP I 610규정에 따른 DOUBLE CA-

SING"구조의 입축 프로세서 펌프이다.

최적의 속도에서 운전하는 동안에 극

도로 낮은 NP SHre를 가진 운전이 가

능하며, 독특한 수력학적 구조와 기계적

구조는 최적의 성능으로 지속적인 신

뢰성을 가진다.

40

VT B (입축 다단 배럴펌프)

토 출 량 3∼540/Hr

양 정 2∼240m

용 도응축수 펌프

플랜트 설비용

입축 배럴 케이싱 펌프로 구조상의 제

약으로 충분한 흡입압을 얻을 수 없는

화력발전의 복수펌프나 석유정제, 석

유화학 플랜트에서 탄화수소의 양수등

에 적합하다.

VT M (입축 다단 펌프)

토 출 량 3∼540/Hr

양 정 4∼240m

용 도플랜트 공업용수용

농업관개용, 해수처리용

축방향 흡입으로 취부는 1상식 Wet

pit를 표준으로 하지만 Dry pit도 가능

하다.

SSP (자흡식 펌프)

토 출 량 6∼70/Hr

양 정 5∼70m

용 도공업용수, 농업관개용

일반용수용

Priming을 필요로 하지 않는 자흡식

펌프로 우수한 성능과 내구력을 갖고

전동기 구동을 표준으로 하고 있다.

41

HDR (고온, 고압 양흡입펌프)

유 량 MAX. 6800/Hr

양 정 MAX. 700m

압 력 MAX. 105kgf/

온 도 MAX. 230

양흡입 회전차를 가진 DOUBLE VO-

LUTE 케이싱 구조의 펌프이다. 낮은

NP SH조건에서도 안정된 운전과 높은

신뢰성을 가진다.

주로 원자력 발전소의 급수 펌프로 사

용된다.

KS (양흡입 볼류트 PROCES S 펌프)

토 출 량 60∼5500/Hr

양 정 ∼550m

용 도석유화학공업용, 석유정제

공업용, 기타화학공업용

AP I 610 제조규격으로, 52kg/G(상온)

로 설계된 저온, 고온, 고압등 광범위

하게 사용가능한 대유량 펌프이다.

HDR (양흡입 펌프)

유 량 150∼12000/Hr

양 정 15∼150m

용 도상수도공급용, 농업관개용

각종 플랜트 공업용수

케이싱이 상ㆍ하 분할되는 구조로서

분해 점검이 쉽고 내구성이 우수하다.

42

HDR- V (입축 양흡입 펌프)

유 량 150∼12000/Hr

양 정 15∼150m

용 도상수도 공급용, 농업관개용

홍수수의 조절용

HDR펌프를 압축으로 한 것으로 분해

점검이 용이하여 상수도, 철강 플랜트

등의 각종 송수 펌프로서 최적이다.

HMF (횡축 사류펌프)

유 량 900∼60000/Hr

양 정 8∼80m

용 도공업용수용, 강우량 처리용

농업관개용

양흡입과 축류형의 특징을 병용한 중

간적인 성능을 갖고 있으며, 수도용에

서 농업용까지의 광범위한 용도로 사

용된다. 양정도 축류형보다 높고, 축

동력의 변화도 적으며 취급이 편리하

다.

VMF (입축 사류펌프)

유 량 900∼60000/Hr

양 정 8∼80m

용 도관개용, 상수도 급수용

산업용수공급용

HMF형을 입축으로 한 펌프이며, 고양

정의 다단펌프도 제작한다.

43

VY/VZ (입축사류 펌프)

토 출 량 780∼제한없음 /Hr

양 정 8.0∼150.0m

용 도

발전소용 순환수용(CMP )

상수도용, 하수처리용

농업관개용

발전소용 순환수용등에 주로 사용되는

대용량 사류펌프로 CLOS E 및 SEMI-

OPEN IMPELLER를 적용가능하며,

BACK- PULL OUT T YP E의 구조도

적용가능하다.

특히 펌프외부에서 회전차의 깃 각도를

조정하여 펌프의 성능을 조정할 수 있는

VARIABLE VANE T YPE 도 적용할 수

있다.

또한, 외부에서 별도의 윤활유 공급이

필요없는 DRY BEAR ING도 채용할 수

있다.

HAF (횡축 축류펌프)

유 량 500∼40000/Hr

양 정 2.2∼8m

용 도산업용수 처리용,

농업관개용, 해수처리용

저양정, 대용량에 넓게 사용되는 프로펠

라 펌프로서 구조가 간단하고, 고장이

적고, 내구성도 크며 운전보수가 용이하

다.

44

VAF (입축 축류펌프)

유 량 500∼40000/Hr

양 정 2.2∼8m

용 도관개용, 광산용, 산업용수

상하수용, 해수양수용

HAF형을 입축으로 한 것으로 설치면

적을 줄일 수 있다.

SMA (수중 프로펠러 펌프)

토 출 량 500∼40000/Hr

양 정 2.2∼8.0m

용 도 배수용, 농업관개용

펌프, 전동기,감속기를 COMP ACT 하게

일체로 구성한 수중펌프로, DOUBLE

M/S EAL과 O- RING으로 완벽히 밀봉

되며 전동기 보호장치등의 표준으로

장착되어 있어 신뢰성이 우수하다.

종래의 대형 입축배수펌프에 비해서

설치비용이 대폭절감되고, 유지보수가

간단한 장점이 있다.

45

D- Series (수중 모타펌프)

유 량 2∼90/Hr

양 정 2∼37m

용 도오수처리용, 농업용수용

건축공사용

이물질이 함유된 액체의 이송에 적합

하고 구조가 간단하여 유지보수가 용

이하다.

VP (진공펌프)

풍 량 0.22∼240/Hr

양 정 15∼100m

용 도펌프의 P riming용, 화학

공업용, 진공발생 및 압송

회전형 수봉식 진공펌프로 액체의 원

심력을 이용하여 기체의 흡입 배기를

행하는 것으로 배기가 연속적이고 진

동이 없으며, 운전중에 물이 펌프내부

에 침입해도 안전하다.

M- Pump (펌프 모타 일체형 펌프)

유 량 2∼70/Hr

양 정 최대 35m까지

용 도

산업용, 농업용,

배수용, 가정용

빌딩 및 아파트 용수공급용

펌프 모타 일체형 펌프로 설치면적이

적고, 가벼우며, 축심불일치로인한 소

음ㆍ진동이 없어 정숙한 운전이 가능

하고, 액체 누설이 없으며, 신뢰성이

높고 경제적이다

46

제 2장 펌프의 기초지식과 응용

1 . 펌 프 의 성 능

1 .1 일 반 성 능

1) 펌 프 의 성 능 을 표 시 하 는 수 단 으 로 서 성 능 곡 선 도 가 있 다 . 펌 프 성 능 측 정 방 법 은

KS B 6301에 규 정 되 어 있 다 . 펌 프 의 성 능 곡 선 은 펌 프 의 규 정 회 전 수 (부 하 변

동 에 따 라 서 다 소 는 변 동 이 생 기 지 만 거 의 일 정 하 다 .)에 서 의 토 출 량 과 전 양 정 ,

펌 프 효 율 , 소 요 동 력 등 의 관 계 를 나 타 내 는 것 으 로 그 림 2.1에 그 예 를 나 타 내

었 다 .

2) 횡 축 상 의 임 의 의 토 출 량 에 서 올 려 그 린 수 직 선 이 각 성 능 곡 선 과 만 나 는 점 이

그 토 출 량 에 서 의 전 양 정 A₁ , 펌 프 효 율 B₁ , 소 요 동 력 C₁ 을 나 타 낸 다

그 림 에 서 명 확 한 것 은 토 출 량 이 큰 범 위 에 서 운 전 되 면 펌 프 가 낼 수 있 는 전 양

정 은 감 소 하 고 , 역 으 로 토 출 량 이 작 은 범 위 에 서 운 전 되 면 펌 프 가 낼 수 있 는

전 양 정 은 증 대 하 며 토 출 량 이 0인 체 결 점 에 서 는 거 의 A₂ 에 이 르 지 만 펌 프 효 율

은 0으 로 되 며 , 그 때 의 소 요 동 력 C₂ 는 유 효 한 펌 프 일 이 아 니 라 대 부 분 이 열 로

낭 비 되 어 버 린 다

47

3) 펌 프 효 율 은 설 계 유 량 Q에 서 최 고 값 을 가 지 므 로 그 부 근 에 서 운 전 하 는 것 이

가 장 합 리 적 이 며 , 터 보 형 펌 프 는 다 음 에 기 술 하 는 과 열 현 상 , 과 부 하 , 진 동 , 캐

비 테 이 션 등 이 없 는 광 범 위 한 조 건 에 서 사 용 이 가 능 하 여 야 한 다 .

4) 여 기 에 서 의 펌 프 효 율 은 펌 프 전 양 정 이 전 부 유 효 하 게 이 용 되 는 경 우 의 값 이 므

로 밸 브 조 작 등 에 의 한 손 실 로 실 제 의 이 용 효 율 은 성 능 곡 선 도 의 값 보 다 도 낮

아 진 다

5) 회 전 차 의 외 경 가 공 으 로 펌 프 전 양 정 곡 선 (H- Q곡 선 )을 변 화 시 키 면 엄 밀 한 의

미 에 서 상 사 법 칙 의 적 용 이 곤 란 하 며 , 펌 프 효 율 p도 약 간 변 화 된 다 . 이 와 같

이 펌 프 의 H- Q곡 선 을 변 화 시 킨 경 우 각 H- Q 곡 선 마 다 같 은 효 율 점 을 연 결

연 결 하 여 서 등 효 율 곡 선 을 그 릴 수 가 있 다 . 그 림 2.2는 그 일 례 이 다 .

1 .2 비 속 도 와 상 사 법 칙

1) 비 속 도

a) 정 의

비 속 도 는 회 전 차 의 상 사 성 또 는 펌 프 특 성 및 형 식 결 정 등 을 논 하 는 경 우 에 이 용 되

는 값 이 다 . 회 전 차 의 형 상 치 수 등 을 결 정 하 는 기 본 요 소 는 펌 프 전 양 정 , 토 출 량 , 회

전 수 3가 지 가 있 고 , 비 속 도 는 다 음 식 에 서 구 해 진 다 .

비 속 도 Ns n Q 1/ 2

H 3/4 (2. 1)

여 기 에 서 , n : 펌 프 회 전 수 rpm

Q : 토 출 량 /m in

H : 전 양 정 m

비 속 도 는 어 떤 펌 프 의 최 고 효 율 점 에 서 의 수 치 에 의 해 계 산 하 는 값 으 로 정 의 되

며 그 점 에 서 벗 어 난 상 태 의 전 양 정 또 는 토 출 량 을 대 입 하 여 구 하 여 도 된 다 는 의 미

는 아 니 다 . 단 , 토 출 량 에 대 해 서 는 양 흡 입 펌 프 인 경 우 토 출 량 의 ½ 이 되 는 한 쪽 의

유 량 으 로 계 산 하 고 , 전 양 정 에 대 하 여 는 다 단 펌 프 인 경 우 회 전 차 1단 당 의 양 정 을 대

입 하 여 계 산 하 여 야 한 다 .

48

(예 ) Q = 14 /m in, H = 100m

n : 1750 rpm의 펌 프 인 경 우

편 흡 입 1단 펌 프 의 경 우

Ns = 1 75 0 14 1/2

1 00 3/4 = 17 5 0 3 . 743 1 . 62 = 20 7

편 흡 입 2단 펌 프 의 경 우

Ns = 1 75 0 14 1/2

50 3/4 = 17 5 0 3 . 741 8 . 80

= 34 8

양 흡 입 1단 펌 프 인 경 우

Ns = 1 75 0 7 1/ 2

1 00 3/4 = 1 75 0 2 . 6531 . 6 2

= 14 6

b ) 수 치 계 산

비 속 도 Ns는 무 차 원 수 가 아 니 므 로 동 일 한 회 전 차 에 서 도 전 양 정 , 토 출 량 , 회 전 수

등 의 단 위 에 따 라 Ns의 값 이 다 르 다 . 보 통 은 m . /m in, rpm단 위 로 계 산 되 지 만 ,

그 외 의 각 단 위 의 Ns환 산 값 은 표 2.1에 나 타 난 바 와 같 다 .

표 2.1 Ns 의 환 산 표

c) 비 속 도 의 산 출 선 도

주 어 진 사 양 (m , /m in, rpm )에 서 의 비 속 도 산 출 은 다 음 산 출 선 도 에 서 구 할

수 도 있 다 .

Q /m in l/s / s ft³ /m in US g al/ min Imp.gal/min

H m m m ft ft ft

n rpm

Ns

1 4.083 0.129 2.438 6.668 6.084

0.245 1 0.0316 0.597 1.635 1.492

7.746 31.6 1 18.82 51.50 47.20

0.410 1.673 0.053 1 2.730 2.500

0.15 0.611 0.09135 0.365 1 0.915

0.164 0.670 0.0212 0.400 1.092 1

49

d) 펌 프 의 형 식 과 비 속 도

비 속 도 는 앞 에 서 언 급 한 바 와 같 이 세 개 의 요 소 ( H , Q, n)에 의 해 결 정 되 고 , Ns가

정 해 지 면 이 것 에 해 당 하 는 펌 프 의 형 상 은 대 략 정 하 여 진 다 고 보 아 도 된 다 . 일 반 적 으

로 는 양 정 이 높 고 토 출 량 이 적 은 펌 프 에 서 는 대 체 로 Ns 가 낮 아 지 고 , 반 면 에 양 정 이

낮 고 토 출 량 이 큰 펌 프 에 서 는 Ns 가 높 게 된 다 . 또 토 출 량 , 양 정 이 같 아 도 회 전 수 가

다 르 면 Ns 가 달 라 져 회 전 수 가 높 을 수 록 Ns가 높 아 진 다 . 근 래 에 들 어 펌 프 관 련 설

계 , 제 작 및 해 석 기 술 의 발 달 과 함 께 고 속 경 량 화 의 추 세 에 따 라 펌 프 형 식 에 따 른

비 속 도 의 추 천 범 위 도 다 양 하 게 변 하 므 로 펌 프 형 식 에 대 응 하 는 비 속 도 를 일 관 성 있 게

추 천 하 기 는 곤 란 하 지 만 대 체 로 다 음 과 같 이 나 타 낼 수 있 다 .

50

2) 2)펌 프 의 상 사 법 칙

a) 서 로 기 하 학 적 으 로 상 사 인 펌 프 라 면 회 전 차 부 근 의 유 선 방 향 , 즉 속 도 삼 각 형 도

상 사 로 되 어 두 개 의 펌 프 의 성 능 과 회 전 수 , 회 전 차 외 경 과 의 사 이 에 다 음 관 계 가

성 립 한 다 .

토 출 량 비 Q 'Q = n '

n ( D 'D )

3

(2. 2)

전 양 정 비 H 'H

= (n 'n )

2

( D 'D )

2

(2. 3)

동 력 비 L 'L =

Q ' H ' p

Q H p ' = ( n 'n )

3

( D 'D )

5

( p

p ' ) (2. 4)

여 기 서 , L : 소 요 동 력

n : 펌 프 회 전 수

D :대 표 치 수 (예 를 들 면 회 전 차 외 경 )

p : 펌 프 효 율

b ) 1개 의 펌 프 를 다 른 속 도 에 서 운 전 시 키 는 경 우

D' /D=1이 고 , p / p=1이 라 하 면 윗 식 은 다 음 과 같 이 된 다 .

토 출 량 Q ' = Q ( n 'n ) (2. 5)

전 양 정 H ' = H ( n 'n )

2

(2. 6)

동 력 L ' = L ( n 'n )

3

(2. 7)

즉 , Q, H, L의 대 응 점 Q' , H' , L' 는 속 도 비 의 1승 , 2승 , 3승 에 정 비 례 하 여 변 화 하

고 , 그 림 으 로 표 시 하 면 그 림 2.5와 같 이 변 화 한 다 .

주 ) 펌 프 의 회 전 수 변 화 에 따 라 기 계 손 실 의 비 가 다 르 게 되 지 만 근 사 적 으 로

p / p = 1이 성 립 된 다 .

51

3) 모 형 환 산

a) 초 대 형 펌 프 , 공 장 시 험 이 곤 란 한 특 수 형 상 의 펌 프 또 는 시 험 제 작 의 경 우 등

에 는 실 물 과 상 사 인 모 형 펌 프 를 만 들 어 성 능 시 험 을 행 한 후 실 물 성 능 으 로

환 산 하 는 방 법 을 채 택 하 고 있 다 . (일 반 적 으 로 청 수 , 해 수 등 을 취 급 하 는 경

우 에 한 하 여 사 용 되 고 있 다 .)

b ) 그 방 법 에 대 하 여 는 KS B 6325에 규 정 되 어 있 지 만 중 요 한 조 건 을 나 타 내 면

다 음 과 같 다 .

가 ) Reynold수 의 비 Re/ R e m 은 1∼ 15의 범 위 에 있 을 것 .

나 ) 양 정 은 성 능 시 험 시 험 시 Hm /H 0.5, 캐 비 테 이 션 시 험 시 Hm /H 0.8 로

하 면 좋 다 .

다 ) 모 형 펌 프 의 회 전 차 외 경 은 300 이 상 으 로 한 다 .

라 ) 모 형 펌 프 및 실 물 펌 프 의 주 요 치 수 는 정 해 진 치 수 허 용 차 내 에 있 어 야 한

다 .

c) 성 능 의 환 산

모 형 펌 프 에 서 실 물 펌 프 로 의 성 능 환 산 은 다 음 식 에 의 한 다 .

52

토 출 량 Q p = Q m ( n p

n m ) ( D 2p

D 2m )3

( p

m )1/ 2

(2. 8)

전 양 정 H p = H m ( n p

n m )2

( D 2p

D 2m )2

( p

m )1/ 2

(2. 9)

동 력 L p = L m ( n p

n m )3

( D 2p

D 2m )5

( p

m ) (2. 10)

효 율 p = 1 - ( 1 - m ) ( D 2m

D 2p )1/ 5

(2. 11)

여 기 서 , Q p : 실 물 펌 프 의 토 출 량 ( / min)

Q m : 모 형 펌 프 의 토 출 량 ( / m in)

H P : 실 물 펌 프 의 양 정 (m 또 는 kg f/ )

H m : 모 형 펌 프 의 양 정 (m 또 는 k gf/ )

L p : 실 물 펌 프 의 축 동 력 (KW)

L m : 모 형 펌 프 의 축 동 력 (KW)

n p : 실 물 펌 프 의 회 전 수 ( rpm)

n m : 모 형 펌 프 의 기 준 회 전 수 (rpm )

D 2p : 실 물 펌 프 의 회 전 차 외 경 (m )

D 2m : 모 형 펌 프 의 회 전 차 외 경 (m )

p : 실 물 펌 프 이 효 율 (%)

p : 모 형 펌 프 이 효 율 (%)

p : 실 물 펌 프 취 급 액 의 단 위 체 적 당 중 량 (kg f/ )

m : 모 형 펌 프 취 급 액 의 단 위 체 적 당 중 량 (k gf/ )

1 .3 펌 프 의 특 성

비 속 도 에 따 라 펌 프 의 모 양 이 대 략 정 해 진 다 는 것 은 펌 프 의 특 성 이 대 체 로 이 것

에 따 라 정 해 진 다 는 것 을 나 타 내 고 있 다 . 펌 프 의 특 성 을 나 타 내 는 데 는 특 성 곡 선 이

사 용 된 다 . 이 것 은 횡 축 에 토 출 량 , 종 축 에 전 양 정 , 축 동 력 , 펌 프 효 율 을 그 림 으 로 나 타

낸 것 이 며 일 반 적 으 로 는 일 정 회 전 수 하 에 서 의 성 능 을 나 타 낸 다 .

이 와 같 이 표 시 하 는 특 성 곡 선 의 형 상 은 Ns에 따 라 대 략 정 해 진 다 . 일 반 적 인 경 향

으 로 서 는 Ns가 높 은 것 은 토 출 량 — 전 양 정 곡 선 의 구 배 가 가 파 르 고 토 출 량 이 0일 때

의 전 양 정 (체 절 양 정 )은 설 계 점 의 전 양 정 에 비 하 여 대 단 히 높 게 된 다 (그 림 2.6(a)) .

이 것 에 대 해 서 축 동 력 곡 선 은 Ns가 낮 을 경 우 는 토 출 량 의 증 가 에 따 라 증 가 하 나 Ns

53

가 높 아 지 면 반 대 로 체 절 점 에 서 가 장 크 고 토 출 량 의 증 가 에 따 라 서 축 동 력 이 감 소 하

는 경 향 으 로 된 다 (그 림 2.6(b) ). 또 한 , 토 출 량 - 효 율 곡 선 에 대 해 서 는 Ns가 높 아 짐 에 따

라 곡 선 의 최 고 점 근 처 의 곡 율 반 경 이 작 아 져 토 출 량 이 변 화 했 을 때 의 효 율 저 하 가 크

게 된 다 (그 림 2.6(c)). 펌 프 의 선 정 에 있 어 서 는 이 러 한 Ns 에 따 른 특 성 변 화 에 주 의 할

필 요 가 있 다 .

54

1 .4 회 전 수 변 화 와 펌 프 성 능 변 화

앞 에 서 언 급 한 1.2,2),b)항 에 나 타 낸 바 와 같 이 회 전 수 를 변 화 시 키 면 펌 프 성 능 은

일 정 한 법 칙 에 따 라 서 변 화 한 다 . 펌 프 효 율 도 어 느 정 도 변 화 하 지 만 일 반 적 으 로 기 준

회 전 수 의 20%정 도 의 변 동 범 위 에 서 는 그 효 율 변 화 는 미 소 한 것 으 로 무 시 하 여 도

좋 다 . 회 전 수 가 n에 서 n' 로 변 화 하 면 전 양 정 및 동 력 곡 선 은 그 림 2.7, 2.8과 같 이 (Ⅰ ),

(Ⅱ )에 서 (Ⅰ ), (Ⅱ )로 변 화 하 고 , 회 전 수 n의 경 우 의 특 성 곡 선 도 상 의 상 태 점 을 전 양

정 H, 토 출 량 Q, 소 요 동 력 L 및 필 요 흡 입 수 두 를 NPSHre라 고 하 면 이 것 에 대 응 하 는

n' 의 경 우 의 상 태 점 H' , Q' , L' 및 NPSHre' 는 펌 프 의 상 사 법 칙 에 의 하 여 다 음 과 같

이 주 어 진 다 .

토 출 량 Q ' = Q (n 'n ) (2. 5)

전 양 정 H ' = H ( n 'n )

2

(2. 6)

동 력 L ' = L ( n 'n )

3

(2. 7)

필 요 흡 입 수 두 N P S H re ' = N P S H r e (n 'n )

2

(2. 12)

이 것 들 은 KS B 6301 에 도 규 정 되 어 있 으 며 , 최 고 효 율 점 뿐 만 아 니 라 성 능 곡 선 도

상 의 어 느 점 에 서 도 적 용 할 수 가 있 다 . 단 , 회 전 수 의 변 동 이 큰 경 우 에 는 이 환 산 식

이 다 소 오 차 가 있 으 므 로 주 의 하 지 않 으 면 안 된 다 .

또 한 이 상 의 사 항 은 펌 프 자 체 의 성 능 환 산 을 나 타 내 는 것 으 로 실 제 의 운 전 조 건 에

적 용 시 켜 보 면 그 림 2.9와 같 이 되 고 , Sys tem에 서 의 토 출 량 은 관 로 저 항 곡 선 과 펌 프

의 유 량 - 양 정 곡 선 (H- Q곡 선 )과 의 교 점 으 로 결 정 되 는 것 으 로 , 처 음 에 는 펌 프 성 능 (Ⅰ )

과 관 로 저 항 곡 선 (Ⅲ )과 의 교 점 A(토 출 유 량 Q)에 서 운 전 되 지 만 , 회 전 수 변 경 에 의 해

펌 프 성 능 이 (Ⅰ )로 변 화 하 면 성 능 상 의 대 응 점 은 A' (토 출 량 Q' )로 되 지 만 , 실 제 의 토

출 량 은 관 로 저 항 곡 선 (Ⅲ )과 펌 프 성 능 (Ⅰ )의 교 점 a(토 출 량 q)로 된 다 . 소 요 동 력 도 이

것 에 준 하 는 그 림 2.7의 동 력 곡 선 (Ⅱ )상 에 서 토 출 량 q에 대 한 값 b로 된 다 . 즉 , 운 전

점 에 서 의 토 출 량 또 는 동 력 은 회 전 수 비 로 계 산 되 며 대 응 값 보 다 도 현 저 히 변 화 된 값

으 로 된 다 .

주 ) 유 효 흡 입 수 두 에 대 해 서 는 2. 캐 비 테 이 션 을 참 조 할 것

55

1 .5 회 전 차 외 경 가 공 과 펌 프 성 능 변 화

현 재 가 지 고 있 는 펌 프 의 성 능 이 현 장 의 사 정 에 맞 지 않 아 서 펌 프 성 능 을 줄 일 필

요 가 있 는 경 우 에 는 전 술 한 바 와 같 이 펌 프 의 회 전 수 를 내 리 면 펌 프 성 능 을 변 경 하

는 것 이 가 능 하 지 만 ,그 외 의 방 법 으 로 서 회 전 수 를 변 화 시 키 지 않 고 회 전 차 의

외 경 가 공 에 의 해 서 도 목 적 하 는 바 를 얻 을 수 있 다 .

그 러 나 회 전 차 외 경 가 공 시 에 는 원 주 속 도 의 변 화 는 물 론 깃 의 간 섭 길 이 , 회 전 차

출 구 폭 뿐 만 아 니 라 종 종 출 구 각 까 지 도 변 화 하 므 로 토 출 유 량 과 양 정 감 소 의 결 과 는

회 전 차 의 형 상 에 따 라 다 르 다 . 그 러 나 원 래 의 외 경 D를 새 로 운 외 경 D' 로 감 소 하 여 도

깃 의 간 섭 범 위 가 적 절 하 다 면 (그 림 2.10의 윗 그 림 의 빗 금 친 부 분 으 로 표 시 됨 ) 회 전 차

외 경 의 가 공 이 성 능 감 소 에 미 치 는 영 향 은 대 강 추 정 할 수 있 다 . 그 림 2.11에 나 타 난

바 와 같 이 회 전 차 형 상 은 D' /D의 최 소 값 에 대 단 한 영 향 을 준 다 .

즉 비 속 도 (Ns)가 작 은 회 전 차 는 펌 프 효 율 이 거 의 저 하 되 지 않 는 범 위 에 서 도 비 교

적 상 당 량 을 가 공 할 수 있 고 , 반 면 에 비 교 적 비 속 도 가 큰 회 전 차 의 외 경 가 공 은 효

율 저 하 에 민 감 하 게 영 향 을 준 다 . 또 한 안 내 깃 을 가 지 고 있 는 펌 프 의 경 우 , 전 술 의

사 항 들 은 회 전 차 의 끝 과 안 내 깃 사 이 의 틈 새 가 급 격 하 게 증 가 하 지 않 는 경 우 에 유 효

하 므 로 보 통 슈 라 우 드 는 원 래 의 치 수 대 로 두 고 , 다 만 회 전 차 의 깃 만 을 가 공 하 고 , 안

내 깃 이 없 는 펌 프 인 경 우 는 슈 라 우 드 와 깃 을 같 이 가 공 한 다 .

여 기 서 회 전 차 의 원 래 외 경 이 D인 경 우 의 성 능 곡 선 을 (Ⅰ )로 두 고 , 외 경 D' 로 가

공 하 여 성 능 (Ⅰ )로 변 경 시 킨 다 고 하 면 성 능 (Ⅰ )상 의 상 태 점 A(토 출 량 Q, 양 정 H)와 이

것 에 대 응 하 는 (Ⅰ )상 의 상 태 점 A' (Q' , H' )와 의 관 계 는 가 공 전 후 의 속 도 삼 각 형 이

근 사 적 으 로 상 사 가 되 어 회 전 차 출 구 폭 이 변 하 지 않 았 다 고 가 정 한 다 면 다 음 식 과 같

이 나 타 낼 수 있 다

56

토 출 량 비 QQ ' ( D

D ' )2

(2. 13)

전 양 정 비 HH ' ( D

D ' )2

(2. 14)

즉 , Q, H 모 두 D의 2승 에 비 례 하 므 로 대 응 점 A, A' 를 연 결 하 는 직 선 은 그 림 2.11

에 나 타 낸 바 와 같 이 원 점 O를 통 과 하 게 된 다 . 그 러 나 실 제 로 는 가 공 전 후 회 전 차 의

출 구 폭 및 출 구 각 도 , 중 량 등 에 변 화 가 있 기 때 문 에 점 차 형 상 의 상 사 성 이 약 해 져 서

윗 식 은 성 립 되 지 않 게 되 고 , 또 한 효 율 도 외 경 가 공 과 함 께 저 하 하 는 것 이 보 통 이 다 .

반 면 에 축 류 펌 프 인 경 우 에 는 회 전 차 외 경 을 가 공 하 여 사 양 의 감 소 효 과 를 얻 을 수

없 다 . 만 약 깃 이 회 전 하 도 록 설 계 되 었 으 면 깃 을 회 전 시 켜 서 사 양 의 감 소 효 과 를 얻

는 다 . 그 리 고 , 사 류 펌 프 인 경 우 의 회 전 차 외 경 가 공 은 그 림 2.10에 서 와 같 이 원 래 회

전 차 의 입 구 와 출 구 끝 을 연 결 한 선 이 만 나 는 점 P를 통 과 하 도 록 출 구 끝 을 가 공 하 는

것 이 최 선 이 다 .

전 술 한 바 와 같 이 회 전 차 외 경 의 가 공 결 과 는 회 전 차 의 형 상 에 따 라 서 다 양 하 게

변 화 하 므 로 모 든 경 우 에 대 하 여 회 전 차 외 경 을 가 공 하 기 전 에 펌 프 제 작 자 의 조 언 을

받 는 것 이 필 히 요 구 됨 에 유 의 하 여 야 한 다 .

57

1.6 특 수 액 에 의 한 펌 프 성 능 변 화

특 수 한 액 체 를 양 수 하 는 경 우 의 펌 프 성 능 은 상 온 의 청 수 를 양 수 하 는 경 우 에 비 하

여 성 능 이 현 저 하 게 변 화 하 는 것 으 로 알 려 져 있 으 며 , KS B 6301 또 는 KS B 6306에

이 들 에 대 해 설 명 하 고 있 다 . 펌 프 의 양 액 의 점 도 가 크 거 나 고 형 물 을 함 유 하 는 경 우

의 성 능 시 험 을 미 리 그 펌 프 의 상 온 청 수 에 서 의 성 능 제 원 을 정 하 여 청 수 로 시 험 하 여

도 된 다 . 펌 프 성 능 에 영 향 을 미 치 는 요 소 는 양 액 의 비 중 , 점 도 , 함 유 고 형 물 등 이 있

으 며 실 질 양 액 의 사 양 에 서 청 수 의 사 양 으 로 의 환 산 을 실 시 하 기 위 하 여 이 것 들 에 의

한 저 감 율 을 알 필 요 가 있 다 .

1) 온 도 에 의 한 성 능 변 화

펌 프 의 성 능 은 온 도 그 자 체 에 의 해 서 는 변 화 하 지 않 지 만 , 온 도 변 화 의 영 향 을 받

은 양 액 의 비 중 , 점 도 , 포 화 증 기 압 등 의 변 화 에 의 해 동 력 또 는 펌 프 성 능 , 흡 입 성 능

등 이 변 화 한 다 .

2) 양 액 의 비 중 에 의 한 성 능 변 화

양 액 이 수 온 40 를 초 과 하 는 청 수 또 는 단 위 체 적 당 의 중 량 이 상 온 청 수 와 다 를 경

우 에 , 양 액 이 청 수 와 같 이 낮 은 점 성 을 가 지 는 액 체 라 면 소 요 동 력 은 상 온 , 청 수 의

경 우 에 대 하 여 비 중 배 (比重倍 )로 되 고 , 펌 프 의 H- Q곡 선 의 표 시 단 위 가 전 양 정 을 액

주 로 , 토 출 량 을 체 적 으 로 표 시 하 는 경 우 에 는 불 변 이 지 만 다 른 단 위 로 표 시 되 는 경 우

에 는 값 이 변 화 한 다 .

시 방 양 액 의 경 우 의 토 출 량 ( /m in) = 시 험 양 액 의 경 우 의 토 출 량 ( /m in)

시 방 양 액 의 경 우 의 총 양 정 (m) = 시 험 양 액 의 경 우 의 총 양 정 (m)

58

시 방 양 액 의 경 우 의 압 력 (Kgf/ ) = γ ' /γ × [시 험 양 액 의 경 우 의 압 력 (Kg f/ )]

[MPa] = ρ ' / ρ × [시 험 양 액 의 경 우 의 압 력 (MPa)]

시 방 양 액 의 경 우 의 축 동 력 (KW) = γ ' /γ × [시 험 양 액 의 경 우 의 축 동 력 (KW)]

= ρ ' / ρ × [시 험 양 액 의 경 우 의 축 동 력 (KW)]

여 기 서 γ : 시 방 양 액 의 단 위 체 적 당 의 중 량 (Kgf/ℓ )

ρ ' : 시 방 양 액 의 밀 도 (Kg/ )

γ : 시 험 양 액 의 단 위 체 적 당 의 중 량 (Kgf/ ℓ )

ρ : 시 험 양 액 의 밀 도 (Kg / )

3) 고 점 성 액 에 의 한 펌 프 성 능 변 화

점 성 이 높 은 액 체 를 취 급 하 는 경 우 에 는 회 전 차 , 케 이 싱 등 의 측 벽 에 서 의 유 체 마

찰 등 의 영 향 에 의 해 청 수 를 취 급 하 는 경 우 보 다 도 토 출 량 또 는 전 양 정 , 효 율 등 의

저 하 로 소 요 동 력 이 증 대 한 다 . 그 러 므 로 취 급 액 에 서 의 펌 프 사 양 이 정 해 졌 을 경 우 이

시 방 을 내 기 위 해 그 펌 프 를 청 수 로 운 전 했 을 때 의 사 양 , 즉 청 수 시 사 양 을 안 다 는

것 은 펌 프 선 정 상 필 요 하 다 . 점 도 에 따 르 는 토 출 량 , 양 정 , 효 율 의 저 감 율 을 나 타 낸

것 이 그 림 2.12이 다 .

a) 적 용 범 위

펌 프 의 청 수 성 능 에 서 기 름 등 고 점 성 액 에 서 의 펌 프 성 능 의 수 정 방 법 에 대 하 여

KS B 6306에 기 술 된 방 법 은 HI(American Hy draulic Instandard) Standard상 의 수

정 방 법 으 로 , 이 것 은 일 반 적 인 원 심 펌 프 (Open 및 Clos e형 )에 한 하 여 적 용 하 며 사 류 펌

프 , 축 류 펌 프 및 점 도 가 불 균 일 한 액 체 에 는 적 용 할 수 없 다 .

b ) 수 정 방 법

청 수 를 써 서 운 전 했 을 때 의 사 양 즉 , 청 수 시 사 양 을 알 기 위 해 서 는 그 림 1.12를 써

서 토 출 량 , 양 정 , 효 율 의 저 감 율 를 C q , C h , C 구 함 으 로 써 아 래 의 관 계 를 이 용 하 여

가 각 의 사 양 에 서 의 관 계 를 알 수 있 다 .

가 ) 청 수 에 서 의 펌 프 성 능 곡 선 도 에 서 최 고 효 율 점 의 토 출 량 을 Q n 으 로 하 여

0 . 6 Q n , 0 . 8 Q n , 1 . 0 Q n , 1 . 2 Q n 에 대 하 여 전 양 정 m, 펌 프 효 율 %를 그 림 2.12

에 서 읽 는 다 . (읽 은 값 을 Q w , H w , w 라 한 다 .)

나 ) 그 림 2.12에 서 토 출 량 Q n의 경 우 의 전 양 정 H n 및 동 점 도 sus 또 는 Cen tistok es

59

(cSt)로 수 정 계 수 ( C q , C h , C )를 읽 는 다 .

다 ) 수 정 토 출 량 : Q o = Q w C q ( / min)

수 정 전 양 정 : H o = H w C h (m )

수 정 펌 프 효 율 : o = w C (%)

수 정 축 동 력 : L o = 0 . 61 3 o Q o H o / o (KW )

여 기 서 o는 양 액 의 단 위 체 적 당 중 량 (Kgf/ ℓ )

60

4) Slurry에 의 한 펌 프 성 능 변 화

a) 적 용 범 위

청 수 에 서 의 펌 프 성 능 에 서 미 세 Slur ry의 양 액 을 취 급 하 는 경 우 로 의 펌 프 성 능 수

정 방 법 에 대 하 여 기 술 한 다 .

61

b ) 수 정 방 법

가 ) 입 자 의 크 기 가 100μ 이 하 의 경 우 그 림 2.13(1)에 서 토 출 량 수 정 계 수 A와 효 율

수 정 계 수 B를 읽 는 다 .

나 ) 수 정 토 출 량 : Q o = Q w A ( / min)

수 정 양 정 : H o = H w (m )

수 정 효 율 : o = w B (%)

다 ) 입 자 의 크 기 가 100μ 이 상 의 경 우 그 림 2.13(2)에 서 입 자 의 크 기 에 상 당 하 는

양 정 수 정 계 수 A' 와 효 율 수 정 계 수 B' 를 읽 는 다 .

라 ) 수 정 토 출 량 : Q o = Q w ( / min)

수 정 양 정 : H o = H w A ' (m)

수 정 효 율 : o = w B ' (%)

여 기 서 Q w :청 수 에 서 의 토 출 량 ( /m in)

H w :청 수 에 서 의 양 정 (m )

w :청 수 에 서 의 효 율 (%)

마 ) 수 정 축 동 력 : L o = 0 . 16 3 o Q o H o / o ( K W )

여 기 서 o = S lu r ry 액 의 단 위 체 적 당 중 량 (Kg f/ℓ )

62

5) Pulp 액 에 의 한 펌 프 성 능 변 화

a) 적 용 범 위

청 수 에 서 의 펌 프 성 능 에 서 Pu lp액 에 서 의 펌 프 성 능 으 로 의 수 정 방 법 에 대 하 여 기 술

한 다 .

b ) 수 정 방 법

가 ) 그 림 2.14(1) 및 그 림 2.14(2)에 서 절 대 건 농 도 (BD% )에 서 각 토 출 량 에 서 의 토 출

량 및 양 정 의 수 정 계 수 A를 읽 는 다 .

나 ) 수 정 토 출 량 : Q o = Q w A ( / min)

수 정 양 정 : H o = H w A (m )

수 정 효 율 : o = w A 2 (%)

여 기 서 Q w :청 수 에 서 의 토 출 량 ( /m in)

H w :청 수 에 서 의 양 정 (m )

w :청 수 에 서 의 효 율 (%)

63

다 ) 수 정 축 동 력 : L o = 0 . 16 3 o Q o H o / o ( K W )

여 기 서 o = P u l p 액 의 단 위 체 적 당 중 량 (Kgf/ℓ )

라 ) Pulp의 농 도 판 정

Pu lp의 농 도 판 정 에 대 한 간 이 방 법 으 로 다 음 그 림 2.14(3)과 같 이 판 정 할 수 있 다 .

64

2 . 캐 비 테 이 션

2 . 1 펌 프 의 캐 비 테 이 션

양 액 이 물 인 경 우 100 가 되 면 끓 지 만 이 것 은 1기 압 의 압 력 하 에 서 의 현 상 이 며 압

력 이 저 하 하 면 비 등 점 은 100 이 하 로 되 며 , 압 력 이 더 욱 저 하 하 면 나 중 에 는 상 온 에

서 도 끓 는 현 상 이 일 어 나 게 된 다 . 이 것 은 액 체 에 는 그 온 도 에 대 응 하 는 포 화 증 기 압

이 존 재 하 며 액 체 의 압 력 이 그 온 도 에 서 의 포 화 증 기 압 이 하 로 내 려 가 액 체 의 내 부 에

서 증 발 하 여 기 포 가 생 기 는 것 이 다 .

펌 프 내 부 에 서 도 흡 상 양 정 이 높 거 나 , 유 속 의 급 변 또 는 와 류 의 발 생 , 유 로 에 서 의

장 애 등 에 의 해 압 력 이 국 부 적 으 로 포 화 증 기 압 이 하 로 내 려 가 기 포 가 생 성 되 는 현 상

이 일 어 날 수 있 는 데 , 이 현 상 을 캐 비 테 이 션 이 라 한 다 . 펌 프 에 서 는 회 전 차 입 구 부 분

에 서 발 생 하 는 경 향 이 크 고 , 생 성 된 기 포 가 액 체 의 흐 름 에 따 라 이 동 하 여 고 압 부 에

이 르 러 급 격 히 붕 괴 하 는 현 상 이 되 풀 이 됨 에 따 라 펌 프 의 성 능 이 저 하 되 어 , 진 동 , 소

음 을 수 반 하 고 , 불 안 정 한 상 태 를 나 타 내 며 나 중 에 는 양 수 감 소 또 는 양 수 불 능 이 된

다 .

또 한 캐 비 테 이 션 이 오 랜 시 간 동 안 계 속 되 면 기 포 가 터 질 때 생 기 는 충 격 의 되 풀 이

에 의 해 재 료 의 손 상 이 발 생 된 다 . 이 와 같 이 캐 비 테 이 션 의 발 생 은 펌 프 의 성 능 저 하 ,

재 료 의 손 상 등 해 로 운 영 향 이 있 기 때 문 에 캐 비 테 이 션 발 생 이 방 지 되 도 록 흡 입 조 건

의 결 정 에 각 별 한 주 의 가 필 요 하 다 .

2 .2 흡 입 수 두 (NPS H)

캐 비 테 이 션 은 액 체 의 압 력 이 포 화 증 기 압 이 하 로 되 면 생 기 는 것 이 므 로 캐 비 테

65

이 션 의 발 생 을 막 는 데 는 펌 프 내 에 서 포 화 증 기 압 이 하 의 부 분 이 생 기 지 않 도 록 하 면

된 다 . 이 를 위 해 서 는 펌 프 의 흡 입 조 건 에 따 라 정 해 지 는 유 효 흡 입 수 두 (NPSHav ) 및

흡 입 능 력 을 나 타 내 는 필 요 흡 입 수 두 (NPSHre)에 대 하 여 생 각 해 볼 필 요 가 있 다 . 여

기 서 NPS H는 Net Positive Suction Head의 약 어 이 다 .

1)유 효 흡 입 수 두 (NPS Hav)

펌 프 가 설 치 되 어 사 용 될 때 펌 프 그 자 체 와 는 무 관 하 게 흡 입 측 의 배 관 또 는

System에 따 라 서 정 하 여 지 는 값 으 로 펌 프 흡 입 구 중 심 까 지 유 입 되 어 들 어 오 는 액 체

에 외 부 로 부 터 주 어 지 는 압 력 을 절 대 압 력 으 로 나 타 낸 값 에 서 그 온 도 에 서 의 액 체 의

포 화 증 기 압 을 뺀 것 을 유 효 NPS H라 한 다 .

a) NPSHav 의 계 산 식

NPSHav =hs v=Ps/ γ - Pv/ γ ± hs - fVs ² /2g (2.15)

여 기 서 , hsv : 유 효 흡 입 헤 드 (m )

Ps : 흡 수 면 에 작 용 하 는 압 력 (Kg f/ abs )

Pv : 사 용 온 도 에 서 의 액 체 의 포 화 증 기 압 (Kg f/ abs )

γ : 사 용 온 도 에 서 의 단 위 체 적 당 의 중 량 (Kg f/ )

hs : 흡 수 면 에 서 펌 프 기 준 면 (그 림 2.15 참 조 )까 지 높 이 (m)

(흡 상 되 면 음 (- ), 가 압 되 면 (+))

fVs² /2g : 흡 입 측 배 관 에 서 의 총 손 실 수 두 (m )

(제 4장 참 조 )

식 (2.15)에 의 하 면 NPSHav 은 hs가 일 정 하 다 고 가 정 하 면 토 출 량 이 증 가 하 거 나 , 흡 입

측 의 배 관 길 이 가 길 어 지 는 만 큼 작 아 져 서 캐 비 테 이 션 에 대 한 위 험 도 가 높 아 진 다 .

펌 프 의 기 준 면 은 그 림 2.15에 표 시 되 어 있 다 .

66

b) 흡 수 면 에 대 기 압 이 작 용 하 는 경 우 의 NPSHav

표 고 0부 근 의 상 온 의 물 에 서 는 (2.15)식 은 다 음 과 같 은 식 으 로 표 시 된 다 .

NPSHav 10 hs fVs ² /2g (2. 16)

c) 흡 입 측 이 밀 페 수 조 인 경 우 의 NPSHav

가 ) 액 면 의 포 화 증 기 압 Pv 가 작 용 하 고 있 을 때 (2.15)식 은 다 음 돠 같 이 된 다 .

NPSHav = hs fVs ² /2g (2. 17)

67

압 력 계 의 읽 음 (Pv γ hs) Pa Υ (1+f) × Vs² /2g

hsv = 1/γ × 압 력 계 의 읽 음 ＋ 1/ γ × (Pa- Pv)＋ Vs² /2g

나 ) 액 면 에 압 력 Ps(Kg f/ abs )가 작 용 하 고 있 을 때 (2.15)식 은 다 음 과 같 이 된 다 .

NPS Hav=1/γ (Ps- Pv )＋ hs- fVs² / 2g (2. 18)

압 력 계 의 읽 음 (Ps γ hs) Pa Υ (1+f) × Vs ² /2g

hsv = 1/γ × 압 력 계 의 읽 음 ＋ 1/ γ (Pa- Pv)＋ Vs² /2g

주 ) Pa=펌 프 설 치 지 점 의 대 기 압 (Kg f/ abs )

d) NPSH 의 계 산 예

가 ) 흡 수 면 에 대 기 압 이 작 용 하 는 경 우

항 목흡 상 의 경 우

가 압 의 경 우평 지 대 고 지 대

설

치

조

건

펌 프 흡 입 상 태

액 체 물 물 물

수 온 ( ) 20 20 20

해 발 고 도 (m ) 0 1000 0

Ps 대 기 압 (Kgf/ ab s) 1.0330× 10⁴ 0.9180× 10⁴ 1.0330× 10⁴

Pv 포 화 증 기 압 (Kgf/ ab s) 0.0238× 10⁴ 0.0238× 10⁴ 0.0238× 10⁴

68

표 계 속

나 ) 흡 입 측 에 밀 폐 수 조 가 있 는 경 우

항 목흡 상 의 경 우

가 압 의 경 우평 지 대 고 지 대

설

치

조

건

γ 단 위 체 적 당 중 량 (Kg f/ ) 998.2 998.2 998.2

± hs 흡 입 헤 드 (m) - 4 - 4 +3

fVs² / 2g 흡 입 관 총 손 실 (m) 0.7 0.7 0.5

계

산

값

(2.15)식 에 의 해

h s v = P s - P v h s - f V s 2

2 g

h sv=10.35- 0.24

- 4 - 0.7

=5.41m

hsv=9.2- 0.24

- 4 - 0.7

=4.26m

hsv =10.35- 0.24

+3 - 0.5

=12.61m

항 목 내 압 작 용 의 경 우포 화 증 기 압 작 용 의 경

우

설

치

조

건

펌 프 흡 입 상 태

액 체 물 뜨 거 운 물

수 온 ( ) 20 120(포 화 상 태 )

해 발 고 도 (m) 0 0

Ps 대 기 압 (Kgf/ ab s) 2.0000× 10⁴ 2.0245× 10⁴

Pv 포 화 증 기 압 (Kgf/ ab s) 0.0238× 10⁴ 2.0245× 10⁴

γ 단 위 체 적 당 중 량 (Kg f/ ) 998.2 943.1

± hs 흡 입 헤 드 (m ) +5 +5

fVs² /2g 흡 입 관 총 손 실 (m) 0.7 0.7계

산

값

(2.15)식 에 의 해

h s v = P s - P v h s - f V s 2

2g

hsv =20.04- 0.24

+5 - 0.7

=24.1m

hsv =21.47- 21.47

+5 - 0.7

=4.3m

69

2) 필 요 흡 입 수 두 (NPSHre)

회 전 차 입 구 부 근 까 지 유 입 되 어 지 는 액 체 는 회 전 차 에 서 가 압 되 기 전 에 일 시 적 인 압

력 강 하 가 발 생 하 는 데 이 에 해 당 하 는 수 두 를 필 요 흡 입 수 두 (NPSHre)라 한 다 . 이 때

의 펌 프 흡 입 측 의 압 력 분 포 를 알 아 보 면 그 림 2.19와 같 으 며 , NPSHre는 그 림 에 서 의

a- c ' 의 높 이 에 해 당 되 며 ,이 값 은 시 험 에 의 해 서 만 구 할 수 있 고 , 다 만 설 비 계 획 단 계

에 서 T hom a의 캐 비 테 이 션 계 수 또 는 흡 입 속 도 로 대 략 추 정 해 볼 수 있 다 .

a) 실 혐 에 의 한 방 법

그 림 2.20에 나 타 낸 바 와 같 이 펌 프 운 전 시 의 흡 입 압 력 을 점 차 내 려 가 면 서 각 각 의

토 출 량 에 대 한 펌 프 전 양 정 의 저 하 가 3% ( H/ H=0.03)가 되 는 경 우 의 흡 입 조 건 에 서

계 산 한 다 .

70

b) 계 산 에 의 한 방 법 (설 비 계 획 단 계 에 서 NPSHre을 대 략 추 정 해 볼 수 있 는 방 법 임 )

가 ) 흡 입 비 속 도

NPSHre (Hsv )는 회 전 차 입 구 에 서 의 감 압 량 을 의 미 하 며 , 일 종 의 부 의 양 정 으 로 고 려

되 는 값 으 로 Hsv 와 Q, n과 의 사 이 에 는 다 음 식 의 관 계 가 성 립 한 다 .

흡 입 비 속 도 S = Q 1/ 2 / Hsv 3/4 n (2. 19)

단 , Q는 최 고 효 율 점 의 토 출 량 이 며 양 흡 입 펌 프 인 경 우 에 는 1/2을 잡 는 다 . Q를

/min, Hsv 를 m, n을 rpm으 로 나 타 냈 을 때 일 반 설 계 를 한 펌 프 에 서 는 S의 값 은 Ns

에 무 관 하 게 대 략 1200∼ 1300으 로 채 용 함 이 바 람 직 하 다 . S=1300인 경 우 의 n 과 Q에

서 NPS Hre를 구 하 는 선 도 를 그 림 2.21에 나 타 내 었 다 .

71

특 수 설 계 시 , 즉 S=1300 이 외 의 경 우 의 NPSHre는 그 림 2.22 상 의 계 수 를 곱 하 여 다

음 과 같 이 구 할 수 있 다 .

NP SH re ' = N P SH re (2. 20)

여 기 서 NPS Hre' : 구 하 고 자 하 는 필 요 유 효 흡 입 수 두

NPSHre : 흡 입 비 속 도 S=1300의 경 우 의 유 효 흡 입 수 두

β : 필 요 유 효 흡 입 수 두 환 산 계 수

72

나 ) 캐 비 테 이 션 계 수

NPSHre를 대 략 검 토 하 기 위 한 또 하 나 의 방 법 은 다 음 에 표 시 하 는 캐 비 테 이 션 계

수 (또 는 T homa 계 수 )가 있 다 . 펌 프 전 양 정 을 H, 그 점 의 필 요 흡 입 수 두 를 Hsv로 표

시 하 면 T hom a 계 수 (σ )는 다 음 과 같 이 된 다 .

σ =Hs v/H=NPSHre/ H (2. 21)

여 기 서 캐 비 테 이 션 계 수 σ 의 값 은 실 험 에 의 해 구 해 지 는 값 이 다 .

단 , 다 단 펌 프 의 경 우 에 는 첫 째 단 회 전 차 의 전 양 정 으 로 한 다 . 그 러 나 σ 의 값 은 일

반 적 인 설 계 인 경 우 에 대 하 여 는 S 에 의 해 대 략 정 해 지 는 데 그 림 2.23과 같 이 된 다 .

73

이 상 은 모 두 가 펌 프 의 최 고 효 율 점 에 대 해 서 성 립 되 는 관 계 이 다 . 사 용 점 이 펌 프 의

최 고 효 율 점 에 서 벗 어 나 게 되 면 유 입 각 과 깃 각 도 가 달 라 지 는 한 편 유 량 이 큰 쪽 에 서

의 흐 름 속 도 도 빨 라 져 깃 입 구 에 서 의 압 력 강 하 는 심 해 진 다 . 이 때 문 에 효 율 최 고 점

에 서 대 유 량 범 위 에 걸 쳐 사 용 할 때 는 특 히 이 점 에 대 해 서 검 토 할 필 요 가 있 다 . 유

량 에 따 른 필 요 흡 입 수 두 의 변 화 는 설 계 에 따 라 상 당 히 틀 리 나 개 략 검 토 하 기 위 해

서 는 그 림 2.24를 쓰 면 된 다 .

여 기 서

Qo : 최 고 효 율 점 에 서 의 유 량

Hsv o : 최 고 효 율 점 에 서 의 NPSHre

그림 2 .24 최고효율점에서 대유량시 필요 흡입수두

다 ) 특 수 펌 프 의 NPSHre

앞 에 서 기 술 한 NPSHre는 일 반 적 인 청 수 용 펌 프 등 에 이 용 되 는 실 험 값 으 로

Non- Clog형 또 는 자 흡 식 등 의 특 수 펌 프 에 서 는 더 욱 큰 NPSHre가 요 구 됨 에 유 의 하

여 야 한 다 . 그 러 므 로 상 기 의 내 용 은 계 획 시 의 일 반 적 인 검 토 에 사 용 되 어 야 하 고 , 상

세 검 토 시 는 제 작 자 와 협 의 하 여 검 토 되 어 야 한 다 .

3) 유 효 흡 입 수 두 에 영 향 을 주 는 요 소

유 효 흡 입 수 두 는 앞 에 서 설 명 한 바 와 같 이 , 대 기 압 (수 면 에 작 용 하 는 압 력 ), 포

74

75

화 증 기 압 , 흡 입 양 정 에 따 라 정 해 지 나 이 값 들 은 여 러 가 지 영 향 을 받 아 다 양 하 게 변

화 하 므 로 주 의 하 여 야 한 다 .

a) 양 액 의 온 도

수 온 에 따 라 액 체 의 포 화 증 기 압 이 변 하 므 로 유 효 흡 입 수 두 는 변 한 다 . 특 히 고 온 인

경 우 에 는 이 것 이 대 단 히 높 아 지 므 로 주 의 하 여 야 한 다 . 대 표 적 인 액 체 의 온 도 와 액 체

의 포 화 증 기 압 의 관 계 는 그 림 2.25에 표 시 한 바 와 같 다 .

b ) 액 질

취 급 액 에 따 라 그 림 2.25에 나 타 낸 바 와 같 이 포 화 증 기 압 이 변 하 므 로 특 수 액 을

취 급 하 는 경 우 느 이 값 에 따 라 유 효 흡 입 수 두 를 정 한 다 .

c) 흡 수 면 에 작 용 하 는 압 력

이 것 은 유 효 흡 입 수 두 에 직 접 영 향 을 준 다 . 흡 수 면 이 밀 폐 탱 크 내 에 있 을 때 는

대 기 압 대 신 에 탱 크 내 의 수 면 에 작 용 하 는 압 력 을 쓴 다 . 또 한 대 기 압 및 포 화 온 도 는

펌 프 가 설 치 되 어 있 는 고 도 에 따 라 서 변 하 게 되 므 로 유 의 하 여 야 한 다 . 그 림 2.26은

고 도 와 표 준 대 기 압 및 물 의 포 화 온 도 와 의 관 계 를 표 시 한 다 .

76

2 .3 캐 비 테 이 션 이 발 생 하 지 않 는 조 건

1) 캐 비 테 이 션 의 발 생 없 이 펌 프 를 안 전 하 게 운 전 하 기 위 하 여 는 펌 프 입 구 직 전 에

서 의 전 압 력 을 액 체 의 포 화 증 기 압 보 다 도 [NPSHre × (1＋ α ) ]에 상 당 하 는 압 력 이

상 으 로 높 일 필 요 가 있 으 므 로 , 운 전 범 위 내 에 서 항 상 [NPS Hav 〉 NPSHre

(1 ＋ α ) ]의 관 계 를 유 지 하 여 야 만 한 다 . 일 반 적 으 로 α 의 값 으 로 α ≥ 0.3

(단 ,NPSHre × 0.3 ≥ 0.5m)를 채 용 하 는 것 이 바 람 직 하 다 .

2) 예 를 들 면 볼 류 트 펌 프 성 능 곡 선 에 서 일 반 적 으 로 토 출 량 의 증 가 와 함 께 펌 프 의

NPSHre도 증 가 하 나 역 으 로 S ystem에 서 결 정 되 는 NPSHav은 감 소 한 다 . 그 러 므 로

그 림 2.27에 나 타 낸 바 와 같 이 두 개 의 NPSH 곡 선 이 A점 에 서 교 차 하 게 되 고 , 교 점

A에 서 좌 측 이 사 용 가 능 한 범 위 이 고 , 우 측 이 캐 비 테 이 션 발 생 때 문 에 성 능 은 점 선 과

같 이 저 하 하 여 사 용 불 가 능 하 게 되 는 범 위 이 다 .

주 ) 펌 프 에 따 라 서 는 부 분 유 량 범 위 에 서 NPSHre가 증 가 하 는 경 우 도 있 다 .

2 .4 탄 화 수 소 화 합 물 의 흡 입 수 두 보 정

탄 화 수 소 화 합 물 을 취 급 하 는 경 우 , 펌 프 의 NPSHre의 값 은 청 수 (냉 수 )를 대 상 으 로

한 경 우 의 값 보 다 작 게 되 므 로 이 를 보 정 하 여 야 한 다 . 참 고 로 HIS(Hy draulic

Ins titute Stan dards 1975년 판 )의 NPSHre의 보 정 량 을 그 림 2.28에 나 타 내 었 다 . 단 ,

운 용 상 이 NPSHre의 보 정 량 은 청 수 (냉 수 )인 경 우 의 NPSHre의 1/2 이 내 로 한 정 하

는 것 으 로 HIS에 기 록 되 어 있 음 에 유 의 해 야 한 다 . 이 해 를 돕 기 위 하 여 다 음 의 두 가

지 예 를 들 어 보 정 을 실 시 해 보 기 로 하 자 .

77

1) 적 용 예 1

a) 청 수 를 대 상 으 로 한 경 우 펌 프 의 NPSHre 값 을 임 의 로 5m로 잡 는 다 .

b ) 펌 프 가 온 도 - 10 의 Propane을 양 액 으 로 운 전 되 고 있 다 면 이 경 우 의 양 액 의

증 기 압 은 3.5Kgf/ abs(점 A)가 된 다 .

c) 온 도 - 10 와 Propane의 파 선 과 의 교 점 A에 서 NPSHre의 보 정 량 B는 1.7m가

된 다 .

d) 그 러 므 로 수 정 후 의 NPSHre는 청 수 인 경 우 의 NPSHre에 서 - 10 의 Propane의

NPS Hre 보 정 량 을 공 제 하 여 수 정 한 NPSHre는 5- 1.7=3.3m 로 한 다 .

78

2) 적 용 예 2

a) 상 기 와 같 은 펌 프 로 온 도 12.8 의 Propane를 취 급 한 다 면 , 이 경 우 의 Propane의

증 기 압 은 7.0Kgf/ abs(교 점 C)가 된 다 .

b ) 온 도 - 12.8 와 Propane의 파 선 과 의 교 점 C에 서 NPSHre의 보 정 량 D는 2.9m가

되 고 , 이 보 정 량 (2.9m )은 앞 에 서 기 술 한 청 수 인 경 우 의 NPSHre(5m)dm l 1/ 2보

다 크 므 로 보 정 량 의 한 계 를 2.5m로 한 정 하 여 야 한 다 .

d) 그 러 므 로 수 정 후 의 NPSHre는 청 수 인 경 우 의 NPSHre에 서 보 정 량 의 한 계 인

2.5m를 공 제 하 여 NPSHre는 5- 2.5=2.5m가 된 다 .

2 .5 흡입조건 개선을 위한 대책

펌 프 의 설 비 계 획 및 사 용 시 캐 비 테 이 션 을 방 지 하 기 위 하 여 는 다 음 과 같 은 것 을 고

려 할 필 요 가 있 다 .

1) 펌 프 의 설 치 위 치 를 가 능 한 한 낮 게 하 고 , 흡 입 손 실 수 두 를 최 소 로 하 기 위 하 여

흡 입 관 을 가 능 한 한 짧 게 하 고 , 관 내 유 속 을 작 게 하 여 가 능 한 한 NPSHav 를 충

분 히 크 게 한 다 .

2) NPSHav ≥ 1.3 × NPS Hre가 되 도 록 한 다 .

3) 횡 축 또 는 사 축 인 펌 프 에 서 회 전 차 입 구 의 직 경 이 큰 경 우 에 는 캐 비 테 이 션 의

발 생 위 치 와 NPS H 계 산 상 의 기 준 면 과 의 차 이 를 보 정 하 여 야 하 므 로 NPSHav

에 서 (근 사 적 으 로 )흡 입 배 관 직 경 의 1/2을 공 제 한 값 으 로 계 산 한 다 .

4) 흡 입 수 조 의 형 상 과 치 수 는 흐 름 에 과 도 한 편 류 또 는 와 류 가 생 기 지 않 도 록 계

획 하 여 야 한 다 .

5) 편 흡 입 펌 프 로 NPSHre가 만 족 되 지 않 는 경 우 에 는 양 흡 입 펌 프 로 하 는 경 우 도

있 다 .

6) 대 용 량 펌 프 또 는 흡 상 이 불 가 능 한 펌 프 는 흡 수 면 보 다 펌 프 를 낮 게 설 치 하 거 나 .

입 축 펌 프 로 선 택 하 여 회 전 차 의 위 치 를 낮 게 하 고 , Booster펌 프 를 이 용 하 여 흡 입

조 건 을 개 선 한 다 .

79

7) 펌 프 의 흡 입 측 밸 브 에 서 는 절 대 로 유 량 조 절 을 해 서 는 안 된 다 .

8) 펌 프 의 전 양 정 에 과 대 한 여 유 를 주 면 사 용 상 태 에 서 는 시 방 양 정 보 다 낮 은 과

대 토 출 량 의 범 위 에 서 운 전 되 게 되 어 캐 비 테 이 션 성 능 이 나 쁜 점 에 서 운 전 되 게

되 므 로 전 양 정 의 결 정 에 있 어 서 는 실 제 에 적 합 하 도 록 계 획 한 다 .

9) 계 획 토 출 량 보 다 현 저 하 게 벗 어 나 는 범 위 에 서 의 운 전 은 피 해 야 한 다 . 양 정 변 화

가 큰 경 우 에 는 저 양 정 영 역 에 서 의 NPSHre가 크 게 되 므 로 캐 비 테 이 션 에 주 의

하 여 야 한 다 .

10) 외 적 조 건 으 로 보 아 도 저 히 캐 비 테 이 션 을 피 할 수 없 을 때 에 는 임 펠 러 의 재 질

을 캐 비 테 이 션 괴 식 에 대 하 여 강 한 재 질 을 택 한 다 .

11) 이 미 캐 비 테 이 션 이 생 긴 펌 프 에 대 해 서 는 소 량 의 공 기 를 흡 입 측 에 넣 어 서 소

음 과 진 동 을 적 게 할 수 도 있 다 .

2.6 캐비테이션 괴식에 강한 재료

펌 프 의 내 부 에 캐 비 테 이 션 이 생 기 면 기 포 가 터 지 는 근 처 의 표 면 에 무 수 한 구 멍 이

생 겨 나 중 에 는 재 료 를 훼 손 시 킨 다 . 이 것 을 괴 식 이 라 하 며 , 기 포 가 터 질 때 생 기 는

80

충 격 압 에 따 른 다 고 풀 이 되 고 있 다 . 괴 식 의 정 도 는 재 질 에 따 라 다 르 며 심 한 것 과 비

교 적 작 은 것 이 있 다 . 따 라 서 캐 비 테 이 션 을 피 할 수 없 는 경 우 에 는 괴 식 에 강 한 재

료 를 써 서 손 상 을 줄 이 는 것 이 바 람 직 하 다 . 펌 프 용 재 료 로 서 특 히 내 캐 비 테 이 션 이

션 성 을 고 려 할 필 요 가 있 을 때 에 는 18- 8 스 테 인 레 스 강 , 13Cr 스 테 인 레 스 강 등 이 사

용 된 다 .

그 림 2.29에 캐 비 테 이 션 에 따 른 각 종 금 속 의 소 모 감 량 을 표 시 한 다 . 또 그 림 2.30은

물 의 제 트 를 재 질 이 다 른 각 종 의 시 험 편 에 뿜 어 서 감 손 량 을 조 사 한 것 을 표 시 한 다 .

기 타 금 속 재 료 의 캐 비 테 이 션 에 대 한 내 식 성 순 위 는 3장 의 금 속 재 료 의 내 식 성 순 위 표

참 조 한 다 .

3 . 서어징(Surgin g)

3.1 서어징 현상

서 어 징 현 상 으 로 는 펌 프 운 전 중 에 압 력 계 기 의 눈 금 이 어 떤 주 기 를 가 지 고 큰 진 폭

으 로 흔 들 림 과 동 시 에 토 출 량 도 어 떤 범 위 에 서 주 기 적 인 변 동 이 발 생 되 고 , 흡 입 및

토 출 배 관 의 주 기 적 인 진 동 과 소 음 을 수 반 하 게 된 다 .

81

3.2 서어징의 발생조건

서 어 징 은 다 음 의 조 건 이 동 시 에 갖 추 어 졌 을 때 에 한 하 여 발 생 한 다 .

1) 펌 프 의 H- Q곡 선 이 그 림 2.31과 같 이 오 른 쪽 위 로 향 하 는 산 (山 )형 구 배 특 성 을

가 지 고 있 다 .

2) 펌 프 의 토 출 관 로 가 길 고 , 배 관 중 간 에 수 조 또 는 기 체 상 태 의 부 분 (공 기 가 모 여

있 는 부 분 )이 존 재 한 다 . (그 림 2.32 참 조 )

3) 기 체 상 태 가 존 재 하 는 부 분 의 하 류 측 밸 브 B에 서 토 출 량 을 조 절 한 다 .

4) 토 출 량 Q₁ 이 하 의 범 위 에 서 운 전 한 다 .

즉 펌 프 가 산 형 구 배 특 성 을 가 져 도 상 기 의 조 건 중 에 서 어 느 하 나 의 조 건 이 라 도

만 족 되 지 않 으 면 서 어 징 은 발 생 하 지 않 는 다 . 예 를 들 면 펌 프 의 직 후 밸 브 A만 으 로 유

량 을 조 절 하 는 경 우 에 는 서 어 징 이 발 생 하 지 않 는 다 .

3.3 서어징의 방지법

1) 펌 프 의 H- Q 곡 선 이 오 른 쪽 하 향 구 배 특 성 을 가 진 펌 프 를 채 용 한 다 .

2) 유 량 조 절 밸 브 의 위 치 를 펌 프 토 출 측 직 후 에 위 치 시 킨 다 . (밸 브 A로 조 정 한 다 .)

3) 바 이 패 스 관 을 사 용 하 여 운 전 점 이 펌 프 의 H- Q 곡 선 이 오 른 쪽 하 향 구 배 특 성

82

범 위 에 있 도 록 한 다 .

4) 배 관 중 에 수 조 또 는 기 체 상 태 인 부 분 이 존 재 하 지 않 도 록 배 관 한 다 .

4. 펌프 기동 토르크(Torqu e)

일 반 적 으 로 원 심 펌 프 의 체 절 축 동 력 비 는 1보 다 작 기 때 문 에 토 출 측 밸 브 를 전 폐

(全閉 )한 상 태 에 서 기 동 한 다 . 그 러 나 축 류 펌 프 는 체 절 축 동 력 비 가 1보 다 훨 씬 크 기

때 문 에 토 출 측 밸 브 는 전 개 (全開 ) 또 는 토 출 측 밸 브 를 설 치 하 지 않 고 체 크 밸 브 나 관

끝 의 역 류 방 지 밸 브 만 의 자 연 적 인 개 방 으 로 기 동 시 킨 다 .

4. 1 토출측 밸브의 전폐(全閉)기동

토 출 측 밸 브 가 전 폐 되 어 있 는 경 우 , 펌 프 가 정 지 상 태 에 서 정 규 회 전 수 에 도 달 할

때 까 지 의 소 요 동 력 은 회 전 수 의 약 3승 에 비 례 해 서 증 가 하 고 , 정 격 회 전 수 에 도 달

되 면 펌 프 의 체 절 축 동 력 과 일 치 한 다 .

한 편 , 소 요 토 르 크 는 회 전 수 의 약 2승 에 비 례 해 서 증 가 하 여 체 절 점 에 서 체 절 축 동

력 에 대 응 되 는 체 절 소 요 토 르 크 (T ₂ ) C점 과 일 치 한 다 . (그 림 2.33 참 조 )

83

펌 프 를 기 동 하 기 위 해 서 는 베 어 링 의 저 항 이 나 패 킹 의 조 임 에 따 른 정 지 마 찰 토 르

크 와 회 전 체 의 관 성 (회 전 차 내 에 포 함 된 물 의 중 량 도 포 함 )을 이 겨 낼 수 있 는 토 르 크

가 필 요 하 다 . 이 토 르 크 는 회 전 하 기 시 작 할 때 에 만 필 요 하 고 , 그 값 (T₁ )은 정 격 토 르

크 (T₃ )의 10∼ 30% 정 도 이 지 만 일 단 회 전 하 기 시 작 하 면 그 림 에 나 타 난 바 와 같 이

급 격 히 감 소 하 고 , 그 이 후 는 거 의 수 력 토 르 크 의 특 성 에 따 라 상 승 한 다 .C점 이 후 의

토 르 크 는 토 출 측 밸 브 를 점 차 적 으 로 열 면 펌 프 의 축 동 력 곡 선 에 상 당 하 는 토 르 크 곡

선 C→ D로 변 화 하 여 기 동 할 때 의 토 르 크 변 화 는 A→ B→ C→ D가 된 다 .

4.2 토출측 밸브 개방 기동

일 반 적 인 원 심 펌 프 에 서 만 약 토 출 측 밸 브 가 전 폐 된 상 태 라 면 앞 에 서 설 명 한 바 와

같 이 펌 프 가 속 중 의 토 르 크 는 그 림 2.34의 ABC에 따 라 증 가 하 지 만 , 기 동 전 에 이 미

밸 브 가 열 려 져 있 으 면 관 로 저 항 곡 선 과 의 관 계 에 서 부 분 속 도 n' 부 터 송 수 가 시 작 되

고 , 100%속 도 로 되 면 정 격 유 량 이 흐 르 기 때 문 에 소 요 토 르 크 도 정 격 토 르 크 T₃ 로

된 다 .

84

따 라 서 기 동 토 르 크 곡 선 은 회 전 수 n' 에 서 굴 곡 점 D가 생 겨 ABDE와 같 은 경 로 를

거 치 기 때 문 에 원 동 기 에 걸 리 는 기 동 과 도 기 의 부 담 이 다 르 게 된 다 . 그 림 2.34에 서 는

일 반 적 인 원 심 펌 프 의 예 를 나 타 내 기 위 해 밸 브 개 방 기 동 을 함 으 로 써 전 폐 기 동 보 다

도 원 동 기 의 부 담 이 커 지 는 것 처 럼 나 타 나 있 지 만 , 축 류 펌 프 에 서 는 정 격 송 수 중 의

토 르 크 T₃ 가 정 격 속 도 일 때 , 체 절 부 근 에 서 의 소 요 토 르 크 T ₂ 보 다 도 작 기 때 문 에

밸 브 를 전 개 한 상 태 로 기 동 하 는 편 이 원 동 기 의 부 담 을 줄 인 다 . 그 림 2.35는 축 류 펌 프

의 예 를 나 타 낸 것 으 로 기 동 시 에 는 A→ B→ D→ E의 순 으 로 변 화 한 다 .

4.3 기동토르크의 문제점

1) 펌 프 를 순 조 롭 게 기 동 시 킬 려 면 앞 에 서 설 명 한 바 와 같 이 펌 프 의 소 요 토 르 크

보 다 상 회 하 는 토 르 크 를 펌 프 에 가 해 야 한 다 . 즉 , 충 분 한 가 속 토 르 크 를 낼 수

있 는 전 동 기 를 써 야 하 고 부 족 하 면 기 동 시 간 이 길 어 지 므 로 원 동 기 의 발 열 이 나

파 손 이 일 어 나 는 등 중 대 한 문 제 로 발 전 한 다

85

2) 일 반 적 인 전 동 기 에 직 입 기 동 하 는 경 우 의 가 속 토 르 크 는 충 분 히 잡 지 만 Y- 기

동 이 나 감 전 압 (感電壓 )기 동 등 에 서 는 시 동 시 에 서 운 전 시 로 전 환 시 킬 때 모 타

토 르 크 와 펌 프 토 르 크 가 비 슷 해 지 기 때 문 에 토 르 크 전 류 값 을 주 의 해 서 검 토

하 여 야 한 다 .

3) 디 젤 기 관 의 기 동 토 르 크 특 성 은 기 관 형 식 에 따 라 다 르 지 만 특 히 직 결 구 동 의

경 우 는 GD² 가 큰 펌 프 등 에 서 는 기 동 지 체 가 될 가 능 성 이 있 기 때 문 에 충 분 한

검 토 를 요 한 다 . 자 동 원 심 클 러 치 , 유 체 카 프 링 등 을 사 용 하 여 디 젤 기 관 이 충 분 한

토 르 크 를 발 휘 할 수 있 는 속 도 로 상 승 시 켜 서 연 결 하 는 방 법 이 바 람 직 하 다 .

4) 펌 프 의 흡 상 압 이 높 은 경 우 , 축 봉 장 치 나 스 러 스 트 베 어 링 등 에 의 한 마 찰 저 항

이 특 히 크 게 되 므 로 , 때 에 따 라 서 는 원 동 기 용 량 을 한 단 계 큰 것 을 사 용 할 필

요 가 있 다 .

5. 펌프의 과열현상

펌 프 운 전 시 의 구 동 동 력 은 양 액 의 유 효 일 과 기 계 손 실 등 에 소 비 되 는 것 외 에 크 든

.

86

작 든 간 에 양 액 을 가 열 시 키 는 데 도 소 비 된 다 . 펌 프 의 토 출 량 이 0또 는 극 소 의 상 태 에 서

운 전 하 면 펌 프 효 율 이 현 저 히 저 하 되 고 , 원 동 기 에 서 나 오 는 동 력 의 대 부 분 은 열 로

되 어 수 온 이 상 승 한 다 .

그 림 2.37에 나 타 나 있 는 바 와 같 이 토 출 량 이 일 정 한 값 으 로 증 가 하 면 온 도 상 승

비 율 이 급 격 히 감 소 함 을 알 수 있 다 . 또 한 그 림 2.36에 나 타 나 있 는 바 와 같 이 전 양

정 에 비 례 하 여 커 짐 을 알 수 있 다 . 그 러 나 동 일 한 압 력 이 라 하 더 라 도 회 전 수 가 증 가

하 면 펌 프 가 작 아 지 게 되 어 서 온 도 상 승 이 커 지 게 되 므 로 고 속 고 압 펌 프 에 서 는 온

도 상 승 이 문 제 로 되 는 수 가 많 다 .

이 런 현 상 에 의 해 심 한 열 변 형 이 발 생 될 뿐 만 아 니 라 증 기 를 발 생 시 켜 캐 비 테 이 션

이 나 내 부 습 동 부 분 이 타 서 고 착 되 는 원 인 이 되 므 로 고 온 수 를 취 급 하 는 , 동 력 이 크

고 , 토 출 량 이 작 은 (예 를 들 면 보 일 러 급 수 용 ) 펌 프 에 서 는 특 별 해 주 의 하 여 야 만 한 다 .

5.1 온도 상승의 계산식(일본 수력기계공학 편람에 따름)

펌 프 에 서 는 취 급 액 이 물 인 경 우 에 는 펌 프 외 무 로 누 수 가 전 혀 없 는 경 우 의 온 도

상 승 t는 다 음 식 으 로 주 어 진 다 .

87

t ( C ) =A ( 1 - p ) H

p C=

1 - p

427 pH (2. 22)

여 기 서 p : 사 용 유 량 Q에 서 의 펌 프 효 율

H : 토 출 량 Q에 서 의 전 양 정 (m )

C : 비 열 (1Kcal/Kg )

A : 1/427 = 일 의 열 당 량 (Kcal/Kgㆍ m)

t : 토 출 량 Q에 서 의 온 도 상 승 ( )

통 상 t 〈 10∼ 15 로 제 한 한 다 .

이 온 도 상 승 은 펌 프 의 전 양 정 에 비 례 하 여 크 게 되 며 , 또 한 동 일 양 정 의 펌 프 에 서

도 고 속 으 로 되 는 만 큼 펌 프 는 소 형 으 로 되 어 방 열 면 적 이 감 소 하 여 조 건 이 나 쁘 게

되 어 서 온 도 상 승 이 크 게 된 다 . 더 구 나 축 추 력 Balan ce 장 치 를 가 지 는 펌 프 에 서 는

Balan ce 장 치 에 서 의 Return수 를 급 수 조 로 회 수 시 키 는 경 우 그 Retu rn수 에 의 한 방 열

과 Balance 장 치 에 서 의 감 압 에 의 한 온 도 상 승 을 고 려 하 면 Return수 의 온 도 상 승

t는 다 음 식 으 로 표 시 된 다 .

t = [ H427

1 - p

p

Q e

Q + Q e] + H

427(2. 23)

Q : 사 용 유 량 t /h

Q e : Return유 량 (Balance장 치 에 서 의 방 유 량 ) t/h

t , p , H는 앞 에 서 서 술 한 식 에 서 와 동 일

여 기 에 서 윗 식 의 제 1항 은 펌 프 내 부 에 서 의 온 도 상 승 , 제 2항 은 Balance장 치 에 서 의

감 압 에 의 한 온 도 상 승 을 나 타 낸 다 . 이 러 한 이 유 때 문 에 Balance장 치 에 서 의 액 체 의

증 발 을 막 기 위 하 여 는 펌 프 흡 입 구 액 온 에 t를 가 산 하 고 , 또 한 약 간 의 여 유 치 를 가

산 한 양 액 의 온 도 에 대 한 포 화 증 기 압 이 상 의 압 력 을 Balance장 치 의 실 내 에 서 유 지 될

수 있 도 록 하 여 야 한 다 .

5.2 캐비테이션의 영향

축 추 력 Balance장 치 로 부 터 Return 수 를 펌 프 흡 입 구 로 회 수 시 키 는 다 단 터 어 빈 펌

프 등 에 서 는 토 출 량 이 극 단 적 으 로 감 소 하 면 Retu rn수 의 온 도 도 상 승 하 기 때 문 에 흡

입 구 에 서 섞 인 후 의 양 액 의 포 화 증 기 압 도 높 게 되 어 흡 입 측 에 캐 비 테 이 션 발 생 이

88

쉽 게 되 므 로 유 효 흡 입 수 두 를 충 분 히 크 게 잡 아 야 만 한 다 .

t = H427

[1 - p

p+

Q + Q e

Q] (2. 24)

T ₁ =Q T 0 + Q e ( T 0 + t )

Q + Q e(2. 25)

여 기 서 , T₁ 은 Retu rn수 가 흡 입 구 에 서 섞 인 후 의 양 액 의 온 도 ( )

T 0 은 Return수 가 섞 이 기 전 의 흡 입 구 에 서 양 액 의 온 도 ( )

그 러 므 로 캐 비 테 이 션 의 영 향 에 대 해 서 는 앞 에 서 서 술 한 T ₁ 에 대 한 문 제 의 해 결

및 흡 입 구 에 서 의 액 체 의 증 발 을 방 지 하 여 야 한 다 . 즉 , 흡 입 압 력 〉 T₁ 에 상 당 하 는 포

화 증 기 압 ± NPSHre, 흡 입 압 력 〉 ( T 0 ＋ t)에 상 당 하 는 포 화 증 기 압 이 라 는 두 조

건 을 만 족 시 켜 야 한 다 .

5.3 과열방지 대책

펌 프 의 토 출 량 을 교 축 하 면 온 도 상 승 이 점 점 커 져 서 결 국 은 허 용 최 고 온 도 를 초 과

하 기 에 이 른 다 . 이 를 방 지 하 기 위 하 여 허 용 최 소 토 출 량 이 하 로 되 면 토 출 측 의

Relief 장 치 를 열 어 서 펌 프 의 토 출 수 를 흡 입 탱 크 로 되 돌 릴 필 요 가 있 는 데 이 장 치 는

펌 프 와 토 출 슬 루 우 스 밸 브 와 의 사 이 에 서 설 치 하 여 야 한 다 .

1) 상 시 Relief 장 치

일 반 적 으 로 , 펌 프 토 출 압 력 이 50Kg f/ 이 하 에 사 용 된 다 . 이 장 치 는 펌 프 가 통 상

다 량 토 출 하 여 수 온 상 승 의 염 려 가 없 는 경 우 에 도 항 상 저 압 부 로 Relief Retu rn을 계

속 하 므 로 무 효 동 력 이 커 서 저 효 율 운 전 이 되 는 문 제 가 있 으 나 장 치 는 단 순 하 다 .

(펌 프 용 량 은 사 양 유 량 에 Relief량 을 가 산 하 여 야 한 다 .)

2) 자 동 Relief 밸 브 부 착 Ch eck 밸 브 를 사 용 하 는 방 법

일 반 적 으 로 펌 프 토 출 압 력 이 140Kg f/ 이 하 에 사 용 된 다 . 이 장 치 는 펌 프 의 정 상

운 전 중 에 는 Relief 라 인 이 폐 쇄 되 고 , 허 용 최 소 토 출 량 이 하 로 되 면 자 동 적 으 로 밸 브 가

움 직 여 Relief 라 인 을 열 어 서 Relief 수 를 방 출 한 다 . 이 Relief 라 인 의 개 폐 는 펌 프

토 출 량 에 따 라 서 자 동 적 으 로 행 해 지 는 것 이 다 .

89

3) 유 량 을 검 출 하 여 Relief 밸 브 를 작 동 시 키 는 방 법

펌 프 와 Relief 밸 브 와 의 사 이 에 분 지 관 과 공 기 작 동 Relief 밸 브 를 설 치 하 고 , 이 밸

브 의 2차 측 을 Tank에 연 결 시 킨 다 . 펌 프 의 정 상 운 전 중 에 는 3- Pas s 전 자 밸 브 는 여

자 되 고 , Relief 밸 브 는 조 작 용 압 축 공 기 의 공 급 을 받 아 폐 쇄 된 다 . 펌 프 토 출 량 이 감

소 하 여 설 정 치 이 하 로 되 면 차 압 식 유 량 계 에 서 의 신 호 에 의 해 3- Pas s 전 자 밸 브 는

소 자 되 고 , Relief 밸 브 는 자 동 적 으 로 열 려 서 Relief 수 를 흡 입 T ank에 유 입 시 켜 과 열

을 방 지 한 다 . 역 으 로 펌 프 토 출 량 이 회 복 되 면 Relief 밸 브 는 자 동 적 으 로 폐 쇄 된 다 .

6. 펌프의 운전점

일 정 속 도 에 서 운 전 되 는 펌 프 의 H- Q 성 능 은 체 절 점 Q=0에 서 Q=최 대 까 지 광 범 위

하 게 표 시 되 지 만 실 제 의 사 용 상 태 에 서 는 관 로 저 항 곡 선 과 H- Q곡 선 과 의 교 점 이 운

전 점 이 되 고 그 상 태 에 서 의 H, Q, KW 등 을 결 정 한 다 . 이 제 , 여 러 가 지 의 운 전 방 식 에

대 한 운 전 점 에 대 해 설 명 하 여 보 기 로 하 자 .

6. 1 단독운전

1) 실 양 정 이 일 정 한 경 우

그 림 2.38과 같 이 펌 프 가 실 선 으 로 표 시 된 H- Q 곡 선 을 가 진 다 면 어 떤 실 양 정 을

90

가 진 관 로 저 항 곡 선 R과 의 교 점 A가 운 전 점 이 다 . 사 용 후 의 경 년 변 확 에 의 해 배 관 에

녹 이 발 생 하 면 관 로 저 항 곡 선 이 R' 로 되 고 운 전 점 도 B로 이 동 하 여 토 출 량 은 감 소 하

게 된 다 . 이 와 같 은 것 을 예 방 하 기 위 하 여 R' 인 관 로 저 항 에 서 도 소 요 토 출 량 Q를 확

보 할 수 있 도 록 펌 프 성 능 에 미 리 여 유 를 주 어 점 선 으 로 표 시 한 바 와 같 은 H- Q곡 선

으 로 잡 는 것 이 필 요 하 다 . (단 , 성 에 너 지 의 관 점 에 서 과 다 한 여 유 는 피 하 여 야 한 다 .)

단 , 이 경 우 토 출 밸 브 가 전 개 된 경 우 의 초 기 운 전 은 C로 이 동 하 여 과 다 하 게 토 출

되 므 로 밸 브 제 어 를 실 시 하 여 야 한 다 .

2) 실 양 정 이 변 하 는 경 우

그 림 2.39와 같 이 실 양 정 이 변 동 하 면 밸 브 의 개 도 가 일 정 한 경 우 에 도 관 로 저 항 곡

선 이 상 ㆍ 하 로 평 행 이 동 하 므 로 토 출 량 이 나 펌 프 효 율 이 변 하 는 점 에 서 운 전 된 다 .

실 양 정 이 변 동 하 는 것 은 배 수 펌 프 등 에 서 많 이 볼 수 있 으 며 , 고 효 율 범 위 에 서 운 전

하 기 위 하 여 는 실 양 정 변 동 폭 과 빈 도 를 고 려 하 여 계 획 시 에 펌 프 최 고 효 율 점 의 위 치

를 선 정 하 여 야 한 다 .

3) 밸 브 제 어

토 출 밸 브 를 조 절 하 는 것 으 로 관 로 저 항 곡 선 을 인 위 적 으 로 변 화 시 켜 서 토 출 량 을 조

절 하 는 수 가 있 다 . (그 림 2.40 참 조 ) 단 , 밸 브 를 완 전 히 열 었 을 때 의 교 점 A가 그

System에 서 얻 을 수 있 는 최 대 유 량 을 표 시 한 다 .

91

4) 속 도 제 어

펌 프 의 회 전 수 를 조 정 하 는 경 우 에 는 펌 프 성 능 곡 선 상 의 Q, H가 회 전 수 비 의 1승 , 2

승 에 비 례 하 여 변 한 다 는 것 은 이 미 펌 프 의 상 사 법 칙 1.2 2)에 서 술 한 바 있 고 , H- Q

선 상 의 각 점 의 괘 적 은 2차 곡 선 을 따 라 서 변 하 고 원 점 0에 서 끝 난 다 (그 림 2.41 참

조 ). 그 렇 지 만 운 전 점 은 펌 프 특 성 과 어 떤 실 양 정 을 가 진 관 로 저 항 곡 선 과 의 교 점 으

로 표 시 되 므 로 앞 에 서 말 한 1승 , 2승 의 관 계 가 어 긋 나 게 된 다 . 그 림 2.41에 서 속 도 제

어 에 따 라 H- Q성 능 과 의 대 응 점 은 A₁ ,A₂ ,A₃ 로 표 시 되 나 펌 프 의 운 전 점 은 저 항 곡

선 과 의 교 점 A₁ ,B₂ ,B₃ 로 된 다 .

92

5) H- Q곡 선 구 배 의 영 향

a) 최 고 효 율 점 의 전 양 정 에 비 하 여 Q=0(체 절 )의 전 양 정 이 비 교 적 높 은 특 성 (급 구 배

특 성 )의 펌 프 는 평 탄 한 구 배 특 성 의 펌 프 에 비 하 여 양 정 이 변 동 (관 로 저 항 곡 선

의 변 동 )하 여 도 토 출 량 의 변 화 Q는 작 다 . (그 림 2.42)

b ) 실 양 정 이 거 의 변 화 하 지 않 는 System(예 를 들 면 보 일 러 급 수 나 관 개 용 등 )에 서

는 펌 프 특 성 이 급 구 배 인 펌 프 보 다 도 평 탄 한 펌 프 로 하 는 편 이 유 량 조 절 을 하 는

토 출 밸 브 가 부 담 하 는 압 력 도 작 게 되 고 , 관 의 내 압 도 도 작 게 되 는 잇 점 이 있 다 .

c) 속 도 제 어 에 의 해 유 량 조 절 을 행 하 는 경 우 에 는 펌 프 특 성 이 급 구 배 인 편 이 평 탄

한 펌 프 보 다 도 정 도 가 좋 고 안 정 한 조 절 을 할 수 있 다 .

6. 2 병렬 , 직렬 운전

2대 이 상 의 펌 프 를 이 용 하 여 토 출 량 을 증 가 시 키 는 경 우 에 병 렬 , 직 렬 의 어 느 쪽 이

유 리 한 가 는 저 항 곡 선 의 양 상 에 따 라 정 한 다 . 그 림 2.43에 의 해 알 수 있 는 바 와 같 이

병 렬 , 직 렬 의 한 계 점 은 병 렬 , 직 렬 , 연 합 특 성 의 교 점 a로 된 다 . 관 로 저 항 곡 선 이 a점 을

통 과 하 는 R₂ 보 다 낮 은 R₁ 과 같 은 경 우 는 병 렬 운 전 하 는 편 이 직 렬 운 전 보 다 도 전

체 적 으 로 토 출 량 이 크 다 . 또 한 관 로 저 항 곡 선 이 R₂ 보 다 높 은 R₃ 와 같 은 경 우 는 직 렬

93

운 전 하 는 편 이 병 렬 운 전 보 다 도 토 출 량 이 크 게 된 다 . 실 양 정 의 변 동 이 나 관 로 저 항

의 변 동 을 포 함 하 여 양 정 이 넓 은 범 위 로 변 화 하 는 Sy stem 에 서 는 2대 의 펌 프 를 조

합 시 켜 서 병 렬 , 직 렬 의 변 환 운 전 을 행 하 면 양 정 에 변 동 이 생 겨 도 토 출 량 을 얻 을

수 가 있 다 . 병 렬 , 직 렬 어 느 쪽 으 로 하 더 라 도 안 전 하 고 도 경 제 적 으 로 운 전 하 기 위 하

여 는 복 합 운 전 에 서 각 각 의 펌 프 가 어 떤 상 황 에 서 운 전 되 는 지 , 그 효 율 과 동 력 은 어

떠 한 지 는 물 론 캐 비 테 이 션 발 생 에 대 하 여 도 검 토 하 여 야 만 한 다 .

2) 성 능 이 같 은 펌 프 의 병 렬 운 전

여 러 대 의 펌 프 가 공 동 으 로 송 수 본 관 에 접 속 하 여 병 렬 운 전 하 는 경 우 에 는 그 림

2.44와 같 이 각 펌 프 의 동 일 양 정 에 대 응 하 는 토 출 량 을 더 하 여 펌 프 전 체 대 수 의 합

성 H- Q곡 선 을 구 할 수 가 있 다 .

이 합 성 곡 선 에 서 전 체 의 운 전 점 은 2대 합 성 의 경 우 는 B₁ 이 고 , 3대 합 성 의 경 우

는 C₁ 이 되 며 , 그 것 에 대 한 각 펌 프 마 다 의 운 전 점 B₂ ,또 는 C₂ 를 그 림 상 에 서 구 한

다 . 그 림 에 의 해 밝 혀 진 바 와 같 이 관 로 저 항 곡 선 이 일 정 한 경 우 에 도 각 각 의 펌 프 운

전 점 은 운 전 대 수 에 따 라 서 A→ B₂ → C₂ 로 변 한 다 는 것 을 알 수 있 다 . 펌 프 합 성 성

능 의 토 출 량 은 각 각 의 성 능 을 단 순 히 대 수 배 하 면 되 지 만 합 성 운 전 점 의 토 출 량 은 1

대 의 운 전 시 의 대 수 배 하 여 서 는 안 되 며 , 오 히 려 대 수 가 증 가 함 에 따 라 토 출 량 의 증

가 는 a〉 b〉 c로 작 아 진 다 . 이 경 향 은 관 로 저 항 곡 선 이 그 림 2.45와 같 이 급 격 하 게

94

오 른 쪽 위 로 올 라 가 는 구 배 이 고 , 펌 프 의 H- Q곡 선 이 평 탄 한 구 배 를 가 지 는 경 우 더

욱 현 저 하 다 .

3) 용 량 이 다 른 펌 프 의 병 렬 운 전

그 림 2.46에 서 합 성 운 전 점 A에 서 그 은 수 평 선 이 크 고 작 은 각 각 의 단 독 펌 프

95

성 능 과 만 나 는 점 이 각 펌 프 개 개 의 운 전 점 이 되 고 , 합 성 운 전 점 A의 양 정 이 소 용 량

펌 프 의 최 고 양 정 Z보 다 도 낮 은 경 우 에 는 두 펌 프 로 공 히 양 수 가 능 하 다 .

단 , 그 림 2.47과 같 이 합 류 후 토 출 밸 브 S에 서 유 량 조 절 을 행 하 는 경 우 에 는 밸 브 를

서 서 히 닫 으 면 관 로 저 항 곡 선 이 지 나 치 게 서 게 되 어 운 전 점 A의 양 정 이 Z보 다 높 게

되 므 로 소 용 량 펌 프 는 양 정 이 부 족 하 게 되 어 송 수 불 가 능 하 게 된 다 . 이 와 같 은 경 우

에 는 대 용 량 펌 프 만 을 운 전 하 고 , 토 출 밸 브 T ₂ 에 서 제 어 함 이 좋 다 .

4) 원 심 펌 프 와 왕 복 동 펌 프 의 병 열 운 전

왕 복 동 펌 프 의 H- Q곡 선 은 종 좌 표 축 에 평 행 하 므 로 왕 복 동 펌 프 와 원 심 펌 프 가

96

병 렬 로 운 전 될 때 는 그 림 2.48에 표 시 되 어 있 는 방 법 으 로 운 전 점 을 찾 을 수 있 다 .

즉 , 원 심 펌 프 는 단 독 운 전 의 운 전 점 A에 서 병 렬 운 전 시 의 운 전 점 B로 바 뀌 고 , 왕 복

동 펌 프 는 단 독 운 전 시 운 전 점 a에 서 병 렬 운 전 시 의 운 전 점 b로 바 뀌 어 서 각 각 운 전

되 게 된 다 .

5) 불 안 정 성 능 의 병 렬 운 전

펌 프 특 성 이 산 (山 )형 으 로 불 안 정 한 경 우 에 도 관 로 저 항 곡 선 과 단 1점 에 서 만 나 는

경 우 에 는 안 정 하 게 운 전 할 수 있 다 . 예 를 들 면 그 림 2.49와 같 이 관 로 저 항 곡 선 R₁ 아

래 에 서 1대 가 단 독 운 전 중 이 라 면 운 전 점 A에 서 안 정 하 게 운 전 가 능 하 다 . 그 러 나 두

번 째 펌 프 가 추 가 기 동 하 는 경 우 , A점 은 펌 프 의 체 절 양 정 C보 다 높 기 때 문 에

Check 밸 브 를 열 리 게 하 는 능 력 이 없 어 병 렬 송 수 가 불 가 능 하 게 되 어 서 두 번 째 펌

프 는 무 송 수 운 전 된 다 . 만 약 , 관 로 저 항 곡 선 이 R₂ 라 면 첫 번 째 펌 프 의 운 전 점 B는

체 절 양 정 보 다 도 낮 으 므 로 두 번 째 펌 프 는 완 전 하 게 병 렬 운 전 가 능 하 다 .

6) 크 고 작 은 2대 의 펌 프 의 직 렬 운 전

그 림 2.50에 나 타 낸 바 와 같 이 용 량 이 크 고 작 은 2대 의 펌 프 의 합 성 직 렬 성 능 은

각 각 의 단 독 성 능 의 전 양 정 을 합 하 여 구 하 면 된 다 . 관 로 저 항 곡 선 R₁ 에 서 의 합 성

운 전 점 은 A로 되 고 , 각 펌 프 의 운 전 점 은 B, C로 표 시 된 다 . 또 한 관 로 저 항 곡 선

97

R₂ 가 Z보 다 도 낮 으 면 합 성 운 전 점 은 A' 로 되 나 작 은 펌 프 의 운 전 점 C' 가 음 의 양

정 이 기 때 문 에 , 저 항 으 로 작 용 하 므 로 큰 펌 프 1대 만 을 운 전 하 는 편 이 발 생 양 정 이

B' 로 높 게 되 거 나 토 출 량 이 B"로 많 게 된 다 . 용 량 이 다 른 펌 프 의 직 렬 운 전 시 에 는

펌 프 를 반 드 시 작 은 펌 프 의 첫 째 단 입 구 측 으 로 가 압 되 도 록 할 필 요 가 있 으 며 이 것 을

역 으 로 배 치 하 면 큰 펌 프 의 입 구 측 에 서 캐 비 테 이 션 이 발 생 한 다 .

6.3 배관의 분지 , 합류와 운전점

1) 저 항 이 다 른 직 렬 관 로 로 의 송 수

그 림 2.51은 펌 프 P에 서 저 항 이 다 른 관 로 를 직 렬 로 배 관 하 여 높 이 Ha로 송 수 하 는

98

경 우 이 다 . 두 개 의 관 로 저 항 을 R₁ ,R₂ 로 하 면 R₁ 및 R₂ 를 종 좌 표 축 으 로 합 하 여

배 관 계 의 저 항 곡 선 R을 얻 는 다 . 즉 ab+ac=de로 된 다 . 그 러 므 로 저 항 곡 선 R과 양 정 곡

선 과 의 교 점 e가 펌 프 의 운 전 점 이 된 다 .

2) 분 지 관 으 로 의 송 수

a) 실 양 정 0에 서 저 항 이 다 른 병 렬 분 지 관 으 로 의 송 수

그 림 2.52는 펌 프 P에 서 분 지 되 어 B, C 두 지 점 으 로 송 수 하 는 경 우 로 실 양 정 이 0

인 경 우 이 다 . R₁ 을 PB간 의 관 로 저 항 , R₂ 를 PC간 의 관 로 저 항 이 라 하 면 펌 프 에 대

한 합 성 저 항 곡 선 R은 R₁ ,R₂ 를 동 일 양 정 에 서 횡 좌 표 축 으 로 합 한 것 이 다 . 즉

ab+ac=ad로 된 다 . 이 저 항 곡 선 R과 양 정 곡 선 과 의 교 점 d가 펌 프 의 운 전 점 으 로 되 고 ,

펌 프 의 토 출 량 이 Q인 경 우 , Q₁ 과 Q₂ 가 각 각 의 관 로 를 흐 르 는 유 량 으 로 된 다 .

b ) 실 양 정 및 저 항 이 다 른 병 렬 분 지 관 으 로 의 송 수

그 림 2.53은 펌 프 P에 서 분 지 하 여 B, C 두 지 점 으 로 송 수 하 는 데 각 각 의 관 로 토 출

높 이 가 Ha₁ , Ha₂ 이 고 , R₁ 을 PB간 의 관 로 저 항 , R₂ 를 PC간 의 관 로 저 항 이 라 하

면 , R₁ ,R₂ 를 횡 좌 표 축 으 로 더 한 것 이 연 합 저 항 곡 선 R로 되 고 , 이 것 과 펌 프 의 양

정 곡 선 과 의 교 점 a가 펌 프 운 전 점 으 로 되 며 , 펌 프 의 토 출 량 이 Q인 경 우 , Q₁ 과 Q₂

가 각 각 의 관 로 를 흐 르 는 유 량 이 된 다 .

99

c) 한 개 의 관 로 를 도 중 에 서 분 지 하 는 병 렬 관 로 로 의 송 수

그 림 2.54는 펌 프 P보 다 Ha₁ 만 큼 높 은 B를 경 유 하 여 , 높 이 Ha₂ 인 C점 , 높 이 Ha₃

인 D점 두 지 점 으 로 송 수 하 는 경 우 를 표 시 하 며 , 송 수 관 로 저 항 은 PB간 을 R₁ ,BC간 을

R₂ , BD간 을 R₃ 로 하 는 경 우 , B점 에 서 의 펌 프 특 성 곡 선 은 처 음 의 특 성 곡 선 A에 서

R₁ 과 Ha₁ 간 의 차 를 뺀 곡 선 A' 로 된 다 . 다 음 에 BC, BD간 의 연 합 저 항 곡 선 R

을 구 하 여 , 이 것 과 곡 선 A' 와 의 교 점 a' 가 펌 프 의 토 출 량 Q로 되 며 , 그 교 점 에 서 수

평 으 로 직 선 을 그 어 , 각 각 의 관 로 저 항 곡 선 R₂ ,R₃ 와 의 교 점 이 각 각 의 관 로 C, D에

송 수 되 는 유 량 Q₂ ,Q₃ 를 나 타 낸 다 .

100

d) 관 로 의 중 간 에 서 일 정 량 을 뽑 아 내 는 경 우

그 림 2.55은 펌 프 P에 서 말 단 C에 이 르 는 송 수 관 의 도 중 B에 서 Q₃ 인 일 정 량 을

뽑 아 내 는 경 우 로 실 양 정 이 0인 경 우 에 대 하 여 서 술 하 여 본 다 . PB간 의 관 로 저 항 을

R₁ ,BC간 의 관 로 저 항 을 R₂ 라 하 면 , R₁ 인 관 로 저 항 곡 선 은 O를 원 점 으 로 하 는 곡

선 으 로 되 고 , R₂ 인 관 로 저 항 곡 선 은 횡 좌 표 축 에 서 Q₃ 인 유 량 의 위 치 K를 원 점 으 로

하 는 곡 선 이 된 다 . 이 R₁ 과 R₂ 두 개 의 관 로 저 항 을 합 성 하 면 연 합 저 항 곡 선 R이 얻

어 지 고 , 이 것 과 펌 프 의 특 성 곡 선 과 의 교 점 a가 펌 프 의 운 전 점 으 로 된 다 .

3) 두 지 점 에 서 한 지 점 으 로 합 류 하 는 관 로 로 의 송 수

그 림 2.56은 A, B 두 개 의 펌 프 장 에 서 각 각 의 저 항 R₁ , R₂ 인 송 수 관 을 통 하 여

C점 에 서 합 류 하 여 저 항 R₃ 인 합 류 관 을 통 하 여 D에 송 수 하 는 것 으 로 한 다 . 이 경 우

AC, BC간 은 펌 프 는 단 독 운 전 되 고 CD간 만 이 펌 프 가 병 렬 운 전 되 므 로 A와 B의

펌 프 특 성 을 C 점 에 서 의 특 성 으 로 변 환 시 켜 서 고 려 하 면 된 다 . C점 에 서 의 A펌 프 의

특 성 은 , 그 특 성 곡 선 A에 서 R₁ 을 뺀 곡 선 A' 로 된 다 . 같 은 방 법 으 로 B펌 프 의

C점 에 서 의 특 성 은 곡 선 B' 로 된 다 . 여 기 에 서 이 두 개 의 변 환 특 성 A' 및 B' 를 가 지 는

2대 의 펌 프 가 C점 에 서 D점 으 로 병 렬 운 전 하 는 것 으 로 생 각 하 면 된 다 . 즉 A' +B' 의

병 렬 연 합 특 성 E를 그 리 고 , 저 항 R₃ 와 의 교 점 a를 구 하 면 두 대 의 펌 프 의 합 계

유 량 Q₃ 로 된 다 . 이 교 점 에 서 수 평 선 을 그 어 서 각 펌 프 의 토 출 유 량 Q₁ 및 Q₂ 를

얻 는 다 . 이 그 림 은 A, B, C, D 점 을 모 두 동 일 레 벨 에 있 는 것 으 로 고 려 하 였 으 나

101

만 약 각 각 의 지 점 에 고 저 가 있 다 면 실 양 정 은 저 항 곡 선 에 가 산 하 여 표 시 하 면 된 다 .

4) 정 격 외 운 전 에 대 한 이 해

a) 펌 프 의 운 전 에 서 토 출 밸 브 를 전 부 열 어 서 펌 프 가 발 생 시 키 는 H- Q 에 너 지 를

완 전 히 활 용 하 는 것 이 실 효 율 이 가 장 높 은 운 전 이 다 . 일 반 적 으 로 복 수 대 의 펌 프 의

병 렬 계 통 에 서 는 유 량 부 하 가 증 가 하 여 도 가 능 한 한 소 수 의 펌 프 로 꾸 려 나 가 므 로 써

외 관 상 으 로 는 펌 프 효 율 이 낮 은 점 에 서 운 전 되 더 라 도 총 동 력 은 작 다 .

b ) 이 와 같 이 토 출 밸 브 를 완 전 히 열 어 서 운 전 하 는 경 우 에 는 각 각 의 펌 프 는 종 종

정 격 점 을 초 과 한 과 대 토 출 량 상 태 에 서 운 전 되 기 때 문 에 다 음 의 문 제 를 발 생 시 킬 수

가 있 다 .

가 ) 캐 비 테 이 션 이 일 어 나 기 쉽 고 , 그 때 문 에 소 음 을 발 생 하 며 , 극 단 적 인 경 우 에 는

송 수 불 가 능 하 다 .

나 ) 비 속 도 가 작 은 펌 프 에 서 는 원 동 기 에 과 부 하 가 걸 린 다

.

c) 운 전 을 단 독 또 는 병 렬 운 전 등 변 화 시 킬 때 에 생 기 는 운 전 점 의 추 이 는 H- Q곡

선 과 관 로 저 항 곡 선 의 구 배 여 하 에 따 라 현 저 하 게 양 상 이 변 하 므 로 각 각 의 계 획 에 대

하 여 검 토 하 여 야 만 한 다 .

102

d) 병 렬 운 전 시 의 총 토 출 량 은 펌 프 가 동 대 수 배 로 는 되 지 않 으 며 , 오 히 려 가 동 대 수

를 증 가 할 수 록 1대 당 의 토 출 량 은 감 소 하 여 , 물 의 단 위 량 당 의 송 수 단 위 원 가 는 증 가

하 게 된 다 .

그 러 므 로 송 수 본 관 내 의 유 량 이 계 절 에 따 라 서 큰 폭 으 로 변 화 하 고 , 더 욱 이 각 각 이

장 기 간 계 속 되 는 계 통 에 서 는 고 효 율 운 전 을 하 기 위 하 여 소 유 량 시 에 한 하 여 전 용 인

저 양 정 펌 프 군 과 대 유 량 시 전 용 인 고 양 정 펌 프 군 으 로 나 누 어 설 치 하 여 , 부 하 에 따 라

서 사 용 하 는 것 이 가 장 합 리 적 인 방 법 이 다 .

e) 고 양 정 펌 프 를 정 격 상 태 보 다 도 현 저 하 게 작 은 유 량 에 서 운 전 하 면 레 디 얼 스 러

스 트 에 의 해 주 축 이 나 베 어 링 의 손 상 이 발 생 하 고 , 회 전 차 , 케 이 싱 의 이 상 침 식 이 나

과 열 등 이 발 생 된 다 .

7 . 펌프 대수의 선정과 위험분산

펌 프 설 비 전 체 의 총 유 량 이 나 전 양 정 이 결 정 되 어 있 어 도 , 이 것 을 몇 대 의 펌 프 로

분 할 하 여 공 급 하 며 , 각 펌 프 사 양 을 어 떻 게 결 정 하 는 가 는 건 설 비 나 유 지 관 리 에 도

영 향 을 주 는 중 요 한 사 항 이 므 로 각 항 에 대 하 여 검 토 하 지 않 으 면 안 된 다 .

7.1 대수의 선정

1) 운 전 동 력 비 의 절 약

유 량 부 하 의 변 동 상 황 을 사 전 에 검 토 하 여 그 빈 도 와 계 속 기 간 등 을 고 려 하 여 총

용 량 을 적 절 하 게 분 할 하 여 펌 프 의 설 비 대 수 를 결 정 한 다 .

2) 대 수 와 경 제 성

일 반 적 으 로 전 용 량 의 분 할 방 법 으 로 서 소 수 의 대 형 펌 프 로 하 는 편 이 다 수 의 소 형

펌 프 로 하 는 것 보 다 도 건 설 비 가 싸 고 , 설 치 Space도 작 고 , 펌 프 의 최 고 효 율 도 높 은 것

을 얻 기 쉽 다 . 그 러 나 각 각 의 펌 프 는 가 능 한 한 정 격 회 전 수 및 밸 브 전 개 상 태 에 서

운 전 하 는 것 이 합 리 적 이 므 로 신 축 성 있 는 유 량 부 하 의 변 동 에 대 하 여 는 소 형 펌 프 를

다 수 설 치 하 는 쪽 이 원 활 한 운 전 이 가 능 하 고 총 소 비 동 력 도 적 게 되 는 잇 점 이 있 다 .

103

3) 호 환 성 과 등 용 량 분 할

비 교 적 여 러 대 로 분 할 하 는 경 우 에 는 각 펌 프 를 전 부 동 일 사 양 으 로 통 일 하 면 부

품 이 나 예 비 품 의 호 환 성 이 생 기 고 , 보 수 도 편 리 하 다 .

4) 크 고 작 은 용 량 으 로 분 할

분 할 대 수 가 작 은 경 우 (예 를 들 면 2대 )에 는 전 용 량 을 대 형 펌 프 와 소 형 펌 프 (예 를 들 면

유 량 비 2 : 1)로 분 할 하 면 부 하 변 동 에 대 해 서 도 신 축 성 있 게 조 절 할 수 있 고 , 설 계

양 정 이 적 절 하 면 병 열 운 전 도 가 능 하 다 . 단 , 부 품 의 호 환 성 이 없 게 되 는 결 점 이 있 다

(8.4 참 조 ).

5) 토 출 량 과 양 정 이 다 른 조 합

부 하 변 동 의 상 황 여 하 에 따 라 서 는 유 량 이 다 른 것 외 에 소 요 전 양 정 도 크 게 변 화

하 는 경 우 가 있 으 므 로 이 와 같 은 경 우 에 는 운 전 계 속 시 간 도 고 려 하 고 , Full 운 전 시

의 대 유 량 , 고 양 정 영 역 에 전 용 인 Group외 에 소 유 량 , 저 양 정 영 역 에 전 용 인 소 용 량

펌 프 를 병 행 하 여 설 치 하 면 운 전 이 가 장 합 리 적 으 로 실 시 된 다 . 단 , 건 설 비 가 비 싸 지 는

결 점 이 있 다 .

6) 부 속 설 비 와 의 관 련 성

펌 프 대 수 분 할 은 이 것 에 관 련 하 는 원 동 기 , 수 전 용 량 , 배 전 반 , 토 목 , 건 설 , 용 지 ,

Grane, 동 력 전 달 장 치 등 에 도 영 향 을 미 치 므 로 각 각 의 부 속 설 비 에 대 하 여 도 검 토 가

요 망 된 다 .

7 .2 단독펌프의 영향

펌 프 의 분 할 대 수 의 선 정 에 따 라 서 1대 당 의 용 량 은 저 절 로 결 정 되 지 만 . 가 능 한

한 관 련 기 기 Maker의 표 준 용 량 인 것 을 사 용 하 는 편 이 현 명 하 고 , 선 정 을 잘 못 하 여

대 단 히 대 형 으 로 되 어 제 작 이 나 수 송 에 곤 란 을 초 래 하 는 일 이 없 도 록 계 획 하 여 야 한

다 .

7.3 위험 분산과 예비펌프

1) 설 비 의 목 적 상 , 짧 은 시 간 이 라 도 펌 프 고 장 에 의 한 양 수 불 능 이 허 용 되 지 않 는

104

경 우 에 는 이 위 험 을 피 하 기 위 해 사 용 펌 프 를 반 드 시 2대 이 상 분 할 설 치 하 지 않 으

면 안 된 다 . 더 욱 중 요 한 것 으 로 는 고 장 시 에 도 소 정 의 능 력 을 유 지 할 수 있 도 록 예 비

펌 프 를 설 치 해 야 한 다 . 상 용 펌 프 의 분 할 대 수 를 작 게 하 면 예 비 펌 프 도 이 와 같 은

용 량 을 설 치 하 여 야 하 므 로 예 비 펌 프 를 포 함 한 전 건 설 비 는 분 할 대 수 가 많 은 경 우

보 다 역 으 로 비 싸 게 되 는 경 우 가 있 으 므 로 주 의 를 요 한 다 .

2) 짧 은 시 간 의 Peak 송 수 를 필 요 로 하 는 경 우 에 는 예 비 펌 프 가 있 다 면 이 것 을 이

용 하 여 Peak 송 수 하 면 되 므 로 Peak용 펌 프 를 생 략 할 수 가 있 다 .

3) 정 전 등 을 고 려 하 여 중 요 한 예 비 펌 프 의 원 동 기 를 Dies el 기 관 구 동 으 로 하 거 나

예 비 전 원 용 Diesel 발 전 장 치 를 설 치 한 다 .

8. 펌프의 성에너지

펌 프 에 의 해 소 비 되 는 동 력 은 전 동 식 , 내 연 기 관 및 증 기 터 어 빈 구 동 으 로 분 류 되 나 ,

어 느 경 우 이 든 펌 프 축 동 력 의 절 감 은 성 에 너 지 화 의 큰 테 마 의 하 나 이 다 . 축 동 력 의

절 감 방 법 에 는 소 요 전 양 정 의 재 검 토 와 저 감 , 펌 프 성 능 의 향 상 , 최 적 펌 프 사 양 의 선

정 등 이 있 으 며 , 또 한 펌 프 의 부 하 변 동 에 대 한 합 리 적 인 운 전 제 어 등 이 포 함 되 므

로 이 들 을 종 합 하 여 전 체 적 으 로 검 토 하 여 야 한 다 .

8 .1 성에너지 관점에서의 재검토

합 리 적 이 면 서 도 효 과 적 인 펌 프 의 선 정 은 물 론 운 전 방 법 에 의 해 서 도 펌 프 의 성 에

너 지 화 는 좌 우 되 므 로 아 래 에 그 검 토 Point에 대 하 여 간 단 히 설 명 해 보 기 로 한 다 .

그 리 고 에 너 지 사 용 의 합 리 화 에 관 한 법 률 도 서 서 히 제 정 되 고 있 는 중 이 고 , 개 별 적

성 에 너 지 에 서 총 체 적 성 에 너 지 로 이 행 되 고 있 으 므 로 성 에 너 지 관 점 에 서 의 검 토 는 매

우 중 요 한 작 업 이 다 .

1) 성 에 너 지 의 검 토 에 즈 음 하 여 는 그 대 상 물 에 우 선 순 위 를 두 며 , 용 량 이 큰 것 이 나

Plan t 운 전 상 착 수 하 기 쉬 운 펌 프 등 종 합 적 인 효 과 를 주 는 것 으 로 부 터 착 수

2) 펌 프 성 능 이 저 하 되 고 있 지 는 않 는 가 의 재 검 토 , 내 부 점 검 , 부 품 교 환 (특 히 섭 동

부 )

105

3) 정 격 Q, H 나 그 여 유 의 재 검 토

4) 펌 프 성 능 판 정 기 준 의 설 정 (H, Q 허 용 범 위 에 대 하 여 )

5) 부 하 변 동 상 황 의 파 악 과 최 적 펌 프 사 양 의 설 정 (고 효 율 운 전 을 포 함 )

6) 최 단 배 관 경 로 의 채 용 과 배 관 내 Scale의 정 기 적 제 거

7) Valv e 제 어 보 다 도 On- Off 제 어 또 는 회 전 수 제 어 를 행 하 고 , 가 능 하 면 동 력 회

수 Sys tem을 채 용 한 다 .

8) 대 ㆍ 소 펌 프 의 조 합 (부 하 의 변 동 등 에 대 하 여 )

8 .2 펌프의 성에너지화의 검토 순서

설 비 의 성 에 너 지 화 를 계 획 할 때 에 요 구 되 는 H- Q가 시 간 에 따 라 크 게 변 동 할 것 으

로 예 상 되 는 경 우 에 는 분 , 시 간 , 주 , 월 , 계 절 에 대 하 여 H- Q수 요 를 고 려 하 여 대 수 분

할 , 운 전 원 동 기 , 제 어 Sys tem을 검 토 하 여 야 한 다 . 그 경 우 의 시 간 적 변 동 과

System의 응 답 성 에 대 하 여 는 주 어 진 사 정 에 따 라 검 토 를 하 여 야 한 다 . 또 한 Initial

Cost와 병 행 하 여 Runnin g Cost도 본 순 서 에 따 라 서 검 토 한 다 .

예 를 들 면

1) 여 유 증 가 증 기 터 어 빈 펌 프 구 동

2) 여 유 압 력 액 원 수 터 어 빈 구 동 동 력 회 수 등

다 음 페 이 지 의 펌 프 의 성 에 너 지 화 검 토 순 서 도 내 의 주 는 다 음 과 같 다 .

주 ) 1) 배 관 경 로 의 간 략 화 나 기 존 의 펌 프 운 전 실 적 과 그 때 의 계 획 H- Q를 비 교 하

여 과 대 여 유 를 제 거 한 다 .

2) 캐 비 테 이 션 , 서 어 징 , 주 변 조 건 에 의 한 제 약 , 유 지 보 수 의 난 이 등 일 반 적

으 로 는 문 제 가 되 지 않 는 펌 프 특 유 의 문 제 점 의 감 소

3) 특 히 속 도 제 어 의 경 우 는 속 도 제 어 에 의 한 전 달 손 실 이 생 기 므 로 충 분 히

검 토 하 여 야 한 다 .

4) H, Q 및 배 관 경 로 의 손 실 수 두 , 원 동 기 의 입 ㆍ 출 력 의 실 측 을 계 획 치 와 비 교

한 다 .

106

펌 프 의 성 에 너 지 화 검 토 순 서 도

107

8 .3 펌프의 성에너지화

1) 펌 프 효 율 의 향 상

연 속 운 전 되 는 500KW의 Motor 구 동 펌 프 에 서 만 약 펌 프 효 율 이 1% 상 승 하 면 성

에 너 지 효 과 는 크 다 . 어 림 계 산 에 도 500KW × 0.01× 24Hr× 365일 =43,800KWHr로 계

산 된 다 . 이 것 을 금 액 으 로 환 산 하 면 1KW Hr=65.8원 이 란 가 정 하 에 , 연 간 약 290만 원 의

전 력 비 가 절 감 된 다 .

2) 회 전 차 의 외 경 가 공

예 를 들 면 전 양 정 을 40m에 서 35m로 변 경 할 경 우 , 회 전 차 외 경 을 가 공 하 는 것 으 로

전 양 정 의 감 소 에 해 당 하 는 만 큼 동 력 이 절 감 될 수 있 다 . 40m의 경 우 는 축 동 력 을

100%로 하 면 35m의 경 우 의 소 요 동 력 은 대 략 100× 35/40= 87.5%로 되 어 약 12.5%의

동 력 이 절 감 된 다 . 회 전 차 가 공 은 형 상 치 수 에 따 라 서 그 가 공 범 위 가 제 한 되 므 로 주

의 를 요 한 다 . 또 한 펌 프 효 율 도 약 간 저 하 하 므 로 동 력 절 감 량 은 상 기 보 다 어 느 정 도

작 게 된 다 고 생 각 하 여 야 한 다 .

3) 다 단 펌 프 의 단 수 저 감

예 를 들 면 10단 의 회 전 차 를 갖 는 펌 프 가 전 양 정 100m로 운 전 되 고 있 는 것 을 토 출

량 은 그 대 로 두 고 전 양 정 을 90m 또 는 80m로 저 감 시 키 는 경 우 에 는 회 전 차 를 1매 또

는 2매 제 거 하 여 약 간 의 개 조 를 실 시 하 면 된 다 . 전 양 정 100m인 경 우 의 소 요 동 력 이

100KW라 고 한 다 면 90m , 80m인 경 우 의 소 요 축 동 력 은 90KW , 80KW로 되 어 각 각

10%, 20%의 동 력 이 절 감 된 다 . 이 와 같 이 회 전 차 를 제 거 하 여 성 능 을 감 소 시 키 는 경

우 에 는 효 율 저 하 의 방 지 를 위 하 여 Distance Liner , 특 수 안 내 Sleeve의 삽 입 , 회 전 체

의 Balancing 재 검 토 등 이 필 요 로 하 게 된 다 .

4) 대 수 선 택

비 교 적 긴 시 간 간 격 (1시 간 정 도 이 상 )으 로 T otal 토 출 량 이 변 동 하 는 경 우 에 는

가 동 펌 프 의 대 수 제 어 를 행 하 고 , 소 요 수 량 에 적 절 한 대 수 의 펌 프 만 을 운 전 하 여

동 력 절 감 을 도 모 한 다 . 이 경 우 는 변 동 수 량 과 시 간 의 관 계 를 사 전 에 파 악 하 여

두 던 가 , 소 비 유 량 과 수 압 의 상 황 을 계 측 하 여 대 수 제 어 를 행 할 필 요 가 있 다 (8.4

참 조 ).

108

5) 속 도 제 어

펌 프 의 회 전 수 변 경 에 의 한 성 능 변 화 를 이 용 하 는 것 이 목 적 달 성 을 위 한 가 장 효

율 적 인 방 법 이 다 . 펌 프 의 H- Q곡 선 이 평 탄 하 고 , 동 시 에 관 로 저 항 곡 선 도 수 평 에 가

까 운 (마 찰 저 항 등 이 작 용 )경 우 에 는 약 간 의 속 도 제 어 에 의 해 큰 폭 의 유 량 조 정 이 가

능 하 게 되 는 잇 점 을 가 지 지 만 회 전 속 도 나 저 항 곡 선 에 미 소 한 변 화 를 생 성 시 켜 도 제

어 결 과 에 큰 변 동 을 생 기 게 하 므 로 특 히 정 밀 한 제 어 를 필 요 로 하 는 경 우 에 는 급 구

배 의 H- Q곡 선 을 가 지 는 펌 프 를 선 정 하 는 것 이 바 람 직 하 다 . 이 방 법 에 는 원 동 기 속

도 제 어 용 부 속 장 치 가 필 요 하 게 된 다 . 속 도 제 어 방 식 에 는 기 계 식 제 어 와 전 기 식 제

어 가 있 다 . 전 자 에 는 유 체 변 속 기 , Belt변 속 이 있 고 , 후 자 에 는 농 형 인 경 우 극 수 변 환 ,

주 파 수 제 어 (인 버 터 ), 1차 전 압 제 어 , 권 선 형 인 경 우 에 는 2차 저 항 제 어 , 2차 여 자 제 어 ,

2차 위 상 제 어 , 일 차 전 압 제 어 등 여 러 가 지 가 있 다 . 펌 프 회 전 수 를 대 략 ± 20%의 범

위 에 서 변 화 시 키 면 펌 프 성 능 은 일 정 의 상 사 법 칙 에 따 라 변 화 한 다 . 그 때 의 효 율 변

화 는 작 으 므 로 무 시 할 수 있 다 . 단 , 속 도 의 변 동 범 위 가 큰 경 우 에 는 이 환 산 결 과 는

실 제 의 값 과 다 소 차 이 가 있 으 므 로 주 의 하 지 않 으 면 안 된 다 .

이 것 들 은 펌 프 그 자 체 의 성 능 환 산 을 표 시 하 지 만 실 제 의 운 전 조 건 에 적 용 시

킨 다 면 그 림 2.57과 같 이 되 고 , Plant에 서 의 토 출 량 은 관 로 저 항 곡 선 과 펌 프 의 성

능 곡 선 (H- Q곡 선 )과 의 교 점 으 로 결 정 되 므 로 처 음 은 펌 프 성 능 (Ⅰ )과 관 로 저 항 곡 선

109

(R)과 의 교 점 A(토 출 량 Q)에 서 운 전 되 고 있 던 것 이 회 전 수 변 경 에 의 해 펌 프 성 능 이

(Ⅰ )로 변 화 하 면 , 펌 프 성 능 상 의 대 응 점 은 A' (토 출 량 Q' )로 되 지 만 실 제 의 토 출 량 은

관 로 저 항 곡 선 (R)과 펌 프 의 성 능 (Ⅰ )의 교 점 a(토 출 량 q)로 된 다 . 소 요 동 력 도 이 것 에

준 하 는 동 력 곡 선 (Ⅱ )상 에 서 토 출 량 q에 대 응 하 는 값 b 로 된 다 . (그 림 2.58)

따 라 서 소 요 동 력 은 그 림 2.58 중 에 서 B에 서 b까 지 절 감 할 수 있 다 . 펌 프 의 축 동

력 은 회 전 속 도 의 3승 에 비 례 하 므 로 구 동 기 의 변 속 효 율 이 얼 마 간 희 생 되 더 라 도 일 반

적 으 로 ± 20%이 상 의 감 속 을 행 한 경 우 에 는 상 당 한 소 요 동 력 을 절 감 할 수 있 다 .

또 한 앞 의 그 림 에 서 도 알 수 있 는 바 와 같 이 감 속 에 따 른 실 제 의 소 요 동 력 b는 상 사

법 칙 에 의 해 B' 보 다 도 오 히 려 낮 은 값 으 로 되 어 더 욱 유 리 하 게 전 개 된 다 .

8.4 성에너지형 패키지 양수 가압 시스템

1) 제 품 소 개

본 제 품 은 펌 프 를 병 렬 로 2대 또 는 3대 를 설 치 하 고 , 각 펌 프 (Lead Pum p & Main

Pu mp)의 유 량 배 분 율 을 Duplex Ty pe인 경 우 종 래 의 50%- 50%에 서 33%- 67% 로 ,

T riplex T ype인 경 우 33% - 33% - 33%에 서 20% - 40% - 40%로 하 여 효 율 적 인

펌 프 의 조 합 을 통 해 소 요 동 력 을 최 소 화 하 고 , 이 들 펌 프 의 자 동 운 전 설 비 와 보 호 장

치 를 겸 비 하 여 성 에 너 지 화 ㆍ 자 동 화 를 실 현 한 패 키 지 양 수 가 압 시 스 템 이 다 .

2)용 도

사 무 실 용 빌 딩 , 병 원 , 아 파 트 , 기 숙 사 , 호 텔 등 의 상 수 도 공 급 용

3) 시 스 템 호 칭 방 법

0 0 0 0 - 0 0

동 력 구 분

시 스 템 의 펌 프 구 분

전 동 기 극 수 T : 2극

D : 4극

시 스 템 형 식 구 분 D : Duplex T ype

T : Tr iplex Ty pe

110

4) 성 에 너 지 효 과

S ystem에 서 의 시 간 에 따 른 부 하 의 변 동 이 주 어 졌 을 때 성 에 너 지 효 과 를 높 이 기

위 하 여 는 펌 프 의 대 수 선 정 및 용 량 분 할 을 어 떻 게 하 여 야 하 는 가 에 대 하 여 검 토 하

여 보 기 로 하 자 .

예 를 들 어 서 S ystem에 서 의 시 간 에 따 른 부 하 변 동 이 아 래 그 림 2.59와 같 이 주 어 진

경 우 , 전 형 적 인 Du plex, Tr ipex 와 성 에 너 지 효 과 향 상 에 역 점 을 둔 효 성 Duplex ,

Triplex를 비 교 하 여 검 토 하 기 로 한 다 . 아 래 의 검 토 결 과 에 서 알 수 있 는 바 와 같 이

전 형 적 인 Type에 비 하 여 효 성 Du plex Ty pe으 로 하 는 경 우 에 는 25% , Tr iplex

Type으 로 하 는 경 우 에 는 11%의 에 너 지 절 감 효 과 를 얻 는 다 .

a) DUPLEX TYPE

가 ) 전 형 적 인 Duplex T ype인 경 우

전 형 적 인 Duplex T ype으 로 하 는 경 우 (유 량 배 분 율 50%- 50% ), 아 주 작 은 유 량 에

대 해 서 도 50% 용 량 의 펌 프 가 운 전 되 어 야 하 며 , 사 용 유 량 이 50% 이 상 이 되 면 두

대 의 펌 프 가 운 전 되 어 야 하 므 로 그 림 2.60에 나 타 나 있 는 바 와 같 이 사 용 동 력 은

198.8HP- Hr/Day (그 림 에 서 사 각 형 내 부 의 면 적 )가 되 고 , 평 균 모 타 부 하 를 80%로 하

는 경 우 의 1년 동 안 의 소 요 동 력 은 43,305 KW- Hr /Year (=198.8× 0.8× 0.746× 365)가

된 다 .

111

나 ) 효 성 Duplex T ype인 경 우

효 성 Duplex T ype으 로 하 는 경 우 (유 량 배 분 율 33%- 67% ), 에 너 지 절 감 을 위 해 서

No- Flow Shutoff장 치 가 되 어 있 는 경 우 , 소 유 량 의 범 위 에 서 는 33% 인 Lead펌 프 가

운 전 되 고 , 사 용 유 량 이 33%- 67%인 경 우 에 는 67%인 Main펌 프 가 운 전 되 며 , 사 용 유

량 이 67%이 상 인 경 우 에 는 두 대 의 펌 프 가 동 시 에 운 전 되 도 록 성 에 너 지 효 과 를 높

였 다 .

즉 , 그 림 2.61에 나 타 나 있 는 바 와 같 이 사 용 동 력 은 150HP- Hr /Day(그 림 에 서 사

각 형 내 부 의 면 적 )가 되 고 , 평 균 모 타 부 하 를 80%로 하 는 경 우 의 1년 동 안 의 소 요

동 력 은 32,675KW- Hr /Year (=150× 0.8× 0.746× 365)가 되 어 전 형 적 인 Duplex T ype

에 비 하 여 25%의 에 너 지 절 감 효 과 를 얻 는 다 .

112

b ) T RIPLEX T YPE

가 ) 전 형 적 인 Tr iplex Ty pe인 경 우

전 형 적 인 Triplex T ype으 로 하 는 경 우 (유 량 배 분 율 33%- 33%- 33%), 아 주 작 은

유 량 에 대 해 서 도 33% 용 량 의 펌 프 가 운 전 되 어 야 하 며 , 사 용 유 량 이 33% 이 상 이 되

면 두 대 의 펌 프 가 운 전 되 고 , 66% 이 상 의 경 우 에 는 3대 의 펌 프 가 운 전 되 어 야 하 므 로

그 림 2.62에 나 타 나 있 는 바 와 같 이 사 용 동 력 은 327.5HP- Hr /Day(그 림 에 서 사 각 형

내 부 의 면 적 )가 되 고 , 평 균 모 타 부 하 를 80%로 하 는 경 우 의 1년 동 안 의 소 요 동 력 은

71,340 KW/ Hr /Year (=327.5× 0.8× 0.746× 365)가 된 다 .

나 ) 효 성 Tr iplex Ty pe인 경 우

효 성 T riplex T ype으 로 하 는 경 우 (유 량 배 분 율 20%- 40% - 40%), 에 너 지 절 감 을 위

해 서 No- Flow Shutoff장 치 가 되 어 있 는 경 우 , 소 유 량 의 범 위 에 서 는 20% 인 Lead펌

프 가 운 전 되 고 , 각 각 의 사 용 유 량 에 따 라 3대 의 펌 프 가 소 비 동 력 이 작 아 지 도 록 조

합 하 여 운 전 되 도 록 성 에 너 지 효 과 를 높 였 다 .

즉 , 그 림 2.63에 나 타 나 있 는 바 와 같 이 사 용 동 력 은 290.6HP- Hr /Day(그 림 에 서 사

각 형 내 부 의 면 적 )가 되 고 , 평 균 모 타 부 하 를 80%로 하 는 경 우 의 1년 동 안 의 소 요

동 력 은 63,302 KW- Hr/ Year(=290.6× 0.8× 0.746× 365)가 되 어 서 전 형 적 인 Tr iplex

Type 에 비 하 여 11%의 에 너 지 절 감 효 과 를 얻 는 다 .

113

5) 시 스 템 구 성 도

a) 컨 트 롤 판 넬 d) 흡 ㆍ 토 출 벨 브

b ) T op Pull- Ou t Ty pe Pu mp e) 유 량 계 (Flow Reg ulator)

- Clos e Coupled Pump f) 전 폐 형 모 타 (1750, 3500 rpm)

c) 압 력 조 절 밸 브 (PRV) g) 온 도 조 절 밸 브

- Pres sure Regulating Value - T hermal Purge Valv e

114

6) 특 징

a) 펌 프 는 T op Pull- Ou t 방 식 으 로 배 관 해 체 없 이 보 수 및 유 지 가 편 리 하 다 .

b ) 입 형 펌 프 (Close Coupled T ype)를 사 용 함 으 로 써 , 시 스 템 이 컴 팩 트 하 며 좁 은 공

간 에 서 도 설 치 가 능 하 다 .

c) 과 열 방 지 장 치 를 설 치 하 여 체 절 운 전 시 수 온 상 승 으 로 인 한 시 스 템 의 파 손 을

방 지 하 였 다 .

d) 유 량 계 로 유 량 을 감 지 하 여 펌 프 의 운 전 제 어 를 행 하 며 , 타 임 딜 레 이 를 사 용 하 여

빈 번 한 기 동 / 정 지 조 작 을 방 지 하 여 에 너 지 소 비 를 줄 였 다 .

e) 각 펌 프 의 토 출 부 에 체 크 밸 브 기 능 을 가 진 압 력 조 절 밸 브 를 설 치 하 여 흡 입 압 의

변 동 에 대 해 서 도 일 정 한 토 출 압 을 얻 을 수 있 다 .

f) 각 기 기 상 호 간 의 배 관 접 속 이 완 료 되 어 있 기 때 문 에 외 부 배 관 과 의 접 속 이 용

이 하 고 , 전 원 만 연 결 하 면 설 치 공 사 는 완 료 된 다 .

7) 구 성 요 소 및 주 요 부 기 능

a) 압 력 조 절 밸 브 (PRV)

- 펌 프 흡 입 압 의 변 동 에 관 계 없 이 일 정 한 토 출 압 유 지

- 체 크 밸 브 기 능

b ) 유 량 계 (Flow Reg ulator)

- 시 스 템 유 량 을 감 지 하 여 펌 프 자 동 운 전 의 데 이 타 를 컨 트 롤 판 넬 로 전 송

c) 온 도 조 절 밸 브

115

- 시 스 템 의 과 열 방 지

d) 자 동 컨 트 롤 판 넬

- 유 량 계 에 의 해 감 지 된 유 량 에 따 라 펌 프 의 운 전 (1대 운 전 또 는 2대 (3대 )운

전 )을 자 동 제 어 한 다 .

8) 컨 트 롤 시 퀀 스

단 계 1 Q〈 33%

LEAD PUMP Start

단 계 2 33%〈 Q〈 67%

MAIN PUMP Start

LEAD PUMP Star t

단 계 3 Q〉 67%

LEAD PUMP Star t

MAIN PUMP Operate

Continuous ly

단 계 1 Q〈 20%

LEAD PUMP Star t

단 계 2 20%〈 Q〈 40%

MAIN PUMP(Ⅰ ) Star t

LEAD PUMP Stop

단 계 3 40%〈 Q〈 80%

MAIN PUMP(Ⅱ ) Start

MAIN PUMP(Ⅰ ) Operate

Contin uou sly

단 계 4 Q〉 80%

LEAD PUMP Res tar t

MAIN PUMP(Ⅰ ,Ⅱ ) Operate

Continuously

DUPLEX TYPE TRIPLEX T YPE

116

9) 표 준 사 양

10) 선 택 사 양

a) 흡 입 압 이 높 을 경 우 시 스 템 동 작 중 지 가 능

- 압 력 스 위 치 에 흡 입 압 이 감 지 되 고 , 20초 동 안 설 정 한 압 력 보 다 흡 입 압 이 계

속 높 아 지 면 운 전 이 중 지 되 며 , 흡 입 압 이 설 정 한 압 력 보 다 낮 아 지 면 다 시

자 동 적 으 로 운 전 을 개 시 한 다 .

b ) 시 스 템 의 토 출 압 이 높 을 경 우 자 동 정 지 기 능

- 배 관 을 보 호 하 기 위 해 설 정 한 압 력 보 다 토 출 압 이 높 아 지 면 즉 시 펌 프 의 운

전 이 중 지 되 며 경 보 가 울 린 다 .

- Reset 스 위 치 를 누 르 면 경 보 가 중 지 되 며 다 시 펌 프 가 운 전 된 다 .

c) 시 스 템 의 흡 입 압 이 낮 을 때 자 동 정 지 기 능

- 압 력 스 위 치 에 의 해 흡 입 압 이 감 지 되 며 , 설 정 한 압 력 보 다 낮 아 지 면 캐 비 테

이 션 등 이 발 생 되 므 로 즉 시 경 보 가 울 리 며 운 전 이 중 지 된 다 .

- Res et 스 위 치 를 누 르 면 경 보 가 중 지 되 며 다 시 펌 프 가 운 전 된 다 .

d) 시 스 템 을 흐 르 는 유 량 이 없 을 때 자 동 정 지 기 능

- 수 요 유 량 이 없 을 때 모 든 펌 프 는 자 동 적 으 로 정 지 되 며 , 수 요 유 량 이 있 을

때 는 다 시 자 동 적 으 로 작 동 된 다 .

11) 시 스 템 설 치 조 건

a) 시 스 템 의 흡 입 조 건 은 가 압 상 태 여 야 한 다 .

시 스 템 펌 프

부 품 사 양 부 품 명 재 질

배 관 재 배 관 용 탄 소 강 관 볼 류 트 GC 200

펌 프 HEC M- Ser ies 표 준 품 임 펠 러 BC₃

유 량 계 주 철 재 몸 체 웨 어 링 BC₃

압 력 조 절 밸 브주 철 재 몸 체

청 동 액 세 서 리모 터 축 SM 45C

전

동

기

종 류 입 형

키 이 SM 55C상 ,전 압 3상 , 220V/ 380V

형 식 전 폐 형

117

b ) 대 기 온 도 가 0 이 하 의 외 부 에 는 동 파 의 위 험 성 이 있 으 므 로 설 치 하 지 못 한 다 .

c) 태 양 의 직 사 광 선 을 받 는 곳 은 판 넬 내 부 온 도 가 40 이 상 올 라 가 오 동 작 을 일

으 킬 가 능 성 이 있 으 므 로 , 이 러 한 곳 은 피 하 는 것 이 좋 다 .

d) 오 수 나 흙 탕 물 은 압 력 조 절 밸 브 작 동 에 나 쁜 영 향 을 미 치 므 로 , 압 력 조 절 밸

브 대 신 체 크 밸 브 를 설 치 하 지 못 할 경 우 , 반 드 시 흡 입 구 에 스 트 레 이 너 를 설 치 해

야 한 다 .

118

제 3장 펌프의 재료와 방식

1. 펌프에 사용되는 일반적인 금속재료

주 ) 외 국 의 재 료 규 격 은 KS의 분 류 체 계 와 다 르 게 되 어 있 으 므 로 KS와 완 전 히

대 응 하 는 것 은 아 니 다 . 내 용 이 거 의 KS 와 유 사 하 게 되 어 있 다 고 판 단 되 는 것

만 을 참 고 하 기 바 란 다 .

1.1 주 철 품

1) 회 주 철 품 (KS D 4301)

종 류 기 호 주 철 물 의 주 요 두 께 내 력 인 장 강 도 경 도 관 련 외 국 규 격

2 종 G C 15 0

k g f/ k g f/ H B A S T M B S D IN J IS

4 이 상 8이 하

8 초 과 1 5이 하

15 초 과 3 0이 하

30 초 과 5 0이 하

- 19 이 상

17 이 상

15 이 상

13 이 상

2 41 이 하

2 23 이 하

2 12 이 하

2 01 이 하

A 48 - 76

20

1 45 2- 7 7

1 50

1 6 91 - 64

0 .6 01 5

G G - 1 5

G 5 50 1

F C 15 0

3 종 G C 20 0

4 이 상 8이 하

8 초 과 1 5이 하

15 초 과 3 0이 하

30 초 과 5 0이 하

- 24 이 상

22 이 상

20 이 상

17 이 상

2 55 이 하

2 35 이 하

2 23 이 하

2 17 이 하

30 1 80 0 .6 02 0

G G - 2 0

F C 20 0

4 종 G C 25 0

4 이 상 8이 하

8 초 과 1 5이 하

15 초 과 3 0이 하

30 초 과 5 0이 하

- 28 이 상

26 이 상

25 이 상

22 이 상

2 69 이 하

2 48 이 하

2 41 이 하

2 29 이 하

35 2 60 0 .6 02 5

G G - 2 5

F C 25 0

5 종 G C 30 0

8 이 상 1 5이 하

15 초 과 3 0이 하

30 초 과 5 0이 하

- 31 이 상

30 이 상

27 이 상

2 69 이 하

2 62 이 하

2 48 이 하 40 3 00 0 .6 03 0

G G - 3 0

F C 30 0

119

2) 구 상 흑 연 주 철 (KS D 4302)

1.2 주강품

1)탄 소 강 주 강 품 (KS D 4101)

종 류 기 호 주 철 물 의 주 요 두 께 내 력 인 장 강 도 경 도 관 련 외 국 규 격

1종 G C D 40 0

k g f/ k g f/ H B A S T M B S D IN J IS

- 26 이 상 4 0이 상 2 01 이 하

A 53 6- 7 7

6 0- 40 - 18

27 89 - 73

42 0/ 12

1 69 3- 7 3

0 .70 40

G G G - 4 0

G 5 50 2- 7 5

F C D 4 0

2종 G C D 45 0 - 29 이 상 4 5이 상 1 43 ∼ 21 7 6 5- 45 - 12 F C D 4 5

3종 G C D 50 0 - 33 이 상 5 0이 상 1 70 ∼ 24 1

27 89 - 73

50 0/ 7

1 69 3- 7 3

0 .70 40

G G G - 5 0

F C D 5 0

4종 G C D 60 0 - 38 이 상 6 0이 상 1 92 ∼ 26 9A 53 6- 7 7

8 0- 55 - 06

60 0/ 3 0 .70 40

G G G - 6 0

F C D 6 0

종 류 기 호 항 복 점인 장 강

도경 도 화 학 성 분 관 련 외 국 규 격

2종 S C 4 10

k g f/ k g f / H B C P S A S T M B S D IN J IS

2 1이 상 42 이 상 -

0 .30

이 하

0 .0 4

이 하

0 .0 4

이 하

A 27 - 77

60 - 3 0

G S 3 8

3 1 00 - 76

A 1

16 81 - 6 7

1.0 44 3

G 5 10 11 - 78

S C 42

3종 S C 4 50 2 3이 상 46 이 상 -0 .35

이 하

0 .0 4

이 하

0 .0 4

이 하

65 - 3 5

G S 4 5

A 2 1.0 44 3 S C 46

4종 S C 4 80 2 5이 상 49 이 상 -0 .40

이 하

0 .0 4

이 하

0 .0 4

이 하

70 - 3 6

G S 5 2

A 3 1.0 55 1 S C 49

120

2) 스 텐 레 스 주 강 품 (KS D 4103)

기호 내력 인장강도 경도 화 학 성 분 관련 외국 규격

SSC 1

kg f/ k gf/ HB C Si Mn P S Ni Cr Mo Cu 기타 AST M BS DIN JIS

35이상 55이상163

229

0.15

이하

1.50

이하

1.00

이하

0.040

이하

0.040

이하

( 1) 11.50

14.00

- - -

A743- 79

CA15

3100- 76

410C21

17445- 69

1.4008

G- X12

Cr 14

G5121- 80

SC S1

SSC 2 40이상 60이상

170

235

0.16

0.24

1.50

이하

1.00

이하

0.040

이하

0.040

이하

( 1) 11.50

14.00

- - - CA40 420C29 1.4027

G- X20

Cr 14

SC S2

주( 1) 1%이상 추가하여도 좋다.

SSC11 35이상 60이상

241

이하

0.10

이하

1.50

이하

1.00

이하

0.040

이하

0.040

이하

5.00

∼

7.00

23.00

∼

27.00

1.50

∼

2.50

- - 1.4460

X8CrNi

Mo275

SC S11

SSC13 19이상 45이상183

이하

0.08

이하

2.00

이하

2.00

이하

0.040

이하

0.040

이하

8.00

∼

11.00

18.00

∼

21.00

- - -

A743- 79

CF8

3100- 76

304C15

17445- 69

1.4308

G- X6Cr

Ni189

SC S13


183

이하

0.08

이하

2.00

이하

2.00

이하

0.040

이하

0.040

이하

10.00

∼

14.00

17.00

∼

20.00

2.00

∼

3.00

- -

CF8M

316C16

1.4408

G- X6Cr

NiMo1810

SC S14

SSC14 19이상 45이상183

이하

0.03

이하

1.50

이하

2.00

이하

0.040

이하

0.040

이하

12.00

∼

16.00

17.00

∼

20.00

2.00

∼

3.00

- -

CF3M

316C12

17440

1.4435

X2CrNi

Mo- 1812

SC S16


183

이하

0.03

이하

2.00

이하

2.00

이하

0.040

이하

0.040

이하

8.00

12.00

17.00

∼

21.00

- - -

CF3

304C12

1.4306

X2CrNi

189

SC S19


183

이하

0.08

이하

2.00

이하

2.00

이하

0.040

이하

0.040

∼

이하

9.00

∼

12.00

18.00

∼

21.00

- -

Nb+Ta

10x C%

이상

1.35

이하

CF8C

1.4552

G- X7Cr

NiNb 189

SC S21


183

이하

0.08

이하

2.00

이하

2.00

이하

0.040

이하

0.040

이하

10.00

∼

14.00

17.00

∼

20.00

2.00

∼

3.00

-

Nb+Ta

10x C%

이상

1.35

이하

3100- 76

318C17

SC S22


183

이하

0.07

이하

2.00

이하

2.00

이하

0.040

이하

0.040

이하

27.50

∼

30.50

19.00

∼

22.00

2.00

∼

3.00

3.00

∼

4.00

- A743- 79

CN7M

SC S23

SSC24

105

이상

126

이상

375

이하

0.07

이하

1.00

이하

1.00

이하

0.040

이하

0.040

이하

3.00

∼

5.00

15.50

∼

17.50

- 2.50

∼

4.00

Nb+Ta

0.15

∼

0.45

CB 7

Cu - 1

SC S24

121

1 .3 동 합금 , 알루미늄 합금

1) 청 동 주 물 (KS D 6002)

2) 인 청 동 주 물 (KS D 6010)

종 류 기 호 인 장 강 도 경 도 화 학 성 분 관 련 외 국 규 격

2종 P B C 2

k g f/ H B C u S n P불 순

물A S T M B S D IN J IS

2 0이 상 60 이 상 87 .0∼

91 .0

9. 0∼

12 .0

0 .05 ∼

0 .20

1.0

이 하

B 5 05 - 78

90 7

1 40 0- 7 3

P B 4

17 05 - 73

2.1 05 .0 1

G - C u S n 5Z n P b

H 5 11 3- 79

P B C 2

3) 알 루 미 늄 청 동 주 물 (KS D 6015)

종 류 기 호 인 장 강 도 경 도 화 학 성 분 관 련 외 국 규 격

2종 B C 2

k g f/ H B C u S n Z n P b 불 순 물 A S T M B S D IN J IS 구 K S

2 5이 상 - 86 .0∼

90 .0

7.0 ∼

9.0

3. 0∼

5. 0

1.0

이 하

1 .0

이 하

B 5 84 - 7 9

C 9 03

H 5 11 1

B C 2B r C 1

3종 B C 3

2 5이 상 - 86 .5∼

89 .5

9.0 ∼

11 .0

1. 0∼

3. 0

1.0

이 하

1 .0

이 하 C 9 05

14 00

- 73

G 1

17 05 - 7 3

2.1 0 86 .01

G - C u S n 10 Z n B C 3 B r C 2

6종 B C 6

2 0이 상 - 82 .0∼

87 .0

4.0 ∼

6.0

4. 0∼

6. 0

4 .0∼

6 .0

2 .0

이 하 C 8 36 L G 2

2.1 0 96 .01

G - C u S n -

5Z n P b B C 6 B r C 3

종류 기호 인장강도 경도 화 학 성 분 관련 외국 규격

1종 AlBC1

kgf/ HB

10/ 1000

Cu Al Fe Ni Mn 불순물 AS T M BS DIN JIS

45이상 90이상85.0

이상

8.0∼

10.0

1.0∼

4.0

1.0

이하

1.0

이하

0.5

이하

B148- 78

952

1400- 73

A B1

1714- 73

2.0940.01

G- CuAl10Fe

H5114- 79

AlBC1

2종 A lBC250이상

120이상78.0

이상

8.0∼

10.5

2.5∼

5.0

1.0∼

3.0

1.5

이하

0.5

이하 954

2.0970.01

G- CuAl9Ni AlBC2

3종 A lBC360이상

150이상78.0

이상

8.5∼

10.5

3 .0∼

6.0

3.0∼

6.0

1.5

이하

0.5

이하 958

1400- 73

A B2

2.0975.01

G- CuAl10Ni AlBC3

122

4) 연 입 청 동 주 물 ( KS D 6011)

5) 황 동 주 물 (KS D 6001)

6) 알 루 미 늄 합 금 주 물 (KS F 6008)

종

류기 호 인 장 강 도 경 도 화 학 성 분 관 련 외 국 규 격

3종 PbBC3

kgf/

HB

10/ 500

Cu Sn Pb Ni 불 순 물

A S T M BS DIN JISZn Fe 기 타

- 60이 상 77.0

∼

81.0

9.0

∼

11.0

9.0

∼

11.0

1.0

이 하

1.0

이 하

0.3

이 하

1.0

이 하

B584-

79

937

1400- 73

LB2

1716- 73

2.1176.01

G- CuPb10Sn

H5115-

79

LBC3

4종

PbBC4 - 55이 상 74.0

∼

78.0

7.0

∼

9.0

14.0

∼

16.0

1.0

이 하

1.0

이 하

0.3

이 하

1.0

이 하 938 LB1

2.1182.01

G- CuPb15Sn LBC4


2종 BsC2

kgf/ HB Cu Zn Pb Sn A l Fe AS T M BS DIN JIS

20이상 - 65.0∼

70.0

잔유 0.5∼

3.0

1.0

이하

0.5

이하

0.8

이하

B584- 79

C584

1400- 73

SCB3

1709- 73

G- CuZn33Pb

H5101- 79

YBsC2

3종 BsC325이상 - 60.0∼

65.0

잔유 0.5∼

3.0

1.0

이하

0.5

이하

0.8

이하 C587 DCB3 G- CuZn37Pb YBsC3


3종A AC3A

kgf/ HB Cu Si Mg Zn Fe Mn Ni Ti Pb Sn C r Al ASTM BS DIN JIS

18이상 약50 0.25

이하

10.0∼

13.0

0.15

이하

0.3

이하

0.8

이하

0.35

이하

0.1

이하

0.2

이하

0.1

이하

0.1

이하

0.15

이하

잔유 1490- 70

LM6

1725/ 2- 73

G- AlSi12

H5202

AC3A

123

1.4 일반 강봉 , 강판 , 강관

1) 기 계 구 조 용 탄 소 강 강 재 (KS D 3752)

※ N은 열 처 리 (노 오 말 라 이 징 )를 의 미

2) CrMo강 강 재 (KS D 3711)

3) NiCr강 강재 (KS D 3708)

기 호 항 복 점 인 장 강 도 경 도 화 학 성 분 관 련 외 국 규 격

S N C 6 3 1

K g f/ K g f/ H B C S i M n P S C r M o A S T M B S D IN J IS

7 0 이 상 8 5이 상 2 4 8

∼

3 0 2

0 ,2 7

∼

0 .3 5

0 . 1 5

∼

0 . 3 5

0 . 3 5

∼

0 . 6 5

0 . 0 3 0

이 하

0 .0 3 0

이 하

2 .5 0

∼

3 .0 0

0 . 6 0

∼

1 . 0 0

9 7 0 - 7 0

6 5 3 M 3 1

1 . 5 7 3 6

3 6 N i C r 1 0

G 4 1 0 2 - 7 9

S N C 6 3 1

S N C 8 3 6

8 0 이 상 9 5이 상 2 6 9

∼

3 2 1

0 3 2 8

∼

0 .4 0

0 . 1 5

∼

0 . 3 5

0 . 3 5

∼

0 . 6 5

0 . 0 3 0

이 하

0 .0 3 0

이 하

3 .0 0

∼

3 .5 0

0 . 6 0

∼

1 . 0 0

1 . 5 7 5 5

3 1 N i C r 1 4 S N C 8 3 6

기호 항복점 인장강도 경도 화 학 성 분 관련 외국 규격

S M30C

Kgf/ Kgf/ HB C Si Mn P S A ST M BS DIN JIS

N

29이상

N

48이상

N

137∼197

0.27∼

0.33

0.15∼

0.35

0.60∼

0.90

0.030

이하

0.035

이하

A l08- 73

1030

970- 73

080A30

G4501- 79

S30C

S M35CN

31이상

N

52이상

N

149∼207

0.32∼

0.38

0.15∼

0.35

0.60∼

0.90

0.030

이하

0.035

이하 1035 080A35 S35C

S M45CN

35이상

N

58이상

N

167∼229

0.42∼

0.48

0.15∼

0.35

0.60∼

0.90

0.030

이하

0.035

이하 1045

080M46

080A47 S45C

기 호 항 복 점 인 장 강 도 경 도 화 학 성 분 관 련 외 국 규 격

S C M 4 1 5

K g f/ K g f/ H B C S i M n P S C r M o A S T M B S D IN J IS

- 8 5 이 상 2 3 5

∼

3 2 1

0 , 1 3

∼

0 . 1 8

0 . 1 5

∼

0 . 3 5

0 . 6 0

∼

0 . 8 5

0 .0 3

이 하

0 .0 3

이 하

0 . 9 0

∼

1 . 2 0

0 .1 5

∼

0 .3 0

G 4 1 0 5 - 7 9

S C M 4 1 5

S C M 4 2 0

- 9 5 이 상 2 6 2

∼

3 5 2

0 . 1 8

∼

0 . 2 3

0 . 1 5

∼

0 . 3 5

0 . 6 0

∼

0 . 8 5

0 .0 3

이 하

0 .0 3

이 하

0 . 9 0

∼

1 . 2 0

0 .1 5

∼

0 .3 0 S C M 4 2 0

S C M 4 3 5

8 0이 상 9 5 이 상 2 6 9

∼

3 3 1

0 . 3 3

∼

0 . 3 8

0 . 1 5

∼

0 . 3 5

0 . 6 0

∼

0 . 8 5

0 .0 3

이 하

0 .0 3

이 하

0 . 9 0

∼

1 . 2 0

0 .1 5

∼

0 .3 0 4 1 3 5 7 0 8 A 3 7

1 .7 2 2 0

3 4 C r M o 4 S C M 4 3 5

S C M 4 4 0

8 5이 상 1 0 0이 상 2 8 5

∼

3 5 2

0 . 3 8

∼

0 . 4 3

0 . 1 5

∼

0 . 3 5

0 . 6 0

∼

0 . 8 5

0 .0 3

이 하

0 .0 3

이 하

0 . 9 0

∼

1 . 2 0

0 .1 5

∼

0 .3 0

A 3 2 2 - 6 4 a

4 1 4 0

9 7 0 - 7 0

7 0 8 M 4 0

1 7 0 0 - 6 9

1 .7 2 2 5

4 2 C r M o 4 S C M 4 4 0

124

4) 일 반 구 조 용 압 연 강 재 (KS D 3503)

5) 배 관 용 탄 소 강 강 관 (KS D 3507)

6) 압 력 용 배 관 용 탄 소 강 강 관 (KS D 3562)

종 류 기 호 항 복 점 또 는 내 력 인 장 강 도 화 학 성 분 관 련 외 국 규 격

1종 SS400

Kgf/ HB C Mn P S AST M BS DIN JIS

재 료 의 두 께

41∼ 52

- -

0.050

이 하

0.050

이 하

A36- 77a

A283- 78

C

4360- 79

40A

17100- 66 G3101- 76

SS400

16이 하 16초 과

40이 하

40초 과

25이 상 24이 상 22이 상

기 호 항 복 점 또 는 내 력 인 장 강 도 화 학 성 분 관 련 외 국 규 격

SSP

Kgf/ K gf/ P S AST M BS DIN JIS

- 30이 상 0.040

이 하

0.040

이 하

A 53- 78

F

1387- 67

BW22

2400- 78

2411- 78

1.0033

St- 33- 1

G3452- 78

SGP

종류 기호 항복점 또는 내력 인장강도 화 학 성 분 관련 외국 규격

2종 SPPS38

K gf/ Kgf/ C Si Mn P S A ST M BS DIN JIS

22이상 38이상 0.25

이하

0.35

이하

0.30

∼

0.90

0.040

이하

0.040

이하

A 53- 48

E

3601- 74

ERW360

1629(1)

- 61

St37

G3454- 78

ST PG38

3종 SPPS42

25이상 42이상 0.30

이하

0.35

이하

0.30

∼

1.00

0.040

이하

0.040

이하 E ERW410 St42 ST PG42

125

1 .5 스 텐 레 스 강 봉 , 강 판 , 강 관

1) 스 텐 레 스 강 봉 (KS D 3706)

기 호 내 력 인 장 강 도 경 도 화 학 성 분 관 련 외 국 규 격

S T S 3 0 4

K g f/ K g f/ H B C S i M n P S N i C r M o A S T M B S D I N J IS

2 1 이 상 5 3이 상

오 스 테 나 이 트 계 A 2 7 6 - 7 6

3 0 4

9 7 0 - 7 0

3 0 4 S 1 5

1 7 4 4 0 - 7 2

1 . 4 3 0 1

X 5 C rN i -

1 8 9

G 4 3 0 3 - 8 1

S U S 3 0 4

1 8 7

이 하

0 .0 8

이 하

1 . 0 0

이 하

2 . 0 0

이 하

0 . 0 4 5

이 하

0 .0 3 0

이 하

8 .0 0

∼

1 0 . 5 0

1 8 . 0 0

∼

2 0 . 0 0

-

S T S 3 0 4 L 1 8 이 상 4 9이 상

1 8 7

이 하

0 .0 3

이 하

1 . 0 0

이 하

2 . 0 0

이 하

0 . 0 4 5

이 하

0 .0 3 0

이 하

9 .0 0

∼

1 3 . 0 0

1 8 . 0 0

∼

2 0 . 0 0

-

3 0 4 L 3 0 4 S 1 2

1 . 4 3 0 6

X 2 C rN i -

1 8 9 S U S 3 0 4 L

S T S 3 1 6 2 1 이 상 5 3이 상

1 8 7

이 하

0 .0 8

이 하

1 . 0 0

이 하

2 . 0 0

이 하

0 . 0 4 5

이 하

0 .0 3 0

이 하

1 0 . 0 0

∼

1 4 . 0 0

1 6 . 0 0

∼

1 8 . 0 0

2 . 0 0

∼

3 . 0 0 3 1 6 3 1 6 S 1 6

1 . 4 4 0 1

X 5 C rN i -

M o 1 8 1 0 S U S 3 1 6

S T S 3 1 6 L 1 8 이 상 4 9이 상

1 8 7

이 하

0 .0 3

이 하

1 . 0 0

이 하

2 . 0 0

이 하

0 . 0 4 5

이 하

0 .0 3 0

이 하

1 2 . 0 0

∼

1 5 . 0 0

1 6 . 0 0

∼

1 8 . 0 0

2 . 0 0

∼

3 . 0 0 3 1 6 L 3 1 6 S 1 2

1 . 4 4 0 1

X 2 C rN i -

M o 1 8 1 0 S U S 3 1 6 L

S T S 3 2 1 2 1 이 상 5 3이 상

1 8 7

이 하

0 .0 8

이 하

1 . 0 0

이 하

2 . 0 0

이 하

0 . 0 4 5

이 하

0 .0 3 0

이 하

9 .0 0

∼

1 3 . 0 0

1 7 . 0 0

∼

1 9 . 0 0

-

3 2 1 3 2 1 S 1 2

1 . 4 5 4 1

X 1 0 C r N i

T i 1 8 9 S U S 3 2 1

(1 ) 기 타 T i 5× C % 이 상

S T S 3 2 9 J 1 4 0 이 상 6 0이 상

오 스 테 나 이 트 퍼 라 이 트

A 2 4 0 - 7 7

3 2 9 S U S 3 2 9 J 1

2 7 7

이 하

0 .0 8

이 하

1 . 0 0

이 하

1 . 5 0

이 하

0 . 0 4 0

이 하

0 .0 3 0

이 하

3 .0 0

∼

6 .0 0

2 3 . 0 0

∼

2 8 . 0 0

1 . 0 0

∼

3 . 0 0

S T S 4 0 3 4 0 이 상 6 0이 상

마 르 텐 사 이 트

A 2 7 6 - 7 5

4 0 3

9 7 0 - 7 0

4 0 3 S 1 7

1 7 4 4 0 - 7 2

1 . 4 0 2 4

X 1 5 C r 1 3 S U S 4 0 3

1 7 0

이 상

0 .1 5

이 하

0 . 5 0

이 하

1 . 0 0

이 하

0 . 0 4 0

이 하

0 .0 3 0

이 하

(1 ) 1 1 . 5 0

∼

1 3 . 0 0

-

S T S 4 1 6 3 5 이 상 5 5이 상

1 5 9

이 상

0 .1 5

이 하

1 . 0 0

이 하

1 . 2 5

이 하

0 . 0 6 0

이 하

0 .1 5 0

이 하

(1 ) 1 2 . 0

∼

1 4 . 0 0

0 . 6 % 이 하

첨 가 할 수

있 음

A 5 8 2 - 7 5

4 1 6 4 1 6 S 2 0 S U S 4 1 6

S T S 4 2 0 J 1 4 5 이 상 6 5이 상

1 9 2

이 상

0 .1 6

∼

0 .2 5

1 . 0 0

이 하

1 . 0 0

이 하

0 . 0 4 0

이 하

0 .0 3

이 하

(1 ) 1 2 . 0 0

∼

1 4 . 0 0

-

4 2 0 4 2 0 S 3 7

1 7 4 4 0 - 7 2

1 . 4 0 2 1

X 2 0 C r 1 3 S U S 4 2 0 J 1

S T S 4 2 0 J 2 5 5 이 상 7 5이 상

2 1 7

이 상

0 .2 6

∼

0 .4 0

1 . 0 0

이 하

1 . 0 0

이 하

0 . 0 4 0

이 하

0 .0 3 0

이 하

(1 )

1 2 . 0 0

∼

1 4 . 0 0

-

4 2 0 S 4 5 S U S 4 2 0 J 2

S T S 4 3 1 6 0 이 상 8 0이 상

2 2 9

이 상

0 .2 0

이 하

1 . 0 0

이 하

1 . 0 0

이 하

0 . 0 4 0

이 하

0 .0 3

이 하

1 .2 5

∼

2 .5 0

1 5 . 0 0

∼

1 7 . 0 0

-A 2 7 6 - 7 5

4 3 1 4 3 1 S 2 9

1 7 4 4 0 - 7 2

1 . 4 0 5 7

X 2 2 C r N i 1 7 S U S 4 3 1

주 ( 1 ) N I은 0 . 6 % 이 하 함 유 하 여 도 좋 다 .

126

2) 열 간 압 연 스 텐 레 스 강 판 (KS D 3705)

3) 배 관 용 스 텐 레 스 강 관 (KS D 3576)

기 호 내 력 인 장 강 도 경 도 화 학 성 분 관 련 외 국 규 격

S T S 3 0 4

K g f/ K g f/ H B C S i M n P S N i C r M o A S T M B S D IN J IS

2 1 이 상 5 3이 상1 8 7

이 하

0 .0 8

이 하

1 .0 0

이 하

2 .0 0

이 하

0 .0 4 5

이 하

0 .0 3 0

이 하

8 . 0 0

∼

1 0 . 5 0

1 8 . 0 0

∼

2 0 . 0 0

-

A 1 6 4 - 7 4

3 0 4

1 4 4 9 - 7 5

3 0 4 S 1 5

1 7 4 4 0 - 7 2

1 . 4 3 0 1

X 5 C r N i -

1 8 9

G 4 3 0 4 - 8 1

S U S 3 0 4

S T S 3 0 4 L 1 8 이 상 4 9이 상

1 8 7

이 하

0 .3 0

이 하

1 .0 0

이하

2 .0 0

이하

0 .0 4 5

이하

0 .0 3 0

이하

9 . 0 0

∼

1 3 . 0 0

1 8 . 0 0

∼

2 0 . 0 0

-

3 0 4 L 3 0 4 S 1 2

1 . 4 3 0 1

X 2 C r N i -

1 8 9 S U S 3 0 4 L

S T S 3 1 6 2 1 이 상 5 3이 상

1 8 7

이 하

0 .0 8

이 하

1 .0 0

이하

2 .0 0

이하

0 .0 4 5

이하

0 .0 3 0 1 0 . 0 0

∼

1 4 . 0 0

1 6 . 0 0

∼

1 8 . 0 0

2 . 0 0

∼

3 . 0 0 3 1 6 3 1 6 S 1 6

1 . 4 4 0 1

X 5 C r N i -

1 8 9 S U S 3 1 6

S T S 3 1 6 L 1 8 이 상 4 9이 상

1 8 7

이 하

0 .0 3

이 하

1 .0 0

이하

2 .0 0

이하

0 .0 4 5

이하

0 .0 3 0

이하

1 2 . 0 0

∼

1 5 . 0 0

1 6 . 0 0

∼

1 8 . 0 0

2 . 0 0

∼

3 . 0 0 3 1 6 L

3 1 6 S 1 2

1 . 4 4 0 1

X 2 C r N i -

M o 1 8 1 0 S U S 3 1 6 L

기 호 내 력인 장 강

도경 도 화 학 성 분 관 련 외 국 규 격

S T S 3 0 4 T P

K g f/ K g f/ H B C S i M n P S N i C r M o A S T M B S D IN J IS

2 1 이 상 5 3 이 상 -0 .0 8

이 하

1 . 0 0

이 하

2 . 0 0

이 하

0 . 0 4 0

이 하

0 . 0 3 0

이 하

8 . 0 0

∼

1 1 . 0 0

1 8 . 0 0

∼

2 0 . 0 0

-

A 3 1 2 - 7 9 a

T P 3 0 4

3 6 0 5 - 7 3 G 3 4 5 9 - 7 8

S U S 3 0 4 T P

S T S 3 0 4 L T P 1 8 이 상 4 9 이 상 -

0 .0 3

이 하

1 . 0 0

이하

2 . 0 0

이하

0 . 0 4 0

이하

0 . 0 3 0

이하

9 . 0 0

∼

1 3 . 0 0

1 8 . 0 0

∼

2 0 . 0 0

-

T P 3 0 4 L S U S 3 0 4 L T P

S T S 3 1 6 T P 2 1 이 상 5 3 이 상 -

0 .0 8

이 하

1 . 0 0

이하

2 . 0 0

이하

0 . 0 4 0

이하

0 . 0 3 0 1 0 . 0 0

∼

1 4 . 0 0

1 6 . 0 0

∼

1 8 . 0 0

2 . 0 0

∼

3 . 0 0 T P 3 1 6 S U S 3 1 6 T P

S T S 3 1 6 L T P 1 8 이 상 4 9 이 상 -

0 .0 3

이 하

1 . 0 0

이하

2 . 0 0

이하

0 . 0 4 0

이하

0 . 0 3 0

이하

1 2 . 0 0

∼

1 6 . 0 0

1 6 . 0 0

∼

1 8 . 0 0

2 . 0 0

∼

3 . 0 0 T P 3 1 6 L S U S 3 1 6 L T P

127

2 . 라이닝용 고무(천연고무) 재질

2.1 천연고무의 일반적 특성

2 .2 천연고무의 액질별 재질선정 및 주요 용도

항 목천 연 고 무

경 질 고 무 (HRL) 연 질 고 무 (SRL)

비 중 1.10∼ 1.50 1.00∼ 1.80

인 장 강 도 (kgf/ ) 200∼ 600 50∼ 250

신 장 율 (%) 2.0∼ 25.0 250∼ 650

경 도 쇼 아 D형 60∼ 90 JIS A형 35∼ 80

굽 힘 강 도 (kgf/ ) 700∼ 1000 -

압 축 강 도 (kgf/ ) 550∼ 850 -

충 격 강 도 ( k g fㆍ / ) 10∼ 20 -

최 적 고 유 저 항 (Ω ㆍ ) 10 13 ∼ 10 15 10 10 ∼ 10 14

비 열 (Cal/g / ) 0.28∼ 0.33 0.3∼ 0.6

열 전 도 율 (Kcal/ mㆍ hㆍ ) 0.15∼ 0.20 0.20∼ 0.45

내 전 압 (KV/m m) 20∼ 38 10∼ 20

철 모 체 와 의 접 착 력 (kg f/ ) 100이 상 60이 상

재 질 일 반 성 능 주 요 용 도 펌 프 사 용고 무 의 경 도 범 위

천 연 경 질 고 무

(HRL)

일 반 내 약 품 성

내 산 성

내 염 소 가 스 성

내 열 용

일 반 내 약 품 용

탱 크 기 기 , 특 히

펌 프 용 으 로

많 이 사 용 함 .

쇼 아 D형

70∼ 80

천 연 연 질 고 무

(SRL)

내 마 모 성

내 충 격 성

염 산 계 통 에 좋 다 .

Sludg e 펌 프 용

으 로 많 이

사 용 함 .

JIS A형

50∼ 65

128

3. 규격 , 기준 , 용도에 따르는 펌프 재료의 예

3 .1 상온수용 범용 펌프

특 별 히 부 식 성 을 문 제 로 되 지 않 는 상 온 수 , 우 물 물 , 배 수 등 을 취 급 하 는 범 용 펌 프

에 대 하 여 는 KS에 규 격 화 되 어 있 다 . 이 들 규 격 중 에 서 펌 프 주 요 부 품 의 재 료 를 발

췌 하 여 나 타 내 면 아 래 와 같 다 . 그 러 나 이 들 과 동 등 이 상 의 재 료 의 사 용 은 인 정 되 고

있 다 .

규 격 번 호

명 칭

펌 프 형 식

흡 입 구 경

펌 프 본 체 회 전 차 주 축 기 타

KS B 7501

1987

소 형 볼 류 트 펌 프

편 흡 입 다 단

32∼ 200mm

GC150 BC6

GC 150

ST S 304

SSC 13

SM 30C

ST S403

라 이 너 링 :

BC6,BsC2,GC150

KS B 7505

1980

소 형 다 단

원 심 형 펌 프

편 흡 입 형

터 어 빈 펌 프

또 는 볼 류 트

펌 프

40∼ 150mm

단 수 :2∼ 10

GC150 BC6

GC 150

(안 내 깃

포 함 )

SM 30C

ST S403

라 이 너 링 및 부 시 류 :

BC6,BsC2,GC150

슬 리 브 :

BC6, GC150

평 형 원 판 또 는 평 형

피 스 톤 :

BC6,GC150

평 형 사 이 트 :

BC6, Bs C2, GC200KS B 6318

1987

양 흡 입 볼 류 트

펌 프

양 흡 입 원 심 형

다 단

200∼ 500m m

GC150 BC2

GC150

SM 30C

ST S403

슬 리 브 :

BC6, STS403,S SC1

GC200

KS B 6319

1985

수 봉 식 진 공

일 반 용 수 봉 식

진 공 펌 프

(통 칭 NASH펌 프 )

GC150

SSC 14

BC3

GC150

SSC14

SM 30C

ST S403-

ST S316

슬 리 브 :

BC3,SSC1,ST S316

포 트 실 린 더 ,포 트 콘 ,

129

표 계 속

3.2 양수 배수 펌프

규 격 번 호

명 칭

펌 프 형 식

흡 입 구 경

펌 프 본 체 회 전 차 주 축 기 타

펌 프 20∼ 150 포 트 플 레 이 트 :

BC6, GC200, SSC14

KS B 6321

1987

배 수 용 수 중

모 타 펌 프

편 흡 입 , 단 단

원 심 형

40∼ 100

케 이 싱

상 부 케 이 싱 GC150

부 착 아 답 타 BC6

흡 입 프 레 임 BsC2

흡 입 카 바

흡 입 케 이 싱 GC150

토 출 케 이 싱 SS400

바 깥 케 이 싱 SPP

SPPS

STS410

SM 30C

BC6

PBrC2A

GC150

라 이 너 링 :

BC6,Bs C2,GC150

ST S410B

베 어 링 메 탈 :

특 수 청 동 또 는 합 성

수 지 ,합 성 고 무

스 트 레 이 나 :

ST S403CP

SS400

GC150

펌프형식

부품명 및 재료

회전차 회전차보스 케이싱 토출관

토출곡관

주 축 축슬리브 축

보호관

편흡입볼류트

펌프(다단포함)

청동주물 - 회주철

Duct ile

- 기계구조용

탄소강

청동주물

양흡입볼류트

펌프(다단포함)

청동주물 - 회주철 - 기계구조용

탄소강

청동주물

스텐레스강

사

류

펌

프

횡축 청동주물

탄소강주물 -

회주철 기계구조용

탄소강

청동주물

스텐레스강

입축 일반구조용

압연강재

회주철

기계구조등

탄소강

스텐레스강

스텐레스강 배관용

스텐레

스강관

130

표 계 속

주 ) (1) 고 양 정 볼 류 트 펌 프 (양 흡 입 및 입 축 )는 대 체 로 양 정 80m 이 상 인 경 우 에 대 하

여 는 다 음 재 료 를 사 용 하 는 것 이 바 람 직 하 다 .

회 전 차 : 스 텐 레 스 주 강 , 케 이 싱 : Ductile 주 철 , 주 강

(2) 비 교 적 대 형 인 경 우 나 , 특 히 수 질 이 나 쁜 경 우 에 는 회 전 차 는 스 텐 레 스 주 강

을 사 용 하 는 것 이 바 람 직 하 다 .

( 3) 비 교 적 대 형 펌 프 인 경 우 는 (구 경 2,200m 정 도 ) 케 이 싱 의 일 부 를 강 판 재 로

제 작 할 수 도 있 다 .

( 4) 볼 류 트 펌 프 의 표 준 품 에 서 는 회 전 차 를 회 주 철 재 인 것 도 있 다 .

( 5) 위 의 표 는 일 본 농 림 수 산 성 기 준 에 의 한 양 수 ㆍ 배 수 펌 프 의 주 요 부 재 질 임 .

3.3 하수도용 펌프

펌프형식


회전차 회전차보스 케이싱 토출관

토출곡관

주 축 축슬리브 축

보호관

축

류

펌

프

횡축청동주물

탄소강주물

회주철 회주철 - 기계구조용

탄소강

청동주물

스텐레스강

입축

일반구조용

압연강재

회주철

기계구조용

탄소강

스텐레스강

스텐레스강 배관용

스텐레

스강관

입축볼류트

펌프

청동주물

탄소강주물

- 회주철 - 기계구조용

탄소강

스텐레스강

설비

명칭펌프형식


구분 케이싱류 회전차 주축 라이너 슬리브 중간측 보호관

주

펌

프

입축

볼류트

사류펌프

A GC250 13Cr

스텐레스

주강

탄소강

또는13Cr

스텐레스강

13Cr

스텐레스강

또는 주강

13Cr

스텐레스강

또는 13Cr

스텐레스주강

탄소강

-

131

표 계 속

주 ) (1) 표 중 의 케 이 싱 류 는 하 기 의 부 품 을 나 타 낸 다 .

입 축 볼 류 트 사 류 펌 프 : 볼 류 트 케 이 싱 , 흡 입 케 이 싱 . 토 출 케 이 싱

입 축 사 류 펌 프 : 토 출 케 이 싱 , 토 출 곡 관 , 양 수 관 , 흡 입 벨 마 우 스

수 중 오 수 펌 프 : 볼 류 트 케 이 싱

(2) 위 의 표 는 일 본 하 수 도 사 업 단 기 준 에 의 한 하 수 도 용 펌 프 의 주 요 부 재 질 임 .

설 비

명 칭

펌 프 형 식부 품 명 및 재 료

구 분 케 이 싱 류 회 전 차 주 축 라 이 너 슬 리 브 중 간 측 보 호 관

설

비

B GC 250 18Cr- 8Ni

스 텐 레 스

주 강

탄 소 강

또 는 13Cr

스 텐 레 스 강

18Cr- 8Ni

스 텐 레 스

또 는 주 강

18Cr- 8Ni

스 텐 레 스 강

또 는

18Cr- 8Ni

스 텐 레 스 주 강

탄 소 강

-

입 축 사 류

펌 프

A GC250 13Cr

스 텐 레 스

주 강

탄 소 강

또 는 13Cr

스 텐 레 스 강

13Cr

스 텐 레 스 강

또 는 주 강

13Cr

스 텐 레 스 강

또 는 13Cr


탄 소 강18Cr- 8Ni

스 텐 레 스 강

B GC250 18Cr- 8Ni

스 텐 레 스

주 강

탄 소 강

또 는 13Cr

스 텐 레 스 강

18Cr- 8Ni

스 텐 레 스 강

또 는 주 강

18Cr- 8Ni

스 텐 레 스 강

또 는 13Cr- 8Ni


탄 소 강 18Cr- 8Ni

스 텐 레 스 강

수 중 오 수

펌 프

( 주 펌 프

용

150mm

이 상 )

A 주 철

주 철

13Cr

스 텐 레 스

주 강

- - - -

B 주 철 13Cr

스 텐 레 스

주 강 또 는

18Cr- 8Ni

스 텐 레 스

주 강

13Cr

스 텐 레 스 강

- - - -

132

표계속

설 비 명 칭펌 프 명 칭 , 형 식

부 품 명 및 재 료

케 이 싱 회 전 차 주 축 흡 입 카 바 스 리 브 공 동 베 드 , 기 타

송 풍 기

설 비

강 제 윤 활

설 비

냉 각 수

펌 프

G C 2 0 0 이 상 B C 3 . 6 S M 3 5 C 이 상 - S T S 3 0 4 -

최 초

침 전 지

설 비

오 니 펌 프

설 비

최 초

침 전 지

오 니 펌 프

무 폐 쇄 형

오 니 펌 프

G C 2 0 0 이 상 고 C r 주 철

( C r 〉 2 0 % )S M 3 5 C 이 상

( 슬 리 브 부 착 )고 C r 주 철

(C r 〉 2 0 % )

그 랜 드 패 킹 방 식 :S T S 4 2 0 J 1 으 로 내

식 , 내 마 모 재 가 공

메 카 니 칼 씰 방 식 :S T S 3 0 4

G C 2 0 0이 상

또 는

S S 4 0 0

최 종

침 전 지

설 비

오 니 펌 프

설 비

반 송

오 니 펌 프무 폐 쇄 형

오 니 펌 프

G C 2 0 0 이 상 고 C r 주 철

( C r 〉 2 0 % )S M 3 5 C 이 상

( 슬 리 브 부 착 )S T S 3 0 4

고 C r 주 철

(C r 〉 2 0 % )

그 랜 드 패 킹 방 식 :S T S 4 2 0 J 1 으 로 내

식 , 내 마 모 재 가 공

메 카 니 칼 씰 방 식 :S T S 3 0 4

G C 2 0 0또 는

S S 4 0 0

잉 여

오 니 펌 프

액 체 염 소

소 독 설 비

염 소

주 입 장 치

급 수 가 압

펌 프

단 단

또 는

횡 축 편 흡 입

G C 2 0 0 이 상 B C 6 S M 3 5 C 이 상 - B C 6 -

염 소 가 스

중 화 장 치

가 성 소 다

용 액 펌 프

횡 축 편 흡 입 P V C P V C S T S 3 0 4 - - G C 2 0 0

오 니 소 화

탱 크 설 비

오 니 펌 프

설 비

오 니 농 축

탱 크

오 니 펌 프

무 폐 쇄 형

오 니 펌 프

G C 2 0 0 이 상 고 C r 주 철

( C r 〉 2 0 % )S M 3 5 C ∼ S M 4 5 C( 슬 리 브 부 착 )

고 C r 주 철

(C r 〉 2 0 % )

그 랜 드 패 킹 방 식 :

S T S 4 2 0 J 1 으 로

내 식 , 내 마 모 재 가 공

메 카 니 칼 씰

방 식 : S T S 3 0 4

G C 2 0 0또 는

S S 4 0 0

오 니 소 화

탱 크 설 비

1 차 , 2차

탱 크 용

오 니 펌 프

탈 유 설 비 세 정 수

급 수 펌 프

G C 2 0 0 이 상 B C 3 ∼ 6 S M 3 5 C 이 상 - S T S 3 0 4 G C 2 0 0또 는

S S 4 1급 수 설 비 급 수 펌 프 단 단 또 는

다 단 볼 류 트

펌 프

G C 2 0 0 이 상 B C 3 ∼ 6 S M 3 5 C 이 상 - S T S 3 0 4 Ej e c t o r :M a k e r 표 준

배 관 : S P P세 정 오 니

펌 프 설 비

오 니 세 정

탱 크

오 니 펌 프

무 폐 쇄 형

오 니 펌 프

오 니 펌 프 설 비 , 오 니 농 축 탱 크 오 니 펌 프 와 동 일 재 료

진 공 탈 수

설 비

오 니 이 송

설 비

오 니 이 송

펌 프

무 폐 쇄 형

오 니 펌 프

G C 2 0 0 고 C r 주 철 S M 3 5 C ∼ S M 4 5 C( S T S 3 0 4슬 리 브 부 착

또 는 S T S 3 0 4

고 C r 주 철 - G C 2 0 0 또 는

S S 4 0 0

진 공 로

과 기 설 비

로 액 펌 프 원 심 형

자 흡 식

펌 프

G C 2 0 0 이 상 G C 2 0 0 이 상 S T S 3 0 4 - - -

진 공 펌 프 횡 형 액 봉 식

진 공 펌 프

G C 2 0 0 이 상 G C 2 0 0 이 상 S M 3 5 C 사 이 렌 샤 겸

세 퍼 레 이 터 :S S 4 0 0

부 대 설 비 급 수 펌 프 G C 2 0 0 이 상 사 용 조 건 에

적 절 한 것

S M 3 5 C 이 상 - S T S 3 0 4

가 압

탈 수 설 비

오 니 이 송

설 비

오 니 이 송

펌 프

무 폐 쇄 형

오 니 펌 프

오 니 소 화 탱 크 설 비 의 오 니 펌 프 설 비 . 오 니 농 축 탱 크 오 니 펌 프 와 같 은 재 질

가 압 로

과 기 설 비

오 니 투 입

펌 프

무 폐 쇄 형

오 니 펌 프

고 C r 주 철

( C r 〉 2 0 % )고 C r 주 철

( C r 〉 2 0 % )S M 3 5 C ∼ S M 4 5 C( 스 리 브 부 착 )

고 C r 주 철

(C r 〉 2 0 % )그 랜 드 패 킹 방 식 :S T S 4 2 0 J 1 으 로

내 식 , 내 마 모 재

가 공

메 카 니 칼 씰

방 식 : S T S 3 0 4

133

표계속

주 . 근 래 에 들 어 서 는 무 폐 쇄 형 오 니 펌 프 대 신 에 추 진 공 동 형 ( 편 심 스 큐 류 형 ) 펌 프 를 사 용 하 는 경 우 가 늘 고 있 다 .

3.4 해수용 펌프

사 용 목 적 에 따 라 서 각 종 의 금 속 재 료 가 이 용 되 고 있 으 나 재 료 선 정 시 에 는 재 료 단

체 (單體 )의 내 식 성 , 기 계 적 강 도 를 고 려 하 는 것 은 물 론 해 수 의 온 도 , 농 도 및 유 속 과

사 용 재 료 의 내 Erosion, Corrosion성 , 이 종 금 속 재 료 의 조 합 에 의 한 전 기 화 학 적 부

식 등 , 구 조 상 의 설 계 에 유 의 하 는 것 이 중 요 하 다 .

또 한 , 펌 프 의 사 용 환 경 , 사 용 조 건 , 사 용 내 용 년 수 , 중 요 도 , 안 전 성 등 을 고 려 하 여 가

장 기 계 적 인 재 료 를 선 택 하 여 야 한 다 . 일 반 적 인 재 료 의 조 합 예 를 다 음 표 에 나 타 내 었

다 .

설 비 명 칭 펌 프 명 칭 , 형 식

부 품 명 및 재 료

케 이 싱 회 전 차 주 축 흡 입 카 바 스 리 브 공 동 베 드 ,기 타

수 압 펌 프 단 단 또 는

다 단 원 심

펌 프

G C 2 0 0이 상 B C 3∼ 6 S M 3 5 C 이 상 - - G C 2 0 0 이 상

또 는 S S 4 0 0

부 대 설 비 급 수 펌 프 상 동 진 공 탈 수 설 비 의 부 대 설 비 . 급 수 펌 프 와 같 은 재 료

원 심

탈 수 설 비

오 니 이 송

설 비

오 니 이 송

펌 프

무 폐 쇄 형

오 니 펌 프

- 고 C r 주 철

( C r 〉 2 0 % )S 3 5 C ∼ S 4 5 C

( 슬 리 브 부 착 )

고 C r 주 철

( C r 〉 2 0 % )

그 랜 드 패 킹 방 식 :

S T S 4 2 0 J 1 으 로

내 식 , 내 마 모 재

가 공

메 카 니 칼 씰

방 식 : S T S 3 0 4

-

부 대 설 비 급 수 펌 프 단 단 또 는

다 단 원 심

펌 프

G C 2 0 0이 상 G C 2 0 0 상 당

품 이 상

S M 3 5 C 이 상 - S T S 3 0 4

벨 트

프 레 스

탈 수 설 비

부 대 설 비 급 수 펌 프

오 니

소 각 설 비

배 연

처 리 설 비

가 성 소 다

순 환 펌 프

횡 축

편 흡 입

P V C P V C S T S 3 0 4 - - G C 2 0 0 이 상

또 는 S S 4 0 0

세 정 수

순 환 펌 프

원 심 펌 프 고 C r 주 철

또 는 G C ＋

고 무 라 이 닝

고 C r 주 철

또 는 G C ＋

고 무 라 이 닝

S T S 3 0 4

또 는 S M 3 5 C

이 상 ＋

S T S 3 0 4 슬 리 브

- - -

급 수 펌 프 횡 축

원 심 펌 프

M a k e r 표 준

134

사 용 예 )

구 분 1,2 : 조 선 소 도 크 배 수 , 소 화 용 등 사 용 빈 도 및 접 수 빈 도 가 작 은 펌 프 류

구 분 5 : 박 용 펌 프 등

구 분 3,4,6,7 : 발 전 소 냉 각 수 순 환 용 , 해 수 담 수 화 Plan t용 등 , 연 속 운 전 으 로

신 뢰 성 이 중 요 시 되 는 펌 프 류

구 분 케 이 싱 회 전 차 주 축 라 이 너 링 축 슬 리 브 양 수 관

1 GC200,250에 타 르

에 폭 시 또 는 에 폭 시

Coatin g, 라 이 닝

BC2,3,6

ST S 304

ST S 316

ST S 316L

ST S329J1

BC2,3,6

ST S 304

ST S 316

ST S 316L

ST S329J1

GC200,250에 타 르

에 폭 시 또 는 에 폭 시

Coat ing, 라 이 닝

SSC13,14

16, 11

SSC13,14,162 2%NiGC(Ni주 철 )에

타 르 에 폭 시 도 장

2% NiGC(Ni주 철 )에

타 르 에 폭 시 도 장

NiCrGC(NiCr주 철 )

에 타 르 에 폭 시

도 장

NiCrGC(NiCr주 철 )

에 타 르 에 폭 시

도 장

3 Resist 주 철

T ype D2,D2B

Resis t 주 철

T ype D2,D2B

4 SSC 13,14,16ST S 316L

(스 텐 레 스 강 관 또 는 판 )

5 BC 2,3,6 BC2,3,6 BC2,3,6 BC2,3,6 BC2,3,6

6

A ℓ BC2,3 Aℓ BC2,3 모 넬 ,

K 모 넬 ,

(니 켈 동

합 금 )

Aℓ BC2,3 Aℓ BC2,3

모 넬 ,K모 넬

7

SSC 23

(Carpen ter20 상 당

주 물 )

SSC 23 A ST M-

B427

(카 벤 터

20 상 당

봉 강 )

SSC 23 A ST M-

B427

SSC 23

AST M- B463

(Carpente r20 상 당 강 판 )

135

3.5 고온용 펌프

열 매 , 열 유 등 을 취 급 하 는 고 온 펌 프 , 열 수 순 환 용 등 의 고 온 , 고 압 펌 프 나 고 온 , 고

압 , 고 양 정 의 보 일 러 급 수 펌 프 등 의 재 료 에 대 하 여 는 고 온 도 에 서 의 내 력 , 인 장 강 도 ,

Creep 강 도 의 저 하 를 고 려 할 필 요 가 있 다 . Mo, Cr, Mn, Ni등 의 원 소 의 첨 가 는 재 료

의 고 온 강 도 를 높 이 는 효 과 가 있 다 .

더 욱 이 보 일 러 Plan t의 급 수 나 보 일 러 수 에 대 하 여 는 KS B 6209에 서 보 일 러 의 종

류 , 압 력 에 대 하 여 수 질 (PH값 , 전 기 전 도 율 등 )이 규 정 되 어 있 으 므 로 , 이 것 에 대 한 내

식 성 과 동 시 에 고 속 류 에 대 한 내 침 식 성 을 고 려 할 필 요 가 있 다 . 다 음 표 에 는 고 온 펌

프 의 각 종 용 도 에 따 라 서 추 천 되 는 재 료 의 예 를 나 타 내 었 다 .

분류 용 도 사용온도 케이싱 회 전 차 주 축

고

온

펌

프

열매펌프 150∼380 미하나이트주철

구상 흑연 주철

탄소강 주강

미하나이트주철

구상 흑연 주철

13%Cr 스텐레스

주강

탄소강

13%Cr 스텐레스강

CrMo강

용융염펌프 200∼500 CrMo 주강

13% Cr 스텐레스

주강

13%Cr 스텐레스

주강

CrMo강

열유펌프 ∼400 탄소강 주강,

CrMo 주강

13% Cr 스텐레스

주강

13%Cr 스텐레스

주강

13%Cr

스텐레스강

CrMo강

고

온

고

압

펌

프

보일러

급수펌프

보일러

순환펌프

105∼200

200∼420

미하나이트주철

탄소강 주강,

CrMo 주강

13% Cr 스텐레스

주강

청동

인청동

미하나이트 주철

저 Ni 주철

13%Cr 스텐레스

주강

탄소강

13%Cr 스텐레스강

CrMo강

NiCrMoV강

136

3.6 저온용 펌프

금 속 재 료 는 저 온 으 로 되 면 인 장 강 도 및 경 도 는 증 가 하 지 만 신 장 과 신 축 성 은 저 하

한 다 . 이 때 문 에 LNG 등 의 액 화 가 스 를 취 급 하 는 펌 프 의 재 료 는 저 온 에 따 른

주 . 기 타 양 액 및 용 도 에 따 른 펌 프 의 재 질 조 합 에 대 하 여 는 HI(Amer ican Hydraulic Ins titut e)

S tandards 및 API 610 (Amer ican Pet roleum Institute, Centr ifuga l Pumps Gener ral Ref inery

Services )을 참 고 하 거 나 제 작 자 와 협 의 하 여 정 한 다 .

분 류 액 화 가 스 ㆍ 빙 점 응 용 분 야 사 용 금 속 재 료 펌 프 사 용 예

냉

동

범

위

부 탄 - 0.6암 모 니 아 - 33.6염 소 - 33.6프 레 온 22 - 40.6프 로 판 - 42프 로 필 렌 - 43

탄 산 가 스 - 78.5아 세 틸 렌 - 84에 탄 - 89

에 치 렌 - 104

산 화 질 소 - 151LPG - 160메 탄 - 161산 소 - 183알 곤 - 185.7붕 소 - 187질 소 - 196

네 온 - 246수 소 - 253헬 륨 - 263

0

- 50

- 100

- 150

- 200

- 250

- 273

석 유 정 제 시 프 로 판

탈 루혈 장 의 냉 동 건 조

염 소 의 액 화석 유 정 제 시 아 황 산

가 스 의 탈 루

페 니 실 린 의 냉 동 건 조아 황 화 질 소 의 정 제

천 연 가 스 의 액 화

도 시 가 스 ,전 력 관 계

우 주 , 항 공 관 계

코 크 스 로 (爐 )가 스 에 서에 치 렌 분 리

액 화 공 기 등 의 제 조

천 연 가 스 에 서 헬 륨 추 출

헬 륨 액 화

전 자 .전 기 공 학 (초 전 도 현 상 )

조 밀 한 저 탄 소 강

(S i계 또 는 Mn계 )

2.5%Ni강

3.5% Ni강

9% Ni강

동 합 금

Ni합 금

액 화 부 탄 이 송

에 치 렌 플 펜 트 내

액 체 이 송액 염

프 레 온

액 화 프 로 판 이 송

에 첼 렌 플 렌 트 의

탈 메 탄 용

액 화 에 탄

LNG용

액 화 산 소 (LO2)

액 화 질 소 (예 냉 용 )(LN2)

액 체 수 소 (LH2)액 체 헬 륨

저

온

초

저

온

극

저

온

137

성 질 을 특 별 히 세 심 하 게 검 토 하 지 않 으 면 안 된 다 . 연 강 에 서 Ni 원 소 의 첨 가 는 저 온

에 서 의 충 격 값 저 하 의 대 책 이 되 고 , 전 이 온 도 를 내 리 는 효 과 가 있 다 . 또 한 순 도 가 높

은 Al 합 금 , 동 합 금 , Ni합 금 및 오 스 테 나 이 트 스 텐 레 스 강 은 저 온 에 서 충 격 값 의 급 격

한 저 하 가 없 으 므 로 저 온 재 료 로 흔 히 사 용 되 고 있 다 . 다 음 표 에 각 종 액 화 가 스 의 공

업 적 응 용 분 야 와 사 용 재 료 의 예 를 표 시 한 다 .

4. 부식과 방식

4.1 금속의 전위

1) 이 온 화 경 향

금 속 이 환 경 속 의 다 른 물 질 과 불 필 요 한 화 학 적 또 는 전 기 화 학 적 반 응 을 일 으 켜 표

면 에 서 변 질 하 여 그 모 양 이 흐 트 러 지 거 나 썩 어 서 삭 는 것 과 같 은 소 손 현 상 을 금 속

부 식 이 라 한 다 . 금 속 이 유 체 와 접 해 있 을 때 에 생 기 는 부 식 은 금 속 이 접 하 는 유 체 와

의 사 이 에 화 학 반 응 을 해 서 금 속 화 합 물 을 생 성 시 키 므 로 활 성 이 큰 금 속 일 수 록 반

응 하 기 쉽 고 부 식 되 기 도 쉽 다 . 유 체 속 에 서 불 순 물 인 금 속 이 있 을 때 에 는 두 종 류 의

금 속 간 에 전 지 가 형 성 되 어 서 저 전 위 의 금 속 표 면 이 이 온 화 되 어 흘 러 나 와 부 식 한 다 .

일 반 적 으 로 활 성 이 큰 금 속 일 수 록 전 위 가 낮 고 활 성 이 작 은 금 속 일 수 록 전 위 가 높

다 . 각 종 금 속 원 소 의 전 극 전 위 와 활 성 (이 온 化傾向 )은 다 음 과 같 다 .

이 온 화 경 향 소 이 온 화 경 향 대

(高電位 ) (低電位 )

Au,Pt,Ag ,Cu,(H),Pb,Sn,Ni,Co,Cd,Fe,Cr,Zn ,Mn,Al,Mg ,Ca,,Na,Ba,K

위 의 순 서 에 따 라 전 극 전 위 (電極電位 )가 높 고 활 성 이 작 으 며 이 온 화 경 향 이 작 은

금 속 일 수 록 전 기 화 학 적 부 식 에 대 해 서 강 하 다 . 이 것 은 순 화 학 적 부 식 의 경 우 및 산

(酸 )에 대 한 경 우 에 도 대 략 같 은 경 향 이 라 고 한 다 .

2) 해 수 중 에 서 의 금 속 전 위

실 지 로 금 속 은 합 금 으 로 사 용 되 는 경 우 가 많 다 . 합 금 의 경 우 는 금 속 원 소 와 는 달 리

금 속 표 면 의 조 직 이 균 일 하 다 고 생 각 되 므 로 금 속 표 면 상 에 국 부 전 지 (局部電池 )가 생

겨 저 전 위 (低電位 )의 부 분 이 부 식 되 게 된 다 . 합 금 및 금 속 원 소 의 전 극 전 위 (電極電位 )

는 다 음 표 와 같 다 .

138

金屬 의 固有電位

白金 +0.33V

金 +0.18

스 테 인 레 스 (18Cr- 8Ni- 3Mo) - 0.04

銀 - 0.06

스 테 인 레 스 (18Cr- 8Ni) - 0.08

모 넬 (67Nc- 30Cu) - 0.10

靑銅 - 0.14

黃銅 (85015) - 0.15

銅 - 0.17

(標準水素電極 ) - 0.24

니 켈 - 0.24

黃銅 (60Cu- 30Zn) - 0.27

失錫 - 0.46

鉛 - 0.50

鋼 , 鐵 - 0.45∼ 0.65

듀 랄 루 민 - 0.61

알 루 미 늄 - 0.78

亞鉛 - 0.07

마 그 네 슘 - 1.60

海水中 , 飽和甘永基準

펌 프 의 구 성 재 료 가 받 는 부 식 은 상 기 의 부 식 외 에 유 수 에 따 른 충 격 , 캐 비 테 이 션 ,

유 체 속 의 고 형 물 에 의 한 마 모 가 가 해 진 다 . 또 한 유 체 가 해 수 인 경 우 는 해 수 의 성 상

(性狀 )이 장 소 와 때 에 따 라 다 르 고 , 부 식 의 상 태 도 여 러 가 지 이 므 로 활 성 이 큰 합 금

이 언 제 나 부 식 이 심 하 다 고 할 수 는 없 음 에 유 의 하 여 야 한 다 .

5) 부 식 작 용 에 관 계 하 는 요 소

펌 프 각 부 위 에 부 식 작 용 은 그 원 인 이 반 드 시 단 순 한 것 은 아 니 며 그 표 현 방 식 도

대 단 히 복 잡 하 다 . 그 러 나 부 식 의 원 인 이 되 는 여 러 요 인 중 에 는 필 연 적 으 로 기 준 이

되 는 것 이 있 다 . 아 래 에 그 기 준 이 되 는 요 소 에 대 하 여 간 단 히 서 술 한 다 .

a) 액 의 종 류 , 농 도 , 성 분 , pH 값

PH:14 7 3

← 알 카 리 → 중 성 ← 산 →

b) 액 온

온 도 가 높 을 수 록 부 식 이 생 기 기 쉽 다 . 또 pH 값 이 낮 아 진 다 .

139

c) 용 존 산 소 량

많 을 수 록 부 식 이 생 기 기 쉽 다 . 그 림 3.1에 용 존 산 소 가 부 식 에 끼 치 는 영 향 을 표

시 한 다 .

d) 유 속

일 반 적 으 로 빠 를 수 록 부 식 이 생 기 기 쉽 다 . 그 러 나 스 테 인 레 스 강 과 같 은 것 은

유 속 이 빨 라 지 고 산 소 의 공 급 이 많 아 지 면 산 화 물 표 면 기 막 이 한 층 완 전 하 게 되

어 내 식 성 이 좋 아 진 다 . 각 종 재 료 에 대 한 식 염 수 유 속 의 영 향 을 그 림 3.2에 표

시 한 다 .

e) 금 속 표 면 조 직 의 균 일 정 도

f) 접 액 부 재 료 의 조 합 및 표 면 적 비 , 상 호 거 리

140

g ) 금 속 표 면 의 현 상

돌 기 부 , 캐 비 테 이 션 의 발 생 부 위 , 충 격 류 를 받 는 부 위 는 부 식 이 생 기 기 쉽 다 .

h ) 재 료 가 응 력 을 받 고 있 는 부 분 은 부 식 이 생 기 기 쉽 다 .

4.2 부식의 종류와 그 원인 , 대책

부 식 의 종 류 부 식 의 형 태 와 원 인 대 책

전 면 부 식

( U n i f o r m a t t a c k )

전 면 에 균 일 하 게 부 식 되 며 , 보 통 볼 수 있 는 철 의

붉 은 녹 등 이 이 종 류 의 부 식 이 다 .

통 상 은 부 식 여 유 를 고 려 하 는 등 의 대 책 이 있 으 나 부 식 의

진 행 이 급 속 한 경 우 에 는 방 청 처 리 또 는 재 질 의 재 검 토 를

행 한 다 .

공 식 ( 침 식 )

( P i t t i n g

c o r r o s i o n )

스 텐 레 스 강 , 특 히 1 3 % C r 등 에 서 는

( 1 ) P H 〉 3 인 약 한 부 식 환 경

( 2 ) C l , B r 등 할 로 겐 이 온 의 존 재

( 3 ) 산 소 또 는 산 화 성 금 속 의 존 재 등 에 의 해

부 식 공 을 생 성 시 키 는 수 가 있 다 .

이 것 을 공 식 이 라 말 한 다 . 더 욱 이 해 수 중 의

동 합 금 의 콘 덴 샤 관 등 에 서 볼 수 있 다 .

내 공 식 성 스 텐 레 스 강 으 로 서 는 M o , C u를 첨 가 하 여 C 량 을

감 소 시 킨 것 , 예 를 들 면 S T S 3 1 6 , 3 1 6 L , 3 1 7 , 3 1 7 L 이

있 다 .

방 지 법 으 로 서 는

( 1 ) M o , S i의 첨 가

( 2 ) 음 극 방 식 법

( 3 ) 미 리 크 롬 산 용 액 중 에 침 입 시 켜 부 동 태 화 처 리 한 다 .입 계 부 식

( In t e r g r a n u l a r

c o r r o s i o n )

1 8 - 8 스 텐 레 스 강 의 중 대 한 결 점 이 되 는 부 식 으 로

산 성 용 액 중 에 서 결 정 립 계 가 급 속 히 침 식 되 는

부 식 을 말 한 다 . 5 0 0 에 서 7 0 0 에 서 의 부 적 당

한 열 처 리 에 의 한 입 계 부 근 의 C r 이 탄 화 물 을

형 성 하 여 방 식 에 필 요 한 C r 량 이 부 족 한 것 에

기 인 한 다 고 말 할 수 있 다 .

( 1 )용 접 부 의 용 체 화 처 리 를 한 다 .

( 2 ) 금 속 중 의 탄 소 량 을 감 소 시 킨 다 .

(예 : S T S 3 0 4 L , 3 4 7 , S S C 2 1 ,2 2 )

( 3 ) C 와 의 친 화 력 이 C r 보 다 강 한 원 소 (T i ,N B ,T a 등 ) 의

첨 가 (예 : S T S 3 2 1 , 3 4 7 , S S C 2 1 , 2 2 )

( 4 ) 오 스 테 나 이 트 ㆍ 페 라 이 트 이 상 ( 二相 ) 조 직 으 로 한 다 .응 력 부 식 분 열

( S t r e s s c o rr o s i o n

c r a c k i n g )

스 텐 레 스 강 , 연 강 , 황 동 , A l합 금 , M g 합 금 등

에 서 금 속 내 부 의 잔 류 인 장 응 력 이 나 외 부 에 서 의

인 장 응 력 이 존 재 한 상 태 에 있 는 특 정 의 부 식 환 경

에 놓 이 면 분 열 하 는 수 가 있 다 .

스 텐 레 스 강 에 서 는 염 화 물 수 용 액 중 에 서 , 동 합 금

에 서 는 암 모 니 아 분 위 기 중 에 서 일 어 나 기 쉽 다 .

부 식 환 경 의 제 거 및 인 장 응 력 의 제 거 에 유 효 하 다 .

그 수 단 으 로 서

( 1 ) 음 극 방 식 법

( 2 ) 열 처 리 에 의 한 잔 유 응 력 의 제 거

부 식 피 로

( 부 식 피 로 분 열 )

( C o rr i s o n

f a t i g u e c r a c k i n g )

부 식 환 경 과 반 복 응 력 의 조 합 에 의 해 피 로 한 계 가

저 하 되 어 파 괴 하 는 것 이 다 . 응 력 부 식 분 열 이

정 적 인 인 장 응 력 에 기 인 하 는 것 에 대 하 여 부 식

피 로 는 동 적 인 반 복 응 력 에 기 인 한 다 .

( 1 ) 기 본 적 인 강 도 설 계 대 책 과 재 질 검 토 , 예 를 들 면

오 스 테 나 이 트 계 스 텐 레 스 강 대 신 에 오 스 테 나 이 트 ㆍ

페 라 이 트 이 상 ( 二相 ) 의 스 텐 레 스 강 ( S T S 3 2 9 J 1 ,

S S C 1 3 )을 사 용 한 다 .

( 2 ) 음 극 방 식 법

( 3 ) 아 연 도 금

산 소 농 담 전 지 부 식 ,

이 온 농 담 전 지 부 식 ,

( O x y g e n c o n c e n t -

r a t i o n c e l l )

( S a l t c o n c e n t r a t -

i o n c e l l )

틈 새 부 식

액 중 의 이 온 농 도 또 는 산 소 농 도 의 차 에 의 해

형 성 되 는 전 지 에 의 한 부 식 으 로 동 일 금 속 면 내

에 서 도 이 온 농 도 나 산 소 농 도 가 작 은 곳 과 접 해

있 는 부 분 이 양 극 으 로 되 어 국 부 부 식 을 일 으 킨 다 .

나 사 입 구 부 나 이 음 매 등 이 부 식 되 는 것 은 그

부 분 의 산 소 농 도 가 낮 게 되 기 때 문 이 다 .

틈 새 의 형 상 에 관 하 여 는 틈 새 부 식 은 어 느 정 도 설 계 적 으 로

방 지 할 수 있 다 . 즉 ,

( 1 ) 불 필 요 한 요 철 , 틈 새 는 피 하 여 설 계 한 다 .

( 2 ) 유 속 이 균 일 하 게 되 도 록 설 계 한 다 .

( 3 ) 틈 새 부 분 을 만 들 어 야 하 는 경 우 에 는 해 수 중 에 서 는 부

동 태 형 재 료 가 틈 새 부 식 을 일 으 키 기 쉽 다 는 것 을 염

두 에 두 어 야 하 며 , 틈 새 부 에 는 틈 새 부 식 방 지 제 를

사 용 한 다 .

141

표계속

금 속 재 료 의 캐 비 테 이 션 에 대 한 내 식 성 순 위 표 (일 본 수 력 기 계 공 학 편 람 에 의 함 .)

부 식 의 종 류 부 식 의 형 태 와 원 인 대 책

선 택 부 식

합 금 중 에 있 는 특 정 의 성 분 만 이 선 택 적 으 로 침 해

받 는 부 식 이 선 택 부 식 이 다 . 예 를 들 면 황 동 의 탈

아 연 , 알 루 미 늄 청 동 의 탈 알 루 미 늄 , 니 켈 합 금 의

탈 니 켈 , 주 철 의 흑 연 화 등 이 이 종 류 의 부 식 이 다 .

( 1 ) 합 금 조 성 을 검 토 하 여 선 택 부 식 이 일 어 나 지 않 는 조 성

으 로 한 다 .

( 2 ) 음 극 방 식 법

( 3 ) 설 계 두 께 의 증 가

캐 비 테 이 션 침 식

( C a v i t a t i o n

e ro s i o n )

캐 비 테 이 션 이 발 생 할 때 에 도 금 속 표 면 상 에 서

유 속 차 , 용 존 산 소 농 도 차 가 있 으 므 로 국 부 전 지 를

형 성 하 여 기 포 파 괴 시 의 물 리 적 침 식 작 용 과 어 울 려

국 부 부 식 을 현 저 하 게 촉 진 한 다 .

캐 비 테 이 션 이 일 어 나 지 않 게 설 계 하 는 것 은 말 할 필 요 도

없 지 만 , 재 료 적 으 로 는 내 식 내 마 모 적 으 로 우 수 하 고 , 피 로

강 도 가 강 한 재 료 를 선 정 하 는 것 이 필 요 하 다 .

다 음 금 속 재 료 의 캐 비 테 이 션 에 대 한 내 식 성 순 위 표 참 조 .

순

위

청 수 중 순

위

해 수 중

비철금속재료 철강재료 비철금속재료 철강재료

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

스텔라이트(CoW계)

베릴륨청동

알루미청동(Al〉10%)

실루진청동

망간청동

CuNi(N60%)

청동(CuS n)

청동(CuS nZn)

황동(6- 4 Brass)

Cu- Ni(Ni30%)

황동(7- 3 Brass)

동

알루미늄

18Cr- 8Ni강,13Cr강

NiCrMo강

NiCr강

Mn강

MnCr강

Cr강

Ni강

탄소강

합금주강

주강

연강

주철

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

스텔라이트(CoW 계)

베릴륨청동

알루미청동(Al〉10%)

실루진청동

망간청동

CuNi(N60%)

청동(CuSn)

청동(CuSnZn)

황동(6- 4 Brass )

Cu- Ni,황동(7- 3Brass )

동

알루미늄

18Cr- 8Ni강,13Cr강

NiCrMo강

NiCr강

Mn강

MnCr강

Cr강

Ni강

탄소강, 합금주강

주강

연강

주철

142

4.3 방식방법

펌 프 의 부 식 에 서 가 장 많 은 것 은 해 수 인 경 우 의 전 기 화 학 부 식 이 다 . 해 수 펌 프 의

부 식 예 는 대 단 히 많 음 에 도 불 구 하 고 이 것 에 대 한 완 전 한 방 식 방 법 은 아 직 확 립 되 어

있 지 않 다 . 이 것 은 펌 프 로 취 급 하 는 해 수 는 공 업 지 대 의 해 안 부 근 에 서 취 하 는 경 우

가 많 고 , 여 러 가 지 공 장 폐 수 로 오 염 되 어 있 어 조 성 이 복 잡 하 고 부 식 의 진 행 형 태

도 여 러 가 지 이 기 때 문 이 다 . 여 기 서 는 일 반 적 으 로 널 리 사 용 되 는 부 식 대 책 에 대 해

서 간 단 히 서 술 한 다 .

1) 금 속 재 료 의 적 정 한 선 정

2) 구 조 상 의 적 정 한 설 계

- 이 종 금 속 의 조 합 사 용 을 피 한 다 .

- 불 필 요 한 틈 새 , 모 난 구 석 , 표 면 의 요 철 을 없 앤 다 .

- 부 식 여 유 를 고 려 한 다 .

- 유 속 이 균 일 하 게 되 도 록 설 계 한 다 .

- 캐 비 테 이 션 의 발 생 이 나 공 기 흡 입 을 방 지 한 다 .

- 응 력 집 중 이 일 어 날 수 있 는 구 조 를 피 한 다 .

3) 방 식 을 고 려 한 제 작 , 조 립 , 보 수 관 리

4) 금 속 피 복

도 금 , 금 속 용 사 , 확 산 침 투 등

5) 무 기 방 식 피 복

- 각 종 라 이 닝 (자 기 , 유 리 등 )

- 몰 타 르 , 콘 크 리 트 피 복

- 화 성 (化成 ) 처 리 피 막 , 화 학 화 성 (化成 ) 처 리 , 양 극 산 화

6) 유 기 방 식 피 복

- 도 료 에 의 한 피 복

- 각 종 라 이 닝 (고 무 , 플 라 스 틱 등 )

7) 부 식 환 경 의 제 거

제 습 , PH 의 조 정 , 용 존 산 소 의 제 거 등

8) 부 식 억 제 제 의 사 용

9) 전 기 방 식 법

전 기 화 학 적 작 용 을 이 용 하 여 방 식 하 는 방 법

143

4.4 전기방식법

전 기 방 식 법 에 는 금 속 체 에 음 극 전 류 를 흘 려 서 방 식 하 는 음 극 방 식 법 과 양 극 전 류 를

흐 르 게 하 여 방 식 하 는 양 극 방 식 법 이 있 지 만 , 우 리 나 라 에 서 는 주 로 음 극 방 식 법 이

이 용 되 고 있 다 .

유 전 양 극 방 식

음 극 방 식 법

외 부 전 원 방 식

단 식 변 압 방 식

전 기 방 식 법 복 식 변 압 방 식

배 류 방 식

양 극 방 식 법

1) 유 전 양 극 방 식

흡 입 관 이 나 케 이 싱 등 특 히 방 식 을 필 요 로 하 는 부 분 에 아 연 , 마 그 네 슘 알 루 미 늄

등 을 장 치 한 다 . 장 치 된 금 속 은 양 극 이 되 어 점 차 용 해 되 어 소 모 되 지 만 피 방 식 체 는

음 극 이 됨 으 로 보 호 된 다 . 단 양 극 이 될 금 속 은 순 도 99.99% 정 도 것 이 필 요 하 며 또

확 실 하 게 전 기 적 접 촉 을 유 지 하 도 록 장 치 되 지 않 으 면 안 된 다 .

2) 외 부 전 원 방 식

전 기 화 학 적 부 식 의 원 리 에 서 생 각 하 여 역 전 류 를 외 부 에 서 흐 르 게 하 면 부 식 을 억

제 할 수 가 있 다 . 이 것 을 실 용 화 한 것 이 외 부 전 원 방 식 에 의 한 전 기 화 학 적 방 식 법

혹 은 단 순 히 전 기 방 식 법 이 라 부 르 는 것 이 다 . 이 방 법 은 근 래 에 상 선 용 의 대 형 순 환

수 펌 프 에 실 시 하 여 서 상 당 한 성 과 를 올 렸 으 나 일 반 적 으 로 는 설 계 및 기 술 상 개 개 의

펌 프 에 대 해 서 각 각 별 개 의 계 산 을 하 지 않 으 면 안 된 다 . 또 부 식 현 상 그 자 체 의 표

시 법 도 단 순 하 지 않 으 므 로 현 재 는 아 직 실 시 된 사 례 가 비 교 적 적 다 .

144

음 극 방 식 법 의 득 실 비 교

항 목 방 식 방 법 유 전 양 극 방 식 외 부 전 원 방 식

전 원 의 필 요 여 부 불 요 (전 지 구 성 ) 필 요 (저 압 )

유 효 전 압 0.2- 0.7V 60V이 하 임 의

유 지 전 력 비 불 요 필 요

방 식 체 열 화 우 려 Mg 이 외 는 없 다 . 있 는 경 우 에 자 동 제 어 가

요 구 된 다 .

타 시 설 과 의 간 섭 없 다 우 려 된 다 .

보 수 관 리 비 작 다 (거 의 0) 크 다 .

경 제 성 작 은 대 상 에 유 리 큰 대 상 에 유 리

145

5. 펌프 재료의 선정에 필요한 조건 및 데이타

펌 프 에 사 용 하 는 재 료 는 취 급 액 의 종 류 , 성 상 에 따 라 결 정 되 는 것 은 아 니 며 , 펌 프

의 운 전 조 건 , 사 양 , 구 조 , 형 상 치 수 나 재 료 자 체 의 강 도 , 내 력 , 내 마 모 성 , 내 식 성 , 내

열 성 , 열 팽 창 구 조 , 단 조 성 , 기 계 가 공 및 용 접 성 등 의 여 러 특 성 및 그 들 재 료 의 시

판 성 , 경 제 성 , 더 구 나 재 료 를 취 부 하 는 장 소 의 환 경 이 나 Plan t 전 체 로 부 터 펌 프 에 요

구 되 는 조 건 등 에 따 라 서 도 크 게 좌 우 된 다 . 펌 프 재 료 의 선 정 에 필 요 한 조 건 데 이 터

는 다 음 과 같 이 된 다 .

5.1 펌프의 사용목적

1) Plant명 :

2) 펌 프 명 칭 :

3) 펌 프 용 도 :

4) 설 치 장 소 (실 내 , 옥 외 ):

5 .2 펌프설치 현장의 환경 , 분위기

1) 부 식 성 의 유 무 :

146

2) 인 화 폭 발 성 의 유 무 :

3) 기 온 및 그 변 화 : 평 상 시 , 최 고 , 최 저

4) 습 도 : 평 상 시 %, 최 고 %

5) 지 진 , 태 풍 , 염 풍 , 모 래 폭 풍 등 의 영 향 및 그 압 력 , 량 , 액 질 :

6) 냉 각 , 주 수 원 등 의 유 무 :

7) 온 도 등

5.3 플랜트 전체로부터 펌프에 요구되는 조건

펌 프 에 직 접 필 요 한 조 건 뿐 만 아 니 라 , 플 랜 트 전 체 에 서 요 구 또 는 제 약 받 는 조

건

5.4 요구되는 내용기간(수명)

Hr 또 는 년

5.5 펌프 양액의 종류 및 성상

1) 액 명 과 성 분 (용 액 , 혼 합 액 의 경 우 ) :

2) 액 온

운 전 시 : 상 온

최 저 , 최 고

정 지 시 : 최 저

3) 액 비 중 (운 전 온 도 ) :

4) 포 화 증 기 압 (운 전 온 도 ) :

Kg f/ abs, Hg

5) 점 성 (운 전 온 도 ) :

cP, cSt

6) 빙 점 :

7) 응 고 점 :

8) 결 정 석 출 온 도 (용 액 의 경 우 ) :

5.6 고형물을 함유하는 양액의 경우

1) 고 형 물 의 형 상 (펄 프 상 , 사 상 , 이 외 구 체 적 으 로 ) :

147

2) 경 도 및 마 모 성 의 정 도 (구 체 적 으 로 )

3) 고 형 물 의 비 중 :

4) 고 형 물 함 유 의 농 도 : 중 량 %

5)고 형 물 의 입 도 및 크 기

메 쉬 또 는 중 량 %



5 . 7 양액의 부식성

1) 부 식 성 물 질 명 및 그 농 도 : 중 량 %

2) pH치 (25 ) :

5 .8 양액중에 공기 외의 가스를 함유하는 경우

1) 가 스 의 명 칭 :

2) 함 유 농 도 : 체 적 %

3) 함 유 상 태 (기 포 , 포 화 ) :

5 .9 펌프 운전조건(단속 , 연속 , 부하변동 등)

1) 연 속 운 전 시 간

Hr 또 는 개 월

2) 일 일 의 운 전 시 간 과 기 동 , 정 지 의 빈 도 :

Hr /Day, 회 /Day

5 .10 부식 , 마모 그외 사고의 경험

관 련 하 는 다 른 펌 프 나 이 미 설 치 된 펌 프 에 서 의 부 식 , 마 모 외 에 지 금 까 지 의 경 험

한 , 사 고 , 부 적 절 한 점 이 있 었 다 면 이 들 자 료 를 참 고 로 한 다 .

이 상 상 술 된 바 와 같 이 펌 프 재 료 의 선 정 , 결 정 에 즈 음 하 여 는 광 범 위 하 게 많 은 조

건 , 데 이 터 를 기 준 으 로 검 토 하 지 않 으 면 않 된 다 . 그 중 에 는 서 로 상 반 되 는 조 건 이 서

로 얼 킨 것 도 있 으 므 로 사 용 자 , 플 랜 트 제 작 자 , 펌 프 제 작 자 , 삼 자 가 협 의 하 여 가 장

적 절 한 재 료 를 선 정 , 결 정 하 도 록 하 는 것 이 바 람 직 하 다 .

148

제 4장 기 장 계 획

1 . 시방의 결정과 기종 , 형식의 결정

1 .1 펌프사양의 결정순서

펌 프 의 시 방 결 정 에 있 어 서 설 비 , 장 치 의 목 적 등 사 용 조 건 에 기 본 을 두 고 토 출 량 ,

전 양 정 (경 우 에 따 라 실 양 정 ), 흡 입 양 정 , 수 질 등 의 사 양 , 유 량 또 는 양 정 의 변 동 범 위

, 운 전 조 건 등 여 로 가 지 의 조 건 이 주 어 질 수 있 다 . 따 라 서 그 런 조 건 에 가 장 적 합 한

펌 프 를 카 다 로 그 로 부 터 선 정 하 든 지 , 그 펌 프 사 양 의 상 세 결 정 을 하 든 지 , 어 떤 방 법 으

로 하 여 도 사 용 조 건 등 을 신 중 히 검 토 하 여 서 , 그 장 치 의 가 동 상 태 에 가 장 적 합 하 게

함 과 동 시 에 설 비 비 와 운 전 , 보 수 관 리 를 포 함 한 총 경 비 가 최 저 가 되 는 펌 프 를 결 정

하 여 야 한 다 . 플 랜 트 설 비 , 장 치 로 부 터 펌 프 에 대 하 여 필 요 로 하 는 사 양 및 사 용 조 건

을 가 지 기 위 하 여 , 펌 프 사 양 을 결 정 하 기 까 지 의 경 로 를 그 림 4.1, 그 림 4.2에 나 타 내 었

다 .

149

1.2 토 출 량 과 구 경

펌 프 대 수 를 정 해 한 대 에 대 한 토 출 량 을 정 하 면 펌 프 흡 입 구 의 개 략 구 경 이 정 해

진 다 . 토 출 량 에 대 한 개 략 적 인 토 출 구 경 의 관 계 를 표 4.1 에 표 시 하 였 다 . 표 4.1은

개 략 적 인 값 으 로 상 세 사 양 의 결 정 에 는 사 용 할 수 없 다 . 최 근 제 품 의 소 형 , 경 량 화 와

성 에 너 지 화 의 추 세 및 엔 지 니 어 링 능 력 의 향 상 으 로 대 체 로 유 량 범 위 가 커 지 는 추 세

이 며 또 한 메 이 커 마 다 구 경 에 대 한 유 량 값 이 현 저 하 게 다 르 기 때 문 에 상 세 사 양 의

결 정 시 에 는 메 이 커 에 문 의 하 여 결 정 하 는 것 이 바 람 직 하 며 송 수 관 지 름 과 꼭 맞 출

필 요 는 없 으 며 일 반 적 으 로 확 대 관 이 나 축 소 관 을 사 용 하 여 펌 프 와 연 결 하 면 된 다 .

표 4.1 토 출 구 경 에 따 른 최 대 유 량

편 흡 입 . 양 흡 입 축 . 사 류

토 출 구 경

( )

최 대 유 량

( / H r)

토 출 구 경

( )

최 대 유 량

( / H r)

토 출 구 경

( )

최 대 유 량

( / H r)

토 출 구 경

( )

최 대 유 량

( / H r)

토 출 구 경

( )

최 대 유 량

( / H r)2 5

3 2

4 0

5 0

1 3

3 0

5 0

11 0

12 5

15 0

20 0

25 0

5 90

7 20

1,0 50

1,7 00

5 00

6 00

7 00

8 00

6,0 00

8,0 00

1 1,5 00

1 4,0 00

3 00

3 50

4 00

5 00

1,5 00

2,3 00

2,8 00

4,0 00

9 00

1,0 00

1,1 00

1,2 00

1 6,5 00

1 8,5 00

2 2,0 00

2 9,0 00

150

표 계 속

편 흡 입 . 양 흡 입 축 . 사 류

토 출 구 경

( )

최 대 유 량

( / H r)

토 출 구 경

( )

최 대 유 량

( / H r)

토 출 구 경

( )

최 대 유 량

( / H r)

토 출 구 경

( )

최 대 유 량

( / H r)

토 출 구 경

( )

최 대 유 량

( / H r)

65

80

1 00

1 90

2 90

4 40

3 00

3 50

4 00

2 ,30 0

3 ,20 0

4 ,20 0

90 0

1 ,00 0

1 ,10 0

15 ,0 00

17 ,0 00

18 ,0 00

60 0

70 0

80 0

7 ,00 0

9 ,00 0

11 ,5 00

1 ,30 0

1 ,40 0

1 ,50 0

1 ,60 0

32 ,5 00

36 ,0 00

45 ,0 00

49 ,5 00

주) 펌프구경과 송수관지름과는 꼭 맞출 필요는 없고, 일반적으로 확대관이나 축소관을 사용하면 된다.

특 히 , 토 출 구 경 은 임 펠 러 를 나 온 고 유 속 물 의 운 동 에 너 지 를 압 력 에 너 지 로 바 꾸

는 데 필 요 한 유 로 의 형 상 , 치 수 에 따 라 정 해 지 는 것 이 며 표 4.1과 상 당 히 다 를 경 우

가 많 다 .

151

1 .3 펌프전양정의 결정

1) 펌 프 의 전 양 정

H = H a + H p + H ℓ + V d2 / 2g (4.1)

여 기 서 , H : 전 양 정 (m)

H a : 실 양 정 (m )

토 출 면 과 흡 수 면 의 수 위 차 에 서 토 출 수 면 쪽 이 높 을 때 (+)

H p : 수 면 에 작 용 하 는 압 력 헤 드 차 (m )

H p = H p1 - H p2

H ℓ : 관 로 , 밸 브 등 의 여 러 손 실 헤 드 (m) (펌 프 이 외 의 손 실 )

H ℓ = H ℓs + H ℓd

V d2 / 2g : 토 출 속 도 헤 드 (m )

g : 중 력 가 속 도 ( 9 .8m/ sec 2)

단 , 가 압 펌 프 와 같 이 펌 프 의 흡 입 관 에 다 른 곳 에 서 에 너 지 가 주 어 지 는 속 도 로 서

유 입 하 는 것 에 는

H = H a + H p + H ℓ + ( V d2- V s

2 )/ 2g (4.2)

여 기 서 , H a : 토 출 관 의 임 의 점 A와 흡 입 관 의 임 의 점 B와 의 높 이 차 (A- B)

(m)

152

H p : A점 과 B점 에 서 의 정 압 헤 드 차 (m)

H ℓ : A점 에 서 B점 까 지 의 관 로 , 밸 브 등 의 여 러 손 실 헤 드 (m)

(펌 프 를 제 외 한 다 )

V d : A점 에 서 의 관 내 유 속 (m/ sec)

V s : B점 에 서 의 관 내 유 속 (m/s ec)

입 형 펌 프 의 경 우 는 식 (4.1)에 서 H = H ℓd가 된 다 . 실 양 정 으 로 서 수 위 변 화 가 클

경 우 에 는 펌 프 의 특 성 , 수 위 차 의 변 화 폭 , 계 획 양 수 량 의 결 정 근 거 를 감 안 해 서 정 한

다 . 또 압 력 과 압 력 헤 드 의 관 계 는 식 (4.3)에 의 해 구 해 진 다 .

H p = 10× P/ (4.3)

여 기 서 , H p : 압 력 헤 드 (m)

P : 압 력 (Kg/ )

: 취 급 액 의 비 중 (g/ )

2) 관 의 마 찰 손 실 헤 드

관 의 마 찰 손 실 을 나 타 내 는 데 는 일 반 적 으 로 다 음 두 가 지 식 이 사 용 된 다 .

V = CR P S Q (4.4)

H = V 2 L/ ( 2g D) (4.5)

여 기 서 , V : 관 내 평 균 유 속 (m/ sec)

C,P,Q : 계 수

R : 유 체 평 균 깊 이 (m )

R = 단 면 적 ( )접 수 길 이 (m )

(원 관 의 경 우 R=D/ 4)

S : 동 수 구 배

S = H f / L

H f : 관 의 마 찰 손 실 헤 드 (m )

: 마 찰 손 실 계 수

g : 중 력 가 속 도 ( m/ sec 2)

L : 관 길 이 (m)

D : 관 의 내 경 (m)

3) 충 류 인 경 우 의 마 찰 손 실 계 수

충 류 인 경 우 손 실 헤 드 는 유 체 의 점 도 및 유 속 에 비 례 한 다 .

= 64/ Re (4.6)

153

여 기 서 , Re : 레 이 놀 즈 수

4) 난 류 인 경 우 의 마 찰 손 실 계 수

물 을 취 급 하 는 펌 프 관 로 내 의 흐 름 에 서 는 대 개 의 경 우 난 류 이 다 . 난 류 인 경 우

마 찰 손 실 계 수 는 다 음 의 실 용 공 식 으 로 나 타 낸 다 .

[Dracy 공 식 ]

식 (4.5)와 같 다 .

= 0.020+0.0005/D(m) (신 주 철 관 의 경 우 )

관 의 사 용 연 령 이 오 래 되 면 는 위 식 값 의 1.5∼ 2.0배 정 도 로 된 다 . Dracy공 식 에

따 른 직 관 100m 당 의 손 실 헤 드 를 그 림 4.4에 표 시 한 다 .

[헤 젠 윌 리 엄 공 식 ]

식 (4.4)의 형 식 으 로 상 수 도 방 면 에 많 이 채 용 되 고 있 다

여 기 서 , V = 0. 849C R 0 .63 S 0 .54 (4.7)

C : 표 4.2에 표 시 한 다 .

154

표4 .2 관의 조건과 C의 관계 (헤젠윌리엄 공식)

주 ) 보 통 년 령 에 00은 최 량 상 태 의 새 로 운 직 관 의 경 우

0은 양 호 상 태 의 새 로 운 직 관 의 경 우

이 외 의 기 호 는 식 (4.4)와 같 다 .

헤 젠 윌 리 엄 공 식 에 따 른 100m 당 의 손 실 헤 드 를 그 림 4.5(1) - (4)에 표 시 한 다 .

C

일 반 적 으 로

본 관 의

조 건

관 경

1/ 8∼ 1.5

( inch)

2∼ 3 4 5 6 8 10 12 16 20 24 30 36 42∼

48

3.5∼ 40

(mm)50∼ 75 100 125 150 200 250 300 400 500 600 750 900

1050∼

1200

소 경 관 의 조 건 주 철 관 경 우 의 통 수 년 령 (년 )

140매끄러운 직관,

매끄러운 고무

호스

대단히

매끄러운

직관

대단히

매끄러운

직관

00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00

130매끄러운 직관

콘크리트 관

황동직관 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

120매끄러운 목관,

신강관

매끄러운

신강관

좌 동 4 4 4 5 5 5 5 5 5 6 6 6

110강관, 토관 10 10 10 11 11 11 12 12 12

100고주철관 보통강관 좌 동 13 14 15 16 17 17 18 19 19 19 20 20

90 26 27 28 29 30 30 30

80 고강관 좌 동 26 28 30 33 35 37 39 41 42 43 44 45

70 악조건하의

고주철관

또는 고강관

60 대단히

거친것

45 50 55 62 68

50

40 악조건하의

소경철관

대단히

거친것

녹이심한

경우

75 87 95

155

100m 당 의 손 실 헤 드 (100× S)(m)

(1)헤 젠 - 윌 리 엄 공 식 C=8 0

100m 당 의 손 실 헤 드 (100× S)(m)

(2)헤 젠 -윌 리 엄 공 식 C=100

156

손 실 헤 드 (1 00× S)(m)

(3)헤 젠 -윌 리 엄 공 식 C=120

100m 당 의 손 실 헤 드 (100× S)(m)

(4)헤 젠 -윌 리 엄 공 식 C=140관 직 경 (mm)

그 림 4.6 1 00m당 의 손 실 헤 드

157

[池田 공 식 ]

신 관 에 대 해 서 는

V = C R 0 . 581 Q 0 . 507 (4.8)

각 종 관 의 C값 을 표 4.3에 표 시 한 다 . 또 신 주 철 관 경 우 100m당 손 실 헤 드 를 그 림

4.7에 , 또 한 池田公式 에 의 해 계 산 된 주 철 관 의 사 용 연 수 에 대 한 손 실 의 증 가 율 을

그 림 4.8에 표 시 한 다 .

표 4.3 각 종 관 과 C의 값

그 림 4.7 100m당 의 손 실 헤 드

(池田公式 C=81.6 : 신 주 철 관 의 경 우 )

관 의 종 류 C 관 의 종 류 C

시 멘 트 관

이 음 없 는 주 관

연 관

주 철 관

84.2

82.3

81.8

81.6

용 접 강 관

콘 크 리 트 관

리 벳 접 강 관

나 무 흙 통 관

81.6

78.0

74.5

72.7

158

[스 코 비 공 식 ]

퓨 음 관 의 경 우 에 많 이 사 용 되 며 다 음 의 식 으 로 표 시 된 다 .

V = 84 . 2 R 0 .625 Q 0 .5 ( 4.9)

퓨 음 관 의 관 길 이 100m당 손 실 헤 드 를 그 림 4.9에 나 타 내 었 다 .

손 실 헤 드 (직 관 100m에 대 해 ) (m)

그 림 4.9 1 00m당 의 손 실 헤 드 (퓨 음 관 ) (스 코 비 의 공 식 )

159

[스 키 마 이 의 공 식 ]

에 타 니 트 관 에 대 해 서 아 래 의 공 식 이 사 용 된 다 .

V = 165 R 0 .68 S 0 .56 ( 4.10)

에 타 니 트 관 의 관 길 이 100m당 손 실 헤 드 를 그 림 4.10에 나 타 내 었 다 .

손 실 헤 드 (직 관 1 00m에 대 해 ) (m)

그 림 4.10 100m당 의 손 실 헤 드 (에 타 니 트 관 )

(스 키 마 이 의 공 식 )

5)이 형 관 의 손 실 헤 드

이 형 관 의 손 실 헤 드 는 일 반 적 으 로 다 음 의 식 으 로 표 시 한 다 .

H f = f V 2

2g(4.11)

여 기 서 , V : 평 균 유 속 (m /sec)

f : 손 실 계 수

g : 중 력 가 속 도 ( 9. 8m/ sec 2)

H f : 이 형 관 의 손 실 헤 드 (m)

160

6) 곡 관 , 굴 절 관 의 손 실 계 수

곡 관 에 관 해 서 는 플 러 의 실 용 식 이 많 이 사 용 되 며 f는 다 음 과 같 다 .

f = [ 0. 131 + 1. 847 (D2R

)3 .5

] (90

)0 .5

( 4.12)

여 기 서 , D : 관 지 름 (m )

R : 곡 률 반 경 (m)

: 구 부 리 기 각 도 ( 。 )

f : 손 실 계 수

굴 절 관 에 대 해 서 는 와 이 스 바 하 의 실 험 결 과 가 일 반 적 으 로 사 용 되 며 손 실 계 수 는


f = 0. 946 s in 2

2+ 2. 047 s in 4

2(4.13)

그 림 4.1 1 곡 관 의 손 실 계 수

161

여 기 서 , : 구 부 리 기 각 도

f : 손 실 계 수

각 도 와 계 수 의 관 계 를 표 4.4에 표 시 하 였 다 .

표 4.4 굴 절 관 의 손 실 계 수

7) 각 종 이 형 관 의 손 실 계 수

대 표 적 인 이 형 관 의 손 실 계 수 를 표 4.5에 표 시 하 였 다 .

( 。 ) 15 30 45 60 90 120

f 0.0222 0.0728 0.183 0.365 0.99 1.86

162

표 계속

8) 천 천 히 어 진 관 과 천 천 히 좁 혀 진 관 의 손 실 계 수

확 대 관 의 손 실 헤 드 는 다 음 과 같 이 표 시 된 다 .

H f =f ( V 1 - V 2) 2

2g(4.14)

여 기 서 , V 1 : 소 구 경 측 의 평 균 유 속 (m/ sec)

V 2 : 대 구 경 측 의 평 균 유 속 (m/s ec)

f : 손 실 계 수 (그 림 4.12)에 표 시 함

Hf : 손 실 헤 드 (m)

15。 30。 45。 60。 75。 90。

β 0.48 0.41 0.31 0.2 0.02 0

r/ d 1.0 1.25 1.5 2.0

f 0.27 0.22 0.17 0.13

2 2 . 5。 3 0 。 2 0 。 4 5 。 2 2 . 5 。 3 0。

N 2 2 3 2 4 3

t 45。 60。 60。 90。 90。 90。

f 0 . 2 8 4 0 . 2 6 8 0 . 2 3 6 0 .3 7 7 0 .2 5 0 0 .2 9 9

이 형 관 명 칭 형 상 손 실 계 수 f

직 각 흐 름 일 때 의 f에 β 를

더 한 다 .

0.5+β (각 단 )

: = 0. 3 cos + 0. 2 cos 2

0.05+β (둥 글 게 )

벨 마 우 스(a ) 0.15(주 철 벨 마 우 스 )

(b) 0.3(강 판 벨 마 우 스 )

90。 굽 히 기(a ) 1.0

(b) 0.14∼ 0.40 (정 류 격 자 달 림 )

(c)

(d) r/ d=1 : f=0.24

(e) 0.88

( f) f/ d=1.5 : f=0.40

다 절 곡 관

방 류 1 .0

163

d₁ : 소 구 경 d₂ :대 구 경

: 관 확 대 각 도 (。 )

그림 4 .12 확대관 손실 계수

축 소 관 에 대 해 서 는 손 실 은 작 고 일 반 적 으 로 무 시 해 도 좋 을 정 도 이 다 .

9) 관 내 오 리 피 스 의 손 실 계 수

표 4.6에 손 실 계 수 를 나 타 낸 다 .

표 4.6 관 내 오 리 피 스 의 손 실 계 수

d 0 : 오리피스 직경, d : 관내경, v : 관내유속(m/ sec)

10) 관 단 면 의 급 확 대 손 실 계 수

f = 〔1 - (d 1

d 2) 2〕

2

(4.15)

( d 0 / d ) 2 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0

f ∞ 226 47.8 17.5 7.8 3.75 1.8 0.8 0.29 0.06 0.0

164

여 기 서 , f : 식 (4.11)의 손 실 계 수

d 1 : 소 구 경 , 이 부 분 의 유 속 V(m /sec)

d 2 : 대 구 경

11) 관 단 면 의 급 축 소 손 실 계 수

단 면 급 축 소 의 경 우 f를 표 4.7에 표 시 한 다 .

표 4.7 관 단 면 의 급 축 소 손 실 계 수

d 1 : 대 구 경

d 2 : 소 구 경

V : 소 경 부 의 유 속 (m /sec)

12)분 류 및 합 류 의 손 실 헤 드

그 림 4.13 분 류 , 합 류 판

그 림 4.13(a)와 같 은 분 류 인 경 우 의 손 실 헤 드 는 다 음 과 같 이 표 시 된 다 .

H f1 3 = f1V 1

2

2g(4.16)

H f1 2 = f2V 1

2

2g

여 기 서 , H f 13 : → 의 분 류 손 실 헤 드 (m )

H f12 : → 의 분 류 손 실 헤 드 (m )

V1 : 분 류 전 1의 유 속 (m/s ec)

f 1 , f 2 : 개 개 의 손 실 계 수

( d 2 / d 1 )2 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0

f 0.50 0.48 0.45 0.41 0.36 0.29 0.21 0.13 0.07 0.01 0

165

그 림 4.13(b)와 같 은 합 류 경 우 의 손 실 헤 드 는 다 음 과 같 이 나 타 낸 다 .

H f13 = f₁ V ₃2

2g (4.17)

H f23 = f₂ V ₃2

2g

여 기 서 , H f 13 : → ③ 의 분 류 손 실 헤 드 (m)

H f23 : ② → ③ 의 분 류 손 실 헤 드 (m )

V₃ : 합 류 후 ③ 의 유 속 (m /sec)

f₁ ,f₂ : 개 개 의 손 실 계 수

표 4 .8분류 , 합류의 손실계수 f₁ ,f₂

d₁ ,d₂ ,d₃ :① ,② ,③ 의 관 경

Q₁ ,Q₂ ,Q₃ : ① ,② ,③ 의 유 량

13) 밸 브 의 손 실 헤 드

밸 브 의 손 실 헤 드 는 아 래 의 식 으 로 계 산 된 다 .

H v = f vV 2

2g(4. 18)

여 기 서 , V : 밸 브 구 에 서 의 평 균 유 속 (m/ sec)

관 내 면 이 매 끄 럽 고 교 각 의

r=0일 때 의 f₁ ,f₂

분 류 (식 4.16) 합 류 (식 4.17)

Q₂ / Q₁ Q₂ / Q₃

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

d₁ =d₃

(43 의 실 험 )

d₁ =d₂

²

90°

f₁ 0.05 - 0.08 - 0.05 0.07 0.21 0.35 0.04 0.18 0.30 0.40 0.50 0.60

f₂ 0.96 0.88 0.89 0.96 1.10 1.29 - 1.01 - 0.41 0.08 0.46 0.72 0.91

60°f₁ 0.05 - 0.05 - 0.02 0.07 0.20 0.34 0.04 0.24 0.31 0.24 0.10 - 0.18

f₂ 0.98 0.80 0.64 0.57 0.60 0.75 - 0.93 - 0.30 0.13 0.40 0.57 0.66

45°f₁ 0.04 - 0.07 - 0.04 0.06 0.20 0.33 0.04 0.17 0.18 0.06 - 0.17 - 0.54

f₂ 0.89 0.67 0.50 0.37 0.33 0.47 - 0.91 - 0.37 0 0.22 0.37 0.37

d₁ =d₃

(d₂ =25 의 실 험 )

(d₁ / d₂ )² 3

90°f₁ 0.20 - 0.15 - 0.05 0.05 0.20 0.30 0.30 0.50 0.77 1.00 1.25 1.50

f₂ 1.30 1.50 2.35 4.30 - - - 0.70 0.20 1.25 2.75 4.75 7.30

60°f₁ 0.03 - 0.03 0.02 0.11 0.24 0.39 0 - 0.20 0.10 - 0.30 - 0.80 - 1.70

f₂ 0.90 0.70 0.80 1.50 2.70 4.60 - 0.90 0 1.00 2.50 4.40 6.65

45°f₁ 0. - 0.05 - 0.03 0.07 0.20 0.35 0 0.10 - 0.20 - 0.70 - 1.50 - 2.89

f₂ 0.92 0.50 0.60 1.30 2.80 5.00 - 1.00 - 0.10 0.75 2.10 3.70 5.53

166

f v : 밸 브 손 실 계 수

H v: 밸 브 손 실 헤 드 (m )

각 종 밸 브 전 개 시 의 손 실 계 수 를 표 4.9에 , 또 주 요 한 밸 브 의 개 도 와 손 실 계 수 의 관

계 를 그 림 4.14에 표 시 한 다 .

표4.9 각종밸브 전개시의 손실계수

14) 배 관 부 속 품 의 해 당 관 길 이

소 경 관 의 배 관 손 실 계 산 에 는 배 관 의 부 속 품 손 실 은 직 관 의 해 당 길 이 로 나 타 낸 해 당

직 관 길 이 L f 를 쓰 면 편 리 하 다 . 대 표 적 인 해 당 직 관 길 이 를 표 4.10에 표 시 한 다 .

밸 브 명 칭 전 개 시 f v

슬 루 우 스 밸 브

구 경 50

100

150

200

250

300

대 구 경

0.17

0.14

0.12

0.10

0.09

0.05

0

플 랩 밸 브

보 올 밸 브

앵 글 밸 브

나 비 형 밸 브

로 우 터 리 밸 브

코 크

푸 트 밸 브

(스 트 레 이 너 달 림 )

체 크 밸 브

반 전 밸 브

(레 프 럭 스 밸 브 )

0.5

6∼ 16(대 형 ∼ 소 형 )

3∼ 8(대 형 ∼ 소 형 )

0.2∼ 0.4(저 압 ∼ 고 압

대 형 ∼ 소 형 )

0

0.05 이 하

1.5∼ 2.0(대 형 ∼ 소 형 )

0.6∼ 1.5(대 형 ∼ 소 형 )

0.6

그림 4.14 밸브개도와 손실계수

f v 와의 관계

167

표 4 .10 해 당 직 관 길 이 L f

15) 특 수 액 경 우 의 마 찰 손 실 헤 드

물 과 점 도 , 밀 도 가 다 른 액 체 가 관 로 를 흐 를 때 손 실 헤 드 를 구 하 기 위 해 서 는 레 이

놀 즈 수 Re를 계 산 하 고 이 것 에 해 당 하 는 마 찰 손 실 계 수 를 써 서 물 의 경 우 와 같 이 계 산

하 면 된 다 . 지 금 취 급 액 의 절 대 점 도 를 μ (g / - s ec) , 동 점 성 계 수 를 υ ( /sec), 밀 도 를

ρ (g/ )로 나 타 내 면 이 사 이 의 관 계 는 아 래 와 같 다 .

= (4.19)

절 대 점 도 가 아 니 고 다 른 실 용 점 도 로 표 시 하 고 있 을 경 우 에 는 그 림 4.14에 따 라 이

것 에 해 당 하 는 절 대 점 도 혹 은 동 점 성 계 수 를 구 한 다 . υ 를 알 면 아 래 식 에 따 라 레 이

놀 즈 수 가 산 출 된 다 .

Re = V D (4.20)

여 기 서 , V : 관 내 평 균 유 속 ( / sec)

D : 관 내 경 ( )

υ : 동 점 성 계 수 ( /s ec)

배 관 부 속 품 의 명 칭해 당 직 관 길 이

L f

배 관 부 속 품 의 명 칭해 당 직 관 길 이

L f

45° 엘 보 우 (1″ ∼ 3″ ) 15∼ 20D유 량 계 피 스 톤 형

디 스 크 형

익 차 형

600D

135∼ 400D

200∼ 300D

90° 엘 보 우 표 준 곡 률

중 간 곡 률

장 경

직 교

32D

26D

20D

75D 슬 루 우 스 밸 브 전 개

1/4 개

1/2 개

3/4 개

0∼ 7D

10∼ 40D

100∼ 200D

800D

90° 벤 드 (R/D=3)

(R/ D)=4

24D

10D

180° 벤 드 75D보 올 밸 브 (스 톱 밸 브 )

1″ ∼ 2 1/2″

3″ ∼ 6″

7″ ∼ 10″

200∼ 300D

300D

300∼ 350D

＋ 이 음

이 음

50D

40∼ 80D

168

동 점 성 계 수 (스 토 우 크 스 )를

절 대 점 도 (포 이 즈 )로 환 산 하 는 선 도

예 ) 절 대 점 도 = 0.24포 이 즈

= 24센 티 포 이 즈 양 끝 K의 같 은 수 자 를 수 평 으 로 연 결

비 중 = 0.85 하 면 중 간 에 각 종 실 용 점 도 의 숫 자 를

동 점 성 계 수 =0.29스 토 우 크 스 얻 는 다 .

그림 4 .15 각 점도간의 환산도표

169

레 이 놀 즈 수 가 2320 이 하 의 경 우 흐 름 은 층 류 가 되 고 마 찰 계 수 는 식 (4.6)에 따 라 표

시 된 다 .

레 이 놀 즈 수 가 2320∼ 3000의 범 위 에 서 흐 름 은 불 안 정 하 게 된 다 . 레 이 놀 즈 수 가 3000

이 상 이 되 면 흐 름 은 난 류 가 된 다 . 난 류 의 경 우 레 이 놀 즈 수 와 의 관 계 를 그 림 4.16에

표 시 한 다 . 상 기 와 같 이 마 찰 손 실 계 수 를 구 하 면 식 (4.5)에 따 라 마 찰 손 실 헤 드 가 계 산

된 다 .

1 .4 기종 , 형식의 선정

토 출 량 , 전 양 정 이 정 해 지 고 흡 입 측 의 여 러 조 건 에 서 유 효 NPSH를 정 하 면 어 떤 종

류 의 펌 프 를 선 정 하 는 것 이 좋 은 가 대 략 정 해 진 다 . 즉 전 동 기 의 회 전 수 를 택 하 고 비

속 도 Ns(2장 1.2절 참 조 )를 계 산 한 후 , 이 Ns 에 해 당 하 는 케 비 테 이 션 계 수 σ (2장 2절

참 조 )를 구 해 이 것 에 서 필 요 NPSH를 구 하 고 다 시 최 고 효 율 점 에 서 대 유 량 측 에 서 사

용 할 경 우 가 있 을 때 에 는 이 범 위 내 에 서 의 필 요 NPS H를 구 해 이 것 이 토 출 량 에 해

당 하 는 유 효 NPSH 보 다 큰 범 위 에 서 의 최 고 회 전 수 가 되 도 록 전 동 기 회 전 수 를 택 하

면 된 다 . 또 한 주 어 진 시 방 에 대 해 서 기 종 이 하 나 로 정 해 지 는 것 이 아 니 고 2∼ 3종 류

으 것 이 언 제 나 사 용 할 수 있 을 경 우 가 있 으 므 로 이 때 는 다 음 사 항 에 유 의 해 서 선 정

한 다 .

1) 볼 류 트 펌 프 , 터 어 빈 펌 프 , 입 축 사 류 펌 프

전 양 정 이 50∼ 60m 이 상 인 다 단 의 펌 프 에 서 는 볼 류 우 트 펌 프 , 터 어 빈 펌 프 의 어 느

것 도 제 작 되 나 효 율 도 같 은 정 도 로 구 조 도 간 단 하 고 경 제 적 인 볼 류 트 펌 프 가 유 리 하

다 . 전 양 정 이 100m 이 상 인 대 구 경 의 것 은 케 이 싱 의 강 성 있 는 터 어 빈 펌 프 가 바 람 직 하

다 . 일 반 적 으 로 소 구 경 의 고 양 정 다 단 펌 프 에 서 는 터 어 빈 펌 프 가 많 이 사 용 된 다 . 흡 입

수 위 가 낮 고 그 변 화 가 클 때 나 설 치 면 적 의 축 소 화 , 운 전 조 작 의 자 동 화 를 위 해 서 는

입 축 다 단 또 는 다 단 사 류 펌 프 가 좋 다 .

2) 볼 류 트 펌 프 와 사 류 펌 프

볼 류 우 트 펌 프 는 대 체 로 효 율 이 좋 은 범 위 가 넓 고 또 한 효 율 이 높 다 . 또 유 량 은

소 유 량 까 지 가 감 하 지 않 으 면 안 될 때 는 볼 류 우 트 펌 프 쪽 이 소 요 동 력 이 작 아 도 된 다 .

단 , 일 정 변 화 가 클 때 에 는 사 류 펌 프 쪽 이 유 량 변 화 가 작 다 . 한 편 구 조 적 으 로 보 면

사 류 펌 프 는 일 반 적 으 로 수 중 베 어 링 이 있 는 데 에 반 해 볼 류 우 트 펌 프 에 서 는 필 요 가

없 기 때 문 에 보 수 , 유 지 관 리 성 은 볼 류 우 트 펌 프 쪽 이 유 리 하 다 . 양 흡 입 볼 류 우 트

170

펌 프 는 흡 입 양 정 이 같 으 면 사 류 펌 프 나 편 흡 입 펌 프 보 다 도 회 전 수 를 높 게 잡 을 수 가

있 다 .

3) 사 류 펌 프 와 축 류 펌 프

전 양 정 이 3.5∼ 4.0m 이 하 의 경 우 축 류 펌 프 쪽 이 대 체 로 회 전 수 를 높 게 잡 을 수 가

있 으 므 로 경 제 적 으 로 유 리 하 다 . 단 , 흡 입 성 능 이 부 족 할 때 나 체 절 기 동 이 목 적 인 교 축

운 전 이 필 요 한 경 우 에 는 사 류 펌 프 쪽 이 적 합 하 다 . 사 류 펌 프 는 본 질 적 으 로 사 용 양 정 이

설 계 전 양 정 의 약 130%이 상 이 되 면 소 음 이 생 기 고 축 동 력 이 급 격 히 늘 기 때 문 에 선

정 시 이 점 을 유 의 하 여 야 한 다 .

4) 횡 축 , 입 축 , 사 축 펌 프

펌 프 축 의 방 향 에 따 라 횡 축 , 입 축 , 사 축 으 로 분 류 할 수 있 으 며 , 이 것 에 는 각 각 장

점 , 단 점 이 있 으 므 로 사 용 조 건 에 따 라 선 정 할 필 요 가 있 다 . 이 비 교 를 표 4.11에 표

시 한 다 .

그림 4 .16 레이놀즈수와 마찰계수

171

표 4 .11 횡축 , 입축 , 사축의 비교

횡 축 입 축 사 축

장

점

1) 평소 주요부분이 수면상에

있으므로 부식이 적다.

2) 주요부분의 보수점검이 편

리하다.

3) 분해조립이 쉽고, 특히 수

평분할 케이싱의 펌프에서

는 원동기를 움직이지 않

아도 된다

4) 횡축원동기와 간단히 직렬

이 되고 일반 표준원동기

5) 가격이 대체로 싸다.

1) 설치면적이 좁다.

2) 임펠러가 수중이 있고 캐비

테이션의 염려가 적다.

3) 기동이 간단하여 자동 운전

에 적합하다. 프라이밍이

불필요하므로 진공 펌프가

필요치 않다.

4) 원동기의 위치를 임의로 높

게 할 수가 있으므로 홍수

에 대해서 안전하다.

5) 횡형펌프로는 양수불가능한

깊은 곳에서 양수가능하다.

6) 방수 보호가 쉬우므로 옥외

설치에 적합하다.

7) 초대형의 경우 펌프케이싱

의 일부를 콘크리트로 시공

되므로 설비비가 절약된다.

1) 주요 부분의 보수점검,

분해조립의 점에서 횡

축 펌프에 준한다.

2) 케비테이션에 대한 안

전성, 기동의 용이도.

전동기를 홍수에서 보

호하는 점은 입축펌프

에 준한다.

3) 펌프 부분, 배관부분의

굴곡 수나 정도를 작게

할 수가 있으므로

효율이 좋고 가동 시간

이 길다.

단

점

1) 설치면적이 크다.

2) 흡입 양정에 제한이 있고

흡입 양정을 높게 잡으면

케비테이션의 위험이 있다.

3) 기동시에 프라이밍이 필요

하며 조작이 복잡하다.

진공펌프, 기밀펌프 또는

푸트밸브가 필요하며 따라

서 자동운전 조작이 복잡.

4) 홍수수위가 높은 곳에서는

전동기의 보호를 고려 할

필요가 있다.

5) 대구경펌프에는 적합하지

않다.

1) 주요부분이 수중이 있으므

로 부식되기 쉽다.

2) 주요부분의 점검이 곤란하

다.

3) 분해수리가 약간 곤란하며,

원동기나 기타 감속장치를

없애야 할 때가 많다.

4) 원동기가 입축이며, 특수형

으로 된다.

5) 횡축의 원동기(가령 디젤엔

진)류를 사용할 때는 벨트

걸기 또는 베벨기어 걸기로

하여야 하므로 전달동력에

제한이 있다.

(대략 2000P S가 한계)

6) 가격은 일반적으로 비싸다.

1) 비교적 저양정인 축류,

사류펌프에 한정된다.

2) 설치면적은 횡형과 입

형의 중간 정도이다.

3) 분해 점검을 위해 흡입

측에 게이트밸브를 설

치할 때가 많다.

4) 설치작업에 기술 필요.

5) 전동기가 특수형이 됨.

6) 횡축의 원동기를 사용

하면 특수한 전동장치

를 필요로 한다.

172

5) 설 치 조 건 에 따 른 펌 프 의 선 정

펌 프 의 계 획 에 있 어 서 각 각 특 수 한 설 치 조 건 이 있 을 때 가 많 다 . 이 것 에 대 해 서 결

정 적 으 로 특 정 종 류 의 펌 프 를 선 정 한 다 는 것 은 꼭 필 요 한 것 은 아 니 지 만 어 떤 종 류 의

펌 프 를 사 용 하 면 비 교 적 쉽 게 목 적 을 달 성 할 때 도 많 다 . 표 4.12는 각 각 의 설 치 조 건

에 따 라 서 우 선 고 려 할 펌 프 를 표 시 한 다 .

표 4 .12 특수한 사용조건에 적합한 펌프

1.5 원동기 출력

1) 수 동 력

펌 프 양 수 시 의 이 론 동 력 을 수 동 력 이 라 하 며 다 음 식 으 로 표 시 된 다 .

Pw=0.163γ Q H (kW) (4.21)

=0.222γ Q H (PS)

여 기 서 , Pw : 수 동 력 (k W 또 는 PS)

γ : 취 급 액 의 비 중 (g/ )

Q : 펌 프 토 출 량 ( / min)

H : 펌 프 전 양 정 (m )

사 용 조 건 적 용 펌 프

설 치 면 적 을 좁 게 하 고 싶 을 때 입 축 펌 프

깊 은 우 물 에 서 사 용 입 축 수 중 모 터 펌 프 (모 터 밑 장 치 형 )

흡 수 위 의 변 동 이 클 경 우 입 축 펌 프

펌 프 실 에 침 수 의 염 려 가 있 을 때 입 축 펌 프 (二床式 )

오 수 , 오 물 을 이 송 할 때 드 라 이 피 트 형 입 축 원 심 펌 프

증 압 용 소 형 의 경 우 인 라 인 펌 프

양 액 에 유 지 의 혼 합 을 피 하 여 야 할 때 횡 축 원 심 펌 프 또 는 물 윤 활 입 축 펌 프

소 음 을 줄 이 고 싶 을 때 수 중 모 터 펌 프 , 피 트 바 렐 형 입 축 펌 프

(증 압 용 )

외 부 를 젖 지 않 게 할 때 켄 드 모 우 터 펌 프

173

2) 펌 프 축 동 력

펌 프 운 전 에 필 요 한 축 동 력 은 펌 프 내 에 생 기 는 손 실 동 력 분 만 큼 수 동 력 보 다 크 게

되 고 다 음 식 으 로 표 시 된 다 .

P = P wp

= 0 .163 QHp

( kW ) (4.22)

= 0 .222 QHp

( PS)

여 기 서 , P : 펌 프 축 동 력 (KW 또 는 PS)

p : 펌 프 효 율

KS규 격 에 규 정 된 펌 프 효 율 에 대 한 값 을 그 림 4.17에 표 시 한 다 . 펌 프 효 율 은 메 이 커 마

다 조 금 씩 다 르 기 때 문 에 펌 프 효 율 값 에 대 해 서 는 메 이 커 에 문 의 하 는 것 이 바 람 직 하

다 .

그림 4 .17 펌프의 표준효율

174

3) 원 동 기 소 요 출 력

펌 프 의 구 동 에 사 용 하 는 원 동 기 의 소 요 출 력 은 아 래 에 따 라 결 정 한 다 .

P m = P ( 1 + ) (4.23)

여 기 서 , P m : 원 동 기 소 요 출 력 (kW 또 는 PS)

α : 여 유 율 (표 4.13)

η : 전 달 효 율 (표 4.14)

여 유 율 α 는 전 압 및 주 파 수 의 변 동 , 연 료 의 적 합 여 부 , 설 계 , 제 작 상 의 여 유 등 을

고 려 한 값 이 다 . 펌 프 의 운 전 점 이 어 떤 폭 으 로 변 화 할 때 가 있 을 때 에 는 일 반 적 으 로

축 동 력 도 변 화 하 므 로 상 용 운 전 범 위 내 의 최 대 축 동 력 P에 대 해 서 여 유 를 예 상 할 필 요

가 있 다 .

표 4.13 여 유 율 표 4.14 전달효율

1.6 펌 프 의 배 치

1) 배 치 상 의 주 의

펌 프 실 은 기 계 반 입 구 , 펌 프 를 분 해 , 조 립 하 는 장 소 , 공 기 , 보 수 점 검 에 필 요 한 통 로 ,

배 전 반 , 배 관 , 배 관 지 지 구 , 배 수 구 , 전 선 구 , 실 내 배 수 , 환 기 , 조 명 , 분 해 용 기 중 기 등 을

고 려 하 여 결 정 한 다 . 특 히 여 러 대 의 펌 프 를 같 은 실 내 에 설 치 할 경 우 상 호 간 의 간 격

이 너 무 넓 으 면 비 경 제 적 이 며 , 좁 으 면 흡 입 측 와 류 때 문 에 펌 프 성 능 을 해 치 거 나 운

전 이 나 분 해 에 불 편 을 느 끼 게 된 다 . 따 라 서 기 기 주 위 의 통 로 치 수 는 최 소 1.0m 보 통

은 1.5m 이 상 이 좋 다 .

원동기의 종류 α 전달 형식 η

유도 전동기

대출력의 엔진

0.1 ∼0.2

0.15∼0.25

평 벨 트

V 벨 트

0.9 ∼0.93

0.95

대출력의 엔진 0.1 ∼0.2 기

어

변

속

평기어1단

헬리컬기어1단

베벨기어1단

유성기어1단

0.92 ∼0.95

0.95 ∼0.98

0.92 ∼0.96

0.95 ∼0.98유 체 이 음 0.95 ∼0.97

175

그림 4 .18 횡축원심펌프의 설치양식

176

그림 4 .19 횡축축류 , 사류펌프의 설치양식

그림 4 .20 입축축류 , 사류펌프의 설치양식

177

2. 흡수조와 토출조

2.1 흡수조

펌 프 흡 수 조 와 흡 수 조 부 근 의 도 수 로 모 양 , 치 수 의 적 합 여 부 는 펌 프 의 성 능 이 나 운

전 상 태 에 직 접 영 향 을 미 친 다 . 특 히 입 축 축 류 , 사 류 펌 프 와 같 이 흡 임 관 끝 가 까 이 에

임 펠 러 가 있 는 것 은 그 영 향 이 대 단 히 크 다 . 즉 , 나 쁜 흡 수 조 에 서 는 조 내 에 소 용 돌 이

가 생 겨 이 것 때 문 에 펌 프 흡 입 관 에 선 회 흐 름 이 생 겨 서 성 능 이 변 화 하 거 나 펌 프 흡 입

관 에 서 공 기 흡 입 이 되 어 소 음 , 진 동 이 발 생 할 때 도 있 다 . 와 류 를 막 기 위 해 서 는 아 래

의 점 에 주 의 하 여 야 한 다 ,

1) 도 수 로 는 흡 수 조 에 향 해 서 흐 름 이 빠 른 방 향 변 화 혹 은 심 한 유 속 변 화 가 생 기

지 않 는 형 태 로 한 다 . 흡 수 조 입 구 부 근 의 흐 름 속 도 는 보 통 0.5∼ 0.8m /s ec이 하 , 최 대 치

0.9∼ 1.2m/ sec 이 하 로 한 다 .

2) 흡 입 관 의 하 류 측 에 해 당 하 는 벽 과 흡 입 관 과 의 거 리 는 필 요 이 상 으 로 크 게 하 지

말 고 , 이 거 리 가 넓 으 면 이 부 분 에 소 용 돌 이 가 생 기 기 쉬 우 므 로 오 히 려 작 은 것 이 좋

다 .

3) 흡 입 관 끝 에 는 반 드 시 벨 마 우 스 를 달 고 벨 마 우 스 하 단 의 최 저 흡 수 면 에 서 의 깊

이 를 충 분 히 잡 는 다 .

4) 하 나 의 흡 수 조 내 에 여 러 개 의 흡 입 관 을 설 치 할 때 에 는 어 떤 흡 입 관 의 뒷 흐 름 이

다 른 흡 입 관 에 들 어 가 는 배 관 을 될 수 록 피 하 고 흡 입 관 이 서 로 간 섭 되 지 않 도 록 계

획 하 는 것 이 좋 다 .

5) 흡 수 조 는 각 제 작 회 사 마 다 특 성 이 다 르 므 로 펌 프 설 치 시 제 작 회 사 와 충 분 한 협

의 를 한 후 에 토 목 공 사 를 완 성 하 는 것 이 좋 다 .

6) 당 사 에 서 표 준 으 로 채 택 하 고 있 는 흡 수 조 의 기 본 형 상 및 치 수 는 그 림 4.21과 같

다 .

178

(단위 : )

그림 4 .21 (a)

펌 프

Qmax( /s)

D₁

max b e₁ h₁ h₂ h₃ ℓ m i n

0.56

0.83

1.11

1.39

1.67

2.08

2.78

3.47

4.17

4.86

5.56

6.25

6.94

8.33

9.72

12.50

15.28

18.06

500

600

700

900

1000

1100

1300

1400

1600

1700

1800

2000

2100

2200

2500

2800

3100

3300

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2300

2600

2900

3100

3300

3500

3700

4000

4400

5000

5500

6000

500

600

700

800

900

1000

1150

1300

1450

1600

1700

1800

1850

2000

2200

2500

2700

3000

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2300

2600

2900

3100

3300

3500

3700

4000

4400

5000

5500

6000

230

260

320

380

440

500

560

620

680

740

800

860

920

980

1100

1220

1340

1460

1200

1400

1700

1900

2200

2400

2800

3200

3500

3800

4000

4200

4600

4900

5400

6200

6800

7400

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2300

2600

2900

3100

3300

3500

3700

4000

4400

5000

5500

6000

179

(단위 : )

그림 4.21 ( b )

펌 프

Qmax ( /s )

D₁

m ax b e₁ e₂ e₃ e₄ h₁ h₂ h₃ h₄ ℓ m in

0.56

0.83

1.11

1.39

1.67

2.08

2.78

3.47

4.17

4.86

5.56

6.25

6.94

8.33

9.72

12.50

15.28

18.06

500

600

700

900

1000

1100

1300

1400

1600

1700

1800

2000

2100

2200

2500

2800

3100

3300

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2300

2600

2900

3100

3300

3500

3700

4000

4400

5000

5500

6000

430

520

600

680

760

850

990

1100

1200

1300

1350

1450

1550

1700

1850

2100

2300

2500

130

160

185

200

230

250

290

330

360

380

410

430

460

500

550

620

680

740

340

400

480

540

580

600

760

850

930

1000

1100

1150

1200

1300

1400

1600

1800

1950

260

320

370

410

450

500

580

650

710

760

820

870

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22 00

24 00

26 00

6 00

6 60

7 00

7 60

8 00

8 50

9 20

1 00 0

1 15 0

1 25 0

1 35 0

1 50 0

37 00

39 00

43 00

46 00

49 00

51 00

56 00

60 00

69 00

76 00

83 00

90 00

12 0

12 0

12 0

12 0

15 0

15 0

20 0

20 0

20 0

20 0

20 0

20 0

185

(단 위 : )

그림 4.21 (h )

펌 프

Q m a x ( / s )

D ₁

m a x b e ₁ e₂ e ₃ e₄ e 5 e 6 e 7 e 8 h ₁ h ₂ ℓ min S

3 .47

4 .17

4 .86

5 .56

6 .25

6 .94

8 .33

9 .72

12 .50

15 .28

18 .06

22 .22

1 40 0

1 60 0

1 70 0

1 80 0

2 00 0

2 10 0

2 20 0

2 50 0

2 80 0

3 10 0

3 30 0

3 60 0

25 00

27 00

29 00

31 00

33 00

34 00

38 00

40 00

46 00

50 00

55 00

60 00

1 20 0

1 35 0

1 45 0

1 55 0

1 65 0

1 70 0

1 85 0

2 00 0

2 20 0

2 50 0

2 75 0

3 00 0

4 90

5 40

5 80

6 20

6 60

7 00

7 60

82 0

94 0

10 00

11 00

12 00

1 20

1 20

1 20

1 20

1 50

1 50

2 00

2 00

2 00

2 00

2 00

2 00

60 0

66 0

72 0

76 0

81 0

85 0

95 0

1 00 0

1 15 0

1 25 0

1 40 0

1 55 0

9 00

10 00

10 50

11 50

12 00

12 50

14 00

15 00

17 00

19 00

20 00

23 00

2 80 0

3 20 0

3 40 0

3 70 0

3 90 0

4 10 0

4 50 0

4 90 0

5 60 0

6 10 0

6 60 0

7 40 0

14 10

16 10

17 20

18 30

19 90

20 50

22 40

23 80

27 10

30 00

32 75

36 00

1 20 0

1 35 0

1 45 0

1 55 0

1 65 0

1 70 0

1 85 0

2 00 0

2 30 0

2 50 0

2 75 0

3 00 0

10 50

11 50

12 00

13 00

14 00

15 00

16 00

17 50

20 00

22 00

24 00

26 00

6 00

6 60

7 00

7 60

8 00

8 50

9 20

1 00 0

1 15 0

1 25 0

1 35 0

1 50 0

37 00

39 00

43 00

46 00

49 00

51 00

56 00

60 00

69 00

76 00

83 00

90 00

12 0

12 0

12 0

12 0

15 0

15 0

20 0

20 0

20 0

20 0

20 0

20 0

186

2.2 토출조

물 이 토 출 관 내 유 속 그 대 로 토 출 조 에 토 출 되 면 관 내 유 속 에 해 당 하 는 속 도 헤 드 가

그 대 로 에 너 지 손 실 로 된 다 . 저 양 정 펌 프 에 서 는 실 양 정 에 대 해 속 도 헤 드 의 비 율 이 크

고 토 출 유 속 의 대 소 가 양 수 효 율 에 크 게 영 향 을 미 치 므 로 토 출 관 끝 의 수 몰 치 수 는 사

이 펀 배 관 의 경 우 에 는 특 히 중 요 하 며 공 기 를 빨 아 들 이 지 않 도 록 그 림 4.22의 S치 수

를 최 저 수 위 에 대 해 적 어 도 20 이 상 으 로 할 필 요 가 있 다 . 또 관 끝 의 방 향 은 수 평

이 좋 고 또 한 수 류 가 토 출 조 의 밑 변 이 나 옆 면 에 충 격 을 주 지 않 도 록 계 획 하 여 야 한

다 . 그 림 4.22의 B 치 수 도 약 20 이 상 으 로 하 는 것 이 바 람 직 하 나 너 무 크 면 불 경

제 로 될 때 가 많 으 므 로 주 의 한 다 . 토 출 수 로 도 급 격 한 방 향 변 화 나 심 한 유 속 변 화 을

피 하 지 않 으 면 토 출 된 물 이 파 도 를 일 으 켜 손 실 을 증 가 시 키 게 된 다 .

그림 4 .22 토출관끝과 토출조

3. 배관계획

3.1 흡입관

흡 입 관 의 계 획 에 있 어 서 는 아 래 의 점 에 주 의 하 여 야 한 다 .

1) 펌 프 의 흡 입 관 에 서 편 류 나 선 회 류 가 생 기 지 않 게 한 다 . (그 림 4.23 참 조 )

그림 4 .23 곡관에 따른 편류와 방지법

187

2) 관 길 이 는 될 수 록 짧 고 곡 관 의 수 는 될 수 록 줄 이 고 손 실 헤 드 를 적 게 하 도 록

한 다 .

3) 배 관 은 공 기 가 모 이 지 않 는 형 태 로 하 고 펌 프 를 향 해 서 약 1/50정 도 의 올 림 구

배 가 되 도 록 한 다 . 공 기 가 모 이 는 부 분 은 흡 기 할 수 있 도 록 한 다 . (그 림 4.24 참 조 )

4) 관 내 의 압 력 은 보 통 대 기 압 이 하 가 되 므 로 공 기 누 설 이 없 는 관 이 음 을 택 한 다 .

그림 4 .24 펌프흡입관의 설치예

5) 흡 입 관 끝 에 스 트 레 이 너 또 는 푸 트 밸 브 를 장 치 할 경 우 찌 꺼 기 가 있 을 때 청 소

할 수 있 도 록 고 려 해 두 는 것 이 바 람 직 하 다 .

3.2 토출관

1) 관 지 름 과 흐 름 속 도

펌 프 의 토 출 구 경 은 펌 프 자 신 의 효 율 과 경 제 성 에 서 정 해 지 므 로 관 지 름 을 펌 프 토

출 구 경 에 맞 출 필 요 는 전 혀 없 다 . 관 이 길 때 의 경 제 적 관 지 름 은 펌 프 , 전 동 기 , 밸 브 ,

관 재 료 등 의 가 격 , 설 치 비 , 토 목 비 , 금 리 등 의 설 비 비 와 동 력 비 , 유 지 비 에 서 정 해 지 는

것 이 다 . 일 반 적 으 로 관 내 흐 름 속 도 는 소 구 경 관 으 로 1∼ 2m/ sec, 대 구 경 관 으 로 1.5∼

3.0m /sec 정 도 가 보 통 이 다 . 흐 름 속 도 가 빠 르 게 되 면 부 식 이 되 기 쉬 우 므 로 흐 름 속 도

는 5m/s ec를 넘 지 않 는 것 이 좋 다 .

2) 토 출 관 끝

저 양 정 펌 프 의 경 우 에 는 토 출 관 끝 은 수 면 이 하 의 위 치 에 서 수 평 방 향 으 로 개 구 하 는

것 이 좋 다 . 펌 프 설 치 위 치 가 토 출 수 면 보 다 높 을 때 에 도 그 림 4.25와 같 이 관 끝 이

188

토 출 수 면 밑 으 로 되 도 록 토 출 관 을 아 래 방 향 으 로 굽 혀 사 이 펀 배 관 으 로 한 다 .

그림 4 .25 사이펀 배관

단 , 소 형 원 심 펌 프 에 서 토 출 측 의 압 력

수 를 이 용 해 서 패 킹 상 자 를 봉 수 로 한

것 이 며 토 출 밸 브 가 없 는 것 으 로 는 방

류 관 개 구 부 를 펌 프 중 심 에 서 500

이 상 높 게 하 여 운 전 중 에 펌 프 내 부 에

압 력 을 갖 게 하 여 패 킹 상 자 의 봉 수 를

완 전 하 게 할 필 요 가 있 다 .

3) 공 기 관

그 림 4.27과 같 이 토 출 관 끝 의 상 부 가 그림 4.26 소형펌프의 토출관끝

흡 입 수 면 에 대 해 서 10m이 상 일 때 관 로

끝 에 역 류 방 지 밸 브 를 장 치 하 면 정 전 시

와 같 이 슬 루 우 스 밸 브 를 닫 지 않 고 펌

프 가 정 지 하 였 을 경 우 송 수 관 윗 쪽 에

진 공 부 가 생 기 므 로 그 림 과 같 이 공 기 관

을 장 치 해 두 면 정 전 시 에 는 이 부 분 의

압 력 이 내 려 가 려 는 것 을 공 기 가 빨 려

들 어 가 서 막 게 된 다 . 또 이 와 같 이 함

으 로 서 역 류 방 지 밸 브 폐 쇄 시 의 충 격 도

완 화 되 므 로 토 축 관 이 길 때 에 도 장 치 하 그림 4.27 공기관 설치 예

면 좋 다 .

단 , 공 기 관 을 장 치 할 때 에 는 슬 루 우 스 밸 브 를 닫 지 않 고 정 지 했 을 때 토 출 관 내 의 물 은

역 류 해 서 흡 수 조 에 되 돌 아 가 게 되 므 로 펌 프 및 원 동 기 는 역 전 되 는 구 조 로 해 두 어 야

189

하 며 또 흡 수 조 도 넘 치 지 않 는 용 량 을 고 려 해 두 어 야 한 다 .

4) 설 치 를 쉽 게 하 기 위 한 사 고 방 식

그 림 4.18(d)- (g) 혹 은 그 림 4.20(b)- (d)와 같 이 몇 대 의 펌 프 토 출 관 을 한 개 의 송

수 관 에 종 합 해 서 설 치 하 는 경 우 에 는 개 개 의 관 으 로 설 치 하 려 고 할 때 이 것 을 잘 맞

추 어 서 장 치 한 다 는 것 은 대 단 히 어 렵 다 . 이 와 같 은 경 우 에 는 일 부 의 배 관 에 현 지 맞

출 부 분 을 준 비 해 두 고 현 지 에 서 플 랜 지 를 용 접 해 서 설 치 하 거 나 혹 은 신 축 관 을 사 용

해 서 조 절 할 수 있 도 록 기 장 계 획 시 에 고 려 해 두 어 야 한 다 . 이 와 같 은 주 의 는 장 래

증 설 예 정 의 펌 프 가 있 어 흡 입 , 토 출 배 관 을 먼 저 설 치 해 두 는 경 우 에 도 생 각 해 둘


3.3 관의지지

배 관 에 는 관 이 유 체 에 서 받 는 힘 이 나 자 중 (유 체 포 함 )을 지 탱 하 기 위 한 적 당 한 위

치 에 지 지 대 를 둘 필 요 가 있 다 . 수 평 관 의 지 지 대 는 물 이 채 워 졌 을 때 관 의 휨 이 크

게 되 지 않 도 록 그 간 격 을 정 한 다 . 경 사 면 에 따 른 배 관 에 서 는 관 축 방 향 의 분 력 이

생 기 므 로 단 순 한 지 지 로 서 는 지 축 방 향 에 대 한 미 끄 럼 막 이 도 고 려 해 둔 다 . 어 느 경 우

에 도 관 로 가 길 때 에 는 온 도 변 화 에 따 른 배 관 의 신 축 을 고 려 해 서 적 당 한 장 소 에 신 축

관 을 써 서 그 사 이 에 관 축 방 향 에 도 고 정 할 장 소 에 는 앵 커 블 록 혹 은 링 거 어 더 등 을

써 서 단 순 히 중 량 을 지 탱 하 고 관 의 신 축 시 에 는 미 끄 러 지 지 않 게 지 지 대 에 는 이 것 에

적 합 한 것 을 쓴 다 .

지 지 대 의 예 를 그 림 4.28에 표 시 한 다 .

긴 수 직 관 은 관 이 진 동 이 나 휨 응 력 을

받 지 않 도 록 중 간 의 적 당 한 위 치 에 진

동 막 이 가 필 요 하 다 . 또 곡 관 부 , 밸 브 전

후 및 관 끝 부 는 관 이 유 체 에 서 아 래 의

힘 을 받 으 므 로 이 힘 의 지 지 를 고 려 한 다 .

그림 4 .28 수압철관의 지지형식

190

1) 곡 관 부 의 지 지

곡 관 의 지 지 대 가 받 는 힘 은 관 의 중 량 (유 체 포 함 ) 외 에 흐 름 이 방 향 변 화 (운 동 량 변

화 )를 하 기 때 문 에 힘 을 받 는 다 . 그 림 4.29와 같 이 곡 관 전 후 의 속 도 벡 터 차 를 V로

하 면 유 체 의 방 향 변 화 때 문 에 생 기 는 힘 F 는

F ( K g ) = g Q V

가 된 다 . 단 ,

γ : 유 체 의 비 중 량 (Kg / )

g : 중 력 의 가 속 도 (m/s ce² )

Q : 유 량 ( /s ec)

V : 속 도 차 (m /sec)

그림 4.29 곡관에 작용하는 힘

2) 밸 브 전 후 의 관 지 지

체 크 밸 브 및 플 랩 밸 브 가 폐 쇄 할 때 생 기 는 힘 F는 대 략 아 래 와 같 이 표 시 된 다 .

그림 4 .30 밸브에 작용하는 힘

체 크 밸 브 F ( k g ) 2 4 D ² H

플 랩 밸 브 F ( k g ) 2 4 D ² H a

여 기 서 , D : 밸 브 구 경 (m)

H : 펌 프 의 전 양 정 (m )

Ha : 펌 프 의 실 양 정 (m )

γ : 물 의 비 중 량 (k g/ )

또 차 단 밸 브 가 폐 쇄 되 어 있 고 그 한 쪽 에 펌 프 의 체 절 압 력 이 걸 려 있 을 때 에 생 기 는

힘 은 아 래 의 식 으 로 표 시 된 다 .

F ( k g )4

D ² H s h

여 기 서 , Hsh : 펌 프 의 체 절 압 력 헤 드 (m )

191

또 한 차 단 밸 브 와 펌 프 사 이 의 관 이 플 랜 지 이 음 과 같 이 관 축 방 향 의 힘 을 받 는 이 음

으 로 접 속 될 경 우 에 는 그 힘 은 관 으 로 지 탱 되 므 로 외 부 에 나 타 나 지 않 는 다 .

3.4 관의 이음

1) 고 정 이 음

고 정 이 음 에 는 나 사 이 음 , 플 랜 지 이 음 , 용 접 이 음 의 세 종 류 가 있 다 . 나 사 이 음 은 펌 프

배 관 에 서 는 대 개 호 칭 지 름 160 이 하 의 소 경 관 과 보 조 배 관 에 주 로 사 용 된 다 . 이 음 에

는 KS규 격 에 서 정 해 진 배 관 용 강 관 용 의 가 단 주 철 제 이 음 , 엘 보 우 , 십 자 소 킷 , 베 트 ,

유 니 온 , 부 쉬 및 지 름 이 다 른 이 음 이 사 용 되 며 이 것 들 의 이 음 은 10 Kg / 의 사 용 압

력 에 견 딘 다 . 중 , 소 경 관 에 는 주 로 플 랜 지 이 음 . 고 온 고 압 용 에 는 용 접 이 음 이 사 용 된 다 .

가 스 켓 은 상 온 용 으 로 는 연 질 고 무 판 , 천 붙 인 고 무 판 , 테 프 론 , 종 이 등 이 사 용 된 다 .

2) Flex ible 이 음 , 신 축 이 음 , 조 합 이 음

이 것 들 의 이 음 은

a) 온 도 변 화 에 따 른 관 신 축 을 피 하 고

b ) 지 중 매 설 관 등 에 서 지 반 의 부 등 침 하 에 대 한 관 보 호

c) 설 치 상 의 잘 못 이 나 제 작 상 의 오 차 에 대 한 관 보 호

d) 펌 프 나 밸 브 혹 은 관 의 설 치 후 분 해 를 쉽 게 하 기 위 해

e) 소 형 의 펌 프 로 설 치 바 닥 면 에 펌 프 , 원 동 기 에 서 나 오 는 진 동 을 전 달 하 지 않 도 록

이 것 들 을 방 진 지 지 구 조 로 할 때 에 배 관 을 타 고 가 는 진 동 을 흡 수 하 기 위 한 목 적 에 사

용 되 며 그 림 4.31과 같 은 것 이 사 용 된 다 .

192

그림 4 .31 flexib le이음 , 신축이음 , 조합이음 예

4. 밸브의 형식과 특징

밸 브 의 선 정 에 있 어 서 표 4.15에 나 타 난 특 징 을 고 려 할 필 요 가 있 다 . 또 밸 브 몸 체

의 설 계 강 도 및 구 동 장 치 의 용 량 선 정 시 구 경 과 최 대 수 압 (펌 프 의 흡 입 헤 드 ＋ 펌 프 의

체 절 양 정 )뿐 만 아 니 라 , 밸 브 몸 체 내 의 최 대 유 속 등 밸 브 관 전 후 에 발 생 하 는 최 대 차 압 등

도 고 려 하 여 야 한 다 .

193

표 4 .15 밸브의 형식과 특징

종 류 밸브형식 구 조 특 징 단 점 적 용 범 위

조

절

밸

브

슬

루

우

스

형

공 통 ㆍ밸브 몸체가 밸브몸통

내를 이동하여 밸브의

개폐를 행하는 방식

ㆍ전폐시의 압력손실이

적다.

ㆍ액체의 차단성이 좋

다

ㆍ반폐시 배면에 유수

에 의한 와류를 발생

시켜 침식 등 진동을

일으키기 쉽다.

ㆍ전폐- 전개의 리프트

가 커서 개폐에 시간

이 걸린다.

ㆍ높이가 길다

ㆍ교육효과는 스트로크

의 약 80% 이상 폐쇄

함으로서 나타난다.

ㆍ중, 저양정 펌프의

토출밸브,흡입밸브,

ㆍ관로 연결,차단용

ㆍ유량 조정용

바깥나사 ㆍ밸브 몸체를 이동하기

위하여 스핀들 나사부를

밸브몸통의 바깥 부분에

만들어 스핀들과 몸체를

일체로 만들어 상하이동

하는 형식

ㆍ나사부의 내마모, 내

부식에 대하여 우수

ㆍ전높이가 안나사식에

비하여 길다.

ㆍ부식성유체

ㆍ개폐빈도가 많은것

안나사식 ㆍ밸브몸체를 이동하기 위

하여 스핀들나사부가 밸

브몸통의 안쪽에 있으며

, 스핀들은 상하로는 이

동하지 않고 회전만 하

는 형식

ㆍ바깥나사식에 비하여

전높이가 낮다.

ㆍ나사부가 유체에 접

촉하기 때문에 마모,

부식되기 쉽다.

ㆍ개폐빈도가 적은것

ㆍ보통의 물

로

타

형

ㆍ원추모양의 밸브 몸체중

에 관로와 동일한 유로

를 설치하고 이것을 밸

브내에서 약간의 상하이

동과 90。의 회전을 시

켜서 개폐를 행하는 형식

ㆍ전개시에는 완전한

원통형유로를 형성하

므로 압력손실 적음.

ㆍ전폐시에는 완전밀폐

가 가능하다

ㆍ유량조절이 우수하다

개폐시간을 짧게하는

것이 가능

ㆍ다른 밸브에 비하여

약간 고가이다.

ㆍ펌프토출 밸브

ㆍ차단, 유량조절용

ㆍ긴급 폐쇄 밸브

로서 사용

ㆍ고압에서 사용가능

버

터

플

라

이

형

공 통 ㆍ밸브몸체와 축이 일체가

되어 축의 회전에 의해

개폐를 행하는 방식의

밸브

ㆍ슬루우스, 로타형보다

소형, 경량이다.

ㆍ슬루우스, 로타형에

비하여 전개시 압력

손실이 크다

ㆍ유량조정용

ㆍ펌프토출밸브,흡입

밸브

수 밀 식 ㆍ밸브몸체 내면에 고무시

트를 설치하여 밸브외주

를 크롬도금 한 것.

ㆍ밸브몸체에 고무를 취부

한 것.

ㆍ수밀성은 슬루우스

밸브와 동일함.

ㆍ구조간단

ㆍ고무취급이 복잡하다.

ㆍ경년변화에 의해 누

설이 생기는 경우가

있다.

ㆍ일반적으로 10kgf

/ 이하에서 사용

한다.

비수밀식 ㆍ밸브몸체측 아래에 고무

시트를 설치하지 않고

금속으로 접속시킨 것

ㆍ구조간단 ㆍ수밀에 대해서 기대

는 할 수 없다.

ㆍ유량, 압력 조정용

194

표계속

5 . 플랜지 규격

5.1 플랜지 규격의 종류

관 의 플 랜 지 규 격 에 대 해 서 는 KS를 비 롯 하 여 ANSI, BS, DIN 규 격 등 에 의 해 사 용

압 력 , 온 도 , 재 질 등 의 관 계 가 정 해 져 있 지 만 , 그 중 에 KS 규 격 (KS B 1511- 1987)을 표

4.16에 나 타 내 었 다 .

종 류 밸브형식 구 조 특 징 단 점 적 용 범 위

역

류

방

지

밸

브

슬

링

거

형

공 통 ㆍ흐름을 일정 방향으로만

흐르게 한 밸브로서 밸

브의 동작은 슬링거식이

다.

ㆍ차압에 의해 자동적

으로 개폐한다.

ㆍ압력 손실이 비교적

크다.

ㆍ완전수밀은 곤란

ㆍ펌프정지시에 역류

방지를 자동적으로

행한다.

보통형 ㆍ소구경(50이하)에서는

슬링거식 외에 리프트식

도 있다.

ㆍ구조가 간단 ㆍ펌프비상정지의 경우

폐쇄시의 충격 있음.

ㆍ구경 500 정도이

하는 1장의 밸브,

600 이상은 2장

이상으로 분할.급폐식

ㆍ밸브축에 코일스프링 또

는 웨이트를 취부한 구

조 또는 그에 준한 구조

ㆍ밸브에 자폐력을 갖

게 하여 밸브의 폐식

지연에의한 압력상승

을 방지.

ㆍ밸브가 닫힐 때 실양

정의 약 2배의 압력

이 걸린다.

ㆍ고압에 사용된다.

바 이 패 스

완폐식

ㆍ바이패스 밸브를 설치후

여기에 대쉬포트를 설치

하고, 바이패스 밸브를

완폐하는 것.

ㆍ펌프가 급정지 하여

역류가 시작되면 주

밸브는 즉시 폐쇄되

지만 대쉬포트의 작

용에 의해 완폐된다.

ㆍ완폐밸브의 작동확인

은 역류시키지 않으

면 확인할 수 없다.

ㆍ역류시 수충격방지

ㆍ일반적으로 실양정

약 10m- 75m에 사용

주밸브

완폐식ㆍ주밸브에 대쉬포트를 설

치하여 완폐작동을 하는

것.

ㆍ역류가 시작되면 대

쉬포트의 동작에 의

해 주밸브가 완폐되

어 충격을 방지

ㆍ상 동 ㆍ일반적으로 저양정

에 사용

리

프

트

형

스모렌

스키형

ㆍ밸브 몸체안에 내장되어

진 완충깃과 스프링에

의해 역류도 바뀌는 순

간에 폐쇄된다.

ㆍ역류에의한 밸브의

폐쇄시간이 짧고, 수

격에 의한 압력상승

이 작다

ㆍ밸브전후에 손실차압

이 크다.

ㆍ밸브를 급폐함으로

서 수충격을 방지

하는 장치

플

랫

트

형

ㆍ한방향으로 흐름 가능케

한 슬링거형의 역류방지

밸브로서 관끝부분에 구

경의 대소에 따라 한매부

터 여러매로 분할 가능.

ㆍ역류방지의 역할

ㆍ슬링거형 보다도 압

력 손실이 작다.

ㆍ역압에 대해서 수밀

성이 좋지 않다.

ㆍ저양정, 대용량

펌프의 끝부분에

설치한다.

푸

트

밸

브

ㆍ펌프 흡입구에 설치되는

일종의 역지밸브.

ㆍ펌프기동시 별도의

프라이밍 장치가 필

요없다.

ㆍ흡입수조내에 있기

때문에, 점검 및 취

급이 불편하다.

ㆍ중소형펌프에 사용

된다.

195

5.2 플랜지규격의 대표 예

1) 호 칭 압 10Kgf/ (KS B 1511- 1987)

호 칭

지 름

적 용 하 는

강 관 의

외 경

플 랜 지

지 름

(D)

플 랜 지 의 각 부 치 수 볼 트 구 멍

t

f

지 름

g

중 심 원 볼 트

의

호 칭회 주 철

이 외

회 주 철 지 름

h

수 지 름

H

10

15

20

17.3

21.7

27.2

90

95

100

12

12

14

14

16

18

1

1

1

46

51

56

65

70

75

4

4

4

15

15

15

M12

M12

M12

25

32

40

34

42.7

48.6

125

135

140

14

16

16

18

20

20

1

2

2

67

76

81

90

100

105

4

4

4

19

19

19

M16

M16

M16

50

65

80

60.5

76.3

89.1

155

175

185

16

18

18

20

22

22

2

2

2

96

116

126

120

140

150

4

4

8

19

19

19

M16

M16

M16

(90)

100

125

101.6

114.3

139.8

195

210

250

18

18

20

22

24

24

2

2

2

136

151

182

160

175

210

8

8

8

19

19

23

M16

M16

M20

150

(175)

200

165.2

190.7

216.3

280

305

330

22

22

22

26

26

26

2

2

2

212

237

262

240

265

290

8

12

12

23

23

23

M20

M20

M20

196

표 계 속

2) 호 칭 압 20Kgf/ (KS B 1511- 1987)

호 칭

지 름

적 용 하 는

강 관 의

외 경

플 랜 지

지 름

(D)

플 랜 지 의 각 부 치 수 볼 트 구 멍

t

f

지 름

g

중 심 원 볼 트

의

호 칭회 주 철

이 외

회 주 철 지 름

h

수 지 름

H

(225)

250

300

241.8

267.4

318.5

350

400

445

22

24

24

28

30

32

2

2

3

282

324

368

310

355

400

12

12

16

23

25

25

M20

M22

M22

350

400

450

355.6

406.5

457.2

490

560

620

26

28

30

34

36

38

3

3

3

413

475

530

445

510

565

16

16

20

25

27

27

M22

M24

M24

(500)

550

600

508

558.8

609.6

675

745

795

30

32

32

40

42

44

3

3

3

585

640

690

620

680

730

20

20

24

27

33

33

M24

M30

M30

(650)

700

(750)

660.4

711.2

762

845

905

970

34

34

36

46

48

50

3

3

3

740

800

855

780

840

900

24

24

24

33

33

33

M30

M30

M30

800

(850)

900

812.8

863.6

914.4

1020

1070

1120

36

36

38

52

52

54

3

3

3

905

955

1005

950

1000

1050

28

28

28

33

33

33

M30

M30

M30

1000

(1100)

1200

1016

1117.6

1219.2

1235

1345

1465

40

42

44

58

62

66

3

3

3

1110

1220

1325

1160

1270

1380

28

28

32

39

39

39

M36

M36

M36

(1350)

1500

1371.6

1524

1630

1795

48

50

70

74

3

3

1480

1635

1540

1700

36

40

45

45

M42

M42

197

호칭

지름

적용하는

강관의

외 경

플랜지

지름

(D)

플랜지의 각부치수 볼트구멍

t

f

지름

g

지름

C

수 지름

h

볼트

나사

호칭

회주철

이 외 회주철

10

15

20

25

32

40

50

65

80

90

100

125

150

200

250

300

350

400

450

500

550

600

650

700

750

800

850

900

17.3

21.7

27.2

34

42.7

48.6

60.5

76.3

89.1

101.6

114.3

139.8

165.2

216.3

267.4

318.5

355.6

406.4

457.2

508.2

558.8

609.6

660.4

711.2

762.0

812.8

863.6

914.4

90

95

100

125

135

140

155

175

200

210

225

270

305

350

430

480

540

605

675

730

795

845

945

995

1080

1140

1200

1250

14

14

16

16

18

18

18

20

22

24

24

26

28

30

34

36

40

46

48

50

52

54

60

64

68

72

74

76

16

16

18

20

20

22

24

26

28

28

30

32

34

38

40

44

50

54

58

62

66

-

-

-

-

-

-

-

1

1

1

1

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

3

3

3

3

3

3

3

5

5

5

5

5

5

46

51

56

67

76

81

96

116

132

145

160

195

230

275

345

395

440

495

560

615

670

720

790

840

900

960

1020

1070

65

70

75

90

100

105

120

140

160

170

185

225

260

305

380

430

480

540

605

660

720

770

850

900

970

1030

1090

1140

4

4

4

4

4

4

8

8

8

8

8

8

12

12

12

16

16

16

20

20

20

24

24

24

24

24

24

28

15

15

15

19

19

19

19

19

23

23

23

25

25

25

27

27

33

33

33

33

39

39

48

48

56

56

56

56

M12

M12

M12

M16

M16

M16

M16

M16

M20

M20

M20

M22

M22

M22

M24

M24

M30x3

M30x3

M30x3

M30x3

M36x3

M36x3

M45x3

M45x3

M52x3

M52x3

M52x3

M52x3

198

제 5장 수 충 격 현 상

1 . 수충격현상의 개념

1 .1 단순관로의 수충격 현상

수 충 격 현 상 을 한 마 디 로 정 의 하 면 관 로 내 의 유 체 속 도 의 급 격 한 변 화 에 따 라 유 체 압

력 이 상 승 또 는 강 하 하 는 현 상 이 라 할 수 있 다 . 수 충 격 현 상 의 기 본 개 념 의 이 해 를 위

해 그 림 5.1과 같 은 단 순 관 로 계 를 고 려 해 보 자 . 그 림 5.1에 서 수 조 의 용 량 은 연 결 된

파 이 프 체 적 에 비 해 무 한 히 크 며 , 연 결 파 이 프 내 의 손 실 은 없 고 파 이 프 는 수 평 으 로

설 치 되 어 있 다 고 가 정 한 다 . 여 기 서 파 이 프 끝 에 설 치 된 밸 브 를 갑 자 기 닫 았 을 때 의

수 충 격 현 상 을 관 찰 해 본 다 .

그림 5 .1 단순관로계의 수충격 현상

199

그 림 5.1에 서 L = 연 결 파 이 프 길 이 H 0=정 상 압 력

V 0= 파 이 프 내 의 유 체 의 정 상 속 도 t = 밸 브 급 폐 이 후 의 경 과 시

a = 밸 브 급 폐 후 발 생 한 파 이 프 내 의 압 력 파 전 파 속 도

h max =밸 브 급 폐 로 인 한 유 체 의 최 대 상 승 압 력

( h max = a V 0 / g ; Jou kow sky 의 식 )

1) 단 계 1(0 t L/a , 그 림 5.1 (b), ( c))

그 림 5.1(a)와 같 이 밸 브 를 급 폐 하 면 밸 브 상 류 부 의 물 은 순 간 적 으 로 정 지 하 여 압

력 이 급 격 히 상 승 하 고 이 때 발 생 한 압 력 파 는 파 속 a로 수 조 쪽 으 로 전 파 되 면 서 유 체

를 정 지 시 키 는 작 용 을 한 다 . 압 력 파 가 수 조 에 도 달 한 순 간 파 이 프 내 의 유 체 속 도 및

파 속 은 영 (零 )으 로 되 고 전 파 이 프 에 걸 쳐 압 력 은 h max 만 큼 상 승 한 것 으 로 된 다 .

2) 단 계 2(L/a t 2L/a , 그 림 5.1 (d), (e))

압 력 파 가 수 조 에 이 르 면 , 이 제 관 내 압 력 이 수 조 의 압 력 보 다 높 으 므 로 , 유 체 는 관 에

서 수 조 쪽 으 로 흐 르 고 압 력 이 정 상 상 태 로 환 원 됨 과 동 시 에 압 력 파 는 수 조 에 반 사 되

어 파 속 a로 밸 브 를 향 하 여 진 행 한 다 . 압 력 파 가 밸 브 에 도 달 한 순 간 유 체 속 도 는 정

상 속 도 와 크 기 는 같 고 방 향 은 음 의 방 향 을 가 지 며 , 파 속 은 영 (零 ), 압 력 은 전 파 이 프

에 걸 쳐 정 상 압 력 으 로 환 원 된 다 .

3)단 계 3(2L/a t 3L/a , 그 림 5.1 (f), (g ))

압 력 파 가 밸 브 에 이 르 면 , 밸 브 가 닫 혀 있 기 때 문 에 밸 브 에 서 유 체 를 음 의 속 도 로

유 지 시 킬 수 없 어 속 도 는 음 의 방 향 에 서 정 지 상 태 로 바 뀌 고 , 압 력 강 하 현 상 이 유 발

됨 과 동 시 에 압 력 파 는 밸 브 에 반 사 되 어 다 시 수 조 쪽 으 로 전 파 된 다 . 압 력 파 가 수 조 에

도 달 한 순 간 관 내 의 유 체 속 도 및 파 속 은 영 (零 )으 로 되 고 , 전 파 이 프 에 걸 쳐 압 력 은 단

계 1의 상 승 압 에 대 응 하 는 h max 만 큼 강 하 하 게 된 다 .

4)단 계 4(3L/a t 4L/ a, 그 림 5.1 (h ), (i))

압 력 파 가 수 조 에 이 르 면 , 이 번 에 는 관 내 압 력 이 수 조 의 압 력 보 다 낮 으 므 로 유 체 는

수 조 에 서 관 쪽 으 로 흐 르 고 압 력 이 저 압 에 서 정 상 상 태 로 환 원 됨 과 동 시 에 압 력 파 는

다 시 수 조 에 반 사 되 어 파 속 a로 밸 브 를 향 하 여 진 행 한 다 . 따 라 서 , 압 력 파 가 밸 브 에

도 달 한 순 간 관 내 유 속 은 정 상 속 도 와 크 기 와 방 향 이 같 으 며 , 파 속 은 영 (零 ) , 압 력 은

전 파 이 프 에 걸 쳐 정 상 압 력 으 로 되 므 로 , 밸 브 를 닫 기 이 전 의 관 내 의 유 체 의 상 태 즉 ,

정 상 상 태 와 똑 같 이 된 다 . 시 간 4L/a만 큼 지 난 후 에 는 위 의 과 정 이 연 속 적 으 로 반 복

된 다 .

200

그 림 5.2의 실 제 단 순 관 로 계 의 수 충 격 현 상 해 석 예 와 위 의 단 계 1∼ 단 계 4의 현 상 을

비 교 하 면 보 다 쉽 게 수 충 격 현 상 을 이 해 할 수 있 다 .

( a) 단순관로계의 예

(b )밸브에서의 압력변화

(c)밸브에서의 유량변화

그림 5 .2 단순관로계의 수충격현상 해석 예

201

주 어 진 시 스 템 그 림 5.2(a)에 서 기 준 선 으 로 부 터 수 조 의 수 면 높 이 는 1.1m , 관 의 길

이 100m , 압 력 파 전 파 속 도 1000m/s ec, 관 내 유 량 0.02 /s ec이 다 . 그 림 5.2(b)와 같 이

밸 브 를 급 폐 했 을 때 압 력 이 2m 상 승 하 고 , 이 때 발 생 한 압 력 파 는 파 속 1000m /s로 수

조 쪽 으 로 진 행 한 다 . 0.1초 후 에 압 력 파 는 수 조 에 이 르 게 되 어 수 력 구 배 선 (H.G.L)이

2m 상 승 된 위 치 에 서 정 상 상 태 의 H.G.L과 평 행 하 게 되 고 , 관 속 의 유 체 는 정 지 한 다 .

이 때 수 조 에 반 사 된 압 력 파 는 0.2초 후 에 밸 브 에 이 르 게 되 어 H.G.L을 정 상 상 태 의

H.G.L로 환 원 하 고 관 내 의 유 량 은 - 0.02 /s ec이 다 . 밸 브 에 반 사 된 압 력 파 는 0.3초 후

에 수 조 에 이 르 게 되 어 H.G.L은 2m 강 하 한 위 치 에 서 정 상 상 태 의 H.G.L과 평 행 하 게

되 고 관 내 의 유 체 는 다 시 정 지 한 다 . 수 조 에 반 사 된 압 력 파 는 0.4초 후 에 밸 브 에 도 달

하 여 H.G.L은 정 상 상 태 의 H.G.L로 환 원 되 고 관 내 유 량 은 0.02 / sec로 되 어 밸 브 급

폐 이 전 의 상 태 , 즉 정 상 상 태 와 같 게 된 다 . 0.4초 이 후 에 는 위 의 과 정 이 연 속 적 으 로

반 복 된 다 .

1 .2 폄프계에서 발생하는 수충격 현상

앞 서 말 한 바 와 같 이 송 수 관 에 있 어 서 어 떤 원 인 에 의 해 관 내 유 속 이 급 격 하 게 변

화 하 면 관 내 압 력 이 과 도 적 으 로 크 게 변 동 하 는 데 , 펌 프 송 수 관 계 에 서 는

(1) 펌 프 의 기 동 시

(2) 펌 프 의 정 지 시

(3) 펌 프 의 회 전 수 제 어 시

(4) 밸 브 의 개 폐 시

등 의 경 우 에 생 기 지 만 , 일 반 적 으 로 수 충 격 이 문 제 가 되 는 것 은 정 전 등 에 의 한 펌

프 구 동 력 차 단 에 따 라 펌 프 가 급 정 지 하 는 경 우 가 대 부 분 이 다 . 한 편 , 수 충 격 에 의 해

생 기 는 압 력 상 승 과 압 력 강 하 의 크 기 는 ,

( 1) 관 내 유 속 의 시 간 적 변 화

(a) 펌 프 의 특 성 과 회 전 속 도 변 화 의 관 계

(b) 밸 브 의 특 성 과 개 폐 시 간 및 개 폐 형 상

(2) 관 로 길 이 와 상 태

(3) 펌 프 원 동 기 의 종 류

등 에 따 라 다 르 지 만 펌 프 급 정 지 후 의 현 상 은 대 략 다 음 과 같 다 .

1) 펌 프 의 역 지 변 이 없 는 경 우

a) 제 1단 계 (펌 프 영 역 : 正戰 ,正流 상 태 )

202

운 전 중 의 펌 프 가 그 구 동 력 을 잃 어 도 회 전 체 의 관 성 에 의 해 회 전 이 지 속 되 지 만 .

회 전 을 지 속 시 키 는 힘 은 물 을 이 송 하 는 데 필 요 한 에 너 지 에 비 해 작 을 뿐 만 아 니 라

보 유 하 고 있 는 에 너 지 는 양 수 를 위 한 에 너 지 로 서 시 간 이 경 과 함 에 따 라 소 비 되 어 ,

회 전 수 는 급 격 하 게 저 하 하 여 양 수 량 도 감 소 한 다 . 한 편 , 송 수 관 내 의 물 은 관 성 력 에 의

해 송 수 상 태 를 지 속 하 도 록 하 기 때 문 에 펌 프 토 출 구 부 근 의 압 력 은 급 격 하 게 강 하

한 다 . 펌 프 의 회 전 수 가 더 욱 감 소 하 게 되 면 , 펌 프 는 정 회 전 함 에 도 불 구 하 고 토 출 측

압 력 에 대 해 송 수 불 능 으 로 되 어 물 의 흐 름 은 일 단 정 지 한 다 . 이 때 생 기 는 관 내 의 압

력 강 하 는 주 로 펌 프 와 원 동 기 의 회 전 관 성 및 유 속 , 관 연 장 등 의 영 향 을 받 는 데 , 심

한 경 우 에 는 양 액 이 포 화 증 기 압 이 하 로 되 어 토 출 관 내 에 서 국 부 적 으 로 기 화 증 발 되

어 , 소 위 수 주 분 이 라 부 르 는 현 상 을 수 반 하 게 된 다 .

b ) 제 2단 계 (펌 프 제 동 영 역 : 正轉 , 逆流 상 태 )

일 단 정 지 한 물 은 다 음 순 간 부 터 역 류 를 시 작 하 는 데 , 정 회 전 하 고 있 는 회 전 차 가 역

류 하 는 물 의 저 항 으 로 되 기 때 문 에 . 역 류 량 이 증 가 함 에 따 라 압 력 이 상 승 하 기 시 작

한 다 . 한 편 , 펌 프 의 회 전 수 는 역 류 하 는 물 의 제 동 작 용 에 의 해 점 점 감 소 하 여 결 국 에

는 0으 로 되 어 펌 프 는 정 지 한 다 .

c) 제 3단 계 (수 차 영 역 : 逆轉 , 逆流 상 태 )

다 음 순 간 부 터 펌 프 는 역 류 하 는 물 에 의 해 수 차 로 되 어 역 전 을 시 작 하 고 점 점 가

속 되 어 결 국 에 는 무 부 하 의 수 차 로 서 일 정 한 무 구 속 속 도 의 상 태 로 되 어 안 정 하 게 된

다 . 무 부 하 의 수 차 로 서 안 정 된 상 태 로 도 달 하 는 도 중 에 역 류 량 , 회 전 수 는 일 시 적 으 로

증 가 하 는 데 최 종 상 태 에 서 는 역 류 량 이 정 규 유 량 의 60∼ 80% , 역 전 수 는 정 규 회 전 수 의

110∼ 130%로 된 다 .

2) 펌 프 에 역 지 변 이 있 는 경 우

a) 역 지 변 이 있 으 므 로 상 기 의 제 2단 계 에 서 물 이 역 류 를 시 작 하 면 역 지 변 이 닫 혀

역 류 는 일 어 나 지 않 는 다 . 그 러 나 제 1단 계 에 서 발 생 한 강 하 파 가 토 출 관 끝 의 토

출 조 에 의 해 반 사 되 어 상 승 파 로 되 어 압 력 은 상 승 한 다 .(급 폐 식 역 지 변 에 상 당 ).

따 라 서 , 역 지 변 의 폐 쇄 가 물 의 흐 름 이 정 지 하 는 순 간 (펌 프 유 량 0)에 지 체 없 이

이 상 적 으 로 이 루 어 지 면 압 력 의 상 승 은 없 을 것 이 다 . 라 고 하 는 것 은 옳 지 않

다 .

b ) 만 약 역 지 변 의 폐 쇄 가 늦 어 져 역 류 가 생 겨 급 폐 쇄 하 면 역 류 량 을 급 히 저 지 하 기

때 문 에 충 돌 적 인 압 력 상 승 이 추 가 된 다 .(보 통 의 역 지 변 에 상 당 ).

c) 역 지 변 폐 쇄 후 는 일 단 상 승 된 압 력 이 일 정 주 기 로 상 승 , 강 하 를 반 복 하 면 서

203

점 점 감 쇠 한 다 .

3) 펌 프 토 출 변 (역 지 변 포 함 )을 제 어 한 경 우

펌 프 가 급 정 지 한 때 의 제 1단 계 의 압 력 강 하 량 은 . 회 전 체 의 관 성 을 일 정 하 다 고 하

면 주 로 펌 프 의 특 성 과 송 수 관 로 의 상 태 에 따 라 결 정 되 지 만 , 제 2단 계 이 후 의 현 상 은

토 출 변 을 적 절 하 게 제 어 하 므 로 써 변 화 시 킬 수 있 다 . 즉 , 제 2단 계 이 후 의 역 류 량 및

압 력 상 승 을 억 제 하 도 록 펌 프 계 에 적 합 한 밸 브 특 성 을 가 지 는 밸 브 형 식 (예 를 들 면 각

종 의 완 폐 역 지 변 과 기 름 . 공 기 압 작 동 밸 브 등 ) 및 폐 쇄 시 간 을 결 정 하 는 것 은 수 충 격

경 감 의 견 지 에 서 는 물 론 펌 프 설 비 계 획 에 있 어 서 도 중 요 하 다 .

2. 수충격에 의한 피해

수 충 격 작 용 을 방 지 하 기 위 해 서 는 펌 프 급 정 지 후 의 관 내 유 속 의 변 화 가 늦 어 지 도 록

하 면 좋 지 만 , 그 주 된 목 적 이 압 력 의 이 상 저 하 에 있 는 지 이 상 상 승 에 있 는 지 에 부 설

계 획 과 더 불 어 수 충 격 의 충 분 한 검 토 와 적 절 한 대 책 을 세 울 필 요 가 있 다 .

1) 압 력 상 승 에 의 해 펌 프 , 밸 브 , 플 랜 지 , 관 로 등 여 러 기 기 가 파 손 된 다 .

2) 압 력 강 하 에 의 해 관 로 가 압 괴 하 거 나 수 주 분 리 가 생 겨 재 결 합 시 에 발 생 하 는 격

심 한 충 격 파 에 의 해 관 로 가 파 손 된 다 .

3) 진 동 , 소 음 의 원 인 이 된 다 .

4) 주 기 적 인 압 력 변 동 때 문 에 자 동 제 어 계 등 압 력 컨 트 롤 을 하 는 기 기 들 이 난 조 를

일 으 킨 다 .

3. 수충격작용 방지 장치

수 충 격 작 용 을 방 지 하 기 위 해 서 는 펌 프 급 정 지 후 의 관 내 유 속 의 변 화 가 늦 어 지 도 록

하 면 좋 지 만 , 그 주 된 목 적 이 압 력 의 이 상 저 하 에 있 는 지 또 는 이 상 상 승 에 있 는 지 에

따 라 경 감 장 치 도 다 르 며 또 한 여 러 가 지 방 법 을 조 합 할 필 요 성 도 있 을 수 있 다 . 그

러 나 일 반 적 으 로 펌 프 급 정 지 후 펌 프 토 출 라 인 에 서 의 부 압 즉 . 압 력 강 하 를 방 지 하 면

이 상 압 력 상 승 도 방 지 할 수 있 으 므 로 부 압 발 생 의 방 지 가 수 충 격 작 용 에 의 한 피 해 를

줄 이 는 최 선 의 방 책 이 라 할 수 있 다 . 따 라 서 근 래 에 는 일 반 적 인 펌 프 계 의 경 우 부 압

방 지 장 치 중 가 장 효 과 적 이 라 할 수 있 는 공 기 조 (Air Chamber ), One- Way Surge

Tank, 또 는 이 들 을 조 합 하 여 사 용 하 는 경 우 가 많 다 .

204

다 음 에 대 표 적 인 부 압 (수 주 분 리 )의 방 지 및 상 승 압 의 방 지 법 에 대 하 여 나 타 낸 다 .

목 적 순 번 방 법 효 과 비 고

부

압

ㆍ

수

주

분

리

의

방

지

1 Flyw heel을 설 치

한 다 .(3.1참 조 )

관 성 효 과 (GD² )를 증 가 시

켜 회 전 수 와 관 내 유 속 의

변 화 를 느 리 게 한 다 .

소 형 기 에 대 해 서 는 유 효 하 지 만

대 형 기 와 관 길 이 가 길 때 에 는

Fly wheel이 과 대 해 지 므 로 부 적 합

하 다 .2 펌 프 토 출 측 에

공 기 조 ( A i r

Chamber)를 설 치

한 다 .(3.1참 조 )

축 적 하 고 있 는 압 력 에 너

지 를 방 출 하 여 압 력 강 하 를

방 지 함 과 동 시 에 압 력 상

승 도 흡 수 한 다 .

부 압 방 지 의 가 장 효 과 적 인 장 치

이 며 계 의 안 정 성 및 신 뢰 성 을

높 이 기 위 해 자 동 컨 트 롤 에 대 한

검 토 가 필 요 하 다 .3 관 경 을 크 게

한 다 .

관 내 유 속 을 저 하 시 켜 , 관

로 정 수 를 작 게 하 므 로 써

압 력 강 하 를 방 지 한 다 .

관 전 장 의 대 부 분 에 걸 쳐 서 이 를

시 행 하 지 않 으 면 효 과 가 없 기

때 문 에 건 설 비 가 비 싸 다 .4 관 의 경 로 를 변 경

한 다 .

관 의 종 단 면 형 상 에 대 해

가 능 한 한 관 을 깊 이 시

공 한 다 .

지 형 과 비 용 상 의 제 약 때 문 에 실 시

가 용 이 하 지 못 한 경 우 가 많 다 .

5 공 기 변 을 설 치

한 다

부 압 발 생 장 소 에 공 기 를

자 동 적 으 로 흡 입 시 켜 이

상 부 압 을 경 감 한 다 . 압 력

파 전 파 속 도 a도 작 아 지 게

된 다 .

공 기 흡 입 지 점 의 하 류 측 이 자 연 유

하 되 는 경 우 에 는 좋 지 만 , 그

이 외 의 경 우 에 는 흡 입 된 공 기 에 의 해 수 격

이 조 장 될 경 우 가 있 기 때 문 에 신 중 한 검

토 가 필 요 하 다 .6 펌 프 를 지 나 흡 입

수 조 와 토 출 관

사 이 에 자 동 개 폐 변

을 설 치 한 다 .

흡 입 수 조 의 물 을 자 동 적 으

로 흡 상 하 여 이 상 압 력

강 하 를 방 지 한 다 .

관 로 의 고 저 상 황 에 따 라 서 는 목 적 을 이 루

지 못 하 는 경 우 가 있 다 .

7 통 상 의 서 어 지 탱 크

를 설 치 한 다 .

(3.1참 조 )

부 압 발 생 장 소 에 물 을 공

급 하 여 압 력 의 이 상 강 하

를 경 감 함 과 동 시 에

압 력 상 승 도 흡 수 한 다 .

송 수 중 의 관 내 압 력 이 높 을 때 는 서 어

지 탱 크 의 높 이 도 높 게 되 어 건 설 비 도

비 싸 지 만 효 과 는 이 상 적 이 다 .

서 어 지 탱 크 아 래 쪽 에 서 는 수 충 격 은 발

205

표 계 속


생 하 지 않 으 므 로 펌 프 와 탱 크 사 이 만 을

고 려 하 면 된 다 .8 One- W ay Surge

T ank를 설 치 한 다 .

(3.1참 조 )

부 압 발 생 장 소 에 물 을 공

급 하 여 압 력 의 이 상 강 하

를 경 감 한 다 .

고 양 정 펌 프 계 에 서 는 탱 크 의 높 이 가

낮 아 도 되 므 로 (One- Way), 관 로 에

다 수 의 탱 크 를 설 치 할 수 있 다 .9 디 젤 기 관 구 동 의

경 우 는 고 장 발 생

과 동 시 에 자 동 적

으 로 속 도 를 제 어

하 면 서 정 지 한 다 .

역 지 변 의 급 폐 쇄 를 지 연

시 키 므 로 써 압 력 상 승 을

방 지 한 다 .

기 관 의 보 호 및 자 동 장 치 를 충 분 히

해 둘 필 요 가 있 다 .

상

승

압

의

방

지

10 역 지 변 또 는 By -

Pas s변 의 자 동

완 폐 , 물 또 는

기 름 을 이 용 한

Dash- Por t와 액 압

조 작 By- Pass변 을

이 용 한 다 .

(3.2 참 조 )

구 동 기 의 급 속 정 지 에

의 한 부 압 발 생 을 막 기 위

해 적 극 적 으 로 컨 트 롤 한

다 .

소 형 펌 프 에 서 는 역 지 변 을 직 접 완 폐

하 며 , 중 형 이 상 은 역 지 변 에 큰 By-

Pass 를 설 치 하 고 , 그 도 중 의 By- Pass

변 을 자 동 완 폐 한 다 .

11 안 전 변 을 사 용

한 다 .

설 정 압 보 다 도 상 승 하 면

안 전 변 이 열 려 , 이 상 압

력 상 승 을 방 지 한 다 .

급 격 히 압 력 이 상 승 하 는 경 우 와 관 로 가

짧 아 압 력 주 기 가 짧 은 경 우 는 안 전 변

의 동 작 이 지 체 되 어 효 과 를 그 다 지

기 대 할 수 없 다 .12 급 폐 쇄 식 체 크

밸 브 를 사 용 한 다 .

(3.2 참 조 )

폐 쇄 지 연 에 의 한 부 가 적

인 압 력 상 승 을 방 지 한 다 .

주 로 스 프 링 부 착 식 이 많 으 며 , 밸 브

의 저 항 이 크 기 때 문 에 소 요 전 양 정

의 산 출 에 주 의 를 요 하 며 , 소 형 펌 프 용 으

로 적 합 하 다 .

13 주 토 출 변 의 자 동

폐 쇄 역 지 변 을

생 략 하 고 , S luice,

역 지 변 을 생 략 하 여 , 압 력

상 승 을 방 지 한 다 .

고 양 정 대 용 량 펌 프 에 적 합 하 다 .

206

표 계 속

3.1 부압(수주분리) 방지법

1) 펌 프 에 Fly wheel을 설 치 한 다 .

펌 프 의 회 전 부 의 관 성 효 과 (GD² )를 크 게 하 여 펌 프 회 전 수 와 유 량 의 급 격 한 저 하

를 방 지 한 다 . 설 비 는 비 교 적 간 단 하 며 효 과 도 크 지 만 송 수 관 로 가 상 당 히 긴 경 우 와

종 단 면 에 요 철 이 큰 경 우 에 는 Flywh eel이 매 우 크 게 되 어 설 치 가 불 가 능 한 경 우 가 있

다 . 설 치 방 법 으 로 서 는 축 플 랜 지 겸 용 식 , 별 도 설 치 식 이 있 지 만 어 떤 경 우 도

a) 설 치 공 간 의 문 제 (그 림 5.3과 같 이 개 략 L만 큼 길 어 진 다 )

(A) 축 를 랜 지 겸 용 식 L=50∼ 200mm

(B) 별 도 설 치 식 L=800∼ 2000mm

b ) 기 동 상 의 문 제 (Fly wheel GD² 가 지 나 치 게 크 면 기 동 시 간 이 길 어 지 고 , 최 악 의

경 우 에 는 기 동 을 할 수 없 기 때 문 에 구 동 기 제 작 업 체 로 부 터 구 동 측 의 허 용 GD

² 를 입 수 함 과 동 시 에 기 동 방 식 에 대 해 서 도 충 분 한 검 토 를 행 할 필 요 가 있 다 .)

c) 베 어 링 의 문 제 (Fly wheel 중 량 이 지 나 치 게 크 게 되 면 베 어 링 을 보 강 할 필 요 가


Butte rflly변 등 을

유 압 , 수 압 등 으 로

자 동 완 폐 한 다 .

(3.2 참 조 )14 역 지 변 , 후 트 밸 브

를 생 략 하 여 토 출

관 로 의 물 을 전 부

역 류 시 킨 다 .

가 장 간 단 한 방 법 으 로

압 력 상 승 을 방 지 한 다 .

관 로 의 길 이 에 비 해 흡 입 수 조 의

수 용 량 에 여 유 가 없 으 면 넘 치 는

경 우 가 있 다 .

15 자 동 방 류 변 을 사 용

한 다 .

펌 프 동 력 차 단 과 동 시 에

방 류 변 을 급 개 하 여 , 토 출

측 에 서 외 부 로 방 류 ,역 지

변 이 닫 히 므 로 자 동 완

폐 하 여 압 력 상 승 을 막 는

다 .

고 양 정 펌 프 에 적 합 하 지 만 부 압 이

발 생 하 지 않 는 계 통 에 한 정 된 다 .

207

있 고 , 경 우 에 따 라 서 는 베 어 링 의 냉 각 과 강 제 윤 활 이 필 요 하 다 .)

d) 축 플 랜 지 의 문 제 (축 플 랜 지 로 서 전 자 카 프 링 과 원 심 마 찰 클 러 치 를 사 용 하 면

펌 프 급 정 기 와 동 시 에 원 동 기 측 과 펌 프 측 이 분 리 되 어 부 압 방 지 에 유 효 한 GD²

값 이 작 아 지 기 때 문 에 주 의 할 필 요 가 있 다 .)

e) F lywheel재 질 에 따 라 주 속 (周速 )에 제 한 이 있 는 (GC:40m/s , SC:50m/s ,

SF:60m /s)등 의 문 제 에 대 해 서 는 충 분 히 검 토 하 여 둘 필 요 가 있 다 .

그림 5 .3 Flywhe e l 설치 예

2) 펌 프 토 출 측 에 공 기 조 (Air Chamb er)를 설 치 한 다 .

공 기 조 는 물 과 공 기 가 들 어 있 는 밀 폐 용 기 로 서 펌 프 토 출 측 부 근 의 토 출 라 인 에

설 치 하 며 , 펌 프 급 정 지 에 의 해 토 출 라 인 내 의 물 의 압 력 이 떨 어 지 면 공 기 조 내 에

축 적 되 어 있 는 압 력 에 너 지 를 방 출 하 고 , 역 으 로 토 출 라 인 내 의 물 의 압 력 이 올 라 가

면 물 을 받 아 들 여 압 력 에 너 지 를 흡 수 하 므 로 써 압 력 의 급 상 승 또 는 급 강 하 를 방 지

하 는 가 장 효 과 적 인 수 충 격 방 지 장 치 의 하 나 이 다 .

a) 공 기 조 의 자 동 컨 트 롤

펌 프 계 의 안 정 성 및 신 뢰 성 향 상 을 위 해 공 기 조 는 일 반 적 으 로 공 기 조 내 의 공 기

압 또 는 수 위 유 지 를 목 적 으 로 공 기 압 축 기 와 연 결 되 며 . 레 벨 센 서 등 에 의 해 자 동

컨 트 롤 을 하 는 경 우 가 대 부 분 이 다 . 컨 트 롤 시 퀜 스 는 펌 프 계 에 따 라 다 르 지 만 전 형

적 인 예 를 소 개 하 면 다 음 과 같 다 .

208

그림 5 .4 공기조의 자동컨트롤 예

a. Level 1 : Lowest Level Indication

- Level 1 이 하 로 수 위 가 내 려 가 면 공 기 조 내 의 공 기 가 파 이 프 라 인 으 로 유 입

될 수 있 으 므 로 , 수 위 가 Level 1에 도 달 하 면 Warning 이 표 시 되 도 록 한 다 .

b . Lev el 2 : Com pres sor Switch- off Level

- Level 2는 정 상 운 전 범 위 의 하 한 선 으 로 , 수 위 가 Lev el2 이 하 가 되 면 압 축 기

작 동 이 정 지 한 다 .

c . Lev el 3 : Com pres sor Switch - on Level

- Level3은 정 상 운 전 범 위 의 상 한 선 으 로 , 수 위 가 Level3 이 상 이 되 면 주 압 축 기

가 작 동 한 다 .

d. Level 4 : Compress or Back- u p Lev el

- 정 상 운 전 상 태 에 서 수 위 가 Level4에 도 달 하 면 보 조 압 축 기 가 작 동 하 며 , 이 상

상 태 를 나 타 내 는 W arning 이 표 시 되 도 록 한 다 . 수 위 가 Lev el4a에 도 달 하 면 보

조 압 축 기 의 작 동 이 정 지 되 며 , Level2에 도 달 하 면 주 압 축 기 도 정 지 된 다 .

e . Level 5 : Hig h Level Indication

- 수 위 가 Lev el5에 있 는 상 태 에 서 는 공 기 조 가 수 충 격 작 용 을 효 과 적 으 로 방 지

할 수 없 으 므 로 Lev el5에 서 는 경 보 음 이 울 리 도 록 한 다 .

f. Level la : Air Releas e Value Open

- 수 위 가 Level la 이 하 로 내 려 가 면 공 기 조 내 의 공 기 는 배 기 변 을 통 해 방 출 된 다 .

209

b ) 공 기 조 의 수 충 격 방 지 예

수 충 격 방 지 장 치 를 설 치 하 지 않 은 경 우 , 펌 프 급 정 지 후 토 출 라 인 을 따 라 부 압 이

발 생 되 었 던 것 이 공 기 조 를 설 치 하 면 4.6 절 과 같 이 최 대 및 최 소 압 력 구 배 선 이 대 단

히 극 적 으 로 변 경 되 어 부 압 은 물 론 이 상 압 력 상 승 또 한 방 지 할 수 있 음 을 알 수 있

다 .

그림 5 .5 공기조를 설치한 후의 압력변동

3) 통 상 의 서 어 지 탱 크 를 설 치 한 다 .

그 림 5.6과 같 이 관 로 도 중 에 충 분 히 큰 서 어 지 탱 크 를 설 치 하 여 , 관 내 압 력 이 강 하

하 는 즉 시 물 을 보 급 하 여 압 력 저 하 를 방 지 함 과 동 시 에 압 력 상 승 도 흡 수 하 게 된 다 .

이 경 우 탱 크 아 래 쪽 에 는 수 충 격 이 발 생 하 지 않 으 므 로 펌 프 와 탱 크 사 이 만 을 고 려 하

면 된 다 . 단 , 정 상 상 태 의 관 내 압 이 높 으 면 탱 크 높 이 가 높 아 져 야 하 기 때 문 에 설 치 장

소 가 제 한 되 고 , 또 건 설 비 도 비 싸 진 다 .

4) One- Way S urg e T ank를 설 치 한 다 .

그 림 5.7과 같 이 통 상 의 서 어 지 탱 크 에 역 지 변 을 붙 인 것 으 로 부 압 발 생 장 소 에 설

치 하 여 접 속 부 의 관 내 압 력 이 탱 크 의 수 위 차 보 다 낮 게 되 면 역 지 변 이 열 려 물 을 보 급

하 여 압 력 강 하 를 방 지 한 다 . 통 상 의 서 어 지 탱 크 보 다 높 이 를 낮 게 할 수 있 지 만 , 유 효

관 로 길 이 가 비 교 적 짧 기 때 문 에 관 로 가 긴 경 우 와 관 로 의 상 태 에 따 라 서 는 여 러 개

를 설 치 할 필 요 가 있 는 경 우 도 있 다 .

서 어 지 탱 크 (통 상 형 및 One- Way형 )를 설 치 할 경 우

a) 설 치 장 소 와 공 간 확 보

b ) 구 조 물 의 크 기 제 한 과 주 위 와 의 조 화

c) 사 수 (死水 )대 책 및 동 결 방 지 대 책

210

그림5.6 Surge Ta nk 그림 5 .7 One - Wa y Surge Ta nk

d) 양 액 의 제 한 - 개 방 탱 크 이 기 때 문 에 악 취 등 을 가 지 는 액 이 나 가 연 성 액 은 불 가 ,

또 One- Way의 경 우 역 지 변 의 작 동 불 량 을 발 생 시 킬 수 있 는 액 은 부 적 합 등 의

문 제 점 을 충 분 히 검 토 하 여 둘 필 요 가 있 다 .

3.2 압력상승 경감법

펌 프 급 정 지 시 에 는 먼 저 압 력 강 하 가 일 어 나 며 , 그 후 토 출 수 조 에 서 흡 입 수 조 로 향

하 는 역 류 가 개 시 되 어 압 력 이 상 승 한 다 . 따 라 서 압 력 상 승 을 경 감 하 기 위 해 서 는 역 류

량 을 적 절 히 제 어 하 면 된 다 .

다 음 에 대 표 적 인 방 법 을 나 타 낸 다 .

1) 완 폐 역 지 변 을 사 용 한 다 (그 림 5.8 참 조 ).

밸 브 축 에 유 압 장 치 (Dash- Por t)를 붙 혀 역 류 시 밸 브 본 체 를 자 동 완 폐 시 키 므 로 써

압 력 상 승 을 경 감 하 는 방 법 으 로 , 비 교 적 저 양 정 의 경 우 가 적 합 하 다 .

2) 급 폐 역 지 변 을 사 용 한 다 (그 림 5.9 참 조 ).

역 류 가 발 생 하 기 직 전 유 속 이 늦 어 질 때 밸 브 본 체 를 강 제 적 으 로 급 폐 쇄 시 켜 부 가

적 인 압 력 상 승 을 방 지 한 다 .

그림 5.8 완폐역지변 그림 5 .9 급폐식 역지변

211

3) 주 토 출 변 을 자 동 폐 쇄 한 다 .

펌 프 급 정 지 와 동 시 에 유 압 기 구 등 에 의 해 밸 브 개 도 를 제 어 하 면 서 유 속 의 변 화 를

작 아 지 게 하 여 압 력 상 승 을 경 감 하 는 것 이 다 . 밸 브 형 식 에 따 라 서 는 체 절 부 근 이 아 니

면 닫 힘 작 용 이 일 어 나 지 않 기 때 문 에 초 기 에 급 폐 하 고 , 그 이 후 에 완 폐 하 는 2단 폐

쇄 를 행 할 필 요 가 있 는 경 우 도 있 다 .

4. 수충격 현상 해석

4.1 수충격현상 해석의 목적

수 충 격 현 상 해 석 은 펌 프 , 파 이 프 라 인 , 각 종 밸 브 , 흡 토 출 수 조 등 으 로 구 성 되 어 있 는

펌 프 계 에 있 어 서 유 체 과 도 현 상 발 생 시 펌 프 계 의 각 위 치 에 서 유 량 (또 는 유 속 )과 압

력 변 동 을 계 산 하 는 것 이 목 적 이 다 . 따 라 서 수 충 격 현 상 해 석 을 통 해 펌 프 계 의 안 정 성

을 검 토 하 여 수 주 분 리 나 과 도 압 력 이 발 생 할 때 에 수 충 격 방 지 설 비 를 선 정 , 이 를 펌

프 계 에 포 함 시 켜 재 해 석 하 므 로 써 각 종 방 지 설 비 의 설 계 파 라 메 타 의 값 이 나 컨 트 롤 데

이 터 를 산 정 할 수 있 으 며 , 또 한 가 장 효 과 적 이 며 경 제 적 인 수 충 격 경 감 책 을 세 울 수

있 다 .

4.2 특성곡선법을 이용한 수충격현상 해석

1) 기 본 방 정 식

수 충 격 작 용 의 해 석 을 위 한 기 본 방 정 식 은 일 반 적 인 유 동 해 석 과 마 찬 가 지 로 운 동 량

정 리 와 연 속 정 리 를 적 용 하 여 해 석 한 다 . 관 이 나 파 이 프 의 압 력 P(x,t)와 평 균 속 도

V(x ,t)가 미 지 수 가 될 것 이 나 경 우 에 따 라 서 는 피 에 조 수 두 인 H(x,t)와 유 량 Q(x ,t)가

실 제 시 스 템 에 서 는 유 용 한 경 우 가 많 다 . 독 립 변 수 는 파 이 프 에 따 른 거 리 x와 시 간 t

가 될 것 이 다 .

a) 운 동 방 정 식

먼 저 그 림 5.10에 서 유 동 단 면 적 이 A, 두 께 δ x인 미 요 소 가 있 다 . 여 기 서 압 력 과 요

소 의 자 중 과 전 단 력 으 로 구 성 되 는 외 력 의 합 은 요 소 의 입 출 구 에 서 의 운 동 량 의 변 화

와 같 으 므 로 식 으 로 나 타 내 면 다 음 과 같 다 .

P A - [ P A + (P A ) x x ] + ( P + P xx2

) A x x - 0 D x - A x sin = A x .V

212

여 기 서 , ( x ) 2이 상 의 고 차 항 을 무 시 하 고 정 리 하 면 다 음 과 같 다 .

그림 5 .10 운동방정식의 유도를 위한 자유물체도

P x A + 0 D + gA sin + A.V

= 0 (5.1)

과 도 현 상 의 해 석 에 서 는 전 단 력 0는 정 상 유 동 에 서 의 전 단 력 과 같 다 고 보 아

Darcy- Weis bach의 마 찰 저 항 계 수 f를 이 용 하 여 다 음 과 같 이 나 타 낸 다 .

0 =fV |V |

8(5.2)

식 (5.1)의 가 속 도 항 V는

.V

= V V x + V 1 (5.3)

으 로 나 타 나 므 로 식 (5.2)와 식 (5.3)을 식 (5.1)에 대 입 하 면 다 음 과 같 이 된 다 .

P x+ V V x + V t + g s in +

fV | V |2D

= 0 (5.4)

위 식 은 파 이 프 의 단 면 적 이 변 하 더 라 도 성 립 한 다 . Z를 파 이 프 의 위 치 라 고 하 면 ,

P = g( H - Z)이 므 로

P x = g ( H x - Z x ) = g ( H x - s in ) (5.5)

이 고 , ρ 를 H와 Z에 비 해 국 부 적 으 로 상 수 로 보 면 유 체 가 액 체 인 경 우 식 (5.4)는

다 음 과 같 이 된 다 .

g H x + V V x + V t + fV | V |2D

= 0 (5.6)

213

b ) 연 속 방 정 식

그림 5 .11 연속방정식이 적용되는 검사체적

한 편 그 림 5.11의 요 소 에 연 속 정 리 를 적 용 하 면 검 사 체 적 내 의 질 량 의 변 화 율 은 검

사 표 면 에 서 질 량 유 입 률 의 합 과 같 다 .

- [ A ( V - u) ] x x = D 'Dt

( A x ) (5.7)

여 기 서 ,

D 'Dt

= u∂x

+t

D 'Dt

x = u x x (5.8)

이 므 로 식 (5.7)을 정 리 하 면 다 음 과 같 다 .

( AV ) x + ( A ) t = 0 (5.9)

이 는 A V x + V ( A ) x + ( A ) t = 0

로 되 므 로 다 음 과 같 이 나 타 낼 수 있 다 .

1A

DDt

( A ) + V x = 0 (5.10)

여 기 서 ,

DDt

= Vx

+t

(5.11)

214

식 (5.10)을 간 단 히 나 타 내 면 아 래 와 같 다 .

.AA

+

.

+ V x = 0 (5.12)

유 체 의 체 적 탄 성 계 수 K의 정 의 에 의 해 서

.

=

.PK

(5.13)

이 다 . 파 이 프 의 직 경 을 D, 두 께 를 e라 하 고 , 파 이 프 벽 의 Poisson계 수 를 무 시 하 면

다 음 의 관 계 가 성 립 한 다 .

.AA

=

.P D2eE

D2

DA

=

.P D

eE(5.14)

여 기 서 , E는 파 이 프 의 You ng' s m odu lus이 다 . 식 (5.13)과 식 (5.14)를 식 (5.12)에 대

입 하 면 연 속 방 정 식 은 다 음 과 같 이 된 다 .

.P + a² V x = 0 (5.15)

여 기 서 ,

a² =K/

1 + [ ( K/ E )(D/ e )](5.16)

으 로 탄 성 파 이 프 내 의 압 력 파 전 파 속 도 이 다 . 여 기 서 , 압 력 P 대 신 H를 이 용 하 면 ,

.P

= g( .H

- .Z

) = g ( V H x + H t - V Z x - Z t ) (5.17)

이 므 로 식 (5.15)는 다 음 으 로 나 타 난 다 .

V H x + H t - V s in + a²g

V x = 0 (5.18)

2) 특 성 곡 선 법 에 의 한 해 석 방 법

식 (5.6)과 식 (5.18)에 서 V〈〈 a라 는 가 정 하 에 보 통 대 류 항 은 무 시 하 는 경 우 가 많 다 .

또 , 식 (5.18)에 서 Vs inα 도 무 시 하 면 운 동 방 정 식 과 연 속 방 정 식 은 다 음 과 같 이 간 단 히

나 타 난 다 .

L₁ = g H x + V t + f2D

V | V | = 0 (5.19)

215

L₂ = H t + a²g

V x = 0 (5.20)

위 방 정 식 은 적 당 한 경 계 조 건 과 초 기 조 건 이 주 어 지 면 해 를 구 할 수 있 다 . 최 근 에

는 컴 퓨 터 가 많 이 보 급 되 어 있 기 때 문 에 수 치 해 석 에 의 한 해 를 구 하 게 되 며 이 때 특

성 곡 선 법 (Ch aracteris tic m ethod)을 많 이 사 용 한 다 . 식 (5.19)와 식 (5.20)에 서 미 지 변 수

λ 를 도 입 하 면 다 음 식 이 성 립 한 다 .

L = L ₁ + L2

= [ g Hx

+ Ht

] + [ a²g

Vx

+ Vt

] + fV | V |2D

= 0 (5.21)

임 의 의 두 가 지 λ 에 대 하 여 윗 식 은 식 (5.19)와 식 (5.20)과 동 일 하 게 된 다 . 따 라 서

λ 를 적 당 히 잘 선 택 하 면 식 (5.21)은 무 척 간 단 히 나 타 나 게 된 다 . 만 약 x 를 t의 함 수

라 고 생 각 하 면

dHdt

= H xdxdt

+ H t , dVdt

= V xdxdt

+ V t (5.22)

가 된 다 . 이 때

dxdt

= g = a²g

(5.23)

이 되 도 록 λ 를 택 하 면 식 (5.21)은 다 음 과 같 은 상 미 분 방 정 식 이 된 다 .

dHdt

+ dVdt

+ fV |V |2D

= 0 (5.24)

이 때

= ga

, dxdt

= a (5.25)

가 된 다 . 이 는 속 도 a로 움 직 이 는 파 형 의 시 간 에 따 른 위 치 의 변 화 를 나 타 낸 다 . λ

가 양 수 이 면 식 (5.24)에 서 도 양 수 를 사 용 해 야 하 고 음 수 이 면 음 수 를 사 용 해 야 한 다 .

그 러 면 식 (5.19)와 식 (5.20)의 편 미 분 방 정 식 은 다 음 과 같 이 C + 와 C - 로 나 타 나 는

두 그 룹 의 네 개 의 상 미 분 방 정 식 으 로 나 타 낼 수 있 다 .

ga

dHdt

+ dVdt

+ fV | V |2D

= 0 C + (5.26)

dxdt

= a (5.27)

216

- ga

dHdt

+ dVdt

+ fV | V |2D

= 0 (5.28)

dxdt

= - a (5.29)

그 림 5.12에 서 C + 와 C - 에 해 당 하 는 곡 선 을 보 였 고 이 를 특 성 곡 선 이 라 고 한 다 .

구 간 에 서 a가 상 수 이 면 이 들 은 직 선 이 된 다 .

그림 5 .12 x- t평면에서 특성곡선

3) 유 한 차 분 방 정 식

파 이 프 를 등 간 격 x로 분 할 하 여 분 할 된 위 치 에 서 미 지 수 를 유 한 차 분 법 으 로 해 석

하 게 된 다 . 이 때 t= x /a로 하 면 , 그 림 5.13에 서 C + 를 따 라 서 식 (5.27)은 자 동 적 으

로 만 족 이 된 다 . 이 때 미 지 수 V와 H를 A점 에 서 알 고 있 다 면 식 (5.26)은 AP선 상 에 서

적 분 되 어 야 한 다 . 한 편 C - , BP를 따 라 서 식 (5.29)가 만 족 이 되 므 로 식 (5.28)은 BP

를 따 라 서 적 분 되 어 야 한 다 . 먼 저 식 (5.26)의 양 변 을 (a /g )dt=dx/ g를 곱 하 고 파 이 프 의

단 면 적 A를 도 입 하 여 평 균 속 도 V대 신 유 량 Q를 사 용 한 후 식 을 적 분 하 면 다 음 과

같 이 된 다 .

H p

HAdH + a

gA

Qp

QAdQ + f

2gDA²

X p

XAQ| Q|dx = 0 (5.30)

x에 따 른 Q의 변 화 를 모 르 기 때 문 에 개 략 적 으 로 처 리 해 야 한 다 . 제 일 간 단 히 A점 에

서 의 Q를 AP구 간 에 서 사 용 하 면 된 다 . 한 편 C - 특 성 곡 선 BP를 따 라 서 도 같 은 방 법

으 로 적 분 하 면 식 (5.26)과 식 (5.28)은 다 음 과 같 이 A, B, P 점 에 서 의 미 지 수 H, Q의

값 으 로 나 타 낼 수 있 다 .

H p - H A +a

gA( Q p - Q A ) +

fx2g DA ²

Q A | Q A | = 0 (5.31)

217

H p - H B - ag A

( Q p - Q B) + fx2gDA²

Q B | Q B| = 0 (5.32)

그림 5 .13 단관에서 x- t Grid

위 식 은 파 이 프 내 에 서 압 력 과 유 량 의 과 도 현 상 을 나 타 내 는 대 수 식 으 로 H P 에 대

하 여 나 타 내 면 다 음 과 같 다 .

C + : H P = H A - B ( Q P - Q A ) - R Q A | Q A | (5.33)

C - : H P = H B + B ( Q P - Q B ) + R Q B | Q B | (5.34)

여 기 서 ,

B=a/g A, R=f x/ (2gDA² )

초 기 조 건 , 즉 t=0 일 때 전 구 간 에 서 H와 Q는 정 상 상 태 의 값 이 된 다 . 따 라 서 A, B와

같 은 모 든 점 에 서 H와 Q를 알 고 있 다 면 t= t 일 때 H와 Q를 계 산 할 수 있 다 .

식 (5.33)과 식 (5.34)를 간 단 히 나 타 내 면 다 음 과 같 다 .

C + : H i = C P - B Q i (5.35)

C - : H i = C M + B Q i (5.36)

여 기 서 ,

C P = H i - 1 + B Q i - 1 - R Q i- 1 | Q i- 1 | (5.37)

C M = H i + 1 + B Q i+ 1 - R Q i + 1 | Q i + 1 | ( 5.38)

따 라 서 , H i = 1/ 2( C P + C M ) (5.39)

이 되 며 Q i 와 H i 를 식 (5.35) 또 는 식 (5.36)에 대 입 하 면 얻 어 진 다 .

218

4) 경 계 조 건

파 이 프 의 양 끝 에 서 는 식 (5.35)와 식 (5.36)중 한 개 만 성 립 하 고 미 지 수 는 Q와 H이

다 . 그 림 5.14의 상 류 끝 에 서 는 C - 특 성 만 성 립 하 고 하 류 끝 에 서 는 C + 특 성 만 성

립 한 다 . 따 라 서 , 경 계 조 건 이 필 요 하 게 된 다 . 경 계 조 건 으 로 는 Q 또 는 H가 주 어 지 게 되

고 경 우 에 따 라 서 는 Q와 H의 관 계 식 으 로 나 타 난 다 . 이 를 통 하 여 경 계 조 건 의 영 향 이

과 도 현 상 에 영 향 을 미 치 게 된 다 . 먼 저 간 단 한 예 로 상 류 끝 이 그 냥 수 조 에 연 결 되 어

있 다 면 H가 일 정 하 게 유 지 될 것 이 다 . 이 를 H R이 라 면 H p1 = H R 이 된 다 . 수 조 의

수 위 가 시 간 의 함 수 가 되 는 경 우 도 있 겠 다 . 그 러 면 H p1이 주 어 지 므 로 식 (5.36)에 서

Q p1 = ( H p1 - C M )/ B (5.40)

이 될 것 이 다 . 이 와 는 달 리 끝 에 서 유 량 Q가 일 정 또 는 시 간 의 함 수 가 되 는 경 우 가

있 다 . 이 를 Q p 1이 라 면 식 (5.36)에 서 H p 1을 계 산 할 수 있 게 된 다 . 만 약 경 계 에 유 량

- 수 두 를 특 성 곡 선 이 주 어 져 있 는 펌 프 가 부 착 되 어 있 다 면 특 성 곡 선 을 표 로 컴 퓨 터

에 입 력 시 키 면 된 다 . 경 우 에 따 라 서 는 다 음 과 같 이 간 단 한 식 으 로 나 타 낼 수 있 다 .

H p1 = H S + Q p1 (a₁ + a₂ Q p1 ) (5.41)

그림 5 .14 경계에서 특성곡선

여 기 서 H S 는 펌 프 의 체 절 수 두 이 고 특 성 곡 선 은 Q의 2차 식 으 로 나 타 낸 것 이 다 . 식

(5.41)은 식 (5.36)과 연 립 하 여 풀 면

Q p1 = 12a₂

[ B - a₁ - ( B - a₁)² + 4 a₂ ( C M - H S) ] (5.42)

이 된 다 . Q p1을 계 산 한 후 식 (5.36)에 서 H p 1을 계 산 하 면 된 다 .흔 히 파 이 프 의 하 류 에

219

밸 브 가 부 착 되 는 경 우 가 많 다 . 밸 브 는 정 상 상 태 인 경 우 오 리 피 스 의 특 성 과 같 아 서

다 음 과 같 이 특 성 을 나 타 낼 수 있 다 .

Q 0 = ( C d A G )0

2g H 0 (5.43)

여 기 서 Q 0, H 0는 정 상 상 태 의 값 이 고 C d는 유 량 계 수 , A G는 밸 브 의 개 도 이 다 .

일 반 적 으 로 밸 브 의 개 도 에 따 라 서

Q p = C d A G 2g H (5.44)

이 다 . 여 기 서 H는 밸 브 를 통 한 수 두 손 실 이 다 . 이 때 밸 브 의 개 도 를 무 차 원 파 라 메

터 τ 로 다 음 과 같 이 나 타 낼 수 있 다 .

Q P =Q 0

H 0

H (5.45)

여 기 서 ,

=C d A G

( C d A G)0

(5.46)

하 류 끝 점 을 NS라 면 식 (5.45)와 식 (5.35)로 부 터 유 량 은 다 음 과 같 이 계 산 된 다 .

Q PN S = - B C V + ( B C V ) 2 + 2 C V C P (5.47)

여 기 서 , C V = ( Q 0 ) 2 / 2 H 0 이고 H P N S는 식 (5.35)에 서 계 산 된 다 .

5) 복 잡 한 시 스 템

만 약 굵 기 가 다 른 파 이 프 가 직 렬 , 병 렬 또 는 망 상 으 로 구 성 되 어 있 다 든 지 파 이 프

시 스 템 사 이 에 어 떤 특 수 한 장 치 가 있 을 때 는 해 석 이 복 잡 하 여 진 다 . 이 때 는 단 일 파

이 프 를 서 로 독 립 적 으 로 해 석 해 야 하 며 파 이 프 와 파 이 프 사 이 에 서 적 당 한 경 계 조 건

이 성 립 되 어 야 한 다 .

간 단 한 예 로 서 로 다 른 파 이 프 가 직 렬 로 그 림 5.15와 같 이 연 결 되 어 있 다 면 가 장 간

단 한 연 결 점 에 서 유 량 과 수 두 가 같 게 되 어 야 한 다 . 따 라 서 ,

Q P1 , N S = Q P 2, 1 H P1 , N S = H P 2, 1 (5.48)

이 된 다 . 그 러 므 로 식 (5.35)와 식 (5.36)으 로 부 터 유 량 은 다 음 과 같 이 구 해 진 다 .

220

Q P2 , 1 =C P 1 - C M2

B 1 + B 2(5.49)

복 잡 한 파 이 프 시 스 템 일 때 모 든 파 이 프 에 서 시 간 의 증 분 t를 같 게 할 필 요 가 있 다 .

이 때 t와 J번 째 파 이 프 의 분 할 갯 수 N J 의 선 택 에 조 심 해 야 한 다 . 보 통 매 파 이 프

에 서

t =L J

a J N J(5.50)

이 되 고 , N J 는 정 수 가 되 도 록 t와 N J 를 선 택 하 여 야 된 다 . 그 러 나 대 부 분 복 잡

한 시 스 템 에 서 완 벽 하 게 위 조 건 을 만 족 시 킬 수 없 다 . 따 라 서 보 통 파 의 전 파 속 도

a J 를 약 간 조 절 하 여 t와 N J 를 선 택 한 다 .

그 림 5.16과 같 이 파 이 프 사 이 에 밸 브 가 부 착 되 어 있 는 경 우 에 는 정 상 상 태 로 가 정 하

고 오 리 피 스 관 계 식 을 이 용 한 다 . 이 때 오 리 피 스 내 의 관 성 력 의 효 과 는 무 시 한 다 . 만 약

유 동 이 파 이 프 1에 서 2로 진 행 한 다 면 다 음 관 계 가 성 립 한 다 .

Q P2 , 1 = Q P 1, NS =Q 0

H 0

H P1 , N S - H P 2, 1 (5.51)

여 기 서 H 0는 τ =1, 정 상 상 태 일 때 유 량 Q 0에 대 한 수 두 손 실 이 다 . 이 를 파 이 프

1에 대 한 식 (5.36)과 파 이 프 2에 대 한 식 (5.35)를 사 용 하 여 계 산 하 면 다 음 과 같 이 된

다 .

Q P1 , N S = - C V ( B₁ + B₂ ) + C V ² ( B₁ + B₂)² + 2 C V ( C P 1 - C M2) (5.52)

여 기 서 C V = Q 0 ² ²/ 2 H 0이 다 . 유 동 이 반 대 방 향 으 로 역 류 하 는 경 우 에 는

Q P2 , 1 = Q P 1, NS = -Q 0t

H 0

H P 2, 1 - H P1 , N S (5.53)

이 되 고 , 같 은 방 향 으 로 계 산 하 면 다 음 과 같 이 된 다 .

Q P1 , N S = C V ( B₁ + B₂ ) - C V ² ( B₁ + B₂)² - 2 C V ( C P 1 - C M2) (5.54)

221

만 약 파 이 프 내 유 동 의 운 동 에 너 지 나 부 차 적 손 실 이 중 요 한 경 우 에 는 그 림 5.17에 서

와 같 이 이 를 고 려 한 경 계 조 건 을 사 용 해 야 한 다 . 파 이 프 의 입 구 에 서 의 부 차 적 손 실

계 수 를 K라 고 하 면 에 너 지 방 정 식 으 로 부 터

H R = H P 1 + ( 1 + K )Q P1 ²

2gA ²(5.55)

이 된 다 . 이 를 식 (5.36)과 같 이 연 립 으 로 풀 면 된 다 . 만 약 유 동 이 역 류 를 하 는 경 우 의

운 동 에 너 지 는 모 두 손 실 되 기 때 문 에

H P 1 = H R (5.56)

로 하 면 된 다 .

6) 내 삽 법 을 이 용 한 특 성 곡 선 법

3)절 에 서 는 식 (5.6)과 식 (5.18)을 간 단 히 한 후 특 성 곡 선 법 을 적 용 시 켰 으 나 일 반

적 인 경 우 나 파 이 프 시 스 템 이 복 잡 해 지 면 내 삽 법 을 이 용 해 야 한 다 . 따 라 서 , 식 (5.6)과

식 (5.18)에 λ 를 도 입 하 면

L₁ + L ₂ = [ H x ( V +g

) + H t ] + [ V x ( V +a²g

) + V t ]

- V s in + fV | V|2D

= 0

(5.57)

222

여 기 서 ,

dxdt

= V +g

= V +a²g

(5.58)

로 하 면 식 (5.57)은 다 음 과 같 은 상 미 분 방 정 식 이 된 다 .

dHdt

+dVdt

- V sin +fV | V |

2D= 0 (5.59)

이 때 λ 를 ± g/ a로 택 하 면

dxdt

= V a (5.60)

가 된 다 . 그 러 면 식 (5.59)와 식 (5.60)에 서 다 음 네 개 의 특 성 방 정 식 을 얻 게 된 다 .

ga

dHdt

+ dVdt

- ga

Vsin + fV |V |2D

= 0

dxdt

= V + a C + (5.61)

(5.62)

-ga

dHdt

+dVdt

+ga

Vsin +fV |V |

2D= 0

dxdt

= V - a C - (5.63)

(5.64)

전 절 에 서 와 같 은 방 법 으 로 식 (5.61)∼ 식 (5.64)를 유 한 차 분 법 으 로 나 타 낼 수 있 다 . 그

림 5.18에 서 와 같 이 이 번 경 우 에 는 x와 t를 항 상 식 (5.62)와 식 (5.64)를 자 동 적 으

로 만 족 되 도 록 선 택 할 수 없 기 때 문 에 특 별 한 고 려 가 필 요 하 다 . 따 라 서 식 (5.61)∼ 식

(5.64)를 dt로 곱 하 여 유 한 차 분 방 정 식 으 로 나 타 내 면 다 음 과 같 다 .

H P - H R +a R

g A ( Q P - Q R ) -Q R ( t P - t R )

A s in +a R f

2g DA ²Q R | Q R |( t P - t R ) = 0

(5.65)

x P - x R = ( V R + a R )( t P - t R ) (5.66)

H P - H S -a S

g A ( Q P - Q S) -Q S ( t P - t S)

A sin -a S f

2g DA ²Q S | Q S |( t P - t S ) = 0

(5.67)

x P - x S = ( V S - a S )( t P - t S ) (5.68)

위 네 개 방 정 식 은 미 지 수 x P , t P , H P , Q P 에 대 한 연 립 방 정 식 으 로 쉽 게 답 을 계 산 할

223

수 있 다 . 주 어 진 시 간 의 증 분 에 대 하 여 A, B, C 점 에 대 하 여 H와 Q를 알 고 있 으 므 로

그 림 5.18의 R과 S점 에 서 의 H와 Q를 내 삽 법 으 로 계 산 하 면 P점 에 서 답 을 구 할 수 있

다 . 그 림 5.18에 서 선 형 적 내 삽 법 을 사 용 하 면 다 음 과 같 다 .

x C - x R

x C - x A=

Q C - Q R

Q C - Q A(5.69)

식 (5.66)과 x P = x C , x C - x A = x 이 므 로

Q R =Q C - R ( Q C - Q A )

1 +A

( Q C - Q A )(5.70)

이 되 고 , 같 은 방 법 으 로 Q S , H R , H S는 다 음 과 같 다 .

Q S =Q C - S ( Q C - Q B )

1 -A

( Q C - Q B )(5.71)

H R = H C - (Q R

A + R )( H C - H A ) (5.72)

H S = H C + (Q S

A- S )( H C - H B ) (5.73)

여 기 서 =tx , =

tx a = a이 다 . 따 라 서 식 (5.65), 식 (5.67), 식 (5.70)∼ 식 (5.73)

으 로 부 터 Q P 와 H P 를 계 산 한 다 . 이 때 식 (5.65)와 식 (5.67)을 식 (5.35) 및 식 (5.36)의

형 태 로 나 타 내 면 계 수 는 아 래 와 같 이 된 다 .

C P = H R + Q R ( B R + tA

sin -a R f t2gDA ²

| Q R | ) (5.74)

C M = H S - Q S ( B S -t

As in -

a S f t2gDA²

| Q S | ) (5.75)

224

여 기 서 주 의 해 야 할 점 은 수 치 해 석 의 안 정 성 을 위 해 다 음 의 Courant조 건 이 만 족 되

어 야 한 다 .

t(V＋ a) ≤ x (5.76)

원 래 편 미 분 방 정 식 에 서 대 류 항 V V X 와V H X 는 특 성 곡 선 의 기 울 기 를 V± a로 변

하 게 하 였 다 . 그 러 나 , 대 부 분 의 경 우 V〈〈 a이 므 로 이 들 을 무 시 하 면 특 성 곡 선 의 기

울 기 는 ± a가 되 고 내 삽 법 에 의 한 관 계 식 도 다 음 과 같 이 간 단 히 된 다 .

Q R = Q C - R ( Q C - Q A ) (5.77)

Q S = Q C - S ( Q C - Q B ) (5.78)

H R = H C - R ( H C - H A ) (5.79)

H S = H C - S ( H C - H B ) (5.80)

4.3 펌프 및 수충격완화장치

펌 프 장 이 나 펌 프 가 이 용 되 는 플 랜 트 등 에 서 펌 프 의 시 동 , 정 지 , 밸 브 에 의 한 유 량

의 조 정 , 사 고 나 정 전 에 의 한 비 정 상 적 작 동 시 일 어 나 는 수 충 격 작 용 은 매 우 빈 번 히

발 생 하 는 문 제 이 다 . 이 러 한 경 우 과 도 한 수 충 격 을 피 하 기 위 하 여 공 기 챔 버 나 서 어 지

탱 크 등 을 설 계 , 설 치 해 야 한 다 . 펌 프 와 관 련 된 수 충 격 작 용 또 는 과 도 현 상 에 는 네 개

의 특 성 치 가 중 요 하 다 . 즉 수 두 H, 유 량 Q, 토 르 크 T 및 회 전 수 N이 되 며 여 기 서

두 가 지 양 이 독 립 적 으 로 변 한 다 고 생 각 한 다 . 보 통 해 석 과 정 에 서 두 가 지 기 본 적 가

정 을 한 다 .

a . 과 도 운 전 시 펌 프 의 특 성 은 정 상 상 태 의 펌 프 성 능 특 성 이 유 지 된 다 .

b . 상 사 법 칙 이 성 립 한 다 .

펌 프 의 크 기 를 D로 나 타 낼 수 있 는 기 하 학 적 으 로 상 사 인 펌 프 에 서 운 전 조 건 이 상

사 인 경 우 다 음 과 같 이 나 타 낼 수 있 다 .

H ₁

( N₁D₁) 2 = H₂( N ₂D₂ )²

, Q₁N ₁D₁³

= Q₂N ₂D₂³

(5.81)

특 정 의 펌 프 인 경 우 에 는 D₁ = D₂ 이 고 , 효 율 은 같 다 고 가 정 하 면 다 음 과 같 은 관 계

가 성 립 한 다 .

225

H ₁N ₁²

= H ₂N ₂²

, Q₁N ₁

= Q₂N ₂

, T ₁N ₁Q₁H ₁

= T ₂N₂Q₂H ₂

(5.82)

식 (5.82)에 서 다 음 과 같 이 나 타 낼 수 도 있 다 .

T ₁N ₁²

=T ₂N ₂²

,H₁Q₁²

=H₂Q₂²

,T ₁Q₁²

=T ₂Q₂²

(5.83)

이 를 무 차 원 수 로 나 타 내 면 다 음 과 같 이 표 현 된 다 .

h = HH R

, = TT R

, v = QQ R

, = NN R

(5.84)

여 기 서 , R 은 최 대 효 율 점 에 서 H, T , Q, N의 값 을 나 타 낸 다 . 펌 프 의 상 사 관 계 식 을

무 차 원 변 수 로 나 타 내 면

h²

v s . v ,²

v s . v , hv ²

vs .v

,v²

vs .v

(5.85)

h² + v²

vs . t an - 1 v ,² + v²

vs . t an - 1 v (5.86)

α 와 v는 모 두 양 수 또 는 음 수 가 될 수 있 으 며 이 에 대 한 운 전 상 태 의 분 류 를 그 림

5.19에 하 였 다 . 다 음 과 같 이 W H(x)와 W B(x)로 나 타 내 면 더 욱 편 리 하 고 특 성 곡 선 을

그 림 5.19에 나 타 내 었 다 .

WH ( x ) =h

² + v², WB ( x) =

² + v², x = + tan - 1 v (5.87)

226

a) 펌 프 의 과 도 현 상

먼 저 간 단 히 그 림 5.20과 같 이 파 이 프 사 이 에 펌 프 가 작 동 되 고 있 을 때 를 생 각 해

보 자 . 이 때 펌 프 와 함 께 부 착 된 밸 브 를 통 한 수 두 의 평 형 을 고 려 하 면

H S + H Rh - h ℓ = H P (5.88)

가 된 다 . 여 기 서 H Rh 는 펌 프 의 전 수 두 (양 정 )이 고 h ℓ은 밸 브 를 통 한 손 실 수 두 이 다 .

이 들 은 다 음 식 으 로 주 어 진 다 .

H Rh = H R ( ² + v ²)WH ( x ) (5.89)

h ℓ = H v | v | (5.90)

여 기 서 , τ 는 t의 함 수 로 주 어 지 고 H는 유 량 Q R일 때 수 두 손 실 이 다 . 한 편 , 펌 프 의

회 전 속 도 의 변 화 는

T = -W R g ²

gddt

(5.91)

로 주 어 진 다 . 여 기 서 W 는 유 체 를 포 함 한 회 전 부 분 의 중 량 이 고 R g 는 회 전 관 성 반 경

이 다 . 한 편 , T O 와 T P 를 t의 전 후 에 서 의 토 오 크 라 면

= N R260

, O =T P

T R, =

T P

T R(5.92)

이 므 로 식 (5.92)와 식 (5.91)은 다 음 과 같 이 나 타 낼 수 있 다 .

=W R g ²

gN R

T R 15( 0 - )

t- 0 ( 5.93)

여 기 서 , 0는 t시 작 단 계 에 서 의 무 차 원 회 전 속 도 이 다 .

이 를 다 시 정 리 하 면

C 31 =W R g ²

gN R

T R 15 t(5.94)

227

+ 0 - C 31 ( 0 - ) = 0 (5.95)

가 된 다 . 한 편 ,

² + v²= WB ( x ) (5.96)

이 므 로 이 를 식 (5.95)에 대 입 하 여 β 를 소 거 하 면

( ² + v ²)WB (x ) + 0 - C 3 1 ( 0 - ) = 0 (5.97)

이 된 다 . 따 라 서 미 지 수 H S , H P , h , , v , , h ℓ에 대 하 여 식 (5.35), (5.36), (5.88) ,

(5.89), (5.90), (5.96), (5.97)을 연 립 으 로 풀 어 야 한 다 .

b ) 서 어 지 탱 크

과 대 또 는 과 소 한 압 력 의 변 화 를 막 기 위 해 서 흔 히 서 어 지 탱 크 를 이 용 한 다 . 압 력

이 높 을 때 는 파 이 프 에 서 유 체 를 받 아 들 여 잠 정 적 으 로 보 관 하 다 가 압 력 이 낮 을 때 는

다 시 유 체 를 파 이 프 로 보 내 게 된 다 . 그 림 5.21에 서 와 같 은 한 방 향 서 어 지 탱 크 를 흔 히

사 용 한 다 . 이 경 우 에 는 주 로 파 이 프 의 압 력 이 떨 어 져 서 기 포 가 생 성 되 지 못 하 도 록

함 이 주 목 적 이 다 . 이 에 관 한 과 도 현 상 을 해 석 하 기 위 해 서 는 역 시 C + , C - 특 성 방 정

식 과 연 속 방 정 식 , 에 너 지 방 정 식 이 성 립 되 도 록 해 야 한 다 . 이 들 은 다 음 과 같 이 정 리 된

다 .

228

C + : V P A = C 3 - C 4 H P ( 5 . 98)

C - : V P B = C 1 + C 2 H P ( 5 . 99)

연 속 방 정 식 : V P A A A + Q S = V P B A B ( 5 . 100)

에 너 지 방 정 식 : Q S = C 0 A n 2g ( H S + Z A B - H P ) ( 5 . 101)

여 기 서 A n 은 Orifice의 단 면 적 , H S 는 파 이 프 로 부 터 Surg e Tank의 수 면 높 이 이 다 .

T im e Step처 음 과 끝 의 수 면 높 이 관 계 식 은 다 음 과 같 이 나 타 낸 다 .

H S (t + t ) = H S (t ) - tA S

Q S (t ) ( 5 . 102)

여 기 서 , A S 는 Surg e Tank 의 단 면 적 , Q S (t )는 시 간 초 기 의 유 량 이 다 . Q S 에 대 해

서 식 (5.98)∼ 식 (5.101)을 연 립 해 풀 면 Q S는 다 음 과 같 이 된 다 .

Q S = 0. 5 C 5 ( - 1 + 1 +4 C 6

C 52 ( 5 . 103)

여기서 , C 5 =2g C 0

2 A n2

C 2 A B + C 4 A A

C 6 = C 5 [ C 1 A B - C 3 A A + ( C 2 A B + C 4 A A )( H S + Z AB ) ]

이 다 . C 6〈0이 면 , Q S = 0이 라 놓 는 다 . 즉 , Check Value가 닫 히 는 순 간 이 된 다 .

c) 공 기 챔 버

서 어 지 탱 크 와 함 께 공 기 챔 버 가 간 단 하 고 경 제 적 이 기 때 문 에 많 이 사 용 된 다 . 공 기

챔 버 는 서 어 지 탱 크 의 윗 쪽 에 가 압 된 공 기 가 있 게 된 다 . 주 목 적 은 역 시 파 이 프 내 의

압 력 이 급 격 히 떨 어 져 기 포 가 생 기 지 않 도 록 함 이 겠 으 나 , 압 력 이 급 격 히 증 가 하 는

것 도 효 과 적 으 로 억 제 해 준 다 . 공 기 챔 버 의 전 체 크 기 는 충 분 히 커 서 파 이 프 의 압 력 이

떨 어 질 때 충 분 한 양 의 유 체 를 파 이 프 에 공 급 해 주 어 야 한 다 . 한 편 , 초 기 상 태 의 공

기 의 양 이 부 족 하 면 압 력 강 하 율 이 지 나 치 게 커 서 챔 버 의 역 할 을 못 하 게 된 다 . 한 편 ,

압 력 서 어 지 를 줄 이 기 위 해 서 파 이 프 에 서 챔 버 로 유 입 되 는 저 항 손 실 을 크 게 하 여 야

효 과 적 이 다 . 공 기 챔 버 는 보 통 펌 프 의 직 후 에 설 치 하 는 경 우 가 많 으 므 로 이 경 우 를

예 로 들 자 . 펌 프 는 병 렬 로 N P U 개 가 작 동 되 고 있 다 고 본 다 . 이 러 한 경 우 지 배 방 정

식 은 다 음 과 같 다 .

229

C - : V P = C 1 + C 2 H P (5. 104 )

연속방정식 : N P U Q + Q C = V P A ( 5. 105)

에너지방정식( 펌프 ) : H ｓu mp + H p u mp = H P ( 5. 106)

에너지방정식( 챔버 ) : Q C = C 0 A n 2g ( H T - H P ) ( 5. 107)

펌프 : H P UM P = N 2 N st ( C 7QN + C 8) (5. 108)

여 기 서 , H T 는 챔 버 내 의 수 두 , A n 은 노 즐 의 단 면 적 , Q C 는 챔 버 로 부 터 나 오 는 유

량 , H ｓ um p는 흡 입 수 조 의 수 위 이 다 . 챔 버 내 의 공 기 는 Polytropic과 정 을 따 른 다 고 보

아 다 음 과 같 다 .

P =P 0

0

( 5. 109)

여 기 서 , P 0 , 0는 공 기 의 초 기 절 대 압 력 , 비 중 량 η 는 Polytropic 계 수 이 다 . H at m 를

대 기 압 력 이 라 면 윗 식 은 다 음 과 같 이 된 다 .

( H T + H at m - Z P ) H2 O =( H T ｏ + H at m - Z P ) H 2O

0

( 5. 110)

초 기 공 기 체 적 을 C T ｏ , 시 간 이 지 난 후 의 공 기 체 적 을 C T 라 하 면

H T = Z P - H at m + ( H T ｏ - Z P + H at m ) (C T ｏ

C T) ( 5. 111)

이 되 고 , 공 기 체 적 관 계 식 은 다 음 으 로 된 다 .

230

C T (t + t ) = C T (t ) + t Q C (t )

Q C에 대 해 서 식 (5.104)∼ 식 (5.105)을 연 립 해 풀 면 다 음 으 로 주 어 진 다 .

Q C = 0. 5 C 5 ( 1 - 1 -4 C 6

C 52 ) (5 . 112)

여기서 , C 5 =2g C 0

2 A n2N N st C 7

N pu - N N st A C 7 C 2

C 6 = 2g C 02 A n

2 [ - H T +H S +

N N st

N p u( C 1 C 7A + N N p u C 8 )

1 -N N st A C 2 C 7

N pu

]

식 (5.105)와 식 (5.112)에 서 유 량 Q는 다 음 식 으 로 주 어 진 다 .

Q = 1N p u

[ A C 1 + A C 2 ( H T -Q C

2

2g C 02 A n

2 ) - Q C ] ( 5 . 113)

Q〈 0인 경 우 에 는 펌 프 에 부 착 된 Check Value가 닫 히 므 로 Q=0이 라 놓 는 다 . 이 경 우

에 는 Q가 다 음 식 으 로 주 어 진 다 .

Q C = 0. 5 C 5 ( - 1 + 1 +4 C 6

C 52 ) ( 5 . 114)

C 5 =2g C 0

2 A n2

C 2 A

C 6 = 2g C 02 A n

2 ( H T +C 1

C 2)

이 다 . 일 단 Check Valu e가 닫 히 면 Ch eck Value는 다 시 열 리 지 않 는 다 . 공 기 챔 버 안

으 로 유 체 가 역 류 할 때 는 펌 프 는 더 이 상 고 려 할 필 요 가 없 으 므 로 다 음 식 만 고 려 하

면 된 다 .

C - : V P = C 1 + C 2 H P ( 5 . 115)

연속방정식 : V P A = Q C ( 5 . 116)

에너지방정식( 챔버 ) : Q C = - C i A n 2g ( H P - H T ) ( 5 . 117)

여 기 서 , C i 는 챔 버 안 으 로 흘 러 갈 때 의 유 량 계 수 이 다 . Q에 대 해 식 (5.115)∼ 식 (5.117)

까 지 를 연 립 해 풀 면 다 음 과 같 이 된 다 .

Q C = 0. 5 C 5 ( 1 - 1 -4 C 6

C 52 ) (5 . 118)

231

여기서 , C 5 =2g C i

2 A n2

A C 2

C 6 = 2g C i2 A n

2 ( H r +C 1

C 2)

이 다 .

4.4 수충격현상 해석 프로그램 흐름도

Start A

Read a nd w rite Data Locate max imum and min imum

heads and H- values

Compu te s teady s tate d ischar ge No

II = IOUT

Compu te minimum delta T Yes

Set up condit ions for Write ou t H, V and Head values

steady s tate ( T =0) and tes t fo r T MAX

Write out s teady s tate condit ions Prepar e for nex t t ime s tep compu tat ion

No

T = T ＋ T T = T MA X

Compu te H and V at in tenor nodes Yes

Write out max imum and minmum

Compu te H and V AT intenor juctions hea ds and H- values

one- way sur ge tanks

Compu te H and V at dow nstream end

ST OP

Boundary conditions at the pump

Air chamber w ith pump still operat ing

Air chamber w ith pump check va lue closed

A

232

4.5 수충격 현상해석에 필요한 자료

컴 퓨 터 를 이 용 하 여 수 충 격 현 상 을 해 석 하 려 면 다 음 과 같 은 제 원 을 사 전 에 구 해 둘


1) 펌 프 사 양 — 전 양 저 , 토 출 량 , 회 전 수 , 효 율 펌 프 특 성 곡 선

2) 운 전 대 수 와 운 전 상 태 — 직 렬 또 는 최 대 병 렬 대 수 , 최 대 토 출 량

3) 원 동 기 의 종 류 — 극 수 , 외 피 형 식 , 농 형 , 권 선 형 , 엔 진 등

4) 흡 토 출 수 위 또 는 흡 , 토 출 말 단 의 잔 류 압

5) 파 이 프 라 인 제 원 — 송 수 본 관 의 연 장 거 리 , 직 경 , 두 께 , 재 질 , 종 단 면 도 , 분 지 , 합 류

의 유 무 또 는 파 이 프 네 트 워 크 선 도 등

6) 펌 프 , 원 동 기 등 회 전 체 의 관 성 효 과 (GD² )

7) 밸 브 의 종 류 , 직 경 , 제 어 방 식 등

4.6 수충격 현상 해석 예

다 음 은 4.3 절 에 서 언 급 한 관 로 내 의 유 체 운 동 방 정 식 및 연 속 방 정 식 에 펌 프 , 밸 브

류 , 저 수 조 등 의 경 계 조 건 을 대 입 하 여 컴 퓨 터 를 이 용 한 특 성 곡 선 법 에 의 한 수 충 격

현 상 해 석 의 일 례 이 다 .

( 1)BASIC DATA

ⅰ) PUMP

PUMP S ERVICE : INT AKE PUMP

PUMP T YPE : HDR 400- 540A

NUMBER INST ALLED : 8 UNIT S

NUMBER OPERAT ING : 6 UNIT S

RATED PUMP CAP ACIT Y : 31.83 /m in

RATED PUMP T OTAL HEAD : 46 m

RATED SPEED OF ROT ATION : 1160 rpm

ⅱ) MOT OR AND VALUE OF GD²

MOTOR OUT PUT : 450 HP

MOTOR VOLTAGE : 3300 V

MOTOR FREQUENCY : 60 Hz

233

NUMBER OF P OLES : 6 P

MOTOR GD² : 44 Kg.

PUMP GD² : 17.9 Kg.

ⅲ) P IPELINE

DIAMETER : 1650 mm

VALUE OF K/E : 0.01087

WAVE S PEED : 964 m/sec

LENGT H : 1256.5 m

FRICT ION FACT OR : 0.0203

HEAD LOS S : 1.748 m

(2) CALCULATING RESULT S WIT HOUT PREVENT ION DEVICES

DIS T ANCE ELEVATION

MINIMUM PRESS URE : - 10.66 kg/ 0 m 8.17 m

MAXIMUM PRESS URE : ***** kg/ ***** m ***** m

WAT ER COLUMN S EPARAT ION W ILL OCCUR. P REVENTION DEVICES ARE

NECESS ARY. EXT REME PRES SURE LINES ARE S HOWN BELOW(F IG.00).

(3) T HE S IMULATION DAT A OF P REVENTION DEVICES AGAINST WAT ER

HAMMERING

ADOP TION OF AIR CHAMBER

LOCAT ION FROM P UMP S TAT ION : 0 m

INST ALLED ELEVATION : 8.17 m

TOT AL AIR CHAMBER VOLUME : 27.27

INIT AL AIR VOLUME : 15.00

POLYT ROPIC EXPONENT : 1.20

CONNECT ING P IPE DIAMET ER : 0.50 m

234

(4) CALCULATING RESULT S AFT ER PREVENT ION DEVICES ARE INST ALLED

DIS T ANCE ELEVATION

MINIMUM PRESS URE : 0.396 kg/ 1256.5 m 42.13 m

MAXIMUM PRESS URE : 7.259 kg/ 343.3 m - 2.13 m

OCCURRANCE OF WAT ER COLUMN SEP AR AT ION IS NOT ANT ICIPAT ED.

EXT REME PRESS URE LINES ARE SHOWN BELOW(FIG.01).

(5) RECOMMENDED PREVENT ION DEVICES DATA

ADOP TION OF AIR CHAMBER

NO. INS T ALLED : 2 S ETS

LOCAT ION FROM P UMP S TAT ION : 0 m

INST ALLED ELEVATION : 8.17 m

EACH AIR CHAMBER VOLUME : 15.0

CONNECT ING P IPE DIAMET ER : 0.5 m

AB OVE RECOMMENDED DATA W ER E S ELECTED CONSIDERING S T EADY

ST ATE F LUCT UAT ION CONDITIONS AND DESIGN SAF ET Y F ACTORS.

235

FIG. 00. EXTREME PRESSURE LINES

(SYS TEM WITHOUT CHAMBER)

FIG. 01. EXTREME PRESSURE LINES

(SYS TEM WITHOUT CHAMBER)

236

제 6장 소음진동대책

1. 소음과 진동

기 계 가 소 음 을 발 생 하 는 것 은 많 은 경 우 기 계 의 진 동 에 기 인 한 다 . 기 계 의 진 동 은

음 (音 )으 로 되 어 대 기 중 으 로 방 사 , 전 파 하 여 감 과 동 시 에 기 계 의 기 초 를 경 유 하 여 바

닥 과 벽 으 로 전 파 하 고 , 이 것 이 이 차 적 인 소 음 원 이 되 어 소 음 을 발 생 한 다 . 전 자 는 대

기 전 파 음 , 후 자 는 고 체 전 파 음 이 라 칭 하 고 , 이 것 들 은 서 로 변 환 될 수 있 다 .

유 체 기 계 에 있 어 서 는 그 외 에 기 계 내 부 와 배 관 내 에 발 생 하 는 압 력 맥 동 에 의 한 유

체 전 파 음 도 관 벽 을 기 진 하 여 고 체 전 파 음 으 로 된 다 .

공 기 전 파 음 은 음 (音 )으 로 서 음 향 공 학 적 으 로 취 급 해 도 좋 지 만 , 고 체 전 파 음 은 음

으 로 서 의 이 론 적 인 취 급 은 곤 란 하 고 , 진 동 또 는 압 력 맥 동 으 로 파 악 하 여 대 책 을 세 우

지 않 으 면 안 된 다 . 소 음 과 진 동 은 모 두 사 람 에 게 불 쾌 감 을 주 는 데 양 자 는 다 음 과 같

은 차 이 가 있 다 .

( 1) 음 에 대 한 귀 의 감 도 는 진 동 에 대 한 인 체 의 감 도 에 비 해 매 우 예 민 하 다 . 음 은

20,000Hz라 고 하 는 고 주 파 음 까 지 감 지 할 수 있 지 만 , 진 동 은 기 껏 해 야 수 백 Hz까 지 이

다 . 역 으 로 20Hz이 하 의 음 은 초 저 주 파 음 으 로 불 리 며 귀 로 는 들 을 수 없 지 만 , 유 리 창

등 을 떨 리 게 하 는 진 동 을 발 생 시 키 고 , 인 체 에 이 상 을 생 기 게 하 는 저 주 파 공 해 를 일

으 키 기 때 문 에 주 의 를 요 한 다 .

( 2) 에 너 지 가 일 정 한 경 우 에 , 소 음 에 서 는 고 주 파 수 쪽 이 불 쾌 감 이 크 지 만 , 진 동 에

서 는 역 으 로 저 주 파 수 의 쪽 이 불 쾌 감 이 크 다 .

2. 소음의 평가

소 음 은 듣 는 사 람 에 대 해 심 리 적 , 생 리 적 으 로 악 영 향 을 주 는 음 이 다 . 즉 , 소 음 에 는

심 리 적 , 생 리 적 인 감 각 적 측 면 과 물 리 적 인 음 이 라 고 하 는 측 면 이 있 다 . 소 음 을 공

학 적 으 로 취 급 하 기 위 해 우 선 물 리 적 인 음 을 규 정 하 고 , 이 것 으 로 인 간 의 평 균 적 인

감 각 을 보 정 한 소 음 평 가 의 척 도 가 작 성 되 어 있 다 .

237

2.1 소음의 물리량

소 음 을 음 으 로 서 취 급 하 기 위 해 필 요 한 물 리 량 을 표 시 한 다 . 소 음 은 일 반 적 으 로 여

러 가 지 주 파 수 의 음 을 포 함 하 는 복 합 음 이 다 . 따 라 서 소 음 을 규 정 하 기 위 해 서 는 각

주 파 수 성 분 마 다 의 음 압 (音壓 )레 벨 이 필 요 하 다 . 횡 축 에 주 파 수 를 , 종 축 에 음 압 레 벨 을

표 시 한 것 을 소 음 스 펙 트 럼 이 라 고 한 다 . 소 음 의 물 리 적 성 질 은 , 이 소 음 스 펙 트 럼 과

복 합 음 으 로 서 의 총 음 압 레 벨 로 서 거 의 완 전 히 파 악 된 다 .

물 리 량 용 어 의 설 명 단 위

음 압

P

음 파 가 대 기 중 에 전 파 될 때 매 질 의 압 력 변 동 이

생 긴 다 . 대 기 압 에 서 의 압 력 변 동 분 을 음 이 라 하 고 ,

보 통 그 실 효 값 (주 1)으 로 표 시 한 다 .

N/

(Pa)

소 음 레 벨

SPL

가 청 범 위 의 최 소 치 P 0 = 2* 10 - 5 N / 을 기 준 으 로

한 음 압 을 데 시 벨 로 표 시 한 다 .

SP L = 20 log 10PP 0

= 20 log 10P

2x 10 - 5

dB

음 의 강 도

I

음 의 진 행 방 향 에 수 직 한 단 위 면 적 을 단 위 시 간 에

통 과 하 는 음 의 에 너 지 크 기 (주 2)

W/

음 의 강 도 의

레 벨

L

청 력 이 정 상 인 사 람 이 귀 로 가 장 민 감 한 주 파 수

에 서 들 을 수 있 는 최 소 치 I 0 = 10 - 12 W/ 을 기 준

으 로 하 여 음 의 강 도 를 데 시 벨 로 표 시 한 다 .

L 1 = 10 log 10II 0

= 10 log 10I

10 - 12

dB

음 향 출 력 단 위 시 간 내 에 음 원 (音源 )이 발 생 하 는 에 너 지 의

크 기

W

파 워 레 벨

PWL

최 소 치 W 0 = 10 - 12 W 를 기 준 으 로 한 음 향 출 력 을

데 시 벨 로 표 시 한 다 .

P WL = 10 log 10WW 0

= 10 log 10W

10 - 12

dB

(소 음 레 벨 소 음 을 보 통 소 음 계 로 측 정 한 값 dB)

238

(주 1) 음 압 P를 정 현 파 로 표 시 하 면

P = P m s in 2 ft P m :음압최대치f :음의주파수

실 효 값 P e = 1/ TT

0P m

2 s in 2 2 ft dt = P m 2

T :주 기

(주 2) 음 압 P와 음 의 강 도 I의 관 계

I = P 2 / ㆍc ρ : 매 질 밀 도 kg/

c : 음 의 전 파 속 도 m/s

대 기 온 도 가 4∼ 40 인 범 위 에 서

S P L L 1

2.2 소음은 감각적 표현

소 음 은 전 술 한 바 와 같 이 여 러 가 지 주 파 수 성 분 의 음 을 복 합 한 것 이 므 로 , 우 선

각 주 파 수 마 다 의 순 음 (純音 )의 크 기 와 청 감 과 의 관 계 를 파 악 하 여 순 음 의 평 가 기 준

을 다 음 과 같 이 정 한 다 . 주 파 수 1,000Hz에 서 음 압 렐 벨 x dB의 순 음 의 크 기 를 x

ph on으 로 한 다 . 다 음 에 이 음 을 기 준 으 로 , 다 른 주 파 수 의 음 을 듣 고 비 교 하 여

1,000Hz의 음 과 같 은 크 기 로 판 단 되 는 음 압 레 벨 을 구 해 간 다 . 이 와 같 이 하 여 구 한 등

(等 ) ph on 수 를 가 지 는 곡 선 이 등 Londnes s 곡 선 (등 청 감 곡 선 )이 다 (그 림 6.2 참 조 ).

239

그림 6 .2 순음의 등 Loud ne ss 곡선(ISO)

그림 6 .3 청감보정 특성 A.B .C

240

소 음 에 대 한 청 감 보 정 으 로 서 는 그 림 6.3과 같 이 A, B, C의 세 개 의 특 성 이 정 해 져

있 지 만 , A 특 성 을 이 용 하 는 것 이 원 칙 으 로 되 어 있 다 . 소 음 의 크 기 를 표 시 하 기 위 해

서 는 A 특 성 이 다 른 것 보 다 적 합 하 기 때 문 이 다 .

A 특 성 은 그 림 6.2의 40 phon의 곡 선 에 , B특 성 은 70 phon 에 , C특 성 은 100 phon의

곡 선 에 거 의 상 당 한 다 . 소 음 을 구 성 하 는 각 주 파 수 밴 드 의 음 압 레 벨 에 이 와 같 이 청

감 보 정 을 한 것 을 합 성 하 면 소 음 의 총 레 벨 이 구 해 진 다 . 소 음 레 벨 의 단 위 는 데 시 벨

(dB) 또 는 ph on이 지 만 , 청 감 보 정 을 ( )내 에 기 입 하 여 dB(A) 또 는 phon(A)와 같 이

표 시 한 다 .

3 . 소음의 측정

소 음 측 정 의 목 적 은 소 음 의 규 제 기 준 을 만 족 하 고 있 는 가 아 닌 가 의 판 정 뿐 만 아 니

라 , 소 음 방 지 대 책 을 세 우 기 위 한 데 이 터 의 수 집 에 도 있 다 . 따 라 서 총 소 음 레 벨 은 물

론 소 음 스 펙 트 럼 은 구 하 지 않 으 면 안 된 다 . 소 음 계 의 지 시 는 총 소 음 레 벨 이 고 , 소 음

스 펙 트 럼 은 소 음 계 에 주 파 수 분 석 기 를 연 결 하 여 구 한 다 .

3 .1 소음계

소 음 계 는 청 감 보 정 회 로 를 내 장 하 고 , 음 압 레 벨 로 청 감 보 정 을 하 여 음 의 크 기 의 레

벨 에 근 사 하 는 값 을 구 하 는 측 정 기 이 다 . 일 반 적 인 측 정 에 서 는 보 통 소 음 계 가 , 간 이 측

정 에 서 는 간 이 소 음 계 가 사 용 된 다 . 올 바 른 소 음 측 정 을 위 해 서 는 환 경 에 대 한 측 정 장

소 의 선 정 , 암 소 음 (暗騷音 )에 대 한 보 정 , 변 동 소 음 에 대 한 지 시 값 의 취 급 방 법 등 에 충

분 히 주 의 할 필 요 가 있 다 .

3 .2 주파수 분석기

소 음 계 의 출 력 을 어 떤 범 위 의 주 파 수 밴 드 만 을 통 과 시 키 는 밴 드 패 스 필 터 를 거 쳐

계 기 로 지 시 하 게 하 면 그 주 파 수 밴 드 의 음 압 레 벨 이 얻 어 진 다 . 주 파 수 밴 드 가 다 른

밴 드 패 스 필 타 를 순 차 적 으 로 바 꾸 어 밴 드 마 다 의 음 압 레 벨 , 즉 소 음 스 펙 트 럼 을 구 한

다 . 밴 드 폭 은 통 상 옥 타 브 폭 을 이 용 하 는 데 , 특 히 정 밀 한 분 석 을 필 요 로 하 는 경 우 에

는 1/3옥 타 브 폭 을 사 용 한 다 . 최 근 에 는 실 시 간 분 석 기 (Real T im e An aiy zer )가 시 판

되 어 전 밴 드 의 분 석 이 수 십 밀 리 초 의 단 시 간 까 지 가 능 하 게 되 었 기 때 문 에

241

과 도 적 인 현 상 의 분 석 도 용 이 하 게 되 었 다 .

4 . 소음원 대책

펌 프 및 구 동 용 원 동 기 에 대 해 소 음 발 생 의 상 황 및 그 방 지 법 을 기 술 한 다 . 소 음

저 감 량 이 크 게 요 구 되 는 만 큼 비 용 상 승 도 크 게 된 다 .

4.1 펌프

펌 프 의 소 음 레 벨 은 펌 프 의 형 식 , 회 전 수 및 동 력 에 따 라 서 다 르 지 만 , 사 양 점 의 운

전 상 태 에 서 는 기 계 로 부 터 1m에 서 80∼ 90 dB(A) 정 도 이 고 , 일 반 적 으 로 디 젤 기 관 보

다 는 낮 고 , 전 동 기 와 비 교 하 여 도 동 등 또 는 그 이 하 이 다 . 단 , 토 출 변 을 일 부 닫 은 상

태 에 서 의 운 전 에 서 는 밸 브 에 서 발 생 하 는 소 음 이 높 게 되 는 것 에 주 의 해 야 한 다 . 펌

프 의 소 음 으 로 는 기 계 적 원 인 에 의 한 것 과 수 력 적 원 인 에 의 한 것 이 있 다 .

발 생 소 음 대 책

수

력

적

원

인

(1) 깃통과음, 깃외주부가 케이싱의 볼류트시작부

또는 디퓨저 깃을 통과할 때에 발생하는 압력맥동에

기인한다.

후 기

(2) 캐비테이션에 의한 소음

(3) 회전차 입구의 유속분포가 불균일하여 생기는 소음

(4) 흡입 및 토출수조의 소용돌이 발생에 의한 소음

(5)서어징에 의한 소음

펌프 계획시 회

피할 수 있다.

기

계

적

원

인

(1) 기계구조부분의 공진에 의해 생기는 소음

(2) 구름베어링의 회전에 의해 생기는 소음

(3) 회전체의 불평형에 의한 진동에 기인하는 소음

공진주파수의

회피

미끄럼베어링의

채용

불평형량의 감소

242

이 들 의 소 음 중 에 서 문 제 가 되 는 것 은 회 전 차 통 과 음 이 다 . 이 주 파 수 는 회 전 차 깃

수 를 Z, 회 전 수 를 N rpm으 로 하 면

기 본 주 파 수 f=NZ/60

이 다 . f는 통 상 50∼ 300Hz로 낮 기 때 문 에 음 을 차 단 하 기 는 곤 란 하 다 . 이 압 력 파 동 이

펌 프 구 조 부 및 배 관 계 와 공 진 하 게 되 면 큰 소 음 으 로 는 되 지 않 지 만 , 관 로 가 긴 경

우 에 는 토 출 배 관 의 수 주 의 고 유 진 동 과 일 치 하 여 공 진 을 일 으 킨 다 . 이 경 우 에 는 , 배 관

에 서 소 음 이 발 생 하 는 이 외 에 배 관 이 벽 을 관 통 하 는 부 분 등 에 서 건 물 에 진 동 이 전 파

되 어 건 물 이 이 차 소 음 원 으 로 된 다 . 펌 프 의 회 전 수 가 일 정 한 경 우 에 는 맥 동 의 기 본 주

파 수 도 일 정 하 므 로 , 이 주 파 수 만 으 로 한 정 하 여 소 음 을 저 감 하 는 방 법 이 사 용 되 지 만 ,

펌 프 의 회 전 수 제 어 를 하 는 경 우 에 는 맥 동 의 진 폭 그 자 체 를 감 소 할 필 요 가 있 고 , 그

방 법 은 다 음 과 같 다 .

(1) 케 이 싱 볼 류 트 시 작 부 (舌端 )와 회 전 차 출 구 와 의 간 격 을 적 절 하 게 조 절 한 다 .

(2) 회 전 차 뒷 가 장 자 리 (後綠 ) 또 는 케 이 싱 볼 류 트 시 작 부 를 경 사 지 게 한 다 .

(3) 양 흡 입 볼 류 트 펌 프 의 경 우 에 는 좌 우 의 회 전 차 위 상 을 바 꾼 다 (그 림 6.4참 조 ) .

등 이 지 만 (2), (3)의 방 법 이 탁 월 하 다 .

다 단 볼 류 트 펌 프 의 소 음 스 펙 트 럼 의 일 례 를 그 림 6.5에 나 타 낸 다 . 회 전 차 직 경 치 수 및

운 전 점 에 따 라 소 음 스 펙 트 럼 이 큰 폭 으 로 변 화 하 고 있 는 것 을 알 수 있 다 .

243

그림 6 .5개의 상사 볼류트펌프의 소음스펙트럼 비교

(1977년 W사의 자료에 의거)

4.2 디젤기관

디 젤 기 관 의 소 음 은 연 소 음 , 기 계 음 및 배 기 음 으 로 구 성 된 다 . 음 압 레 벨 은 기 종 및

회 전 수 에 따 라 다 르 지 만 일 반 적 으 로 다 음 과 같 다 .

그림 6 .6 디젤기관의 배기원음과 기측소음의 음압레벨과 주파수 특성

244

기 측 (機側 ) (1m) 105∼ 115dB(A)

배 기 관 출 구 (1m) 110∼ 120dB(A) (消音器 등 )

으 로 높 다 . 그 주 파 수 특 성 의 일 례 를 그 림 6.6에 나 타 낸 다 .

디 젤 기 관 의 배 기 음 은 소 음 기 (消音器 )에 의 해 감 쇠 할 수 있 지 만 , 기 계 음 의 감 쇠 는

곤 란 하 다 . 즉 , 소 형 기 관 은 방 음 박 스 로 둘 러 싸 는 것 이 용 이 하 지 만 , 대 형 기 관 은 방 음 박

스 내 에 수 용 하 기 가 곤 란 하 므 로 옥 내 에 설 치 하 여 건 물 의 콘 크 리 트 벽 에 의 한 차 음 (遮

音 )효 과 를 이 용 한 다 . 최 근 대 형 기 관 에 대 해 서 도 부 분 적 으 로 과 급 기 와 급 배 기 관 계 등

에 방 지 대 책 을 시 행 한 저 소 음 기 관 이 개 발 되 고 있 고 , 감 쇠 량 은 형 식 에 따 라 다 르 지 만

5∼ 10 dB정 도 이 다 . 중 형 기 관 에 서 는 방 진 고 무 에 의 해 기 초 에 전 달 되 는 진 동 을 방 지 함

과 동 시 에 동 력 전 달 축 계 에 유 니 버 설 조 인 트 를 병 용 하 여 축 심 의 흔 들 림 을 흡 수 한

예 도 있 다 . 기 관 의 설 치 위 치 와 소 음 기 와 는 가 능 한 한 근 접 시 키 고 , 배 기 관 을 짧 게 하 여

배 기 관 에 서 의 투 과 음 을 작 게 한 다 . 또 디 젤 자 가 발 전 설 비 는 보 수 관 리 시 에 도 운 전 하

기 때 문 에 차 음 실 에 설 치 하 는 것 이 좋 다 .

소 음 기 의 형 식 은 여 러 가 지 가 있 지 만 , 배 기 원 음 의 소 음 스 펙 트 럼 과 소 요 감 음 량 으

로 부 터 결 정 된 다 . 단 일 소 음 기 만 으 로 는 소 음 효 과 를 얻 을 수 없 는 경 우 에 는 2개 의 형

식 을 조 합 시 키 는 데 팽 창 형 , 흡 음 형 의 순 으 로 설 치 하 는 것 이 유 효 하 다 . 단 , 소 음 효 과

를 높 인 나 머 지 기 관 배 음 측 의 배 압 (背壓 )이 크 게 되 면 , 기 관 의 성 능 이 저 하 하 기 때 문

에 배 압 은 항 상 허 용 치 (약 350m m수 주 )이 하 로 유 지 할 필 요 가 있 다 .

4.3 전동기

전 동 기 의 소 음 은 다 음 의 3종 류 의 음 이 혼 합 되 어 있 다 .

(1) 기 계 음 : 회 전 자 불 평 형 에 의 한 진 동 음 , 베 어 링 음 , 브 러 쉬 의 마 찰 음 등

(2) 통 풍 음 : 냉 각 용 팬 음 , 회 전 자 . 고 정 자 의 덕 트 음 등

(3) 전 자 음 : 자 력 에 의 해 가 진 되 어 발 생 하 는 고 정 자 철 심 및 고 정 자 의 진 동 음

그 림 6.7에 전 동 기 의 소 음 레 벨 을 나 타 낸 다 . 극 수 가 많 을 수 록 소 음 레 벨 은 낮 다 .

회 전 수 가 높 은 2.4 극 에 서 는 통 풍 음 이 소 음 의 대 부 분 을 차 지 하 고 , 회 전 수 가 낮 은

소 음 레 벨 은 전 동 기 형 식 에 따 라 다 르 지 만 . 최 근 여 러 가 지 의 대 책 을 조 합 시 킨 저

소 음 시 리 즈 가 개 발 되 어 . 65dB(A) 정 도 의 것 도 제 작 되 고 있 다 . 단 , 이 것 들 의 값 은

삼 상 유 도 전 동 기 시 험 법 에 준 한 무 부 하 운 전 시 의 것 이 므 로 , 부 하 운 전 시 에 는 어 느

245

정 도 의 소 음 레 벨 이 크 게 됨 을 예 측 하 여 둘 필 요 가 있 다 .

그림6 .7전동기의 소음레벨

4.4 치차감속기

치 차 감 속 기 의 소 음 은 주 로 치 차 가 맞 물 릴 때 에 발 생 하 기 때 문 에 , 주 파 수 는 치 차 의

맞 물 림 주 파 수 및 그 고 주 파 이 지 만 . 음 압 레 벨 은 전 달 마 력 과 치 차 정 도 에 따 라 정 해

진 다 . 따 라 서 음 원 대 책 으 로 서 는 , 치 절 열 처 리 후 의 치 면 연 삭 가 공 을 , 또 연 삭 할 수

없 는 구 부 러 진 이 ((齒 )에 대 해 서 는 초 경 호 브 에 의 해 치 절 가 공 을 하 여 , 치 차 정 도 를

향 상 시 키 는 것 이 좋 다 . 보 다 낮 은 소 음 을 요 구 할 경 우 에 는 케 이 싱 을 이 중 구 조 로 하

여 차 음 하 는 방 법 이 있 다 . 베 벨 치 차 감 속 장 치 의 소 음 스 펙 트 럼 을 예 상 한 일 례 를 그 림

6.8에 나 타 낸 다 .

246

그림 6 .8 치차감속기의 소음 스펙트럼(2000ps ) 예

5. 소음기

소 음 기 는 음 의 흡 수 , 반 사 , 간 섭 등 을 이 용 하 여 음 을 감 쇠 시 키 는 장 치 이 며 소 음 의

특 성 에 맞 추 어 설 계 한 다 . 소 음 의 형 식 을 표 6.1에 , 그 구 조 와 감 쇠 특 성 을 그 림 6.9에

나 타 낸 다 .

247

그림 6 .9 각종 소음구조와 감쇠량

표6 .1 소음기의 형식

소 음 기 형 식 소 음 원 리

흡 음 닥 터 형

( a), (b)

감 쇠 시 키 고 자 하 는 음 의 주 파 수 파 장 과 그 1/ 2의 중 간 정 도 의 치

수 단 면 의 닥 터 내 면 에 흡 음 재 료 를 내 장 한 것 으 로 , 넓 은 지 역 의

소 음 에 적 합

팽 창 형

(c)

단 면 불 연 속 부 에 대 한 음 의 에 너 지 의 반 사 를 이 용 하 여 음 의 전 파

를 방 지 하 는 방 법 으 로 , 넓 은 지 역 의 소 음 에 적 합

간 섭 형

(d)

음 의 간 섭 을 이 용 하 여 그 전 파 를 막 는 방 식 , 탁 월 주 파 수 성 분 을

가 지 는 디 젤 기 관 의 배 기 음 등 에 유 효토 출 구 용

(e)

음 원 을 토 축 구 에 집 중 시 키 기 위 해 , 토 출 구 의 선 단 에 다 공 판 을 붙

이 고 , 그 작 은 구 멍 에 서 유 체 를 고 속 으 로 토 출 시 켜 , 거 기 에 서 발

생 한 고 주 파 성 분 을 , 그 뒤 의 흡 음 닥 터 형 소 음 기 에 의 해 흡 음 하 는 것공 명 형

( f)

작 은 구 멍 과 그 배 후 의 공 기 층 에 서 울 리 는 공 명 기 에 의 해 , 음 의

에 너 지 를 공 명 흡 수 하 여 감 쇠 시 킨 다 . 저 중 음 (低中音 )의 탁 월 주

파 수 를 가 지 는 소 음 에 유 효

248

6. 펌프장의 소음 대책

펌 프 장 에 전 술 한 소 음 방 지 기 술 을 적 용 하 여 , 부 지 경 계 선 상 에 서 의 소 음 레 벨 을 규

제 치 이 하 로 감 쇠 시 킨 다 . 이 를 위 해 펌 프 장 의 주 요 한 소 음 원 과 소 음 전 파 경 로 를 검

토 하 지 않 으 면 안 된 다 . 소 음 전 파 의 경 로 는 그 림 6.10과 같 다 .

유 체 전 파 음 은 펌 프 장 특 유 의 것 으 로 펌 프 . 토 출 배 관 계 를 흐 르 는 유 체 의 압 력 맥 동

에 기 인 한 다 .

6.1 공기전파음

공 기 전 파 음 의 감 쇠 로 는 여 러 가 지 의 방 법 이 있 지 만 . 부 지 에 여 유 가 있 는 한 수 음 점

기 장 초 기 계 획 구 체 적 방 책 방 음 기 술

부 지 건 물 배 치 음 원 과 수 음 점 과 의 거 리 를 가 능 한 한 멀 리 한 다 . 거 리 감 쇠

건 물

부 옥 배 치 조 작 실 등 은 수 음 점 쪽 으 로 배 치 하 여 기 계 소 음 을

차 단

차 음

건 물 구 조 수 음 점 측 의 벽 에 는 개 구 부 를 피 한 다 (무 창 (無窓 )

구 조 )

상 동

수 음 점 측 에 채 광 창 과 문 을 설 치 할 경 우 에 는 이 중

구 조 로 하 여 기 밀 (機密 )을 유 지 한 다 .

상 동

수 음 점 측 에 는 흡 배 기 구 를 설 치 하 지 않 는 다 . 상 동

흡 배 기 구 에 는 필 요 한 소 음 장 치 를 설 치 한 다 . 소 음

내 벽 과 천 장 에 흡 음 처 리 를 한 다 . 흡 음

옥 외 기 계 기 계 배 치 수 음 점 쪽 을 피 하 고 경 우 에 따 라 저 소 음 형 기 계 를

사 용 한 다 .

차 음 , 소 음

흡 음

249

(受音點 )과 의 거 리 를 길 게 하 여 , 거 리 감 쇠 를 이 용 하 는 것 이 좋 은 대 책 이 다 . 또 펌 프 장

의 건 물 배 치 및 건 물 내 의 부 옥 ( 屋 )의 배 치 를 이 용 하 여 , 차 음 효 과 를 높 일 수 있 다 .

6.2 고체전파음

고 체 전 파 음 의 전 달 경 로 는 다 음 의 2가 지 의 루 트 (Root)가 고 려 된 다 .

(1) 펌 프 → 펌 프 기 초 → 상 (床 )→ 측 벽 → 옥 외

(2) 펌 프 → 관 의 외 벽 → 관 의 벽 관 통 부 → 지 중 (地中 )→ 옥 외

루 트 (1)에 대 해 서 는 펌 프 베 드 의 아 래 와 . 펌 프 기 초 측 면 과 상 (床 )의 사 이 , 또 는 상

(床 )과 기 둥 사 이 에 완 충 재 (방 진 고 무 , 코 르 크 , 발 포 스 치 로 폴 등 )을 사 용 하 면 진 동 전 파

의 방 지 에 유 효 하 다 . 루 트 (2)에 대 해 서 는 그 림 6.11과 같 은 대 책 이 있 다 .

6.3 유체전파음

펌 프 측 으 로 부 터 전 파 하 는 압 력 맥 동 을 흡 수 하 고 , 관 로 의 공 진 을 피 하 기 위 해 그 림

6.12와 같 은 방 법 이 채 용 된 다 . 여 기 에 서 사 이 드 브 랜 치 는 관 내 유 체 를 전 파 하 는 압 력

파 파 장 의 1/4길 이 를 가 지 는 분 지 관 이 며 , 반 사 파 에 의 해 압 력 파 의 맥 동 을 상 쇄 경 감

하 는 것 이 다 .

250

7 . 진동의 원인과 대책

펌 프 의 진 동 의 원 인 은 수 력 적 인 원 인 과 기 계 적 인 원 인 으 로 대 별 된 다 . 이 들 의 원 인

의 대 부 분 에 대 해 서 는 설 계 와 제 작 시 점 에 서 대 책 이 세 워 지 며 , 통 상 은 공 장 운 전 시 에

확 인 되 기 때 문 에 설 치 후 에 진 동 이 문 제 로 되 는 예 는 적 다 . 따 라 서 설 치 기 초 가 연 약

하 거 나 , 공 장 운 전 시 의 설 치 상 태 가 현 지 상 태 와 현 저 히 다 른 경 우 에 진 동 이 문 제 로

된 다 . 일 반 적 으 로 진 동 이 발 생 하 기 쉬 운 장 소 는 입 축 펌 프 구 동 용 의 모 타 꼭 대 기 부

분 이 다 . 또 수 력 적 인 원 인 에 의 한 진 동 은 펌 프 가 설 계 점 부 근 에 서 운 전 되 고 있 는 경

우 에 는 발 생 빈 도 가 낮 지 만 , 설 계 점 으 로 부 터 멀 어 질 수 록 진 동 은 크 게 된 다 .

진 동 의 원 인 진 동 수 진 동 의 특 징 및 현 상 대 책

A . 수 력 적 인 원 인

1 . 캐 비 테 이 션

( 1 ) N P S H 혹 은 흡

입 수 위 과 소

( 2 ) 회 전 속 도 과 대

( 3 ) 펌 프 흡 입 구 의

편 류

( 4 ) 과 대 토 출 량 에

서 의 사 용

( 5 ) 흡 입 스 트 레 나

의 막 힘

진 동 수 는 회 전 사 이 클

과 는 무 관 하 며 일 반 적

으 로 높 은 사 이 클 ,

보 통 6 0 0 ∼ 2 5 0 0 0 H z

정 도 이 다 .

- 캐 비 테 이 션 특 유 의 소 음 을 발 생 한 다 .

- 주 로 토 출 량 이 많 을 때 에 발 생 한 다 .

단 , 비 속 도 가 높 은 펌 프 에 서 는 부 분

토 출 량 의 실 속 ( 失速 )상 태 에 서 발 생

하 기 쉽 다 .

- 캐 비 테 이 션 발 생 부 분 의 금 속 표 면 에

둥 근 모 양 의 피 팅 이 생 기 는 수 가

많 다 .

- 캐 비 테 이 션 의 진 동 스 펙 트 럼 은 일 정

연 속 적 이 아 니 라 단 속 적 소 멸 의 비

정 상 적 현 상 을 나 타 낸 다 .

유 효 흡 입 압 력 을 크 게 한 다 .

(1 ) , (2 ) , (3 ) 은 주 로 계 획 단 계 에 서

해 결 할 수 있 다 .

제 수 변 에 의 해 유 량 을 조 정 한 다 .

막 힌 찌 꺼 기 를 제 거 한 다 .

2 . 서 어 징 통 상 진 동 수 는 1 / 1 0 ∼

1 0 H z 정 도 의 주 파 수

이 다 .

- 토 출 량 이 극 히 적 은 개 소 에 서 발 생

한 다 .

- 펌 프 에 있 어 서 서 어 징 은

1 ) 펌 프 양 정 곡 선 이 우 상 ( 右上 ) 의

기 울 기

2 ) 배 관 중 에 공 기 조 혹 은 공 기 가

모 이 는 부 분 이 있 다 .

3 ) 토 출 량 의 조 정 변 이 ( 2 )의 공 기 조

등 의 뒤 에 있 다 .

의 상 태 에 발 생 한 다 .

- 전 류 계 침 이 크 게 흔 들 린 다 .

- 펌 프 에 연 결 되 어 있 는 배 관 도 크 게

흔 들 린 다 .

펌 프 성 능 의 개 량 ( 주 로 계 획 단 계 에 서

해 결 할 수 있 다 .

배 관 내 에 공 기 가 모 이 는 곳 을 없 앤 다 .

펌 프 직 후 의 밸 브 로 토 출 량 을 조 절 한 다 .

유 량 을 변 경 하 여 서 어 징 운 전 을 피 한 다 .

3 . 수 충 격 통 상 진 동 수 는 1 / 1 0 ∼

1 0 H z 정 도 의 저 주 파

이 고 , 과 도 적 현

상 이 다 .

- 펌 프 의 기 동 , 정 지 및 정 전 등 에

의 한 동 력 차 단 시 에 배 관 에 진 동 이

일 어 난 다 .

과 도 현 상 으 로 서 , 이 상 압 력 상 승 혹 은

계 획 단 계 에 서 미 리 검 토 하 여 해 결 할 수

있 다 .

기 동 , 정 지 의 S e q u e n c e 의 검 토 , 제 어

251

표계속


압 력 강 하 를 발 생 한 다 . 변 의 개 폐 시 간 을 재 검 토 한 다 .

서 어 지 탱 크 를 설 치 하 여 이 상 압 력 상 승 의

완 화 를 기 한 다 .4 . 펌 프 내 의 맥 동 류

박 리 등

( 1 )회 전 차 출 구 흐

름 의 맥 동

( 2 )부 분 토 출 량 에 서

의 편 류 박 리

진 동 수 는 회 전 사 이

클 과 는 무 관 하 고 .

진 동 스 펙 트 럼 도 비

정 상 , 불 안 정 한

경 우 가 많 다 .

- 펌 프 자 체 의 진 동 보 다 도 , 오 히 려 연 결

배 관 등 의 진 동 현 상 으 로 나 타 나 는

경 우 가 많 다 .

- 특 히 이 상 ( 위 험 ) 진 동 이 없 기 때 문 에

그 대 로 운 전 하 여 그 결 과 로 서 진 동 은

물 론 침 식 , 회 전 체 의 고 체 접 촉 등 의

원 인 이 된 다 .

- 통 상 펌 프 에 서 는 맥 동 류 , 박 리 류 가

많 든 적 든 존 재 하 고 있 고 그 크 기

자 체 가 통 상 적 은 것 이 라 도 구 조 계 의

강 성 이 매 우 약 한 경 우 에 는 진 동 이

발 생 하 는 경 우 도 있 다 .

설 계 시 구 조 적 종 합 검 토 를 통 해 해 결

할 수 있 다 .

사 용 토 출 량 을 조 정 한 다 .

강 성 보 강 에 의 해 진 동 을 구 속 할 수 있 는

경 우 도 있 다 .

5 . 공 기 의 흡 입

( 1 )펌 프 그 랜 드 ,

배 관 에 의 해

( 2 )잠 김 깊 이 부 족

( 3 )제 진 장 치 에

찌 꺼 기 등 이

막 힘 에 따 라

흡 입 수 위 의

저 하

( 4 )흡 입 수 조 의

선 회 류 , 와 류

등

진 동 수 는 펌 프 의 회

전 진 동 수 와 는 무 관

하 고 , 일 반 적 으 로

랜 덤 한 경 우 가

많 다 .

- 외 부 에 서 본 압 력 의 변 동 , 진 동 , 소

음 의 상 태 는 캐 비 테 이 션 과 유 사 하 다 . 그 랜 드 , 배 관 플 랜 지 의 체 결 력 증 가

설 계 단 계 에 서 해 결

제 진 장 치 의 청 소

와 류 방 지 판 . 정 류 판 등 을 설 치 한 다 .

6 . 기 타

( 1 ) 관 장 (管長 ) 과

그 공 진

( 2 ) 회 전 차 와 블

레 이 드 의 통 과

여 진 력 과 의

공 진

( 3 ) 밸 브 의 진 동

관 계 의 기 주 ( 氣柱 )

공 명 의 고 유 치 에 서

진 동 한 다 .

회 전 차 의 P a s s i n g

F r e q u e n c y , 즉 회 전

의 N Z ( N :회 전 수 ,

Z : 깃 매 수 ) 성 분

펌 프 의 회 전 진 동 수

와 는 관 계 없 이 밸 브

- 회 전 차 와 블 레 이 드 의 P a s s i n g

F r e q u e n c y ( N Z ) 로 계 의 일 부 ( 예 를 들

면 , 깃 , 회 전 차 원 판 , 배 관 의 고 유

치 등 ) 가 공 진 하 면 , 진 동 및 피 로 파 손

의 현 상 이 생 긴 다 .

- 밸 브 의 개 시 ( 開始 )또 는 전 개 직 전 부

근 에 서 밸 브 가 심 하 게 진 동 한 다 .

여 진 력 이 무 언 가 를 검 토 하 여 , 여 진 력 을

제 거 하 는 것 이 가 장 좋 지 만 .

( 1 ) 관 의 길 이 방 향 의 정 성 파 의 경 우 는

바 이 패 스 닥 트 를 설 치 하 여 관 계 의

고 유 치 를 변 경 한 다 .

( 2 ) 관 의 측 벽 간 의 정 상 파 의 경 우 는 ,

흐 름 에 저 항 이 생 기 도 록 측 벽 간 에

B A F F L E P L A T E 를 설 치 하 여 , 정 상

파 의 고 유 치 를 변 경 한 다 .

계 획 설 계 시 에 검 토 하 여 , 조 치 할 수 있

는 경 우 가 많 다 .

밸 브 몸 체 의 편 심 을 없 앤 다 .

밸 브 몸 체 및 밸 브 시 트 의 형 상 을 개 선

252

표계속


계 의 고 유 진 동 수 에 서

공 진 , 진 동 수 는 비 교

적 높 은 사 이 클 의 경

우 가 많 다 .

이 것 에 수 반 하 여 , 관 내 맥 동 압 을 발 생

하 고 , 배 관 계 를 심 하 게 진 동 시 키

는 경 우 도 잇 다 .

- 또 , 제 어 변 의 경 우 , 제 어 계 의 조 정

불 량 에 의 해 발 진 하 고 , 맥 동 압 을 발

생 한 는 경 우 가 있 다 .

한 다 .

일 단 계 , 용 량 이 큰 밸 브 로 변 경 한 다 .

제 어 계 통 의 재 조 정

B . 기 계 적 원 인

. 1 . 회 전 체 의 불 평 형

( 1 )평 형 불 량

( 2 )로 타 의 열 적

굽 힘

( 3 )정 지 부 와 회 전

축 의 접 촉 에 의

한 로 타 의 굽 힘

( 4 )회 전 체 의 마

모 및 부 식

( 5 )이 물 질 부 착

( 6 )회 전 체 의 변

형 , 파 손

( 7 )각 부 의 헐 거 움

( 8 )결 합 상 태 에

서 의 불 평 형

진 동 수 는 로 타 의 회 전

진 동 수 와 일 치 한 다 .

- 회 전 과 1 : 1 로 대 응 하 는 진 동

- 열 적 부 하 에 의 해 진 동 의 크 기 가 변

하 는 소 형 의 로 타 에 서 는 비 교 적 영

향 을 받 기 어 렵 다 .

- 접 촉 에 의 해 진 동 이 급 격 히 증 대 하 는


- 시 간 의 경 과 에 따 라 진 동 이 점 점 증

가 한 다 .

- 이 물 질 의 부 착 으 로 진 동 이 점 점 증 가

하 고 , 부 착 물 의 일 부 가 박 리 하 면 진 동

은 급 증 한 다 .

- 변 형 의 경 우 , 진 동 은 서 서 히 증 가 하

고 , 파 손 의 경 우 는 급 격 히 진 동 이 증

가 한 다 .

- 열 에 의 해 끼 워 맞 춤 부 가 느 슨 해 지 는

등 의 원 인 인 경 우 가 있 다 .

- 단 독 으 로 는 밸 런 스 시 켜 도 로 타 를

연 결 하 면 불 평 형 진 동 이 생 길 수 있 다 .

평 형 수 정 을 한 다 . ( 가 능 하 면 필 드 밸 런 스

를 한 다 ) .

영 향 도 가 비 교 적 작 은 경 우 는 열 영 향

의 중 간 점 에 주 목 하 여 밸 런 스 한 다 .

열 영 향 이 매 우 큰 로 타 는 ( 상 당 히 드 문

경 우 이 지 만 )별 도 로 검 토 해 야 만 한 다 .

고 온 유 체 를 취 급 하 는 경 우 , 기 동 시 에

일 시 적 열 변 형 이 생 겨 , 축 재 의 불 균 일 에

의 한 변 형 에 의 해 온 도 상 승 시 에 만 진 동

이 증 대 하 는 경 우 가 있 다 .

열 적 A l i g n m e n t변 화 를 고 려 하 여 접 촉

하 지 않 도 록 세 팅 의 수 정

마 모 , 부 식 의 수 리 및 평 형 의 수 정

이 물 질 을 제 거 한 다 . 또 이 물 질 의 부 착

방 지 를 기 한 다 .

부 품 의 교 환

정 지 시 및 개 방 시 에 점 검 조 사 를 하 여 적

절 한 조 치 를 취 한 다 .

결 합 한 축 계 의 모 드 를 고 려 한 F l e x ib l e

R o t o r 의 밸 런 스 를 한 다 .2 . 센 터 링 불 량

( 1 )센 터 링 불 량

( 2 )면 센 터 링 의

일 반 적 으 로 는 위 와

같 은 축 계 의 최 저 차

고 유 진 동 수

특 별 한 경 우 로 서 , 회

- 중 심 이 어 긋 남 과 동 시 에 , 면 과 면 의

센 터 링 이 불 량 한 경 우 에 는 , 축 수 하

중 이 고 르 지 못 하 게 되 어 불 평 형 진

동 의 감 도 가 높 아 지 기 쉽 다 .

- 센 터 링 이 극 단 적 으 로 나 쁜 경 우 , 축

센 터 링 수 정 을 한 다 .

열 센 터 링 에 대 해 서 도 수 정 을 한 다 .

253

표계속


불 량

(3 )열 적 A l i g n -

m e n t

(4 )기 초 침 하

전 진 동 수 의 2배 의 진

동 성 분 이 큰 것 도

있 다 .

수 가 부 상 ( 浮上 )하 거 나 , 한 쪽 으 로 쏠

려 O i l W h ip 과 분 수 조 파 진 동 을 일 으

키 는 것 도 있 다 .

- 축 수 지 지 부 혹 은 케 이 싱 등 이 열 적 으

로 늘 어 나 중 심 을 어 긋 나 게 한 다 .

- 시 간 이 경 과 함 에 따 라 진 동 이 증 가

열 적 영 향 을 고 려 하 여 센 터 링 을 한 다 .

센 터 링 수 정

3 . 카 프 링 의 불 량

(1 )카 프 링 의 정

도 불 량

(2 )체 결 볼 트 의

조 임 불 균 일

(3 )기 어 카 프 링

의 기 어 이 의

접 촉 불 량

(4 )기 어 카 프 링

의 윤 활 불 량

(5 )유 체 카 프

링 에 의 한

진 동

주 로 회 전 수 와 일 치

하 는 진 동 수 이 다 .

특 이 한 진 동 현 상 을

수 반 하 는 경 우 가

있 다 .

상 동

상 동

- 축 계 의 고 유 진 동 수 와 도 관 련 하 여

특 이 한 진 동 이 발 생 한 다 .

- 비 정 상 적 으 로 는 축 계 의 고 유 치 가

유 지 되 는 경 우 가 있 고 , 또 치 면 이

타 서 늘 어 붙 는 현 상 을 일 으 킨 다 .

카 프 링 교 환

볼 트 또 는 고 무 스 리 브 의 교 환

기 어 이 빨 접 촉 을 수 정 한 다 .

적 정 한 윤 활 방 법 을 검 토

4 . 축 수 의 손 상 ,

마 모

(1 )구 름 축 수 의

손 상 마 모

(2 )메 탈 G A P 과 대

(3 )메 탈 스 펜 과 대

(4 )윤 활 불 량

일 반 적 으 로 는 1 항 과

같 다 .

펌 프 또 는 R o l l e r의

회 전 에 수 반 한 진 동

수 성 분 이 이 상 증

대 한 다 .

- 이 음 ( 異音 )을 수 반 하 는 경 우 가 있 다 .

또 시 간 의 경 과 에 따 라 진 동 이 점 점

증 대 한 다 .

축 수 를 교 환 한 다 .

메 탈 을 교 환 한 다 .

스 펜 을 줄 인 다 .

적 정 한 윤 활 유 를 사 용 한 다 .

급 유 방 법 을 개 선 한 다 .5 . 회 전 축 의 위 험

속 도

(1 )위 험 속 도

축 의 회 전 수 와 일 치

하 는 진 동 수

- 축 계 의 위 험 속 도 부 근 에 서 진 동 이 급

격 히 증 가 하 지 만 , 위 험 속 도 영 역 을

지 나 면 원 래 대 로 회 복 한 다 .

- 펌 프 와 같 이 내 부 에 물 이 차 있 는 축

계 에 서 는 , 일 반 적 으 로 감 쇠 가 크 고 ,

외 관 상 위 험 속 도 는 현 저 하 게 는 나 타

나 지 않 는 다 .

계 획 설 계 시 에 충 분 히 검 토 하 여 처 리 하

는 것 이 보 통 이 다 . 그 러 나 , 종 종 축 수

유 막 및 축 수 지 지 부 의 강 성 을 고 려

하 지 않 고 , 단 순 지 지 로 타 로 계 산

하 기 때 문 에 , 실 제 운 전 하 여 보 면 ,

단 순 지 지 로 계 산 한 위 험 속 도 에 비 해

실 제 의 위 험 속 도 가 낮 더 라 고 하 는 사

례 가 많 다 .

계 산 에 있 어 서 특 히 이 점 에 주 의 할 필

요 가 있 다 . 상 용 운 전 속 도 는 위 험 속 도

로 부 터 2 5 % 정 도 낮 게 하 는 것 이 바 람

직 하 다 .

254

표계속


( 2 )2 차 적 위 험

속 도

축 의 회 전 수 의 2배

의 진 동 수

- 회 전 수 가 1차 위 험 속 도 의 1 / 2 부 근 에

서 진 동 이 크 게 된 다 .

이 것 은 주 로 축 의 강 성 이 비 등 방 성 일

때 많 이 발 생 한 다 .

키 이 홈 등 은 물 론 , 축 의 형 상 , 강 성 을

검 토 하 여 등 방 성 이 되 도 록 수 정 한 다 .

6 . O i l W h e e l 또 는

O i l W h i r l

회 전 진 동 수 의 1 / 2이

하 의 진 동 수 ( 엄 밀 하

게 는 축 계 의 고 유 진

동 수 )

- 미 끄 럼 베 어 링 을 사 용 한 고 속 회 전 기

계 에 서 많 이 발 생 하 는 진 동 으 로 , 축

수 의 유 막 에 의 한 자 려 진 동 이 다 .

이 진 동 은 다 음 의 특 징 을 가 진 다 .

a ) 진 동 수 는 로 타 의 위 험 속 도 와 같 다 .

b )로 타 의 1차 위 험 속 도 의 2 배 이

상 에 서 발 생 한 다 .

c ) 진 동 수 는 로 타 와 무 관 하 고 , 거 의

일 정 하 다 .

d )진 동 의 발 생 , 소 멸 점 은 , 회 전 의

상 승 , 하 강 시 에 생 긴 다 .

e ) 발 생 , 소 멸 은 돌 발 적 이 다 .

f ) 진 동 이 발 생 하 면 , 회 전 이 상 승 하

여 도 감 소 하 지 않 는 다 .

g )진 동 의 선 회 방 향 은 회 전 과 동 일 방

향 이 다 .

또 회 전 수 가 일 차 위 험 속 도 이 상 에 서

그 2 배 이 하 에 서 도 축 이 휘 도 는 것 도

있 다 . 이 경 우 의 진 동 수 는 회 전 수 의

거 의 1 / 2 에 서 축 자 체 가 크 게 휜 다 .

전 자 는 O i l W h i p , 후 자 는 O i l W h i r l

이 라 고 구 별 하 여 부 르 기 도 한 다 .

- 그 외 회 전 차 와 케 이 싱 의 수 봉 부 에 서 ,

이 것 과 유 사 한 휘 돌 림 진 동 이 발 생 하

는 것 이 있 다 .

계 획 단 계 에 서 검 토 해 야 할 성 질 의 것 이

지 만 발 생 한 경 우 는 다 음 의 대 책 이 유

효 하 다 . 축 의 편 심 률 을 크 게 ( 0 . 8 이 상 )

한 다 .

( 예 를 들 면 , 상 부 에 서 유 압 을 증 가 시 키

든 가 , 상 부 에 기 름 이 고 이 는 곳 을 설

치 한 다 . )

축 수 의 중 앙 에 홈 을 파 서 축 수 의 면 압

을 증 가 시 키 고 동 시 에 축 수 의 L/ D 특 성

을 변 화 시 켜 축 수 의 안 정 성 을 높 인 다 .

그 외 특 수 한 방 진 축 수 , 예 를 들 면 , L o b e

형 축 수 , F l o a t in g B u s h 축 수 , T i l t i n g

P a d 축 수 등 을 채 용 하 는 것 도 좋 다 .

( 최 근 에 는 비 교 적 양 호 한 정 도 ( 精度 )

로 축 수 의 안 정 , 불 안 정 을 계 산 하 므

로 써 짧 게 줄 이 는 것 이 가 능 하 다 .)

7 . 회 전 부 와 정

지 부 의 접 촉 에

의 한 휘 돌 림

( 1 )마 찰 접 촉

비 교 적 높 은 사 이 클

에 서 진 동 한 다 .

- 저 어 널 과 고 정 부 의 틈 이 지 나 치 게

크 며 , 더 우 기 윤 활 이 나 쁜 축 수 에

있 어 서 는 축 휘 돌 림 진 동 이 있 다 .

축 면 과 축 수 면 이 미 끄 러 지 지 않 고

접 촉 하 여 선 회 한 다 고 하 면 선 회 속

도 는 ,

축 의 회 전 속 도 x ( 축 반 경 / 축 의

C le a r a n c e )로 되 고 , 상 당 히 빠 른

속 도 로 진 동 한 다 .

윤 활 의 개 선

8 . 헐 거 운 부 분 의

비 선 형 에 의 한

축 의 회 전 진 동 수 의

1/ 2 또 는 1/ 3 등 의

- 계 가 헐 거 운 비 선 형 의 요 소 를 포 함

하 고 있 으 면 분 수 조 파 의 공 진 현 상 을

계 의 헐 거 운 비 선 형 요 소 가 어 디 에 있

는 지 ( 예 를 들 면 , 카 프 링 부 의 헐 거 움 .

255

표계속


분 수 조 파 공 진 정 분 수 의 진 동 수 로

흔 들 린 다 .

일 으 키 고 , 심 하 게 진 동 한 다 .

이 진 동 은 다 음 의 특 징 을 가 진 다 .

a )분 수 조 파 진 동 은 , 강 제 진 동 수 ,

강 성 진 동 력 이 있 는 제 한 된 범 위 에

서 만 발 생 한 다 .

b )대 칭 형 선 형 계 에 서 는 1 / 3 , 1 / 5

ㆍ ㆍ 등 의 기 수 차 분 수 조 파 가 발 생

한 다 .

c ) 비 대 칭 형 비 선 형 계 에 서 는 1/ 2 ,

1 / 4ㆍ ㆍ 등 의 우 수 차 분 수 조 파 가 발

생 한 다 .

이 진 동 은 , 현 상 적 으 로 6 의 O i l W h i p

현 상 과 거 의 비 슷 하 지 만 , 통 상 의 진

동 분 석 기 로 주 파 수 를 분 석 하 는 정 도

로 는 구 별 하 기 어 렵 고 , 오 실 로 그 래

프 상 에 진 동 파 형 을 기 록 하 여 , 파 형 을

충 분 히 확 인 할 필 요 가 있 다 .

그 러 나 O i l W h i p 에 비 해 . 분 수 조 파

진 동 의 발 생 케 이 스 는 극 히 드 물 다 .

회 전 차 의 헐 거 움 , 축 수 부 의 심 한 헐 거 움 ,

케 이 싱 과 로 타 의 접 촉 등 )를 찾 는 것 이

우 선 이 며 , 이 것 을 개 선 하 면 된 다 . 그

러 나 일 반 적 으 로 이 요 소 를 정 확 히 발

견 하 기 어 려 운 경 우 가 있 으 므 로 , 간 접

적 인 대 책 으 로 는 ,

a )진 동 의 강 제 즉 , 불 평 형 을 극 단 적 으

로 작 게 하 여 진 동 발 생 영 역 에 서 벗

어 나 게 한 다 .

b ) 계 의 감 쇠 를 어 떤 형 으 로 든 증 대 시 켜

진 동 발 생 영 역 에 서 벗 어 나 게 한 다 .

c )축 계 의 위 험 속 도 를 상 승 시 키 기 위 해

개 조 한 다 .

등 이 있 다 .

9 . 기 초 의 불 량

( 1 ) 설 치 레 벨 불 량

( 2 ) 기 초 볼 트 체

결 불 량

( 3 ) G r o u t 불

충 분

( 4 ) 기 초 강 성

부 족

일 반 적 으 로 는 회 전 수

와 일 치 하 는 진 동 수

를 가 진 다 .

- 기 초 강 성 이 약 한 경 우 , 특 히 진 동 적

이 상 이 없 어 도 비 교 적 크 게 진 동 하 여

문 제 로 되 는 것 이 많 다 .

특 히 유 체 회 전 기 계 에 서 , 최 고 효 율 부

근 에 서 는 , 유 체 의 흐 름 은 S m o o t h 하 지

만 , 저 부 하 영 역 에 서 는 흐 름 이 S m o o t h

하 지 못 하 고 , 이 것 이 랜 덤 외 란 여 진

력 으 로 되 어 , 기 계 를 진 동 시 키 는 것

이 많 다 .

- 또 입 형 회 전 기 계 에 서 는 , 일 반 적 으 로

전 동 기 가 맨 위 에 설 치 되 어 위 쪽 이 유

난 히 큰 구 조 로 되 는 경 우 가 많 다 .

이 때 , 입 형 기 계 설 치 부 의 강 성 이 부

족 하 기 때 문 에 보 통 의 불 평 형 에 서 도

윗 부 분 이 크 게 흔 들 리 는 경 우 가 종 종

발 생 한 다 .

라 이 너 를 이 용 하 여 바 로 잡 는 다 .

체 결 을 강 하 게 한 다 .

G r o u t 를 보 충 한 다 .

기 초 를 보 강 한 다 .

기 계 를 종 합 적 으 로 검 토 하 고 나 서 . 구 조

설 계 의 단 계 에 서 유 의 해 야 할 사 항

이 다 .

256

표계속


( 5 ) 기 초 의 경 년

변 화

- 기 초 의 부 동 침 하 에 의 해 , 센 터 링 에

이 상 이 생 긴 다 .

1 0 . 공 진 , 기 타

( 1 ) 배 관 계 등 의

공 진

( 2 ) 연 결 에 대 한

공 진

( 3 )케 이 싱 의 열

변 형

( 4 )배 관 의 늘 어

남

( 5 )간 섭 에 의 한

맥 놀 이

( 6 )증 속 , 감 속

치 차 의 가 공

정 도 의 불 량

축 의 회 전 진 동 수 와

같 다 .

축 의 회 전 진 동 수 를

반 송 파 로 한 맥 놀 이

현 상 을 수 반 한 다 .

상 당 히 높 은 사 이 클

의 진 동 을 수 반 한 다 .

- 배 관 계 , 닥 터 등 의 C o m p o n e n t의 고

유 진 동 수 가 회 전 진 동 수 부 근 일 때

공 진 하 여 , 진 동 이 심 하 게 발 생 한 다 .

- 통 상 설 계 산 에 서 는 , 기 계 와 전 동

기 의 위 험 속 도 를 별 도 로 검 토 하 는

경 우 가 많 은 데 , 엄 밀 히 말 하 면 , 연

결 된 계 에 서 는 단 독 축 의 위 험 속 도 와

는 다 르 기 때 문 에 이 로 인 해 축 의 회

전 수 와 위 험 속 도 가 일 치 하 여 , 진 동 을

발 생 시 키 는 경 우 가 있 다 .

- 원 동 기 가 디 젤 기 관 인 경 우 에 는 , 특

히 주 의 할 필 요 가 있 다 .

- 케 이 싱 의 열 변 형 에 의 해 , A l ig n m e n t

가 변 화 하 는 데 , 이 것 과 는 별 도 로 케

이 싱 의 구 조 , 형 식 여 하 에 따 라 서 는 ,

케 이 싱 이 이 상 변 형 을 일 으 켜 회 전

체 에 접 촉 하 는 경 우 가 있 다 .

- 열 적 신 장 에 의 해 , 배 관 이 길 어

져 케 이 싱 을 누 르 고 , 접 촉 을 일 으

키 는 것 이 있 다 .

- 같 은 타 입 의 기 계 가 , 복 수 개 운 전

되 고 있 는 경 우 에 전 동 기 가 유 도

전 동 기 인 경 우 는 , 각 각 의 기 계 에 약

간 의 회 전 차 이 가 있 기 때 문 에 이 것

이 간 섭 하 여 맥 놀 이 로 서 나 타 난 다 .

통 상 , 정 상 적 진 동 의 경 우 는 문 제 로

되 지 않 아 도 , 이 들 이 간 섭 하 여 맥 놀

이 현 상 을 일 으 키 면 , 느 끼 는 정 도 가 강

하 게 되 어 문 제 로 되 는 경 우 가 많 다 .

- 치 차 이 빨 의 가 공 정 도 불 량 혹 은 치 차

의 세 팅 불 량 의 경 우 , 이 빨 의 맞 물 림

주 파 수 에 의 한 진 동 ( 오 히 려 이 음 ( 異音 )

으 로 감 지 되 는 경 우 가 많 다 ) . 이 나

타 난 다 .

공 진 을 피 한 다 .

연 결 된 축 계 는 , 단 독 축 으 로 서 가 아 니 고 .

연 결 된 축 계 로 서 위 험 속 도 를 구 해 야

한 다 .

비 틀 림 진 동 의 계 산 을 엔 진 메 이 커 에 의

뢰 하 여 , 사 용 범 위 에 서 축 계 에 유 해 한

비 틀 림 진 동 이 발 생 하 지 않 도 록 설 계

한 다 .

열 적 인 무 리 가 생 기 지 않 도 록 구 조 를

개 선

배 관 계 의 열 적 신 장 이 가 능 하 도 록 개 조

하 거 나 , 중 간 에 E x p a n s i o n 을 설 치 한 다 .

가 능 한 한 개 개 의 기 계 의 불 평 형 을 작

게 하 여 감 지 되 는 맥 놀 이 의 강 도 를

감 소 시 킨 다 .

치 차 를 다 시 S h a v i n g 하 든 가 , 세 팅 을

개 선 한 다 .

257

8. 진동의 진단

진 동 방 지 대 책 을 실 시 하 는 경 우 에 는 , 우 선 진 동 의 상 황 을 파 악 하 여 원 인 을 판 단 한

다 . 그 순 서 는 표 6.2와 같 지 만 , 진 동 의 특 징 을 파 악 하 는 것 이 가 장 중 요 하 다 . 계 측 은

정 확 한 판 단 을 내 리 기 위 해 불 가 결 하 며 , 진 동 의 상 황 에 있 어 서 계 측 항 목 , 계 측 위 치

및 계 측 법 을 결 정 하 지 않 으 면 안 된 다 . 일 반 적 으 로 유 체 관 련 진 동 으 로 추 정 되 는 경 우

는 유 량 변 화 에 따 른 영 향 에 , 또 기 계 진 동 으 로 추 정 되 는 경 우 에 는 회 전 수 변 화 (특 히 기

동 ㆍ 정 지 의 과 도 현 상 )에 의 한 영 향 에 주 목 할 필 요 가 있 다 .

표 6.2 회전기계의 진동 조사 대책 FLOW

조사대책의 단계 주 안 점 계 측 기

어느부분이 진동하

고 있는가

변위, 속도, 가속

도중 어느것이

문제인가

축, 베어링, 케이싱, 기초 범용진동계

진동이 회전 또는

회전의 배수로 동

기하고 있는가

동기진동 비동기진동

강제진동 자려진동

오실로스코프

원리적으로 존재하

는 진동수와, 이상

진동수, 고사이클의

진동수 성분

n, 2n, nz, 2nz f₁,f₂

기타구름베어링의

진동수

Real time analyzer

불평형이 큰가, 감

도가 지나치게 높

은가

크기, 위상관계

위험속도, DampingF ield Bala ncer

제작상의 문제인가

설계상의 문제인가

잔류불평형 카플링 정도

Misalignment위험속도 베어링특성

Balancing 저속

밸런스

F ield밸런스 축수수정

베어링지지강성 Aligment향상 수정

F ield Bala ncer

진동계측, 확인 불평형진동 오일온도

등의변화

진동수분석

상기계측기

진 동 크 기 의 계 측

진 동 파 형 의 관 찰

주 파 수 분 석

위 상 의 분 석

원 인 의 종 합 판 단

대 책

확 인

258

9. 펌프의 진동해석

횡 형 및 입 형 펌 프 의 진 동 해 석 은 일 반 적 으 로 표 6.3과 같 이 분 류 할 수 있 으 며 , 이 를

보 다 세 분 화 하 면 표 6.4와 같 다 .

표 6.3 펌 프 진 동 해 석 의 종 류 및 내 용

해 석 종 류 해 석 내 용

고 유 치 해 석 고 유 진 동 수

(실 고 유 치 고 유 MODE

복 소 고 유 치 ) 안 정 성

강 제 진 동 해 석 불 평 형 응 답

기 초 가 진 응 답

시 각 력 응 답 주 기 외 력 응 답

지 진 응 답

표 6.4 진 동 해 석 의 목 적 과 해 석 결 과

입 형 및 횡 형 펌 프 의

불 평 형 응 답

No. 진동해석명 목 적 해 석 결 과

1 횡형펌프의 실고유치

해석

계의 감쇠특성을 무시한 경

우의 계의 실고유진동수 및 고

유모드 계산

계의 각 차수에 대한 실

고유치(고유진동수) 및

이에 대응하는 고유벡터

(모드:진동형태)2 횡형펌프의 복소고유

치 해석

계의 감쇠특성을 고려한 경

우의 계의 복소고유치 및 안

정성 계산

축회전수에 따른 베어링,

시일, 회전차의 강성과

감쇠계수 및 계의 복소고

유치, 대수감쇠율

3 횡형펌프의 불평형

응답해석

계의 감쇠특성을 고려한 횡

형 펌프 축계의 회전불평형

에 의해 발생하는 원심력에

의해 주기적으로 가진 되는

계의 불평형 응답을 계산

축회전수에 따른 베어링,

시일, 회전차의 강성과

감쇠계수 및 계의 각 위

치에서의 절대 진폭

259

표계속

10 . 진동평가 및 설계법

펌 프 축 계 의 강 제 진 동 과 안 정 성 에 관 해 서 는 종 래 의 설 계 단 계 에 주 로 단 순 지 지 조 건

하 에 서 계 의 고 유 진 동 수 계 산 과 저 어 널 베 어 링 의 오 일 휩 등 을 대 상 으 로 계 가 안 정 한

가 어 떤 가 를 조 사 한 다 . 그 러 나 유 체 기 계 의 고 압 , 고 속 화 에 따 라 베 어 링 유 막 특 성 에 서

Oil Whip이 발 생 하 기 쉬 운 조 건 이 되 고 , 또 한 고 속 화 에 의 해 계 의 운 전 속 도 가 1차

위 험 속 도 이 상 으 로 되 어 시 동 , 정 지 시 에 는 위 험 속 도 를 통 과 하 여 야 하 므 로 , 고 차 위 험

속 도 에 서 의 공 진 가 능 성 등 을 충 분 히 검 토 하 여 야 한 다 . 따 라 서 종 래 의 설 계 방 법 만 으

로 는 회 전 축 계 의 강 제 및 불 안 정 진 동 문 제 에 충 분 히 대 처 할 수 없 는 상 태 이 다 .

그 러 므 로 여 기 서 는 진 동 설 계 의 측 면 에 서 진 동 에 관 한 규 격 을 검 토 하 고 , 이 어 서

No. 진동해석명 목 적 해 석 결 과

4

입형펌프의 실고유치

해석

계의 감쇠특성을 무시한 경

우의 입형펌프의 실고유진

동수 및 고유모우드 계산

계의 각 차수에 대한 실

고유치 및 고유벡터

5

입형펌프의 복소고유

치 해석

계의 감쇠특성을 고려한 경

우의 계의 복소고유치 및 안

정성 계산

계의 각 차수에 대한 복

소고유치 및 고유벡터

6

입형펌프의 기초여진

에 의한 시간응답

해석

입형펌프의 기초부에 Sine

파형의 외력이 가해질 때 입

형펌프 각 부의 시간응답

특성 계산

Sine파형 가진후 시간

의 경과에 따른 계의 각

위치에서의 진동 진폭

7

입형펌프의 불평형

응답해석

입형 펌프회전축계의 불평형

에 의해 발생하는 원심력에

의해 주기적으로 가진되는

계의 불평형 응답계산

축의 회전수에 따른 입

형펌프 각 위치에서의

강제 진동 진폭

8

입형펌프의 기초여진

에 의한 강제진동해

석

입형펌프의 기초부에 Sine

파형의 외력이 가해질 때 입

형펌프 각 부의 정상상태

응답 계산

Sine파형 가진후 계의

회전수에 따른 입형펌프

각 위치에서의 진동 진

폭

260

축 계 의 진 동 을 방 지 하 는 것 을 목 적 으 로 안 정 한 회 전 축 계 를 설 계 하 기 위 한 지 침 에

대 해 설 펴 보 기 로 하 겠 다 .

10 .1 진동평가

10 .1 .1 목적

진 동 평 가 를 위 한 한 계 치 또 는 등 급 을 정 하 는 것 은

1) 기 계 의 동 적 인 상 태 를 판 정 하 고 , 그 평 가 를 용 이 하 게 한 다 . 공 장 시 운 전 시 에

사 용 회 전 속 도 에 서 의 진 동 치 에 대 해 한 계 치 또 는 등 급 을 나 타 낸 다 . 이 는 특 히 제 작

자 가 사 용 자 에 게 제 품 을 인 도 할 때 에 유 용 하 다 .

2) 운 전 중 인 기 계 의 감 시 수 단 으 로 서 양 호 한 운 전 상 태 에 서 의 이 탈 정 도 를 나 타 내

고 또 이 후 의 운 전 지 침 을 나 타 낸 다 . 즉 진 동 크 기 에 따 라 몇 개 의 단 계 로 나 누 어 판

단 의 지 표 로 삼 는 다 .(표 6.5에 대 표 적 인 규 격 의 비 교 를 나 타 낸 다 .)

표 6 .5 각 종 규 격 의 비 교

규 격 명

측정위치 평가목적 대상기계 기준 기 타

베어링 축진동

품질

운전

감시

ISO 2372 0 소형, 대형 V e ff A,B,C,D의 등급표시만

으로 구체적인 평가는 없

음.

ISO 2373 0 0 소형, 중형 V e ff 제작자의 출하시 등급

ISO 2945 0 0 대형 V e ff

DIN 45665 0 0 소형, 중형 V e ff ISO 2373과 같음

IEC 0 0 0 대형 A 공장 시험시의 진동표준치

(한계치는 아니다.)

VDI 2056 0 0 0 소형, 대형 V e ff

VDI 2059 0 0 대형 A 경보치, 정지치

261

표계속

참 고 : V eff 는 진 동 속 도 의 실 제 치

A 는 진 동 변 위 의 진 폭

진 동 측 정 은 통 상 베 어 링 부 분 에 서 3방 향 (축 방 향 , 수 직 , 수 평 방 향 )의 베 어 링 진 동

또 는 베 어 링 부 근 에 서 의 축 진 동 을 계 측 한 다 . 물 론 다 른 부 분 에 서 도 계 측 이 가 능 한 경

우 도 있 으 나 , 기 계 의 구 조 상 제 약 을 받 고 일 반 성 이 결 핍 된 다 . 규 격 의 목 적 은 많 은 기

계 에 서 공 통 된 일 반 성 이 있 는 평 가 를 할 수 있 도 록 하 는 데 있 다 . 그 러 므 로 적 절 한

판 단 이 가 능 하 다 면 규 격 은 가 능 한 한 단 순 한 형 으 로 , 측 정 도 간 편 한 것 이 좋 은 것 이

다 .

10 .1 .2 베어링 진동과 축진동의 비교

베 어 링 은 회 전 체 의 반 력 을 직 접 받 는 부 분 이 므 로 고 장 율 이 높 은 부 분 이 다 . 이 러 한

베 어 링 부 분 에 서 의 진 동 측 정 은 앞 절 의 목 적 에 적 합 하 고 , 측 정 이 쉽 다 는 점 때 문 에

오 래 전 부 터 사 용 되 어 많 은 자 료 가 축 적 되 어 있 다 . 그 러 나 측 정 단 위 로 서 진 동 속 도 를

이 용 하 므 로 진 동 의 물 리 적 성 질 을 쉽 게 이 해 할 수 없 는 측 면 도 있 어 , 최 근 미 끄 럼

베 어 링 으 로 지 지 된 회 전 기 계 에 서 는 축 진 동 의 주 류 가 되 어 가 고 있 다 . 표 6.6은 베 어

링 진 동 과 축 진 동 에 의 한 평 가 를 비 교 한 것 이 다 .

규격명

측정위치 평가목적 대상기계 기준 기 타

베어링

하우징

축 진동

품질

운전

감시

JEAC 3717 0 0 0 0 대형터어빈 A 경보치, 정지치, 조정치

API 610 0 0 원심펌프 A 허용치

API 611,612 0 0 0 증기터어빈 A 허용치

NEMA- S M21 0 0 증기터어빈 A 허용치

JIS B8301 0 0 입형, 횡형

펌프

A 실제 부착 상태에서 계측

HI 0 0 입형, 횡형

펌프

A

262

표 6.6 베 어 링 진 동 과 축 진 동 의 비 교

최 근 의 경 험 에 의 해 사 고 의 조 기 발 견 , 판 단 의 정 도 향 상 , 2차 피 해 의 방 지 를 위 해 서

는 축 진 동 에 의 한 판 단 이 오 히 려 유 리 하 다 는 것 이 입 증 되 었 고 , 또 한 축 진 동 계 의 신

뢰 성 이 향 상 되 어 광 범 위 한 기 계 진 동 평 가 에 이 용 되 게 되 었 다 .

축 진 동 에 의 한 평 가 경 험 은 유 럽 에 비 해 미 국 이 풍 부 하 며 , 그 결 과 로 API규 격 이 널

리 채 용 되 고 있 다 .

축 진 동 에 의 한 진 동 평 가 는

1) 고 정 부 에 대 한 축 의 접 촉

2) 베 어 링 부 의 부 하 능 력 감 소

3) 회 전 체 부 품 의 파 손 등 에 의 한 불 평 형 의 급 격 한 변 화

4) 베 어 링 의 변 위 . 침 식 , 마 모 , 회 전 체 의 굽 힘 등 에 의 한 불 평 형 의 완 만 한 변 화

5) 축 의 자 려 진 동

등 의 위 험 을 팜 별 하 는 데 에 매 우 유 리 하 다 . 이 를 위 해

1) 케 이 싱 과 축 의 접 촉 에 대 해 서 는 축 또 는 케 이 싱 의 굽 힘 이 최 대 로 되 는 부 분 (대

개 는 축 중 앙 부 문 ) 또 는 틈 새 가 최 소 인 부 분 (대 개 는 시 일 부 분 )에 서 변 위 를 측 정 하 는

것 이 적 당 하 다 .

2) 베 어 링 의 동 적 응 력 에 대 해 서 는 베 어 링 부 분 에 서 의 진 동 속 도 가 유 효 하 다 .

베어링 진동 축진동

장

점

1. Data가 풍부하고 한계치도 널리 알

려져 있다.

2. 측정기의 신뢰성이 높다.

3. pick- up의 탈착용이

1. 베어링 진동보다 감도가 높다.

2. 이상징후의 조기감지가능(베어링

진동의 변화에 앞서 변화하는

것이 많다).

3. 진동허용치와 불평형량과의 관계

가 확실하다.

단

점

1. 감도가 낮다. 1. 평가기준이 일반화되어 있지 않다.

2. 측정방법에 제약이 있다.

3. 측정위치에 따라 측정치의 차가

크다.

263

3) 평 형 상 태 의 변 화 에 대 해 서 는 진 동 치 보 다 도 진 동 치 의 변 화 가 더 욱 중 요 하 게 된

다 .

는 등 을 고 려 해 야 한 다 . 그 러 나 현 재 의 규 격 들 은 모 두 베 어 링 부 분 또 는 그 부 근 에 서

의 진 동 변 위 로 평 가 하 도 록 되 어 있 다 . 그 이 유 는

a) 안 정 하 고 신 뢰 성 이 있 는 측 정 이 가 능 한 곳 은 현 재 로 는 베 어 링 뿐 이 다 .

b ) 이 제 까 지 의 경 험 이 변 위 측 정 에 의 한 것 이 많 다 .

c) 베 어 링 진 동 에 비 해 축 진 동 에 서 는 고 주 파 의 혼 입 이 일 반 적 으 로 적 다 .

10 .1 .3 진동규격

진 동 의 크 기 는 각 각 의 기 계 사 양 , 종 류 , 형 식 , 목 적 에 따 라 다 르 며 완 전 히 같 은 도

면 으 로 동 일 한 가 공 기 계 로 제 작 하 여 도 각 각 다 르 다 . 그 러 므 로 동 일 한 회 전 체 에 서 도

엄 밀 하 게 개 개 의 기 계 , 예 를 들 면 증 기 터 어 빈 , 펌 프 등 의 형 태 로 기 계 의 특 성 에 따 라

서 진 동 제 한 치 가 결 정 되 어 져 야 만 한 다 . 그 러 나 동 일 한 펌 프 에 서 도 형 식 이 나 구 조 에

따 라 각 각 제 한 치 가 다 르 는 등 어 려 운 문 제 가 있 어 일 괄 적 으 로 규 정 하 기 는 어 렵 다 .

여 기 서 는 진 동 크 기 에 의 한 판 별 시 의 일 반 론 적 관 련 규 격 을 소 개 한 다 . 그 러 므 로 다 음

의 진 동 제 한 치 또 는 규 준 치 를 참 조 하 여 각 각 의 기 계 에 대 한 정 상 , 이 상 의 기 준 을

설 정 해 야 할 것 이 다 .

1) ISO에 의 한 진 동 평 가 기 준

ISO의 진 동 평 가 기 준 은 대 부 분 이 베 어 링 부 의 진 동 에 기 초 한 것 으 로 진 동 진 폭 이

아 닌 진 동 진 폭 과 진 동 각 속 도 를 곱 한 진 동 속 도 의 제 곱 평 균 치 (rms 치 )로 서 평 가 하 도 록

되 어 있 다 .

일 반 적 으 로 진 동 진 폭 이 나 진 동 가 속 도 로 평 가 하 는 것 이 물 리 적 인 의 미 를 이 해 하 기

는 쉬 우 나 진 동 속 도 의 rms 치 는 진 동 에 너 지 평 가 의 척 도 로 써 더 적 절 하 다 . 또 진 동 속

도 로 설 정 하 면 회 전 속 도 와 관 계 없 이 허 용 치 가 일 정 하 고 또 실 제 기 계 에 서 계 측 하 여

도 진 동 속 도 로 서 평 가 하 는 편 이 타 당 한 경 우 가 많 다 .

( 1) 회 전 속 도 가 10∼ 200rev/s 인 기 계 의 진 동 평 가 기 준

ISO- 2372에 의 하 면 진 동 의 평 가 기 준 은 표 6.7 및 표 6.8과 같 이 나 타 내 진 다 . 이 표 에

의 하 면 구 분 표 시 를 Good이 나 Dangerous등 의 표 현 을 이 용 하 지 않 고 단 지 A, B,

264

C,D라 는 표 현 을 이 용 하 고 있 다 . 이 는 회 전 기 계 에 서 도 각 각 기 종 의 형 식 에 따 라 진 동

의 판 정 기 준 의 설 정 이 다 르 기 때 문 이 다 .

( 2) 축 의 높 이 가 80∼ 400mm의 회 전 전 기 기 계 의 진 동 계 측 과 그 평 가

ISO- 2373에 의 하 면 표 6.9와 그 림 6.13과 같 이 전 동 기 등 의 회 전 전 기 기 계 의 진 동 평

가 기 준 을 규 정 하 고 있 다 .

( 3) 현 장 에 설 치 된 대 형 회 전 기 계 의 회 전 수 가 600∼ 12000rpm의 경 우 진 동 평 가 기

준

ISO/DIN- 3945에 의 하 면 표 6.10 및 그 림 6.14와 같 이 규 정 하 고 있 다 .

2) 미 국 석 유 협 회 (API)규 격

미 국 석 유 협 회 (Amer ican Petroleum In stitute)에 서 는 각 종 사 용 목 적 에 따 른 진 동 규

격 을 독 자 적 으 로 판 정 하 고 있 는 API규 격 을 적 용 하 고 있 다 . 특 히 회 전 기 계 의 진 동 제

한 에 관 한 것 으 로 다 음 이 있 다 .

( 1) API- 610 : 일 반 석 유 정 제 용 원 심 펌 프

( a) 위 험 속 도

첫 째 , 베 어 링 유 막 의 감 쇠 를 고 려 한 감 쇠 위 험 속 도 를 구 하 여 이 것 이 탄 성 회 전 체

인 경 우 , 상 용 회 전 수 의 85% 이 하 또 는 120%이 상 이 되 도 록 할 것 . 강 체 회 전 체 (Rigid

Rotor )인 경 우 는 연 속 최 대 속 도 의 120%이 상 일 것 . 이 는 상 용 회 전 수 와 축 계 의 고 유

진 동 수 가 접 근 하 여 공 진 하 는 것 을 피 하 도 록 하 기 위 한 것 이 다 .

둘 째 , 공 진 배 율 은 위 험 속 도 통 과 시 에 8이 하 로 할 것 (5이 하 가 바 람 직 하 다 ) . 이 는 기

동 및 정 지 시 에 위 험 속 도 를 통 과 할 때 의 진 폭 을 제 한 한 것 이 다 . 1979년 규 격 이 개 정

되 기 전 에 는 , 감 쇠 를 무 시 한 비 감 쇠 고 유 진 동 수 를 이 용 하 여 공 진 회 피 를 정 하 였 으 나 .

개 정 후 는 감 쇠 위 험 속 도 및 공 진 배 율 을 도 입 하 였 다 .

( b) 축 진 동 허 용 치

축 진 동 은 횡 형 펌 프 의 경 우 는 그 림 6.15와 같 이 두 개 의 베 어 링 가 까 이 에 서 , 그 리

고 입 형 펌 프 에 서 는 강 체 카 플 링 의 경 우 는 원 동 기 의 상 부 플 랜 지 에 서 . 플 랙 시 블 카

플 링 의 경 우 는 상 부 펌 프 베 어 링 에 서 두 방 향 (수 평 및 수 직 방 향 )의 진 동 을 측 정 하 여 ,

어 느 방 향 의 진 동 이 라 도 양 진 폭 (Peak to Peak)이 2.5m ils를 넘 어 서 는 안 된 다 (m ils=

265

0.001in ch). 그 리 고 진 동 속 도 는 6000rpm이 상 에 서 운 전 되 는 경 우 는 0.3in/ sec , 슬 리 이

브 베 어 링 으 로 지 지 된 경 우 는 0.4in/sec를 초 과 해 서 는 안 된 다 . 이 값 은 횡 형 과 입 형

모 두 에 적 용 된 다 (그 림 6.16).

(2) API- 611:석 유 정 제 용 범 용 증 기 터 어 빈

베 어 링 부 근 에 서 축 진 동 을 계 측 하 여 그 값 이 다 음 값 을 넘 어 서 는 안 된 다 .

4000rpm이 하 에 서 는 2.0mils peak- peak

4000∼ 6000rpm에 서 는 1.5mils peak- peak

또 축 진 동 을 계 측 할 수 없 을 때 는 베 어 링 하 우 징 위 에 서 상 기 의 값 의 50%이 하 일

것 을 규 정 하 고 있 다 .

( 3) API- 612 : 석 유 정 제 용 특 수 증 기 터 어 빈

베 어 링 부 근 에 서 축 진 동 을 측 정 하 여 다 음 값 또 는 2.0m ils(peak- peak)를 초 과 해 서 는

안 된 다 .

진폭 ( mils p - p) = 12000/ rpm

3) 선 박 탑 재 용 보 조 기 기 의 진 동 기 준

선 박 보 조 기 계 로 이 용 되 는 펌 프 류 , 송 풍 기 류 등 의 진 동 에 대 해 일 본 박 용 기 관 학

회 의 기 관 진 동 연 구 위 원 회 가 이 용 자 와 제 작 자 의 진 동 실 태 를 앙 케 이 트 조 사 하 여 많

은 자 료 를 집 약 , ISO 진 동 표 준 치 와 비 교 하 여 만 든 진 동 제 한 권 장 치 로 서 표 6.11에 나

타 낸 다 .

4) KS 규 격

통 상 의 횡 형 및 입 형 원 심 펌 프 , 사 류 펌 프 와 축 류 펌 프 에 대 한 진 동 기 준 치 를 규 정

한 것 으 로 그 림 6.17에 나 타 낸 다 . 계 측 은 횡 형 의 경 우 베 어 링 중 심 에 서 , 그 리 고 입 형

의 경 우 는 전 동 기 상 부 베 어 링 중 심 에 서 진 동 진 폭 을 계 측 하 며 가 능 한 한 실 제 부 착 상

태 에 서 계 측 할 것 을 권 장 하 고 있 다 .

5) HI 규 격

Hydrau lic Ins titute가 원 심 펌 프 의 진 동 허 용 치 로 규 정 한 규 격 으 로 현 재 의 거 의 모 든

규 격 이 HI규 격 을 인 용 하 고 있 을 정 도 로 널 리 이 용 되 고 있 다 . 이 규 격 은 현 저 하 게

266

높 은 진 동 치 를 허 용 하 고 있 고 , 또 단 지 축 회 전 수 의 동 기 성 분 주 파 수 와 펌 프 설 계 유

량 (Best Efficiency Point)에 서 진 동 진 폭 을 규 정 하 고 있 는 것 이 특 징 이 다 . 그 러 나 , 부

분 유 량 상 태 나 비 동 기 성 분 의 진 동 이 문 제 로 될 때 는 이 용 할 수 없 다 . 이 규 격 에 서 는

그 림 6.18∼ 6.21과 같 이 펌 프 지 지 물 을 강 체 구 조 물 과 비 강 체 (탄 성 ) 구 조 물 인 경 우 로

구 분 하 여 허 용 진 동 제 한 치 를 규 정 하 고 있 다 , 특 히 탄 성 구 조 물 의 경 우 운 전 속 도 는

구 조 물 의 고 유 진 동 수 의 상 하 25%범 위 내 에 있 어 서 는 안 된 다 . 또 한 진 동 진 폭 , 진 동 속

도 및 진 동 가 속 도 사 이 의 변 환 공 식 을 제 공 하 고 있 다 .

표 6.7 Vib ratio n s ever ity ran g es (10 to 1000 Hz)

Velocity range(rms)

(effective value of the vibrator y velocity)Range class ifica tion mm/s in/ s

over up to over up to0.11

0.18

0.28

0.45

0.71

1.12

1.8

2.8

4.5

7.1

11.2

18

28

45

71

0.071

0.112

0.18

0.28

0.45

0.71

1.12

1.8

2.8

4.5

7.1

11.2

18

28

45

0.112

0.18

0.28

0.45

0.71

1.12

1.8

2.8

4.5

7.1

11.2

18

28

45

71

0.0028

0.0044

0.0071

0.0110

0.00177

0.0280

0.0441

0.0709

0.1102

0.1772

0.2795

0.4409

0.7087

1.1024

1.7716

0.0044

0.0071

0.0110

0.00177

0.0280

0.0441

0.0709

0.1102

0.1772

0.2795

0.4409

0.7087

1.1024

1.7716

2.7953

267

표 6.8 Vibrat ion severit y ranges and examples of their applicat ion to small

machines(Class I), medium size ma chines(Class II), large machines

(Class III) and turbo machines(Class IV)

표 6.9 Recommended limit s of vibration severity

(for guidance purposes only) (ISO- 2373)

* A sin gle set of values , e.g. th os e applicable to the 132 to 225m m shaft heig ht,

may be used if shown by experience to be required.

Ra nges of vibration severityExamples of quality judgement

for separa te cla sses of machines

Rangerms- velocity v(in mm/s)

at t he range limitsClass I Class II Class III Class IV

0.280.28

0.45

0.71

1.12

1.8

2.8

4.5

7.1

11.2

18

28

45

AA

AA

0.450.711.12

B1.8

B2.8

C B4.5

C B7.1

D C11.2

D

C18

D28

D45

71

Qualit y

grade

Speed

n

Maximum r.m.s - values* of the vibr ation veiocity

for the shaft height, H,in mm

80〈H〈132 132〈H〈225 225〈H〈400

r/min mm/s in/ s mm/s in/ s mm/s in/s

N

(normal)600〈n〈3600 1.8 0.071 2.8 0.110 4.5 0.177

R

(reduced)

600〈n〈1800

1800〈n〈3600

0.71

1.12

0.028

0.044

1.12

1.8

0.044

0.071

1.8

2.8

0.071

0.110S

(special)

600〈n〈1800

1800〈n〈3600

0.45

0.71

0.018

0.028

0.71

1.12

0.028

0.044

1.12

1.8

0.044

0.071

268

그 림 6.13 Rec om m en de d m eas u rin g p oin ts (ISO- 2373)

그 림 6.10 Qu ality jud g em en t of vibration s everity

(ISO/ DIN- 39 45)Vibrat ion severit y S upport class ificat ion

V ｒ ms

mm/s

V ｒm s

in/ s

Rigid

supports

Flexible

supports

0.46

0.71

1.12

1.8

2,8

4.6

7.1

11.2

18.0

28.0

71.0

0.018

0.028

0.044

0.071

0.11

0.18

0.28

0.44

0.71

1.10

2.80

goodgood

sat is factor ysat is factory

unsatis factoryunsatis factory

unacceptableunacceptable

269

그 림 6 .14 진 동 계 측 위 치 그 림 6 .15 진 동 계 측 위 치

그 림 6.16 AP I-6 10 진 동 평 가 기 준

270

표 6.1 1 선 박 보 조 기 계 의 진 동 제 한 권 장 치

기종 형식 용량 진동복진폭

규정치

X mm

상정표준

회전수

N rpm

VibrationSeverit y

(mm/sec)rpm

ISO판별목표

VolutePump

입 형 500/ h이하 0.04 1800 2.67 I- C

500/ h이상 0.06 4.00 I- C

횡 형 500/ h이하 0.02 3600 2.67 I- C

500/ h이상 0.03 4.00 I- C

Gea rPump

입 형 80/ h이하 0.04 900∼1200 1.33∼1.78 I- B

80/ h이상 0.05 1.66∼2.23 I- C

횡 형 0.03 1200 1.33 I- B

ScrewPump

입 형 100/ h이하 0.04 1200 1.78 I- B

100/ h이상 0.06 2.67 I- C

횡 형 0.03 1800 2.00 I- C

유청정기 원 통 형 0.01 15000 5.55 II- C

분리판형 0.015 5000∼9000 3.33∼4.44 II- C

F an 입 형 1000/ h이하 0.08 900∼1200 2.66∼3.57 II- C

1000/ h이상 0.10 3.33∼4.45 II- C

횡 형 1000/ h이하 0.04 1800 2.67 II- B

1000/ h이상 0.05 3.33 II- C

Air Co-mpressor

5.5 Kw 이하

V 0.10

900

3.33

왕기

복준

동치

기는

계

의미

I 제

S 정

0

H 0.30 10.0

A 0.30 10.0

55∼22 Kw

V 0.20 6.66

H 0.40 13.33

A 0.40 13.33

27∼37 Kw

V 0.30 10.0

H 0.60 20.0

A 0.60 20.0

37 Kw 이상

V 0.40

760∼900

11.3∼13.3

H 0.80 22.5∼26.6

A 0.80 22.5∼26.6

271

그 림 6.17 KS 진 동 기 준 치

그 림 6.18 Aceptab le fie ld vib ra tion limits fo r ho rizo nta l p ump s -c lear liqu id (Rig id s truc tu res )

272

그 림 6.19 Accep table fie ld vibra tio n limits for h or izon ta l no n- c log pu mps (Rigid s tru c tures )

그 림 6.20 Accep table fie ld vibra tio n limits for ver tica l p ump s & ho nr izon ta l pu mps

with p ig gyb ack mo un ted moto rs (no n rigid s tru c tures )

273

v ib ra t i o n F r e q u e n c y C y c l e s P e r M i n u t e (R e a d i n g s F i l t e re d )

M e a s u r e v i b r a t i o n a t t o p m o t o r b e a r i n g o r a t t o p p u m p b e a r i n g i f m o t o r i s n o t i n t e g r a l l y m o u n t e d t o p u m p .

그 림 6 .2 1 Acceptab le fie ld vib ra tion limits fo r vertica l no n- pu mps (n on - rigid s tru c tures )

10 .2 진동 설계법

설 계 의 단 위 로 서 는 압 력 , 유 량 등 의 기 본 조 건 이 주 어 지 면 회 전 수 , 임 펠 러 의 수 와

크 기 가 결 정 되 고 , 이 어 축 경 , Span, 베 어 링 형 식 등 이 선 택 되 어 축 계 로 서 의 형 상 이

이 루 어 진 다 . 이 것 을 진 동 계 로 모 델 화 하 면 복 소 고 유 치 해 석 에 의 해 고 유 동 수 , 감 쇠

비 , 모 드 등 의 진 동 특 성 치 가 구 하 여 진 다 . 복 소 고 유 치 의 허 수 부 는 고 유 진 동 수 가 되 고

실 수 부 는 계 의 감 쇠 비 또 는 대 수 감 쇠 율 로 간 단 히 바 꿀 수 가 있 다 .

이 들 값 들 이 앞 절 의 기 준 치 를 만 족 하 는 가 를 판 단 할 수 있 으 며 , 만 일 불 충 분 하 다 고

생 각 되 는 경 우 는 축 의 크 기 나 베 어 링 의 제 원 을 변 경 한 다 . 이 들 해 석 을 통 해 특 히 각

종 유 체 력 의 영 향 을 고 려 하 여 불 안 정 진 동 이 발 생 하 지 않 으 며 , 이 불 안 정 한 힘 이 작

용 하 여 도 자 려 진 동 이 발 생 하 지 않 는 축 계 를 설 계 할 수 있 다 .

제 조 , 조 립 시 에 는 고 정 도 의 Balancing Machine을 사 용 하 여 평 형 을 취 하 고 , 기 계 의

설 치 시 에 는 Align men t를 신 중 히 하 여 , 카 플 링 등 을 통 해 서 발 생 하 는 여 진 력 을 작 게 하

도 록 주 의 해 야 한 다 .

이 리 하 여 공 장 출 하 전 에 시 운 전 을 하 고 진 동 을 계 측 하 여 10.1절 의 요 구 를 만 족 하 는

가 를 확 인 한 다 . 현 지 설 치 후 의 운 전 에 서 는 부 하 의 상 태 , 설 치 부 분 의 강 성 차 이 등 에

274

의 해 공 장 시 운 전 에 서 없 었 던 진 동 이 발 생 할 경 우 가 있 으 므 로 , 현 지 시 운 전 시 에 진 동

측 정 을 하 여 진 동 허 용 치 를 만 족 하 는 가 를 다 시 조 사 한 다 .

10 .2 .1 설계지침 및 순서

회 전 축 계 의 설 계 에 있 어 서 는 측 계 의 강 도 , 피 로 뿐 만 아 니 라 위 험 속 도 , 불 평 형 진

동 응 답 , 안 정 성 등 고 려 해 야 할 여 러 인 자 를 포 함 한 다 .

안 전 한 회 전 축 계 를 설 계 하 기 위 한 순 서 는 다 음 과 같 다 . 우 선 주 어 진 설 계 조 건 에

따 라 기 본 제 원 을 결 정 한 다 . 다 음 에 축 제 원 의 Data를 이 용 하 여 해 석 모 델 을 작 성 하 고

위 험 속 도 , 불 평 형 응 답 과 안 정 성 의 예 측 , 평 가 를 하 여 충 분 히 만 족 스 럽 지 못 할 경 우

설 계 변 경 을 한 다 . 이 하 에 각 단 계 별 로 설 계 지 침 을 검 토 해 보 기 로 한 다 .

단 계 1) 축 제 원 의 견 적

주 어 진 설 계 조 건 에 대 응 하 여 기 계 의 유 체 적 성 능 등 을 만 족 하 도 록 회 전 수 , 임 펠 러

의 형 상 , 축 경 , Span, 베 어 링 의 형 식 등 을 정 한 다 . 이 때 불 안 정 한 힘 에 직 접 영 향 을

주 는 작 동 유 체 의 압 력 Lev el, 축 동 력 등 의 운 전 조 건 을 포 함 하 여 , 축 강 성 을 충 분 히

크 게 취 할 수 있 는 축 구 조 로 하 는 것 이 바 람 직 하 다 . 이 는 축 강 성 을 높 게 취 하 는 것

에 의 해 베 어 링 유 막 과 시 일 액 막 의 감 쇠 특 성 이 효 과 적 으 로 작 용 하 여 계 의 감 쇠 율 의

향 상 은 물 론 베 어 링 유 막 과 시 일 액 막 의 이 방 성 의 안 정 화 효 과 가 크 게 되 도 록 하 기

위 해 서 이 다 .

단 계 2) 단 순 지 지 고 유 치 해 석

축 형 상 을 1단 계 에 서 정 한 형 태 대 로 유 한 요 소 법 등 에 의 해 수 치 해 석 하 여 동 적 특

성 을 검 토 하 는 경 우 , 계 산 에 많 은 시 간 이 걸 리 고 또 동 적 성 능 의 개 선 을 위 한 방 책 을

세 우 기 어 렵 다 . 따 라 서 고 유 진 동 수 의 계 산 및 안 정 성 평 가 를 효 과 적 으 로 수 행 하 기

위 한 준 비 로 서 축 계 를 베 어 링 위 치 에 서 단 순 지 지 된 경 우 의 고 유 치 해 석 을 한 다 .

단 계 3) 베 어 링 형 식 및 베 어 링 제 원

회 전 수 , 베 어 링 하 중 등 의 베 어 링 사 용 조 건 을 기 본 으 로 베 어 링 형 식 을 선 정 한 다 .

예 로 고 속 , 경 하 중 인 진 원 베 어 링 등 에 서 는 작 동 유 체 에 의 한 불 안 정 한 힘 이 작 용 하 지

않 아 도 불 안 정 진 동 이 발 생 하 는 율 이 높 다 고 예 상 되 는 경 우 에 는 먼 저 다 원 호 베 어 링 .

경 사 패 드 베 어 링 등 을 선 정 하 여 놓 을 수 있 다 . 다 음 에 베 어 링 하 중 등 의 사 용 조 건 에

서 베 어 링 의 직 경 , 폭 , 틈 새 , 예 압 계 수 등 을 정 하 고 베 어 링 유 막 계 수 를 정 한 다 .

단 계 4) 불 안 정 한 힘 의 예 측

275

주 요 불 안 정 한 힘 으 로 생 각 되 는 베 어 링 과 시 일 , 임 펠 러 부 의 유 체 력 에 대 해 강 성 계

수 와 감 쇠 계 수 를 평 가 해 야 한 다 . 더 우 기 이 종 래 의 실 제 기 계 에 대 한 경 험 , 실 적 도 고

려 하 여 종 합 적 으 로 불 안 정 한 힘 의 크 기 를 견 적 하 는 것 이 요 망 된 다 .

단 계 5) 안 정 성 및 불 평 형 응 답 의 평 가 와 향 상

안 정 성 과 불 평 형 응 답 의 해 석 방 법 을 이 용 하 여 , 예 상 되 는 불 안 정 한 힘 에 대 한 계 의

감 쇠 율 이 충 분 한 여 유 가 있 는 지 를 조 사 하 고 위 험 속 도 에 서 의 불 평 형 응 답 을 계 산 한 다 .

충 분 치 못 한 때 에 는 , 베 어 링 의 폭 , 틈 새 , 직 경 등 을 변 경 하 므 로 써 안 정 성 과 불 평 형

응 답 을 개 선 한 다 .

이 상 과 같 이 베 어 링 제 원 의 변 경 만 으 로 만 족 한 결 과 를 얻 을 수 없 을 때 에 는 안 정

성 과 불 평 형 응 답 이 보 다 양 호 한 베 어 링 및 시 일 을 채 용 하 든 가 또 는 1단 계 로 돌 아 가

서 축 강 성 을 증 가 시 켜 계 의 안 정 성 을 높 이 든 가 , 고 유 진 동 수 를 높 여 공 진 을 피 하 도 록

한 다 . 만 일 공 진 점 에 서 불 평 형 응 답 이 그 다 지 문 제 로 되 지 않 는 경 우 에 는 정 상 운 전 속

도 에 서 의 안 정 성 에 촛 점 을 맞 추 어 불 안 정 한 힘 의 영 향 을 중 시 하 여 검 토 한 다 . 그 리 고

시 일 . 임 펠 러 부 의 불 안 정 한 유 체 력 이 큰 영 향 을 미 치 지 않 는 경 우 는 베 어 링 의 유 막

력 에 의 해 발 생 하 는 Oil Whip에 대 한 검 토 만 으 로 충 분 하 게 된 다 .

단 계 6) 실 기 축 계 로 서 의 해 석

앞 의 단 계 에 서 계 의 안 정 성 과 불 평 형 응 답 을 향 상 시 켜 , 축 과 베 어 링 그 리 고 시 일

의 제 원 이 결 정 되 면 , 다 원 판 회 전 축 계 로 서 상 세 해 석 을 수 행 하 여 최 종 적 으 로 문 제 가

없 음 을 확 인 한 다 .

10 .2 .2 실제축계의 설계

펌 프 축 계 의 굽 힘 (횡 )진 동 은 강 제 진 동 과 자 려 진 동 으 로 구 별 된 다 . 강 제 진 동 은 축 의

회 전 에 따 라 발 생 하 는 강 제 적 인 기 진 력 에 의 해 진 동 하 는 것 으 로 서 불 평 형 에 의 한 진

동 이 나 Misalign men t에 의 한 진 동 과 같 이 1회 전 당 한 번 진 동 하 는 것 , 축 강 성 의 비 대

칭 에 기 인 하 는 2배 진 동 , 카 플 링 부 의 분 수 조 파 진 동 , 지 진 등 의 외 란 에 의 한 Random진

동 이 있 다 .

자 려 진 동 은 진 동 적 인 외 력 에 의 하 지 않 고 계 자 체 에 서 발 생 하 는 힘 에 의 해 일 어 나

는 진 동 으 로 베 어 링 유 막 에 기 인 하 는 Oil Wh ip, 임 펠 러 부 및 시 일 부 의 유 체 력 에 의

한 Im peller Whip, Hydraulic Whip등 이 있 다 . Oil W hip은 이 미 많 은 연 구 가 이 루 어

져 있 고 고 속 회 전 기 계 에 서 는 일 반 적 으 로 발 생 할 수 있 으 며 , 임 펠 러 , 시 일 부 의 유 체 력

에 의 한 자 려 진 동 은 펌 프 등 의 유 체 기 계 에 서 만 발 생 되 고 있 으 나 아 직 불 분 명 한 부

분 이 있 다 .

276

여 러 종 류 의 진 동 중 에 불 평 형 진 동 과 같 이 필 연 적 으 로 발 생 하 는 것 또 는 발 생 할 가

능 성 이 비 교 적 높 다 고 생 각 되 는 것 에 대 해 서 는 설 계 단 계 에 서 의 진 동 해 석 , 제 조 및

조 립 시 에 평 형 잡 기 (Balancing) 정 도 가 높 은 설 치 , Centerin g맞 춤 등 의 방 진 설 계 , 방 진

대 책 이 수 립 되 고 있 다 . 그 러 나 분 수 조 파 진 동 이 나 자 려 진 동 의 대 부 분 은 그 발 생 빈 도

가 낮 고 , 정 량 적 인 예 측 이 어 렵 다 . 또 불 평 형 진 동 에 있 어 서 도 진 동 해 석 에 의 한 검 토

만 으 로 는 불 충 분 한 경 우 가 있 다 . 이 와 같 이 불 확 실 한 진 동 현 상 에 대 해 서 는 출 하 전 의

공 장 시 운 전 이 나 설 치 장 소 에 서 의 시 운 전 시 진 동 을 측 정 하 여 진 동 이 허 용 할 수 있 는

정 도 인 가 , 불 가 능 한 경 우 는 그 원 인 이 무 엇 인 가 를 진 단 하 여 진 동 대 책 을 수 립 한 다 .

1) 강 제 진 동 에 대 한 설 계

(1) 위 험 속 도 의 계 산 과 공 진 회 피

회 전 기 계 에 서 는 필 히 불 평 형 에 의 한 진 동 이 발 생 한 다 . 불 평 형 의 가 진 주 파 수 는 회

전 수 와 같 기 때 문 에 , 만 일 회 전 수 와 굽 힘 고 유 진 동 수 가 일 치 하 면 공 진 하 여 큰 진 동

이 발 생 된 다 . 따 라 서 펌 프 의 설 계 에 있 어 서 는 축 의 고 유 진 동 수 를 계 산 하 고 , 공 진 을

피 할 수 있 는 구 조 또 는 운 전 상 태 를 선 택 하 여 야 만 한 다 .

그 림 6.22는 횡 형 3단 펌 프 축 계 에 대 한 해 석 모 델 과 모 델 링 결 과 의 예 이 다 . 설 계 계

산 에 서 는 베 어 링 유 막 의 탄 성 은 고 려 하 고 , 지 지 대 의 탄 성 은 무 시 하 는 것 이 대 부 분 이

다 . 베 어 링 특 성 은 평 형 점 둘 레 에 서 선 형 화 된 8개 의 강 성 계 수 , 감 쇠 계 수 로 표 현 되 며

얻 어 진 위 험 속 도 는 다 음 과 같 은 것 이 있 다 .

277

a) 단 순 지 지 위 험 속 도

베 어 링 부 를 단 순 지 지 로 하 여 계 산 한 것 이 다 . 오 래 전 부 터 잘 이 용 되 어 져 왔 으 나 실

제 의 위 험 속 도 는 유 막 탄 성 때 문 에 약 간 저 하 하 므 로 보 정 이 필 요 하 다 .

b ) 비 감 쇠 위 험 속 도

베 어 링 강 성 을 등 가 인 스 프 링 으 로 취 급 한 것 이 다 . 그 림 6.23과 같 이 횡 축 에 스 프 링

계 수 를 취 하 고 , 그 스 프 링 계 수 로 지 지 된 경 우 의 고 유 진 동 수 를 계 산 하 여 도 시 한 다 .

이 를 위 험 속 도 선 도 (Critical Speed Map)라 부 르 며 베 어 링 을 교 체 할 때 의 위 험 속 도 의

변 화 를 잘 파 악 할 수 있 다 .

c) 감 쇠 위 험 속 도

베 어 링 , 시 일 및 임 펠 러 부 의 감 쇠 를 고 려 하 여 해 석 한 것 이 다 . 정 확 한 고 유 진 동 수 를

구 할 수 있 으 나 해 석 이 복 잡 하 고 계 산 시 간 이 많 이 걸 리 므 로 위 험 속 도 계 산 만 을 위 해

서 는 이 용 하 지 않 고 안 정 성 해 석 과 병 용 하 여 이 용 한 다 .

d) 불 평 형 응 답

불 평 형 응 답 을 계 산 하 고 그 림 6.24와 같 이 불 평 형 응 답 선 도 를 그 린 다 . 이 선 도 에 서

진 폭 이 최 대 를 나 타 내 는 회 전 수 가 위 험 속 도 이 다 . 이 계 산 에 서 베 어 링 , 시 일 등 의 강

성 계 수 와 감 쇠 계 수 항 이 고 려 되 고 있 다 .

계 산 된 위 험 속 도 에 비 해 운 전 회 전 수 는 통 상 20%이 상 벗 어 나 는 것 을 목 표 로 설 계

된 다 . API 610에 서 는 위 험 속 도 를 운 전 회 전 수 의 85%이 하 또 는 120%이 상 으 로 하 도 록

규 정 하 고 있 다 .

278

또 이 단 계 에 서 2배 수 진 동 이 고 려 되 는 경 우 는 그 가 진 주 파 수 와 의 공 진 도 검 토 해

보 는 편 이 좋 다 . 굽 힘 진 동 의 경 우 베 어 링 부 의 감 쇠 가 효 과 적 으 로 작 용 하 므 로 평 형 을

충 분 히 취 하 면 위 험 속 도 영 역 에 서 도 운 전 이 가 능 한 경 우 도 있 다 .

( 2) 불 평 형 응 답 의 계 산 과 평 가

위 험 속 도 와 운 전 회 전 수 가 비 교 적 접 근 하 고 있 는 경 우 는 불 평 형 에 의 한 응 답 을 계

산 하 고 , 운 전 시 의 진 동 크 기 를 조 사 해 보 는 편 이 좋 다 . 또 이 해 석 에 의 해 위 험 속 도 ,

모 드 , 감 쇠 성 능 등 의 진 동 특 성 이 파 악 되 면 최 적 설 계 , 방 진 대 책 등 의 실 마 리 를 얻 을

수 있 다 .

진 동 응 답 을 표 시 할 때 의 대 표 점 에 대 해 서 도 각 모 우 드 에 대 하 여 진 동 이 충 분 히 크

게 나 타 날 위 치 를 선 정 해 야 만 한 다 . 만 일 진 동 의 절 (Nodal Point)부 근 에 서 진 동 의 응

답 을 그 린 경 우 에 는 그 모 우 드 의 공 진 점 을 보 지 못 한 다 든 지 과 소 평 가 될 위 험 이 있

다 . 이 상 과 같 이 계 산 된 불 평 형 응 답 의 결 과 를 기 초 로 하 여 운 전 회 전 수 가 까 이 에 위

험 속 도 가 존 재 하 지 는 않 는 가 , 운 전 시 의 진 동 이 허 용 가 능 한 정 도 인 가 등 이 검 토 된 다 .

2) 불 안 정 진 동 에 대 한 설 계 법

회 전 기 계 에 서 발 생 하 는 자 려 진 동 에 는 베 어 링 유 막 에 기 인 하 는 Oil Whip이 나 내 부

마 찰 이 원 인 인 자 려 진 동 이 알 려 져 있 으 나 , 최 근 보 일 러 급 수 펌 프 등 의 고 압 펌 프 에 서

유 체 력 에 의 한 불 안 정 이 발 생 하 고 있 음 이 보 고 되 고 있 다 . 이 는 시 일 부 및 임 펠 러 부

에 서 발 생 하 는 유 체 력 이 원 인 임 이 판 명 되 었 다 .

( 1) Oil Whip

Oil W hip은 미 끄 럼 베 어 링 의 유 막 작 용 에 의 한 회 전 축 의 자 려 적 휘 돌 림 으 로 대 부

분 의 경 우 위 험 속 도 의 2배 이 상 에 서 운 전 될 때 발 생 한 다 . 또 그 이 하 의 운 전 속 도 에

서 의 Oil Whirl이 라 는 자 려 진 동 이 발 생 할 수 있 다 . 이 들 의 발 생 메 카 니 즘 을 정 상 적 으

로 설 명 하 면 , 그 림 6.25와 같 이 미 끄 럼 베 어 링 속 의 기 름 은 축 회 전 에 이 끌 리 어 축 주

속 의 양 1/2로 선 회 하 고 있 기 때 문 에 축 이 평 형 점 에 서 변 위 했 을 경 우 , 변 위 방 향 과 직

각 방 향 의 힘 이 작 용 하 여 축 을 회 전 방 향 으 로 잡 아 당 긴 다 . 이 힘 이 매 우 크 면 축 은

지 속 적 으 로 휘 돌 림 을 계 속 한 다 . 앞 에 서 설 명 하 였 듯 이 베 어 링 반 력 은 평 형 점 둘 레 에

서

279

280

F x

F y

=

K x x K x y

K y x K x y

x

y

+

C x x C x y

C y x C x y

·x

·y

+

m x x 0

0 m y y

‥x

‥y

으 로 표 현 되 고 이 때 축 의 운 동 을 각 진 동 수 ω , 진 폭 A,B의 타 원 괘 도 로 서

x=Acos ω t , y =Bsinω t

로 하 면 1사 이 클 당 의 유 막 에 의 해 손 실 되 는 에 너 지 E는

E = A ( C x x + C y y ) - AB ( K x y - K y x )

E〉 0이 면 에 너 지 는 소 모 되 어 휘 돌 림 은 감 소 하 지 만 , E〈 0이 면 역 으 로 유 막 에 서 에 너

지 가 공 급 되 어 불 안 정 으 로 된 다 . 일 반 적 으 로 C x x〉0, C y y 〉0 이 고 , 이 들 주 방 향 의

감 쇠 계 수 는 제 진 작 용 을 하 지 만 연 성 강 성 계 수 가 K x y = K y x일 때 는 여 진 작 용 을 한

다 . 따 라 서 연 성 강 성 계 수 가 적 든 가 , 또 는 값 의 차 가 적 은 베 어 링 은 안 정 성 이 좋 다 고

판 정 된 다 .

진 원 베 어 링 의 경 우 , 폄 심 율 이 클 수 록 안 정 성 이 좋 다 . 그 러 므 로 편 심 율 을 크 게 하 기

위 해

a) 베 어 링 면 적 을 줄 인 다 .

b ) 베 어 링 틈 새 를 크 게 한 다 .

c) 점 도 가 낮 은 기 름 을 사 용 한 다 .

등 이 이 용 된 다 . 또 는 다 원 호 베 어 링 이 나 Tilting Pad 베 어 링 을 사 용 한 다 .

( 2) 유 체 적 불 안 정 진 동

최 근 고 압 고 속 펌 프 에 서 작 동 유 체 의 여 진 력 이 원 인 이 되 어 불 안 정 한 진 동 이 발 생

하 고 있 다 . 이 들 은 펌 프 의 기 능 상 본 질 적 으 로 발 생 되 는 것 으 로 베 어 링 등 의 요 소 에

281

의 한 제 진 작 용 에 의 해 방 지 할 수 밖 에 없 다 . 현 실 적 으 로 는 다 음 의 대 책 이 이 루 어

진 다 .

a) 축 을 굵 고 , 짧 게 하 여 축 의 강 성 을 높 힌 다 .

b ) T ilting Pad베 어 링 의 폭 , 틈 새 , 예 압 계 수 등 을 감 쇠 효 과 를 증 대 시 키 는 방 향 으 로

변 경 한 다 .

c) 지 지 대 의 강 성 을 유 연 하 게 한 다 .

d) 입 구 선 회 류 를 가 능 한 적 게 한 다 .

e) 시 일 의 형 상 을 안 정 성 이 좋 도 록 최 적 설 계 한 다 .

10 .2 .3 위험속도의 회피기준

API규 격 (1988년 판 )에 서 요 구 하 고 있 는 불 평 형 응 답 을 계 산 하 는 것 도 공 진 직 폭 이 나

정 격 운 전 시 의 진 폭 을 조 사 하 는 데 에 매 우 유 익 하 다 .

이 경 우 불 평 형 의 크 기 는 API요 구 치 를 기 준 으 로 결 정 하 고 불 평 형 응 답 을 계 산 하 여

이 때 의 공 진 점 에 서 의 공 진 배 율 의 최 대 값 을 Q Factor라 하 면 감 쇠 를 고 려 한 위 험 속 도

의 회 피 기 준 을 정 할 수 있 다 .

불 평 형 진 동 에 대 한 응 답 배 율 M은 잘 알 려 져 있 듯 이 다 음 식 으 로 표 현 된 다 .

M ( ) =( / n ) 2

1 - ( / n )² 2 4 2 ( / n ) 2

이 관 계 를 여 러 감 쇠 비 (ζ )에 대 해 위 험 속 도 응 답 곡 선 을 나 타 낸 것 이 그 림 6.26이

다 . 그 림 에 서 알 수 있 듯 이 감 쇠 가 적 은 경 우 에 는 위 험 속 도 부 근 에 서 매 우 큰 응 답

배 율 을 나 타 내 지 만 , 감 쇠 가 크 면 피 크 는 원 만 하 게 되 고 특 히 감 쇠 비 가 0.1이 상 에 서 는

사 용 회 전 수 와 위 험 속 도 의 간 격 정 도 의 의 미 를 갖 지 못 할 정 도 로 완 만 해 진 다 . 종 래 부

터 API등 에 서 사 용 되 고 있 는 , 상 용 회 전 속 도 의 120%이 상 이 든 가 , 85%이 하 가 되 어 야

하 는 위 험 속 도 의 회 피 기 준 은 감 쇠 가 없 는 경 우 의 응 답 곡 선 으 로 부 터 결 정 한 것 이 다 .

그 러 므 로 이 규 격 에 합 당 하 지 않 으 나 전 혀 진 동 이 문 제 로 되 지 않 는 기 계 가 있 는 반

면 반 대 로 규 격 에 합 당 함 에 도 불 구 하 고 진 동 문 제 가 자 주 발 생 하 는 경 우 도 있 다 .

이 는 베 어 링 등 의 감 쇠 력 에 관 계 함 이 알 려 져 최 근 에 는 감 쇠 를 고 려 한 위 험 속 도 회

피 기 준 이 사 용 하 게 되 었 다 .

즉 , 공 진 점 에 서 의 응 답 배 율 M의 값 Q에 착 안 한 설 계 이 다 .

282

앞 식 으 로 부 터 M은 / n = 1/ 1 - 2 에 서 최 대 가 되 므 로 감 쇠 비 가 적 을 때 는 회 전

수 비 가 1에 서 최 대 를 잡 아 도 크 게 틀 리 지 는 않 지 만 감 쇠 비 가 크 게 되 면 최 대 치 에 대

응 하 는 회 전 수 비 는 1보 다 작 게 된 다 . 그 러 므 로 앞 식 에 서 근 사 적 으 로 공 진 배 율 의 최

대 치 는 1/ (2ζ )라 해 도 좋 음 을 알 수 있 다 . 이 공 진 배 율 의 최 대 치 를 Q라 하 고 통 상

Q factor 라 부 른 다 .

Q = 1/2ζ

설 계 단 계 에 서 Q의 값 을 이 론 적 으 로 계 산 할 경 우 , 회 전 축 계 의 운 동 방 정 식 으 로 부 터 복

소 고 유 치 해 석 을 하 여 구 한 고 유 치 i = a i + jb i에 서 감 쇠 비 를 = - a i ( a i ) 2 + ( b i ) 2

로 구 하 므 로 써 Q를 얻 을 수 있 다 . 또 는 불 평 형 응 답 계 산 을 하 여 , 최 대 진 폭 을 편 심 거

리 로 나 눈 값 이 Q가 되 므 로 쉽 게 구 할 수 있 다 .

그 림 6.27은 Field Balance가 가 능 한 대 형 회 전 기 계 의 실 적 을 기 초 로 작 성 한 공 진 배

율 의 기 준 선 을 나 타 낸 것 이 다 . 이 기 준 을 적 용 할 때 에 F ield Balance가 불 가 능 한 일

반 회 전 기 계 는 한 등 급 낮 은 값 을 채 용 토 록 권 장 하 고 있 다 . 실 제 기 계 의 경 험 에 따 라

5.0이 면 공 진 은 거 의 문 제 가 되 지 않 으 며 10.0이 라 도 사 실 상 문 제 는 없 다 .

283

그 림 6.2 7 공 진 배 율 의 판 정 기 준

그 림 6.2 8 감 쇠 를 고 려 한 위 험 속 도 회 피 기 준

284

그 림 6.28은 감 쇠 를 고 려 한 위 험 속 도 회 피 기 준 을 나 타 낸 곡 선 이 다 . 횡 축 은 위 험 속

도 를 사 용 회 전 속 도 로 나 눈 값 이 며 , 종 축 의 좌 측 은 감 쇠 비 를 나 타 낸 다 . 그 림 중 에 서 4

개 의 곡 선 은 운 전 속 도 에 서 응 답 배 율 이 2.5, 5, 7.5, 10.0에 상 당 하 는 위 험 속 도 의 위 치

를 나 타 내 고 있 다 .

A영 역 은 위 험 속 도 가 있 어 도 공 진 배 율 이 극 히 적 으 므 로 감 지 할 수 없 고 , B영 역 은

위 험 속 도 가 있 는 것 이 감 지 될 정 도 이 나 문 제 가 되 지 않 는 다 . C영 역 은 위 험 속 도 가 명

확 히 나 타 나 지 만 고 속 Balancing 을 하 면 사 용 할 수 있 다 . D영 역 은 감 도 가 높 고 문 제

가 많 으 나 F ield Balan ce를 하 면 사 용 이 가 능 하 다 . E영 역 은 감 도 가 매 우 높 고 문 제 가

많 으 므 로 설 계 변 경 을 통 하 여 피 할 필 요 가 있 다 .

복 소 고 유 치 계 산 이 나 실 제 측 정 에 의 해 위 험 속 도 와 그 모 우 드 의 감 쇠 비 를 구 하 여

그 림 6.28에 도 시 하 게 되 면 간 단 히 위 험 속 도 회 피 여 부 를 판 정 할 수 있 다 .

10 .2 .4 방진법

회 전 기 계 이 기 때 문 에 진 동 을 없 애 는 것 은 불 가 능 하 지 만 원 인 조 사 와 그 것 에 대 응 하

는 이 하 의 대 책 에 의 해 강 제 진 동 은 허 용 가 능 한 정 도 로 작 고 또 불 안 정 진 동 은 그

발 생 을 방 지 하 는 것 이 가 능 하 다 .

1) 고 유 진 동 수 의 변 경

강 제 진 동 그 것 도 공 진 영 역 에 서 운 전 되 고 있 는 경 우 에 는 고 유 진 동 수 를 가 진 주 파 수

로 부 터 멀 리 떨 어 뜨 려 응 답 을 적 게 할 수 있 다 .

불 안 정 진 동 도 고 유 진 동 수 를 높 이 면 안 정 화 의 방 향 으 로 진 행 하 는 경 우 가 많 다 . 이

를 위 한 방 법 으 로 서 축 의 직 경 이 나 베 어 링 간 격 의 변 경 , 베 어 링 의 교 체 , 카 프 링 부 의

중 량 이 나 길 이 의 변 경 등 이 검 토 된 다 . 축 이 나 베 어 링 의 강 성 변 경 에 따 른 고 유 진 동 수

의 변 화 율 은 고 유 진 동 수 해 석 시 에 구 해 놓 은 탄 성 에 너 지 의 분 포 를 보 면 추 정 이 가 능

하 다 .

2) 감 쇠 성 능 의 향 상

굽 힘 진 동 의 경 우 는 베 어 링 부 와 시 일 부 의 감 쇠 작 용 이 기 대 되 므 로 적 절 한 베 어 링 을

선 정 하 면 공 진 영 역 에 서 의 진 동 감 소 나 불 안 정 진 동 의 방 지 에 효 과 가 있 다 . 계 에 서 의

감 쇠 성 능 은 Modal 감 쇠 율 로 평 가 할 필 요 가 있 고 , 베 어 링 의 감 쇠 계 수 를 무 조 건 크 게

해 도 의 미 가 없 다 .

285

그 림 6.29(a)와 같 은 모 델 로 서 고 려 한 경 우 Modal 감 쇠 율 h는 베 어 링 과 축 의 강 성

계 수 비 K = K b / K s와 무 차 원 베 어 링 감 쇠 계 수 h b = C b / 2 m K s 의 함 수 로 서 그 림

6.29(b)와 같 이 표 시 된 다 .

h 가 최 대 로 될 때 의 h b와 의 관 계 는 근 사 적 으 로 다 음 식 으 로 나 타 낼 수 있 다 .

h b = ( 1 + K )/ 2

가 능 한 h를 크 게 하 도 록 베 어 링 계 수 를 선 정 하 면 좋 다 .

그림 6.29 Mode l 감쇠율

3) Balancing

불 평 형 이 작 으 면 작 을 수 록 불 평 형 진 동 도 작 게 된 다 . 분 수 조 파 진 동 이 나 불 안 정 진 동

의 방 지 에 도 효 과 가 있 는 경 우 도 있 다 . 펌 프 축 계 의 제 작 조 립 시 에 는 항 상 평 형 시 험

기 (Balancin g Machin e)를 이 용 하 여 평 형 잡 기 를 한 다 . 통 상 의 시 험 기 는 300∼ 2000rpm

정 도 로 작 동 하 므 로 위 험 속 도 이 상 에 서 사 용 되 는 것 에 대 해 서 는 저 속 으 로 Balancing

을 해 도 운 전 회 전 수 에 서 는 평 형 을 잃 어 버 릴 가 능 성 이 있 다 . 엄 밀 히 는

286

탄 성 회 전 체 이 론 에 따 라 다 면 수 정 을 하 면 좋 으 나 , 현 실 적 으 로 는 축 , 임 펠 러 , 카 플 링

등 요 소 마 다 Balancing 을 하 고 , 이 들 을 축 계 에 조 립 하 는 단 계 에 서 다 시 Balancing을

해 가 는 방 법 이 채 용 되 고 있 다 .

그 림 6.30은 KS에 규 정 되 어 있 는 Balan cing 등 급 으 로 통 상 2∼ 3급 정 도 의 Balan-

cing 이 취 해 진 다 . 진 동 진 단 결 과 불 평 형 진 동 이 크 다 면 판 명 된 경 우 는 실 제 의 운 전 회

전 수 에 서 Field Balancing을 한 다 .

그 방 법 으 로 2면 수 정 의 경 우 를 설 명 하 면 그 림 6.31에 서 수 정 면 I, II에 존 재 하 는

불 평 형 U₁ , U₂ 에 의 해 발 생 하 는 베 어 링 부 의 진 동 을 A, B라 하 면

A = Ea₁ × U₁ ＋ Ea₂ × U₂

A = Eb₁ × U₁ ＋ Eb₂ × U₂

여 기 서 E는 영 향 계 수 이 고 , E, A, B, U는 진 폭 과 위 상 의 정 보 를 갖 는 복 소 수 이 다 . 우

선 수 정 질 량 U₁ 을 면 I에 , 이 어 서 U₂ 를 면 III에 부 가 하 고 그 때 의 진 동 의 크 기 와

위 상 을 측 정 한 다 . 이 를 3회 측 정 데 이 타 를 이 용 하 면 앞 식 의 관 계 에 서 E가 구 해 지 고

앞 식 을 풀 면 불 평 형 량 U₁ ,U₂ 가 결 정 된 다 . 평 행 을 위 해 서 는 - U₁ ,- U₂ 의 수 정 추 를

부 착 하 면 된 다 .

287

(4) 조 립 정 도

진 동 원 인 의 하 나 로 Misalig nmen t가 있 다 . 펌 프 의 조 립 시 에 정 도 가 높 은 Align men t

가 필 요 하 지 만 운 전 상 태 중 열 변 형 등 에 의 해 발 생 할 수 있 으 므 로 이 를 고 려 해 야 한

다 .

288

제 7장 펌프의 자동운전

1. 펌프운전 조작방법

펌 프 의 운 전 조 작 방 식 은 단 독 운 전 , 연 동 (連動 )운 전 및 자 동 운 전 으 로 대 별 할 수 있

다 . 최 근 조 작 실 에 서 감 시 및 시 퀜 스 (Sequen ce)제 어 를 1인 제 어 연 동 운 전 이 많 이 채

용 되 고 있 지 만 , 여 기 에 피 이 드 백 (Feed- Back )제 어 를 첨 가 한 방 식 도 널 리 사 용 하 게 되

었 다 .

1) 단 독 운 전

펌 프 및 보 조 기 기 를 각 각 의 조 작 스 위 치 에 의 해 단 독 으 로 기 종 정 지 및 밸 브 개 폐 조

작 을 행 하 는 방 식

2) 연 동 운 전

조 작 스 치 를 1회 조 작 만 으 로 펌 프 와 보 조 기 기 의 기 동 및 정 지 조 작 을 정 해 진 시

퀜 스 대 로 자 동 적 으 로 운 전 을 행 하 는 방 식 이 다 . 보 통 운 전 자 가 있 기 때 문 에 1인 제 어

라 고 도 한 다 .

3) 자 동 운 전

펌 프 장 이 나 배 수 지 등 의 수 위 , 송 수 관 의 압 력 , 송 수 량 등 제 어 대 상 에 서 의 신 호 에 의

해 자 동 적 으 로 운 전 과 조 절 을 행 하 는 방 식 으 로 통 상 운 전 원 은 개 입 하 지 않 는 다 . 연

동 운 전 과 의 차 이 는 기 동 , 정 지 를 운 전 원 의 판 단 에 의 해 행 하 는 가 , 자 동 제 어 계 로 부 터

의 지 령 에 의 해 자 동 적 으 로 행 하 는 가 만 으 로 구 분 되 며 시 퀜 스 는 동 일 이 다 . 이 두 가

지 는 기 측 (機側 )조 작 과 중 앙 조 작 과 의 절 환 이 가 능 할 뿐 만 아 니 라 기 측 조 작 을 우 선 한

다 .

2. 자동화의 사전검토

펌 프 의 자 동 화 에 앞 서 다 음 의 것 들 을 검 토 하 여 제 어 가 곤 란 하 거 나 무 모 한 지 출 등

이 일 어 나 지 않 도 록 유 지 관 리 에 도 충 분 히 고 려 할 필 요 가 있 다 .

1) 자 동 화 의 목 적 및 내 용

단 순 히 기 동 , 정 지 를 자 동 화 하 는 정 도 만 할 것 인 가 , 또 는 피 이 드 백 동 작 등 을

289

행 하 는 고 도 의 자 동 제 어 까 지 할 것 인 가 , 일 인 제 어 로 할 것 인 가 , 무 인 자 동 으 로 할 것

인 가 등 의 검 토 를 행 한 다 .

2) 경 제 성

펌 프 의 사 용 목 적 이 나 운 전 빈 도 및 자 동 화 의 필 요 성 , 건 설 비 의 상 환 등 을 종 합 적 으

로 고 려 하 여 너 무 비 싸 지 않 도 록 한 다 .

3) 부 하 변 동 과 수 조 용 량

대 용 량 설 비 에 서 나 부 하 변 동 이 격 심 한 것 은 부 하 상 황 , 기 동 빈 도 , 제 어 정 도 등 을 생

각 하 여 흡 , 토 출 수 조 의 넓 이 와 수 심 을 충 분 히 잡 아 여 유 가 있 도 록 한 다 .

4) 펌 프 특 성

H- Q곡 선 이 평 탄 한 펌 프 를 속 도 제 어 에 이 용 하 면 제 어 의 정 도 가 떨 어 지 는 수 가 있

기 때 문 에 적 절 한 구 배 의 H- Q특 성 을 갖 는 펌 프 를 선 정 하 는 것 이 좋 다 .

5) 원 동 기 와 기 동 방 식

전 동 기 로 할 것 인 가 (직 입 , Y- , 2차 저 항 기 동 또 는 전 력 반 환 장 치 를 붙 일 것 인

가 ), 디 젤 기 관 으 로 할 것 인 가 등 에 따 라 장 치 가 현 저 하 게 다 르 기 때 문 에 그 득 실 을

검 토 하 여 선 정 한 다 .

6) 밸 브 의 형 식

밸 브 의 형 식 은 전 동 식 , 유 압 식 또 는 수 격 방 지 의 유 무 등 어 떤 것 을 사 용 하 느 냐 에

따 라 부 속 장 치 에 영 향 을 미 치 고 설 비 전 체 의 가 격 , 스 페 이 스 , 보 수 등 과 관 련 이 있

다 .

7) 전 원 과 냉 각 수 원 의 확 보

재 해 시 의 정 전 대 책 이 나 산 간 지 방 의 전 원 이 없 는 곳 에 서 는 필 요 에 따 라 자 가 발 전

장 치 를 설 치 하 고 , 냉 각 수 를 요 하 는 그 수 원 을 확 보 한 다 .

8) 기 기 의 배 관 에 대 해 서

자 동 화 가 복 잡 할 수 록 부 속 장 치 로 서 의 유 압 장 치 , 냉 각 장 치 , 배 전 등 이 증 가 하 기

290

때 문 에 이 들 의 배 관 , 스 페 이 스 , 반 입 , 미 관 등 을 검 토 한 다 .

9) 제 어 의 정 도

목 표 치 와 조 작 결 과 와 의 사 이 에 허 용 제 어 편 차 나 시 간 의 지 연 등 에 대 해 서 도 사 전 에

충 분 히 검 토 하 여 부 하 급 변 시 나 기 동 장 치 전 후 에 자 주 발 생 하 는 고 장 을 방 지 해 야 한

다 .

10) 보 호 장 치

만 일 의 사 고 에 대 비 하 여 보 호 , 경 보 , 자 동 정 지 장 치 등 은 필 요 불 가 결 하 지 만 이 것 을

어 느 정 도 로 할 것 인 가 를 중 심 적 으 로 선 택 한 다 .

11) 유 지 관 리

고 도 의 자 동 화 가 진 행 될 수 록 운 전 관 리 에 종 사 하 는 자 는 기 계 , 전 기 , 계 장 등 의 전

문 기 술 을 필 요 로 하 기 때 문 에 이 에 대 한 기 술 습 득 , 훈 련 등 을 사 전 에 배 려 한 다 .

3. 기동조건

연 동 운 전 또 는 자 동 운 전 에 서 펌 프 를 안 전 하 게 기 동 하 기 위 하 여 반 드 시 사 전 에 구

비 해 야 할 조 건 이 다 . 기 동 조 건 은 펌 프 형 식 , 취 부 상 태 및 구 성 기 기 의 조 합 에 따 라 다

르 지 만 일 반 적 으 로 표 7.1에 나 타 낸 항 목 에 서 적 당 한 것 을 고 른 다 . 기 동 조 건 중 에 서 는

펌 프 의 운 전 개 시 에 따 라 서 중 대 한 기 기 의 파 손 등 을 일 으 킬 염 려 가 있 는 것 은 모 두

고 정 할 필 요 가 있 다 . 단 , 경 미 한 결 함 이 있 을 때 기 동 조 건 으 로 서 구 비 하 고 있 지 않

아 도 실 제 로 운 전 이 가 능 한 것 이 있 고 , 또 기 기 의 보 호 도 보 호 장 치 의 작 동 에 의 해

보 호 되 기 때 문 에 기 동 조 건 을 최 소 한 의 항 목 만 으 로 정 하 는 것 이 좋 다 .

291

주 ) 0인 은 Int er lock하 는 항 목

x 인 은 Inte rlock하 지 않 는 항 목

4. 기동조작

펌 프 의 기 동 조 작 은 원 칙 적 으 로 표 7.2와 같 다 .

표 7 .2 펌 프 의 기 동 조 작

펌 프 구 동 용 원 동 기 디 젤 기 관 전 동 기

비 고

기 동 조 건

펌 프 형 식 횡 축 입 축 횡 축 입 축

흡 입 수 조 의 수 위 가 규 정 이 상

냉 각 수 , 윤 활 수 , 기 밀 수 용 수 조 등 의

수 위 를 규 정 이 상

공 기 조 의 압 력 을 규 정 이 상

윤 활 유 면 이 정 상

연 료 조 의 유 면 이 규 정 이 상

기 동 장 치 가 기 동 위 치 에 있 다

토 출 측 밸 브 가 규 정 대 로 열 렸 다

진 공 펌 프 보 급 수 조 의 수 위 가 규 정 이 상

보 호 계 전 기 가 조 작 되 지 않 는 다

다 른 펌 프 가 기 동 중 이 아 니 다

전 원 이 들 어 와 있 다 .

0

0

x

0

x

0

0

0

0

0

0

0

x

0

x

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

펌 프 구 동 용 , 디

젤 기 관 구 동 용

2대 이 상 의 경 우

구 분 조 작 단 위 조 작 내 용 검 출 요 소

펌 프 형 식

비 고디 젤 기 관 전 동 기

횡 축 입 축 횡 축 입 축

기

동

준

비

냉 각 수 , 윤 활

수 , 기 밀 수

등 의 공 급 조 작

각 종 펌 프 의

기 동

각 종 밸 브 개

단 수 또 는

통 수 수 조 의

수 위

0 0 0 0 냉 각 수 펌 프

냉 각 수 밸 브

292

표 계속

주) 0표는 해당 조작단위임

5 . 정지조작 .

펌 프 의 정 지 조 작 은 원 칙 적 으 로 표 7.3와 같 다 .

표 7.3 펌 프 의 정 지 조 작

구분 조작단위 조작내용 검출요소

펌프형식

비 고디젤기관 전동기

횡축 입축 횡축 입축

기

동

준

비

만수조작 진공펌프기동

흡기변개

압력 또는

유량

0 0만수검지기

윤활유 초기공

급 조작

초기윤활유

펌프기동

압력 또는

유량

0 0 0 0 압력단전기

유량단전기

기

동

디이젤기관

기동조작

기동밸브의

개폐

지체, 저속도

규정속도

0 0 공기기동

방식의 경우

전동기

기동조작

차단기 투입2차 단락 등

0 0

기

동

후

만수정지조작 진공펌프정지

흡기밸브 폐

만수 0 0

윤활유초기공

급 정지조작

초기윤활유

펌프정지

압력 또는

규정속도

0 0 0 0 초기윤활유

펌프

토출밸브개방

조작

토출압 또는

규정속도

0 0 0 0


펌 프 형 식

디 젤 기 관 전 동 기


정

지

토 출 밸 브 폐 쇄 조 작 토 출 압 0 0 0 0

디 이 젤 기 관 정 지 조 작 정 지 밸 브 개 폐 0 0

전 동 기 정 지 조 작 차 단 기 OFF 0 0

293

표 계속

주) 0표는 해당 조작단위임.

6. 보 호 장 치

펌 프 운 전 중 에 고 장 등 의 이 상 상 태 가 생 겼 을 경 우 그 것 을 검 출 하 여 필 요 에 따 라 펌

프 를 정 지 하 거 나 경 보 를 울 려 운 전 원 에 게 알 릴 필 요 가 있 다 . 펌 프 운 전 중 에 생 겼 다

고 생 각 되 는 이 상 상 태 를 중 고 장 과 경 고 장 으 로 구 분 하 여 표 7.4에 나 타 내 었 다 . 중 고 장

에 대 해 서 는 이 상 상 태 를 표 시 하 고 경 보 를 발 생 함 과 동 시 에 펌 프 는 자 동 적 으 로 정 지

하 도 록 한 다 . 경 고 장 에 대 해 서 는 이 상 상 태 를 표 시 하 고 경 보 를 발 생 하 지 만 펌 프 운 전

은 계 속 하 도 록 한 다 .

고 장 의 표 시 경 보

1) 고 장 발 생 시 해 당 고 장 항 목 의 램 프 를 점 멸 시 켜 부 자 또 는 벨 로 경 보 를 한 다 .

2) 고 장 확 인 후 경 보 정 지 누 름 스 위 치 를 누 름 으 로 서 점 멸 정 지 (연 속 점 등 으 로 바 뀐

다 ) 및 경 보 정 지 를 행 한 다 .

3) 고 장 회 복 후 고 장 표 시 복 귀 누 름 스 위 치 를 눌 러 램 프 를 소 등 시 킨 다 .

표 7.4 펌 프 의 중 고 장 및 경 고 장


펌 프 형 식

디 젤 기 관 전 동 기


정

지

후

냉 각 수 , 윤 활 수 ,

기 밀 수 공 급 정 지

조 작

각 종 펌 프 의

정 지 .

각 종 밸 브 폐

펌 프 정 지 0 0 0 0

구분 펌프구동용원동기 디젤기관 전동기

비 고

이상상태

펌프형식 횡축 입축 횡축 입축

重

故

障

디젤기관의 과속도

디젤기관의 윤활유압 이상저하

냉각수 단수

0

0

0

0

0

0 0 0

294

표계속

주 . (1) 0표 는 해 당 이 상 상 태 이 다 .

(2) 중 고 장 은 중 요 부 분 의 고 장 이 며 펌 프 운 전 을 정 지 시 킬 필 요 가 있 는 고 장 이 다 .

(3) 경 고 장 은 중 요 부 분 의 펌 프 운 전 을 속 행 해 도 지 장 이 없 는 부 분 의 고 장 이 며

경 보 가 울 리 면 운 전 자 는 점 검 및 조 정 을 해 야 하 는 고 장 이 다 .

구분 펌프구동용원동기 디젤기관 전동기

비 고

이상상태

펌프형식 횡축 입축 횡축 입축

重

故

障

냉각수 온도상승

무 송 수

기동지체

전동기과부하

전동기과전류

전동기 고정자의 온도이상 상승

치차감속기의 윤활유압 이상 저하

베어링 온도이상 상승

윤활수량 부족

흡입수조의 수위이상 저하

전기계통 중고장

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

스러스트베어링

윤활수 펌프

저전압 접지

經

故

障

디젤기관의 윤활유 온도이상 상승

냉각수, 윤활수, 기밀수용 수조의

수위이상 저하

공기조의 압력 이상 저하

윤활유면 저하

연료소출조(小出槽)의 유면저하

치차 감속기의 윤활유 온도이상 상승

토출밸브 토르크 스위치 작동

진공펌프 보급수조의 수위이상 저하

보조펌프의 고장

전기계통 경고장

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

펌프구동용디젤기관

기동용

전동밸브의 경우

295

7 . 연동운전의 예

주) 회전수제어하는 것. 또는 대용량기에 대해서는 냉각수가 필요한 경우가 있다.

그 림 7.1 (1) 횡 축 원 심 펌 프 전 동 기 구 동 플 로 우 시 트

그 림 7.1(2) 횡 축 양 흡 입 원 심 펌 프 전 동 기 구 동 스 퀜 스 블 록

296

그 림 7.2(1) 횡 축 사 류 (축 류 )펌 프 전 동 기 구 동 플 로 우 시 트

그 림 7 .2(2 ) 횡 축 사 류 (축 류 )펌 프 전 동 기 구 동 시 퀜 스 블 록

297

그 림 7.3(1)입 축 사 류 (축 류 )펌 프 전 동 기 구 동 플 로 우 시 트

그 림 7 .3(2 ) 입 축 사 류 (축 류 )펌 프 전 동 기 구 동 시 퀜 스 블 록

298

8. 자동제어

자 동 제 어 는 제 어 대 상 으 로 유 량 , 압 력 , 수 위 등 을 검 출 하 여 서 펌 프 를 ON- OFF제 어

또 는 운 전 대 수 제 어 를 행 하 는 것 을 말 한 다 .

1) 수 위 에 의 한 운 전 대 수 제 어 (그 림 7.4 참 조 )

토 출 수 조 에 물 을 보 내 는 경 우 에 있 어 서 , 펌 프 3대 의 운 전 대 수 제 어 를 토 출 수 조 의

수 위 에 따 라 조 절 하 는 예 를 나 타 내 었 다 .

토 출 수 조 의 용 량 , 수 요 수 량 의 변 동 등 으 로 부 터 시 동 ㆍ 정 지 빈 도 를 검 토 하 여 야 만 한

다 . 구 동 기 가 농 형 전 동 기 의 경 우 는 허 용 빈 도 가 많 기 때 문 에 전 동 기 열 용 량 의 측 면

에 서 특 히 상 세 하 게 검 토 할 필 요 가 있 다 .

그 림 7.4 수 위 에 의 한 운 전 대 수 제 어

그 림 7.5 압 력 에 의 한 ON-OFF제 어

299

그 림 7.6 유 량 에 의 한 운 전 대 수 제 어

2) 압 력 에 의 한 ON- OFF 제 어 (그 림 7.5 참 조 )

압 력 탱 크 내 수 위 의 상 하 (펌 프 토 출 량 과 수 요 수 량 의 차 로 서 움 직 임 )에 의 해 공 기 가

팽 창 , 압 축 , 탱 크 내 의 압 력 이 변 화 한 다 . 그 압 력 을 탐 지 하 여 펌 프 를 ON- OFF 제 어 하

는 예 이 다 . 농 지 용 의 스 프 링 쿨 러 의 급 수 에 많 이 사 용 된 다 . 본 제 어 에 대 해 서 도 시

동 , 정 지 빈 도 를 충 분 히 검 토 하 는 것 이 필 요 하 다 .

3) 유 량 에 의 한 운 전 대 수 제 어 (그 림 7.6 참 조 )

유 량 에 의 한 펌 프 의 운 전 대 수 를 제 어 하 는 방 법 이 있 다 . 그 림 중 Q 2 , Q 3는 2대 , 3

대 의 펌 프 시 동 설 정 유 량 에 서 Q 2 , Q 3 는 각 각 의 펌 프 의 정 지 설 정 유 량 이 된 다 .

양 자 는 가 능 한 한 차 를 두 어 서 불 규 칙 한 운 전 을 방 지 하 여 야 만 한 다 . 또 1대 운 전 시 에

케 비 테 이 션 이 발 생 되 지 않 도 록 펌 프 의 사 양 을 검 토 하 는 것 이 필 요 하 다 .

9. 피이드백 제어

피 이 드 백 제 어 는 , 그 제 어 장 치 자 체 가 목 표 치 를 가 지 고 있 으 며 , 외 란 에 의 해 그 값

이 벗 어 났 을 때 자 동 적 으 로 목 표 치 에 근 사 하 게 하 는 기 능 이 다 . 이 와 같 이 피 이 드 백

제 는 제 어 결 과 를 검 출 하 여 , 목 표 치 와 비 교 하 여 차 가 있 으 면 자 동 적 으 로 수 정 하 여 정

상 의 목 표 치 와 제 어 대 상 의 결 과 를 일 정 의 관 계 로 유 지 하 게 한 다 .

1) 피 이 드 백 기 구 의 구 성 (그 림 7.7 참 조 )

a) 목 표 치 : 제 어 계 에 서 제 어 량 이 그 값 을 갖 도 록 목 표 로 주 어 진 값

300

b ) 편 차 치 : 목 표 치 와 계 측 치 의 차 로 서 , 제 어 계 의 조 작 량 은 이 것 을 기 본 으 로 정

한 다 .

그 림 7.7 피 이 드 백 제 어 계 통 도

c) 제 어 요 소 : 동 작 신 호 를 조 작 량 으 로 변 환 하 는 요 소 로 서 조 절 부 와 조 작 부 로 되 어

있 다 . 조 절 부 는 동 작 신 호 와 동 시 에 제 어 에 필 요 한 연 산 을 하 여 조 작 부 로 보 낸 다 . 조

작 부 는 이 것 을 조 작 량 으 로 변 환 하 여 제 어 대 상 에 작 동 시 킨 다 .

d) 조 작 량 : 제 어 량 을 지 배 하 기 위 해 서 제 어 장 치 가 제 어 대 상 에 추 가 된 량

e) 제 어 대 상 : 제 어 의 대 상 이 되 는 것 (수 위 , 압 력 , 유 량 , 동 력 , 회 전 수 등 )

f) 외 란 : 제 어 계 의 상 태 를 변 화 시 키 는 외 적 작 용 , 구 체 적 으 로 수 요 수 량 의 변

동 , 수 위 의 변 동 등 .

2) 목 표 치 의 변 동

자 동 제 어 계 의 목 표 가 되 는 목 표 치 는 반 드 시 일 정 치 는 않 으 며 , 시 간 에 따 라 변 화 하

는 것 도 있 다 . 여 기 에 서 는 몇 가 지 로 분 류 하 였 다 .

a) 일 정 값 제 어 : 목 표 치 가 시 간 에 따 라 변 화 하 지 않 으 며 , 언 제 나 일 정 하 게 있 는

것 .

b ) 프 로 그 램 제 어 : 목 표 치 를 일 정 의 타 임 스 케 쥴 에 따 라 인 위 적 으 로 변 화 하 는 것 .

c) 값 에 따 라 변 하 는 제 어 : 목 표 치 가 시 간 에 따 라 변 화 하 지 만 , 프 로 그 램 제 어 에 의

해 인 위 적 으 로 되 며 그 변 화 방 법 이 일 정 치 않 는 것 .

구 체 적 으 로 그 림 7.8에 서 2대 의 펌 프 토 출 량 이 변 화 하 는 경 우 , 흡 수 조 의 수 위 가 변

동 하 므 로 이 수 위 를 변 동 하 지 않 게 하 기 위 해 2단 계 펌 프 장 의 토 출 량 에 맞 추 어 1단

계 펌 프 장 의 토 출 량 을 제 어 한 다 . 이 와 같 이 목 표 치 로 서 제 어 하 는 것 을 값 에 따 라 변

하 는 제 어 라 고 한 다 .

301

3) 피 이 드 백 제 어 의 호 칭

펌 프 설 비 에 서 피 이 드 백 제 어 의 내 용 을 표 시 하 는 호 칭 에 는 , 일 반 적 으 로 제 어 대 상 과

목 표 치 의 성 질 을 부 여 하 는 것 이 사 용 된 다 .

예 ) 제 어 대 상 목 표 치 의 설 정

[수 위 ] + [일 정 값 ] - 수 위 일 정 값 제 어

4) 유 량 제 어

유 량 제 어 는 일 반 적 으 로 토 출 관 로 에 댐 퍼 로 서 수 조 가 있 고 , 수 위 제 어 를 하 면 시 정

수 가 커 지 며 , 수 위 계 측 치 의 운 송 이 곤 란 하 거 나 많 은 비 용 을 필 요 로 하 는 경 우 에 적

용 된 다 .

a) 유 량 일 정 치 제 어 (그 림 7.9 참 조 )

수 요 수 량 의 변 동 을 충 분 히 흡 수 하 는 수 조 를 가 지 는 수 계 에 적 용 한 다 , 유 량 의 목

표 치 는 미 리 인 위 적 으 로 설 정 하 여 펌 프 의 토 출 측 에 있 는 유 량 계 에 서 계 측 한 값 을 피

이 드 백 하 여 목 표 치 와 의 편 차 를 나 타 내 어 , 그 편 차 량 을 조 작 량 으 로 바 꾸 어 제 어 대 상

으 로 하 여 , 토 출 량 을 목 표 치 에 근 사 하 도 록 하 는 방 식 .

b ) 유 량 프 로 그 램 제 어 (그 림 7.10 참 조 )

수 요 수 량 의 변 동 이 24시 간 주 기 로 있 는 경 우 , 설 정 한 프 로 그 램 값 과 실 제 의 수 요

수 량 과 의 차 이 가 생 기 므 로 충 분 히 흡 수 할 수 있 는 수 조 를 가 지 는 수 계 에 적 용 한 다 .

유 량 의 목 표 치 는 시 간 마 다 인 위 적 으 로 설 정 한 다 . 제 어 계 의 구 성 은 일 정 치 의 경 우 와

그 다 지 변 화 하 지 않 으 며 , 토 출 측 의 유 량 계 에 서 계 측 된 값 을 피 이 드 백 하 여 프 로 그 램

된 목 표 치 와 의 편 차 에 의 해 제 어 하 고 , 계 측 치 와 프 로 그 램 치 와 를 근 사 하 게 하 는 방 식 .

302

그 림 7.9 유 량 정 량 제 어 계 계 통 도 그 림 7 .10 유 량 프 로 그 램 제 어 계 통 도

5) 수 위 제 어

토 출 관 로 끝 에 수 조 를 가 지 고 있 고 , 펌 프 와 수 조 의 거 리 가 짧 다 던 가 , 거 리 가 긴 경

우 에 도 시 간 지 연 을 충 분 히 흡 수 하 는 수 조 를 가 지 는 수 계 를 적 용 하 는 방 식 이 다 .

a) 수 위 일 정 치 제 어 (그 림 7.11, 그 림 7.12 참 조 )

그 림 7.11에 시 간 지 연 이 작 은 수 위 일 정 치 제 어 의 계 통 을 표 시 하 였 다 . 수 위 의 목 표

치 는 미 리 인 위 적 으 로 설 정 한 다 . 토 출 수 조 에 설 치 된 수 위 계 에 서 계 측 된 값 을 피 이 드

백 하 여 , 목 표 치 와 의 편 차 에 의 해 제 어 하 고 , 토 출 수 위 를 목 표 치 에 근 사 하 도 록 하 는

방 식 이 다 . 또 수 요 수 량 이 급 변 하 는 경 우 의 수 위 에 대 해 서 는 보 조 루 프 로 서 수 조 출

구 에 유 량 계 를 설 치 , 수 요 량 의 급 변 을 계 측 하 고 , 제 어 계 의 감 도 를 높 이 는 것 이 좋 다 .

(그 림 중 의 - - - - - - - 선 부 의 추 가 ) 또 그 림 7.12에 펌 프 토 출 측 으 로 부 터 긴 개 로 수 를

지 나 끝 부 분 의 수 조 수 위 를 제 어 하 는 예 를 나 타 내 었 다 . 이 수 위 제 어 도 수 법 적 으 로 그

다 지 변 하 지 않 지 만 , 시 간 지 연 이 많 기 때 문 에 제 어 결 과 가 수 조 수 위 에 나 타 나 는 데 시

간 이 걸 린 다 . 피 이 드 백 은 이 시 간 에 상 당 하 는 부 분 을 OFF- TIME(피 이 드 백 이 없 는

시 간 )로 하 는 샘 플 링 피 이 드 백 을 행 할 필 요 가 있 다 . 따 라 서 수 조 용 량 은 이 런 요 소 들

을 고 려 하 여 서 결 정 한 다 .

그 림 7 .11 수 위 일 정 위 치 제 어 계 통 도 그 림 7.12 수 위 일 정 위 치 제 어 계 통 도

(개 수 로 의 경 우 )

303

b ) 수 위 프 로 그 램 제 어 (그 림 7.13 참 조 )

수 요 수 량 의 변 동 을 미 리 예 측 할 수 있 으 면 펌 프 토 출 량 은 그 다 지 변 화 시 키 지 않 게

운 전 하 고 , 수 조 를 비 워 두 기 로 하 고 , 오 버 플 로 우 되 지 않 게 하 고 , 수 조 의 용 량 을 최

대 한 댐 퍼 로 서 이 용 하 는 제 어 도 있 다 . 수 위 의 목 표 치 는 수 요 수 량 이 많 은 시 간 대 는

낮 게 , 수 요 량 이 적 지 않 은 시 간 대 는 높 게 하 도 록 프 로 그 램 에 서 하 고 , 계 측 수 위 를 피 이

드 백 하 여 목 표 치 와 의 편 차 에 의 해 제 어 하 는 것 이 다 . 결 과 로 서 , 펌 프 토 출 량 의 변 동 은

적 게 된 다 .

그 림 7.13(a) 수 위 프 로 그 램 제 어 계 통 도 그 림 7.13(b ) 수 위 프 로 그 램 제 어 에 의 한

유 량 의 시 간 변 화

6) 압 력 제 어

압 력 제 어 는 일 반 적 으 로 토 출 측 관 로 에 서 , 수 요 자 가 밸 브 를 이 용 하 여 바 라 는 만 큼

의 물 을 수 계 에 적 용 한 다 . 예 외 로 서 토 출 수 조 가 가 까 운 경 우 펌 프 토 출 시 압 력 을 제

어 하 는 수 조 의 수 위 를 간 접 적 으 로 제 어 하 는 것 도 있 다 .

a) 토 출 압 일 정 제 어 (그 림 7.14 참 조 )

그 림 7 .14 토 출 압 일 정 제 어 계 통 도

304

펌 프 와 수 요 측 의 거 리 가 비 교 적 짧 고 , 수 요 수 량 이 변 하 여 도 펌 프 토 출 압 력 을 일

정 하 게 하 려 면 , 수 요 측 의 압 력 도 그 림 7.14에 표 시 한 바 와 같 이 , 토 출 압 력 에 서 펌 프

의 토 출 압 력 을 계 측 하 고 , 피 이 드 백 하 여 압 력 의 목 표 치 와 의 편 차 에 의 해 제 어 하 고 토

출 압 력 은 목 표 치 에 근 사 하 도 록 하 는 방 식 이 다 .

b ) 끝 단 정 압 치 제 어 (연 산 방 식 )(그 림 7.15 참 조 )

펌 프 토 출 관 로 의 압 력 이 일 정 하 게 유 지 되 는 지 점 까 지 분 기 가 전 혀 없 거 나 , 있 어

도 분 기 수 량 이 미 소 한 경 우 에 성 립 되 는 제 어 방 식 으 로 그 림 7.15에 그 계 통 도 를 나 타

내 었 다 .

목 표 치 는 다 음 의 방 식 에 의 해 구 한 다 . 펌 프 토 출 관 로 는 단 순 하 게 있 기 때 문 에 펌

프 장 과 임 의 점 (압 력 을 일 정 하 게 유 지 하 는 점 )간 의 마 찰 손 실 수 두 는 쉽 게 구 할 수 있

다 . 따 라 서 , 자 동 제 어 회 로 에 는 다 음 의 공 식 을 사 용 한 다 .

H = f (Q) = K Q N + H o

여 기 서 , H : 토 출 압 력 의 목 표 치

Ho: 임 의 점 의 압 력 설 정 치

K : 관 로 정 수

Q : 유 량 (변 수 )

N : 마 찰 손 실 수 두 계 산 식 에 의 해 변 화 하 는 승 수

Darcy N = 2

N = 1.85

이 식 에 서 유 량 을 계 측 , 피 이 드 백 하 여 이 것 을 연 산 기 에 입 력 한 면 출 력 으 로 서 토 출

압 력 의 목 표 치 를 얻 을 수 있 다 .

305

제 8장 전동기의 선택

1. 펌프의 구동기

펌 프 가 동 용 의 구 동 기 로 서 는 현 재 의 전 동 기 가 가 장 많 이 사 용 되 고 있 으 나 일 부 디

젤 기 관 , 증 기 터 빈 , 수 차 등 이 사 용 될 때 도 있 다 . 이 중 디 젤 기 관 , 증 기 터 빈 , 수 차 가 사 용

될 경 우 는 특 수 한 경 우 에 한 해 지 므 로 여 기 서 는 전 동 기 에 대 해 서 만 설 명 하 기 로 한 다 .

2. 전동기의 종류와 특징

보 통 농 형

농 형 유 도 전 동 기 2중 농 형

3상 유 도 전 동 기 특 수 농 형

부 러 쉬 인 양 장 치 부 착

권 선 형 유 도 전 동 기 부 러 쉬 인 양 장 치 없 슴

유 도 전 동 기 분 상 기 동 형 전 동 기

단 상 유 도 전 동 기 콘 덴 서 기 동 형 전 동 기

콘 덴 서 형 전 동 기

(콘 덴 서 기 동 - 콘 덴 서 운 전 형 전 동 기 )

교 류 전 동 기 보 통 농 형

전 동 기 동 기 전 동 기 특 수 농 형

유 도 동 기 전 동 기

정 류 자 전 동 기 분 권 형

직 권 형

분 권 형

직 류 전 동 기 직 권 형

복 권 형

자 유 형 사 이 리 스 터 전 동 기

무 정 류 자 전 동 기 회 전 계 자 형 , 돌 극 형 전 동 기

회 전 계 자 형 , 원 통 형 전 동 기

회 전 전 기 자 형 사 이 리 스 터 전 동 기

306

전 동 기 의 종 류 를 크 게 나 누 면 유 도 전 동 기 , 동 기 전 동 기 , 직 류 전 동 기 , 교 류 정 류 자 전

동 기 로 나 눌 수 있 다 . 펌 프 구 동 용 전 동 기 에 는 유 도 전 동 기 가 가 장 많 이 사 용 되 고 있

고 , 동 기 전 동 기 는 대 형 저 속 인 펌 프 의 경 우 에 만 사 용 되 고 있 다 . 유 도 전 동 기 중 에 는

전 동 기 용 량 이 작 은 경 우 에 는 거 의 농 형 유 도 전 동 기 가 사 용 되 고 , 용 량 이 크 게 되 면

기 동 전 류 의 문 제 때 문 에 권 선 형 유 도 전 동 기 가 일 반 적 으 로 많 이 사 용 된 다 .

이 하 , 펌 프 구 동 용 전 동 기 로 일 반 적 으 로 사 용 되 고 있 는 농 형 유 도 전 동 기 , 권 선 형 유

도 전 동 기 및 동 기 전 동 기 에 대 해 서 기 술 한 다 .

2.1 농형 유도전동기

농 형 유 도 전 동 기 는 보 수 가 용 이 하 고 장 시 간 연 속 운 전 에 도 견 디 는 회 전 자 구 조 의 전

동 기 이 다 . 이 회 전 자 는 봉 모 양 의 도 체 를 철 심 속 에 넣 어 서 그 양 단 을 단 락 환 에 의 해

단 락 시 킨 것 으 로 서 , 마 치 다 람 쥐 체 바 퀴 모 양 의 형 태 를 하 고 있 기 때 문 에 농 형 이 라

부 른 다 .

농 형 에 는 보 통 농 형 , 2중 농 형 그 리 고 심 구 농 형 의 3종 류 가 있 다 . 2중 농 형 과 심 구 농 형

은 모 두 특 수 농 형 이 라 부 르 고 , 기 동 토 르 크 를 크 게 하 면 서 기 동 전 류 를 적 게 할 목 적 으

로 만 든 것 이 다 .

2.2 권선형 유도전동기

권 선 형 유 도 전 동 기 는 회 전 자 에 고 정 자 와 같 은 모 양 의 3상 권 선 을 연 결 해 서 그 각 상

이 슬 립 링 을 통 해 서 2차 저 항 기 에 접 속 시 켜 2차 저 항 기 의 저 항 치 를 가 감 함 으 로 써 광

범 위 하 게 기 동 특 성 을 바 꿀 수 가 있 다 . 따 라 서 , 기 동 시 에 만 2차 저 항 기 를 접 속 하 고 운

전 시 에 는 부 러 쉬 를 인 양 해 서 2차 회 로 를 단 락 하 고 유 도 전 동 기 고 유 의 특 성 으 로 사 용

할 수 있 도 록 부 러 쉬 인 양 장 치 와 슬 립 링 을 갖 추 고 있 는 것 과 부 러 쉬 는 항 상 회 전 자

회 로 에 있 어 서 외 부 의 제 어 기 에 의 해 전 동 기 의 회 전 속 도 를 변 화 시 키 는 것 이 있 다 .

권 선 형 유 도 전 동 기 는 다 음 과 같 은 경 우 에 사 용 된 다 .

1) 큰 기 동 토 로 크 를 필 요 로 하 는 경 우

2차 측 의 저 항 치 를 적 당 히 선 정 함 으 로 서 전 동 기 의 최 대 토 르 크 로 기 동 할 수 있 다 .

2) 전 원 용 량 이 적 을 때

정 격 전 류 의 100∼ 150%의 기 동 전 류 외 에 도 100∼ 150%의 기 동 토 르 크 를 얻 을 수

있 어 토 르 크 효 율 이 상 당 히 좋 다 .

307

3) 기 동 빈 도 가 많 은 농 형 유 도 전 동 기 에 서 열 적 으 로 견 딜 수 없 는 경 우

4) 속 도 제 어 를 필 요 로 할 경 우

외 부 저 항 치 를 적 당 히 선 정 함 으 로 서 임 의 의 속 도 를 선 택 할 수 있 다 . 속 도 제 어 범 위

는 부 하 의 토 르 크 특 성 에 따 라 다 르 지 만 , 펌 프 와 같 이 2승 토 르 크 특 성 의 경 우 는 대

략 50%까 지 이 다 .

5) Cus hion Start(느 린 기 동 )가 필 요 한 경 우

6) 특 수 용 도 로 사 용 되 는 경 우

크 레 마 방 식 , 셀 비 우 스 방 식 과 같 은 제 어 장 치 와 조 합 해 서 효 율 이 좋 은 속 도 제 어 를

행 할 수 있 다 .

2.3 농형과 권선형의 특성비교

농 형 과 권 선 형 의 특 성 비 교 표

(주) 토르크 효율은 기동토르크와 기동전류와의 비를 백분율로 나타낸 것이다.

2.4 동기 전동기

동 기 전 동 기 는 회 전 자 에 자 극 을 가 진 구 조 의 전 동 기 이 고 기 동 시 의 조 건 등 은 농 형

유 도 전 동 기 와 유 사 하 다 . 일 반 적 으 로 동 기 전 동 기 는 정 속 운 전 의 이 점 을 대 신 하 여 전

동 발 전 기 (MG)의 구 동 용 이 나 왕 복 동 압 축 기 와 같 은 저 속 도 기 계 의 직 결 구 동 용 으 로

채 용 되 어 왔 지 만 최 근 에 는 고 속 도 대 용 량 기 에 도 다 수 사 용 되 고 있 다 .

역 률 의 임 의 조 정 과 부 하 토 르 크 가 변 동 해 도 항 상 일 정 속 도 (동 기 속 도 )로 운 전 할

수 있 는 특 징 의 유 도 전 동 기 에 서 는 얻 을 수 없 고 전 동 기 본 체 의 역 율 100% 또 는

농 형 권 선 형

구 조

기 동 전 류

기 동 토 르 크

토 르 크 효 율

효 율

역 율

슬 립

보 호

기 동 방 식

간 단

대 (500∼ 650%)

100∼ 150%

소

큰 차 이 없 슴

″

″

간 단

직 입 또 는 감 전 압 기 동

약 간 복 잡

소 (100∼ 150%)

100∼ 150%

대

큰 차 이 없 슴

″

″

약 간 복 잡

2차 저 항 기 동

308

진 상 에 의 해 무 효 전 류 를 보 상 하 여 전 력 비 및 배 전 계 류 용 량 을 저 감 할 수 있 다 .

유 도 전 동 기 와 동 기 전 동 기 의 특 성 비 교 표

3. 절연의 종류와 허용최고 온도

동기 전동기 유도 전동기

기 동 전 류

기 동 토 르 크

효 율

역 율

슬 립

여 자 장 치

설 비 비

운 전 비

보 수

농형 유도전동기와 거의 같다

적다

유도전동기보다 좋다

100%(이상도 가능)- 진상역을 가능

없음

필요

약간 고가

약간 싸다

약간 복잡

농형 500∼600% 권선형 100∼150%

크다

동기전동기보다 약간 나쁘다

유효역율- 무효역률

있슴(1∼4% )

불필요

약간 싸다

약간 고가

용이

절 연 의 종 류 구 성 재 료허 용 최 고 온 도

( )

허 용 상 승 한 도

( )Y종 예 를 들 면 목 면 , 면 종 이 등 의 재 료 로

구 성 되 어 있 고 와 니 스 류 를 함 침 시 키 지

않 은 것 또 는 기 름 중 에 함 침 시 키 지 않

은 것 을 말 한 다 .

90 -

A 종 예 를 들 면 목 면 , 면 종 이 등 의 재 료 로

구 성 되 어 있 고 와 니 스 류 를 함 침 시 킨

것 또 는 기 름 중 에 함 침 시 킨 것 을 말 한

다 .

105 60

E종 폴 리 에 스 텔 계 절 연 물 120 75

B종 예 를 들 면 마 이 카 , 석 면 , 유 리 섬 유 등 의

재 료 를 접 착 제 와 함 께 사 용 하 여 구 성

되 어 있 는 것 을 말 한 다 .

120 80

F종 예 를 들 면 마 이 카 , 석 면 , 유 리 섬 유 등 의

재 료 를 실 리 콘 알 킷 드 유 리 등 의 접 착

재 료 와 함 께 사 용 하 여 구 성 된 것 을 말

한 다 .

155 105

309

표 계 속

주) 최근에는 전동기의 절연수명을 길게 하기 위하여 절연은 F종으로 하고 온도상승한도

는 B종(80)으로 요구하는 경향이 있다.

표 8.1 전 압 및 주 파 수 변 동 이 특 성 에 미 치 는 영 향 87.7, 87.4%,41.5 A

주 ) (+) 증 가 , ( - )감 소

절 연 의 종 류 구 성 재 료허 용 최 고 온 도

( )

허 용 상 승 한 도

( )H종 예 를 들 면 마 이 카 , 석 면 , 유 리 섬 유 등 의

재 료 를 규 소 수 지 또 는 동 등 의 성 질 을

가 진 재 료 로 접 착 재 료 와 함 께 사 용 한

것 을 말 한 다 .

고 무 상 (狀 ) 및 고 체 상 의 규 소 수 지 또

는 동 등 의 성 질 을 가 진 재 료 를 단 독 으

로 사 용 한 경 우 를 포 함 한 다 .

180 125

C종 예 를 들 면 생 (生 )마 이 카 , 석 면 , 섬 유 등

을 단 독 으 로 사 용 하 여 구 성 된 것 또 는

접 착 재 료 와 함 께 사 용 한 것 .

180이 상 -

기 동 및

최 대 토 르 크

동 기

속 도

%

슬 립

전 부 하

속 도

효 율 역 률전 부 하

전 류

기 동

전 류

전 부 하 시

의

온 도 상 승

최 대

과 부 하

출 력

자 기 소 음

특 히

무 부 하 시

전

부 하

3/ 4

부 하

1 / 2

부 하

전

부 하

3/ 4

부 하

1 / 2

부 하

전 압 변 화

1 1 0 %

전 압

( + )

2 1 %

변 화

한 다

( - )

1 7 %

( + )

1 %

( + )

0 . 0 5

∼ 0 . 1

실 용

상

변 화

( - )

0 . 1

∼ 0 .2

( - )

0 . 3

( - )

0 . 4

(- )

0 . 5

∼ 0 . 6

( - )

7 %

( +)

1 0∼

1 2 %

( - )

3 ∼ 4

( - )

2 1 %

( - )

근 소

전 압 의

관 계( 전 압 )² 일 정

1

(전 압 ) ²- - - - - - - - 전 압 - ( 전 압 )² -

9 0 %

전 압

( - )

1 9 %

변 화

한 다

( + )

2 3 %

( - )

1 . 5 %

( - )

0 .2

실 용

상

변 화

( + )

0 . 1

∼ 0 .2

( + )

0 . 1

( + )

0 . 2

∼ 0 . 3

(+ )

0 . 4

∼ 0 . 5

( + )

1 1 %

(- )

1 0∼

1 2 %

( + )

6 ∼ 7

( - )

1 9 %

( - )

근 소

주 파 수 변 화

1 0 5 %

주 파 수

( - )

1 0 %

( + )

5 %

실 용 상

변 화

( + )

5 %

( + )

근 소

( + )

근 소

( + )

근 소

( + )

근 소

( + )

근 소

(+ )

근 소

( + )

근 소

(- )

5 ∼ 6 %

( - )

근 소

( - )

근 소

( - )

근 소

주 파 수

관 계

1

주 파 수주 파 수 - - - -

1

주 파 수- - -

9 5 %

주 파 수

( + )

1 1 %

( - )

5 %

실 용 상

변 화

( - )

5 %

( - )

근 소

( - )

근 소

( - )

근 소

( - )

근 소

( - )

근 소

(- )

근 소

( - )

근 소

( +)

5 ∼ 6 %

( - )

근 소

( - )

근 소

( - )

근 소

310

예 ) 37KW, 4극 , 60Hz 방 적 형 전 동 기 의 특 성 은 110% 전 압 에 서 다 음 과 같 이 변 화 한

다 .

기 동 토 르 크 140.1% → 140.1× 1.21=170%

최 대 토 르 크 194.1% → 194.1× 1.21=235%

전 부 하 회 전 수 1758rpm → 1758× 1.01=1776rpm

효 율 100% 부 하 87.2% → 87.2＋ (0.05∼ 0.1)=87.25∼ 87.3%

″ 75% 부 하 86.2% → (변 화 함 )

″ 50% 부 하 82.9% → 82.9- (0.1∼ 0.2)=82.8∼ 82.7%

역 률 100% 부 하 87.7% → 86.5- 0.3=87.4%

″ 75% 부 하 86.5% → 86.5- 0.4=86.1%

″ 50% 부 하 81.8% → 81.8- (0.5∼ 0.6)=81.3∼ 81.2%

전 부 하 전 류 8.5A → 8.5× 0.93=7.9A

기 동 전 류 34.6A → 34.6× (1.1∼ 1.2)=38.1∼ 41.5A

4. 전동기의 특성

전 동 기 의 회 전 수 , 토 르 크 , 전 류 의 관 계 를 그 림 8.1에 나 타 낸 다 .

311

수 하 특 성 에 의 해 슬 립 의 감 소 와 함 께 토 르 크 가 감 소 하 기 때 문 에 속 도 가 증 가 함 에 따

라 기 동 저 항 을 감 소 하 여 항 상 거 의 일 정 한 토 르 크 로 기 동 할 수 있 도 록 적 당 히 설 계

한 가 감 저 항 기 가 사 용 된 다 .

예 를 들 면 그 림 8.2에 서 펌 프 소 요 토 르 크 를 TL이 라 하 면 전 동 기 는 그 림 중 에 서 곡 선

a, b, c,ㆍ ㆍ ㆍ , m , ㆍ ㆍ ㆍ , 1점 은 2차 저 항 기 의 절 환 점 이 된 다 . 운 전 상 태 에 서 는 저 항

기 를 모 두 단 락 하 든 지 또 는 브 러 쉬 를 인 양 하 여 슬 립 링 이 있 는 곳 까 지 단 락 하 는 장 치

가 취 부 되 어 있 다 .

그 림 8.2 권 선 형 유 동 전 동 기 의 비 례 추 이

6.3 동기전동기의 기동방법

동 기 전 동 기 는 보 통 농 형 전 동 기 와 같 은 기 동 권 선 (제 동 권 선 이 라 한 다 )을 갖 고 있 기

때 문 에 농 형 유 도 전 동 기 와 같 은 식 으 로 기 동 하 고 회 전 수 가 거 의 동 기 속 도 까 지 도 달 했

을 때 계 자 권 선 에 직 류 여 자 를 가 해 서 동 기 화 한 다 . 이 때 처 음 으 로 동 기 전 동 기 로 서

운 전 되 어 동 기 속 도 에 달 한 다 . 이 동 기 화 할 때 토 르 크 를 인 입 토 르 크 라 하 고 , 펌 프

의 필 요 토 르 크 GD² 에 따 라 달 라 진 다 . 따 라 서 동 기 전 동 기 로 기 동 할 경 우 에 는 기 동

토 르 크 와 인 입 토 르 크 의 양 쪽 을 검 토 할 필 요 가 있 다 . 또 기 동 전 류 는 정 격 전 류 의 4∼

6배 정 도 되 기 때 문 에 농 형 전 동 기 와 같 은 기 동 방 식 을 검 토 해 야 한 다 .

312

전 압 의 2승 에 비 례 하 기 때 문 에 기 동 시 에 필 요 하 면 부 하 측 의 소 요 토 르 크 등 을 충 분 히

고 려 하 여 기 동 방 법 을 선 정 한 다 .

1) 전 전 압 기 동 (직 입 기 동 )

단 자 에 직 접 전 압 을 넣 어 서 기 동 하 는 방 법 으 로 통 상 기 동 전 류 는 전 부 하 전 류 의

500∼ 650%, 기 동 토 르 크 는 100∼ 200% 정 도 이 다 .

2) 스 타 - 델 타 기 동 (Y- 기 동 )

이 방 법 은 기 동 할 때 고 정 자 권 선 을 Y가 되 도 록 전 원 에 접 속 하 고 충 분 히 가 속 하

고 나 서 로 절 환 해 서 기 동 을 완 료 한 는 방 법 이 고 , 기 동 토 르 크 는 전 전 압 기 동 의 1/ 3정

도 되 지 만 펌 프 의 기 동 에 는 지 장 이 없 다 . 그 러 나 으 로 절 환 할 때 회 전 차 측 에 서

유 기 하 는 전 압 의 위 상 관 계 에 의 해 상 당 히 단 시 간 이 지 만 큰 전 류 가 흐 를 수 있 다 .

이 방 식 의 경 우 전 동 기 의 단 자 는 6가 닥 및 3심 케 이 블 2가 닥 이 필 요 하 게 된 다 . 펌 프

용 으 로 는 45KW 정 도 까 지 일 반 적 으 로 사 용 된 다 .

3) 리 액 터 기 동

전 동 기 의 1차 측 에 서 리 액 터 를 삽 입 하 여 기 동 하 고 기 동 완 료 후 이 것 을 단 락 하 는

방 법 이 다 . 이 방 법 에 의 해 기 동 하 면 기 동 전 류 는 리 액 터 의 전 압 탭 %에 비 례 해 서 감

소 하 고 기 동 토 르 크 는 전 압 탭 % 의 2승 에 비 례 해 서 감 소 한 다 . 전 압 탭 선 정 시 는 부 하 토

르 크 를 감 안 하 여 선 정 하 여 야 한 다 .

4) 기 동 보 상 기 기 동

이 기 동 방 법 은 기 동 단 권 변 압 기 를 이 용 하 여 기 동 시 킨 후 변 압 기 의 중 성 점 을 단 락

해 서 리 액 터 로 하 고 최 후 에 이 것 을 단 락 해 서 기 동 을 완 료 하 는 방 식 이 다 . 이 방 식 에

의 하 면 전 원 에 서 흐 르 는 기 동 전 류 는 변 압 기 의 전 압 탭 % 의 2승 으 로 감 소 하 고 , 기 동 토

르 크 도 이 탭 %의 2승 으 로 감 소 하 기 때 문 에 양 호 한 기 동 특 성 을 얻 을 수 있 지 만 다 른

방 법 에 비 하 여 설 비 비 가 많 다 .

6.2 권선형 유도전동기의 기동방법

권 선 형 유 도 전 동 기 는 각 상 의 2차 권 선 이 슬 립 링 에 각 각 접 속 되 어 있 고 슬 립 링

을 통 해 서 각 상 권 선 과 직 렬 로 외 부 저 항 을 가 할 수 있 기 때 문 에 저 항 에 따 라 전 류

를 제 한 하 여 큰 토 르 크 로 기 동 할 수 있 다 . 그 림 8.2는 2차 저 항 기 의 저 항 치 를 파 라

메 타 로 한 경 우 의 슬 립 — 토 르 크 특 성 , 전 류 특 성 을 나 타 낸 것 이 다 . 전 동 기 토 르 크 의

313

수 하 특 성 에 의 해 슬 립 의 감 소 와 함 께 토 르 크 가 감 소 하 기 때 문 에 속 도 가 증 가 함 에 따

라 기 동 저 항 을 감 소 하 여 항 상 거 의 일 정 한 토 르 크 로 기 동 할 수 있 도 록 적 당 히 설 계

한 가 감 저 항 기 가 사 용 된 다 .

예 를 들 면 그 림 8.2에 서 펌 프 소 요 토 르 크 를 TL이 라 하 면 전 동 기 는 그 림 중 에 서 곡 선

a, b, c,ㆍ ㆍ ㆍ , m , ㆍ ㆍ ㆍ , 1점 은 2차 저 항 기 의 절 환 점 이 된 다 . 운 전 상 태 에 서 는 저 항

기 를 모 두 단 락 하 든 지 또 는 브 러 쉬 를 인 양 하 여 슬 립 링 이 있 는 곳 까 지 단 락 하 는 장 치

가 취 부 되 어 있 다 .

그 림 8.2 권 선 형 유 동 전 동 기 의 비 례 추 이

6.3 동기전동기의 기동방법

동 기 전 동 기 는 보 통 농 형 전 동 기 와 같 은 기 동 권 선 (제 동 권 선 이 라 한 다 )을 갖 고 있 기

때 문 에 농 형 유 도 전 동 기 와 같 은 식 으 로 기 동 하 고 회 전 수 가 거 의 동 기 속 도 까 지 도 달 했

을 때 계 자 권 선 에 직 류 여 자 를 가 해 서 동 기 화 한 다 . 이 때 처 음 으 로 동 기 전 동 기 로 서

운 전 되 어 동 기 속 도 에 달 한 다 . 이 동 기 화 할 때 토 르 크 를 인 입 토 르 크 라 하 고 , 펌 프

의 필 요 토 르 크 GD² 에 따 라 달 라 진 다 . 따 라 서 동 기 전 동 기 로 기 동 할 경 우 에 는 기 동

토 르 크 와 인 입 토 르 크 의 양 쪽 을 검 토 할 필 요 가 있 다 . 또 기 동 전 류 는 정 격 전 류 의 4∼

6배 정 도 되 기 때 문 에 농 형 전 동 기 와 같 은 기 동 방 식 을 검 토 해 야 한 다 .

314

7. 효성 모타 소개

7.1 절연계통과 외피에 의한 보호정도

범 례 ) DP=방 적 형 (Drip- Proof)

TE=전 폐 형 (T otally- Enclos ed)

EP=방 폭 형 (Ex plos ion - Proof)

7.2 유용한 지식

1) 전 동 기 의 앞 쪽 은 풀 리 쪽 의 반 대 쪽 이 다 .

2) 단 자 박 스 (Con duit Box)의 위 치 는 앞 쪽 에 서 보 아 우 측 에 있 는 것 을 표 준 으 로 하

여 수 용 가 의 요 구 에 따 라 좌 측 으 로 할 수 도 있 다 .

3) 회 전 방 향 즉 시 계 방 향 이 냐 반 시 계 방 향 이 냐 의 결 정 은 항 상 전 동 기 를 앞 쪽 (반 부

하 측 )에 서 보 았 을 때 를 기 준 으 로 한 다 .

4) 기 동 회 전 력 은 전 압 이 공 급 된 전 동 기 가 정 지 상 태 에 서 돌 려 고 하 는 힘 으 로 전 부

하 회 전 력 의 백 분 율 로 그 것 을 나 타 낸 다 .

5) 기 동 전 류 ( Inrus h)는 전 압 이 공 급 되 고 있 을 때 정 지 상 태 에 서 전 원 으 로 부 터 흘 러

들 어 가 는 전 류 의 양 이 다 . 그 것 은 보 통 전 압 을 공 급 했 을 때 통 상 적 으 로 NEMA

Des ign B.C 전 동 기 의 명 판 부 하 전 류 치 의 5.5∼ 7배 의 값 을 갖 는 다 .

7.3 유용한 공식

전부하전류 = H P 746E ff P F 3 E

( 3상전동기에대하여 )

T BTE 형

자 성 의 먼 지 를 가 진 옥 내 (자 동 차 공 장 에 서 기 계 기 구 등 )

먼 지 , 펄 프 등 의 물 질 이 많 고 습 기 가 많 아 축 축 한 곳

도 전 성 이 있 고 건 조 하 여 폭 발 성 이 아 닌 먼 지 , 끄 름 이 있 는 곳

TBDP 형잘 정 리 된 공 장 , 상 점 , 엘 리 베 이 터 , 분 리 된 전 동 기 실 로 서 비 교 적

깨 끗 하 고 건 조 한 위 치

T BEF 형폭 발 성 의 대 기 KSC 0906(JIC 0903), 제 2종 장 소 , 폭 발 등 급 1급 ,

발 화 도 (G₁ ,G₂ 및 G₃ )

315

전부하전류 = H P 746E ff P F E

( 단상전동기에대하여 )

입 력( K V A ) =E I 3

1000 ( 3상전동기에대하여)

입 력( K V A ) =E I1000

( 단상전동기에대하여)

입 력( K W) = K V A 입력 P F

출 력( H P ) =K W입력 E ff

0. 746주 ) E : 선 간 전 압

출 력( H P ) =회전력 rpm

746I : 선 전 류

전부하T orque = HP 746rpm

PF : 역 률

역 률 = K W입력K V A 입력

Eff : 효 율

7.4 전동기 기동방법의 비교

주 ) 단 자 전 압 , 기 동 회 전 력 , 선 전 류 는 정 격 전 압 직 입 기 동 시 에 대 한 백 분 율 임 .

기 동 방 식 단 자 전 압 기 동 회 전 력 선 전 류

전 전 압 기 동 100 100 100

Y- 기 동 57.7 33.3 33.3

기 동 보 상 기 80% T AP 80 64 68

기 동 보 상 기 65% T AP 65 42 46

기 동 보 상 기 50% T AP 50 25 30저 항 기 동 일 반 (전 동 기 측 전 압 을

선 전 압 의 80%되 게 조 정 )80 64 80

리 액 터

50% T AP 50 25 50

45% T AP 45 20 45

37.5% T AP 37.5 14 37.5

PART WINDING 기 동 (단 ,저 속

에 서 만 ) 75% WINDING100 75 75

50% WINDING 100 50 50

316

7.5 전동기 프레임 적용표(효성전동기 , 신KS기준)

동 력 3 × 60HZ× 2P× T E 3 × 6HZ× 4P× TE비

고KW HP Fr .No. 외 형 도 번

축 경

(mm )

Fr .No 외 형 도 번

축 경

(m m)

0.75 1 80 SMK0007H01 19 80 SMK0007H01 19

(신 )KS

직 결 식

벨 트 식

겸 용

1.5 2 90L SMK0007H02 24 90L SMK0007H02 24

2.2 3 90L SMK0007H02 28 100L SMK0007H03 28

3.7 5 112M SMK0007H05 28 112M SMK0007H05 28

5.5 7.5 132S SMK0007H06 38 132S SMK0007H06 38

7.5 10 132S SMK0007H06 38 132M SMK0007H07 38

11 15 160M SMK0007H08 42 160M SMK0007H08 42

15 20 160M SMK0007H08 42 160L SMK0007H09 42

18.5 25 160L SMK0007H09 42 180M SMK0007H10 48

22 30 180M MMA21- NS- 1101 48 180M SMK0007H10 48

30 40 180L MMA21- OS- 1101 55 180L MMA21- QS- 1001 55

37 50 200L MMA21- QS- 1101 55 200L MMA21- QS- 1001 60

45 60 225S MMD21- RS- 1101 55 225S MMD21- RS- 1001 60

직 결 식

55 75 225M MMD21- SS- 1101 55 225M MMA21- SS- 1001 60

75 100 250M MMA21- US- 1101 55 250M MMA21- US- 1101 55

90 125 280S MMA21- VS- 1101 60 280S MMA21- VS- 1101 60

110 150 280M MMA21- WS - 1101 60 280M MMA21- WS- 1101 60

132 175 280L MMA21- XS- 1101 60 280L MMA21- XS- 1101 60

150 200 280L MMA21- XS- 1101 60 280L MMA21- XS- 1001 60

317

7.6 외형 치수도(효성전동기 , 신KS기준)

318

제 9장 베어링과 축봉장치

1 . 베 어 링

베 어 링 에 는 축 과 베 어 링 의 상 대 운 동 의 종 류 에 따 라 미 끄 럼 베 어 링 (Sliding

Bear ing)과 구 름 베 어 링 (Rolling Bearing)의 두 가 지 가 있 음 은 잘 알 려 져 있 는 사 실 이

다 . 이 들 의 베 어 링 에 는 각 각 특 징 이 있 고 , 서 로 장 ㆍ 단 점 을 가 지 고 있 다 .

표 9.1 미 끄 럼 과 구 름 베 어 링 의 비 교

일 반 적 으 로 미 끄 럼 베 어 링 은 내 충 격 성 이 크 므 로 충 격 이 있 는 중 하 중 에 적 합 하 나

구 름 베 어 링 은 기 계 의 정 밀 도 를 향 상 시 킬 수 있 고 규 격 이 통 일 되 어 있 으 므 로 호 환

성 이 좋 으 며 윤 활 을 쉽 게 할 수 도 있 어 도 많 은 기 계 는 구 름 베 어 링 을 채 용 하 고 있

다 . 펌 프 에 있 어 서 도 왕 복 펌 프 와 같 이 충 격 하 중 이 있 는 것 을 제 외 하 고 는 거 의 구

름 베 어 링 을 쓰 고 있 다 .

1 .1 미 끄 럼 베 어 링

1) 경 방 향 하 중 을 받 는 베 어 링

횡 축 펌 프 의 경 방 향 하 중 을 받 는 베 어 링 으 로 서 종 래 는 거 의 유 륜 급 유 슬 리 브 베 어 링

이 사 용 되 었 다 . 그 러 나 , 소 형 펌 프 는 물 론 대 형 펌 프 에 서 도 크 기 를 작 게 하 기 위 하 여

구 름 베 어 링 이 널 리 사 용 되 고 있 으 며 , 대 형 중 하 중 의 펌 프 에 서 는 미 끄 럼 베 어 링 에 윤

활 유 를 강 제 주 입 하 는 방 식 이 채 용 되 고 있 다 . 또 선 박 용 펌 프 , 종 축 펌 프 등 에 는 고

무 , 견 질 (繭質 )목 재 , 합 성 수 지 등 으 로 베 어 링 메 탈 을 구 성 한 미 끄 럼 베 어 링 이 널 리

사 용 되 고 있 다 .

a) 유 륜 급 유 의 슬 리 브 베 어 링

축 경 보 다 큰 경 을 갖 는 유 륜 은 상 부 에 서 축 면 에 접 촉 하 며 , 하 부 에 서 는 오 일 챔 버 에

종 류 정 밀 도 윤 활 외 형 치 수 수 명 내 식 성 수 중 사 용 마 찰 계 수

미 끄 럼

베 어 링

나 쁘 다 재 료 에 따 라 서 는

불 필 요

길 다 길 다 재 료 에 따 라

있 슴

가 크 다

구 름

베 어 링

좋 다 필 요 짧 다 짧 다 베 어 링 강 으

로 한 정

불 가 작 다

319

잠 겨 서 , 축 회 전 에 따 라 서 축 면 에 기 름 을 분 반 하 는 작 용 을 한 다 . 축 에 도 달 한 기 름 의

일 부 는 베 어 링 면 에 서 윤 활 작 용 을 행 하 고 , 나 머 지 는 축 면 에 서 열 을 흡 수 하 고 오 일 챔

버 로 되 돌 아 가 방 열 하 므 로 서 , 마 찰 면 의 냉 각 작 용 을 한 다 . 베 어 링 메 탈 은 주 철 , 주 강 ,

청 동 등 의 대 금 (臺金 )에 주 입 한 화 이 트 메 탈 또 는 청 동 으 로 제 작 되 는 일 이 많 다 . 기

름 의 양 이 너 무 많 으 면 유 륜 이 헛 되 이 기 름 을 교 반 (攪拌 )하 여 오 히 려 온 도 상 승 을 일

으 키 는 원 인 이 되 고 , 또 베 어 링 챔 버 로 부 터 의 기 름 누 출 의 염 려 도 있 기 때 문 에 일 반

적 으 로 유 륜 이 기 름 에 잠 기 는 정 도 는 유 륜 경 의 약 1/5을 최 대 로 한 다 . 사 용 하 는 기 름

은 점 조 유 가 아 닌 한 특 히 제 한 할 필 요 는 없 으 나 Machine유 , Dy nam o유 정 도 가 적 당

하 다 .

b ) 강 제 윤 활 의 미 끄 름 베 어 링

오 일 펌 프 에 의 해 서 비 교 적 다 량 의 기 름 을 직 접 마 찰 면 으 로 보 내 는 구 조 이 고 , 윤

활 에 필 요 로 하 는 양 이 상 의 기 름 을 보 내 어 열 의 흡 수 방 출 을 유 효 하 게 행 하 는 것 이

다 . 이 방 법 에 서 는 마 찰 면 에 서 항 시 확 실 하 게 윤 활 을 유 지 할 수 있 기 때 문 에 고 속 인

경 우 라 던 가 중 하 중 일 때 에 적 합 하 다 . 오 일 펌 프 에 서 발 생 하 는 유 압 은 1.5kg / 이 하 이

고 보 통 0.8kg / 정 도 로 마 찰 면 에 보 내 지 고 있 다 .

c) 수 윤 활 미 끄 름 베 어 링

일 반 적 으 로 베 어 링 에 걸 리 는 하 중 을 그 투 사 면 적 (베 어 링 직 경 × 베 어 링 길 이 )으 로

나 눈 값 을 베 어 링 압 력 이 라 하 는 데 , 목 재 , 고 무 , 합 성 수 지 등 의 비 금 속 베 어 링 은 금

속 베 어 링 에 비 하 여 베 어 링 허 용 압 력 이 작 다 . 따 라 서 이 들 은 종 축 펌 프 의 방 진 베

어 링 으 로 서 사 용 되 는 일 이 많 다 . 이 외 로 이 들 수 윤 활 베 어 링 은 기 름 이 섞 이 면 않 되

는 음 료 수 수 송 펌 프 , 화 학 공 업 용 펌 프 등 에 적 당 하 다 . 견 질 (堅質 )목 재 로 서 대 표 적 인

것 은 열 대 식 물 대 의 Lig num Vitae(유 창 목 : 열 대 참 나 무 )이 다 . 이 베 어 링 은 곧 은 나 무

결 이 나 오 도 록 가 공 한 단 책 형 (短冊型 )의 나 무 조 각 을 베 어 링 합 금 에 집 어 넣 어 만 든 다 .

물 은 나 무 조 각 사 이 에 주 입 되 어 , 축 회 전 에 따 라 서 베 어 링 면 은 수 윤 활 하 게 된 다 . 선 박

용 에 서 는 횡 축 펌 프 에 도 사 용 되 고 있 다 . 이 베 어 링 은 뻘 이 나 모 래 가 있 을 경 우 에 는

확 실 한 축 밀 봉 장 치 가 필 요 하 고 베 어 링 부 는 항 상 청 수 로 충 만 되 어 있 지 않 으 면 안 된

다 . 또 , 유 창 목 은 물 에 의 한 팽 윤 성 (澎潤性 )도 크 기 때 문 에 , 선 박 용 이 나 종 축 펌 프 의

하 부 베 어 링 과 같 이 항 상 물 에 적 셔 져 있 는 곳 에 서 는 관 계 없 지 만 , 건 조 , 습 윤 이 반 복

되 는 곳 에 는 적 당 치 않 다 .

고 무 베 어 링 은 베 어 링 허 용 압 력 면 에 서 는 유 창 목 보 다 낮 기 때 문 에 오 직 종 축 의

방 진 용 으 로 쓰 이 고 있 다 . 고 무 는 습 윤 상 태 에 서 마 찰 계 수 가 작 고 내 마 모 성 이 크 며 , 고

320

무 특 유 의 방 진 , 방 음 성 이 있 고 , 또 수 중 의 미 세 한 모 래 에 대 해 서 는 유 창 목 보 다 것

으 로 , 내 면 에 는 큰 홈 을 파 서 윤 활 및 냉 각 용 물 이 자 유 로 이 흐 르 도 록 되 어 있 다 . 보

통 은 천 연 고 무 로 만 들 어 져 있 기 때 문 에 소 량 의 광 유 에 도 접 착 된 다 . 또 내 열 성 이 적

어 50 이 상 의 물 에 는 적 당 치 않 다 . 오 늘 날 에 는 합 성 섬 유 베 어 링 도 제 작 되 고 있 으 며 ,

충 분 한 내 유 성 의 것 도 구 할 수 있 도 록 되 었 다 . 나 일 론 , 비 닐 등 의 합 성 수 지 베 어 링 도

점 점 실 용 적 으 로 공 급 되 고 있 다 . 합 성 수 지 에 흑 연 을 넣 어 만 든 베 어 링 은 유 지 를 함

유 한 유 창 목 과 같 이 , 그 자 체 에 윤 활 성 이 있 고 , 단 시 간 이 라 면 윤 활 수 가 없 어 도 지 장

이 없 다 . 이 에 반 하 여 고 무 베 어 링 은 잠 시 라 도 윤 활 수 가 부 족 하 면 곧 누 러 붙 기 때 문

에 충 분 한 주 의 가 필 요 하 다 . 합 성 수 지 베 어 링 중 에 는 100 정 도 의 온 도 에 서 연 속

운 전 하 여 도 지 장 이 없 는 것 이 있 고 , 특 수 용 도 에 서 는 대 단 히 도 움 이 된 다 .

d) 그 리 스 윤 활 의 미 끄 름 베 어 링

그 리 스 의 사 용 목 적 은 마 찰 면 의 냉 각 이 아 니 고 , 오 직 마 모 감 소 와 방 진 (防塵 ) 때 문

이 다 . 소 형 펌 프 의 베 어 링 은 그 리 스 윤 활 로 충 분 하 고 보 통 그 리 스 캡 으 로 주 입 한 다 .

대 형 펌 프 에 서 그 리 스 윤 활 을 하 고 있 는 것 은 축 류 펌 프 , 사 류 펌 프 등 의 수 중 베 어

링 이 다 . 이 들 은 펌 프 케 이 싱 내 에 위 치 하 고 있 어 , 주 위 의 물 에 의 하 여 냉 각 효 과 는

충 분 하 기 때 문 이 다 . 그 리 스 는 그 리 스 펌 프 에 의 해 수 동 혹 은 자 동 으 로 송 입 하 고 베

어 링 에 서 더 러 워 진 그 리 스 는 직 접 수 중 으 로 방 출 된 다 . 이 들 그 리 스 는 일 반 적 으 로 약

간 연 질 의 것 이 좋 다 .

2) 스 러 스 트 하 중 을 받 는 베 어 링

스 러 스 트 베 어 링 형 식 에 는 Sliding 두 면 이 병 립 인 것 과 두 면 이 경 사 되 어 있 는 것 이

있 다 . 앞 의 형 식 에 속 하 는 것 에 는 Collar 스 러 스 트 베 어 링 이 있 고 , 뒤 의 형 식 에 속 하

는 것 에 는 미 첼 (Mich ell)식 스 러 스 트 베 어 링 이 있 다 . Collar 스 러 스 트 베 어 링 은

Sliding면 이 병 행 한 두 면 이 기 때 문 에 유 막 의 발 생 이 비 교 적 불 량 하 고 , 높 은 베 어 링 압

력 을 허 용 할 수 없 으 므 로 최 근 에 는 펌 프 에 거 의 사 용 하 지 않 고 있 다 . 미 첼 식 스 러 스

트 베 어 링 은 오 늘 날 펌 프 에 사 용 되 는 스 러 스 트 베 어 링 으 로 서 는 가 장 고 급 이 며 , 고 속

도 , 대 추 력 하 중 인 경 우 에 는 오 직 이 형 이 채 용 되 고 있 다 . 단 주 의 해 야 할 것 은 스 러

스 트 볼 베 어 링 은 정 역 (正逆 ) 어 느 회 전 방 향 에 서 도 지 장 이 없 지 만 미 첼 식 은 역 회 전

으 로 큰 하 중 을 받 는 것 은 금 해 야 한 다 .

321

1.2 구름 베어링

1) 베 어 링 의 형 식

그 림 9.1 로 울 러 베 어 링 의 형 식

322

그 림 9 .2 구 름 베 어 링 의 명 칭

2) 형 식 별 특 성

a) 깊 은 홈 볼 베 어 링 (Deep Groove Ball Bear ing )

깊 은 홈 볼 베 어 링 은 비 분 리 형 의 레 이 디 얼 베 어 링 으 로 서 비 교 적 견 고 하 며 , 일 반 적

으 로 널 리 쓰 이 는 대 표 적 인 형 식 의 베 어 링 이 다 . 이 베 어 링 은 경 방 향 (徑方向 )하 중 과

축 방 향 (軸方向 )하 중 또 는 그 합 성 하 중 의 어 느 쪽 에 도 견 딜 수 있 고 고 속 회 전 에 도 적

합 하 며 구 조 가 간 단 하 고 제 작 이 용 이 한 것 이 특 징 이 다 . 접 촉 및 비 접 촉 형 시 일 (Seal)

이 나 비 접 촉 형 시 일 드 (Shield)가 부 착 된 것 은 내 부 에 주 입 된 구 리 스 로 자 체 윤 활 하 며

구 리 스 의 수 명 과 베 어 링 의 수 명 과 는 밀 접 한 관 계 가 있 어 보 통 - 20 에 서 +100 사

이 에 서 사 용 한 다 . 또 한 스 냅 링 홈 을 외 륜 에 내 고 스 냅 링 을 붙 여 설 치 상 하 우 징 구 조

를 간 단 하 게 해 야 하 는 경 우 에 사 용 하 는 것 도 있 다 . 내 륜 과 외 륜 의 상 대 적 인 경 사 는

내 부 클 리 어 런 스 와 하 중 에 따 라 좌 우 되 며 정 상 적 인 운 전 상 태 에 서

323

대 체 로 8′ ∼ 16′ 정 도 까 지 허 용 된 다 .

b ) 매 그 니 토 베 어 링 (Mag neto Bearin g)

이 베 어 링 은 외 륜 이 분 리 될 수 있 는 분 리 형 베 어 링 으 로 외 륜 의 한 쪽 에 만 턱 이 있

고 , 다 른 쪽 은 원 통 형 으 로 되 어 있 어 온 도 차 에 의 한 축 길 이 의 변 화 를 흡 수 할 수 있 고

클 리 어 런 스 가 없 이 조 립 할 수 도 있 다 . 보 통 2개 를 반 대 방 향 으 로 짝 지 어 사 용 한 다 . 내

륜 과 외 륜 은 호 환 성 이 있 어 서 각 각 축 이 나 하 우 징 에 설 치 할 수 있 으 므 로 모 두 억 지

끼 워 맞 춤 할 수 있 다 . 보 통 소 형 으 로 제 작 되 어 발 전 기 , 자 이 로 (Gyro)등 에 사 용 한 다 .

c) 앵 귤 러 콘 택 트 볼 베 어 링 (Ang ular Contact Ball Bear ing )

단 열 과 복 열 의 두 종 류 로 나 뉘 어 지 는 데 , 단 열 앵 귤 러 콘 택 트 볼 베 어 링 은 비 분 리

형 으 로 서 기 본 접 촉 각 은 40 이 며 15° ,30° 인 것 도 있 다 . 이 때 접 촉 각 이 커 지 면 축 방

향 하 중 의 부 하 능 력 이 커 지 게 되 므 로 접 촉 각 이 작 은 쪽 이 고 속 회 전 에 유 리 하 다 . 이 것

은 합 성 하 중 (경 방 향 하 중 과 축 방 향 하 중 )을 받 을 수 있 으 며 축 방 향 하 중 은 높 은 턱

쪽 으 로 만 받 을 수 있 으 므 로 두 개 를 짝 지 어 사 용 하 거 나 다 른 베 어 링 에 덧 붙 여 사 용

한 다 .

d) 자 동 조 심 볼 베 어 링 (Self- Alig ning Ball Bearing )

이 베 어 링 은 내 륜 에 두 개 의 분 리 된 회 도 (回道 )가 있 고 , 외 륜 은 구 면 으 로 된 공 용

회 도 를 가 지 는 비 분 리 형 베 어 링 으 로 서 허 용 경 사 각 이 비 교 적 큰 경 우 에 사 용 한 다 .(최

대 4° ). 이 베 어 링 의 부 하 능 력 은 그 다 지 크 지 않 다 . 특 히 외 륜 회 도 의 곡 율 중 심 은

베 어 링 의 중 심 과 일 치 한 다 . 내 륜 내 경 이 원 통 형 인 것 과 테 이 퍼 형 인 것 이 있 다 .

e) 원 통 로 울 러 베 어 링 (Cy linder ical Roller Bear ing )

이 베 어 링 은 분 리 형 레 이 디 얼 베 어 링 으 로 턱 의 유 무 와 배 열 에 따 라 형 식 이 분 류 된

다 . N형 과 NU형 은 각 각 외 륜 과 내 륜 에 양 쪽 턱 이 모 두 없 는 형 식 으 로 축 이 축 방 향 으

로 자 유 롭 게 움 직 일 필 요 가 있 는 곳 에 설 치 한 다 . NJ형 은 내 륜 의 한 쪽 에 만 턱 이 있 는

것 으 로 축 방 향 하 중 을 한 쪽 으 로 받 을 수 있 으 며 여 기 에 앵 글 링 을 붙 여 서 고 정 형 베

어 링 (NF 형 )으 로 쓸 수 도 있 다 . 이 원 통 로 울 러 베 어 링 은 큰 경 방 향 하 중 을 받 으 며 고

속 으 로 회 전 하 는 데 에 적 합 하 다 . 이 큰 부 하 능 력 은 전 동 체 와 회 도 면 이 선 접 촉 을 하

는 데 에 기 인 한 다 . 이 것 은 비 교 적 견 고 한 베 어 링 으 로 허 용 경 사 각 은 2′ ∼ 4′ 이 다 . 내

륜 과 외 륜 은 각 각 따 로 설 치 할 수 있 다 .

f) 자 동 조 심 로 울 러 베 어 링 (Spherical Roller Bearin g)

외 륜 은 구 면 회 도 를 가 지 고 , 내 륜 은 중 간 턱 으 로 분 리 된 이 중 회 도 를 가 지 는 복 열

324

비 분 리 형 베 어 링 이 다 . 전 동 체 는 베 럴 형 로 울 러 이 고 대 칭 , 비 대 칭 의 두 가 지 가 있 으 며

원 통 로 울 러 베 어 링 과 같 이 선 접 촉 을 하 게 되 어 경 방 향 부 하 능 력 이 크 며 허 용 경 사 각

은 최 대 30′ 이 다 . 원 통 구 멍 인 기 본 형 이 외 에 아 답 타 나 빼 냄 슬 리 브 를 사 용 하 여 축

에 설 치 하 는 테 이 퍼 구 멍 형 도 있 다 . 최 대 허 용 속 도 는 원 통 로 울 러 베 어 링 보 다 작 으 며

윤 활 을 적 절 히 해 야 할 필 요 성 도 크 게 요 구 된 다 . 윤 활 은 외 륜 의 윤 활 홈 이 나 윤 활 구

멍 을 통 해 서 한 다 .

g ) 테 이 퍼 로 울 러 베 어 링 (Tapered Roller Bearing )

분 리 형 베 어 링 이 며 내 륜 외 륜 전 동 체 로 구 성 되 어 있 다 . 전 동 체 인 로 울 러 는 내 륜 의

큰 턱 에 의 하 여 안 내 되 면 서 테 이 퍼 진 회 도 를 구 른 다 . 내 륜 과 전 동 체 , 리 테 이 너 를 합 하

여 코 운 어 셈 블 리 라 고 하 며 , 외 륜 과 코 운 어 셈 블 리 는 호 환 성 을 가 지 는 것 이 특 징 이

다 . 이 베 어 링 은 축 방 향 하 중 과 경 방 향 하 중 을 함 께 받 을 수 있 으 며 부 하 능 력 은 상

당 히 커 서 앵 귤 러 콘 택 트 볼 베 어 링 의 두 배 가 넘 으 나 , 최 대 허 용 속 도 는 작 다 . 축 방 향

하 중 은 한 쪽 방 향 으 로 만 받 을 수 있 으 므 로 앵 귤 러 콘 택 트 볼 베 어 링 과 같 은 원 리 로

짝 지 어 사 용 한 다 . 작 용 된 경 방 향 하 중 을 유 도 하 나 이 축 방 향 하 중 은 축 이 충 분 한 강

성 을 가 지 는 경 우 베 어 링 의 배 열 에 의 해 상 쇄 된 다 . 특 히 설 치 할 때 에 는 클 리 어 런 스

를 적 당 히 조 정 하 는 데 에 주 의 를 기 울 이 고 , 온 도 변 화 에 따 른 축 변 형 이 나 클 리 어 런 스

변 화 의 영 향 을 감 소 시 키 기 위 하 여 , 조 립 된 베 어 링 사 이 의 거 리 를 가 능 한 한 가 깝 게

하 는 것 이 바 람 직 하 다 . 최 대 허 용 경 사 각 은 2′ 이 며 이 것 을 넘 으 면 로 울 러 의 모 서 리

나 회 도 의 구 석 부 분 에 응 력 이 집 중 되 어 조 기 파 손 을 일 으 킨 다 .

h ) 스 러 스 트 볼 베 어 링 (Thrust Ball Bear ing)

스 러 스 트 볼 베 어 링 은 분 리 형 베 어 링 으 로 서 고 정 륜 , 회 전 륜 , 전 동 체 및 리 테 이 너 로

구 성 되 어 있 다 . 이 베 어 링 은 축 방 향 하 중 만 을 받 을 수 있 으 며 주 로 저 속 , 중 속 에 서

사 용 된 다 . 경 사 에 는 상 당 히 민 감 하 지 만 축 방 향 으 로 는 견 고 하 게 지 지 할 수 있 는 특 징

이 있 다 . 만 일 의 경 우 , 일 어 날 수 있 는 경 사 의 영 향 을 흡 수 할 수 있 도 록 조 심 자 리 와

셔 를 사 용 하 기 도 한 다 . 한 쪽 방 향 만 의 축 방 향 하 중 을 받 는 단 식 스 러 스 트 베 어 링 과

양 쪽 방 향 의 축 방 향 하 중 을 모 두 받 을 수 있 도 록 한 복 식 스 러 스 트 베 어 링 이 있 다 .

ｉ ) 니 이 들 로 울 러 베 어 링 (Needle Roller Bearing )

이 베 어 링 에 는 길 이 가 직 경 의 3∼ 10배 가 되 는 가 늘 고 긴 로 울 러 가 많 이 들 어 있

다 . 내 경 (또 는 내 접 원 경 )에 비 하 여 외 경 이 작 기 때 문 에 베 어 링 사 용 부 의 소 형 화 경 량

화 가 요 구 되 는 경 우 에 많 이 사 용 된 다 . 내 경 에 비 하 여 폭 이 넓 어 서 레 이 디 얼 하 중 에

325

잘 견 디 며 강 성 이 좋 고 정 밀 도 도 높 다 . 현 재 높 은 정 밀 도 가 요 구 되 는 기 계 에 는 이

베 어 링 으 로 대 체 하 여 가 는 추 세 에 있 다 . 쉘 (Shell)형 과 솔 리 드 (Solid)형 이 있 으 며 리

테 이 너 가 없 는 형 식 도 있 다 .

3) 베 어 링 의 선 정 인 자

a) 하 중

베 어 링 의 선 정 에 있 어 중 요 한 인 자 의 하 나 로 서 외 부 에 서 가 해 지 는 하 중 의 크 기 와

방 향 즉 경 방 향 , 축 방 향 및 이 두 방 향 의 합 성 하 중 을 들 을 수 있 다 . 보 통 깊 은 홈 볼

베 어 링 은 경 방 향 및 축 방 향 의 두 방 향 하 중 을 모 두 받 을 수 있 으 나 로 울 러 베 어 링 에

비 해 부 하 능 력 은 작 다 . 중 하 중 (重荷重 )과 대 형 축 용 베 어 링 으 로 서 는 로 울 러 베 어 링 이

적 당 하 다 . 두 방 향 으 로 가 해 질 때 는 앵 귤 러 콘 택 트 볼 베 어 링 및 테 이 퍼 로 울 러 베 어

링 이 가 장 이 상 적 이 며 한 종 류 의 베 어 링 으 로 합 성 하 중 을 받 을 수 없 는 경 우 에 는 두

개 의 다 른 형 식 의 베 어 링 을 사 용 하 여 각 각 다 른 방 향 의 하 중 을 나 누 어 받 도 록 한 다 .

b ) 베 어 링 사 용 부 위 의 공 간

베 어 링 이 조 립 되 는 주 변 의 공 간 은 설 계 상 제 한 되 어 있 는 경 우 가 많 으 므 로 축 의 크

기 , 하 우 징 의 크 기 , 축 방 향 폭 등 주 위 공 간 의 여 유 를 먼 저 고 려 한 다 음 치 수 표 에 서

사 용 목 적 에 적 당 한 베 어 링 을 선 정 한 다 .

c) 허 용 경 사 각

축 이 나 하 우 징 의 정 밀 도 불 량 , 설 치 불 량 , 축 의 휨 및 처 짐 등 으 로 인 하 여 베 어 링 의

내 ㆍ 외 륜 사 이 에 상 대 적 기 울 어 짐 경 사 가 생 긴 다 . 대 부 분 의 베 어 링 에 서 는 약 간 의 경

사 가 허 용 되 고 있 으 나 앵 귤 러 콘 택 트 볼 베 어 링 이 나 스 러 스 트 볼 베 어 링 에 서 는 전 혀

허 용 되 지 않 으 며 큰 경 사 가 예 상 되 는 곳 에 는 자 동 조 심 볼 베 어 링 이 나 자 동 조 심 로 울

러 베 어 링 , 유 니 트 베 어 링 등 을 사 용 한 다 . 각 형 식 별 베 어 링 의 허 용 경 사 각 은 대 체 로


깊 은 홈 베 어 링 보 통 급 8′

C₃ 급 12′

C₄ 급 16′

자 동 조 심 볼 베 어 링 4°

원 통 로 울 러 베 어 링 2′ ∼ 4′

326

테 이 퍼 로 울 러 베 어 링 2′

자 동 조 심 로 울 러 베 어 링 30′

d) 강 성

베 어 링 이 하 중 을 받 으 면 내 ㆍ 외 륜 과 전 동 체 의 접 촉 부 에 탄 성 변 형 이 생 긴 다 . 그 러

나 축 이 나 하 우 징 의 탄 성 변 형 량 이 나 제 작 공 차 량 에 비 하 여 매 우 작 기 때 문 에 무 시 되

는 것 이 보 통 이 다 . 하 지 만 특 별 히 큰 강 성 이 요 구 되 는 경 우 에 는 원 통 로 울 러 베 어 링 ,

테 이 퍼 앵 귤 러 로 울 러 베 어 링 이 주 로 사 용 되 고 , 두 개 의 앵 귤 러 볼 베 어 링 을 짝 지 어

서 사 용 할 때 에 는 축 방 향 으 로 예 압 을 가 하 여 강 성 을 증 가 시 켜 사 용 하 기 도 한 다 .

e) 분 해 및 조 립

비 교 적 분 해 ㆍ 조 립 이 많 이 행 하 여 지 는 기 계 에 는 분 리 가 손 쉬 운 원 통 로 울 러 베 어

링 (N, NJ刑 ), 니 이 들 로 울 러 베 어 링 , 테 이 퍼 로 울 러 베 어 링 등 이 적 당 하 며 테 이 퍼 구

멍 형 베 어 링 은 슬 리 브 와 록 너 트 를 사 용 하 면 빠 른 시 간 에 쉽 게 분 해 ㆍ 조 립 할 수 있

다 .

f) 회 전 정 밀 도

모 든 형 식 의 베 어 링 에 대 해 서 는 보 통 급 의 정 밀 도 가 규 정 되 어 있 어 일 반 적 으 로 가

장 널 리 사 용 된 다 . 특 별 히 높 은 회 전 정 밀 도 가 요 구 되 는 곳 에 는 주 로 깊 은 홈 볼 베 어

링 , 앵 귤 러 콘 택 트 볼 베 어 링 , 원 통 로 울 러 베 어 링 이 적 합 하 다 .

g ) 회 전 소 음

베 어 링 이 고 정 밀 급 일 수 록 소 음 이 적 도 록 제 작 되 어 있 고 , 소 음 이 문 제 시 되 는 경 우

에 는 깊 은 홈 볼 베 어 링 이 적 합 하 다 .

h ) 허 용 회 전 수

베 어 링 의 허 용 회 전 수 와 내 부 구 조 와 는 밀 접 한 관 계 가 있 으 며 베 어 링 내 부 에 발 생 하

는 마 찰 열 , 한 계 운 전 온 도 , 윤 활 및 냉 각 방 식 , 베 어 링 의 형 식 , 리 테 리 너 의 형 식 및 재

료 등 이 간 과 할 수 없 는 주 된 인 자 들 이 다 . 일 반 적 으 로 경 하 중 용 소 형 베 어 링 이 중 하 중

용 대 형 베 어 링 보 다 고 속 회 전 에 적 합 하 다 . 경 방 향 하 중 을 받 으 며 고 속 회 전 하 는 경 우

에 는 깊 은 홈 볼 베 어 링 , 원 통 로 울 러 베 어 링 등 이 적 합 하 며 합 성 하 중 을 받 는 경 우

에 는 앵 귤 러 콘 택 트 볼 베 어 링 이 적 합 하 다 .

4) 베 어 링 의 설 치

a) 설 치 시 의 주 의 점

베 어 링 은 정 밀 한 기 계 부 품 이 므 로 취 급 에 상 당 한 주 의 를 요 하 며 여 러 가 지 조 건 을

327

328

329

충 분 히 검 토 하 여 적 당 한 방 법 으 로 설 치 하 여 야 한 다 . 베 어 링 이 조 기 파 손 을 일 으 키 지

않 고 완 전 하 게 작 동 하 기 위 해 서 는 베 어 링 을 설 치 할 때 적 당 한 방 법 과 작 업 조 건 이 필

요 하 다 . 설 치 는 먼 지 가 없 고 건 조 하 며 기 계 등 에 서 발 생 하 는 불 순 물 에 오 염 될 위 험 이

없 는 장 소 에 서 하 여 야 한 다 . 베 어 링 의 포 장 은 설 치 작 업 직 전 에 풀 어 서 더 러 워 지 지

않 도 록 하 며 특 별 한 경 우 가 아 니 면 베 어 링 에 도 포 된 방 청 유 를 닦 아 내 지 않 아 도 된

다 . 또 , 설 치 부 분 의 다 른 부 품 도 모 두 청 결 하 게 하 도 록 주 의 해 야 하 며 사 용 할 구 리 스

나 오 일 은 특 히 오 염 에 주 의 하 여 야 한 다 . 이 런 조 건 하 에 서 설 치 부 분 의 치 수 나 형 상

의 정 밀 도 를 측 정 하 고 규 정 된 끼 워 맞 춤 에 의 해 설 치 하 면 만 족 한 기 능 과 수 명 을 발 휘

할 수 있 게 된 다 . 설 치 시 에 유 의 할 사 항 은 다 음 과 같 다 .

ㆍ 베 어 링 의 설 치 에 관 련 되 는 부 분 은 깨 끗 해 야 한 다 .

ㆍ 치 수 의 검 토 , 관 련 되 는 부 분 의 마 무 리 작 업

ㆍ 설 치 공 구 의 점 검

ㆍ 설 치 방 법 의 검 토

ㆍ 설 치 후 검 사

ㆍ 윤 활 제 의 적 당 한 선 택

b ) 설 치 방 법

가 ) 원 통 구 멍 일 때

ｉ ) 프 레 스 에 의 한 방 법

베 어 링 은 프 레 스 등 소 정 의 기 구 를 사 용 하 여 설 치 하 는 것 이 좋 다 . 작 은 베 어 링 은

축 이 나 , 하 우 징 에 그 대 로 설 치 하 며 (그 림 9.3.a) 적 당 한 프 레 스 가 없 으 면 나 무 망 치 를

가 볍 게 두 드 려 서 설 치 하 며 (그 림 9.3.b) 이 때 힘 을 베 어 링 에 균 일 하 게 작 용 시 키 기 위

해 서 는 슬 리 브 를 사 용 하 는 것 이 좋 다 . 내 , 외 륜 을 축 과 하 우 징 에 동 시 에 설 치 할 때 에

는 내 , 외 륜 을 가 지 런 하 게 설 치 해 야 하 므 로 홈 이 파 진 원 판 을 슬 리 브 밑 에 대 고 압

입 한 다 . (그 림 9.3.c, 9.3.d)

(a) ( b) (c) (d )

그 림 9.3

330

ⅱ ) 열 팽 창 에 의 한 방 법

베 어 링 이 크 거 나 , 프 레 스 로 끼 워 맞 춤 할 때 압 입 력 이 상 당 히 커 서 설 치 할 때 손 상

이 생 길 위 험 이 있 을 때 에 는 가 열 하 여 팽 창 시 킨 후 설 치 한 다 . 가 열 은 기 름 통 에 서 유

온 80∼ 120 정 도 로 하 여 야 하 며 이 방 법 은 기 름 통 안 에 망 이 나 갈 고 리 를 넣 어 가 열

하 면 (그 림 9.4.a , 9.4.b)베 어 링 이 균 일 하 게 가 열 되 고 불 순 물 의 침 입 도 방 지 할 수 있 는

이 점 도 있 다 . 가 열 후 에 는 깨 끗 한 헝 겊 으 로 기 름 을 닦 아 내 고 바 로 끼 워 맞 춤 할 자 리 에

기 울 지 않 도 록 견 고 하 게 밀 어 붙 여 서 냉 각 된 후 에 축 의 턱 과 베 어 링 사 이 에 틈 이 없

게 한 다 . 이 때 조 금 씩 회 전 시 키 며 힘 을 가 하 면 효 과 가 있 다 .

베 어 링 을 고 열 의 판 위 에 서 가 열 하 는 경 우 도 있 으 나 이 것 은 균 일 하 게 가 열 되 지 않

기 때 문 에 바 람 직 하 지 못 하 며 용 접 기 로 가 열 하 는 것 은 균 일 하 게 가 열 되 지 도 않 을 뿐

더 러 온 도 를 조 정 하 기 도 어 렵 기 때 문 에 피 하 는 것 이 좋 다 . 시 일 이 나 시 일 드 가 붙 어

있 는 베 어 링 은 가 열 하 면 그 리 스 가 새 거 나 오 일 이 들 어 가 거 나 시 일 이 파 손 되 는 위 험

이 있 으 므 로 기 름 통 에 서 가 열 하 면 안 된 다 .

나 ) 테 이 퍼 구 멍 일 때

테 이 퍼 구 멍 인 베 어 링 원 통 축 에 아 답 타 슬 리 브 나 빼 냄 슬 리 브 를 사 용 하 여 설 치 하

지 만 테 이 퍼 축 에 직 접 설 치 하 는 수 가 있 다 . 하 중 이 커 질 수 록 테 이 퍼 축 의 끼 워 맞 춤

은 보 다 강 성 이 큰 억 지 끼 워 맞 춤 을 한 다 . 이 때 내 륜 이 늘 어 나 게 되 어 클 리 어 런 스

를 감 소 시 키 므 로 설 치 하 기 전 의 클 리 어 런 스 는 테 이 퍼 구 멍 베 어 링 이 원 통 구 멍 베 어 링

보 다 크 다 . 자 동 조 심 로 울 러 베 어 링 의 클 리 어 런 스 는 휠 러 게 이 지 (Feeler Gaug e)로 측

정 할 수 있 으 나 , 자 동 조 심 볼 베 어 링 의 경 우 는 휠 러 게 이 지 로 는 측 정 할 수

331

없 으 므 로 이 때 는 축 방 향 변 위 를 먼 저 측 정 하 고 기 본 테 이 퍼 가 1:12인 경 우 축 방 향

내 부 클 리 어 런 스 감 소 의 비 가 15:1이 라 는 관 계 로 부 터 그 감 소 량 을 환 산 할 수 있 다 .

설 치 후 클 리 어 런 스 는 설 치 전 의 40∼ 50%가 되 게 되 어 있 다 . 테 이 퍼 면 에 얇 게 기 름 을

바 르 면 원 활 하 게 설 치 할 수 있 다 . 그 러 나 너 무 많 이 바 르 면 운 전 중 에 슬 리 브 나 내 륜

에 그 리 이 프 현 상 이 일 어 날 위 험 이 있 으 므 로 주 의 한 다 . 앵 귤 러 콘 텍 트 볼 베 어 링 이

나 테 이 퍼 로 울 러 베 어 링 은 설 치 후 에 클 리 어 런 스 가 결 정 된 다 . 이 런 베 어 링 들 은 두

개 를 짝 지 어 설 치 하 는 것 이 보 통 이 기 때 문 에 한 쪽 베 어 링 이 축 방 향 으 로 움 직 이 게

되 면 다 른 쪽 베 어 링 에 클 리 어 런 스 를 증 가 시 키 거 나 예 압 을 주 게 된 다 . 클 리 어 런 스 를

주 는 가 예 압 을 주 는 가 는 운 전 조 건 에 따 라 결 정 되 는 문 제 이 며 정 상 운 전 상 태 에 도 달

하 였 을 때 의 클 리 어 런 스 가 0에 가 까 운 것 이 바 람 직 하 다 . 온 도 가 증 가 하 게 되 면 대 개

클 리 어 런 스 가 줄 어 들 기 때 문 에 이 것 을 고 려 하 여 설 치 시 에 적 당 한 클 리 어 런 스 나 예 압

을 주 어 야 한 다 . 축 방 향 클 리 어 런 스 는 하 우 징 에 고 정 된 다 이 얼 게 이 지 (Dial Gaug e)로

측 정 한 다 . 테 이 퍼 로 울 러 베 어 링 을 측 정 할 때 는 로 울 러 가 제 자 리 를 잡 을 수 있 도 록

몇 회 돌 려 주 고 측 정 하 면 좋 다 .

c) 설 치 후 의 검 사

설 치 가 끝 난 후 에 는 설 치 가 올 바 르 게 되 었 는 가 를 검 사 해 야 된 다 . 만 일 베 어 링 의

설 치 가 잘 못 되 어 있 으 면 베 어 링 에 파 손 위 험 이 따 르 고 윤 활 이 제 대 로 되 어 있 지 않 으

면 용 착 의 위 험 이 있 으 므 로 검 사 시 에 는 회 전 수 를 갑 자 기 높 이 지 말 고 속 도 를 서 서 히

상 승 시 키 면 서 검 사 해 야 한 다 . 설 치 후 에 는 주 로 다 음 과 같 은 점 을 검 사 한 다 .

ㆍ 손 으 로 돌 리 면 서 촉 감 을 검 사 (먼 지 , 흠 집 )

ㆍ 손 으 로 돌 리 면 서 회 전 토 르 크 검 사 (조 립 불 량 )

ㆍ 동 력 을 연 결 하 여 소 음 검 사 (먼 지 , 흠 집 , 윤 활 불 량 , 잔 류 내 부 클 리 어 런 스 )

ㆍ 동 력 을 연 결 하 여 온 도 상 승 검 사 (윤 활 불 량 , 조 립 불 량 )

첫 번 째 항 과 두 번 째 항 은 대 형 베 어 링 에 해 당 되 며 속 도 를 단 계 적 으 로 올 려 가 면 서

여 러 가 지 속 도 에 서 검 사 한 다 .

5) 윤 활

구 름 베 어 링 은 금 속 과 금 속 이 접 촉 하 면 서 회 전 하 기 때 문 에 소 음 ㆍ 마 모 ㆍ 발 열 등 이

발 생 하 므 로 이 를 방 지 하 기 위 하 여 오 일 이 나 그 리 스 를 사 용 하 여 윤 활 하 며 특 별 한 경

우 에 는 고 체 윤 활 제 를 사 용 하 기 도 한 다 . 윤 활 제 의 양 이 나 종 류 는 온 도 범 위 , 운 전 속 도

등 에 의 하 여 정 해 지 며 , 윤 활 제 도 수 명 이 다 하 거 나 오 물 의 침 입 으 로 더 러 워 지 면

332

성 능 이 떨 어 지 기 때 문 에 적 당 한 간 격 으 로 교 환 하 거 나 재 급 유 하 여 야 한 다 .

a) 윤 활 의 목 적

윤 활 의 목 적 은 베 어 링 내 부 의 마 찰 ㆍ 마 모 를 줄 이 고 용 착 (S eizure)을 방 지 하 기 위 한

것 이 며 그 효 용 은 다 음 과 같 다 .

가 ) 베 어 링 의 부 품 인 레 이 스 , 전 동 체 . 리 테 이 너 가 서 로 접 촉 하 는 부 분 에 서 금 속 끼 리

직 접 닿 지 않 도 록 하 여 마 찰 , 마 모 를 감 소 시 킨 다 .

나 ) 접 촉 면 이 충 분 히 윤 활 되 어 있 으 면 베 어 링 의 수 명 이 길 어 지 지 만 , 점 도 가 낮 거 나

유 막 의 두 께 가 얇 으 면 수 명 이 짧 아 진 다 .

다 ) 순 환 급 유 등 에 의 하 여 내 부 에 서 발 생 한 열 을 방 출 시 켜 베 어 링 의 과 열 을 방 지 하 고

윤 활 유 자 신 의 성 능 저 하 도 방 지 한 다 .

라 ) 이 물 (異物 )의 침 입 을 막 고 녹 이 나 부 식 을 방 지 한 다 .

b ) 그 리 스 윤 활

보 통 의 속 도 , 온 도 , 하 중 조 건 에 서 사 용 하 는 베 어 링 에 는 구 리 스 윤 활 이 많 이 사 용 된

다 . 그 리 스 는 적 당 한 밀 봉 장 치 를 써 서 습 기 의 침 입 을 방 지 하 면 오 일 에 비 하 여 베 어

링 이 나 하 우 징 에 서 잘 새 어 나 오 지 않 는 다 는 장 점 이 있 다 . 일 반 적 으 로 그 리 스 의 주 입

량 은 베 어 링 과 하 우 징 공 간 의 30∼ 50%를 채 우 는 정 도 로 하 여 너 무 많 이 주 입 하 면

고 속 회 전 에 서 온 도 가 급 격 히 상 승 할 위 험 이 있 다 . 그 러 나 저 속 이 면 그 리 스 를 완 전 히

채 우 는 것 이 부 식 을 방 지 하 는 데 효 과 가 크 다 . 그 리 스 의 주 도 (綢度 )는 그 리 스 의 단 단

한 정 도 를 나 타 내 주 는 것 으 로 써 외 력 에 의 하 여 일 어 나 는 변 형 에 견 디 는 내 부 저 항

력 을 말 하 며 NLGI(National Lubricating Grease Institute)가 정 하 는 등 급 번 호 로 서 표

시 되 는 데 , 로 울 링 베 어 링 에 쓰 는 그 리 스 는 보 통 NLGI 등 급 번 호 1∼ 3이 다 . 재 급 유 를

할 때 , 사 용 하 던 그 리 스 를 함 께 써 야 할 경 우 에 는 혼 합 될 수 있 는 것 인 지 를 먼 저 검

토 해 야 한 다 . 주 입 했 을 때 서 로 잘 혼 합 되 지 않 으 면 주 도 가 저 하 되 거 나 최 대 허 용 속

도 가 낮 아 진 다 . 증 주 제 (增綢劑 :T hick ener )가 같 고 베 이 스 오 일 이 비 슷 한 구 리 스 는 서

로 혼 합 될 수 있 다 . 예 를 들 면 나 트 륨 을 증 주 제 로 한 그 리 스 와 나 트 륨 을 증 주 제 로 한

다 른 그 리 스 는 서 로 혼 합 될 수 있 으 나 , 리 치 움 (Lithium )을 증 주 제 로 한 그 리 스 와 는

혼 합 될 수 없 다 . 그 러 나 비 슷 한 것 끼 리 는 혼 합 이 가 능 하 지 만 이 때 주 도 와 윤 활 성 능

이 저 하 되 어 그 리 스 가 베 어 링 이 나 하 우 징 밖 으 로 새 어 나 오 거 나 수 명 이 짧 아 질 수 도

있 다 . 그 리 스 재 주 입 간 격 은 베 어 링 의 형 식 , 크 기 , 온 도 , 속 도 , 사 용 되 는 그 리 스 에 따

라 달 라 지 며 다 음 식 에 의 해 계 산 할 수 있 다 .

333

L g = K (14 10 6

n d- 4d)

여 기 서 , Lg :그 리 스 의 수 명 , 재 주 입 간 격 (hou rs)

K : 계 수 (표 9.3 참 조 )

n : 속 도 (r.p.m)

d : 베 어 링 내 경 (m m)

표 9.3 K의 값

베 어 링 의 형 식 K

자 동 조 심 로 울 러 베 어 링

테 이 퍼 로 울 러 베 어 링

스 러 스 트 로 울 러 베 어 링

1

원 통 로 울 러 베 어 링

니 이 들 로 울 러 베 어 링5

레 이 디 얼 볼 베 어 링 10

334

위 의 식 은 운 전 조 건 이 정 상 적 인 경 우 에 , 특 히 시 일 이 부 착 된 볼 베 어 링 에 적 합 하 다 .

재 주 입 간 격 은 그 리 스 의 수 명 보 다 짧 게 하 는 것 이 바 람 직 하 다 . 소 형 베 어 링 특 히 깊

은 홈 볼 베 어 링 의 그 리 스 수 명 은 조 금 길 어 서 재 주 입 간 격 은 일 반 적 인 것 보 다 길 게

취 하 고 , 중 형 이 나 대 형 베 어 링 은 정 해 진 간 격 으 로 주 입 해 야 한 다 .

그 리 스 윤 활 에 서 그 리 스 의 주 입 량 은 위 에 서 설 명 한 바 와 같 이 주 입 공 간 의 30∼

50%이 며 그 양 은 대 개 다 음 식 으 로 표 시 된 다 .

G = 5. 1 10 - 6DB (9.2)

여 기 서 , G:그 리 스 의 주 입 량 (KG) D:외 경 (m m) B:폭 (m m)

하 우 징 에 는 과 다 한 그 리 스 의 일 부 가 유 출 될 수 있 도 록 니 플 (Nipple)을 설 치 하 기 도 한

다 .

c) 오 일 윤 활

가 ) 오 일 윤 활 법

ㆍ 유 욕 법 (油浴法 : Oil Bath Method)

저 속 , 중 속 회 전 에 많 이 사 용 되 며 가 장 일 반 적 인 윤 활 방 식 이 다 . 유 면 은 가 장 낮 은

위 치 에 있 는 전 동 체 의 중 심 위 치 에 있 는 것 이 좋 으 며 , 오 일 게 이 지 를 써 서 유 면 의

높 이 를 쉽 게 확 인 할 수 있 게 하 는 것 이 좋 다 .

ㆍ 적 하 급 유 법 (滴下給油法 : Oil Droplet Method)

비 교 적 고 속 회 전 인 소 형 베 어 링 등 에 많 이 사 용 하 는 방 법 이 며 , 기 름 통 에 기 름 이

저 장 되 어 있 어 서 일 정 한 양 만 큼 씩 떨 어 지 게 되 어 있 고 떨 어 지 는 유 량 은 조 정 할

수 있 게 되 어 있 다 .

ㆍ 비 산 급 유 법 (飛散給油法 : S plash Oil Lubr ication)

베 어 링 을 직 접 기 름 속 에 담 그 지 않 고 옆 에 있 는 치 차 나 회 전 링 에 의 해 서 기 름 을

튀 겨 날 려 서 윤 활 하 는 방 법 이 다 .

ㆍ 순 환 급 유 법 (循環給油法 : Oil Circulation)

고 속 회 전 이 어 서 베 어 링 부 분 을 냉 각 할 필 요 가 있 는 경 우 에 또 는 주 위 가 고 온 인 경

우 에 많 이 사 용 한 다 . 급 유 파 이 프 로 급 유 되 고 배 출 파 이 프 로 배 출 되 어 냉 각 된 후 펌

프 에 의 해 서 다 시 급 유 된 다 . 베 어 링 안 에 기 름 이 고 이 지 않 도 록 배 출 파 이 프 는 급

유 파 이 프 보 다 내 경 이 큰 파 이 프 를 사 용 한 다 . 이 외 에 고 속 회 전 (dm , n값 이 100만 이

상 )에 쓰 이 는 제 트 급 유 법 과 소 량 의 기 름 으 로 우 수 한 윤 활 효 과 를 얻 을 수 있 는 분

무 윤 활 등 의 특 수 한 방 법 이 있 다 .

나 ) 오 일 의 재 급 유

335

오 일 의 교 환 은 쓰 이 고 있 는 오 일 의 양 이 나 운 반 조 건 에 따 라 달 라 진 다 . 유 욕 법 인

경 우 에 는 운 전 온 도 가 50 를 넘 지 않 고 오 염 되 지 않 았 다 면 1년 에 한 번 정 도 교 환 하 면

되 나 운 전 온 도 가 높 거 나 운 전 조 건 이 나 쁘 면 더 자 주 교 환 해 야 할 것 이 다 . 100 정 도

까 지 올 라 가 면 3달 에 1번 정 도 교 환 한 다 . 순 환 급 유 법 인 경 우 에 는 싸 이 클 타 임 이 나 냉

각 유 무 에 따 라 다 르 다 . 가 장 적 당 한 재 급 유 기 간 은 그 때 그 때 경 험 으 로 결 정 하 는 것

이 좋 으 며 오 일 의 오 염 여 부 , 변 색 등 의 상 태 는 수 시 로 점 검 해 야 한 다 .

6) 보 수 와 관 리

a) 베 어 링 취 급 시 의 주 의 사 항

베 어 링 을 취 급 하 는 데 다 음 사 항 을 유 의 하 여 야 한 다 .

ㆍ 주 위 를 청 결 히 하 고 깨 끗 한 도 구 를 사 용 한 다 .

ㆍ 베 어 링 을 빼 내 기 전 에 하 우 징 의 오 물 을 제 거 한 다 .

ㆍ 깨 끗 하 고 습 기 가 없 는 손 으 로 취 급 한 다 .

ㆍ 사 용 한 베 어 링 도 새 것 과 마 찬 가 지 로 조 심 스 럽 게 취 급 한 다 .

ㆍ 깨 끗 한 솔 벤 트 나 오 일 을 사 용 한 다 .

ㆍ 베 어 링 은 깨 끗 한 종 이 위 에 놓 는 다 .

ㆍ 해 체 한 베 어 링 에 는 먼 지 나 습 기 가 닿 지 않 도 록 한 다 .

ㆍ 베 어 링 을 닦 을 때 에 는 깨 끗 한 마 른 헝 겊 을 사 용 한 다 .

ㆍ 쓰 지 않 을 때 는 기 름 종 이 로 싸 서 둔 다 ..

ㆍ 베 어 링 을 교 환 할 때 에 는 하 우 징 안 을 깨 끗 이 한 다 .

ㆍ 새 로 포 장 을 푼 베 어 링 을 조 립 할 때 는 세 척 하 지 않 고 그 대 로 조 립 한 다 .

ㆍ 윤 활 유 는 불 순 물 이 들 어 가 지 않 도 록 깨 끗 이 유 지 하 고 사 용 하 지 않 을 때 는 용 기

의 뚜 껑 을 닫 아 준 다 .

특 히 베 어 링 을 오 손 시 킬 수 가 있 는 다 음 의 사 항 을 주 의 하 여 야 한 다 .

ㆍ 더 러 운 공 구 대 위 에 서 는 작 업 하 지 않 는 다 .

ㆍ 깨 지 기 쉽 고 티 끌 이 일 어 나 는 공 구 는 사 용 하 지 않 는 다 .

ㆍ 깨 끗 하 지 않 은 베 어 링 은 강 제 로 회 전 시 키 지 않 는 다 .

ㆍ 압 축 공 기 로 베 어 링 을 회 전 시 키 지 않 는 다 .

ㆍ 베 어 링 을 세 척 할 때 일 반 세 척 과 헹 굼 세 척 을 같 은 통 에 서 하 지 않 는 다 .

ㆍ 베 어 링 을 닦 을 때 무 명 이 나 더 러 운 헝 겊 을 사 용 하 지 않 는 다 .

336

ㆍ 베 어 링 표 면 에 흠 집 이 나 지 않 도 록 한 다 .

ㆍ 새 베 어 링 에 서 그 리 스 나 오 일 을 제 거 하 지 않 는 다 .

ㆍ 윤 활 제 는 양 이 나 종 류 가 부 적 당 하 면 안 된 다 .

위 에 서 기 술 한 것 은 베 어 링 취 급 을 하 는 데 극 히 기 본 적 인 것 이 면 서 도 자 칫 소 홀 히

하 면 베 어 링 이 기 계 부 품 으 로 서 역 할 을 다 하 지 못 하 므 로 특 별 히 주 의 를 기 울 이 지 않

으 면 안 된 다 .

b ) 베 어 링 보 관 시 의 주 의 사 항

베 어 링 의 보 관 에 는 습 기 가 많 은 장 소 는 절 대 피 하 지 않 으 면 안 된 다 . 방 청 구 리 스

는 50∼ 60 가 되 면 유 출 되 므 로 될 수 있 는 대 로 서 늘 한 곳 에 보 관 하 여 야 한 다 . 나 무

상 자 로 포 장 되 어 수 송 된 것 은 즉 시 꺼 내 어 반 드 시 선 반 위 에 보 관 해 야 한 다 . 베 어 링

을 높 이 쌓 아 올 리 면 밑 에 쌓 은 것 에 악 영 향 을 주 므 로 피 해 야 한 다 .

c) 베 어 링 검 사 시 의 주 의 사 항

오 물 이 묻 어 있 는 베 어 링 은 세 척 한 후 에 검 사 한 다 . 세 척 할 때 는 내 륜 이 나 외 륜 을

조 금 씩 돌 려 가 면 서 한 다 . 시 일 이 나 시 일 드 가 한 쪽 에 만 있 는 베 어 링 은 개 방 형 과 같 이

취 급 하 고 양 쪽 에 있 는 것 은 세 척 해 서 는 안 되 며 오 물 을 제 거 하 고 방 청 제 를 얇 게 바 른

후 에 소 정 의 용 도 에 사 용 하 거 나 기 름 종 이 에 싸 서 보 관 한 다 .

d) 운 전 검 사

베 어 링 의 운 전 성 은 무 엇 보 다 중 요 한 사 항 이 다 . 베 어 링 을 설 치 한 후 의 설 치 검 사 에

대 하 여 는 앞 에 서 기 술 하 였 으 므 로 여 기 서 는 시 운 전 검 사 를 중 심 으 로 좀 더 상 세 히 종 합

하 여 설 명 한 다 . 소 형 펌 프 는 손 으 로 회 전 시 켜 원 활 히 회 전 하 는 가 를 알 아 본 다 . 검 사 하

는 항 목 은 오 물 의 침 입 , 회 전 면 의 흠 , 설 치 불 량 , 설 치 위 치 의 가 공 불 량 , 내 부 클 리 어 런

스 , 씰 의 마 찰 등 이 다 . 대 형 펌 프 는 하 중 을 가 하 지 않 고 시 동 시 킨 후 바 로 동 력 을 끊 고

회 전 검 사 를 한 다 . 이 때 진 동 , 소 음 , 회 전 부 품 의 접 촉 유 무 등 의 이 상 을 확 인 하 고 동 력

운 전 에 들 어 간 다 . 동 력 운 전 을 할 때 에 는 하 중 을 가 하 지 않 고 저 속 으 로 시 동 하 여 서

서 히 정 상 상 태 로 속 도 를 증 가 시 킨 다 . 시 운 전 중 의 검 사 항 목 은 이 상 음 의 유 무 , 온 도 ,

윤 활 제 의 누 설 과 변 동 등 이 며 이 상 이 발 생 하 면 바 로 동 력 을 끊 고 기 계 를 점 검 하 여 필

요 한 조 치 를 취 한 다 . 베 어 링 온 도 는 하 우 징 표 면 의 온 도 로 부 터 측 정 하 는 것 이 보 통

이 지 만 가 능 한 한 유 공 등 을 통 하 여 직 접 베 어 링 외 륜 온 도 를 측 정 하 는 것 이 좋 다 . 온

도 는 운 전 개 시 후 서 서 히 상 승 하 여 1∼ 2시 간 정 도 가 지 나 야 정 상 상 태 가 된 다 . 베 어 링

설 치 가 불 량 하 면 온 도 는 급 격 히 상 승 하 며 이 원 인 은 윤 활 유 의 과 다 , 내 부 클 리 어 런

스 의 과 소 , 설 치 불 량 , 밀 봉 장 치 의 마 찰 과 대 등 이 다 . 고 속 회 전 에 서 는 윤 활

337

방 식 도 원 인 이 될 수 있 다 . 베 어 링 의 회 전 소 음 은 높 은 금 속 성 , 이 상 소 음 , 불 규 칙 응 등

인 데 그 원 인 으 로 서 는 윤 활 불 량 , 축 이 나 하 우 징 의 정 밀 도 불 량 , 베 어 링 의 파 손 , 이 물

질 의 침 입 등 이 있 다 .

위의 이상현상의 원인과 대책을 정리한 것이 표 9.4 이다.

표 9.4 베 어 링 의 이 상 운 전 과 그 대 책

운 전 상 태 추 정 원 인 대 책

소

음

높 은

금 속 음

이 상 하 중 끼 워 맞 춤 의 수 정 , 클 리 어 런 스 검 토 ,

예 압 조 정 , 하 우 징 과 턱 위 치 의 수 정

설 치 불 량 축 하 우 징 의 가 공 정 밀 도 , 설 치 정 밀 도 ,

설 치 방 법 의 개 선

윤 활 제 의 부 족 , 부 적 당 윤 활 제 의 보 충 , 적 당 한 윤 활 제 의 선 택

긁 히 는 소 리 교 체 , 클 리 어 런 스 가 작 은 것 을 선 택

볼 의 미 끄 러 짐 예 압 조 정 , 클 리 어 런 스 작 은 것 선 택

연 질 그 리 스 사 용

회 전 부 품 의 접 촉 라 비 린 스 홈 등 접 촉 부 의 수 정

규 칙 음 궤 도 의 놀 린 자 국

녹 긁 힘

교 체 , 부 품 의 세 척 밀 봉 장 치 개 선 ,

깨 끗 한 윤 활 제 사 용

브 리 넬 링 (Brineling ) 교 체 , 취 급 주 의

흘 레 이 킹 (Flaking )현 상 교 체

불 규 칙 음내 부 클 리 어 런 스 과 다 끼 워 맞 춤 과 클 리 어 런 스 검 토 , 예 압 량 조 정

이 물 침 입 교 체 , 부 품 의 세 척 , 밀 봉 장 치 개 선 ,

깨 끗 한 윤 활 제 사 용

볼 의 긁 힘 , 훌 레 이 킹 현 상 교 체

이 상 온 도

상 승

윤 활 제 의 과 다 윤 활 제 의 과 소 , 경 질 , 그 리 스 선 택

윤 활 제 부 족 , 부 적 (不適 ) 윤 활 제 의 보 충 , 적 당 한 윤 활 제 의 선 택

이 상 하 중 끼 워 맞 춤 의 수 정 , 클 리 어 런 스 검 토 ,

예 압 조 정 , 하 우 징 과 턱 위 치 의 수 정

설 치 불 량 축 하 우 징 의 가 공 정 밀 도 , 설 치 정 밀 도 ,

설 치 방 법 의 개 선

338

표 계 속

2 . 패킹과 기계적 씰

펌 프 케 이 싱 은 이 미 설 명 한 바 와 같 이 수 개 로 분 할 되 어 제 작 되 는 데 , 이 를 조 립 할

때 에 접 합 면 에 서 의 누 출 방 지 를 위 하 여 보 통 패 킹 을 사 용 한 다 . 또 펌 프 축 이 케 이 싱 을

관 통 하 는 곳 에 서 는 축 과 케 이 싱 사 이 에 작 은 간 격 을 가 지 고 회 전 운 동 을 하 는 데 , 이

간 격 으 로 부 터 의 누 출 을 방 지 하 는 데 에 도 반 드 시 패 킹 이 사 용 된 다 . 전 자 는 상 대 운 동

이 없 는 두 개 의 부 품 간 에 끼 우 는 것 으 로 사 이 트 패 킹 이 라 하 며 , 후 자 는 상 대 운 동 이

있 는 두 개 의 부 품 간 에 사 용 되 는 것 으 로 그 랜 드 패 킹 이 라 한 다 . 대 체 로 패 킹 은 펌 프

를 구 성 하 는 중 요 한 한 요 소 임 에 도 불 구 하 고 일 반 적 으 로 자 칫 경 시 되 기 쉽 다 . 이 것

은 패 킹 이 보 통 금 속 재 료 가 아 니 고 소 모 품 으 로 간 주 되 어 , 손 상 되 면 교 체 하 기 만 하 면

된 다 는 생 각 이 있 기 때 문 이 다 . 펌 프 의 압 력 이 낮 고 청 수 이 외 의 것 을 취 급 하 지 않 았

던 시 대 는 그 랜 드 패 킹 은 목 면 으 로 , 시 이 트 패 킹 은 종 이 로 충 분 하 였 다 . 그 러 나 오 늘

날 에 는 펌 프 가 취 급 하 는 액 의 종 류 가 대 단 히 많 고 , 압 력 도 높 게 되 어 패 킹 의 재 질 ,

구 조 , 장 비 외 에 여 러 가 지 가 요 구 되 게 되 었 기 때 문 에 이 에 대 한 충 분 한 지 식 을 필 요

로 하 고 깊 은 관 심 을 갖 지 않 으 면 안 되 게 된 것 이 다 . 패 킹 은 한 마 디 로 말 하 면 접 합

면 이 나 활 동 부 의 기 밀 을 유 지 하 고 , 액 체 의 누 출 을 방 지 하 기 위 하 여 사 용 되 는 재 료

혹 은 장 치 이 고 , 이 것 이 불 완 전 하 면 다 음 과 같 은 결 과 를 초 래 한 다 .

액 체 의 누 출 혹 은 공 기 의 유 입 은 어 떻 든 펌 프 효 율 을 저 하 시 키 며 , 동 력 손 실 을 초

래 한 다 .

액 체 의 누 출 은 이 것 이 화 학 공 장 에 있 어 서 약 액 과 같 이 고 가 인 것 혹 은 부 식 성 이

강 한 것 이 라 면 액 체 자 체 의 손 실 도 중 요 하 고 , 주 위 의 것 을 손 상 시 키 게 된 다 .

운 전 상 태 추 정 원 인 대 책

끼 워 맞 춤 면 의 그 리 이 프

현 상

밀 봉 장 치 의 마 찰 과 다

교 환 , 끼 워 맞 춤 검 토 , 축 하 우 징 의 수 정 ,

밀 봉 장 치 변 경

진 동

브 리 넬 링 (Br ineling ) 교 환 , 취 급 주 의

홀 레 이 킹 현 상 교 환

설 치 불 량 축 하 우 징 의 직 각 도 , 스 페 이 서 측 면 의

직 각 도 수 정

이 물 침 입 교 환 , 부 품 의 세 척 , 밀 봉 장 치 의 개 선

339

중 요 한 역 할 을 하 는 펌 프 에 있 어 패 킹 에 서 의 누 출 때 문 에 패 킹 을 교 체 하 는 것 은

일 반 적 으 로 도 운 전 을 중 지 해 야 하 므 로 그 손 실 은 크 다 .

그 랜 드 패 킹 의 경 우 부 적 당 한 패 킹 을 사 용 하 면 축 이 마 모 를 가 져 온 다 . 패 킹 은 베

어 링 과 함 께 실 제 운 전 에 있 어 그 취 급 에 가 장 주 의 를 해 야 하 는 것 중 의 하 나 이 고 패

킹 의 선 정 과 운 전 중 의 취 급 이 펌 프 의 신 뢰 성 을 현 저 히 좌 우 하 는 것 이 다 .

2 .1 시이트 패킹

상 호 간 의 상 대 운 동 이 없 는 접 합 면 을 정 밀 히 사 상 하 여 견 고 히 체 결 하 므 로 써 기 밀 을

유 지 할 수 있 다 . 최 근 고 압 보 일 러 급 수 펌 프 의 케 이 싱 의 상 하 면 은 이 와 같 이 하 여 No

Packing으 로 하 는 일 이 많 은 데 , 면 을 연 마 하 는 데 는 많 은 경 비 와 시 간 을 요 하 기 때

문 에 일 밤 펌 프 의 접 합 면 은 보 통 사 상 하 여 , 이 곳 에 패 킹 을 넣 어 면 의 불 균 등 , 체 결 력

의 불 균 일 을 보 상 하 고 있 다 . 이 것 이 일 반 적 으 로 시 이 트 패 킹 이 라 고 하 는 것 인 데 그

형 상 은 반 드 시 시 이 트 상 이 아 니 므 로 Gask et Packing 이 라 고 하 는 편 이 적 절 한 지 도

모 른 다 . 패 킹 이 구 비 되 어 야 할 성 질 을 열 거 하 면 다 음 과 같 다 .

체 결 력 에 따 라 다 소 변 형 하 기 때 문 에 상 대 측 면 보 다 연 질 로 할 것 .

유 체 압 력 및 체 결 력 에 따 라 손 상 되 지 않 는 강 인 성 을 가 질 것 .

접 합 면 에 균 일 한 압 력 이 분 포 되 도 록 탄 성 , 유 연 성 을 가 질 것 .

유 체 가 침 투 하 지 않 도 록 치 밀 도 를 가 질 것 .

사 용 액 에 대 하 여 부 식 하 지 않 을 것 .

접 합 면 에 접 착 하 지 않 고 분 리 가 용 이 할 것 .

펌 프 에 사 용 되 는 시 이 트 패 킹 의 재 질 에 는 종 이 , 목 면 , 석 면 , 코 르 크 , 가 죽 , 고 무 , 합

성 수 지 , 알 루 미 늄 , 철 등 이 있 는 데 이 것 은 사 용 되 는 액 의 화 학 적 성 질 , 온 도 , 압 력 등 을

충 분 히 검 토 하 여 선 정 하 지 않 으 면 안 된 다 . 시 이 트 패 킹 에 는 시 이 트 상 의 것 과 링 상 의

것 이 있 고 , 링 상 의 것 을 취 부 할 때 에 는 보 통 홈 을 판 다 . 패 킹 을 사 용 할 때 에 는 그 형

상 만 이 아 니 고 치 수 에 도 충 분 한 고 려 를 해 야 한 다 . 일 반 적 으 로 패 킹 에 대 하 여 는 유

체 압 력 보 다 큰 체 결 력 이 작 용 하 면 누 출 이 생 기 지 않 는 다 . 이 견 지 에 서 보 면 패 킹 의

폭 이 크 면 그 만 큼 체 결 력 을 증 가 시 켜 야 하 기 때 문 에 볼 트 의 체 결 력 을 유 효 하 게 유 지

하 기 위 해 서 는 될 수 있 는 한 폭 은 좁 은 편 이 좋 다 . 그 러 나 이 것 도 어 느 정 도 까 지 이

며 , 체 결 을 너 무 강 하 게 하 여 패 킹 의 탄 성 을 잃 게 하 여 서 는 안 된 다 . 패 킹 의 두 께 는

접 합 면 의 사 상 정 도 에 따 른 것 으 로 이 것 이 양 호 하 면 얇 은 것 일 수 록 좋 다 . 면 이 거 칠

거 나 흠 이 있 을 때 에 는 두 껍 지 않 으 면 누 출 을 방 지 할 수 없 는 데 , 이 경 우 는

340

한 쪽 으 로 치 우 쳐 조 이 지 않 도 록 주 의 해 야 한 다 .

2 .2 그랜드 패킹

그 랜 드 패 킹 은 펌 프 축 이 케 이 싱 을 관 통 하 는 부 분 에 설 치 되 는 스 터 핑 박 스 내 에 들

어 가 고 , 시 이 트 패 킹 과 는 달 리 패 킹 과 축 간 에 상 대 운 동 이 있 다 . 미 끄 럼 접 촉 이 있 는

곳 은 반 드 시 마 찰 과 마 모 가 문 제 가 된 다 . 액 의 누 출 을 염 려 하 여 그 랜 드 를 강 하 게 조

일 때 에 는 일 시 적 으 로 누 출 은 정 지 하 지 만 마 찰 때 문 에 기 계 적 동 력 손 실 은 증 가 하 여

(이 때 문 에 소 형 펌 프 에 서 는 효 율 이 현 저 히 저 하 한 다 .) 축 과 패 킹 은 모 두 발 열 및 마

모 를 일 으 키 고 , 이 윽 고 액 이 누 출 하 기 시 작 한 다 . 이 렇 게 하 여 패 킹 의 조 임 을 더 욱 강

하 게 조 이 는 것 을 반 복 하 게 되 어 수 명 을 단 축 시 키 게 된 다 . 반 대 로 마 찰 을 줄 이 기 위

하 여 그 랜 드 를 덜 조 일 때 는 누 출 이 허 용 한 도 를 넘 어 패 킹 의 역 할 을 담 당 하 지 못 하

게 된 다 . 따 라 서 그 랜 드 패 킹 에 대 해 서 는 누 출 과 마 모 를 어 떻 게 조 정 하 는 가 즉 체 결

정 도 를 어 떻 게 하 는 가 가 실 제 펌 프 를 운 전 함 에 있 어 문 제 가 되 는 것 이 다 . 청 수 펌 프 에

서 는 항 상 다 소 의 물 이 외 부 로 흘 러 나 올 정 도 로 그 랜 드 를 조 여 야 만 한 다 . 패 킹 의 재

질 은 시 이 트 패 킹 의 경 우 와 거 의 같 으 나 펌 프 에 는 목 면 , 석 면 , 가 죽 , 고 무 , 합 성 수 지 ,

탄 소 , 화 이 트 메 탈 등 이 사 용 된 다 . 그 랜 드 패 킹 은 상 술 한 바 와 같 이 축 과 의 사 이 에 마

찰 이 일 어 나 기 때 문 에 패 킹 자 체 에 자 기 윤 활 성 을 갖 으 면 사 정 이 좋 아 지 므 로 짠 패

킹 의 표 면 및 내 부 에 유 지 , 흑 연 등 을 침 투 시 키 는 것 이 종 종 있 다 . 이 와 같 이 하 면 마

모 가 감 소 하 고 , 짠 패 킹 은 간 격 이 대 단 히 많 기 때 문 에 내 부 에 침 투 한 윤 활 제 는 주 로

패 킹 내 를 관 통 하 여 누 출 되 는 것 을 방 지 하 는 데 도 움 이 된 다 . 보 통 일 반 청 수 펌 프 에 서

는 단 지 목 면 실 을 짜 넣 은 것 만 을 사 용 하 는 데 이 경 우 는 누 출 수 자 체 가 마 찰 면 의 윤

활 과 마 찰 열 을 냉 각 하 는 역 할 을 한 다 . 패 킹 에 침 투 된 윤 활 제 는 장 시 간 운 전 함 으 로 써

점 점 소 실 하 여 가 기 때 문 에 운 전 중 어 떠 한 상 태 로 든 보 급 하 지 않 으 면 안 된 다 . 이 에

대 한 가 장 일 반 적 인 방 법 은 내 외 패 킹 중 간 에 랜 턴 링 을 삽 입 하 여 이 곳 에 외 부 로 부 터

청 수 를 주 입 하 는 방 법 이 다 . 이 것 은 패 킹 의 윤 활 과 누 출 방 지 를 겸 한 것 이 고 펌 프 의

흡 입 측 에 설 치 될 때 는 주 입 된 청 수 가 패 킹 의 간 격 을 막 아 , 외 부 의 공 기 와 펌 프 내 부

를 차 단 하 게 된 다 . 이 와 같 이 하 여 누 출 을 방 지 하 는 것 을 W ar ter Sealin g이 라 하 며

일 반 청 수 펌 프 용 으 로 쓰 인 다 . 특 수 액 에 대 해 서 는 물 을 주 입 하 는 경 우 와 양 액 의 일

부 를 주 입 하 는 경 우 가 있 다 . 휘 발 유 와 같 은 휘 발 성 액 체 에 대 해 서 는 글 리 세 린 이 나

카 리 비 누 를 랜 턴 링 에 주 입 한 다 . 패 킹 의 치 수 는 사 용 하 는 축 의 지 름 에 의 해 선 정 하 는

것 이 보 통 이 며 일 반 적 으 로 다 음 의

341

식 으 로 계 산 하 여 제 조 회 사 의 카 타 로 그 에 서 선 정 하 면 된 다 .

w = 1. 6ㆍ d (9.3)

또 는 w = d 0 .65 ( 9.4)

그 리 고 w =0.1d+7 (9.5)

로 구 할 수 있 다 . 여 기 에 서 , w:패 킹 단 면 폭 (m m), d:축 지 름 (mm )이 다 . 또 식 9.3,

9.4, 9.5를 계 산 하 여 선 도 로 표 시 하 면 그 림 9.6에 표 시 한 바 와 같 다 .

그 림 9.6 축 지 름 과 패 킹 치 수 의 관 계

패 킹 의 길 이 는 축 재 에 감 아 서 그 길 이 로 예 리 한 절 삭 공 구 를 대 고 축 에 직 각 으 로

절 단 하 면 된 다 . 패 킹 의 사 용 개 수 는 유 체 의 압 력 에 의 해 많 이 쓰 거 나 적 게 쓰 지 만

보 통 5 6개 전 도 가 제 일 많 다 .

0 5kg/ 의 압 력 에 서 의 패 킹 개 수 는

z = 1. 2dw

(9.6)

여 기 서 , z : 패 킹 사 용 개 수

d : 축 지 름 (m m)

w : 패 킹 단 면 폭 (m m)

로 충 분 하 고 , 그 이 상 5kg/ 늘 어 날 때 마 다 1개 가 하 는 정 도 가 좋 다 . 개 수 를 많 이

늘 렸 다 고 해 서 밀 봉 작 용 이 그 만 큼 좋 아 지 는 것 이 아 니 라 도 리 어 마 찰 손 실 이 증 가 하

여 효 율 을 저 하 시 키 는 결 과 를 가 져 오 는 예 가 많 다 . 그 이 유 의 하 나 는 패 킹 의 개 수 가

342

많 으 면 패 킹 누 르 개 의 고 정 력 이 그 림 9.7과 같 이 스 터 핑 박 스 의 입 구 부 근 에 만 크 게

작 용 하 고 스 터 핑 박 스 밑 부 분 에 접 근 함 에 따 라 그 힘 은 약 해 지 며 축 에 생 기 는 패 킹 의

접 촉 면 압 력 이 작 아 져 밀 봉 작 용 을 하 지 않 게 되 기 때 문 이 다 .

그 림 9.7 접 촉 면 압 력 의 분 포

2 .3 기계적 씰

상 술 한 그 랜 드 패 킹 으 로 는 스 터 핑 박 스 로 부 터 의 누 출 을 완 전 히 방 지 하 기 는 불 가

능 하 다 . 왜 냐 하 면 회 전 부 분 의 하 중 이 나 언 바 란 스 에 의 한 진 동 혹 은 베 어 링 의 클 리 어

런 스 분 만 큼 의 처 짐 등 은 축 에 직 각 방 향 으 로 얼 마 간 의 이 동 은 피 할 수 없 으 며 , 그 렇 다

고 간 격 을 없 애 려 고 하 면 패 킹 부 의 이 상 발 열 및 누 러 붙 는 일 이 있 기 때 문 이 다 .

한 편 기 계 적 씰 은 배 열 상 으 로 보 아 내 장 형 및 외 장 형 로 분 류 되 는 데 내 장 형 (그 림 9.8)

은 회 전 부 가 박 스 내 부 에 위 치 하 고 유 체 와 접 촉 하 고 있 으 며 외 장 형 (그 림 9.9)은 회 전

부 가 박 스 외 부 에 위 치 한 다 . 따 라 서 , 내 장 형 의 경 우 는 액 체 가 회 전 부 와 고 정 부 를 서

로 맞 닿 도 록 힘 이 작 용 하 고 , 외 장 형 의 경 우 는 이 와 반 대 로 서 로 떨 어 트 리 는 힘 이

작 용 한 다 . 외 장 형 은 액 의 부 식 성 이 강 해 스 프 링 등 에 적 당 한 내 식 재 료 를 얻 을 수 없

는 경 우 에 적 합 한 데 , 액 압 이 높 은 때 에 는 부 적 당 하 다 . 하 여 간 양 자 모 두 밀 봉 을 해 야

할 곳 은 다 음 의 3곳 이 다 .

a) 회 전 부 와 케 이 싱 사 이

b ) 회 전 부 와 축 (또 는 축 슬 리 브 )사 이

c) 회 전 부 와 고 정 부 의 접 촉 면 (활 동 면 )사 이

a)항 의 경 우 는 일 반 가 스 켓 이 나 합 성 수 지 의 오 링 을 사 용 하 고 , b)항 의 경 우 는 오 링

Bellow , Flexible Wedge가 사 용 되 며 , c)항 의 경 우 는 활 동 면 사 이 를 완 전 하 게 접 촉 을

유 지 하 지 않 고 서 는 누 출 을 방 지 할 수 없 다 .

343

그 림 9.8 내 장 형 그 림 9.9 외 장 형

2 .4 기계적 씰의 구조

기 계 적 씰 은 사 용 온 도 와 압 력 그 리 고 사 용 유 체 및 장 착 방 법 에 따 라 다 양 하 게 제 조

되 고 있 으 며 , 선 정 시 에 는 제 조 회 사 와 충 분 한 협 의 를 통 해 사 용 목 적 에 맞 게 선 정 하

는 것 이 바 람 직 하 다 . 기 계 적 씰 의 각 부 품 의 명 칭 은 기 계 적 씰 의 제 조 회 사 에 따 라

가 지 각 색 으 로 불 리 우 고 있 는 데 KS B 2800에 의 하 면 아 래 와 같 은 명 칭 으 로 불 리 워 지

고 있 다 . 기 계 적 씰 을 구 성 하 는 부 품 에 서 제 일 중 요 한 것 은 시 이 트 링 과 피 동 링 이 다 .

다 른 부 품 은 절 대 로 필 요 한 부 품 이 지 만 , 시 이 트 링 또 는 피 동 링 만 큼 높 은 다 듬 질 정

밀 도 를 필 요 로 하 지 않 는 다 .

그 림 9.10에 서 의 기 계 적 씰 의 각 부 품 이 어 떤 작 용 을 하 는 가 를 아 래 에 설 명 한 다 .

그 림 9.10 기 계 적 씰 의 기 본 구 조

344

시 이 트 링

의 그 랜 드 커 버 에 고 정 되 며 ⑪ 의 주 축 이 회 전 해 도 시 이 트 링 은 회 전 하 지 않 고

의 피 동 링 과 접 촉 하 고 있 는 면 이 미 끄 러 진 다 . 그 리 고 접 촉 면 의 틈 새 를 될 수 있 는 한

없 애 고 액 체 의 누 출 을 막 는 가 장 중 요 한 부 분 이 다 . 재 료 는 보 통 카 아 본 을 쓴 다 . 이 것

은 카 아 본 이 미 끄 름 에 있 어 서 도 녹 아 붙 지 않 는 성 질 을 이 용 한 것 으 로 서 미 끄 름 재 료

로 서 의 많 은 이 점 을 가 지 고 있 기 때 문 이 다 .

피 동 링

주 축 의 회 전 과 더 불 어 회 전 하 고 의 시 이 트 링 의 한 쪽 평 면 과 같 이 미 끄 러 진 다 .

피 동 링 은 축 방 향 으 로 만 움 직 일 수 있 으 나 다 른 방 향 으 로 는 움 직 일 수 없 도 록 되 어

있 다 . 따 라 서 누 출 을 방 지 하 려 는 액 의 압 력 변 동 이 있 으 면 그 크 기 에 따 라 시 이 트 링

과 접 촉 미 끄 름 을 하 고 있 는 면 의 접 촉 면 압 력 이 높 아 지 거 나 낮 아 진 다 . 또 오 랜 시

간 사 용 하 면 접 촉 면 이 마 멸 되 지 만 어 느 정 도 까 지 는 피 동 링 이 축 방 향 으 로 움 직 임 으 로

써 접 촉 면 에 틈 새 가 크 지 않 도 록 유 지 할 수 있 다 . 재 료 는 밀 봉 하 는 액 체 의 종 류 ㆍ 압

력 ㆍ 온 도 ㆍ 성 상 에 따 라 다 르 나 물 의 경 우 에 는 스 테 인 레 스 강 , 스 텔 라 이 트 등 이 쓰 여

지 며 유 류 의 경 우 에 는 주 철 ㆍ 탄 소 강 등 이 쓰 인 다 . 내 식 성 을 필 요 로 할 때 , 압 력 이 높

을 때 , 회 전 속 도 가 높 을 때 에 는 세 라 믹 을 다 른 금 속 에 코 팅 하 여 쓴 다 . 액 중 에 불 순 물

이 함 유 되 어 있 을 때 에 는 그 불 순 물 에 의 해 미 끄 럼 면 의 마 멸 이 빨 라 지 므 로 내 마 모 성

이 초 경 합 금 이 쓰 여 진 다 .

스 프 링

시 이 트 링 과 피 동 링 의 미 끄 럼 면 의 틈 새 를 될 수 있 는 한 작 게 유 지 하 는 작 용 을 하 는

부 품 이 다 . 미 끄 럼 면 의 틈 새 가 커 지 는 원 인 에 는 다 음 과 같 은 것 이 있 다 .

미 끄 럼 면 의 마 모 에 의 한 것 .

압 력 이 있 는 액 체 가 미 끄 럼 면 에 깊 이 먹 어 들 어 가 서 시 이 트 링 과 피 동 링 을 좌 우 로

잡 아 당 겨 서 떼 어 놓 으 려 고 하 는 힘 의 작 용 에 의 한 것 .

미 끄 럼 면 의 다 듬 질 정 밀 도 및 조 립 정 밀 도 가 나 쁘 고 미 끄 럼 면 이 울 퉁 불 퉁 하 게 회 전

하 고 있 을 때 .

펌 프 의 진 동 에 의 해 피 동 링 이 축 방 향 으 로 움 직 일 때 .

스 프 링 재 료 로 는 스 프 링 강 선 , 스 테 인 레 스 강 선 , 모 넬 메 탈 ㆍ 인 코 넬 등 이 쓰 여 진 다 .

완 충 링

시 이 트 링 과 그 랜 드 커 버 의 고 정 면 에 서 액 체 가 누 출 하 는 것 을 막 는 작 용 과 주 축 의

345

진 동 및 축 진 동 이 미 끄 럼 면 의 밀 봉 작 용 에 영 향 을 끼 치 지 않 도 록 완 충 링 으 로 진 동 을

흡 수 하 는 작 용 을 지 니 고 있 다 . 재 료 는 합 성 고 무 가 제 일 많 고 내 식 성 ㆍ 내 열 성 을 필 요

로 할 때 에 는 불 소 수 지 를 쓰 고 있 다 . 완 충 링 은 이 상 의 작 용 이 외 에 시 이 트 링 과 의 마

찰 저 항 에 의 해 시 이 트 링 의 회 전 을 막 는 작 용 도 하 고 있 다 . 그 것 은 피 동 링 에 의 해 한

쪽 으 로 밀 리 면 서 미 끄 러 지 고 있 는 시 이 트 링 을 미 끄 럼 에 의 해 회 전 하 려 고 하 나 완 충

링 과 의 마 찰 저 항 과 미 끄 럼 면 에 서 의 마 찰 저 항 을 비 교 한 경 우 , 뒤 엣 것 이 훨 씬 작 기 때

문 이 다 .

축 패 킹

피 동 링 과 주 축 의 틈 새 에 서 액 체 가 누 출 하 는 것 을 막 는 작 용 을 한 다 . 대 부 분 합 성

고 무 제 의 오 링 을 쓰 고 있 으 나 불 소 수 지 등 과 같 이 탄 력 성 이 부 족 한 재 료 를 쓸 때 에

는 역 시 고 정 형 의 홈 으 로 한 다 .

스 토 퍼

이 것 은 스 프 링 의 누 르 는 힘 을 일 정 하 게 유 지 하 거 나 조 정 하 기 위 해 주 축 에 대 하 여

세 트 스 크 루 우 에 의 해 고 정 된 이 른 바 스 프 링 시 이 트 의 작 용 을 하 고 있 으 며 , 주 축 과

함 께 회 전 한 다 .

세 트 보 울 트

스 토 퍼 를 축 에 고 정 시 키 는 세 트 스 크 루 우 이 다 . 재 료 는 스 토 퍼 와 같 은 재 료 를 쓴 다 .

그 랜 드 커 버

완 충 링 의 시 이 트 에 도 있 고 스 터 핑 박 스 의 뚜 껑 이 다 .

스 터 핑 박 스

스 터 핑 박 스 로 기 계 적 시 일 을 내 장 시 킨 다 . 치 수 는 그 랜 드 패 킹 과 함 께 쓸 수 있 는

크 기 가 좋 다 .

⑩ 가 스 켓

스 터 핑 박 스 와 그 랜 드 커 버 의 접 합 면 에 서 액 체 가 누 출 하 는 것 을 막 는 작 용 을 한 다 .

가 스 켓 의 형 상 은 0링 형 ㆍ 평 판 형 등 이 쓰 여 지 고 합 성 고 무 , 합 성 수 지 등 의 재 료 로 만

들 어 져 있 다 .

⑪ 주 축

펌 프 회 전 차 를 회 전 시 키 는 구 동 축 이 다 .

346

표 9.4 기 계 적 씰 과 그 랜 드 패 킹 의 장 단 점 비 교

분 류

항 목

기 계 적 씰 그 랜 드 패 킹

장 점 단 점

누 설 량 거 의 없 다 극 히 적 고 , 일 반 터 보 형

펌 프 에 서 Q < 3 0. 01

c c/ H r이 다 .

많 다 일 반 터 보 형 펌 프 에 서

Q = 30 0 1 20 0c c/ H r 정

도 는 어 쩔 수 없 다 .

수 명 길 다 보 통 1 2년 간 이 상 연 속

사 용 가 능 , 특 수 한 것 은

1 7년 간 연 속 사 용 가 능

하 다 .

짧 다 정 기 적 으 로 그 랜 드 패 킹 의

교 체 를 필 요 로 하 며 , 그

빈 도 는 잦 다 . 축 슬 리

브 의 교 체 도 필 요 하 다 .

축 의 마 모 없 다 보 통 축 , 슬 리 브 는 마 찰 이

없 으 므 로 마 모 도 없 다 .

있 다 축 , 슬 리 브 의 외 륜 을 마 찰

하 므 로 마 모 가 있 다 .

조 정 불 필 요 자 동 조 정 이 행 해 진 다 . 필 요 자 주 조 이 지 않 으 면 누 설

이 증 가 된 다 .

마 찰 손 실 적 다 마 찰 면 적 과 마 찰 계 수 가 적

으 므 로 소 비 동 력 이 적 다 .

크 다 마 찰 면 적 과 마 찰 계 수 가 크

므 로 소 비 동 력 이 크 다 .

P V 치 크 다 언 발 런 스 형 에 서 는 P V < 4 0

6 0( k g f/ c m , m/ s ) , 바 란

스 형 에 서 는 P V < 9 00

2 00 0 (k g ㆍ c m ㆍ m / s )이 다

작 다 P V = 30 10 00 의 것 도 있

지 만 누 설 을 적 게 하 면

P V 치 는 훨 씬 적 어 진 다 .

축 진

( 허 용 치 )

크 다 그 랜 드 패 킹 보 다 좋 아 지 는


작 다 일 반 터 빈 펌 프 에 서 0.0 7

0.0 8m m 이 하 로 하 지 않 으 면

누 설 이 증 가 된 다 .

장 비 길 이 짧 다 길 경 우 에 도 조 정 용 스 페

이 스 가 불 필 요 하 기 때 문 에

전 체 로 서 는 짧 다 .

길 다 교 체 용 스 페 이 스 를 필 요 로

하 기 때 문 에 길 다

.

가 격 총 비 용 은

싸 게 되 는

수 가 많 다 .

초 기 비 용 은 높 지 만 조 건

에 따 라 서 는 운 전 비 용 이

싸 다 .

총 비 용 은

높 게 되 는

수 가 많 다

초 기 비 용 은 싸 지 만 조 건

에 따 라 서 는 운 전 비 용 이 .

비 싸 다 .

347

분 류

항 목

기 계 적 씰 그 랜 드 패 킹

단 점 장 점

구 조 복 잡 부 품 수 가 많 고 , 고 정 밀 도

가 요 구 되 므 로 복 잡 하 다 .

간 단 부 품 수 가 적 고 , 정 밀 도

낮 아 간 단 하 다 .

취 부 어 렵 다 쉽 다

교 체 불 편 일부 부품에 이상이 있으면

전체를 교환해야 하므로

불편하다.

용 이 분해와 교체가 용이하다.

348

제 10장 유지 관리

1 . 펌 프 설 치 및 운 전

1 .1 배 관

1 .1.1 흡 입 배 관

관 의 길 이 는 될 수 록 짧 게 하 고 , 곡 관 의 수 는 극 력 줄 이 며 , 곡 관 을 설 치 시 에 는 곡 율

반 경 을 크 게 하 고 , 펌 프 몸 체 에 직 접 취 부 하 는 것 은 피 하 는 것 이 바 람 직 하 며 , 구 경 이

갑 자 기 축 소 또 는 확 대 되 는 것 은 피 해 야 한 다 . 배 관 은 공 기 가 모 이 지 않 은 형 태 로

하 고 펌 프 를 향 해 서 약 1/50정 도 의 올 림 구 배 가 되 도 록 하 고 , 공 기 가 모 이 는 부 분 은

흡 기 할 수 있 어 야 한 다 . 관 내 의 압 력 은 보 통 의 경 우 대 기 압 이 하 가 되 므 로 공 기 누 설

이 없 는 관 이 음 을 택 한 다 . 유 속 은 가 능 한 한 작 게 하 는 것 이 바 람 직 하 고 , 소 구 경 의

관 은 2m /sec, 대 구 경 의 관 은 3m/ sec를 넘 지 않 는 것 이 좋 다 . 흡 입 관 에 철 망 이 나 푸

트 밸 브 를 설 치 할 경 우 에 는 청 소 가 가 능 하 도 록 고 려 하 고 철 망 의 눈 은 10∼ 15 메 쉬 정

도 가 바 람 직 하 다 .

1 .1.2 토 출 배 관

펌 프 토 출 플 랜 지 부 의 유 속 은 펌 프 본 체 설 계 시 에 결 정 된 다 . 토 출 관 의 유 속 은

3m/ sec이 하 로 하 고 관 의 구 경 과 플 랜 지 구 경 이 다 른 때 에 는 이 경 관 을 사 용 하 여 체

결 한 다 . 배 관 에 는 유 체 에 서 받 는 힘 이 나 자 중 (유 체 도 포 함 )을 지 탱 하 기 위 한 지 지 대

를 둘 필 요 가 있 다 . 관 로 가 길 때 에 는 온 도 변 화 에 따 른 배 관 의 신 축 을 고 려 해 서 적

당 한 장 소 에 신 축 관 을 사 용 하 고 , 긴 수 직 관 이 진 동 이 나 휨 응 력 을 받 지 않 도 록 중 간

의 적 당 한 위 치 에 진 동 막 이 가 필 요 하 다 . 토 출 배 관 도 갑 자 기 단 면 을 변 화 시 키 는 것 은

피 하 는 것 이 좋 고 , 수 충 격 이 예 상 되 면 펌 프 제 작 사 와 협 의 하 여 수 충 격 방 지 장 치 를 설

치 해 야 한 다 .

1 .2 축 심 조 정

축 심 일 치 정 도 는 카 플 링 결 합 면 의 평 행 도 와 카 플 링 외 주 면 의 수 평 도 로 결 정 된 다 .

허 용 치 는 0.05m m이 하 인 데 , 이 는 일 반 적 인 경 우 이 므 로 펌 프 에 따 라 다 를 수 있 다 . 따

라 서 취 급 설 명 서 에 지 정 이 되 어 있 는 데 로 조 정 하 는 것 이 가 장 바 람 직 하 다 .

349

만 약 펌 프 와 모 터 의 공 통 베 드 가 공 급 될 경 우 에 는 이 공 동 베 드 를 기 초 위 에 올 려 놓

은 후 에 카 플 링 을 주 의 깊 게 재 조 정 할 필 요 가 있 다 . 왜 냐 하 면 공 통 베 드 는 운 반 되 는

동 안 이 나 평 탄 하 지 않 은 기 초 위 에 올 려 놓 을 때 Bending 이 생 길 뿐 만 아 니 라 , 흡 ㆍ 토

출 배 관 의 조 임 에 의 해 축 심 이 틀 어 지 기 때 문 이 다 . 힘 을 들 이 지 않 고 카 플 링 을 손 으

로 돌 릴 수 있 도 록 하 여 야 한 다 .

1 .3 그 랜 드 패 킹

그 랜 드 패 킹 의 길 이 는 축 외 주 의 길 이 와 일 치 시 키 기 위 해 서 축 과 동 경 의 환 봉 에

감 아 서 절 단 한 다 . 패 킹 끝 은 각 패 킹 에 대 해 90° 되 게 설 치 하 고 이 음 부 가 충 분 히 밀

착 되 도 록 한 다 . 그 랜 드 는 적 당 히 조 여 야 하 며 , 너 무 과 도 하 게 조 이 면 패 킹 이 과 열 되 어

스 터 핑 박 스 , 패 킹 과 축 보 호 슬 리 브 가 손 상 된 다 . 패 킹 부 의 냉 각 을 위 해 서 는 내 압 이

0.5kg / 이 상 의 압 력 을 가 진 청 수 가 필 요 하 다 . 자 압 수 의 압 력 이 부 족 할 때 에 나 오 염

된 액 의 양 수 시 에 는 외 부 에 서 청 수 를 주 입 하 여 야 한 다 .

그 림 1 0.2 그 랜 드 패 킹 의 절 단 및 설 치

350

1 .4 윤 활

1 .4.1 그 리 스 윤 활

그 리 스 윤 활 에 서 그 리 스 량 이 너 무 많 으 면 그 리 스 의 교 반 때 문 에 발 열 할 때 가 있 다

그 리 스 의 양 은 적 당 량 을 유 지 해 야 하 며 , 그 리 스 의 교 환 은 1년 에 1∼ 2회 가 적 당 하 다 .

1 .4.2 오 일 윤 활

운 전 전 유 면 레 벨 을 확 인 하 고 유 량 이 부 족 하 면 규 정 레 벨 의 양 을 확 보 해 야 한 다 .

1 .5 펌 프 의 운 전

1 .5.1 기 동 에 서 부 하 운 전 까 지

1) 기 동 전 확 인 사 항

회 전 방 향 : 펌 프 와 원 동 기 의 회 전 방 향 이 일 치 하 는 지 를 확 인

펌 프 를 손 으 로 돌 려 봄 : 섭 동 부 의 마 찰 정 도 를 확 인

직 결 정 도 : 이 상 이 있 을 경 우 고 온 ㆍ 저 온 액 을 취 급 하 는 경 우 에 는 사 용 온 도 를 재

점 검 .

윤 활 유 면 : 규 정 레 벨 이 되 는 지 를 확 인

2) 흡 입 밸 브 를 연 다 .

3) 토 출 밸 브 를 닫 는 다 .

4) 각 부 윤 활 수 및 냉 각 수 의 통 수 개 시

5) 만 수 조 작 (Prim ing )

6) 만 수 확 인

7) 원 동 기 시 동 및 서 서 히 증 속

8) 정 격 회 전 운 전

9) 토 출 압 확 인

10) 토 출 밸 브 개 방

1 .5.2 운 전 중 확 인 사 항

1) 수 위 : 흡 입 수 위 , 토 출 수 위

351

2) 압 력 : 흡 입 압 력 , 토 출 압 력 , 축 봉 부 의 봉 수 압 력

3) 온 도 : 펌 프 , 전 동 기 축 수 온 도 , 액 온 , 축 봉 부 온 도

4) 전 압 , 전 류

5) 각 부 누 수 : 축 봉 부 , 배 관 계

6) 진 동 , 소 음 : 펌 프 , 전 동 기 , 배 관 계

1 .5.3 펌 프 의 정 지

1) 토 출 밸 브 닫 음 (축 류 의 경 우 에 는 열 어 둠 )

2) 토 출 밸 브 완 전 히 닫 음

3) 원 동 기 정 지

4) 냉 각 수 밸 브 닫 음

2 . 펌 프 의 사 고 와 원 인 대 책

2 .1 과 부 하

원 동 기 가 과 부 하 가 되 는 원 인 으 로 는 수 력 성 능 에 따 르 는 것 과 기 계 적 인 원 인 에 따

르 는 것 이 있 다 . 수 력 성 능 에 따 르 는 것 은 펌 프 의 종 류 , Ns 에 따 라 다 르 며 Ns 가 낮 은

펌 프 에 서 는 양 정 과 소 에 따 른 과 대 유 량 에 의 하 는 것 이 있 다 . 이 것 에 반 해 서 Ns가 높 은

축 류 펌 프 의 경 우 에 있 어 서 는 반 대 로 양 정 과 대 에 따 른 과 소 유 량 에 의 한 것 이 있 다 .

이 밖 에 전 원 의 주 파 수 변 동 에 따 른 과 대 속 도 등 도 과 부 하 가 생 기 는 원 인 이 될 수 있

다 . 또 전 압 이 이 상 강 하 하 면 펌 프 가 정 상 으 로 동 작 하 여 도 전 류 가 과 대 하 게 되 어

과 부 하 상 태 로 될 때 도 있 다 . 기 계 적 원 인 에 따 르 는 것 으 로 웨 어 링 부 의 마 찰 에 의 한

기 계 적 섭 동 에 따 른 과 부 하 등 이 있 다 . 또 소 형 펌 프 에 서 는 직 결 불 량 등 도 베 어 링 , 패

킹 상 자 , 등 에 무 리 한 힘 을 주 어 과 부 하 의 원 인 이 될 때 가 있 다 . 이 것 들 의 문 제 에 대

해 서 는 시 험 성 적 표 와 실 제 의 운 전 상 황 을 비 교 하 면 원 인 을 알 때 가 많 다 . 즉 , 양 정 과

소 또 는 과 대 는 흡 입 측 의 진 공 계 또 는 압 력 계 (압 입 의 경 우 )와 토 출 의 압 력 계 를 읽 고

이 것 에 서 전 양 정 을 아 래 식 에 의 해 계 산 함 으 로 써 성 능 곡 선 상 에 서 의 운 전 점 을 알 수 가

있 다 .

H t = H O - H S + H G + ( vd) 2 / 2g - (v s) 2 / 2g (10.1)

여 기 서 H t : 전 양 정 (m)

352

H O : 토 출 압 력 계 의 수 를 수 주 (m)로 환 산 한 것 .

H S : 흡 입 진 공 계 의 수 를 수 주 (m )로 환 산 한 것 .

(흡 입 할 때 는 - , 압 입 할 때 는 +)

H G : 측 점 고 차 (흡 입 상 태 ) , 압 입 상 태 일 때 는 ( H G )

( vd) 2 / 2g : 토 출 압 력 측 정 위 치 에 서 의 속 도 헤 드 (m)

( vs ) 2 / 2g : 토 출 압 력 측 정 위 치 에 서 의 속 도 헤 드 (m)

는 생 각 하 지 않 아 도 된 다 . 또 그 위 치 의 구 경 이 다 르 고 토 출 량 을 알 수 없 을 경 우 에

는 토 출 량 을 시 험 성 적 표 에 서 추 정 할 필 요 가 있 으 나 일 반 적 으 로 속 도 헤 드 차 는 전 양 정

에 비 해 작 으 므 로 큰 오 차 는 생 기 지 않 는 다 . 압 축 펌 프 에 서 흡 입 측 의 압 력 측 정 을 할

수 없 는 것 은 아 래 에 따 라 측 정 한 다 .

그 림 10.4 압 축 펌 프 의 측 점 고 차

353

H t = H O + H G + ( V d) 2 / 2g (10.2)

단 측 점 고 차 로 서 는 그 림 10.4와 같 이 흡 수 조 위 에 서 측 정 한 다 . 또 ( Vd ) 2 / 2g는 토 출

량 을 측 정 해 서 계 산 한 다 .

2 .1.1 원 심 펌 프 의 토 출 량 과 대 에 따 른 과 부 하 대 책

이 때 의 과 부 하 대 책 으 로 서 는 다 음 과 같 다 .

1) 토 출 밸 브 를 닫 아 운 전 점 을 사 양 점 에 맞 춘 다 .

이 방 법 은 가 장 간 단 한 것 이 지 만 저 항 을 늘 린 상 태 에 서 운 전 하 기 때 문 에 동 력 차

원 에 서 는 비 경 제 적 이 다 .

2) 임 펠 러 의 외 경 가 공

이 것 은 임 펠 러 의 외 경 부 를 잘 라 내 서 축 소 함 으 로 써 토 출 량 , 축 동 력 을 줄 이 는 것 이

다 . 그 림 10.5와 같 이 임 펠 러 의 외 경 이 D인 펌 프 의 특 성 곡 선 이 Q- H, Q- P로 나 타 낼

경 우 임 펠 러 의 외 주 부 를 잘 라 내 서 D′ 로 했 다 고 하 면 특 성 곡 선 은 Q′ - H′ , Q′ -

P′ 가 된 다 . 이 때 특 성 곡 선 이 대 응 하 는 점 의 토 출 량 Q, Q′ 와 전 양 정 H, H′ 와 의

사 이 에 는 가 공 량 이 그 다 지 크 지 않 는 범 위 에 서 아 래 의 관 계 가 성 립 한 다 .

Q′/ Q = H′/ H = ( D′/ D) 2 = OA ′/ OA (10.3)

가 공 량 이 작 은 범 위 에 서 는 대 응 점 의 펌 프 효 율 은 거 의 변 화 가 없 다 고 보 아 도 되 며 ,

354

이 것 에 서 가 공 후 의 축 동 력 곡 선 Q′ - P′ 를 구 할 수 가 있 다 . 관 로 저 항 곡 선 R이 그 림

과 같 다 고 하 면 이 것 과 Q- H, Q′ - H′ 곡 선 과 의 교 점 B, B′ 에 의 해 가 공 전 후 의 운

전 점 이 정 해 지 고 각 각 에 대 응 하 는 축 동 력 은 C, C′ 로 되 어 가 공 후 의 축 동 력 이 감 소

하 게 된 다 .

2 .1.2 축 류 펌 프 의 양 정 과 대 에 다 른 과 부 하 대 책

이 것 은 전 양 정 의 과 소 평 가 에 따 르 거 나 어 떠 한 원 인 에 의 해 실 양 정 또 는 관 로 저 항

이 이 상 하 게 커 져 있 다 고 생 각 되 는 것 이 다 . 앞 의 경 우 는 관 지 름 을 크 게 하 는 등 저

항 이 작 은 밸 브 로 바 꾸 는 방 법 으 로 관 로 저 항 을 줄 이 는 것 을 생 각 할 수 있 으 나 일 반

적 으 로 쉬 운 일 이 아 니 다 . 단 순 히 축 동 력 을 줄 일 뿐 이 라 면 펌 프 구 조 에 따 라 서 는 깃

부 착 각 도 를 작 게 해 서 축 동 력 을 감 소 시 키 는 것 도 가 능 하 나 토 출 량 이 감 소 된 다 는 문 제

점 이 있 다 . 뒤 의 경 우 에 는 그 원 인 의 조 사 가 필 요 하 다 . 사 이 폰 을 형 성 할 만 한 곳 에 서

사 이 폰 을 형 성 하 고 있 지 않 은 가 , 토 출 관 내 에 불 순 물 이 퇴 적 되 어 있 지 않 은 가 등 의

점 을 조 사 해 서 이 상 장 소 를 발 견 하 여 수 리 하 여 야 한 다 . 또 한 하 수 용 펌 프 등 에 서 는

임 펠 러 의 끝 틈 새 혹 은 안 내 깃 의 앞 언 저 리 에 이 상 물 체 가 막 혀 과 부 하 가 생 길 때 도 있

으 므 로 이 점 도 조 사 할 필 요 가 있 다 .

2 .1.3 기 타 의 원 인 에 따 른 과 부 하 대 책

전 원 의 주 파 수 증 가 에 따 른 과 부 하 는 거 의 없 다 고 해 도 된 다 . 전 압 저 하 에 따 른 것

은 전 원 의 용 량 을 늘 려 야 한 다 . 회 전 부 의 기 계 적 마 찰 은 제 작 불 량 에 의 한 것 은 제 조

자 에 요 구 해 서 수 정 하 여 야 하 며 직 결 불 량 에 따 른 것 은 그 수 정 을 하 는 등 원 인 에

따 른 대 책 을 강 구 하 여 야 한 다 .

2 .2 양 수 불 능

펌 프 가 양 수 를 못 하 게 되 는 원 인 은 여 러 가 지 로 생 각 된 다 .

2 .2.1 실 양 정 과 대

펌 프 의 적 용 잘 못 으 로 차 단 양 정 이 상 의 과 대 실 양 정 인 곳 에 사 용 하 면 체 크 밸 브 에

의 해 역 류 를 막 았 다 고 해 도 차 단 운 전 상 태 로 되 고 송 수 불 능 이 된 다 . 이 경 우 의 대 책

은 다 음 의 것 이 있 다 .

355

(1) 임 펠 러 를 외 경 이 큰 것 으 로 바 꾼 다 . 이 것 은 모 든 경 우 에 가 능 한 것 이 아 니 고 케

이 싱 의 크 기 와 관 계 , 원 동 기 의 과 부 하 유 무 , 축 계 의 강 도 등 관 련 하 는 문 제 가 여 러

가 지 이 므 로 제 조 자 와 상 담 하 여 야 한 다 .

(2) 다 른 펌 프 를 추 가 해 서 직 렬 운 전 한 다 . 토 출 량 과 소 요 량 이 대 략 같 고 전 양 정 이 부

족 분 의 양 정 과 같 은 펌 프 를 사 용 해 서 직 렬 운 전 함 으 로 써 대 책 이 가 능 하 다 . 그 러 나 2

단 째 의 펌 프 에 는 1단 째 의 펌 프 토 출 압 이 걸 리 므 로 케 이 싱 의 내 압 을 검 토 하 여 야 한

다 .

(3) 시 방 에 적 합 한 다 른 펌 프 로 바 꾼 다 .

2 .2.2 특 성 이 다 른 펌 프 의 병 렬 운 전

한 대 의 펌 프 가 무 송 수 상 태 로 되 는 것 은 대 용 량 펌 프 의 토 출 량 이 하 로 수 요 량 을 줄

일 경 우 이 므 로 이 와 같 은 경 우 에 는 소 용 량 의 펌 프 는 정 지 해 도 좋 으 며 , 조 작 방 법 에

따 라 해 결 되 는 것 이 다 . 그 러 나 소 용 량 의 펌 프 가 수 요 량 의 관 계 로 상 시 차 단 에 가 까

운 점 으 로 운 전 하 지 않 으 면 안 될 상 태 로 될 경 우 는 고 열 의 염 려 가 있 으 므 로 병 렬 운

전 을 하 는 펌 프 의 차 단 양 정 을 최 대 한 가 깝 게 하 는 것 이 바 람 직 하 다 .

2 .2.3 체 절 점 가 까 운 소 토 출 량 으 로 의 운 전

펌 프 를 체 결 점 가 까 운 소 토 출 량 으 로 운 전 하 면 과 열 문 제 외 에 케 이 싱 내 에 공 기 가 차

차 고 이 게 되 어 나 중 에 는 무 수 운 전 으 로 되 어 서 양 수 를 못 하 게 될 때 가 있 다 . 이 와

같 은 경 우 의 대 책 으 로 서 는 일 부 의 물 을 방 류 해 서 펌 프 내 를 흐 르 는 물 량 을 어 느 정 도

늘 려 줄 필 요 가 있 다 .

2 .2.4 역 회 전

전 원 의 결 선 불 량 등 에 의 해 회 전 방 향 을 반 대 로 하 면 규 정 의 양 정 을 발 휘 하 지 못

하 므 로 양 수 를 못 하 게 될 때 가 있 다 . 특 히 수 중 모 터 펌 프 와 같 이 회 전 부 분 이 바 깥 에

서 보 이 지 않 는 것 에 서 는 주 의 하 여 야 하 며 , 시 운 전 시 에 체 절 압 력 을 시 험 성 적 의 것 과

비 교 확 인 하 여 야 하 며 압 력 이 낮 을 경 우 에 는 결 선 을 바 꾸 어 운 전 해 서 확 인 하 지 않 으

면 안 된 다 .

2 .2.5 흡 입 관 의 부 적 합

흡 입 측 에 서 공 기 가 침 입 해 서 흡 입 관 내 의 수 주 가 끊 기 거 나 흡 입 관 내 의 공 기 고 임

356

으 로 수 주 가 끊 기 는 등 은 흡 입 상 태 로 사 용 하 는 펌 프 에 서 는 특 히 주 의 하 여 야 한 다 .

2 .2.6 캐 비 네 이 션

유 효 흡 입 수 두 부 족 에 의 해 캐 비 테 이 션 이 생 겨 서 양 수 를 못 하 게 될 때 도 있 다 .

2장 2절 을 참 고 하 여 계 획 함 과 아 울 러 흡 입 관 에 설 치 한 스 트 레 이 너 에 불 순 물 이 막 혀

서 이 저 항 에 의 해 유 효 흡 입 수 두 부 족 이 될 때 도 있 으 므 로 이 점 의 검 토 도 필 요 하

게 된 다 .

2 .3 토 출 량 감 소

이 원 인 으 로 상 기 의 양 수 불 능 과 대 략 같 다 고 생 각 되 나 , 이 이 외 에 아 래 의 것 도

있 다 .

2 .3.1 웨 어 링 , 임 펠 러 의 마 모

이 것 때 문 에 새 는 양 도 늘 고 임 펠 러 의 기 능 저 하 에 따 라 토 출 량 이 감 소 되 는 것

이 다 . 이 대 책 으 로 서 는 개 개 의 교 환 이 필 요 하 게 되 나 짧 은 시 간 에 이 와 같 은 상 태 로

되 는 경 우 에 는 액 질 에 따 른 재 질 의 부 적 당 한 선 정 도 생 각 되 므 로 이 면 의 검 토 도 하

여 야 한 다 .

2 .3.2 흡 입 ㆍ 토 출 관 의 저 항 증 가

관 의 경 년 변 화 에 따 른 마 모 저 항 의 증 가 , 관 내 에 서 의 불 순 물 의 퇴 적 에 따 른 저 항 증

가 로 토 출 량 이 감 소 한 다 . 불 순 물 의 퇴 적 에 대 해 서 는 이 것 을 제 거 하 면 되 나 경 년 변 화

에 대 해 서 사 전 에 여 우 를 두 어 양 정 을 계 획 하 는 것 이 바 람 직 하 다 .

2 .4 기 동 시 의 만 수 불 능

흡 입 상 태 로 사 용 하 는 펌 프 에 서 기 동 을 위 해 진 공 펌 프 에 의 해 물 을 채 우 려 고 해 도

채 워 지 지 않 을 때 가 있 다 . 이 것 은 공 기 가 외 부 에 서 숨 어 들 기 때 문 이 며 , 흡 입 관 의 접

속 장 소 , 차 단 밸 브 의 밸 브 자 리 등 을 조 사 해 서 새 는 것 을 막 아 야 한 다 .

2 .5 소 음 , 진 동

소 음 , 진 동 의 원 인 으 로 서 는 수 력 적 인 것 , 기 계 적 인 것 이 있 으 며 대 표 적 인 것 을

357

아 래 에 제 시 한 다 .

2 .5.1 수 압 맥 동 에 따 른 진 동

펌 프 의 회 전 차 출 구 에 서 의 압 력 은 완 전 하 게 같 지 는 않 고 깃 의 표 리 에 따 라 다 르

다 . 이 압 력 의 고 저 가 주 기 적 으 로 안 내 깃 입 구 혹 은 케 이 싱 의 단 붙 이 부 를 통 과 할 때

마 다 토 출 측 에 이 압 력 변 동 이 전 달 되 어 펌 프 몸 체 혹 은 송 수 관 의 진 동 이 되 어 서 나 타

나 게 된 다 . 이 진 동 수 는 다 음 식 으 로 간 단 하 게 구 할 수 가 있 다 .

f 1 = ZN / 60 (10.4)

여 기 서 , f 1 : 수 압 맥 동 에 따 른 진 동 수 (Hz)

Z : 임 펠 러 의 깃 수

N : 펌 프 의 회 전 수 (rpm)

이 진 동 수 가 송 수 관 이 나 펌 프 케 이 싱 의 고 유 진 동 수 와 같 게 되 면 큰 진 동 을 발 생 하

게 된 다 . 수 압 맥 동 에 따 른 진 동 은 대 체 로 고 압 의 대 형 펌 프 에 서 문 제 되 기 가 쉽 다 . 펌

프 에 서 나 오 는 수 압 맥 동 의 진 폭 은 그 구 성 부 를 개 조 함 으 로 써 작 게 할 수 가 있 으 나

송 수 관 이 공 진 하 고 있 을 경 우 에 는 그 지 지 장 소 , 지 지 방 법 , 관 의 보 강 등 을 바 꾸 어 서

공 진 을 피 하 여 야 한 다 .

2 .5.2 와 류 에 따 른 진 동 , 소 음

수 류 속 에 물 체 가 있 을 때 그 뒤 흐 름 에 소 용 돌 이 가 생 긴 다 . 이 소 용 돌 이 는 물 체 의

양 측 에 서 교 대 로 주 기 적 으 로 발 생 한 다 . 이 것 을 칼 만 와 류 라 하 며 , 흐 름 에 직 각 인 방 향

에 교 대 로 힘 이 미 친 다 . 칼 만 와 류 에 따 라 발 생 하 는 진 동 의 진 동 수 는 다 음 식 으 로 나

타 낸 다 .

f=k× V/ d (10.5)

여 기 서 , f : 칼 만 와 류 에 따 른 진 동 수 (Hz)

k : 형 상 에 따 른 계 수

- 원 통 의 경 우 k=0.202

- 임 의 형 상 의 경 우 k=0.15∼ 0.2

d : 흐 름 에 면 한 폭 (m )

(원 통 의 경 우 에 직 경 )

V : 속 도 [m/s ec]

유 수 속 에 펌 프 의 흡 입 관 이 있 을 때 에 칼 만 와 류 에 따 른 진 동 수 가 관 의 고 유 진 동 수 와

358

공 진 하 면 큰 진 동 을 발 생 한 다 . 또 유 로 가 급 확 대 되 어 있 는 곳 또 는 깃 이 나 안 내 깃

부 에 서 흐 름 이 벽 면 에 서 이 탈 할 경 우 이 부 분 에 소 용 돌 이 가 생 겨 진 동 을 일 으 킬 때

도 있 다 . 이 경 우 의 진 동 에 대 해 서 는 공 진 을 피 하 도 록 관 의 지 지 법 을 바 꾸 던 가 관 지

름 , 흐 름 속 도 를 바 꾸 는 등 처 치 를 하 고 또 유 로 의 급 확 대 를 피 하 는 것 도 중 요 하 다 .

또 흡 수 조 에 소 용 돌 이 가 생 기 면 단 속 적 인 소 음 이 발 생 할 때 가 있 다 . 이 것 에 대 해 서

는 흡 수 조 모 양 을 바 꾸 거 나 적 당 한 위 치 에 와 류 방 지 판 을 만 들 어 서 소 용 돌 이 의 발 생

을 막 도 록 한 다 .

2 .5.3 회 전 부 의 불 균 형 에 따 른 진 동

회 전 부 의 불 균 형 에 따 른 진 동 수 는 펌 프 의 회 전 수 와 같 다 . 이 진 동 은 다 음 과 같 은

경 우 에 발 생 한 다 .

(1) 오 랜 사 용 에 의 해 회 전 부 에 마 모 나 부 식 이 생 겨 불 균 형 이 생 겼 을 경 우 . - 이 경 우

의 대 책 으 로 서 는 불 균 형 을 바 로 잡 아 야 한 다 .

(2) 원 동 기 와 직 결 불 량 의 경 우 . - 이 경 우 의 이 대 책 으 로 서 는 직 결 정 도 를 수 정 하 여 야

한 다 .

2 .5.4 펌 프 구 성 요 소 의 공 진

펌 프 축 의 고 유 진 동 수 와 회 전 수 혹 은 식 (10.4)에 표 시 하 는 진 동 수 와 의 공 진 에 따 른

진 동 이 생 길 때 가 있 다 . 이 와 같 은 경 우 의 대 책 은 공 진 을 피 하 는 것 이 중 요 하 다 . 축

계 에 대 해 서 는 비 교 적 쉽 게 고 유 진 동 수 를 계 산 할 수 있 으 므 로 사 전 에 이 것 을 피 할

수 가 있 으 나 그 밖 의 부 분 에 대 해 서 는 일 반 적 으 로 간 단 히 계 산 되 기 가 힘 들 며 문 제 가

생 길 때 가 있 다 . 이 와 같 은 경 우 에 는 공 진 부 분 의 강 성 을 늘 려 서 공 진 을 피 하 거 나 방

진 고 무 등 을 써 서 강 성 을 낮 춤 으 로 서 공 진 을 피 할 수 가 있 다 . 여 하 간 에 이 문 제 는

복 잡 한 요 소 를 포 함 하 고 있 을 때 가 많 으 므 로 제 조 자 와 상 담 하 는 것 이 바 람 직 하 다 .

2 .5.5 고 세 마 찰 에 따 른 축 의 흔 들 림

회 전 축 이 어 떠 한 원 인 에 의 해 휘 어 져 , 틈 이 큰 안 내 부 나 기 름 이 적 은 베 어 링 부 등

에 서 안 내 부 와 접 촉 한 다 고 하 면 (그 림 10.6 참 조 ) 이 접 점 A에 서 의 마 찰 력 F는 축

의 회 전 을 멈 추 려 는 방 향 에 작 용 하 고 이 것 으 로 축 은 베 어 링 중 심 주 위 로 흔 들 리 게

359

된 다 . 이 흔 들 림 의 가 속 도 의 위 험 속 도 는 대 략 같 다 . 펌 프 의 내 부 에 는 웨 어 링 이 나

부 쉬 등 의 습 동 부 가 있 고 여 기 서 고 체 마 찰 이 생 겨 진 동 이 생 길 때 가 있 다 .

2 .5.6 유 막 에 따 른 흔 들 림

기 름 으 로 윤 활 되 는 평 베 어 링 에 서 , 유 막 은 그 점 성 때 문 에 축 에 밀 착 한 층 은 축 과

일 체 로 회 전 하 고 베 어 링 측 에 밀 착 한 층 은 고 정 하 고 평 균 으 로 축 의 1/ 2의 회 전 수 로

돌 고 있 다 고 생 각 된 다 . 만 일 이 유 막 의 회 전 수 가 축 의 위 험 속 도 이 상 이 되 고 유 압 방

향 이 베 어 링 중 심 에 대 해 축 의 회 전 방 향 을 향 하 고 있 을 때 에 는 (그 림 10.7)이 유 압 이

축 에 대 해 서 여 진 적 으 로 작 용 하 고 축 의 진 동 을 유 발 할 때 가 있 다 . 위 의 생 각 에 서 이

진 동 은 항 상 축 의 회 전 속 도 가 위 험 속 도 의 두 배 이 상 이 되 었 을 때 가 있 다 . 위 의 생 각

에 서 이 진 동 은 항 상 축 의 회 전 속 도 가 위 험 속 도 의 두 배 이 상 이 되 었 을 때 생 긴 다 .

펌 프 에 서 의 이 진 동 을 없 애 는 방 법 은 베 어 링 의 기 름 홈 혹 은 유 통 홈 을 바 꾸 거 나 베 어

링 의 폭 을 좁 게 해 서 베 어 링 하 중 을 크 게 하 는 등 이 효 과 적 이 나 근 본 적 으 로 는 축 의

회 전 수 를 위 험 속 도 의 두 배 이 상 으 로 하 지 않 는 것 이 다 .

360

2 .5.7 그 밖 의 원 인 에 따 른 진 동

상 기 이 외 에 도 축 계 의 내 부 마 찰 에 따 른 진 동 , 원 동 기 (주 로 디 젤 기 관 )에 서 오 는 것

등 여 러 가 지 가 생 각 되 나 여 기 서 는 생 략 한 다 .

2 .5.8 진 폭 의 허 용 치

여 러 기 진 력 에 따 른 펌 프 의 진 동 은 펌 프 가 구 조 적 으 로 약 한 부 분 에 나 타 난 다 .

이 진 폭 은 보 통 횡 축 펌 프 에 서 는 바 깥 베 어 링 , 입 축 펌 프 에 서 는 전 동 기 의 꼭 지 부 에 서

가 장 크 다 . 횡 축 펌 프 의 바 깥 베 어 링 에 서 추 정 되 는 개 략 허 용 진 폭 치 를 표 10.1에 표 시

한 다 .

표 10.1 횡 축 펌 프 의 개 략 허 용 진 폭 치

2 .6 베 어 링 , 스 터 핑 박 스 의 과 열

펌 프 에 생 길 수 있 는 기 계 적 문 제 로 서 베 어 링 , 패 킹 박 스 등 의 과 열 문 제 가 있 다 .

2 .6.1 베 어 링 의 과 열

펌 프 를 운 전 할 때 미 끄 럼 베 어 링 의 경 우 는 그 습 동 면 , 구 름 베 어 링 의 경 우 에 는

이 것 에 따 른 유 지 의 교 반 때 문 에 반 드 시 열 을 수 반 하 므 로 몇 도 이 상 온 도 가 상 승 했 을

때 에 과 열 이 라 고 하 는 가 는 사 용 하 는 기 름 의 종 류 , 베 어 링 의 구 조 , 재 질 등 에 따 라 다

르 다 . 그 러 나 펌 프 에 사 용 하 는 일 반 베 어 링 에 서 의 허 용 온 도 상 승 값 은 대 략 정 해 진 값

이 라 보 아 도 되 며 원 심 펌 프 및 축 류 펌 프 시 험 방 법 에 서 윤 활 유 속 또 는 메 탈 외 측 에

서 잰 온 도 가 주 위 의 공 기 온 도 보 다 40 이 상 높 아 지 면 안 되 게 되 어 있 다 . 베 어 링 의

과 열 원 인 으 로 서 는 아 래 의 것 을 말 할 수 가 있 다 .

1) 조 립 시 설 치 불 량

펌 프 회 전 수 (rpm) 허 용 전 진 폭 (μ ) 펌 프 회 전 수 (rpm) 허 용 전 진 폭 (全振幅 )

300까 지

300 ∼ 600

600 ∼ 1000

1000 ∼ 1500

71 이 하

65 이 하

58 이 하

49 이 하

1500 ∼ 2000

2000 ∼ 3000

3000 ∼ 4000

4000 이 상

40 이 하

29 이 하

25 이 하

25 이 하

361

축 중 심 이 일 치 하 지 않 은 상 태 에 서 펌 프 를 운 전 하 면 계 획 값 이 상 의 부 하 가 베 어 링

에 걸 리 게 되 어 발 열 량 이 늘 게 된 다 . 이 것 을 막 는 법 은 물 론 직 결 을 정 확 히 하 고 축

심 을 일 치 상 태 로 사 용 할 것 이 지 만 고 온 의 액 체 를 취 급 하 는 펌 프 나 원 동 기 로 서 증 기

터 어 빈 을 쓸 경 우 와 같 이 열 팽 창 때 문 에 직 결 상 태 가 운 전 시 에 변 화 할 때 가 있 을 경

우 에 는 운 전 상 태 의 온 도 로 축 심 이 일 치 하 도 록 직 결 을 수 정 함 과 동 시 에 기 어 카 플 링 과

같 은 가 소 성 이 큰 축 이 음 을 사 용 하 는 것 이 바 람 직 하 다 . 일 반 적 으 로 많 이 사 용 하 는

고 무 링 을 쓴 플 렉 시 블 카 플 링 의 중 심 내 기 요 령 은 그 림 10.1와 같 이 수 준 기 를 ( a)그 림

과 같 이 대 서 축 의 수 명 을 확 인 하 고 , 다 음 에 직 결 자 를 (b)그 림 과 같 이 대 서 C₁ 의

간 격 을 원 주 상 에 상 하 좌 우 의 4곳 에 서 측 정 하 고 그 값 이 0.05mm이 내 가 되 도 록 한 다 .

이 것 은 또 C₂ 의 간 격 은 원 주 상 , 상 하 좌 우 의 4곳 에 서 측 정 하 고 모 든 점 에 서 의 이 것

들 값 차 가 0.05mm이 하 가 되 도 록 수 정 한 다 . 다 음 에 커 플 링 의 한 쪽 을 그 대 로 고 정 하

고 다 은 쪽 을 각 각 1/4회 전 , 1/2회 전 해 서 위 와 같 이 0.05mm이 하 의 차 가 되 도 록 한 다 .

(취 급 설 명 서 에 지 정 이 되 어 있 는 대 로 조 정 하 는 것 이 가 장 바 람 직 함 )

2) 윤 활 유 또 는 그 리 스 량 부 적 당

베 어 링 하 우 징 내 의 윤 활 부 족 때 문 에 습 동 면 에 의 기 름 공 급 부 족 이 되 고 유 막 이 끊 기 므

로 해 서 발 열 할 때 가 있 다 . 유 면 계 의 레 벨 지 시 에 따 라 적 절 한 기 름 량 을 확 보 하 여 야

한 다 . 또 구 름 베 어 링 에 서 그 리 스 윤 활 의 것 은 베 어 링 상 자 내 에 넣 은 그 리 스 량 이 많

으 면 그 리 스 의 교 반 때 문 에 발 열 할 때 가 있 다 . 구 름 베 어 링 이 들 어 있 는 챔 버 용 량 의

1/3∼ 1/ 2이 적 정 량 이 므 로 너 무 많 을 경 우 에 는 줄 어 야 한 다 .

3) 윤 활 유 질 의 부 적 당

축 의 속 도 에 대 해 기 름 의 점 도 가 부 적 당 하 면 유 막 이 끊 기 거 나 교 반 손 실 이 늘 기 때

문 에 발 열 할 때 가 있 으 므 로 사 용 조 건 에 따 른 윤 활 유 를 사 용 하 여 야 한 다 .

4) 베 어 링 의 장 치 불 량

구 름 베 어 링 을 사 용 할 때 에 는 축 또 는 베 어 링 상 자 와 의 맞 춤 이 너 무 세 면 궤 도 면 에

변 형 이 생 겨 놀 기 여 유 가 작 아 져 발 열 이 생 길 때 가 있 다 . 따 라 서 기 울 기 를 적 절 히

유 지 하 여 야 한 다 . 또 복 합 형 의 구 름 베 어 링 을 사 용 할 때 에 는 내 , 외 륜 의 축 방 향 조 이

기 여 분 을 적 당 히 유 지 하 지 않 으 면 발 열 이 생 길 때 가 있 다 .

5) 이 외 의 원 인

상 기 이 외 에 도 추 력 평 형 장 치 의 고 장 에 따 른 이 상 추 력 의 발 생 , 베 어 링 내 의 불 순 물

침 입 , 베 어 링 부 의 발 열 , 수 냉 베 어 링 의 냉 각 수 단 절 등 여 러 원 인 이 있 다 .

362

2.6 .2 스터핑 박스의 과열

1) 축 심 불 일 치

베 어 링 과 같 이 발 열 의 원 인 이 된 다 .

2) 봉 수 의 공 급 부 족

공 기 의 침 입 을 막 기 위 해 패 킹 부 에 공 급 하 는 봉 수 는 동 시 에 냉 각 작 용 도 겸 하 며 ,

부 족 하 면 펌 프 내 에 공 기 침 입 이 생 김 과 동 시 에 패 킹 상 자 가 발 열 한 다 . 따 라 서 그 랜 드

부 에 서 항 상 물 이 조 금 씩 외 부 로 나 오 도 록 그 랜 드 의 조 임 가 감 및 공 급 물 량 을 조 절 하

여 야 한 다 .

2.7 고장과 그 원인의 일람표

펌 프 의 고 장 과 그 원 인 은 상 기 이 외 에 도 여 러 가 지 이 며 모 든 것 에 대 해 서 설 명 하

기 란 어 려 우 나 원 심 펌 프 에 대 한 대 표 적 인 고 장 과 그 원 인 의 일 람 표 를 표 10.2에 표

시 한 다 .

표 10 .2 원 심 펌 프 의 고 장 과 그 원 인 일 람 표

고 장 또 는 현 상

원 인

시

동

시

부

하

과

다

부

하

과

소

양

수

량

감

소

양

수

불

능

축

수

발

열

그

랜

드

패

킹

발

열

카 카

플 플

링 또 링

치

차 는 보

마 울

모 트

진

동

이

많

다

만

수

불

능

과

부

하

압

력

계

수

치

진

공

계

수

치

비 고

양 정 과 다 0 0 0 0 고

양 정 과 소 0 0 저 고

회 전 차 역 행 또 는

역 회 전0 0 0 저 저

회 전 수 과 소 0 0 0 저 저 사 이 클 저 하 , 기 타

회 전 수 과 다 0약 간

저

전 압 강 하 또 는

전 기 품 고 장

0

363

표 계 속

고장 또는 현상

원 인

시

동

시

부

하

과

다

부

하

과

소

양

수

량

감

소

양

수

불

능

축

수

발

열

그

랜

드

패

킹

발

열

카 카

플 플

링또링

치

차는보

마 울

모 트

진

동

이

많

다

만

수

불

능

과

부

하

압

력

계

수

치

진

공

계

수

치

비 고

슬루우스밸브 일부

열기

0 0 0 고 약간

저

패킹누르개 한쪽조임

또는 패킹누르개

과 도 조 임

0 0

조립설치불량, 축심

불일치

0 0 0 0 0

회전부 마모 또는

소부( 燒附)

0 0 손으로 돌리기가 굳다.

정지시 급격히 정지된다윤활유 부족 및 베어링

장치 상태 나쁨

0

시일링폐쇄 또는

그랜드봉수 불량

0 0 0 저 패킹박스에서 물이

나오지 않음

흡입측에서 공기 침입 0 0 0 0 0 0 불안

정

불안

정

수면에 거품이 나타남

흡입측에 에어포켓

발생

0 0 양수단속

흡입측에 불순물이

있을 때

0 0 0 0 0 저 고 임펠러입구, 파이프속

토출측에 불순물이

있을 때

0 0 0 파이프속

라이너링 또는 임펠러

마모

0 저

364

3. 펌프의 보수 , 관리

펌 프 의 보 수 , 관 리 는 사 용 펌 프 의 용 도 , 취 급 액 , 운 전 시 간 , 구 조 , 예 비 펌 프 의 유 무 등

에 따 라 다 르 며 각 각 에 따 라 서 실 시 하 여 야 한 다 . 그 러 기 위 해 서 는 취 급 설 명 서 혹 은

제 조 자 의 의 견 에 의 한 사 용 펌 프 의 보 수 상 주 의 할 점 을 이 해 함 과 동 시 에 사 용 조 건 을

고 려 해 서 보 수 , 관 리 방 식 을 만 드 는 것 이 바 람 직 하 다 .

3.1 점검간격과 항목

여 기 서 는 끊 임 없 는 주 의 를 필 요 로 하 며 운 전 기 간 도 길 고 중 요 한 역 할 을 갖 고 있 는

펌 프 의 예 를 표 시 한 다 .

3.1 .1 점검항목

1) 베 어 링 온 도

2) 흡 입 , 토 출 압 력

3) 윤 활 유 온 도 , 압 력

4) 누 수 량

5) 토 출 유 량 계

6) 패 킹 박 스 에 서 의 누 수

7) 냉 각 수 의 출 입 구 온 도 , 압 력

8) 원 동 기 의 입 력

9) 오 일 링 의 움 직 임

3.1 .2 매월의 점검항목

1) 베 어 링 항 목

2) 펌 프 와 원 동 기 의 직 결 사 항

3.1 .3 계절마다의 점검항목

1) 그 랜 드 패 킹

2) 축 슬 리 브

3) 윤 활 유 면 과 변 질 의 유 무

4) 배 관 의 지 지

365

3.1 .4 1년마다의 점검항목

1) 전 분 해

2) 웨 어 링 틈 새 와 측 정

3) 계 기 류 의 교 정

부 식 성 의 액 체 혹 은 마 모 성 의 불 순 물 을 포 함 한 액 체 를 취 급 하 는 펌 프 에 대 해 서 는

부 식 , 마 모 에 관 한 점 검 도 필 요 하 다 . 이 때 에 는 상 대 속 도 가 큰 임 펠 러 , 와 류 케 이 싱 등

도 문 제 가 된 다 .

펌 프 의 전 분 해 점 검 은 모 두 펌 프 가 1년 마 다 필 요 한 것 은 아 니 다 . 청 수 를 취 급 하 는

펌 프 에 서 는 상 수 도 와 같 이 연 속 운 전 할 때 에 도 분 해 점 검 을 하 지 않 고 장 기 간 운 전 할

때 가 많 다 . 일 반 용 도 의 펌 프 에 서 는 하 등 의 이 상 한 징 조 가 없 다 면 전 분 해 점 검 의 필

요 는 없 다 고 보 아 도 된 다 . 그 러 나 부 식 , 마 모 를 수 반 하 는 액 체 를 취 급 하 는 펌 프 에 서

는 이 것 이 심 하 게 진 행 되 면 보 수 가 곤 란 하 게 될 때 가 있 으 므 로 정 기 적 으 로 분 해 점

검 하 여 보 수 가 필 요 한 장 소 를 조 기 에 발 견 하 는 것 이 바 람 직 하 다 .

3.2 습동부의 마모 사용 한계

펌 프 를 장 기 간 운 전 하 면 습 동 부 에 는 마 모 가 생 긴 다 . 이 것 으 로 틈 새 가 커 지 면 성 능

이 저 하 되 거 나 진 동 이 생 길 때 가 있 다 . 또 바 란 스 형 임 펠 러 의 경 우 에 는 웨 어 링 틈 새

이 증 가 에 따 른 누 설 증 가 때 문 에 바 란 스 실 의 압 력 이 높 아 져 축 추 력 이 커 져 서 추 력 베

어 링 에 문 제 가 생 길 때 가 있 다 . 따 라 서 마 모 한 계 에 대 해 서 는 여 러 면 에 서 의 검 토 가

필 요 하 며 간 단 하 게 는 정 해 지 지 않 으 나 대 충 의 기 준 을 표 시 하 면 표 10.3와 같 이 된 다 .

3.3 예비품

부 품 을 교 환 할 경 우 의 준 비 로 예 비 품 을 갖 추 어 두 는 것 이 바 람 직 한 일 이 나 예 비 품

의 종 류 및 최 소 한 의 수 량 은 펌 프 에 따 라 상 당 히 다 르 지 만 일 반 적 으 로 보 아 예 비 품

이 필 요 하 다 고 생 각 되 는 부 품 은 아 래 와 같 다 .

1) 라 이 너 링 , 웨 어 링

임 펠 러 에 웨 어 링 을 장 치 한 것 으 로 는 라 이 너 링 과 웨 어 링 의 조 를 준 비 하 는 것 이 좋

으 나 웨 어 링 의 교 환 은 일 반 적 으 로 쉬 운 일 이 아 니 므 로 임 펠 러 에 웨 어 링 을 장 치 한 다 는

것 은 반 드 시 편 리 한 방 법 이 라 고 는 할 수 가 없 다 . 임 펠 러 에 웨 어 링 이 없 는

366

것 으 로 는 라 이 너 링 내 경 을 규 정 치 수 보 다 작 게 만 들 어 두 고 임 펠 러 대 응 부 의 마 모 에

따 라 서 라 이 너 링 의 내 경 을 가 공 해 서 바 꾸 는 것 이 좋 다 .

2) 축 슬 리 브

그 랜 드 패 킹 과 습 동 하 는 축 슬 리 브 는 마 모 되 기 쉬 우 므 로 준 비 하 는 것 이 바 람 직 하 다 .

3) 그 랜 드 패 킹

세 미 미 탤 릭 패 킹 의 정 형 품 과 같 은 것 을 사 용 할 때 는 즉 시 구 하 지 못 할 경 우 도 있 으

므 로 예 비 품 을 준 비 해 두 는 것 이 바 람 직 하 다 .

4) 베 어 링 메 탈

5) 기 계 적 씰

표 10 .3 원 심 펌 프 의 습 동 부 마 모 사 용 한 계

품 목 교 환 의 시 기 비 고

임 펠 러 와

라 이 너 링

C의 값 이 당 초 의

값 의 3배 이 상 이

될 때

바 꿈 으 로 서 실 현 되 는 동 력 절 감 이 나

물 량 증 가 에 따 른 이 익 이 분 해 교 체 의

경 비 보 다 는 충 분 히 커 야 하 며 좌 기

이 상 의 틈 새 가 되 어 도 실 용 상 지 장 이

없 을 때 는 사 용 해 도 된 다 .슬 리 브 슬 리 브 면 의

모 양

B× (0.025∼ 0.03)

패 킹 이 닿 는 장 소 에 패 어 진 마 모 부 분

이 있 고 한 쪽 에 서 패 임 이 좌 기 치 수

이 상 일 때 는 교 환 한 다 .구 름 베 어 링 운 전 시 간

40000시 간

(연 속 운 전 의 경 우

로 약 4년 6개 월 )

이 상 음 , 진 동 , 이 상 열 이 있 을 때 는 좌 기 에 관 계

없 이 조 사 하 고 이 상 이 인 정 되 었 을 때 는 교 환 한 다 .

주 축 과

베 어 링 메 탈

C의 값 이 당 초 값

의 1.5배 이 상 이

되 었 을 때

특 히 진 동 이 없 고 실 용 상 문 제 없 으 면

좌 기 이 상 의 마 모 가 있 어 도 사 용 해 도

된 다 .

367

3.4 보수 , 관리에 필요한 기록류

펌 프 를 보 수 , 관 리 해 가 는 데 는 아 래 와 같 은 기 록 을 작 성 하 는 것 이 바 람 직 하 다 .

1) 펌 프 시 방 표

이 것 에 는 펌 프 용 시 방 만 이 아 니 라 부 품 발 주 시 에 필 요 하 게 되 는 제 작 사 , 제 조 번 호

등 을 기 록 한 다 . 또 사 용 하 고 있 는 구 름 베 어 링 , 기 계 적 씰 등 의 시 판 품 에 대 해 서 도 그

모 양 , 번 호 를 기 입 해 두 는 것 이 좋 다 .

2) 펌 프 경 력 표

펌 프 사 용 개 시 부 터 의 주 요 한 고 장 , 정 기 점 검 시 의 특 기 사 항 , 운 전 시 간 을 기 록 한 것

이 다 . 이 것 에 의 해 점 검 의 요 점 을 알 수 있 게 된 다 .

3) 치 수 측 정 기 록

주 로 표 10.3과 같 은 습 동 부 의 틈 새 에 관 한 치 수 를 기 록 해 두 고 이 것 으 로 부 품 의

교 환 시 기 를 정 하 기 위 한 자 료 로 활 용 한 다 .

368

제 11장 펌프 취급법 (효성 양흡입 펌프 기준 )

1. 개요

이 펌 프 는 안 내 깃 이 없 는 수 평 분 할 양 흡 입 볼 류 트 케 이 싱 펌 프 이 며 도 시 상 수 도 용 ,

산 업 용 수 용 , 장 거 리 수 도 용 , 발 전 소 냉 각 수 용 , 선 박 용 , 농 업 관 개 용 등 으 로 널 리 쓰 인

다 .

이 펌 프 는 통 상 플 렉 시 블 카 플 링 으 로 구 동 기 와 연 결 되 며 정 지 시 에 는 필 요 에 따 라 구

동 기 과 펌 프 를 분 리 시 킬 수 도 있 다 .

1.1 케 이 싱

수 평 분 할 인 이 케 이 싱 은 볼 류 트 형 상 이 며 상 부 와 하 부 케 이 싱 으 로 구 성 되 어 있 다 .

흡 입 , 토 출 플 랜 지 는 하 부 케 이 싱 에 부 착 되 어 있 고 상 하 부 케 이 싱 의 접 합 면 은 정 밀 가

공 되 며 가 스 켓 및 액 체 패 킹 을 이 용 하 여 결 합 시 킨 다 . 상 부 케 이 싱 은 흡 입 관 과 송 출 관

을 분 리 시 키 지 않 고 검 사 나 수 리 를 위 해 하 부 케 이 싱 으 로 부 터 들 어 올 릴 수 있 다 . 교

환 가 능 한 케 이 싱 링 이 케 이 싱 을 보 호 하 기 위 해 케 이 싱 에 설 치 되 어 있 다 .

1.2 회 전 차

회 전 차 는 양 흡 입 레 이 디 얼 형 이 며 , 축 보 호 슬 리 브 를 끼 운 다 음 축 너 트 로 축 에 고 정

시 킨 다 . 축 너 트 는 유 체 와 접 하 지 않 는 바 깥 부 분 에 위 치 하 며 Loctite로 고 정 시 킨 다 . 회

전 차 에 의 한 축 추 력 은 수 력 학 적 으 로 거 의 없 다 .

1.3 베 어 링

케 이 싱 의 양 쪽 끝 에 위 치 해 있 는 베 어 링 하 우 징 내 에 배 열 되 어 있 는 그 리 스 나 오 일

윤 활 베 어 링 이 축 을 지 지 하 고 회 전 시 켜 주 는 역 할 을 한 다 . 베 어 링 하 우 징 은 브 라 케 트

에 볼 트 로 체 결 되 어 있 어 주 축 과 함 께 쉽 게 분 해 되 면 V- 링 에 의 해 펌 프 에 서 나 오 는

물 의 침 입 을 막 아 주 고 있 다 . 헐 거 운 베 어 링 은 구 동 축 에 배 열 되 고 , 고 정 베 어 링 은 반

구 동 측 에 배 열 된 다 . 그 리 스 윤 활 베 어 링 은 운 송 전 에 그 리 스 를 채 워 넣 는 다 . 필 요 에

따 라 베 어 링 하 우 징 위 에 있 는 그 리 스 니 플 을 통 해 서 그 리 스 를 주 입 시 킬 수 있 다 .

오 일 윤 활 베 어 링 의 경 우 , 오 일 레 벨 은 Con stan t Lev el Oiler에 의 해 균 일 하 게 유 지

369

된 다 . 예 비 오 일 은 에 어 쿠 션 위 에 있 는 Constant Level Oiler의 저 장 소 에 공 급 된 다 . 베

어 링 하 우 징 에 서 오 일 레 벨 이 내 려 갈 때 에 는 끝 이 경 사 지 게 커 트 되 어 있 는 저 장 소 의 관

을 통 해 소 량 의 공 기 가 유 입 되 고 공 기 유 입 이 중 단 될 때 까 지 유 입 된 공 기 와 꼭 같 은

양 의 오 일 이 저 장 소 로 부 터 나 오 게 되 어 결 국 오 일 레 벨 은 일 정 하 게 유 지 된 다 .

1.4 축 봉

축 이 케 이 싱 을 관 통 하 는 부 분 은 스 터 핑 박 스 로 봉 수 된 다 .

1.5 스터핑 박스

각 형 식 의 패 킹 과 랜 턴 링 의 배 열 상 태 는 조 립 단 면 도 에 나 타 나 있 다 . 패 킹 사 이 에

위 치 한 랜 턴 링 은 케 이 싱 내 로 공 기 가 유 입 되 는 것 을 막 기 위 해 송 출 실 로 부 터 내 부 통

로 나 외 부 관 을 이 용 하 여 봉 수 를 공 급 시 켜 준 다 . 총 양 정 이 50m를 초 과 하 면 공 급 관 에

스 루 스 밸 브 를 달 아 서 봉 수 량 을 조 절 해 준 다 . 스 터 핑 박 스 에 위 치 한 축 부 분 은 축 보 호

스 리 브 로 축 을 보 호 하 며 교 환 가 능 하 다 . 오 염 물 질 을 취 급 할 경 우 에 는 외 부 로 부 터 깨

끗 한 봉 수 를 랜 턴 링 에 공 급 시 켜 준 다 . 이 경 우 송 출 실 로 부 터 의 봉 수 공 급 은 프 러 그 로

막 아 준 다 . 봉 수 압 력 은 흡 입 압 력 보 다 1.5∼ 2kg / 높 게 해 준 다 . 정 상 운 전 하 에 서 봉 수

의 유 량 은 약 0.25ℓ /m in을 초 과 하 지 않 아 야 한 다 .

2. 설 치

2 .1 개 요

제 작 회 사 의 기 술 자 에 의 해 설 치 되 기 를 기 대 하 지 만 만 약 불 가 능 하 다 면 다 음 설 치 내

용 을 따 를 것 이 며 , 설 치 자 는 설 치 시 행 전 에 위 치 에 따 르 는 안 전 규 칙 에 익 숙 해 있 어 야

한 다 .

2.2 베드 설치

만 약 펌 프 와 모 터 의 공 통 베 드 가 공 급 될 경 우 에 는 제 작 회 사 에 서 조 립 해 준 다 . 이

공 통 베 드 를 기 초 위 에 올 려 놓 은 후 에 카 프 링 을 주 의 깊 게 재 조 정 할 필 요 가 있 다 . 왜

냐 하 면 공 통 베 드 는 운 송 되 는 동 안 이 나 평 탄 하 지 않 은 기 초 위 에 올 려 놓 을 때 벤 딩

(Bending )이 생 길 지 도 모 르 기 때 문 이 다 . 그 런 후 기 초 볼 트 를 끼 우 고 알 코 올

370

수 준 기 (Spirit Level)를 가 지 고 베 드 를 평 행 하 게 조 정 해 준 다 . 기 준 을 평 행 하 게 높 일

때 필 요 하 면 쐐 기 를 끼 워 준 다 . 그 런 다 음 , 재 빨 리 굳 어 지 는 시 멘 트 혼 합 물 을 베 드 에

부 어 주 고 베 드 의 전 부 분 에 시 멘 트 혼 합 물 이 들 어 갔 는 지 또 는 공 동 (Cav ity) 이 있 는

지 를 확 인 한 다 . 시 멘 트 혼 합 물 을 완 전 히 주 입 한 후 에 , 기 초 볼 트 를 조 인 다 . 최 종 적 으

로 펌 프 와 모 터 축 의 조 립 상 태 를 한 번 더 확 인 한 다 . 힘 을 들 이 지 않 고 손 으 로 카 프 링

을 돌 릴 수 있 어 야 한 다 .

2.3 배 관

기 초 공 사 가 끝 난 다 음 , 흡 입 관 과 토 출 관 을 펌 프 플 랜 지 에 연 결 한 다 . 펌 프 에 어 떤

응 력 이 발 생 하 지 않 도 록 관 을 펌 프 에 연 결 해 야 한 다 . 유 체 가 채 워 진 관 의 무 게 는 펌

프 의 가 까 운 곳 에 서 지 지 되 어 야 한 다 . 유 체 의 온 도 변 화 에 의 한 관 의 수 축 과 팽 창 으

로 발 생 하 는 응 력 은 적 당 한 수 단 으 로 최 소 가 되 게 해 야 한 다 . 과 도 한 힘 과 모 멘 트 는

조 립 상 태 에 영 향 을 미 치 며 베 어 링 과 카 플 링 에 손 상 을 준 다 . 통 상 송 출 측 에 체 크 밸 브

나 역 지 밸 브 를 장 치 하 게 된 다 .

2.4 카플링 조정

모 터 를 설 치 할 때 , 모 터 구 동 축 을 펌 프 축 에 주 의 깊 게 맞 추 어 직 선 자 와 틈 새 게 이 지

를 가 지 고 조 정 체 크 를 할 수 있 다 .(그 림 11.1). 거 리 a=a₁ , b=b₁ 이 되 어 야 하 며 , 두

카 플 링 간 의 거 리 는 카 플 링 원 주 의 모 든 점 에 서 같 아 야 하 며 최 소 한 3m m가 되 어 야 한

다 . 조 정 지 그 (Alignm ent Jig )도 그 림 11.2에 서 처 럼 이 런 목 적 에 사 용 된 다 . 카 플 링 에

망 치 로 타 격 을 가 해 서 는 안 되 며 조 립 이 끝 난 후 손 으 로 힘 을 들 이 지 않 고 회 전 부 를

돌 릴 수 있 어 야 한 다 . 카 플 링 고 무 는 구 리 스 나 오 일 에 대 한 저 항 성 이 없 기 때 문 에

카 플 링 을 오 일 이 나 구 리 스 에 접 촉 시 켜 서 는 안 된 다 .

3 . 시동과 정지

3.1 시동전의 준비사항

구 리 스 윤 활 베 어 링 은 제 작 회 사 에 서 구 리 스 를 채 워 서 운 송 한 다 . 시 동 전 운 송 이 나

보 관 동 안 베 어 링 내 로 이 물 질 이 들 어 가 지 않 았 는 지 또 구 리 스 가 주 입 되 어 있 지 않 은

지 를 확 인 해 야 한 다 . 이 상 이 있 으 면 베 어 링 을 깨 끗 이 소 제 하 고 시 동 전 에 구 리 스 를

371

재 주 입 해 야 한 다 . 오 일 윤 활 베 어 링 은 오 일 을 채 우 지 않 고 운 송 된 다 . 반 드 시 시 동 전

에 베 어 링 의 청 결 성 을 검 사 하 고 오 일 을 채 워 준 다 . 베 어 링 에 오 일 을 채 우 지 않 은 상

태 로 운 전 을 하 면 베 어 링 이 손 상 되 므 로 잠 시 라 도 운 전 을 해 서 는 안 된 다 .

3.2 공기빼기(Ve nting)와 프라이밍(Prim in g)

시 동 전 을 포 함 해 서 장 시 간 사 용 하 지 않 았 거 나 수 리 한 후 에 는 펌 프 내 의 공 기 를 빼

고 펌 프 와 흡 입 관 에 물 을 채 워 줘 야 한 다 . 가 압 운 전 (펌 프 중 심 이 흡 입 수 면 보 다 아 래 일

때 )의 경 우 에 는 유 체 가 벤 트 오 리 피 스 (Ven t Orifice)로 쏟 아 져 나 올 때 까 지 볼 류 트 케

이 싱 상 부 에 있 는 벤 트 플 러 그 (Vent Plug )를 열 고 , 흡 입 관 의 밸 브 를 열 어 준 다 . 흡 상

운 전 (펌 프 중 심 이 흡 입 수 면 보 다 위 일 때 )의 경 우 에 는 흡 입 관 의 밸 브 를 열 고 벤 트 오

리 피 스 에 연 결 된 진 공 펌 프 로 펌 프 와 흡 입 관 을 진 공 상 태 로 만 들 어 준 다 . 흡 입 관 과

푸 트 밸 브 (Foot Valve)가 있 는 소 형 펌 프 의 경 우 에 는 벤 트 오 리 피 스 를 통 해 서 유 체 를

채 워 줄 수 있 다 .

3.3 시 동

송 출 관 에 체 크 밸 브 가 없 으 면 다 음 과 같 이 송 출 밸 브 를 닫 고 시 동 해 야 한 다 .

1) 송 출 밸 브 를 닫 고 흡 입 밸 브 를 열 어 준 다 .

2) 외 부 로 부 터 스 터 핑 박 스 에 봉 수 를 공 급 한 다 . (외 부 봉 수 공 급 시 에 만 )

3) 구 동 기 의 스 위 치 를 누 른 다 .

4) 시 동 되 자 마 자 압 력 계 의 바 늘 을 보 면 서 서 서 히 송 출 밸 브 를 열 어 준 다 .

5) 송 출 밸 브 가 닫 힌 채 로 오 랫 동 안 운 전 되 면 펌 프 가 과 열 되 거 나 손 상 되 므 로 주 의 해

야 한 다 .

3.4 정 지

1) 송 출 밸 브 를 닫 는 다 .

2) 구 동 기 의 스 위 치 를 끄 고 흡 입 밸 브 를 닫 는 다 .

3) 외 부 로 부 터 의 봉 수 공 급 을 중 단 시 킨 다 . (외 부 봉 수 공 급 시 에 만 )

3.5 오랜시간의 정지시

펌 프 가 정 지 해 있 을 때 펌 프 바 닥 에 있 는 드 레 인 플 러 그 (Drain Plug )와 볼 류 트

372

케 이 싱 상 부 에 있 는 벤 트 플 러 그 (Vent Plug )를 열 고 회 전 부 를 손 으 로 돌 리 면 서 펌 프

와 관 에 남 아 있 는 유 체 를 완 전 히 빼 어 준 다 . 만 약 펌 프 가 얼 지 않 도 록 보 호 되 어 있

지 않 으 면 이 런 작 업 이 특 히 필 요 하 다 .

4. 운전감독

4.1 일반적인 감독사항

구 동 기 에 과 부 하 가 걸 리 지 않 고 정 상 적 인 운 전 이 되 고 있 는 가 를 확 인 하 기 위 해

압 력 계 의 지 시 눈 금 을 본 다 . 펌 프 의 성 능 은 다 른 조 정 수 단 이 없 을 경 우 송 출 밸 브 를

조 정 함 으 로 써 조 절 이 가 능 하 다 . 흡 입 관 의 밸 브 는 정 지 를 위 해 서 만 사 용 하 는 경 향 이

있 고 운 전 하 는 동 안 에 는 항 상 완 전 히 열 려 있 어 야 한 다 .

4.2 베어링

베 어 링 하 우 징 바 깥 면 에 서 측 정 되 는 베 어 링 온 도 는 정 상 운 전 상 태 하 에 서 주 위 온 도

보 다 20∼ 30 (68∼ 86。 F)를 초 과 해 서 는 안 된 다 . 이 따 금 베 어 링 이 조 용 히 운 전 되 고

있 는 가 를 점 검 해 야 한 다 . 드 라 이 버 의 끝 을 베 어 링 하 우 징 에 누 르 고 그 손 잡 이 에 귀

를 갖 다 대 었 을 때 거 친 소 리 나 두 들 기 는 소 리 는 베 어 링 에 이 물 질 이 있 음 을 의 미 하 며

휘 파 람 소 리 는 윤 활 유 의 부 족 을 의 미 한 다 . 만 약 그 런 비 정 상 적 인 기 동 이 탐 지 되 면

베 어 링 을 검 사 해 야 한 다 .


운 전 되 는 동 안 패 킹 을 윤 활 시 켜 줄 소 량 의 누 수 가 필 요 하 다 . 만 약 과 도 한 누 설 이

있 으 면 , 패 킹 이 낡 았 거 나 잘 못 설 치 되 었 음 을 의 미 한 다 . 이 럴 경 우 패 킹 누 르 개 를 너 무

조 이 면 축 이 과 열 되 기 때 문 에 이 런 방 법 은 가 급 적 피 한 다 . 이 때 는 패 킹 을 교 체 하 면

해 결 된 다 . 패 킹 누 르 개 의 육 각 너 트 는 정 상 상 태 가 될 때 까 지 10분 간 격 으 로 6분 의 1회

전 씩 조 인 다 . 스 터 핑 박 스 의 재 조 립 에 관 해 서 는 5.3절 을 참 조 할 것

4.4 진 동

기 진 력 에 따 른 펌 프 의 진 동 은 펌 프 의 구 조 적 으 로 약 한 부 분 에 서 나 타 난 다 . 횡 축

펌 프 의 바 깥 베 어 링 에 서 측 정 하 며 개 략 적 인 허 용 범 위 는 다 음 과 같 다 .

373

5 . 유 지 관 리

5 .1 베 어 링 과 윤 활

1)그 리 스 윤 활 베 어 링

그 리 스 윤 활 베 어 링 은 운 송 전 에 제 작 회 사 에 서 그 리 스 를 채 워 준 다 . 이 최 초 주 입

은 통 상 약 2,000 시 간 의 운 전 을 유 지 시 켜 준 다 . 그 리 스 주 입 은 베 어 링 하 우 징 위 에

있 는 그 리 스 니 플 을 통 해 서 그 리 스 건 (Gun)으 로 해 준 다 . 과 도 한 주 입 시 베 어 링 이 과

열 되 기 때 문 에 적 당 하 게 주 입 해 야 한 다 . 베 어 링 의 내 경 (d)과 회 전 수 (n)로 부 터 주 입 간

격 을 그 림 11.3의 그 래 프 를 통 해 서 알 수 있 다 . 회 전 속 도 는 피 트 롤 (Petrol)이 나 벤 졸

(Benzol)을 가 지 고 베 어 링 내 의 낡 은 그 리 스 의 찌 꺼 기 들 을 깨 끗 이 소 제 해 야 한 다 . 인

접 한 볼 이 나 로 울 러 사 이 의 전 공 간 에 그 리 스 가 채 워 지 도 록 새 로 운 그 리 스 를 넣 어

줘 야 한 다 . 베 어 링 카 바 에 는 그 리 스 가 반 정 도 채 워 지 도 록 한 다 . 윤 활 유 는 산 성 이 없

어 야 하 며 어 떤 외 부 물 질 도 포 함 되 어 서 는 안 된 다 .

2) 오 일 윤 활 베 어 링

베 어 링 하 우 징 내 의 오 일 레 벨 은 가 장 밑 에 위 치 한 볼 이 나 원 통 로 울 러 의 중 심 선 근

처 에 위 치 하 고 Constant Lev el Oiler에 의 해 일 정 하 게 유 지 된 다 . 필 요 하 면 Cons tan t

Level Oiler의 저 장 소 의 오 일 을 공 급 해 야 한 다 . 이 러 기 위 해 서 투 명 한 저 장 소 를 제 끼

고 튜 브 를 통 해 오 일 을 채 운 다 .(그 림 11.4 참 조 ). 그 리 고 난 다 음 저 장 소 를 운 전 상 태

로 원 상 복 귀 시 킨 다 . 새 베 어 링 의 첫 오 일 교 환 은 200시 간 의 운 전 후 에 행 하 며 다 음

교 환 은 2,000시 간 의 운 전 후 에 행 한 다 . 그 다 음 의 오 일 교 환 은 8,000시 간 간 격 으 로 행

해 주 며 적 어 도 일 년 에 한 번 씩 은 오 일 을 교 환 해 준 다 . 윤 활 유 는 50 에 서 3.5∼ 4.5°

E(120。 F에 서 25∼ 36Cs )의 점 성 을 갖 는 순 수 광 유 만 을 사 용 해 야 한 다 .

펌 프 회 전 수 (rpm) 허 용 범 위 (μ m ) 펌 프 회 전 수 (rpm) 허 용 범 위 (μ m )

300까 지

200∼ 600

600∼ 1000

1000∼ 1500

71이 하

65이 하

58이 하

49이 하

1500∼ 2000

2000∼ 3000

3000∼ 4000

4000이 상

40이 하

29이 하

25이 하

25이 하

374

5.2 윤활개소 점검 및 교체주기


시 동 전 을 포 함 해 서 오 랫 동 안 의 정 지 나 수 리 후 과 도 한 누 설 이 있 을 경 우 에 는 새 로

운 패 킹 으 로 교 환 해 준 다 . 패 킹 을 교 환 하 기 전 에 낡 은 패 킹 의 모 든 찌 꺼 기 들 을 깨 끗

이 소 제 하 고 축 보 호 슬 리 브 표 면 도 아 울 러 검 사 한 다 . 만 약 슬 리 브 표 면 이 거 칠 거 나

긁 힌 자 국 이 있 으 면 새 것 으 로 교 환 해 야 한 다 . 패 킹 을 축 주 위 에 감 을 때 패 킹 간 에

가 볍 게 압 착 되 도 록 한 다 . 패 킹 이 끊 어 져 맞 닿 는 부 분 은 인 접 하 는 패 킹 끼 리 서 로

180° 엇 갈 려 야 한 다 . 랜 턴 링 은 조 립 단 면 도 에 서 처 럼 올 바 른 순 서 대 로 삽 입 되 었 는 지

를 확 인 해 야 하 며 순 서 가 맞 아 야 만 봉 수 구 멍 과 정 확 하 게 맞 으 며 적 절 한 윤 활 이 이 루

어 진 다 . 패 킹 누 르 개 는 가 볍 고 평 평 하 게 눌 러 져 야 한 다 .

6. 운전장애

발 생 할 수 있 는 운 전 장 애 와 원 인 들 이 아 래 도 표 에 나 와 있 다 . 장 애 가 발 생 하 면 가

능 한 원 인 들 을 체 크 하 고 , 재 빨 리 대 책 을 강 구 한 다 .

개 소 내 용 주 기 추 천 사 양

2 구 리 스 윤 활 2/년 ㆍ SHELL- ALVANIA 2

ㆍ GULF- GULF CROWN NO.3

ㆍ CALTEX- MOBILUX 22 오 일 교 환 1∼ 2/년 ㆍ 50 에 서 25∼ 36Cs 의 점 성 을

같 는 순 수 광 유 만 을 사 용 한 다 .

ㆍ CALTEX- MEROPA 220

ㆍ SHELL- OMALA 220

장 애 원 인

시 동 후 송 출 불 가 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 14, 16

17, 22, 23, 24, 34, 39시 동 후 송 출 장 치 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 22,

23, 24, 34, 39

375

표 계 속

원 인

1. 펌 프 내 의 공 기 를 빼 지 않 았 을 때

2. 펌 프 및 흡 입 관 의 만 수 불 완 전 시

3. 흡 상 고 과 대 (NPS Hre는 너 무 높 고 NPSHav 은 너 무 낮 을 경 우 )

4. 액 중 의 공 기 또 는 가 스 량 과 대 시

5. 흡 입 관 에 에 어 포 켓 이 있 을 경 우

6. 흡 입 관 도 중 에 서 갑 작 스 런 공 기 침 입

7. 스 터 핑 박 스 에 로 의 공 기 침 입

8. 흡 입 관 끝 이 충 분 히 액 체 에 잠 겨 있 지 않 을 경 우

9. 흡 입 밸 브 폐 쇄 나 부 분 적 인 개 방

10. 흡 입 관 의 필 터 나 스 트 레 이 너 에 이 물 질 침 입 시

11. 후 트 밸 브 과 소 시

12. 축 봉 에 대 한 불 충 분 한 냉 각 수 공 급 시

장 애 원 인

펌 프 과 열 이 나 송 출 장 치 1, 3, 9, 10, 11, 21, 22, 27, 29, 30, 31, 33,

34, 40, 41유 량 과 소 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 14, 16, 17,

21, 22, 23, 24, 25, 26, 34

유 량 과 대 15, 18, 20, 34

너 무 낮 은 송 출 압 력 4, 14, 16, 18, 20, 22, 23, 24, 25, 26, 34

눈 에 뜨 일 만 한 축 봉 누 설 27, 28, 29, 30, 33, 34, 35, 36, 38, 39, 41

너 무 짧 은 축 봉 수 명 12, 13, 27, 28, 29, 30, 33

34, 35, 36, 37, 38, 39, 41과 잉 동 력 흡 수 12, 13, 15, 16, 18, 19, 20, 23, 25, 27, 28

31, 34, 35, 37, 38, 44진 동 과 소 음 발 생 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 15, 17, 18

21, 23, 24, 27, 28, 29, 31, 31, 32, 33, 34,

40, 41, 42, 45, 46베 어 링 과 열 과 너 무 짧 은

베 어 링 수 명

27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 40, 41, 42,

43, 44, 45, 46

376

13. 랜 턴 링 과 봉 수 관 의 위 치 가 부 정 확 한 경 우

14. 회 전 속 도 가 너 무 늦 을 경 우

15. 회 전 속 도 가 너 무 빠 를 경 우

16. 회 전 방 향 이 틀 릴 때

17. 설 치 총 양 정 이 정 격 총 양 정 보 다 높 을 때

18. 설 치 총 양 정 이 정 격 총 양 정 보 다 낮 을 때

19. 사 양 서 에 명 시 된 유 체 밀 도 와 다 를 때

20. 사 양 서 에 명 시 된 유 체 점 성 과 다 를 때

21. 펌 프 가 너 무 적 은 유 량 에 서 운 전 시 (송 출 측 밸 브 과 다 잠 금 시 )

22. 병 렬 운 전 이 부 적 합 할 경 우 의 병 렬 운 전 실 시 시

23. 회 전 차 내 에 이 물 질 이 걸 렸 을 때

24. 회 전 차 가 손 상 되 었 을 때

25. 케 이 싱 링 과 회 전 차 링 이 너 무 닳 았 을 때

26. 내 부 케 이 싱 가 스 켓 의 손 상 으 로 인 한 송 출 실 로 부 터 흡 입 실 로 의 내 부 누 설 시

27. 축 심 불 일 치 시

28. 주 축 이 덜 그 덕 거 릴 경 우

29. 주 축 의 바 란 싱 이 잘 안 잡 혔 을 때

30. 베 어 링 이 닳 았 거 나 축 심 의 불 일 치 로 축 이 정 상 회 전 을 벗 어 날 경 우

31. 회 전 차 가 케 이 싱 부 분 에 스 칠 경 우

32. 견 고 하 지 않 은 기 초

33. 설 치 하 는 동 안 펌 프 가 뒤 틀 려 있 는 경 우

34. 시 방 서 에 명 시 된 운 전 조 건 이 나 사 용 액 체 와 다 를 경 우

35. 스 터 핑 박 스 에 패 킹 이 잘 못 끼 워 졌 을 경 우

36. 봉 수 내 이 물 질 에 의 해 축 보 호 슬 리 브 가 부 식 할 경 우

37. 패 킹 누 르 개 의 과 도 한 압 박 에 의 한 패 킹 의 불 충 분 한 윤 활 시

38. 패 킹 과 주 축 간 의 과 도 한 틈 새

39. 기 계 적 씰 사 용 시 기 계 적 씰 이 손 상 되 어 있 는 경 우

40. 과 도 한 축 추 력

41. 베 어 링 이 닳 았 을 경 우

42. 설 치 시 베 어 링 이 나 그 리 스 또 는 오 일 에 이 물 질 이 침 투 된 경 우

377

43. 과 도 한 그 리 스 주 입 으 로 인 한 베 어 링 온 도 과 열

44. 불 충 분 한 베 어 링 윤 활

45. 베 어 링 내 의 먼 지 침 입

46. 베 어 링 하 우 징 내 의 습 기 로 인 한 베 어 링 의 녹

7. 검사와 수리

7.1 분 해

이 펌 프 는 흡 입 관 이 나 송 출 관 을 분 해 하 지 않 을 뿐 만 아 니 라 , 펌 프 조 립 상 태 를 변

화 시 키 지 않 고 다 음 과 같 은 순 서 에 따 라 회 전 부 를 완 전 히 분 해 할 수 있 게 설 계 되 어

있 다 .

1) 흡 , 송 출 밸 브 를 닫 은 다 음 , 드 레 인 플 러 그 와 벤 트 플 러 그 를 열 고 펌 프 를 드 레 인

시 킨 다 .

2) 축 봉 장 치 에 연 결 되 어 있 는 외 부 측 봉 수 원 을 분 리 시 킨 다 . (외 부 봉 수 공 급 구 조

시 )

3) 펌 프 측 카 플 링 과 모 타 측 카 플 링 을 분 리 시 킨 다 .

4) 패 킹 누 르 개 의 스 터 드 볼 틀 르 풀 고 패 킹 누 르 개 를 떼 어 낸 다 .

5) 상 하 부 케 이 싱 의 접 합 플 랜 지 의 너 트 를 풀 고 호 이 스 트 로 상 부 케 이 싱 을 들 어

올 린 다 .

6) 이 렇 게 되 면 펌 프 내 부 가 훤 히 보 이 게 된 다 .

7) 베 어 링 하 우 징 을 브 라 케 트 에 체 결 시 키 는 너 트 를 푼 다 .

8) 오 일 윤 활 베 어 링 의 경 우 에 는 5.1절 에 설 명 한 것 처 럼 오 일 을 드 레 인 시 킨 다 .

9) 하 부 케 이 싱 으 로 부 터 회 전 부 를 들 어 올 린 다 .

10) 카 프 링 과 카 프 링 키 를 떼 어 낸 다 .

11) 베 어 링 카 바 와 엔 드 베 어 링 카 바 를 떼 어 낸 다 .

12) 베 어 링 너 트 를 푼 다 .

13) 베 어 링 과 함 께 베 어 링 하 우 징 을 축 으 로 부 터 분 리 시 킨 다 . 이 때 베 어 링 에 손 상 을

미 치 는 편 중 압 력 이 나 망 치 타 격 을 피 해 야 한 다 .

14) 베 어 링 하 우 징 으 로 부 터 베 어 링 을 분 리 시 킨 다 .

15) 축 으 로 부 터 링 을 빼 낸 다 .

16) 패 킹 누 르 개 를 빼 낸 다 . 패 킹 , 랜 턴 킹 , 패 킹 시 트 를 빼 낸 다 . 축 너 트 와 축 보 호 슬

378

리 브 를 차 례 로 풀 고 빼 낸 다 . 그 다 음 회 전 차 는 통 상 축 으 로 부 터 쉽 게 분 리 된 다 .

쉽 게 분 리 가 안 될 경 우 에 는 나 무 방 망 이 로 회 전 차 허 브 를 가 볍 게 치 면 쉽 게 빠 져

나 온 다 .

7.2 틈새와 공차

분 해 할 경 우 에 는 언 제 나 회 전 차 와 케 이 싱 링 사 이 의 틈 새 를 필 히 점 검 해 야 한 다 .

회 전 차 목 과 케 이 싱 링 사 이 의 틈 새 가 너 무 커 지 면 케 이 싱 링 을 교 체 해 야 한 다 .

7.3 재조립

재 조 립 은 7.1절 에 설 명 한 분 해 의 역 순 으 로 진 행 된 다 . 다 음 사 항 은 특 히 유 의 바 란

다 .

1) 축 보 호 슬 리 브

축 보 호 슬 리 브 를 조 립 하 기 전 에 , 마 모 되 는 면 의 상 태 를 검 사 하 고 마 모 되 거 나 거 칠

어 져 있 으 면 새 것 으 로 교 체 해 야 한 다 .

2) O- Ring

원 칙 적 으 로 재 조 립 시 에 는 새 로 운 O- Rin g으 로 교 체 해 야 한 다 . 축 보 호 슬 리 브 를 조

립 한 후 축 너 트 를 조 일 때 비 뚫 어 지 지 않 도 록 축 보 호 슬 리 브 홈 에 O- Ring 을 꼭 맞 게

끼 워 야 한 다 . O- Rin g은 다 른 기 구 를 사 용 하 지 말 고 반 드 시 손 으 로 끼 운 다 .

3) 축 너 트

축 너 트 를 체 결 하 기 전 에 축 나 사 부 에 Loctite를 몇 방 울 떨 어 뜨 린 다 . ( 7.4절 참 조 )

4) 스 터 핑 박 스

상 부 케 이 싱 을 조 립 하 기 전 에 패 킹 누 르 개 와 랜 턴 링 을 우 선 축 에 끼 워 준 다 . 패 킹 과

랜 턴 링 의 올 바 른 조 립 에 대 해 서 는 5.3절 을 참 조 바 람 .

5) 조 립 할 때 와 같 이 베 어 링 의 외 륜 에 편 중 압 력 이 나 망 치 타 격 을 가 해 서 는 안 된 다 .

베 어 링 이 들 어 갈 자 리 는 Loctite를 떨 어 뜨 려 고 정 하 며 베 어 링 윤 활 에 대 해 서 는 5.1절

을 참 조 할 것 .

379

6) V- 링

V- 링 은 재 조 립 시 에 항 상 교 체 해 주 고 반 드 시 손 으 로 축 에 기 워 준 다 .

7) 회 전 차

회 전 부 를 케 이 싱 에 올 려 놓 고 , 베 어 링 하 우 징 을 볼 트 로 체 결 한 후 축 너 트 를 조 절 하

면 서 회 전 차 를 케 이 싱 내 중 앙 에 배 치 되 도 록 조 정 을 한 다 . 회 전 차 와 케 이 싱 벽 사 이 의

간 격 은 양 쪽 이 꼭 같 아 야 한 다 . 양 쪽 간 격 이 같 지 않 으 면 회 전 부 의 축 추 력 이 증 가 하

고 베 어 링 에 과 다 한 부 하 가 걸 려 베 어 링 에 손 상 을 주 게 되 어 수 명 을 감 소 하 게 된 다 .

8) 플 랜 지 결 합 면

케 이 싱 플 랜 지 결 합 면 은 액 체 패 킹 으 로 봉 수 작 용 을 하 게 하 며 재 조 립 전 에 결 합 면

을 깨 끗 이 소 제 하 고 새 로 운 액 체 패 킹 을 사 용 한 다 . 종 이 가 스 켓 을 사 용 해 서 는 안 된

다 .

9) 최 종 점 검

재 조 립 이 끝 난 후 펌 프 와 구 동 축 의 조 립 상 태 를 2.4절 에 설 명 한 바 와 같 이 최 종 점

검 해 야 하 며 힘 을 들 이 지 않 고 회 전 부 를 손 으 로 돌 릴 수 있 어 야 한 다 .

7.4 Lo ctite 이용

Loctite는 액 체 결 합 제 로 써 강 력 한 모 세 관 작 용 에 의 해 서 아 주 좁 은 통 로 까 지 도

스 며 들 어 서 충 격 과 진 동 을 견 디 게 하 며 결 합 면 의 침 식 을 방 지 하 기 도 한 다 .

— 주 의 —

매 우 작 은 금 속 입 자 일 지 라 도 병 속 에 있 는 Loctite를 굳 혀 버 리 기 때 문 에 먼 지 에

접 하 게 해 서 는 안 되 면 밖 으 로 꺼 낸 후 다 시 병 속 으 로 부 어 넣 어 서 는 안 된 다 .

1) 예 비 사 항

우 선 트 리 클 로 로 에 틸 렌 (T richloro Ethy lene)이 나 그 리 스 솔 벤 트 (Grease Solv ent)

를 사 용 하 여 오 일 이 나 구 리 스 의 잔 액 을 비 롯 한 모 든 성 분 들 을 깨 끗 이 닦 아 낸 다 음

완 전 히 건 조 한 상 태 가 되 었 는 가 를 확 인 한 다 .

380

2)적 용

일 반 적 으 로 접 합 부 분 에 몇 방 울 의 Loctite를 떨 어 뜨 리 고 접 합 시 키 며 Loctite는 모

세 관 현 상 에 의 해 접 착 면 사 이 의 틈 을 통 해 스 며 들 기 때 문 에 조 립 후 몇 방 울 씩 떨

어 뜨 려 도 된 다 . 가 장 안 전 한 접 착 은 접 착 부 분 의 틈 새 에 Loctite가 완 전 히 채 워 졌 을

때 에 이 루 어 진 다 .

3) 응 고

응 고 시 간 은 24시 간 을 초 과 하 지 않 으 며 2∼ 4시 간 후 에 이 미 40% 정 도 의 응 고 가

이 루 어 진 다 . 접 착 부 분 을 120 정 도 로 가 열 시 키 게 되 면 약 15분 후 에 완 전 히 접 착 된

다 .

4) 분 해

Loctite로 접 착 된 부 분 은 일 반 공 구 를 가 지 고 분 리 시 킬 수 있 다 . 분 리 되 지 않 을 경

우 에 는 그 부 분 을 250 정 도 로 가 열 하 면 곧 분 리 된 다 . 다 시 그 부 분 을 냉 각 시 키 면

다 시 접 착 효 과 가 나 타 난 다 .

5) 조 립

Loctite를 사 용 했 던 부 분 들 은 다 시 Loctite몇 방 울 을 떨 어 뜨 리 고 재 조 립 한 다 . 전 에

사 용 되 어 응 고 해 있 던 Loctite를 떼 어 낼 필 요 는 없 지 만 접 착 면 을 드 라 이 (Dry)시 키 고

구 리 스 를 깨 끗 이 닦 아 낸 다 .

381

그 림 11.3 그 리 스 윤 활 베 어 링 의 그 리 스 주 입 간 격

그 림 11.4 오 일 윤 활 베 어 링 의 Con s tan t Level Oiler

382

표 1 1.1 베 어 링 데 이 터

펌프형식고 정

베어링

헐거운

베어링

베 어 링 치 수 그리스윤활 오일윤활

d() D() b() 최초주입(g) 주입(g) 주입(ℓ)

125- 140

125- 174

125- 200

125- 250

125- 310

6307

6307

6307

6307

6307

6307

6307

6307

6307

6307

35

35

35

35

35

80

80

80

80

80

21

21

21

21

21

27

27

27

27

27

9

9

9

9

9

0.12

0.12

0.12

0.12

0.12150- 250

150- 280

150- 310

150- 340

150- 400

150- 430

150- 500

6308

6308

6308

6308

6308

6307

6310

6308

6308

6308

6308

6308

6307

6310

40

40

40

40

40

35

50

90

90

90

90

90

80

110

23

23

23

23

23

21

27

36

36

36

36

36

27

54

12

12

12

12

12

9

18

0.16

0.16

0.16

0.16

0.16

0.12

0.23200- 280

200- 340

200- 400

200- 500

200- 620

6310

6310

6310

6312

6312

6310

6310

6310

6312

6312

50

50

50

60

60

110

110

110

130

130

27

27

27

31

31

54

54

54

72

72

18

18

18

24

24

0.23

0.23

0.23

0.29

0.29250- 280

250- 340

250- 400

250- 500

200- 620

6312

6312

6312

6314

6314

6312

6312

6312

6314

6314

60

60

60

70

70

130

130

130

150

150

31

31

31

35

35

72

72

72

90

90

24

24

24

30

30

0.29

0.29

0.29

0.40

0.40300- 280

300- 340

300- 400

300- 500

300- 620

6314

6314

6314

6316

6316

6314

6314

6314

6316

6316

70

70

70

80

80

150

150

150

170

170

35

35

35

39

39

90

90

90

110

110

30

30

30

35

35

0.40

0.40

0.40

0.51

0.51

383

표 계 속

펌프형식고 정

베어링

헐거운

베어링

베 어 링 치 수 그리스윤활 오일윤활

d() D() b() 최초주입(g) 주입(g) 주입(ℓ)

400- 390

400- 440

400- 480

400- 540

400- 620

6314

6316

6316

6318

6320

NU314

NU316

NU316

NU318

NU320

70

80

80

90

100

150

170

170

190

215

35

39

39

43

47

90

110

110

380

535

30

35

35

45

55

0.40

0.51

0.51

0.65

1.1500- 510

500- 640

500- 700

500- 790

500- 890

6316

6320

6322

6324

6328

NU316

NU320

NU322

NU324

NU328

80

100

110

120

140

170

215

240

260

300

39

47

50

55

62

110

535

670

780

940

35

55

65

75

95

0.51

1.1

1.3

1.6

2.3600- 540

600- 620

600- 710

600- 830

6316

6318

6322

6324

NU316

NU318

NU322

NU324

80

90

110

120

170

190

240

260

39

43

50

55

110

380

670

780

35

45

65

75

0.51

0.65

1.3

1.6700- 590

700- 710

700- 820

6320

6322

6326

NU320

NU322

NU326

100

110

130

215

240

280

47

50

58

535

670

870

55

65

85

1.1

1.3

2.0800- 740

800- 840

800- 970

6322

6324

6328

NU322

NU324

NU328

110

120

140

240

260

300

50

55

62

670

780

940

65

75

95

1.3

1.6

2.3

384

표 1 1.2 패 킹 치 수 (그 림 11.5참 조 )

펌프형식패킹부치수

D/d/ I ()

패킹치수

()

패킹길이

()펌프형식

패킹부치수

D/d/ I ()

패킹치수

()

패킹길이

()125- 140

125- 170

125- 200

125- 250

125- 310

80/55/95

80/55/95

80/55/95

80/55/95

80/55/95

12×12

12×12

12×12

12×12

12×12

211

211

211

211

211

400- 390

400- 440

400- 480

400- 540

400- 620

122/90/125

150/110/50

150/110/150

160/120/150

170/130/150

16×16

20×20

20×20

20×20

20×20

335

410

410

442

473150- 250

150- 280

150- 310

150- 340

150- 400

150- 430

150- 500

85/60/95

85/60/95

85/60/95

85/60/95

85/60/95

80/55/95

95/70/95

12×12

12×12

12×12

12×12

12×12

12×12

12×12

227

227

227

227

227

211

260

500- 510

500- 640

500- 700

500- 790

500- 890

150/110/150

170/130/150

180/140/150

200/150/180

230/150/180

20×20

20×20

20×20

25×25

25×25

410

473

505

553

647

200- 280

200- 340

200- 400

200- 500

200- 620

95/70/95

95/70/95

95/70/95

112/80/125

112/80/125

12×12

12×12

12×12

16×16

16×16

260

260

260

303

303

600- 540

600- 620

600- 170

600- 830

150/110/150

160/120/150

180/140/150

200/150/180

20×20

20×20

20×20

25×25

410

442

505

553

250- 280

250- 340

250- 400

250- 500

250- 620

112/80/125

112/80/125

112/80/125

122/90/125

122/90/125

16×16

16×16

16×16

16×16

16×16

303

303

303

335

335

700- 590

700- 710

700- 820

170/130/150

180/140/150

210/160/180

20×20

20×20

25×25

473

505

584

300- 280

300- 340

300- 400

300- 500

300- 620

122/90/125

122/90/125

122/90/125

150/110/150

150/110/150

16×16

16×16

16×16

20×20

20×20

335

335

335

410

410

800- 740

800- 840

800- 970

180/140/150

200/150/180

230/150/180

20×20

25×25

25×25

505

553

647

385

제 12장 참 고 자 료

1. 각종 단위 환산표

1.1 길이*: 국제 단위계(SI)

1.2 면적

1.3 체적

1.4 질량

m * in ft yd 척(尺)

1

100

0.100

2.5400

30.480

91.44

30.303

0.01

1

0.00100

0.02540

0.30480

0.91440

0.30303

10.0

1000

1

25.400

304.800

914.40

303.030

0.39370

39.37008

0.03937

1

12

36

11.939

0.032808

3.280840

0.0032808

0.0833333

1

3

0.994293

0.01094

1.09361

0.00109

0.02778

0.33333

1

0.33140

0.03300

3.30000

0.00330

0.08382

1.00584

3.01752

1

* ha in² ft² yd² 정( 町) 평( 坪)

1

10000

0.0064516

0.092903

0.836127

9917

3.3057785

0.00011

1

0 .64 5169 10 - 7

0 .92903 10 - 5

0 .83613 10 - 4

0.9917

0 .33058 10 - 3

1550.0031

15500031

1

144.0

1296.0

15371381

5123.97

10.76391

107639.1

0.006944

1

9

106745.7

35.5841

1.19599

11959.9

0.0007716

0.111111

1

11860.6

3.95368

0.00010084

1.008369

0 .65056 10 - 7

0 .93681 10 - 5

0 .84 313 10 - 4

1

0.00033333

0.302501

3025.1

0.000195

0.02810

0.252929

3000

1

d(ℓ) * ft³ gal(英) gal( 美) 석(石) 尺³

1

1000

28.3153

4.5465

3.7852

180.39

27.826

0.001

1

0.028315

0.0045465

0.0037852

0.18039

0.027826

0.035317

35.317

1

0.16057

0.13368

6.3707

0.98274

0.21998

219.98

6.22786

1

0.83254

39.676

6.1203

0.2642

264.2

7.4805

1.20114

1

47.656

7.3514

0.0055435

5.5435

0.15696

0.025204

0.020983

1

0.15425

0.035937

35.937

1.0175

0.16339

0.13603

6.4827

1

kg * t lb t(英) t (美) 관(貫) 척( 斥)

1

1000

0.45359

1016.0474

907.185

3.75

0.6

0.001

1

0.0004536

1.01605

0.90719

0.00375

0.0006

2.20462

2204.62

1

2240

20000.89286

8.2673

1.3228

0.000984205

0.984205

0.0004464

1

0.0036906

0.00059052

0.0011023

1.10231

0.00051

1.12

1

0.004134

0.00066133

0.2667

266.67

0.12095

270.937

241.908

1

0.16

1.667

1666.7

0.75599

1693.4

1519.8

6.25

1

386

1 .5 압력

1 .6 유량

1.7 동력

1 .8 열량

kpa * ba r kg f/ lb f/ in²

(p s i)

표준기압

atm

atu

水柱

( γ=1.0)

水銀柱

(γ=13.59509)

mH ₂O ftH₂O Hg(T or r) InH g

1

100

98.0665

6.89476

101.325

9.80665

2.98907

0.133322

3.386

0.01

1

0.980665

0.0689476

1.01325

0.980665

0.0298907

0.00133322

0.03386

0.0101971

1.019701

1

0.0703070

1.03323

0.1000

0.030480

0.00135951

0.03453

0.145036

14.5036

14.2233

1

14.6959

1.42233

0.433526

0.0193367

0.4912

0.00986923

0.986923

0.967839

0.0680458

1

0.0967839

0.0294997

0.00131579

0.03342

0.101972

10.1972

10

0.703070

10.3323

1

0.30480

0.0135951

0.3453

0.334554

33.4554

32.8084

2.30666

33.8986

3.28084

1

0.0446033

1.133

7.50062

750.062

735.559

51.715

760.000

73.5559

22.4198

1

25.400

0.2953

29.53

28.96

2.036

29.92

2.896

0.8827

0.03937

1

ℓ/ s / Hr / min gal/ min( 英) gal/ min(美) ft³/ Hr ft³/ min

1

0.2778

16.666

0.075775

0.06309

0.007865

0.47192

3.6

1

60.0

0.27279

0.2271

0.02832

1.6989

0.060

0.016668

1

0.0045465

0.0037824

0.0004719

0.02832

13.1977

3.6658

219.98

1

0.8325

0.1038

6.22787

15.8514

4.4032

264.1833

1.2011

1

0.1247

7.4851

127.14

35.317

2119.183

9.6342

8.0208

1

60.0

21.192

0.5886

35.3165

0.16056

0.13368

0.01668

1

PS (佛) H P(英) K W* kgf- m/ s ft- lb/ s kcal/ s Btu/ s

1

1.0143

1.3596

0.01333

0.001843

5.691

1.434

0.9859

1

1.3405

0.01315

0.001817

5.611

1.414

0.7355

0.746

1

0.009807

0.001356

4.186

1.055

75

76.07

101.97

1

0.1383

426.9

107.6

542.5

550.2

737.6

7.233

1

3087

778.0

0.1757

0.1782

0.2389

0.002343

0.0003239

1

0.2520

0.6973

0.7072

0.9480

0.009297

0.001285

3.968

1

J * kg fㆍm ftㆍlb f K WㆍHr PSㆍH r(佛) HPㆍH r(英) kcal BT U

1

9.807

1.356

3 .6 10 6

2 .64 8 10 6

2 .686 10 6

4 .168 10 3

1 .055 10 3

0.10197

1

0.1383

3 .671 10 5

2 .700 10 5

2 .739 10 5

426.9

107.6

0.7376

7.233

1

2 .655 10 6

1 .953 10 6

1 .981 10 6

3.089

778.0

0 .2778 10 - 6

0 .2724 10 - 5

0 .3776 10 - 6

1

0.7355

0.746

0.0011630 .293 10 - 3

0 .3777 10 - 6

0 .3704 10 - 5

0 .5121 10 - 6

1.3596

1

1.0143

0.0015810 .3984 10 - 3

0 .3724 10 - 6

0 .3652 10 - 5

0 .504 9 10 - 6

1.3405

0.9859

1

0.0015590 .3928 10 - 3

0.0002389

0.002343

0.0003239

860.0

632.5

641.6

1

0.2520

0.000948

0.009297

0.001285

3.413

2.510

2.546

3.968

1

387

1.9 점도와 동점도

1) 점 도

층 류 내 의 어 떤 점 에 있 어 서 , 유 동 에 직 각 인 방 향 의 속 도 구 배 를 dv/dy라 고 하 면 , 흐

름 에 평 행 인 면 상 에 서 점 성 에 기 인 하 는 전 단 응 력 τ =μ ㆍ dv /dy가 작 용 한 다 . 이 비 례

계 수 μ 를 점 성 계 수 또 는 점 도 라 부 른 다 .

1 포 아 즈 (Poise)μ =1g/( ㆍ s)

= kg fㆍ s/(98ㆍ )

= 0.0672 Ib/( ftㆍ s )

2)동 점 도

다 음 식 으 로 표 시 되 는 유 체 의 고 유 한 물 리 량 이 다 .

ν =μ /ρ

여 기 서 ν : 동 점 계 수 ( / s)

μ : 점 성 계 수 (1kgfㆍ s / )Paㆍ s

ρ : 밀 도 (kg fㆍ s² /m⁴ )k g/

그 리 고 , 1 / s=10⁴ S t, 1S t=1 / s

cP P Paㆍ S kg fㆍ s/ lbㆍ s/ in²

110010009806.65

6 .9 10 6

0.0111098.0665

6 .9 10 4

0.0010.119.80665

6 .9 10 3

0.000101970.01019730.1019731

7 .03 10 2

1 .449 10 - 7

1 .449 10 - 5

1 .449 10 - 4

0.001421

cSt St /s ft² /s

1

100

1 10 6

92.900

1 10 2

1

1 10 4

929

1 10 - 6

1 10 - 4

1

0.0929

0.00001076

0.001076

10.76

1

388

1.10 상대습도

2.SI단위계의 간이 환산표

2.1 제단위의 환산

습구 건구와 습구의 온도차

() 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 9.5 10 11 12 13

02468

1012141618

2022242628

303234

100100100100100

100100100100100

100100100100100

100100100

9090919292

9393949494

9595959595

969696

8082838485

8687888889

8990909191

919192

7174757779

8081828384

8585868687

878888

6366697173

7476777879

8081828283

838484

5659626567

6971727475

7677787879

808081

5053565962

6466686970

7273747575

767777

4347515457

5961636567

6869707172

737374

3742464952

5557596163

6466676869

707071

3237414548

5154565859

6162636566

676768

2833374144

4750525456

5859606263

646565

2329333741

4447495153

5556585960

616263

2025303437

4143464850

5253555657

585960

1622263134

3841434547

4951525455

565758

1319242832

3538404345

4748505152

535455

1016212529

3235384042

4446474950

515253

814192327

3033363840

4244454748

495051

611162125

2831343638

4042434546

474849

410141923

2629323436

3840

414344

454647

28131721

2427303234

3638394142

434445

16111519

2326283032

3436373940

414243

491316

2022252729

3133343637

383940

271114

1720222527

2830313334

15912

1518202224

2628293031

量 SI단위계 공업단위계

힘 : F 뉴 톤 : N 1N=1kgㆍm/ s² kgf 1kg f=9.80665N

압 력 : P파 스 칼 : Pa 1Pa=1N/ m²

kgf/ 1kg f/ =98.0665 kPa=0.980665 bar바 아 : b ar 1bar= 10 5Pa

밀 도 : ρ 평방미터당:kg/ 킬로그람

1kg/ = 10 - 3 kg f/ ℓ kgfㆍs²/ m⁴ 1kg fㆍs²/ m⁴=9.80665 kg/

단위 체적당 : γ중 량

kgf/ ℓ1kg f/ ℓ=1000 kg/

점 도 : μ 파스칼초:Pa ㆍS 1PaㆍS=1 kgf/ ( mㆍs) 1P=100cP=0.1 PaㆍS

동 점 도 : ν 초당평방 : / s미 터

1St = 100cSt = 1 10 - 4 / s

= 100/ s

동 력 : SP 와 트 : W 1W=1J/ s=1Nㆍm/ s1 Ps=0.7355 KW

=0.986322 HP

양 정 : H

H [ m ] = P [ Pa ][ kg / ] g

= P [ k Pa ] 10 3

[ k g / ]g

= P [ ｂａｒ] 10 5

[ kg / ] g

H[ m ] = P [ k g f/ ] 10[ k g f/ ℓ ]

389

2.2 축동력의 계산식

SP = KH ㆍQ

[ K W]

여 기 서 K는 아 래 표 에 나 타 내 었 고 , γ 의 단 위 는 k gf/ℓ , 효 율 η 는 소 수 로 할 때 의

값 이 다 .

2.3 펌프의 비속도 환산

N s = N Q 1 / 2 / H 3/4

Ns (m - /s- rpm ) = 0.129 Ns(m , /m in, rpm )

(m- ℓ / s- rpm) = 4.083 Ns(m , /m in, rpm )

( ft- ft³ / min- rpm) = 2.438 Ns(m , /m in, rpm )

( ft- ft³ / s- rpm) = 0.314Ns (m, / min, rpm)

( ft, U.S.g allon, rpm) = 6.68 Ns(m, /m in, rpm)

( ft, Im p.g allon, rpm) = 6.09 Ns(m , /m in, rpm )

구 분양 정 H

m kPa bar kg f/

유

량

Q

/ s 9.80665ㆍ γ 1 100 98.0665

/ min 0.16344ㆍ γ 1/60 5/3 1.6344

/ Hr γ /367 1/3600 1/36 1/36.7

ℓ /s 9.80665ㆍ γ / 1000 1/1000 1/10 98.0665/1000

ℓ /min 0.16344ㆍ γ / 1000 1/160000 1/600 1.6344/ 1000

ton/Hr 1/367 1/3600ㆍ γ 1/36ㆍ γ 1/367ㆍ γ

Q / min / s ℓ /s ft³ /m in GPM

H m m m ft ft

Ns

1

7.746

0.245

0.410

0.1495

0.129

1

0.032

0.053

0.01935

4.083

31.623

1

1.675

0.611

2.438

18.884

0.597

1

0.365

6.68

51.72

1.634

2.74

1

390

3. 물리정수

4. 포화 증기압 및 대기압에서의 물의 성질

4.1 포화 증기압

중 력 의 표 준 가 속 도 9 .80665 m s - 2 선 팽 창 계 수

(금 속 원 소 20 )

알 루 미 늄 23.03

표 준 기 압 1.013250 bar 철 11.7

물 의 최 대 밀 도

(표 준 기 압 )

999 .972 kg m - 3

= 1 .0333 kg /

= 760mmH g

납 29.1

황 동 18∼ 23

수 은 의 표 준 밀 도 13595 .10 kg m - 3 주 철 10∼ 12

빙 점 의 절 대 온 도 273.15。 K 보 통 강 10∼ 11

음 파 의 속 도 : 공 기

(10 에 서 ) 수 중

337 .7 m s - 1

1448 m s - 1

스 테 인 레 스 17∼ 18

주 철 10∼ 12

공 업 기 압 at u = 1kg /

표 준 대 기 압at u = 1 .0333 kg /

= 1013 mmbar

공 기 의 단 열 계 수 n = 1 .4 10 - 6 deg - 1

t

Ps

kg/

W

kg/ ℓ

t

Ps

kg/

W

kg/ ℓ

t

Ps

kg/

W

kg/ ℓ

t

。F

Ps

p .s.i .a

W

kg/ ℓ

0

1

2

3

4

6

8

10

12

14

16

0.0062

0.0067

0.0072

0.0077

0.0083

0.0095

0.0109

0.0125

0.0143

0.0163

0.0185

0.9998

0.9999

0.9999

1.0000

1.0000

0.9999

0.9998

0.9996

0.9994

0.9992

0.9989

68

70

72

74

76

78

80

82

84

86

88

0.2912

0.3177

0.3463

0.3769

0.4098

0.4451

0.4829

0.5234

0.5667

0.6129

0.6623

0.9788

0.9777

0.9765

0.9754

0.9742

0.9730

0.9718

0.9705

0.9693

0.9680

0.9667

155

160

165

170

175

180

185

190

195

200

205

5.540

6.302

7.146

8.076

9.101

10.225

11.456

12.800

14.265

15.857

17.585

0.9121

0.9073

0.9023

0.8973

0.8920

0.8869

0.8814

0.8760

0.8703

0.8646

0.8587

32

40

60

80

100

120

140

160

180

190

200

0.0885

0.1217

0.2563

0.5069

0.9492

1.692

2.889

4.741

7.510

9.339

11.53

0.9999

1.0000

0.9990

0.9966

0.9931

0.9888

0.9833

0.9773

0.9702

0.9667

0.9632

391

표계속

t

Ps

kg/

W

kg/ ℓ

t

Ps

kg/

W

kg/ ℓ

t

Ps

kg/

W

kg/ ℓ

t

。F

Ps

p .s .i .a

W

kg/ ℓ

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

40

42

44

46

48

50

52

54

56

58

60

62

64

66

0.0210

0.0238

0.0269

0.0304

0.0343

0.0385

0.0432

0.0485

0.0542

0.0606

0.0675

0.0752

0.0836

0.0928

0.1028

0.1138

0.1258

0.1388

0.1530

0.1683

0.1850

0.2031

0.2227

0.2438

0.2666

0.9985

0.9982

0.9977

0.9972

0.9966

0.9961

0.9955

0.9949

0.9942

0.9934

0.9928

0.9921

0.9913

0.9905

0.9898

0.9898

0.9880

0.9871

0.9861

0.9852

0.9842

0.9831

0.9821

0.9810

0.9800

90

92

94

96

98

100

102

104

106

108

110

112

114

116

118

120

122

124

126

128

130

135

140

145

150

0.7149

0.7710

0.8307

0.8942

0.9616

1.0332

1.1092

1.1898

1.2751

1.3654

1.4609

1.5618

1.6684

1.7809

1.8995

2.0245

2.1561

2.2947

2.4404

2.5934

2.7544

3.192

3.685

4.237

4.854

0.9653

0.9640

0.9625

0.9611

0.9596

0.9583

0.9568

0.9554

0.9540

0.9525

0.9510

0.9495

0.9479

0.9464

0.9448

0.9431

0.9414

0.9398

0.9381

0.9365

0.9348

0.9305

0.9260

0.9216

0.9169

210

215

220

225

230

235

240

245

250

255

260

265

270

275

280

290

300

310

320

330

340

350

360

370

374.2

19.456

21.477

23.659

26.007

28.531

31.239

34.140

37.244

40.56

44.10

47.87

51.88

56.14

60.66

65.46

75.92

87.61

100.64

115.13

131.18

148.96

168.63

190.42

214.68

225.5

0.8528

0.8465

1.8403

0.8339

0.8272

0.8206

0.8136

0.8064

0.7992

0.7918

0.7840

0.7759

0.7678

0.7593

0.7506

0.7323

0.7124

0.6906

0.6671

0.6402

0.6093

0.5724

0.5243

0.4484

0.319

210

220

240

260

280

300

320

340

360

380

400

420

440

460

480

500

520

540

560

580

600

620

640

670

705.4

14.696

17.19

24.97

34.43

49.20

67.01

89.66

118.0

153.0

196.0

247.3

308.8

381.6

466.9

566.1

680.8

812.4

962.5

1133

1326

1543

1787

2060

2532

3206

0.9583

0.9552

0.9467

0.9373

0.9281

0.9180

0.9076

0.8964

0.8845

0.8725

0.8594

0.8457

0.8317

0.817

0.801

0.785

0.766

0.745

0.725

0.703

0.679

0.649

0.616

0.552

0.318

392

4.2 대기압에서의 물의 성질

5. 금속재료와 유체의 단위체적당중량

온도

()

비중량γ

(kg/)

밀 도ρ

(kgㆍs²/m⁴)

점성계수

10 5

( kgㆍs / m 2 )

동점성계수

10 7

( m 2 / s )

포화 증기압

(kg/m²)

0

5

10

15

20

25

30

40

50

60

70

80

90

100

999.8

1000.0

999.7

999.1

998.2

997.0

995.6

992.2

988.0

983.2

977.8

971.8

965.3

958.4

101.96

101.97

101.94

101.88

101.79

101.67

101.53

101.18

100.76

100.26

99.71

99.10

98.44

97.73

18.29

15.49

13.36

11.67

10.28

9.13

8.16

6.66

5.60

4.79

4.15

3.64

3.23

2.90

17.94

15.20

13.10

11.46

10.11

8.97

8.04

6.59

5.56

4.78

4.16

3.67

3.27

2.96

62

89

125

174

238

323

432

752

1257

2031

3177

4829

7149

10332

재 료 g/ 유 체 kg /ℓ

주 철

주 강

탄 소 강

니 켈 강

크 롬 강

니 켈 크 롬 강

크 롬 몰 리 브 덴 강

크 롬 바 나 듐 강

망 간 강

7.1∼ 7.3

7.8∼ 7.9

7.7∼ 7.8

7.85

7.85

7.85

7.85

7.85

7.85

공 기

물

해 수

액 체 산 소

휘 발 유

경 유

중 유

윤 활 유

1.293 k g/

(0 , 760mm Hg)

1.0

1.025

1.14

0.65∼ 0.75

0.83∼ 0.88

0.9 ∼ 0.98

0.9

393

표계속

6 . 전 동 기 의 동 력 환 산 과 회 전 수

6 .1 전 동 기 의 KW-HP 환 산 규 약 값 (J EM 1123 )

재 료 g / 유 체 kg /ℓ

스 프 링 강

황 동

인 청 동

포 금

주 석

납

아 연

스테인레스 강(ST S 410)

″ (ST S 430)

″ (ST S 304)

″ (ST S 316)

″ (ST S 347)

티 탄

동

알 루 미 늄

7.86

8.4∼8.5

8.80

8.60

7.28

11.34

7.10

7.75

7.77

7.79

7.98

7.98

4.50

8.92

2.72

식 물 성 유

동 물 성 유

0.9 ∼0.94

0.86∼0.94

KW HP KW HP KW HP KW HP

0.03

0.035

0.05

0.065

0.075

0.1

0.125

0.15

0.25

1/25

1/20

1/16, 1/15

1/12

1/10

1/8

1/6

1/4

1/3

0.4

0.55

0.75

1.1

1.5

2.2

3

5.5

7.5

1/2

3/4

1

1.5

2

3

4

7.5

10

11

15

19

22

26

30

37

55

60

15

20

25

30

35

40

50

75

80

75

95

110

150

190

220

260

370

100

125

150

200

250

300

350

500

394

6.2 주 파 수 및 극 수 에 따 른 전 동 기 의 회 전 수

동기회전수 n 1 =120×f

P[ rpm]

실 회전수 n 2 = n 1× ( 1 - S )[ rpm]

여 기 서 , f=주 파 수 (Hz)

P=극 수

s=미 끄 럼 손 실 (일 반 적 으 로 3∼ 7%)

극수 출 력 f=60 Hz f=50 Hz 극수 f=60 Hz f=50 Hz

P KW 실회전수

n₂

동 기

회전수

n₁

실회전수

n₂

동 기

회전수

n₁

P 실회전수

n₂

동 기

회전수

n₁

실회전수

n₂

동 기

회전수

n₁

2 0.75∼1.5

2.2 ∼3.7

5.5 ∼60

75 이상

3,400

3,470

3,500

3,550

3,600

2,850

2,880

2,900

2,950

3,000

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

1,160

875

700

580

500

435

390

350

320

290

270

250

235

1,200

900

720

600

514.3

450

400

360

328

300

277

257

240

970

730

580

485

415

365

330

290

265

243

225

205

195

1,000

750

600

500

428.6

375

333.3

300

272

250

231

214

200

40.4

0.75∼1.5

2.2 ∼3.7

5.5 ∼33

37 이상

1,700

1,720

1,730

1,750

1,770

1,800

1,400

1,420

1,430

1,450

1,470

1,500

395

7. 펌프 관련 규격

7.1 해외

명 칭 기 호 내 용

국 제 표 준 화 기 구 규 격 ISO 2548

ISO 3555

ISO DP5198

Centr ifu gal, mixed flow and axia l pumps - code for

acceptance tes t- clas s C.


acceptance tes t- clas s B.


acceptance tes t- clas s A국 제 전 기 표 준 회 의 규 격 IE C 497 In ternat ional code for model accpetance tes t as sto-

rage pumps.미 국 수 력 학 회 규 격 HIS Hy draulic Institute Stan dards for centr ifugal, ro-

t ary and rec iprocat ing pumps . (USA)미 국 석 유 협 회 규 격 A PI 610 Centr ifu gal pumps for g enera l re finery serv ices.

(USA)미 국 전 기 제 조 자 협 회

규 격

NE MA

PART 18

In tegra l- horsepower AC Squirrel- cage Induct ion

Motors for Clos e- coupled Pumps .

영 국 규 격 BS 599 Met hod of tes ting pumps.(Br ita in)

독 일 규 격 DIN 1944 A ccept ance t est on centr ifug al pumps.(Germany)

미 국 기 계 학 회 규 격 A SME

PT C 8, 2

A SME pow er test codes test code cen trifuga l

pumps.(USA)

396

7.2 KS규격

KS B 0061- 86 터 보 형 펌 프 용 어

KS B 6276- 87 깊 은 우 물 용 원 심 형 전 기 우 물 펌 프

KS B 6301- 78 원 심 펌 프 , 사 류 펌 프 및 축 류 펌 프 시 험 및 검 사 방 법

KS B 6302- 78 펌 프 토 출 량 측 정 방 법

KS B 6304- 77 보 일 러 급 수 용 원 심 펌 프 의 시 험 및 검 사 방 법

KS B 6305- 77 자 흡 식 원 심 펌 프 의 시 험 및 검 사 방 법

KS B 6306- 77 기 름 용 원 심 펌 프 의 시 험 및 검 사 방 법

KS B 6307- 77 기 어 펌 프 및 나 사 펌 프 의 시 험 및 검 사 방 법

KS B 6308- 80 왕 복 펌 프 의 시 험 및 검 사 방 법

KS B 6309- 77 복 수 펌 프 의 시 험 및 검 사 방 법

KS B 6310- 82 얕 은 우 물 용 전 기 펌 프

KS B 6314- 87 기 름 회 전 진 공 펌 프 성 능 시 험 방 법

KS B 6318- 87 양 쪽 흡 입 벌 류 트 펌 프

KS B 6319- 85 수 봉 식 진 공 펌 프

KS B 6320- 87 깊 은 우 물 용 수 중 모 터 펌 프

KS B 6321- 87 배 수 용 수 중 모 터 펌 프

KS B 6324- 86 기 름 회 전 진 공 펌 프

KS B 6325- 78 모 형 에 의 한 펌 프 성 능 시 험

KS B 6360- 87 펌 프 의 소 음 레 벨 측 정 방 법

KS B 6504- 88 일 반 산 기 공 사 용 수 중 펌 프

KS B 7501- 87 소 형 벌 류 트 펌 프

KS B 7505- 80 소 형 다 단 식 원 심 펌 프

KS B 7513- 81 펌 프 의 흡 입 관 및 토 출 광 의 치 수

397

8 . Inc h- m m 환산표

inch = 25.4m m

398

9. 범용펌프의 선정도 및 외형 치수도

9.1 HES(편흡입볼류트 펌프)

선정도(60HZ)

399

펌프외형치수표 형 식 번 호 32- 125부 터 125- 400까 지 형 식 번 호 150- 200부 터 150- 400까 지

단위 :mm

*후렌지 규격은 KSB 1513(10kg/ )를 적용

형식번호구 경 각 부 치 수

흡입 토출 a f h1 h 2 h3 b m1 m2 m3 s n1 n 2 i1 i2 c1 c2 v w dk 6 l u t 펌프중량

32- 125

50 32

80 360 112 140 112 50 100 70 45 14 190 140 35 28 15 8 100 260 24 50 8 26.9 26 ( kg )

32- 160 80 360 132 160 132 50 100 70 45 14 240 190 35 28 15 8 100 260 24 50 8 26.9 33

32- 200 80 360 160 180 160 50 100 70 45 14 240 190 35 28 15 8 100 260 24 50 8 26.9 38

32- 250 100 360 180 225 180 65 125 95 47 14 320 250 47.5 30 17 8 95 265 24 50 8 26.9 50

40- 125

65 40

80 360 112 140 112 50 100 70 45 14 210 160 35 28 15 8 100 260 24 50 8 26.9 27

40- 160 80 360 132 160 132 50 100 70 45 14 240 190 35 28 15 8 100 260 24 50 8 26.9 34

40- 200 100 360 160 180 160 50 100 70 45 14 265 212 35 28 15 8 95 265 24 50 8 26.9 41

40- 250 100 360 180 225 180 65 125 95 47 14 320 250 47.5 30 17 8 95 265 24 50 8 26.9 51

40- 315 125 470 225 250 225 65 125 95 47 14 345 280 47.5 30 17 8 130 340 32 80 10 35.3 83

50- 125

65 50

100 360 132 160 132 50 100 70 45 14 240 190 35 28 15 8 100 260 24 50 8 26.9 30

50- 160 100 360 160 180 160 50 100 70 45 14 265 212 35 28 15 8 100 260 24 50 8 26.9 37

50- 200 100 360 160 200 160 50 100 70 45 14 265 212 35 28 15 8 95 265 24 50 8 26.9 43

50- 250 100 360 180 225 180 65 125 95 47 14 320 250 47.5 30 17 8 95 265 24 50 8 26.9 53

50- 315 125 470 225 280 225 65 125 95 47 14 345 280 47.5 30 17 8 130 340 32 80 10 35.3 85

65- 125

80 65

100 360 160 180 160 65 125 95 45 14 280 212 47.5 28 17 8 100 260 24 50 8 26.9 35

65- 160 100 360 160 200 160 65 125 95 45 14 280 212 47.5 28 17 8 95 265 24 50 8 26.9 44

65- 200 100 360 180 225 180 65 125 95 47 14 320 250 47.5 30 17 8 95 265 24 50 8 26.9 48

65- 250 100 470 200 250 200 80 160 120 47 18 360 280 60 30 18 8 130 340 32 80 10 35.3 70

65- 315 125 470 225 280 225 80 160 120 47 18 380 315 60 30 18 8 130 340 32 80 10 35.5 91

80- 160

100 80

125 360 180 225 180 65 125 95 47 14 320 250 47.5 30 17 8 95 265 24 50 8 26.9 49

80- 200 125 470 180 250 180 65 125 95 47 14 345 280 47.5 30 17 8 130 340 32 80 10 35.3 59

80- 250 125 470 200 280 200 80 160 120 47 18 380 315 60 30 18 8 130 340 32 80 10 35.3 75

80- 315 125 470 250 315 250 80 160 120 47 18 380 315 60 33 18 8 130 340 32 80 10 35.3 96

80- 400 125 530 280 355 280 80 160 120 52 18 435 355 60 33 18 8 160 370 42 110 12 45.1 142

100- 160

125 100

125 470 200 280 200 80 160 120 47 18 360 280 60 30 18 8 130 340 32 80 10 35.3 68

100- 200 125 470 200 280 200 80 160 120 47 18 360 280 60 30 18 8 130 340 32 80 10 35.3 71

100- 250 140 470 225 280 225 80 160 120 47 18 380 315 60 30 18 8 130 340 32 80 10 35.3 83

100- 315 140 470 250 315 250 80 160 120 47 18 380 315 60 33 18 12 130 340 32 80 10 35.3 105

100- 400 140 530 280 355 280 100 200 150 52 23 500 400 75 33 20 12 160 370 42 110 12 45.1 154

125- 200

150 125

140 470 250 315 250 80 160 120 47 18 380 315 60 33 18 8 130 340 32 80 10 35.3 93

125- 250 140 470 250 355 250 80 160 120 47 18 380 315 60 33 18 8 130 340 32 80 10 35.3 93

125- 315 140 530 280 355 280 100 200 150 52 23 500 400 75 33 20 8 160 370 42 110 12 45.1 138

125- 400 140 530 315 400 315 100 200 150 52 23 500 400 75 33 20 12 160 370 42 110 12 45.1 166150- 200

200 150

160 470 280 400 280 100 200 150 52 23 500 400 75 33 20 12 130 340 32 80 10 35.3 146

150- 250 160 470 280 400 280 100 200 150 52 23 500 400 75 33 20 12 130 340 32 80 10 35.3 130

150- 315 160 530 280 400 280 100 200 150 52 23 550 450 75 33 20 12 160 370 42 110 12 45.1 156

150- 400 160 530 315 400 315 100 200 150 52 23 550 450 75 33 20 12 160 370 42 110 12 45.1 202

400

펌프외형치수표 형 식 번 호 125- 500, 150- 500부 터 300∼ 500까 지

단위 :mm

*후렌지 규격은 KSB 1513(10kg/ )를 적용

형식번호

구 경 각 부 치 수

흡입 토출 a e f h1 h2 h3 b m1 m2 m3 s n1 n2 n3 n4 i1 i2 i3 c1 c2 v w dm6 l u t 펌프중량

( kg )

305120- 500 150 125 140 307 670 355 400 355 100 300 230 110 28 230 270 180 220 115 60 115 25 20 70 600 48 110 14 51.5

150- 500 200 10 150 315 670 355 450 355 100 300 230 110 28 240 260 190 210 115 60 115 25 20 70 600 48 110 14 51.5 330

200- 250 200 200 220 250 770 355 345 355 100 300 230 110 28 220 280 170 230 109 60 121 25 20 70 700 48 110 14 51.5 316

200- 260 200 200 200 300 670 400 350 400 100 300 230 110 28 220 280 170 230 115 60 115 25 20 70 600 48 110 14 51.5 326

299- 330 250 200 200 315 670 400 400 400 100 300 230 110 28 220 280 170 230 115 60 115 25 20 70 600 48 110 14 51.5 333

200- 400 250 200 180 345 670 400 400 400 130 300 230 110 28 220 280 155 215 115 60 115 25 20 70 600 48 110 14 51.5 396

200- 500 250 200 200 387 670 500 450 500 130 350 280 110 28 320 380 255 315 140 60 140 25 20 70 600 48 110 14 51.5 465

250- 300 250 250 225 300 785 400 400 400 130 300 230 110 28 270 330 205 265 95 60 135 25 20 70 715 48 110 14 51.5 395

250- 330 250 250 250 345 670 450 400 450 130 350 280 110 34 310 390 245 325 140 60 140 25 20 70 600 48 110 14 51.5 397

250- 400 300 250 180 385 720 450 500 450 130 350 280 110 34 320 380 255 315 140 60 140 25 20 120 600 60 140 18 64 520

250- 500 300 250 225 425 720 500 500 500 130 400 325 110 34 360 440 295 375 162.5 60 162.5 32 20 120 600 60 140 18 64 551

300- 340 300 300 255 315 805 450 450 450 160 350 280 110 34 310 390 230 310 120 60 160 25 20 70 735 48 110 14 51.5 523

300- 360 300 300 300 387 670 560 450 560 160 400 325 110 34 310 390 230 310 165.5 60 162.5 32 20 70 600 48 110 14 51.5 549

300- 400 350 300 300 425 720 560 500 560 160 400 325 110 34 350 450 270 370 162.5 60 162.5 32 20 120 600 60 140 18 64 612

300- 500 350 300 300 450 720 560 500 560 160 400 325 110 34 350 450 270 370 162.5 60 162.5 32 20 120 600 60 140 18 64 656

401

9.2 HTM(다 단 터 어 빈 펌 프 )

선 정 도 (60HZ)

402

HTM(NWd4 0∼ NWd 65)형 외 형 치 수 표

단위 : mm

※1) 양축형 펌프

형식번호

펌프 축

A B 1 B 2" D E F e h m n n1 q1 q2 s t u1 u2d1

j 6

d2

j 6ℓ₁ ℓ₂ ℓ₃ v u

40 231 161 231 C+208 126 126 174 160 60 224 65 175 80 14 14 104 104 25 25 69 69 45 28 8

50 240 173 240 C+206 126 126 190 160 60 250 65 200 86 14 15 112 112 30 30 69 69 50 33 8

65 257 193 257 C+204 137 137 215 180 60 290 75 240 93 14 16 118 118 35 35 69 69 50 38 10

형식번호 흡입구경 토출구경

단 수 에 따 른 C 차 수

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

40 50 40 78 133 188 243 298 353 408 463 518 573 628 683

50 65 50 89 151 213 275 337 399 461 523 585

65 80 65 109 180 251 322 393 464 535

403

HTM(NWd8 0∼ NWd 150)형 외 형 치 수 표

단위 : mm

형식번호

펌 프 치 수 축 치 수

흡입

구경

토출

구경A B1 B 2 D E F e f h m n n1 q1 q2 S t u1 u2

d1

j 6

d 2

j 6ℓ₁ ℓ₂ ℓ₃ v u

80 100 80 320 250 335 C+120 260 275 265 265 210 60 370 70 310 40 15 14 60 60 40 35 85 85 75 43.1 12

100 125 100 360 275 380 C+140 290 310 300 300 250 75 440 80 370 45 15 14 70 70 45 40 95 95 80 48.5 14

125 150 125 420 300 440 C+170 335 355 375 375 300 85 550 95 460 51 20 18 85 85 50 45 125 125 90 53.5 14

150 200 150 485 355 500 C+200 385 400 425 425 350 100 650 100 550 65 23 18 100 100 60 48 140 140 90 64.2 18

형식번호

단 수 에 따 른 C 치 수

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

80 110 193 276 359 442 525 608 691 774 857

100 135 235 335 435 535 635 735 835

125 165 280 395 510 625 740

150 215 360 505 650 795

404

9.3 HDR(양 흡 입 볼 류 트 펌 프 )

선 정 도 (60HZ)

HDR 150- 250에 서 400- 620까 지 n=1750rpm

HDR 500- 510에 서 800- 970까 지 n=880, 1160rpm

405

외형치수표 형 식 번 호 125- 140부 터 300- 620까 지

HDR 150- 500까지 HDR 200- 280이상 HDR 150- 500까지 HDR 200- 280이상

1M 압력계기공 PS 3/ 8″ PS 3/ 8″ 6B 배 수 공 PS 1/ 2″ PS 3/ 4″

2M 진공계기공 PS 3/ 8″ PS 3/ 8″ 8B 퇴 수 공 PS 3/ 4″ PS 3/ 4″

5D 배 기 공 PS 1/ 2″ PS 3/ 4″ R 구동측에서 보아 시계방향 회전

L 구동측에서 보아 시계반대방향 회전

단위 : mm

형식번호

구 경 펌 프 시

형식번호

발 치 수 축

흡입 토출 a b e f h h1 h2 h3 m m 1 m2 n n 1 n2 q q 1 r r1 s x dh6 l

125- 140

125- 170

125- 200

125- 250

125- 310

150

150

150

150

150

125

125

125

125

125

465

465

465

465

465

380

380

380

380

380

300

300

300

300

325

300

300

300

300

325

300

300

300

300

300

150

150

150

150

150

150

150

150

150

150

190

175

175

200

225

125- 140

125- 170

125- 200

125- 250

125- 310

-

-

-

-

-

300

300

300

300

300

-

-

-

-

-

80

80

80

80

80

200

200

200

200

200

200

200

200

200

200

160

160

160

160

160

160

160

160

160

160

250

250

250

250

250

-

-

-

-

-

22

22

22

22

22

18

18

18

16

18

35

35

35

35

35

85

85

85

85

85

150- 250

150- 280

150- 310

150- 340

150- 400

150- 430

150- 500

200

200

200

200

200

200

200

150

150

150

150

150

150

150

510

510

510

510

510

465

560

410

410

410

410

410

380

450

350

350

375

400

400

400

450

350

350

375

400

400

400

450

400

400

400

400

400

350

400

200

200

200

200

200

200

200

200

200

200

200

200

200

200

230

245

260

265

280

280

330

150- 250

150- 280

150- 310

150- 340

150- 400

150- 430

150- 500

-

-

-

-

-

-

-

360

360

360

360

360

300

420

-

-

-

-

-

-

-

90

90

90

90

90

100

100

250

250

250

250

250

300

300

250

250

250

250

250

300

300

205

205

205

205

205

250

250

205

205

205

205

205

250

250

310

310

310

310

310

250

370

-

-

-

-

-

-

-

22

22

22

22

22

22

22

18

18

18

18

18

18

18

40

40

40

40

40

35

50

100

100

100

100

100

85

110

200- 280

200- 340

200- 400

200- 500

200- 620

250

250

250

250

250

200

200

200

200

200

560

560

560

655

655

450

450

450

530

530

410

400

450

450

550

400

400

450

450

550

400

450

450

450

500

200

240

240

240

300

200

240

240

240

300

275

300

300

370

480

200- 280

200- 340

200- 400

200- 500

200- 620

-

-

-

-

-

420

420

420

420

520

-

-

-

-

-

100

100

100

100

100

300

300

300

300

375

300

300

300

300

375

250

250

250

250

325

250

250

250

250

325

370

370

370

370

460

-

-

-

-

-

22

22

22

22

26

22

22

22

22

24

50

50

50

60

60

110

110

110

125

125250- 280

250- 340

250- 400

250- 500

250- 620

300

300

300

300

300

250

250

250

250

250

655

655

655

720

720

530

530

530

575

575

500

500

550

550

600

500

500

550

550

600

550

550

550

550

560

300

300

300

300

300

300

300

300

300

300

333

350

500

400

455

250- 280

250- 340

250- 400

250- 500

250- 620

-

-

-

-

-

450

450

450

450

520

-

-

-

-

-

100

100

100

100

100

325

325

325

325

375

325

325

325

325

375

275

275

275

275

325

275

275

275

275

325

400

400

400

400

460

-

-

-

-

-

26

26

26

26

26

24

24

24

24

24

60

60

60

70

70

125

125

125

145

145

300- 280

300- 340

300- 400

300- 500

300- 620

350

350

350

350

350

300

300

300

300

300

720

720

720

825

825

575

575

575

655

655

550

650

550

650

750

550

500

650

650

750

580

640

600

650

700

300

330

325

350

400

300

330

325

350

400

385

400

385

430

550

300- 280

300- 340

300- 400

300- 500

300- 620

-

150

160

-

-

550

680

740

550

600

-

540

560

-

-

120

180

200

200

200

400

350

450

430

540

400

450

370

430

540

340

260

350

350

450

340

360

270

350

450

480

580

620

450

500

-

440

440

-

-

26

33

26

33

33

24

30

30

30

30

70

70

70

80

80

145

145

145

165

165

406

외형치수표 형 식 번 호 3 50-50 0부 터 800- 970까 지

HDR 400- 620까지 HDR 500- 510이상 HDR 700- 590이상

1M 압력계기공 PS 3/ 8″ PS 3/ 8″ PS 3/ 8"

2M 진공계기공 PS 3/ 8″ PS 3/ 8″ PS 3/ 8"

5D 배 기 공 PS 3/ 4″ PS 1" PS 1/ 2"

8B 퇴 수 공 PS 3/ 4" PS 1" PS 1/ 2"6B 배 수 공 PS 3/ 4"R 구동측에서 보아 시계방향 회전L 구동측에서 보아 시계반대방향 회전

단위 : mm

형식번호

구 경 펌 프 치 수

형식번호

발 치 수 축

흡입 토출 a b e f h h1 h2 h 3 m m1 m2 n n1 n 2 o q q1 r r1 s x d hs l

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편집후기

골인 지점을 향해 백리길을 숨가쁘게 달려온 마라토너의 심정이 이런

것일까 ! ! ! 손때 묻은 원고를 내손에서 만인의 손으로 넘기자니 두

려움과 아울러 서운한 감마저 든다 .

많은 토의와 의견 수렴과정을 거친 하나 하나의 사실들이 이제 효 성

펌 프 편 람 이란 이름을 하고 한 권의 책으로 탄생했다 .

다소 미흡한 감은 있지만 , 펌프 수요자 및 엔지니어분들의 성원에 힘

입어 이 책은 더욱 심도있고 다양한 내용들이 보충되어 펌프에 대한 길

잡이로서의 역할을 충분히 하리라 생각한다 .

바쁘신 중에도 큰 관심을 보여주시고 , 격려해 주신 사장님 이하 임직

원 여러분께 감사드립니다 .

임 우 섭 김 호 준

정 기 철 김 도 훈

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Documents

효성펌프편람.pdf