수중축류펌프 소개

1. 개요

빗물펌프장과 같이 송출량이 매우 크고 전양정이 낮은 경우는 비속도(펌프의 성능을

표시하는 상수: Ns)가 크게 되는 데 비속도가 커지게 되면 펌프 임펠라의 형상이

원심펌프의 반경류 Type과는 다른 프로펠라와 같은 형상이 된다.

이를 축류펌프(일명 프로펠러펌프)라고 하며 모타, 펌프가 일체형으로 되어 물속에 잠긴

채로 운전되는 경우를 수중축류펌프라고 부른다.

수중축류펌프의 비속도는 통상 1600-2200 m^3/min,m,rpm 의 범위를 가지며 대유량(분당

30톤 이상의 양수량을 필요로 하는 곳), 저양정(통상 전양정 10m 이하)이 요구되는 곳에 사용되고 있다.

주된 사용용처를 보면

인구밀집지역의 빗물침수 방지를 위한 우수배제펌프, 대형 발전소의 냉각수 순환수 펌프, 관개용수 공급을 위한 양수펌프, 농지 침수방지를 위한 배수펌프, 상수도 원수 취수

펌프, 하수도 처리를 위한 유입펌프 등으로 사용되고 있다.

참고로 비속도와 양정 및 양수량의 상관 관계를 보면

양정이 낮고 양수량이 많은 경우 즉, 비속도가 높은 경우는 펌프의 임펠라 형상은

사류형 또는 축류형이 되며

양정이 높고 양수량이 적은 경우는 비속도가 낮게 되고 따라서 임펠러의 형상도 원심형 으로 되게 된다.

비속도(Ns: 단위 ㎥/min,m,rpm) 값에 따라 펌프의 임펠러 형상은

Ns= 100 - 400 의 경우 원심펌프,

Ns= 800 - 1200 의 경우 사류펌프,

Ns=1600 - 2200 의 경우 축류펌프로 된다.

원심,사류,축류 사이의 비속도 값에 대해서는 요구조건에 따라 펌프의 형태를 결정하는

것이 보통이다.

양정을 고려하여 펌프의 형식을 분류한다면

원심형의 경우 양정이 1 ～ 1000m 수준이고, 사류형은 6 ～ 30m, 축류형은 10m 이하 인 것이 보통이다.

2. 구조

수중축류펌프는 크게 흡입케이싱, 임펠라, 토출케이싱, 모터(전동기)로 구성되며 전동기 구동에 의해 주축 및 임펠라가 회전하게 되면 흡입케이싱을 통해 유체가 흡입되어 임펠

라와 안내깃을 거쳐 외부로 송출된다.

수중축류펌프는 펌프(임펠라 및 케이싱)와 전동기가 일체로 구성되어 있으며 따라서

이축(모터, 펌프의 두개의 축)으로 구성되어 있는 입축축류펌프나 입축사류펌프에 비해

효율이 우수하며 또 모터가 양액에 의해 수냉되고 있기 때문에 안정성이 뛰어나다.

축봉장치는 Double Mechanical Seal 구조로 완전한 수밀을 보장하고 있으며 밀봉 접촉

면의 재질은 SiC/SiC(시리콘 카바이드 접촉) 또는 TC/TC(텅스텐 카비이드 접촉)로

내구성과 기밀성이 매우 뛰어나다.

접합부위는 특수 처리된 O-Ring 에 의해 완전히 밀봉이 되는 구조이다.

또한 펌프의 기초지지는 별도의 볼트 체결없이 펌프 자체의 하중에 의하여 컬럼파이프에

안착되어 설치되는 구조가 설치가 매우 간단하다.

따라서 立軸축류펌프나 立軸사류펌프에 비해 공사비용 및 설치 면적을 크게 절감시킬 수

있으며 운전 경비 또한 대폭적인 절감이 가능하다.

3. 특징 및 장점

1) 대유량(분당 30톤 이상 400톤까지)이며 저양정(10m 이하) 요구에 적합하다.

2) 수중축류펌프 임펠라 깃(Vane)의 단면은 익형(翼型) 모양이고 깃수는 3 - 5 枚이며

축에 방사상 모양으로 설치되어 있다.

3) 동일유량을 내는 다른 형태의 펌프에 비하여 형태가 작기 때문에 값이 싸고

설치면적이 적게 소요되기 때문에 기초공사가 용이하다.

4) 비속도가 크기 때문에 저양정에 대해서도 회전속도를 크게 할 수 있어 원동기와의

직결이 가능하다.

5) 양정 변화에 대해서도 유량변화가 적고, 효율의 저하도 적다.

6) 가변익(가동익)의 경우 넓은 범위의 양정에서도 높은 효율을 얻을 수 있고, 양정에

관계없이 축동력을 일정하게 하여 광범위한 유량에 걸쳐 사용할 수 있다.

7) 구조가 간단하고 취급이 용이하며 가격도 저렴하다.

4. 수중축류펌프의 설계

1) 설계순서

a. 설계시방의 결정 (유량, 양정)

b. 비속도(Ns) 결정

c. 펌프의 기종 결정

d. 임펠라 설계

e. Vane(가동익)의 설계

f. 안내깃의 설계

2) 성능과 관련된 요소

a. 가동익의 경사각 (β)

b. 가동익의 깃수

깃수의 증가에 따라 유량은 변하지 않고 양정은 증가함.

c. 안내깃의 경사각과 깃수 관계

5. 수중축류펌프의 운전특징

반경류 Type의 원심펌프와 달리 수중축류펌프의 운전은 토출밸브를 닫은 체절상태에서

가장 큰 축동력을 필요로 하기 때문에 체절상태에서의 운전은 불가능하다.

따라서 기동시 송출관에 By-Pass를 설치하여 흡입측으로 Return시키거나, 펌프축의

회전속도를 변화시켜 저속으로 기동한 후 펌프 회전수를 높이는 것이 좋다.

- 이상 -

출처 :소나무