Detail engineering - pump 설치

공장에서 필요로하는 pump하나 설치하는 것도 그리 쉬운일만은 아닙니다. engineering 업무라는 것의 한가지 특징이기도 하지만, 시중에서 가전제품을 사서 거실에 설치하는 것처럼 단순하지 않으며 여러가지 관련된 업무가 줄줄이 이어지기 때문이죠. 오늘은 pump를 설치하기 위해 거쳐야 하는 과정에 대해 한번 살펴보겠습니다.


Process hydraulic calculation을 통해 공장에서 필요로하는 펌프 유량(Q) 및 양정(h)를 결정하는 과정입니다. 보통은 계산된 결과에 적절한 factor를 고려하여 조금 큰 제품을 선정하게 됩니다. 또한 이 단계에서 고려해 주어야 하는 것은 흐르는 유체의 특성을 감안하여 pump에 사용되는 재질선정역시 이루어져야 하며 여러가지 type의 펌프중 어떤 것을 선택할 것인지도 결정되어야 합니다. 조금 더 나아가 안전설비로는 어떤 것을 사용할 것인지, 화학공장주변에는 인화성물질이 상존할 가능성이 있다는 점을 감안하여 motor의 방폭등급도 이 단계에서 정해지는 것이 보통입니다.

<구매>
위에서 언급한 requirement를 잘 정리하여 data sheet를 만들고 이를 기본으로 구매를 진행합니다. 제가 생각할 때는 이 단계에서 중요한 것 중 하나는 definition을 잘 정하는 것이라고 생각됩니다. 특히 기본 design data의 하나인 "유량"의 경우, 잘 정의되지 않으면 우리가 원하는 것보다 크거나 작은 물건이 들어오게 될 수도 있습니다. 용어의 혼란을 피하기 위해 "rated"라는 말과 함께 사용되기도 하는 데 이것이 실제 구매하는 펌프의 사양이 되며 basic engineering단계에서 계산된 용량보다 조금 큰 것으로 결정되는 것이 보통입니다.(basic engineering단계에서 factor를 충분히 고려해 주었다고 판단되는 경우 같은 경우도 있습니다.) 이후 업체에서 필요한 sizing은 물론 제작도면을 작성하게 되는데, 도면을 몇번 주고 받은 뒤 설계가 확정되면 제작이 진행되고 납품받게 됩니다.

<배관 설계>
대개 pump 업체는 pump를 제시간에 납품하는 것으로 임무를 다하기 때문에 이것은 pump구매와 별도로 진행됩니다. 배관 size가 충분히 크지 않다든지, 배관 route가 지나치게 복잡한 경우 pressure drop이 너무 커지기 때문에 우리가 원하는 용량의 pump가 들어오더라도 제 역할을 하지 못할 수 있습니다. 또한 pump 2대가 평상시 함께 운전되어야 한다는 등 특별한 요구조건이 있는 경우 특히 주의를 기울여야 합니다. 각각의 pump discharge 가 합류하여 나가는 배관의 위치가 정확하게 두 pump에서 같은 거리에 위치하지 않게 되면 상대적으로 한쪽 pump는 제대로 성능을 발휘하지 못하게 되며 결국 전체적인 performance에도 영향을 미치게 됩니다.

<설치>
회전기계의 특성상 진동을 수반할 수 있으므로 현장에 단단히 고정하는 것 역시 중요합니다. 또한 수평이 잘 맞지 않는 경우 pump고장의 주요 요인이 되기도 합니다. 뿐만 아니라 motor쪽에 전원 cable을 연결할 때도 흔치는 않지만 극성을 반대로 연결하는 실수를 범할 때도 있습니다. 이런 것을 모르고 진행을 하다가 시운전에 들어가게 되면 펌프가 손상되기도 합니다.

<시운전>
모든 것이 정상적으로 설치된 것이 확인되면 시운전에 들어가게 됩니다. pump를 운전하기 위해서는 준비과정이 필요한데 그 중 하나가 priming입니다. liquid를 pumping하는 impeller house가 liquid로 가득 채우는 과정을 말하는데 이것이 불완전한 경우 gas가 존재하는 상황에서 pump를 가동하게 되며 이런 경우 커다란 소음과 함께 심하면 펌프가 망가지게 됩니다.

line이 거미줄처럼 얽혀있는 system에서 pump를 가동하는 경우 각 지점에서 pressure balance를 맞추는 것도 아주 중요합니다. 다른 조건이 동일하다면 유체는 상대적으로 흐르기 쉬운 쪽(pressure drop이 작은 쪽)으로 많이 흐르고 그렇지 않은 방향으로는 적게 흐르기 때문에 전체적인 system 성능에 영향을 미치게 됩니다. 따라서 상대적으로 잘 흐르는 방향으로는 valve를 조금 잠궈주고, 그렇지 않은 쪽에는 valve를 열어서 process에서 요구하는 만큼의 유량이 잘 흘러갈 수 있도록 조절해 주는 것이 필요합니다.


어떠한 방법을 사용하더라도 문제가 해결되지 않을 때는 추가적인 설비보완이 필요한 경우도 있습니다.워낙 경우의 수가 많아 모든 가능한 문제들을 나열할 수는 없지만 예를 들면 배관이 너무 크게 설계되어 유량조절이 아주 어려운 경우도 있을 것입니다. 이런경우 강제로 유량을 조절하기 위해 orifice를 제작하여 삽입하는 방법으로 해결하기도 합니다.


이렇든 pump 설치라는 비교적 간단한 engineering work의 예를 들었습니다만 모든 과정에서 잠시도 긴장을 늦출수 없는 것이 engineering work입니다. 이런 일을 주관하여 진행하기 위해서는 여러가지 기술적 지식도 필요하지만 상당부분 꼼꼼하게 점검해 나갈 수 있는 능력도 필요하지요. 다음번에는 다른 engineering work에 대해서 계속 얘기해 나가도록 하겠습니다.

[출처] Detail engineering - pump 설치

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전정섭
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