속도를 늦추세요. 너무 빠르게 움직이고 있는 것 같습니다(아마도), 2부 중 2부

2022년 11월호 내 칼럼 1부에서는 느린 펌프를 구입해야 하는지 결정하는 첫 번째 부분을 다루었습니다. 우리는 측정, 결정 프로세스 등을 다뤘습니다.

가장 간단한 정의에서 특정 속도(Ns)는 베인 각도 및 베인 수를 포함한 임펠러 형상을 다룹니다. 펌프에서 동적 및 정적 힘과 그 비율은 특정 속도(F 동적 ¼ F 정적)의 함수입니다.

약 3,000의 특정 속도는 가장 효율적인 펌프를 생성하며, 수두 계수 대 특정 속도 비교에서 최고치는 약 1,000입니다. 낮은 특정 속도에서는 펌프 헤드를 더 쉽게 생성할 수 있지만 더 높은 특정 속도에서는 효율적이지 않습니다.

흡입 비속도(Nss)가 증가하면 펌프의 안정적/허용 작동 범위가 감소합니다. 펌프 흡입 상태는 실제로 펌프 속도를 고려할 때 검토해야 할 가장 중요한 요소입니다. NPSH 마진이 가장 중요하지만 제안된 샘플 성능 곡선에서 선택할 수 있는 허용되는 펌프 작동 영역(안정성 창)을 결정하면 자신에게 유리할 수 있습니다.

이를 통해 작동하기로 결정한 최대 흡입 비속도를 추정할 수 있습니다. 최대 흡입 비속도를 알면 속도(N)에 대해 대수적으로 풀린 흡입 비속도 공식을 활용하여 펌프의 최대 속도를 결정할 수 있습니다. 예를 들어, 최대 흡입 비속도가 8,500이라고 가정합니다. 흡입 비속도를 최대 8,500으로 혼동하지 마십시오. 이것은 단지 예일 뿐입니다.

흡입 에너지(SE)는 종종 간과되는 또 다른 매개변수입니다. SE는 본질적으로 임펠러 눈의 액체 운동량을 측정한 것입니다. 열 공간으로 인해 여기에서는 전체 설명이 불가능하므로 자세한 내용은 2020년 5월 칼럼을 참조하세요.

흡입 시 액체 속도를 살펴보는 동안 배출 노즐과 하류 직경 6개의 속도도 살펴보세요. 모범 사례는 ANSI(American National Standards Institute)/HI(Hydraulic Institute) 표준 9.6.6을 참조하십시오. 그러나 흡입 측에서 초당 8~10피트가 넘는 속도는 잠재적인 문제에 접근하고 있음을 알고 있습니다. 여기서는 느린 것이 좋습니다. 나는 임펠러 베인 팁 속도가 두 경우 모두 비슷할 것이라는 점을 높이 평가합니다(더 크고 느린 펌프 대 더 작고 빠른 펌프). 그러나 필요한 경우 펌프에 다른 단계를 추가하는 것이 더 나을 수 있다는 대체 아이디어를 제안합니다. 더 많은 흐름이 필요한 경우 헤드를 추가하고 임펠러 폭을 변경합니다. 또 다른 해결책은 두 개의 펌프를 직렬로 연결하는 것입니다.

최대 임펠러 직경의 공칭 제한은 일반적으로 4극의 경우 27인치이고 2극 속도 제한의 경우 13인치입니다. 이 제한 요소는 액체 특성과 무관하며 임펠러(슈라우드 및 베인)의 재료 강도에 따라 결정됩니다. 과도한 팁 속도는 허용할 수 없는 진동으로 나타납니다. 반경 방향 힘은 주어진 케이싱 설계에 대한 임펠러 형상의 함수이며 속도에 따라 직접적으로 증가합니다. 반경방향 힘은 베어링 및 메카니컬 씰 수명에 직접적인 영향을 미치는 샤프트 편향에 직접적인 영향을 미칩니다. 4극 속도의 편향 샤프트는 분당 3,550회, 2극 속도에서는 분당 7,100회 편향됩니다. 임펠러 제조 공정의 품질은 유압 및 기계적 균형 모두에 영향을 미칩니다. 베어링 마모, 메카니컬 씰 수명 및 드라이버 정렬은 모두 속도가 증가함에 따라 더욱 중요해집니다.

축방향 힘은 임펠러 형상, 흡입 압력, 간격 및 발달된 헤드의 함수입니다. 임펠러가 샤프트에 느슨하게 끼워지면 축 방향 힘으로 인한 해로운 영향이 악화될 수 있습니다. 축 추력은 속도에 비례하여 증가합니다. 로터 동적 힘의 빈도는 속도와 흐름에 따라 달라지며 비례적으로 반응합니다.

더 큰 임펠러와 더 큰 회전 질량을 가진 펌프는 더 높은 관성을 갖습니다. 관성이 높을수록 전력 손실 시 관성 감속 시간이 길어지고 시동 시 최대 속도에 도달하는 데 걸리는 시간도 길어집니다. 이러한 지연된 반응 특성은 펌프 트립 또는 제어 밸브 위치 변경 후 펌프가 천천히 감속하지만 유체는 계속 이동하므로 과도 시스템 압력을 제어하는 ​​데 유용합니다. 수압 변화의 느린 반응은 하류 배관의 기둥 분리를 최소화하여 수격 현상 및 기타 부정적인 관련 작용을 줄입니다.