안녕하세요! 압력이 떨어지거나, 이상한 소리가 나거나, 필요한 만큼의 액체가 움직이지 않는 등 성능이 저하된 펌프 문제를 해결하는 데 시간을 보낸 적이 있다면 막힌 라인, 잘못된 전원 공급 장치 또는 마모된 임펠러 등 명백한 사항을 확인했을 것입니다. 하지만 덜 이야기되는 부분, 즉 부품의 표면 마감은 어떻습니까? 지난 8년 동안 주변 베인 펌프를 판매해 온 사람으로서 저는 이 작고 간과하기 쉬운 세부 사항이 이 펌프가 실제로 작동하는 방식에 대한 전체적인 판도를 바꾸는 요소라고 말씀드릴 수 있습니다.
펌프 기술에 깊이 관여하지 않은 사람을 위해 간단한 복습부터 시작하겠습니다(전문 용어는 사용하지 않음, 약속합니다). 주변 베인 펌프(재생 터빈 펌프라고도 함)는 액체를 고리 모양의 볼류트 챔버로 "미끄러지는" 회전 임펠러의 작은 베인을 사용합니다. 이 베인은 액체를 원 모양으로 밀어서 압력을 높이며 수압을 높이거나 화학 물질을 이동하거나 심지어 연료를 옮기는 등 저유량, 수두가 높은 응용 분야에 완벽하게 적합합니다. 하지만 문제는 이렇습니다. 액체에 닿는 모든 단일 부품(임펠러, 볼류트, 이를 모두 함께 고정하는 측면 플레이트)에는 표면이 있으며, 해당 표면이 얼마나 매끄러운(또는 거친)지는 효율성에서 펌프 지속 시간까지 모든 것에 직접적인 영향을 미칩니다.
표면 마감이 각 구성 요소에 서로 다르게 영향을 미치므로 먼저 주요 구성 요소를 분석해 보겠습니다. 임펠러의 날개는 여기서 별입니다. 액체를 잡고 움직이는 역할을 합니다. 사포 위에 손가락을 대었을 때처럼 날개가 거칠면 액체가 날개 주위로 원활하게 흐르지 않습니다. 베인을 따라 미끄러지는 대신, 잡아서 소용돌이를 일으키고 추가적인 마찰을 생성합니다. 이러한 마찰은 에너지를 낭비할 뿐만 아니라(따라서 펌프는 동일한 작업을 수행하기 위해 더 많은 전기를 사용합니다) 열도 발생합니다. 이는 식품 등급의 물이나 일부 화학 물질과 같이 온도에 민감한 액체를 이동하는 경우 큰 문제가 될 수 있습니다. 고객이 거친 임펠러 날개가 있는 펌프를 설치했는데 운영 비용을 낮게 유지하려고 할 때 첫 달에 전력 사용량이 15% 증가한 것을 본 적이 있습니다.
그런 다음 임펠러를 떠난 후 액체가 흐르는 곡선 경로인 볼류트 챔버가 있습니다. 압력 형성을 방해하지 않고 액체를 안내하려면 벽이 매우 매끄러워야 합니다. 거친 소용돌이는 액체가 범프와 소용돌이에 부딪혀 펌프의 전체 헤드(즉, 액체를 오르막이나 긴 파이프를 통해 밀어내는 압력)를 감소시키는 것을 의미합니다. 작년에 저희를 이용해주신 고객님께서자체 프라이밍 주변 펌프주거용 물 부스트 프로젝트에 대해 나는 당황했다고 말했습니다. 그의 압력은 우리가 인용한 것의 절반에 불과했습니다. 알고 보니 그는 볼류트가 주조되어 제대로 마무리되지 않은 더 저렴한 펌프를 사용했습니다. 우리는 그것을 정밀 가공되고 광택이 나는 볼류트가 있는 펌프로 교체했고 그의 압력은 24시간 이내에 우리가 약속한 압력에 정확하게 도달했습니다. 그제서야 이 부분이 얼마나 큰 차이를 만드는지 깨달았습니다.
이제 모든 사람이 생각하지 않는 것에 대해 이야기해 보겠습니다. 즉, 임펠러의 양쪽에 위치하여 펌프의 메인 챔버에서 액체가 누출되는 것을 방지하는 측면 플레이트(또는 마모 플레이트)에 대해 이야기해 보겠습니다. 해당 플레이트의 마감이 거칠면 플레이트와 임펠러 베인 사이에 작은 간격이 더 생기지만 합산됩니다. 액체는 베인을 통해 이동하는 대신 이러한 틈을 통해 미끄러지는데, 이를 "내부 누출"이라고 합니다. 플레이트가 거칠수록 틈이 커지고 더 많은 액체가 낭비됩니다. 연마되지 않은 측면 플레이트가 있는 펌프에서는 내부 누출률이 10%에 달하는 반면, 표면 마감이 미세한 펌프에서는 2% 미만인 것으로 측정되었습니다(기술자들의 경우 거칠기 값이 약 0.8Ra라고 생각하세요). 이러한 누출로 인해 성능이 저하될 뿐만 아니라 펌프 작동이 더 어려워지고 부품이 더 빨리 마모됩니다.
잠깐만요. 표면 마감을 유지하는 것은 단지 부드러움을 위한 부드러움만을 의미하는 것이 아닙니다. 여기에는 균형이 있습니다. 거울 마감처럼 부품을 너무 많이 연마하면 실제로 효율성이 약간 떨어질 수 있습니까? 아니요, 잠깐만요, 아니요. 주변 베인 펌프에는 없습니다. 잠깐, 실제로 거울 마감은 대부분의 액체 응용 분야에 이상적이지만 문제는 비용입니다. 매우 매끄러운 마감 처리에는 더 많은 가공 시간, 더 많은 연삭, 최종 연마 단계가 필요하므로 펌프 가격이 더 높아집니다. 그러나 장기적으로는 그만한 가치가 있습니다. 저는 항상 고객에게 이렇게 말합니다. 표면 마감이 좋은 펌프에 조금 더 돈을 투자하면 전기 요금과 유지 관리 비용을 절약할 수 있습니다. 예를 들어, 우리의주변 부스터 펌프라인의 모든 액체 습식 부품은 0.8 Ra로 연마되었으며 고객은 지속적으로 90% 이상의 효율성을 보고합니다. 이는 값싸고 거친 펌프에서 얻을 수 있는 75%보다 훨씬 높습니다.
또 다른 큰 문제는 캐비테이션입니다. 캐비테이션을 처리하지 않았다면 축복을 누려보세요. 펌프의 낮은 압력으로 인해 액체가 작은 증기 거품을 형성하고 더 높은 압력 영역에 도달하면 격렬하게 붕괴됩니다. 이러한 붕괴로 인해 펌프 부품에 샌드블래스팅과 같은 작은 구멍이 생기고 몇 달 안에 펌프가 망가질 수 있습니다. 무엇이 캐비테이션을 악화시키는지 추측해 보세요. 거친 표면. 거친 부품의 작은 돌기는 기포가 더 쉽게 형성되는 저압 지점을 더 많이 생성합니다. 매끄러운 표면은 이러한 얼룩을 제거하여 캐비테이션을 1톤 정도 줄여줍니다. 3개월마다 계속해서 캐비테이션이 발생하고 임펠러가 소진되는 관개용 경쟁 펌프를 사용하는 농업 고객이 있었습니다. 그는 우리로 전환했습니다지능형 주변 펌프-정밀하게 마감된 임펠러가 있으며 이제 그는 2년에 한 번만 부품을 교체하고 있습니다. 특히 바쁜 성장기에는 그에게 엄청난 비용 절감 효과가 있습니다.
다양한 펌프 재료는 어떻습니까? 많이 팔아요주철 주변 펌프공업용으로 쓰이고, 주철은 내구성이 좋기 때문에 좋지만, 마감을 제대로 하지 않으면 초다공성이 됩니다. 가공되지 않은 주철의 작은 구멍은 공기나 작은 입자를 함유할 수 있으며, 이는 액체 흐름으로 끌려들어 추가 마찰이나 막힘을 유발할 수 있습니다. 주철 부품을 가공하고 연마할 때 기공을 밀봉하여 액체가 더 깨끗하게 흐르고 펌프가 막힐 가능성이 줄어듭니다. 우리는 또한 화학 물질 이송을 위한 주변 자기 구동 펌프를 취급하며 PTFE 또는 스테인레스 스틸 부품을 사용합니다. 화학 물질이 거친 표면에 달라붙어 오염을 일으킬 수 있기 때문에 표면 마감이 더욱 중요합니다. 매끄러운 마감은 잔여 액체가 적다는 것을 의미하므로 화학 물질을 전환할 때 교차 오염이 적어 식품이나 제약 응용 분야에서 큰 이점이 됩니다.
하지만 실제로 살펴보겠습니다. 대부분의 고객은 표면 마감에 대해 모르기 때문에 가격이나 유량을 기준으로 펌프를 선택합니다. 하지만 문제는 이렇습니다. 유속은 방정식의 일부일 뿐입니다. 10GPM 등급의 펌프는 표면 마감이 좋지 않은 경우 누출과 마찰로 인해 8GPM만 전달할 수 있습니다. 몇 달 전에 소규모 세차용 펌프를 주문한 고객이 있었는데, 그 고객이 펌프를 설치했을 때 모든 스프레이 건을 작동하기에는 압력이 너무 낮았습니다. 그는 공급업체에 다시 가서 펌프가 "올바른 등급"을 받았지만 문제는 임펠러가 주조 과정에서 거칠어서 적절한 압력을 형성하지 못한다는 것이었습니다. 우리는 광택이 나는 임펠러가 있는 펌프로 교체했는데 갑자기 그의 압력이 정확해졌습니다. 그때 나는 이 주제가 얼마나 과소 논의되었는지 깨달았습니다. 대부분의 펌프 사양에는 표면 마감이 나열되어 있지 않지만 실제 성능의 가장 큰 요소 중 하나입니다.
그렇다면 여기서 시사점은 무엇입니까? 주변 베인 펌프를 구입할 때 마력이나 유량만 보지 마십시오. 임펠러, 볼류트, 사이드플레이트의 표면조도에 대해 문의해 주세요. 낮은 Ra 값(1.6Ra 미만, 이상적으로는 0.8Ra)으로 정밀 가공되고 연마된 부품을 찾으십시오. 어떤 액체를 옮기는지 생각해 보세요. 부식성이 있거나 온도에 민감한 액체라면 손상과 누출을 방지하기 위해 매끄러운 마감이 더욱 중요합니다.
결국, 나는 최고의 펌프가 단지 눈에 보이는 부품에 관한 것이 아니라는 것을 알 만큼 오랫동안 이 게임에 참여해 왔습니다. 임펠러 내부가 얼마나 매끄러운지와 같이 5년 동안 훌륭하게 작동하는 펌프와 6개월마다 고장이 나는 펌프 사이의 모든 차이를 만드는 작고 숨겨진 세부 사항에 관한 것입니다. 수압 강화, 화학 물질 전달 또는 기타 응용 분야 등 주변 베인 펌프를 구입하려는 경우 연락해 주십시오. 당사는 귀하의 요구 사항에 대해 논의하고 귀하의 작업에 완벽한 표면 마감을 갖춘 올바른 펌프를 찾을 수 있습니다. 특정 요구 사항이 있는 경우 마감재를 맞춤화할 수도 있습니다. 왜냐하면 모든 응용 분야가 다르다는 것을 알고 있기 때문입니다.
주변 베인 펌프를 어떤 용도로 사용하든 표면 마감을 확인하는 데 시간을 투자하면 비용이 절약되고 유지 관리가 줄어들며 필요할 때 펌프가 정확하게 작동하는지 확인할 수 있습니다. 이 세부 사항에 대해 잠을 자지 마십시오. 이것이 당신을 방해하지 않고 열심히 작동하는 펌프의 비결입니다.
참고자료
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- 유압 연구소. (2021). 펌프 부품 표면 마감 및 캐비테이션 저항에 대한 지침. Pumps.org에서 검색함
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- 미국 기계공학회. (2019). 유체 기계 부품의 표면 마감 표준입니다. asme.org에서 검색함
- 펌프 및 시스템. (2023). 주변 베인 펌프 효율성에서 간과된 표면 마감의 역할. Pumpsandsystems.com에서 검색함