건축기계설비(펌프)

펌프의 종류

(1) 터보형 펌프

터보형 펌프는 회전차(임펠러)를 회전시켜 액체에 운동에너지를 부가하고 이를 압력에너지로 변환시키는 방식으로서 원심식, 축류식, 사류식으로 구분할 수 있다. 이들 펌프는 회전식이므로 용적형에 비해 소형이고 경량이며 맥동이 없이 연속적으로 송수할 수 있다. 또한 구조가 간단하고 취급이 용이해 대부분의 유체 이동에 폭넓게 사용되고 있다. 원심펌프는 벌루트를 갖는 벌루트펌프와 디퓨저를 갖는 터빈펌프로 구분되는데, 벌루트펌프 (volute pump)는 임펠러 둘레에 안내깃이 없이 스파이럴 케이싱으로 되어 있는 구조이다. 양정이 수십 m 정도의 중~저양정 범위에서 일반적으로 사용되고 있다. 터빈펌프(turbine pump)는 임펠러와 스파이럴 케이싱 사이에 안내깃이 있는 펌프로서 디퓨저펌프(diffuser pump)라고도 하며, 수십~200m 정도로 비교적 높은 양정의 운전 범위에서 주로 적용된다.

 

(2) 용적형 펌프

용적형 펌프는 왕복식, 회전식 및 압기식으로 분류된다. 일반적으로 많은 유량이 필요하거나 구동부가 고속으로 회전하는 곳에서는 터보형 펌프가 많이 사용되나 고압이 필요하거나 점도나 밀도가 높은 유체의 이송, 그리고 유량의 정밀한 제어가 필요한 곳 등 일부 특수한 경우에는 용적형 펌프가 사용되고 있다. 왕복식은 원통형 실린더 안에서 피스톤이나 플랜저를 왕복 운동시켜서 액체를 토출 하는 방식이다. 왕복식은 작동 원리상 유량과 압력이 맥동하기 때문에 고속운전에는 부적당하고, 펌프의 부피와 중량이 커지는 등의 단점이 있다. 따라서 고압이 필요한 특정한 경우를 제외하고는 널리 사용되지는 않는다.

 

인라인 펌프

펌프의 흡입구와 토출구가 일직선상에 위치하고 있어서 배관의 중간에 끼어넣는 식으로 간편하게 펌프를 설치할 수 있어 인라인(In-Line) 펌프라고 불린다. 보통 펌프를 지면에 놓고 수평으로 설치하고 있는데, 필요시 수직배관에 옆으로 매달아 설치하는 것도 가능하다. 임펠러 케이싱 위에 전동기가 바로 연결된 간결한 구조여서 펌프 하부에 별도의 베이스나 방진가대를 설치하지 않는 경우도 많아 설치공간을 적게 차지한다. 임펠러와 전동기의 축이 카플링으로 직결되므로 축정렬이 필요 없고, 임펠러를 지지하기 위한 별도의 베어링이 없어 유지보수도 간편하다. 펌프의 가동 시 소음과 진동이 적으며, 펌프의 흡입구와 토출구가 일직선 상에 위치하고 있어 기동 정지 시 수격현상도 적은 편이다. 소용량의 인라인 펌프는 전동기의 축에 임펠러를 바로 부착하여 일체형으로 제작된다. 펌프의 기본적인 사양이나 적용 범위는 편흡입 벌루트펌프와 유사하나 간단한 구조이고 설치가 용이하여 공조용 순환펌프나 농업용, 산업용 유체이송펌프로 널리 사용되고 있다.

 

수평형 양흡입 벌루트 펌프

유량이 큰 중대형 산업용 펌프로서 상·하수용이나 제조공정, 공조용 순환펌프 등 다양한 분야에서, " 널리 사용되고 있으며, 배관의 관경이 4~500mm를 넘어서 1,000mm 이상의 대구경인 경우도 있다. 한쪽의 흡입구를 통해 케이싱에 유입된 물은 임펠러의 양쪽으로 흡입되면서 펌핑작용을 하기 때문에 우수한 흡입성능과 높은 효율을 발휘한다. 또한 넓은 운전 유량 범위에 대응할 수 있으며, 임펠러와 축 등의 회전체를 양단의 베어링으로 지지하므로 기계적 신뢰성이 우수하다. 펌프의 몸체는 임펠러를 중심으로 양쪽이 대칭인 형태이고, 흡입과 토출구는 임펠러 하부케이싱의 하부 쪽에 설치된다. 또 케이싱이 상부와 하부로 나뉘어 조립되어 있어 임펠러 점검이나 보수 시 상부 케이싱만 분해하면 되므로 편리하다. 일반적으로 전동기가 수평이 되도록 많이 설치하고 있으나 설치공간을 최소화하기 위하여 입형으로 설치할 수 있도록 제작되기도 한다.

수평형 다단 터빈 펌프

편흡입 벌루트펌프보다 고양정용으로 사용되는 펌프로서 임펠러와 윤절(Ring section) 형 케이싱을 직렬로 복수 조합한 펌프이다. 필요로 하는 양정에 따라 임펠러의 단수를 선정해 조립하면 되기 때문에 다양한 설계 사양에 대응할 수 있는데, 임펠러의 각 단이 모두 동일한 부품으로 조립되기 때문에 조합이 용이하다. 임펠러는 축의 양끝에 위치한 베어링으로 지지되며, 고압으로 인한 축스러스트(축추력, shaft thrust)는 보통 임펠러에 설치된 밸런스홀(Balance hole, 평형공)이 감쇄시켜 준다. 흡입 케이싱이나 토출 케이싱의 조립 시 배관 연결구의 방향을 조절하면 펌프의 흡입 측 및 토출 측 배관의 연결방향을 상/좌/우 원하는 대로 맞춰줄 수 있어 편리하다. 축의 기밀방식은 유체의 종류나 용도에 따라 그랜드패킹이나 메카니컬씰 방식을 선택할 수 있다. 다단 터빈펌프는 높은 양정을 필요로 하는 상수도 급수용이나 생산공정 및 공조분야에서 고압/가압 송수용으로 적용되며, 건물의 소화용이나 보일러 급수펌프, 농업의 스프링클러용 펌프 등 다양한 분야에서 적용되고 있다.

입형 다단 펌프

입형 다단펌프 임펠러와 케이싱이 일체화되어 있는 단(스테이지) 여러 개가 밀착되어 쌓인 형태로 조립된 펌프로서, 일반적으로 같은 구경의 흡입구와 토출구가 일직선상에 위치하는 인라인펌프의 구조로 제작된다. 임펠러와 케이싱, 흡입 케이싱의 역할을 하는 튜브 등 주요 부분은 스테인리스 재질로 제작되며, 펌프의 하부 하우징이나 베이스는 제조업체에 따라 스테인리스뿐만 아니라 주철 주물로도 제작된다. 펌프의 축과 전동기의 축은 분할형 커플링으로 조립되어 있으며, 전동기 받침대와 임펠러, 하부 베이스 등 펌프의 주요 몸체를 하나의 긴 볼트를 이용해 조립한 구조여서 유지보수도 큰 어려움이 없다. 임펠러의 쓰러스트 하중을 지지하기 위하여 전동기 받침대에 베어링이 설치되어 있고, 펌프의 구조상 최상부 임펠러 쪽에 공기가 정체될 수 있어 이를 배출시키기 위한 공기 빼기 밸브가 설치된다. 임펠러와 케이싱을 제작하는 스테인리스강판의 두께가 그리 두껍지 않아서 비교적 짧은 시간의 체절운전이나 물이 없는 공회전에도 쉽게 파손될 수 있으므로 주의가 필요하다. 이송하는 유체도 섬유질이나 마모를 일으킬 수 있는 이물질이 포함되지 않은 유체와 점도가 높지 않은 유체가 적당하다. 펌프의 외형이 콤펙트 하고 간결하면서도 고양정을 발휘할 수 있어 급수 및 가압설비, 소방용 펌프, 보일러 보급수, 기타 고압의 송수용으로 사용되고 있다. 그러나, 펌프 1대의 유량이 다단 터빈펌프보다는 현저히 적어 많은 유량이 필요한 경우에는 여러 대의 입형다단펌프를 병렬로 연결하여 사용해야 한다.

웨스코 펌프

유량이 적고 비교적 양정이 높은 경우에 적합한 펌프로서, 웨스코(Wesco) 펌프 또는 재생펌프 (Regenerative pump)라고도 한다. 와류펌프는 원판의 바깥 주위에 많은 홈이 새겨진 회전차가 와 류실과 측판으로 둘러싸인 수로 안에서 회전하면서 물을 흡입구에서 토출구로 토출 한다. 와류펌프의 작동원리는 원심펌프와는 달리 물이 와류실 안을 흐르는 사이에 회전차의 많은 홈에 의해 반복 가압되는 것으로 알려져 있다. 와류펌프는 구조가 간단하고 가격이 저렴하기 때문에 작은 빌딩의 급수펌프나 가정우물용 펌프로 사용되고 있으며, 보일러의 급수펌프로도 많이 사용되어 왔다.

수중 펌프

펌프와 전동기를 일체형 제작하여 수중에 설치하는 양수용 펌프로, 집수정 내부에 설치하기 때문에 펌프 설치를 위한 별도의 공간이 필요 없다. 불의의 침수 시에도 전원이나 자동제어 계통이 정상이면 양수작업이 가능하고, 설치 위치가 낮아 집수정 하부까지 펌핑이 가능하다. 사양에 따라서는 수중에 혼합된 약간의 이물질 배출도 가능하다. 또한 수십 미터 정도의 양정과 비교적 큰 유량의 다양한 사양으로 제작되고 있어 집수정 펌핑이나 공사장 가설배수용, 하수처리시설용 등으로 널리 사용되고 있다.