6.5 원심, 사류 및 축류 펌프

Centrifugal, Mixed Flow and Axial Flow Pumps

 

(1) KS B 6301(1991년) [베어링 진동규격]

이 규격은 원심펌프, 사류펌프 및 축류펌프에 대한 진동평가를 위한 허용치를 규정한 것이다. 보일러 급수용 원심펌프(KS B 6304)에 대한 기준치도 이 규격을 따르도록 하고 있으며, 복수펌프, 자흡 원심펌프, 기름용 원심펌프(KS B 6305~6306)에 대해서는 진동 허용치에 대한 언급이 없다.

계측은 횡축 펌프는 베어링 중심에서, 그리고 수직펌프는 전동기의 상부 베어링중심에서의 진동을 계측하며, 가능한 실제 부착상태에서 계측할 것을 권장하고 있다. 이 규격은 일본표준협회(JIS)의 규격(JIS B 8301)을 번안한 것으로 베어링진동의 변위진폭(양진폭, Peak-Peak치)을 회전수의 함수로 나타내고 있다 (그림 12-26).

그림 12-26 원심, 사류 및 축류펌프의 진동허용치 (KS B 6301)

 

(2) Hydraulic Institute사 규격(1969년) [베어링 진동규격]

미국 Hydraulic Institute가 원심펌프의 진동허용치로 규정한 규격으로 현재의 거의 모든 규격이 HI규격을 인용하고 있을 정도로 널리 이용되고 있다. 이 규격은 현저하게 높은 진동치를 허용하고 있고, 또 단지 축 회전수의 동기성분 주파수와 펌프 설계유량(Best Efficiency Point)에서 진동진폭을 규정하고 있는 것이 특징이다. 그러나, 부분유량 상태나 비동기 성분의 진동이 문제로 될 때는 이용할 수 없다. 이 규격에서는 펌프 지지물을 강체 구조물과 비강체(탄성)구조물인 경우로 구분하여 허용진동 제한치를 규정하고 있다. 특히 탄성 구조물인 경우 운전속도는 구조물의 고유 진동수의 상하 25% 범위 내에 있어서는 안된다. 또한 진동변위(D), 진동속도(V) 및 진동가속도(A) 사이에 아래의 변환공식을 제공하고 있다.

D = 1.910×104 V/cpm(mils, Peak-Peak)

V = 3.696×103 A/cpm(in/sec, Peak)

A = 2.704×10-4 V․cpm(G, Peak)

여기서 cpm은 진동수(Cycle Per Minute)이다.

그림 12-27은 작동유체가 청정유체이고, 강체 구조물로 지지된 수평형 펌프의 경우의 현장 허용진동 한계치를 나타낸다. 베어링 하우징에서 측정된 변위진폭(mils, Peak- Peak)을 진동주파수(cpm)에 대해 주어지고, 참고로 진동속도와 가속도가 주어져 있다. 그림에서 굵은 실선이 허용 진동 한계치 이다. 그림 12-28은 강체구조물로 지지된 수평형 Non-Clog 펌프에 대한 현장 허용 진동 한계치를 나타낸다. 그림 12-29는 Piggyback 형식으로 설치된 전동기를 갖는 수평형 및 수직형 펌프에 대한 것으로, 수직형은 최상부 전동기 베어링에서 측정한다. 그림 12-30은 비강체 구조물로 지지된 수직형 Non-Clog 펌프의 현장 허용 진동 한계치를 나타낸다. 측정은 최상부 전동기 베어링 또는 전동기가 펌프와 완전하게 설치되지 않았으면 최상부 펌프 베어링에서 측정한다. 그림 12-29, 30의 규격은 펌프 Base로부터 측정점까지의 거리에 따라 허용진동 한계치를 따로 정하고 있는 것이 특징이다.

그림 12-27 수평형 펌프의 허용 현장 진동 한계치 (청정유체, 강성구조물)

 

그림 12-28 수평형 Non-Clog 펌프의 허용 현장 진동 한계치 (강체 구조물)

 

그림 12-29 Piggyback 형식으로 설치된 전동기를 갖는 수직형 및 수평형펌프의
허용 현장 진동 한계치 (비강체 구조물)

 

그림 12-30 수직형 Non-Clog 펌프의 허용 현장 진동 한계치 (비강체 구조물)

 

(3) API 610(1989년) [베어링 및 축진동 규격]

API 610(일반 석유정제용 원심펌프)은 공장 및 현지에서의 승인 시험에 적용되도록 제정된 것이다. 따라서 운전시의 감시용으로 이들 규격의 허용치를 사용하는 경우에는 충분한 배려가 필요하다.

모든 구름베어링을 가지는 펌프와 증속 기어를 가지는 펌프에 대해 정격속도와 용량의 ±10%에서 성능 시험중에 축에 직각 방향으로 베어링 하우징에서 측정한 Unfiltered 및 Filtered Vibration은 그림 12-31A에서 보여준 속도나 변위값중 보다 엄격한 값을 초과해서는 안된다. Filtered Vibration은 운전속도 주파수, 베인 통과 주파수 및 구매자가 선정한 주파수에서 측정된 것이다.

모든 슬리브 베어링을 가지는 펌프에 대해 정격 속도와 용량의 ±10%에서 성능 시험중에 축상에서 측정한 Unfiltered 및 Filtered Vibration은 그림 12-31B에서 보여준 속도나 변위값중 보다 엄격한 값을 초과해서는 안된다. Filtered Vibration은 운전속도 주파수, 베인 통과 주파수 및 구매자가 선정한 주파수에서 측정된 것이다.

진동값은 강체 커플링을 가지는 수직형 펌프에서는 전동기의 상부 베어링 하우징에서 취하고, 탄성 커플링을 가지는 수직형 펌프에서는 상부 펌프 베어링 하우징에서 취한다.

그림 12-31A 베어링 하우징 진동 허용치(구름베어링) [API 610]

 

그림 12-31B 축진동 허용치(슬리브 베어링) [API 610]

 

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