자흡식 펌프란? 작동 및 사용 방법

자흡식 펌프란?

자체 프라이밍 펌프는 펌핑 프로세스를 시작하는 데 필요한 캐비티 또는 펌프 본체 내부에 필요한 액체를 갖도록 설계된 특정 유형의 액체 펌프입니다. 이는 반복되지만 간헐적인 다양한 작업에 펌프가 사용되는 공정 플랜트에서 운영 효율성을 높일 수 있는 가능성을 제공합니다.

펌프가 펌핑할 액체의 높이 아래에 있는 경우 중력과 공기 압력으로 인해 펌프가 액체로 지속적으로 채워지고 펌프나 흡입 라인으로 공기가 유입되지 않습니다.

많은 응용 분야에서 펌프는 예를 들어 지하 저장 탱크를 비울 때 액체 높이보다 위에 위치해야 합니다. 시동 시 흡입 라인에 공기가 있고 펌프가 액체를 배출하기 전에 이 공기를 비우거나 옮겨야 합니다. 펌프는 특정 액체를 이동하도록 최적화되어 있습니다. 가스를 배출하는 것은 매우 다른 문제입니다.

이 문제를 해결하기 위해 다양한 방법을 사용할 수 있습니다. 보조 펌프를 사용하여 흡입 라인을 비울 수 있습니다. 역류 방지(풋) 밸브 또는 배출 탱크를 사용하여 펌프가 중지될 때 흡입관에서 유체가 배출되는 것을 막을 수 있습니다.

그러나 이러한 솔루션에는 모두 추가 장비, 배관 및 프로세스가 포함됩니다. 이상적으로는 이러한 응용 분야의 경우 정상 펌핑 모드를 시작하기 전에 시동 시 흡입 측에서 공기를 배출할 수 있는 펌프가 필요합니다. 이러한 펌프는 자체 프라이밍으로 간주됩니다.

 

 

자흡식 펌프 작동원리

 

공기와 물의 혼합을 방지하기 위해 자체 프라이밍 펌프는 부분 진공을 만들어 물을 배출하는 동시에 공기도 배출합니다. 프라이밍 과정에서 공기와 물을 결합하여 공기를 상승시키고 물을 가라 앉히거나 내립니다. 중력은 공기가 없는 물을 다시 임펠러로 끌어당겨 흡입관에 남아 있는 공기와 혼합됩니다.
이 과정은 모든 공기가 배출되고 흡입관에 진공이 형성될 때까지 반복됩니다. 이러한 일이 발생하면 대기압이 물을 흡입관으로 밀어 넣고 펌핑을 시작할 수 있도록 임펠러를 향하게 합니다.

 

일반적인 응용

자흡식 펌프는 제철소, 발전소, 하수처리시설에서부터 와이너리, 양조장 등에 이르기까지 다양한 산업 및 상업시설에서 사용됩니다. 일반적인 응용 프로그램은 다음과 같습니다.

▷ 펌핑 물, 연료, 맑은 물 또는 중수, 하수, 산업 폐수 등
▷ 액체 이송 시스템
▷ 관개
▷ 지하 홍수 펌프
▷ 보트 구제
▷ 수압 증가
▷ 하수 처리

 

자흡식 원심 펌프의 장점

▷ 다양한 액체를 다룰 수 있음
▷ 슬러리, 부식성 액체 및 부유 고체와 잘 작동합니다.
▷ 수중 펌프와 비교할 때 자체 프라이밍 원심 펌프는 펌프가 더 이상 액체 탱크 또는 용기에 잠기지 않은 후에도 액체를 계속 펌핑합니다.
▷ 시동 시 펌프 프라이밍과 관련된 단계가 제거되므로 빈번하고 간헐적인 펌핑 작업에 이상적입니다.

 

자흡식 원심 펌프의 단점

▷ 펌프의 저장소에 초기 프라이밍 액체가 없으면 작동할 수 없습니다.
▷ 액체 저장소가 필요하기 때문에 이러한 유형의 원심 펌프는 표준 모델보다 클 수 있으므로 공간이 제한된 응용 분야에서 문제가 발생할 수 있습니다.
▷ 자체 프라이밍 작업 중 펌프의 액체 저장소가 고갈되지 않도록 생산 라인에 최대한 가까이 있어야 합니다.

 

용적형 펌프는 자흡식일까?

원칙적으로 모든 용적형 펌프는 자흡식입니다. 특히, 여기에는 로터리 기어 펌프(내부 및 외부), 로브 펌프, 베인 펌프 및 다이어프램 펌프가 포함됩니다. 모든 용적형 펌프의 공통된 특징은 유체가 토출구에서 흡입측으로 되돌아오는 것을 방지하기 위해 정밀 공차 부품을 사용한다는 것입니다.

이러한 정밀한 부품에 의해 생성된 밀봉의 효율성에 따라 용적형 펌프는 흡입 라인에서 어느 정도 공기를 배출할 수 있습니다. 그러나 공회전 조건에서는 펌프가 과열되어 씰이 마모되고 펌프가 고장날 수 있습니다.

왕복 펌프의 경우 액체가 펌프로 들어가기 시작하고 액체/공기 혼합물이 있는 지점에서 캐비테이션이 발생할 위험도 있습니다. 이러한 조건에서 증기 기포는 펌프의 흡입 측에서 형성되고 팽창합니다. 펌프의 토출측에 고압에 도달하면 기포가 격렬하게 붕괴되어 진동과 펌핑 요소 손상을 일으킵니다.

이러한 이유로 용적형 펌프를 자체 프라이밍해야 하고 필요에 따라 일정 기간 동안 건조해야 하는 응용 분야에서 용적형 펌프를 사용하기 전에 제조업체에 문의하는 것이 중요합니다.

 

원심 펌프는 자흡식일까?

원심 펌프를 사용하면 임펠러에서 액체로 회전 에너지가 전달되어 펌핑 작용이 발생합니다. 펌프의 흡입측과 토출측 사이에는 씰이 없습니다. 이는 원심 펌프가 가스에 비효율적이며 액체 레벨이 임펠러 레벨보다 낮을 때 흡입 라인에서 공기를 배출할 수 없음을 의미합니다.

이러한 경우 펌프는 공기와 결합되어 과열될 위험이 있습니다. 일반적으로 펌프는 펌프 베어링을 윤활하고 냉각하기 위해 펌핑된 유체에 의존합니다.

그러나 기본 설계를 약간 수정하면 원심 펌프가 자체 프라이밍될 수 있습니다. 임펠러와 볼류트 케이싱은 기본적으로 탱크로 둘러싸여 있으므로 펌프를 시동하는 데 충분한 액체에 항상 담글 수 있고 펌프를 프라이밍하는 데 시간이 과하지 않다면 펌프에 윤활 및 냉각을 제공할 수 있습니다.

설치 후 자체 프라이밍 원심 펌프 저장소에 액체를 올바르게 채우는 것이 중요합니다. 이 맥락에서 "자체 프라이밍"은 펌프가 하우징에 저장된 액체를 사용하여 흡입 라인에 진공을 생성할 수 있는 능력이 있음을 의미합니다. 자체 프라이밍(self-priming)' 원심 펌프도 건조 상태에서는 작동하지 않습니다. 적절한 베어링과 씰을 사용하면 원심 펌프는 제한된 시간 동안 공회전을 견딜 수 있지만 장기간에는 권장하지 않습니다.

 

자흡식 펌프가 프라임되지 않는 이유

1. 흡입 라인의 공기 누출
유체가 펌프에서 재순환하고 배출실에서 공기를 강제로 내보내면서 저압 영역을 만들려고 합니다. 그러나 흡입 라인에 누출이 있는 경우 공기가 펌프로 계속 유입되어 저압 영역을 생성할 만큼 충분히 방출되지 않습니다.

2. 임펠러의 이물질
임펠러의 눈이 이물질로 막히면 임펠러의 유압 용량을 제거하여 저압 영역을 만듭니다.

3. 펌프가 공기에 막혀 있음
이러한 조건 중 하나라도 발생하면 펌프가 공기와 결합될 수 있습니다.

▷ 공기 배출 라인이 없습니다. 공기 배출 라인이 없으면 공기가 대기로 배출될 수 없으며 대신 배출 측에 수집됩니다.
▷ 배출 라인에 압력이 가해졌습니다. 공기 배출 라인의 밸브가 닫히고 토출 라인의 밸브가 다시 닫혀 공기가 펌프 밖으로 나갈 장소가 없습니다.
▷ 과도한 임펠러 간극. 임펠러와 마모판 사이에 과도한 간격이 있으면 펌프가 저압 영역을 생성하는 데 어려움이 있습니다. 이는 일반적으로 마모로 인해 발생하지만 부적절한 재조립으로 인해 발생할 수도 있습니다.

4. 재순환 포트 막힘
프라이밍 과정 동안 위에서 논의한 것처럼 유체는 볼류트 케이싱을 통해 재순환됩니다. 재순환 포트가 막히면 임펠러의 눈이 흡입 라인 위로 액체를 끌어올릴 수 있는 저압 영역을 생성할 수 없습니다.

5. 펌프 속도 또는 임펠러 직경에 비해 너무 높은 리프트
흡입 라인용 펌프의 크기를 줄인 경우 프라이밍해야 하는 저압 영역을 생성할 수 없습니다. 적용할 펌프를 선택하기 전에 흡입 리프트 요구 사항을 이해하는 것이 중요합니다. 필요한 계산을 위해 Gorman-Rupp의 펌프 선택 가이드를 사용하십시오.

자가 프라이밍 펌프가 모든 올바른 조건에서 힌지를 프라이밍하는 기능. 펌프는 펌프 내부에서 공기를 배출하고 임펠러 눈에 저압 영역을 생성할 수 있어야 하며 올바른 NPSH 조건에 적합한 크기여야 합니다.

 

자흡식 펌프의 일반적인 문제

펌프의 자가 프라이밍 능력은 여러 요인에 의해 영향을 받을 수 있습니다. 배출 라인에 압력이 가해지거나 막히지 않아야 합니다. 모든 유형의 펌프에서 흡입 라인은 기밀해야 합니다. 공기가 계속해서 펌프로 유입되면 압력이 감소되지 않고 유체가 흡입 라인으로 유입되지 않습니다.

흡입측 배관의 부피를 최소화하여 프라이밍 시간을 줄이는 것도 중요합니다. 프라이밍 시간이 너무 많으면 펌프가 프라이밍되기 전에 액체 충전물이 증발할 위험이 있습니다. 결과적인 공회전으로 인해 펌프가 손상될 수 있습니다.

원심 펌프의 경우 임펠러의 효율성에 영향을 미치는 모든 것이 자체 프라이밍 능력을 제한합니다. 액체에 고체가 포함되어 있으면 재순환 포트에 파편이 모여 유체 순환과 액체 링의 생성을 방해할 수 있습니다.

임펠러 자체에 쌓인 파편은 눈에 저압 영역을 생성하는 능력을 감소시킵니다. 또한 펌프가 노후되고 마모되면 임펠러와 볼류트 케이스 사이의 간극이 증가하고 펌프가 저압 영역을 생성할 수 없게 됩니다. 내부 여유 공간은 유지 보수 후 잘못된 조립으로 인해 영향을 받을 수도 있습니다.

추운 환경에서 물을 펌핑할 때 온도가 영하로 떨어질 수 있는 경우 펌프를 배수하거나 어떤 형태로든 난방을 제공하는 것이 중요합니다. 펌프나 배관에 물이 얼면 손상될 수 있습니다.