개념 한 쪽
펌프 점검은 흡입 쪽에 공기가 섞이지 않는지, 캐비테이션이 생길 만큼 압력이 낮아지지 않는지, 축의 중심이 맞는지를 확인하는 일이다. 소요 동력은 양정과 유량을 초 단위로 맞춘 뒤 계산한다.
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캐비테이션은 임펠러를 지나는 유체의 국부 압력이 낮아지면서 기포가 생기고, 그 기포가 고압 영역에서 갑자기 붕괴하며 충격파를 만들어 불규칙한 고주파 진동과 소음을 내는 현상이다. 서징은 유량이 불안정한 현상, 수격은 급격한 밸브 조작과 관련된 현상이므로 구분한다. 안전한 운전 여부는 순흡입양정(NPSH)으로 판단하며, 사용 가능한 값이 필요한 값보다 커야 한다. 대책은 흡입 저항을 줄이는 쪽으로 세운다. 펌프를 낮게 설치해 흡입 양정을 줄이고, 양 흡입 펌프를 쓰거나 회전수를 낮춘다. 흡입 양정을 길게 하면 흡입 압력이 더 낮아져 현상이 악화되므로 대책이 아니다.
흡입관은 짧고 굽은 곳이 적어야 하며, 펌프 쪽으로 완만한 하향 경사를 주어 공기가 고이지 않게 한다. 끝에는 이물질을 막는 스트레이너를 단다. 반대로 펌프 쪽으로 올라가는 경사는 관 안에 공기를 쌓이게 한다. 물이 처음에는 나오다가 곧 나오지 않는 원인도 흡입 쪽에서 찾는다. 마중물이 부족하면 진공이 만들어지지 않고, 흡입 양정이 너무 높으면 물을 끌어올리지 못하며, 배관에 에어 포켓이 생기면 흐름이 막힌다. 웨어링 마모는 누설로 효율을 떨어뜨리지만 이런 초기 공급 중단의 직접 원인은 아니다.
구조와 정비 항목도 함께 본다. 케이싱은 임펠러가 유체에 준 속도에너지를 내부 통로가 넓어지면서 압력에너지로 바꾸고 유체 통로를 만드는 압력용기다. 웨어링은 마모 방지, 안내 깃은 유동 안정, 스터핑 박스는 밀폐를 맡는다. 펌프와 전동기를 커플링으로 연결할 때는 열팽창과 축 변형을 고려해 운전 중 두 회전 중심축이 일치하도록 배열하는데, 이를 얼라인먼트라 한다. 진동과 소음의 원인으로는 임펠러 파손, 볼 베어링 손상, 캐비테이션이 직접 연결된다. 그리스 과다는 열과 저항을 키우는 문제이지 진동의 주요 원인과는 거리가 멀다.
소요 동력은 수동력(kW) = 양정(m) × 유량(m³/s) × 비중량(kg/m³) ÷ 102 로 구한다. 유량이 분당으로 주어지면 60으로 나누어 초당 값으로 바꾼다. 양정 50m, 유량 50m³/min, 비중량 1000kg/m³이면 초당 유량은 약 0.833m³/s이고, 50 × 0.833 × 1000 ÷ 102 는 약 408kW가 된다. 여기에 1kW를 1.36PS로 바꾸는 계수를 적용하면 약 555PS가 된다.
선지 판단은 원인과 대책의 방향을 뒤집거나, 흡입 측 문제와 내부 마모를 같은 자리에 놓는 방식으로 나온다. 캐비테이션 대책으로 흡입 양정을 길게 하는 항목이 있으면 이는 원인을 키우는 조치라 틀린다. 물이 나오다 끊기는 원인으로 웨어링 마모를 들면 직접 원인이 아니므로 골라내야 한다. 유압 펌프의 진동·소음 원인에서 그리스 과다는 거리가 먼 항목이다. 축의 중심을 일치시키는 작업은 얼라인먼트이고, 속도에너지를 압력에너지로 바꾸는 부품은 케이싱이다. 동력 계산에서는 분당 유량을 초당으로 바꾸고 kW를 PS로 환산하는 두 단계를 빠뜨리지 않아야 값이 맞는다.
전동기의 회전이 고르지 못할 때의 원인은 다음 중 어느것인가?
정답 ② · 전동기의 회전이 고르지 못한 원인을 찾는 문제이다. 전압이 변동하면 전동기의 토크가 불균일해지고, 기계적 과부하가 걸리면 부하 변동으로 속도가 일정하게 유지되지 못해 회전이 고르지 않게 된다.
전동기 회전 불균일은 전압 변동으로 인한 토크 변화나 기계적 과부하로 인한 부하 변동이 주요 원인이 됩니다.
전원주파수가 60Hz일 때 유도전동기의 극수와 회전수를 표시하였다. 틀린 것은?
정답 ③ · 60Hz 전원에서 유도전동기의 극수와 회전수 표시 중 틀린 것을 고르는 문제이다. 동기속도 공식 n=120f/p에 f=60Hz를 대입하면 2극은 3600rpm, 4극은 1800rpm, 6극은 1200rpm, 8극은 900rpm이 된다.
동기속도 n=120f/p 공식을 적용하면 6극은 1200rpm이어야 하므로 1400rpm인 ③이 틀린 값이다.
전동기가 회전 중 진동현상을 보이고 있다. 그 원인으로 틀린 것은?
정답 ① · 전동기 회전 중 진동 현상의 원인으로 틀린 것을 고르는 문제이다. 베어링의 손상, 커플링이나 풀리의 이완, 로터와 스테이터의 접촉은 회전 불균형이나 마찰을 직접 유발하는 대표적인 기계적 진동 원인이다.
냉각 불충분은 과열을 유발하여 열변형이나 윤활유 열화를 일으킬 수 있으나, 직접적인 기계적 진동의 원인은 베어링 손상, 이완, 접촉 등이다.
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