깊은 우물용 수중모타펌프(양수원리)

1. 양수원리

가. 원심펌프

원심력을 이용한 원심펌프의 일종으로 다만 펌프와 모터를 일체형으로 제작하여 물속에 잠긴 상태에서 펌프모타를 가동한다. 펌프에 물을 채우고 펌프의 임펠러를 고속으로 회전시키면 물은 임펠러 외경을 향해 흐르고 에너지가 부여되며 원심력으로 인해 결국에는 펌프 케이싱으로부터 토출관쪽으로 물이 나오게 되는 원리를 이용한다.

나. 축류 및 사류펌프

모터보트나 배는 프로펠러 모양의 스크류를 회전시켜 물을 후방으로 밀므로써 그 반력에 의해 배가 앞으로 나아간다. 만약에 모터보트나 배를 고정하고 스크류를 회전하게 되면 많은 물이 배 앞에서 뒤로 흐르게 된다. 이 프로펠러 작용을 이용한 것이 축류 펌프이다. 원통형의 펌프 내부에 프로펠러 형상을 가진 임펠러를 설치하여 펌프를 가동하면 물은 프로펠러의 작용에 의해 에너지가 부여되어 양수하게 된다.

 

2. 깊은 우물용 수중모타펌프

가. 양수원리 및 구조

깊은 우물용 수중모터 펌프는 원심력을 이용한 원심 펌프의 일종으로서 펌프와 모터를 일체형으로 제작하여 물 속에 잠긴 상태에서 펌프 모타를 가동하며 양수의 기본원리는 원심펌프와 동일하다.

상수도용 지하수는 안정적인 수량 확보와 함께 양질의 원수를 개발하여 취수하는 관계로 지하에서 지상으로 지상에서 정수장까지 물을 양수하여야 하므로 매우 고양정이 필요하게 된다. 원심펌프에서는 일반적으로 제작이 용이한 볼류우트형(와권형)펌프를 많이 사용하지만 깊은 우물용 수중모터 펌프는 구조가 복잡해도 고양정에 적합한 안내깃이 부착된 다단터어빈 펌프 형상을 취한 펌프가 이용된다.

나. 깊은우물용 수중모터펌프 규격 (한국공업규격 B 6320)

1) 펌프의 크기

펌프의 크기는 펌프의 몸통번호, 펌프구경 및 단수로 표시한 펌프의 몸통번호는 적용하는 우물의 지름에 따라 표 8.5에 따라 하며, 단수라 함은 임펠러의 수를 말한다.

예) P8×100㎜×3단

표 8.5 펌프의 몸통번호 (단위 : ㎜)

펌프 몸통번호	P4S주)	P4	P6	P8	P10	P12	P14
적용 우물지름	100이상	105.3이상	155.2이상	204.7이상	254.2이상	304.7이상	339.8이상

주) 호칭지름 100㎜의 경질비닐관을 사용하는 우물에 적용한다.

2) 규정송출량

펌프의 규정송출량은 호칭지름, 펌프몸통번호에 의하여 펌프제조업자가 표 8.6의 송출량범위부에서 선택하고 표 8.5의 규정에 따라 표시한 값으로 한다.

3) 온양정

규정송출량에 의한 온 양정은 다음의 시험을 하고 그림 8.1을 따른다.

표 8.6 송출량의 범위

 

펌프몸통번호 (우물지름 ㎜)							펌프의 호칭지름 ㎜	송출량의 범위 ㎥/min
								60㎐
P4S (100)	P4 (105.3)						25	0.028 ~ 0.056
							32	0.045 ~ 0.090
		P6 (155.2)					40	0.080 ~ 0.160
							50	0.125 ~ 0.250
							65	0.22 ~ 0.45
			P8 (204.7)				80	0.40 ~ 0.80
							100	0.71 ~ 1.40
				P10 (254.2)			125	1.12 ~ 2.24
					P12 (304.7)		150	1.80 ~ 3.55
						P14 (339.8)	200	2.8 ~ 5.6

참 고 우물의 단계양수시험으로부터 적정양수량을 구한다.

 

◦ 시험방법 : KS B 6301의 5.1에 따르는 외에 산출은 다음의 식에 따른다.

여기에서

H: 온양정(m)

P: 압력계의 눈금값 MPa{kgf/㎠}

hd: 압력계의 중심으로부터 수면까지의 높이(m)

Vd: 압력취출구 단면에서의 평균유속(m/s)

g: 자유낙하의 가속도 9.80(m/s2)

다만, 압력은 시험의 형편에 따라 시험관로에서 뽑아도 좋다. 이 경우, 시험관로의 마찰손실은 계산에 넣지 않는다.

4) 흡입성능

펌프는 운전수위가 내려가도 스트레이너의 상부까지의 잠몰깊이가 표 8.7의 값 이상이면 이상없이 운전되어야 한다.

표 8.7 최소잠몰깊이 (단위 : m)

펌프의 호칭지름(㎜)	25	32	40	50	65	80	100	125	150	200
잠몰깊이	0.4	0.4	0.5	0.7	0.9	1.2	1.6	2.5	3.6	5.6

비 고 : 실제의 우물에 펌프를 설치할 때에는 갈수 기타의 원인에 의한 운전수위의 변동에 대비하여 상기표의 값보다 충분히 깊게 잠몰시키는 것을 필요로 한다. 다만, 펌프흡입 성능을 시험하는 경우에는 상기표의 값보다 작은 값에서 이상이 없으면 무방하다.

5) 회전수

펌프의 회전수는 이것을 구동하는 전동기의 정상인 전원상태에 있어서의 매분회전수라 한다.

6) 펌프효율

펌프효율의 최고값은 그 최고값을 지시하는 송출량에 있어서 그림 2.1의 A효율 이상이어야 한다. 또한, 규정송출량에 있어 펌프효율은 그림 2.1의 B효율 이상이어야 한다. 최고효율에 있어서 송출량은 표 8.6의 범위내에 있는 것이 바람직하다.

7) 펌프의 구조

펌프의 구조는 펌프 몸통, 임펠러, 전동기 등으로 구성된다.

8) 제품의 호칭방법

펌프의 호칭방법은 규격번호, 펌프의 크기(펌프몸통번호, 펌프의 호칭지름, 단수, 전동기 프레임 번호, 정격출력) 및 주파수에 따른다.

보기

:

KS B 6320

P-8

×

100

×

3

-

M8

×

18.5

×

60

주파수

정격출력

전동기 프레임 번호

펌프단수

펌프의 호칭지름

펌프몸통번호

규격번호