펌프 운전점

운전점이란

펌프 운전점은 펌프 특성곡선과 시스템 저항곡선이 만나는 교점이다.

운전점에서 펌프가 실제로 송수하는 유량과 양정이 정해진다.

펌프는 유량이 늘면 양정이 줄고, 관로는 유량이 늘면 마찰손실이 커진다.

시스템 곡선

시스템곡선은 펌프가 공급해야 하는 전 양정 요구량을 유량의 함수로 나타낸 것이다.

요구 양정은 실양정과 관로손실수두의 합으로 표현된다.

관로손실은 유량의 제곱에 비례하므로 시스템곡선은 실양정에서 시작하는 포물선이다.

관로 저항계수 K는 관경과 재질에 따라 달라지므로 설계 조건에 맞춰 산정한다.

단일 펌프 계산 예

가상의 단일 펌프 예로 운전점을 계산해 본다.

실양정은 40m이고, 펌프 양정 곡선은 H_p = 60 - 1.0×10⁴Q²이다.

운전점에서는 펌프 양정과 요구 양정이 같다. 두 식을 같게 놓고 정리한다.

그러면 Q는 약 0.0258m³/s, 즉 25.8L/s이고 양정은 53.3m가 된다.

소형 송수 펌프의 상식 범위에 드는 값이다.

병렬·직렬 운전

펌프를 두 대 이상 쓰면 병렬 또는 직렬로 연결해 운전점을 옮긴다.

병렬 운전은 같은 양정에서 유량을 더하고, 직렬 운전은 같은 유량에서 양정을 더한다.

두 경우 모두 합성 곡선과 저항곡선의 교점으로 운전점을 구한다.

이 방향을 뒤집으면 감점이 크므로, 합산 축을 꼭 확인해야 한다.

헷갈리는 점과 확인

답안에서 가장 많이 나오는 실수는 운전점을 정격 값과 혼동하는 것이다.

운전점은 두 곡선의 교점이므로 시스템 조건이 바뀌면 함께 이동한다.

병렬 연결에서 합산하는 축을 틀리면 감점이 크다. 직접 확인해 보자.

회전수 변경과 정리

인버터 제어는 회전수를 바꿔 운전점을 설계 효율 영역으로 옮긴다.

유량은 회전수에 비례하고, 양정은 제곱, 동력은 세제곱에 비례한다.

그래서 회전수를 낮추면 동력 절감 효과가 크다. 다만 설계 범위를 확인한다.

정리하면 운전점은 두 곡선의 교점이고, 병렬은 유량, 직렬은 양정을 더한다.