열역학적 펌프 시험

Thermodynamic pump testing

열역학펌프시험은 펌프의 효율을 찾기 위해 온도상승, 소비전력, 차압만 측정하면 되는 펌프시험의 일종이다.이러한 측정은 일반적으로 펌프의 입구 및 출구의 태핑 지점에 장착된 삽입 온도 프로브와 압력 프로브를 사용하여 이루어진다.[1]이러한 측정에서 펌프에 의해 생성되는 유량을 도출할 수 있다.[2]열역학적 방법은 1960년대 초에 개발되었고, 그 이후로 점점 더 많이 사용되고 있다.ISO 5198과 같은 정밀 유압 시험 표준에 기술되어 있다.

열역학 방법은 펌프 성능 시험, 유량계 보정, 시스템 곡선 시험 및 기타 용도에 사용된다.펌프 효율이 1% 미만, 유량이[3] 1.5% 미만인 불확실성으로 성과를 달성하는 동시에 다른 기존 펌프 시험 방식이 정확한 결과를 제공하지 못하는 배관 구성을 시험할 수 있다.[4]

역사

열역학 방법은 1960년대 스코틀랜드 글래스고 대학과 스트래스클라이드 대학에서 동시에 개발되었으며, 프랑스 국립공학연구소(Electricite de France)와 오스틴 휘이어(남아프리카 요하네스버그 광산의 챔버)에서 동시에 개발되었다.윌리어 교수는 1967년 10월호에 이 방법을 기술한 남아프리카 기계공학부(The Southough Africanical Engineer:[5] The South Africanical Engineer

그 이후 열역학적 방법은 여러 회사에 의해 엄격하게 검증되었으며,[4][6] 그 중에는 다음과 같은 것이 있다.

열역학 펌프 시험 방법은 현재 BS ISO 5198: 원심, 혼합 유량 및 축압기 - 유압 성능 시험 규정 - 정밀도 등급과 같은 펌프 시험 표준에 포함되어 있다.[2]

방법 및 장비

펌프의 비효율성은 온도 매체를 통해 전달된다.따라서 펌프의 비효율성으로 인해 손실된 에너지의 거의 대부분이 펌핑되고 있는 유체의 온도 상승을 일으킨다.열역학 방법은 이 사실을 이용하여 펌프 전체의 온도 차이를 정밀하게 측정하여 펌프의 효율을 계산한다.압력 측정은 펌프 헤드를 계산하는 데 사용되며, 출력 미터는 펌프에 대한 입력 전력을 측정하는 데 사용된다.온도, 전력 및 압력의 측정을 사용하여 펌프 방정식을 사용하여 흐름을 역산할 수 있다.[4]

온도 측정은 매우 중요하며, 따라서 열역학 펌프 시험 장비의 상용 배포자는 종종 0.001 °C 이상의 정확도를 인용한다.[8][9][10]펌프 전체의 온도 상승이 0.05°C 미만일 수 있으므로 이러한 정확도가 필요하다.[11]일반적으로 온도 탐침은 유량에 직접 삽입되며, 압력 측정은 관의 흡인 및 배출 부분의 탭으로부터 이루어진다.그리고 나서, 펌프의 헤드는 방출 밸브의 조절, 병렬로 다른 펌프 조합을 활용하거나 웰 레벨을 조정하는 것과 같은 어떤 종류의 조절에 의해 변화한다.[4]이를 통해 펌프의 성능은 헤드로서, 따라서 흐름의 변화로 작동 범위 전반에 걸쳐 시험될 수 있다.

열역학적 방법 대 재래식 방법

측정 및 계산된 수량

기존 펌프시험방법은 펌프의 성능곡선을 얻기 위해 온도측정보다는 유량측정에 의존하는 방법이다.따라서 열역학 방법은 측정 대상과 그 값을 계산하는 방법에 있어 기존의 펌프 시험 방법과 크게 다르다.[6]아래 표는 시험 장비에 의해 측정되는 매개변수와 계산되는 매개변수를 나타낸다.

방법 머리 흐름 효율성 힘
열역학적 방법 측정했다. 계산된 측정했다. 측정했다.
재래식 방법 측정했다. 측정했다. 계산된 측정했다.

위의 표에서 보듯이 두 방법의 주요 차이점은 기존의 방법으로는 효율을 계산하고 다른 변수를 직접 측정하는 반면 열역학 방법은 흐름을 계산하고 다른 변수를 직접 측정하는 것이다.이 때문에, 종래의 방법에서 계산된 효율의 정확도는 헤드의 정확성, 흐름, 전력 측정의 정확성에 달려 있다.마찬가지로 열역학적 방법에서 계산된 흐름의 정확도는 헤드의 정확도, 효율성, 전력 측정 등에 따라 달라진다.

시험요구사항

두 방법 사이의 또 다른 주요 차이점은 시험 설정 요건이다.기존 방법에는 보다 엄격한 배관 요건이 필요하며, 인용된 유량 정확도를 제공하기 위해 일반적으로 유량계의 상류에 있는 직선 배관의 직경 5개 이상이 필요하다.[12]그러나 열역학 방법은 인용된 정확도를 달성하기 위해 일반적으로 장비의[10] 업스트림 직선 파이프 지름 1~2개만 필요로 한다.따라서 열역학 방법은 흔히 기존 시험으로는 수행할 수 없는 현장 시험을 수행할 수 있다.

적용들

열역학적 방법은 물, 폐수, 기타 펌프를 시험하는데 사용되지만 유량을 정확하게 시험할 수 있는 능력 때문에 시스템 곡선 시험, 유량계 검증 및 교정, 영구 효율 모니터링 등의 용도에 사용되기도 한다.[13]이 방법은 특히 기존 시험 방법의 배관 요건을 갖추지 않은 상황에서 유용하다.그것은 기존의 펌프 시험과 마찬가지로 예방적 유지보수를 위한 펌프의 성능을 측정하고 교체 및 개보수 결정을 알리기 위해 사용될 수 있다.또한 이 방법을 블로워 및 터빈 성능 테스트까지 확장할 수 있다.[13]

열역학적 방법을 활용한 주목할 만한 프로젝트

대규모 펌프 시험 및 성능 검토에 열역학적 방법을 활용한 프로젝트가 다수 있다.아래에 몇 가지 프로젝트가 열거되어 있다.

멜버른(영국) 실시간 펌프 및 터빈 네트워크 최적화

리벤타와 영국의 세번 트렌트워터(STW)사이의 물 회사 멜버른 지역 네트워크의 프로젝트로서, 항상 에너지 사용의 큰 변동에 시달려 왔다.수많은 역사적 조사 결과 그 이유나 최선의 운영 방침은 밝혀내지 못했다.작업의 일부로 개발된 복잡한 알고리즘은 STW가 정해진 지평선을 넘어 정확하게 운용을 스케줄링할 수 있게 하여, 매우 눈에 띄는 에너지 비용 절감으로 수요를 충족시킬 수 있게 했다. 즉, 운영 담당자가 경험만으로 하기에는 너무 어려운 과정이다.두 가지 핵심 기술을 통합하여 네트워크 최적화 방법론, 즉 개별 펌프 및 발전소 효율성 분석을 위한 열역학적 펌프 성능 측정과 네트워크 경로 및 이들의 유압 프로파일을 평가하기 위한 실시간 유압 모델링이 제공되었다.[14][15]

온타리오 펌프 효율성 평가 및 인식 파일럿 연구(캐나다)

이 프로젝트는 캐나다 온타리오 전력청이 후원하여 지리적으로 다양한 8개 자치체에 걸쳐 150개 이상의 양수기를 시험하였다.열역학 펌프 시험 방법 및 열역학 방법의 효과를 입증하기 위해 열역학 방법과 함께 수행된 다수의 기존 시험이 활용되었다.이 프로젝트는 30~4000HP에 이르는 다양한 펌프를 시험했고 2013년 5월에 완성되었다.[4][16][17]

멜버른 워터(호주)에서 펌프 효율성 모니터링 및 관리

호주의 멜버른 워터는 에너지 비용과 관련 온실가스 배출을 최소화하기 위해 4대 펌프장에서 펌프를 모니터링하기 위해 열역학 펌프 테스트를 적용했다.2003년과 2004년 동안 23개의 상수 및 폐수 펌프가 이 프로젝트의 일부로 시험되었다.[18]

참고 항목

참조

  1. ^ 펌프 및 펌프 시스템을 위한 고급 열역학 성능 측정, 2013년 6월 런던 현장 테스트에서 열린 IMechE 세미나.
  2. ^ a b BS ISO 5198:1999 원심, 혼합 유량 및 축 펌프 - 유압 성능 시험 규정 - 정밀도 등급
  3. ^ 열역학 성능 시험 및 모니터링 펌프 산업 잡지, 2013년 4월.
  4. ^ a b c d e 2013년 5월, 시 부문 보존을 위한 펌프 효율성과 인식 시범 연구 하이드레이트크 & 어소시에이츠 주식회사.
  5. ^ ftp://140.98.193.80/uploads/pes/PowerAfrica2007/PowerAfrica-32-cattae.pdf.pdf.pdf
  6. ^ a b [1] 열역학적 방법에 의한 펌프 효율성 시험.
  7. ^ [2] ATAP
  8. ^ [3] 무선 열역학 펌프 모니터링
  9. ^ [4] Freeflow Portable Pump Testing System
  10. ^ a b [5] P22 펌프효율 및 유량계
  11. ^ [6] 열역학적 방법에 의한 펌프 효율성 시험 - 독립적 관점
  12. ^ [7] 유량계 배관 요구사항
  13. ^ a b [8] AEMS 테스트 및 모니터링 서비스
  14. ^ Clifford, Tom. "Pump Centre Conference 2016 - Keynote Paper" (PDF).
  15. ^ "Pioneering technology project scoops Pump Centre award 2016". www.riventa.com. Retrieved 2016-09-29.
  16. ^ [9] 펌프 성능 및 효율성 시험 프로그램에 사용되는 열역학적 방법
  17. ^ [10] 펌프 에너지 효율과 성능의 현실: 캐나다는 도 차원의 시험 프로그램을 통해 물 펌프의 실제 에너지 효율을 특성화하는 모범을 보이고 있다.
  18. ^ [11] 멜버른 Water에서 펌프 효율 모니터링 및 관리