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남길 함
4 years ago
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1 펌프성능 ( 에너지 ) 진단 초음파유량계의한계와큰측정오차극복가능!! 고정밀, 고정도측정으로펌프시스템최적화및낭비에너지모두회수가능!! 수용가측의간단한지원 ( 게이트밸브부착 ) 으로가동중인펌프의성능및에너지진단가능!! 1

2 목차 그린에너텍회사소개 펌프성능진단목적 펌프성능진단대상 펌프성능진단방법 -열역학적방법 (Secure meter) -수력학적방법 ( 초음파유량계 ) 성능진단절차 펌프소비전력절감방안 2

3 그린에너텍회사소개 주사업분야 - 산업용및건물용펌프에너지진단및절감제안, 개선시공, 펌프판매 - 수자원공사및각지자체의펌프효율진단, 성능진단 주요종목 - PUMP, 고효율인버터, 고효율전동기, 배관외 설립일자 년 12월 23일 회사위치 - 강원도홍천군홍천읍홍천로 F 연락처 - 대표 :02) energy3274@naver.com 주요실적 - 삼성전자 / 기흥, 온양, 탕정, 천안사업장, 금호석유화학여수공장삼성토탈 / 대산공장,LG 화학 / 대산공장, 한화석유화학 / 울산공장 GS 칼텍스 / 여수공장, 삼성전기 / 수원, 부산공장, 정부통합전산센터 효성 / 구미, 울산공장, 한국철강 / 창원공장, SKC/ 수원, 천안공장, SK 케미칼 / 수원공장, 코오롱 / 구미공장, KAC/ 목천공장, 바스프 / 울산삼성코닝정밀소재 / 아산공장, 수자원공사및지자체 / 팔당, 군산, 해남취수장, 풍납, 구의, 영등포, 성남, 일산, 원주, 기흥, 용인정수장대구시하수처리장, 서남 / 중랑물재생센터 ( 이상펌프류진단및개선 ) GM 대우 / 부평, 창원공장, SKC/ 수원, 천안공장, 효성 / 구미공장, 삼성토탈 / 대산공장외 ( 이상인버터, 전동기, 조명진단및개선 ) 전력에너지관련 100 여업체진단및개선시공 기타 - 영국에너지절감전문업체인 Secure meter 그룹과제휴및진단장비판매 효성굿스프링스 펌프진단, 판매전문특약점 3

4 펌프성능진단목적 에너지를대량으로소비하는산업용및건물용펌프의경우, 설계된유량, 양정이최고효율점에서운전이되도록펌프와현장시스템을 최적화하는것이중요하다. 설치된펌프의수명은약 10~20 년정도로운전되기때문에운전도중 현장상황변화로인한유량, 양정의변화 (5 쪽참조 ) 와노후화 (6 쪽참조 ) 로 펌프자체의성능도저하되어최고효율점을벗어나서운전되는경우가많다. 이러한경우현장에서실제로운전되고있는펌프개개의성능과운전현황을정확하게진단, 분석하여사용중인펌프가현장조건에적합한지와펌프최적화및효율개선을실현하여전력에너지낭비를없애는것이성능진단의목적이다. 4

5 양정 H 펌프성능진단목적 펌프는옆의그림과같이시스템양정곡선과 Q-H 곡선이만나는지점이운전점이되는데, 운전점에따라펌프효율이달라지게된다. 따라서현장에서필요로하는유량, 양정과펌프성능이최적화되어야효율저하에따른에너지손실이없게된다. Q-H 곡선 실양정 최고효율점 E3 시스템양정곡선 H3 E2 E1 H2 Q3 Q2 Q1 토출량 Q H1 손실수두 Eff 5

6 펌프성능진단목적 10 년운전시항목별예상손실 * 펌프노후에의한손실 (5~17%) 운전시간경과에따른 일반적인효율저하 Wearing링간격 : 4~8% 축과베어링 : 3% 케이싱 coating : 3% 임펠러보수 : 3% * 비효율적인운전 (8%) * 비효율적인관로시스템 (3%) * 밸브교축에의한손실 (2%) * 시스템에맞는펌프선택 (5%) 6

7 펌프성능진단목적 B * 펌프는 A위치의유체를어떤목적을가지고 B위치까지운반을하는데, 이경우반드시전력 (KW) 이필요하다. *A에서 B까지유체 1,000m3 /hr 를이송하는데 1) 전력이 100KW 면되는데 120KW 가소비된다면? A 2) 가동시간이 1 시간이면되는데 1 시간 20 분이걸린다면? * 만약위와같이운전된다면이펌프는에너지낭비가심한경우이므로어떤형태든대책이필요한데, 가장먼저해야할사항은펌프의성능파악이다. 7

8 펌프성능진단목적 효율의중요성 1. 전동기 1-1. 전동기 110KW 는출력기준인데효율이 입력 : 122KW 출력 :110KW 90% 면입력전력 ( 전기요금기준이됨 ) 은 122KW 이다. *110/0.9=122KW 1-2. 전동기효율이 95% 면입력은 115.8KW 이다. *110/0.95=115.8KW 2.PUMP (P: 축동력 ) 2-1. 펌프의유량, 양정이동일하다면펌프축동력의변수는효율이다 효율이올라가면축동력은떨어지고효율이내려가면축동력은높아진다. 8

9 성능진단대상 1. 진단대상펌프의선정 펌프를진단할경우전체를대상으로하는것이바람직하지만, 펌프수량이많은경우에는가장큰효과가기대되는펌프를선정하는것이우선이다. 주로다음과같은펌프가성능진단 ( 에너지절감및성능향상 ) 검토대상이다. 노후화된펌프 전동기출력이비교적큰펌프 (* 출력이큰만큼에너지절감효과가크다 ) 년간운전시간이많은펌프 (* 냉수, 냉각수, 용수, 취수및급수, 각종건물용, 산업용펌프등 ) 유량, 압력등의부하변동폭이큰펌프 9

10 성능진단대상 2. 수자원공사및각지자체펌프 취수, 송수, 가압펌프외효율진단및성능진단 정부방침에따른에너지다소비업체의펌프부문의무진단 공공기관의펌프부문환경진단 ESCO 업체및진단전문업체의펌프부문진단대행 성능개선및에너지절감이필요한펌프부문진단및컨설팅 펌프예방보전진단 10

11 펌프의소비전력증가 ( 낭비 ) 원인 생산및냉난방의필수적인기계요소 : 장시간운전필요 운전조건에따라효율이 30% ~ 90% 까지변화 : - 장시간운전에따른갱년변화 ( 회전차 / 케이싱침식, 웨어링링의마모등 ) - 시스템의요구에따른펌프의운전조건변화 ( 필요에따른밸브의교축운전 ) 펌프시스템설계시문제점 : - 시스템설계시과도한안전율산정 (20% ~ 30%) - 검토과정에서안전율추가 (10% ~ 20%) - 제조업체에서시방점보다크게제작 ( 약 5%) 펌프성능측정의중요성 : 현재운전상태파악이에너지절감의시작 11

12 설치, 보수비용과운전비용비교 95% 4%1% Capital Cost Man power Cost Running Cost Maintenamce Cost Water pump 8% 5% 8% 5% 24% 63% 87% Waste Water pump Process pump 12

13 성능진단방법 ( 열역학적방법 /Secure meter) 진단장비 : 펌프성능진단분석계 (Secure meter) 및 Power meter 외 측정값 : 펌프흡 / 토출온도및양정, 유량, 효율, 전동기입력 (KW) 성능진단분석계 성능진단분석계설치 13

14 성능측정시스템상세구성도 14

15 성능측정원리 Secure meter 측정원리 ISO 5198 precision class, Testing Class A ( 열역학적측정방법 ) 펌프내부통과액체의엔탈피변화량측정에의한에너지손실량직접평가 W i W o Losses W o ghq Losses QC p T 에너지손실량과측정된양정으로부터펌프효율평가 p W o W i 1 Cp T 1 gh 펌프효율, 양정및전동기입력 / 효율로부터펌프토출량산출 W o ghq P m m p Q P m m gh WO- 수동력 Wi- 축동력 T- 흡 / 토출온도차 Pm- 전동기입력 ηm- 전동기효율 ηp- 펌프효율 ρ- 밀도 g- 중력가속도 Cp- 정압비열 p 15

16 성능측정장점 ( 열역학적측정방법 ) 효율, 양정, 소비전력및토출량등실시간현장측정 직접적인손실량평가에따른고정도효율측정 (±2.0% 이내 ) 연합운전중인시스템에서개별펌프의성능실시간정밀측정 초음파유량계설치시요구되는배관의일정거리직관부불필요 설치및측정시기존펌프시스템의운전조건및관로변경불필요 기존유량계검, 교정기준정도의정밀유량측정 (±2.0% 이내 ) 현재운전조건과동일상태에서측정및분석적용가능 16

17 Gate Valve 부착 ( 온도, 압력센서삽입용 ) 온도및압력측정을위해흡, 토출배관에 1/2 인치게이트밸브를부착한다. 부착위치는펌프배관내부장애요소, 곡관, 밸브위치등을 고려하여선정한다. (* 그린에너텍 Marking) 흡, 토출배관의탭핑은펌프플랜지와흡, 토출배관사이에위치해야한다. 펌프플랜지에부착되어있는밸브및볼밸브는사용불가하다. 15A,5cm 단관을배관에용접하고 15mm 드릴을사용하여수평으로탭핑한다. 단관부착후 15mm 탭핑시용접기로불어서하는것은지양한다. 홀의센터가정확하지않으면측정장비를삽입할수없음으로주의해야한다. 17

18 온도 Probe 와압력센서 / 설치사진 온도 Probe 와압력센서 온도 Probe 와압력센서설치 18

19 성능진단방법 ( 수력학적방법 / 초음파유량계 ) 진단장비 : 초음파유량계및전력분석계 측정값 : 펌프흡 / 토출압력, 유량, 효율, 전동기 kw 외 측정원리 -KSB 6301( 수력학적측정방법 ) -펌프의양정, 유량, 전동기입력전력의측정 -수동력평가에의한에너지전달량평가 -평가된수동력과전동기출력으로부터펌프효율계산 수력학적측정방법의특성 -기존의측정센서를이용하여측정할수있는간편한방법 -토출량, 양정및전력측정으로직접적인수동력측정에의한현장효율측정 ( 배관의직관부길이에따라측정오차가큼 ±5~30%) -초음파유량계설치를위한일정거리직관부필요 -측정시기존의운전조건및관로변경불필요 -유량계설치조건에따라측정정밀도결정 (±5~30%) 19

20 성능진단방법 ( 수력학적방법 / 초음파유량계 ) 측정파라메터 - 유량 : 배관에초음파유량계를설치하여측정 ( 하단사진참조 ) 정확한측정을위해서는유량계전 / 후단에 10D 이상의직관이 확보되어야한다. - 전력 : 전력분석계로측정 - 흡 토출압력 : 펌프흡입관과토출관에압력센서를설치하여측정 - 전양정 : 흡 토출압력값을사용하여수학적으로계산함 - 펌프효율 : 위값을기준으로계산함 측정방법 - 펌프흡, 토출배관에설치된측정용탭에 압력센서를설치한다. - 펌프배관직관부에유량계를설치한다. - 펌프전동기에전력계를설치한다. - 측정된양정, 유량과동력을이용하여 펌프의효율과성능을평가한다. 20

21 성능진단절차 펌프설비운전현황실사및진단대상선정 (by 수용가 / G.E) 진단제안서제출 (by G.E) 진단여부결정및 Gate Valve 부착 (by 수용가 ) 펌프설비정밀성능측정실행 (by G.E / 수용가 ) Log Date( 측정데이터 ) Simulation 및분석, 정리-- (by G.E) 진단보고서제출및제안설명회실시 (by G.E) 제안타당성검토및개선여부결정 (by 수용가 ) 개선작업 ( 자재납품및시공외 ) 실행 (by G.E) 시운전 ( 성능파악 ) 및투자경제성검증 (by G.E / 수용가 ) 완료보고 (by G.E) 소요기간 : 약 15 일 ( 자제납품및시공기간은제외 ) 21

22 추가진단항목 진동측정 ( ~ ) 전동기및펌프부하, 반부하측베어링온도측정 ( ~ ) 펌프 Impeller 및 Casing 내부내시경촬영 22

23 소비전력절감방안 최고효율점 (Best Efficiency Pont) 에서운전 ( 시방점최적화 ) 고효율펌프설치 회전수제어운전 ( 인버터, 유체 C/P) 및 Impeller 개체 친환경세정제로녹, 스케일을제거하여효율및성능개선 절감대책분류 펌프본체의대책 유량변화 ( 부하변동 ) 설비의펌프운전대책 설비계획상의대책 설치형효율계설치 : 펌프스테이션운전효율향상 (Scheduling) 23

24 소비전력절감방안 Head(m) 최고효율점 (B.E.P) 부근에서운전 펌프설계, 제작최적화 펌프와부하시스템최적화 High temp rise Low flow cavitation Low bearing/seal life Reduced impeller life Suction recirculation ( 설계점과운전점의조화 ) 병렬운전시스템효율화 펌프개개효율관리 소음 / 진동최소화 BEP Discharge recirculation High flow cavitation ( 캐비테이션관리 ) Flow(m3/h) 24

25 소비전력절감방안 고효율펌프설치 같은용량의펌프라하더라도수력학적설계나제조방법에따라효율차이가날수있다. 가격이다소고가이더라도고효율펌프를설치할필요가있다. 이때에는펌프의회전수, 단수, 구경, 회전차형상및진동, 소음등에대하여함께고려하여야한다. 사례에서는같은용량의고효율펌프와일반펌프의사용사례를보여주고있다. 그림에서처럼고효율펌프를사용하면전력량 48.1 kw 절감이가능하다. ( 기존일반펌프사용량의 8.7% 절감 ) 25

26 소비전력절감방안 회전수제어운전 ( 인버터, 유체 C/P) 및 Impeller 개체 사용유량의변화에따라펌프회전수를변화시켜성능을설비의필요한유량, 압력에맞도록하고펌프의축동력을절감한다. 이경우회전수변화와펌프의토출량양정, 축동력의관계는다음의식으로표시되며, 특히축동력은회전수변화의 3승에비례하여대폭적으로감소한다. 성능곡선상의변화는그림과같다. 토출량전양정축동력 Q H P N 2 2 Q1 N1 2 N 2 2 H1 N 1 3 N 2 2 P1 N 1 회전수변화에따른펌프특성변화 26

27 소비전력절감방안 Impeller 외경가공전후비교 오른쪽그림은임펠러외경 D2를 D2 로가공했을경우임펠러의출구폭이변하지않는범위에서유량, 양정, 소비전력의일반적인변화식과성능곡선이다. 그림에서임펠러외경 D2일때의성능곡선상의임의의점 B와좌표의원점을직선으로연결하여식 (1),(2) 로부터구한 Hc, Qa에서직선상의 C점을정한다. 이러한방법으로임펠러외경 D2 의성능곡선상의점을구해곡선으로연결하면외경 D2 경우의양정을작성할수있다. 27

28 소비전력절감방안 임펠러마모 임펠러와 CASING 내부가심하게마모되거나파손된상태에서계속운전하게되면효율이저하되어에너지손실이크게된다. 28

29 소비전력절감방안 ( 참고 ) 전동기부하에따른효율및인버터와유체 C/P 적용효율비교 전동기부하에따른효율 인버터와유체 C/P 의효율 29

30 소비전력절감방안 친환경세정제로녹, 스케일을제거하여효율및성능개선 무해, 무독세정제로펌프 Casing 내벽이나임펠러상태를손상없이녹과스케일을제거하여펌프효율및성능을향상시켜에너지절감을실현함. Casing 내벽이나임펠러의녹, 스케일을제거하기위해기존에는사상이나 Sanding 후특수재료로코팅을했는데세정제를이용하는방법은 Casing 내벽이나임펠러상태가손상없이가능하며비용은코팅비용의 1/3 수준, 효율개선은거의같은수준으로가능함. 별도의펌프반입, 반출이필요하지않아운반비용등이들지않으며개선공사시간을단축하여효과적인절약이가능함. 펌프내부상태를손상없이개선하여펌프수명에영향을주지않음. 시공은세정제로작업하기때문에먼지나소음이발생하지않으므로청결한작업이가능하고작업성도우수함. 시공방법은먼저세정제로녹과스케일을제거후부식방지용프라이머등도료로도포하고베어링이나씰, 웨어링링등펌프부품상태를점검후설치함. 개선전, 후검증은펌프열역학적진단방법으로시행함. 30

31 소비전력절감종합대책 절감대책분류 펌프설비의소비전력절감대책으로는펌프자체의개선안외에시스템상의개선등다양한방법이있지만, 대용량및중, 소용량출력의펌프를대상으로그방법을분류하면대표적인것은다음과같다. 펌프본체의대책 - 효율의향상 - 적정한운전 - 수리및코팅 - 임펠러교체및외경가공 유량변화 ( 부하변동 ) 설비의펌프운전대책 - 속도제어운전 - 병렬운전시스템조정 ( 대수제어운전 ) - 대, 소형교체운전 - 극수변환운전 31

32 소비전력절감종합대책 설비계획상의대책 - 적정한펌프사양의결정 - 배관, 부속기기의적절한선정 설치형효율계설치 : 펌프스테이션운전효율향상 (Scheduling) 32

제출문 남부수도사업소귀하 귀소에서의뢰하신노량진 ( 배 ) 가압장펌프효율측정용역 과업을 성실히수행하고그실시결과를본보고서에수록하여제출합니다 년 07 월일 ( 주 ) 터보엔에스 대표이사권명래 ( 인 )

서울특별시상수도사업본부 남부수도사업소 노량진 배 가압장펌프효율측정용역 보고서 주식회사터보엔에스 제출문 남부수도사업소귀하 귀소에서의뢰하신노량진 ( 배 ) 가압장펌프효율측정용역 과업을 성실히수행하고그실시결과를본보고서에수록하여제출합니다. 2012 년 07 월일 ( 주 ) 터보엔에스 대표이사권명래 ( 인 ) 목차 제 1 장과업의개요 1 1.1 과업의명칭 1 1.2