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

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서대 단
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1 서울특별시상수도사업본부 남부수도사업소 노량진 배 가압장펌프효율측정용역 보고서 주식회사터보엔에스

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

3 목차 제 1 장과업의개요 과업의명칭 과업의기간 과업의목적 과업의내용 과업의대상 과업의범위와내용 과업추진현황 과업참여기술자 2 제 2 장진단방법개요 펌프의성능진단목적 펌프의원리와구조, 효율의중요성 진단방법 5 제 3 장진단결과 3.1 노량진 ( 배 ) 가압장시설현황조사 현장운영현황 진단결과요약 조사및측정결과요약 13 제 4 장용역수행결과관련자료 4.1 개선전후측정결과자료 현장측정광경사진 25

4 제 1 장과업의개요 1.1 과업의명칭 노량진 ( 배 ) 가압장펌프효율정밀측정 용역 1.2 과업기간 ~ ( 착수일로부터 30 일간 ) 1.3 과업의목적 노량진 ( 배 ) 가압장의모터펌프성능개선전후의펌프효율을측정하여 성능개선효과를분석하고자함. 1.4 과업의내용 열역학적펌프성능측정장비를이용펌프효율정밀측정 1.5 과업의대상 노량진 ( 배 ) 가압장모터펌프 2 대 가. 대방배수지급수용 5 호기 1250hp 1 대 나. 상도배수지급수용 3 호기 970hp 1 대 1.6 과업의범위와내용 지정된대상가압장모터펌프에대한현장조사및기초자료수집 ( 당초제작사양과시험성적서, 성능곡선도등 ) 을조사하고현장에서지정된 측정방법으로펌프의성능측정을개선전과, 개선후에실시한다.

5 1.7 과업의추진현황 ( 수 ) : 개선전성능정밀진단실시 ~30 : 자료수집조사 ( 금 ) : 대방5호기개선작업 ( 코팅작업 ) 을위해반출 ( 월 ) : 상도3호기개선작업 ( 코팅작업 ) 을위해반출 ( 월 ) : 상기 2대코팅작업완료후현장반입 ~12: 마모부품교체및펌프조립, 현장설치 ( 목 ) : 펌프설치완료및시운전실시 ( 월 ) : 개선후성능정밀진단실시 ~ : 용역보고서작성 1.8 과업의참여기술자 분야별성명소속학력및경력사항 진단및용역보고서작성총괄 권명래 ( 주 ) 터보엔에스공학사, 25 년 자료조사정종섭 ( 주 ) 터보엔에스공학사, 16 년 성능진단최인용 ( 주 ) 터보엔에스공학사, 17 년 성능진단정윤희 ( 주 ) 협성히스코공학사, 15 년

6 제 2 장진단방법개요 2.1 펌프의성능진단목적 에너지를대량으로소비하는펌프의경우에설계된유량, 즉최고효율점에서운전이되도록기계와시스템을매칭하는것이중요하다. 설치된펌프는십수년을수명으로운전되기때문에운전도중관로상태가변하고수계의변경과수용가의요구유량의변화가있을수있고, 또펌프자체의성능도저하하거나변하여최고효율점을벗어나서운전되는경우가많다. 이러한경우운전상태를실시간또는정기적으로평가하여펌프가최적의상태에서운전되도록유지시키기위해현장에서실제로운전되고있는펌프개개의성능과운전현황을정확하게진단하는것이일반적이다. 노량진가압장펌프는 2010년 4월에정밀진단을실시하였으며상대적으로성능이저하된펌프를대상으로개선작업을실시함에있어그효과파악을하기위해개선작업전후의성능측정을실시한다. 2.2 펌프의원리와구조, 효율의중요성 펌프의원리 - 모터를이용하여전기에너지를유체의압력에너지로변환 - 회전차의회전을이용하여압력에너지생성 - 원심펌프 : 깃의의한운동량변화와원심력에의한압력에너지부가 구조 - 회전차 - 케이싱 - 주축 - 웨어링 - 축수대 - 원동기 그림 1. 양흡입펌프의구조

7 2.2.3 펌프효율의중요성 - 펌프의종합효율 : 입력되는전기동력과출력되는수동력의비 - 펌프효율 : 모터에서펌프로전달되는동력 ( 전기동력 모터효율 ) 과수동력의비 - 최근모터효율은대형의경우 95% 에달하고경년변화에따른효율저하율의적음 - 펌프효율은대형의경우최고효율점이 90% 정도이고운전점에따라효율변화가큼 - 펌프효율은경년변화에따른효율의저하가큼 따라서펌프효율의관리는사용전력절감에큰역할을담당함 - 펌프의운전점일정회전속도에서운전되는펌프의 H-Q 성능은 ( 양정-유량곡선 ) 체절점인 Q=0 에서 Q= 최대까지광범위하게표시되지만실제현장에서운전할때에는관로저항곡선과 H-Q 곡선과의교점이실운전점이되고그상태에서 H( 양정 ), Q( 유량 ), kw( 소비동력 ) 등이결정된다. 이와같이펌프에서의소비동력은토출량, 전양정과해당운전점에서의펌프효율에따라결정되므로실제적으로현장에서운전되고있는펌프의운전점이중요하며이에따라소비동력의차이도많이나게되며효과적인운전에따라서에너지절감도상당히실현할수있게된다.

2.3 진단방법 펌프성능의정밀진단방법에는유량을직접측정하는수력학적방법과펌프흡토출유체 의온도를측정, 유량을찾아내는열역학적방법이있다.

1 기존진단방법 ( 수력학적방법 ) 2.3.1.1 진단장비 1) 진단장비 : 수력학적효율진단장비및전력분석계 2) 측정값 : 펌프흡 / 토출압력, 유량, 전동기입력, 회전수 2.

수동력평가에의한에너지전달량평가 ( 식1) 4) 평가된수동력과전동기출력으로부터펌프효율 계산 ( 식 2) 그림 2.

8 2.3 진단방법 펌프성능의정밀진단방법에는유량을직접측정하는수력학적방법과펌프흡토출유체 의온도를측정, 유량을찾아내는열역학적방법이있다. 기존진단방법 ( 수력학적인방법 ) 과열역학적인방법과의비교는다음과같으며이번용역 에서는열역학적측정방법을적용진단하였다 기존진단방법 ( 수력학적방법 ) 진단장비 1) 진단장비 : 수력학적효율진단장비및전력분석계 2) 측정값 : 펌프흡 / 토출압력, 유량, 전동기입력, 회전수 측정원리 1) KSB 6301( 수력학적인측정방법 ) 2) 펌프의양정, 유량, 전동기입력전압의측정 3) 수동력평가에의한에너지전달량평가 ( 식1) 4) 평가된수동력과전동기출력으로부터펌프효율 계산 ( 식 2) 그림 2. 유량측정 ρ (1) η η ρ η (2) 그림 3. 전력측정 ρ η η (3) 여기서, 모터입력동력, 수동력, η 펌프효율, 전동기입력, η 전동기효율, 전동기출력 그림 4. 흡 / 토출압력측정

9 수력학적측정방법의특성 1) 기존의측정센서를이용하여측정할수있는간편한방법 2) 토출량, 양정및전력측정으로직접적인수동력측정에의한현장효율측정 (±5.0%) 3) 초음파유량계설치를위한일정거리직관부필요 4) 측정시기존의운전조건및관로변경불필요 5) 유량계설치조건에따라측정정밀도결정 (±5.0%) 측정방법 1) 측정파라메터 - 유량 : 배관에초음파유량계를설치하여측정 ( 그림 2, 어느정도정확한측정을위해서는유량계전 / 후단이 10D이상의직관이확보되어야한다 ) - 전력 : 전력분석계로전압, 전류, 역률, 전력을동시에측정 ( 그림 3) - 흡 토출압력 : 펌프흡입관과토출관에압력센서를설치하여측정 ( 그림 4) - 전양정 : 흡 토출압력값을사용하여수학적으로계산됨 - 펌프효율 : 식 (2) 를통해서계산됨 2) 측정방법 - 펌프흡토출배관에설치된측정용탭에압력센서를설치한다. - 펌프배관직관부에유량계를설치한다. - 펌프전동기에전력계를설치한다. - 흡토출배관으로부터의압력을측정하여양정을측정하고유량계로부터유량을측정하고전동기의입력전력을측정한다. - 측정된양정, 유량과동력으로부터식 (1), (2), (3) 을이용하여펌프의효율과성능을평가한다.

2.3.2 열역학적펌프효율측정방법 2.3.2.1 진단장비 1) 진단장비 : 열역학적효율진단장비 (Yatesmeter 등 ) 및전력분석계 2) 측정값 : 펌프흡 / 토출유동의온도및압력, 전동기입력, 회전수 2.

( 식 4) 3) 에너지손실량과측정된양정으로부터펌프효율계산 ( 식 5) 4) 펌프효율, 양정및전동기입력 / 효율로부터펌프토출량산출 ( 식 6) ρ ρ Δ (4) η Δ (5) ρ η η

10 2.3.2 열역학적펌프효율측정방법 진단장비 1) 진단장비 : 열역학적효율진단장비 (Yatesmeter 등 ) 및전력분석계 2) 측정값 : 펌프흡 / 토출유동의온도및압력, 전동기입력, 회전수 측정원리 1) ISO 5198 precision class, Testing Class A ( 열역학적인측정방법 ) 2) 펌프내부통과액체의엔탈피변화량측정에의한에너지손실량직접평가 ( 식 4) 3) 에너지손실량과측정된양정으로부터펌프효율계산 ( 식 5) 4) 펌프효율, 양정및전동기입력 / 효율로부터펌프토출량산출 ( 식 6) ρ ρ Δ (4) η Δ (5) ρ η η 그림 5. 온도및압력측정 η η ρ (6) 여기서, 축동력, 수동력, Δ 흡 / 토출온도차, η 펌프효율, 전동기입력, η 전동기효율 그림 6. 전동기입력전압측정

2.3.2.3 열역학적측정방법의특성 1) 토출량및전력측정없이직접적인손실량평가에따른고정도현장효율측정 (±1.

11 열역학적측정방법의특성 1) 토출량및전력측정없이직접적인손실량평가에따른고정도현장효율측정 (±1.0%) 2) 연합운전중인시스템에서개별펌프의효율 / 성능실시간정밀측정 3) 기존유량계설치를위한일정거리직관부 불필요 4) 측정시기존의운전조건및관로변경불필요 그림 7. 전동기입력전류측정 5) 기존유량계검교정기준정도의정밀유량측정 (±1.0%) 이와같은현장의여러가지제약조건이따르는전통적인수력학적측정방법보다현장의 조건에서도신뢰성과편리성, 정확도가검증된열역학적측정방법을이용하여펌프운전 성능을평가함 측정방법 1) 측정파라메터 시간흡입압력토출압력흡입온도토출온도속도수두 입력전력 전양정 그림 8. 펌프성능측정장치 입출구온도차 펌프효율 총효율

12 2) 측정방법 - 펌프흡토출배관에설치된측정용탭에온도센서와압력센서를설치한다. - 전력배전반에전력계를설치한다. - 흡토출배관으로부터의압력과온도를측정하여양정과온도차를측정하고전동기의입력전력을측정한다. - 측정된양정과동력그리고온도차로부터식 (4) 와 (5) 를이용하여펌프의효율과유량을평가한다.

13 제 3 장진단결과

16 ƒ

20 가압장모터펌프성능정밀진단 펌프시험성적서 제조자 HYOSUNG-EBARA 의뢰자 상수도사업본부 / 남부수도사업소 제조일자 - 시험펌프 대방 5호기 제조번호 시험일자 펌프형식 HDR A 시험양액 청수 용 도 - 시험자 터보엔에스 규 정 요 목 전 동 기 지정양액 청수 토출량 4739 m3 /hr 형 식 3상 주파수 60 Hz 온 도 23.3 전양정 52m 전 압 6600V 극 수 10 극 비 중량 - 회전수 720 rpm 전 류 99A 회전수 720rpm 점 도 - 펌프효율 - % 출 력 930kW 제조번호 흡 / 토출 900/800mm NPSHR - 효 율 94.50% 제조자 HICO 토출량측정방법 : HISCO-PEMS 축동력측정방법 : 전력분석계 계측항목 수온 회전수 rpm 토출량 m3 /hr 흡입양정 m 양 정 토출양정 m 속도양정 m 전양정 m 수동력 kw 전압 V 전류 A 전동기 역률 PF 입력 kw 효율 % 출력 kw 전달장치효율 % 토 크 kgf m 축동력 kw 펌프효율 % 비고 2 대운전 2 대운전 2 대운전 2 대운전 2 대운전 호기호기호기호기호기 40% 개도 50% 개도 70% 개도 85% 개도 100% 개도

21 펌프성능곡선 제조자 HYOSUNG-EBARA 시험양액청수지정양액청수토출량 4739 m3 /hr 제조번호 시험펌프대방 5 호기온도 23.3 전양정 52m 펌프형식 HDR A 시험일자 비중량 - 전동기 3 상 6600V 의뢰자상수도사업본부 / 남부수도사업소시험자 터보엔에스점도 - 펌프효율 - 용도 - 흡 / 토출크기 900/800mm 회전수 720rpm NPSHR

22 가압장모터펌프성능정밀진단 펌프시험성적서 제조자 HYOSUNG-EBARA 의뢰자 상수도사업본부 / 남부수도사업소 제조일자 - 시험펌프 상도 3호기 제조번호 시험일자 펌프형식 HDR A 시험양액 청수 용 도 - 시험자 터보엔에스 규 정 요 목 전 동 기 지정양액 청수 토출량 2087 m3 /hr 형 식 3상 주파수 60 Hz 온 도 23.4 전양정 86m 전 압 6600V 극 수 6극 비 중량 - 회전수 1160 rpm 전 류 75A 회전수 1160rpm 점 도 - 펌프효율 - % 출 력 720kW 제조번호 흡 / 토출 700/600mm NPSHR - 효 율 94.50% 제조자 HICO 토출량측정방법 : HISCO-PEMS 축동력측정방법 : 전력분석계 계측항목 수온 회전수 rpm 토출량 m3 /hr 흡입양정 m 양 정 토출양정 m 속도양정 m 전양정 m 수동력 kw 전압 V 전류 A 전동기 역률 PF 입력 kw 효율 % 출력 kw 전달장치효율 % 토 크 kgf m 축동력 kw 펌프효율 % 비고 2 대운전 2 대운전 2 대운전 2 대운전 2 대운전 호기호기호기호기호기 40% 개도 50% 개도 70% 개도 85% 개도 100% 개도

23 펌프성능곡선 제조자 HYOSUNG-EBARA 시험양액청수지정양액청수토출량 2087 m3 /hr 제조번호 시험펌프상도 3 호기온도 23.4 전양정 86m 펌프형식 HDR A 시험일자 비중량 - 전동기 3 상 6600V 의뢰자상수도사업본부 / 남부수도사업소시험자 터보엔에스점도 - 펌프효율 - 용도 - 흡 / 토출크기 700/600mm 회전수 1160rpm NPSHR

24 가압장모터펌프성능정밀진단 펌프시험성적서 제조자 HYOSUNG-EBARA 의뢰자 상수도사업본부 / 남부수도사업소 제조일자 - 시험펌프 상도 3 호기 제조번호 시험일자 펌프형식 HDR A 시험양액 청수 용 도 - 시험자 터보엔에스 규 정 요 목 전 동 기 지정양액 청수 토출량 2087 m3 /hr 형 식 3상 주파수 60 Hz 온 도 전양정 86m 전 압 6600V 극 수 6극 비 중량 - 회전수 1160 rpm 전 류 75A 회전수 1160rpm 점 도 - 펌프효율 - % 출 력 720kW 제조번호 흡 / 토출경 700/600mm NPSHR - 효 율 94.5% 제조자 HICO 토출량측정방법 : HISCO-PEMS 축동력측정방법 : 전력분석계 계측항목 수온 회전수 rpm 토출량 m3 /hr 흡입양정 m 토출양정 m 양 정 위치수두 m 속도양정 m 전양정 m 수동력 kw 전압 V 전류 A 전동기 역률 PF 입력 kw 효율 % 출력 kw 전달장치효율 % 토 크 kgf m 축동력 kw 펌프효율 % 비고 2대운전 2대운전 2대운전 2대운전 2대운전 호기 호기 호기 호기 호기 40% 개도 50% 개도 70% 개도 85% 개도 100% 개도

25 펌프성능곡선 제조자 HYOSUNG-EBARA 시험양액 청수 지정양액 청수 토 출 량 2087 m3 /hr 제조번호 시험펌프 상도 3 호기 온 도 전 양 정 86m 펌프형식 HDR A 시험일자 비 중 량 - 전 동 기 3상 6600V 의뢰자상수도사업본부 / 남부수도사업소시험자 터보엔에스 점 도 - 펌프효율 - 용 도 - 흡 / 토출크기 700/600mm 회 전 수 1160rpm NPSHR

26 가압장모터펌프성능정밀진단 펌프시험성적서 제조자 HYOSUNG-EBARA 의뢰자 상수도사업본부 / 남부수도사업소 제조일자 - 시험펌프 대방 5 호기 제조번호 시험일자 펌프형식 HDR A 시험양액 청수 용 도 - 시험자 터보엔에스 규 정 요 목 전 동 기 지정양액 청수 토출량 4739 m3 /hr 형 식 3상 주파수 60 Hz 온 도 21.2 전양정 52m 전 압 6600V 극 수 10 극 비 중량 - 회전수 720 rpm 전 류 99A 회전수 720rpm 점 도 - 펌프효율 - % 출 력 930kW 제조번호 흡 / 토출경 900/800mm NPSHR - 효 율 94.5% 제조자 HICO 토출량측정방법 : HISCO-PEMS 축동력측정방법 : 전력분석계 계측항목 수온 회전수 rpm 토출량 m3 /hr 흡입양정 m 토출양정 m 양 정 위치수두 m 속도양정 m 전양정 m 수동력 kw 전압 V 전류 A 전동기 역률 PF 입력 kw 효율 % 출력 kw 전달장치효율 % 토 크 kgf m 축동력 kw 펌프효율 % 비고 2대운전 2대운전 2대운전 2대운전 2대운전 호기 호기 호기 호기 호기 40% 개도 50% 개도 70% 개도 85% 개도 100% 개도

27 펌프성능곡선 제조자 HYOSUNG-EBARA 시험양액 청수 지정양액 청수 토 출 량 4739 m3 /hr 제조번호 시험펌프 대방 5 호기 온 도 21.2 전 양 정 52m 펌프형식 HDR A 시험일자 비 중 량 - 전 동 기 3상 6600V 의뢰자상수도사업본부 / 남부수도사업소시험자 터보엔에스 점 도 - 펌프효율 - 용 도 - 흡 / 토출크기 900/800mm 회 전 수 720rpm NPSHR

펌프성능곡선 제조자 HYOSUNG-EBARA 시험양액 청수 지정양액 청수 토 출 량 2087 m3 /hr 제조번호 2002054-2-3 시험펌프 상도 3 호기 온 도 21.

28 펌프성능곡선 제조자 HYOSUNG-EBARA 시험양액 청수 지정양액 청수 토 출 량 2087 m3 /hr 제조번호 시험펌프 상도 3 호기 온 도 전 양 정 86m 펌프형식 HDR A 시험일자 비 중 량 - 전 동 기 3상 6600V 의뢰자상수도사업본부 / 남부수도사업소시험자 터보엔에스 점 도 - 펌프효율 - 용 도 - 흡 / 토출크기 700/600mm 회 전 수 1160rpm NPSHR 개선후

29 펌프성능곡선 제조자 HYOSUNG-EBARA 시험양액 청수 지정양액 청수 토 출 량 4739 m3 /hr 제조번호 시험펌프 대방 5 호기 온 도 21.2 전 양 정 52m 펌프형식 HDR A 시험일자 비 중 량 - 전 동 기 3상 6600V 의뢰자상수도사업본부 / 남부수도사업소시험자 터보엔에스 점 도 - 펌프효율 - 용 도 - 흡 / 토출크기 900/800mm 회 전 수 720rpm NPSHR

30 노량진 ( 배 ) 가압장펌프성능측정관련사진 [ 사진 1] 상도 3 호계측센서설치중 [ 사진 2] 온도및압력센서설치완료 [ 사진 3] 열역학적측정계기설치 [ 사진 4] 온도보정작업중 [ 사진 5] 열역학적측정계기본체 [ 사진 6] 전압및전류측정센서 [ 사진 7] power meter 설치및측정 [ 사진 8] 대방 5 호기펌프

31 [ 사진 9] 대방 5 호기토출측센서설치 [ 사진 10] 대방 5 호기흡입측센서설치 [ 사진 11] 대방 5 호성능측정 [ 사진 12] 압력및온도센서 [ 사진 13] [ 사진 14] [ 사진 15] [ 사진 16]

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PowerPoint Template 펌프성능 ( 에너지 ) 진단 초음파유량계의한계와큰측정오차극복가능!! 고정밀, 고정도측정으로펌프시스템최적화및낭비에너지모두회수가능!! 수용가측의간단한지원 ( 게이트밸브부착 ) 으로가동중인펌프의성능및에너지진단가능!! 1 목차 그린에너텍회사소개 펌프성능진단목적 펌프성능진단대상 펌프성능진단방법 -열역학적방법 (Secure meter) -수력학적방법 ( 초음파유량계 )