1.1 기본이론
수중 전기 펌프라고도 알려진 수중 펌프는 유체 이송을 목적으로 원심 펌프와 전기 모터를 결합한 통합 기계 장치입니다. 네덜란드인 다니엘 베르누이가 1738년 베르누이 방정식을 제안하고 『유체역학』을 출판한 때로부터 17년 후 스위스 수학자 레온하르트 오일러가 『유체 운동에 관한 일반 원리』를 출판하고 이상 유체의 기본 방정식과 연속 방정식을 제안한 지난 300년을 되돌아보면, 이것이 원심 펌프 설계의 이론적 토대를 마련했습니다.
원심 펌프는 프랑스 엔지니어 Papin이 처음 제안했습니다. 1689년에 그는 원심 펌프의 원형이라고 할 수 있는 기계를 발명했습니다. 1705년에 그는 액체를 들어올리는 데 적합한 최초의 펌프를 제조했습니다. 이 펌프는 다-블레이드 임펠러와 원추형 펌프 케이싱을 채택했습니다.
원심펌프의 대량생산과 상용화의 전환점이 된 근대 최초의 원심펌프는 현재 흔히 매사추세츠 펌프로 불린다. 설계자는 미국인이었고 1818년 미국 매사추세츠에서 대량 생산을 시작했습니다. 분할-케이스, 이중-흡입 임펠러, 방사형 직선 블레이드 및 분할-케이스 디자인을 갖춘 원추형 케이싱 원심 펌프는 현대 분할-케이스 원심 펌프의 "조상"입니다.
1.2 수중펌프가 도입되었습니다.
증기터빈의 전성기였던 19세기 말과 20세기 초에는 왕복동 펌프가 펌프 응용 시장을 거의 장악했습니다. 19세기말까지 전기모터의 출현, 특히 독일 지멘스가 개발한 실용적인 고속전동기(1866년)와 미국의 고든이 출력 447KW, 높이 3미터, 무게 22톤의 2상 거대 발전기(1882년)를 제조하였고, 그리고 미국 Tesla의 2상 교류 발전기(1896년)가 Niagara 발전소에서 가동되기 시작하여 40km 떨어진 Buffalo City까지 5,000V의 교류 3,750KW를 공급함으로써 원심 펌프가 이상적인 전원을 얻을 수 있게 되었습니다. 특히 영국의 레이놀즈(Reynolds)와 독일의 Pfleiderer 등 많은 학자들의 이론적 연구와 실무 연구를 통해 원심펌프의 효율이 크게 향상되어 그 우수성이 충분히 발휘되었습니다. 이후 원심펌프는 폭넓은 발전을 이루었고 점차적으로 원심펌프를 대체하여 폭넓은 응용범위와 최대 생산량을 갖춘 펌프가 되었습니다.
수중 펌프는 일반적으로 "워터 펌프"라고 불리는 원심 펌프의 한 유형입니다. 전기 모터의 출현으로 원심 펌프가 광범위하게 발전했습니다. 그러나 수중펌프의 출현은 상대적으로 늦었다. 1904년에 우물에서 물을 끌어올려야 하는 필요성과 같은 특별한 상황을 충족시키기 위해 미국 바이런 잭슨 회사의 엔지니어들은 깊은 우물 펌프를 대체하여 펌프와 모터가 수평으로 연결되어 수중에서 사용할 수 있는 세계 최초의 건식(팽창식) 수중 펌프를 설계 및 제조했습니다. 이것은 또한 최초의 성공적인 수중 모터 펌프로 인정받고 있으며 현대 수중 펌프의 "조상"으로 간주됩니다. 1928년 미국의 Byron Jackson Company는 펌프와 모터가 수직으로 연결된 수중 펌프를 발명했는데, 이는 초기에 잘 사용되었던 수중 펌프-였습니다. 모터 구조에는 물-충전형, 건식, 오일-충전형이 있습니다. 초기 수중 펌프는 주로 물 공급 산업, 지하철 배수, 물 관개 시설 및 광산 산업 등에 사용되었습니다.
1930년대에는 영국의 헤이워드 타일러(Hayward Tyler), 독일의 KSB사, RITZ, 스웨덴의 플라이트(Flygt), 미국의 BJ사, 미국의 TRW사, 일본의 히타치(Hitachi) 등이 잇따라 심정 수중펌프를 생산하기 시작했다. 예를 들어, 독일 회사 Pleuger가 개발한 깊은 우물 수중 전동 펌프는 지하철 시스템의 일일 식수 배수 및 양수에 성공적으로 적용되었습니다. 수중 펌프는 많은 엔지니어링 전문가와 기술자의 관심을 끌었습니다. Pleuger Company의 제품은 모스크바 지하철, 프랑스, 멕시코, 아르헨티나의 관개 시설 등 많은 프로젝트에서 널리 사용되었습니다.
1940년대 후반에는 모터와 펌프의 기능을 결합한 급·배수 겸용 수중펌프가 속속 생산되기 시작했다.
예를 들어, 1948년 스웨덴 회사인 Sterbery-Flygt는 세계 최초의 소형 작동 표면형 수중 펌프를 제조했습니다. 이는 펌프의 종류와 수중 펌프의 구조를 근본적으로 단순화하고 모터 샤프트와 펌프 임펠러의 직접 연결 방식을 발명했으며 수중 펌프의 제조 비용을 거의 절반으로 줄였습니다. 이는 곧 건설 산업과 광산업의 주요 배수 장비가 되었습니다. 1956년에 B 시리즈 수중 하수 펌프가 성공적으로 개발 및 홍보되었습니다. 이 펌프는 산업 공정, 가정 하수, 산업 폐수 등에서 고체 입자, 부유 물질 또는 섬유성 부유 물질을 포함하는 액체를 운반하는 데 사용되었습니다. 곧 도시, 환경 보호, 경공업, 화학 산업, 광업, 야금, 제약, 식품 및 기타 산업에 널리 적용되어 하수 처리 프로젝트의 주요 장비 중 하나가 되었습니다.
1960년대 말에는 독일, 미국, 영국, 핀란드, 러시아, 일본(히가이(Higai), 사쿠카와(Sakukawa), 이나가키(Inagaki) 등)에서도 작업 표면용 수중 펌프를 대량 생산하기 시작했습니다. 미국 ITT, 미국 Byron Jackson Company, 미국 Goulds Company, 덴마크 Grundfos Company, 독일 ABS(현 스웨덴 Cardo Group 소속), 독일 Pleuger Company, 독일 Wilo Company, 영국 Hayward Tyler Company, 영국 Weir Company, 일본 Hitachih Company, 일본 Ebara Company, 독일 Thyssen Company, 독일 Ritz 및 KSB Company 등 모두 고성능-수중펌프 제품을 생산했습니다.
약 120년 동안 지속적인 개선과 개발을 거쳐 펌프와 전기 모터를 결합한 특수 제품인 수중 펌프는 기계 제품의 주요 카테고리가 되었으며 독립적인 "워터 펌프" 산업으로 발전했습니다. 기술분야에서도 종합기술로 발전하였습니다.
최근에는 수중펌프 특유의 장점과 수중펌프에 대한 시장의 인지도가 높아짐에 따라 수중펌프의 설치율이 지속적으로 증가하고 있으며 그 적용범위도 점차 확대되고 있다. 그들은 주류 제품 중 하나가 되었으며 엄청난 시장 수요를 가지고 있습니다.
수중 워터 펌프
2.1 수중펌프의 종류
현재 수중펌프의 종류에는 우물-형 수중펌프, 소규모 작업장 수중펌프(하천-형 수중펌프, 엔지니어링 수중펌프 등 포함), 하수 및 폐수용 수중펌프, 광산형-잠수펌프(광뢰 방폭-형 및 일반형 포함), 스크류 수중펌프, 축류형 수중펌프 등이 있습니다. 수중 펌프, 고압-압력 수중 펌프(광산 및 우물-형 고압-압력 수중 펌프 및 범용-용도-압력 수중 펌프 포함), 해수 및 염전 수중 펌프 등
공간의 제약으로 인해 이 기사에서는 환경 보호 처리 산업에서 일반적으로 사용되는 하수 및 폐수 수중 펌프와 소규모 작업 영역용 수중 펌프만 소개합니다.
2.2 표면- 장착형 수중 펌프 및 수중 하수 펌프
수상작동 수중펌프는 소형 수중펌프(단-단 펌프)의 일종입니다. 설치가 쉽고 조작이 편리하여 많은 곳에서 널리 사용되고 있습니다. 이 펌프는 1948년 스웨덴 회사 Sterbery-Flygt에 의해 "표면 작업 수중 펌프"로 처음 개발되었습니다.
소위-하수는 사용된 물을 의미합니다. 수중 하수 펌프 또는 하수 펌프로 약칭되는 하수 슬러지 수중 펌프는 비-막힘 펌프입니다. 영어로는 Non clogging Pump라고 합니다. 외국에서는 고-고체율-처리 펌프라고도 알려져 있으며 하수 처리 프로젝트의 주요 장비 중 하나입니다. 독일 BMZ 기관의 최신 조사 보고서에 따르면 전 세계 하수의 약 80~85%가 정화 및 처리되지 않은 것으로 나타났습니다. 그리고 전 세계적으로 하수 펌프의 연간 총 판매량은 50억~65억 유로에 이르며 이는 워터 펌프의 몇 배에 달합니다.
하수 펌프라고도 알려진 수중 펌프는 수처리 산업에서 일반적으로 사용되는 장비 중 하나입니다. 수처리 및 하수 처리 기술 분야에서 수중 펌프(하수 펌프 포함)는 기존의 건식-(육상 기반) 펌프를 대체할 수 있는 가장 경제적이고 기술적으로 실현 가능한 솔루션입니다. 특히 유지보수 및 설치 과정에서 다른 펌프에 비해 독특한 장점을 가지고 있습니다. 수중펌프 설계로 인해
필터, 스크린 등의 장치를 설치함으로써 크고 단단한 고형물이 펌프 흡입구로 유입되는 것을 방지할 수 있습니다. 부드러운 고체는 크기에 관계없이 이러한 장치를 통과하려고 합니다. 이는 하수 펌프 사용에 있어서 특별한 의미를 갖습니다. 가혹한 작업 조건에서도 하수 펌프는 하수 수집, 슬러리 펌핑, 빗물 펌핑, 토지 배수, 연못 배수 등에 안전하게 적용될 수 있습니다. 이러한 액체는 유기, 무기, 연마 및 섬유 유형으로 분류될 수 있습니다. 유기 하수 고형물은 일반적으로 부드럽고 섬유질 물질을 다소 함유하고 있는 경우가 많습니다. 무기 고체는 단단하고 종종 날카로우며 입자가 더 작습니다.
2.3 장애물 없는 펌프와 워터 펌프의 차이점
막히지 않는-펌프와 물 펌프의 차이점은 가장 큰 고체 입자가 펌프 크기를 통과할 수 있도록 설계되었다는 점입니다. 단일-블레이드(블레이드 없음) 임펠러가 있지만-일반적인 비{4}}막힘 임펠러에는 블레이드가 2개 있습니다. 2-블레이드 임펠러의 블레이드는 매우 두껍고, 블레이드 입구의 덮개판과 블레이드 사이에 크고 둥근 모서리가 있습니다. 노-블레이드 임펠러에는 블레이드 팁이 없으므로 쓰레기로 인해 막히는 일이 없습니다. 반면에 비대칭으로 인해 임펠러는 본질적으로 불균형합니다. 막히지 않는-수중 펌프 유형도 있지만 일반적으로 권장되지 않습니다.
