발전기 펌프의 효율을 높이는 AR™1 부싱
"모든 사람이 한 층을 올라가거나 두 층을 내려갈 때는 건물 계단을 이용합니다." - 이것은 직원들에게 엘리베이터를 사용으로 소모되는 에너지에 대한 절약을 유도하고 이를 촉진하기 위한 동경의 한 대규모 자동차 제조업체 관리 철학의 한 단면을 보여 줍니다.
일본에서는 1970년대 석유 파동 이후 이와 같은 에너지 효율이 높은 국가가 되었습니다.
모든 산업체들이 앞 다투어 에너지 효율에 중점을 두었던 같은 시기에 그들의 GNP는 두배가 되었습니다.
모든 산업체들이 앞 다투어 에너지 절감을 실천하고 에너지 절약이 그들 최대의 관심사가 되었습니다.
여기에는 발전기 운전자나 공급업체들도 예외가 아닙니다.
이들이 에너지 효율을 높일 수 있는 한가지 방법은 바로 AR™1 자재의 설치입니다.
해결 과제
"펌프 제조 업체를 선도하는 기업이면서 우리의 고객 가운데 한 업체에서는 자신들이 사용하는 해수를 이용한 수직 혼합 플로우 펌프 베어링의 심한 진동과 짧은 수명에 대하여 계속 우려를 표시해 왔습니다."
이것은 일본 그린 트위드사의 세일즈 엔니어인 신수케 이케베(Shinsuke Ikebe)씨의 얘기입니다.
"펌프를 2년 마다 수리해야하고 많은 경우에 상당한 비용을 들여 새로 교체해야 했습니다."
기술적 약점은 작업량의 증가와 별도의 비용 소모 뿐만 아니라 제품 전체의 품질에도 부정적인 영향을 미쳤습니다.
"이런 유형의 펌프는 아시아의 발전소들에서 사용되는데, 특히 일본에서는 품질이 결정적입니다.
중동 지역에서는 이 펌프가 담수장치에 사용되기도 하며, 브라질에서는 제철 공장과 용수 처리 및 폐기 시설 설치에 사용됩니다."라고 이케베씨는 말합니다.
일부 수직 혼합 플로우 펌프의 규모는 상당해서 송출 높이가 10'에서 328'(3 meter 에서 100 meter 사이)이며 송출율은 2,600에서 343,400 GPM(600 에서 78,000 m³/h)이고 외경이 10' (3 meter)에 달합니다.
해결
문제가 있는 수직 혼합 플로우 펌프는 외경이 4'(1200mm)이고 프레셔 헤드는 108'(33 meter)이므로 내경이 7"(180mm)인 베어링 부시를 베어링의 상단과 중간에 설치하였습니다.
펌프에 대한 자세한 분석을 통하여 기계 작동 중에 본래 고무 베어링에 물을 공급하는 방법 만이 기계가 건조하게 작동되는 것을 방지한다는 결론에 도달하였습니다.
그러나 PTFE 고무 베어링이 연마재 안에 있기 때문에 물 공급이 사실상 과도하였습니다.
이 과제를 해결하기 위하여 운전자는 클리어런스를 증가시켜야 했고 이는 베어링에 진동과 손상을 가져왔습니다.
"AR™1 으로의 전환한 후 고객들이 만족해 하셨습니다"라고 신수케 이케베씨는 말합니다.
"AR™1 의 탁월한 건조 작동(dry-run) 방식과 뛰어난 내마모성 때문에 우리 자재를 사용하는 것이 해수나 슬러지와 자주 접촉하게 되는 베어링에 가장 적합합니다."
특정 펌프 유형
수직 혼합 플로우 펌프에는 예를 들면 다단계 버전 또는 "베인을 조절할 수 있는 버전" 등 몇가지 버전들이 있습니다. 이러한 버전들은 송출 높이와 송출율에 기반하여 특정 분야에 적용할 수 있도록 고안되었습니다.
수직 혼합 플로우 펌프는 땅속에 설치되며, 로터(회전 날개)는 물 속에 있습니다. - 이는 로터가 쉴새없이 들고 나는 해수와 연마성 슬러지(모래,뻘)에 계속하여 노출되는 것을 의미합니다.
로터 덕택에 펌프는 작동시키기위해 초기에 흡입을 하지 않더라도 언제나 작동이 가능합니다. 이렇게 함으로써 고효율 및 에너지 소비의 최적화를 이룰 수 있습니다.
작업 조건이 변하는 경우(예를 들면, 다른 용량 또는 다른 용수 레벨)에도 안전하고 진동이 없는 작동을 보증합니다. 축압과 교체 부품의 무게는 펌프 베어링에 따라 정하여 집니다.
축은 펌프의 설치 깊이에 따라 각기 다른 부분들로 나뉘어 집니다.
이것은 기계에서 가장 비싼 부품 중의 하나이므로 측정은 손실이 없도록 오차 없이 이루어져야합니다.
그러나 건조한 상태에서 작동시키거나 클리어런스가 지나치게 넓어서 발생하는 베어링의 마모나 진동은 이 일본 펌프 제조 업체에 역효과를 초래하였습니다.
여기에다 AR™1을 사용하여 축의 클리어런스를 .011" - .013"(0.28 mm - 0.33 mm) 까지 줄이는 것이 가능하였습니다.
이케베씨는 "이 수치는 종전의 PTFE 고무 베어링들의 절반 혹은 1/3 수준입니다. 종전의 클리어런스는 .022" - .031"(0.56mm - 0.80mm) 사이였습니다."라고 설명합니다.
클리어런스 수치가 줄어듦에 따라 베어링의 성능도 향상되었습니다.
진동과 균형 상태를 벗어난 축의 측정치가 이제 정상 범위에 와 있습니다.
펌프의 MTBF(평균 고장 시간 간격)의 변화로 인해 변화의 전반적인 가치가 뚜렷이 달라졌습니다.
이케씨는 말합니다. "펌프의 수명이 2년에서 4년 반 정도까지 증가했을 뿐만 아니라 아직도 문제없이 작동하고 있습니다."
그린 트위드의 엔지니어링 팀은 AR™1으로 전환을 이룸으로써 펌프 제조 업체의 작업 비용을 절반 이상으로 낮출 수 있었을 뿐만 아니라, 에너지 소비 또한 줄이 수 있었습니다.
"우리는 특히 이 부분의 성공이 매우 자랑스럽습니다."라고 이케베씨는 말합니다.