다이어프램 펌프와 원심 펌프 – 귀하의 시스템에 적합한 펌프는 무엇입니까?

선택하세요다이어프램 펌프점성, 연마성, 전단-민감성 또는 고체-자체-프라이밍, 공회전-안전 또는 고압이 필요한 유체에 사용됩니다. 낮거나 중간 정도의 수두에서 깨끗하고 점도가 낮은 액체를 대량으로 처리하려면 원심 펌프를 선택하세요.다이어프램 펌프와 원심 펌프의 차이점은 작동 원리와 흐름 거동의 표면, 점도 허용 오차 및 압력 성능에서 시작됩니다. 펌핑은 전 세계 전기의 거의 20%를 사용하므로 선택에 따라 신뢰성과 비용이 결정됩니다.

다이어프램 펌프와 원심 펌프 비교 개요

A 다이어프램 펌프스트로크당 거의 일정한 볼륨을-제공하고 시스템에 맞춰 토출 압력을 높이는 반면, 원심 펌프는 임펠러 속도가 생성할 수 있는 헤드에서 시스템 곡선이 허용하는 모든 흐름을 제공합니다. 이 단일 대조는 이 기사의 거의 모든 선택 규칙을 설명합니다.

퀵 필터는 유체이자 의무입니다: 깨끗한 물, 큰 흐름, 원심 분리에 대한 연속 작동 지점; 두껍고, 마모성이 있고, 독성이 있고, 전단-민감하거나 투여 작업은 다이어프램 제품군을 가리킵니다. 아래 표에는 엔지니어가 기계를 선정할 때 중요한 다이어프램 펌프와 원심 펌프의 차이점이 요약되어 있습니다.

표 1. 일반적인 다이어프램 펌프와 원심 펌프의 차이점. 범위는 일반적인 상업 디자인을 반영합니다. 항상 정확한 모델에 대해 제조업체의 곡선을 확인하십시오.

용적식 펌프와 동적 펌프의 두 가지 작동 원리

용적형 펌프와 동적 펌프의 구별은 모든 실질적인 차이의 근원입니다. 동적 펌프는 액체에 속도를 추가하고 해당 속도를 압력으로 변환하는 반면, 용적형 펌프는 고정된 부피를 가두어 충족하는 압력에 관계없이 밀어냅니다.

원심 펌프가 머리를 만드는 방법

액체가 임펠러 눈으로 들어가 바깥쪽으로 튕겨 나옵니다. 볼류트 또는 디퓨저는 흐름을 늦추고 운동 에너지를 압력 수두로 변환합니다. 결과는 일정한- 수두 기계입니다. 주어진 임펠러 직경과 속도에 대해 펌프는 정의된 수두를 생성하고 펌프 곡선이 시스템 곡선과 교차할 때까지 흐름이 조정됩니다. 압력이 아닌 수두가 정직한 성능 척도입니다. 수두는 액체 밀도와 무관하기 때문입니다. 동일한 기계가 물이나 염수를 동일한 높이로 들어 올리지만 필요한 전력만 변경됩니다. 최고 효율점(BEP) 근처에서 펌프를 가동하면 에너지와 마모가 낮게 유지됩니다. BEP에서 멀리 실행하면 캐비테이션, 재순환 및 밀봉 손상이 발생합니다.

원심 펌프는 물 공급, HVAC, 냉각 회로, 관개 및 가장 깨끗한 공정 이전 등 시간당 수백 또는 수천 입방미터로 유량이 측정되는 모든 곳에서 지배적입니다. 효율성 이점과 흐름 단위당 낮은 초기 비용은 이러한 업무에서 이길 수 없습니다.

다이어프램 펌프가 액체를 변위하는 방법

다이어프램이 구부러져 펌핑 챔버를 확장하고 흡입 체크 밸브를 통해 액체를 흡입한 다음 수축하여 배출 체크 밸브를 통해 강제로 배출합니다. 각 스트로크는 고정된 부피를 변위하므로 다이어프램 펌프는 일정한-유량 기계입니다. 고정된 속도 또는 스트로크 길이에서 토출 라인이 1bar에 있든 100bar에 있든 흐름은 거의 동일하게 유지됩니다. 세 가지 드라이브 변형이 시장을 지배하고 있습니다. 공기 작동식 이중 다이어프램(AODD) 펌프, 기계 구동식 다이어프램 펌프, 계량 및 고압 서비스에 사용되는 유압 작동식 다이어프램 펌프-. 다이어프램이 공정 유체를 구동 메커니즘에서 분리하기 때문에 젖은 경로에 회전하는 샤프트 씰이 없습니다. 이는 독성, 부식성 또는 누출-에 민감한 화학 물질에 결정적인 이점입니다.

-맥동과 보호의 절충안은 다음과 같습니다. 방전은 주기적이므로 맥동 완화 장치가 일반적이며, 아래 설명된 것처럼 차단된 방전은 릴리프 밸브로 보호해야 합니다. 용적식 펌프와 동적 펌프의 결정이 내려지면 다이어프램, 기어, 점진적 캐비티 변형 중에서 선택하는 것은 유체 화학, 고체 및 압력의 문제가 됩니다.

압력, 유량 및 NPSH: 곡선이 갈라지는 곳

다이어프램 펌프는 시스템이 설계 한계까지 요구하는 모든 압력을 생성하며 유량은 거의 일정하게 유지됩니다. 원심 펌프는 시스템이 허용하는 모든 흐름을 생성하며 압력은 임펠러 속도와 직경에 따라 제한됩니다.

압력 성능 및 필수 릴리프 밸브

용적식 기계는 일반적으로 더 많은 압력을 가합니다. 일반적인 단일 스테이지 원심 펌프는 5~15bar를 생성하고 100bar 이상에 도달하려면 임펠러가 많은 다단계 기계가 필요합니다. 다이어프램 펌프는 한 헤드에서 비슷한 압력에 도달하고, 유압 작동식 계량 다이어프램은 수백 bar까지 밀어냅니다. 관리 표준은 분할을 반영합니다. API 610은 석유 서비스의 원심 펌프에 적용되고, ISO 5199는 클래스 II 화학-공정 원심 분리에 적용되며, API 675는 제어된-용적(계량) 용적식 펌프(석유 및 가스 세계에서 다이어프램 펌프의 기본 표준)에 적용됩니다. 공장 엔지니어가 200bar를 필요로 하는 경우 실용적인 옵션은 거의 항상 다단식 원심분리기 또는 용적식 기계입니다. 유량이 작을 때는 다이어프램 정량 펌프가 단순성과 제어력으로 승리합니다.

보호 규칙도 마찬가지로 명확합니다-. 원심 펌프의 헤드 곡선은 차단 시- 평탄해지기 때문에 배출이 막혀도 시스템에 과압이 가해지지 않습니다. 용적형 펌프에는 차단-헤드가 없습니다. 토출을 차단하고 라인이 터지거나 다이어프램이 고장나거나 드라이버가 정지할 때까지 용적을 계속 변위합니다. 따라서 배출 측의 릴리프 밸브는 필수이며 복귀 라인은 흡입 탱크로 다시 연결됩니다. 유량 컨트롤러가 아닌 안전 장치로 취급하십시오. 계속해서 작동하면 에너지가 낭비되고 유체가 가열되기 때문입니다.

두 제품군 모두 사용 가능한 NPSH(NPSHa)와 필수 NPSH(NPSHr) 사이에 양의 마진이 필요하지만 곡선은 다르게 동작합니다. 즉, 원심 NPSHr은 유량에 따라 증가하는 반면, 다이어프램 펌프의 NPSHr은 속도-에 따라 달라지므로 속도가 느려지고 필수 NPSH는 감소합니다. 점성 유체는 흡입-라인 손실을 증가시키고 마진을 줄이며, 뜨거운 액체는 증기압이 높기 때문에 더 많은 마진이 필요합니다. NPSHa를 NPSHr 이상으로 편안하게 유지하십시오(냉수의 경우 최소 0.6m의 여유가 일반적이며 고온 또는 점성 서비스의 경우 더 많은 여유가 있음). 그렇지 않으면 펌프가 공동화되고 침식되어 성능이 저하됩니다.

점성 유체용 자체{0}} 프라이밍 펌프: 다이어프램의 홈 잔디

유체가 물보다 진하고 흡입 라인이 액체 수위보다 높은 경우 점성 유체용 자체 프라이밍 펌프는 거의 항상 다이어프램이나 다른 용적식 기계입니다. 왜냐하면 원심 펌프는 점도가 높아짐에 따라 용량, 수두 및 효율성을 잃기 때문입니다.

케이싱 내부의 유체역학적 손실은 점도에 따라 증가합니다. 즉, 용량 감소, 수두 감소, 효율성 감소 및 샤프트 동력이 실제로 증가합니다. BEP가 이동하고 게시된 물 곡선이 더 이상 적용되지 않습니다. 엔지니어는 무엇이든 선택하기 전에 흐름, 수두 및 효율성에 대한 점도 보정 계수를 적용합니다. 실제로 1cSt의 물에 적합한 크기의 펌프는 유체가 대략 50-100cSt를 통과하면 용량 감소가 필요하며, 500cSt를 초과하면 수정 사항이 너무 커져 원심 분리기가 정답이 되는 경우가 거의 없습니다. 이것은 다이어프램 펌프와 원심 펌프의 차이점 검토의 첫 번째 필터입니다. 가격 열 전에 점도 열을 확인하십시오.

원심 펌프가 점성 유체를 처리할 수 있습니까?

예, 한도 내에서 수정 계수가 있는 경우에만 가능합니다. 연료-실습은 유용한 한도를 제공합니다. 약 4,000~5,000 SSU(약 900~1,100 cSt)가 펌핑을 위한 최대 실제 점도로 간주되며 연료유 no. 5 및 6은 150~300 SSU(약 33~66 cSt)의 버너에서 원자화됩니다. 점성 작업에서는 더 느린 파이프 속도도 요구됩니다. 권장 전달 속도는 대형 라인에서 약 1.0~1.4m/s로 떨어지며 흡입 속도도 여전히 더 낮습니다. 이는 점성 시스템이 저속 정변위 기계에 끌리는 이유 중 하나입니다. 아래 표는 각 계열이 합리적인 기본값이 되는 위치를 보여줍니다.

표 2. 점도- 기반 펌프 제품군 선택. 점도는 명시된 온도에서의 일반적인 값입니다. 유체의 데이터 시트를 확인하십시오.

다이어프램 펌프는 자체- 프라이밍됩니까? 건조하게 달릴 수 있습니까?

대부분의 다이어프램 펌프는 실제로 자체 프라이밍 방식입니다.-확장 챔버는 흡입을 생성하고 풋 밸브나 프라이밍 포트 없이 일반적으로 5~7m의 건조 리프트인 개방형 컨테이너에서 액체를 들어 올립니다. 따라서 다이어프램 펌프는 드럼 비우기, 배수통 이송 및 유조선 하역 시 점성 유체를 위한 표준 자체 프라이밍 펌프가 됩니다. AODD 펌프는 짧은 공회전도 견딜 수 있으므로 때때로 빈 탱크로 인해 씰이 타거나 임펠러가 망가지는 대신 다이어프램을 교체해야 합니다. 표준 원심 펌프는 공기를 들어 올릴 수 없으며 만액 흡입 또는 프라이밍 장치가 필요합니다. 자체 프라이밍 원심 모델은 재순환 챔버를 사용하고 제한된 양력을 제공하며 건조한 상태에서 작동할 경우 여전히 빠르게 작동하지 않습니다. 이는 작업자가 지속적인 액체 공급을 보장할 수 없는 경우 중요한 차이점입니다.

효율성 및 수명-주기 비용: 원심 펌프가 승리할 때

연속적이고 높은{0}}유량의 깨끗한-액체 작업의 경우 원심 펌프가 효율성과 에너지 비용 면에서 유리합니다. 단, 최고 효율성 지점 근처에서 작동할 때만 가능합니다. 다이어프램 펌프는 다양성, 제어 가능성 및 밀봉 무결성을 위해 효율성을 교환합니다.

원심 펌프는 작은 장치에서는 대략 40~60%의 효율을 달성하고, 잘 어울리는 대형 기계에서는 최대 85%의 효율을-보냅니다. 다이어프램 펌프는 일반적으로 20%~50% 사이에서 작동하며, AODD 장치는 압축{6}} 자체 손실을 추가하므로 최하위 수준에 있습니다. 헤드라인 간격은 실제 작동 지점에서만 중요합니다. 조절형 또는 대형 원심 펌프는 쉽게 30~40%로 작동할 수 있어 장점이 완전히 사라집니다. 효율성 주장은 명판이 아닌 BEP의 곡선에 속합니다.

작업된 에너지 비교

미화 0.10/kWh로 연간 8,000시간을 가동하고 수두 50m에 대해 100m³/h의 깨끗한 물 사용량을 생각해 보세요. 수력은 P=Q × H × ρ × g / 3,600,000=100 × 50 × 1,000 × 9.81 / 3,600,000 ≒ 13.6 kW입니다. 70% 효율에서 샤프트 입력은 약 19.5kW입니다. 35%에서는 약 39kW입니다. 연간 소비량은 156,000kWh 대 312,000kWh입니다. USD 15,600 대 USD 31,200입니다. 효율성 격차만으로도 연간 약 15,600달러의 가치가 있으며 이는 대부분의 펌프 구매 가격보다 훨씬 높습니다. 이것이 바로 고유량 청정 의무가 원심 분리기에 속하는 이유입니다.-

이제 임무를 바꾸십시오: 200bar에서 1m³/h(수두 약 2,000m). 유압 출력은 약 5.5kW에 불과하지만 원심 펌프에는 수십 단계의 다단계 기계가 필요한 반면, 유압 작동식 다이어프램 정량 펌프는 반복 가능하고 제어 가능한 출력으로 하나의 헤드에서 이를 수행합니다. 이 한계점에서는 압력 성능과 제어 가능성이 효율성보다 우선합니다. 이는 이전 예와 정반대입니다.

유지 관리는 동일한 패턴을 따릅니다. 원심 펌프는 기계적 씰과 베어링에 의해 작동되고 죽습니다. 씰 누출은 가동 중지 시간의 주요 원인이며, off{1}}BEP 작동은 마모를 가속화합니다. 다이어프램 펌프는 정기적인 다이어프램 및 체크{4}}밸브 교체를 위해 회전-씰 유지 관리를 대신합니다. 이는 정밀 씰 피팅이 필요하지 않은 예약된 저비용-작업입니다. 연마성 또는 공격적인 화학 서비스에서 다이어프램 펌프는 일반적으로 고속 회전 요소가 유체에 닿지 ​​않기 때문에 원심 펌프보다 오래갑니다. BEP의 깨끗한 물에서 정밀검사 사이에 수년간 잘 작동되는 원심분리기가 작동됩니다.

애플리케이션-별-애플리케이션 선택 가이드

습관이 아니라 유체와 실행 프로필에 패밀리를 일치시킵니다. 대부분의 식물에는 두 가지가 모두 필요하며 응용 프로그램별로 경계를 그리는 것이 더 쉽습니다.

표 3. 애플리케이션- 기반 후보 목록. 같은 장소에서는 두 가족이 서로 다른 기차를 타는 경우가 많습니다.

선택 방법: 6-단계 결정 프레임워크

사용점, 유체, 흡입, 제어, 에너지, 수명주기 비용 등 고정된 순서로 결정을 내리면 일반적으로 가격표에 도달하기 전에 적합한 제품군이 스스로 선언됩니다.

모든 시스템 손실을 포함하여 필요한 유량(m3/h 또는 L/h) 및 총 토출 압력(bar 또는 m 헤드) 등 의무점을 수정합니다.

유체 프로파일링: 점도(cSt), 고형분 함량 및 크기(mm), 마모성, 전단 감도, 증기압 및 온도.

흡입측을 검사하십시오. 물이 차있습니까 아니면 들어 올려져 있습니까? NPSHa 사용 가능, 프라이밍 요구 사항 및 펌프가 공회전할 수 있는 빈도.

제어 요구 사항을 정의합니다. 일정하거나 가변적인 유량, 턴다운, 투여 정확도, 자동화 또는 VFD 계획 여부를 정의합니다.

위의 예제를 사용하여 의무점에서의 효율성을 비교하고 이를 연간 에너지 비용으로 변환합니다.

수명{0}}주기 비용을 비교하세요. 10년 동안 첫 번째 비용에 에너지, 유지 관리, 예비 비용을 더한 것입니다.

두 가지 경험 법칙으로 대부분의 다이어프램 펌프와 원심 펌프의 차이점을 해결할 수 있습니다. 점도가 약 100cSt를 초과하고, 고형물이 약 5mm를 초과하고, 전단 물질 또는 자체-프라이밍 및 건식{4}}실행 보호가 필수인 경우 용적형 펌프를 선택하십시오(대부분 다이어프램 설계). 작업이 깨끗하고,-점도가 낮고,-유량이 많고 연속적인 경우 원심 펌프를 선택하고 BEP에 가깝게 유지하세요.

귀하의 임무에 대해 다른 의견이 필요하십니까? 귀하의 적용 분야에 대한 유량, 압력, 유체 및 점도를 보내주시면 무료 펌프 선택 검토를 받아보실 수 있습니다. 다이어프램 대 원심분리 비교를 효율성 및 비용 데이터와 함께 영업일 기준 2일 이내에 보내드립니다.

FAQ: 다이어프램 펌프와 원심 펌프 비교

플랜트 엔지니어와 구매자가 묻는 가장 일반적인 다이어프램 펌프와 원심 펌프 차이점 질문에 대한 답변이 아래에 나와 있으며, 빠른 참조를 위해 주요 번호가 반복되어 있습니다.

다이어프램 펌프는 자체- 프라이밍됩니까?예. 확장 다이어프램 챔버는 흡입을 생성하고 풋 밸브나 프라이밍 포트 없이 액체를 일반적으로 5~7m 들어 올리므로 다이어프램 펌프가 드럼 및 배수통 작업에 대한 표준 선택입니다.

다이어프램 펌프를 공회전할 수 있습니까?AODD 펌프는 짧은 공회전을 허용합니다. 이는 공급 탱크가 비어 있는 곳에서 선택되는 주요 이유입니다. 기계식 또는 유압식으로 구동되는 다이어프램 펌프는 공회전을 해서는 안 됩니다. 항상 제조업체 데이터의 한계를 확인하십시오.

원심 펌프가 점성 유체를 처리할 수 있습니까?유량, 수두 및 효율에 대한 점도 보정 계수를 사용하면 가능하지만 대략 100cSt를 초과하면 경감이 심각해지고 약 1,000cSt를 초과하면 용적형 펌프 대 동적 펌프 결정이 변위로 확실하게 해결됩니다.

다이어프램 펌프에 릴리프 밸브가 필요합니까?예, 필수입니다. 다이어프램 펌프에는 차단-헤드가 없으므로 배출이 차단되면 문제가 발생할 때까지 계속 압력이 가해집니다. 흡입측으로의 복귀 라인이 있는 릴리프 밸브는 펌프와 배관을 보호합니다.

다이어프램 펌프와 원심 펌프 중 어느 펌프가 더 많은 압력을 가합니까?용적형 기계인 다이어프램 펌프는 용적형 펌프와 동적 펌프의 압력 측면에 위치합니다. 이는 설계 한계까지 시스템이 요구하는 모든 압력을 생성하는 반면, 단일-단 원심 펌프는 임펠러 속도와 직경에 따라 제한되며 고압을 위해서는 다단계 기계가 필요합니다.

원심 펌프는 항상 더 효율적입니까?아니요. 원심 펌프는 깨끗하고 낮은-점도, 높은-유량 작업의 BEP에서 더 효율적입니다. 제한이 있거나 크기가 크거나 점성이 있는 작업으로 인해 동일한 작동 지점에서 다이어프램 펌프의 효율성이 떨어질 수 있습니다.

화학물질 주입에 어떤 펌프가 더 좋나요?다이어프램 정량 펌프. 이는 누출-없는 구조, 스트로크- 길이 제어 및 작은 흐름까지의 반복성을 결합하며 제어된 볼륨 서비스를 위해 API 675가 적용되는 설계입니다.-

주요 시사점

작동 원리가 모든 것을 결정합니다. 용적식 펌프와 동적 펌프의 차이는 다이어프램이 고압에서 일정한 흐름을 제공하는 반면 원심 분리기는 시스템 곡선을 따르는 일정한 수두와 흐름을 제공한다는 것을 의미합니다.

점도가 첫 번째 필터입니다. 원심 펌프는 대략 50~100cSt 이상에서는 용량 감소가 필요하며 1,000cSt 근처에서는 실용적이지 않습니다. 다이어프램 및 기타 용적식 펌프는 동일한 유체를 쉽게 처리하므로 다이어프램이 점성 유체용 천연 자체 프라이밍 펌프가 됩니다.{4}}

프라이밍 및 드라이런은 서비스 결정입니다. 다이어프램 펌프 자체-프라임 및 AODD 장치는 드라이 런을 허용합니다. 표준 원심분리기는 만액 흡입이 필요하며 건조한 상태에서 작동하면 빨리 작동하지 않습니다.

효율성은 작동 지점에서만 유효합니다. 깨끗한 물의 BEP에서 원심 펌프는 연간 수만 달러의 에너지를 절약할 수 있습니다. BEP가 없거나 고압에서는 다이어프램 펌프가 제어 가능성과 수명주기 비용 측면에서 유리합니다.{0}}

용적식 기계를 보호합니다. 배출 시 릴리프 밸브가 필수이며, 배관이 길거나 진동에 민감한 경우 맥동 완충 장치를 사용하는 것이 좋습니다-.

표준에 따라 사양을 안내하십시오: 다이어프램 펌프의 경우 API 675 및 ANSI/HI 10.x; 원심분리기용 API 610, ISO 5199 및 ANSI/HI 14.x – 수십 년간의 실패 경험을 담고 있습니다.

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