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펌프 에너지진단

펌프 에너지진단. 2006년 09월. 48m. 48m. 50m. 50m. 35m. 35m. 20m. 20m. 10m3/h. 10m3/h. 20m3/h. 20m3/h. 28m3/h. 28m3/h. 펌프 성능 곡선. 펌프모델 : CR 20-4. H. 효율곡선. Q-H 곡선. 0. Q. P. 동력곡선. 시스템 특성곡선. 공조기. 공조기. 공조기. 열교환기. 열교환기. 냉동기. 시스템 특성 곡선 (배관 저항 곡선). H [%]. 100. 56. 25. 6.

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펌프 에너지진단

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Presentation Transcript

  1. 펌프 에너지진단 2006년 09월

  2. 48m 48m 50m 50m 35m 35m 20m 20m 10m3/h 10m3/h 20m3/h 20m3/h 28m3/h 28m3/h 펌프 성능 곡선 펌프모델 : CR 20-4 H 효율곡선 Q-H곡선 0 Q P 동력곡선

  3. 시스템 특성곡선 공조기 공조기 공조기 열교환기 열교환기 냉동기 시스템 특성 곡선(배관 저항 곡선) H [%] 100 56 25 6 Q [%] 0 25 50 75 100

  4. CR20-4 CR20-4 CR20-4 FCU FCU FCU 48m AHU AHU AHU 35m AHU AHU AHU 20m HE HE 열교환기 열교환기 HE 열교환기 Chiller Chiller Chiller 10m3/h 20m3/h 28m3/h 시스템 특성 곡선(배관 저항 곡선) H 배관길이:300m 배관경:100mm 배관표면조도:0.2mm 1 1 2 3 배관길이:300m 배관경:150mm 배관표면조도:0.1mm 2 0 Q 배관길이:300m 배관경:200mm 배관표면조도:0.05mm 3

  5. P1 P2 P4 P3 Q = 유량[m³/h] H = 양정[m] g= 중력가속도[9.81 m/s2] ρ= 밀도[kg/m³] 펌프 효율 측정값 측정값 측정값 KS 기준값 110kW (모터 인입동력 kW) = (Q x H)/(367 x ηmx ηp) ηm = 90% (모터 축동력 kW) = (Q x H)/(367 x ηp) 100kW (펌프 축동력 kW) = (Q x H)/(367 x ηp) 100kW ηp = 80% 유량:367 m3/hr 양정:80m = ρ x g x Q x H (수동력 kW) 80kW = (Q x H)/367 Affected by 1.Shape of pump housing 2.Shape of impeller and diffusor 3.Propertise of the surface 4.Sealing between pressure and suction sides

  6. Q2 Q1 n2 n1 = 회전수와 유량 2 H2 H1 n2 n1 = 회전수와 양정 3 P2 P1 n2 n1 = 회전수와 동력 펌프 상사 법칙 최대속도에서의 성능곡선 H [%] RPM 시스템 특성곡선 100% 90% 100 80% 70% 60% 56 50% 25 25% 6 Q [%] 0 25 50 75 100 P [%] 100 42 13 02

  7. 에너지 사용 효율

  8. 동력설비의 에너지손실

  9. 1 2 3 진단대상 펌프선정 진단대상펌프 에너지진단 펌프현황 자료입수 입수된 자료를 바탕 으로 적정용량 이상의 펌프를 대상으로 선정 ▶ 운전상태 파악 ▶ 전력분석, 운전압력 분석 ▶ 기타 육안/소음/진동/온도 진단대상 펌프를 선정하기 위한 기초자료 4 5 6 1차 진단 결과보고 최종교체 대상펌프선정 선정펌프 최종현장검토 ▶ 진단 결과를 토대로 사업대상 펌프 선정 ▶ 절감효과 산출에 대한 타당성 검토 ▶ 예비펌프 교체여부 결정 ▶ 설치여건 검토 (설비, 전기) ▶ 공사 세부견적 산출 ▶ 운전상태 및 문제점 / 해결방안 ▶ 절감효과 산출 ▶ 펌프비용만을 고려한 경제성 검토 7 계약 및 시공 최종제안서 제출 시운전 및 검증 8 9 진단 업무 flow

  10. 진단시 측정사항 ▶ 펌프 양정(흡입압 토출압) ▶ 소모전력(전압,전류,역률) ▶ 모터 회전수(역률이 현저히 떨어질때) ▶ 토출유량(유속) ▶ 토출밸브 개도율 ▶ 공정 말단 용수 사용량 및 변동율 ▶ 흡토출 관경,토출 배관경, MAIN 배관경, 배관길이, 배관재질 ▶ 흡입배관 상태(흡상조건일 경우) ▶ 장비 입출구 온도 (냉동기,냉각탑,콤프레샤,열교환기)

  11. 진단 계측기기 ■ 초음파 유량계 ■ 디지털 온도계(KM-330) ㅇ 항목 : 표면, 내부온도(접촉식) ㅇ 범위 : (-50∼999)℃ ㅇ 1℃, 0.1℃, ˚F key ㅇ 항목 : 유체 유속, 유량, 적산 등 ㅇ 범위 : (-20∼145)℃, (12.5∼5000)mm ㅇ 데이터 로깅 기능

  12. ■ 교류전력측정기(CA2334) ■ 디지털 압력계 ㅇ 항목 : 전압,전류,유효,무효,피상전력, 역율 등 ㅇ PT, CT 탈·장착 기능 ㅇ 단상 및 3상 ㅇ 데이터 로깅시 노트북 장착 ㅇ 항목 : 유체 압력 측정 ㅇ 범위 : (-1∼30)Bar, (0∼50)℃ ㅇ 순간값 측정

  13. 11.4℃ 11.5℃ 36.8℃ 36.9℃ 40.2℃ 40.1℃ 14.5℃ 14.7℃ 341 m3/h 1.39 m/s 5.0 Kgf 1.5 Kgf 57 % 48 kw 380RT 터보냉동기 냉수순환 펌프 A,B AHU 380RT 터보 냉동기 #2 380RT 터보 냉동기 #1 열교환기 열교환기 AHU 열교환기 열교환기 현재 유량양정: 유량:341 m3/hr 양정:35m 설계 유량양정: 유량:240 m3/hr 양정:42m

  14. 공조기 열교환기 열교환기 냉동기 • 냉동기 냉수 순환유량 설계 냉동기 380RT의 냉동능력을 열량으로 환산하면 냉동능력(kcal/h) = 380RT * 3024Kcal/hr = 1,149,120 kcal/hr * 1USRT = 3,024 (kcal/h)이므로 * 설계 냉동기 입구온도12℃, 출구온도 7℃ 온도차 5℃임 냉동기 380RT ΔT=5℃로 운전되도록 펌프의 순환유량을 알아보면. 냉동능력(kcal/h) = 냉수 열교환량(kcal/h) = 비열(kcal/kg℃) X 온도변화(℃) X 물의 질량(kg) 필요유량Q(liter/hr) = 1,149,120 kcal/hr ÷ 5℃ = 229,824 (liter/hr) ≒ 230 m3/hr 냉동기 마찰손실 :10m 공조기 마찰손실 : 8m 열교환기 마찰손실:10m 배관,곡관 및 밸브 마찰손실 : 10m • 냉동기 냉수펌프 양정 설계 8m 펌프양정 = 정수두 + 마찰손실 + 토출압 = 0 + (10m + 8m + 10m + 10m) + 0 = 38m 10m 10m 10m 10% 할증 42m

  15. 설계 시스템 특성곡선 실제 시스템 특성곡선 42m H 35m 설계 운전점 실제 운전점 0 240 341 Q 설계 이송 열량 : 1,149,120 kcal/h (유량 : 240m3/h ΔT = 5℃) 절감량 기존펌프 성능곡선 대체펌프 성능곡선 실제 이송 열량 : 1,092,105 kcal/h (유량 : 341m3/h ΔT = 3.2℃) 펌프운전동력 상승!!

  16. 유량(ton/h) x 양정(m) 소모동력(kw) 367x펌프효율(%)x모터효율(%) 260 ton/h x 34m 367 x 78.5% x 93% 33 kw - 절감량 계산 1. 대체펌프 소모동력 유량:260 ton/hr 양정:34m 펌프효율:78.5% 모터효율:93% - 년간 가동시간 : 24시간/일 X 360일 = 8640시간 - 년간 예상 소모동력 : 33 kw X 8640시간 = 285,120 kwh 2. 기존펌프 소모동력 2대 (48 kw + 48.8kw)=96.8kw(측정값) - 년간 소모동력 : 96.8 kw X 8640시간 = 836,352 kwh 3. 년간 절감량 836,352kwh – (285,120 x 2대) kwh = 266,112 kwh 266,112 kwh X 60원/kwh = 15,966,720 원/년 회수기간 : 15.5 개월

  17. 23.1 kw 7.9 Kgf 45 % 44 m3/h 0.6 m/s * 32℃, 44℃ 냉각수 시스템 44℃ 44℃ DYNO PUMP 32℃ 32℃ • 펌프 효율 운전점 개선 • 기존 펌프효율 68% • 기존펌프운전효율 45% → 대체펌프 예상효율 76.7% (유량,양정 동일)

  18. 현재 시스템 특성곡선 현재 시스템 특성곡선 설계 시스템 특성곡선 H 79m 79m 60m 기존펌프 성능곡선 기존펌프 성능곡선 0 대체펌프 성능곡선 44 m3/h 75 m3/h 44 m3/h Q 대체펌프 효율곡선 기존펌프 효율곡선 기존펌프 효율곡선 - DYNO 냉각수 펌프 H 0 효율 Q • 현재운전점 최고효율 펌프선정 • 기존 펌프효율 63% • 기존펌프운전효율 45% → 대체펌프 예상효율 76.7% (유량,양정 동일)

  19. 유량(ton/h) x 양정(m) 소모동력(kw) 367x펌프효율(%)x모터효율(%) 47 ton/h x 88m 367 x 76.7% x 92% 15.1 kw - 절감량 계산 1. 대체펌프 소모동력 - 년간 가동시간 : 24시간/일 X 360일 = 8640시간 - 년간 예상 소모동력 : 15.1 kw X 8640시간 = 130,539 kwh 2. 기존펌프 소모동력 23.1 kw (측정값) - 년간 소모동력 : 23.1 kw X 8640시간 = 199,471 kwh 3. 년간 절감량 199,471kwh – 130,539 kwh = 68,932 kwh 68,932 kwh X 90원/kwh = 6,203,903 원/년 회수기간 : 16 개월

  20. 3.8 kw 6.6 kw 30 % -0.3 Kgf 1.8 Kgf 22 % -0.6 Kgf 1.6 Kgf 11.7 m3/h 1.36 m/s 29.7 m3/h 0.9 m/s * 열교환 냉각수 시스템 10℃ 열교환기 열교환기 40℃ 연료냉각 열교환기 순환펌프 15℃ 열교환기 열교환기 38℃ 흡입배관 및 흡입헤더 1~2단계 확관 요함 Thermal Shock 열교환기 순환펌프

  21. 1.6 Kgf -0.6 Kgf -0.3 Kgf 1.6 Kgf 연료냉각 열교환기 순환펌프 흡입 손실 제거 - 에너지 절감 0 kgf 열교환기 열교환기 80 A 40 A Thermal Shock 열교환기 순환펌프 65 A 50 A 32 A 흡입 손실 제거 - 에너지 절감 0 kgf 열교환기 열교환기 150 A 80 A 125 A 100 A 65 A

  22. 1.6 kw 4.3 kw 3.7 Kgf 65 % 4.0 Kgf 24 % 8.4 m3/h 1.56 m/s 7.8 m3/h 1.63 m/s * DI WATER SYSTEM 12TON DI WATER TANK 2m 12TON DI WATER PUMP 20TON DI WATER TANK 2.1m 20TON DI WATER PUMP NON-SEAL펌프

  23. E E * DI WATER SYSTEM 12TON DI WATER TANK 2m 3.7kgf 일정압 12TON DI WATER PUMP 20TON DI WATER TANK 2.1m 4kgf 일정압 20TON DI WATER PUMP NON-SEAL펌프

  24. User interface Software Control Frequency converter Standard motor Pump - 인버터 내장형 펌프(E-PUMP) 정속펌프 시스템 압력설정 펌프콘트롤 센서신호 4-20 mA/0-10V 콘트롤신호 0-10V Low flow High flow 90% closed valve 주파수변환기 압력센서 Open valve 전원 60 Hz 60- 15 Hz

  25. H [%] 최대속도에서의 성능곡선 RPM Max. head 100% 변화되는 시스템 특성곡선 90% Hset 100 80% 70% 60% 50% 25% Q [%] 0 25 50 75 100 - 일정압 제어 특성

  26. 375~410 m3/h 1.0~1.5 Kgf 4.5 Kgf 4.7 Kgf 밸브개도율 :20~30% 22.8℃ 28.5℃ 4.7℃ 12.2℃ 22.9℃ 28.8℃ 12.0℃ 4.9℃ 22.7℃ 27.5℃ 4.6℃ 11.6℃ - PU-3 / 4 / 5R (Warm Water Pump) 주요마찰손실 발생지역 8~9m 터보냉동기 3R 가동 PU-3R 터보냉동기 4R 가동 PU-4R 터보냉동기 5R 가동 PU-5R

  27. 410 m3/h 밸브개도율 조정 :50%? 1.0~1.5 Kgf 3.0 Kgf 2.5 Kgf 유량(ton/h) x 양정(m) 소모동력(kw) 367x펌프효율(%)x모터효율(%) 410 ton/h x 30m 367 x 80% x 93% 45.05 kw - 3대 가동시 : 45.05 kw X 3대 = 135 kw 터보냉동기 3R 가동 터보냉동기 4R 가동 터보냉동기 5R 가동 - 절감량 계산 1. 대체펌프 소모동력

  28. 유량(ton/h) x 양정(m) 기존 시스템 특성곡선 소모동력(kw) 367x펌프효율(%)x모터효율(%) 410 ton/h x 30m 변경 시스템 특성곡선 367 x 45% x 91% 45m 81.84 kw 30m 331mm 기존펌프 성능곡선 316mm 커팅후 성능곡선 3. 기존펌프 소모동력 PU-3R : 103.3 kw (측정값) PU-4R : 102.7 kw (측정값) PU-5R : 100.6 kw (측정값) 계 : 306.6 kw 4. 년간 절감량 2) 임펠러 커팅 306.6 kw – 245.5 kw = 61.1kw 61.1 kw X 24시간 X 360일 = 527,636 kwh 527,636 kwh X 60원/kwh = 31,658,151 원 1) 펌프 교체 306.6 kw – 135.1 kw = 171.5 kw 171.5 kw X 24시간 X 360일 = 1,481,405 kwh 1,481,405 kwh X 60원/kwh = 88,885,729 원 회수기간 : 4 개월 2. 임펠러 커팅 H Max Dia → Max 20% (Normal 15%) 기존펌프 5% 커팅가능 가능min Dia : 316mm Q 0 410 m3/h

  29. 85 m3/h 85m3/h 17.9 Kgf 170 m3/h 10.8 Kgf 86 m3/h 85 m3/h Line Flush E Poly PU-13B Off PV FL04 PV FL03 15% open PU-10B Flushing PV FL05 3. PU-10 / 11B (Flush Water Pump), PU-13B (Booster Pump) 18kgf Line Flush Poly PU-13B Off PV FL04 PV FL03 TK5B 10.8kgf 15% open PU-10B Flushing PV FL05 18kgf Normal Close 800L 20bar

  30. H [%] 최대속도에서의 성능곡선 RPM Max. head 100% 변화되는 시스템 특성곡선 90% Hset 100 80% 70% 60% 50% 25% Q [%] 0 25 50 75 100 - 일정압 제어 특성

  31. 유량(ton/h) x 양정(m) 소모동력(kw) 367x펌프효율(%)x모터효율(%) 80 ton/h x 80m 367 x 77.7% x 93% 24.1 kw - 절감량 계산 1. 대체펌프 소모동력 유량:80 ton/hr 양정:80m 펌프효율:77.7% 모터효율:93% - 년간 가동시간 : 24 시간 X 360일 X 15% = 1296시간 (flushing 시간을 전체 15%로 가정함) - 년간 예상소모동력 : 24.1 kw X 1296시간 = 31,234 kwh 2. 기존펌프 소모동력 PU-13B : 40.4 kw (측정값) - 년간 소모동력 : 40.4 kw X 8690시간 = 351,076 kwh 3. 년간 절감량 351,076kwh – 31,234 kwh = 317,411 kwh 317,411 kwh X 60원/kwh = 19,041,017 원 회수기간 : 31 개월

  32. 1. 측정값 분석

  33. 2. 펌프선정 및 전기절감

  34. 6,788,448 kWh 4,345,430 kWh

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