안녕하세요, AI 기반 예지보전 솔루션 모터센스입니다.
지난번에는 전원에 따른 모터 분류 : AC/DC 모터에 대해 알아봤습니다.
만약 해당 게시글을 보지 않았다면, 아래의 링크를 참고해 주세요.
오늘은 유압기기의 종류에 대해 알아보고자 합니다.
지난 게시글에서는 전원에 따른 모터를 구분했습니다.
모터는 기계에 동력을 공급해 움직이게 하는 역할이고, 기계는 모터 이외에도 많은 부분의 결합으로 이루어져 있습니다.
우리가 평상시에 많이 볼 수 있는 회전기계(Pump, fan 등)도 원동부인 모터와 피동부인 임펠러, 블레이드 등을 결합한 형태로 이루어진 기계인데요.
이번에는 모터가 작동시키는 회전체 중 유압과 관련된 회전체에 대해서 알아보려고 합니다.
토출 기계
토출 기계란?
유체 운송 설비. 유체를 특정한 출구를 통해 배출하는 기계입니다.
- 유체: 액체와 기체를 합쳐 부르는 용어
정의에서 볼 수 있듯이 토출 기계는 유체가 들어가는 입구와 나오는 출구가 있습니다.
특히, 공기를 이동시키는 토출 기계의 경우 흡입 공기와 토출 공기의 압력비로 기계의 종류를 구분하는데, 이 압력비에 따라 팬, 블로어, 컴프레셔로 구분할 수 있습니다.
토출 기계에 종류는 어떤 것이 있고 이들의 차이는 무엇이 있는지 알아볼까요?
1. Pump
그림1. Pump 및 구조 (출처: moley magnetix&equipment, michael smith engineers ltd.)
Pump란?
모터 등으로 기계적인 에너지를 가해 유체를 이송시키는 토출 기계를 의미합니다.
- 일반적으로 impeller를 사용합니다.
오늘 소개할 토출 기계 중, 유일하게 액체류도 이송할 수 있는 토출 기계입니다.
Pump는 다른 말로 ‘에너지 흡수 장치’라고도 하는데요. 동력 장치로부터 받은 에너지를 흡수해 유체를 밖으로 흘려보내는데 사용하기 때문입니다.
1) 작동 원리
대표적인 원심 펌프의 원리를 알아봅시다.
그림2. 펌프 내부 구조 (출처: PumpFundamentals.com)
일반적으로 원심 펌프는 유체의 흐름을 생성하거나 유체를 낮은 수준에서 높은 수준으로 끌어 올리는데 사용합니다.
원심 펌프에 유입된 유체는 아래와 같은 과정으로 움직입니다.
케이싱 유입 → Impeller Eye 진입 → Impeller 반경 바깥 쪽으로 회전 → 케이싱의 Volute를 통해 토출구로 배출
•
Impeller - 흐름의 의 운동 에너지를 증가시키는 데용되는 로터
•
Volute - 유체를 담으며 유체의 흐름을 지시하는 압력 격납 용기의 역할
2) 특징
•
유체에 기계적인 에너지를 추가하여 유체의 압력을 증가시킵니다.
•
유속은 증가하지 않습니다.
•
주로 액체인 물, 기름 등과 같은 비압축성 유체가 대상입니다.
3) 한계
펌프가 효율적으로 작동하기 위해선 아래의 조건이 충족되어야 한다는 한계가 있습니다.
1.
임펠러의 일정한 고속 회전이 있어야만 합니다.
2.
유체의 점도가 낮아야합니다.
만약 펌프가 다루는 유체가 점도가 높다면 Impeller의 회전에 방해가 되어 비효율적입니다. 특히, 진흙이나 고점도 오일과 같은 슬러리(Slurry)는 과도한 마모와 과열을 일으켜 손상 및 조기 고장을 유발하는 원인이 되기도 합니다.
•
Slurry: 고농도의 현탁 물질을 함유한 유동성이 적은 액체 상태
다음에 소개할 Fan과 Blower는 모두 공기 순환에 사용되는 토출 기계입니다.
2. Fan & Blower
그림3. Fan VS Blower (출처: mechaengineerings)
Fan이란?
유체, 특히 기체를 이송시키는 전기 장치를 의미합니다.
날개, 프로펠러 등을 회전시켜서 기체의 연속적인 흐름을 만들어 내는 토출 기계입니다.
Blower란?
팬으로 구성된 기계 장치로, 팬에서 나온 공기를 특정 위치 또는 지점으로 이송하는 토출 기계입니다.
1) Fan
Fan은 유체 중 기체의 연속적인 흐름을 생성하는 장치이며, 실내에 공기를 불어 넣거나 실내의 공기를 배출시키는 용도로 많이 사용됩니다.
가장 큰 특징은 ‘적은 압력으로 많은 양의 공기를 이송시킬 수 있다’는 점입니다.
•
예를 들면, 가정에서 사용하는 천장 팬이거나 내연 기관, 컴퓨터의 냉각 팬 등이 있습니다.
2) Blower
Fan과 가장 많이 비교되는 기계는 Blower로, 흔히 ‘송풍기’라고도 합니다.
중압의 공기를 이송하는 토출 기계입니다.
이 기계는 Fan 보다는 좀 더 높은 압력 범위로 빠르게 기체를 배출해야 하는 경우에 사용합니다.
강제/급배기하는 경우, 특히, 유압 시스템의 저항이 팬보다 높은 경우 또는 배관을 통해 가스를 이동시켜야 하는 경우에 사용됩니다.
Blower 자체에서 회전수 변화를 주거나 유체 조절 밸브를 조절하여 기량(기체(氣體)의 양(量))을 조절하여 사용하는 것이 일반적입니다.
•
예를 들면, 집 내부 전체의 공기를 순환시켜야 하는 강제 열풍로 또는 헤어드라이어, 송풍 건조기 등이 있습니다.
3. Compressor
그림4. Compressor (출처: RS, dieselnet)
Compressor란?
실린더 안의 Piston의 왕복운동, Screw의 회전운동 등에 의해 기체를 압축하여 이 기체를 보관 또는 이송시키는 토출 기계입니다.
Compressor는 보통 공기압축기라고도 부릅니다.
이 기계는 많은 양의 기체를 이송하는 것보다 기체의 압력을 높이는 데에 목적이 있습니다.
•
예를 들면, 자동차의 Turbo Charger입니다. Turbo Charger는 내연기관에서 필연적으로 발생하는 엔진의 배출가스 압력을 이용해 터빈을 가동한 후, 이 회전력을 이용해 흡입하는 공기를 대기압보다 강한 압력으로 밀어 넣어 출력을 높이기 위한 기관입니다.
•
Specific Ratio = 팬 입구 압력에 대한 팬 토출 압력의 비율로 정의
이렇듯 다양한 산업용 회전기기는 그 특성을 이해하며 예지보전을 하는 것이 매우 중요합니다.
종류가 다양한 만큼 작동 방식이나 특징이 서로 다르기 때문에 각각의 기계를 잘 이해하고 알맞은 진단을 내려야 적절한 예지보전이 이루어지는 것이죠.
모터센스는 Motor뿐만 아니라 산업용 회전 기계에도 적합한 고장 예측과 진단을 제공합니다.
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