5. 펌프용 금속의 부식방지
5.1 금속의 부식작용
금속이 환경 중에서 어떤 물질과 불필요한 화학적 또는 전기화학적 반응을 일으키고, 표면부터 변질하여 그 형이 변형되고, 썩고, 침식되는 것 같이 소모되는 현상을 금속 부식이라고 한다. 금속이 유체와 접해 있을 때 일어나는 부식은 금속이 접한 유체와의 사이에 화학반응을 일으켜 금속화합물을 만드는 것이다 이는 활성이 큰 금속일수록 반응되기가 쉽고 부식도 일어나기 쉽다. 액체 중에 다른 이종의 금속이 있을 때에는 두 종류의 금속 사이에 전지를 구성하고, 낮은 저전위의 금속표면이 IonIon화 되어 유출해 부식한다. 일반적으로 활성이 큰 금속일수록 전위가 낮고, 활성이 작은 금속일수록 전위가 높다. 전극전위가 높고, 활성이 작고, 이온화 경향이 작은 금속일수록 전기화학적 부식에 대해선 강하다. 이것은 순화학적 부식일 때에도, 산에 대하는 때에도 거의 같은 경향이 있다. 합금일 경우에는 금속원소와 달리 금속표면의 조직이 균형하다고 생각되지 않음으로 금속 표면 위에서 국부 전지를 일으키고 저전 위 부분이 부식한다. 합금 및 금속원소의 전극 전위를 알아보자. 펌프의 구성 재료가 받는 부식은 상기한 부식 외의 유수에 의한 충격, 유수중의 고형물에 의한 마모가 더 가해진다. 또한, 액체가 해수일 때에는 해수의 성상이 장소, 시기 등에 따라 다르고, 부식의 정도는 각각이지만 활성이 큰 합금이라고 해서 언제나 부식이 뚜렷하다고는 단정할 수 없다. 펌프의 부식에서 가장 많은 것은 액이 해수일 때의 전기화학적 부식이다. 해수펌프가 부식되는 예는 대단히 많은데도 불구하고 여기에 대해 완전한 방식 법은 아직도 확립되어 있지 못한다. 이것은 펌프로 취급하는 해수는 공업지대의 해안 부근에서 취수하는 것이 많고, 공업폐수들로 오염되어 있는 까닭에 그 조서도 복잡하므로 부식의 진행도 여러 가지로 각 다르므로, 여기서는 일반적으로 널리 쓰이고 있는 부식 대책에 한하여 고찰하고자 한다.
5.2 재료의 선정
펌프의 부분품은 되도록 이종의 금속을 피하고 전철 청동 또는 스테인리스 펌프로 한다.
5.3 코팅
임펠러의 중량은 펌프의 중량에서 볼 때 비교적 작으므로 이를 스테인리스강 같은 고급 재료로 해도 전체의 가격에 대한 영향은 비교적 적으나, 중량이 큰 Casing을 고급재료로 하는 것은 가격에 미치는 영향이 크므로 철제 Casing의 내면에 고무 또는 합성수지 같은 내식성 물질로 코팅 또는 LiningLining 하여 내식성을 크게 한다. 그러나 주철과의 상에 팽창 계수의 차가 있으므로 고온액을 취급할 때에는 부적당하다. 내면에 이러한 Lining을 하고자 할 때에는 특수한 도구와 기술이 필요하고 또 전처리 방법, 시공방법의 양부 등에 따라 수명에도 현저한 차가 생기므로 우수한 제조업자의 제품을 선택하는 것이 좋다.
6. 펌프장 계획
6.1 펌프의 기종 선정
펌프의 토출량은 수요량 또는 배수량을 사용대 수로 나누어 결정한다. 이중수요량 혹은 배수량은 펌프 사용의 필요성에 따라 정해지는 것으로 펌프 대수의 결정은 다음과 같은 점에 유의해야 한다.. 경제적인 관점에서는 동일한 계획 조건에서 전 양수량을 몇 대로 등분할 대, 전양수량이 바뀌지 않으면 설치대수가 바뀌어도 총 기계설비비에는 큰 차가 없다. 즉, 가은 양정, 흡입양정, 기종, 형식이 같으면 총 기계설비는 거의 전양수 량에 비례한다고 생각하면 된다. 한편, 운전 시의 동력비는 일반적으로 용량이 큰 펌프일수록 효율이 좋고 또 경제적이다. 그러나 이들이 언제나 최고의 효율점으로 운전되는 것이라고 하더라도 전양수 량의 변동이 심할 때에는 한대의 펌프로 유량을 조절하기보다는 어느 정도 여 운전대수를 양수량에 맞추어 조절하는 것이 오히려 경제적이다. 특히 양정 변화가 심할 때에는 고양 정의 펌프와 저양 정의 펌프로 나누는 것이 경제적이고 유지관리비에 있어서는 일반적으로 대수를 적게 하고 같은 용량의 펌프를 배치하는 것이 바람직하다고 알려져 있다. 위험분산은 중요한 펌프설비로서는 전수량을 1대의 펌프로 처리한다는 것은 만일의 경우 그 한 대가 고장이 나서 기능이 정지되는 때가 생기면 위험하므로 설비의 중요도에 따라 2대 또는 그 이상의 대수로 분할하는 것이 바람직하다. 따라서, 사고의 영향을 없애고자 할 때에는 사용조건, 중요도등에 따라 1대 이상의 예비 대수를 설치하도록 계획하여야 한다. 위와 같은 점을 검토한 다음 펌프 대수를 정하고, 1대에 대한 토출량을 정하면, 펌프의 흡입구 개략 구경이 정해지고, 토출량에 대한 흡입 구경의 견적을 할 수 있는 것으로 볼 수 있다. 요구되는 크기에 따라 확대관이나 축소관을 써서 펌프와 연결하면 된다. 특히, 토출구경은 임펠러를 나온 고 유속의 물 운동 Energy의 압력 에너지로 바꾸는데 필요한 유로의 형상, 치수에 따라 정해지는 것이고 현저하고 다를 때도 있다.
6.2 펌프 기종과 형식의 선정
토출량과 전양정이 정해지고, 흡입측의 모든 조건에서는 어떤 종류의 펌프를 서정하는 것이 좋은가를 대강 알 수 있게 된다.. 즉 전동기의 회전수를 고르고 그에 의해 비속도를 계산하며, 이에 상당한 Cavitation 계수를 구하고, 여기에서 필요한 효율 최고점보다 대류량측에서 사용하는 일이 있을 때에는 그 범위 내의 필요NPSH를 구하여 이것이 이 토출량에 상당한 유효 NPSH 보다 작으면 된다. 펌프의 크기를 소형으로 하기 위해서 유효 NPSH가 필요보다 큰 범위에서 최고의 회전수가 되도록 전동기의 회전수를 선택하면 좋다. 이때, 주어진 일에 대한 기종이 하나로 정해지는 것이 아니고 2~3 종류 중에서 어느 것이나 사용할 수 있게 되므로 다음과 같은 점에 유의하여 선정해야 한다.
전양정이 50~60m를 넘는 단단 펌프에서는Volute 펌프나 Turbine 펌프가 모두 제작되고 있으며, 그 효율도 거의 같은 정도이고, 또 구조가 간단하여 경제적이지만 이 정도에서는 오히려 전양정이 100m를 넘는 대구경일 때에는 Casing의 강성이 높은 Turbine 펌프가 좋다. 일반적으로 소구경으로 양정이 높은 다단펌프에서는 Turbine 펌프가 많이 사용된다. 흡입 수위가 낮고, 그 변화가 큰 대, 또는 부설 면적이 축소화, 연결조작이 자동화를 위하여서는 입축 단단 또는 다단 사류 펌프가 더 좋다. Volute 펌프의 경우, 대체로 효율이 좋으며, 사용범위가 넓고, 효율도 좋다. 또 수량이 아주 작은 양에 이르기까지를 감안하지 않으면 안 될 경우는 Volute 펌프가 소요 동력이 작아도 되므로 양적 변화가 경우에는 사류 펌프 쪽이 수량 변화가 작아진다. 한편 구조를 보면, 사류 펌프는 대게 수중 축수가 있어야 하는데 비해 Volute 펌프는 필요하지 아니하므로 유지, 보존, 관리상으로도 Volute 펌프의 편이 유리하다고 하겠다. 양흡입 Volute 펌프는 흡입 양정이 같으면, 사류 펌프나 편 흡입 Volute 펌프보다 회전수를 많이 잡을 수 있어 좋다. 사류 펌프보다 대형의 겉이 많다. 정상적인 전양정이 3.5~4.0m, 이하일 경우에는 축류펌프의 편이 회전수를 높게 할 수 있어 경제적이므로 유리하다, 다만, 흡입성능이 부족할 때나 체절기 동인 때, 즉 수위가 계절적으로 변동이 심할 때 등에는 사류 펌프를 선택하는 편이 오히려 좋다. 축류펌프는 사용 양정이 설계 전 양정의 약 130% 이상이 되면 소음이 나고, 축 동력이 급격히 증가되므로 기종 선정 시에는 이 점에 특히 유의해야 한다. 펌프축의 방향에 따라 횡축, 입축, 사축 등의 분류 방법이 있다. 이들은 형식에 다라 가가의 장, 단점이 있어 사용조건에 따라 기종의 선정할 필요가 있다. 설치 조거에 따른 펌프의 선정은 펌프의 설치 계획에 있어서는 각각 특수한 설치 조전이 있는 까닭에 어느 것이 가장 좋다.라는 단정과 특정 종류의 펌프를 선정한다는 것은 대단히 어려운 일이지만 어떠한 종류의 펌프를 쓰면, 비교적 쉽게 목적을 달성할 수 있을 것 인가하는 것을 가릴 수 있도록 이를 다음에 소개한다.