인버터가 내장된 펌프는 가장 최적화된 솔루션 중 하나이다. 왜냐 하면, 인버터 펌프는 하나의 세트로 펌프, 인버터, PI-콘트롤러, 센서를 결합하는데서 얻는 이득과 회전수 제어 펌프 솔루션의 장점이 더해지기 때문이다.
Fig. 4.4.1절 참조
인버터 내장형 펌프는 단지 펌프가 아니라, 문제 해결방법이나 에너지 절약이 필요한 다양한 현장에서 적절한 해결책이 되는 하나의 시스템이다.
개보수의 경우 인버터 내장형 펌프는 추가 설치비 없이 정속 펌프 대신에 설치될 수 있어 이상적이다. 필요한 것은 배관에 인버터 내장형 펌프를 연결하고 전원을 연결하는 것이 전부이다. 그러면 펌프는 운전 준비가 완료된 것이다. 시운전시에 필요한 것은 시스템에 적절한 압력 세팅을 하는 것이 전부다.
인버터 내장형 펌프가 공급 하는 장점에 대하여 아래에 적었다.
손쉬운 설치
인버터 내장형 펌프는 정속 펌프만큼 설치가 간단하다. 시운전 시에는 모터에 전원을 연결하고 동작시키는 것이 전부이다. 공장에서 이미 기본적인 연결과 세팅을 한 후 출고한다.
최적 에너지 절약
적합성을 위하여 펌프, 모터, 인버터가 디자인 되어졌기 때문에 소비 동력을 줄일 수 있는 펌프 시스템을 구현할 수 있다.
단일 공급자
단일 공급자가 펌프, 인버터, 센서, 선정, 주문 진행뿐만 아니라 유지보수 및 서비스까지 공급 할 수 있다.
폭넓은 성능 범위
인버터 내장형 펌프는 매우 넓은 성능 범위를 가진다. 이말은 매우 다양한 조건에서 효과적으로 운전 할 수 있고, 폭넓은 다양한 요구를 수용 할 수 있는 것이다. 단지 몇대의 펌프로 좁은 성능 곡선의 용량을 가진 많은 정속 펌프 타입을 대체 할 수 있다.
4.4.1 회전수 제어 펌프의 성능 곡선
회전수 제어 펌프의 성능 곡선을 어떻게 보는지 좀 더 살펴보자.
Fig. 4.4.2은 회전수 제어 펌프의 성능 곡선의 한 예를 보여 준다.
첫 번째 곡선은 QH-곡선이며, 두 번째 곡선은 동력 곡선이다.
성능곡선은 100%에서 50%까지의 스피드를 10% 간격으로 그려져 있다.
최대 회전수의 25% 까지만 표현된 최소 곡선도 그려져 있다.
일정한 운전점 Q, H를 지정할 수 있어야 하며, 도달된 운전점의 회전수 및 소비 동력 P1이 얼마 인지를 알아낼 수 있어야 한다.
4.4.2 다른 시스템에서 사용되는 회전수 제어 펌프 시스템
회전수 제어 펌프는 광범위한 시스템에 적용할 수 있다. 펌프 성능 곡선 내의 변화에 따라 가능성 있는 에너지 절감양은 시스템에 따라 달라진다.
3장에서 논의 했듯이, 시스템의 저항은 그 시스템을 통과하는 액체의 정해진 양을 이송하기 위하여 펌프가 공급해야하는 양정이다. Fig. 4.4.3은 개/폐 시스템의 시스템 저항 곡선과 펌프 성능 곡선을 보여 준다.
폐회로 시스템에서 사용되는 변속 펌프 시스템
냉/난방과 같은 폐회로 시스템에서 펌프는 단지 파이프, 밸브, 열교환기 등의 마찰 손실을 극복 하면 된다. 최대 유량 15㎥/h에서의 총 마찰 손실은 16m인 폐회로 시스템에서의 회전수 제어 펌프의 예를 들어 보면 다음과 같다. Fig. 4.4.4 참조
시스템 저항은 (0,0)지점 (Fig. 4.4.5의 붉은 선)에서 출발 한다. 시스템 내의 콘트롤 밸브는 항상 일정한 운전 압력을 필요로 한다. 그래서 펌프는 시스템 저항에 따라서 운전할 수 없다. 이것이 어떤 종류 펌프든지 오렌지색 선에 따라 운전되는 것을 가능하게 하기 위한 비례압력 제어 기능을 제공하는 이유다. 최소 성능 곡선은 정격 회전수의 50%정도 된다.
최소 성능 곡선(정격 회전수의 25%)에서의 순환 시스템 운전은 몇몇 경우에 적절한 해결책이 될 수 있다. 예를 들면 난방 시스템에서 밤 시간에 중점적으로 운전하는 경우 이다.
폐쇄회로 시스템내 변속 펌프
펌프의 운전 범위뿐만 아니라 시스템 저항 또한 시스템 자체의 타입에 달려 있다.
Fig. 4.4.6은 가압/급수 시스템의 펌프를 보여 준다. 펌프는 펌프보다 h=20m위 설치 수도꼭지에 Q=6.5 ㎥/h 를 공급한다. 펌프의 흡입 압력 Ps 는 1bar 이며, 수도꼭지 Pt 에서의 압력은 2bar가 되어야 한다. 최대유량에서 시스템의 총 마찰 손실은 1.3bar 이다.
Fig. 4.4.7은 위에 기술 했던 조건에서의 펌프의 QH 곡선을 보여준다.
오른쪽의 등식을 이용하여 유량이 0일 때 요구되어진 압력(Ho)을 계산 할 수 있다.
만약 6.5㎥/h(Q)에서의 최대 압력을 계산하고 싶으면, 아래의 등식을 이용한다.
이 경우 유량 제로부터 최대 유량 6.5㎥/h 까지 대응하기 위하여 펌프는 좁은 주파수 영역에서 운전된다. 그것은 99%에서 약 65% 사이가 될 것이다. 마찰 손실이 낮은 시스템에서의 회전수 변동률은 또한 작아 질 것이다. 만약 마찰 손실이 없다면, 위와 같은 경우는 최소 회전수는 약 79%가 된다.
살펴본 두 가지 예에서 보듯이, 회전수와 소비 동력의 가능한 변화량은 폐회로 시스템에서 가장 높다. 이것이 폐회로 순환 시스템이 가장 높은 에너지 절감의 잠재성을 갖고 있는 이유다.
