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[건축기계설비] 송풍기 – 1부 (종류,풍량,압력,동력,상사법칙,성능곡선)
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송풍기 성능 실험

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송풍기 성능 실험

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송풍기 성능시험 기준 및 방법 KSB6311 : 네이버 블로그

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[기계공학실험] 송풍기성능 실험 레포트

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[기계공학실험] 송풍기성능 실험 레포트
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[°øÇÐ] À¯Ã¼¿ªÇÐ ½ÇÇè – ¼Ûdz±â ¼º´É ½ÇÇè±âŸ½ÇÇè°úÁ¦

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송풍기 성능시험 기준 및 방법 KSB6311

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송풍기 시험방법

가, 성능시험

송풍기의 성능시험은 『 KSB 6311 송풍기시험 및 검사방법 」에 의하여 규정되어 있다.

a) 측정점

원심 송풍기는 최고압지점 또는 서징정으로부터 5종류 이상의 서로 다른 공기량에 대하여 되도록 큰 공기량까지 시험하고 최고 지점은 규정송풍기 전압 또는 정압보다 낮은 압력으로 시험한다.

b) 시험장치

피토관을 이용한 경우(10D Type)

[그림1]

​

피토관과 정류망을 이용한 경우(5D Type)

[그림2]

​

c) 검사방법

(1) 검사항목 : 송풍기 전압 또는 정압 및 공기량, 축동력, 전압효율, 소음. 운전상태

(2) 판정기준 I : 전압 혹은 정압 또는 공기량의 허용범위가 특별히 제한되어 있지 않은 경우에는 규정 전압 또는 정압의 공기량은 규정 공기량 이상이어야 한다.

(3) 판정기준 II : 전압 혹은 정압 또는 공기량의 허용범위가 륵별히 제한되는 경우에는 성능곡선이 다음중 어느 한 조건을 만족시켜야 한다 – 규정 송풍기의 전압 또는 정압의 공기량이 규정 공기량 100%이상 110%이하여야 한다.- 규정 공기량의 전압 또는 전압이 규정전앙 또는 정압의 100%이상 106%이하여야 한다.

(4) 송풍기 성능시험 : 송풍기를 설계제작하여 KS B 6311에 의거 성능시험을 하며 풍량. 압력. 축동력. 효율. 회전수등을 Graph로 표시하여 기록한다.

Graph는 횡측에 풍량 (m’/min)을 표시하고 종측에 압력, 축동력, 효율, 회전수 등을 표시한다.

이때 표시되는 풍량은 환산된 입풍량이 되며, 압력 및 축동력은 시험상태(Operating Condition) 로 환산하여 기입한다.

여기서 우리는 성능 특성 곡선 상에서 송풍기의 성능 및 풍량조절(Volume Centrol)시 예상되는 성능을 찾을 수 있다.

(5) 송풍기 특성 결정에 있어서 Engineering 의 주의점 :송풍기 특성에 영향을 주는 인자(송풍기 설계에 영향을 주는 인자)로서 풍량. 압력, 온도, 비중량 등이 있다. 이에 대해 다음과 같은 사항이 명확이 결정되어야 한다.

A. 풍량 : 풍량의 단위가 N㎥/min (N㎥/hr) 와 같이 기준상태로 주어질 경우에 정확한 사용점 혹은 Design point 에서의 온도 를 명확히 제시해야 한다.

B. 압력

ⓐ 온도와 함수관계를 갖고 있기 때문에 온도가 있는 Induced Draft Fan 이나, Gas Recirculation Fan 외 경우 주어진 사양 의 압력이 몇℃ 조건의 압력인가를 명확히 제시해야 한다. 예를 들면 풍량 800㎥/min. 정압 500mmAq. 온도 250℃로 사양을 통보할 때, 정압 500mmAq가 상온상태(20℃)에서의 정압 500mmAq인지 아니면 온도250℃ 상태에서의 정압 500mmAq 인지를 분명히 해야 한다. 이는 GAS(AIR)의 비중량이 온도에 따라 변화하여 압력의 크기가 변화되므로 FAN 설계에 크게 영향 을 미친다.

ⓑ Process 상의 송풍기 흡·토출에 DUCT 가 연결되어질 경우 필히 흡입측 압력 및 토출측 압력을 분리 제시해야 한다.

C. 온도 : FAN의 설계 및 제작. Bearing의 선택등 여러가지 측면에서 중요하므로 다음과 같은 사항에 주의해야 한다.

ⓐ B의 ⓐ항에서 언급한 바와 같이 풍량 및 압력이 어떤 상태의 온도인가를 명확히 제시해야 한다.

ⓑ FAN이 실제 가동시 적용되는 Gas (or Air)의 온도 즉 Performance Design Temperature와 Engineering. Maker 주문자가 비상시외 경우 온도가 급상승 할 때를 감안하여 온도상승시 모든 송풍기외의 기계적 강도를 지탱할 수 있도록 고려된 온도 즉 Mechanical Design Temperture를 명확히 제시해야 한다.

ⓒ 고온 Gas (or Air) 의 경우 Min 온도와 Max 온도를 명확히 제시해야 하며 특히 Min 온도는 송풍기의 특성에 있어서 온도가 저하될 경우 압력과 사용동력이 온도에 반비례하여 증가하게 되므로써 Over Load 의 문제점을 야기시길수 있으므로 정확한 제시가 있어야 하며 ⓑ항에서 제시된점 등이있기 때문에 정확한 제시가 있어야 한다.

​

​나. 소음시험

송풍기의 소음은 공기(유체)역학적으로 발생하는 소음과 기계적으로 발생하는 소음이 있다.

공기역학적으로 발생하는 소음은 유체흐름의 교란현상음 또는 와류현상음, 물규칙적이고 불안정한 운전음 및 진동음 등이다. 기계적 소음은 베어링, 모타, 벨트, 풀리의 회전에 의한 소음과 Damper 발생음과 날개의 바란스가 양호하지 않는 경우의 불규칙적인 회전음이다.

소음의 크기는 PHONE단위를 사용하지만 소 음의 강도는 dB단위로 사용한다. (단,500∼5000Hz 사이에서는

PHONE = dB) 소음의 측정은 『KS B 6361』에 규정되어 있으며 여기에는 간단한 소개를 한다.

a) 측정방법

(1) 소음계의 주파수 보정회로는 A특성[표2]를 사용한다. (dB(A))

(2) 소음시험에 앞서 측정점의 암소음을 측정한다.

(3) 소음계의 마이크로폰을 음원의 방향으로 향하게 한다.

(4) 소음계외 동특성은 원칙적으로 느린 동특성(slow)을 사용한다. (

5) 소음레벨의 눈금값은 지시값에 가장 가까운 정수값으로 한다.

(6) 암소음은 대상소음의 눈금값보다 lOdB 낮은 것이 바람직하나, 부득이하여 지시의 차이가 4~9dB일때는

암소음의 보정값[표1]에 따라 보정한다.

​ [표1]

암소음 보정값 4 5 6 7 8 9 보정치 -2 -1

dB의 청감 보정치

[표2]

​

중심주파수(Hz) 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 보정치(dB(A)) -26.1 -16.1 -8.6 -3.2 0 +1.2 +1.0 -1.1

​

b) 측정위치

(1) 흡입구가 대기에 개방된 경우 [그림3]

​

​

(2) 토출구가 대기에 개방된 경우 [그림4]

​

​

​

​

(3)흡입구, 토출구의 양자가 턱트에 연결된 경우[그림5]

​​

(4) 대표길이

소음 측정점까지의 거리에 관계되는 양으로서 흡입구 및 토출구로 부터의 방사음을 대상으로 하는 경우 그 임펠러의 지름 또는 1m 중에서 큰쪽의 길이를 택한 다. 케이싱으로부터의 방사음을대상으로 하는 경우는 1m를 택한다.

​​

c) 이론 소음 계산 (1) 풍량과 풍압으로부터 소음을 추정할 때 송풍기의 소음은 풍량x풍압의 자승에 비례하며, 다음 식에 의해 구할 수 있다. ​​

​

단위 – dBs : Power dB 비소음(dB), Q: 풍량(㎥/min), Pt: 전압(mmAq)

​​

송풍기의 기종과 비소음레벨(dBs)(Specific Noise)[표3]

​​

기종명 비소음레벨 기종명 비소음레벨 Turbo Fan 35 ~ 40 Airfoil Fan 30 ~ 35 Plate Fan 45 ~ 50 Sirocco Fan 40 ~ 45 Axial Fan 50 ~ 55 Mixed Flow Fan 35 ~ 40

​​

(계산 예)

Turbo Fan의 사양이 풍량 300㎥/min, 전압 200mmAq일 때 소음치를 추정 계산하려면

​​

(2) 소음법칙에 의한 계산

​​​

① (회전수와 Fan Size 변화시)

② (압력과 Fan Size 변화시)

③ (풍량과 Fan Size 변화시)

④ (동력과 Fan Size 변화시)

⑤ (풍량과 압력의 변화시)·

​​​​

[계산예]

Siroeco Fan #7 SS가 현재 운전중에 있지만 이 용량을 15%증가하고 싶다.

이 경우의 소음은 어떻게 되는가? (단, 현재의 소음을 78dB로 한다. )

[해석방법]상기 소음범칙 ①항에 의해

∴구하는 소음 추정값은 81.03dB

​​

​

d) 합성음에 의한 증감

소음을 발생하는 송풍기가 2대 이상 운전하고 있는 경우의 합성음은 계산도표를 이용하여 산출한다.

​

[계산예1]

85dB의 음과 82dB의 음이 합성될 때 합성음압 례벨은 A-B= 85-82 = 13 계산도표로부터 합성음압레벨 = 8.5+1.75 = 86.75dB로 된다.

[계산 예2]

동일 소음을 발생하고 있는 2대의 송풍기의 합성음의 증가 음량은 도표에 의해 그 차는 0이기 때문에 증음량은 3dB로 된다. 이것을 계산에 의해 구하는 경우는 다음 식에 의한다.

​

단위-S₁:장비대수(S=1), S₂:장비의 전대수

​

[계산 예3]

동일 소음을 발생하고 있는 3대의 송풍기의 합성음의 증가 음량은 2대일 때 3dB 크게되기때문에2대와 1대의차는 3dB 이고 표로부터 그 증음량은 3dB+1.75dB = 14.75dB로 된다.

​

​

f) 거리에 의한 감쇄

자유공간에 있어서 거리에 따른 음의 감쇄량

​

​

L₁=1m로한 경우 L₂감쇄량은 간단히 △dB≒20Log(L₂)

단위-L₁:소음측정점과 송풍기의 거리, L₂:소음을 구하는 점의 송풍기로부터의 거리

​

다. 진동시험

​

송풍기의 진동은 회전부분의 불균형과 장비가동시 발생하는 유체의 와류현상 또는 전동기와 연결조립 불량 등의 원인에 따라 발생한다.

– 유체역학적 원인 :

서어징(Surging : 일정주기로 송출압력 및 가스량이 변동하는 현상으로 닥트가 막힌 부분의확인필요)

헌팅(Hunting : 안정된 운전상태의 범위에 있어도 외부적인 요인으로 토출압력 및 풍량이 변동하는 현상)

– 기계적인 요인 : 날개의 언바란스, 가공불량(공각불량), 조립불량(센터링불량), 공통베이스(뒤틀림), 체결부위불량(Bolting)

– 설계상의 요인 : 강도불량(축, 케이싱, 날개 베어링베드), 베어링 선정불량, 얼팽창계수 적용치 불량

​​

a) KS B 6311중의 참고값

송풍기의 진동측정법은 KS에는 아직 없지만 보통은 베어링 부분의 진동진폭을 상하 수평 축방향에 대하여 측정하고 있다. 진동의 허용 추천값은 송풍기를 정반에 고정시켜 운전하는 경우 『KS B 6311』 에 있는 그림을 참고로 하고 있다. 비고 :원동기쪽의 진동이 송풍기에 영향을 미치기도 하므로 축이음에 대해서 는 주의할 괼요가 있다. 참고 : 전진폭 a(㎛)와 진동속도 V(mm/s)의 관계는 다음과 같다.

​​

w:각속도2πn/60(rad/s)

​​

*공장시험 및 현장시운전의 진동허용값[표8]

​

구분 공장시험 현지시운전 현재운전중 경고치 기초정반위 가설정반위 반진장치위 콘크리트위 철골구조물위 방진 장치위 콘크리트위 철골구조위 방진 장치위 공조용 기타 공조용 기타 허용값(mm/sec) 4 6 10 4 6 10 6 6 9 15 9

​​

라. 베아링 온도

송풍기의 베아링 온도는 KS B 6311에서 지정이 없는 경우는 주의 공기온도 보다 40℃이상 높아서는 안된다고 되어있다.

또는 최고온도 60℃를 넘지 않는 편이 좋으며 일반적으로 측정방법으로서는 베아링 housing 표면온도로 표시된다.

​​​

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