올바른 유압 유체 선택: 펌프 효율성과 수명 보장

펌프는 단순히 잘못된 유형의 유압 유체가 사용되었다는 이유만으로 비효율적이 되거나 심지어 파멸적으로 고장날 수 있습니다. 귀하의 유압 펌프에 적합한 유체 종류를 사용하고 있는지 어떻게 알 수 있을까요? 그 답은 펌프 유형, 최대 작동 온도, 최대 작동 압력, 심지어 펌프 실 재료 유형 등 여러 요인에 달려 있습니다.

유압 유체

유압 유체(때때로 유압 오일이라고도 함)는 유압 시스템과 그 개별 구성 요소(펌프 포함)에서 여러 목적을 수행할 수 있습니다. 이러한 목적은 다음과 같습니다.

• 에너지 전달
• 열 발산
• 부식 방지
• 유압 시스템 내 구성 요소 윤활

대부분의 경우 가장 중요한 요소는 유체가 에너지를 전달하는 능력이지만, 펌프 내에 너무 많은 열이 갇히거나 내부 구성 요소가 부식되거나 내부 구성 요소 표면 손상을 방지할 만큼 충분한 윤활이 없으면 그 능력이 손상될 수 있습니다.

펌프에 유압 유체가 중요한 이유

유압 펌프는 모든 유압 시스템의 심장이며, 잘못된 유체 선택은 펌프의 성능과 수명에 심각한 영향을 미칠 수 있습니다. 사실, 펌프에 부적합한 유체 사용은 시스템 전체에 연쇄적 문제를 일으킬 수 있는 파멸적 고장으로 이어질 수 있습니다. 잘못된 유체 선택으로 인해 발생할 수 있는 문제들은 다음과 같습니다.

• 과도한 열 발생
• 슬러지 및 바니시 형성
• 침식 및 과도한 표면 마모
• 구성 요소 수명 단축
• 시스템 효율의 현저한 저하

펌프가 이러한 증상 중 하나를 보인다면 더 적절한 유압 유체를 조사해볼 때일 수 있습니다.

유압 유체의 핵심 특성

시스템용 유체를 선택할 때 특정 애플리케이션에 어떤 특성이 중요한지 아는 것이 중요합니다. 유압 유체의 가장 중요한 특성에는 점도, 윤활성, 열적 특성, 인화성, 안정성, 발포성이 포함됩니다.

점도

점도는 유체의 흐름에 대한 저항 척도로, 꿀은 높은 점도, 물은 중간 점도, 대부분의 기체는 매우 낮은 점도를 보입니다. 온도와 밀접한 관련이 있으며, 유압 유체는 온도가 떨어지면 더 점성이 높아집니다.

유압 유체 점도가 너무 높으면 유체 움직임에 대한 저항 극복에 수반되는 손실 때문에 시스템이 효율적으로 작동하지 않습니다. 또한 시스템 내 구성 요소가 완전히 윤활되지 않아 손상이 발생할 수 있습니다. 그러나 점도가 너무 낮아도 윤활 문제가 있을 수 있고 유체가 에너지를 전달하는 데 덜 효과적입니다.

윤활성

좋은 유압 유체는 시스템 내에서 윤활제 역할을 하여 중요한 표면을 손상으로부터 보호하고 금속 대 금속 접촉을 방지합니다. 경우에 따라 유압 시스템이나 펌프가 고압 하에서 윤활성을 유지하기 위해 첨가제가 포함된 유압 유체를 필요로 할 수 있습니다.

열적 특성

시스템의 예상 작동 온도 범위를 염두에 두어 유압 유체가 안정적으로 유지되고 원하는 점도를 유지할 수 있도록 하는 것이 매우 중요합니다. 이는 특히 온도가 영하로 떨어질 때 옥외 온도에 노출된 장비에서 중요한 이슈가 될 수 있습니다. 또한 유체는 압력 강하와 마찰로 발생하는 열을 발산할 수 있어야 합니다.

인화성

폭발성 또는 고인화성 환경에서 사용하려면 유압 유체는 높은 인화점(flashpoint)을 가져야 합니다. 인화점은 유압 유체가 공기 중에서 점화할 만큼 충분한 증기를 방출하는 온도입니다. 그러나 유압 유체가 미세한 오일 미스트를 생성할 만큼 충분히 높은 압력으로 방출되면 쉽게 점화될 수 있다는 점도 명심하십시오. 인화성이 이슈인 경우 유압 유체는 비석유 기반이거나 다량의 물을 함유해야 합니다.

안정성

이상적으로 유압 유체는 비휘발성이어야 합니다. 극한 압력 변동, 넓은 작동 온도 범위, 심지어 장기 보관 중에도 물리적, 화학적으로 안정적으로 유지되어야 합니다.

발포성

유압 유체의 또 다른 잠재적 이슈는 발포(foaming)입니다. 이는 유압 유체가 갇힌 가스를 방출할 때 발생합니다. 발포는 시스템 온도 상승과 가스 방출에 따른 유압 유체 손실을 초래할 수 있습니다.

유압 유체 유형

유압 유체에는 수계, 석유계, 합성유라는 세 가지 기본 유형이 있습니다. 각 유형은 특정 애플리케이션에 이상적인 고유한 특성을 가집니다. 또한 환경에 영향을 줄 수 있는 애플리케이션에 선호되는 유체도 있습니다.

수계

가장 오래된 유압 유체 유형은 수계이지만, 현대에는 다른 유형만큼 널리 사용되지는 않습니다. 물이 윤활에는 덜 효과적일 수 있지만, 화재 가능성이 주요 우려 사항인 상황에는 이상적입니다. 가격 면에서 수계 유체는 합성유보다 저렴하지만 여전히 석유계 유체보다 비쌉니다.

석유계

석유계 유체는 수계 유체보다 훨씬 더 흔히 사용되며 합성유보다 저렴한 대안입니다. 석유 제품이 어떻게 가공되었는지에 따라 다양한 유형의 석유계 유체가 구분됩니다.

• Group I: 용매 중성 광유에서 생산
• Group II: 수소처리된 베이스 오일로 구성
• Group III: 수소분해된 베이스 오일로 구성

더 높은 베이스 오일 그룹은 더 나은 내식성, 안정성, 윤활성을 제공하여 유압 펌프 수명 연장에 도움이 됩니다. 더 높은 비용의 합성유와 같은 성능 수준을 제공하지는 않을 수 있지만, 첨가제 포함으로 특성이 향상됩니다. 그러나 석유계 유압 유체의 한 가지 이슈는 슬러지 축적 경향으로, 이는 유압 펌프의 성능과 효율을 저해할 수 있습니다.

첨가제는 석유계 유체의 약 1% 이하를 차지하지만 유압 유체 성능에 엄청난 영향을 미칩니다. 주요 첨가제 패키지 구성 요소에는 항산화제, 마모 방지제, 발포 억제제, 점도 조절제, 녹 방지제가 포함됩니다.

합성유

합성 유압 유체는 인공적으로 제조되어 고성능 특성을 제공하도록 특별히 설계되었으며, 인화성 환경에서도 잘 작동합니다. 이 유체들은 가장 비싸지만, 극한 온도 변화와 고압에 노출될 때 다른 유형의 유압 유체보다 더 잘 작동합니다. 그러나 석유계 및 수계 유체와 달리 특정 실 재료와 호환되지 않을 수 있고 독성이 있을 수 있습니다.

유압 유체와 펌프 유형

세 가지 가장 흔한 펌프 유형은 기어, 베인, 피스톤입니다. 각 펌프의 필요 조건은 약간씩 다릅니다.

기어 펌프

기어 펌프는 펌프 기어 하우징 내벽과 맞물리는 기어 톱니 사이의 갇힌 공기 부피 사이에 유체를 압축하여 작동합니다. 보통 내부형과 외부형으로 분류되며, 내부 기어 펌프가 더 신뢰성이 높습니다. 또한 내부 기어 펌프는 짧은 기간 동안 드라이 런(dry run)이 가능합니다. 대부분의 기어 펌프는 최대 온도 158°F(70°C), 압력 500 psi(약 34.5 bar)를 처리할 수 있는 유체가 필요합니다. 기어 펌프는 최대 온도 140°F(60°C)에서 ISO VG 점도 15~32, 최대 온도 158°F에서 32~68인 유체와 가장 잘 작동합니다.

베인 펌프

베인 펌프에서는 슬롯이 있는 로터가 캠 링에 대해 편심하게 장착된 샤프트에 장착되어 베인 챔버를 생성합니다. 배출 측 베인 챔버는 부피가 감소하여 유체를 밀어내고, 흡입 측은 부피가 증가하여 유체를 끌어들입니다. 작동 압력 500 psi인 베인 펌프의 경우 ISO VG 점도는 15~22 범위일 수 있습니다. 최대 작동 압력이 약 1000 psi(약 69 bar)일 때 점도는 최대 작동 온도에 크게 의존합니다. 104°F(40°C)까지의 작동 온도에서는 점도가 10~15 사이여야 하며, 104~140°F(40~60°C) 사이에서는 권장 점도가 15~32입니다. 최대 작동 온도가 158°F(70°C)에 도달할 것으로 예상되면 22~46 정도의 더 높은 점도 유체가 강력히 권장됩니다.

피스톤 펌프

피스톤 펌프는 베인이나 기어 펌프보다 훨씬 더 높은 압력 수준을 달성할 수 있고 약간 더 복잡합니다. 500 psi 정도의 저압과 158°F(70°C)까지의 온도에서 점도는 15~22 정도여야 합니다. 중고압(약 4,250 psi, 약 293 bar)의 경우 점도는 베인 모터의 경우와 마찬가지로 온도에 크게 의존합니다.

요약

기어 펌프가 매우 인화성 환경에서 사용되지 않는 한, 석유계 또는 합성 유체 중 어느 쪽이든 잘 작동할 것입니다. 유체 점도(유압 유체 선택에 관여하는 가장 중요한 요소 중 하나)는 온도와 압력 양쪽에 크게 의존하며, 저온 작동 조건에는 저점도 유체가 필요합니다. 또한 유체는 펌프에 사용된 실과 화학적으로 호환되어야 합니다. 이는 일반적으로 합성 유체 사용과 관련된 문제입니다.

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