펌프 기술

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contents_img 펌프의 이상현상 

 

1) 공동현상((Cavitation, 케비테이션)

 

    • 펌프의 케베테이션이란 펌프 내부에서 어떠한 원인에 의하여 액체 온도의 포화증기압 이하로 압력 저하가 발생하면 기포가 발생하는데

      이러한 형상을 케비테이션이라 한다. 펌프의 경우 임펠라 입구 부분에서 유속이 증가하며 상대적으로 압력이 저하되면서 기포가 발생하

      는 경향이 크며, 발생된 기포는 고압부에 유입되어 급격히 붕괴되는 현상이 반복되며, 이 경우 펌프 성능 저하는 물론 기포붕괴에 따른

      충격으로 소음, 진동을 유발시키고 임펠라 등에 손상을 입혀 양수 불능에 이르는데 펌프 흡입조건의 불량한데서 발생함으로 설계, 시공

      단계에서부터 각별한 주의가 필요하다.

    • 일반적으로 물(Water)은 자연계(압력 1기압 기준)에서 100℃ 가 되면 끓지만, 압력이 저하하면 100℃ 이하에서 끓다가 압력이 더욱 낮아

      지면 상온에서 끓는 현상이 발생한다. 즉, 그 온도에서의 포화증기압 이하가 되면 물 내부에서 증발하여 기포가 발생하는 현상으로 높은

      산에서 물이 빨리 끓는 것과 같은 형상이다.

    • 이러한 현상은 펌프류에서는 해가 되지만, 해수를 담수화 하는 증발법에서는 낮은 온도에서 해수를 끓게 할 수 있어 경제적으로  대용량

       다단플래쉬법(MSF) 가능하게 하는 현상이기도 하다.

 

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(케베테이션에 의한 임펠러 파손)

 

 ♦ 현상  

   ① 소음진동 : 발생 기포가 고압부에 유입되어 급격히 붕괴되면서 소음진동 발생 

   ② 양정곡선 및 효율 곡선저하 :  곡선 저하는 비속도에 반비례 임펠러의 단수에 반비례하여 나타남.

   ③ 깃에 대한 침식 : 기포 붕괴시 기포체적이 급격한 붕괴로 기포 주위에서 유체 압력이 급격히 증가하여 깃 표면에 점 침식 발생

 

 ♦ 방지대책

   펌프의 케비테이션은  흡입조건의 불량한데서 발생함으로 설계, 시공  단계에서부터 다음과 같은 각별한 주의가 필요하다.

   ① 펌프 설치위치를 될 수록 낮게 하여 흡입 양정을 작게함.

   ② 유효흡입수두(NPSHav)를 필요흡입수두(NPSHre)보다 크게 할 것 (발생 한계조건 : NPSHav > NPSHre (1+α), α = 0.3m 이상)

   ③ 흡입관의 지름을 크게, 밸브, 이음류 등의 수를 최소화하여 손실수두를 줄인다.

   ④ 양흡입 펌프를 사용한다.

   ⑤ 케비테이션 발생조건의 경우에는 임펠러의 재질을 점 침식에 강한 재질로 한다.

   ⑥ 스톱밸브를 지양하고 슬르스 밸브 등을 사용하여 손실을 줄인다.

   ⑦ 캐비테이션이 이미 발생하고 있는 펌프의 경우는 흡입 측에 소량의 공기를 넣음으로써 소음과 진동을 최소화 할 수 있다.

 

2) 수격작용(Water Hammer, 워터 해머)

    • 워터 햄머는 비교적 긴 관로에서 액체를 이송하고 있을 때 정전 등으로 펌프 운전이 갑자기 멈추는 경우, 관성에 의하여 흐르는

      액체는 계속 흐르려 하지만 펌프 직후 액체는 에너지가 약해져 멈추려 한다. 이에 따라 펌프의 와류실에는 압력강하가 발생하

     여 역류가 발생하게 되면 급격한 압력강하와 상승이 압력파 현상으로 반복 발생되다 소멸된다. 

 

 ♦ 현상 압력파에 의하여 소음진동과 함께 관파손 등 발생  

 

 ♦  방지대책 : 급격한 압력강하 및 상승을 예방

    • 압력강하 억제  

      ① Surge Tank(조압 수조)를 설치하여 축척된 에너지를 발출 또는 관내 에너지를 흡수

      ② 관경을 크게하여 유체의 유속을 줄이고 관성력을 작게한다.

      ③ 펌프에 플라이휠을 붙여 관성효과를 이용 회전수와 관내의 유속 변화를 느리게 한다.

    • 압력상승 억제

      ①  전동기는 역회전으로 문제 없는 경우 체크밸브를 쓰지 않고 유체을 역류시킨다

      ② 역류가 일어나기 전에 강제로 신속하게 밸브를 닫아 압력상승을 최소화 한다.

      ③ 안전밸브를 설치하여 유체를 일부 배출시킨다.

 

3) 맥동(Surging)현상

    • 써징현상은 펌프 특성(H-Q) 곡선이 오른쪽 위로 향하는 산(山)형 구배 특성을 가지는 펌프에서 압력계 눈금이 큰 진폭의 주기

       적으로 발생하며, 흡입과 토출 배관의 주기적으로 진동과 소음(숨찬 호흡)을 유발한는 현상을 말한다. 

 

 ♦ 발생 조건 : 아래 조건이 동시에 갖추어졌을 때에 발생

  ① 특성(H-Q) 곡선이 오른쪽 위로 향하는 산(山)형 구배 특성을 가지고 있다. 

  ② 펌프 토출관로가 길고, 배관 중간에 수조가 있거나 또는 기체 상태부분(공기 모여있는 부분)이 있는 경우

  ③ 토출량을 조절하는 밸브 위치가 수조 또는 기체 상태부분(공기 모여있는 부분)의 후방에 있는 경우 

    

 ♦ 방지대책

  ① 회전차나 안내깃의 형상치수를 바꾸어 양정곡선이 하향 구배 특성인 펌프를 채용한다.

  ② 배관중에 수조 또는 기체 상태부분(공기 모여있는 부분)이 존재하지 않도록 배관한다.

  ③ 유량조절 밸브 위치를 펌프 토출측 직후에 위치시킨다. 

 

~~~  계속 작성 중 임다. ~~~~

 

 

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