펌프 공동현상 방지

공동현상이란

펌프 공동현상은 흡입부 국부 압력이 증기압 이하로 떨어져 기포가 생기는 현상이다.

기포가 고압부에서 붕괴하며 성능 저하, 소음, 진동, 침식을 일으킨다.

이 현상은 설계 단계의 흡입 조건 검토와 현장 진단에 직결된다.

발생 과정

펌프 입구 압력이 낮아지면 국부 압력이 증기압 이하로 떨어진다.

그러면 기포가 생기고, 기포는 유동을 따라 토출측으로 이동한다.

기포는 고압부에서 응축되며 붕괴하고, 충격파와 미세 제트가 표면을 깎는다.

이 과정이 공동현상이다.

NPSH 판정

공동현상 발생 여부는 NPSHa와 NPSHr 두 값의 비교로 판단한다.

NPSHa는 입구의 전압 수두에서 증기압 수두를 뺀 값이다. 설비 조건으로 정해진다.

NPSHr은 펌프 제작사가 시험으로 정하는 값이다. 보통 양정이 3% 떨어지는 점으로 정의된다.

NPSHa가 NPSHr보다 커야 공동이 억제된다. 설계에서는 여유를 두어 NPSHa를 충분히 크게 잡는다.

방지대책

앞 문제의 정답은 공동 발생이다. NPSHa가 NPSHr보다 작기 때문이다.

대책은 흡입 조건을 개선하거나 운전 조건을 바꾸는 두 방향이다.

설치 위치를 낮추고 흡입관 관경을 키우면 NPSHa가 커진다.

회전수를 낮추면 NPSHr이 줄어든다. 편심 리듀서는 공기 고임을 막는다.

헷갈리는 점

공동은 흡입측 국부 압력이 증기압 이하로 떨어져 생긴다.

토출측 압력 저하로 쓰는 것이 가장 흔한 실수다.

기포는 토출측 고압부에서 붕괴하며 손상을 일으킨다는 순서를 함께 쓴다.

회전수가 오르면 NPSHr이 커지고, 수온이 오르면 증기압이 올라 위험이 커진다.

정리

공동현상은 흡입측 국부 압력 저하에서 시작되는 현상이다.

판정은 NPSHa가 NPSHr보다 커야 한다는 기준으로 한다.

방지는 NPSHa를 키우거나 NPSHr을 낮추는 방향으로 한다. 설계 여유 확보가 핵심이다.