펌프 이상현상 대책

펌프 이상현상이란

펌프 이상현상은 흡입·토출 조건과 유속·압력 변화로 소음, 진동, 성능 저하, 파손을 일으키는 현상이다.

대표적으로 공동현상, 수격작용, 서징이 있다.

세 현상 모두 압력 변화가 핵심 원리다.

세 현상의 원인 비교

세 현상 모두 압력 변화가 원인이다.

캐비테이션은 흡입측에서, 수격작용은 토출 관로에서, 서징은 펌프와 계통 저항의 조합에서 생긴다.

발생 위치가 다르므로 대책도 위치에 맞춰 달라진다.

공동현상과 NPSH 판정

공동현상은 흡입측 압력이 그 온도의 포화증기압 이하로 떨어져 기포가 생기는 현상이다.

기포는 고압부에서 붕괴하며 소음, 진동과 깃 침식을 일으킨다.

판정은 계통이 제공하는 NPSHa와 펌프가 필요로 하는 NPSHr을 비교한다.

NPSHa는 계통 조건으로 계산하고, NPSHr은 제작사 성능곡선에서 얻는다.

계산 예제로 판정

예제로 캐비테이션 여부를 판정해 보자.

공식은 대기압 수두와 흡입 수두를 더하고, 흡입 손실수두와 증기압 수두를 뺀다.

대입해 얻은 NPSHa를 제작사 NPSHr과 비교하면 판정이 끝난다.

수격작용과 방지 장치

앞 문제 정답은 캐비테이션이 발생하지 않는 쪽이다.

수격작용은 관내 유속이 급변하며 생기는 압력파가 관로와 밸브, 펌프를 충격하는 현상이다.

압력 상승량은 Joukowsky식으로 근사하며, 유속 변화가 빠를수록 커진다.

그래서 부압은 공기실과 조압수조로, 고압은 역지밸브와 안전밸브로 막는다.

서징과 운전점

앞 문제 정답은 공기실이다.

서징은 양정이 유량 감소와 함께 올라가는 구간에서 운전할 때 생기는 현상이다.

유량과 토출압이 주기적으로 맥동하며 계통 전체가 흔들린다.

그래서 최소 유량을 확보하거나 재순환 밸브로 운전점을 상승 구간 밖으로 옮긴다.

헷갈리는 점과 정리

헷갈리기 쉬운 점을 먼저 짚는다.

세 현상을 같은 압력 변동으로 묶어 설명하면 감점이 된다.

캐비테이션 대책을 흡입 양정 감소 한 가지로만 쓰면 부족하다.

수격과 캐비테이션을 혼동하지 않는 것이 중요하다.

세 현상을 원인과 대책으로 나눠 정리하면 된다.