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  펌프 유량 문제로 질의 드립니다.
  글쓴이 : 얄리이   고유ID : osryong     날짜 : 19-04-05 10:58     조회 : 122    
   제목 없음.png (20.1K), Down : 7, 2019-04-05 10:58:59
신규 설비 운전 중에 펌프의 유량이 안나와서 이렇게 질의 드립니다.
유량이 안나오는 문제점이 무엇인지, 더 확인해야 하는 부분이 있는지 궁금합니다.
1. 펌프종류 및 사양
- 수직형 원심 다단 펌프
- Actual calculated flow : 106 m3/h
- Resulting head : 30.04m
- NPSH : 4.27m
2. 사양유체 : Water
3. 문제점 및 운전상태
- 첨부된 개략도와 같이 구축되어진 구조에서 펌프 구동 시 유량이 1시간에 걸쳐 초기 31kg/s(약 112m3/h)에서 20kg/s(약 72m3/h)까지 점점 떨어집니다.
- 열교환기 전단에 설치되어 있는 압력, 온도값을 보니 온도 변화는 없으며 압력은 초기 0.7barg에서 0.5barg까지 떨어집니다.
- 펌프 출구측 압력이 떨어질수록 유량은 늘어 나는 것으로 이해하고 있지만 현재 압력이 떨어질때 유량도 같이 떨어지고 있는 상황 입니다.
- 토출측 압력확보가 안되어 이러한 현상이 일어날 수 있을 것 같아 열교환기 전단까지의 압력을 3barg 까지 올려보았으나 압력이 올라갈 수록 유량은 떨어졌습니다.
- 펌프 전단의 압력은 13도에서 0.08barg 이상으로 계속 유지되고 있습니다.
- 펌프메이커에 문의 결과 토출측 배관선정이 커서 유량이 떨어 질 수 있다고 하는데 여기에 대한 근거는 제시를 못하고 있는 상황 입니다.
- 현재 선정된 펌프 입출구 배관은 150A이며 펌프 토출측 유량 106m3/h 기준으로 유속은 1.577m/s이지만 메이커에서는 80A로 이때 유속은 6.166m/s가 나옵니다.


스테파노 Stefano   19-04-05 13:26
(1) 우선 펌프 사양이라고 쓰여있는 곳에  Calculated Actual Flow,  Resulting Head, NPSH가  요구규격인지,  시험결과치인지 구별이 되지 않습니다.    이들의 의미를 먼저 설명해 주세요..  NPSH의 경우에도 Pump 요구치인지, 현장조사시 계산해본 결과인지 추가 설명바랍니다.

(2) 펌프 메이커가 원인을 알고 있을 터인데 그들에게 상황을 진단해 달라고 하는 것이 필요합니다. 

참고로... 토출배관이 크기 때문에 유량이 떨어진다고 이야기 했다는 것은 정보가 잘못 전해진 것으로 봅니다.  토출배관이 큰경우 유속이나 차압(압력손실)이 낮아질 수는 있지만 유량과는 무관합니다.

(3) 질문의 내용중.. 처음에는 정격 유량이 나오다가 시간이 감에 따라 유량이 떨어진다는 것으로 봐서 냉각수 온도가 올라감메 따라 유량이 크게(초기값기준 36% 정도) 줄어드는 현상만으로 진단하자면.. 현장에서 유지되는 NPSH값이 펌프가 필요로하는 NPSH에 비해 못미치기 때문인 것으로 보입니다.   

따라서 다음사항을 하나씩 점검해 보도록 하세요.

1) Pump 토출밸브를 완전히 열어두고 운전하고 있지 않은지 또 이때의 펌프 모터의 전류는 크게 증가하지 않았는지?
2) 냉각탑에서 Pump까지의 거리가 아주 멀다거나  Suction Filter가 막히지나 않았는지 
3) 펌프기동에 의해 냉각수가 배관 및 장치를 채우면서 냉각탑 액면이 크게 낮아져 있지는 않은지? 
4) 펌프의 배출압력기가 크게 흔들리거나, 펌프에서 소음이 많이 나지 않는지?
5) 펌프의 배출압력을 거의 닫아두고 운전할 때 배출압력이 얼마나 올라갈 수 있는지?

위에서 점검사항 5)를 제외하고는 모두 Pump Suction측 NPSH문제 여부를 점검하는 내용들입니다.
     
얄리이 osryong   19-04-08 10:11
(1) 우선 펌프 사양이라고 쓰여있는 곳에  Calculated Actual Flow,  Resulting Head, NPSH가  요구규격인지,  시험결과치인지 구별이 되지 않습니다.    이들의 의미를 먼저 설명해 주세요..  NPSH의 경우에도 Pump 요구치인지, 현장조사시 계산해본 결과인지 추가 설명바랍니다.
=> 펌프사양으로 작성된 부분은 메이커에서 제시된 값입니다.
현장에 설치된 조건으로 NPSHa를 계산한 결과 9.2m로 메이커에서 제시된 값(4.27m)이 만족되는 것으로 판단하였습니다.
참고로 NPSHa계산은 아래와 같이 수행 하였습니다.

NPSHa=Ha(10.2m)+Hs(0.6m)-Hv(0.15m)-Hf(0.95m)-Hs(0.5m)

Ha : 대기압 수두
Hs : 유체 수면에서 펌프 중심과의 높이차 (최소 유체수면이 위로 600mm에 위치하므로 양수값으로 취함)
Hv : 유체의 포화증기 압력을 수두로 표현 (13도에 대한 Water의 증기압은 0.015bar이므로 0.15m 값을 취함)
Hf : 흡입배관의 마찰손실 (배관길이 2m, 스트레이너 1ea, Gate Valve 1ea를 고려함)
Hs : 안전율 0.5m 적용


(2) 펌프 메이커가 원인을 알고 있을 터인데 그들에게 상황을 진단해 달라고 하는 것이 필요합니다. 

참고로... 토출배관이 크기 때문에 유량이 떨어진다고 이야기 했다는 것은 정보가 잘못 전해진 것으로 봅니다.  토출배관이 큰경우 유속이나 차압(압력손실)이 낮아질 수는 있지만 유량과는 무관합니다.
=> 현재 펌프메이커에는 공식적으로 상황 진단을 요청한 상황이며, 아직 회신은 받지 못한 상황 입니다.

(3) 질문의 내용중.. 처음에는 정격 유량이 나오다가 시간이 감에 따라 유량이 떨어진다는 것으로 봐서 냉각수 온도가 올라감메 따라 유량이 크게(초기값기준 36% 정도) 줄어드는 현상만으로 진단하자면.. 현장에서 유지되는 NPSH값이 펌프가 필요로하는 NPSH에 비해 못미치기 때문인 것으로 보입니다.   
=> 냉각수 온도에 대한 변화는 없었으며 유량이 줄어 들면서 토출 압력이 같이 줄어드는 현상이 보였습니다. 배관의 Leak 부분도 다시 확인 하였으나 문제가 없었고 NPSH값은 상기 (1)과 같이 메이커에서 제시한 사양 기준으로는 문제가 없는 것으로 판단 하였습니다.


1) Pump 토출밸브를 완전히 열어두고 운전하고 있지 않은지 또 이때의 펌프 모터의 전류는 크게 증가하지 않았는지?
=> 모터 전류는 체크하지 못했었는데 한번 체크하여 전류의 변화 추이를 보도록 하겠습니다.

2) 냉각탑에서 Pump까지의 거리가 아주 멀다거나  Suction Filter가 막히지나 않았는지 
=> 냉각탑에서 Pump까지 거리는 배관 길이만 2m이며, Suctuon Filter(Y-Strainer)는 신규 설비다 보니 따로 점검은 안했지만 냉각탑 수질로 보아 문제가 없다고 판단 하였습니다.

3) 펌프기동에 의해 냉각수가 배관 및 장치를 채우면서 냉각탑 액면이 크게 낮아져 있지는 않은지? 
=> 이 부분 역시 Vortex 현상과 수면 위치 변화를 같이 보았으나 문제가 없었습니다.

4) 펌프의 배출압력기가 크게 흔들리거나, 펌프에서 소음이 많이 나지 않는지?
=> 펌프의 배출 압력과 펌프의 이상 소음 및 진동은 없었습니다.

5) 펌프의 배출압력을 거의 닫아두고 운전할 때 배출압력이 얼마나 올라갈 수 있는지?
=> 배출 압력은 3 barg 까지 올려 보았으나 메이커 사양서에서 제시된 Head(30.04m) 값을 기준으로 더이상은 올려 보질 못했습니다.


이렇게 관심 가져 주셔서 감사합니다.
알려주신 부분을 다시 한번 점검해보도록 하겠습니다.
Stefano    19-04-08 11:26
여러 정황으로 봐서 성능이 나타나지 않을 이유가 별로 없어보이는데.. 다음 순서로 정밀점검해 보도록 하세요.

(1) 펌프 성능곡선 상에서 유량 106m3/h 일때의 압력(Head)이 얼마이고 펌프 동력이 얼마인지? 
    1a) 유량 106 m3/h에서 펌프의 Head가  크게 부족하지 않은지? 즉  펌프선정에 문제가 없었는지 확인
    1b) 펌프와 모터 효율을 고려하여 필요한 동력에 비하여 부착된 모터의 용량이 부족하지 않은지

(2) Pump 배출밸브를 거의 닫아둔 상태에서의 Head를 점검해 보고 밸브를 열면서 유량변화와 Head 및 모터전류를 점검
    2a) 밸브를 거의닫아 운전하다가 밸브를 열어 유량이 늘면서 Head가 요구치보다 크게 줄어들면 펌프 Head 부족
    2b) 유량증가시 모터전류가 정격전류보다 크게 늘어나는 경우 모터 용량이 부족한 것으로 판단.

(3) 펌프 기동시에는 Pump Suction 측으로 Vortex가 생기지 않다가  펌프흡입이 계속되면서 Vortex가 나타나는 것이 아닌지 점검 
    3a) Vortex 현상은 흡입구나 탱크의 형상에 따라서 발생하는 유형이 달라질 수 있으므로 면밀히 관찰 필요.
    3b) 액면이 항상 낮게 유지되는 경우라면 Vortex Breaker를 달아두는 것이 안전.

(4) 펌프공급업체의 진단이 궁궁합니다.
낭만고양이 kornight   19-04-08 15:31
메이커에서 제시한 NPSH 4.27m 가 Required 값인지, abailable 값인지요?

그리고, 그림을 보면 Cooling Tower의 head가 600mm 밖에 안되는 것으로 나와있는데, 이 때의 liquid level이 운전 중 변하는지 그대로인지(즉, 충분한 양의 water가 System 내에 있는지) 확인해 보시고, 특히 운전 중이지 않을 때에는 Level이 600mm까지 올라 와있다가, 운전하게 되어 Water가 순환하기 시작하면 계 내의 부피에 의해 CT 내(Pump Suction측) Water 양이 줄어들다가 어느 시점에 바닥을 보이지 않는지도 같이 확인해 보시기 바랍니다.

액면이 Pump Suction에 비해서 600mm의 차이밖에 없다면, CT의 Outlet측 Nozzle 위치를 고려하면 CT 내부에 있는 Water의 양이 워낙 적어서, Pump 가동 시 부족 현상이 생기는게 아닐까 하는 의심이 듭니다.
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