게시판 > 질답게시판 > 임펠라의 사이즈, 속도에 의한 펌프 고장 질의

스테파노 Stefano

24-05-08 12:30

(1) 동일 유량이라고 해도 Impeller Diamger가 큰경우 Pump Impeller 내부 원심방향 및 원주방향 선속도가 빠르고 동일 Imperller인 경우라도 회전수가 빠른경우 이들 속도도 증가합니다. 속도가 빨라지면 동압은 증가하나 정압이 낮아져 Cavitation을 유발할 가능성이 있습니다. 이 현상은 Bernoulli 원리에 의한 현상이고 Cavitation은 펌프내 특정위치에서 정압이 증기압보다 낮아지기 때문에 액이 증발하기 때문에 일어납니다.

원주방향 속도는 vr =π D N ............................................(1) <--동일용량에 Impeller 직경(D)이 크면 원주속도 커짐
Impeller Eye Suction Nozzle 입구속도 vs = 4Q/(πd^2) ---(2) <--동일용량(Q)에 연결관경(d)가 작으면 흡입속도 커짐

(2) Impeller 회전하면 마찰열이 발생하지만 유체가 흐르고 있는 유량에 해당하는 유체의 온도를 상승시킬 정도의 열을 발생시키지는 않습니다. 펌프의 모터의 경우 정격출력 소요동력 이상의 용량의 모터를 부착하고 또 모터회전시 부하가 많이 걸리게 되면 과부하 차단기가 동작하기 때문에 모터가 소손되는 경우는 거의 없습니다.

(3) Pump의 Cavitation문제는 대부분 Pump 선정의 문제라기 보다 Suction System 조건에의해 발생합니다.

스테파노 Stefano

24-05-08 12:31

펌프 Cavitation의 이유와 방지 방법에 대해 잘설명된 곳이 아주 많은데 그중 하나인 이곳을 참고해 보세요.
chrome-extension://efaidnbmnnnibpcajpcglclefindmkaj/https://www.xylem.com/siteassets/support/case-studies/case-studies-pdf/cavitation-white-paper_final-2.pdf

이재희 jadelee123

24-05-08 13:07

감사합니다 주신 답변 및 참고자료 통해 좀 더 고민해보겠습니다.

이재희 jadelee123

24-05-08 15:36

스테파노님 혹시 첫번째 회신 마지막 문장 "대부분 Pump 선정의 문제라기 보다 Suction System 조건에의해 발생합니다." 에서 Suction System이라 함은 펌프 인입측으로 도입되기까지의 길이 혹은 피팅 수량 등의 조건을 의미하는지 여쭙고 싶습니다.

스테파노 Stefano

24-05-09 14:44

(1) 맞습니다.
Pump 입구에 연결된 Suction Tank/연결파이프와 각종 배관 연결부품/여과기/밸브등에서,
펌프흡입탱크에 걸리는 (대기압 포함)압력과 액면 높이에 따른 정압으로부터 배관및 여과기 등에서 걸리는 압력손실을 빼주고 해당 유체의 증기압을 뺀 압력이 +값이고 게다가 (1~2m 정압에 해당하는)어느정도의 여유치를 가져야 되지만,
그렇지 않으면 유체의 일부가 증발하여 기포를 만들기 때문에 발생하는 일입니다. 흡입 측 저항이 중요하다는 뜻입니다.

(2)이를 방지하기위해 운전 중 가장 쉽게 해결하는 방법은 1) 액면 높이를 높게 유지하는 것 2)액의 온도를 낮게 유지하는 것이고,
설계과정에서는 1) 탱크 설치 높이를 높여주는 것 2)흡입 관경을 키워주는 것 3) 흡입관의 길이를 짦게하고 4)배관 부품을 최소로 하는 방법이 있습니다.

(3)설계과정에서 이를 점검하는 방법이 바로 펌프 흡입측 연결부 위치에서 NPSH(Net Positive Suction Head)를 계산해 보는 것입니다. 여기서 "Net"라는 의미는 대기압을 포함하고 유속에 의한 동압등도 포함한다는 뜻입니다.

펌프를 놓을 때 (펌프의 회전수나 임펠라 직경을 가리지 않고) 구입한 펌프가 요구하는 NPSH보다 큰 값이 되도록 하면서 1~2m 여유치를 가지면 거의 문제가 발생하지 않습니다. 그러나 펌프 읍입관에 공기가 채워져 있다거나 NPSH 여유치가 없으면 반드시 Cavitation 문제로 소음 진동 현상, 펌핑이 되지 않는 문제, 펌프가 파손되는 문제등이 발샐할 수 있습니다.

(4) 펌프 선정시 조심스런 액체는 1)액의 온도가 아주 높아 거의 비점가까이 되는 경우, 2)점도가 커서 관내 흐름저항이 아주 큰 경우, 3)슬러리, 섬유 상태의 유체, 4)부식성이 큰 물질, 5)초고압이 필요한 경우 6) 대용량 펌프 입니다.

1), 2)의 경우가 NPSH에 관심을 많이 둬야 하는 경우(가끔 특수 펌프 필요), 3)과 4)는 마모와 부식을 고려해서 재질과 Impeller 형태 고를 때 주의해야 하고 5), 6)은 특수형태의 펌프 선정이 필요합니다.

(2)이를 방지하기위해 운전 중 가장 쉽게 해결하는 방법은  1) 액면 높이를  높게 유지하는 것 2)액의 온도를 낮게 유지하는 것이고, 
설계과정에서는 1) 탱크 설치 높이를 높여주는 것 2)흡입 관경을 키워주는 것 3) 흡입관의 길이를 짦게하고 4)배관 부품을 최소로 하는 방법이 있습니다.

(3)설계과정에서 이를 점검하는 방법이 바로 펌프 흡입측 연결부 위치에서 NPSH(Net Positive Suction Head)를 계산해 보는 것입니다.  여기서 "Net"라는 의미는 대기압을 포함하고 유속에 의한 동압등도 포함한다는 뜻입니다.

펌프를 놓을 때 (펌프의 회전수나 임펠라 직경을 가리지 않고) 구입한 펌프가 요구하는 NPSH보다 큰 값이 되도록 하면서 1~2m  여유치를 가지면 거의 문제가 발생하지 않습니다.   그러나  펌프 읍입관에 공기가 채워져 있다거나  NPSH 여유치가 없으면 반드시 Cavitation 문제로 소음 진동 현상, 펌핑이 되지 않는 문제, 펌프가 파손되는 문제등이 발샐할 수 있습니다.

(4) 펌프 선정시 조심스런 액체는 1)액의 온도가 아주 높아 거의 비점가까이 되는 경우,  2)점도가 커서 관내 흐름저항이 아주 큰 경우,  3)슬러리, 섬유 상태의 유체,  4)부식성이 큰 물질,  5)초고압이 필요한 경우 6) 대용량 펌프 입니다.

1), 2)의 경우가 NPSH에 관심을 많이 둬야 하는 경우(가끔 특수 펌프 필요), 3)과 4)는 마모와 부식을 고려해서 재질과 Impeller 형태 고를 때 주의해야 하고 5), 6)은 특수형태의 펌프 선정이 필요합니다.

이재희 jadelee123

24-05-10 09:47

감사합니다 스테파노님 확실히 Suction System이 문제가 되어 보이긴 하지만 현장 변경이 어렵기 때문에 다른 여러 방안을 생각중입니다.

스테파노님이 답변주신 참고 사이트를 읽어봤는데 Cavitation 해결 방안 중 NPSHr이 더 낮은 펌프로 교체하는 옵션이 있습니다.
이는 어떤 기준으로 더 낮은 펌프로 교체한다는 의미인지 명확하지 않아서 궁금합니다.

펌프 A, B가 각각 있습니다. (A모델이 B모델보다 사이즈가 큰 펌프)
펌프 A와 펌프 B 둘다 NPSHa > NPSHr * 1.3 기준을 만족합니다.

그러나 사이즈가 큰 펌프, 즉 A모델에 Cavitation이 일어났습니다
펌프사 카탈로그를 봤을때 동일 공급 유량일때 펌프 A NPSHr : 약 1.00 펌프B NPSHr : 약 0.8 입니다.

다시 서론으로 돌아와서 참고 사이트의 펌프의 NPSHr를 더 낮은 펌프로 교체한다는 옵션이 있다고 했는데 저 차이가 유의미한가요 ?

스테파노 Stefano

24-05-10 17:07

우선 NPSHr 로 제시한 1.00, 0.8의 단위가 무엇입니까? 또한 현재 계산된 NPSHa의 값과 단위는 얼마입니까?
NPSHr 값은 대부분 3~8m가 보통입니다.

이재희 jadelee123

24-05-14 10:45

안녕하세요 제시된 NPSHr 및 게산된 NPSHa의 단위 둘다 m입니다.

스테파노 Stefano

24-05-15 22:24

NPSHr 1.00, 0.8 m인 펌프 Maker와 Model 명을 소개해 주세요

이재희 jadelee123

24-05-16 10:00

안녕하세요 innomag NGM 시리즈입니다 !

스테파노 Stefano

24-05-17 14:50

해당 Pump의 NPSH 값이 유난히 낮은데 필자의 경험으로는 그리 낮은 NPSHa를 요하는 펌프를 구매한 경험이 없습니다. 따라서 NPSHa 값을 정확히 계산한 결과를 가지고 해당 펌프Maker에 문의하여 해결해 보기 바랍니다.