2-3. 펌프에 대하여 다음을 각각 설명하시오. 1) 펌프(냉·난방, 급수)의 점검항목 및 점검내용 7가지(기계설비유지기준의 기계설비성능점검 대상) 2) 공동현상(Cavitation)

1) 펌프(냉·난방, 급수)의 점검항목 및 점검내용 7가지(기계설비유지기준의 기계설비 성능점검 대상)

「기계설비 유지관리에 관한 법률」에 따른 기계설비 성능점검 대상 펌프의 구체적인 점검항목 및 내용은 해당 법률 및 관련 기준을 참조해야 합니다. 하지만 일반적으로 냉난방 및 급수 펌프의 성능 점검 시 중요하게 다루어지는 7가지 항목과 내용은 다음과 같습니다.

1. 펌프의 작동 상태 및 소음·진동:
   • 점검항목: 운전 중 소음 발생 여부, 비정상적인 진동 유무, 정상적인 회전 여부
   • 점검내용: 펌프 가동 시 평소와 다른 이상 소음(마찰음, 충돌음, 고주파음 등) 발생 여부 청취, 펌프 본체 및 배관의 과도한 진동 여부 확인, 펌프 축의 회전 방향 및 속도 점검
2. 펌프의 누수 상태:
   • 점검항목: 펌프 본체, 배관 연결부, 축 밀봉부(Packing 또는 Mechanical Seal)에서의 누수 여부
   • 점검내용: 펌프 주변 바닥의 물기 확인, 배관 연결부의 누수 흔적 점검, 축 밀봉부에서의 물방울 또는 지속적인 누수 여부 확인
3. 펌프의 압력 및 유량:
   • 점검항목: 펌프 흡입 및 토출 측 압력, 실제 토출 유량
   • 점검내용: 설치된 압력계를 통해 흡입 및 토출 압력 측정 및 설계 값과 비교, 유량계를 통해 실제 토출 유량 측정 및 설계 값과 비교 (필요시 성능 곡선 활용)
4. 펌프의 전동기 상태:
   • 점검항목: 전동기의 발열 상태, 소음 및 진동, 절연 상태, 전류 및 전압
   • 점검내용: 전동기 외함의 과도한 온도 상승 여부 확인, 비정상적인 소음 또는 진동 발생 여부 청취, 절연저항 측정기를 이용한 절연 상태 점검, 운전 중 전류 및 전압 측정 및 정격 값과 비교
5. 펌프의 축 밀봉 장치 상태:
   • 점검항목: Packing의 누수량 및 조임 상태, Mechanical Seal의 누수 및 작동 상태
   • 점검내용: Packing 방식의 경우 적정 누수량 유지 여부 및 조임 상태 확인, Mechanical Seal 방식의 경우 과도한 누수 또는 소음 발생 여부 확인
6. 펌프의 베어링 상태:
   • 점검항목: 베어링의 소음 및 진동, 발열 상태, 윤활 상태
   • 점검내용: 펌프 운전 중 베어링 부근의 이상 소음 또는 진동 발생 여부 청취, 베어링 하우징의 과도한 온도 상승 여부 확인, 윤활유 또는 그리스의 양 및 오염 상태 점검
7. 펌프 주변 배관 및 부속 설비 상태:
   • 점검항목: 흡입 및 토출 배관의 고정 상태, 밸브 작동 상태 및 누수 여부, 스트레이너 막힘 여부
   • 점검내용: 배관 지지대의 견고성 및 배관의 흔들림 여부 확인, 밸브의 개폐 작동 상태 및 누수 여부 점검, 스트레이너의 차압 측정 또는 육안 점검을 통한 막힘 여부 확인 및 청소

2) 공동현상(Cavitation)

공동현상(Cavitation)은 펌프 내부의 압력이 액체의 증기압 이하로 낮아질 때 액체가 끓어 증기 기포가 형성되고, 이 기포들이 압력이 높은 영역으로 이동하면서 급격하게 터져 소음과 진동을 유발하며 펌프 부품에 손상을 주는 현상을 말합니다.

발생 원인:

• 흡입 압력 부족: 펌프 흡입 측의 절대 압력이 액체의 증기압보다 낮을 경우 발생하기 쉽습니다. 이는 흡입 배관의 막힘, 흡입 수조의 수위 부족, 과도한 흡입 배관 길이, 높은 액체 온도 등으로 인해 발생할 수 있습니다.
• 임펠러 설계 불량 또는 손상: 임펠러의 날개 형상이 잘못 설계되었거나 부식, 마모 등으로 손상된 경우 국부적으로 압력이 낮아져 공동현상이 발생할 수 있습니다.
• 과도한 회전 속도: 펌프의 회전 속도가 너무 빠르면 임펠러 입구에서의 압력 강하가 커져 공동현상이 발생할 수 있습니다.
• 액체의 높은 온도: 액체의 온도가 높아지면 증기압이 상승하여 공동현상 발생 가능성이 커집니다.

영향:

• 소음 및 진동: 증기 기포가 터질 때 발생하는 충격파로 인해 심한 소음(자갈이나 모래가 굴러가는 소리)과 진동이 발생합니다.
• 펌프 효율 저하: 공동현상으로 인해 유량 및 양정이 감소하여 펌프의 효율이 저하됩니다.
• 부품 손상: 기포가 터질 때 발생하는 강력한 충격파가 임펠러, 케이싱 등의 금속 표면을 지속적으로 때려 pitting(작은 구멍)과 같은 손상을 유발하고, 심한 경우 재질 손실 및 파손으로 이어질 수 있습니다.
• 펌프 수명 단축: 지속적인 공동현상은 펌프의 성능 저하 및 부품 손상을 가속화시켜 펌프의 수명을 단축시키는 주요 원인이 됩니다.

방지 대책:

• 흡입 압력 확보: 흡입 수조의 수위 유지, 흡입 배관의 막힘 제거, 흡입 배관 길이 최소화, 펌프 설치 위치 조정 등을 통해 충분한 흡입 압력을 확보해야 합니다.
• 적절한 NPSH 확보: 펌프의 Net Positive Suction Head Required (필요 흡입 양정)보다 Net Positive Suction Head Available (유효 흡입 양정)이 충분히 크도록 시스템을 설계 및 운전해야 합니다.
• 적절한 펌프 선정 및 운전: 시스템 요구 조건에 맞는 적절한 펌프를 선정하고, 정격 회전 속도 내에서 운전해야 합니다.
• 액체 온도 관리: 가능한 한 액체의 온도를 낮게 유지하는 것이 좋습니다.
• 임펠러 유지보수: 임펠러의 손상 여부를 주기적으로 점검하고, 손상된 경우 교체해야 합니다.