1-2. 펌프계통의 이상 현상을 분석하여 다음과 같은 원인을 찾았다. 각각에 대한 적절한 대책을 설명하시오.1 ) 공기도입 또는 낮은 흡입압력에 의한 소음 2) 비정상적인 유속에 의한 펌프소음 3) 부적당한 전동기 속도로 펌프유량 부족 4) 완전히 물이 차지 않은 계통으로 펌프유량이 없는 경우

1) 공기도입 또는 낮은 흡입압력에 의한 소음

원인 분석:

• 공기도입:
  • 흡입 배관 연결부의 누설
  • 흡입 배관 내 공기 포켓 형성
  • 흡입 탱크 내 액면 높이 부족으로 인한 공기 흡입
  • 와류 발생으로 인한 공기 흡입
  • 펌프 자체의 기밀 불량
• 낮은 흡입 압력:
  • 흡입 배관 막힘 또는 과도한 마찰 손실
  • 흡입 탱크 액면 높이 부족
  • 펌프 설치 위치가 흡입원보다 너무 높은 경우 (과도한 흡상 높이)
  • 흡입 배관 구경 부족

대책:

• 공기도입 방지:
  • 흡입 배관 연결부의 누설 여부를 점검하고 필요시 재밀봉 또는 부품 교체
  • 흡입 배관의 기울기를 조정하여 공기 포켓이 형성되지 않도록 개선
  • 흡입 탱크 내 적정 액면 높이 유지 및 관리
  • 흡입구 주변의 와류 방지판 설치 또는 흡입구 형상 개선
  • 펌프 자체의 기밀 상태 점검 및 필요시 부품 교체 (예: 축 밀봉 장치)
• 흡입 압력 확보:
  • 흡입 배관 내부 청소 또는 막힘 제거
  • 흡입 배관의 마찰 손실 감소를 위한 배관 재설계 또는 구경 확대 검토
  • 흡입 탱크의 액면 높이 충분히 확보
  • 펌프 설치 위치를 흡입원과 가깝게 낮추거나 수중 펌프 적용 검토
  • 흡입 배관 구경 적정하게 선정 및 재검토

결과: 공기 유입을 차단하고 충분한 흡입 압력을 확보하면 펌프 내 공동 현상(Cavitation) 발생을 억제하여 소음을 줄이고 펌프 성능을 회복할 수 있습니다.

2) 비정상적인 유속에 의한 펌프 소음

원인 분석:

• 과도한 유속:
  • 펌프 선정 시 실제 필요 유량보다 과도하게 큰 용량의 펌프를 선정한 경우
  • 배관 시스템의 저항이 예상보다 낮아 펌프가 설계점 이상으로 운전되는 경우
  • 밸브의 과도한 개방
• 너무 낮은 유속:
  • 펌프 선정 시 실제 필요 유량보다 너무 작은 용량의 펌프를 선정한 경우
  • 배관 시스템의 저항이 예상보다 높아 펌프가 설계점 이하로 운전되는 경우
  • 밸브의 과도한 잠김
  • 배관 막힘 또는 심한 마찰 손실

대책:

• 적정 유속 유지:
  • 펌프 선정 시 시스템의 실제 필요 유량에 맞는 적정 용량의 펌프 선정 (펌프 성능 곡선 확인)
  • 배관 시스템의 저항을 정확히 계산하고 펌프 운전점을 확인하여 펌프 선정의 적절성 검토
  • 유량 조절 밸브를 사용하여 시스템 요구 유량에 맞게 조절
  • 펌프 회전수 제어 (인버터 제어)를 통해 유량을 정밀하게 조절
• 유속 저하 방지:
  • 배관 내부 청소 또는 막힘 제거
  • 배관 시스템의 마찰 손실 감소를 위한 배관 재설계 또는 구경 확대 검토
  • 밸브의 적절한 개도 유지 및 관리

결과: 펌프가 설계 운전점 부근에서 효율적으로 작동하도록 유속을 조정하면 불필요한 소음을 줄이고 펌프의 수명과 에너지 효율을 향상시킬 수 있습니다.

3) 부적당한 전동기 속도로 펌프 유량 부족

원인 분석:

• 전동기 선정 오류: 펌프 요구 회전수와 다른 속도의 전동기를 설치한 경우
• 전원 문제: 전압 부족 또는 주파수 변동으로 인해 전동기 회전수가 정상적으로 나오지 않는 경우
• 전동기 결함: 전동기 내부 결함으로 인해 정격 속도를 내지 못하는 경우
• 제어 시스템 오류: 펌프 회전수를 제어하는 인버터 등의 설정 오류 또는 고장

대책:

• 전동기 점검 및 교체:
  • 펌프 사양에 맞는 정격 속도의 전동기인지 확인하고, 부적합한 경우 교체
  • 전원 전압 및 주파수를 점검하고 안정적인 전원 공급 확인
  • 전동기 절연 상태, 베어링 상태 등 점검 및 필요시 수리 또는 교체
• 제어 시스템 점검:
  • 인버터 등 펌프 속도 제어 장치의 설정 값 확인 및 재설정
  • 제어 시스템의 통신 상태 및 작동 오류 점검 및 수정

결과: 펌프가 설계된 회전수로 정상 작동하면 요구 유량을 확보하고 펌프의 성능을 최적화할 수 있습니다.

4) 완전히 물이 차지 않은 계통으로 펌프 유량이 없는 경우

원인 분석:

• 펌프 내 공기 잠김 (Air Binding): 펌프 케이싱 내부에 공기가 차 있어 임펠러가 물을 흡입하지 못하는 현상
• 흡입 배관 내 공기 존재: 흡입 배관 내에 공기가 차 있어 펌프까지 물이 도달하지 못하는 경우
• 흡입 밸브 잠김: 흡입 측 밸브가 닫혀 있어 물이 펌프로 유입되지 못하는 경우
• 펌프 회전 방향 오류: 펌프가 역회전하여 물을 토출하지 못하는 경우
• 펌프 손상: 임펠러 파손 등 펌프 자체의 механические 손상

대책:

• 펌프 내 공기 제거 (Priming):
  • 펌프 케이싱 상부의 에어 벤트 플러그를 열어 공기를 빼내고 물을 채움
  • 자흡식 펌프의 경우 자흡 운전 실시
• 흡입 배관 공기 제거:
  • 흡입 배관의 에어 벤트 밸브를 열어 공기를 배출하고 물이 완전히 채워지도록 함
• 밸브 확인:
  • 흡입 및 토출 측 밸브의 개폐 상태 확인 및 올바르게 조작
• 회전 방향 확인:
  • 펌프 시운전 시 회전 방향을 확인하고, 역회전하는 경우 전동기 결선 변경
• 펌프 점검 및 수리/교체:
  • 펌프 내부를 점검하여 임펠러, 케이싱 등 손상 여부 확인 및 필요시 수리 또는 펌프 교체

결과: 펌프 계통 내에 물이 완전히 채워지고 펌프가 정상적으로 회전하면 설계 유량을 확보하고 정상적인 시스템 운전을 할 수 있습니다.

각각의 이상 현상에 대한 정확한 원인 분석과 적절한 대책 수립은 펌프 계통의 안정적인 운전과 효율적인 에너지 사용에 매우 중요합니다. 문제 발생 시 운전 기록, 계측 데이터 등을 꼼꼼히 확인하고, 필요시 전문가의 도움을 받는 것이 좋습니다.