압력 맥동이란?원인과 해결

기계쟁이입니다 2022. 12. 25.

안녕하세요.

오늘은 간단하게 압력 맥동에 대해서 알아보겠습니다.

압력 맥동이란, 펌프 운전 중 압력계의 눈금이 주기적으로 흔들리는 현상을 말합니다.

그 어떤 펌프라도 정확하게 압력을 유지하는 것은 불가능하지만, 맥동 현상의 경우 주기성을 띈다는 것에 의미가 있습니다. 치명적인 것은 압력이 일정하게 변화함에 따라 토출량도 일정하게 바뀌에 제품에 영향을 줄 수 있다는 것입니다.

또한, 압력이 계속 바뀌면서 진동도 계속 발생하고, 소음도 발생하게 되어 설비에 안좋은 영향을 줄 수 있습니다. 그에 따른 여러 부속품의 수명에도 치명적일 수가 있습니다.

위 그림의 Volute Pump에서는 임펠러가 회전하여 만든 유체의 흐름이 와류실을 통해 토출구로 나가게 됩니다. 이 때, Volute 케이싱 부분(와류실 시작부분)에서 유체의 압력 변동이 생기게 됩니다.

모든 Pump가 위 그림과 같은 구조가 아니기 때문에 보통 임펠러의 끝부분에서 발생한다고 생각하면 될 것 같습니다.

맥동이 발생할 때는 특유의 중간주파가 발생하게 됩니다. 진동 진단 기기로 중간주파가 감지될 경우 압력 맥동이 있다고 생각하면 됩니다.

압력 맥동 이외에도 여러 이상 현상에 대해서 아래에 정리해 두겠습니다. 참고하시면 좋을 것 같습니다.

발생 주파수	이상 현상	진동 현상 특징
저주파	언밸런스	회전의 질량 분포의 부적정
저주파	미스얼라인먼트	두 축의 중심선이 엇갈려 있을 경우 발생
저주파	풀림	볼트 풀림이나 베어링의 마모 등에서 발생
저주파	오일 휩	윤활된 베어링 등이 한계 속도의 2배 이상으로 회전시 이상 진동 발생
중간주파	압력 맥동	임펠러의 끝 부분에서 발생하는 것으로 압력이 주기적으로 바뀌는 현상
중간주파	러너 날개 통과 진동	동정익 간의 간섭, 임펠러와 확산 과의 간섭 등으로 발생하는 진동
고주파	공동(Cavitation)	유체의 움직임에 의해 압력이 저하되는 구간에서 기포가 생기는 현상
고주파	유체음, 진동	기구 이상 등으로 생기는 와류

맥동의 원인은 설비, 환경, 상황, 시점에 따라 너무나 많은 변수가 있기 때문에 딱 정해서 말씀드릴 수는 없습니다만, 대표적으로 아래와 같은 이유가 있습니다.

1. 펌프의 H-Q 곡선에서 상향 구간은 가지는 펌프의 경우 발생하게 됩니다.

H : 양정 (펌프가 물을 퍼올릴 수 있는 높이)

Q : 유량

보통 위과 같은 우하향하는 곡선을 가지게 되는데, 우상향하는 부분이 있다면, 해당 부분에서 압력 맥동이 나타나게 됩니다.

2. 토출 배관이 길거나, 배관 중간에 공기 펌프 등이 있는 경우 발생 할 수 있습니다.

3. 유량 조절 밸브가 토출 배관 입구과 가까운 쪽이 아니라 먼 곳에 있는 경우 발생 할 수 있습니다.

해결 방법은 H-Q 곡선이 우상향하는 부분이 없는 펌프를 사용하면 됩니다. Pump 구입 시 H-Q 그래프를 살펴보고 판단하시면 됩니다.

그 다음으로는 배관의 길이를 짧게 하거나 중간에 펌프를 두지 않아야 합니다.

이상입니다.

감사합니다.

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