복수기 응축수 펌프 (CEP) 용량 선정

1. 일반

2. 정격 용량(Rated Capacity) 선정

3. 토출 수두(Discharge Head) 선정

 

3.1 기준 압력

 

3.2 마찰 손실 수두

 

3.3 위치 수두

4. 흡입 수두(Suction Head) 선정

5. 총 수두 (Total Head)

6. 유효 흡입수두 (NPSH)

 

6.1 펌프가 병렬 운전되는 경우

 

6.2 펌프가 단독 운전되는 경우

 

6.3 흡입 배관에서의 강제 증발(Flash)

 

6.4 펌프의 요구 NPSH (NPSH required))

7. 병렬 운전 펌프의 용량 선정

 


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1. 일반

복수기 응축수 펌프는 복수기 저수통(Hotwell)에서 응축수를 흡입하여 탈기기 혹은 보일러 급수 펌프로 공급하는 펌프입니다.   복수기 응축수 펌프는 비록 토출 압력도 낮고, 응축수 온도도 낮지만, 흡입측 압력이 진공이고 응축수 온도가 포화 온도인 관계로 설계 및 운전에 각별한 주의를 요하는 펌프 중에 하나입니다.

일반적인 계통 구성은 보일러 급수 펌프 용량 선정 페이지의 "응축수 펌프에서 흡입하는 드럼식 보일러 급수 펌프 계통도"와 같으니, 관련 계통도를 참고 하시기 바랍니다.

보일러 급수 펌프와 동일하게 복수기 응축수 펌프도 펌핑 액체가 포화 온도인 관계로 가용 NPSH(NPSH available)를 흡입측 수위와 펌프 사이의 높이 차에 의해서 확보하여야 합니다.  

복수기 응축수 펌프의 경우에는 흡입측 펌핑 액체의 저장조인 복수기가 지상에 설치되는 관계로, 수평 원심 펌프를 사용하는 경우에는 필요한 최소한의 높이 차를 지하 구조물을 파서 확보하거나, 아니면 원통(Can) 형식의 수직 원심 펌프(Vertical Pump)를 사용해 원통의 깊이로 최소한의 높이를 확보해야 합니다.

 

2. 정격 용량(Rated Capacity) 선정 (차례)

복수기 응축수 펌프의 정격 용량은, 보일러 급수 펌프 용량을 선정할 때 기준으로 했던 발전소 열정산도(Heat Balance Diagram)에 나타난 복수기 응축수 펌프 유량을 기준으로 선정합니다.   

즉, 보일러 급수 펌프 용량을 선정할 때, VWO 기준으로 하였다면, 복수기 응축수 펌프도 VWO 열정산도에 나타난 복수기 출구 응축수 유량을 기준으로 하고, 보일러 급수 펌프 용량을 터빈 최대 연속 정격(TMCR, Turbine Maximum Continuous Rating)으로 한 경우에는 동 열정산도에 나타난 복수기 출구 응축수 유량을 기준으로 합니다.   보일러 급수 펌프를 5% 초과 압력(Over-Pressure) 기준으로 선정하였다면 5% 초과 압력 열정산도를 기준으로 하여야 합니다.   보일러 급수 펌프에서와 같이, 5% 초과압력에 대한 증기터빈 열정산도가 없는 경우에는 정격 유량에 5%를 더하여 선정하면 됩니다.

경우에 따라서는 유사한 정격이지만 복수기 압력이 다른 경우가 있는데, 이런 경우에 복수기 압력이 높은 쪽이 복수기 출구 응축수 유량이 큰 경우가 대부분입니다.   여하한 경우든, 보일러 급수 펌프 용량 선정 기준과 동일한 정격이되 복수기 출구 응축수 유량이 가장 큰 열정산도를 기준으로 다음과 같이 복수기 응축수 펌프 용량을 선정합니다.

한편, 저압 급수 가열기 배수 펌프가 설치된 경우에 배수 펌프가 운전 중 고장 나면 자동으로 저압 급수 가열기 배수가 복수기로 유입되도록 설계됩니다.    이러한 경우 복수기 출구 응축수 유량이 다른 어느 경우의 유량보다 클 수가 있는데, 이 경우에는 이러한 유량을 기준으로 복수기 응축수 펌프 용량을 선정해야 합니다.

 

복수기 응축수 펌프 토출 정격 용량

Rated discharge capacity of CEP

 =

복수기 출구 최대 기준 유량

 =

Maximum condensate flow out of condenser

 +

5% 서지 여유

 +

5% surge margin

 +

5% 마모 여유

 +

5% wear margin

주)

1.

보일러 급수 펌프 용량 선정 주석에서의 설명과 같이, 저수조인 탈기기로 응축수를 공급하는 경우에 저수조의 수위 조절 계통의 정상적인 조정 편차에 의한 서지(Surge) 여유를 고려해야 하며, 그렇지 않고 보일러 급수 펌프로 직접 공급하는 경우에는 서지 여유를 고려할 필요가 없습니다.   그리고, 복수기 응축수 펌프의 구동 마력이 크지 않은 관계로 용량에 관계없이 서지 여유는 단순히 5%를 적용합니다.

 

2.

서지 여유 외에 급수 펌프의 운전에 따른 마모를 고려해, 5%의 마모(Wear) 여유를 고려합니다.

 

3.

전동기(Motor) 구동 급수 펌프나 발전용 증기 터빈에 의해 구동되는 펌프의 경우, 전력 계통의 주파수 변동에 의해 구동기의 회전수가 낮아져, 펌프의 상사 법칙에 의해 펌프 용량이 비례로 줄어드는 것을 고려해 여유를 추가로 고려해야 한다는 견해도 있습니다.   이러한 여유도 일종의 서지 여유로 볼 수 있는데, 수위 조절 계통의 서지와 이러한 구동기의 회전수에 의한 서지가 동시에 발생한다고 가정하는 것은 너무 과잉 여유를 초래하므로, 추가로 주파수 변동을 대비한 서지 여유를 증가시키는 것은 바람직하지 않습니다.

 

3. 토출 수두(Discharge Head) 선정 (차례)

복수기 응축수 펌프의 토출 수두는, 탈기기 압력(혹은 보일러 급수 펌프 흡입 압력)에 펌프 출구로부터 탈기기(혹은 보일러 급수 펌프 입구)까지의 마찰 수두(Friction Head)와 위치 수두(Static or Elevation Head)를 더해 계산합니다.

 

3.1 기준 압력

탈기기로 응축수를 공급하는 경우에는, 용량 선정시 적용한 기준 열정산도에 나타난 탈기기 압력에 15%의 여유를 더해 기준 압력으로 사용합니다.

보일러 급수 펌프로 응축수를 공급하는 경우에는, 보일러 급수 펌프 흡입 지점에서 요구하는 압력을 기준 압력으로 사용합니다. (보일러 급수 펌프 용량 선정 페이지의 "다른 펌프 토출측에서 흡입하는 경우" 참조)

 

3.2 마찰 손실 수두

복수기 응축수 펌프 토출측에서 탈기기까지의 마찰 손실 수두를 계산할 때, 응축수 유로상에 설치되는 탈기기 부품들의 마찰 손실 수두를 잊지 말고 포함시켜야 합니다.   

위에서 설명한 탈기기 기준 압력이 탈기기 내부 압력이므로 탈기기 부품들의 마찰 손실 수두를 포함시켜야 하는데, 탈기기 내부의 분사 노즐(Spray Nozzle)과 외부 배기 복수기(External Vent Condenser)가 이들에 속합니다.   탈기기 분사 노즐의 일반적인 마찰 손실은 1에서 1.5 kg/cm2 정도이고, 외부 배기 복수기의 경우에는 0.5에서 1 kg/cm2 정도이며, 실제로 계산에 사용하는 압력은 탈기기 제작자로부터 받아야 합니다.   요즈음 설치되는 탈기기는 대개 내부 배기 복수기(Internal Vent Condenser)를 사용하며, 외부 배기 복수기는 자주 사용되지 않습니다.

보일러 급수 펌프에 응축수를 공급하는 경우에는, 이들 탈기기 관련 마찰 손실 수두는 고려할 필요가 없습니다.

가. 손실 수두 계산 유량

손실 수두 계산은, 위에서 계산한 펌프 토출 정격 용량에서 5% 마모 여유를 뺀 유량으로 계산합니다.   

펌프 용량 산정시 적용한 서지 여유는, 계통 유량의 일시적인 변동폭을 의미하므로, 서지 여유를 고려하는 이유는 마찰 손실 수두 계산을, 예상되는 최대 유량에서 하겠다는 의미입니다.

나. 마찰 손실 여유

계산된 마찰 손실은 실제 배관이나 기기의 제작 상태에 따라 약간의 오차를 나타낼 수 있습니다.  이러한 오차를 감안하고 적정한 여유를 갖는 마찰 손실을 구하기 위해서 계산된 마찰 손실에는 10%의 여유를 더하여 마찰 손실 수두로 사용합니다.

한편, 저압 급수 가열기의 경우에 급수 쪽 압력 손실을 보증 항목으로 규정하기도 하는데, 이렇게 보증 항목으로서 제공된 제작자의 마찰 손실은 여유를 더하지 않고 그대로 사용합니다.   한편, 제작자의 사양에 표시되어 있다 할지라도, 표시된 마찰 손실이 보증 항목이 아닌 경우에는, 계산된 마찰 손실과 마찬가지로 10%의 여유를 더하여 사용합니다.

 

3.3 위치 수두 (차례)

3.3.1 위치 수두 기준 높이

위치 수두를 계산 할 때 그 기준 높이가 정확해야 합니다.   정확해야 한다는 말은 읽는 사람에 따라 기준 위치를 다르게 판단하지 않을 수 있는 기준 높이를 선정해야 한다는 말입니다.   이미 설치되어 있는 펌프의 수두를 계산하는 경우에는 정확한 기준 높이를 설정하는데 어려움이 없지만, 구매를 위한 펌프의 수두를 결정하는 경우에는 펌프의 크기가 결정되지 않은 상태라, 기준 높이에 대하여 설계자와 제작자간에 혼동을 초래할 수 있습니다.

토출 수두와 흡입 수두의 차로 계산되는 펌프의 총 수두(Total Head)는 사실상 그 기준 높이의 정확성이 그렇게 중요하지는 않지만, 그 높이의 위치가 중요한 토출 수두(Discharge Head)나 흡입 수두(Suction Head), 특히 유효 흡입 수두(NPSH)의 경우 정확한 기준 높이 선정이 무엇보다 중요합니다.

펌프의 위치 수두 기준 높이로 가장 적절한 것이 펌프 수두 기준(Pump Datum)이며, 펌프 수두 기준은 펌프의 수두를 측정하는 기준 평면으로, 다음 그림과 같이 펌프 형식별로 약간씩 차이가 납니다.

하지만 펌프 수두 기준은 펌프의 설계가 완료된 후에나 결정되기 때문에, 구매를 위한 수두 계산시에는 위치 수두 기준선으로 펌프 수두 기준을 사용하지 않고, 펌프 수두를 계산하는 사람이나 제작하는 사람이 혼동없이 정확히 알 수 있고 결정할 수 있는 펌프 설치 바닥 높이(Pump Mounting Elevation)를 사용합니다.

그리고 구매 사양서에는, 주어진 수두 값들이 모두 펌프 설치 바닥 높이 기준임을 명시해 줍니다.

 

3.3.2 위치 수두 계산

탈기기로 응축수를 공급하는 경우에 복수기 응축수 펌프의 위치 수두는 탈기기 입구 배관의 최고점으로부터 펌프 설치 바닥 높이 차이이며, 보일러 급수 펌프로 응축수를 공급하는 경우에는 보일러 급수 펌프 설치 바닥 높이로부터 복수기 응축수 펌프 설치 바닥 높이까지의 차이입니다.

탈기기로 응축수를 공급하는 경우 공급측의 위치 수두 기준이, 탈기기 저장 탱크의 수위가 아닌 점을 유의해야 합니다.

기기의 높이는 운전 상황에 따라 바뀌지 않으므로, 계산된 위치 수두는 여유를 고려하지 않고 계산된 수치를 그대로 사용합니다.

복수기 응축수 펌프 토출 정격 수두

Rated discharge head of CEP

 =

기준 열정산도에 나타난 탈기기 압력 x 1.15, 혹은

보일러 급수 펌프 흡입 요구 압력

 =

Deaerator internal pressure at reference heat balance diagram x 1.15, or

Suction pressure required by boiler feedwater pump

 +

계산된 토출 배관 계통 마찰 손실 수두 x 1.1

 +

Calculated friction head loss of discharge piping system x 1.1

 +

위치 수두 (탈기기 입구 배관 최고점 높이 - 펌프 설치 바닥 높이), 혹은

위치 수두 (보일러 급수 펌프 설치 바닥 높이 - 펌프 설치 바닥 높이)

 +

Elevation head (Deaerator inlet piping highest point elevation - Pump mounting floor elevation), or

Elevation head (Boiler feedwater pump center linel elevation - Pump mounting floor elevation)

 

4. 흡입 수두(Suction Head) 선정 (차례)

복수기 응축수 펌프의 흡입 수두는, 기준 열정산도에 나타난 복수기 절대 압력에 복수기 저수통(Hotwell)의 위치 수두를 더하고, 흡입 배관의 마찰 손실을 빼서 계산합니다.   대부분의 경우 복수기 응축수 펌프의 흡입 수두는 절대 압력으로 표시됩니다.

복수기 저수통의 위치 수두는 저수통의 최저 수위(Minimum Water Level) 높이에서 펌프 설치 바닥 높이를 뺀 값입니다.   위치 수두는 계산된 값을 그대로 사용하며, 여유를 고려하지 않습니다.

흡입 배관의 마찰 손실 계산 유량은, 토출측 계산 유량에 펌프 내부에서 유출입되는 유량을 가감하여 선정하며,계산된 마찰 손실은 토출측과 마찬가지로 10%의 여유를 더합니다.

흡입 마찰 손실 계산시, 흡입 배관 계통에 스트레이너(Strainer)가 설치되는 경우에는 스트레이너 35% 막힘(35% Clogging) 상태에서의 마찰 손실을 계산하여 적용합니다.

 

복수기 응축수 펌프 흡입 정격 수두

Rated suction head of CEP

 =

기준 열정산도에 나타난 복수기 절대 압력

 =

Condenser pressure at reference heat balance diagram

 +

위치 수두 (복수기 최저 수위 높이 - 펌프 설치 바닥 높이)

 +

Static head loss (Condenser minimum water level elevation - Pump mounting floor elevation)

 -

계산된 흡입 배관 계통 마찰 손실 수두 x 1.1

 -

Calculated friction head loss of suction piping system x 1.1

 

5. 총 수두 (Total Head) (차례)

복수기 응축수 펌프의 총 수두는, 위에서 계산된 토출측 수두에서 흡입측 수두를 빼, 계산합니다.

복수기 응축수 펌프 총 정격 수두

Rated CEP total head

 =

펌프 토출 수두

 =

Pump discharge head

 -

펌프 흡입 수두

 -

Pump suction head

 한편, 이렇게 계산된 총 수두는 펌프 자체의 내부 마찰 손실을 고려하지 않은 수두입니다.   수평 원심 펌프의 경우에는 내부 마찰 손실이 무시할 정도로 작지만, 수직 원심 펌프의 경우에는 축 길이에 따라 펌프 내부 마찰 손실을 무시할 수 없습니다.   특히, 수직 펌프의 경우 펌프 제작자가 기술하는 펌프 수두 및 효율이 펌프 입출구에서의 수두나 효율이 아니고, 수직 펌프 하단에 위치한 펌프 통(Bowl, 회전익 + 케이싱)의 수두나 효율을 의미하는 경우가 많습니다.   그러므로, 위와 같이 계산된 총 수두를 구매 사양에 기술할 때는 반드시 펌프 내부 마찰 손실(Pump Internal Friction Loss)을 고려하지 않은 수두임을 명시해 주어야 합니다.

 

6. 유효 흡입수두 (NPSH) (차례)

 

NPSH a = (Pc + hs - hf) - Pv

 

 

 

주)

NPSH a

: 복수기 응축수 펌프의 가용 NPSH

 

Pc

: 복수기 압력 수두

 

hs

: 복수기 응축수 펌프의 흡입측 위치 수두 = (복수기 최저 수위 높이 - 펌프 설치 바닥 높이)

 

hf

: 복수기 응축수 펌프 흡입 계통의 계산된 마찰 손실 수두 x 1.1

 

Pv

: 복수기 응축수 펌프 입구 급수 온도에서의 포화 증기 압력 수두

복수기 응축수 펌프를 일반적인 펌프로 가정하여 가용 NPSH를 계산하는 식은 위 식과 같습니다.   하지만, 복수기의 응축수는 복수기 압력에서의 포화 수(Saturated Water)이므로, 즉 Pv = Pc이므로, 복수기 응축수 펌프의 가용 NPSH는 다음 식과 같이 흡입측 위치 수두에서 마찰 손실을 뺀 값으로 표시됩니다.

NPSH a = hs - hf

위치 수두를 펌프 설치 바닥면 기준으로 계산하였으므로, 구매 사양에 그 기준을 기술해야 합니다.

 

6.1 펌프가 병렬 운전되는 경우 (차례)

복수기 응축수 펌프뿐만 아니라, 여러 대의 펌프가 병렬 운전되는 경우에는 항상 발생할 수 있는 문제인데, 과유량 운전에 의한 펌프의 요구 NPSH(NPSH required) 증가입니다.  여러 대의 펌프가 병렬 운전되는 상황에서 1대 이상의 펌프가 여하한 이유에서든가 갑작스럽게 정지하게 되면, 정지하지 않고 계속 운전되는 나머지 펌프의 유량이 증가하게 되고, 그에 따라 펌프의 요구 NPSH도 증가하게 됩니다.

그러므로, 병렬 운전되는 복수기 응축수 펌프는 이러한 상황을 고려하여 가용 NPSH를 계산하고, 그렇게 계산된 가용 NPSH가 설치되는 급수 펌프의 요구 NPSH보다 작은 경우에는 펌프의 설치 높이를 조정해야 합니다.

펌프 자료가 없는 초기 설계 단계에서부터, 설치될 복수기 응축수 펌프의 자료가 확정되는 시점까지, NPSH에 따른 급수 펌프 흡입 계통의 설계 변수를 결정하는 과정은 다음과 같습니다.

 

복수기 응축수 펌프 NPSH에 따른 펌프 설치 높이 선정 (병렬 운전 펌프)

1)

과거의 경험에 의해 정격 유량과 과유량(Run-out) 상태에서의 펌프 유량과 요구 NPSH(NPSH required)를 가정합니다.  병렬 운전 중인 펌프에 최대 과유량이 걸리는 조건은, 운전 중인 다른 모든 펌프가 정지되고, 오직 1 대의 펌프만이 남아 운전될 때입니다.   복수기 응축수 펌프가 병렬 운전되는 대부분의 경우는 50% 2대가 운전되는 경우가 일반적이며, 이 경우 수직 원심 펌프의 과유량에서의 펌프 유량은 정격 유량의 150%로 가정하고, 요구 NPSH는 정격 유량에서의 요구 NPSH의 200%로 가정하면 적정합니다.

수직 원심 펌프를 사용하는 경우에는, 펌프의 요구 NPSH를 펌프 설치 바닥면 기준으로 가정해야 합니다.

2)

과유량을 기준으로 펌프 흡입 배관 계통의 마찰 손실을 계산합니다.    과유량은 펌프 1대 기준의 과유랑이며, 2대 값을 사용하면 안됩니다.   2대가 동시에 과유량이 걸리는 경우는 없습니다 (2대 병렬 운전시).

3)

1), 2)에서 계산된 값들, 즉 과유량에서의 펌프 요구 NPSH와 흡입 배관 계통의 마찰 손실을 더하고, 그 값에 10% 여유를 더해서, 펌프 설치 높이에 의해 확보해야 하는 복수기 응축수 펌프의 최저 가용 NPSH(NPSH available) 값을 계산합니다.   즉, (복수기 최저 수위 높이 - 펌프 설치 바닥 높이) 한 값이, 최저 가용 NPSH 값보다 같거나 커야 합니다.

4)

1) 단계에서 가정한, 펌프 정격 유량에서의 요구 NPSH를 기준으로 펌프 구매 사양을 작성하여 펌프를 구매한 후, 펌프 제작자로부터 유량-수두(H-Q) 선도와 요구 NPSH 선도를 입수합니다.

5)

복수기 응축수 펌프 계통의 H-Q 선도를 작성합니다.   펌프 계통의 수두 선도(System Curve) 작성 방법은 별도의 장에서 다루기로 하겠습니다.  작성된 계통 수두 선도와 펌프 1대의 유량-수두 선도를 겹쳐서 과유량을 선정한 후, 펌프 요구 NPSH 선도로부터 과유량에서의 요구 NPSH를 선정합니다.(보일러 급수 펌프 용량 선정 페이지 그림 참조)

6)

5) 단계에서 선정한 실제 펌프의 과유량과 요구 NPSH를 사용하여, 2), 3) 단계를 반복하여 선정한 복수기 응축수 펌프의 설치 높이가 적정한지 확인하고, 적정하지 않을 때는 펌프의 설치 높이를 조정합니다.

 

6.2 펌프가 단독 운전되는 경우 (차례)

복수기 응축수 펌프가 단독 운전되는 경우에도, 위에 설명된 병렬 운전 경우와 동일하되, 단지 과유량이 존재하지 않으므로, 과유량 대신에 정격 유량의 105% 유량(최대 유량)을 적용합니다.

펌프의 H-Q 선도가 없는 초기 단계에서는, 최대 유량에서의 펌프 요구 NPSH를, 정격 유량에서의 펌프 요구 NPSH의 130%로 가정합니다.

 

6.3 흡입 배관에서의 강제 증발(Flash)

복수기 응축수 펌프 경우, 특히 수직 원심 펌프를 사용하여 펌프의 가용 NPSH(NPSH available)를 펌프 자체에 의해 확보하는 경우, 흡입 배관의 압력은 거의 포화 압력에 근접하게 됩니다.    이 경우 방심하면, 흡입 배관 계통에서의 가장 높은 지점이나 펌프 흡입 노즐에서 강제 증발(Flash)에 의해 기포가 발생하는 것을 간과하는 경우가 종종 있습니다.   그러므로, 흡입 수두 및 NPSH 계산시 흡입 배관 계통의 가장 높은 지점과 펌프 입구에서의 압력이 포화 압력보다 항상 높게 유지되도록 하여야 하며(포화 압력 + 0.3 meters), 그렇지 못할 경우에는 펌프의 설치 높이나 배관 설치 높이를 조정해야 합니다.   복수기 응축수 펌프가 병렬로 운전되는 경우에는 과유량에서 강제 증발 여부를 확인해야 합니다.

 

6.4 펌프의 요구 NPSH (NPSH required) (차례)

펌프 제작자가 제시하는 요구 NPSH 값은 대개 3% 수두 강하 요구 NPSH (3% Head Drop NPSH required) 입니다.

펌프 제작 시험시 일정한 토출 압력하에서 흡입측 압력을 낮추어 가면, 펌프의 유량이 변화하면서 펌프의 총 수두(Total Head)가 (다단 펌프인 경우에는 제 1단의 총 수두) 성능 곡선을 따라 완만하게 변화하는데, 흡입 압력이 어느 일정 값에 도달하면 펌프의 총 수두가 갑자기 떨어지는 현상을 나타냅니다.   이렇게 갑자기 펌프 총 수두가 떨어지는 이유는 증기 공동(Cavitation) 현상에 의한 것입니다.   시험시 증기 공동 현상이 발생하기 시작하는 시점, 즉 총 수두가 떨어지기 시작하는 시점을 인지하기 어려우므로, 총 수두가 3% 강하하는 시점의 흡입 압력을 기준으로 NPSH 값을 계산해 펌프의 요구 NPSH 값으로 제시하며, 이렇게 제시된 펌프의 요구 NPSH 값이 3% 수두 강하 요구 NPSH입니다.

3% 수두 강하가 발생한 시점은 어느 정도 증기 공동 현상이 발생한 이후 시점으로, 엄밀히 말해서는 가용 NPSH(NPSH available) 값이 3% 수두 강하 요구 NPSH 값과 동일한 경우에는 이미 증기 공동 현상이 발생했다고 볼 수 있습니다.   하지만, 설치되는 대부분의 펌프의 경우 가용 NPSH 값이 3% 수두 강하 요구 NPSH 값보다 크기만 하면 증기 공동 현상에 의한 문제가 없다는 것이 경험에 의해 입증되었습니다.

그러나, 펌프의 총 수두가 200 meters를 넘거나 펌프 1단의 마력이 300 HP를 넘는 고 에너지(High Energy) 펌프의 경우에는 문제가 있을 수 있으며, 이러한 고 에너지 펌프의 경우에는 가용 NPSH 값이 3% 수두 강하 요구 NPSH 값보다 어느 정도의 여유를 갖고 커야 합니다.

참고 문헌 1에 기술된 어느 고 에너지 펌프 연구에 의하면 가용 NPSH 값이 0%에서 1% 사이의 수두 강하를 나타내는 값일 경우에 증기 공동 현상에 의한 손상이 가장 컸던 펌프도 있었다고 합니다.   이러한 현상은 특히 흡입 압력이 커서 펌프의 회전익 입구(Impeller Eye) 원주 속도가 큰 펌프에서 심하다고 합니다.

하지만 이러한 현상은 고 에너지 펌프에서 항상 일어나는 것도 아니고, 일반적인 기준으로는 예측이 불가능하므로, 각각의 펌프마다 제작자와 협의하여 가용 NPSH가 가져야 하는 여유 값을 선정하는 것이 바람직합니다.

제작자가 제시한 펌프의 요구 NPSH 값이 몇% 수두 강하에서의 요구 NPSH 값인지 명확하지 않은 경우에는, 제작자에게 % 수두 강하 기준을 확인해야 하며, 제시된 요구 NPSH 값이 0% 수두 강하 값이 아닌 경우에는 가용 NPSH 값을 선정하기 위한 제작자 추천 여유 값을 확인하여, 제시된 요구 NPSH 값에 제작자 추천 여유 값을 더해 계통 설계시 펌프의 요구 NPSH 값으로 사용해야 합니다.

 

7. 병렬 운전 펌프의 용량 선정 (차례)

위의 2,3,4, 5절에 기술된 펌프 정격 용량 및 토출/흡입 수두, 총 수두는, 운전되는 펌프 전체에 대한 것이므로, 펌프가 병렬 운전되는 경우에는 계산된 정격 용량을, 병렬 운전되는 펌프 대수로 나누어 각각의 급수 펌프 용량을 계산하여야 합니다.   단, 병렬 운전되는 펌프의 토출 및 흡입 수두, 총 수두는 펌프 전체에 대해 계산된 값을 그대로 사용하여야 합니다.   50% 용량의 펌프 3대를 설치하는 경우의 예를 들어 설명하면 다음 표와 같습니다.

 

항목

급수 펌프 전체에 대한 값

50%용량 급수 펌프의 사양

정격 용량, m3/hr

1000

500

토출 수두, m

2200

2200

흡입 수두, m

100

100

충 수두, m

2100

2100

 

한편, 6절에서 설명하였듯이 병렬 운전하는 펌프에서 일부 펌프만 운전되는 경우에는 과유량이 흐르게 됩니다.   이러한 과유량에서는 NPSH만 증가하는 것이 아니고, 펌프의 축 마력(Brake Horse Power, BHP)도 증가합니다.   그러므로, 병렬 운전되는 급수 펌프의 구동기(전동기 등) 출력은, 정격 용량에서의 축 마력을 기준으로 선정하면 안되며, 과유량에서의 축 마력을 기준으로 선정하여야 합니다.   즉, 구매 사양에 급수 펌프이 정격 유량을 기입하여 구매를 하되, 구동기의 출력은 과유량을 기준으로 선정하여야 한다고 기술하여야 하며, 제작자가 과유량을 선정할 수 있도록 급수 펌프 계통 H-Q 선도를 구매 사양에 첨부하여야 하며, 추후에 구매된 급수 펌프의 구동기 출력이 적정한지도 확인해야 합니다.

참고 문헌 :  (차례)

1. ANSI/HI 1.1-1.5-1994, American National Standard for Centrifugal Pumps for Nomenclature, Definitions, Application and Operation

 


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