펌프 유량 맥동: 펌프 진동 문제의 주원인 분석 및 해결책

이전 글에서 펌프 성능 저하나 완전 고장을 유발하는 6대 진동 문제를 다뤘습니다. 이번 글에서는 펌프 유량 맥동(Pump Flow Pulsation) 문제를 심층 분석합니다. 맥동은 유량 변화로 인한 제어되지 않은 압력 파동의 결과입니다. 펌프 내 매체는 질량을 가지며, 이를 움직이기 위한 가속력이 필요합니다. 일단 운동하면 마찰이 최소한인 한 힘이 충분한 한 운동 상태를 유지합니다. 이 힘은 매체에 흡수되지 않고 매체를 통해 전달됩니다. 매체의 질량과 힘의 불균형은 파괴적인 힘을 생성하여 펌프 유량 맥동을 일으키고, 이는 구성 요소 또는 전체 시스템의 치명적 고장으로 이어질 수 있습니다.

펌프 유량 맥동의 원인

맥동은 때때로 서지(Surge)와 혼동되기도 합니다. 서지는 펌프에서 음파가 생성되는 현상으로, 보통 1.5초 이내에 닫히는 펌프에서 발생합니다. 펌프 유량 맥동은 에너지의 급속하고 제어되지 않은 가속과 감속으로 발생합니다. 이 에너지는 보통 움직이는 액체 덩어리(슬러그)이며, 주파수와 압력 진폭으로 지정될 수 있습니다.

페리스탈틱 펌프에서 맥동은 유체가 헤드에 들어가 두 롤러 사이에 갇힐 때 발생합니다. 일종의 '베개'가 생기고 그 뒤에 빈 공간(void)이 따릅니다. 이 베개와 빈 공간이 번갈아 나타나면 유체 흐름이 매끄럽지 않게 되어 맥동합니다. 페리스탈틱 펌프에서 유량 맥동에 더 취약한 용도들이 있습니다. 이러한 용도는 다음 방법으로 완화할 수 있습니다.

• 여러 펌프 헤드를 오프셋 장착
• 오프셋 오클루전과 다중 롤러 설계의 펌프 헤드 사용
• 펌프 배관 튜빙 구성 변경

펌프 유량 맥동의 영향을 받는 장비에는 다음과 같은 징후가 나타날 수 있습니다.

• 보글보글하거나 휘젓는 소리 (Gurgling or churning noises)
• 금속음 (Metallic sounds)
• 둔탁한 소리 (Thud sounds)
• 규칙적이지 않은 불규칙한 흐름 (Regularly inconsistent flow)
• 압력 파동, 특히 밸브 개방 시

펌프 유량 맥동 해결 방법

대부분의 펌프에서 펌프 유량 맥동을 해결하는 가장 일반적인 방법은 맥동 댐퍼(Pulsation Dampener)를 설치하는 것입니다. 이 장비는 연결된 펌프에 맞춰 설계되며 보통 토출 라인에 설치됩니다. 맥동 흐름이 댐퍼로 들어가면 유체 위에 갇힌 공기 주머니가 맥동의 최대 90%를 흡수합니다. 이로 인해 펌프를 떠나는 흐름이 매끄러워집니다. 맥동 댐퍼는 리테이닝 용기와 적절한 크기의 피팅을 사용하여 모든 튜빙 크기로 제작 가능합니다. 댐퍼의 출구는 데드 볼륨을 줄이기 위해 입구와 같거나 더 낮은 높이에 있어야 합니다.

펌프 유량 맥동은 튜빙이 흐르는 채널 구성을 조정하여 줄일 수도 있습니다. 배관 튜빙 길이를 여러 배 연장하고 더 부드러운 튜빙 소재를 선택하면 맥동을 최대 60%까지 줄일 수 있습니다. 부드러운 튜빙이 맥동 흡수를 돕고, 더 긴 배관 라인이 마찰을 증가시킵니다. 이는 백프레셔를 높이고 펄스를 압축하여 전체 맥동을 줄입니다.

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