원심 펌프 샤프트 파손 7가지 주요 원인 분석

비틀림, 굽힘, 그리고 마침내 끊어짐. 제가 불규칙한 운동의 결과를 말하는 게 아닙니다. 원심 펌프 샤프트 파손 이야기입니다.

원심 펌프 샤프트가 왜 끊어지는지 알아보기 위해 서비스 센터를 찾아 가장 경력 많고 경험 풍부한 서비스 기술자와 대화했습니다. 그가 7가지 원인을 공유해 주었습니다.

야금/제조 공정 결함

가끔 금속이나 제조 공정의 결함이 샤프트 조기 파손을 일으킵니다.

펌프 샤프트가 끊어지면 제조사를 탓하는 게 자연스러운 반응입니다. 하지만 현실적으로 샤프트 파손은 펌프 운전 조건의 직접적 결과인 경우가 더 많습니다. 제조 결함으로 인한 샤프트 고장은 극히 일부에 불과합니다.

진동

진동은 캐비테이션, 임계 속도, 베인 통과 주파수, 펌프 최적효율점(BEP) 밖 운전 등에 의해 주로 발생합니다. 펌프 베어링이 마모되어 샤프트가 측면으로 움직이게 되면 샤프트가 굽어졌다가 결국 파손됩니다. 진동 하모닉스도 펌프 샤프트에 추가 응력을 가합니다.

불균형 (Imbalance)

불균형은 펌프 운전 중 문제를 일으키지만, 정지 상태에서 샤프트를 측정하면 직선으로 나옵니다. 진동의 원인이 되며 기계, 베어링, 메커니컬 씰 수명을 단축시킵니다.

임펠러 불균형 원인:

• 새 제품인데 밸런싱 안 된 임펠러
• 트리밍 후 밸런싱 안 된 임펠러
• 베인에 이물질 끼임
• 베인 휨 또는 면 이탈
• 밸런스 홀 막힘
• 임펠러에 제품 침전물 쌓임

정렬 불량 (Misalignment)

부실한 설치, 배관 응력, 과도한 벨트 텐션, 직결 펌프의 쉬브 정렬 불량 등이 펌프 베어링과 샤프트에 과도한 응력을 가합니다.

참고: 정렬 불량 시나리오에서는 펌프 베어링이 샤프트보다 먼저 고장 날 가능성이 높습니다. 하지만 정렬 불량은 샤프트에 굽힘 모멘트를 만들어 시간이 지남에 따라 약화시키므로 여기에 포함시켰습니다.

유체 특성

저점도 유체 이송용으로 선정된 펌프가 고점도 유체에 노출되면 샤프트 파손 가능성이 높아집니다. 온도에 따른 점도 변화나 정지 상태에서의 점도 변화가 있는 유체에 주의하세요. 제지 슬러리처럼 정체 시 탈수되는 유체/슬러리도 문제가 될 수 있습니다.

유압 충격 (Hydraulic Shock)

유압력은 심각한 손상을 일으킬 수 있습니다. 예를 들어 체크 밸브가 급격히 닫혀 유체 흐름이 중단되면 강력한 충격파가 발생합니다. 이 충격파는 흐름을 역전시키며 하류로 되돌아갑니다. 충격파가 펌프와 충돌할 때 충격이 충분히 강하면 샤프트가 즉각적이거나 시간이 지나며 휘거나 끊어질 수 있습니다. 워터 해머에 대한 자세한 내용은 "워터 해머란 무엇인가?" 글을 참고하세요.

역류 (Reverse Flow)

상류 체크 밸브가 부분적 또는 완전히 막히거나 제대로 작동하지 않을 때, 역류로 인해 펌프 임펠러와 샤프트가 거꾸로 돌다가 펌프가 갑자기 기동하면 어떻게 될까요? 응력 받거나 끊어진 샤프트가 됩니다.

자주 샤프트가 끊어지는 펌프가 있다면 숨겨진 원인이 있을 수 있습니다. 펌프와 유체 수리역학에 정통한 엔지니어와 상담하세요.

샤프트 파손 문제? 문의 주세요! 위스콘신 및 어퍼 미시간 지역의 기업과 지자체에 기술 지원을 제공합니다.