재순환이란 무엇인가요? 저유량 펌프 불안정성 • 파쇄기, 팬, 멀처, 콤바인, 샤프트, 원심분리기, 터빈 및 기타 여러 로터의 동적 밸런싱을 위한 휴대용 밸런서, 진동 분석기 "밸런셋" 재순환이란 무엇인가요? 저유량 펌프 불안정성 • 파쇄기, 팬, 멀처, 콤바인, 샤프트, 원심분리기, 터빈 및 기타 여러 로터의 동적 밸런싱을 위한 휴대용 밸런서, 진동 분석기 "밸런셋"

재순환이란 무엇인가요? 저유량 펌프 불안정성

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펌프의 재순환 이해

정의: 재순환이란 무엇인가?

재순환 설계점(최적 효율점 또는 BEP)보다 현저히 낮은 유량으로 원심 펌프와 팬이 작동할 때 발생하는 유동 불안정성입니다. 저유량에서는 유체의 방향이 부분적으로 역전되어 토출 영역에서 흡입 영역으로 역류하여 임펠러 입구 또는 토출구에서 불안정한 재순환 패턴을 생성합니다. 이 현상은 저주파 진동 맥동(일반적으로 0.2-0.8× 주행 속도), 소음, 효율성 손실이 발생할 수 있으며 순환 부하를 통해 심각한 기계적 손상을 일으킬 수 있습니다., 캐비테이션, 그리고 난방.

재순환은 펌프에 가장 파괴적인 작동 조건 중 하나입니다. 불안정한 유압력이 엄청나게 커져 베어링 고장, 씰 손상, 샤프트 피로, 심지어 심각한 경우 임펠러 구조 파손까지 유발할 수 있기 때문입니다. 재순환을 이해하고 방지하는 것은 펌프의 신뢰성을 위해 매우 중요합니다.

재순환 유형

1. 흡입 재순환

임펠러 입구(흡입 측)에서 발생:

  • 기구: 낮은 유량에서 임펠러 아이로 유입되는 유체의 흐름 각도가 잘못되었습니다.
  • 분리: 흐름은 베인 흡입 표면에서 분리됩니다.
  • 역류: 분리된 유체는 임펠러 눈에서 뒤로 흐릅니다.
  • 습격: 일반적으로 BEP 흐름의 60-70%
  • 위치: 임펠러 슈라우드 근처에 집중됨

2. 배출 재순환

임펠러 배출구(출구)에서 발생:

  • 기구: 고압 배출 유체가 임펠러 주변으로 역류합니다.
  • 길: 클리어런스 갭(마모링, 측면 갭)을 통해
  • 혼입: 재순환 흐름은 주 흐름과 혼합되어 난류를 생성합니다.
  • 습격: 일반적으로 BEP 흐름의 40-60%
  • 더 심각한 경우: 일반적으로 흡입 재순환보다 더 큰 피해를 줍니다.

3. 복합 재순환

  • 흡입 및 배출 재순환이 동시에 존재합니다.
  • 매우 낮은 유량에서 발생함(< 40% BEP)
  • 가장 심각한 진동 및 손상 가능성
  • 최소 유량 보호를 통해 피해야 합니다.

진동 시그니처

특징적인 패턴

  • 빈도: 비동기식, 일반적으로 0.2-0.8× 실행 속도
  • 예: 10-20Hz 맥동을 보여주는 1750RPM 펌프
  • 진폭: 정상 작동 진동의 2~5배가 될 수 있습니다.
  • 불안정한: 주파수와 진폭은 일정하지 않고 변합니다.
  • 무작위 구성 요소: 난류로 인한 광대역 증가

흐름 의존성

  • 고유량: 재순환 없음, 진동 낮음
  • 중간 흐름(80-100% BEP): 최소 재순환, 허용 가능한 진동
  • 저유량(50-70% BEP): 흡입 재순환이 시작되고 진동이 증가합니다.
  • 매우 낮은 유량(< 50% BEP): 심각한 재순환, 매우 높은 진동
  • 차단: 최대 재순환, 최대 진동 및 손상률

추가 지표

  • 높은 축 진동 요소
  • 소음 증가(울부짖음 또는 웅얼거림)
  • 성능 손실(곡선 아래의 헤드 및 유량)
  • 유압 손실로 인한 온도 상승

결과 및 피해

즉각적인 효과

  • 심한 진동: 몇 분 안에 알람 한계를 초과할 수 있습니다.
  • 소음: 시끄러운 난류 소음
  • 효율성 손실: 전달되는 유량에 대한 전력 소모가 높음
  • 난방: 열로 변환된 유압 손실

기계적 손상

  • 베어링 고장: 높은 순환 하중은 베어링 마모를 가속화합니다.
  • 씰 손상: 진동 및 압력 맥동으로 인해 씰이 손상됩니다.
  • 샤프트 피로: 유압력에 의한 교대 굽힘 응력
  • 임펠러 손상: 반복 하중으로 인한 베인 피로 균열

유압 손상

  • 캐비테이션: 캐비테이션이 발생하기 쉬운 재순환 구역
  • 부식: 고속 재순환 흐름은 표면을 침식합니다.
  • 와류 캐비테이션: 재순환 구역의 와류가 공동화됨

탐지 및 진단

진동 분석

  • 하위 동기 구성 요소(0.2-0.8×)를 찾으세요.
  • 다양한 유량에서 테스트
  • 맥동이 시작되는 지점(재순환 시작 지점)의 유량을 식별합니다.
  • 펌프 성능 곡선 예측과 비교

성능 테스트

  • 실제 헤드-플로우 곡선 측정
  • 설계 곡선과 비교
  • 낮은 유량에서의 편차는 재순환을 나타냅니다.
  • 곡선 예측보다 높은 전력 소비

음향 모니터링

  • 독특한 격동의 울림 소리
  • 광대역 잡음 증가
  • 펌프 케이싱에서 들리고 느껴질 수 있습니다.

예방 및 완화

운영 전략

최소 유량 보호

  • 자동 최소 유량 재순환 라인 설치
  • 밸브가 안전 최소 유량(일반적으로 60-70% BEP) 이하로 열립니다.
  • 배출물을 흡입구 또는 탱크로 재순환시킵니다.
  • 재순환 구역에서의 작동을 방지합니다.

작동 지점 제어

  • 최소 연속 유량 이하에서 작동을 피하십시오.
  • 가변 속도 드라이브를 사용하여 펌프를 수요에 맞게 조정합니다.
  • 단일 대형 펌프보다 여러 개의 소형 펌프(더 나은 턴다운)
  • 병렬 펌프의 단계적 작동

디자인 솔루션

  • 유도제: 흡입 흐름을 안정화하기 위한 축방향 입구 단계
  • 저유량 임펠러: 저유량 작동을 위한 특수 설계
  • 적절한 크기: 펌프 크기를 너무 크게 하지 마세요(만성적인 저유량 작동을 피하세요)
  • 더 넓은 작동 범위: 유량 변화를 허용하는 평평한 곡선을 가진 펌프를 선택하세요

시스템 설계

  • BEP 근처 펌프 작동을 위한 설계 시스템
  • 재순환 구역의 캐비테이션을 줄이기 위해 적절한 NPSH 마진을 제공하세요.
  • 흡입 조절을 최소화하기 위한 제어 밸브 배치
  • 최소 유량 보장을 위한 바이패스 또는 재순환 시스템

산업 표준 및 지침

최소 연속 흐름

  • API 610: 원심 펌프의 최소 연속 안정 유량을 지정합니다.
  • 일반적인 값: 방사형 펌프의 경우 BEP 유량 60-70%, 혼합 유량의 경우 70-80%
  • 열 고려 사항: 또한 저유량에서의 온도 상승에 의해 제한됨

성능 테스트

  • 공장 테스트에서 재순환 시작 지점 확인
  • 현장 성능 테스트를 통해 확인
  • 최소 유량에서의 진동에 대한 허용 기준

재순환은 원심 펌프의 가장 심각한 작동 조건 중 하나입니다. 특징적인 준동기 진동 시그니처, 심각한 맥동 진폭, 그리고 급격한 기계적 손상 가능성으로 인해 재순환 시작 조건을 이해하고, 최소 유량 보호 기능을 구현하며, 만성적인 저유량 작동을 방지하는 것은 산업 현장에서 펌프의 신뢰성과 수명을 위해 필수적입니다.

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카테고리: 어휘진동 진단
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