냉각수순환펌프 유량이 부족하다는 것에 대한 질문이 있어 답글로 올립니다.
[질문]
저희 업장 냉온수기 700RT의 냉각수 유량이 시간당 유량이 500톤 밖에 나오지 않아서 질문드립니다.
펌프 흡입압력 0.36Mpa, 토출압력 0.66mpa, 펌프 암페어 104a, 냉각수 입구온도 27.5 출구온도 30.5
펌프 후단 체크밸가 의심되어서 분해 하였는데 문제가 없었습니다. 스트레이너도 확인 했습니다.
유량이 안 나오는 이유가 뭘까요?
기계실위치는 B3층 냉각탑 위치는 지상 12층입니다.
[답글]
지하3층~지상12층의 상업용 건물이라면 아마도 수직층고가 50미터 정도는 될 듯 싶은데, 그러면 냉각수순환펌프 정지시에 자연압이 5K 정도는 걸릴 겁니다. (도면 보시고 정확한 건물 층고는 확인해 보시고요...)
펌프가 작동하면서 흡입측의 정지시의 자연압보다 낮은 3.6K가 뜬다는 것은 흡입측 배관에서 마찰저항이 많이 걸린다는 의미입니다.
토출측의 압력계에 6.7K가 표시되고 있는데, 토출측의 압력은 흡입측의 압력에서 임펠러가 가압해 준 실시간 운전양정이 뜨는 거니까 현재 펌프의 운전양정은 6.7-3.6 = 3.1K = 31m 정도가 된다고 봐야겠네요.
당초 펌프의 사양이 28m였는데 실제 운전양정이 31m인 것을 보면 배관에서의 마찰저항이 당초 설계예상치보다 크게 걸리는 것은 확실합니다.
인터넷을 찾아보면 나오겠지만, 펌프의 실시간 운전양정과 유량은 반비례합니다. 유량이 늘면 유속이 빨라져 관벽에서의 마찰저항이 늘어나니까 실시간 운전양정이 높아지게 되고, 배관에서 발생하는 마찰저항이 적어지면 물이 흐르기 쉽기 때문에 유량이 늘어납니다. (펌프 운전시의 양정은 배관에서 발생하는 마찰저항만큼 발생한다고 이해하시면 됩니다)
현재의 상태는 배관에서의 마찰저항이 높아지면서 물이 흐르기 어려워지니까 유량이 줄어든 상황입니다.
일단 현재의 상태는 펌프의 토출측보다는 흡입측에서 마찰저항이 많이 걸리고 있는 것으로 보이고,
냉각탑쪽에서는 펌프의 흡입측에서 마찰저항이 커지는 것은 크게 2가지가 원인이 될 수 있습니다. 스트레이너(냉각탑과 펌프)에 이물질이 많이 끼었을 경우와 배관에 공기가 차 있을 경우입니다.
펌프 스트레이너 청소는 하셨다고 했으니, 냉각탑의 스트레이너도 한번 확인해 보시면 될 것 같고,
배관의 공기 정체 문제는 상당히 해결하기 어려운데... 일단 건물의 층고가 약 50m쯤 된다고 하면 아마 현재 냉각수배관 최상부의 약 14미터 정도는 배관 속의 압력이 대기압보다 낮을 겁니다. (펌프 정지시의 자연압 50m - 펌프 가동시의 흡입측 압력 36m = 14m)
냉각탑에서 펌프쪽으로 내려가는 부분에 설치된 냉각탑 스트레이너의 드레인밸브를 열면 아마도 물이 안나오고 배관 내부로 공기가 빨려 들러갈 겁니다. 배관 내부의 압력이 대기압보다 낮으면 물속의 공기가 물 외부로 나오기 쉬운 조건이 됩니다. 현재 상태에서는 기본적으로 배관 내 냉각수 속의 공기가 기포로 나와서 배관의 굴곡부위에 차기 쉬운 상황이라고 봐야 할 겁니다. (따라서, 냉각수순환배관 중 냉각탑에서 펌프쪽으로 내려가는 냉각수배관 최상부에는 자동에어벤트를 가급적 설치하지 않는게 좋습니다. 자동에어벤트의 구조상 공기의 배출도 가능하지만 흡입도 가능한 구조입니다)
배관에 공기가 차는 다른 원인은 냉각탑의 수위가 낮은 경우입니다. 수위가 낮아지면 하부수조의 흡입구에서 소용돌이가 생기면서 공기가 빨려들어갈 수도 있고, 떨어지는 냉각수 속에 섞여 있던 공기가 수조에서 위로 떠올라 분리되기도 전에 흡입배관으로 빨려들어갈 수도 있습니다. 어찌되었든 냉각탑 하부 수조의 수위는 가급적 높게 유지하는게 배관 내 공기 정체 문제를 해결하는데 도움이 됩니다.
따라서, 현재 상태에서 할 수 있는 조치는,
- 냉각탑 스트레이너 청소
- 냉각탑에서 펌프로 내려가는 냉각수순환배관의 입상관 최상부에 자동에어벤트가 있다면 연결배관의 밸브를 차단하거나 자동에어벤트 철거
- 입상관에서 펌프로 연결되는 배관의 공기가 정체된만한 굴곡부위에는 자동에어벤트 설치
그 외의 원인은 배관 관경 자체가 적은 것일텐데, 그건 현재 조치할 수 있는게 아니니 생략하겠습니다.
혹시 냉각수배관이 다른 펌프와 통합이 되어 있지 않으지 모르겠습니다. 그렇다면 해당 펌프 말고 다른 변수가 있을 수는 있겠죠.
냉각수순환펌프 유량이 부족하다는 것에 대한 질문이 있어 답글로 올립니다.
[질문]
저희 업장 냉온수기 700RT의 냉각수 유량이 시간당 유량이 500톤 밖에 나오지 않아서 질문드립니다.
펌프 흡입압력 0.36Mpa, 토출압력 0.66mpa, 펌프 암페어 104a, 냉각수 입구온도 27.5 출구온도 30.5
펌프 후단 체크밸가 의심되어서 분해 하였는데 문제가 없었습니다. 스트레이너도 확인 했습니다.
유량이 안 나오는 이유가 뭘까요?
기계실위치는 B3층 냉각탑 위치는 지상 12층입니다.
[답글]
지하3층~지상12층의 상업용 건물이라면 아마도 수직층고가 50미터 정도는 될 듯 싶은데, 그러면 냉각수순환펌프 정지시에 자연압이 5K 정도는 걸릴 겁니다. (도면 보시고 정확한 건물 층고는 확인해 보시고요...)
펌프가 작동하면서 흡입측의 정지시의 자연압보다 낮은 3.6K가 뜬다는 것은 흡입측 배관에서 마찰저항이 많이 걸린다는 의미입니다.
토출측의 압력계에 6.7K가 표시되고 있는데, 토출측의 압력은 흡입측의 압력에서 임펠러가 가압해 준 실시간 운전양정이 뜨는 거니까 현재 펌프의 운전양정은 6.7-3.6 = 3.1K = 31m 정도가 된다고 봐야겠네요.
당초 펌프의 사양이 28m였는데 실제 운전양정이 31m인 것을 보면 배관에서의 마찰저항이 당초 설계예상치보다 크게 걸리는 것은 확실합니다.
인터넷을 찾아보면 나오겠지만, 펌프의 실시간 운전양정과 유량은 반비례합니다. 유량이 늘면 유속이 빨라져 관벽에서의 마찰저항이 늘어나니까 실시간 운전양정이 높아지게 되고, 배관에서 발생하는 마찰저항이 적어지면 물이 흐르기 쉽기 때문에 유량이 늘어납니다. (펌프 운전시의 양정은 배관에서 발생하는 마찰저항만큼 발생한다고 이해하시면 됩니다)
현재의 상태는 배관에서의 마찰저항이 높아지면서 물이 흐르기 어려워지니까 유량이 줄어든 상황입니다.
일단 현재의 상태는 펌프의 토출측보다는 흡입측에서 마찰저항이 많이 걸리고 있는 것으로 보이고,
냉각탑쪽에서는 펌프의 흡입측에서 마찰저항이 커지는 것은 크게 2가지가 원인이 될 수 있습니다. 스트레이너(냉각탑과 펌프)에 이물질이 많이 끼었을 경우와 배관에 공기가 차 있을 경우입니다.
펌프 스트레이너 청소는 하셨다고 했으니, 냉각탑의 스트레이너도 한번 확인해 보시면 될 것 같고,
배관의 공기 정체 문제는 상당히 해결하기 어려운데... 일단 건물의 층고가 약 50m쯤 된다고 하면 아마 현재 냉각수배관 최상부의 약 14미터 정도는 배관 속의 압력이 대기압보다 낮을 겁니다. (펌프 정지시의 자연압 50m - 펌프 가동시의 흡입측 압력 36m = 14m)
냉각탑에서 펌프쪽으로 내려가는 부분에 설치된 냉각탑 스트레이너의 드레인밸브를 열면 아마도 물이 안나오고 배관 내부로 공기가 빨려 들러갈 겁니다. 배관 내부의 압력이 대기압보다 낮으면 물속의 공기가 물 외부로 나오기 쉬운 조건이 됩니다. 현재 상태에서는 기본적으로 배관 내 냉각수 속의 공기가 기포로 나와서 배관의 굴곡부위에 차기 쉬운 상황이라고 봐야 할 겁니다. (따라서, 냉각수순환배관 중 냉각탑에서 펌프쪽으로 내려가는 냉각수배관 최상부에는 자동에어벤트를 가급적 설치하지 않는게 좋습니다. 자동에어벤트의 구조상 공기의 배출도 가능하지만 흡입도 가능한 구조입니다)
배관에 공기가 차는 다른 원인은 냉각탑의 수위가 낮은 경우입니다. 수위가 낮아지면 하부수조의 흡입구에서 소용돌이가 생기면서 공기가 빨려들어갈 수도 있고, 떨어지는 냉각수 속에 섞여 있던 공기가 수조에서 위로 떠올라 분리되기도 전에 흡입배관으로 빨려들어갈 수도 있습니다. 어찌되었든 냉각탑 하부 수조의 수위는 가급적 높게 유지하는게 배관 내 공기 정체 문제를 해결하는데 도움이 됩니다.
따라서, 현재 상태에서 할 수 있는 조치는,
- 냉각탑 스트레이너 청소
- 냉각탑에서 펌프로 내려가는 냉각수순환배관의 입상관 최상부에 자동에어벤트가 있다면 연결배관의 밸브를 차단하거나 자동에어벤트 철거
- 입상관에서 펌프로 연결되는 배관의 공기가 정체된만한 굴곡부위에는 자동에어벤트 설치
그 외의 원인은 배관 관경 자체가 적은 것일텐데, 그건 현재 조치할 수 있는게 아니니 생략하겠습니다.
혹시 냉각수배관이 다른 펌프와 통합이 되어 있지 않으지 모르겠습니다. 그렇다면 해당 펌프 말고 다른 변수가 있을 수는 있겠죠.