8. 냉각수 펌프 케비테이션

Cavitation Diagnosis within a Chilled Water Pump

 

8.1 背景 (Background)

냉각수 펌프들에서 여러 해 동안 케비테이션 문제점들이 있었다. 분명히 펌핑 시스템은 처음부터 설계가 잘못되었거나 펌핑 시스템에 유해한 영향을 미치는 변수가 있어 케비테이션을 일으킨 것이다. 이 조사의 목적은 실제 문제점의 근원을 확인하는 일과 권고 조치 사항을 제출하는 것이었다.

 

8.2 結果 (Results)

케비테이션을 일으키는 펌프에서 어려운 점은 그 상태가 실제로 펌프내부 부품을 손상시키는 케비테이션 문제인지 또는 보다 즉각적인 영향을 가지는 베어링 문제인지를 확인하는 일이다. 4호기 냉각수 펌프가 바로 이러한 경우이다. 펌프 베어링의 전체 Spike Energy 준위와 Velocity Band 경우가 경보치를 넘나들었는데 이는 구름 베어링의 문제점인 것으로 나타났던 것이 실제로는 케비테이션이었다.

그림 7-41은 4호기 냉각수 펌프 배열도이며, 기준값을 초과한 내측 펌프 베어링에서 취한 전형적인 진동 스펙트럼과 베어링 결함 주파수(또는 그 조화파) 또는 Blade 통과 주파수 일수 있는 몇 개의 Spike가 포함되어 있다. 그림 7-41에서 광대역 Energy가 14,000~44,000 cpm 사이에서 탁월한데 이는 케비테이션이거나 구름 베어링 수명의 최종 단계를 의미할 수 있음에 유의하라. 그림 7-42의 위 두 그림은 두 개의 펌프베어링(위치 3과 4)에서의 모든 방향의 진동 스펙트럼이고, 아래 그림은 Spike Energy 의 경향도 이다. 이 문제점이 케비테이션 때문이었는지 또는 베어링 마멸 때문이었는지를 결정하는데 이들 그림들은 도움이 되지 않았다.

도움이 된 것은 그림 7-43과 7-44의 Waterfall Velocity Spectrum 이었다. 각 점에서 Waterfall Spectrum은 최소한 1년 이상동안 동일한 모양을 가지고 있었다. 만일 문제점이 베어링 변형에 의한 것이라면 1년 이상 운전하였으면 손상이 발생했던지 적어도 더 악화되었을 것이다. 스펙트럼간에 실제적인 변화가 분명하지 않았기 때문에 케비테이션이 거의 문제점이었다.

도움이 될만한 또 다른 사실은 일반적으로 동일 축에 두 개의 베어링은 동시에 같은 비율로 손상이 발생하지 않는다. 이 경우에서도 마찬가지로 두 개의 베어링이 1년 이상이나 동일 변형상태로 있을 수가 없었을 것이다. 케비테이션을 의미하는 또 다른 강력한 실마리는 펌프의 소음이었다. 케비테이션은 기계가 깨끗한 액체 대신에 모래나 자갈을 펌핑하는 소음을 발생한다. 이 경우에 이러한 소음이 여러 번 발생했다는 사실을 진동 분석가가 서류화하여 제출하였다.

이러한 상황에서 있을법한 가능성 있는 문제는 윤활부족이다. Spike Energy 값은 윤활되지 않은 구름 베어링의 부품운동에 민감하다. 그러나 그것이 윤활 문제라면 펌프 베어링은 피로 손상없이 거의 2년 동안 계속해서 운전할 수 없었을 것이다.

그림 7-41 4호기 냉각수 펌프의 진동 스펙트럼(위치 3)

그림 7-42 펌프 베어링에서의 진동 스펙트럼(위치 3과 4)

그림 7-43 위치 3에서의 Waterfall Plot

그림 7-44 위치 4에서의 Waterfall Plot

 

8.3 結論 (Conclusions)

① Velocity Band Alarm과 Spike Energy Alarm에 의해 검출된 문제점은 케비테이션에 의한 것으로 진단되었다.

② 교정되지 않은 그러한 케비테이션은 결국에는 펌프내부 부품과 심지어는 연결 배관에 큰 손상을 일으킨다.

 

8.4 勸告事項 (Recommendations)

계속되는 케비테이션 문제의 근원을 밝히고 이것을 제거하는 조치를 취할 것. 각종 밸브들이 적절하게 작용하고 있는가를, 흡입 배관에 방해물은 없는가를 확인할 것. 또한 펌프성능 한계를 넘어서 운전하고 있는가를 확인할 것.

 

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