펌프 과도 제어: 시동 및 트립

Apr 06, 2024

원심 펌프는 최적의 정상 상태 작동을 위해 설계되었습니다. 그러나 펌프가 시작하고 정지할 때 정상 상태에서 불가피하게 벗어나는 경우 배관 시스템 내에서 극적이고 종종 위험한 압력 반응이 발생할 수 있습니다. 펌프 과도현상은 초기 시운전 중 시동이나 유지보수를 위한 정지만큼 일상적일 수 있습니다.

종종 워터 해머나 서지는 밸브가 빠르게 닫히는 데 따른 고압 반응과 관련이 있습니다. 간단히 말해서, 밸브 폐쇄는 유체가 닫히는 밸브에 부딪힐 때 유체 운동량을 압력으로 변환합니다. 결과적인 압력은 파이프 또는 장비 압력 등급을 초과할 수 있습니다.

그런 다음 후행 유체가 정지된 유체에 부딪히면서 시스템을 통해 뒤로 전달되는 고압 파동이 발생하여 불균형한 힘이 발생합니다. 이러한 현상은 또한 낮은 압력을 유발하여 시스템의 높은 지점에서 역류, 진공 상태 또는 기화된 유체를 초래할 수 있습니다.

밸브는 유체 운동량이 압력으로 변환되는(또는 그 반대로) 전형적인 원인인 반면, 펌프는 생성되는 압력에 의해 흐름에 영향을 미치므로 유사하게 서지를 유발합니다. 갑자기 펌프 압력 소스를 추가하거나 제거하면 배관 시스템을 통해 고압 및 저압 파동이 전송됩니다.

밸브 폐쇄와 마찬가지로 펌프 작동의 급격한 변화는 더욱 극적인 압력 및 흐름 반응을 가져옵니다. 모델링 소프트웨어는 파도가 전송하고 상호 작용할 때 이러한 효과를 정량화할 수 있으므로 엔지니어는 광범위한 펌프 과도 원인을 모델링할 수 있는 유연성을 제공합니다.

많은 펌프 과도 현상을 예측할 수 있습니다. 이는 시스템의 초기 시운전 중, 정기적인 유지 관리를 예상하고 따르거나 추가 펌프로 가변적인 수요를 수용할 때 발생할 수 있습니다. 이러한 일상적인 과도 현상은 작동 조건 간의 전환을 원활하게 하여 부정적인 과도 효과를 최소화하는 절차를 따라야 합니다.

펌프가 장비 고장이나 비상 사태와 같은 계획되지 않은 문제에 대응하는 반응 이벤트도 있습니다. 펌프의 상태 간 전환을 원활하게 하기 위해 설계된 모든 프로세스를 사용할 수 없기 때문에 전력 손실은 종종 최악의 시나리오입니다. 펌프를 갑자기 재가동하기 위해 전력이 복구되면 전력 손실에 대한 우려가 더욱 가중됩니다.

단일 시스템의 여러 펌프에는 단일 펌프가 작동하는 경우 체크 밸브 슬램을 일으키는 병렬 펌프와 같은 추가 고려 사항이 있습니다. 모든 펌프를 동시에 작동시키거나 시동하면 서지 문제가 발생할 수 있지만, 여러 펌프가 점진적으로 켜지거나 꺼질 때 작동 조건 간에 시스템을 점진적으로 전환하는 자산 역할을 할 수 있습니다.

펌프 과도 현상은 제어되는 것과 제어되지 않는 두 가지 범주로 구분될 수 있습니다.

제어된 펌프 과도 현상은 VFD(가변 주파수 드라이브)와 같은 외부 컨트롤러를 사용하여 속도를 제어함으로써 상태 간 펌프를 쉽게 만듭니다. 이를 통해 작업자는 유체를 점진적으로 가속하여 덜 극적인 압력 반응을 유발할 수 있습니다. 체크 밸브와 같은 보호 시스템의 경우 시스템의 점진적인 변경도 더 쉬워져 2차 과도 효과를 피할 수 있습니다. 제어된 과도 현상은 VFD를 복제하기 위해 펌프 속도 대 시간으로 모델링될 수 있습니다.

제어된 과도 현상은 펌프를 제어하기 위한 전력이 필요합니다. 그러나 전력 손실 이후 펌프 속도는 시스템에 의해 결정됩니다. 전력 손실 펌프 트립은 제어되지 않은 펌프 과도 현상을 나타냅니다.

제어되지 않는다는 것은 펌프 과도 현상이 예측 불가능하다는 것을 의미하는 것이 아니라 펌프의 동작이 미세 조정된 전자 컨트롤러가 아닌 시스템에 의해 결정된다는 것을 의미합니다. 예를 들어, 일상적인 펌프 시동은 런아웃을 방지하기 위해 부분적으로 닫힌 밸브 또는 체크 밸브에 대해 시작된 다음 밸브가 의도된 작동 지점에 도달하기 위해 점차적으로 열립니다. 전체 프로세스는 일상적이지만 펌프를 켜기만 하면 주변 시스템에 따라 흐름이 전개됩니다.

VFD는 하나의 서지 완화 접근 방식을 제공하지만 엔지니어는 제어되지 않은 펌프 과도 현상의 기본 메커니즘을 이해하여 서지를 완화할 수 있습니다. 이러한 이해는 펌프를 제어할 수 있는 대안이 없는 전력 손실 상황에서 매우 중요합니다.