문서번호	원수관리과-800
결재일자	2013.4.16.
공개여부	대시민공개
방침번호

				시 민
★주무관	원수관리과장	소장		상수도사업본부부본부장
봉선필	강병수	권병효		04/16 김준기
협 조

2013년 공무원 직접수행 학술용역

와류발생 방지를 통한

취수펌프 흡입성능 및 효율개선에 관한 연구

2013. 4.

상수도사업본부

【강북아리수정수센터】

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검토항목	검 토 여 부 (■ 표시)
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법령및기타 고려사항	●	법령규정	:	교통 □ 환경 □ 재해 □
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	●	민간단체	:	유 □	(		)	무 ■
	●	시산하기관	:	유 □	(		)	무 ■

와류발생 방지를 통한

취수펌프 흡입성능 및 효율개선에 관한 연구

펌프 흡입측에 발생하는 와류(vortex flow)로 인한 공기유입으로 캐비테이션(Cavitation,공동현상)이 발생하고 이에 따라서 진동․소음과 임펠러 손상은 물론 펌프 효율과 기대수명이 감소되는바, 이에 효과적인 와류방지 방법에 대한 성능 비교분석을 통해 취수펌프 흡입성능 및 효율개선을 위한 연구를 진행하고자 함

추진근거

❍ 2013년도 공무원직접수행 학술용역 운영계획[조직담당관(2013.4.8.)]

연구목적

❍ 펌프 흡입측 와류발생의 효과적인 억제 방안 연구

❍ 펌프 흡입측 와류발생 억제를 통한 흡입성능 향상, 펌프효율 개선, 진동․소음 감소 효과 연구

문 제 점

❍ 취수펌프 운전중 와류로 인한 공기유입과 캐비테이션 발생

- 캐비테이션에 의한 펌프효율 저하

- 공기유입으로 정수장 응집․침전지 등에 스컴발생 증가

❍ 펌프 운전중 캐비테이션으로 인한 충격파로 인해 진동․소음이 증가하고 이에 따른 임펠러 손상과 펌프 기대수명 단축

연구과제 : 와류발생 방지를 통한 취수펌프 흡입성능 및 효율개선 방안 연구

❍ 연구과제 1 : 흡입성능 개선(CFD에 의한 측정)

❍ 연구과제 2 : 펌프효율 개선(열역학적 방법에 의한 효율측정)

❍ 연구과제 3 : 펌프 운전시 진동․소음 감소(진동계에 의한 측정)

❍ 연구대상 장소 : 강북통합취수장(강북, 뚝도, 구의) 등

❍ 중점 연구과제

- 효과적인 와류발생 억제방안(흡입성능 개선) 연구

- 와류발생 억제와 이에 따른 캐비테이션 감소가 펌프에 미치는 효과 비교 연구(펌프효율 개선, 펌프수명 연장)

- 흡수정의 구조 개선방향 검토 및 취수구 설비보완을 통한 개선방안 연구(흡입구 형상 및 흡입배관의 이격거리 등)

와류방지 검토(안)

현 재	개선안	개선 후
[와류발생]	[와류방지설비 설치] (1안) 와류발생 위치에 부유판 설치 -유속감소 및 공기유입 방지 (2안) 부유형 와류방지 볼 설치 -물흐름으로 볼유입후 와류파괴 (3안) 수표면에 방지판 전면설치 -물과 공기 접촉면 차단 ※와류방지 개선방안 참조	[와류방지]
1. 와류발생 ⇒ 공기유입 ⇒ 캐비테이션 발생 2. 펌프 진동․소음 증가 3. 펌프효율 저하		1. 와류발생 방지를 통한 캐비테이션 발생 예방 2. 펌프 진동․소음 감소 3. 펌프효율 향상

취수장 흡수정 와류발생 원인분석

○ 속도분배가 균일하지 않음(복잡한 구조와 형태)

- 흡입수는 흡수정 및 펌프로의 유입시 균일하게 일정속도로 분배 되어야 하나 흡수정의 복잡한 구조와 형태상 속도분배가 균일하지 않음

○ 흡입수의 저항을 줄여주는 시설물구조 미흡

- 흡수정의 경우 모서리에 흡입수의 저항을 줄여주는 헌치(HUNCH)가 없는 곳이 대부분임

○ 흡수정 유입수 유속증가로 난류발생 유발

- 펌프 가동시 흡입수량 대비 유입수량이 부족하여 흡수정 전․후의 수위차가 커지며 이에 유속증가로 난류가 발생되어 공기가 유입됨

와류방지 개선방안

연구수행 방법

❍ 연구기간 :  2013. 4월 ~ 10월

❍ T/F팀 구성 및 연구비 등 : 따로붙임

❍ 연구방법

- 와류관련 자료조사 및 성능측정  : 2013. 4월~6월

▶ 와류로 인한 펌프 캐비테이션 발생자료 수집 및 검토

▶ 펌프 와류발생 비교연구 대상 장소 물색

▶ 『취수펌프 와류방지 방안』토론회(2013.5.23.)

▶ 전문기관에 성능측정 방법 자문

▶ 자문위원 : 연구과제 관련 자문

(서울시립대 이광훈교수, 서울과학기술대학교 한상조교수, 터보엔에스 권명래대표)

▶ 와류방지 설비 시범설치

- 성능 비교분석 및 연구결과 보고서 작성 : 2013. 7월~10월

▶ 와류방지 설비 설치

▶ 개선효과 성능측정 및 비용 절감 효과 분석

▶ 성능개선 연구성과 논문 작성

기대효과

❍ 펌프 흡입성능 개선

❍ 펌프효율 향상

❍ 펌프기대수명 연장으로 사용기간 증가

❍ 펌프 운전시 진동․소음 감소

❍ 정수처리 상수도 수질향상

활용계획

❍ 연구 분석결과 성능 개선효과를 시 산하기관 및 타 기관에 횡단전개

❍ 흡수정 취수구 설계시 고려되지 못한 와류방지 방법에 대하여 기준 메뉴얼 제시

붙임 : 학술용역 직접수행 연구계획서 1부. 끝.