NPSHa 계산 예제와 NPSHr 비교: 압입·흡상·포화수 여유 산정

일본 펌프 제조사에서 받은 데이터시트에 hitsuyo NPSH(필요 NPSH)라는 값이 적혀 있습니다. 같은 문서의 문의 양식에는 "귀사 설비가 제공할 수 있는 NPSH를 기입해 달라"는 항목도 있습니다. 이 항목에 답하려면 우리 탱크, 배관, 액체 조건으로 NPSHa를 직접 계산하고, 여유를 얼마나 둘지 정해야 합니다.

이 글은 NPSH의 의미와 NPSHa 계산법을 설명하고, 압입(flooded suction), 흡상(suction lift), 가압 포화수 탱크의 세 가지 예제를 계산합니다. 이어서 NPSHa와 NPSHr의 여유를 보는 방법, ANSI/HI 9.6.1 가이드라인이 말하는 내용, 일본 공급사에 확인할 항목을 정리합니다.

NPSH란 무엇인가

NPSH는 Net Positive Suction Head의 약자로, 한국어로는 유효흡입수두라고 부릅니다. 펌프로 들어오는 액체의 전압(정압과 속도수두를 합한 값)이 그 온도의 증기압보다 얼마나 높은지를 액체의 높이(m)로 나타낸 값입니다.

단위는 압력(Pa)이 아니라 수두(m)이고, 펌프의 설치 높이만을 뜻하는 말도 아닙니다. 펌프 흡입 쪽에서 액체가 끓지 않을 만큼 여유가 있는지를 판단할 때 씁니다.

흡입 압력이 중요한 이유: 캐비테이션

펌프는 토출 쪽 압력을 높이는 기계이지만, 임펠러 입구 부근에서는 압력이 국부적으로 떨어집니다. 그 위치에서 압력이 액체의 증기압까지 내려가면 기포가 생기고, 이 기포는 하류의 압력이 높은 영역에서 터질 수 있습니다.

이것이 캐비테이션이며, 진행되면 소음, 진동, 성능 저하, 부품 손상으로 이어집니다.

외부에서 공기를 빨아들이는 에어 혼입은 원인이 다르므로, 두 현상은 따로 조사해야 합니다.

NPSHa와 NPSHr

펌프를 선정할 때는 두 값을 비교합니다.

• NPSHa(유효 NPSH, available): 탱크와 흡입 배관을 포함한 설비 쪽이 실제로 펌프에 제공하는 값입니다. 액위, 압력, 온도, 유량으로 계산하므로 같은 펌프라도 운전 조건이 바뀌면 값이 달라집니다. 일본 문서에서는 yuko suikomi head라고 부르며, 한국 자료에서는 NPSHav로 적기도 합니다.
• NPSHr(필요 NPSH, required): 정해진 성능을 내기 위해 제조사가 제시하는 필요 흡입수두입니다. 지정된 유량, 회전 속도, 액체에 대응하는 값입니다. NPSHreq나 NPSHre로 적는 자료도 있고, 일본에서는 hitsuyo suikomi head라고 합니다. 선정할 때는 제조사의 성능 곡선과 사양서에서 읽습니다.

NPSHr은 펌프마다 하나로 고정된 숫자가 아니며, 유량과 회전 속도에 따라 달라집니다. 정격점만 보고 선정하면 기동 후의 큰 유량이나 다른 운전점에서 필요한 여유를 잃을 수 있습니다.

NPSHa가 크고 NPSHr이 작을수록 흡입 여유를 확보하기 쉽다는 방향은 공통입니다. 다만 이 차이만으로 토출 성능이나 최소 유량까지 정해지지는 않으므로, 운전 범위 평가와 함께 봐야 합니다.

NPSH3의 의미

NPSH3는 캐비테이션 때문에 전양정이 3% 떨어질 때의 NPSH를 나타내는 시험상의 지표입니다. 다단 펌프에서는 1단 임펠러의 양정을 기준으로 하므로, 펌프 전체 토출 압력의 3%와 혼동하지 않아야 합니다.

아래 그림은 유량과 회전 속도를 일정하게 두고 흡입 조건을 바꾸는 시험의 개념입니다.

제조사 자료 중에는 NPSHr을 NPSH3로 표시하는 예가 있지만, 두 값을 늘 같은 것으로 취급하지는 않습니다. Hydraulic Institute가 2025년 3월 18일에 낸 공식 해설에 따르면 2024년판 ANSI/HI 9.6.1의 여유 기준은 제조사가 제시한 NPSHr이며, 이 제시값은 시험 NPSH3 이상이어야 합니다.

NPSHa 계산 방법

큰 탱크의 액면에서 펌프 기준면까지를 생각하면, 액면 압력, 높이 차, 배관 손실로 NPSHa를 계산할 수 있습니다. 액면 속도는 무시할 수 있는 정상 상태의 단상 액체 흐름이고, 도중에 다른 펌프 같은 에너지 공급이 없다는 조건을 전제로 합니다.

식의 압력은 절대압을 쓰고, 수두로 바꿀 때의 밀도는 운전 온도의 액체 값을 씁니다. 게이지압에서 출발한다면 그 장소의 대기압을 더한 뒤 증기압과의 차를 구하는 것이 기본입니다.

출발점에 따라 식은 두 가지 형태가 있습니다.

높이 항의 부호와 펌프 기준면

높이 z는 액면이 기준면보다 위에 있으면 양수, 아래에 있으면 음수입니다. 그래서 압입(oshikomi)과 흡상(suiage)에서 부호가 바뀝니다.

여기서는 횡형 펌프를 예로 들어 임펠러 중심을 기준면으로 삼고, 그림에도 같은 선을 그렸습니다. 종형 펌프 등은 기준 위치가 다르므로 제조사가 지정한 NPSH 기준면과 도면을 맞춰야 합니다. 바닥에서 잰 설치 높이나 탱크 바닥까지의 높이를 그대로 액위 차에 넣는 것은 피합니다.

손실수두에 넣을 것

손실수두에는 직관의 마찰뿐 아니라 입구, 엘보, 밸브, 스트레이너 등의 손실도 넣습니다. 유량이나 점도가 바뀌면 값도 달라지므로, 정상 유량에서 구한 손실을 모든 운전점에 그대로 쓰지 않습니다.

배관 내경이 작으면 유속과 손실이 커지므로 배관 스케줄도 영향을 줍니다. 호칭 지름이 아니라 실제로 쓸 배관의 내경으로 유속과 손실을 계산합니다.

압력과 수두를 변환할 때는 관습적인 "수주 m" 환산과, 운전 온도의 실제 액체에 대한 수두를 구분합니다. 최종 계산에는 실제 밀도를 사용합니다.

NPSHa 계산 예제

아래 세 예제는 모두 설명을 위한 가정 조건입니다. 물의 물성은 IAPWS Industrial Formulation 1997(IAPWS-IF97)에서 가져왔고, 중력가속도는 g = 9.80665 m/s²입니다.

예제 1: 압입(oshikomi, flooded suction)

압입은 공급 탱크의 액면이 펌프 기준면보다 높은 배치로, 높이가 NPSHa를 늘리는 쪽으로 작용합니다. 대기 개방 탱크에서 60℃의 물을 보내고, 최저 액위가 기준면보다 3 m 위인 경우를 계산합니다.

액면 압력은 절대압 101.325 kPa, 흡입 배관 손실수두는 1 m로 둡니다. 60℃의 물은 증기압 약 19.946 kPa, 밀도 약 983.2 kg/m³입니다.

압력 항에서 약 8.44 m가 나오고, 여기에 높이 3 m를 더한 뒤 손실 1 m를 빼면 약 10.44 m가 됩니다. 이 값은 설비가 제공하는 NPSHa이므로, 후보 펌프가 같은 유량에서 요구하는 NPSHr 및 필요한 여유와는 따로 비교해야 합니다.

유효한 높이는 탱크의 설치 높이가 아니라, 운전 중 내려가는 액면과 기준면의 차로 정합니다. 평소 액위로만 평가하면 낮은 액위에서 운전을 이어갈 때 계산한 여유보다 실제 여유가 작아집니다.

저액위에서 펌프를 정지시키는 인터록을 둘 때는 설정값과 정지까지의 액위 저하를 포함해 검토합니다. 액면 요동이나 와류에 의한 공기 혼입은 별개의 문제이므로, NPSHa 값만으로는 대책이 끝나지 않습니다.

온도의 영향도 큽니다. 같은 대기압에서 수온이 80℃로 오르면 증기압은 약 47.415 kPa로 높아집니다. 밀도 약 971.8 kg/m³이고 나머지 조건이 같다면 NPSHa는 약 7.66 m로, 온도 상승만큼 여유가 줄어듭니다.

입구에 이물 보호용 스트레이너를 두는 경우, 청소 직후만이 아니라 막혔을 때의 손실도 평가합니다. 메시와 개구(눈 크기)는 포집 성능과 압력 손실을 함께 고려해 고릅니다.

예제 2: 흡상(suiage, suction lift)

흡상은 탱크 액면이 펌프 기준면보다 낮은 배치로, 높이 항이 음수가 됩니다. 압입과 같은 60℃의 물, 대기압, 손실 1 m 조건에서 최저 액위가 기준면보다 3 m 아래인 경우를 봅니다.

압력 항의 약 8.44 m에서 흡상 높이 3 m와 배관 손실 1 m를 빼면 약 4.44 m가 됩니다. 액위 차가 +3 m에서 −3 m로 바뀌므로 압입 예제와 비교해 NPSHa에 6 m의 차이가 생깁니다.

대기압이 이론상 떠받칠 수 있는 물기둥 높이만 보고 "이 높이까지는 빨아올릴 수 있다"고 판단하는 것은 충분하지 않습니다. 실제로는 증기압과 배관 손실을 빼고, 그 위에 펌프가 요구하는 NPSH와 여유까지 남겨야 합니다.

흡입 배관이 길어지거나 유량이 늘면 손실이 커져 여유를 깎습니다. 유속과 압력 손실의 관계를 고려해 배관 경로와 구경을 정합니다.

계산상 NPSHa가 충분해도 마중물(yobimizu, priming)이 사라지거나 공기가 들어가면 정상적으로 송수하지 못할 수 있습니다. 흡상이 성립하려면 배관의 기밀성과 펌프의 마중물 방식 등 취급설명서에 따른 조건도 필요합니다.

흡입 쪽 압력을 측정할 때는 연성계(rensei-kei, compound gauge)의 진공 눈금과 절대압의 차이에 주의합니다. 음의 게이지압을 그대로 증기압에서 빼지 말고, 대기압을 더해 절대압으로 바꾼 뒤에 씁니다.

예제 3: 가압된 포화수 탱크

밀폐 탱크에서는 액면 압력이 대기압보다 높을 수도, 진공에 가까울 수도 있습니다. 이 경우에도 식은 같으며, 액면의 절대압과 그 액온에 해당하는 증기압의 차를 구합니다.

예로 0.5 MPaG 탱크 안에 그 압력에서 포화된 물이 있고, 최저 액위가 기준면보다 3 m 위라고 합시다. 주변 대기압이 0.101325 MPa이면 액면의 절대압은 0.601325 MPa(abs)입니다. 일본 사양서에서는 MPaG, kPaG처럼 끝에 G를 붙여 게이지압을 표시하는 경우가 많습니다.

이 조건에서 포화수의 온도는 약 158.9℃이고, 증기압도 액면 절대압과 같은 0.601325 MPa입니다. 압력 항이 0이 되므로 NPSHa는 액위 차에서 손실수두를 뺀 값으로 정해집니다.

탱크 압력이 높다고 해서 그 수치를 전부 NPSHa의 여유로 쓸 수 있는 것은 아닙니다. 포화 상태에서는 압력이 오르면 온도도 올라가고, 같은 만큼 높아진 증기압 항이 빠지기 때문입니다.

반대로 액온을 일정하게 유지한 채 불활성 가스 등으로 가압하면 증기압과의 차를 늘릴 수 있습니다. 압력용기와 공정 조건을 바꾸는 대책이므로, 실시하려면 설비의 설계 조건과 안전 측면의 검토가 필요합니다.

포화액을 다루는 계통에서는 압력이 갑자기 떨어질 때의 증발(플래싱)과 흡입관 안의 열 출입에도 주의합니다. 정상 상태에서 액면 압력과 증기압이 상쇄된다는 것만으로는 과도 운전이나 이상(二相) 흐름의 거동까지 평가한 것이 아닙니다.

진공 용기에서도 계산은 절대압으로 하며, 액면 압력이 내려가면 NPSHa가 줄어듭니다. 용기를 감압하는 장치와 액체를 보내는 펌프는 역할이 다르므로 나누어 이해하면 정리하기 쉽습니다.

세 예제 비교

아래 표는 식의 각 항이 세 예제에서 어떻게 작용하는지 나란히 보여 줍니다.

입구 압력 측정값으로 NPSHa 검산하기

펌프 입구에서 잰 압력으로 NPSHa를 구할 때는 압력계가 가리키는 정압에 속도수두를 더합니다. 탱크 액면에서 출발하는 식과 달리, 측정점까지의 배관 손실을 다시 빼지 않습니다.

예를 들어 60℃의 물이고, 기준면과 같은 높이의 입구 게이지가 −20 kPa, 입구 유속이 2 m/s라고 합시다. 대기압이 101.325 kPa이면 입구 절대압은 81.325 kPa이고, 여기서 증기압 19.946 kPa을 뺍니다.

이 예에서는 입구 게이지압이 음수여도 절대압은 양수이고, NPSHa도 약 6.57 m로 계산됩니다. 진공 지시만으로 운전 가능 여부를 결정하지 말고, 제조사가 제시한 NPSHr 및 여유 조건과 이 값을 대조합니다.

측정점이 기준면보다 위에 있으면 그 높이를 더하고, 아래에 있으면 뺍니다. 측정점이 펌프 입구보다 상류에 있을 때만 측정점에서 입구까지의 손실도 뺍니다. 측정점보다 상류의 손실은 측정 압력에 이미 반영되어 있습니다.

NPSHa와 NPSHr: 여유를 보는 방법

기본 원칙은 NPSHa가 NPSHr을 웃돌고, 거기에 용도에 맞는 여유를 더 확보하는 것입니다. Hydraulic Institute는 두 값의 차이를 NPSH margin(NPSH 여유)이라고 부릅니다.

ANSI/HI 9.6.1이 다루는 내용

ANSI/HI 9.6.1 Rotodynamic Pumps Guideline for NPSH Margin은 이 주제에 대한 Hydraulic Institute의 가이드라인으로, 2024년판이 2017년판을 대체합니다. HI가 공개한 해설에서 확인되는 점은 다음과 같습니다.

• 2024년판은 NPSH3 대신 제조사가 제시한 NPSHr을 기준으로 여유를 정합니다. NPSH3를 공개하지 않는 제조사도 있기 때문이며, NPSHr은 시험 NPSH3 이상이어야 합니다.
• 권장 여유는 시장 분야와 용도에 따라 다릅니다. 액체(온도, 용존 가스, 고형물), 펌프 설계, 회전 속도, 마모, 운전 영역, 입구 조건, 과도 현상, 재순환, 병렬 운전 등도 고려 요소로 열거됩니다.
• 최고효율점 주변의 선호 운전 영역(POR, preferred operating region)에서 운전하는 펌프는 더 넓은 허용 운전 영역(AOR, allowable operating region)에서 운전하는 펌프보다 필요한 여유가 작습니다.
• 시스템 해석에는 가장 낮은 NPSHa를 쓰고, 전체 운전 범위에서 NPSHa와 NPSHr을 검토합니다.

구체적인 여유 수치는 유료 규격 본문에 있으므로 이 글에서는 인용하지 않습니다. 적용할 값은 규격에서 확인하거나 펌프 공급사에 확인하세요.

여유를 차이로 볼지, 비율로 볼지

여유는 차이(NPSHa − NPSHr, m)로 나타낼 수도 있고 비율(NPSHa ÷ NPSHr)로 나타낼 수도 있습니다. m 단위의 여유와 비율 여유는 서로 다른 판정 기준이므로, 제조사나 프로젝트 사양서가 어느 쪽을 쓰는지 확인해야 합니다. 기준이 되는 값이 NPSHr인지 NPSH3인지도 함께 확인합니다.

모든 펌프에 공통인 일정한 m 값을 여유로 정하지 마세요. 액체, 운전 범위, 요구하는 신뢰성에 맞춰 제조사와 조건을 맞춥니다.

운전 범위에서 가장 가혹한 조건 찾기

통상 운전 한 점만 확인하지 말고, 실제로 일어나는 액위, 온도, 압력, 유량의 조합을 나열합니다. 최저 액위, 최고 액온, 낮은 액면 압력, 큰 배관 손실이 NPSHa를 작게 만드는 방향입니다.

다만 모든 극단값이 동시에 일어나는 것은 아니므로, 공정과 제어의 관계에서 현실적인 조합을 밝힙니다. 통상 운전, 기동, 정지, 세정, 공급원 전환 등 상태를 나누면 놓친 조건을 찾기 쉽습니다.

다음과 같은 조건도 상황을 바꿉니다.

• 공통 흡입 배관에 여러 대를 연결한 경우: 기동·정지에 따라 공통 배관의 합계 유량이 달라집니다. 대수별 분담 유량과 공통 배관의 손실을 맞춰서 검토합니다.
• 증속 운전: 유량뿐 아니라 펌프의 NPSHr도 달라지므로, 원래 회전 속도의 값을 그대로 쓰지 않습니다. 축동력과 흡입 조건을 함께 평가합니다.
• 점도가 높은 액체: 흡입 배관 손실과 펌프 성능이 달라져 물 기준의 선정 조건을 그대로 옮기지 못할 수 있습니다. 액체의 온도와 물성을 사양서에 기재합니다.
• 물 이외의 액체나 혼합액: 물의 증기압·밀도 표를 그대로 쓰지 않습니다. 성분, 농도, 운전 온도를 밝히고, 공급자의 물성 자료와 제조사의 적용 조건을 계산표에 연결합니다.
• 용존 가스나 혼입 기체가 있는 경우: 단상 액체를 전제로 한 NPSH 계산만으로는 거동을 설명하지 못할 수 있습니다. 가스 발생원과 분리 상태도 사양에 포함하고, 캐비테이션과 기체 혼입을 혼동하지 않고 평가합니다.

여유가 부족할 때

펌프 위치를 낮추기, 액위 유지, 흡입 배관 손실 줄이기 등을 비교합니다. 액온이나 용기 압력을 바꾸는 안은 공정에도 영향을 주므로, 수치가 가장 크게 늘어나는 순서가 아니라 설비 조건에 따라 고릅니다.

스트레이너를 떼어 내거나, 보호 설정을 낮추거나, 흡입 밸브를 조이는 등의 조작을 현장 판단만으로 대책으로 삼으면 안 됩니다. 필요한 보호 기능과 최소 유량을 유지하면서, 원인과 제조사의 운전 조건에 맞는 개선을 진행합니다.

측정값과 계산이 맞지 않을 때

다음 순서로 확인합니다.

1. 같은 시각에 모두 기록: 압력계의 영점 기준, 설치 높이, 액온, 유량, 탱크 액위를 같은 시각에 기록합니다. 서로 다른 시각의 최저 액위와 통상 압력을 섞으면 실제로는 존재하지 않는 조건을 계산하게 됩니다.
2. 같은 기준면에서 두 방법 비교: 입구 정압에서 구한 값과, 탱크 액면에서 손실을 뺀 값을 같은 기준면에서 비교합니다. 속도수두, 높이 보정, 압력 단위가 일치하면 두 방법이 같은 흡입 조건을 나타냅니다.
3. 차이가 크면 하나씩 점검: 밸브 상태, 스트레이너 막힘, 배관 내경, 계측기 오차를 차례로 확인합니다. 운전을 계속하면서 원인을 하나로 단정하지 말고, 이상 시의 정지나 격리는 설비의 절차에 따라 합니다.
4. 정상 시 값을 남기기: 점검 후에는 정상 시의 압력과 차압도 기록해 두어, 같은 유량과 온도에서 변화를 비교할 수 있게 합니다.

기존 배관을 개조할 때는 녹이나 부착물로 유로가 좁아진 정도와 교체 후 내경 변화도 확인합니다. 부식과 내면 처리도 흡입관의 유지관리와 연결됩니다.

체크리스트와 문의 메일 예문

NPSH 계산표를 만들거나 일본 공급사의 펌프 제안서를 검토할 때 아래 항목을 사용하세요. 견적 단계에서 확정되지 않은 조건은 여유를 크게 잡아 덮지 말고 확인 항목으로 남겨 둡니다. 액온 상한이나 스트레이너 허용 차압 등을 확정하면 과대 설비와 여유 부족을 모두 피하기 쉽습니다.

NPSH 계산표 체크리스트

• 운전 상태(통상, 기동, 정지, 세정, 전환, 최대 유량)마다 한 행을 만들고, 유량·액위·온도·압력·손실·NPSHa를 같은 행에 나열
• NPSHa 오른쪽에 같은 상태의 NPSHr과 필요한 여유를 기입
• 압력은 절대압으로 변환하고, 게이지압은 현지 대기압으로 보정
• 최고 온도를 포함해 각 운전 상태의 온도에서 실제 액체의 증기압과 밀도를 사용
• 높이는 최저 운전 액위(저액위 정지까지의 하강 포함)에서 제조사가 정한 NPSH 기준면까지로 측정
• 손실수두에는 입구, 엘보, 밸브, 막힌 스트레이너를 포함하고, 실제 배관 내경으로 유량별 계산
• 기종명만이 아니라 실제 회전 속도, 임펠러, 액체에 맞는 펌프 곡선 사용
• 여유의 기준을 기록: 차이인지 비율인지, 기준이 NPSHr인지 NPSH3인지
• 적용 규격·가이드가 제시하는 시험 방법과 설치 후 운전 조건을 모두 사양서에 기재. 공급사가 NPSH3 시험 결과를 제시한 경우, 이를 필요 NPSH로 쓰는 조건과 추가할 여유를 명시
• 전환 직후의 압력·액위 변동이 계획 범위에 들어오는지 확인하고, 정상 상태와 과도 거동을 나누어 평가
• 선정 조건을 운전 절차와 정지 설정값에 인계
• NPSHa 최솟값과 NPSHr 최댓값을 따로 찾는 데 그치지 않고, 같은 운전점에서의 조합도 남김
• 저액위·고온 경보의 설정 근거를 계산표의 해당 행과 연결해, 배관이나 액체를 바꿀 때 재검토할 항목을 추적할 수 있게 함

펌프 공급사에 확인할 질문

• 제시된 hitsuyo NPSH(NPSHr)는 시험으로 얻은 NPSH3입니까, 아니면 여유가 이미 더해진 값입니까?
• 우리의 실제 회전 속도와 임펠러 지름에서 전체 유량 범위의 NPSHr 곡선을 받을 수 있습니까?
• 이 용도와 운전 범위에 권장하는 여유는 얼마이고, 근거(차이/비율, 적용 규격과 판)는 무엇입니까?
• 이 펌프의 NPSH 기준면은 어디(임펠러 중심, 흡입 노즐 등)이며, 외형도에서 그 높이는 얼마입니까?
• 최소 연속 유량은 얼마이고, 저유량에서 NPSHr이 올라갑니까?
• 흡상인 경우: 지정하는 마중물 방식은 무엇이고, 흡입 배관에 요구되는 기밀성은 어느 정도입니까?
• 물 이외의 액체인 경우: 어떤 물성 자료를 사용했고, 점도·용존 가스·고형물에 대한 적용 한계가 있습니까?

문의 메일 예문(영어)

일본 공급사와는 영어 메일이 일반적입니다. 대괄호 안의 항목을 고쳐서 보내세요.

한국에서 읽을 때 참고할 점

한국의 펌프 자료에서도 NPSHa·NPSHr은 각각 유효흡입수두·필요흡입수두로 쓰이고, NPSHav·NPSHre로 적는 자료도 있습니다. 일본 자료의 표기는 다르더라도 가리키는 개념은 같으므로, 데이터시트의 약어가 어느 쪽인지만 확인하면 됩니다.

이 글은 KS 규격과의 대응 관계를 확인하지 못했으므로, KS와 일본 규격이 같다고 단정하지 않습니다. 국내 사양서의 시험 방법이나 판정 기준을 일본 공급사 자료와 맞출 때는 적용 규격의 판과 조항을 공급사와 함께 확인하세요.

이 가이드가 적용되지 않는 경우

• 계산은 정상 상태의 단상 액체 흐름을 전제로 합니다. 급격한 압력 저하, 플래싱, 이상 흐름 같은 과도 현상은 별도로 평가해야 합니다.
• 세 예제는 물에 대한 가정값을 사용했습니다. 실제 프로젝트에서는 실제 액체의 물성, 실제 배관 손실, 제조사 데이터가 필요합니다.
• 이 글은 권장 여유 값을 제시하지 않습니다. 용도, 펌프, 적용되는 규격이나 프로젝트 사양서에 따라 달라지며, 펌프 공급사나 책임 기술자가 정합니다.
• 종형 등 다른 형식의 펌프는 기준면 규칙이 다릅니다. 항상 제조사가 지정한 기준면을 사용하세요.
• 불활성 가스로 용기를 가압하려면 설비 설계 조건과 안전 검토가 필요하고, 액온이나 용기 압력을 바꾸면 공정에 영향이 있습니다. 이 글은 확인 항목을 설명할 뿐, 그러한 변경의 실시 방법을 설명하지 않습니다.

자주 묻는 질문

NPSHa와 NPSHr 중 어느 쪽을 계산합니까?

설비 쪽에서는 액위, 압력, 온도, 배관 손실로 NPSHa를 계산하고, 펌프 쪽의 NPSHr은 제조사 자료에서 읽습니다. 같은 유량과 회전 속도의 값을 비교하고, 용도에 따른 여유를 더해 선정합니다.

NPSHr과 NPSH3는 같은 의미입니까?

반드시 같지는 않습니다. NPSH3는 양정 3% 저하 시점의 시험 지표이고, NPSHr은 지정 성능에 필요하다고 제조사가 제시하는 값입니다. 같은 수치로 표시한 자료도 있지만, 사양서의 판정 기준을 확인하지 않고 동일시해서는 안 됩니다.

NPSHa가 양수이면 운전할 수 있습니까?

양수라는 것만으로는 부족하고, 그 운전점의 NPSHr과 필요한 여유를 만족해야 합니다. 최소 유량, 마중물, 공기 혼입 등 NPSH 이외의 운전 조건도 충족해야 합니다.

포화수 탱크를 가압하면 여유가 늘어납니까?

가압 후에도 그 압력에 해당하는 포화 상태라면 액면 압력과 증기압 항이 상쇄됩니다. 액온을 일정하게 두고 가압하는 경우와는 거동이 다르므로, 어떤 온도와 압력의 조합인지 정한 뒤에 평가합니다.

NPSH 여유는 몇 m면 충분합니까?

필요한 여유는 액체, 펌프, 운전 범위, 용도와 요구 신뢰성에 따라 다릅니다. 제조사가 지정한 기준과 ANSI/HI 9.6.1 같은 적용 가이드를 사용해, 가장 가혹한 운전 조건에서도 만족하는지 비교합니다.

출처

• 펌프 캐비테이션의 기초(전압과 증기압, 양정 저하, 1단 기준): 에바라제작소, 「ポンプキャビテーション現象の基礎知識［第1回］」(일본어)
• NPSH 기준점, 식, 손실, 시험 기준: KSB, "NPSH," Centrifugal Pump Lexicon
• 2024년판 ANSI/HI 9.6.1과 NPSHr 기준 여유: Hydraulic Institute, "Understanding the 2024 Updates to ANSI/HI 9.6.1"
• NPSH3, POR, AOR: Hydraulic Institute, "Reliability Basics: Understanding NPSH, POR, and AOR"
• 대기압, 높이, 손실, 증기압의 관계: Grundfos, "Pump Hydraulics" 강의 자료
• 포화수 물성: IAPWS, Industrial Formulation 1997 (IAPWS-IF97)