워터 해머 현상이란 무엇입니까?
수격 현상은 갑작스러운 정전이나 급격한 밸브 폐쇄로 인해 물 흐름의 관성이 해머의 충격과 유사한 충격파를 생성할 때 발생하므로 "수격 현상"이라는 용어가 사용됩니다.
펌프장의 수격현상은 기동수격현상, 밸브폐쇄 수격현상, 펌프정지 수격현상(급격한 정전 등으로 발생)으로 분류됩니다. 정상적인 작동 절차에서 처음 두 가지 유형의 수격 현상은 장비의 안전에 심각한 위험을 초래하지 않습니다. 그러나 펌프 정지 수격 현상으로 인한 압력은 종종 매우 높아 사고로 이어질 수 있습니다.
소위 “펌프 셧다운 수격 현상”은 정전이나 기타 이유로 밸브가 닫힐 때 펌프 및 압력 배관의 유속이 급격하게 변화하여 압력 변동이 발생하여 발생하는 유압 충격 현상을 말합니다. 예를 들어, 전력 시스템이나 전기 장비의 결함 또는 펌프 장치의 간헐적인 고장으로 인해 원심 펌프 밸브가 닫혀 펌프 종료 수격 현상이 발생할 수 있습니다.
펌프 정지 수격 현상의 최고 압력은 정상 작동 압력의 200% 이상에 도달할 수 있으며, 이로 인해 파이프라인과 장비가 손상될 수 있습니다. 일반적인 사고는 "누수"나 물 공급 중단으로 이어지는 반면, 심각한 사고는 펌프장 침수, 장비 손상, 시설 파괴, 심지어 개인 부상이나 사망까지 초래할 수 있습니다.
워터해머로 인한 피해를 완화하는 방법은 무엇입니까?
수격 현상은 배수 시스템에서 흔히 발생하는 문제이며, 그 영향을 완화할 수 있는 다양한 보호 조치가 있습니다. 그러나 이러한 조치는 수격 현상의 특정 원인에 맞게 조정되어야 합니다. 다음은 일반적으로 사용되는 몇 가지 방법입니다.
파이프라인의 유량 감소:
파이프라인의 유속을 낮추면 수격현상 압력을 어느 정도 줄일 수 있습니다. 그러나 이를 위해서는 파이프 직경을 늘려야 할 수 있으며, 이로 인해 프로젝트 비용이 추가됩니다. 파이프라인을 배치할 때 경사가 급격하게 변하거나 라인에 험프(고점)가 형성되는 상황을 피하는 것이 중요합니다.
또한 파이프라인의 길이를 줄이는 것이 도움이 될 수 있습니다. 파이프라인이 길면 일반적으로 펌프 정지 시 수격 현상이 더 커지기 때문입니다. 한 가지 접근 방식은 단일 펌프 스테이션을 두 개로 나누고 흡입정을 사용하여 두 스테이션을 연결하는 것입니다.
펌프 정지 중 수격 현상의 크기는 주로 펌프장의 기하학적 수두와 관련이 있습니다. 기하학적 헤드가 높을수록 수격 현상이 발생할 가능성이 커집니다. 따라서 현지 여건에 따라 적절한 펌프헤드를 선택하는 것이 중요합니다.
펌프가 정지된 후 시스템은 펌프를 다시 시작하기 전에 체크 밸브 하류의 파이프에 물이 채워질 때까지 기다려야 합니다. 펌프 시동 중에는 펌프 배출 밸브를 완전히 열지 않는 것이 중요합니다. 이렇게 하면 심각한 수격 현상이 발생할 수 있습니다. 이러한 조건에서는 펌프장에서 많은 주요 수격 사고가 발생합니다.
수격 현상 완화 장치 설치:
(1) 일정한 압력 제어 기술 채택:
PLC(Programmable Logic Controller) 자동 제어 시스템을 사용하여 가변 주파수 제어를 통해 펌프 속도를 조정할 수 있습니다. 급수망의 압력은 작동 조건의 변화에 따라 변동하기 때문에 압력 급등이나 강하가 흔히 발생하여 수격 현상이 발생하고 파이프와 장비가 손상될 위험이 있습니다. 압력을 모니터링하고 펌프 작동을 제어(켜거나 끄거나 속도 조정)함으로써 시스템은 일정한 압력을 유지합니다. 이는 큰 압력 변동을 방지하고 수격 현상의 가능성을 줄이는 데 도움이 됩니다.
(2) 수격방지기 설치:
이러한 장치는 주로 펌프 정지로 인한 수격 현상을 방지하며 일반적으로 펌프 배출구 근처에 설치됩니다. 압력이 설정된 임계값 아래로 떨어지면 파이프라인 내의 압력을 사용하여 압력 완화 밸브를 활성화하여 물을 배출하여 압력을 완화합니다. 이는 지역 파이프라인 압력의 균형을 맞추고 수격 현상으로 인한 손상을 방지하는 데 도움이 됩니다. 수격방지기는 일반적으로 기계식 및 유압식으로 제공됩니다. 기계식 어레스터는 활성화 후 수동 재설정이 필요한 반면, 유압식 어레스터는 자동으로 재설정됩니다.
(3) 대구경 파이프에 천천히 닫히는 체크 밸브 설치:
천천히 닫히는 체크 밸브는 펌프 정지로 인한 수격 현상을 효과적으로 완화할 수 있습니다. 그러나 밸브의 작동으로 인해 일부 물이 역류할 수 있으므로 흡입 우물에 오버플로 파이프가 필요합니다. 천천히 닫히는 체크 밸브는 중량 기반 체크 밸브와 에너지 저장형의 두 가지 유형으로 제공됩니다. 이 밸브는 특정 시간 내에 닫히도록 조정할 수 있습니다. 일반적으로 밸브는 정전 후 3~7초 이내에 70~80%가 닫히고, 펌프 및 파이프라인 상태에 따라 나머지 20~30%의 폐쇄에는 10~30초가 걸립니다. 관로에 높은 지점(혹)이 있는 경우 기둥 분리로 인한 수격 현상이 발생할 수 있으며, 이 경우 완속 폐쇄형 체크 밸브의 효과가 떨어지므로 주의해야 합니다.
(4) 단방향 압력 조절 타워 설치:
단방향 압력 조절 타워는 펌프장 근처나 파이프라인의 적절한 지점에 건설할 수 있습니다. 타워의 수위는 해당 지점의 파이프라인 압력보다 낮아야 합니다. 파이프라인 압력이 타워 수위 아래로 떨어지면 타워에서 파이프라인으로 물이 보충되어 물기둥이 분리되는 것을 방지하고 수격 현상을 방지합니다. 그러나 이 조치는 밸브 폐쇄로 인한 수격 현상을 방지하는 데 그다지 효과적이지 않습니다. 또한 타워에 사용되는 일방향 밸브는 고장이 발생하면 상당한 수격 현상이 발생할 수 있으므로 신뢰성이 높아야 합니다.
(5) 펌프장에 바이패스 파이프(밸브) 설치:
정상적인 조건에서는 펌프의 토출측 압력이 흡입측 압력보다 높기 때문에 체크 밸브가 닫힙니다. 갑작스러운 정전이 발생하면 펌프 토출측 압력이 급격하게 낮아지고, 흡입측 압력은 급격하게 상승합니다. 압력 차이로 인해 흡입 파이프라인의 일시적인 고압수가 체크 밸브를 밀어 열어 저압 배출측으로 물을 보냅니다. 이 프로세스는 펌프 양쪽의 압력을 동일하게 하여 수격 현상의 가능성을 줄이는 데 도움이 됩니다.
(6) 다중 체크 밸브 설치:
긴 파이프라인의 경우 여러 개의 체크 밸브를 설치하면 파이프라인을 여러 섹션으로 나눌 수 있습니다. 각 섹션에는 자체 체크 밸브가 있습니다. 수격 현상이 발생하면 각 체크 밸브가 순차적으로 닫힐 때 물의 흐름이 더 작은 부분으로 나누어집니다. 각 섹션의 압력 수두가 작을수록 수격 현상의 크기가 줄어듭니다. 이 방법은 특히 수직 헤드 차이가 큰 시스템에 유용합니다. 그러나 물기둥 분리의 위험을 제거할 수는 없습니다. 주요 단점은 정상 작동 중에 펌프 에너지 소비와 운영 비용이 증가한다는 것입니다.
이러한 전략을 구현함으로써 수격 현상이 급수 시스템에 미치는 영향을 효과적으로 줄이고 운영의 안전성과 효율성을 모두 보장할 수 있습니다.
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