문제) 6. 수격(water hammer)현상의 역학적 원인 및 수압변화에 대한 기본이론식, 발생 사례 그리고 피해 방지대책에 대하여 설명하시오. 84-2
문제) 11. 수격작용을 정의하고, 문제점과 방지대책에 대하여 설명하시오. 101-1
문제) 1. 수격작용(Water hammer) 114-1
1. 수격작용(water Hammer) 개요
⑴ 관로의 수류가 밸브의 급개폐 조작, 펌프의 급정지시 등으로 인하여,
물의 관성에 의한 관로내 급격한 유속변화로 이상압력이 발생하는 현상
⑵ 흐르던 물의 속도수두는 압력수두로 변화하여 압력파를 발생
⑶ 정상적인 동수압보다 훨씬 큰 압력이 발생하는 현상
⑷ 이로 인하여 관의 파열, 펌프 및 밸브의 손상 등을 초래
⑸ 과도한 수리현상 중 가장 대표적인 작용
2. 수격작용
가. 원리
나. 발생원인
⑴ 수력발전소의 부하변동을 위해 밸브 급조작시
⑵ 밸브의 급개폐 조작시 : 통수시에 많이 발생
⑶ 펌프의 급정지 및 급가동시
⑷ 관로내 다량의 공기가 존재할 때 펌프를 가동하면 공기가 압축되어 물기둥의 동요가 생김
다. 수격작용에 대한 검토대상
⑴ 전양정 30m 이상
⑵ 실양정 20m 이상
⑶ 관로장 500m 이상
⑷ 밸브 개폐시간 30초 이상
라. 수격작용 방지대책
⑴ 설계시 고려사항
① 밸브의 개폐시간을 길게 함
② 유량을 감소시킴
③ 관경을 크게 하고 관로를 짧게 함
④ 관수로가 길 경우 중간 조압수조를 설치하여 구간을 여러 개로 나눔
⑵ 수격작용 방지대책(파공조밸)
① 파속감소에 의한 방법 : 파속은 관벽재료의 탄성과 관의 형상, 액체의 압축성, 관로내의 자유기체의 양 등에
의존하므로 이상의 3가지 요소를 조절하면 파속을 감소하여 수격작용을 완화할 수 있음
② 공기흡입장치(Air Chamber)에 의한 방법 : 관로내에 공기와 물이 들어 있는 방을 설치하여
수격작용에 의한 압력파를 흡수하게 한 장치로
이러한 Air Chamber는 작은 규모로도 매우 효율적이므로
펌프 배출구의 직하류, 기타 수격작용이 예상되는 곳에 설치함
③ 조압수조에 의한 방법 : 수력발전소의 경우 : 조압수조는 관로에 연결된 상부가 열린 수조로서,
관에 강한 수격파가 발생하는 경우
하류에서 발생한 압력파를 반사시키고 상쇄시킴
④ 밸브에 의한 방법 : 압력완화밸브, 압력조절밸브, 공기흡입밸브, 체크밸브, 안전밸브 등이 있음
3. 결론
- 수격작용은 밸브 급조작, 펌프의 급격한 시동 및 정지시, 펌프의 회전속도가 변화하는 경우에 발생하여
펌프의 관체 커플링 손상 및 펌프의 역회전에 의한 기기 파손이 발생되므로
설계시 수격작용을 고려하여 설계하여 수격작용 발생을 방지해야 함
<참고> 서징(Surging) : 밸브의 급작스런 개폐에 의한 수격작용을 완화하기 위해
압력수로와 압력관 사이에 자유수면을 가진 조절수로를 설치하면
밸브의 개폐시 조절수조의 수면이 상하로 진동하는데 이때의 진동을 의미함
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