1/개념

워터해머는 워터해머라고도 불린다. 물(또는 기타 액체) 운송 중 갑작스러운 열림이나 닫힘으로 인해API 버터플라이 밸브, 게이트 밸브, 밸브를 확인하고볼 밸브. 워터 펌프의 갑작스러운 정지, 가이드 베인의 갑작스러운 개폐 등으로 인해 유량이 갑자기 변하고 압력이 크게 변동합니다. 워터 해머 효과는 생생한 용어입니다. 워터펌프의 기동 및 정지시 물의 흐름이 배관에 충격을 주어 발생하는 심각한 수격현상을 말합니다. 수도관 내부에는 관의 내벽이 매끄럽고 물이 자유롭게 흐르기 때문입니다. 열린 밸브가 갑자기 닫히거나 급수 펌프가 정지되면 물의 흐름이 밸브와 파이프 벽, 주로 밸브 또는 펌프에 압력을 생성합니다. 파이프 벽이 매끄러우므로 후속 물 흐름의 관성 작용으로 수력이 빠르게 최대치에 도달하고 파괴적인 효과를 생성합니다. 이것이 유압학에서의 '워터 해머 효과', 즉 포지티브 워터 해머(Positive Water Hammer)입니다. 반대로, 닫혀 있던 밸브가 갑자기 열리거나 워터펌프가 가동되면 워터해머 현상도 발생하게 되는데, 이를 네거티브 워터해머라고 부르지만 전자만큼 크지는 않습니다. 압력 충격은 망치가 파이프를 때리는 것처럼 파이프 벽에 압력을 가해 소음을 발생시키므로 이를 워터 해머 효과라고 합니다.

2/위험

수격 현상으로 인해 발생하는 순간 압력은 파이프라인의 정상 작동 압력의 수십 배 또는 심지어 수백 배에 달할 수 있습니다. 이러한 큰 압력 변동은 파이프라인 시스템에 강한 진동이나 소음을 유발할 수 있으며 밸브 조인트를 손상시킬 수 있습니다. 이는 배관 시스템에 매우 해로운 영향을 미칩니다. 수격 현상을 방지하려면 유량이 너무 높아지지 않도록 파이프라인 시스템을 올바르게 설계해야 합니다. 일반적으로 배관의 설계유량은 3m/s 이하로 하고, 밸브의 개폐속도를 조절해야 합니다.
펌프의 시동과 정지, 밸브의 개폐가 너무 빨리 이루어지기 때문에 물의 속도가 급격하게 변하게 되며, 특히 펌프의 갑작스런 정지로 인한 수격현상이 발생하여 배관, 수도펌프, 밸브 등에 손상을 줄 수 있으며, 워터 펌프가 역전되어 파이프 네트워크의 압력이 감소합니다. 수격 현상은 매우 파괴적입니다. 압력이 너무 높으면 파이프가 파열될 수 있습니다. 반대로 압력이 너무 낮으면 배관이 붕괴되어 밸브와 고정 장치가 손상될 수 있습니다. 매우 짧은 시간에 물 유속이 0에서 정격 유속으로 증가합니다. 유체에는 운동 에너지와 어느 정도의 압축성이 있기 때문에 매우 짧은 시간 내에 유속이 크게 변화하면 파이프라인에 고압 및 저압 영향이 발생합니다.

3/생성

워터해머가 발생하는 데에는 여러 가지 이유가 있습니다. 공통 요인은 다음과 같습니다.

1. 밸브가 갑자기 열리거나 닫힙니다.

2. 워터 펌프 장치가 갑자기 멈추거나 시작됩니다.

3. 단일 파이프로 물을 높은 곳으로 운반합니다(급수 지형의 높이 차이가 20미터를 초과함).

4 . 워터 펌프의 전체 리프트(또는 작동 압력)가 큽니다.

5. 송수관의 물 유속이 너무 큽니다.

6. 송수관이 너무 길고 지형이 크게 변합니다.
7. 불규칙한 건설은 물 공급 파이프라인 프로젝트의 숨겨진 위험입니다.
(1) 예를 들어 티, 엘보, 리듀서 및 기타 조인트용 시멘트 스러스트 교각의 생산은 요구 사항을 충족하지 않습니다.
"매장 경질 폴리염화비닐 물 공급 파이프라인 엔지니어링에 대한 기술 규정"에 따르면, 파이프라인이 움직이는 것을 방지하기 위해 직경 110mm 이상인 티, 엘보, 리듀서 및 기타 파이프와 같은 조인트에 시멘트 추력 교각을 설치해야 합니다. “콘크리트 추력교각”은 C15급 이하가 아니어야 하며, 굴착된 원지반 및 도랑 경사면에 현장타설해야 한다.” 일부 건설 당사자는 추력 교각의 역할에 충분한 관심을 기울이지 않습니다. 그들은 나무 말뚝을 못 박거나 파이프라인 옆에 철제 갈래를 쐐기로 고정하여 추력 교각 역할을 합니다. 때로는 시멘트 교각의 부피가 너무 작거나 원래 토양에 부어지지 않는 경우가 있습니다. 반면에 일부 추력 교각은 충분히 강하지 않습니다. 결과적으로, 파이프라인 작동 중에 추력 교각이 기능하지 못하고 쓸모 없게 되어 티, 엘보우와 같은 파이프 피팅이 잘못 정렬되고 손상될 수 있습니다. ​
(2) 자동배기밸브가 설치되어 있지 않거나 설치위치가 적절하지 않습니다.
유압의 원리에 따라 자동 배기 밸브는 산간 지역이나 기복이 큰 언덕의 파이프라인 높은 지점에 설계 및 설치되어야 합니다. 기복이 작은 지형이 있는 평야 지역에서도 도랑을 파는 경우 파이프라인을 인공적으로 설계해야 합니다. 기복이 있고 주기적으로 상승 또는 하강하며 경사는 1/500 이상이며 1km마다 가장 높은 지점에 1-2개의 배기 밸브가 설계되었습니다. ​
파이프라인에서 물을 운송하는 과정에서 파이프라인의 가스가 빠져나와 파이프라인의 융기된 부분에 축적되어 심지어 공기 막힘을 형성하기 때문입니다. 파이프라인의 물 유속이 변동되면 융기 부분에 형성된 공기 주머니가 계속해서 압축 및 팽창되어 가스가 압축 후 생성되는 압력이 압축 후 생성되는 압력보다 수십 배 심지어 수백 배 더 커집니다. 물을 압축합니다(공개 계정: Pump Butler). 현재 숨겨진 위험이 있는 이 파이프라인 섹션은 다음과 같은 상황으로 이어질 수 있습니다.
• 물이 파이프 상류로 통과한 후, 떨어지는 물은 하류로 사라집니다. 배관 내부의 에어백이 물의 흐름을 막아 물기둥이 분리되기 때문이다. ​
• 파이프라인의 압축가스는 최대 한계까지 압축되어 급속히 팽창하여 파이프라인이 파열됩니다. ​
• 높은 수원의 물이 중력 흐름에 의해 특정 속도로 하류로 이송될 때, 상류 밸브가 빠르게 닫힌 후 높이 차이와 유속의 관성으로 인해 상류 파이프의 물기둥이 즉시 멈추지 않습니다. . 여전히 일정한 속도로 움직입니다. 속도는 하류로 흐릅니다. 이때, 공기가 제때에 보충될 수 없기 때문에 파이프라인에 진공이 형성되어 파이프라인이 부압에 의해 수축되고 손상됩니다.
(3) 트렌치 및 되메우기 토양이 규정을 충족하지 않습니다.
인증되지 않은 참호는 주로 특정 지역에 돌이 많기 때문에 산간 지역에서 흔히 볼 수 있습니다. 참호는 수동으로 파거나 폭발물로 폭파됩니다. 도랑 바닥은 심하게 울퉁불퉁하고 날카로운 돌이 튀어나와 있습니다. 이 경우 관련 규정에 따라 도랑 바닥의 돌을 제거하고 15cm 이상의 모래를 깔아야 파이프라인을 포설할 수 있습니다. 그러나 공사현장 인부들은 무책임하거나 모퉁이를 잘라 모래를 깔거나 상징적으로 모래를 깔지 않은 채 직접 모래를 깔았다. 파이프라인은 돌 위에 놓여 있습니다. 되메움 작업이 완료되어 물을 투입할 때에는 관로 자체의 무게, 수직 ​​토압, 관로에 가해지는 차량의 하중, 중력의 중첩으로 인해 하나 또는 여러 개의 날카로운 융기석으로 지지됩니다. 파이프라인의 맨 아래에 있습니다. , 과도한 응력 집중, 이 지점에서 파이프라인이 손상되고 이 지점에서 직선을 따라 균열이 발생할 가능성이 매우 높습니다. 사람들이 흔히 '점수 효과'라고 부르는 것이 바로 이것이다. ​

4/대책

수격 현상에 대한 보호 조치는 다양하지만 수격 현상이 발생할 수 있는 원인에 따라 다양한 조치를 취해야 합니다.
1. 수도관의 유속을 줄이면 수격 현상의 압력을 어느 정도 줄일 수 있지만 수도관의 직경이 늘어나고 프로젝트 투자가 늘어납니다. 송수관을 배치할 때 급수관의 길이를 줄이기 위해 혹이나 급격한 경사 변화를 피하도록 고려해야 합니다. 배관 길이가 길수록 펌프 정지 시 수격 현상이 더 커집니다. 하나의 펌핑 스테이션에서 두 개의 펌핑 스테이션까지, 물 흡입 우물을 사용하여 두 개의 펌핑 스테이션을 연결합니다.
펌프 정지시 수격 현상

소위 펌프정지 수격현상이란 갑작스런 정전이나 기타 사유로 밸브가 열렸다가 정지될 때 수도펌프 및 압력배관의 유속이 급격하게 변화하여 발생하는 수압충격 현상을 말합니다. 예를 들어, 전력 시스템이나 전기 장비의 고장, 워터 펌프 장치의 간헐적 고장 등으로 인해 원심 펌프가 밸브를 열고 정지하여 펌프 정지시 수격 현상이 발생할 수 있습니다. 펌프 정지 시 수격 현상의 크기는 주로 펌프실의 기하학적 양정과 관련이 있습니다. 기하학적 양정이 높을수록 펌프 정지 시 수격 현상이 더 커집니다. 따라서 실제 현장 조건에 따라 합리적인 펌프 헤드를 선택해야 합니다.

펌프 정지 시 수격 현상의 최대 압력은 정상 작동 압력의 200% 이상에 도달할 수 있으며, 이는 파이프라인과 장비를 파괴할 수 있습니다. 일반 사고로 인해 “누수” 및 단수 사태가 발생합니다. 중대한 사고로 인해 펌프실이 침수되고, 장비가 파손되고, 시설물이 파손되는 경우가 발생합니다. 손상을 입히거나 심지어 부상이나 사망을 초래할 수도 있습니다.

사고로 인해 펌프가 정지된 후, 체크밸브 뒤의 배관에 물이 채워질 때까지 기다린 후 펌프를 시동하십시오. 펌프를 시동할 때 워터 펌프 배출 밸브를 완전히 열지 마십시오. 그렇지 않으면 큰 물 충격이 발생합니다. 이러한 상황에서는 많은 펌프장에서 심각한 수격 사고가 자주 발생합니다.

2. 수격 현상 제거 장치 설치
(1) 정전압 제어 기술 사용
PLC 자동 제어 시스템을 사용하여 가변 주파수 속도로 펌프를 제어하고 급수 펌프실 시스템 전체의 작동을 자동으로 제어합니다. 급수관 네트워크의 압력은 작업 조건의 변화에 ​​따라 계속 변하기 때문에 시스템 작동 중에 낮은 압력이나 과압이 자주 발생하여 쉽게 수격 현상이 발생하여 파이프 라인과 장비가 손상될 수 있습니다. PLC 자동 제어 시스템은 파이프 네트워크를 제어하는 ​​데 사용됩니다. 압력 감지, 워터 펌프의 시작 및 정지 피드백 제어 및 속도 조정, 유량 제어를 통해 압력을 일정 수준으로 유지합니다. 펌프의 급수 압력은 마이크로 컴퓨터를 제어하여 일정한 압력의 급수를 유지하고 과도한 압력 변동을 방지하도록 설정할 수 있습니다. 워터해머 발생 확률이 감소합니다.
(2) 수격제거장치 설치
이 장치는 주로 펌프 정지시 수격 현상을 방지합니다. 일반적으로 워터펌프의 출구배관 근처에 설치됩니다. 파이프 자체의 압력을 동력으로 사용하여 저압 자동 동작을 구현합니다. 즉, 배관 내의 압력이 설정된 보호값보다 낮을 경우 배수구가 자동으로 열려 물이 배수됩니다. 압력 완화는 지역 파이프라인의 압력 균형을 맞추고 장비와 파이프라인에 대한 수격 현상의 영향을 방지하는 데 사용됩니다. 제거기는 일반적으로 기계식과 유압식의 두 가지 유형으로 나눌 수 있습니다. 기계식 제거기는 작업 후 수동으로 복원되고, 유압식 제거기는 자동으로 재설정될 수 있습니다.
(3) 대구경 워터펌프 토출관에 완속폐쇄형 체크밸브를 설치한다.

펌프가 정지하면 수격 현상을 효과적으로 제거할 수 있지만 펌프가 정지하면 일정량의 물이 역류하기 때문에API 609밸브가 활성화되면 물 흡입 우물에 오버플로 파이프가 있어야 합니다. 천천히 닫히는 체크 밸브에는 해머형과 에너지 저장형의 두 가지 유형이 있습니다. 이러한 종류의 밸브는 필요에 따라 특정 범위 내에서 밸브 폐쇄 시간을 조정할 수 있습니다(따르기를 환영합니다: Pump Butler). 일반적으로 정전 후 3~7초 이내에 밸브가 70~80% 닫힙니다. 나머지 20~30%의 폐쇄 시간은 워터 펌프 및 배관 상태에 따라 조정되며 일반적으로 10~30초 범위입니다. 파이프라인에 혹이 있고 수격 현상이 발생하는 경우 완폐형 체크 밸브의 역할이 매우 제한된다는 점은 주목할 가치가 있습니다.
(4) 일방향 압력 조절 타워 설치
펌핑장 근처나 배관상의 적절한 위치에 건설되며, 일방향 서지타워의 높이는 그곳의 배관압력보다 낮다. 파이프라인의 압력이 타워의 수위보다 낮을 때 압력 조절 타워는 파이프라인에 물을 보충하여 물기둥이 파손되는 것을 방지하고 수격 현상을 연결합니다. 그러나 밸브 폐쇄 수격 현상과 같은 펌프 정지 수격 현상 이외의 수격 현상에 대한 감압 효과는 제한적입니다. 또한 일방향 압력 조절탑에 사용되는 일방향 밸브의 성능은 절대적으로 신뢰할 수 있어야 합니다. 밸브가 고장 나면 큰 수격 현상이 발생할 수 있습니다.
(5) 펌프장에 우회배관(밸브)을 설치한다.
펌프 시스템이 정상적으로 작동할 때는 펌프의 압력측 수압이 흡입측 수압보다 높기 때문에 체크 밸브가 닫힙니다. 우발적인 정전으로 인해 펌프가 갑자기 정지되면 양수장 출구의 압력이 급격하게 떨어지고 흡입측의 압력은 급격하게 상승합니다. 이 차압 하에서 물 흡입 주관의 일시적인 고압수는 체크 밸브 밸브 플레이트를 밀어 열고 압력수 본관의 일시적인 저압수로 흘러 그곳의 저수압을 증가시킵니다. 반면에 워터펌프는 흡입측의 워터해머 압력상승도 감소됩니다. 이러한 방식으로 워터 펌프 스테이션 양쪽의 수격 상승 및 압력 강하가 제어되어 수격 위험을 효과적으로 줄이고 예방합니다.
(6) 다단 체크밸브를 설치한다
긴 수도관에는 하나 이상을 추가하십시오.체크 밸브, 송수관을 여러 구역으로 나누고 각 구역에 체크 밸브를 설치하십시오. 수격 현상이 발생하여 수도관의 물이 역류할 때 각 체크 밸브가 차례로 닫혀 역세 흐름을 여러 섹션으로 나눕니다. 수도관의 각 구간(또는 역류 구간)의 정수두가 매우 작기 때문에 물의 유속이 감소합니다. 해머 부스트. 이 보호 조치는 기하학적 급수 높이 차이가 큰 상황에서 효과적으로 사용될 수 있습니다. 그러나 물기둥 분리 가능성을 완전히 제거할 수는 없습니다. 가장 큰 단점은 정상 작동 시 워터펌프의 전력 소모가 증가하고 급수 비용이 증가한다는 점이다.