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에어챔버 설치에 따른 펌프관로계의 수격현상
Water-hammer in the Pump Pipeline System with and without an Air-Chamber 원문보기

한국안전학회지 = Journal of the Korean Society of Safety, v.26 no.1, 2011년, pp.1 - 7  

이선곤 (인하대학교 기계공학과) ,  양철수 ((주) SM TECH)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

When the pumps stopped in the operation by the power failure, the hydraulic transients take place in the sudden change of a velocity of pipe line. Each and every water hammer problem shows the critical stage to be greatly affected the facts of safety and reliability in case of power failure. The fie...

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AI 본문요약
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제안 방법

  • 청양가압장에서의 송수량을 7, 200 n?/day로 설정하고 청양가압장에서 청양배수지 및 청라배수지까지 펌프-관로계에 대한 수격현상을 현장시험 하였다. 가압을 위하여 편흡인 횡형다단 원심 볼류트펌프 3대(1대 예비)가 청양가압장에서 운전된다.
  • 가압 펌프장에 에어챔버를 설치했을 경우와 설치하지 않았을 경우 대한 수격현상을 Surge 2008 및 Field Test를 이용하여 구현하여본 결과 다음과 같은 설계 방안을 얻을 수 있었다.
  • 따라서 이러한 수격작용을 완화시키거나 시스템을 보호하기 위한 수격완화설비(surge control system)에 대한 검토가 필요하다"*). 따라서 본연구에서 가압 펌프장에서의 에어챔버 설치 유·무에 따른 펌프-관로계의 수격현상을 컴퓨터 수치해석 및 현장 실험을 하여 비교·분석하였다. 이는 추후 건설될 펌프장의 신뢰성과 안정성 확보를 위한 기본 및 상세설계에 매우 유용하게 사용될 것으로 판단된다.
  • 배관의 영향에 따른 계산은 펌프의 토출 측에서 발생하는 압력의 변화를 계산하였으나 실제는 이러한 배관들이 분기되기 전에 수격을 완화시키는 것이 효율적이므로 실제 실험은 분기관 전에 그 값을 측정하였다.
  • 본 연구의 대상은 청양가압장과 2개의 배수지 인 청양 및 청라 가압장을 대상으로 하여 청양가압장에서 송수량을 7, 200 必/day로 설정하고 청양가압장에서 청양배수지 및 청라배수지까지 펌프-관로 계에 대한 수격현상을 수치해석 하였다.
  • 청양가압장서 병렬로 운전되고 있는 펌프 2대가 갑작스런 정전으로 정지 되었을 때 발생하는 수격 작용이 가장 심각하므로, 이에 대한 수격현상을 전용 전산프로그램인 Surge 2008을 사용하여 수치해석 하였다. 수치계산은 수격완화설비로서 펌프장에 공기밸브와 에어챔버를 설치했을 경우와 없을 경우에 대하여 각각 수행하였다.
  • 실제운전에서는 밸브의 동작이 이루어진 후 펌프의 정지가 이루어지므로 수격이 발생할 가능성이 적고 또한 그 진폭이 작아 에어챔버의 작용이 어느 정도 인지 파악하기 어려워 강제로 전기를 차단하여 긴급정지가 되도록 하여 실험하였다.
  • 실험장치는 16 bit의 분해능을 가지고 있는 NI 6015 모델을 사용하여 Data Logging 장치로 구성하였으며 압력은 최대 0.129%의 오차를 가질 수 있는 압력센서를 이용하여 전체 시스템을 제어하고 그 값이 출력되도록 하였다. 현장에 적용된 압력 센서의 정도는 0.
  • 일어나 관로에 파손을 입힐 우려가 있다. 이러한 수격작용을 완충시켜주기 위하여 펌프 출구에 에어챔버와 공기밸브(급속공기밸브)를 설치하여 이를 비교 분석하였다.
  • 06%의 정도를 가진다. 장치의 구성과 함께 각각의 센서는 시스템의 정확도를 위하여 전류 값으로 출력되며 전류값으로 출력되는 자료는 정밀저항(250Q (11%)을 이용하여 전압값으로 표시될 수 있도록 장치를 구성하였다.

데이터처리

  • 이 수량을 가압시키기 위해서는 편흡인 횡형다단 원심 볼류트펌프 3대(1대 예비)가 청양가압장에서 운전된다. 청양가압장서 병렬로 운전되고 있는 펌프 2대가 갑작스런 정전으로 정지 되었을 때 발생하는 수격 작용이 가장 심각하므로, 이에 대한 수격현상을 전용 전산프로그램인 Surge 2008을 사용하여 수치해석 하였다. 수치계산은 수격완화설비로서 펌프장에 공기밸브와 에어챔버를 설치했을 경우와 없을 경우에 대하여 각각 수행하였다.
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참고문헌 (6)

  1. 김경엽, "에어쳄버가 설치된 송수관로에서의 수격현상", 대한기계학회 논문집 B권, 제26권, 제2호, pp. 177-183, 2002. 

  2. 김상균, 이동근, 이계복, 김경엽, "가압펌프장의 수격완화설비에 대한 보수?보강 사례", 유체기계저널, 제8권, 제4호, pp. 20-26, 2005. 

  3. 김상균, 이계복, 김경업, "직결식 펌프의 수격현상", 유체기계저널, 제8권, 제6호, pp. 208-216, 2005. 

  4. 김상균, 이계복, "에어챔버가 설치된 가압펌프 계 통에서의 수격현상", 에너지공학회, 제16권, 제4 호, pp. 187-193, 2007. 

  5. Wylie, E. B., Streeter, V. L., "Fluid Transients in Systems", Prentice Hall, Englewood Cliffs, 1993. 

  6. 한국 상하수도협회, "환경부 제정 상수도 시설기준", pp. 787, 2004. 

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