펌프의 수격작용(water hammer)과 공동현상(cavitation)

 

수격작용 (water hammer)

물이 가득찬 관 내에서 흐르는 물의 속도가 급격히 높아져 순간적인 압력이 작용하는 현상

 

1단계 (정회전 정류 - 펌프 범위)

갑자기 동력을 잃어도 관성력으로 회전

회전속도 급격히 저하, 펌프 양정 저하

 

2단계 (정회전 역류 - 제동 범위)

물 역류 시작, 회전 펌프 정지

역류가 시작되면서 체크 밸브 닫힘

 

3단계 (역회전 역류 - 수차 범위)

체크 밸브가 없는 경우 펌프 역회전으로 수차 상태, 무부하 상태로 회전

 

수격작용 방지대책

1. 부압(수주분리) 발생 방지법

- 펌프에 fly-wheel을 붙인다.

- 토출측 관로에 표준형 조압수조 또는 한방향형 조압수조 설치]

- 압력 수조 설치

 

2. 압력상승 절감법

- 완폐식 체크밸브 : 관 내 물의 역류 개시 직후 밸브 디스크가 서서히 닫힘, 역류되는 물을 서서히 차단해 압력상승 완화

- 급폐식 체크밸브 : 역류가 일어나기 직전인 유속이 느릴 때 스프링 등의 힘으로 체크밸브 급폐, 역류개시가 빠른 300mm이하의 관로에 사용

- 콘밸브, 니들밸브, 볼밸브 : 정전과 동시에 유압조작기구 작동으로 밸브제어 자동적으로 완페, 유속변화를 작게하여 압력상승 억제

 

 

공동현상 (cavitation)

1. 상수도 시설

- 펌프의 내부에서 유속이 급변하거나 와류 발생, 유로 장애등으로 유체의 압력이 저하되어 포화 수증기압에 가까워지면 물 속의 용존 기체가 기화되어 흐름 중에 공동이 생김

 

2. 하수도 시설

- 펌프 회전차나 동체 속 흐르는 압력이 국소적으로 저하하여 그 액체의 포화증기압 이하로 떨어지면 발생

- 공동현상은 펌프 성능을 저하시키고, 회전차의 침식과 소음을 유발해 펌프의 수명을 저하시킨다.

 

공동현상 방지대첵

1. 가용 유효 흡입 수두를 높인다.

- 펌프를 낮게 설치, 흡입관의 손실을 줄인다.

 

2. 필요 유효 흡입 수두를 줄인다.

- 펌프의 회전 속도를 낮춘다.

 

3. 양정이 낮아지는 경우 과대토출량이 되지 않게 한다.

- 필요 유효 흡입 수두를 충분히 줌

- 밸브를 닫음

 

4. 동일한 토출량과 회전 속도의 경우 양쪽 흡입 펌프가 유리하다.

 

5. 흡입 측 밸브를 완전히 개방 후 펌프를 운전한다.