펌프 시스템에서의 수격해석에 관한 연구

Abstract

수격작용 현상은 배관내의 유속이 변하여 발생하는 압력파가 상․ 하류로 급하게 전파 반사하는 현상을 말한다. 수격작용은 배관자체는 물론 펌프, 밸브, 터어빈 등 관과 연결된 각종 시설물을 파손시키거나 진동, 소음 등을 야기시켜 큰 피해를 주므로 관로 설계시에 이에 대한 철저한 준비가 요구된다. 따라서 관로 공사전 컴퓨터 전산해석을 이용하여 위험 가능요소를 미리 예측하고 수격작용에 대한 정확한 해석을 통해 수격작용을 완화 및 조절할 수 있는 기술의 필요성이 요구되고 있다. 본 연구에서는 수충격 해석의 주요 설계인자 유속계수에 대하여 설계시 수충격 해석결과와 현장 시험운전을 통해 다음과 같은 결론을 얻었다. 수충격 해석의 주요 설계인자 유속계수를 변화시키면서 컴퓨터 전산 해석한 결과 현장 시험운전 그래프는 장래 배관의 사용년수를 고려하지 않은 유속계수와 압력 변동폭과 주기 등 유사한 유동의 형태가 나타나는 것을 볼 때 수충격 전산해석은 신뢰성을 가지는 것을 알 수 있다. 따라서 설계시 주요 설계인자 유속계수는 적합한 것으로 예측되어 안정적인 시스템의 선정 및 운용에 매우 유용하게 사용될 수 있을 것으로 기대된다. 장래 배관의 사용년수를 고려한 수충격 전산해석 결과가 초기년도 현장 시운전 결과와 차이가 나는 이유는 수충격 해석의 주요 설계인자 유속계수의 영향으로 예측되며, 시간의 경과에 따라 주기가 증가되고 압력이 낮아지는 현상을 보이므로 배관의 사용년수가 도래되면, 설계시 수충격결과와 유사할 것으로 예측된다. 따라서 설계시 유속계수는 배관의 사용년도 15 ~20년 후 관의 내면상태에 맞추어 유속계수를 적용하는 것이 적합하다는 것을 알 수 있었다. 따라서 본 연구는 설계시 수충격 해석결과와 현장 시험운전을 통해 컴퓨터 전산해석의 신뢰성을 가질 수 있었고, 또한 배관의 사용년수를 고려하여 유속계수가 적용되어 수격에 대한 안정성을 확보할 수 있었다.