급수배관시스템에서 인라인 타입 수충격 진동 방지기 개발

Abstract

각종 건축물이 대형화, 고층화됨에 따라 급수설비 또한 대형화되면서 높은 양정의 펌프를 사용하게 되었다. 이와 더불어 배관계통 설비에 전자개폐식 밸브가 보편화되면서 밸브 폐쇄시 압력변화에 따른 수격현상으로 배관내부의 급격한 압력상승이 충격성 진동을 발생시켜 급수배관의 진동, 변형, 이음부의 집중적 피로응력발생, 체크밸브 및 펌프 임펠러의 파손에 의한 배관계통 설계수명 감소시킨다. 또한 수격작용은 배관 부속품과 배관자체의 손상을 유발시켜 시스템의 안정성을 저해하는 주요 요인으로 작용하고 있는 실정이다. 이러한 수충격현상으로 인한 문제점을 방지하기 위해 국내외적으로 여러가지 방안이 활용되고 있으나 설치방식상의 문제점과 수격방지기 자체의 구조적인 결함으로 인해 수충격현상의 원천적인 제어와 배관계통의 내구성 확보가 어려운 상황이다. 따라서 본 연구는 국내외 급수배관시스템에서 활용되고 있는 수충격 방지대책을 조사하고 문제점에 대한 대안으로 수격방지기를 급수배관시스템과 동일축선상에 위치하도록 구성하고, 내구성이 뛰어난 Piston방식의 수격방지기를 개발하여 실험적방법을 통해 성능을 평가하였다. 또한 기존 수충격방지 기구들과 성능 비교평가를 통해 개발제품의 우수성을 파악하고, 수충격압력 발생을 원천적으로 억제함으로써 배관계통의 진동을 저감시켜 급수배관계통의 안전성을 확보하였다. 본 논문은 총 6장으로 구성되어 있으면 각 장의 내용은 다음과 같다. 제 1장에서는 연구배경 및 목적, 연구 내용 및 방법에 대하여 기술하였다. 제 2장에서는 수충격 현상의 발생원인 및 이론적 해석모델 수충격현상의 방지 대책 등의 이론적 배경에 대하여 기술하였다. 제 3장에서는 국내외 수충격현상의 방지대책 및 적용사례와 신제품 개발의 필요성에 대하여 기술하였다. 제 4장에서는 In-Line Type 수격방지기를 개발하기 위한 최적용량산출, 시제 품구성 및 제작, 제품 안정성을 평가하기 위한 응력해석 결과에 대하여 기술하였다. 제 5장에서는 수충격압력 시험장치를 구성하여 성능평가를 실시하였으며 다음 과 같은 항목을 비교 측정하였다. 1) 내부 충진압력 및 체적변화에 따른 수충격압력 흡수능력 평가 2) 비교 제품별 수충격 압력 흡수능력 평가 3) 진동 전달경로에 따른 수충격 진동레벨의 저감특성 평가 상기 성능시험을 통해 급수배관시스템에서의 수격방지기 최적 Volume 및 충진압력을 산출하였고 기존 제품과의 비교실험을 통해 성능을 입증하였다. 제 6장에서는 각 장에서 얻어진 결과를 종합하여 결론을 도출하였다.; High headed pumps are currently required on plumbing which has been bigger, as building is getting bigger and higher based on architecture technology's development. Together with this, most of facilities adopt open and shut by automatic valves in water pipe system. It causes dramatical high pressure in water pipe system because of water hammering caused by variety of pressure once is's shut down. This high pressure becomes hammering pressure and the sock by hammering pressure makes vibrations. Finally this vibrations menace stable system and parts of water pipe systems by variation, breaking check valve and making fatigue stress on connecting part of water pipe system. In order to solve these problems caused by water hammering, several potential solutions are adopted in domestic and world wide as well but it's not easy to control this water hammering basically and maintain it's durability because of water hammer arrester's structural problem and former installation method's problem. This Study shows, -analysis for several problems caused by water hammering in water pipe systems. -piston type water hammer arresters which is installed on a same axial with water pipe system and has got a good durability are potential solution for the above problems. -as well as through the comparison test report against old type one, new piston type water hammer arrester has got more excellent durability, stability of water pipe system and can control the water shock and vibration in water pipe system. This study consists of 6 chapters in total; The first chapter introduces background, objective, methods and scope of the study. The second chapter shows theoretical background such as the reason why water hammering is caused, theoretical analysis method and prevention of water hammering. The third chapter shows prevention of water hammering in domestic and overseas countries, application references and necessity of new product development. The fourth chapter shows the calculation of optimum volume for development of In-Line Type water hammer arrester, sample production and the result of stress analysis for the testing water hammer arrester's stability. The fifth chapter shows performance valuation using water pressure test equipment and comparison tests as follows 1) Test for water hammering pressure absorption capacity according to inertia changing pressure and variation of air volume. 2) Test for pressure absorption capacity per each candidates. 3) Test for reduction character of water pressure through the vibration transmission route. According to the above tests, changing pressure and optimum volume was calculated in water pipe system and excellent performance was proved compared with existed model. The sixth chapter shows the conclusion by finalize the results come from each chapters.