수격현상(water hammering)

1 수격현상의 정의
 1) 수격작용
   ① 정의
     - 유로 단면적의 급격한 변화나 흐름의 변화에 의해 압력파가 발생하여 소음과 충격을 일으키는 현상 
   ② 현상
      - 장거리 수송배관으로 액체 이송시 정전 등 펌프의 운전이 갑자기 멈춘경우 송수관 내 액체는 관성력에 의해 흐름방향 운동성을 가지지만 펌프 송출부의 액체는 흐름이 약해져 멈추려함
      - 이에 따라 펌프의 와류실에는 압력강하가 발생하고 펌프송출구로부터 와류실에 역류가 발생하여 급격한 압력강하와 상승이 반복하여 발생
      - 유체의 운동에너지가 압력에너지로 변하여 압력변화가 압축파의 전파속도로 전달됨 

수격현상 간략그림

  2) 수격작용의 영향
   ① 파손 손상
     - 압력상승에 의한 펌프, 밸브, 배관의 파손.
     - 공동으로 수주분리현상이 발생하여 배관에 좌굴이 발생하거나 수주가 재결합할때 높은 압력 유발.
   ② 소음 진동
     - 충격파 및 급격한 체크밸브 개폐에 의한 소음 진동 발생.
   ③ 제어불능
     - 자동제어계 등 압력조절기기들의 난조 발생.

2 발생원인과 방지대책
 1) 발생원인
   - 펌프의 기동 후 급격한 정지로 인한 출구측의 배압 작용, 순간적으로 진공이 생겨 상승중이던 유체가 진공부위를 타격하면서 발생
   - 펌프회전수의 급격한 변화(배압 발생)
   - 정전등에 의한 펌프 구동력 차단(배압 발생)
   - 밸브의 급격한 개폐시 체크밸브가 급격히 닫힐때 발생.

 2) 발생현상 - 펌프측면
   ① 1단계
     - 펌프 동력 상실, 회전수 저하
     - 펌프의 회전수가 어느한도 이하가되면 유체흐름은 정지
     - 펌프가 동력을 상실하면 유체는 관성력으로 흐름을 가지므로 펌프측 송출관 부분에 압력강하 발생
   ② 2단계
     - 역류상태, 급격한 압력 상승, 펌프정지
     - 유체가 역류를 시작하고 정회전하고있는 회전차는 역류에 저항이 되어 충격발생
   ③ 3단계
     - 토출부 압력상승으로 다시 정흐름이 되나 토출부가 막혀있으므로 다시 배압발생
     - 압력의 상승과 강하가 반복되며 충격을 일으킴

 3) 방지방안
   - 관내 유속을 작게한다.(현실적이고 가장 효과적인 방법)
   - 밸브를 펌프토출측 가까이 설치하고 급격한 조작을 피한다.
   - 정지할때 밸브부터 닫고 펌프를 정지한다.(단 펌프의 부하가 발생하여 손상되지 않도록할것)
   - 펌프에 플라이휠을 설치하여 펌프의 급격한 제동시에도 관성력으로 회전이 유지될 수 있도록 함(가동시 추가동력이 필요하므로 권장사항 아님)
   - 수격방지기의 설치
     * 수격방지기는 압력파를 흡수할 목적으로 만들어진 장치
     * 공기실형, 벨로우즈형, 에어백형, 브래드형, 튜브형이 있음