가변 속도 액츄에이터로 워터 해머 방지

수격 현상은 펌핑 시스템에서 주요 문제가 될 수 있으며 여러 가지 이유로 설계자가 고려해야 할 사항입니다. 해결하지 않으면 손상된 배관 및 지지대부터 배관 구성 요소의 균열 및 파열에 이르기까지 다양한 문제가 발생할 수 있습니다. 최악의 경우 공장 직원에게 부상을 입힐 수도 있습니다.

수격 현상은 배관 시스템의 압력과 유체 유량이 급증하여 압력이나 힘이 급격히 변할 때 발생합니다. 압력이 높으면 조인트 누출이나 파이프 파열과 같은 배관 시스템 고장이 발생할 수 있습니다. 지지 구성 요소는 서지 또는 갑작스러운 흐름 역전으로 인해 강한 힘을 경험할 수도 있습니다. 수격 현상은 파이프 내부의 모든 유체에서 발생할 수 있지만 그 심각도는 유체와 파이프의 상태에 따라 다릅니다. 일반적으로 이는 액체에서 발생하지만 가스에서도 발생할 수 있습니다.

펌프 상태로 인해 유체가 가속되거나 방해될 때마다 또는 밸브 위치가 변경될 때마다 압력이 증가합니다. 일반적으로 이 압력은 작으며 변화율이 점진적이므로 수격 현상을 실제로 감지할 수 없습니다. 어떤 상황에서는 많은 파운드의 압력이 생성될 수 있으며 지지대에 가해지는 힘이 설계 사양을 초과할 만큼 클 수 있습니다. 밸브를 빠르게 열거나 닫으면 파이프라인에 압력 과도 현상이 발생하여 정상 상태 값을 훨씬 초과하는 압력이 발생하여 파이프 및 공정 제어 장비에 심각한 손상을 줄 수 있는 물 급증이 발생할 수 있습니다. 펌프장의 수격 현상을 제어하는 ​​것의 중요성은 공공 시설 및 펌프장에서 널리 인식되고 있습니다.

일반적인 수격 현상에는 펌프 시동/정지, 정전, 라인 밸브의 갑작스러운 열림/닫힘 등이 포함됩니다. 흐르는 원통형 유체 기둥의 단순화된 모델은 갑자기 콘크리트 벽에 의해 정지되는 금속 원통과 유사합니다. 펌핑 시스템에서 이러한 수격 현상 문제를 해결하려면 수격 현상의 영향을 줄이거나 발생을 방지해야 합니다. 펌핑 시스템을 개발할 때 시스템 설계자가 명심해야 할 솔루션이 많이 있습니다. 압력 탱크, 서지 챔버 또는 유사한 어큐뮬레이터를 사용하여 압력 서지를 흡수할 수 있으며 이는 모두 수격 현상을 방지하는 데 유용한 도구입니다. 그러나 처음부터 압력 급증이 발생하지 않도록 방지하는 것이 더 나은 전략인 경우가 많습니다. 이는 펌프 출구에서 밸브의 폐쇄 속도를 제어하기 위해 다중 회전 가변 속도 액츄에이터를 사용하여 수행할 수 있습니다.

액츄에이터와 그 제어장치의 발전은 수격 현상을 방지하기 위해 이를 사용할 수 있는 기회를 제공합니다. 다음은 수격 현상을 해결하는 것이 핵심 요구 사항인 세 가지 사례입니다. 모든 경우에 대용량 펌프의 유량 제어에는 선형 특성이 필수적이었습니다. 이것이 달성되지 않으면 해머 효과가 발생하여 잠재적으로 발전소의 물 시스템이 손상될 수 있습니다.

디자인 챌린지

콜로라도에 있는 ECCV(East Cherry Creek Valley) Southern Booster 펌프장에는 대용량 펌프가 장착되어 있으며 유량 제어를 위해 펌프 체크 밸브를 사용했습니다. 워터 해머와 심각한 시스템 손상을 방지하기 위해 해당 애플리케이션에는 선형 흐름 특성이 필요했습니다. 설계 과제는 일반적으로 닫히거나 열릴 때 비선형 흐름 특성을 나타내는 볼 밸브에서 선형 흐름을 얻는 것이었습니다.

해결책

가변 속도 액츄에이터를 사용하여 시간 간격에 따라 서로 다른 스트로크 위치를 달성하도록 밸브 위치를 설정했습니다. 이를 통해 볼 밸브를 다양한 속도로 닫힘/열림으로 구동하여 보다 선형적인 유체 흐름 변화를 달성할 수 있습니다. 또한 정전이 발생하는 경우 이제 액추에이터를 설정하여 밸브를 닫고 미리 결정된 비상 곡선에서 시스템을 배수할 수 있습니다.

선택한 가변 속도 액츄에이터는 사전 설정된 시간에 따라 밸브 위치를 제어할 수 있는 기능을 갖추고 있었습니다. 액추에이터는 해당 밸브 위치와 함께 최대 10개의 시간 설정 지점에 대해 프로그래밍될 수 있습니다. 그런 다음 밸브 열림 또는 닫힘 속도를 제어하여 원하는 설정 위치가 정확한 시간에 달성되도록 할 수 있습니다. 이러한 고급 유연성으로 인해 밸브 특성이 선형화되어 전체 포트 밸브를 선택할 수 있거나 밸브를 닫을 때 수격 현상이 크게 줄어듭니다. 액추에이터의 통합 제어 장치는 정상적인 펌프 작동 중에 물의 선형 가속 및 감속을 생성하도록 프로그래밍되었습니다. 또한 전력 손실이 발생하는 경우 액추에이터는 무정전 전원 공급 장치(UPS)의 백업을 통해 신속한 폐쇄를 보장했습니다. 선형 유량 변화도 제공되었으며 이를 통해 시스템 과도 현상을 최소화하고 속도-시간 곡선을 쉽게 교정/조정할 수 있었습니다.