펌프 토출측 체크밸브 사용에 관하여
경성엔지니어링(주) 기술연구소
가. 서 론
펌프 토출측에는 펌프 정지시 역류방지를 위하여 체크밸브를 반드시 설치한다.
그러나 이 체크밸브로 인하여 펌프 정지시 체크밸브 디스크의 닫힘현상에 의하여 충격음과 배관의 진동이 발생한다. 이는 워터해머와 다른 현상으로 체크밸브의 순 간적인 닫힘현상에 의하여 체크밸브의 디스크와 밸브 시트면의 접촉에 의하여 발생 하는 현상으로 체크밸브 입구와 출구의 압력차가 크면 클수록 더욱 크게 발생한다 (압력차가 클수록 디스크의 닫히는 속도가 빨라져 충격이 더욱 크게 발생한다).
일반적으로 펌프 출구측은 유체의 관성에 의하여 펌프 정지시에 부압이 발생되 며, 이를 해소하기 위하여 Air Chamber를 설치하여 펌프 토출측의 부압을 완화시 켜 수충격완화를 실현하고 있다. 그러나 일반적인 체크밸브(직폐식 스윙체크 및 나 비 체크밸브 등)는 Air Chamber를 설치하여 밸브 출구측의 부압을 해소하므로써 체크밸브의 입구와 출구의 압력차가 더욱 크게 발생하여 밸브의 닫히는 속도가 빨 라져 워터해머현상이 아닌 별개의 디스크 충격음과 진동이 더욱 크게 발생한다.
나. 원 인
펌프 토출측에 설치되는 체크밸브는 펌프기동 후 정지시 중력 또는 스프링 장력 에 의해 체크밸브의 디스크가 자연적으로 닫히게 된다. Air Chamber가 설치되지 않은 경우에는 펌프의 정지시에 체크밸브 유입부와 유출부에서는 유체의 관성에 의 해 부압이 발생하지만 체크밸브 디스크 자체 무게 또는 스프링 장력에 의해서만 닫 히기 때문에 디스크와 밸브 시트의 접촉에 의한 충격은 그다지 크지 않다. 그러나 Air Chamber가 설치된 경우에는 체크밸브의 디스크와 밸브 시트면의 접촉에 의하 여 발생하는 충격음 및 진동이 더 커진다. 그 원인을 살펴보면 Air Chamber는 평 상시 펌프의 토출압력과 같은 압력을 유지한다. 펌프 정지시 펌프후단 관로에는 물 이 관성력에 의해 밀려가므로 순간적인 부압의 발생한다. 이때 Air Chamber는 순 간적으로 발생하는 부압을 상쇄시키기 위하여 Air Chamber 내에 보유한 압력이 높
은 물을 토출배관으로 빠르게 유출시킨다. 따라서 Air Chamber로부터의 부압상쇄 를 위한 역류압은 체크밸브 디스크를 더 세게 닫히게 하므로써 소음 및 진동의 발 생을 크게 한다. 여기에 더하여 관로상의 물의 역류에 의한 역류압도 체크밸브 디 스크에 큰 힘을 가하는 하나의 원인이 된다.
다. 결 론
펌프가 연결된 배관 상에 물의 역류를 방지하기 위하여 스윙 체크밸브, 듀얼 (나비) 체크밸브, 리프트 체크밸브, 판 체크밸브, 쓰리원 체크밸브 및 해머리스(스 모렌스키) 체크밸브 등 여러 가지 형태의 체크밸브가 사용된다. 스윙체크는 직폐식 및 완폐식 체크밸브로 나뉜다. 직폐식 체크밸브, 듀얼체크밸브 등은 관로로부터 약 간의 압력을 받으면 큰 소음을 내며 순간적으로 닫히는 형태이다. 따라서 이러한 형태의 체크밸브를 사용하면 항상 소음 및 진동의 문제를 내포 한다. 소음 및 진 동의 문제를 해결하기 위해서는 대쉬포트가 설치된 완폐식 체크밸브, 리프트 체크 밸브, 쓰리원 체크밸브 및 해머리스 밸브를 선정하는 것이 바람직하다. 이들 밸브 는 대쉬포트, 바이패스 배관 또는 스프링에 의해 체크밸브 디스크가 닫히는 속도 를 조절할 수 있으며, 유압, 수압 또는 스프링 장력에 의해 체크밸브의 디스크와 밸브 시트면의 접촉강도를 경감시켜 발생되는 소음 및 진동을 완화하는 역할을 한 다. 따라서 Air Chamber가 설치되는 배관에 있어 선택될 수 있는 것은 완폐식 체 크밸브, 리프트 체크밸브, 쓰리원 체크밸브 및 해머리스 체크밸브 등이며, 이들 밸 브의 개폐시간을 수충격 발생주기에 맞추어 조절하면 수충격의 완화와 소음 및 진 동의 문제를 동시에 해결 할 수 있을 것으로 생각된다.
※ Air Chamber가 설치된 펌프 토출측 배관에는 직폐식 스윙체크밸브 및 듀얼(나 비)체크밸브, 판 체크밸의 사용을 금하여야 한다.
※ 성능비교 : 데쉬포트가 있는 완폐식 스윙체크밸브, 리프트 체크밸브, 쓰리원 체 크밸브, 해머리스 체크밸브 순으로 충격완화 효과가 있다.
완폐식 스윙 체크밸브
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완폐식 스윙 체크밸브는 주로 고양정(고압) 펌프장(취수펌프장, 송수펌프실, 가 압펌프장, 배수펌프장 등)의 펌프 토출 측에 설치 사용하며, 정전시 긴급한 역 류방지 및 그로 인해 발생하는 관로내의 수충압을 완만한 폐쇄로 완화하고, 역 류되는 유체를 차단함으로서 펌프 토출 측의 압력상승을 방지하며, 관로 및 밸 브 등의 기기 들을 보호하는 기능을 가지고 있다.▶ 작동방식은 유압식(대쉬포트)으로 유체의 역류 시간 및 수충격을 고려하여 밸 브에 부착된 유압조절 밸브로 닫힘 시간을 조절할 수 있다.
완폐식 스윙 체크밸브 직폐식 스윙 체크밸브
직폐식 스윙 체크밸브
▶ 스윙체크밸브의 운전 특징은 힌지 핀을 중심으로 디스크가 유체의 흐름 량(유속) 에 따라 디스크가 열림으로 밸브가 개방되고, 유체가 정지(유속=0)함에 따라 밸브 출구의 압력과 디스크의 무게에 의해 닫히는 구조이다.
▶ 유체흐름의 중심과 힌지 핀의 거리가 다른 어느 종류의 체크밸브보다 길어 유체 계통의 손상에 의한 급격한 역류 발생시 밸브 닫힘(디스크 닫힘)시간이 비교적 길어지고 아울러 밸브디스크와 힌지 핀을 연결하는 디스크와 암 등 내부 트림구 조 보다 큰 충격력이 작용한다.
3-1 Check Valve
▶ 입구와 출구측에 By-pass 배관을 설치하여 체크밸브가 닫히는 속도를 조절할 수 있다.
▶ 하나의 밸브로서 해머리스 체크밸브, 스톱밸브, 수동 밸런싱 밸브의 역할을 수 행한다.
▶ 최소 차압 0.07kgf/cm2에서도 신속한 체크기능을 수행하며, 수평배관에서도 누설이 없다.
3-1 체크밸브 스모렌스키 체크밸브
스모렌스키 체크밸브
▶ 스모렌스키 체크밸브는 펌프 토출측에 설치하여 배관내의 역류를 방지하는데 사용되며, 역류를 차단할 때 발생하는 소음 및 워터해머 현상을 차단할 수 있 는 기능을 가진 체크밸브이다.
▶ 입구와 출구측에 By-pass 배관을 설치하여 체크밸브가 닫히는 속도를 조절할 수 있다.
듀얼(나비) 체크밸브
▶ 스프링이 내장되어 있으므로 체크 기능이 확실하다.
▶ 작고 가벼워 수직, 수쳥 어느 방향으로도 설치가 가능하고 보수가 용이하다.
듀얼 체크밸브 리프트 체크밸브
리프트 체크밸브
▶ 리프트체크밸브는 맥동이 있는 유체나 비교적 유속이 높은 배관계통에 적합한 구조를 갖고 있다.
▶ 스윙체크밸브의 적용이 곤란한 경우 비교적 간단한 구조와 신뢰성 높은 구조인 리프트체크밸브가 넓게 쓰인다.
판 체크밸브
▶ 판 체크밸브는 스프링 압축구조이므로 수평. 수직 어느 방향이든지 배관할 수 있으며, 스프링 강도를 높이면 수직하향 배관라인에도 설치할 수 있다.
▶ 판 체크밸브는 역류가 일어나기 전에 스프링 힘으로 닫히며, 스프링 장력의 조 정에 따라 개방 압력을 여러 가지로 선택할 수 있다.
