버터플라이 밸브의 워터 해머: 원인 및 예방

바쁜 시운전일을 마치고 해안 펌프장을 상상해 보십시오. 대형 배출 버터플라이 밸브는 폐쇄 신호를 수신합니다. 몇 초 후 배관이 떨립니다. 액추에이터가 너무 빠르거나, 체크 밸브가 너무 늦었거나, 전체 펌프 트립 순서가 제대로 조정되지 않았습니까? 하나의 밸브 데이터시트에 답이 있는 경우는 거의 없습니다. 이해 버터플라이 밸브의 수격 현상 "30초 안에 닫힘"과 같은 포괄적인 규칙이 아닌 시스템 유압 장치로 시작합니다.

버터플라이 밸브에서 워터햄머의 원인은 무엇입니까?

수격현상은 수력학적 과도 현상입니다. 즉, 액체 속도의 급격한 변화로 인해 이동 압력 교란이 발생합니다. 물과 파이프 벽은 유한한 탄력성을 가지므로 압력파는 네트워크를 통해 이동하고 탱크, 굴곡부, 밸브, 분기 및 펌프에 반사됩니다. 이러한 상호 작용은 과압, 대기압 이하의 압력 또는 나중에 붕괴되는 증기 공동을 생성할 수 있습니다. 펑 소리는 단지 하나의 증상일 뿐입니다. 일부 해로운 사건은 사실상 조용합니다.

버터플라이 밸브는 1/4회전 장치로, 일반적으로 디스크를 약 90도 회전시킵니다. 유압 저항은 디스크 각도에 따라 선형적으로 변하지 않습니다. 결과적으로, 일정한 각속도로 회전하는 액츄에이터는 일정한 유량 감소율을 제공하지 못할 수 있습니다. 폐쇄 근처의 상대적으로 짧은 구간은 밸브 특성 및 시스템 작동에 따라 과도 현상을 지배할 수 있습니다.

반복되는 세 가지 엔지니어링 문제점

1. 예상치 못한 종료 압력: 일정한 작동 압력을 중심으로 설계된 파이프라인은 가정된 설계 범위보다 일시적인 급증을 경험합니다.
2. 잘못된 액추에이터 타이밍: 광고된 전체 행정 폐쇄 시간은 실제 디스크 각도 대 시간 곡선과 유량 감소 속도를 무시합니다.
3. 펌프 트립 불확실성: 밸브 이동, 역류, 에어 포켓 및 역류 방지 밸브 동작이 정압 테스트에서 재현할 수 없는 순서로 결합됩니다.

압력파, 폐쇄 시간 및 Joukowsky 방정식

유용한 선별 관계는 Joukowsky 방정식입니다. ΔP = ρaΔV 여기서 ΔP는 초기 압력 변화(파스칼), ρ는 액체 밀도(kg/m3), a는 압력파 속도(m/s), ΔV는 속도 변화(m/s)입니다. 그 부호는 속도가 상승하는지 하락하는지에 따라 달라집니다. 이는 복잡한 파이프라인 전체의 모든 압력 최대값을 예측하는 것이 아니라 급격한 변화에 대한 이상적인 추정치입니다.

설명을 위해 물의 밀도가 1,000kg/m3, 파동 속도가 1,000m/s, 급격한 속도 감소가 1.5m/s라고 가정합니다. 초기 압력 상승 규모는 대략 1,500,000Pa입니다. 15바. 가상의 8bar 국부 작동 압력에 추가하면 대략 23bar의 초기 압력이 됩니다. 이는 설계 결과나 특정 밸브 압력 등급을 선택하기 위한 권장 사항이 아니라 의도적으로 설명을 위한 입력입니다.

추가 심사 척도는 왕복 파도 이동 시간입니다. 2L/a, 여기서 L은 관련 유압 경로 길이입니다. 파동 속도가 1,000m/s인 단순화된 1,000m 파이프의 경우 이동 시간은 2초입니다. 짧은 기간 동안의 폐쇄는 급속한 사건으로 작용할 수 있습니다. 시간이 길어지면 첫 번째 서지를 줄일 수 있지만 안전을 보장할 수는 없습니다. 복잡한 반사 패턴, 펌프 특성 및 증기 공동 붕괴로 인해 나중에 최고치가 발생할 수 있습니다.

자세한 설명은 엔지니어링 참조 자료를 참조하세요. 순간 워터해머 방정식 그리고 그에 대한 논의 분기 시스템의 한계. 둘 다 nofollow 속성이 없는 표준 편집 링크입니다.

버터플라이 밸브 워터 해머를 방지하는 세 가지 실용적인 방법

1. 총 시간뿐만 아니라 마무리 프로필을 설계하세요.

특히 유압 저항이 급격하게 증가하는 각도에서 시간에 따라 필요한 디스크 위치를 지정하십시오. 전기, 공압 또는 유압 액츄에이터에는 제어된 감속, 가변 속도 작동 또는 단계적 폐쇄가 필요할 수 있습니다. 올바른 모양은 제조업체의 밸브 흐름 특성과 과도 연구 결과에 따라 달라집니다. 더 빠른 폐쇄가 모든 시나리오에서 항상 더 나쁜 것은 아닙니다. 최적의 순서는 역류 및 비상 격리 요구 사항도 고려해야 합니다.

스트로크 전반에 걸쳐 액추에이터 토크 출력을 얻고 이를 밸브 이탈, 동적, 작동 및 장착 토크와 비교합니다. 차압 하에서 정지되는 느린 프로그램은 성공적인 서지 보호가 아닙니다. 해당되는 경우 다음을 검토하세요. 유압 이중 플랜지 버터 플라이 밸브 그리고 전기 작동식 플랜지 버터플라이 밸브 사전 승인된 서지 제어 솔루션이 아닌 제품 구성으로.

2. 조정 펌프, 체크 밸브 및 차단 밸브

펌프 설비에서 정전으로 인해 모터 작동식 차단 밸브가 닫히기 시작하기 전에 펌프 속도가 느려질 수 있습니다. 흐름이 역전될 수 있고 체크 밸브가 갑자기 닫힐 수 있으며 압력파가 흡입 및 배출 헤더를 통해 이동할 수 있습니다. 시간 순서, 펌프 관성, 역류 방지 밸브 역학, 작동 수준 및 대기 펌프 시작을 검토합니다. 에이 펌프장 밸브 선택 가이드 더 넓은 밸브 배열을 설명합니다. 이 기사는 일시적인 자체에 중점을 둡니다.

3. 전체 네트워크 모델링 및 보호

일반적으로 특성 방법이나 다른 검증된 솔버를 기반으로 하는 적절한 과도 해석을 사용하여 정상 폐쇄, 펌프 트립, 전력 손실, 비상 정지 및 시동을 테스트합니다. 버터플라이 밸브뿐만 아니라 전체 라인의 최대 및 최소 압력을 검사합니다. 결과에 따라 가능한 완화 조치에는 서지 용기, 적절하게 설계된 공기 밸브, 제어된 펌프 램핑, 릴리프 시스템 또는 변경된 밸브 순서가 포함됩니다. 장치 크기 및 위치는 자격을 갖춘 유압 설계자가 설정해야 합니다.

는 AWWA 표준 카탈로그 관련 상수도 버터플라이 밸브 카테고리에 대한 C504 및 C519를 식별합니다. 이러한 밸브 표준은 장비 사양을 지원합니다. 프로젝트별 유압 과도 검증이 필요하지 않습니다.

작업 예: DN800 펌프 배출 및 긴 전송 메인

예 A: 펌프 작동 후 DN800 배출 버터플라이 밸브

전기로 작동되는 격리 버터플라이 밸브와 별도의 체크 밸브가 있는 가상의 DN800 펌프장 배출 라인을 생각해 보십시오. 펌프의 전원이 꺼집니다. 프로그래밍된 폐쇄가 시작되는 동안 흐름이 감속됩니다. 상당한 역방향 속도가 발생한 후 체크 밸브가 닫히면 버터플라이 밸브가 스트로크를 완료하는 데 45초가 걸리더라도 슬램으로 인해 심각한 과도 현상이 발생할 수 있습니다. 엔지니어링 대응은 실제 펌프 관성 감속과 두 밸브의 동적 특성을 모델링한 다음 보호 철학을 조정하는 것입니다. 격리 밸브에 더 긴 임의 스트로크를 할당하는 것은 검증된 수정 사항이 아닙니다.

예 B: 2km 메인의 원격 버터플라이 밸브

단순화된 2,000m 수력 경로와 1,000m/s의 가정된 파동 속도의 경우 왕복 시간은 4초입니다. 2초 안에 폐쇄가 완료되면 긴급 서지 검사가 필요합니다. 20초 폐쇄는 초기 급속 폐쇄 효과를 줄일 수 있지만 여전히 네트워크의 반영 및 운영 사례에 대한 모델링이 필요합니다. 설계자가 파이프 재질을 변경하면 파동 속도와 압력 응답도 변경될 수 있습니다. 교훈은 안전한 폐쇄 시간을 주장하기 전에 가정을 문서화하는 것입니다.

비교: 다양한 변화가 실제로 달성하는 것

현재 엔지니어링 동향: 밸브 속도에서 시스템 수준 탄력성까지

현대의 물 및 담수화 프로젝트에는 가변 주파수 드라이브, 원격 액추에이터, 감독 제어 및 기록된 압력 추세가 점점 더 통합되고 있습니다. 이러한 장비를 사용하면 작업 순서를 더 쉽게 관찰할 수 있지만 자동화 속도가 빨라지면 제대로 조정되지 않은 명령이 발생할 수 있는 기회도 생깁니다. 따라서 실제 조달 추세는 공칭 직경과 전압만으로 주문하는 대신 공급자에게 액추에이터 위치-시간 곡선, 고장 응답, 토크 데이터 및 인터페이스 신호를 요청하는 것입니다.

해수 취수 시스템의 경우 부식 방지 습식 부품은 여전히 필수적이지만 부식 내구성과 서지 탄력성은 다른 질문에 답합니다. 기존 보기 이중 편심 해수 버터플라이 밸브 제품 좌석 방향, 재료 및 적용 세부 사항 이 새로운 가이드에서는 해당 선택을 반복하지 않습니다.

서지에 민감한 파이프라인에 버터플라이 밸브를 지정하는 방법

유용한 RFQ에는 파이프 직경 및 프로파일, 길이, 파이프 재질, 유량 범위, 정적 수두, 펌프 곡선, 예상 트립 시퀀스, 최소 및 최대 설계 압력, 필요한 폐쇄 작동, 비상 고장 위치 및 가능한 경우 과도 연구 결과가 명시되어 있습니다. 또한 제조업체별 Cv/Kv 대 각도 데이터, 최대 차압 성능, 토크 대 각도 정보, 최소 공급 조건에서의 액추에이터 출력 및 제안된 위치-시간 곡선을 요청하십시오.

PN16 또는 클래스 150 표시를 시스템 서지 적합성 증명과 혼동하지 마십시오. 압력-온도 등급, 해당 설계 코드에 따른 단기 하중 규칙, 개스킷 및 플랜지 용량, 파이프 구속, 앵커 및 계기 연결을 확인합니다. 압력 테스트는 동적 분석을 대체할 수 없습니다.

밸브 옵션 및 기술 문서를 보려면 다음을 찾아보십시오. Vcore 버터플라이 밸브 제품 카테고리 또는 플랜지 고무 라이닝 버터플라이 밸브. 제품 선택은 프로젝트의 측정된 작동 및 과도 요구 사항에 따라 결정됩니다.

결론: 소음뿐만 아니라 압력 이벤트도 방지하세요

효과적인 워터햄머 예방 버터플라이 밸브를 동적 네트워크의 한 요소로 취급하는 것부터 시작됩니다. 속도 변화, 파동 이동 시간, 반사 압력, 펌프, 체크 밸브 및 액추에이터의 상호 작용을 평가합니다. 그런 다음 입증된 폐쇄 순서와 압력 포락선을 충족하는 밸브와 작동 패키지를 선택합니다. 귀하의 팀이 대구경 파이프라인이나 펌프장 개조를 계획하고 있다면, Vcore 밸브에 문의하십시오 프로젝트 데이터시트와 유압 분석을 통해 제안된 밸브 구성을 실제 작업과 비교하여 검토할 수 있습니다.

자주 묻는 질문