증기배관의 커다란 적인, 워터해머 주의, 응급처치법

증기배관의 커다란 적인, 워터해머에 주의합시다!!

대책을 세워 공장설비 고장을 미연에 방지하는 방법은 어떤게 있을까요?

만약에 해터해머가 발생한 경우의 응급처치 방법은?

​

워터 해머는 수격이라고도 불리며, 배관 내의 증기가 드레인화되어 덩어리가 되어 L자관 등의 이음매(피팅)에 부딪치거나 덩어리끼리가 부딪쳐 큰 충격음이 나오는 현상입니다. 충격에 의해 배관이나 이음매(피팅) 등이 파손되거나 하는 경우도 적지 않습니다.

 

밸브를 개방할 때, 갑자기 여는 것은 워터 해머가 발생하기 쉽기 때문에 NG라고 들 하므로, 천천히 열고 있습니다만, 그래도역시 쿵쿵하는 소리가 날 수도 있고, 시간도 손도 많이 가기 때문에 솔직히 계속하는 것이 힘듭니다.

 

밸브를 천천히 열어도 대책을 세우지 않으면 워터 해머가 발생하게 됩니다.

또, 증기 배관에는 드레인이 계속 발생하기 때문에, 완전히 드레인을 없애는 것은 어렵습니다. 드레인을 어딘가에서 제거하는 등, 한 곳씩 (하나~하나씩) 적절한 대책을 해 나가면, 워터 해머를 방지할 수 있게 됩니다.

 

 

▣워터 해머가 일어났을 경우의 대응이나 응급 처치는?

워터 해머가 일어났을 경우의 대응이나 응급 처치는?

서서히 악화되기보다는 갑자기 발생하는 경우가 대부분입니다.

「쾅쾅」「쾅」 등의 큰 충격음일 경우는 위험합니다.

침착하게 대응헤 주세요.

 

발생원 배관의 밸브를 닫는 등 하여 증기의 공급을 중단하세요.

보일러실에서 발생하는 경우 보일러를 멈추세요.

아무래도 생산을 계속하고 싶은 경우 등은, 소리가 멈추면 시간을 두고, 밸브를 조금씩 열어 상태를 봐 주세요.

방치해서 개선될 일은 없으므로, 전문업체에 상담을 하세요.

 

▣증기 배관의 워터 해머란?

배관 내의 증기가 액체화되면 드레인이 되어 워터 해머(스팀 해머)의 원인이 됩니다.

그렇다면 어떤 때에 워터 해머가 일어나기 쉽습니까?

 

◌워터 해머가 발생하기 쉬운 것은 어떤 때?

아침이나 겨울철 등 한온차가 클 때

배관 내외의 한온차가 클수록 드레인이 발생하기 쉬워집니다. 기온이 단번에 떨어지는 아침이나 겨울철, 추운 지역에서는, 특히 워터 해머가 발생하기 쉬어, 주의가 필요합니다.

 

밸브를 갑자기 풀었을 때

증기 밸브를 갑자기 풀어주면 차가운 배관 내로 갑자기 따뜻한 증기가 흘러들어가기 때문에 급격한 온도차가 생겨 워터 해머가 발생하거나 배관을 직접 손상시킬 수 있습니다.

 

배관이 노출될 때

노출된 배관은 계절을 불문하고 외부기온의 영향을 직접 받게 됩니다. 워터 해머가 발생하기 쉬울 뿐만 아니라 화상이나 에너지 효율 저하를 초래할 우려가 있습니다.

 

배관 길이가 길 때

긴 배관은 짧은 배관에 비해 외기에 닿이있는 면적이나 압력 변화가 일어나는 범위가 넓기 때문에 워터 해머가 발생하기 쉽습니다. 드레인은 수평 배관에서는 배관의 도중에, 수직 배관에서는 최하부에 모여쌓이기 쉬워집니다.

 

◌그림으로 워터 해머를 설명!!

워터 해머가 일어날 때 증기 배관 내에서 어떤 현상이 일어나고 있을까요?

워터해머-증기와 드레인으로인한 워터해머

 

아래와 같은 이미지로 워터해머 현상이 일어나고 있습니다.

 

 

▣워터 해머의 미연 방지 대책은?

대책① 배관에 보온재를 감는다

보온재는 배관과 외기의 한온차를 줄여 워터 해머를 방지합니다. 또한 화상 방지 및 에너지 절약 효과도 기대할 수 있습니다.

환경에 맞춘 두께나, 기후에 맞추어 한랭지 사양의 것을 선택하는 등, 제대로 보온할 수 있는 보온재를 설치하는 것이 중요합니다.

 

대책② 밸브의 갑작스러운 해방을 그만둔다

증기를 서서히 배출하면서 배관을 따뜻하게 함으로써 급격한 온도차 발생을 방지합니다. 인력이라면 작업의 불균형(편차), 안전성, 공수 등의 문제가 있으므로 자동으로 천천히 밸브를 열어주는 자동 밸브나 타이머 제어 자동 송기 시스템을 설치합시다.

 

대책③ 스팀트랩 설치한다

우선 배관에 스팀 트랩이 붙어 있는지 확인하고, 트랩이 설치되어있지 않으면 설치를 검토합시다. 스팀 트랩이 붙어 있는데 워터 해머가 발생하는 경우는 필요량이 붙어 있지 않거나, 배관 지름(직경)에 적합하지 않거나, 배관의 수리·개조시에 관로가 말단이 되어 버리거나, 막혀 있거나 등의 요인을 생각할 수 있습니다. 굵은(두꺼운) 배관의 말단이나 긴 배관에 있는 스팀 트랩은 특히 주의해야 합니다.

 

대책④ 드레인이 쌓이지 않는 배관 설계로 한다

드레인은 낮은 쪽으로 흐릅니다. 그 때문에, 배관의 설계 단계에서는, 드레인 모여서 쌓임이 일어나기 어렵게 설계하지만, 증기 취구를 바꾸는 등, 사양을 변경한 경우는 주의가 필요합니다. 주위의 배관에도 신경을 쓰지 않으면, 예상치 못한 곳에 드레인이 쌓이지 않도록, 배관 설계를 재검토합시다.

아무래도 드레인이 쌓이는 경우는 스팀 트랩으로 대책을 세워 보도록 하세요.

 

아래에서 대책 번호순으로 실제로 워터 해머 대책이 생긴 사례를 살펴 보겠습니다!

 

 

▣워터 해머 대책이 생긴 성공 사례 4가지

대책①의 사례 소개: 배관에 보온재를 감는다

증기 배관 보온을 교체 공사 후, 워터 해머 개선뿐만 아니라 방열 손실의 감소로도 이어졌습니다.

시공규모	증기배관 100A, 보온재두께 40mm 35m
공사기간	4명 * 1일
시공비용	600만원
효과금액	방열로스 380만원/년

구 공장에서 신공장으로 건너가는 옥외 증기 배관 보온이 군데군데 벗겨져 버렸습니다.

또, 장소에 따라서는 보온이 없어진 곳도 볼 수 있었습니다.

주말 휴식 후, 월요일 가동시 신공장 측에서 워터 해머가 발생하여 다량의 드레인이 발생하고 있다고 생각되었습니다.

보온 공사의 교체 실시 후, 드레인량이 진정되어 워터 해머의 개선과 방열 손실의 절감으로 이어졌습니다.

 

대책②의 사례 소개: 밸브의 갑작스러운 개방, 닫힘(폐지)을 그만둔다

타이머 제어로 증기 송기를 자동화하여, 증기 밸브를 열고 닫는(개폐) 작업 수를 개선했습니다.

 

시공규모	증기 배관 4계통(65A, 50A, 32A×2개) 증기 컨트롤 판 설치, 각 계통 전동 밸브 설치
공사기간	배관 공사(2명×2일), 전기 공사(3명×2일), 보온 공사(1명×1일), 시운전 1일
시공비용	2,400만원

보일러실 증기헤더의 밸브를 고객이 매일 아침 열고 있었지만, 복수인이 담당하고 있기 때문에, 개방 방법이 균일하지 않아, 때때로 가끔 공장측에서 워터 해머가 발생하고 있었습니다.

그래서, 각 계통에 전동밸브를 설치하고, 컨트롤반을 설치함으로써 타이머 제어에 의해 증기 송기를 자동화했습니다.

이것에 의해, 증기 배관이 충분히 온기 운전되어 공장에서의 워터 해머가 개선되는 것과 동시에, 아울러 고객처 담당자가 증기 밸브 개폐를 실시하는 공수의 개선을 할 수 있었습니다.

 

대책③의 사례 소개: 스팀 트랩을 설치한다

전동밸브가 부착된 트랩으로 변경하여, 증기온도가 규정값에 도달할 때까지는 전동밸브를 열어둔 채 초기 드레인 배제

시공 규모	기존 : 보일러실에서 증기 배관 100A 40m, 말단 트랩만 있음 개선 후: 증기 배관 말단에 전동 밸브 부착 트랩 설치 (온도 제어)
공사기간	배관 공사(3명×1일), 전기 공사(2명×2일), 보온 공사(1명 1일), 시운전 1일
시공비용	950만원

 

고객처로부터 상담요청에 의해 현장을 확인했습니다. 아침 일찍 증기 송기시, 공장 말단에서 워터 해머가 발생하고 있기 때문에 어떻게든 하고 싶다는 것이었습니다.

조사를 한 결과, 증기행 배관과 동거리 드레인의 복귀 배관이 보일러실로 달리고 있어, 그 때문에 아침에 제일 드레인이 많은 타이밍에는 드레인 고임이 빠지지 않아, 워터 해머가 발생하고 있는 상태였습니다.

그래서, 말단 트랩의 전동 밸브 부착 트랩으로의 변경을 제안했습니다.

전동밸브 부착 트랩은 온도제어를 실시하여, 증기온도가 규정값에 도달할 때까지 전동밸브를 열어 둔 채로하여 초기 드레인 배제에 뛰어난 설비입니다.

설치 후 초기 드레인이 제대로 제거되어 워터 해머가 해소되었습니다.

 

대책④의 사례 소개: 드레인이 모이지 않도록 배관 설계 한다

배관과 말단 트랩의 위치를 변경함으로써, 드레인이 빠지기 쉬운 상태로 되어 개선됩니다.

시공규모	증기 배관 40A 말단변경 및 취출배관변경, 스팀트랩교체 및 위치변경
공사기간	배관 공사(3명×1일) 보온 공사(1명 1일)
시공비용	800만원

아침 제일의 증기 송기시, 공장 말단에서 워터 해머가 발생하고 있다고의 상담을 받아 현장을 확인했습니다.

현지를 확인한 결과, 말단의 배관으로 문형(門型)이 되어 드레인이 빠지지 않는 구조로 되어 있었습니다.

배관의 변경을 실시하는 것과 동시에, 말단 트랩의 위치를 변경하는 것으로 드레인이 빠지기 쉬운 상태로 개선했습니다. 

공사 후 드레인이 제대로 제거되어 워터 해머가 해소되었습니다.

 

 

▣FAQ(자주하는 질문)

워터 해머에 관해 자주 묻는 질문을 소개합니다.

Q 워터 해머는 서서히 악화되는가?

A 서서히 악화되는 것보다 갑자기 발생하는 경우가 대부분입니다. 대규모의 경우에는 배관이나 건물이 흔들릴 정도의 충격이 일어날 수도 있습니다.

 

Q 방치해 두면 어떻게 될까?

A 배관, 전자밸브나 전동밸브 등의 기기류, 밸브, 플랜지, 피팅(조인트) 등이 충격으로 파괴될 우려가 있습니다. 만약 파괴되면 대량의 증기와 고온 드레인이 분출되어 매우 위험합니다. 또한 에너지 손실로도 연결되어 버립니다.

 

Q 대규모 워터 해머가 발생하기 쉬운 상황은?

A 한온차(寒暖差)가 심한 지역에서 배관에 큰 고저차(高低差)가 있는 곳에서는 특히 주의가 필요합니다. 미리 대책을 세워 둡시다.

 

Q 자동 밸브는 어느 것을 선택하면 좋을까요?

A 자동 밸브에는 「전자 밸브」와 「전동 밸브」의 2 종류가 있습니다.

솔레노이드 밸브는 순식간에 열리므로 소구경의 배관, 그리고 워터 해머가 발생하기 어려운 환경에서만 사용합니다.

전동 밸브는 20초 정도에 걸쳐 천천히 열리는 것이 많습니다만, 미연 방지의 각도를 올리려면, 해방·유지의 스케줄을 세세하게 설정할 수 있는 자동 송기 시스템을 추천합니다.

 

▣워터 해머는 대책을 세워 두는 것이 중요, 시공까지의 흐름을 소개

여기에서는 워터 해머 대책을 할 경우의 흐름을 소개합니다.

1) 배관 현황조사

현지에 방문하여 배관 조사를 하여, 워터 해머가 발생하기 쉬운 곳을 예측합니다. 만약, 일어나 버린 경우는, 발생 장소를 조사합니다.

2) 개선 제안

배관의 재구축이나, 스팀 트랩의 재검토 등, 워터 해머 재발 방지를 제안을 합니다.

3) 시공

요청한 사항을 바탕으로 시공하며, 경우에 따라 보일러를 멈출 수도 있습니다.

 

▣ 요 약

위험성이 높은 워터 해머 타격음은 없어지지 않으므로, 빨리 대책을 세워야합니다.

워터 해머는 갑자기 발생하는, 위험성이 높은 현상입니다.

정말로 일어날지 모르겠다고 대책을 하지 않으면, 만일의 경우에 큰 피핼를 입게 됩니다.

또, 소리가 작아도, 워터 해머를 방치해 버리면, 수격음은 점점 커지는 한편. 없어지지는 않으므로 만약 일어난다면 즉시 대처하는 것이 좋습니다.

이 내용이 현장의 환경을 조금이라도 개선하고 싶다는 당신의 생각을 실현하는 힌트가 되었으면 좋겠습니다. - 이 상 -

​

​

#공조기코일내부에서부압(마이너스압력), #증기배관구경선정, #워터해머, #스톨현상, #응축수배출, #드레인배출, #오트랩, #고정오리피스식스팀트랩, #O-TRAP, #필요증기량, #감압밸브, #감압변, #증기시스템, #증기공조기손상, #공조코일파손, #증기트랩, #오그덴펌프, #트랩펌프, #파워트랩, #펌핑트랩, #세퍼레이터(기수분리기), #헤더트랩, #관말트랩, #증기열교환설비에서워터햄머현상및방지대책, #공조기코일내부에서, #OTRAP, #냉각다리, #쿨링레그, #Cooling-Leg, #45도엘보접속, #응축수회수, #수격현상

​​

O-TRAP 상담 문의 ;

O-TRAP 관련 홈페이지 : http://k.o-trap.cn

O-TRAP 관련 E-mail 문의처 : tjchung@naver.com

O-TRAP 관련 Tel 문의처 : 070-7747-8290