옥내소화전설비의 주요구성부는 수원, 가압송수장치, 배관, 소화전함, 호스, 제어반, 전원등으로 구성되어 있으며 기동방식에 따라 자동기동방식과 수동기동방식으로 구분하고 있다.
1. 자동기동방식(기동용수압개폐방식)
자동기동방식은 일명 기동용 수압개폐방식이라도 하는데 이것은 가압송수장치에서부터 옥내소화전함의 방수구까지 배관내에 가압수가 충전되어 있는 상태에서 항시 방수구만 개방되면 배관내의 압력감소에 따라 가압송수장치가 자동으로 기동하고 방수구를 폐쇄하면 배관내 압력수가 충압되어 일정한 압력이상이 되면 자동으로 가압송수장치가 기동을 중지하게 된다. 자동소화설비는 모두 기동용 수압개폐장치에 의하여 가압송수장치가 기동될 수 있도록 하여야 한다.
2. 수동기동방식(ON-OFF방식)
아파트. 업무시설. 학교. 전시시설. 공장. 창고시설 또는 종교시설로서 동결의 우려가 있는 장소에 설치할 수 있으며 소화전함에 설치되어 있는 펌프기동용 스위치를 ON하면 그때부터 가압송수장치인 펌프가 기동하여 송수가 시작될 때 소화전함의 방수구를 개방하여 옥내소화전을 사용하는 방식으로 소화가 종료되면 다시 스위치OFF를 눌러서 펌프의 기동을 중지시킨다
옥내소화전에 설치된 호스의 노즐에서 규정의 방수압력(1.7㎏/㎠),규정방수량(130ℓ/min)을 얻기 위해 펌프를 설치하는 일반적으로 가장 보편화된 방법이다. 펌프는 주로 원심펌프가 사용되며, 주요구성부는 펌프, 제어반, 물올림장치, 수온상승방지장치, 기동장치, 기타부속 기기류등으로 구성된다.
가) 설치기준
(1) 접근이 쉽고 점검에 충분한 공간(화재, 침수 등으로 재해우려가 없는 곳)
(2) 동결우려가 없는 장소 또는 동결방호조치를 할 것
☞ 참고
□ 동결방호 조치 방법
○ 보온재를 이용하는 방법(보온재의 종류와 보온순서)
□ 종류 : 암면보온통, 유리면 보온통, 폼 폴리스틸렌 보온통
□ 방법
가. 옥내노출배관 : 보온재 - 아연철선 - 정형용윈지 - 비닐테이프
나. 천장속배관 : 보온재 - 아연철선 - 알루미늄 박지
다. 옥외노출배관 : 보온재 - 아연철선 - 아스팔트루핑 - 아연철선 - 알루미늄판
○ 부동액을 삽입하는 방법 : 염화나트륨, 염화칼슘, 에텔렌글리콜
○ 배관 가열방법
○ 물의 유동법
○ 동결심도 이상으로 매설하는 방법
(3) 노즐선단 방수압력 1.7㎏/㎠ 이상, 방수량 130ℓ/min 이상
○ 당해층 옥내소화전을 동시 사용할 경우 최대 5개까지
○ 방수압력이 7㎏/㎠이상일 경우 감압장치를 설치할 것
☞ 참고
□ 감압장치 방법
○ 고가수조에 의한 방법 : 고가수조를 고층용, 저층용으로 구분설치
○ 펌프를 고층용, 저층용으로 구분 설치하는 방법
○ 중계펌프를 설치하는 방법
○ 감압기능이 있는 소화전 개폐밸브를 설치 방법
○ 감압밸브 또는 오리피스를 설치하는 방법
□ 감압하는 이유
소화전을 사용할 때 일반인이 소화활동상 지장을 받지 않으려면 소방대의1인당 반동력을 20㎏.중으로 제한하고 있다.
또한 반동력 R= 0.015×P(㎏/㎠)×d2(㎜)의 식에 의거 노즐구경 d = 13㎜, 반동력 R = 20㎏f일 경우 압력을 구하면 압력은 20 = 0.015×P(㎏/㎠)×(13×13)가 된다.
∴ P = 20/ 0.015×13×13 = 7.89 ㎏/㎠) ≒ 7(㎏/㎠)
이를 준용하여 소화전 노즐 방사시 압력을 7(㎏/㎠)로 제한 한 것이다.
(4) 펌프의 토출량
Q(ℓ/분) = 옥내소화전이 가장 많은 층의 설치갯수(최대5개) × 130ℓ/min
(5) 펌프는 전용으로 할 것
(예외) 다른소화설비와 겸용하는 경우 각각의 소화설비 성능에 지장이 없을 것.
(6) 펌프의 토출측에 압력계, 흡입측에 연성계(또는 진공계) 설치
☞ 참고
□ 연성계 설치목적
수조가 펌프보다 아래쪽에 위치하는 흡입송출방식에서는 흡입배관내의 압력은 대기압 이하가 된다. 연성계는 흡입배관의 부압(負壓)을 측정하여 물의 흡입상황을 파악하기 위한 일종의 압력계이다(수원이 펌프보다 높을 때, 수직회전축 펌프를 사용할때에는 생략가능 즉 흡입수두 및 감시가 불필요함)
(7) 정격부하 운전시 펌프의 성능을 시험하기 위한 배관 설치
☞ 펌프의 성능시험 배관
□ 설치기준
1) 펌프에는 정격부하 운전시 펌프의 성능을 시험하기 위한 배관을 펌프의 토출측에 설치된 개폐 밸브 이전에서 분기하여 설치하여야 한다.
2) 배관의 구경은 정격토출압력의 65%이하에서 정격토출량의 150%이상을 토출할 수 있는 크기 이상으로 한다.
3) 정격토출량의 175%이상을 측정할 수 있는 유량측정장치를 설치한다
□ 설치방법
1) 압력계를 설치하는 경우
성능시험배관에 오리피스를 설치하고, 전후에 압력계를 설치하여 오리피스의 전후의 압력을 측정, 유량을 구하는 방식
2) 유량계를 설치하는 경우
- 유량계는 수직으로 부착하고 유량계의 상류 측은 유량계 호칭구경의 8배 이상, 하류 측은 5배 이상의 직관 설치
- 성능시험용 배관은 유량계의 호칭 구경과 동일한 구경의 배관용 탄소강관 사용
【유량계의 규격 및 표준유량】
호칭구경
25A
32A
40A
50A
65A
80A
100A
125A
150A
유량범위
〔ℓ/min〕
35
∼ 100
70
∼ 360
110
∼ 550
220
∼ 1,100
450
∼ 2,200
700
∼3,300
900
∼4,500
1,200
∼6,000
2,000
∼10,000
☞ 펌프의 성능
□ 정격토출양에서 성능곡선상의 전양정은 정격양정의 100[%]이상 110[%]이하 이어야 한다.
1.0
<
=
H2
H0
<
=
1.1
□ 정격토출양의 150[%]에서 전양정은 정격토출량에서 전양정의 65[%]이상 이어야 한다.
H3
H0
<
=
0.65
□ 체절시 전양정은 정격 토출량에서 전양정의 140[%]이하 이어야 한다.
H1
H0
<
=
1.4
(8) 체절운전시 수온상승을 방지하기 위한 순환배관을 설치할 것
※ 수온상승 방지장치 : 펌프는 체절운전시 에너지가 열로 바뀌기 때문에 수온이 상승하는데 이 수온의 상승을 방지하기 위하여 순환배관을 설치하여야 한다.
체절양정이란 펌프의 토출측 밸브를 잠그고 펌프를 가동시키는 무부하운전 상태를 체절운전이라 하고, 이 경우 수온이 상승하고 펌프가 공회전하게 된다. 이러한 체절운전시의 펌프가 발생하는 상한압력을 체절양정이라 한다. 즉 유량이 0인상태에서 펌프가 운전되는 상태를 말한다.
□ 설치방법
1) 순환배관은 펌프의 토출측과 체크밸브 사이에 설치하며, 물올림 탱크가 있는 경우 물올림탱크 의 물올림관 배관에서 분기하여 물올림 탱크 내로 방수
2) 순환배관에는 릴리프 밸브 외에 다른 차단용 밸브를 설치해서는 안됨
(9) 펌프의 기동장치 : 기동장치로는 기동용수압개폐장치를 사용할 것.
(예외) 아파트, 업무시설, 학교, 전시시설, 공장, 창고시설, 종교 시설 등으로서 동결의 우려가 있는 장소는 기동스위치에 보호 판을 부착하여 옥내소화전함 내에 설치할 수 있다.
(10) 기동용 수압개폐장치의 압력챔버 용적은 100리터 이상으로 할 것.
※ 압력챔버의 기능
□ 펌프의 자동기동 및 정지
압력챔버 및 압력스위치를 사용하여 압력챔버내 수압의 변화를 감지하여 설정된 펌프의 기동, 정지점이 될 때 펌프를 자동으로 기동 및 정지시킨다.
□ 압력변화의 완충작용
배관에 직접 압력스위치를 달아도 펌프는 자동기동이 되나 이 경우 배관에는 순간적으로 압력 변화가 발생하여 기동 및 정지를 단속적으로 하게 된다.
따라서 압력챔버를 사용하면 챔버상부의 공기가 완충작용을 하여 공기압축 및 팽창으로인하여 급격한 압력변화를 방지하게 된다.
□ 압력변동에 따른 설비의 보호
압력 챔버로 인하여 펌프의 기동시 챔버상부의 공기가 완충역할을 하게 되어 주변기기의 충격과 손상을 예방하게 된다.
(11) 수원의 수위가 펌프보다 낮을 경우 물올림장치 설치.
- 물올림장치에는 전용의 탱크 설치.
- 탱크 유효수량은 100리터 이상으로 하되 15[mm] 이상의 급수배관에 의해 물이 계속 보급되도록 할 것.
☞ 물올림장치(Priming Tank)
펌프의 설치 위치가 수원의 수위보다 높은 위치에 설치된 경우에는 펌프 및 흡입측 배 관에 공기 고임을 방지하기 위하여 펌프 케 이싱 및 흡입측 관내에 상시 물을 공급할 수 있는 장치가 필요 하다.
※ 설치기준
□ 물올림 장치에는 전용의 탱크를 설치
□ 탱크의 유효 수량은 100[ℓ] 이상으로 하되, 구경 15[mm] 이상의 급수배관 에 의하여 물이 계속 보급되도록 할 것.
※ 설치방법
□ Priming Tank는 강철재, Pump의 전용으로 할 것. (단, 화재등 피해 우려가 없는 장소에는 FRP 가능)
□ Priming Tank는 용량 100[ℓ]이상, 자동적으로 물을 보급할 수 있는 장치를 설치 할 것.
□ Priming Tank의 보급수 배관은 구경이 15[mm] 이상 펌프에 물을 공급하는 물올림관은 구경이 25[mm] 이상
□ Priming Tank에는 불탑 등의 고장에 대비하여 구경 50[mm] 이상의 Over Flow용 및 배수관을 설치
(12) 기동용 수압 개폐장치에는 충압펌프를 설치할 것.
(예외) 옥내소화전이 각층에 1개씩 설치되고 소화용 급수펌프로도 상시충압이 가능하고 다음의 성능을 갖춘 경우로써 유효한 감압장치를 설치하여 하나의 옥내소화전만 개방해도 소화용 급수펌프가 자동적으로 작동할 경우.
☞ 충압펌프 성능
정격압력 : 최고위 호스접결구 자연압보다 적어도 2[kg/㎠] 더 크고, 정격토출량은 정상적인 누설량 보다 적어서는 아니 되며 옥내 소화전 설비가 자동적으로 작용할 수 있도록 충분한 토출량을 유지시켜야 하다.
□ 충압펌프 기동압력 설정 요령
충압펌프의 정격토출압력은 최고위 호스 접결구 자연압보다 적어도 2[kg/㎠] 더 크게 하여야 하는데 이는 배관내 수압이 기준압보다 내려갔을 때 건물의 옥상에 설치된 물탱크의 자연압에 의해 보충되는 것을 막고 항상 충압펌프의 기동에 의해 보충되도록 충압펌프의 기동압력 설정하여야 하기 때문이다.
옥내 소화전 주(main) 펌프에 대해서도 회재시 어느 위치의 옥내 소화전을 개방(자연압이 1.7[kg/㎠]이상 걸리는 하층부도 동일함)하더라도 먼저 주 펌프에 의해 소화수가 공급되고 1/3의 고가수조의 소화수는 지하 저수조가 고갈되거나, 만 의하나 펌프고장등으로 지하 저수조의 물의 공급이 불가능한 경우 자연압에 의한 고가 수조의 물을 사용하게 하도록 하는 것이다.
충압 펌프와 주 펌프의 설정점을 정할 경우도 이점을 감안 설정하여야 하며, 충압펌프는 주펌프와 동일 양정의 펌프를 선정하여 압력 스위치 설정시에 필요 설계압력에 맞출 필요가 있다.
만약 충압 펌프의 양정 선정이 너무 낮게되면 충압 펌프가 설정압력까지 가압을 할 수 없어 계속 돌아가게 되고 결국은 주펌프가 충압 펌프의 역할까지 하게되는 예가 상당히 있는바 설계시 유념해야 할 사항이다.
2이상의 변전소에서 전력을 동시 공급받거나 하나의 변전소에서 전력 공급이 중단시 자동으로 다른 변전소에서 전원을 공급받는 경우
3. 비상전원의 종류 및 설치기준
1) 종류
가) 자가 발전 설비
자가발전설비는 상용전원의 공급이 중단되면 제어반에서 자동적으로 예비전원으로 전환되면서 축전지에 의하여 Cell Moter가 기동되면서 엔지기동과 함께 발전기를 기동시켜서 비상전원을 공급하게 된다.
나) 축전지 설비
축전지설비는 내연기관을 이용한 가압송수장치의 경우에 해당하는 것으로 내연기관을 기동 또는 제어를 하기 위한 것으로 평상시에는 상용전원에 의하여 내연기관을 기동하는 Cell Moter를 기동 시키게 되지만 상용전원이 중단되면 자동적으로 축전지에 의해서 Cell Moter를 기동하게 된다.
다) 비상전원 수전설비
(1) 특별고압 또는 고압으로 수전하는 경우
(가) 옥외 및 옥내 개방형
옥외개방형은 가장 오래 전부터 채용되어 온 수전설비로 옥외개방형은 용지의 여유가 있으며 특수사용조건이 없는 경우에는 다른 설비에 비하여 경제적인데 주위의 조건(염해, 오손, 특수가스 등)에 절연성능이 좌우된다는 점이 있으며 기기에 내오손성능을 가지게 하든가 주수세정장치를 설치하는 등의 대책을 강구하여야 한다.
건축물의 옥상에 설치하는 경우에는 그 건축물에 화재가 발생할 경우에도 화재로 인한 손상을 받지 않도록 하여야 하며, 공지에 설치하는 경우에는 인접 건축물에 화재가 발생할 경우에도 화재로 인한 손상을 받지 아니하도록 하여야 한다.
옥내개방형은 옥외개방형을 옥내에 설치하는 것으로 옥외개방형에 비하여 변전설비의 외부에 대한 차음효과의 향상, 염해, 오손 등으로부터 보호된다. 이것은 전용의 방화구획내에 설치하여야 하며, 소방회로배선은 일반회로배선을 15cm이상 떨어져 설치한 경우에는 격벽을설치하지 아니할 수 있다. 일반회로에서 과부하, 지락사고 또는 단락사고가 발생한 경우에도 이에 영향을 받지 아니하고 계속하여 소방회로에 전원을 공급 시켜줄 수 있어야한다. 전기회로는 다음과 같이 결선한다.
【전용 전력용변압기에서 소방부하에 전원공급- 좌측그림】
주) 1.일반회로의 과부하 또는 단락사고시에CB10(또는 PF10)이 CB12(또는PF12) 및 CB22(또는 F22)보다 먼저 차단되어서는 아니된다.
2. CB11(또는PF11)은 CB12(또는PF12)와 동등 이상의 차단용량일 것
【공용 전력용변압기에서 소방부하에 전원공급 - 우측그림】 주) 1.일반회로의 과부하 또는 단락사고시에 CB10(또는 PF10)이 CB22(또는F22) 및 CB(또는F)보다 먼저 차단되어서는 아니된다.
2. CB21(또는F21)은 CB22(또는F22)와 동등 이상의 차단용량일 것
약 호
명 칭
CB
전력차단기
PF
전력퓨즈(고압 또는 특별고압용)
F
퓨즈(저압용)
Tr
전력용 변압기
고압 또는 특별고압 수전의 경우 회로결선 예시
(나) 큐비클식(옥외 또는 옥내)
옥외용은 설비기기의 태반을 강판 등의 금속판 또는 발포콘크리트재의 외피로 덮은 구조의 것의 총칭이며, 전천후형이라 하는 것도 이 분류에 속하는 큐비클식이 대표적인 예이다.
차단기 등 특정기기를 전용으로 수납하는 형의 것 및 주요기기와 주요기기의 사이 또는 단위 회로 사이를 차폐하여 안전을 기하는 형도 많다.
설비를 외피 속에 수록한 폐쇄형에서는 개방형에 비하여 절연성능이 안전하며 또 향상되므로 대지간, 상간의 절연간격을 단축할 수가 있다. 따라서 설비를 콤팩트에 정리하여 신뢰성, 안전성이 증가하나 방열성은 저하하므로 통상 유입변압기는 외부에 설치되는 경우가 많다.
옥내용은 큐비클식 설비를 옥내에 설치하여 개방형에 비하여 한층 안전성과 신뢰성을 높인 것이다. 또한 설치면적도 적게 차지하므로 최근의 설비는 이 형식을 많이 사용한다.
큐비클형은 전용 또는 공용큐비클로 하며 외함은 두께 2.3cm이상의 강판과 이와 동등 이상의 강도와 내화성능이 있는 것으로 제작하여야 하며 개구부에는 갑종방화문 또는 을종방화문을 설치하여야 한다. 전기회로의 결선은 개방형에 준하여 설치한다
그림 : 큐비클식 고압수전설비
(2) 저압으로 수전하는 경우
(가) 1종 배전반 및 제1종 분전반
일반전기사업자로부터 저압으로 수전하는 비상전원설비는 전용배전반(1.2종). 공용배전반(1.2종).전용분전반(1.2종) 또는 공용분전반(1.2종)으로 하여야 한다.
<제1종 배전반 및 제1종 분전반>
○ 외함은 두께 1.6mm(전면판 및 문은 2.3mm)이상의 강판과 이와 동등 이상의 강도와 내화 성능이 있는 것으로 제작하여야 한다.
○외함의 내부는 외부의 열에 의해 영향을 받지 않도록 내열성 및 단열성이 있는 재료를 사용하여 단열하여야 한다. 또한 단열부분을 열 또는 진동에 의하여 쉽게 변형되지 아니 하여야 한다.
○표시등(불연성 또는 난연성 재료로 덮개를 설치한 것에 한함)과 전선의 인입구 및 인 출구는 외함에 노출하여 설치할 수 있다.
○외함은 금속관 또는 금속제 가요전선관을 쉽게 접속할 수 있도록 하고 당해 접속부분 에는 단열조치를 하여햐 한다.
○공용배전반 및 공용분전반의 경우 소방회로와 일반회로에 사용되는 배선 및 배선용 기기는 불연재료로 구획하여야 한다.
(나) 제2종 배전반 및 제2종 분전반
○외함은 두께 1mm(함 전면의 면적이 1,000cm2를 초과하고 2,000cm2미만인 경우에는 1.2mm, 2,000cm2를 초과하는 경우에는 1.6mm)이상의 강판과 이와 동등 이상의 강도 와 내화성능이 있는 것으로 제작하여야 한다.
○표시등(불연성 또는 난연성 재료로 덮개를 설치한 것에 한한다.), 전선의 인입구 및 인출구 와 120OC의 온도를 가했을 때 이상이 없는 전압계 및 전류계는 외함에 노출하여 설치할 수 있다.
○단열을 위해 배선용 불연전용실내에 설치하여야 한다.
○외함은 금속관 또는 금속제 가요전선관을 쉽게 접속할 수 있도록 하고 당해 접속부분 에는 단열조치를 하여야 한다.
○공용배전반 및 공용분전반의 경우 소방회로와 일반회로에 사용되는 배선 및 배선용 기기는 불연재료로 구획하여야 한다.
2) 설치기준
가) 점검에 편리하고 화재 및 침수 등의 재해로 인한 피해를 받을 우려가 없는 곳에 설치하여야 한다.
나) 옥내소화전설비를 유효하게 20분 이상 작동할 수 있어야 한다.
다) 상용전원으로부터 전력의 공급이 중단된 때에는 자동으로 비상전원으로부터 전 력을 공급받을 수 있도록 하여야 한다.
라) 비상전원의 설치장소는 다른 장소와 방화구획하여야 하며 그 장소에는 비상전원 의 공급에 필요한 기구나 설비 외의 것을 두어서는 아니 된다.
옥내소화전설비의 배선은 기술기준규칙에 관한 규칙에서 별도로 정한 것 외에는 전기설비 기준에 관한 규칙에서 정한 것을 따른다.
1. 내화배선을 설치하는 곳
비상전원으로부터 동력제어반, 가압송수장치에 이르는 배선 (단 자가발전설비와 동력제어반이 동일실에 설치된 경우 발전기와 제어반 사이의 전원회로 배선은 그러하지 아니하다)
2. 내화배선 또는 내열배선을 설치하는 곳
상용전원으로부터 동력제어반에 이르는 배선, 그 밖의 옥내소화전설비의 감시, 조작, 표시등회로 의 배선, 단 감시제어반 또는 동력제어반내의 감시. 조작 또는 표시등 회로의 배선은 그러하지 아니하다.
상용전원
---------
동력제어반
---------
감시,조작회로
표시등
3. 내화배선 및 내열배선에서 사용되는 전선의 종류 및 공사방법
가) 내화배선
사용전선의 종류
공 사 방 법
600볼트 2종비닐절연전선,
가교폴리에틸렌절연비닐외장케이블,
클로로플렌외장케이블,
강대외장케이블,
버스닥트 또는 행정자치부장관이 고시하는 전선
금속관, 2종 금속제 가요전선관 또는 합성수지관에 수납하여 내화구조로 된 벽 또는 바닥의 표면으로부터 25mm이상의 깊이로 매설 하여야 한다. 다만 다음 각목의 기준에 적합하게 설치하는 경우에는 그러하지 아니하다.
가. 내화성능을 갖는 배선전용실 또는 배선을 배선용샤프
트. 피트. 닥트등에 설치하여야 한다.
나. 배선전용실 또는 배선용샤프트. 피트. 닥트등에 다른설 비의 배선이 있는 경우에는 이로부터 15Cm이상 떨어 지게 하거나 옥내소화전 설비의 배선과 이웃하는 다른 설비의 배선사이에 배선지름(배선과 이웃하는 다른 경 우에는 가장 큰 것을 기준으로 한다)의 1.5배 이상의
높이의 불연성 격벽을 설치하여야 한다.
내화전선. 엠아이케이블
케이블 공사방법에 의하여 설치할 것
나) 내열배선
사용전선의 종류
공 사 방 법
600볼트 2종비닐절연전선,
가교폴리에틸렌절연비닐외장케이블,
클로로 플렌 외장 케이블,
강대외장케이블,
버스닥트 또는 행정자치부장관이 고시하는 전선
금속관, 금속제 가요전선관 금속닥트 또는 케이블(불연성닥트에 설치하는 경우에 한함) 공사방법에 의하여야 한다.. 다만 다음 각목의 기준에 적합하게 설치하는 경우에는 그러하지 아니하다.
가. 내화성능을 갖는 배선전용실 또는 배선을 배선용샤프
트. 피트. 닥트등에 설치하여야 한다.
나. 배선전용실 또는 배선용샤프트. 피트. 닥트등에 다른설 비의 배선이 있는 경우에는 이로부터 15Cm이상 떨어 지게 하거나 옥내소화전 설비의 배선과 이웃하는 다른 설비의 배선사이에 배선지름(배선과 이웃하는 다른 경 우에는 가장 큰 것을 기준으로 한다)의 1.5배 이상의
옥내소화전설비의 법정 방수압력은 1.7㎏/㎡이상 7㎏/㎡이하이며 방수량은 130ℓ/분 이므로 방수압력과 방수량의 측정은 옥내소화전의 방수구가 가장 많이 설치된 수를 동시에 개방시켜 놓고 측정하여야 한다. 이 경우 가압송수장치로 부터 가장 원거리에 위치한 층과 가장 가까운 층(최하층부분과 최상층 부분)도 함께 측정하여야 한다.
가압송수장치가 고가수조 방식의 가압송수장치인 경우에는 고가수조로부터 가장 가까운 최상층 부분의 방수압력이 가장 작게 나타나며, 최하층 부분은 법정방수압력을 초과할 수 있기 때문이며 압력수조 방식과 펌프방식의 가압송수장치는 최상층부분의 방수압력이 가장 적게 나타나고 가압송수장치의 가장 가까운 층 즉 최하층 부분이 법정방수 압력을 초과할 수 있기 때문이다.
방수압력의 측정 방법은 그림과 같이 피토게이지를 이용하는 경우에는 개방시킨 옥내소화전 마다 소방호스를 연장시켜 놓고 노즐의 선단에 피토게이지를 근접시켜서 측정하면 피토게이지 압력상의 눈금을 읽으면 방수압력을 확인할 수 있다. 이때 주의할 점은 개방된 소화전 모두를 측정하여야 한다.
그림 : 옥내소화전 방수압 측정 그림
피토게이지를 사용하여 측정된 압력을 이용하여 방수량을 환산하는 것은 다음식에 대입하여 환산한다.
Q = 0.653 × D2×
【Q : 분당토출량(ℓ/분), D : 관경(㎜), P : 방수압력(㎏/㎡)】
2. 펌프의 성능시험방법
1) 성능시험방법 1
펌프의 성능시험을 하기 위해서는 먼저 ①제어반에서 스위치를 조작하여 보조펌프(충압펌프)의 기동을 중지시켜 놓고, ②주펌프의 게이트 밸브를 폐쇄시킨 다음 ③성능시험배관의 개폐밸브를 개방시켜 놓는다. ④주펌프를 기동시키기 위하여 압력챔버의 하단에 설치된 배수밸브를 열어서 펌프가 기동하게 되면 배수밸브를 폐쇄시킨다. 이렇게 하여 펌프가 기동되면 ⑤성능시험배관상의 유량계에서 당해 펌프의 분당토출량을 확인하면 된다. 예컨대 옥내소화전 설비가 가장 많이 설치된 층의 개수가 6개를 가정하면 당해 펌프의 분당토출량은 5개 ×130ℓ/min = 650ℓ/min 이상이 되어야 한다. 5개로 산정하는 이유는 옥내소화전설비의 수원의 물량산정에서 와 같이 가장 많이 설치된 층의 개수가 5개를 넘을 때에는 5개를 상한으로 하기 때문이다.
이렇게 하여 펌프의 성능시험을 한 후 복구시키는 방법은 펌프의 분당토출량을 확인한 후 게이트밸브를 먼저 개방시켜 놓고 다음으로 성능시험배관의 개폐밸브를 폐쇄시킨다. 만약 개폐밸브를 먼저 폐쇄시키면 게이트밸브가 폐쇄된 상태이므로 펌프가 즉시 체절운전을 하게 됨으로 이러한 체절운전을 방지하기 위하여 게이트밸브를 먼저 개방시켜야 한다.
다음으로 충압펍프의 기동중지를 제어반에서 해제시켜야 원래의 대비상태가 된다. 물론 위의 방법 중에서 펌프의 기동을 제어반에서 수동으로 스위치의 조작에 의하여 할 수도 있다. 그러나 압력챔버의 배수밸브의 개방을 이용하는 것은 압력챔버의 압력스위치의 기능도 함께 확인할 수 있기 때문에 수동스위치의 조작에 의하는 것보다 효율적이라 할 수 있다.
이러한 펌프의 성능시험방법은 옥내소화전설비뿐만 아니라 그 외의 물을 사용하는 자동소화설비에는 모두 같은 방법으로 실시할 수 있다.
2)성능시험방법 2
성능시험을 손쉽게 하기 위하여 압력챔버의 배관과 충압펌프의 배관을 주배관상의 게이트밸브와 체크밸브 사이에서 분기시켜 설치하기도 한다. 이러한 설비에서는 위의 방법과 같이 제어반에서 충압펌프의 기동을 중지시키고 게이트밸브를 폐쇄시킨 후 성능시험배관의 개폐밸브를 개방시키면 배관내의 압력저하에 의하여 즉시 주펌프가 기동하고 그에 따라 성능시험배관의 유량계상의 분당토출량을 읽으면 된다.
그러나 이때 주의할 점은 게이트밸브를 필수적으로 폐쇄시키고 성능시험을 실시하여야 한다. 게이트밸브를 폐쇄시키지 아니하면 펌프의 토출량과 상층부의 물이 역류하는 물량이 함께 유량계를 통과하게 되므로 실제 펌프의 분당토출량보다 많은 물량이 계측되기 때문이다. 복구순서는 성능시험배관의 개폐밸브를 먼저 폐쇄시켜도 체절운전에 도달되지 않는다. 체절운전에 도달되기 전에 압력챔버의 압력스위치가 작동되어 주펌프의 기동을 중지시키기 때문이다. 다음으로 게이트밸브를 개방시키고 제어반에서 충압펌프의 기동중지를 해제시켜서 원래상태로 복구시킨다.
※ 유량측정시 참고사항
유량측정시 유량계상의 눈금은 지시봉의 상단과 일치하는 눈금을 읽으면 되는데 이때 유 량계상에서 작은 기포가 계속 통과되는 것이 관찰되면 실제의 유량과 오차가 생기게 됨 을 주의하여야 한다.
유량계상에 기포가 통과되는 주원인으로는 펌프의 흡입측 배관상의 연결부분이 완전하게 기밀을 유지하지 못하여 흡입측으로 공기가 빨려 들어가거나 펌프의 후트밸브를 펌프의 임펠러에서 수직으로 6m이상이 되도록 설치하여 흡입도중에서 물 자체에서 기압의 저하에
따라 기포가 생성되기 때문이다. 이러한 기포는 유량계의 지시봉을 부력으로 밀어올리기 때문에 실제의 물량보다 많게 나타내게 된다. 그러므로 이러한 현상이 발견되면 그 원인을 찾아서 보완한 후 유량측정을 하여야 실제 펌프의 분당토출량을 측정할 수 있다.
펌프가 기동된 후 펌프의 토출측에 설치된 압력계상의 지시압력을 확인하면 그 압력이 당 해 펌프가 낼 수 있는 최고의 압력이다. 물론 이때에 순환배관상의 릴리프 밸브가 개방되 게 되는데 릴리프밸브가 개방되는 순간의 압력이 릴리프밸브의 개방압력임을 확인할 수 있다. 그러나 이러한 펌프의 기동전에 확인할 것은 설치된 릴리프밸브의 작동압력이 설치 된 당해 펌프의 전양정을 10 : 1로 환산한 압력의 100∼140%의 범위 내인지를 비교하여 당해 범위내일 때만 펌프의 기동시험이 가능하다. 만약 릴리프밸브의 작동압력이 이러한 범위를 초과하게 되면 당해 펌프는 즉시 체절운전을 하게 된다.
펌프는 한 번 체절운전을 한 후에는 그 성능이 급격히 저하되므로 주의하여야 한다. 그러 므로 시험작동시간은 최단시간으로 하는 것이 이러한 부작용을 예방할 수 있는 방법이 다. 최고토출압력의 확인은 당해 소화설비의 양정계산에서 요구되는 필요최소한의 양정 을 확보하고 있는지를 확인하는 것으로 대부분 설한 양정을 확보할 수 있도록 수리 또는 교체하여야 한다.
(4) 펌프회전축의 확인
펌프는 전동기 또는 내연기관 등의 원동기와 벨트나 축으로 연결되어 동력을 전달하게 된 다. 충압펌프는 용량이 적기 때문에 축을 후렌지 이음으로 하지만 주펌프는 용량이 크기 때문에 <그림 2-100>과 같이 연결축 사이에 완충작용을 위해서 고무패킹이나 가죽 등의 패킹을 삽입시켜서 연결하는데 전동기를 이용할 경우 일반적으로 전동기의 분당회전수 (rpm)는 적어도 1,800번 이상이므로 약간의 이격이나 흠집이 생기면 순간적으로 마모되 어 기능을 상실하게 된다. 그 결과 연결축이 부러지거나 정상적인 회전수를 확보할 수 없 기 때문에 펌프의 성능에 막대한 지장을 초래하게 된다. 그러므로 수시 전동기와 펌프 의 연결축을 확인하여 패킹을 수시 교체하여야 한다.
펌프(Pump)란 액체에 에너지를 주어 저압부(낮은곳)에서 고압부(높은곳)로 액체를 송출하는 기계이다.
2. 펌프의 분류
액체를 취급하는 펌프의 종류를 형식별로 대별하면 다음과 같으며, 또한 펌프는 구조에 따라서 입축형과 횡축형, 편흡임과 양흡입, 단단과 다단, 고정익과 가동익 등으로 세분할수 있다.
터어보형(비용적형)
원심식
볼류터 펌프
터빈펌프(디퓨즈펌프)
사류식
사류펌프
축류식
축류펌프
용적형
왕복식
피스톤펌프
플랜져 펌프
다이어그램펌프
회전식
기어펌프
스크류펌프
베인펌프
특수형
와류펌프
젯트펌프
관성펌프
기포펌프
점성펌프
수격펌프
진공펌프
이들 펌프 가운데 가장 널리 사용되는 것은 원심펌프이다.
이펌프는 고속회전이 가능하고 경량,소형이며 구조가 간단하고 취급이 용이할 뿐만아니라 효율이 높고 맥동이 적은등 많은 장점을 가지고 있다. 그러나 소용량을 필요로 하는 경우에는 용적이 보다 적합하다.
여기서는 소화설비에 널리 사용되고 있는 원심펌프에 대해서 설명키로 한다.
3. 원심펌프(Centrifugal Pump)
1) 원리
변곡된 다수의 깃(Vane)회전차(임펠러)가 밀폐된 케이싱 내에서 회전함으로서 발생하는 원심력의 작용에 의하여 액체는 회전차 중심에서 흡임되어 반지름 방향으로 흐르는 사이에 압력 및 속도 에너지를 얻게된다.
2) 흡입구에 의한 분류
○ 회전차의 한쪽에서만 흡입되는 펌프 : 편흡입 펌프
○ 회전차 양쪽에서 흡입되는 펌프 : 양흡입 펌프
3) 단수에 의한 분류
○ 단단펌프 : 펌프 1대에 임펠러 1개를 단 것
○ 다단펌프 : 여러개의 임펠러를 직렬로 한축에 배치하여 제1단에서 나온 액체를 제2단으로 흡입하고 차례로 다음단으로 송수함으로서 고압을 얻는다.
4) 축방향에 의한 분류
○ 횡축펌프 : 펌프의 축이 수평
○ 입축펌프 : 펌프의 축이 수직으로 심정용이나 오수용으로 사용된다. 설치장소의 면적을 작게 차지하며, 양정이 높아서 공동현상이 있을 경우에도 사용 된다.
5) 터빈 펌프와 볼류터 펌프
펌프케이싱 내브에 안내깃(Guide Vane)이 있는 것을 터빈펌프라 하며, 없는 것을 볼류터 펌프라 한다.
일반적으로 양정이 낮은 곳에는 볼류터 펌프를 사용하며 양정이 높은 곳에는 터빈펌프를 사용 한다
※ 안내날개(Guide Vane) : 회전차 출구의 흐름을 감속하여 속도에너지를 압력에너지로 변환 시키는 역할을 한다.
6) 원심펌프의 현식과 정격능력 표시
가) 형식의 표시
- 흡입구경 및 토출구경[㎜]
- 축방향(입, 횡, 사)
- 흡입방식 (편흡입, 양흡입)
- 회전차 단수 (단단, 다단)
나) 정격능력 표시
- 전양정[m]
- 토출압력 및 흡입압력[㎏/㎠]
- 토출량[㎥/min]
- 구동 원동기 용량 [Kw 및 PS]
7) 펌프의 주요구성부 설명
가) 회전차 (Impeller)
여러개의 만곡된 깃이 달린 바퀴 형상으로 깃(Vane)의 수는 보통 4-8매로서, 원판(Disk plate)상이에 끼어 있다. 재료는 주조하기 쉽고 기계가공이 쉬우며, 주물의 표면이 매끄러울 뿐만 아니라 녹이슬지 않는다는 점에서 일반적으로 청동을 사용한다.
고온의 액을 수송하고 고속회전을 필요로 하는 펌프의 회전차일 경우에는 Cr 합금강 또는 스테일레스강과 같은 내열 합금을 쓰고, 내식성을 필요로 할 때에는 를라스틱재를 사용하기도 한다.
나) 케이싱
볼류트 케이싱과 보울케이싱으로 크게 분류되고, 둘다 내부에 회전차가 들어가서 고속인 물을 합리작으로 유로를 형성시키는 압력용기이다. 회전차에 의해 유체에 가해진 속도에너지를 압력에너지로 유효하게 변환하는 것이 중요하며 이것의 우열이 펌프성능에 큰영향을 준다.
비속도가 큰 것(축류, 사류펌프)은 일체로 주조한 수매의 디퓨즈 베인에 의해 에너지를 변환을 행한다.
비속도가 적은것(터어빈펌프)은 회전차의 외주에 취부되어잇는 가이드베인에 의해 유체의 에너지를 변환한 후에 보울케이싱 또는 볼류터형 케이싱으로 유입된다.
펌프의 전양정이 높은 것은 회전차 및 볼류트 케이싱을 여러개 직렬로 조합시켜 다단방식으로 한다
(다) 디퓨즈 또는 가이드 베인
복류형에 속하는 터어빈 펌프는 회전차와 외주에 취부한 수매의 디퓨져(가이드베인, 고정 안내깃)에 의해 유체의 에너지를 변환시킨다. 사류 또는 축류펌프와 같이 보울 케이싱 펌프는 회전차와 후방에 취부한 수매의 고정안내깃(디퓨즈)에 의해 유체를 변환시킨다.
(라) 축과 카프링
축은 소요속도로 운전되면서 원동기에서 받은 동력을 회전차에 원활하게 전달해야 되므로 강도 뿐만아니라 진동상의 안전도를 고려하여 치수를 결정한다. 카프링은 원동기 또는 변속 장치등에서 펌프축에 동력을 전달하기 위하여 사용되며 플렉시블형, 리드형으로 대별되어지고 주로 고무링이 부착된 플랙시블형이 사용된다.
(마) Packing Box
Shaft가 Casing을 관통하는 부분에서 액체가 새는 것을 방지하는 장치로서 중요한 기계요소 이다.
액체가 물일 경우 그랜드 패킹을 쓰며, 고온, 고압 또는 부식성이 강한 액체인 경우 메카니칼 씰을 장착한다.
4. 펌프의 동력계산 방법
1) 펌프의 수동력
펌프의 수동력은 펌프에 의하여 액체에 주어지는 동력이다
1HP= 75[㎏f. m/sec]
1Kw = 102[㎏f. m/sec]
여기서, Lw : 수동력(HP 또는 Kw) r : 액체의 비중량[㎏/㎥] Q : 유량 [㎥/s] H : 양정[m]
2) 펌프의 축동력
실제 펌프를 운전할때는 Lw보다 펌프내부에 있어서의 제손실만큼 큰 동력이 필요하다. 이를 축동력(Ls)이라 하고, 펌프의 전효율을 ηp라 하면
전달계수는 전동기 직결일 경우 1.1 전동기 이외의 원동기인 경우 1.15∼1.20을 적용한다. 전동기 마력을 Lp이라 하면
4. 펌프의 이상현상
1) 공동현상 : 펌프의 흡입양정이 높거나 유속이 급변 또는 와류의 발생등에 의해 압력이 국부적 으로 포하증기압 이하로 내려가 기포가 생성되는 현상을 캐비테이션이라 한다.
펌프에서는 회전차 입구 부분에서 발생하는 경향이 크고 생성된 기포가 액체의 흐름에 따라 이동하여 고압부에서 급격히 붕괴하게 되는데 이때 펌프의 성능은 저하되고 진동. 소음이 발생하여 심하면 양수가 불능이 된다.
가) 발생원인
- 펌프의 흡입측 수두가 클 때
- 펌프의 마찰손실수두가 클 때
- 펌프의 흡입 관경이 너무 적을 때
- 이송하는 유체가 고온일 경우
- 펌프의 흡입압력이 유체의 증기압 보다 낮을 경우
- 임펠러 속도가 지나치게 클 경우
나) 방지대책
- 펌프의 설치위치는 가능한 낮게 한다
- 흡입관의 저항은 가능한 작게 한다(흡입관길이 짧게,휨은적게,관경은굵게)
- 임펠러 속도는 적게
- 양흡입 펌프를 사용
※ 흡입수두(NPSH)와 캐비테이션 관계
캐비테이션은 액체의 압력이 포하증기압 이하로 되면 생기는 것이므로 캐비테이션의 발생을 막는데는 펌프내에서 포하증기압 이하의 부분이 생기지 않토록 하면된다.
이를 위해서는 펌프의 흡입조건에 따라 정해지는 유효흡입수두(NPSH av) 및 흡입능력을 나타 내는 필요 흡입수두(NPSHre)에 대하여 생각해 볼 필요가 있다.
여기서 NPSH는 Net Positive Suction Head 의 약어이다
○ 유효흡입수두(NPSHav)
펌프가 설치되어 사용할 때 펌프 그 자체와는 상관없이 흡입측 배관 또는 흡입시스템에 따라서 정하여 지는 값으로 펌프 흡입구 중심까지 유입되어 들어오는 액체에 외부로부터 주어지는 압력 을 절대압력으로 나타낸 값에서 그 온도에서의 액체의 포하 증기압을 뺀 것을 유효 흡입양정 (NPSH)라 한다.
○ NPSHav = ps/r - pv/r ± hs - fVs2/2g
ps : 흡입면에 작용하는 압력[㎏f/㎠]
Pv : 사용하는 액체의 포하증기압[㎏f/㎠]
r : 비중량[㎥/㎏f]
hs : 흡입면에서 펌프기준면까지 높이 [m]
fVs2/2g : 흡입측 배관에서의 총손실수두[m]
○ 유효흡입수두에 영향을 주는 요소
- 대기압(흡수면에 작용하는 압력)
- 포화증기압
- 흡입양정
○ 흡입조건을 개선하기 위한 대책
- 펌프의 설치위치를 가능한 낮게하고 흡입손실 수두를 최소화하기 위하여 흡입관 경을 짧게 하고, 관내유속을 작게하여 가능한 NPSHav를 충분히 크게 한다.
- NPSHav > 1.3× NPSHre가 되도록 한다.
- 편흡입 펌프로 NPSHre가 만족되지 않을 경우 양흡입펌프로 계획
- 흡입수조의 형상과 치수는 흐름에 과도한 편류 또는 와류가 생기지 않토록 계획
- 펌프의 흡입측 밸브에서는 절대 유량을 조절하지 않토록 한다
- 펌프의 전양정에 과대한 여유를 주면 사용상태에서는 시방양정보다 낮은 과대 토 출량의 범위에서 운전되게되어 캐비테이션 성능이 나쁜점에서 운전되게 됨으로 전 양정의 결정에 있어서는 실지에 적합하도록 계획한다.
2) 수격작용 (Water Hammer)
펌프의 운전중 정전등으로 펌프가 급히 정지하는 경우 관내의 물이 역류하여 역지변이 막힘으로 배관내의 유체의 운동에너지가 압력에너지로 변하여 고압이 발생 이상한 음향과 진동을 수반하는 현상이 발생하는 현상.
가) 단순관로의 수충격 현상
수충격현상은 한마디로 정의하면 관로내의 유체속도의 급격한 변화에 따라 유체압력이 상승 또는 하강하는 현상이라 할 수 있다.
수조의 용량은 연결된 파이프 체적에 비해 무한히 크며, 연결파이프 내의 손실은 없고 파이프는 수평으로 설치되어 있다고 가정하면 파이프 끝에 설치된 밸브를 갑자기 닫았을 때의 수충격 현상 이 발생하게 된다.
나) 펌프에서 발생하는 수충격 현상
- 펌프 기동시
- 펌프 정지시
- 펌프의 회전수 제어시
- 밸브의 개폐시
등의 경우에 생기지만 일반적으로 수충격이 문제가 되는 것은 정전등에 의한 펌프구동력 차단에 따라 펌프가 급정지하는 경우가 대부분이다. 한편 수충격에 의해 생기는 압력상승과 압력강하의 크기는
- 관내유속의 시간적 변화
- 관로 길이와 상태
- 펌프 원동기 종류
다) 수충격 의한 피해
수충격을 방지하기 위해서는 펌프 급정지 후의 관내 유속의 변화가 늦어지도록 하면 좋지만 그 주된 목적이 압력의 이상저하에 있는지 또는 이상상승에 있는지에 부실계획과 더불어 수충격의 충분한 검토와 적절한 대책을 세울 필요가 있다.
- 압력상승에 의한 펌프, 밸브, 플랜지, 관로등 여러 가지 파손이 발생
- 진동 및 소음의 원인이 된다
- 압력강하에 의해 관로가 압괴하거나 수주분리가 생겨 재결합 시에 발생하는 격심한 충격파에 의해 관로가 파손
라) 수충격 방지장치
(1) 수충격에 의한 피해
수충격작용을 방지하기 위해서는 펌프 급정지 후의 관내 유속의 변화가 늦어지도록 하면 좋지만 그 주된 목적이 압력의 이상저하에 있는지 또는 이상상승에 있는지에 부설 계획과 더불어 수충격 의 충분한 검토와 적절한 대책을 세울 필요가 있다.
- 압력상승에 의해 펌프, 밸브, 플랜지, 관로등 여러 가지가 파손된다.
- 압력강하에 의해 관로가 압괴하거나 수주분리가 생겨 재결합 시에 발생하는 격심한 충격파에 의해 관로가 파손된다.
- 진동, 소음의 원인이 된다.
- 주기적인 압력변동 때문에 자동제어계 압력컨트롤을 하는 기기들이 난조를 일으킨다.
(2) 수충격작용 방지 장치
수충격작용을 방지하기 위해서는 펌프 급정지후의 관내유 속의 변화가 늦어지도록 하면 좋지만, 그 주된 목적이 압력의 이상저하에 있는지 또는 이상상승에 있는지에 따라 경감장치도 다르며 또한 여러 가지 방법을 조합할 필요성도 있을 수 있다.
그러나 일반적으로 펌프 급정지후 펌프 토출라인에서의 부압 즉, 압력강하를 방지하면 이상압력 상승도 방지할 수 있으므로 부압발생의 방지가 수충격 작용에 의한 피해를 줄이는 최선이 방책 이라 할 수 있다.
따라서 근래에는 일반적인 펌프계의 경우 부압방지장치중 가장효과적이라 할 수 있는 공기조(Air Chamber), One-Way Surge Tank, 또는 이들을 조합하여 사용하는 경우가 많다. 소화배관에서는 수충격방지장치로 펌프의 토출측 입상관 상부, 스프링쿨러 횡주관 말단에 Air Cushion을 설치하고 Pump 토출측 Check Valve는 스모렌스키 체크밸브를 사용한다.
- 펌프에 Flywheel을 설치한다.
펌프의 회전부의 관성효과(GD2)를 크게하여 펌프 회전수와 유량의 급격한 저하를 방지한다. 설비는 비교적 간단하며 효과도 크지만 송수관로가 상당히 긴 경우와 종단면에 요철이 큰 경우 에는 Flywheel이 매우 크게되어 설치가 불가능한 경우가 있다.
- 펌프 토출측에 공기조(Air Chamber)를 설치한다.
공기조는 물과 공기가 들어있는 밀폐용기로서 펌프 토출측 부근의 토출라인에 설치하며, 펌프 급정지에 의해 토출라인내의 물의 압력이 떨어지면 공기조 내에 축적되어 있는 압력에너지를 방출하고, 역으로 토출 라인내의 물의 압력이 올라가면 물을 받아들여 압력 에너지를 흡수하므 로써 압력의 급상승 또는 급강하를 방지하는 가장 효과적인 수충격 방지장치의 하나이다.
* 공기조의 자동 컨트롤
펌프계의 안전성 및 신뢰성 향상을 위해 공기조는 일반적으로 공기조내의 공기압 또는 수위 유지를 목적으로 공기압축기와 연결되며, 레벨센서 등에 의해 자동 컨트롤을 하는 경우가 대부분이다.
* 공기조의 수충격 방지 예
수충격 방지 장치를 설치하지 않은 경우, 펌프 급정지후 토출라인을 따라 부압이 발생되었던 것이 공기조를 설치하면 최대 및 최소 압력구배선이 대단히 극적으로 변경되어 부압은 물론 이상압력 상승 또는 방지할 수 있음을 알 수 있다.
* 통상의 서어지탱크를 설치한다.
관로 도중에 충분히 큰 서어지탱크를 설치하여, 관내 압력이 강하하는 즉시 물을 보급하여 압력저하를 방지함과 동시에 압력상승도 흡수하게 된다. 이 경우 탱크 다음에는 수충격이 발생하지 않으므로 펌프와 탱크사이만을 고려하면 된다. 단, 정상 상태의 관내압이 높으면 탱크 높이가 높아져야 하기 때문에 설치장소가 제한되고, 또 설비도 비싸진다.
* One-Way Surge Tank를 설치한다.
과대 또는 과소한 압력의 변화를 막기 위해서 흔히 서어지탱크를 이용한다. 압력이 높을때는 파이프에서 유체를 받아들여 잠정적으로 보관 하다가 압력이 낮을 때는 다시 유체를 파이프 로 보내게 된다.
* 완폐역지변을 사용한다
밸브축에 유압장치(Dash-Port)를 붙혀 역류시 밸브 본체를 자동완폐 시키므로써 압력상승 을 경감하는 방법으로, 비교적 저양정의 경우가 적합하다.
* 급 폐 역지변을 사용한다
역류가 발생하기 직전 유속이 늦어질 때 밸브 본체를 강제적으로 급폐쇄시켜 부가적인 압력 상승을 방지한다.
* 주 토출변을 자동 폐쇄한다.
펌프 급정지와 동시에 유압기구 등에 의해 밸브 개도를 제어하면서 유속의 변화를 작아지게 하여 압력상승을 경감하는 것이다. 밸브형식에 따라서는 체절부근이 아니면 닫힘 작용이 일어나지 않기 때문에 초기에 급폐하고, 그 이후에 완폐하는 2단 폐쇄를 행할 필요가 있는 경우도 있다.
3) 펌프의 과열현상
펌프 운전시의 구동 동력은 양액의 유효 일과 기계손실 등에 소비되는 것 외에 크든작든 간에 양액 을 가열시키는데도 소비된다. 펌프의 토출량이 0 또는 극소의 상태에서 운전하면 펌프 효율이 현저 히 저하되고, 원동기에서 나오는 동력의 대부분은 열로 되어 수온이 상승 한다.
토출량이 일정한 값으로 증가하면 온도상승비율이 급격히 감소함을 알 수 있다.
또한 전양정에 비례하여 커짐을 알 수 있다. 그러나 동일한 압력이라 하더라도 회전수가 증가하면 펌프가 작아지게 되어서 온도 상승이 커지게 되므로 고속 고압 펌프에서는 온도상승이 문제로 되는 수가 많다.
이런 현상에 의해 심한 열변형이 발생될 뿐만 아니라 증기를 발생시켜 캐비데이션이나 내 부 습동 부분이 타서 고착되는 원인이 되므로 고온수를 취급하는, 동력이 크고, 토출량이 작은 (예를 들면 보일러 급수용)펌프에서는 특별히 주의하여야 한다.
가) 과열방지 대책
펌프의 토출량을 교축하면 온도 상승이 점점 커져서 결국은 허용최고온도를 초과하기에 이른다. 이를 방지하기 위하여 허용 최소 토출량 이하로 되면 토출측의 Relief 장치를 열어서 펌프의 토출 수를 흡입탱크로 되돌릴 필요가 있는데 이 장치는 펌프와 토출측 게이트 밸브와의 사이에 설치 하여야 한다.
나) 상시 Relief 장치
일반적으로, 펌프 토출압력이 50[kgf/cm2]이하에 사용된다. 이 장치는 펌프가 통상 다량 토출하여 수온상승의 염려가 없는 경우에도 항상 저압부로 Relief Return을 계속 하므로 무효 동력이 커서 저효율 운전이 되는 문제가 있으나 장치는 단순하다.
(펌프 용량은 사양 유량에 Relief량을 가산하여야 한다.)
다) 자동 Relief밸브 부착 Check 밸브를 사용하는 방법
일반적으로 펌프 토출압력이 140[kgf/cm2]이하에 사용된다. 이 장치는 펌프의 정상 운전중에는 Relief라인이 폐쇄하고, 허용최소토출량 이하로 되면 자동적으로 밸브가 움 직여 Relief수를 방출 한다. 이 Relief라인의 개폐는 펌프토출량에 따라서 자동적으로 행 해지는 것이다.
라) 유량을 검출하여 Relief밸브를 작동시키는 방법
펌프와 Relief밸브와의 사이에 분지관과 공기작동 Relief밸브를 설치하고, 이 밸브의 2차측을 Tank에 연결시킨다. 펌프의 정상운전 중에는 3-Pass전자 밸브는 통전되고, Relief밸브는 조작용 압축 공기의 공급을 받아 폐쇄된다. 펌프 토출량이 감소하여 설정치 이하로 되면 차압식 유량계 에서의 신호에 3-Pass 전자 밸브는 동작되고, Relief밸브는 자동적으로 열려서 Relief수를 흡입 Tank에 유입시켜 과열을 방지한다. 역으로 펌프 토출량이 회복되면 Relief밸브는 자동적으로 폐쇄된다.
4) 서어징 현상(Surging)
서어징현상으로는 펌프 운전중에 압력계의 눈금이 어떤 주기를 가지고 큰 진폭으로 흔들림과 동시에 토출량도 어떤 범위 내에서 주기적인 변동이 발생되고, 흡입 및 토출배관의 주기적인 진동과 소음을 수반하게 된다.
? 발생조건
- 펌프의 양정곡선이 산형특성이며 사용범위가 C와 P(우상곡선)사이일 때
- 토출배관에 수조나, 공기저장기가 있을 때
○ 방지 대책
- 운전점을 반듯이 P보다 우측(우하특성)에 있게한다.
- 펌프의 H-Q곡선이 오른쪽 하향구배 특성을 가진 펌프를 선정
- 유량조절밸브는 펌프 토출측 직후에 설치
- 유량이 Q1보다 작게 필요한 경우는 바이패스관을 사용하며 운전점이 H-Q곡선의 오른쪽 구배특성 범위에 있도록 한다.