옥내소화전 기둥에설치? 옥내소화전의 펌프

      1) 펌프(Pump)

 

                                       (a) 볼류트 펌프               (b)터빈 펌프

                                           (그림 1) 원심펌프

    소방용 펌프로는 일반적으로 원심력을 이용하는 원심펌프를 주로 사용하며 원심펌프에는 볼류트(Volute)펌프와 터빈(Turbine)펌프의 2 종류가 있다.(그림 1)

    원심펌프란 펌프회전시의 토출량이 부하에 따라 일정하지 않은 비용적(Turbo)형의 펌프로서 이는 임펠러의 회전으로 유체에 회전운동을 주어 이때 발생하는 원심력에 의한 속도에너지를 압력에너지로 변환하는 방식의 펌프이다.

 원심펌프는 경량 소형이고 구조가 간단하며 취급이 용이하다. 또한 고속회전이 가능하여 전동기와 직결하여 운전할 수 있으며 효율이 높아 소방용 펌프로 많이 사용된다.

 

     가) 종류

      ① 볼류트펌프(Volute Pump) : 안내날개(Guide Vane)가 없으며 이로 인하여 임펠러가 직접 물을 케이싱으로 유도하는 펌프로서 고유량 저양정 펌프의 특성을 가진다. 일반적으로 펌프의 단수(임펠러 수)를 많게 하여 높은 양정을 얻는 다단 볼류트펌프가 많이 사용된다.

 

      ② 터빈펌프(Turbine Pump) : 안내날개가 있어 임펠러 회전운동시 물을 일정하게 유도하여 속도에너지를 효과적으로 압력에너지로 변환시킬 수 있다. 즉 안내날개로 인하여 난류가 생기는 것을 감소시키므로 물의 압력이 증가한다. 따라서 터빈펌프는 저유량 고양정 펌프의 특성을 가진다. 고층건물에 많이 사용한다.

 

    나) 펌프의 정격 토출량

          옥내소화전설비에 사용되는 펌프는 일반적으로 원심력을 이용하는 원심펌프가 널리 사용되고 있으며, 옥내소화전설비에서 필요한 규정 방수압력 및 규정방사량 이상의 성능을 갖고 있어야 한다. 펌프 제작시 펌프의 명판에 표시되는 토출량을말한다.

펌프의 명판에 표시되는 토출량은 제작된 펌프의 최적의 운전조건을 표시하며, 운전조건에서 운전되는 상태를 정격부하 운전이라고 한다.

펌프의 선정은 옥내소화전설비의 설게유량이상으로서, 설계유량에 근접한 정격토출량을 가지는 펌프를 선정하여야 한다.

 

    다) 정격토출압력

"정격토출압력"이란 정격토출량에서의 펌프의 토출측 압력을 말한다.

 

     라) 소방펌프의 특성

     소방용 펌프는 일반공정용 펌프와 달리 펌프의 토출량이 향상 동일한 것이 아니고 개방된 소화전이 1개에서 5개까지 수량이 변화하여도 각각 규정압(1.7kg/㎠)과 규정방사량(130ℓ/min)이 발생하여야 하는 특징이 있다. 따라서 소화설비용 펌프는 토출량의 큰 변화가 발생되며 이로 인하여 펌프의 방수량이 설계치 이상이 될 경우 펌프의 선정에 따라서는 과부하를 일으켜 펌프가 정지하는 현상(Over Load)이 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위하여 소화설비용 펌프는 다음과 같은 조건이 필요하다.

      ㉠ 소방펌프의 조건

       • 정격토출량(설계수량)의 150%를 방사하여도 전양정은 정격양정의 65%이상이 되어야 한다.("정격토출량"이라 함은 정격토출압력에서의 펌프의 토출량을 말한다.)

       • 체절양정(Shut off head)은 정격양정의 140%를 초과하지 않아야 한다.

 

 

      ㉡ 펌프의 성능곡선(H-Q곡선)

펌프의 토출측 밸브 등을 이용하여 토출량을 적게 하면 토출압력이 증가하고 토출량을 크게 하면 토출압력이 낮아진다. 이와 같이 펌프의 토출량에 따른 토출압력을 도시화하여 펌프의 성능을 나타낸 것을 펌프의 성능 곡선이라고 한다.

      펌프의 토출량(Q)과 양정(H)과의 변화를 나타낸 곡선으로 소화용펌프의 성능곡선은 위의 소화펌프의 조건을 충족하여야 한다.(그림 2)

 

                                    (그림 2) 펌프의 성능곡선

  주) 체절양정 : 송수가 차단된 상태(펌프의 토출량이 0인 상태)에서 펌프의 토출측 밸브를 잠그고, 펌프을 기동시키는 무부하 운전상태를 체절운전이라고 하며 이 경우에는 수온이 상승하고 펌프가 공회전하게 된다. 체절운전 상태에서의 압력을 체절압력이라고하며, 소방용펌프의 체절압력(shutoff pressure)은 정격토출압력의 최대 140%이하로 제한한다,  이는 부하(유량)가 적을 경우에 압력이 가파르게 상승하는 것을 방지하기 위함이다. 체절운전시의 펌프가 발생하는 상한 압력을 체절양정이라 한다.   

     

      ㉢ 펌프의 설치높이 한계

      원심펌프는 물을 빨아올리는 것이 아니라 밀어내는 역할을 한다.

      그 원리는 (그림 3) 에서와 같이 수은주를 세웠을 때 높이는 76cm가 되며 이것은 대기압하에서 진공상태만 유지해 주면 수은은 76cm높이까지 밀려 올라가게 된다는 것을 의미한다.

  수은은 비중이 13.6이므로 물에 비해 13.6배 무거우며, 따라서 수은대신 물을 채우면 10.336m(76cm×13.6=1033.6cm)의 물기둥이 서게 되는데 설비에 있어서도 절대진공상태만 유지시켜주면 10.336m 높이까지는 자동적으로 물기둥이 서게 되나 실제 설비에 있어서는 펌프내부가 완전 진공이 되도록 하는 것은 구조상 불가능하고 흡입관 속의 손실수두, 양수액의 증기압, 설치위치의 표고(대기압)등의 영향으로 보통펌프는 6～7m까지가 펌프의 설치높이의 한도이며, 펌프는 이 물을 위로 밀어올리는 역할을 할 뿐이다.

 

 

                                      (그림 3) 절대진공

  따라서 원심펌프의 단수를 높일 경우 방출압력(토출양정)은 높아지나 흡입능력은 6m～7m를 초과할 수 없다. 즉, 원심펌프의 단수와 흡입높이와는 무관한 것이다.

 

마) 체절압력에 펌프흡입측의 정압을  더한 값이 배관계통의 최대사용압력이 되는데 이 최대사용압력이 옥내소화전설비의 배관계통에 사용하는 플랜지 및 방수구의 최대사용압력보다 높으면 배관계통에 무리가 갈 수 있다.

 

옥내소화전방수구의 최대사용압력은 0.7Mpa이다. 따라서 옥내소화전설비의 안전을고려하여 펌프선정 시 체절압력을 옥내소화전 설비의 안전을 고려하여 펌프선정시 체절압력을옥내소화전설비의 최대사용압력이하가 되도록 하여야 한다. 설치된 펌프의 체적운전압력이 옥내소화전설비의 최대사용압력보다 높을 경우에는 펌프의 토출측(체크밸브 이전)에 릴리프밸브를 설치하여 토출측의 압력을 옥내소화전설비의 최대사용압력이하로 줄여주어야 한다. 

 

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전정섭님의 파란블로그에서 발행된 글입니다.