소화펌프의 세팅방법

소화펌프의 세팅방법

1. 주펌프 및 충압펌프

I) 주펌프(Main pump)

  (1) 소방대상물에 필요한 소요 방사 압과 토출량을 확보하기 위하며 설치하는 펌프로서 필요시에는 2대 이상을 병렬운전하기도 한다. 일례로 2,400 lpm 펌프 1대 대신 1,200 lpm펌프 2대를 병렬로 설치할 수 있므며 이 경우 펌프 기동시 진동이나 펌프 1대의 기동 전류가 감소되는 반면에 설치 공간의 확대 및 설치비용이 증가되는 단점이 있다.

  (2) 주펌프 고장, 수리 시를 대비하며 주펌프와 동등이상의 펌프를 추가로 설치할 경우 이를 예비펌프(Standby pump) 하며, 신뢰성을 확보하기 위하여 엔진 구동용 펌프를 설치하는 것이 바람 직하다, 옥상의 2차 수원 대신에 주펌프와 동등 이상의 펌프를 설치할 수 있므며 이때는 이를 2차 수원으로 갈음하게 되는 것이다.

2) 충압펌프

  (1) 수압개폐방식의 소화설비 배관은 언제나 배관 내 일정한 압력이 충압 되어 있어 방수구에서 토출 할 경우 압력 챔버가 압력을 감지하며 자동으로 펌프가 기동 및 정지되는 구조이다.

  (2) 이 경우 밸브 및 부속장치 등에서 미소하게 압럭이 누설될 경우 압력을 보 층하며 배관 내 항상 일정한 충압상태를 유지하기 위하여 설치한다,

  (3) 토출압력 : 주펌프의 정격 토출압력과 같거나 최고위 호스 접결구의 자연압보다 0.2 Mpa 더 크도록 한다 (NFSC 102 제5조 제1항 12호 가목)

  (4) 토출량

   ①토출량을 60lpm 이하로 하고 있던 것을 ”정상적인 누설랑 보다 적어서는 아니 되며 옥내소화전 설비가 자동적으로 작동할 수 있도록 충분한 토출량을 유지할 것”으로 개정하였다.

   ②충압펌프의 토출량을 60lpm므로 적용하며도 특별한 문제는 없다.

   ③초대형 건축물이나 대헝 Plant시설의 경우 200 lpm 이상으로 설치하고 있다. 충압펌프의 토 줄라이 최소 소화설비 단위보다 작게 설치하는 것이 바람직한가에 대한 검토는 필요하다.

2. 펌프 세팅의 기준(국내)

1) 압럭스위치에는 ”RANGE'’와 ’DIFF'’의  눈금이있으며 압력스위치 상단부의 나사를 이용하여 조정하게 되어있다.

2) RANGE는 펌프의 정지점이며 DIFF는 정지점과 기동점의 차이로 펌프가 DIFF만큼 압력이 떨어지면 펌프는 다시 기동 하게 된다.

3) 주,충압펌프의 기동점은 자연 낙차압보다 높아야 한다.

-펌프 양정 값이 자연 낙차 압보다 작은 경우는 절대로 자동기동이 될 수 없다 (언제나 압력 챔버 위치에서는 옥상 고가수조에 의한 자연 낙차압이 가해지므로 평상시 압력챔버 내의 압력이 건물 낙차압 이하로 내려가지 않아 자동기동이 불가능해진다 ) → 옥상수조와 배관이 연결되어 자연낙차압이 0.6 MPa 되는 건축물에 주차장 SP 펌프 양정을 45m로 설계 사례가 있었음

4) 주펌프의 기동 및 정지점은 다음과 같이한다.

  (1) 기동점은  자연낙차압+K로 하고 옥내소화전의 경우 K=0.21 MPa(스프링클러의 경우 K= 0.15) 이상이 되도록 설정한다  →  방사압(옥내소화전 0.17 MPa 스프링클러 0.1 MPa, 낙차압 또는 자연 낙차압 0.05 MPa 중 큰 값)이상으로 기동점을 설정한다

  (2) 정지점 : 수동 정지만 가능하도록 함

5) 충압 펌프는 주펌프의 기동 및 정지점 범위 내에 있도록 설정한다.

6) 주펌프와 충압 펌프와의 기동점 간격은 최소 0.05 MPa 이상 차이를 둔다.

 

3. NFPA의 압력 세팅 기준

 NFPA 20 Standard for the installation of stationary pumps for fire protection(2003 edition)으  A-1 4-2.7 “Fire pump setting"에서는 소화펌프의 압력 세팅방법을 다음과 같이 규정하고 있다.

1) The jokey pump stop point should equalthe pump churn pressure plus the minumum static supply pressure. (충압펌프의 정지점은 펌프의 체절 압럭에 정지상태의 최소 급수 압럭을 가산한 점이 되도록 한다)

2) The jokey pump start point shold be 10 psi less than the jokey pump stop point(충압 펌프의 기동점은 충압펌프 정지점보다 적어도  10 psi(0.7kg/㎠) 이상psi(0.7kg/㎠)이상 낯도록 한다.

3) The fire pump start point should be 5 psi less than the jokey pump start point. Use 10 psi crements for each additional pump (주펌프 기동 접은 층압 힘 프 기동 접보다 적어도 5 psi 이상 낮도록 한다, 펌프가 추가될 경우는 각 펌프당 10 psi를 추가한다. 

4) Where minimum runlimes are provided the pump will continue to operate after attaining! hese pressure. The  mal pressurs should not exceed the pressure rating of the system (최소 운전시간이 정해진 펌프의 경우는 해당 압럭에 도달한 후에도 계속하며 동작될 것이나 최종 압력은 설비의 정격 압력을 초과하지 않도록 한다) → 타이머 방식, 시스템 릴리프 밸브 적용 개념

 

4. 정지점을 수동 정지로 재정한 이유

 1) 정지점을 정격 양정 이상으로 설정하는 경우 정격 토출량이 적은 펌프는 적용에 무리가 없으나, 정격 토출량과 실제 방사량의 차이가 큰 펌프는 다음과 같은 문제점이 발생하게 된다. 정격 양정은 소화전이나 스프링클러의 기준 개수가 작동한 경우를 가정한 정격 유랑에 해당하는 양정이므로, 실제로 소화전을 1개 또는 스프링클러 헤드가 1개만 개방 시에는 H-Q곡선에서 펌프 유랑이 정격 유랑보다 현저히 감소한 상태이므로 방사 압은 체절 운전점에 근접하게 된다

 2) 호흡 현상 :  정지점을 정격 양정 이상으로 한 경우는 압력이 전체 시스템보다 압력 챔버 압력스위치로 전달되는 시간이 짧아 펌프가 즉시 정지하게 되며, 압럭이 떨어지면 다시 운전이 진행되는 현상이 반복되는 단속운전을 하게 되어 전동기 손상의 요인이 될 수 있다. 따라서 방사 유랑과 정격 토출량에 차이가 큰 펌프는 정지점을 체절 운전 점보다 높게 설정하는 것이 더욱 합리적이므로 기준이 개정되었다.

 3) 이 경우 기동점과 정지점의 간격이 넓어야 하나 국내 압력 챔버에 부착된 압력 스위치의 DIFF간격이 10(kg/㎠)용은 3(kg/㎠), 20( kg/㎠)용은 5(kg/㎠)로 매우 낮아 현실적으로 국내 제품으로는 소화전 압럭 세팅 적용에 많은 문제점을 내포하고 있다 → 기동용 압력스위치 적용 가능

 

5. 수동정지 방안

1) 전기적 제어 → 펌프 2차 측 압력이 체절 압으로 상승되므로 배관보호 대책 필요

  (1) 자기 유지 회로(접점)

릴레이(또는 전자접촉기)의 a접점을 이용하며 자기 유지 회로를 구성하면, 한 번의 동작 신호로 릴레이가 여자(통전)되면 a접점이 자기 유지하므로 다음 정지신호를 주기 전까지는 동작상태를 계속 유지하는 회로(접접)를 밀한다.

  (2) 타이머

한 번의 동작 신호로 접점이 형성되면 일정 시간 동만 동작상태를 계속 유지하는 희로(정점)를 말한다. → 20분 이상 접점이 유지되도록 함이 합리적

2) 압력스위치 제어 → 펌프 2차 측 압력이 체절 압으로 상승되므로 배관보호 대책 필요

  (1) 기동용 수압 개폐장치를 설치하는 경우

   ① 양정 100m,  낙차 50m인 경우 : 주펌프 정지  4.5(기동 9.5), 층압 펌프 정지 11(기동 10) → 압력 스위치으 Diff값 10K용 3, 20K용 5 임

   ② 기동용 수압 개폐장치에 전달되는 압력을 줄이는 방법

  (2) 기동용 압력스위치를 설치하는 경우

양정 100m, 낙차 50m인 경우 : 주펌프 수동 정지(기동 7), 충압펌프 정지 9(기동 8)

 

6. 기존 시스템에 대한 호흡 현상 방지 대책

1) 기동용 수압 개폐장치 배관라인에 저항이 크도록 조절한다.

  (1) 기동용 수압 개폐장치로 가는 배관라인에 게이트밸브의 개구율을 적게 한다.

  (2) 기동용 수압 개폐장치로 가는 배한라인들 10mm이하로 한다.

  (3) 기동용수압개폐장치로 압럭스위치로 압력을 전달하는 동관 라인의 길이를 길게 한다.

  (4) 작은 혹이 있는 체크 밸브를 설치한다.

2) 펌프 2차 측 압력이 체절 압으로 상승되므로 배관보호 대책 필요

※NFPA

압력 챔버가 없이 펌프 토출 측에 0.5inch(12.5mm) 정도의 활동관을 5ft 이상(1.524m) 길게 연결하고 끝 부문에 압력 스위치를 설치하며 사용한다.  [NFPA 20( Standard for Installation of Stationary  Pumps for the fire protection : 2003 edition) 

 

7. 수동정지에 관련 배관 보호 대책

1) 시스템 릴리프 밸브 설치

  (1) 펌프 동작시 배관 내 압력이 정격 압력 이상 상승하지 못하도록 하는 개념

  (2) 일반 급수와 수원을 겸용 관련 : 수질오염을 우려하며 배수하는 경우 펌프실 침수 우려 및 유효수랑 부족의 문제점이 있음

  (3) 전용수조를 설치하며 시스템 릴리프 밸브로 토출 된 물이 수조로 다시 순환되도록 설치하여야 함

2) 정압 감압밸브 설치 → 주펌프 수동정지 적용

  (1) 펌프 동작시 배관 내 압력이 정격 압력 이상 상승하지 못하도록 하는 개념

  (2) 감압밸브 전단(세팅 시) 및 후단(평상시)에서 기동용 수압 개폐장치 배관 분기 → 수동 정지 후 압력스위치 복구 목적

※압력스위치 설정 방범 : 정격 양정 145m이고, 최상층과 펌프 사이 낙차 85m → 펌프 토출 측 압력은 13kg/㎠으로 유지

-층압 펌프 : 기동점 10    정지점 12

-주 펌프 : 기동점 9.5,      정지점 14 → 정압 감압밸브를 13에 맞춤

-고가수조 제외용 펌프 → 발전기 용랑 계산서에 포함되지 않아 주펌프가 동작하지 않을 경우 기동하는 전기제어 방식 적용

※주펌프 압력 스위치 설정 실무

- RANGE 설정 : 펌프로 배관 내 압력을 16kg/㎠이상 채움 → 배관 내 압럭을 수동으로4 kg/㎠로 맞춤 → 주펌프 RANGE점을  16kg/㎠(접점 ON) 이상에서 낮추어 접점이 분리되면 멈춤

- DIFF 설정 : 배관 내 압력을 수동으로 9.5kg/㎠로 맞춤 → 주펌프 DIFF점을 낮추어 압력스위치 접점을 분리시킴 → 주펌프 DIFF점 낮추어 접점이 붙는(ON) 지점에서 멈춤

8. 기동용 수압 개폐장치

 1) 규격 (압력 챔버의 형식승인 및 검정기술기준)

  (1) 압력챔버의 체적

   ①압력섭버에는 체적 단위로 100ℓ와 200ℓ용이 있므며, 검정기준으로는 100ℓ용 이상의 경우는 100ℓ단위로 체적의 제한이 없다.

   ② 국내-일본 국한하여 압력 챔버를 적용하며, 체적과 관련된 Engineering data 없음

  (2) 압력 챔버의 사용압력→ 10(kg/㎠)에서 안전 앨브가 개방되므로 이를 고려하며 호칭 압력 선택

   ① 검정기 준상 10, 20kg/㎠서의 2가지만 인정하고 있음

   ② 주펌프는 수동정지 개념이므로 체절 압력 고려하며 선정한다.

2) 기능

  (1) 펌프의 자동기동 및 정지 : 압력챔버 및 압력스위치를 사용하여 압력챔버 내 수압의 변화를 감지하며 설정된 펌프의 기동, 정지점이 될 때 펌프를 자동으로 기동 및 정지시킨다 → 주펌프 ; 정지 해당 없음

  (2) 압력 변화의 완충작용 : 배관에 직접 압력 스위치를 달아도 펌프는 자동기동이 되나 이 경우 배관에는 순간적으로 압력 변화가 전달하여 기동 및 정지를 단속적으로 하게 된다. 따라서 압력 챔버를 사용하면 챔버 상부의 공기가 완충작용을 하여 공기의 압축 및 팽창으로 인하며 급격한 압력 변화를 방지하게 된다

  (3) 압력 연동에 따른 설비의 보호 : 압력 챔버로 인하며 펌프의 기동 시 챔버 상부의 공기가 완층 역할을 하게 되어 주변기기의 충격과 손상을 예방하게 된다

3) 압력 챔버의 Relie’valve 및 Safety valve