소방펌프의 특성
(1) 소방펌프의 조건 : NFTC 102(이하 동일) 2.1.1
옥내소화전설비의 경우 펌프 정격토출량은 최대로 소화전 2개(층별)의 소요방사량이며, 스프링클러설비의 경우 정격토출량은 기준개수의 헤드 소요방사량이 된다. 따라서 펌프동작시 최소 방사유량은 소화전 1개(또는 헤드 1개)의 방사량부터 정격토출량을 초과하여 방사되는 경우 등 여러 가지 상황이 발생할 수 있다.
일반 공업용 펌프와 달리 이와 같이 소화설비용 펌프는 방사량이 매우 가변적이므로, 정격토출량에서는 규정방사압을 유지하여야 하면서 방사량이 정격점보다 지나치게 작을 경우와 방사량이 정격점을 초과할 경우 양정의 급격한 상승이나 하강이 되는 것을 방지하여야 한다.
따라서 NFTC 102의 조건은 소방펌프의 경우 다양한 유량변동에 따라, 압력이 급격하게 상승하거나, 감소하지 않도록 요구한 것으로 이러한 상황 때문에 소방펌프는 별도의 특성이 필요하다.
이에 비해 일반펌프의 경우에는 정격점 전후의 90%~110% 사이에서 항상 운전이 되므로 체절운전이나 과부하운전에 대해 별도의 특성을 요구하지 않는다.
(2) 소방펌프의 특성(Characteristic)
소방펌프는 다음과 같은 별도의 특성을 요구하며 이를 그래프 화하여 펌프의 토출량과 양정과의 변화를 나타낸 곡선을 펌프의 특성공선 (일명 성능곡선)이라 한다.
1) 펌프의 특성곡선
- 체절양정(Shut off head)은 정격양정(Rated head)의 140%를 초과하지 않아야 한다.
- 정격토출량(Rated Capacity)의 150%를 방사하여도 토출압력은 정격양정의 65% 이상이 되어야 한다.
2) 체절운전
펌프의 토출 측 밸브를 잠그고 펌프를 가동하는 무부하 운전상태를 체절운전이라고 하며 이 경우에는 압력 및 수온이 상승하고 펌프가 공회전하게 된다. 이러한 체절운전 시의 압력은 펌프가 발생하는 상한압이 되며 이를 체절압력(수두는 체절양정)이라 하며 MFPA Code에서는 Churn Pressure라 한다.
체절이란 일본식 한자 표현으로 전부 닫혀 있다는 뜻으로 밸브를 전부 잠그고 시험한다는 의미이다. 체절운전 시는 소방펌프의 경우 NFPA에서 정격토출방의 최소 101%에서 최대 140% 이하가 되어야 한다. 이는 토출유량이 0이므로 배관 내 압력이 급격히 상승하는 것을 방지하기 위한 조치이다.
옥내소화전설비에서 체절운전 시에는 압력이 급격히 상승하므로 배관이나 부속류의 안전을 위하여 펌프의 토출 측에 릴리프밸브를 설치하여, 체절압력 직전에 개방하도록 하여, 토출 측의 사용압력(Working Pressure)을 옥내소화전설비의 최대 발생압력인 체절압력 이하가 되게 하여야 한다.
3) 과부하운전
정격토출량의 1.5배를 방사하는 과부하운전의 경우 과부하운전점에서의 펌프압력은 정격압력의 65% 이상이 되어야 한다. 체절운전이나 과부하운전에서의 유량과 압력은 성능시험배관을 이용하여 측정하며 이 경우 압력은 펌프 토출 측의 체크밸브 하단에 설치된 압력계로 확인하며, 유량은 성능시험배관에 부착된 유량계를 이용하여 확인하도록 한다.
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