소방용 펌프는 화재 발생 시 생명과 재산을 보호하는 중요한 장비입니다. 특히, 성능이 뛰어난 펌프는 화재 초기에 신속하고 효과적으로 대응할 수 있기 때문에, 펌프의 성능을 주기적으로 점검하는 것이 매우 중요합니다. 이번 글에서는 소방용 펌프의 성능시험배관과 성능시험에 대해 알아보겠습니다.
2.5.6.1 성능시험배관은 펌프의 토출 측에 설치된 개폐밸브 이전에서 분기하여 직선으로 설치하고, 유량측정장치를 기준으로 전단 직관부에는 개폐밸브를 후단 직관부에는 유량조절밸브를 설치할 것. 이 경우 개폐밸브와 유량측정장치 사이의 직관부 거리 및 유량측정장치와 유량조절밸브 사이의 직관부 거리는 해당 유량측정장치 제조사의 설치사양에 따르고, 성능시험배관의 호칭지름은 유량측정장치의 호칭지름에 따른다.
2.5.6.2 유량측정장치는 펌프의 정격토출량의 175 % 이상 측정할 수 있는 성능이 있을 것
1.스프링클러설비용 펌프의 성능 이 항에는 스프링클러설비에 사용되는 펌프의 성능확보를 위하여 펌프의 성능조건 및 성능시험장치 등을 규정하고 한다.
2.펌프의성능(유량/양정) 곡선 펌프의토출 측밸브 등을 이용하여 토출량을 적게 하면 토출압력이 증가하고, 토출량을 크게 하면 토출압력이 낮아진다. 이와 같이 펌프의 토출량에 따른 토출 압력을 도식화하여 펌프의 성능을 나타낸 것을 펌프의 성능(유량 /양정) 곡선이라고 한다.
가.펌프의 체절압력 펌프토출 측의 개폐밸브를 닫은 상태에서 펌프를 운전하게 되면 펌프의 토출량은 0(영)이 되며 토출압력은 매우 높게 상승하게 되는데, 이때의 토출압력을 체절압력이라고 한다. 즉 펌프로부터의 송수가 차단되어 체절압력상태에서 펌프를 운전하는 것을 체절운전이라고 한다. 나.펌프의 정격토출압력 펌프 제작 시 펌프의 명판에 표시되는 토출압력을 말한다. 펌프의 명판에 표시된 최적의 운전조건에서 운전하는 것을 정격부하운전이라고 하며, 정격토출량에서의펌프의토출측압력을 정격토출압력이라고 한다. 다.펌프의 정격토출량 펌프 제작 시 펌프의 명판에 표시되는 토출량을 말한다. 펌프의 명판에표시된최적의 운전조건에서 운전하는 것을 정격부하운전이라고 하며, 정격토출 압력에서의 펌프의 토출량을정격토출량이라고한다. 라.펌프의 성능 펌프의 성능은 체절운전 시에도 체절운전압력이 정격토출압력의 140%를 넘지 아니하고, 정격토출량의 150% (최대운전점)로 운전할 시 토출압력이 정격 토출압력의 65% 이상이 되어야 한다. 즉 3점(체절운점점, 정격운전점, 최대운 전점)에서의 성능기준을 제시하여부하(유량)변동에따라, 압력이 급격하게 상승하거나 감소하지 않도록 한 것이다. 일반급수펌프의 경우에는 90～ 110% 사이에서 항상 운전되므로 체절운전점이나 최대운전점에 대한 기준이 필요하지 않다.
3.펌프의 성능시험배관 설치 스프링클러 설비에 사용되는 주 펌프는평상 시에는운전되지 않고 예비 운전 상태로 있기 때문에 화재 시에 즉각 정상적으로 작동할 수 있는지 여부를 정기적인 점검을 통하여 확인하여야 한다. 또한 정기적인 점검 시 펌프의 성능이 유지 관리되는 지를 확인할 수 있도록 성능시험배관을 설치하여야 한다. 성능시험배관 은 펌프토출 측상부에 설치된 개폐밸브 이전에서 분기하여 성능시험 중에 물을 방출할 수 있도록 배관의 끝단은 배수구 또는 소화수조로 연결한다. 성능시험배관의 길이(직관부, 낙차, 유량계를 통한 마찰손실 및 배관부속의 등가길이를 포함)가 30.5m를 초과하는 경우에는 성능시험배관의 구경을 1단계 증가시켜야 한다.( NFPA 20-2019, 4.22.2.5 참조)
4.유량측정장치(유량계)의 설치 성능시험배관은 펌프의토출 측에설치된 개폐밸브 이전에서 분기하여 설치하며유량측정장치를 기준으로 전단 직관부에개폐표시형밸브를설치하고 후단 직 관부에는 유량조절용개폐표시형밸브를설치한다. 전단에는 게이트밸브를 후단에 는 글로브밸브를 일반적으로 설치하고 있으며 유량계에서 정확한 유량측정이 가 능한 밸브종류를 선택하여 설치해야 하며, 밸브의 종류는 유량계 제조사에서제시하는시방 등을 확인하여 설치한다.유량측정장치를 설치하는 배관에는 유량측정 장치를 기준으로 전단부와 후단부에 직관부를 두도록 하고 있으며 이는 유량측 정장치에서 물의 흐름이 요동치지 않는 층류를 형성하여 정확한 유량을 측정할 수 있도록 하기 위함이다. 유량측정장치의 전단 직관부와 후단 직관부의 길이는 유량측정장치의 제조업체에 따라 각기 다르나 일반적으로 전단 직관부의 길이는 성능시험배관 구경의 8배 이상 후단 직관부의 길이는 성능시험배관구경의 5배 이 상이 권장되고 있다. 유량측정장치는 성능이 인정된 제품으로서 유량계의 유량 측정범위는0 ～ 펌프정격 토출량의 175% 이상까지 측정할 수 있어야 한다.
5.소화펌프의 성능시험 절차 1) 수조에는 물이 충분한지 확인한다. 2) 흡입배관의 스트레이너를 해체하여 여과망에 이물질이 끼지 않았는지 확인한다. 3)흡입 측및토출 측의압력계는 Calibration(계측기조정) 된 것으로 교체한다. 4) 시험 전에 펌프를 잠시동안 공회전시켜서 펌프와 전동기의 회전방향이 맞는지 확인한다. 회전방향이 맞지 않으면 결선이 잘못된 것으로 펌프의 성능을 기대할 수 없다. 5) 펌프의 기동스위치를 수동조작 모드로 변환한다. 6) 펌프의토출 측밸브를 폐쇄시킨다. 7) 성능시험배관의 유량계 앞부분의 밸브를 개방하고 유량계 뒷부분의 밸브를 폐쇄한다. 8) 제어반의 수동기동스위치를 조작하여 펌프를기동한다. 9)흡입 측및토출 측의압력계 눈금을 읽어 체절운전압력을 기록한다. 이때타코메터를사용하여 구동장치의 회전수, 전류계를 사용하여 전류를 측정한다. 10) 유량계의 눈금이 정격토출량의 50%를 나타낼 때까지 성능시험배관의 유량 계 뒷부분의 밸브를 개방한다. 11)흡입 측및토출 측의압력계 눈금을 읽어 정격토출량의 50%에서의 압력을 기록한다. 이때타코메터를사용하여 구동장치의 회전수, 전류계를 사용하여 전류를 측정한다. 12) 유량계의 눈금이 정격토출량을 나타낼 때까지 성능시험배관의 유량계 뒷부분의 밸브를 더 개방한다. 13)흡입 측및토출 측의압력계 눈금을 읽어 정격토출량에서의 압력을 기록한다. 이때타코메터를사용하여 구동장치의 회전수, 전류계를 사용하여전류를측정한다. 14) 유량계의 눈금이 정격토출량의 125%를 나타낼 때까지 성능시험배관의 유량 계 뒷부분의 밸브를 개방한다. 15)흡입 측및토출 측의압력계 눈금을 읽어 정격토출량의 125%에서의 압력을 기록한다. 이때타코메터를사용하여 구동장치의 회전수, 전류계를 사용하여 전류를 측정한다. 16) 유량계의 눈금이 정격토출량의 150%를 나타낼 때까지 성능시험배관의 유량 계 뒷부분의 밸브를 개방한다. 17)흡입 측및토출 측의압력계 눈금을 읽어 정격토출량의 150%에서의 압력을 기록한다. 이때타코메터를사용하여 구동장치의 회전수, 전류계를 사용하여 전류를 측정한다. 18) 펌프는 최소 30분간 운전 후 정지시킨다. 19) 성능시험배관의 모든 밸브를 폐쇄하고,토출 측배관의 개폐밸브를개방한다. 20) 펌프의 기동스위치를 자동 모드로 변환한다. 21) 측정된 유량과 압력을 펌프의 성능곡선 상에 그려서 원래의 성능곡선 또는 전에 측정한 성능곡선과 비교, 검토한다.
릴리프밸브 설치 조건
2.5.7 가압송수장치의 체절운전 시 수온의 상승을 방지하기 위하여 체크밸브와 펌프사이에서 분기한 구경 20 ㎜ 이상의 배관에 체절압력 미만에서 개방되는 릴리프밸브를 설치해야 한다.
1.펌프 보호용 릴리프밸브 설치 이 항은 스프링클러설비에 사용되는 릴리프밸브의 설치에 관한 사항을 규정하고 있다.
2.펌프의 체절운전 방지 펌프로부터의 송수가 차단되어 토출량이 0인 상태에서 펌프를 운전하는 것을 체절운전이라고 한다. 펌프가 체절운전을 계속하게 되면 전동기의 출력이 열에너지로 바뀌어 펌프가 과열로 파손되게 된다. 이와 같이 체절운전으로 인한 펌프의 파손을 방지하기 위하여 펌프 토출량의 일부를 외부로 토출 한다.
3.릴리프밸브 설치 펌프가 장시간에 걸쳐 체절운전을 계속하면 임펠러실(impeller casing) 내의 수온이 상승한다. 이것이 장시간이 경과되면 그랜드패킹이 소손되는 등 펌프의 기능에 장애가발생될수 있다. 그러나 이러한 현상은 펌프에서 매우 적은 양의 토출유량만 유지하더라도 일어나지 않는다. 따라서 이를 방지하기 위하여 토출량의 일부를 릴리프밸브를 통하여 외부로 방출한다. 수온이상승하는것을 방지한다. 릴리프밸브는 체절압력 미만의 압력에서 개방되어야 한다. 펌프출구 측의밸브를 폐쇄한 상태에서 펌프를 수동기동하면 바로 체절운전 상태가 되므로 릴리프밸브가 열려 소량의 물이라도 흘러나와야 한다. 만일 릴리프밸브가 열리지 않아 물이 나오지 않으면 릴리프밸브 상단의 개방압력 조절나사를 돌려 “체절운전 미만”의 압력에서 개방되도록 조정하여야 한다.
4.릴리프밸브의 압력설정 펌프의토출 측밸브 및 릴리프밸브를 전부 잠근 상태에서 펌프를 운전하여 펌프의 체절운전압력을 먼저 확인한다.그 다음릴리프밸브를 약간씩 개방하면서 릴리프밸브를 통하여 물이 방출되도록 하면서 압력을 설정한다. 릴리프밸브의 설정압력은 스프링클러설비배관계통의 최대사용압력 이내로 펌프의 체절압력미만으로 한다.
5.제품성능기준 「소방시설 설치유지 및 안전관리에 관한 법률」 제39조 및「소방용 밸브의성능 인증 및 제품검사의 기술기준」(소방청고시 제2018-25호)에 적합한 제품을사용하여야한다.
