기동용수압개폐장치인 압력챔버

압력챔버의 구성과 용적

가. 압력챔버(Pressure Chamber)의 구성

기동용수압개폐장치로 주로 사용되는 압력챔버는 펌프의 기동과 밀접한 관계가 있으므로 구성 상태를 알고 있어야 한다. 압력챔버의 상단에는 안전밸브와 압력스위치가 있고 하부에는 배수밸브가 설치되어 있다. 압력챔버 내부에는 물이 약 90% 정도 들어있으며 상부에는 공기가 들어있다. 압력챔버의 배관은 옥내소화전설비의 펌프 토출측 주배관에 연결하여 주배관의 압력을 감지하도록 설치하다.

 

나. 압력챔버의 용적은 100ℓ 이상의 것으로 한다.

 

압력챔버의 용적

기동용수압개폐장치로 압력챔버를 사용하는 경우 압력챔버는 100ℓ 이상의 것이어야 한다. 압력챔버 탱크의 용량에 따라 100ℓ와 200ℓ가 있고, 사용압력에 따라 1Mpa(10kg/㎠)과 2Mpa(20kg/㎠)이 있다. 사용압력은 펌프의 체절압력과 관련이 있으므로 펌프의 체절압력 이상의 것을 설치하여야 한다. 또한 기동용수압개폐장치는 형식승인 및 제품검사의 기술기준에 적합한 것을 사용하여야 한다.

 

기동용수압개폐장치인 압력챔버

압력챔버 상단에 공기가 들어있는 이유(압력챔버의 역할)

가. 쿠션 역할(완충 작용)

압축되지 않는 물과 달리 공기는 압축되는 기체이다. 그래서 압력이 가해지는 경우 일정 공간에서 압축되면서 압력을 상쇄시켜주는 완충 작용을 한다. 펌프가 기동할 때 순간적으로 높은 압력이 주배관에 가해지는데 주배관과 연결된 압력챔버 역시 동일한 압력을 전달 받는다. 이 압력을 공기가 약화시켜주는 역할을 한다. 이것이 압력챔버의 주요 역할이다. 이러한 쿠션 역할이 잘 수행되지 못하면 아래의 문제점이 발생한다.

 

나. 배관 및 부속장치의 파손방지

펌프가 작동하면 주배관 및 압력챔버 그리고 압력스위치에 직접적인 압력이 전달된다. 주배관에는 수격방지장치가 있어 압력을 상쇄시켜주지만, 압력챔버 상단에 공기가 없으면 압력챔버와 압력스위치는 펌프의 기동에 따른 수격을 고스란히 받게 된다. 그러면 압력스위치의 고장과 파손을 초래하게 되며, 압력챔버로 연결되는 배관과 부속장치 그리고 압력챔버 자체의 안전에도 영향을 미친다.

 

 

다. 펌프의 단속운전 예방

① 압력스위치의 민감한 작동

압력스위치(Pressure Controller)는 압력챔버 상단에 있는 공기가 압축되면서 전달하는 압력을 스프링등을 통해 감지하는 것이다. 그런데 압력챔버 상단에 압축 기능이 있는 공기가 없으면 비 압축성 유체인 물이 전달하는 압력을 직접적으로 감지하기 때문에, 작은 압력 변화에도 압력스위치는 민감하게 반응하게 된다.

② 펌프의 단속운전이 발생하는 과정

주배관 내부의 압력이 떨어짐을 감지하여 펌프가 기동하게 된다. 그런데 펌프가 기동하자마자 큰 압력이 형성되어 압력스위치에는 곧바로 정지점을 상회하는 압력이 전달되게 되어 펌프는 정지하게 된다. 그러나 잠시 후 아직 완충되지 않은 주배관의 압력 때문에 다시 펌프가 기동해야 하는 헌팅현상(Hunting Effect)이 발생한다.

③ 단속운전이 발생하면

이는 펌프의 단속운전, 즉 펌프의 기동과 정지를 계속 반복하게 하는 악영향을 미친다. 단속운전은 펌프 자체에 악영향을 미치기도 하지만, 순간적인 기동압력의 반복적인 전달은 배관과 부속기기류 그리고 압력챔버에도 수격 영향을 미친다. 이러한 현상을 예방하기 위해 주펌프와 예비펌프는 일단 기동하면 자동으로 정지하지 못하도록 규정하고 있는 것이다.

 

펌프가 단속운전이 발생하는 이유 중 하나

안전밸브가 설치되어 있는데도 공기가 없으면 문제가 발생하는 이유

가. 압력챔버 상단에 설치된 안전밸브(Safety Valve)

압력챔버 상단에는 Safety Valve라고 하는 안전밸브가 설치되어 있다. 압력챔버에 순간적으로 과도한 발생했을 때 압력을 배출해 줌으로서 압력챔버와 압력스위치 등의 파손을 막기 위해 설치하는 것이다. 이렇게 안전밸브가 설치되어 있음에도 압력챔버 상단에 공기가 없으면 문제가 발생한다고 한다. 그 이유가 무엇일까?

 

나. 안전밸브는 공기를 위해 설치된 것이다.

우리는 안전밸브(Safety Valve)와 릴리프밸브(Relief Valve)를 동일한 것으로 생각하기 때문에 문제점을 인식하지 못하는 것이다. 사실 두 밸브 모두 설정압력 이상이 되면 개방되도록 하여 과도한 압력을 배출시켜줌으로써 기기의 안전을 지켜주는 역할을 한다. 그러나 안전밸브는 기체에 적용하는 것이고, 릴리프밸브는 액체에 적용하는 차이가 있다. 따라서 압력챔버 상부에 공기가 없으면 안전밸브도 압력 해소 역할을 하지 못하기 때문에, 압력챔버와 부속 기기에 충격을 주게 되는 것이다.

 

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