소방 펌프의 이상현상 (맥동현상, 수격현상, 공동현상)

소방펌프의 이상현상은 매년 기사문제에 나오는 문제들이다.

 

하나하나씩 알아보자

 

1. 맥동현상(surging)

맥동현상은 펌프를 운전 할 때 송출압력과 송출유량이 주기적으로 변동하여, 입구나 출구에 설치된 진공계나 압력계의 지침이 심하게 흔들리는 현상이다.

발생원인

1. 펌프를의 특성곡선이 우상향 곡선일 경우 운전점이 그 정상부에 위치할 때
2. 배관 도중에 수조가 있을 때
3. 배관 중에 기체 상태의 부분이 있는 경우
4. 유량 조절 밸브가 탱크의 이후에 있을 때
5. 소화용수의 공급이 원활하지 않은 경우

방지대책

1. H-Q 의 작동곡선이 우하향 곡선 특성을 가지고 있는 펌프나 팬을 사용하고 운전할 것,
2. 바이패스관을 사용하여 운전점이 서징 범위를 벗어난 상태에서 운전하여 토출측 압력과 우량을 조절할 수 있을 것
3. 회전차나 안내깃의 치수 및 형상을 바꾸어 서징이 발생하지 않는 특성으로 할것,
4. 펌프의 토출측 직후에 유량조절밸브를 설치할 것
5. 배관 중 공기가 생기지 않도록 할것

2. 공동현상(cavitation)

물속에 공기 기포가 발생하는 것, 즉 액체가 빠른 속도로 운동 할 때, 액체의 압력이 증가압 이하로 낮아져서 액체 내에 증기 기포가 발생하는 현상을 의미한다.

발생원인

1. 펌프보다 수원이 낮아 흡입수두가 클 때
2. 펌프의 임팰러 회전수가 클 때
3. 흡입배관의 유속이 빠를때
4. 펌프의 흡입관경이 작을 때
5. 흡입측 배관의 마찰손실이 클 때
6. 수온이 높을 때

방지대책

1. 펌프의 설치높이를 낮춘다. 펌프의 설치높이가 낮아지면 흡입양정이 줄어들고, 가용유효흡입수두 가 증가하여 공동현상을 피할 수 있다.
2. 펌프의 회전수를 감소시킨다. 회전수가 감소하면 흡입 비속도 ㄹ는 낮아지고, 공동현상이 방지된다.
3. 단흡입 펌프보다 양흡입 펌프를 사용하면 공동현상이 방지된다.
4. 흡입관의 손실수두를 줄여야 한다. 관지름을 키워 유속을 낮게 유지하고 펌프 주변에 불필요한 사용을 최소화 한다.
5. 실양정이 크게 변동하여 송출량이 과다해지는 경우에는 토출밸브를 조절한다.

3. 수격현상 (water hammer)

수격현상은 관내를 흐르는 유체에 의해 순간적으로 발생하는 충격으로, 움직이는 유체가 갑자기 속도나 방향을 바꾸는 상황에서 발생하는 압력의 급변(급등)이나 파동을 이야기한다.

 

발생원인

1. 밸브의 갑작스러운 개폐 : 수격현상의 가장 일반적인 원인은 관(파이프)을 흐르는 물의 속도를 변화시키고 이로 인해 압력파를 일으킬 수 있는 밸브의 급격한 닫힘 또는 개방이다.
2. ​펌프 고장 : 펌프가 갑자기 시동이 걸리거나 멈추면 이로 인해 물의 속도가 급격히 변화하게 되어 수격현상이 발생할 수 있다.
3. 흐름 방향의 빠른 변화 : 가정이나 산업현장에서 자주 발생하는 수격현상의 원인 중 하나인데요, 파이프에서 방향을 바꾸기 위해 사용하는 티(Tee)의 잘못된 사용 배관 설계의 오류로 인해 유체의 급격한 방향 변화도 원인이 될 수 있다.
4. 온도 변화 : 일반적이진 않지만 유체의 급격한 온도 변화 또한 수격현상으로 이어질 수 있습니다. 물의 온도가 갑자기 변하면 이로 인해 증기압이 변화하며, 여기서 발생한 공기가 수격현상을 초래하기도 한다

방지대책

1. 펌프 성능곡선이 우하향 구배를 갖는 특성의 펌프를 사용한다.
2. 감압밸브를 사용한다.
3. 바이패스관을 사용하여 운전점의 펌프의 HP 곡선이우하향 구배 특성 범위내에 있게한다.
4. 에어챔버나 워터타워를 사용한다.

 

펌프의 맥동현상, 공동현상, 수격현상은 비슷하면서도 이렇게 다르다.

 

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