| | | 소방관련 법규 | | |
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| 작성자 : 관리자
파일첨부 : 20150921035314.jpg |
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| 가압송수장치의 양정계산 |
• 가압송수장치의 양정 계산
(1) 고가수조을 이용한 가압송수방식의 낙차는 다음과 같이 산정하여 계산한다.
H = h₁ + h₂ + 17 m
H : 필요한 낙차 (m)
h₁: 소방용호스 마찰손실 수두 (m)
h₂: 배관 및 밸브류의 마찰손실 수두 (m)
17 m : 노즐선단의 방수압력환산 수두
( 0.1 ㎫ = 10m )
고가수조에는 수위계, 급수관, 배수관, 오버플로우관, 감수경보장치 및 맨홀 등을 설치하여야 한다. 또한 고가수조로부터 최상층 부분의 방수구까지는 최소한 17m 이상의 낙차를 확보하여야 한다.
(1) 압력수조는 소화용수를 저장한 탱크 내부에 압축공기를 채워, 가압 송수하는 방식을 말한다. 이 방식은 압력수조가 압력을 충분히 견딜 수 있을 만큼 충분한 강도로 제작되어야 하므로, 설치비용이 많이 들어가는 단점이 있으나, 고가수조와 마찬가지로 압축공기가 정상적으로 채워져 있을 경우에는, 별도의 동력이 없어도 충분한 가압송수가 가능하다는 장점이 있다. 수조의 용량은 압력수조의 부피의 2/3이하로 하여야 한다.
(2) 압력수조에 의한 가압송수장치에서 압력수조에 충전하여야 할 압력은 다음의 계산식에 의하여 산정한다.
P = p₁+ p₂ + p₃ + 1.7 ( ㎏/㎠)
P : 압력수조에 필요한 압력(㎏/㎠)
p₁ : 소방용 호스의 마찰손실 수두압(㎏/㎠)
p₂ : 배관 및 부속밸브류 마찰손실 수두압(㎏/㎠)
p₃ : 낙차의 환산수두압(㎏/㎠)
1.7 (㎏/㎠) : 옥내소화전 노즐선단의 방수압력
압력수조에는 수위계, 배수관, 급수관, 급기관, 맨홀, 압력계, 안전장치 및 자동식 에어콤프레샤(공기압축기) 등을 설치하여야 한다.
(3) 펌프에 의한 가압송수장치
H = h₁ + h₂ + h₃ + 17 m
H : 전양정(m)
h₁ : 소방용호스의 마찰손실 수두(m)
h₂ : 배관 및 밸브류의 마찰손실 수두(m)
h₃ : 낙차(m)
17m : 옥내소화전 노즐선단의 방수압력 환산수두(m)
물이 배관 내를 흐르면 마찰에 의하여 압력 강하가 일어나며 이때 발생하는 손실을 수두(Head)로 나타낸 것으로 이는 관경, 유량 및 관의 상태에 따라 다르다. 일반적으로 마찰손실을 구하는 이론식은 여러 방법이 있으나 소화설비에서는 Hazen &Williams의 공식을 사용한다.
• 양정계산의 예(例) http://blog.naver.com/lgs5976
(그림 1) 옥내소화전설비의 양정계산 例
펌프에의한 가압송수장치의 양정계산 예를 들어보면,
윗식 H = h₁ + h₂ + h3 + 17m에서
① h₁(호스 마찰손실 수두) - <표 - 6 >참조
(15m × 2본)× 12/100 = 3.6m
② h₂(배관 및 관부속품 마찰손실수두)-<표-7>,<표-8>참조
㉠ 40A 배관
▷ 직관 길이 : 1.5m + 0.5m + 40m = 42m
▷ 관부속품 상당관 길이
- 앵글밸브(1개) : 6.5m × 1개 = 6.5m
- 엘보(90°- 2개) : 1.5m × 2개 = 3m
▷ 40A 배관 전체 길이 : 42m + 6.5m + 3m = 51.5m
∴ 51.5 × 13.32/100 = 6.86m
㉡ 50A 배관
▷ 직관 길이 : 40m
▷ 관부속품 상당관 길이
- T(티이 직류 - 1개) : 0.6m × 1개 = 0.6m
▷ 50A 배관 전체 길이 : 40m + 0.6m = 40.6m
∴ 40.6m × 14.9/100 = 6.05m
㉢ 65A 배관
▷ 직관 길이 : 1.5m + 15m + 3m + 5m = 24.5m
▷ 관부속품 상당관 길이
- T(티이 직류 - 4개) : 0.75m × 4개 = 3m
- 엘보(90°- 2개) : 2.4m × 2개 = 4.8m
- 게이트밸브(1개) : 0.48m × 1개 = 0.48m
- 체크밸브(1개) : 10.2m × 1개 = 10.2m
- 후드밸브(1개) : 10.2m × 1개 = 10.2m
▷ 65A배관 전체길이 : 24.5m+3m+4.8m+0.48m+10.2m+10.2m=53.18m
∴ 53.18m ×9.34/100 = 5.06m
그러므로 h₂= ㉠ + ㉡ + ㉢
h₂= 6.86m + 6.05m + 5.06m = 17.97m
③ h3 (낙차: 후드밸브에서 최상층 방수구까지의 수직 높이)
h3 = 1.5m + 15m + 5m = 21.5m
따라서 전양정(H) = ① + ② + ③ + 17m 이므로
= 3.6m+17.97m+21.5m+17m = 60.07m 이다.
<표-6> 소방용 호스의 마찰손실수두(호스 100m당)
<표- 7> 직관의 마찰손실수두 (관길이 100m 당)
1) 관 부속 및 밸브류의 마찰손실
배관의 각종 관 부속 및 밸브류는 배관 마찰손실과 같은 방법으로 구할 수 없으며 보통 부속류 등의 손실을 측정된 손실수두를 배관의 등가길이로 환산하여 적용한다. 즉 각종 밸브 및 부속류를 등가 길이의 직관으로 환산한 것이다.
2) 관이음재료 : 강관의 경우 이음쇠로 다음의 종류가 있다.
- 관의 방향을 변경시키는 이음쇠 : 엘보(Elbow),밴드(Bend)
- 관을 분기시키는데 사용하는 이음쇠 : 티(Tee), 크로스(Cross), 와이(Y)
- 관과 관 및 부속기기를 연결하는 이음쇠 : 소켓(Socket), 니플(Nipple), 유니온(Union)
- 지름이 다른 관을 서로 연결하는 이음쇠 : 이경소켓, 부싱(Bushing), 레듀셔(Reducer)
3) 밸브 : 유체의 유량, 흐름방향의 전환, 압력 등을 조정하는데 쓰인다.
슬루스(Sluice)밸브, 스톱(Stop)밸브, 체크(Check)밸브 등이 있다.
- 슬루스밸브 : 일명 게이트(Gate)밸브라 하며 대표적으로 O.S&Y밸브가 있다.
- 스톱(Stop) 밸브 : 글로브(Globe)밸브, 앵글(Angle)밸브가 있다.
- 체크(Check)밸브 : 스윙(Swing)타입, 스모렌스키(Smorensky) 타입이 있다.
- 펌프 흡입측 밸브 ; 버터플라이 밸브 이외의 개폐표시형 밸브로 할 것
<표 -8> 관이음쇠․밸브류 등의 마찰손실수두에 상당하는 직관길이(m)
이와 같은 각종 관이음쇠 및 밸브류의 마찰손실 설계시 국내에서는 표의 상당 직관장을 사용한다
(주) ① 이표의 엘보․티이는 나사접합의 관이음쇠에 적합하다.
② 이경소켓, 푸쉬는 대략 이 표의 45o 엘보와 같다. 다만, 호칭구경이 작은 쪽을
따른다.
③ 스윙체크밸브․후드밸브는 표의 앵글밸브와 같다.
④ 소화전은 그 구조․형상에 따라 표의 유사한 밸브와 같다.
⑤ 밴드는 표의 캬플링과 같다.
⑥ 유니온․후렌지․소켓은 손실수두가 근소하기 때문에 생략한다.
⑦ 자동경보밸브는 일반적으로 스윙체크밸브와 같다.
⑧ 포소화설비의 자동밸브는 일반적으로 볼밸브와 같다.
<표- 9> 관경과 유수량
사용관경 (mm) 관이 담당하는 허용유수량(ℓ/min)
40 130
50 260
65 390
80 520
100 650
2. 옥내소화전 가압펌프의 기동 정지점 설정 원칙
1) 배관 내에는 상시 자연압력+최소방수압 이상으로 가압되어 있어야 한다.
2) 화재 시 기동된 소화펌프는 정지되어서는 안된다.
3) 소화펌프의 정지는 수동이 원칙이며, 자동으로 할 경우에는 체절압력 직근 또는 릴리프밸브 작동점 직근에 정지점이 설정되어야 한다.
4) 충압펌프의 용량은 화재 시 예상되는 최소유량보다 커서는 안된다
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다. 옥내소화전 설치대상의 산정
1) 설치대상
소방시설설치유지 및 안전관리에 관한 법률시행령 [별표 4]에서 정하는 특정소방대상물이 옥내소화전설비의 설치대상이 된다.
2) 방수구의 설치제외
불연재료로 된 소방대상물 또는 그 부분으로서 다음 각 1에 해당하는 곳에는 옥내소화전 방수구를 설치하지 아니할 수 있다
가) 냉장창고의 냉장실 또는 냉동창고의 냉동실
나) 고온의 노가 설치된 장소 또는 물과 격렬하게 반응하는 물품의 저장 또는 취급 장소
다) 발전소․변전소 등으로서 전기시설이 설치된 장소
라) 식물원․수족관․목욕실․수영장(관람석 부분을 제외한다) 또는 그 밖의 이와 비슷한 장소
마) 야외음악당․야외극장 또는 그 밖의 이와 비슷한 장
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20) 펌프의 성능시험
가) 체절압력 운전시험
소화펌프의 토출측으로 물을 방수하지 않는 상태로 운전을 하면 토출측의 관로가 모두 폐쇄되어 있어 펌프는 물을 전혀 토출하지 못하고 공회전하게 된다. 이때의 운전상태를 체절운전 상태라 하며 펌프는 체절압력에 도달하게 된다.(이론적인 체절압력=펌프의 전양정÷100×1.4 이다)
(그림 1) 펌프의 성능시험 http://blog.naver.com/lgs5976
(1) 시험 방법[(그림 1) 참조]
① 펌프의 토출측 주 밸브 V1을 잠근다.
② 성능시험배관 상의 밸브V2, V3를 잠근다.(평상시 잠근 상태임)
③ 동력제어반(MCC판넬)에서 충압펌프의 운전선택스위치를 수동 또는 정지 위치로 한다.
④ 압력챔버의 배수밸브 V4를 개방하고 주 펌프가 기동되면 V4를 잠근다.
⑤ 릴리프밸브가 개방될 때의 압력을 압력계에서 읽고 그 값이 체절압력 미만인지 확인한다.
주) 체절운전시험시 펌프의 성능저하와 과부하에 의한 전동기의 소손을 방지하기 위하여 짧은 시간내에 행하고 점검후에는 밸브 및 동력제어반을 원상복구하여야 한다.
(2) 릴리프밸브 압력조정 방법
① 동력제어반에서 주펌프 및 충압펌프의 운전선택스위치를 수동의 위치로 한다.
② (그림 59)에서 주밸브 V1을 잠근다.
③ 성능시험배관상의 밸브 V2, V3를 개방한다.
④ 동력제어반에서 주펌프를 수동으로 기동시킨다.
⑤ 펌프가 기동되면 밸브 V2를 서서히 잠그면서 펌프 토출측의 압력계 지침이 체절압력 미만이 되도록 한다.
⑥ 릴리프밸브 캡을 열고 조정나사를 스패너로 반시계 방향으로 돌려서 순환배관으로 물이 흐르는 것이 확인되면 펌프를 수동으로 정지시킨다.
⑦ 성능시험배관의 밸브 V2, V3를 완전히 잠그고 주밸브 V1을 개방한다.
⑧ 동력제어반에서 충압펌프 및 주펌프의 운전선택스위치를 자동으로 한다.(설정 압력에 도달되면 펌프는 자동으로 정지한다.)
나) 유량측정 시험
① (그림 59)에서 펌프 토출측 주밸브 V1을 잠근다.
② 성능시험배관상의 밸브 V2를 완전 개방한다.
③ 동력제어반에서 충압펌프 운전선택스위치를 수동 또는 정지위치로 한다.
④ 압력챔버의 배수밸브 V4를 개방하고 주펌프가 기동되면 V4를 잠근다.
⑤ 성능시험배관의 유량조절밸브 V3를 서서히 개방하여 유량계를 통과하는 유량이 정격토출유량(펌프 사양에 명시)이 되도록 조정한다. 정격토출유량이 되었을 때 펌프 토출측 압력계을 읽어 정격토출압력(펌프 사양에 명시된 전양정÷10의 값)이상인지 확인한다.
⑥ 성능시험배관의 유량조절밸브 V3를 조금 더 개방하여 유량계를 통과하는 유량이 정격토출유량의 150%가 되도록 조정한다.(ex : 펌프토출유량이 400lpm인 경우, 400×1.5=600lpm임) 이때 펌프 토출측압력계의 확인된 압력은 정격토출압력의 65%이상이어야 한다.
(ex :전양정이 60m인 펌프의 경우 60m÷100×0.65=0.39㎫ 이상이어야 함)
⑦ 펌프토출측 주밸브 V1을 개방하고, 성능시험배관상의 밸브 V2, V3를 서서히 잠근다.(이때 수격작용이 발생하지 않토록 주의)
⑧ 주펌프는 설정압력에 도달되면 정지한다. 동력제어반에서 충압펌프운전 선택스위치를 자동으로 한다.
다) 이상의 성능검사를 통하여 펌프의 규정 값 이상의 성능이 나오는지 확인하여 합격여부를 판단한다. 이후 매주 무부하 시험을 별도로 10분정도 해야 한다. 물론 이 때는 릴리프밸브로부터 유수가 있는 상태이어야 하며, 매년마다 정격토출시험, 최대부하시험을 별도로 하여야 하고, 운전시간은 1시간 30분 동안 지속적으로 운전하면서 관찰하여 야 한다. 정기적인 펌프의 시운전이 없을 경우 장시간 축이 회전하지 않은 채로 방치되어 고착될 우려가 많아 나중에는 운전이 불가능해질 우려가 많기 때문에 무엇보다도 정기적인 점검이 매우 중요하다.
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2) 펌프의 동력전달 장치점검
a. 펌프의 동력전달 장치점검
펌프는 스스로 기능을 발휘할 수 없으므로 전동기나 내연기관과 축으로 연결되어 원동기로부터 동력을 전달받는다.
충압펌프 등은 예외일 수 있으나 주펌프 등은 연결축 사이에 완충작용을 위해 고무패킹을 사이에 끼우게 되는데 전동기 등의 rpm(분당회전수)은 1,800회전 이상이므로 약간의 이격만 생겨도 쉽게 마모된다.
그 결과 연결축이 부러지거나 정상적인 rpm을 확보할 수 없게 되므로 수시 펌프와 전동기의 연결축에 설치된 패킹을 확인, 교체해주어야 한다.
b. 펌프설치시 주의사항
수평회전축의 펌프축은 전동기의 회전축과 연결시 상호 정확하게 직선이 되도록 정밀한 검사를 한다. 회전축의 설치 상태가 육안으로 대강 확인하여 약간의 편차라도 있는 경우 펌프의 송출 효율 저하를 초래하기도 하며, 무엇보다 펌프의 그랜드패킹에 사용된 씰의 빠른 마모를 일으키게 되어 펌프의 누설을 초래한다.
폭우시 상시 침수가 우려되는 지역 등은 펌프가 설치되는 기계실이나 지하가 아닌 지상층이나 옥상에 설치하는 것이 바람직하다.
3) 방수압력의 측정 방법
옥내소화전이 가장 많이 설치되어 있는 층에서 5개 이상 설치되었을 때는 5개를, 5개미만 설치되었을 때는 실제 설치된 갯수를 동시에 개방시켜 놓고 호스를 통과한 노즐선단에서 압력측정을 하고, 최상층부분의 소화전설치 갯수를 동시에 개방하여 같은 방법으로 방수압을 측정하였을 때 각각의 소화전에서 0.17㎫의 압력으로 130ℓ/min의 토출량 이상이 계측되어야 한다.
수압측정은 피토(pitot) 게이지를 사용하는데 (그림 60)과 같이 노즐선단에서 노즐구경의 0.5배 떨어진 부분에 피토우관 입구를 수류의 중심선과 일치하도록 대면, 실제 방출압이 게이지상에 지시침에 의해서 계기된다.
방출구의 구경과 방수압을 알게되면 유량산출식 (Q=0.653×D₂ ×)에 의하여 산정이 되는데 위 산출식은 노즐의 유량뿐만 아니라 배관의 유량산출에 공용된다. 현장에서 방수압과 노즐구경이 측정되면 <표-10>을 활용하여 즉석에서 유량을 산정 확인할 수 있다.
(그림 60) pitot gage에 의한 수압측정
<표-10> 노즐의 방수량 환산표 (ℓ/min)
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펌프의 체크기능 확인 방법(후드밸브, 스모렌스키체크밸브)
① 물올림관의 물올림밸브를 폐쇄한다.(고가수조인경우 흡입측밸브 폐쇄)
② 펌프를 정지시킨다.
③ 펌프의 물올림컵을 서서히 열어본다.
④ 물올림컵의 수위상태를 확인한다. 정상일 경우 수위변화가 없다.
․물올림컵에서 물이 솟구치면 스모렌스키체크밸브에 이상이 있는 것이고
․물이 빨리 들어가면 후드밸브에 이상이 있어 체크기능을 하지 못하는 것이다.
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5) 수조 및 물올림장치 감수경보장치 기능 확인 방법
① 공급배관상의 밸브를 폐쇄한다.
․수조인 경우 수조에 급수되는 밸브 폐쇄
․물올림장치인 경우 자동급수밸브 폐쇄
② 배수밸브 개방
③ 수조내의 수위가 1/2이상 저수위로 될 경우 경보음 확인
④ 복구
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6) 옥내소화설비 점검 요약
① 제1단계 : 제어반 확인
․수신기에서 이상 표시등이 점등되어 있지 않아야 한다.
․저수위감시등/압력스위치감시등/화재표시등
․자동기동방식인 경우 펌프의 기동상태는 자동상태로 되어 있어야 한다.
․전원은 공급된 상태이어야 하고 전원표시등(보통 녹색등)으로 확인한다.
② 제2단계 : 소화전 시험방수
․가장 멀고 높은 곳에 있는 소화전에서 수관을 연장하여 시험방수한다.
․시험방수시 펌프의 기동(자동 또는 수동)에 의해 방수압력 0.17㎫ 이상이 되는지 확인한다. (방수거리 대략 10미터)
․펌프의 작동은 수동으로 하는 대상물(학교, 공장, 아파트, 종교시설, 전시시설, 창고, 업무시설)에서는 함에 기동스위치를 눌러 기동하고 그 외 장소는 모두 자동으로 기동된다.
․방수압력은 피토게이지 또는 방수압력측정기로 확인한다.
]
③ 제3단계 : 펌프가압송수장치 외관 및 기능점검
․배관 관부속품(밸브 압력계 등) 펌프에서 누수 및 부식 파손 등이 없는지 확인한다.
․펌프를 수동 및 자동으로 기동 시험을 한다.
․펌프성능시험을 통해 유량을 측정한다.
․체절운전을 통해 릴리프밸브가 체절압력미만에서 작동하는지 확인한다.
․물올림장치의 감수경보 기능을 확인한다.
․물올림컵을 통해 펌프토출측 체크밸브와 후드밸브의 누수를 확인한다.
④ 제4단계 : 수조의 확인
․유효수량이 확보되어 있는지, 수질은 깨끗한지 확인한다.
․보온조치는 적절하고 사다리, 조명장치, 맨홀, 감수경보장치, 청소구 등이 적절하게 설치되어 있는지 확인한다.
⑤ 제5단계 : 각 층별 소화전 확인한다.
․소화전의 함에는 표지(소화전)가 되어 있고 사용법이 부착되어 있는지 확인한다.
․함속에 40mm 이상의 관창 1개와 호스(유효하게 방수 가능한 수량)는 비치되어 있고 호스는 접는수관(아코디언식) 형태로 수납되어 있는지 확인
․소화전 표시등은 점등되어 있으며 기동표시등은 펌프 기동시 점등되는가
․소화전 주변에 상품진열 등 사용상 지장이 없는지 확인한다.
⑥ 제6단계 : 수평거리 확인
․소방대상물의 증축 등으로 인해 유효 반경(방수구에서 수평거리 25미터)이 확보되는지 확인한다.
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