JP2604030B2 - 消火系配管の腐食対策装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は消火系配管の腐食対策装置に関する。

（従来の技術） 原子力発電所等のプラントには、屋内消火栓設備・屋
外消火栓設備・泡消火設備・スプリンクラー設備等水を
使用する消火設備が多数設置されている。

これらの消火設備に使用する水を貯蔵する為に消火用
水タンクが設置され、消火設備に使用する水を加圧送水
する為に消火ポンプが設置される。

消火用水タンクには、そのドレン抜きの為のドレン配
管と止弁が設置されている。

消火用タンクと消火ポンプの吸込口は消火ポンプ吸込
配管により接続され、消火ポンプの吐出口と各消火設備
は消火ポンプ吐出配管により接続される。

消火ポンプ吐出配管の低位置には、そのドレン抜きの
為のドレン配管と止弁が設置されている。

なお消火ポンプ吐出配管の各消火設備直近には、各消
火設備で水を使用しない場合に水の流れを止める為に止
弁を設置する。

よって通常時、各消火設備では水を使用されていない
ことから、上記の止弁は閉止されており、水を加圧送水
する必要が無い為、消火ポンプは通常停止している。

原子力発電所等の場合建屋の階高が高い為、各消火設
備の設置位置および各消火設備に接続される消火ポンプ
吐出配管の布設位置は、消火ポンプおよび消火用タンク
の設置位置よりも高位となる為、消火ポンプ吐出配管の
消火ポンプ近傍には、消火ポンプ吐出配管内の水が静水
頭差により消火ポンプ側へ逆流しないよう消火ポンプ吐
出配管逆流防止弁を設置する。

しかし消火ポンプ吐出配管逆流防止弁を設置しても若
干の漏洩は有る為、消火ポンプ吐出配管はその高位の部
分から徐々に空状態となる。

一部の配管が空状態で消火ポンプを起動し消火設備を
使用するとエアーハンマー等が発生し、消火設備等の保
全上好ましくない。

よって消火ポンプ吐出配管を満水保管する為に圧力保
存ポンプを設置している。

圧力保持ポンプは、その吸込口と消火用タンクとの間
を圧力保持ポンプ吸込配管によって接続され、またその
吐出口と消火ポンプ吐出配管との間を圧力保持ポンプ吐
出配管によって接続されている。

更に圧力保持ポンプ吐出配管には、圧力保持ポンプ停
止時に消火ポンプ吐出配管側から水が逆流しないよう圧
力保持ポンプ吐出配管逆流防止弁を設置している。

この圧力保持ポンプを常時連続運転することにより、
消火ポンプ吐出配管を満水保管することが可能となる。

なお圧力保持ポンプは消火用水を送水することが目的
ではない為、その容量は小さい。

以上の通り圧力保持ポンプは常時連続運転している
が、その運転状態は締切運転に近く、摩擦熱により過熱
状態となり、機器、配管等に悪影響を与える恐れがあ
る。

この過熱状態を防止する為、圧力保持ポンプ吐出配管
から分既し消火用水タンクに接続するミニマムフロー配
管を設置し、圧力保持ポンプが締切運転とならないよう
にしている。

ここでミニマムフロー配管の摩擦損失水頭に比べ消火
ポンプ吐出配管の静水頭差が大きいと、圧力バランスに
より消火ポンプ吐出配管の高位置の部分は満水保管でき
ない為、ミニマムフロー配管にはオリフィス等を設置し
ミニマムフロー配管の摩擦損失水頭を十分大きくしてい
る。

このように構成することにより、原子力発電所等で火
災が発生した場合消火ポンプを起動しても、常時連続運
転していた圧力保持ポンプにより消火ポンプ吐出配管は
満水保管されている為、エアーハンマー等が発生するこ
となく消火設備からの消火用水の放水による消火活動が
行える。

（発明が解決しようとする課題） 従来の消火用水供給装置の大部分の配管内の水は、消
火設備からの消火用水の放水、消火ポンプ吐出配管の低
位置に設置されたドレン配管からのドレン抜き若しくは
消火用水タンクに設置されたドレン配管からのドレン抜
きを行なわなければ、水の流動および水の入れ替えは出
来ない構成となっている。

消火設備からの消火用水の放水は、火災時若しくは年
１回の定期点検時のみであり、またドレン抜きについて
も、火災に対する警戒体制としう点から頻繁には実施で
きない。

よって消火用水供給装置の大部分の配管の水は常時停
滞していることとなり、また消火用水として消火用水タ
ンクに供給される水は水道下・地下水等不純物を多量に
含んだものがほとんどであり、錆・バクテリア・水垢等
が発生しやすい状態にあった。

配管内の錆・水垢等は配管内面に付着し、水が流量可
能な配管内断面積を挟め、消火活動時に消火設備に必要
な消火用水の流量・圧力が供給不可能となる恐れがあっ
た。

また発生したバクテリアの中でもニトロバクターとい
う種類等は配管腐食の原因となり、配管内面に付着した
錆・水垢等の中で繁殖し、配管腐食の結果配管に穴が空
いて設備の健全性が保てなくなる恐れが有った。

これらの問題点の主な原因は、消火用水供給装置に使
用する水が不純物を多量に含んでいる点に有る。

そこで本発明の目的は、消火用水供給装置に使用する
水の水質向上を図ることにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明は、消火用水を貯蔵する消火用水タンクと、機
器および建屋を防護対象として建屋内外に設置される消
火設備に水を供給する消火ポンプと、この消火用水タン
クと消火ポンプ吸込口を接続する消火ポンプ吸込配管
と、消火ポンプの吐出口と消火設備を接続する消火ポン
プ吐出配管と、消火ポンプ吐出配管中に設置し消火設備
側から消火ポンプ側へ水が逆流することを防止する消火
ポンプ吐出配管逆流防止弁と、消火ポンプ停止時に常時
連続運転をする圧力保持ポンプと、この圧力保持ポンプ
の水源となり不純物等の含有量の少ない水を貯蔵する純
水タンクと、純水タンクと圧力保持ポンプの吸込口を接
続する圧力保持ポンプ吸込配管と、圧力保持ポンプ吐出
口と消火ポンプ吐出配管を接続する圧力保持ポンプ吐出
配管と、圧力保持ポンプ吐出配管中に設置し消火ポンプ
吐出配管側から圧力保持ポンプ側へ水が逆流することを
防止する圧力保持ポンプ吐出配管逆流防止弁とを有する
消火系配管の腐食対策装置にある。

（作用） 消火用水タンク内には消火設備からの放水に必要な量
の消火用水が貯蔵されており、不純物等の含有量の少な
い水を貯蔵する純水タンクには圧力保持ポンプ吸込配管
・圧力保持ポンプ吐出配管および消火ポンプ吐出配管を
満水保管するのに必要な量の水が貯蔵されている。

圧力保持ポンプ吸込配管・圧力保持ポンプ吐出配管お
よび消火ポンプ吐出配管が空配管状態に於いて、圧力保
持ポンプを運転し、純水タンク内の水で圧力保持ポンプ
吸込配管・圧力保持ポンプ吐出配管および消火ポンプ吐
出配管内を満水保管する。

機器および建屋を防護対象として建屋内外に設置され
た消火設備から放水を行なっていない場合、消火用水は
使用されないので消火用水を加圧送水する必要がない
為、消火ポンプは停止している。

この場合、消火ポンプ吐出配管のうち消火用水タンク
若しくは純水タンクよりも高位置に布設されている部分
の水は、静水頭差により消火ポンプ側および圧力保持ポ
ンプ側へ逆流しようとするが、消火ポンプ吐出配管逆流
防止弁および圧力保持ポンプ吐出配管逆流防止弁により
逆流を防止する。

しかし、消火ポンプ吐出配管逆流防止弁および圧力保
持ポンプ吐出配管逆流防止弁からの漏洩により若干は逆
流が生じ、消火ポンプ吐出配管はその高位の部分から徐
々に空状態となる為、消火ポンプ停止時には圧力保持ポ
ンプを連続運転し、消火ポンプ吐出配管内および圧力保
持ポンプ吐出配管内を加圧・満水保管する。

火災時若しくは放水試験時に消火設備から水を放出す
る場合には消火ポンプを起動し、消火用水タンク内の水
を、消火ポンプ吸込配管および消火ポンプ吐出配管を通
して消火設備に給水し、消火活動を行なう。

なお消火ポンプ運転時には、消火ポンプ吐出配管側か
ら圧力保持ポンプ吐出配管側へ消火用水が逆流すること
が考えられるが、圧力保持ポンプ吐出配管中には圧力保
持ポンプ吐出配管逆流防止弁が設置されていることか
ら、圧力保持ポンプ吸込配管までは消火用水が逆流する
ことは無い為、純水タンク中へ消火用水が混入すること
は無く、純水タンク中の純水の水質が悪化することは無
い。

消火設備から放水終了後、消火ポンプ吐出配管および
圧力保持ポンプ吐出配管のドレン抜きを行ないこれらの
配管を空状態とした後、再び圧力保持ポンプを運転し、
純水タンク内の水で圧力保持ポンプ吐出配管および消火
ポンプ吐出配管内を満水保管する。

以上の通り消火設備からの放水時以外は、圧力保持ポ
ンプ吸込配管・圧力保持ポンプ吐出配管および消火ポン
プ吐出配管内は不純物等の含有量の少ない純水にて常時
満水保管されており、配管内の水の流動は無いもののそ
の水質は良好である為、著しい錆・バクテリア・水垢等
の発生は起こらない。

（実 施 例） 以下、本発明の一実施例を第１図に基づいて説明す
る。

原子力発電所等に設置される水を使用する消火設備に
供給する消火用水を貯蔵し、消火ポンプ１の水源となる
消火用水タンク２が設置されている。

消火設備へ消火用水を加圧送水する消火ポンプ１の吸
込口は、消火ポンプ吸込配管３によって消火用タンク２
と接続されている。

消火ポンプ１の吐出口は、消火設備へ消火用水を供給
する消火ポンプ吐出配管４と接続されている。

なお消火設備の近傍には止弁（図示せず）が燃備され
ている。

また圧力保持ポンプ５の水源として不純物等の含有量
の少ない水を貯蔵する純水タンク６が設置されており、
圧力保持ポンプ５の吸込口は圧力保持ポンプ吸込配管７
によって純水タンク６と接続されている。

圧力保持ポンプ５の吐出口には、消火ポンプ吐出配管
４と合流する圧力保持ポンプ吐出配管８が接続されてい
る。

消火ポンプ吐出配管４の途中からは消火ポンプミニマ
ムフロー配管９が分岐し、消火用水タンク２に接続され
ており、圧力保持ポンプ吐出配管８の途中からは圧力保
持ポンプミニマムフロー配管10が分岐し、純水タンク６
に接続されている。

消火ポンプ吐出配管４には、圧力保持ポンプ５の運転
時に消火ポンプ１へ水が逆流しないよう逆流防止弁11が
設置されており、消火ポンプミニマムフロー配管９に
も、消火用水タンク２側から消火ポンプ１へ水が逆流し
ないよう逆流防止弁11Aが設置されている。

また消火ポンプ１の保守点検の為の止弁12,12Aもおの
おのに設置されている。

圧力保持ポンプ吐出配管８には、消火ポンプ１の運転
時に圧力保持ポンプ５へ水が逆流しないように逆流防止
弁11Bが設置されており、圧力保持ポンプミニマムフロ
ー配管10にも、純水タンク６側から圧力保持ポンプ５へ
水が逆流しないよう逆流防止弁11cが設置されている。

また圧力保持ポンプ吐出配管８には、消火ポンプ１の
運転時に自動的に閉となる自動閉止弁13が設置されてお
り、圧力保持ポンプミニマムフロー配管10には、圧力保
持ポンプ５の保守点検の為の止弁12Bが設置されてい
る。

消火ポンプミニマムフロー配管９および圧力保持ポン
プミニマムフロー配管10にはおのおのオリフィス14,14A
を設置し、当該配管部の圧力損失が十分大きくなるよう
にする。

なお、ここでいう十分大きな圧力損失とは、消火ポン
プミニマムフロー配管９にあっては次の式によって求め
られる数値を目安として決定できる。

H₁＞△h₁＞H₂＋H₃＋H₄ ここで、△h₁は消火ポンプミニマムフロー配管９の圧
力損失（ｍ）であり、H₁は消火ポンプ揚程（ｍ）、H₂は
消火用水タンク２と消火ポンプ吐出配管４のうち最高位
置に設置される部分との静水頭差（ｍ）、H₃は最高位置
に設置される消火設備から放水を行なった際の消火ポン
プ吸込配管３と消火ポンプ吐出配管４の圧力損失を加算
したもの（ｍ）、H₄は最高位置に設置される消火設備か
ら放水を行った際の消火設備必要放水圧力（ｍ）を表わ
す。

また圧力保持ポンプミニマムフロー配管10にあって
は、次の式によって求められる数値を目安として決定で
きる。

H₅＞△h₂＞H₆ ここで、△h₂は圧力保持ポンプミニマムフロー配管10
の圧力損失（ｍ）であり、H₅は圧力保持ポンプ５の揚抵
（ｍ）、H₆は純水タンク６と消火ポンプ吐出配管４のう
ち最高位置に設置される部分との静水頭差（ｍ）を表わ
す。

なお、圧力保持ポンプ５・純水タンク６・圧力保持ポ
ンプ吸込配管７・圧力保持ポンプ吐出配管８・圧力保持
ポンプミニマムフロー配管10・圧力保持ポンプ吐出配管
８および圧力保持ポンプミニマムフロー配管10に設置さ
れた逆流防止弁11cと止弁12B・自動閉止弁13・圧力保持
ポンプミニマムフロー配管10に設置されたオリフィス14
Aは、錆等の発生による純水の水質悪化を防止する為ス
テンレス鋼製とする。

また、消火ポンプ１・消火用水タンク２・消火ポンプ
吸込配管３・消火ポンプ吐出配管４・消火ポンプミニマ
ムフロー配管９・消火ポンプ吐出配管４および消火ポン
プミニマムフロー配管９に設置された逆流防止弁11と止
弁12・消火ポンプミニマムフロー配管９に設置されたオ
リフィス14は、経験性を考慮し炭素鋼製とする。

ここで消火ポンプ吐出配管４と圧力保持ポンプ吐出配
管８は接続する必要が有るが、両配管は異種金属であり
現地溶接が困難な為、炭素鋼配管とテレンス鋼配管を工
場にて溶接したスプールピース15を設置し、両配管を接
続する。

先に、本実施例の作用について述べる。

原子力発電所等に於いて、消火設備に関連する機器・
配管を設置した後、消火用水タンク２には消火設備から
の放水に必要となる容量の消火用水を、また純水タンク
６には消火設備に関連する機器・配管を満水状態とでき
る容量の純水を各々に貯蔵する。

なお消火用水タンク２に消火用水を供給する際には、
消火ポンプ吐出配管４中の止弁12を閉状態して、静水頭
差により前記止弁12の下流側の消火ポンプ吐出配管４に
は消火用水が流入しないようにする。

次に圧力保持ポンプ５を運転することにより、純水タ
ンク６内の純水は、圧力保持ポンプ吸込配管７・圧力保
持ポンプ５・圧力保持ポンプ吐出配管８・圧力保持ポン
プ吐出配管８中の逆流防止弁11B・自動閉止弁13・スプ
ールピース15・消火ポンプ吐出配管４・圧力保持ポンプ
ミニマムフロー配管10・圧力保持ポンプミニアムフロー
配管10中のオリフィス14Aと逆流防止弁11cと止弁12B
を、満水状態とすることができる。

上記満水保管終了後、消火ポンプ吐出配管４中の止弁
12を開とすることにより、水を使用する消火設備はその
準備が完了し火災時にはすぐに放水可能な状態となる
が、満水保管終了後も以下の理由により圧力保持ポンプ
は連続運転を行なう。

すなわち消火用水タンク２および純水タンク６よりも
消火ポンプ吐出配管４の布設位置が高位置の場合は、静
水頭差により消火ポンプ吐出配管４内の水は消火用水タ
ンク２および純水タンク６側へ流れようとする。

消火ポンプ吐出配管４および圧力保持ポンプ吐出配管
８中に設置した逆流防止弁11Bはこの静水頭差による水
の流れを防ぐ為のものであるが、若干の漏洩は有る為、
消火用水タンク２および純水タンク６よりも高位置に布
設されている消火ポンプ吐出配管４の一部は、徐々に空
配管となっていく。

この空配管化による消火ポンプ吐出配管４内の空気
は、消火ポンプ１の起動時エアーハンマーが発生する原
因となり、消火設備・配管等に損傷を与える可能性が有
る。

従ってこの空配管化を防止する為、常時は小容量の圧
力保持ポンプ５を連続運転することにより圧力保持ポン
プ吐出配管８および消火ポンプ吐出配管４内を加圧し、
満水保管を行なう。

なお小容量の圧力保持ポンプ５を連続運転する理由
は、大容量の消火ポンプ２を連続運転するよりも経済性
に於いて有利、つまり動力費の低減が計れるからであ
る。

消火設備からの放水等による消火用水の使用が行なわ
れていない場合、圧力保持ポンプ５は締切運転となり、
摩擦熱による過熱状態となり機器・配管等の保全上好ま
しくない。

しかし圧力保持ポンプ吐出配管８の途中から分岐する
圧力保持ポンプミニマムフロー配管10を通して水の循環
が行なわれる為、圧力保持ポンプ５は締切運転とはなら
ず、摩擦熱による過熱状態は回避できる。

消火設備からの放水時には消火ポンプ１は起動し、消
火用水タンク２から、消火ポンプ吸込配管３および消火
ポンプ吐出配管４を介して消火設備へ消火用水を供給す
ると共に、圧力保持ポンプ５の停止および圧力保持ポン
プ吐出配管８中の自動閉止弁13の閉止を自動的に行な
う。

ここで自動閉止弁13の閉止理由は、消火用水に比べそ
の製造経費が高価である純水を消火設備からの放水で多
量に使用しない為、および消火ポンプ１から押込圧が加
わり圧力保持ポンプ吐出配管８中の逆流防止弁11Bの漏
洩により純水タンク６内に消火用水が混入し純水の水質
悪化が生じないようにする為であり、圧力保持ポンプ５
の停止理由は、自動閉止弁13の閉止によりその運転を行
なう必要性が無い為である。

また消火設備からの放水が断続的となると消火ポンプ
１が締切運転となる場合があり、摩擦熱による過熱状態
となり機器・配管等の保全上好ましくないが、消火ポン
プ吐出配管４の途中から分岐する消火ポンプミニマムフ
ロー配管９を通して水の循環が行なわれ為、消火ポンプ
１は締切運転とはならず、摩擦熱による過熱状態は回避
できる。

消火設備からの放水終了後、消火ポンプ吐出配管４内
は消火用水にて満水状態となっているが、消火ポンプ吐
出配管４中に設置したドレン抜き配管（図示せず）から
ドレン抜きを行ない消火ポンプ吐出配管４を空状態とし
た後、再び、消火設備に関連する機器・配管を設置した
際と同様の手順にて、純水にて水張りをし、満水保管す
ることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、圧力保持ポンプの水源
を不純物等の含有量の少ない純水を貯蔵する純水タンク
としたので、圧力保持ポンプ吸込配管・圧力保持ポンプ
吐出配管・消火ポンプ吐出配管内を純水にて満水保管す
ることが可能であり、消火用水を供給する装置内の水の
入れ替えを頻繁に行なわなくともその水質は良好な状態
で継持することが可能となり、錆・バクテリア・水垢等
の発生を抑制することができる。

従って錆・水垢等が配管内面に付着し配管内面の断面
積が減少することによる流量低下の防止、およびバクテ
リアによる配管腐食の防止を計ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わる消火系配管の腐食対策装置の一
実施例の概略系統図である。 １……消火ポンプ、２……消火用水タンク ３……消火ポンプ吸込配管 ４……消火ポンプ吐出配管 ５……圧力保持ポンプ、６……純水タンク ７……圧力保持ポンプ吸込配管 ８……圧力保持ポンプ吐出配管 ９……消火ポンプミニマムフロー配管 10……圧力保持ポンプミニマムフロー配管 11,11A,11B,11C……逆流防止弁 12,12A,12B……止弁、13……自動閉止弁 14,14A……オリフィス、15……スプールピース

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】消火設備と、この消火設備に水を供給する
   消火ポンプと、この消火ポンプの水源として消火用水を
   貯蔵する消火用水タンクと、消火用水タンクと消火ポン
   プ吸込口を接続する消火ポンプ吸込配管と、消火ポンプ
   の吐出口と消火設備を接続する消火ポンプ吐出配管と、
   消火ポンプ吐出配管中に設置し消火設備側から消火ポン
   プ側へ水が逆流することを防止する逆流防止弁と、消火
   ポンプ停止時に常時連続運転をする圧力保持ポンプと、
   この圧力保持ポンプの水源となる純水タンクと、純水タ
   ンクと圧力保持ポンプの吸込口を接続する圧力保持ポン
   プ吸込配管と、圧力保持ポンプの吐出口と消火ポンプ吐
   出配管を接続する圧力保持ポンプ吐出配管と、圧力保持
   ポンプ吐出配管に介挿され消火ポンプ吐出配管側から圧
   力保持ポンプ側へ水が逆流することを防止する逆流防止
   弁によって構成され、消火系配管内を常時不純物等の含
   有量の少ない純水にて満水保管することを特徴とする消
   火系配管の腐食対策装置。