KR101692592B1 - 소화용수의 압력 완충기능을 갖춘 압력제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 예를 들어 원자력발전소 또는 산업체에 설치하는 소화용수의 압력제어장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소화용수의 소방펌프 기동 운전시 수격작용의 완화와 압력변동의 완충 및 균일한 압력이 작용되는 소화용수의 압력 완충기능을 갖춘 압력제어장치에 관한 것이다.
소방펌프(1)를 통한 소화용수가 체크밸브(2)와 주밸브(3) 및 알람체크밸브(4)를 거쳐 공급될 때, 상기 체크밸브(2)와 주밸브(3) 사이의 배관에는 압력완충부(5)가 연결되고, 상기 압력 완충부(5)는 압력스위치(6)와 연결되되, 상기 압력스위치(6)는 알람체크밸브(4)와 병렬 설치된 균압밸브(7)에 연결되면서 상기 알람체크밸브(4)의 후단 압력(P3)을 비교할 수 있도록 연결되어 이루어진 소화용수의 압력 완충기능을 갖춘 압력제어장치에 있어서, 상기 압력 완충부(5)는 미로유로를 갖는 다수 개의 벨로우즈 신축 팽창관(9)과 상기 벨로우즈 신축 팽창관(9)의 양단에 설치되는 고정 금속판(11) 및 상기 각각의 고정 금속판 (11) 중앙에 설치되어 배관에 연결되는 유니온 연결부(10)로 이루어지고, 상기 벨로우즈 신축 팽창관(9)은 중심 유로를 통해 가장자리 유로로 소방용수가 흐르도록 작용한다.

Description

소화용수의 압력 완충기능을 갖춘 압력제어장치{Pressure control apparatus having pressure attenuation function of water for extinguishing fires}

본 발명은, 예를 들어 원자력발전소 또는 산업체에 설치하는 소화용수의 압력제어장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소화용수의 소방펌프 기동 운전시 수격작용의 완화와 압력변동의 완충 및 균일한 압력이 작용되는 소화용수의 압력 완충기능을 갖춘 압력제어장치에 관한 것이다.

통상적으로 원자력발전소 내지는 산업체에서는 화재 발생시 진압할 수 있는 소방설비를 갖추고 있는바, 이러한 소방설비에는 소방펌프와 충압펌프가 NFPA-20(Standard for the installation of stationary pumps for fire protection)의 기술기준에 따라 설치된다.

이 기준에 따르면 펌프의 자동기능과 정지를 제어하는 장치의 일부분인 압력감지배관은 펌프 출구단에 설치된 체크밸브와 격리밸브의 중간 배관에서 인출한 다음, 압력스위치로 연결하도록 규정하고 있다.

또한, 상기 NFPA-20에서 제시한 펌프의 압력감지배관 및 자동제어장치 기술조항에서도 펌프의 기동시 발생할 수 있는 수격작용 또는 서징(Surging) 현상에 의한 영향을 제거하기 위한 고려를 하고 있는바, 예를 들어 소방용수의 압력변동으로 압력스위치의 오동작을 일으킬 가능성이 있는 경우, 압력감지배관의 공기챔버 또는 압력변동 완화를 위한 댐퍼를 설치할 것을 권고하고 있다[NFPA-20(2013년 Version)의 Fig. A. 4. 30(a) 참조].

그리고 NFPA-20에서 권고한 공기챔버 또는 댐퍼는 압력감지배관에 설치하여 펌프의 기동시 발생할 수 있는 수격작동에 의한 순간충격이 압력스위치로 전달되는 현상을 완화할 수 있으나, 펌프 가동시 발생하는 수격작용이 압력감지배관에도 여전히 전달되므로 압력감지배관의 압력변동이 압력스위치로 전달되는 것을 막을 수 없다.

또한, 펌프의 압력이 점차 상승할 경우 압력챔버 내부의 공기압력도 상승하므로 압력감지배관의 미세한 압력변동을 제어할 수 없기에 상기 NFPA-20에서 제시한 공기챔버 또는 댐퍼는 아래와 같은 문제점이 있었다.

- 소방펌프 기동시 발생하는 순간 압력변동은 흡수할 수 있으나 압력감지배관에 수력학적 충격은 공기챔버와 압력스위치에 동일하게 작용한다.

- 공기챔버의 압력이 점차 상승할 경우 압력감지배관을 통하여 압력스위치로 전달되는 압력변동은 크게 완화되지 않는다.

- 공기챔버에 누설이 있거나 공기 보충 등 유지관리에 문제점이 있을 경우 공기챔버 고유의 기능을 수행할 수 없다.

- 공기챔버의 크기 및 압력감지배관의 길이를 일정 이상 확보해야 하는 등 설계, 설치, 유지관리의 어려움이 있다.

한편, 도 3은 종래 소화용수 배관시스템에서 소방펌프 출구배관 쪽에 설치된 유수검지장치 또는 알람체크밸브(104)의 설치에 관한 일예 구성도로서, 소방펌프(101)는 압력스위치(106)에 의해 기동과 정지가 제어되는 경우, 기동 설정치인 상기 압력스위치(106)의 P1에서 기동하고, 정지 설정치인 압력스위치(106)의 P2에서 정지한다.

도면 중 102는 체크밸브이고, 103은 주밸브, 112는 공기챔버이다.

그러나 상기 소방펌프(101)의 가동회수가 증가할 경우, 역지 밸브기능을 갖는 알람체크밸브(104)의 2차측 압력인 압력스위치(106)의 P2와 알람체크밸브((104)의 후단 압력인 P3가 동일값을 유지해야 하지만 실제 현장에서 소방펌프의 잦은 작동으로 2차측(알람체크밸브 후단측)의 압력이 점차 축적되어 높아지며, 운전원은 P3와 P2의 압력 지시치 차이가 발생할 경우 소화용수 계통의 2차측에서 수동으로 배수하여 압력을 낮추는 조치를 취하고 있어 운전원의 인적실수가 유발될 가능성도 배제할 수 없다.

[문헌 1] 대한민국 공개특허공보 제10-2014-0067178호(2014.06.05)

상기와 같은 종래 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 소방펌프 기동시 수격작용을 완화하고 소방펌프 운전 중 압력감지배관의 압력변동을 완충하면서 알람체크밸브의 후단 압력과 소방밸브 정지압력의 차압이 일정이상 도달할 경우, 압력스위치 작동과 함께 알람체크밸브의 균압밸브를 자동으로 개방하는 소화용수의 압력 완충기능을 갖춘 압력제어장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 소방펌프를 통한 소화용수가 체크밸브와 주밸브 및 알람체크밸브를 거쳐 공급되는 소화용수의 압력제어장치에 있어서, 상기 체크밸브와 주밸브 사이의 배관에는 압력완충부가 연결되고, 상기 압력 완충부는 압력스위치와 연결되되, 상기 압력 스위치는 알람체크밸브와 병렬 설치된 균압밸브에 연결되면서 상기 알람체크밸브의 후단 압력(P3)을 비교할 수 있도록 연결되어 있다.

여기서 상기 압력 완충부는 미로(Labyrinth) 유로를 갖는 다수 개의 벨로우즈 신축 팽창관으로 이루어지고 상기 벨로우즈 신축 팽창관은 유로를 중심에 만들고 가장자리 유로를 통해 소방용수가 흐르도록 되어 있다.

이러한 본 발명에 따른 소화용수의 압력 완충부를 갖춘 압력감지배관은 원자력발전소 내지는 일반 산업체의 소방용수의 압력제어장치에 사용될 수 있으며, 아래와 같은 효과를 얻을 수 있다.

- 소방펌프의 기동시 발생하는 수격작용을 완화하고 압력제어밸브의 압력변동을 수용하여 소방펌프의 정지 설계치로 계통압력을 유지함.

- 소방펌프의 재기동회수를 줄여 펌프와 압력제어장치의 수명을 연장하고 화재방호 시스템의 신뢰도를 제고함.

- 알람체크밸브의 2차측 압력이 과도하게 상승하는 것을 방지하고 운전원의 수동조치에 의한 압력제어를 차단하여 운전의 편의성과 인적실수를 막고자 함.

도 1은 본 발명에 따른 소화용수의 압력 완충기능을 갖춘 압력제어장치를 보여주는 회로 구성도,
도 2 (A)와 (B)는 본 발명의 요부인 압력 완충부의 측면도와 정면도,
도 3은 종래 통상적인 소화용수의 압력제어장치 배관을 보여주는 회로 구성도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참고하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 소화용수의 압력 완충부를 갖춘 압력제어장치를 보여주는 전체 회로 구성도이다.

본 발명은 도면에 도시된 바와 같이 소방펌프(1)를 통한 소화용수가 체크밸브(2)와 주밸브(3) 및 알람체크밸브(4)를 거쳐 공급될 때, 상기 체크밸브(2)와 주밸브(3) 사이의 배관에는 압력완충부(5)가 연결되고, 상기 압력 완충부(5)는 압력스위치(6)와 연결되되, 상기 압력스위치(6)는 알람체크밸브(4)와 병렬 설치된 균압밸브(7)에 연결되면서 상기 알람체크밸브(4)의 후단 압력(P3)을 비교할 수 있도록 연결되어 이루어져 있다.

여기서, 상기 압력 완충부(5)는 미로유로를 갖는 다수 개의 벨로우즈 신축 팽창관(9)과 상기 벨로우즈 신축 팽창관(9)의 양단에 설치되는 고정 금속판(11) 및 상기 각각의 고정 금속판 (11) 중앙에 설치되어 배관에 연결되는 유니온 연결부(10)로 이루어지고, 상기 벨로우즈 신축 팽창관(9)은 중심 유로를 통해 가장자리 유로로 소방용수가 흐르도록 되어 있다.

또한, 상기 압력 완충부(5)의 길이방향으로 신축되는 배관과 연결을 용이하게 하기 위해 도 2에 도시된 바와 같이 압력 완충부(5)의 연결부분은 니플 또는 유니온 연결부(10)를 갖추고, 상기 유니온 연결부(10)는 길이방향으로 신축 팽창되는 상기 벨로우즈 신축 팽창관(9)의 양단에 장착된 원형의 고정 금속판(11)의 중앙에 설치되어 있다.

여기서 상기 압력 완충부(5)는 벨로우즈 신축 팽창관(9)에 의하여 소방펌프(1) 기동시 수격작용을 완화하는 기능을 수행하는바, 즉 상기 소방펌프(1)의 기동시 수격작용을 수용할 수 있도록 중압(10 ~ 20bar)에 견디며 미로의 굴곡형 형상을 갖고 있기에 압력상승을 용이하게 수용할 수가 있다.

또한, 상기 압력 완충부(5)는 다수 개의 벨로우즈 신축 팽창관(9)으로 이루어져 있기에 유로를 미로형상으로 구성함에 따라 소방펌프(1)의 운전 중 압력제어장치의 압력변동을 완충하게 된다.

한편, 상기 압력 완충부(5)을 구성하는 벨로우즈 신축 팽창관(9)에서 미로구조, 신축 팽창관의 직경, 길이, 수량은 압력제어장치 배관의 튜브직경, 압력 변동율, 소방펌프 재기동 주기 등을 고려하여 제작한다.

본 발명에서는 상기 알람체크밸브(4)의 후단 압력(P3)과 소방펌프(1)의 정지압력(P2)의 차압이 일정이상 도달할 경우 압력스위치(6)의 작동과 함께 알람체크밸브(6)와 균압밸브(7)를 자동으로 개방하도록 되어 있다.

또한, 상기 알람체크밸브(4)의 후단 압력(P3)을 압력스위치(6)의 제어반으로 전송하는 압력신호 전달기를 갖추고 있으며, 상기 소방펌프(1)의 정지압력(P2)과 알람체크밸브(4)의 후단 압력(P3)을 비교하는 차압 측정기를 제어반에 설치하고, 상기 차압(P3 - P2)이 일정이상 상승할 경우 알람체크밸브(4)를 우회하는 균압밸브(7)를 자동으로 개방하여 2차측 압력의 과도한 상승을 방지하도록 되어 있다.

상기와 같은 본 발명에 따른 소화용수의 압력 완충부를 갖춘 압력제어장치는 원자력발전소 또는 일반 산업체에서 소방용수 공급시 소방펌프 기동이나 운전 중 수격작용을 완화시키면서 압력감지배관의 압력변동을 완화시켜 주는 기능을 갖추고 있다.

이상에서와 같이 본 발명은 일 예를 통해 설명하였지만, 본 발명은 반드시 여기에만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 기술적 범주와 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형실시가 가능하도록 되어 있다.

1 : 소방펌프, 2 : 체크밸브,
3 : 주밸브, 4 : 알람체크(Alarm check)밸브,
5 : 압력 완충부, 6 : 압력스위치,
7 : 균압밸브,
9 : 벨로우즈 신축 팽창관, 10 : 유니온 연결부,
11 : 고정 금속판.

Claims (4)

1. 소방펌프(1)를 통한 소화용수가 체크밸브(2)와 주밸브(3) 및 알람체크밸브(4)를 거쳐 공급될 때, 상기 체크밸브(2)와 주밸브(3) 사이의 배관에는 압력완충부(5)가 연결되고, 상기 압력 완충부(5)는 압력스위치(6)와 연결되되, 상기 압력스위치(6)는 알람체크밸브(4)와 병렬 설치된 균압밸브(7)에 연결되면서 상기 알람체크밸브(4)의 후단 압력(P3)을 비교할 수 있도록 연결되어 이루어진 소화용수의 압력 완충기능을 갖춘 압력제어장치에 있어서,
   상기 압력 완충부(5)는 미로유로를 갖는 다수 개의 벨로우즈 신축 팽창관(9)과 상기 벨로우즈 신축 팽창관(9)의 양단에 설치되는 고정 금속판(11) 및 상기 각각의 고정 금속판 (11) 중앙에 설치되어 배관에 연결되는 유니온 연결부(10)로 이루어지고, 상기 벨로우즈 신축 팽창관(9)은 중심 유로를 통해 가장자리 유로로 소방용수가 흐르도록 작용하는 것을 특징으로 하는 소화용수의 압력 완충기능을 갖춘 압력제어장치.
   
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