KR20170034101A - 수배관 시스템 및 그 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수배관 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 압력탱크 내부에 유체가 장기간 체류함에 따라 발생하는 수질 저하를 방지하고, 압력탱크 및 배관 내부의 공기 및 기타 이물질을 제거하기 위한 수배관 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다. 본 발명은 유체를 가압하는 펌프와; 상기 펌프에 의해 가압된 유체를 이송하는 주배관과; 상기 주배관의 펌프 토출측에 구비되는 주밸브와; 상기 주배관에 연결되는 압력탱크와; 일단은 상기 주배관의 주밸브 전단측에 연결되고, 타단은 상기 압력탱크에 연결되어, 상기 펌프로부터 가압 토출되는 유체의 일부를 압력탱크로 이송함에 따라 압력탱크 내부 물질을 외부로 배출시키기 위한 보조배관을 포함한다.

Description

수배관 시스템 및 그 제어 방법{WATER PIPING SYSTEM AND THE CONTROL METHOD THEREOF}

본 발명은 수배관 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 압력탱크 내부에 유체가 장기간 체류함에 따라 발생하는 수질 저하를 방지하고, 압력탱크 및 배관 내부의 기체 및 기타 이물질을 제거하기 위한 수배관 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로 수배관 시스템에서 펌프 급정지나 밸브 급폐쇄의 경우 유량과 유속이 급격히 변화하는 과도현상(Transient Condition)이 발생하는데 이러한 현상을 수충격 현상 또는 수격 현상(Water Hammer)이라 한다. 이러한 수충격 현상의 결과, 배관 내의 압력이 급격히 높아지거나 혹은 배관 내의 압력이 물의 포화증기압 이하로 내려가서 증기가 발생하며, 그 후 재결합(Column Separation & Return)하는 과정에서는 충격파로 인한 관로의 붕괴 또는 파손을 가져올 수 있다.

예컨대, 도 1과 같이 통상의 수배관 시스템은 흡입측(1)에서 유입된 물을 가압하는 펌프(2), 가압된 물이 이송되는 주배관(10) 및 상기 주배관(10)으로부터 전달된 물이 공급되는 토출측(3)을 포함한다. 또한, 주배관(10)에는 유체의 흐름 단속 및 역류 방지를 위한 체크밸브 등으로 구성되는 주밸브(4), 진동방지를 위한 플렉시블 조인트(미도시) 및 토출측(3)으로 유입되는 물을 단속하는 차단밸브(미도시) 등을 설치하기도 한다. 이러한 수배관 시스템에서 펌프(2)가 급정지되는 경우, 주배관(10)을 통하여 이송되는 유체는 관성에 의해 일시적으로 주배관(10)의 주 흐름 방향으로 계속 흘러가다가, 펌프(2)로부터의 토출량이 급격히 감소되고 토출측(3)에서의 유체는 관성에 의해 계속 전진(주흐름 방향)하게 됨에 따라 펌프 후단측(출측)에 부압이 발생하면서 배관내 증기 공동(VAPOR CAVITY)이 발생하고, 이어서 유체가 역류하게 되며, 진공이 파쇄된다. 이때, 높은 압력파가 발생하여 주배관(10) 및 펌프(2)의 파손을 야기할 수 있다.

이러한 수충격을 완화하기 위하여, 종래에는 주배관(10)에 압력탱크(5)를 설치하였다. 상기 압력탱크(5)에는 일정량의 유체가 저장되어 있어서 펌프(2)의 급정지시 주배관(10) 내에 저압 또는 증기공동이 발생하기 전에, 압력탱크(5)에 저장된 유체의 일부가 주배관(10)으로 배출되고, 주배관(10) 내 유체의 역류로 인한 수충격 발생시에는 압력탱크(5) 내부로 유체가 유입되어 충격을 완화하는 역할을 수행한다.

위와 같이 상기 압력탱크(5) 내부의 유체는 배관 시스템의 상태에 따라 압력탱크(5) 내외로 유출입되고, 단순한 펌프 기동 정지 또는 운전대수 변화로 인한 양정 변화시에도 유출입이 일어난다. 펌프가 정상운전되는 경우에는 압력변화가 미약하므로 거의 유출입이 적으며 정전 등에 의한 극히 드문 경우에 대량의 유출입이 발생한다. 유출입되는 유체의 양은 압력탱크(5) 내부에 저장된 전체 유체의 일부에 불과하기 때문에 압력탱크(5)의 상층부에 저장된 일부 유체는 유출입되지 않고 압력탱크(5) 내부에 장기간 체류하게 된다. 또, 온도가 비교적 높은 곳(적도 부근)에서 야외에 설치되는 압력탱크의 정체된 물은 배관을 흐르는 유체보다 온도가 높고 비체적이 높아 가벼우므로 층류가 형성되어 압력탱크(5)에서 오래 정체된다. 즉, 압력탱크(5) 상층부에 저장된 유체는 유동이 거의 없으며 하층부의 유체만 반복적으로 유출입된다. 이와 같이 압력탱크(5) 상층부의 유체가 압력탱크(5) 내부에서 장기간 체류하게 되면(장기간 고여 있게 되면) 오염도가 심해져 수질 저하 문제(소위 '데드워터' 현상이라 칭함)가 발생하게 된다. 이러한 수질 저하는 배관 시스템이 상수도 또는 우유와 같은 음료용 배관 시스템인 경우 매우 심각한 문제로 귀결된다. 또한, 하수나 수중에 고형분이 많은 수배관 시스템의 경우 압력탱크 연결배관이나 압력탱크 하부에 이물질이 퇴적되는 경우 이를 배출해야 하며, 압력탱크 내부표면도 청소를 필요로 한다. 또한 배관수 중의 공기기포는 배관 중에 에어포켓이 형성되게 하고 유체가 흐르는 배관의 단면적이 감소되고, 불안정한 유동과 그로 인한 수충격 등을 초래할 수 있다. 또한, 지역난방이나 플랜트 등에서 사용되는 배관 시스템이 경우 고온이나 화학 유체가 사용되는 경우가 많기 때문에 공기배브의 설치가 제한되며, 이 때문에 관로 내 기체를 제거해줄 방법이 이 현재 필요한 상황이다. 종래에는 이러한 이물질 배출 수단, 기체 제거 수단, 압력탱크 플러싱 기능이 강구되지 않았다.

대한민국 등록특허 제10-0868908호 수충격 방지 시스템 대한민국 등록특허 제10-1538728호 슬램 및 수충격 방지용 체크밸브

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 수배관 시스템의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 압력탱크 내부에 저장된 유체를 배출하여 장기간 체류로 인한 데드워터 현상을 방지한다. 또한 압력탱크 내 이물질을 외부로 배출하고 압력탱크의 플러싱 기능을 구비하여 수충격 완화 장치로서의 기능 저하를 방지할 수 있고, 관로 내 기체를 효과적으로 제거할 수 있는 수배관 시스템 및 그 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 유체를 가압하는 펌프와; 상기 펌프에 의해 가압된 유체를 이송하는 주배관과; 상기 펌프 토출측에 구비되는 주밸브와; 상기 주배관에 연결되는 압력탱크와; 일단은 상기 주배관의 주밸브 전단측에 연결되고 타단은 상기 압력탱크에 연결되어, 상기 펌프로부터 가압 토출되는 유체의 일부를 압력탱크로 유입시키기 위한 보조배관과; 상기 보조배관에 설치되어 유로를 개폐하는 제어밸브를 포함한다.

여기서, 상기 펌프는 다수개가 병렬로 연결되되, 병렬로 연결된 다수개의 펌프 중 어느 한 펌프의 토출측에 구비되는 주밸브의 전단에 보조배관이 설치되고, 상기 보조배관에 제어밸브가 설치되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 펌프는 다수개가 병렬로 연결되되, 상기 압력탱크에 다수개의 보조배관이 연결되고, 각 보조배관은 각 펌프의 토출측에 구비되는 주밸브의 전단에 연결되며, 각 보조배관에는 각각 제어밸브가 설치되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 각 보조배관은 일단이 각 펌프의 토출측에 구비되는 주밸브의 전단에 각각 연결되되, 타단은 헤더에 연결되고, 상기 헤더는 압력탱크에 연결되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 제어밸브는 전단의 압력이 후단의 압력에 비해 높을 경우에만 개방되는 일방향 밸브인 것이 바람직하다.

그리고, 상기 제어밸브는 펌프 정지시 일정 시간 경과 후 폐쇄되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 제어밸브의 개폐를 제어하는 제어부를 더 포함하되, 상기 제어부는 상기 펌프의 정지시 일정 시간 경과 후 제어밸브를 폐쇄하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제어밸브의 개폐를 제어하는 제어부와; 상기 주배관의 주밸브 전단측 압력을 감지하는 제1압력센서와; 상기 주배관의 주밸브 후단측 압력을 감지하는 제2압력센서를 더 포함하되; 상기 제어부는 상기 제1압력센서와 제2압력센서로부터 감지된 주밸브 전단측 및 후단측 압력을 전달받아 이를 상호 비교하고, 비교 결과 주밸브 후단측 압력이 주밸브 전단측 압력 보다 큰 경우 일정 시간 경과 후 제어밸브를 폐쇄하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 주밸브의 전단측과 후단측의 차압을 감지하는 차압센서를 더 포함하되, 상기 차압센서는 주밸브의 전단측과 후단측의 차압을 감지하고, 주밸브의 후단측 압력이 전단측 압력 보다 높은 것으로 판정되는 경우 상기 제어밸브를 제어하여 일정 시간 경과 후에 폐쇄하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 주배관의 주밸브 후단측에 구비되는 유량센서를 더 포함하되, 상기 제어밸브는 유량센서에서 감지된 유체의 흐름에 근거하여 펌프가 정지된 것으로 판정되는 경우 일정시간 경과 후에 폐쇄되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제어밸브는 펌프 정지시 일정 시간 경과 후 폐쇄되는 기계식 완폐형 밸브인 것이 바람직하고, 완폐형 체크밸브인 것이 바람직하다.

그리고, 상기 제어밸브는, 전단이 상기 주배관의 주밸브 전단에 연결되고, 후단은 상기 압력탱크에 연결된 보조배관에 설치되는 밸브본체와; 내측에 내부를 좌우로 수평 분할하는 디스크가 배치되고, 양단은 각각 상기 주밸브 전단과 후단에 각각 연결되며, 상기 주밸브 전단과 후단의 압력차에 따른 상기 디스크의 이동에 의해 상기 밸브본체를 개폐하는 엑츄에이터를 포함하는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 엑츄에이터의 전단측에 니들밸브를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 압력탱크 내부에는 상기 보조배관과 연결되는 디퓨저를 추가로 구비하되, 상기 디퓨저는 제어밸브의 후단측에 연결된 보조배관과 연결되고, 압력탱크의 내벽을 둘러 환형으로 설치되며 표면에는 다수의 분사공이 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 압력탱크 내부에는 상기 보조배관과 연결되는 디퓨저를 추가로 구비하되, 상기 디퓨저는 제어밸브의 후단측에 연결된 보조배관과 연결되고 단부가 엘보우형으로 절곡 형성된 것이 바람직하다.

그리고, 상기 보조배관의 액체를 상기 압력탱크를 향하여 가압 이송하도록, 상기 보조배관에 보조펌프가 더 구비된 것이 바람직하다.

또한, 상기 압력탱크로부터 기체 또는 이물질을 외부로 배출할 수 있도록, 상기 압력탱크에는 배출관 및 배출밸브가 설치되는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 따른 수배관 시스템의 제어 방법은, 펌프를 운전하여 주배관 및 보조배관을 통하여 유체를 이송하는 단계와; 보조배관에 구비된 제어밸브를 개방하는 단계와; 펌프 운전 여부를 감시하는 단계와; 펌프의 정지시 상기 제어밸브를 폐쇄하는 단계를 포함한다. 여기서, 상기 펌프의 정지시 일정 시간 경과 후 상기 제어밸브를 폐쇄하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 수배관 시스템의 제어 방법은, 펌프를 운전하여 주배관 및 보조배관을 통하여 유체를 이송하는 단계와; 보조배관에 구비된 제어밸브를 개방하는 단계와; 상기 주배관의 주밸브 전단측 압력과 후단측 압력을 감지하는 단계와; 상기 감지된 주밸브 전단측 및 후단측 압력을 상호 비교하고, 비교 결과 주밸브 후단측 압력이 주밸브 전단측 압력 보다 높은 경우 제어밸브를 폐쇄하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 감지된 주밸브 전단측 및 후단측 압력 비교 결과, 주밸브 후단측 압력이 주밸브 전단측 압력 보다 높은 경우 일정 시간 경과 후 제어밸브를 폐쇄하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 따른 수배관 시스템은, 유체를 가압하는 펌프와; 상기 펌프에 의해 가압된 유체를 이송하는 주배관과; 상기 펌프 토출측에 구비되는 주밸브와; 상기 주배관에 연결되는 압력탱크와; 일단은 상기 펌프의 전단에 연결되고 타단은 상기 압력탱크에 연결되어, 압력탱크 내부에 저장된 유체가 펌프 전단측으로 공급되도록 하는 보조배관과; 상기 보조배관에 설치되어 유로를 개폐하는 제어밸브를 포함한다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따르면, 압력탱크 내부에 저장된 유체를 배출하여 장기간 체류로 인한 데드워터 현상을 방지하고, 압력탱크 내 이물질 배출과 플러싱(청소)를 통해 유체의 수질 저하 및 수충격 완화 장치로서의 기능 저하를 방지하며, 또한 관로 유체 내 함유된 기포가 모여 에어포켓을 형성하고 이로 인해 발생될 수 있는 마찰손실(단면적 축소)과 불안정한 유동으로 인해 발생하는 수충격을 방지할 수 있는 수배관 시스템 및 그 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1 은 종래 통상적인 수배관 시스템을 개략적으로 나타낸 도면,
도 2 는 본 발명에 따른 수배관 시스템의 구성도,
도 3 은 보조배관에 제어밸브가 설치된 수배관 시스템의 구성도,
도 4 는 제어밸브 작동에 따른 주배관 및 보조배관을 통한 유체의 흐름 변화가 개략적으로 도시된 도면,
도 5 는 전기식으로 개폐가 제어되는 제어밸브가 구비된 본 발명에 따른 수배관 시스템의 실시예 구성도,
도 6 은 도 5 에 도시된 바와 같은 전기식 제어밸브가 구비된 수배관 시스템의 제어 순서도,
도 7 은 전기식으로 개폐가 제어되는 제어밸브가 구비된 본 발명에 따른 수배관 시스템의 또 다른 실시예 구성도,
도 8 은 도 7 에 도시된 바와 같은 전기식 제어밸브가 구비된 수배관 시스템의 제어 순서도,
도 9 는 차압센서에 의해 제어되는 제어밸브가 구비된 본 발명에 따른 수배관 시스템의 구성도,
도 10 은 제어밸브로서 엑츄에이터와 밸브본체 및 니들밸브가 적용된 본 발명에 따른 수배관 시스템의 구성도,
도 11 은 유량센서에 의해 제어되는 제어밸브가 구비된 본 발명에 따른 수배관 시스템의 구성도,
도 12 는 보조배관에 보조펌프가 구비된 본 발명에 따른 수배관 시스템의 구성도,
도 13 은 압력탱크 내부에 디퓨저를 구비한 본 발명에 따른 수배관 시스템의 구성도,
도 14 는 본 발명에 따른 수배관 시스템의 또 다른 실시예 구성도이다.

이하, 본 발명에 따른 수배관 시스템의 구성 및 작용을 첨부된 도면과 바람직한 실시예를 참조로 상세히 설명한다. 본 발명에서 언급하는 수배관 시스템은 일반 상수도 관로, 냉난방 및 공업용 등의 순환배관, 농공업용수 관로, 석유화학 플랜, 음료용 관로 등 모든 유체 배관계를 포함한다.

도 2 및 도 3 에는 본 발명에 따른 수배관 시스템의 구성도가 도시된다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 수배관 시스템은 유체를 가압하는 펌프(2)와, 상기 펌프(2)에 의해 가압된 유체를 이송하는 주배관(10)과, 상기 주배관(10)의 펌프(2) 토출측에 구비되는 주밸브(4)를 포함하고, 여기에 보조배관(20)과 제어밸브(30)가 추가로 구비된다.

상기 보조배관(20)은 펌프(2)로부터 가압 토출되는 유체의 일부를 압력탱크(5)로 유입되도록 함에 따라 압력탱크(5) 내부 물질을 외부로 배출(flushing)하거나 주배관(10) 내 기체를 배출하기 위한 것으로, 도 2 에 도시된 바와 같이, 일단은 상기 주배관(10)의 주밸브(4) 전단측에 연결되고, 타단은 상기 압력탱크(5)에 연결된다.

이러한 구성을 통하여, 펌프(2)로부터 유체가 가압 토출되면, 유체는 대부분 주밸브(4)를 거쳐 주배관(10)을 통해 이송되고, 그 중 일부는 보조배관(20)을 따라 이송된다. 보조배관(20)을 따라 이송되는 유체는 압력탱크(20)의 상층부에 비교적 높은 압력을 가지고 공급되므로 압력탱크(20)에 저장되어 있던 유체를 밀어낸다. 이에 따라, 압력탱크(20)에 저장되어 있던 유체가 주배관(10)으로 배출된다. 이러한 작용에 의해 지속적으로 압력탱크(20) 내부의 유체가 배출되므로, 압력탱크(20) 내부에 유체가 장기간 체류하는(고이는) 데드워터 현상이 해소되며, 유체의 배출시 압력탱크 내부에 존재하던 이물질이 함께 배출되므로 압력탱크(20) 내부의 수질 저하 문제가 해소될 수 있다.

이 때, 상기 압력탱크(20)로부터 이물질을 외부로 용이하게 배출할 수 있도록, 상기 압력탱크(20)의 일측(바람직하게는 하측)에는 배출관(5a)과 배출밸브(5b)가 설치되는 것이 바람직하다. 여기서 상기 배출밸브(5b)는 전동밸브 등 전기적으로 제어 가능한 밸브로 구성되어 보조배관(20)을 통하여 압력탱크(5)에 유체가 공급될때 배출밸브(5b)를 개방하는 방식으로 이물질을 외부로 원활히 배출시킬 수 있다. 또한, 압력탱크(20)로 공기가 유입되어 압력탱크(20)의 수위가 낮아질 경우 압력탱크(20) 상부에 구비된 배기 밸브(미도시)를 통한 공기 배출을 통해 일정 수위로 유지할 수 있다.

한편, 상기 보조배관(20)을 통하여 주배관(10) 내 기체가 압력탱크(20)로 유입되어 관로 내 기체가 제거된다. 배관내 기포(entrained air)는 순환장애, 펌프의 캐비테이션과 소음진동유발 및 유속이 낮은 곳에서는 Free Air Bubble 상태로 되어 에어포켓을 형성하므로 배관순환장애의 원인이 된다. 또한 배관 내의 기포 속에 포함된 용존산소는 금속배관이나 장치의 산화부식의 원인이 되며, 관로축소에 의한 마찰저항의 증가로 펌프동력증가와 세관 배관교체 등 유지보수 비용증가와 배관계의 수명단축의 원인이 된다. 또한 배관계의 공기방울은 압력이 낮은 곳(배관계의 높은 위치)에서 부피가 커지면서 모이게 되어 에어포켓을 형성하고, 배관 단면적을 축소하므로 액체의 속도증가로 손실저항이 증가하며, 유동상태가 불안정하며, 에어포켓이 순간적으로 배관 단면 전체의 단수(급수 중단)를 초래하고, 일부 에어포켓이 파괴되면서 충격파가 발생되며 수충격의 원인이 된다. 따라서 배관의 공기는 제거 되어야 한다.

한편 공기의 특징은 배관유속이 0.6m/s 이하에서는 부유(Free Air Bubble) 상태가 되며, 0.6m/s 이상에서는 흐르는 액체 속에 섞여서 (Entrained Air) 배관계를 유동한다. 일반적으로 배관의 정상상태의 유속은 1~3m/s 정도로 설계하므로 외부로부터 유입되거나 초기 시운전 단계부터 체류하던 공기를 충분히 제거하기는 쉽지 않다. 이런 상황에서 펌프(2) 출구의 일부유량 또는 전량을 보조배관(20)을 통하여 압력탱크(5) 상부로 유입시키고, 주배관(10) 또는 보조배관(20)에 비해 직경이 충분히 큰 압력탱크(5)에서는 유속이 매우 낮게 되어 하부로 이동하므로 공기가 부유(Free Air Bubble)되어 압력탱크(5) 상부로 대부분 제거된 후 액체가 주배관으로 배출되며, 이때 부유한 공기는 압력탱크(5) 상부로 모아지고 공기배출장치(미도시)를 통해 배출되어 압력탱크(5)는 일정 수위로 계속 제어된다.

예를 들어, 펌프(2)출구 직경이 300mm, 유속 3m/s 라고 가정하고 이 액체가 전량 압력탱크(5)로 유입되는 경우 일부만 유입되지만, 압력탱크(5) 직경은 통상 1,000mm가 넘게 되는데 이렇게 될 경우 압력탱크(5) 내부에서 상부로부터 하부로 액체가 이송되는 속도(Q=AV, 유량:Q, 단면적:A, 유속:V)는 단면적이 직경의 제곱에 비례하므로, 즉, 단면적이 11.1배가 되어 유속이 11.1배로 낮아지게 되어 펌프(2) 출구배관 유속 3m/s의 1/11.1 배인 약 0.27m/s 가 되어 압력탱크(5) 상부로부터 하부로 이동한다. 이때 공기(기포)는 상부에 부유(Free Air Bubble)하게 되고 액체만이 하부 연결배관을 통하여 배출된다. 한편 상부로 배출된 공기(기포)는 수위를 낮추게 되는데 이때 압력탱크(5) 내부의 압축공기를 배출(자동제어 계통에서 수위센서에 따른 전자밸브의 개폐로 수위제어)시켜 지속적인 공기의 유입에도 공기처리가 가능하게 되며, 압력탱크(5)의 수위는 적정범위에 있게 된다. 따라서, 공기를 배출해야하는 배관계통에서 유용한 공기배출장치로의 기능을 수행하게 된다.

한편, 상기 보조배관(20)의 단면적이 충분히 확보되는 경우에는, 별도의 제어가 없더라도 보조배관(20)을 통한 유체의 흐름이 형성되므로 압력탱크(20) 내부의 물질을 배출시키는 작업이 원활히 수행될 수 있다. 그러나, 주배관(10)을 통한 유체의 흐름을 방해하지 않기 위해서는 주배관(10)의 단면적이 보조배관(20)의 단면적에 비해 충분히 클 것이 요구되므로, 보조배관(20)의 단면적은 최대한 작게 구성되는 것이 바람직하다. 그런데, 이와 같이 보조배관(20)의 단면적이 작아지면 보조배관(20)을 통한 유체의 흐름이 원활하지 않을 수 있다. 따라서, 보조배관(20)의 단면적이 비교적 작은 경우에는, 평상시 주배관(10)을 단속하는 주밸브(4)를 개방하여 주배관(10)을 통해 유체가 이송되도록 하고, 압력탱크(5) 내부 물질(장기간 고인 유체, 기체, 기타 이물질)을 배출하고자 하는 경우에는 주밸브(4)를 일부 또는 전부 폐쇄하여 주배관(10)을 흐르는 유체의 일부 또는 전부가 보조배관(20)을 통하여 압력탱크(5)로 이송되도록 제어하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 주밸브(4)를 일정 시간 주기로 개폐되도록 하여 일정 시간 마다 압력탱크(5) 내부 물질의 배출 작업이 수행되도록 제어할 수도 있다. 또한, 주밸브(4)를 50~100% 폐쇄할 경우 보조배관(20)을 통하는 유체의 유속이 증가하여 압력탱크(5)를 플러싱(청소)하는 효과를 볼 수 있다.

한편, 도 3 에 도시된 바와 같이, 상기 보조배관(20)에는 유로 단속을 위해 제어밸브(30)가 추가로 구비되는 것이 바람직하다.

일반적으로 펌프(2)의 정상 가동중에는 수충격이 발생하지 않으므로 압력탱크(5) 또한 별다른 기능을 수행하지 않고 대기 상태에 있으므로 플러싱 작업이 수행되어도 시스템에 지장을 초래하지 않는다. 그런데, 펌프(2) 급정지시에는 주배관(10)에 저압이 발생되므로 압력탱크(5) 내부의 유체가 주배관(10)으로 배출되었다가 주배관(10)내 유체가 역류되면 충격 완화를 위하여 압력탱크(5) 내부로 유체가 유입되는바, 이와 같이 유체가 역류하는 경우 압력탱크(5)로 유입되는 유체를 압력탱크(5)의 압력에 의해 완충시켜야 하므로, 압력탱크(5) 내 압력 유지를 위해 보조배관(20)을 통한 유체의 공급을 차단하는 것이 바람직하다. 또한 보조배관(20)을 통해 관로의 모든 물이 역류하여 사고로 이어질 수도 있으므로 이를 방지하기 위하여 상기 보조배관(20)에 제어밸브(30)가 설치되는 것이 바람직하다.

이와 같이, 상기 제어밸브(30)는 펌프(2)의 가동시에는 개방되고, 펌프(2)의 정지시에는 폐쇄되는 밸브로 구성되는 것이 바람직하다. 이를 위해 바람직한 일실시예로서, 상기 제어밸브(30)는 전단의 압력이 후단의 압력에 비해 높을 경우에만 개방되는 일방향 밸브로 구성되는 것이 바람직하다.

제어밸브(30) 전단의 압력이 후단의 압력 보다 높다는 것은 펌프(2)가 가동중이라는 의미이고, 후단의 압력이 전단의 압력 보다 높다는 것은 펌프(2) 정지로 인하여 유체의 역류가 일어나고 있다는 것을 의미한다. 따라서, 상기 제어밸브(30)를 전단의 압력이 후단의 압력 보다 높을 경우에만 개방되는 일방향 밸브로 구성하면 펌프(2) 가동시에는 개방되어 플러싱 및 기체제거를 수행하고, 펌프(2) 정지시에는 폐쇄되어 압력탱크(2)의 수충격 완화 작용을 수행하도록 할 수 있다. 이와 같은 일방향 밸브로는 체크밸브, 뉴메틱 밸브, 다이아프램 밸브, 릴리프 밸브 등이 사용될 수 있다.

도 3 의 (a)에는 펌프(2)가 하나만 구비된 수배관 시스템에 보조배관(20) 및 제어밸브(30)가 설치된 모습이 되고, 도 3 의 (b) 및 (c)에는 다수개의 펌프(2,2´,2˝)가 병렬로 연결된 배관 시스템의 구성도가 도시된다. 다수개의 펌프가 병렬로 연결된 배관 시스템에서는, 병렬로 연결된 다수개의 펌프 중 적어도 하나의 펌프의 토출측에 구비되는 주밸브(4,4´,4˝)의 전단에 보조배관(20,20´,20˝)이 연결된다. 예컨대, 도 3 의 (b)에 도시된 바와 같이, 다수개의 펌프 중 어느 한 펌프(2)의 토출측에 구비되는 주밸브(4)의 전단에만 하나의 보조배관(20)이 설치되고, 상기 보조배관(20)에 제어밸브(30)가 설치될 수 있다. 또 다른 예로서, 도 3 의 (c)에 도시된 바와 같이, 압력탱크(5)에 다수개의 보조배관(20,20´,20˝)이 연결되고, 각 보조배관(20,20´,20˝)은 각 펌프(2,2´,2˝)의 토출측에 구비되는 주밸브(4,4´,4˝)의 전단에 각각 연결되며, 각 보조배관(20,20´,20˝)에는 각각 제어밸브(30,30´,30˝)가 설치될 수 있다. 또한, 도 3 의 (d)에 도시된 바와 같이, 각 보조배관(20,20´,20˝)은 일단이 각 펌프(2,2´,2˝)의 토출측에 구비되는 주밸브(4,4´,4˝)의 전단에 각각 연결되되, 타단은 헤더(22)에 연결되고, 상기 헤더(22)가 압력탱크(5)와 연결될 수도 있다.

도 3 의 (b)와 같은 구성은 압력탱크(5)의 플러싱만을 수행하는 경우에 적용될 수 있고, 도 3 의 (c)와 같은 구성은 압력탱크(5)의 플러싱과 아울러, 펌프 정지시 각 펌프(2,2´,2˝) 토출측 주밸브(4,4´,4˝)의 슬램(slam) 현상을 방지(이에 대하여는 후술함)하기 위한 경우에 적용될 수 있다.

한편, 상기 제어밸브(30)는 수충격 완화를 위하여 펌프(2) 정지시 미리 정해진 일정 시간 경과 후에 폐쇄되는 완폐형 밸브로 구성되는 것이 바람직하다. 도 4 에는 이러한 제어밸브(30)의 작동에 따른 주배관(10) 및 보조배관(20)을 통한 유체의 흐름 변화가 개략적으로 도시된다.

도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 펌프(2)의 운전중에는 펌프(2)의 토출측에서 고압으로 유체가 토출되므로 주밸브(4; 도 4 에서는 주밸브가 체크밸브로 구성되는 경우를 예로 들어 설명) 전단의 압력이 주밸브(4) 후단의 압력 보다 더 크다. 따라서, 유체는 주밸브(4)의 디스크(4a)를 밀고 통과하여 주배관(10)을 따라 이송된다. 그리고, 이와 동시에 제어밸브(30)가 개방되어 있으므로 펌프(2)에 의해 가압된 유체가 주밸브(4)의 전단측에서 보조배관(20)을 통하여 주배관(10)으로부터 분기 이송되어 압력탱크(5)로 이송된 후 주밸브(4) 후단측에서 다시 주배관(10)으로 합류된다.

한편, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 펌프(2)의 정지시에는 펌프(2)로부터 유체의 토출이 갑작스럽게 중단됨에 따라 주밸브(4)의 전단측의 압력은 하강하고 이에 따라 주밸브(4)를 통하여 유체가 역류하면서 주밸브(4)의 디스크(4a)가 폐쇄되기 시작한다. 역류 발생에 따라 주밸브(4)의 디스크(4a)는 급속도로 폐쇄되는데, 이 경우 주밸브(4) 전단측과 후단측에 큰 압력차가 발생되어, 주밸브(4)의 슬램(slam) 현상(밸브 디스크가 '쾅'하고 닫혀 충격파가 발생하는 현상)이 발생한다. 이러한 슬램 현상에 의해 충격파로 배관 시스템의 손상을 가져온다. 그런데, 본 발명에서는 보조배관(20)과 제어밸브(30)가 추가로 설치되어 있으므로, 주밸브(4) 후단에서 역류되는 유체가 압력탱크(5)로 유입되고, 압력탱크(5) 내부에 저장되어 있던 유체는 제어밸브(30)가 열려있는 동안 보조배관(20)을 통하여 주밸브(4) 전단측에 공급되어 주밸브(4) 전단의 압력 하강을 어느 정도 해소한다. 이에 따라, 주밸브(4)의 디스크(4a) 닫힘 속도가 감소되면서 주밸브(4)의 슬램 현상이 완화된다. 또한, 주배관(4)에 부압이 발생되는 현상도 해소한다.

그런데, 위와 같이 펌프 정지시 보조배관(20)을 통한 주밸브(4) 전단으로의 유체 공급은 미리 정해진 일정 시간 동안만 이루어지는 것이 바람직하다. 만일 보조배관(20)을 통하여 주밸브(4) 전단으로 지속적으로 다량의 유체가 공급되는 경우에는 역류에 의한 사고로 이어질 수 있다. 따라서, 보조배관(20)을 통한 주밸브(4) 전단측으로의 유체 공급은 주밸브(4)의 완폐를 유도할 수 있을 정도의 미리 정해진 일정 시간 동안만 일시적으로 수행되는 것이 바람직하다. 이러한 시간은 수배관 시스템의 규모나 운전 상황에 따라 미리 경험적으로 적절한 값으로 결정될 수 있다.

이와 같이 펌프의 급정지시 보조배관(20)을 통하여 주밸브(4) 전단측에 일정 시간 동안 유체를 공급하기 위해, 상기 제어밸브(30)는 펌프의 정지 시점으로부터 일정 시간 경과후 자동으로 폐쇄되거나, 점진적으로 천천히 폐쇄되는 완폐형 밸브로 구성되는 것이 바람직하다.

완폐형 밸브에는 여러가지 종류가 있는데, 기계식으로 제어되는 유형의 밸브로 구성되는 것이 바람직하다. 이러한 기계식 제어밸브(30)는 별도의 제어부 구성이 필요없이 밸브의 기계적 구성에 의해 펌프의 정지시 자동으로 일정 시간 경과 후 폐쇄되도록 구성된다. 이러한 기계식 밸브로는 완폐형 체크밸브를 예로 들 수 있는데, 완폐형 체크밸브는 디스크가 닫히는 방향의 반대 방향으로 완충력을 제공하는 유압실린더가 구비되어, 펌프 운전중에는 디스크가 개방되고 펌프 정지시에는 유체가 보조배관(20)을 통하여 흘러감에 따라 디스크가 폐쇄되되, 유압실린더의 완충력에 의해 디스크가 천천히 폐쇄되도록 구성된다. 또한, 이러한 제어밸브(30)의 디스크 닫힘 속도를 더욱 늦추기 위하여 본 발명의 출원인이 기 출원하여 등록받은 병렬실린더형 체크밸브(특허 제10-1487748호)가 제어밸브(30)로 채택될 수도 있다.

이 밖에도 제어밸브(30)로서 펌프 정지시 일정 시간 경과 후 폐쇄될 수 있는 것이라면, 니들밸브형, 스프링형, 다이아프램 방식 밸브, 릴리프 밸브 등 다양한 유형의 기계식 완폐형 밸브가 사용될 수 있다.

위와 같은 일방향 밸브는 모두 기계식 밸브로서, 보다 정밀한 제어를 위하여 상기 제어밸브(30)는 전동밸브 또는 솔레노이드밸브와 같은 전기 제어식 밸브로 구성되는 것이 바람직하다. 도 5 에는 전기식으로 개폐가 제어되는 제어밸브(30)가 구비된 수배관 시스템의 실시예가 도시된다. 도시된 바와 같이, 상기 제어밸브(30)는 전기적 제어에 의해 자동 개폐되는 전동밸브 등으로 구성되는 것이 바람직하며, 상기 제어밸브(30)를 제어하는 제어부(100)를 구비한다. 여기서, 상기 제어부(100)는 펌프 등 전체 수배관 시스템의 각 구성부를 제어하는 것일 수도 있고, 상기 제어밸브(30)만을 독립적으로 제어하는 것일 수도 있다.

이와 같은 구성에 따라, 제어부(100)가 펌프(2)의 작동 여부를 실시간 감시하여, 펌프(2) 작동중에는 제어밸브(30)를 개방하고, 펌프(2) 정지시에는 제어밸브(30)를 폐쇄하도록 제어한다.

도 6 에는 도 5 에 도시된 바와 같은 전기식 제어밸브(30)가 구비된 수배관 시스템의 제어 순서도가 도시된다. 도시된 바와 같이, 최초 제어부(100)는 수배관 시스템을 통한 유체의 이송을 위해 펌프를 운전하여(S1) 주배관(10) 및 보조배관(20)을 통하여 유체가 흘러가도록 하고, 제어밸브(30)를 개방한다(S2). 그 다음, 제어부(100)는 펌프의 운전 여부를 실시간으로 감시(S3)한다. 펌프의 운전 여부 감시는 펌프회전수 감시, 전원공급개페기 감시, 전원공급센서 감시, 유량계측기 감시, 압력센서 감시, 펌프의 부하 전류 감지 등의 방법으로 수행할 수 있다. 여기서 제어밸브의 개폐는 펌프가 회전(운전) 중이더라도 공회전, 무부하운전 등이 발생하였을 때 오작동 방지를 위해 일정 이상 압력이 발생하는 상태에서 작동되도록 하는 것이 바람직하다.

펌프의 운전 여부 감시 결과 펌프가 정지된 것으로 판단되면, 제어부(100)는 미리 정해진(제어부(100)에 미리 입력된) 일정 시간이 경과된 후 제어밸브(30)를 폐쇄(S4)한다. 이를 위해, 상기 제어밸브(30) 자체에 타이머가 내장되어 제어부(100)로부터 제어 명령 도달 시점으로부터 일정 시간 경과후 제어밸브(30)가 폐쇄되도록 구성될 수 있다.

한편, 도 7 에는 전기식으로 개폐가 제어되는 제어밸브(30)가 구비된 수배관 시스템의 또 다른 실시예가 도시된다. 도시된 바와 같이, 본 실시예에서는 솔레노이드밸브와 같은 전기식 제어밸브(30)와 제어부(100)가 구비되되, 추가적으로 주배관(10)의 주밸브(4) 전단측 압력과 후단측 압력을 측정하는 제1압력센서(P1)와 제2압력센서(P2)를 추가로 포함한다.

도 8 에는 도 7 에 도시된 바와 같은 전기식 제어밸브(30), 제1압력센서(P1) 및 제2압력센서(P2)가 구비된 수배관 시스템의 제어 순서도가 도시된다. 최초 제어부(100)는 제어밸브(30)를 개방하고(S100), 수배관 시스템을 통한 유체의 이송을 위해 펌프를 운전(S200)하여, 주배관(10) 및 보조배관(20)을 통하여 유체가 흘러가도록 한다. 그 다음, 제어부(100)는 제1압력센서(P1) 및 제2압력센서(P2)로부터 주배관(10)의 주밸브(4) 전단 및 후단의 압력값을 실시간으로 전달받아 이를 상호 비교한다(S300).

주밸브(4) 전단의 압력이 높다는 것은 펌프가 운전중이라는 것을 의미한다.따라서, 제어부(100)는 주밸브(4) 전단측 압력이 후단측 압력 보다 높은 경우(펌프 운전중)에는 제어밸브(30)를 계속 개방 상태로 유지하고, 그 외의 경우, 즉, 주밸브(4) 후단측 압력이 전단측 압력보다 높은 경우(펌프 정지)등에는 미리 정해진 일정 시간 경과 후 제어밸브(30)가 폐쇄되도록 제어한다(S400).

한편, 다른 실시예로서, 도 9 에 도시된 바와 같이, 상기 제어밸브(30)는 차압센서(DPS)에 의해 개폐 제어되도록 구성될 수도 있다. 상기 차압센서(DPS)는 주밸브(4)의 전단측과 후단측의 차압을 감지하고, 주밸브(4)의 후단측 압력이 전단측 압력 보다 높은 것으로 판정되는 경우 상기 제어밸브(30)를 제어하여 일정 시간 경과 후에 폐쇄되도록 제어한다.

또 다른 실시예로서, 도 11 에 도시된 바와 같이, 상기 제어밸브(30)는 엑츄에이터(30b)와 밸브본체(30a)를 포함하여, 엑츄에이터(30b) 전후단의 압력차에 따라 밸브본체(30a)가 개폐 작동되도록 구성되며, 추가적으로 니들밸브(30c)를 더 포함하여 구성될 수 있다.

상기 밸브본체(30a)는 주배관(10)의 주밸브(4) 전단측과 압력탱크(5)를 연결하는 보조배관(20)에 설치되고, 상기 엑츄에이터(30b)는 상기 밸브본체(30a)와 연결된다. 보다 구체적으로, 상기 엑츄에이터(30b)는 내측에 내부를 좌우로 수평 분할하는 디스크(D)가 배치되고, 양단은 각각 상기 주배관(10)의 주밸브(4) 전단과 후단에 각각 유압호스 또는 통상적인 배관으로 연결된다. 그리고, 상기 엑츄에이터(30b) 내측의 디스크(D)는 밸브본체(30a) 내부에서 유로를 단속(개폐)하는 밸브체(미도시)와 연결되어, 디스크(D)의 이동에 따라 밸브체가 작동하여 밸브본체(30a) 내부의 유로를 개폐하도록 구성된다. 상기 디스크(D)와 밸브본체(30a)의 밸브체는 디스크(D)의 이동에 따라 밸브본체(30a)의 개폐가 가능하다면 그 구조와 연결관계에는 제한이 없다. 바람직하게는, 상기 디스크(D)의 수평 이동에 밸브체 또한 수평이동하여 밸브본체(30a) 내부의 유로를 개폐하도록 구성될 수도 있고, 디스크(D)와 밸브체 사이에 래크피니언 등의 기어를 사용하여 디스크(D)의 수평 이동시 밸브체가 회전되어 개방되도록 구성할 수도 있다. 밸브체가 회전되는 방식으로 개폐되는 경우 밸브본체(30a)는 볼밸브나 버터플라이밸브가 사용될 수 있다. 이러한 구성을 통하여, 주밸브 전단과 후단의 유체가 엑츄에이터(30b) 전단과 후단으로 각 유입되면, 양단의 압력차에 의해 엑츄에이터(30b) 내측에 구비된 디스크(D)가 어느 한쪽으로 이동하게 되고, 상기 디스크(D)의 이동에 따라 이와 연결된 밸브본체(30a)의 밸브체가 이동하여 보조배관(20)의 유로가 개폐된다.

이러한 제어밸브는 펌프(2)의 작동 여부에 따라 개폐가 제어된다. 펌프(2) 작동중에는 주밸브(4) 전단측의 압력이 후단측 압력 보다 더 높고, 펌프(2) 정지시에는 주밸브(4) 전단측 압력이 후단측 압력 보다 낮다. 이에 따라, 펌프(2)의 작동 중에는 엑츄에이터(30b)의 디스크(D)가 주밸브(4)의 전단측에서 후단측 방향(도 10 기준으로 좌측에서 우측)으로 이동하여 밸브본체(30a)가 개방되고, 주배관(10)의 주밸브(4) 전단측 유체가 보조배관(20)을 통해 압력탱크(5)로 공급된다. 반면, 펌프(2)의 정지시에는 주밸브(4) 후단측의 압력이 더 크기 때문에 엑츄에이터(30b)의 디스크(D)가 주밸브(4) 후단측에서 전단측 방향(도면상 좌측)으로 이동되면서 밸브본체(30a)를 폐쇄하게 된다.

한편, 상기 엑츄에이터(30b)의 전단측에는 니들밸브(30c)가 추가로 설치되는 것이 바람직하다. 니들밸브(30c)를 설치할 경우 최초 개도 설정을 통하여 펌프 정지시 엑츄에이터(30b)의 디스크(D)가 전단측으로 이동할때 엑츄에이터(30b) 내부에서 주배관으로 빠져나오는 유량을 조절함으로써 디스크(D)가 후단측에서 전단측으로 이동하는 속도를 늦출수 있으며, 이를 통해 밸브본체(30a)의 완폐 효과를 볼 수 있다.

위에서 상기 엑츄에이터(30b)는 전단과 후단이 각각 주밸브 전단과 후단에 연결되는 것으로 설명하였으나, 엑츄에이터(30b) 전단은 주밸브 전단에 연결된 보조배관에 연결되고, 엑츄에이터(30b) 후단은 주밸브 후단에 연결된 보조배관 또는 압력탱크에 연결될 수도 있다.

또 다른 실시예로서, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 제어밸브(30)는 유량센서(FS)에 의해 개폐 제어되도록 구성될 수도 있다. 여기서, 상기 유량센서(FS)는 주배관(10)의 주밸브(4) 후단측에 설치되어, 감지된 유체의 흐름에 근거하여 펌프가 정지된 것으로 판정되는 경우 일정시간 경과 후에 제어밸브(30)가 폐쇄되도록 한다.

한편, 보조배관(20)을 통한 액체의 흐름이 없거나 약한 경우에는, 도 12 에 도시된 바와 같이, 압력탱크(5)를 향하는 보조배관(20)의 액체를 가압 이송하도록, 보조배관(20)에 별도의 보조펌프(22)를 설치하는 것이 바람직하다.

또한, 보조배관(20)을 통하여 공급된 유체가 압력탱크(5) 내부에 골고루 분사되도록, 상기 압력탱크(5) 내부에는 상기 보조배관(20)에 연결된 디퓨저(50)를 추가로 구비하는 것이 바람직하다. 상기 디퓨저(50)는 도 13 의 (a) 에 도시된 바와 같이, 제어밸브(30)의 후단측에 연결된 보조배관(20)과 연결되되, 압력탱크(5)의 내벽을 둘러 환형으로 설치되며 표면에는 다수의 분사공(50a)이 형성된다.

또한, 상기 디퓨저(50)는 도 13 의 (b)에 도시된 바와 같이, 단부가 엘보우형으로 절곡 형성될 수도 있다. 이 경우, 유체가 압력탱크의 원주방향으로 회전되면서 하방으로 이동된다. 이 밖에도, 상기 디퓨저(50)는 고정식 또는 부유식 등 다양한 형태로 구성될 수 있다.

한편, 도시되지는 않았으나, 주배관(2)이 순환배관으로 구성되는 시스템에서는 보조배관(20)을 통하여 주배관(2) 내부에 있는 기체가 압력탱크(5)로 이동되므로, 상기 보조배관(20)이 주배관(2) 내부의 기체 배출 용도로 사용될 수 있다.

대부분의 현장에는 펌프 출구에 체크밸브, 유량제어용 전동밸브(미도시), 수동 차단밸브(미도시) 등이 설치되어 사용되며, 이로 인해 큰 마찰손실이 발생되어 체크밸브 전단의 압력과 압력탱크(5)와 주배관(10)의 연결부에 압력차이가 발생하게 된다. 이로 인해 마찰손실이 거의 없는 보조배관을 통해 압력탱크로 유체가 이동할 수 있는 환경이 만들어지며, 유량제어용 전동밸브(미도시)를 유량제어를 위해 약 10%~50% 정도 닫은 상태에서 펌프를 운전할 경우 보다 많은 압력차가 발생되어 더욱 효과적으로 데드워터 방지 기술을 사용할 수 있게 된다. 또한 유량제어용 전동밸브(미도시)의 개도조정을 통해 보조배관(20)으로 흐르는 유체의 양을 조정할 수도 있다.

한편, 도 14 에는 데드워터 방지를 위한 수배관 시스템의 또 다른 실시예가 도시된다. 지금까지 설명한 실시예에서는 압력탱크(5)와 연결되는 보조배관(20)의 전단이 펌프(2)와 주밸브(4) 사이에 연결되었으나, 본 실시예에서는 제어밸브(20)의 전단측이 펌프(2)의 전단에 연결된다. 제어밸브(30)의 개방에 따라 압력탱크(5) 내부에 저장된 유체가 펌프 흡입측으로 이송된다. 이때, 보조배관(20)을 통하여 펌프(2)로 유입된 유량 만큼 주배관(10)으로부터 압력탱크(5) 내부로 유체가 보충되며, 이와 같은 순환에 따라 데드워터 현상을 방지할 수 있다. 이러한 시스템에서는 일정 시간마다 주기적으로 상기 제어밸브(30)를 개폐하도록 하는 것이 바람직하다.

지금까지, 본 발명의 실시예를 기준으로 상세히 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시예와 실질적 균등범위까지 포함된다 할 것이다.

2 : 펌프 4 : 주밸브
4a : 디스크 5 : 압력탱크
10 : 주배관 20 : 보조배관
30 : 제어밸브 50 : 디퓨저
100 : 제어부

Claims (23)

1. 유체를 가압하는 펌프와;
   상기 펌프에 의해 가압된 유체를 이송하는 주배관과;
   상기 펌프 토출측에 구비되는 주밸브와;
   상기 주배관에 연결되는 압력탱크와;
   일단은 상기 주배관의 주밸브 전단측에 연결되고 타단은 상기 압력탱크에 연결되어, 상기 펌프로부터 가압 토출되는 유체의 일부를 압력탱크로 유입시키기 위한 보조배관과;
   상기 보조배관에 설치되어 유로를 개폐하는 제어밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 수배관 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 펌프는 다수개가 병렬로 연결되되, 병렬로 연결된 다수개의 펌프 중 어느 한 펌프의 토출측에 구비되는 주밸브의 전단에 보조배관이 설치되고, 상기 보조배관에 제어밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 수배관 시스템.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 펌프는 다수개가 병렬로 연결되되, 상기 압력탱크에 다수개의 보조배관이 연결되고, 각 보조배관은 각 펌프의 토출측에 구비되는 주밸브의 전단에 연결되며, 각 보조배관에는 각각 제어밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 수배관 시스템.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 각 보조배관은 일단이 각 펌프의 토출측에 구비되는 주밸브의 전단에 각각 연결되되, 타단은 헤더에 연결되고, 상기 헤더는 압력탱크에 연결된 것을 특징으로 하는 수배관 시스템.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어밸브는 전단의 압력이 후단의 압력에 비해 높을 경우에만 개방되는 일방향 밸브인 것을 특징으로 하는 수배관 시스템.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어밸브는 펌프 정지시 일정 시간 경과 후 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 수배관 시스템.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어밸브의 개폐를 제어하는 제어부를 더 포함하되, 상기 제어부는 상기 펌프의 정지시 일정 시간 경과 후 제어밸브를 폐쇄하는 것을 특징으로 하는 수배관 시스템.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어밸브의 개폐를 제어하는 제어부와;
   상기 주배관의 주밸브 전단측 압력을 감지하는 제1압력센서와;
   상기 주배관의 주밸브 후단측 압력을 감지하는 제2압력센서를 더 포함하되;
   상기 제어부는 상기 제1압력센서와 제2압력센서로부터 감지된 주밸브 전단측 및 후단측 압력을 전달받아 이를 상호 비교하고, 비교 결과 주밸브 후단측 압력이 주밸브 전단측 압력 보다 큰 경우 일정 시간 경과 후 제어밸브를 폐쇄하는 것을 특징으로 하는 수배관 시스템.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 주밸브의 전단측과 후단측의 차압을 감지하는 차압센서를 더 포함하되, 상기 차압센서는 주밸브의 전단측과 후단측의 차압을 감지하고, 주밸브의 후단측 압력이 전단측 압력 보다 높은 것으로 판정되는 경우 상기 제어밸브를 제어하여 일정 시간 경과 후에 폐쇄하는 것을 특징으로 하는 수배관 시스템.
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 주배관의 주밸브 후단측에 구비되는 유량센서를 더 포함하되, 상기 제어밸브는 유량센서에서 감지된 유체의 흐름에 근거하여 펌프가 정지된 것으로 판정되는 경우 일정시간 경과 후에 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 수배관 시스템.
11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어밸브는 펌프 정지시 일정 시간 경과 후 폐쇄되는 기계식 완폐형 밸브인 것을 특징으로 하는 수배관 시스템.
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제어밸브는 완폐형 체크밸브인 것을 특징으로 하는 수배관 시스템.
13. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어밸브는,
    전단이 상기 주배관의 주밸브 전단에 연결되고, 후단은 상기 압력탱크에 연결된 보조배관에 설치되는 밸브본체와;
    내측에 내부를 좌우로 수평 분할하는 디스크가 배치되고, 양단은 각각 상기 주밸브 전단과 후단에 각각 연결되며, 상기 주밸브 전단과 후단의 압력차에 따른 상기 디스크의 이동에 의해 상기 밸브본체를 개폐하는 엑츄에이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 수배관 시스템.
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 엑츄에이터의 전단측에 니들밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수배관 시스템.
15. 제 1 항에 있어서,
    상기 압력탱크 내부에는 상기 보조배관과 연결되는 디퓨저를 추가로 구비하되, 상기 디퓨저는 제어밸브의 후단측에 연결된 보조배관과 연결되고, 압력탱크의 내벽을 둘러 환형으로 설치되며 표면에는 다수의 분사공이 형성된 것을 특징으로 하는 수배관 시스템.
16. 제 1 항에 있어서,
    상기 압력탱크 내부에는 상기 보조배관과 연결되는 디퓨저를 추가로 구비하되, 상기 디퓨저는 제어밸브의 후단측에 연결된 보조배관과 연결되고 단부가 엘보우형으로 절곡 형성된 것을 특징으로 하는 수배관 시스템.
17. 제 1 항에 있어서,
    상기 보조배관의 액체를 상기 압력탱크를 향하여 가압 이송하도록, 상기 보조배관에 보조펌프가 더 구비된 것을 특징으로 하는 수배관 시스템.
18. 제 1 항에 있어서,
    상기 압력탱크로부터 기체 또는 이물질을 외부로 배출할 수 있도록, 상기 압력탱크에는 배출관 및 배출밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 수배관 시스템.
19. 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 따른 수배관 시스템의 제어 방법으로서,
    펌프를 운전하여 주배관 및 보조배관을 통하여 유체를 이송하는 단계와;
    보조배관에 구비된 제어밸브를 개방하는 단계와;
    펌프 운전 여부를 감시하는 단계와;
    펌프의 정지시 상기 제어밸브를 폐쇄하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수배관 시스템의 제어 방법.
20. 제 19 항에 있어서,
    상기 펌프의 정지시 일정 시간 경과 후 상기 제어밸브를 폐쇄하는 것을 특징으로 하는 수배관 시스템의 제어 방법.
21. 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 따른 수배관 시스템의 제어 방법으로서,
    펌프를 운전하여 주배관 및 보조배관을 통하여 유체를 이송하는 단계와;
    보조배관에 구비된 제어밸브를 개방하는 단계와;
    상기 주배관의 주밸브 전단측 압력과 후단측 압력을 감지하는 단계와;
    상기 감지된 주밸브 전단측 및 후단측 압력을 상호 비교하고, 비교 결과 주밸브 후단측 압력이 주밸브 전단측 압력 보다 높은 경우 제어밸브를 폐쇄하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수배관 시스템의 제어 방법.
22. 제 21 항에 있어서,
    상기 감지된 주밸브 전단측 및 후단측 압력 비교 결과, 주밸브 후단측 압력이 주밸브 전단측 압력 보다 높은 경우 일정 시간 경과 후 제어밸브를 폐쇄하는 것을 특징으로 하는 수배관 시스템의 제어 방법.
23. 유체를 가압하는 펌프와;
    상기 펌프에 의해 가압된 유체를 이송하는 주배관과;
    상기 펌프 토출측에 구비되는 주밸브와;
    상기 주배관에 연결되는 압력탱크와;
    일단은 상기 펌프의 전단에 연결되고 타단은 상기 압력탱크에 연결되어, 압력탱크 내부에 저장된 유체가 펌프 전단측으로 공급되도록 하는 보조배관과;
    상기 보조배관에 설치되어 유로를 개폐하는 제어밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 수배관 시스템.

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