K-Fire Hydraulic Solver 9. 펌프 토출과 흡입 연결 영향

 

펌프 압력이 시스템의 압력한계를 초과할 경우 감압방법으로 감압밸브와 릴리프밸브를 사용하는 방식이 있습니다. 국내의 경우 대부분 감압밸브 방식을 많이 사용하지만 릴리프밸브 방식에 대해 알아보도록 하겠습니다. 위의 그림은 NFPA20에서 릴리프밸브 설치에 대한 표준 방식을 설명하고 있으며 그 중 a.펌프흡입측으로 연결하는 방식에 대해 알아보겠습니다.

 

a방식은 국내에서는 거의 사용하는 사례가 없습니다. 가장 많이 사용하는 방식은 b.소화수조로 리턴하는 방식인데... 아무래도 a방식은 생소한 방식인데다 토출측을 흡입측과 연결시 과연 토출압력을 낮출 수 있을까의 근본적인 의문도 이러한 방식을 채택하기 어려운 이유 중 하나가 아닌가 생각합니다.

 

우선 간단하게 릴리프밸브 없이 펌프 토출측과 흡입측을 바로 연결할 경우 압력변화만 확인해 보도록 하겠습니다. 

 

위와 같이 간단하게 물탱크 ~>> 펌프~>>헤드를 그리고 펌프 토출측과 흡입측을 연결합니다. 배관구경은 넉넉하게 150mm 정도로 설정하고 펌프는 디폴트값으로 사용합니다. 위의 상태에서 버터플라이 밸브를 잠근 상태에서 'Supply' 모드로 계산합니다.

 

 

헤드 방수압력이 약 12 bar 정도 걸리는 것을 알 수 있습니다. 이상태는 릴리프밸브를 설치하지 않은 일반적인 배관구조로 볼 수 있습니다. 다음은 버터플라이 밸브를 열어서 계산결과를 보겠습니다. 이는 릴리프밸브없이 단순히 토출측과 흡입측을 연결하는 구조입니다. 

 

 

토출측의 압력은 거의 0가까이 떨어지고 헤드 방수압력도 매우 낮아 졌습니다. 계산결과는 펌프 토출측에서 흡입측으로 재순환 시킬 경우 토출압력을 낮출 수 있음을 확인할 수 있습니다. 

 

현재 릴리프밸브의 기능이 프로그램에 없어서 오리피스를 설치하여 릴리프밸브가 설정압력에서 개방된것으로 가정하여 계산을 해보겠습니다. 오리피스 구경을 30mm 설정하였는데... 릴리프밸브 개방시 방출면적과 같은 개념으로 보면 됩니다. 오리피스 구경을 다양하게 변경하면서 압력감소 변화를 확인해 보는것도 좋을 것 같습니다.

 

 

오리피스 구경 30mm 설치후 헤드의 방수압력은 약 8bar 까지 감소한것을 알 수 있습니다. 결론적으로 펌프토출측에서 흡입측 배관 연결시 릴리프밸브를 설치하여 압력을 낮출 수 있음을 확인하였습니다.

 

감압변을 통한 감압방식은 감압변에서 압력을 직접 낮추는 방식이며 릴리프밸브를 통한 감압방식은 펌프의 토출압력을 직접 낮추어 제어하는 방식의 차이로 볼 수 있습니다.