펌프의 재료와 방식11 펌프의 재료와 방식11 최혜진 기자 2008-04-16 00:00:00

 

 

3. 배관계획

 

3.1 흡입관

 

흡입관의 계획에 있어서는 아래의 점에 주의하여야 한다.

 

1) 펌프의 흡입관에서 편류나 선회류가 생기지 않게 한다.


2) 관길이는 될수록 짧고 곡관의 수는 될수록 줄이고 손실헤드를 적게 하도록 한다.

 

3) 배관은 공기가 모이지 않는 형태로 하고 펌프를 향해서 약 1/50정도의 올림구배가 되도록 한다. 공기가 모이는 부분은 흡기할 수 있도록 한다.


 

4) 관내의 압력은 보통 대기압 이하가 되므로 공기누설이 없는 관이음을 택한다.

 

5) 흡입관끝에 스트레이너 또는 푸트밸브를 장치할 경우 찌꺼기가 있을 때 청소할 수 있도록 고려해 두는 것이 바람직하다.

 

 

 

 

 

3.2 토출관

 

1) 관지름과 흐름속도


펌프의 토출구경은 펌프 자신의 효율과 경제성에서 정해지므로 관지름을 펌프 토출구경에 맞출 필요는 전혀 없다.

 

관이 길때의 경제적 관지름은 펌프, 전동기, 밸브, 관재료 등의 가격, 설치비, 토목비, 금리 등의 설비비와 동력비, 유지비에서 정해지는 것이다.

 

일반적으로 관내흐름속도는 소구경관으로 1~2m/sec, 대구경관으로 1.5~3.0m/sec 정도가 보통이다. 흐름속도가 빠르게 되면 부식이 되기 쉬우므로 흐름속도는 5m/sec를 넘지 않는 것이 좋다.

 

 

2) 토출관끝


저양정 펌프의 경우에는 토출관끝은 수면 이하의 위치에서 수평방향으로 개구하는 것이 좋다.

 

 펌프 설치위치가 토출수면보다 높을 때에도 <그림4.25>와 같이 관끝이 토출수면밑으로 되도록 토출관을 아래 방향으로 굽혀 사이펀 배관으로 한다.

 

 

단, 소형 원심펌프에서 토출측의 압력수를 이용해서 패킹 상자를 봉수로 한것이며 토출 밸브가 없는 것으로는 방류관 개구부를 펌프 중심에서 500㎜ 이상 높게 하여 운전 중에 펌프 내부에 압력을 갖게 하여 패킹 상자의 봉수를 완전하게 할 필요가 있다.

 

 

3) 공기관
<그림4.27>과 같이 토출관 끝의 상부가 흡입수면에 대해서 10m 이상일 때 관로끝에 역류방지 밸브를 장치하면 정전시와 같이 슬루우스밸브를 닫지 않고 펌프가 정지하였을 경우 송수관 윗쪽에 진공부가 생기므로 그림과 같이 공기관을 장치해 두면 정전시에는 이부분의 압력이 내려 가려는 것을 공기가 빨려 들어가서 막게 된다.

 

 

또 이와 같이 함으로써 역류방지밸브 폐쇄시의 충격도 완화되므로 토출관이 길 때에도 장치하면 좋다.


단, 공기관을 장치할 때는 슬루우스밸브를 닫지 않고 정지했을 때 토출관내의 물은 역류해서 흡수조에 되돌아가게 되므로 펌프 및 원동기는 역전되는 구조로 해 두어야하며 또 흡수조도 넘치지 않는 용량을 고려해 두어야 한다.

 

 

 

4) 설치를 쉽게 하기 위한 사고방식


<그림4.18(d)-(g)> 혹은 <그림4.20(b)-(d)>와 같이 몇대의 펌프 토출관을 한개의 송수관에 종합해서 설치하는 경우에는 개개의 관으로 설치하려고 할때 이것을 잘 맞추어서 장치한다는 것은 대단히 어렵다.

 

이와같은 경우에는 일부의 배관에 현지 맞출부분을 준비해 두고 현지에서 플랜지를 용접해서 설치하거나 혹은 신축관을 사용해서 조절할 수 있도록 기장계획시에 고려해 두어야 한다. 이와 같은 주의는 장래 증설 예정의 펌프가 있어 흡입, 토출배관을 먼저 설치해 두는 경우에도 생각해둘 필요가 있다.

 

 

 

 

3.3 관의 지지

 

배관에는 관이 유체에서 받는 힘이나 자중(유체 포함)을 지탱하기 위한 적당한 위체에 지지대를 둘 필요가 있다. 수평관의 지지대는 물이 채워졌을 때 관의 휨이 크게 되지 않도록 그 간격을 정한다.

 

 경사면에 따른 배관에서는 관 축방향의 분력이 생기므로 단순한 지지로서는 지축방향에 대한 미끄럼막이도 고려해 둔다.

 

어느 경우에도 관로가 길때에는 온도변화에 따른 배관의 신축을 고려해서 적당한 장소에 신축관을 써서 그 사이에 관 축방향에도 고정할 장소에는 앵커블록 혹은 링 거어더 등을 써서 단순히 중량을 지탱하고 관의 신축시에는 미끄러지지 않게 지지대에는 이것에 적합한 것을 쓴다.

 

지지대의 예를 <그림4.28>에 표시한다.

 

 

 

긴 수직관은 관이 진동이나 휨응력을 받지 않도록 중간의 적당한 위체에 진동막이가 필요하다. 또 곡관부, 밸브전후 및 관끝부는 관이 유체에서 아래의 힘을 받으므로 이 힘의 지지를 고려한다.


1) 곡관부의 지지


곡관의 지지대가 받는 힘은 관의 중량(유체포함) 외에 흐름이 방향변화(운동량변화)를 하기 때문에 힘을 받는다. <그림4.29>와 같이 곡관전후의 속도벡터차를

 

로 하면 유체의 방향변화 때문에 생기는 힘 F는
                                                          

가 된다. 단,


              Υ  : 유체의 비중량 (㎏/㎥)
              g : 펌프토출량 (m/sec2)
              Q  : 유량 (㎥/sec)
                 : 속도차 (m/sec)

 

 

 

 

2) 밸브전후의 관지지


체크밸브 및 플랩밸브가 폐쇄할 때 생기는 힘 F는 대략 아래와 같이 표시된다.

 

 

 

체크밸브

                     

플랩밸브


 여기서,    D  : 밸브구경 (m)


            H  : 펌프의 전양정 (m)


              Ha  : 펌프의 실양정 (m)


              γ   : 물의 비중량 (㎏/㎥)


또 차단밸브가 폐쇄되어 있고 그 한쪽에 펌프의 체절압력이 걸려 있을 때에 생기는 힘은 아래의 식으로 표시된다.


여기서, Hsh : 펌프의 체절압력헤드 (m)

 

또한 차단밸브와 펌프사이의 관이 플랜지이음과 같이 관축방향의 힘을 받는 이음으로 접속 될 경우에는 그 힘은 관으로 지탱되므로 외부에 나타나지 않는다.

 

 

 

 


3.4 관의 이음

 

 

1) 고정이음


고정이음에는 나사이음, 플랜지이음, 용접이음의 세종류가 있다. 나사이음은 펌프배관에서는 대개 호칭지름 160ø 이하의 소경관고 보조배관에 주로 사용된다.

 

 이음에는 KS 규격에서 정해진 배관용 강관용의 가단 주철제 이음, 엘보우, 십자소킷, 베트, 유니온, 부쉬 및 지름이 다른 이음이 사용되며 이것들의 이음은 10kg/㎠의 사용압력에 견딘다.

 

중,소경관에는 주로 플랜지이음, 고온고압용에는 용접이음이 사용된다. 가스켓은 상온용으로는 연질고무판, 천붙인 고무판, 테프론, 종이 등이 사용된다.

 

2) Flexible이음, 신축이음, 조합이음


이것들의 이음은


a) 온도변화에 따른 관신축을 피하고


b) 지중매설관 등에서 지반의 부등침하에 대한 관보호


c) 설치상의 잘못이나 제작상의 오차에 대한 관보호


d) 펌프나 밸브 혹은 관의 설치후 분해를 쉽게하기 위해


e) 소형의 펌프로 설치바닥면에 펌프, 원동기에서 나오는 진동을 전달하지 않도록 이것들을 방진지지구조로 할 때에 배관을 타고가는 진동을 흡수하기 위한 목적에 사용되며 <그림4.31>과 같은 것이 사용된다.