개념 한 쪽
토목기사 펌프장 계획 — 흡입 조건과 수격작용
펌프장은 계획급수량을 안정적으로 보내도록 펌프와 흡입·토출 설비를 배치하는 시설이다. 수격작용을 막고, 예비 펌프와 적절한 흡입 조건을 확보해야 한다. 비속도, 펌프 대수와 관 종류, 배수관망의 구성, 펌프 소요동력 계산도 묻는다.
이 개념을 문제로 확인하고 싶으면 이 개념 문제 10개 풀기 회원용
가입 없이 오늘의 10문제 바로 풀기 →
뜻
펌프장은 보내야 할 유량과 양정을 기준으로 설계한다. 송수 펌프장은 계획 1일 최대급수량을, 배수 펌프장은 계획시간최대급수량을 기준으로 잡는다. 수요가 변동하므로 펌프를 여러 대 두어 병렬로 운전하고, 한 대가 고장 나도 공급이 가능하도록 예비 펌프를 둔다. 흡입수조는 물이 소용돌이치지 않도록 충분한 수심과 체류시간을 확보한다.
수격작용은 밸브를 갑자기 닫거나 펌프를 갑자기 멈출 때 관로의 물이 급격히 멈추면서 압력이 크게 오르내리는 현상이다. 플라이휠로 펌프의 관성을 키우거나, 조압수조·압력수조를 설치하거나, 밸브를 천천히 닫아 압력 변화를 줄인다.
펌프의 비속도 Ns는 펌프 형식을 가르는 지표이다. Ns가 작으면 토출량은 적고 양정은 높은 펌프가 된다.
펌프 대수는 용량과 예비율을 함께 보아 정한다. 대용량 펌프일수록 최고효율점에서 운전하기 유리하고, 소용량일수록 효율이 낮다. 상수도 배수관으로 쓰는 PVC관은 내구성이 좋지만 유기용제와 열, 자외선에는 약하다.
배수관망에서 수지상식은 가지처럼 뻗는 방식이라 제수밸브 설치 수가 적고 유지보수가 쉽지만, 한 곳이 막히면 그 뒤가 단수된다. 격자식은 고리 모양이라 단수 범위가 작다.
펌프의 소요동력은 P = ρgQH/η로 구한다. 유량을 초당 세제곱미터로 바꾸어 대입해야 하며, 양수량 50m³/min, 전양정 8m, 효율 0.8이면 축동력은 약 81.5kW이다. 수력은 물의 중량유량과 양정에 비례하고, 펌프 동력은 그 수력을 효율로 나눈 값이다.
예제
출제 패턴은 다섯 가지다. ① 비속도 — Ns가 작으면 토출량은 적고 양정은 높은 펌프가 된다. ② 펌프 대수 — 대용량 펌프일수록 최고효율점에서 운전하기 유리하고, 용량이 너무 작아지면 효율이 떨어진다. ③ 수격작용 — 플라이휠, 조압수조, 압력수조, 밸브의 서서히 닫기가 방지책이고, 유속을 높이면 현상이 악화된다. ④ 관 종류·관망 — PVC관은 유기용제와 열, 자외선에 약하고, 수지상식은 제수밸브가 적어 유지보수가 쉽지만 한 곳이 막히면 그 뒤가 단수된다.
⑤ 동력 계산형 — P = ρgQH/η이고, 유량 단위를 m³/s로 바꾸어야 한다. 50m³/min·8m·효율 0.8이면 약 81.5kW이다. HP로 물을 때는 수력(HP)을 효율로 나눈다.
자주 묻는 물음
- 펌프의 비속도는 무엇을 가르나요?
- Ns가 작으면 토출량은 적고 양정은 높은 펌프가 됩니다. 펌프 형식을 고르는 지표로 씁니다.
- 수격작용을 막는 방법에는 무엇이 있나요?
- 플라이휠로 펌프 관성을 키우거나, 조압수조·압력수조를 설치하거나, 밸브를 천천히 닫는 방법이 있습니다.
- 펌프장에 예비 펌프를 두는 이유는 무엇인가요?
- 수요 변동에 대응하고, 펌프 한 대가 고장 나거나 정비 중이어도 급수를 계속하기 위해서입니다.
토목기사 풀이 세트에서 이 개념의 문제 10개를 바로 풀어 보세요.