KR100458958B1 - 인버터 펌프의 압력 제어방법 - Google Patents

인버터 펌프의 압력 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 인버터 펌프의 압력 제어방법에 관한 것으로 인버터 펌프가 동작 중인가를 판단하는 제 1 단계와, 상기 인버터 펌프가 정지 상태로 판단될 때 예약된 값으로 자동으로 변하는 토출관의 설정압력과 가압식급수시스템의 제어부의 메모리소자에 메모리되어 있는 인버터펌프 복귀압력편차의 차이가 상기 토출관의 현재 압력 보다 크거나 같다면 상기 인버터 펌프를 구동시키는 제 2 단계와, 상기 인버터 펌프가 동작 상태로 판단될 때 상기 토출관의 설정 압력이 현재 압력 보다 크면 상기 인버터펌프의 동작주파수를 증가시키고 작다면 인버인버터펌프의 동작주파수를 감소시키는 제 3 단계와, 상기 인버터펌프의 증가된 동작주파수가 보조펌프의 동작주파수 보다 크거나 같다면 임의의 보조펌프가 있는 가를 판단하여 상기 임의의 보조펌프가 있다면 동작시키는 제 4 단계와, 상기 제 3 단계에서 상기 인버터펌프의 감소된 동작주파수가 상기 보조펌프의 정지주파수 보다 작거나 같다면 임의의 보조펌프가 동작 중인가를 판단하여 동작 중이면 정지시키는 제 5 단계와, 상기 제 5 단계에서 상기 임의의 보조펌프가 정지 상태이면 상기 인버터펌프의 동작주파수와 정지주파수를 비교하여 상기 정지주파수가 크거나 같으면 인버터 펌프를 정지시키는 제 6 단계를 포함한다.

Description

인버터 펌프의 압력 제어방법{Method for controlling pressure of invertor pump}
본 발명은 가압식급수시스템의 인버터 펌프에 관한 것으로써, 특히, 인버터 펌프의 예약 운전 모드시 압력을 제어하는 인버터 펌프의 압력 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 고가저수조 급수방식은 건물의 옥상에 설치된 개방형 저수조 내의 물을 중력에 의해 떨어뜨려 건물 내에 급수하는 방식이다. 이러한 고가저수조 급수방식은 펌프에 의해 지하 또는 지상의 물을 건물 옥상에 설치된 저수조에 양수하여야 하므로 전력 소모가 클 뿐만 아니라 저수조 하중에 의한 건축시 구조비용이 증대된다. 또한, 고가저수조 급수방법은 저수조 내에 부유물의 퇴적, 이물질이나 벌레의 침입 또는 세균의 증식 등에 의해 위생 상의 문제가 있었다.
그러므로, 고가저수조를 사용하지 않고 지하 저수조에 저장된 물을 직접 끌어올려 사용자에게 공급하는 가압급수방식을 이용되고 있다.
도 1은 일반적인 가압급수시스템의 구성도이다.
일반적인 가압급수시스템은 제어부(11), 표준펌프(P1)(P2)(P3)(P4)(P5)(P6), 소유량펌프(NP), 저수조(13), 인버터부(15), 압력탱크(17), 수감지센서(19) 및 압력센서(21)를 포함한다.
상기에서 저수조(11)는 직수관(25)을 통해 공급되는 사용자에게 펌핑(pump-ing)할 물을 저장한다.
표준펌프(P1)(P2)(P3)(P4)(P5)(P6)는 다수 개, 예를 들면, 6개가 병렬로 설치되어 저수조(13)의 물을 사용자에게 공급한다. 즉, 제어부(11)에 의해 선택된 1개 또는 2개 이상이 구동되어 흡입관(27)과 토출관(29)을 통해 저수조(13)의 물을 사용자에게 공급한다.
인버터부(15)는 토출관(29)의 압력에 따라 소정의 표준펌프(P1)(P2)(P3)(P4) (P5)(P6)의 출력을 제어한다. 상기에서 제어부(11)는 소정의 표준펌프(P1)(P2) (P3)(P4)(P5)(P6) 중 임의의 하나를 인버터 펌프로 설정하여 출력이 증가되도록 서서히 작동시키고 출력이 최대가 되어도 토출관(29)의 압력이 낮으면 보조 펌프로 설정된 나머지를 순차적으로 최대 출력으로 동작시킨다. 그러나, 보조 펌프로 설정된 나머지 표준 펌프의 작동에 의해 토출관(29)의 압력이 높아지면 인버터부(15)는 인버터 펌프로 설정된 표준펌프의 출력을 낮게하여 전체 출력을 토출관(29)의 압력과 일치시킨다. 상기에서 제어부(11)는 토출관(29)의 압력을 아날로그 값으로 변환하여 표준펌프(P1)(P2)(P3)(P4)(P5)(P6)의 작동 대수를 결정하며 인버터부(15)로소정 표준펌프의 회전수를 결정하여 제공한다.
소유량 펌프(NP)는 야간 등과 같이 물의 사용량이 적을 때 제어부(11)의 제어에 의해 작동한다. 상기에서 제어부(11)는 야간 등과 같이 물의 사용량이 적은 시간대에 표준펌프(P1)(P2)(P3)(P4)(P5)(P6)의 동작을 중지시키고 물의 공급량이 적어 전력 소모가 적은 소유량 펌프(NP)를 작동시킨다.
압력탱크(17)는 표준펌프(P1)(P2)(P3)(P4)(P5)(P6)가 기동하여 펌핑되는 물에 의해 토출관(29)의 압력이 상승되면 그 토출압, 즉, 사용되지 않은 물을 축척하여 표준펌프(P1)(P2)(P3)(P4)(P5)(P6)가 정지 상태에서도 축척된 압력에 의해 토출관(29)을 통해 사용자에게 물을 공급한다. 그러므로, 표준펌프(P1)(P2)(P3)(P4) (P5)(P6)의 기동 횟수를 줄여 펌프의 수명을 연장하고 에너지를 절약할 수 있다.
수감지센서(19)는 흡입관(29) 내에 물의 유무를 감지한다. 표준펌프(P1)(P2) (P3)(P4)(P5)(P6)는 흡입관(29) 내에 물이 없는 상태에서 작동하면 공회전하여 고장이 발생될 수 있다. 그러므로, 수감지센서(19)는 흡입관(27)의 관로 상태를 감지하여 제어부(11)에 전달하는 데, 수감지센서(19)에서 흡입관(27) 내에 물이 없다고 감지되면 제어부(11)는 표준펌프(P1)(P2)(P3)(P4)(P5)(P6)가 작동되어 공회전하는 것을 방지하므로써 고장을 방지한다.
압력센서(21)는 토출관(29)의 물에 의한 압력을 감지하여 제어부(11)로 전달한다. 이에, 제어부(11)는 압력센서(21)가 전달하는 압력값을 비례적분미분(PID) 연산하여 표준펌프(P1)(P2)(P3)(P4)(P5)(P6)의 작동 대수를 결정하며 인버터부(15)는 인버터 펌프로 사용되는 소정 표준펌프의 회전수를 결정한다.
상술한 가압급수시스템은 사용자가 토출관의 설정압력(SP)을 소정 값으로, 예를 들어, 3.0bar로 설정하고, 물을 사용하여 토출관의 현재 압력(CP)이 낮아져 인버터펌프 복귀압력(RP), 예를 들면, 2.5bar이 되면 인버터 펌프를 구동시킨다. 그러므로, 토출관의 압력을 상승시켜 가압급수가 유지되도록 한다.
가압급수시스템은 요일 및 시간에 따라 물의 사용량이 다르게 되므로 토출관의 설정압력(SP)이 자동으로 변하도록 프로그램되어 있어 예약 운전을 하게 된다. 즉, 상업용 건물의 경우 출퇴근시와 같이 물이 사용량이 증가되는 경우에 토출관의 설정압력(SP)을 상승시켜 높은 값, 예를 들면, 3.5bar로 설정하고, 근무 중과 같이 사용량이 감소되는 경우에 토출관의 설정압력(SP)을 예를 들어, 3.0bar로 유지시켜 설정하여야 한다. 상기에서 물의 사용량이 많을 경우에는 토출관의 압력을 설정된 값으로 유지하기 위해 임의의 보조 펌프를 순차적으로 동작시킨다.
그러나, 종래의 가압급수시스템은 토출관의 설정압력(SP)이 자동으로 변경될 때 인버터펌프 복귀압력(RP)은 자동으로 변경되지 않아 토출관의 설정압력(SP)과 인버터펌프 복귀압력(RP)의 차이인 인버터펌프 복귀압력편차(DP)가 일정하지 않고 상대적으로 감소하거나 증가하게 된다. 상기에서 인버터펌프 복귀압력편차(DP)가 상대적으로 감소하면 인버터 펌프의 동작 횟수가 증가되므로 전력 소모가 크고 펌프의 마모가 증가된다. 또한, 인버터펌프 복귀압력편차(DP)가 상대적으로 증가하면 토출관의 압력이 균일하지 않아 맥동 현상이 발생된다. 그러므로, 인버터 펌프의 예약 운전시 토출관의 설정압력(SP)이 자동으로 변경되면 인버터펌프 복귀압력편차 (DP)를 균일하게 하도록 사용자가 인버터펌프 복귀 압력(RP)을 조절하여야 한다.
상기에서 인버터 펌프의 예약 운전시 토출관의 설정압력(SP)을 자동 변경시키는 것을 일 예로 하여 설명하였으나, 인버터펌프 복귀압력(RP)을 자동 변경시키는 경우에도 인버터펌프 복귀압력편차(DP)를 균일하게 하도록 사용자가 토출관의 설정압력(SP)을 조절하여야 한다.
그러므로, 종래의 인버터 펌프의 압력 제어방법은 토출관의 설정압력 또는 인버터펌프 복귀압력이 자동으로 변경시 나머지 인버터펌프 복귀압력 또는 토출관의 설정 압력을 사용자가 변경하여야 하므로 사용이 불편한 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 예약 운전시 토출관의 설정압력이 변경될 때 인버터펌프 복귀압력도 자동으로 변경되어 인버터펌프 복귀압력편차인버터펌프 복귀압력편차할 수 있는 인버터 펌프의 압력 제어방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 인버터 펌프의 압력 제어방법은 인버터 펌프가 동작 중인가를 판단하는 제 1 단계와, 상기 인버터 펌프가 정지 상태로 판단될 때 예약된 값으로 자동으로 변하는 토출관의 설정압력과 가압식급수시스템의 제어부의 메모리소자에 메모리되어 있는 인버터펌프 복귀압력편차의 차이가 상기 토출관의 현재 압력 보다 크거나 같다면 상기 인버터 펌프를 구동시키는 제 2 단계와, 상기 인버터 펌프가 동작 상태로 판단될 때 상기 토출관의 설정 압력이 현재 압력 보다 크면 상기 인버터펌프의 동작주파수를 증가시키고 작다면 인버인버터펌프의 동작주파수를 감소시키는 제 3 단계와, 상기 인버터펌프의 증가된 동작주파수가 보조펌프의 동작주파수 보다 크거나 같다면 임의의 보조펌프가 있는 가를 판단하여 상기 임의의 보조펌프가 있다면 동작시키는 제 4 단계와, 상기 제 3 단계에서 상기 인버터펌프의 감소된 동작주파수가 상기 보조펌프의 정지주파수 보다 작거나 같다면 임의의 보조펌프가 동작 중인가를 판단하여 동작 중이면 정지시키는 제 5 단계와, 상기 제 5 단계에서 상기 임의의 보조펌프가 정지 상태이면 상기 인버터펌프의 동작주파수와 정지주파수를 비교하여 상기 정지주파수가 크거나 같으면 인버터 펌프를 정지시키는 제 6 단계를 포함한다.
상기에서 인버터펌프 복귀압력편차가 일정하다.
또한, 상기에서 토출관의 설정압력과 인버터펌프 복귀압력편차의 차이가 토출관의 현재 압력 보다 클 때 가압식급수시스템이 '오프' 상태에서 '온' 상태로 변환하면서 인버터 펌프를 구동시킨다.
또한, 상기에서 토출관의 설정압력과 인버터펌프 복귀압력편차의 차이가 토출관의 현재 압력이 같을 때 가압식급수시스템이 '온' 상태에서 인버터 펌프를 구동 복귀시킨다.
또한, 상기에서 토출관의 현재 압력과 토출관의 설정압력이 같다면 인버터펌프를 동작주파수 상승 또는 감소시키지 않고 현재 상태를 유지시킨다.
도 1은 일반적인 가압급수시스템의 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 인버터 펌프의 압력 제어방법을 나타내는 흐름도.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 인버터 펌프의 압력 제어방법을 나타내는 흐름도이다.
먼저, 스텝 1(S1)에서 인버터 펌프가 동작 중인가를 판단한다. 상기에서 인버터 펌프가 정지 상태인 경우 스텝 2(S2)를 수행하여 토출관의 설정압력(SP)에서 인버터펌프 복귀압력편차(DP)를 뺀 압력이 토출관의 현재 압력(CP) 보다 크거나 같다면, 즉, CP ≤ SP - DP라면 스텝 3(S3)과 같이 인버터 펌프를 구동시킨다. 그러나, 스텝 2(S2)에서 토출관의 설정 압력(SP)과 인버터펌프 복귀압력편차(DP)의 차가 토출관의 현재 압력 보다 작다면 이전 상태를 유지한다.
상기에서 인버터펌프 복귀압력편차(DP)는 가압식급수시스템의 제어부의 메모리소자에 메모리되어 있어 토출관의 설정압력(SP)이 자동으로 변경되면 인버터펌프 복귀압력(RP)도 자동으로 연동되게 한다. 상기에서 CP ＜ SP - DP인 경우 가압식급수시스템이 '오프' 상태에서 '온' 상태로 변환될 때 인버터 펌프를 구동시키는 것이고, CP ＝ SP - DP인 경우 가압식급수시스템이 '온' 상태에서 인버터 펌프를 구동 복귀시키는 것이다.
스텝 1(S1)에서 인버터 펌프가 동작 중으로 판단되면, 스텝 4(S4)를 수행한다. 스텝 4(S4)에서 토출관의 설정 압력(SP)이 토출관의 현재 압력(CP) 보다 크다면, 즉, CP ＜ SP라면 스텝 5(S5)와 같이 인버터펌프 동작주파수(IDF)를 증가시켜 출력을 상승시킨다. 그러므로, 토출관의 압력이 증가된다.
스텝 6(S6)은 증가된 인버터펌프 동작주파수(IDF)를 보조펌프 동작주파수 (SDF)와 비교한다. 상기에서 인버터펌프 동작주파수(IDF)가 보조펌프 동작주파수 (SDF) 보다 크거나 같다면, 즉, IDF ≥SDF라면, 스텝 7(S7)에서 임의의 보조펌프가 있는 가를 판단한다. 스텝 7(S7)에서 임의의 보조펌프가 있다고 판단되면 펌프의 동작지연시간이 지난 후에 스텝 8(S8)과 같이 임의의 보조펌프를 동작시킨다.
상기에서 스텝 6(S6)에서 인버터펌프 동작주파수(IDF)가 보조펌프 동작주파수(SDF) 보다 작다면 다시 스텝 4(S4)로 되돌아가 CP ＜ SP를 비교한다. 또한, 스텝 7(S7)에서 임의의 보조펌프가 없어도 스텝 4(S4)로 되돌아가 CP ＜ SP를 비교한다.
상기 스텝 4(S4)에서 토출관의 설정압력(SP)이 토출관의 현재 압력(CP) 보다 크지 않다면 스텝 9(S9)에서 토출관의 현재 압력(CP)이 토출관의 설정압력(SP) 보다 큰가 판단한다. 상기에서 토출관의 현재 압력(CP)이 토출관의 설정압력(SP) 보다 큰다면, 즉, CP ＞ SP라면 스텝 10(S10)과 같이 인버터펌프 동작주파수(IDF)를 감소시켜 출력을 하강시킨다. 그러므로, 토출관의 압력이 감소된다.
상기 스텝 11(S11)은 스텝 10(S10)에서 감소된 인버터펌프 동작주파수(IDF)와 보조펌프 정지주파수(SHF)와 비교한다. 상기에서 보조펌프 정지주파수(SHF)가 인버터펌프 동작주파수(IDF) 보다 크거나 같다면 스텝 11(S11)은 임의의 보조펌프가 동작 중인 가를 판단한다. 그리고, 스텝 12(S12)에서 임의의 보조펌프가 동작 중이라 판단되면 스텝 13(S13)과 같이 임의의 보조펌프를 정지 지연시간이 지난 후에 정지시키고 스텝 4(S4)로 피드백시켜 CP ＜ SP를 비교한다.
상기에서 스텝 11(S11)에서 보조펌프 정지주파수(SHF)가 인버터펌프 동작주파수(IDF) 보다 커도 스텝 4(S4)으로 피드백시켜 CP ＜ SP를 비교한다.
스텝 12(S12)에서 임의의 보조펌프가 동작 중이지 않으면 스텝 14(S14)에서 인버터펌프 정지주파수(IHF)와 인버터펌프 동작주파수(IDF)의 크기를 비교한다. 상기에서 인버터펌프 정지주파수(IHF)가 인버터펌프 동작주파수(IDF) 보다 크거나 같으면, 즉, IDF ≤ IHF이면 스텝 15(S15)와 같이 인버터펌프를 정지 지연시간 후에 동작을 정지시킨다. 그러나, 스텝 14(S14)에서 인버터펌프 정지주파수(IHF)가 인버터 동작주파수(IDF) 보다 작으면 스텝 4(S4)로 피드백시켜 CP ＜ SP를 비교한다.
그리고, 스텝 9(S9)에서 토출관의 현재 압력(CP)과 토출관의 설정압력(SP)이 같다면, 즉, CP = SP라면 인버터펌프의 동작주파수(IDF)를 상승 또는 감소시키지 않고 현재 상태를 유지시킨다.
상기에서 인버터펌프은 동작이 정지되면 물을 사용하여 토출관의 압력이 낮아져 인버터펌프 복귀압력이 되기 전까지 정지 상태를 유지한다. 그리고, 토출관의 압력이 더 낮아져 인버터펌프 복귀압력과 같아지면 스텝 1(S1) 부터 다시 진행한다.
따라서, 본 발명은 예약 운전시 토출관의 설정 압력(SP)이 조절될 때 인버터 복귀 압력도 자동으로 조절되어 인버터펌프 복귀압력편차를 균일하게 유지할 수 있는 잇점이 있다.

Claims (5)

  1. 토출관의 현재 토출압력과 설정압력을 비교한 후 인버터 주파수를 가산 또는 감산하는 한편, 인버터의 출력주파수 레벨값을 비교하여 주펌프와 보조펌프의 운전과 정지를 제어하는 인버터 펌프의 압력 제어방법에 있어서,
    상기 토출관의 설정압력과 인버터 펌프 복귀압력편차의 차이가 토출관의 현재압력보다 클 때 가압식급수시스템을 오프 상태에서 온 상태로 변환하여 인버터 펌프를 구동시키는 단계;
    상기 토출관의 설정압력과 인버터 펌프 복귀압력편차의 차이가 토출관의 현재압력과 같을 때 가압식급수시스템을 온 상태로 유지시킨 후 인버터 펌프를 구동 복귀시키는 단계; 및,
    상기 토출관의 현재압력과 토출관의 설정압력이 같다면 인버터 펌프의 동작주파수를 상승 또는 감소시키지 않고 현재 상태로 유지시키는 단계; 를 더 포함하여 구성함을 특징으로 하는 인버터 펌프의 압력제어방법.
  2. 청구항 1에 있어서 상기 제 2 단계에서,
    상기 인버터펌프 복귀압력편차가 일정한 인버터 펌프의 압력 제어방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
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