KR100458959B1 - 순차 모드시 펌프동작 제어방법 - Google Patents

순차 모드시 펌프동작 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 순차 모드시 펌프동작 제어방법에 관한 것으로 예약 동작시 설정된 값으로 자동으로 변하는 토출관의 설정압력과 가압식급수시스템의 제어부의 메모리소자에 메모리되어 있는 펌프압력편차의 차이가 토출관의 현재 압력 보다 크거나 같은가를 판단하는 제 1 단계와, 상기 토출관의 설정압력과 펌프압력편차의 차이가 토출관의 현재 압력 보다 크거나 같다면 운전 중인 펌프가 있으면 보조펌프를 동작시키고 없으면 주펌프를 동작시켜 상기 토출관의 현재 압력을 상승시키켜 상기 토출관의 설정압력과 펌프압력편차의 차이 보다 커질 때 까지 상기 제 1 단계로 피드백시키는 제 2 단계와, 상기 토출관의 설정압력과 펌프압력편차의 차이가 토출관의 현재 압력 보다 작다면 상기 토출관의 현재 압력을 토출관의 설정압력과 펌프압력편차의 합과 비교하여 크거나 같다면 운전 중인 펌프가 있는 가를 판단하고 작다면 제 1 단계로 피드백시키는 제 3 단계와, 상기 운전 중인 펌프가 있다면 펌프를 정지시키고 제 3 단계로 피드백시키고 없다면 종료하는 제 4 단계를 포함한다. 따라서, 순차 모드시 토출관의 설정압력이 변경될 때 마다 설정된 펌프압력편차에 의해 펌프동작압력와 펌프정지압력이 자동으로 조절되므로 예약 운전을 할 수 있다.

Description

순차 모드시 펌프동작 제어방법{Method for controlling pumps operation in successive mode}
본 발명은 가압식급수시스템의 다 수의 펌프들을 토출관의 압력에 따라 순차적으로 동작시킬 수 있는 순차 모드시 펌프동작 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 표준펌프(P1)(P2)(P3)(P4)(P5)(P6)는 인버터 모드와 순차 모드로 동작한다.
상기에서 저수조(13)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)로 소정 표준펌프의 회전수를 결정하여 제공한다.
표준펌프(P1)(P2)(P3)(P4)(P5)(P6)는 순차 모드로 동작할 수도 있다. 순차 모드시 인버터부(15)가 동작하지 않아 모든 표준펌프(P1)(P2)(P3)(P4)(P5)(P6)는 제어부(11)에 의해 제어된다. 순차 모드시 표준펌프(P1)(P2)(P3)(P4)(P5)(P6) 중 임의의 하나를 초기에 동작하는 주펌프로 설정하고 나머지를 보조펌프로 하여 토출관(29)의 압력에 따라 주펌프를 동작시키고, 그래도 토출관(29)의 압력이 소정 압력 보다 낮으면 보조펌프를 순차적으로 동작시킨다.
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 순차 모드시 토출관의 현재 압력(CP)이 낮아져 펌프동작압력(PDP), 예를 들면, 2.5bar이 되면 주펌프가 동작된다. 상기에서 주펌프는 최대 출력으로 동작되는 데, 이 때에도 토출관의 현재 압력(CP)이 펌프동작압력 (PDP)이 되면 보조펌프들이 순차적으로 동작한다. 그러므로, 토출관의 압력이 상승되어 가압급수가 유지되는 데, 토출관의 압력이 상승되어 펌프정지압력(PHP), 예를 들면, 3.5bar이 되면 보조펌프가 순차적으로 정지된다.
가압급수시스템은 요일 및 시간에 따라 물의 사용량이 다르게 된다. 즉, 가압급수시스템의 최적 운전 상태가 외부적으로 변하게 되어 토출관의 현재 압력(CP)이 펌프동작압력(PDP)과 펌프정지압력(PHP)에 도달하지 못하거나 크게 초과되게 된다. 상기에서 토출관의 현재 압력(CP)이 펌프동작압력(PDP)에 도달하지 못하는 경우 주펌프 및 보조펌프의 동작 시간이 상대적으로 증가되므로 전력 소모가 크고 펌프의 마모가 증가되며, 토출관의 현재 압력(CP)이 펌프정지압력(PHP)을 크게 초과하는 경우 주펌프 및 보조펌프의 동작과 중지 상태가 짧은 주기로 반복되므로 동작횟수가 증가되고 맥동 현상이 발생된다.
그러므로, 사용자가 펌프동작압력(PDP)과 펌프정지압력(PHP)을 조절하여 토출관의 현재 압력(CP)을 적절히 조절하여야 한다.
그러나, 종래의 순차 모드시 사용자가 펌프동작압력과 펌프정지압력을 조절하여야 하므로 예약 운전을 할 수 없으므로 사용이 불편한 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 순차 모드시 토출관의 설정압력이 변경될 때 마다 펌프동작압력와 펌프정지압력이 자동으로 조절되어 펌프압력편차를 균일하게 유지하여 예약 운전을 할 수 있는 순차 모드시 펌프동작 제어방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 순차 모드시 펌프동작 제어방법은 예약 동작시 설정된 값으로 자동으로 변하는 토출관의 설정압력과 가압식급수시스템의 제어부의 메모리소자에 메모리되어 있는 펌프압력편차의 차이가 토출관의 현재 압력 보다 크거나 같은가를 판단하는 제 1 단계와, 상기 토출관의 설정압력과 펌프압력편차의 차이가 토출관의 현재 압력 보다 크거나 같다면 운전 중인 펌프가 있으면 보조펌프를 동작시키고 없으면 주펌프를 동작시켜 상기 토출관의 현재 압력을 상승시키켜 상기 토출관의 설정압력과 펌프압력편차의 차이 보다 커질 때 까지 상기 제 1 단계로 피드백시키는 제 2 단계와, 상기 토출관의 설정압력과 펌프압력편차의 차이가 토출관의 현재 압력 보다 작다면 상기 토출관의 현재 압력을 토출관의 설정압력과 펌프압력편차의 합과 비교하여 크거나 같다면 운전 중인 펌프가 있는 가를 판단하고 작다면 제 1 단계로 피드백시키는 제 3 단계와, 상기 운전 중인펌프가 있다면 펌프를 정지시키고 제 3 단계로 피드백시키고 없다면 종료하는 제 4 단계를 포함한다.
상기에서 토출관의 설정압력과 펌프압력편차의 차이가 토출관의 현재 압력 보다 클 때 가압식급수시스템을 '오프' 상태에서 '온' 상태로 변환시킨다.
상기에서 토출관의 설정압력과 펌프압력편차의 차이가 토출관의 현재 압력이 같을 때 가압식급수시스템을 '온' 상태로 유지시킨다.
상기에서 운전 중인 펌프는 주펌프, 또는, 주펌프와 임의의 보조펌프이다.
상기에서 주펌프는 즉시 동작되고 보조펌프는 지연시간이 지난 후에 동작된다.
도 1은 일반적인 가압급수시스템의 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 가압급수시스템의 순차 모드시 펌프동작을 제어하는 방법을 나타내는 흐름도.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 순차 모드시 펌프동작 제어방법을 나타내는 흐름도이다.
먼저, 스텝 1(S1)에서 토출관의 설정압력(SP)과 펌프압력편차(PD)의 차이가 토출관의 현재 압력(CP) 보다 크거나 같은가를, 즉, CP ≤ SP - PD인가를 판단한다. 상기에서 토출관의 설정압력(SP)은 예약 운전시 설정된 값으로 자동으로 변하며, 펌프압력편차(PD)는 토출관의 설정압력(SP)에 대한 펌프동작압력 (PDP) 및 펌프정지압력(PHP)의 차이로 사용자에 의해 설정되어 가압식급수시스템의 제어부의 메모리소자에 메모리된다. 그러므로, 토출관의 설정압력(SP)이 자동으로 변경되면 펌프동작압력 (PDP) 및 펌프정지압력(PHP)도 자동으로 연동되어 조절되어 펌프압력편차(PD)가 일정하게 유지된다.
상기에서 CP ＜ SP - PD인 경우 가압식급수시스템이 '오프' 상태에서 '온' 상태로 변환되는 상태이고, CP ＝ SP - PD인 경우 가압식급수시스템이 '온' 상태를 유지하고 있는 것이다.
스텝 2(S2)를 참조하면, 스텝 1(S1)에서 토출관의 설정압력(SP)과 펌프압력편차(PD)의 차이가 토출관의 현재 압력(CP) 보다 크거나 같다면, 즉, CP ≤ SP - PD라면 운전 중인 펌프가 있는 가를 판단한다. 즉, 주펌프 또는 주펌프와 임의의 보조펌프가 운전 중인가를 판단한다.
스텝 2(S2)에서 운전 중인 펌프가 있다고 판단되면, 즉, 주펌프 또는 주펌프와 임의의 보조펌프가 운전 중이라고 판단되면 스텝 3(S3)에서 다른 보조펌프를 동작시키고, 운전 중인 펌프가 없다고 판단되면 스텝 4(S4)에서 주펌프를 동작시킨다. 상기에서 주펌프는 운전 중인 펌프가 없다고 판단되면 즉시 동작되고, 보조펌프는 운전 중인 펌프가 있다고 판단되면 지연시간이 지난 후에 동작된다. 그러므로, 스텝 3(S3) 또는 스텝 4(S4)의 보조펌프 또는 주펌프의 동작에 의해 토출관의 현재 압력(CP)이 상승된다.
상기에서 스텝 3(S3) 또는 스텝 4(S4)을 진행한 후 스텝 1(S1)에서 토출관의 상승된 현재 압력(CP)이 토출관의 설정압력(SP)과 펌프압력편차(PD)의 차이 보다 커질 때 까지 피드백(feedback)시켜 나머지 보조펌프를 순차적으로 동작시킨다.
스텝 1(S1)에서 토출관의 설정압력(SP)과 펌프압력편차(PD)의 차이가 토출관의 현재 압력(CP) 보다 작다, 즉, CP ＞ SP - PD라고 판단되면, 스텝 5(S5)에서 토출관의 현재 압력(CP)이 토출관의 설정압력(SP)과 펌프압력편차(PD)의 합 보다 크거나 같은가, 즉, CP ≥ SP + PD인가를 판단한다.
스텝 5(S5)에서 토출관의 현재 압력(CP)이 토출관의 설정압력(SP)과 펌프압력편차(PD)의 합 보다 크거나 같다면 스텝 6(S6)에서 펌프, 즉, 주펌프 또는 주펌프와 임의의 보조펌프가 운전 중인가를 판단하고, 스텝 7(S7)과 같이 펌프를 정지시킨다. 상기에서 주펌프가 동작 중이었다면 이 주펌프를 정지시키며, 또는, 주펌프와 임의의 보조펌프가 운전 중이었다면 보조펌프를 정지시킨다. 상기에서 주펌프는 지연시간 없이 즉시 정지되며 보조펌프는 지연시간 후에 정지된다. 그러므로, 보조펌프 또는 주펌프의 동작에 의해 토출관의 현재 압력(CP)이 낮아진다.
상기에서 스텝 7(S7)의 진행에 의해 낮아진 토출관의 현재 압력(CP)이 토출관의 설정압력(SP)과 펌프압력편차(PD)의 차이 보다 작아질 때 까지 스텝 5(S5)로 피드백시켜 나머지 보조펌프 또는 주펌프를 순차적으로 정지시키는 데, 스텝 6(S6)에서 운전 중인 펌프가 없다면 종료된다. 그러나, 스텝 5(S5)에서 토출관의 현재 압력(CP)이 토출관의 설정압력(SP)과 펌프압력편차(PD)의 합 보다 작아지면 스텝 1(S1)로 피드백 한다.
따라서, 본 발명은 순차 모드시 토출관의 설정압력이 변경될 때 마다 설정된 펌프압력편차에 의해 펌프동작압력와 펌프정지압력이 자동으로 조절되므로 예약 운전을 할 수 있는 잇점이 있다.

Claims (5)

  1. 예약 동작시 설정된 값으로 자동으로 변하는 토출관의 설정압력과 가압식급수시스템의 제어부의 메모리소자에 메모리되어 있는 펌프압력편차의 차이가 토출관의 현재 압력 보다 크거나 같은가를 판단하는 제 1 단계와,
    상기 토출관의 설정압력과 펌프압력편차의 차이가 토출관의 현재 압력 보다 크거나 같다면 운전 중인 펌프가 있으면 보조펌프를 동작시키고 없으면 주펌프를 동작시켜 상기 토출관의 현재 압력을 상승시키켜 상기 토출관의 설정압력과 펌프압력편차의 차이 보다 커질 때 까지 상기 제 1 단계로 피드백시키는 제 2 단계와,
    상기 토출관의 설정압력과 펌프압력편차의 차이가 토출관의 현재 압력 보다 작다면 상기 토출관의 현재 압력을 토출관의 설정압력과 펌프압력편차의 합과 비교하여 크거나 같다면 운전 중인 펌프가 있는 가를 판단하고 작다면 제 1 단계로 피드백시키는 제 3 단계와,
    상기 운전 중인 펌프가 있다면 펌프를 정지시키고 제 3 단계로 피드백시키고 없다면 종료하는 제 4 단계를 포함하는 순차 모드시 펌프동작 제어방법.
  2. 청구항 1에 있어서 상기 제 2 단계에서,
    상기 토출관의 설정압력과 상기 펌프압력편차의 차이가 상기 토출관의 현재 압력 보다 클 때 상기 가압식급수시스템을 '오프' 상태에서 '온' 상태로 변환시키는 순차 모드시 펌프동작 제어방법.
  3. 청구항 1에 있어서 상기 제 2 단계에서,
    상기 토출관의 설정압력과 상기 펌프압력편차의 차이가 상기 토출관의 현재 압력이 같을 때 상기 가압식급수시스템을 '온' 상태로 유지시키는 순차 모드시 펌프동작 제어방법.
  4. 청구항 1에 있어서 상기 제 2 단계에서,
    상기 운전 중인 펌프는 주펌프 또는 주펌프와 임의의 보조펌프인 순차 모드시 펌프동작 제어방법.
  5. 청구항 1에 있어서 상기 제 2 단계에서,
    상기 주펌프는 즉시 동작되고 상기 보조펌프는 지연시간이 지난 후에 동작되는 순차 모드시 펌프동작 제어방법.
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