KR100458960B1

KR100458960B1 - 인버터 이상 감시방법

Info

Publication number: KR100458960B1
Application number: KR10-2002-0025945A
Authority: KR
Inventors: 김상호
Original assignee: 신한일전기주식회사
Priority date: 2002-05-10
Filing date: 2002-05-10
Publication date: 2004-12-03
Also published as: KR20030087863A

Abstract

본 발명은 인버터 이상 감시방법에 관한 것으로 인버터 모드시 제어부가 인버터부로 부터 송신되는 이상 신호를 감지하여 인버터펌프 또는 인버터부의 이상 유무를 판정하는 제 1 단계와, 상기 인버터펌프 또는 인버터부가 정상으로 동작한다고 판단되면 상기 인버터부의 출력주파수에 의해 연산되는 인버터펌프 동작주파수가 이상 상태인가를 판정하는 제 2 단계와, 상기 인버터펌프 동작주파수가 정상 상태로 판정되면 상기 인버터 모드의 동작을 유지시키는 제 3 단계와, 상기 제 1 단계에서 상기 인버터펌프 또는 인버터부가 이상 동작하거나 제 2 단계에서 상기 인버터펌프 동작주파수가 이상 상태로 판정되면 상기 인버터 모드의 동작을 정지시키고 순차 모드 동작으로 전환시키는 제 4 단계를 포함한다. 따라서, 인버터부의 전원 전압 이상, 단선 및 단락, 인버터펌프의 과부하 또는 과열 등과 같은 이상 상태 뿐만 아니라 인버터부의 출력주파수를 감지하여 인버터의 이상을 정확하게 감지할 수 있다.

Description

인버터 이상 감시방법{Method for checking invertor error}

본 발명은 가압식급수시스템의 인버터 이상 감시방법에 관한 것으로서, 특히, 인버터부의 이상 상태와 인버터부의 출력주파수을 감지하여 인버터의 이상을 이중으로 감시할 수 있는 인버터 이상 감시방법에 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)로소정 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 없다고감지되면 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 인버터 모드 동작시 토출관의 설정압력(SP)이 소정 값으로, 예를 들어, 3.0bar로 설정되고, 물을 사용하여 토출관의 현재 압력(CP)이 낮아져 인버터펌프 복귀압력(RP), 예를 들면, 2.5bar이 되면 인버터 펌프를 동작시켜 토출관의 현재압력(CP)을 상승시킨다. 인버터 펌프의 동작에 의해 토출관의 현재압력(CP)이 설정압력(SP) 보다 낮으면 임의의 보조 펌프들을 순차적으로 동작시켜 토출관의 현재압력(CP)을 상승시킨다. 상기에서 토출관의 현재압력(CP)이 설정압력(SP) 보다 높으면 상승과 반대로 동작시켜 토출관의 현재압력(CP)을 하강시킨다.

상술한 인버터 모드 운전시 동작 중인 종래에는 인버터펌프 또는 인버터부에 이상이 발생되면 인버터부(15)가 감지하여 이상 신호를 제어부(11)로 송신한다. 이에, 제어부(11)는 인버터부(15)의 제어를 중지시키고 표준펌프(P1)(P2)(P3) (P4)(P5)(P6)를 직접 제어한다. 즉, 제어부(11)는 표준펌프(P1)(P2)(P3)(P4)(P5) (P6)가 인버터 모드로 동작되는 것을 중지시키고 순차 모드로 변환되어 동작되도록 한다. 그러므로, 인버터 이상시에도 가압급수시스템의 토출관의 현재압력(CP)이 하강되는 것을 방지하여 물의 공급을 원할하게 한다.

그러나, 종래에는 인버터부의 전원 전압 이상, 단선 및 단락, 인버터펌프의 과부하 또는 과열 등과 같은 이상 상태만을 감지하고 인버터부의 출력주파수의 이상 상태를 감지할 수 없어 오동작하는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 인버터부의 전원 전압 이상, 단선 및 단락, 인버터펌프의 과부하 또는 과열 등과 같은 이상 상태 뿐만 아니라 인버터부의 출력주파수의 이상 상태를 감지하여 인버터의 이상을 정확하게 감지할 수 있는 인버터 이상 감시방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 인버터 이상 감시방법은 인버터 모드시 제어부가 인버터부로 부터 송신되는 이상 신호를 감지하여 인버터펌프 또는 인버터부의 이상 유무를 판정하는 제 1 단계와, 상기 인버터펌프 또는 인버터부가 정상으로 동작한다고 판단되면 상기 인버터부의 출력주파수에 의해 연산되는 인버터펌프 동작주파수가 이상 상태인가를 판정하는 제 2 단계와, 상기 인버터펌프 동작주파수가 정상 상태로 판정되면 상기 인버터 모드의 동작을 유지시키는 제 3 단계와, 상기 제 1 단계에서 상기 인버터펌프 또는 인버터부가 이상 동작하거나 제 2 단계에서 상기 인버터펌프 동작주파수가 이상 상태로 판정되면 상기 인버터 모드의 동작을 정지시키고 순차 모드 동작으로 전환시키는 제 4 단계를 포함한다.

제 1 단계에서 상기 인버터부의 출력주파수가 전류 상태 또는 전압 상태로 출력될 수 있다.

상기에서 인버터펌프 동작주파수는 상기 전류 상태 또는 전압 상태의 출력주파수를 전류 데이타 또는 전압 데이타로 변환하는 제 1 과정과, 상기 전류 데이타 또는 전압 데이타를 A/D값으로 변환하는 제 2 과정과, 상기 A/D값과 아래 (수학식 1) 또는 (수학식 2)으로 연산하여 인버터펌프 동작주파수를 계산하는 제 3 과정을 포함한다.

[수학식 1]

[수학식 2]

도 1은 일반적인 가압급수시스템의 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 인버터 이상 감시방법을 나타내는 흐름도.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 인버터 이상 감시방법을 나타내는 흐름도이다.

먼저, 스텝 1(S1)에서 인버터 모드시 인버터부에서 이상 신호가 발생되는가를 판단한다. 상기에서 인버터부의 전원 전압 이상, 단선 및 단락, 인버터펌프의 과부하 또는 과열 등의 이상이 발생되면 인버터부는 이를 감지하고, 이에 의해, 이상 신호를 제어부로 송신한다. 즉, 인버터펌프 또는 인버터부에 이상이 발생되면 인버터부 내부의 릴레이가 접점을 이루어 이상 신호를 출력하며, 제어부는 이 이상 신호를 감지하여 인버터펌프 또는 인버터부에 이상이 발생된 것으로 판단한다.

스텝 2(S2)는 스텝 1(S1)에서 인버터펌프 또는 인버터부에 이상 신호가 발생되지 않았다고 판단되면 인버터부에서 출력되는 출력주파수가 전류 상태 또는 전압 상태인가를 판단한다. 즉, 출력주파수가 전류 상태인 경우는, 예를 들면, 4∼20mA이고, 전압 상태인 경우는 0∼10V이다.

스텝 3(S3)은 스텝 2(S2)에서 출력주파수가 전압 상태로 출력되는 것으로 판단되면 전압 데이타로 변환하고, 스텝 4(S4)는 출력주파수가 전류 상태로 출력되는 것으로 판단되면 전류 데이타로 변환한다. 상기에서 전류 데이타 또는 전압 데이타는 전압으로 표시되는 것으로 제어부에서 변환이 이루어진다.

제어부의 중앙처리장치(CPU)가 0∼5V 사이에서 동작되므로 전류 데이타를 출력주파수가 20mA일 때 4.5V로 상한치로 하므로 4mA일 때 0.9V가 되므로 4∼20mA의 출력주파수는 0.9∼4.5V의 전압으로 나타낼 수 있다. 상기에서 출력주파수가 20mA 이상 일 때 4.5∼5.0V 사이가 되도록 한다. 그리고, 0∼10V의 출력주파수는 0∼4.5V의 전압으로 나타낼 수 있다.

스텝 5(S5)를 참조하면, 스텝 3(S3) 또는 스텝 4(S4)에서 변환된 전류 데이타 또는 전압 데이타를 이용하여 인버터펌프 동작주파수가 이상 상태인가를 판단한다.

상기에서 0.9∼4.5V의 전류 데이타를 8비트로 A/D 변환시키면 46∼230이 되고, 0∼4.5V의 전압 데이타는 0∼230이 된다. 상기 변환된 A/D값을 (수학식 1) 또는 (수학식 2)으로 연산하여 인버터펌프 동작주파수를 계산한다. 상기에서 전류 상태일 때는 (수학식 1)로, 전압 상태일 때는 (수학식 2)로 연산하여 인버터펌프 동작주파수를 계산한다.

상기에서 최소운전주파수는 0Hz이고, 최고운전주파수는 60Hz이라면 인버터펌프 동작주파수는 0Hz∼60Hz일 때 정상 동작을 한다. 따라서, (수학식 1)에서 인버터펌프 동작주파수는 A/D 변환 값이 46∼230이면 정상이고 46 보다 작거나 230 보다 크면 이상 상태이다. 또한, (수학식 1)에서 인버터펌프 동작주파수는 A/D 변환 값이 0∼230이면 정상이고 230 보다 크면 이상 상태이다.

스텝 6(S6)은 인버터펌프 동작주파수가 이상 상태가 아니라 판단되면 인버터 모드 동작을 유지시킨다. 즉, 인버터펌프 동작주파수가 0Hz∼60Hz로 판단될 때 인버터 모드 동작을 유지시킨다.

그러나, 스텝 1(S1)에서 인버터의 전원 전압 이상, 단선 및 단락, 인버터펌프의 과부하 또는 과열 등과 같은 이상이 발생되었다고 인버터부에서 판단되거나, 스텝 5(S5)에서 인버터펌프 동작주파수가 0Hz∼60Hz의 범위 내에 있지 않아 이상 상태라 판단되면 제어부는 펌프들이 인버터 모드로 제어되는 것을 정지하고 순차 모드 제어로 변환시킨다.

상술한 바와 같이 본 발명은 인버터 모드시 인버터부의 전원 전압 이상, 단선 및 단락, 인버터펌프의 과부하 또는 과열 등과 같은 이상 상태를 감지하여 제어부로 송신하여 이상 유무를 감지하면서 인버터부에서 출력되는 출력주파수를 이용하여 계산된 인버터펌프 동작주파수의 이상 유무를 판단하여 인버터를 이중으로 감시한다.

따라서, 본 발명은 인버터부의 전원 전압 이상, 단선 및 단락, 인버터펌프의 과부하 또는 과열 등과 같은 이상 상태 뿐만 아니라 인버터부의 출력주파수를 감지하므로 인버터의 이상을 정확하게 감지할 수 있는 잇점이 있다.

Claims

인버터펌프가 인버터모드로 동작시 인버터부내의 릴레이가 접점을 이루면서 이상신호를 제어부로 출력할 때 제어부가 상기의 이상신호를 감지하여 인버터펌프 또는 인버터부의 이상유무를 1차 판단하는 제 1 단계;

상기 제 1 단계의 판단결과 인버터펌프 또는 인버터부에서 이상신호가 발생되면 인버터 펌프의 동작모드를 인버터 모드에서 순차모드로 전환시키는 제 2 단계;

상기 판단결과 인버터펌프나 인버터부가 정상적으로 동작하면 전류 또는 전압상태로 출력되는 인버터부의 출력주파수에 의해 아래의 수학식1이나 수학식2로 연산되는 인버터펌프의 동작주파수가 이상상태인가를 2차 판단하는 제 3 단계; 및,

[수학식 1]

[수학식 2]

상기 제 3 단계의 판단결과 이상상태이면 인버터펌프를 인버터 모드에서 순차모드로 전환시키는 제 4 단계;로 진행함을 특징으로 하는 인버터 이상 감시방법.
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