KR100530901B1 - 가압급수시스템의 주펌프 교번 운전 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가압급수시스템의 주펌프 교번 운전 제어방법에 관한 것으로 현재 주펌프가 동작 중인가를 판단하여 동작 중이라면 동작 시작과 동시에 업카운터에 의해 단위 시간 동안 카운트하여 상기 단위 시간에 대한 데이터 값을 메모리소자에 저장하고 이전에 저장된 데이터 값과 합산하는 제 1 단계와, 상기 합산하여 저장된 데이터 값을 교번설정시간과 비교하여 작다면 제 1 단계로 피드백시키는 제 2 단계와, 상기 제 2 단계에서 상기 합산하여 저장된 데이터 값이 교번설정시간과 같거나 크다면 현재 주펌프를 정지시키고 설정된 다음 순번 주펌프를 동작시키는 제 3 단계를 포함한다. 따라서, 다수 개의 펌프들은 주펌프로 동작하는 시간이 균일하게 되어 부하가 균등하게 분배되므로 부하가 집중으로 인한 특정 펌프의 수명이 단축되는 것을 방지할 수 있다.

Description

가압급수시스템의 주펌프 교번 운전 제어방법{Method for controlling shift operation of main pump}

본 발명은 가압식급수시스템의 주펌프 교번운전 제어방법에 관한 것으로서, 특히, 다수 개의 펌프에 동작 부하를 균일하게 분배할 수 있는 가압급수시스템의 주펌프 교번운전 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), 압력센서(21) 및 압력스위치(23)를 포함한다. 상기에서 표준펌프(P1)(P2)(P3)(P4)(P5) (P6)는 인버터 모드와 순차 모드로 동작한다.

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 동작되어 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.

압력스위치(23)는 압력센서(21)가 단선 또는 단락 등의 고장났을 때 대신하여 토출관(29)의 압력을 일정하게 유지시킨다. 상기에서 압력센서(21)가 고장나면 제어부(11)는 인버터 모드 또는 순차 제어 모드 등으로 동작 중인 표준펌프 (P1)(P2)(P3)(P4)(P5)(P6)를 정지시켜 가압식급수시스템을 '오프'시킨다. 그리고, 다시 가압식급수시스템을 '온'시키면서 토출관(29)의 압력을 일정하게 유지시켜 표준펌프(P1)(P2)(P3)(P4)(P5)(P6)를 압력스위치모드로 동작시킨다. 압력스위치(23)는 사용자가 수동으로 조절하는 것에 의해 토출관(29)의 압력을 적절히 조절할 수 있다.

상술한 가압급수시스템은 사용자의 선택에 의해 인버터 모드와 순차 모드로 각각 동작될 수 있다. 상기에서 인버터 모드 동작은 토출관의 압력을 감지하여 펌프의 출력주파수를 제어하므로 물을 사용량에 따라 정량적으로 공급되도록 한다. 그러므로, 펌프의 동작을 적절히 제어하여 무리하게 동작되는 것을 방지하므로 펌프의 고장을 억제할 수 있다.

또한, 가압급수시스템은 순차 모드시 사용자가 토출관의 압력을 소정 값으로, 예를 들어, 3.0bar로 설정하고, 물을 사용하여 토출관의 현재 압력이 낮아져 펌프동작압력, 예를 들면, 2.5bar이 되면 주펌프가 동작된다. 상기에서 주펌프는 최대 출력으로 동작되는 데, 이 때에도 토출관의 현재 압력이 펌프동작압력 보다 낮으면 보조펌프들이 순차적으로 동작한다. 그러므로, 토출관의 압력이 상승되어 가압급수가 유지되는 데, 토출관의 압력이 상승되어 펌프정지압력, 예를 들면, 3.5bar이 되면 보조펌프가 순차적으로 정지된다.

가압급수시스템은 요일 및 시간에 따라 물의 사용량이 다르게 되므로 토출관의 설정압력이 자동으로 변하도록 프로그램되어 있어 예약 운전을 하게 된다. 즉, 상업용 건물의 경우 출퇴근시와 같이 물이 사용량이 증가되는 경우에 토출관의 설정압력을 상승시켜 높은 값, 예를 들면, 3.5bar로 설정하고, 근무 중과 같이 사용량이 감소되는 경우에 토출관의 설정압력을 예를 들어, 3.0bar로 유지시켜 설정하여야 한다. 상기에서 물의 사용량이 많을 경우에는 토출관의 압력을 설정된 값으로 유지하기 위해 임의의 보조 펌프를 순차적으로 동작시킨다.

상기에서 가압식급수장치는 인버터 모드 동작 또는 순차 모드 동작 모두 주펌프가 보조펌프 보다 많은 동작 시간과 기동 횟수에 의해 부하가 집중되므로 기계적인 수명이 단축된다. 그러므로, 가압식급수장치의 주펌프를 교번 동작하도록 제어하여 부하를 다수 개의 펌프에 균등하게 분배시켜 임의의 펌프에 집중되는 것을 방지하여야 한다.

종래의 주펌프 교번운전 제어방법은 현재 주펌프가 동작을 정지되면 다음 순번의 임의의 주펌프로 자동적으로 교체된다. 즉, 인버터 모드 또는 순차 모드에서 토출관의 압력이 설정압력 또는 펌프정지압력 보다 높아지게 되면 현재 주펌프가 동작을 정지하고, 다음 순번의 주펌프로 자동적으로 교체된다. 그리고, 다시 토출관의 압력이 설정압력 또는 펌프동작압력 보다 낮아지면 다음 순번의 주펌프가 동작되는 데, 정지된 현재 주펌프는 동작하지 않고 다음 순번의 주펌프가 동작하게 된다. 상기에서 정지된 현재 주펌프는 나머지 펌프들이 순차적으로 주펌프로 동작한 후 다시 주펌프로 동작하게 된다. 그러므로, 주펌프 동작에 의한 부하를 다수 개의 펌프에 분배시켜 임의의 펌프에 집중되는 것이 방지된다.

그러나, 종래 기술은 현재 주펌프로 동작하는 펌프가 정지하여야 다음 순번의 임의의 펌프가 주펌프로 교체되므로 다수 개의 펌프는 주펌프로 동작하는 시간이 균일하지 않을 뿐만 아니라 임의의 펌프만 연속해서 동작되므로 부하가 임의의 펌프에 집중되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 다수 개의 펌프들이 주펌프로 동작하는 시간을 균일하도록 하여 부하를 균등하게 분배할 수 있는 가압급수시스템의 주펌프 교번 운전 제어방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 가압급수시스템의 주펌프 교번 운전 제어방법은 현재 주펌프가 동작 중인가를 판단하여 동작 중이라면 동작 시작과 동시에 업카운터에 의해 단위 시간 동안 카운트하여 상기 단위 시간에 대한 데이터 값을 메모리소자에 저장하고 이전에 저장된 데이터 값과 합산하는 제 1 단계와, 상기 합산하여 저장된 데이터 값을 교번설정시간과 비교하여 작다면 제 1 단계로 피드백시키는 제 2 단계와, 상기 제 2 단계에서 상기 합산하여 저장된 데이터 값이 교번설정시간과 같거나 크다면 현재 주펌프를 정지시키고 설정된 다음 순번 주펌프를 동작시키는 제 3 단계를 포함한다.

상기에서 단위 시간에 대한 데이터 값을 메모리소자에 저장하면 업카운터가 초기화된다.

상기에서 현재 주펌프가 정지되면 업카운터가 카운트를 하지 않는다.

상기에서 현재 주펌프가 인버터 모드로 동작하면서 보조 펌프도 동작되면 현재 주펌프와 보조 펌프를 모두 정지시키고 다음 순번 주펌프를 동작시킨다.

상기에서 현재 주펌프가 순차 모드로 동작하면서 보조 펌프도 동작된다면 현재 주펌프를 정지시키고 동작하는 보조 펌프가 다음 순번 주펌프 역활을 하도록 한다.

상기에서 다음 순번 주펌프는 교번되기 이전의 현재 주펌프와 동일한 모드로 동작된다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 가압급수시스템의 주펌프 교번 운전 제어방법을 나타내는 흐름도이다.

먼저, 스텝 1(S1)에서 가압급수시스템의 임의의 펌프가 현재 주펌프로 동작 중인가를 판단한다. 상기에서 가압급수시스템은 인버터 모드 또는 순차 모드로 동작할 수 있다. 상기에서 현재 주펌프가 동작 중이 아니라면 피드백하여 계속해서 감시한다.

스텝 2(S2)를 참조하면, 스텝 1(S1)에서 현재 주펌프가 동작 중이라면 현재 주펌프의 동작 시간을 카운트한다. 동작 시간은 현재 주펌프가 동작을 시작과 동시에 소정 시간 간격으로, 예를 들면, 1초 간격으로 업카운터(up counter)에 의해 소정 시간, 예를 들면, 6분을 단위 시간으로 하여 카운트한다. 그리고, 카운트된 시간이 단위 시간 6분이 되면 제어부의 롬(ROM)에 6분에 대한 데이터 값을 저장한다. 그리고, 업카운터는 초기화되며, 다시 주펌프의 동작 시간을 카운트와 단위 시간에 대한 데이터 값을 롬에 저장한다. 상기에서 롬에 저장되는 단위 시간에 대한 데이터 값은 이전에 저장되어 있던 데이터 값과 합산된다.

상기에서 토출관의 압력이 설정 압력 또는 펌프정지압력 보다 높아져 현재 주펌프가 정지되면 업카운터는 카운트된 시간을 저장한 상태에서 카운트를 하지 않는다. 그리고, 토출관의 압력이 설정 압력 또는 펌프동작압력 보다 낮아져 현재 주펌프가 동작하면 업카운터는 저장된 시간 부터 카운트를 하게 된다.

스텝 3(S3)을 참조하면, 롬에 저장된 카운트된 동작 시간, 즉, 동작하고 있는 현재 주펌프의 동작 시간이 주펌프 교번 설정시간과 같거나 큰가를 판단한다. 상기에서 아니라고 판단되면, 즉, 현재 주펌프의 동작 시간이 주펌프 교번 설정시간 보다 작다고 판단되면 스텝 1(S1)으로 피드백한다.

스텝 4(S4)를 참조하면, 스텝 3(S3)에서 롬에 저장된 카운트된 동작 시간, 즉, 동작하고 있는 현재 주펌프의 동작 시간과 주펌프의 교대시 까지의 동작 시간인 교번 설정시간을 비교한다. 상기에서 현재 주펌프의 동작 시간이 교번 설정시간과 같거나 큰가를 판단되면 주펌프를 자동적으로 교번한다.

상기에서 현재 주펌프가 인버터 모드로 동작하면서 보조 펌프도 동작된다면 현재 주펌프와 보조 펌프를 모두 정지시킨 후 다음 순번 주펌프를 인버터 모드로 동작시킨다. 또한, 현재 주펌프가 순차 모드로 동작하면서 보조 펌프도 동작된다면 현재 주펌프를 정지시키고 동작하는 보조 펌프가 다음 순번 주펌프 역활을 하도록 한다. 그러나, 보조 펌프가 동작되지 않고 현재 주펌프만 동작한다면 인버터 모드 및 순차 모드 모두 현재 주펌프를 정지시킨 후 다음 순번 주펌프를 동작시킨다.

상기에서 현재 주펌프가 설정 시간 동안만 동작되고 다음 순번 주펌프가 동작되므로 다수 개의 펌프들은 주펌프로 동작하는 시간이 균일하게 되며, 이에 의해 부하가 균등하게 분배되어 부하가 집중으로 인한 특정 펌프의 수명이 단축되는 것을 방지한다.

상기에서 교번되어 동작되는 다음 순번 주펌프는 교번되기 이전의 현재 주펌프와 동일한 모드로 동작하는 데, 현재 주펌프가 인버터 모드 또는 순차 모드로 동작하였다면 다음 순번 주펌프도 인버터 모드 또는 순차 모드로 동작한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 현재 주펌프의 동작 시간을 카운트하여 이 카운트된 시간이 주펌프의 교번 설정시간과 같거나 큰가를 판단되면 동작 중인 현재 주펌프를 정지시키고 설정된 다음 순번 주펌프를 현재 주펌프와 동일한 모드로 동작시킨다.

따라서, 본 발명은 다수 개의 펌프들은 주펌프로 동작하는 시간이 균일하게 되어 부하가 균등하게 분배되므로 부하가 집중으로 인한 특정 펌프의 수명이 단축되는 것을 방지할 수 있는 잇점이 있다.

도 1은 일반적인 가압급수시스템의 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 가압급수시스템의 주펌프 교번 운전 제어방법을 나타내는 흐름도.

Claims (6)

1. 다수 개의 주펌프와 보조펌프를 순차적으로 교번시키면서 운전 제어하는 주펌프의 교번 운전 제어방법에 있어서,

   동작주인 주펌프의 동작시간을 업카운터에 의해 단위시간동안 카운트한 후 그 단위시간에 대한 데이터값을 메모리소자에 저장하여 이전에 저장된 데이터값과 합산하는 제 1 단계;

   상기 합산되어 저장된 데이터값을 교번설정시간과 비교하여 작은 경우에는 제 1 단계로 피드백한 후 동작중인 주펌프의 동작모드를 판단하는 제 2 단계;

   상기 제 2 단계에서 합산되어 저장된 데이터값이 교번설정시간과 크거나 같은 경우에는 구동하고 있는 주펌프를 정지시켜 설정된 다음 순번 주펌프를 동작시키는 제 3 단계;

   상기 제 2 단계에서 구동하고 있는 주펌프가 인버터 모드로 동작할 경우 보조펌프가 동작중인가를 판단하여 동작중이면 주펌프와 보조펌프를 모두 정지시키고 다음 순번의 주펌프를 동작시키는 제 4 단계;

   상기 제 2 단계에서 구동하고 있는 주펌프가 순차모드로 동작할 경우 보조펌프가 동작중인가를 판단하여 동작중이면 주펌프는 정지시키고 동작중인 보조펌프를 다음 순번의 주펌프로 전환시키는 제 5 단계; 로 진행함을 특징으로 하는 가압급수시스템의 주펌프 교번 운전 제어방법.
2. 청구항 1에 있어서 상기 단위 시간에 대한 데이터 값을 메모리소자에 저장하면 상기 업카운터가 초기화되는 가압급수시스템의 주펌프 교번 운전 제어방법.
3. 청구항 1에 있어서 상기 현재 주펌프가 정지되면 상기 업카운터가 카운트를 하지 않는 가압급수시스템의 주펌프 교번 운전 제어방법.
4. 삭제
5. 삭제
6. 청구항 1에 있어서 상기 다음 순번 주펌프는 교번되기 이전의 상기 현재 주펌프와 동일한 모드로 동작되는 가압급수시스템의 주펌프 교번 운전 제어방법.