KR100652249B1

KR100652249B1 - 냉각탑 제어시스템

Info

Publication number: KR100652249B1
Application number: KR1020050129738A
Authority: KR
Inventors: 김성현
Original assignee: 주식회사 성지공조기술
Priority date: 2005-12-26
Filing date: 2005-12-26
Publication date: 2006-12-01

Abstract

냉각탑 제어시스템에 있어서,

입력되는 검출 및 연동신호를 설정된 제어값과 비교 연산 및 인가하여 제어신호를 출력하는 마이크로컨트롤러유닛과; 마이크로컨트롤러유닛을 포함하며, 운전 제어값과 조건을 입력 및 수정하는 제어값 입력부와, 검출 및 연동신호가 입력되는 신호입력부와, 신호입력부를 통해 입력된 신호를 제어값과 비교 연산 및 인가하여 제어신호로 출력하는 신호출력부와, 제어값과 계측수치 및 운전제어 상태를 나타내는 표시부와, AC전압을 요구되는 DC전압으로 강하 및 정류하여 제어 전원을 공급하는 전원공급부를 갖는 제어유닛과; 제어유닛에 구성되며; 냉각수 순환펌프 기동기로부터 입력되는 작동(ON / OFF) 신호와 출력되는 연동 제어신호에 따라 냉각팬모터 전원개폐기를 연동제어하는 연동제어부와; 냉각탑의 소정 위치에 마련되는 냉각수 출구 온도 검출기로부터 입력되는 제어온도 검출신호와, 냉각수 입구온도 검출기로부터 입력되는 제어온도 검출신호와, 급기온도 검출기로부터 입력되는 제어온도 검출신호 중 어느 하나 또는 복수로 출력되는 부하 제어신호에 따라 냉각팬모터를 전부하운전모드, 감부하운전모드 및 자연냉각 운전모드로 제어하는 부하제어부와; 냉각탑의 집수조 일영역에 마련되는 냉각수 수질검출기로부터 입력되는 수질 검출신호와 출력되는 수질 제어신호에 따라 수질관리장치를 제어하는 수질제어부와; 냉각탑의 집수조 일영역에 마련되는 수위검출기로부터 입력되는 수위 검출신호와 출력되는 수위 제어신호에 따라 보충수 공급수단의 개폐를 제어하고, 냉각탑의 오버플로우관에 마련되는 오버플로우 검출기로부터 입력되는 오버플로우 검출신호와 출력되는 오버플로우 제어신호에 따라 절수자동밸브의 개폐를 제어하는 수위제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각탑 제어시스템을 제공한다. 이에 의하여, 냉각 부하변동에 따라 냉각팬모터의 전부하, 감부하 및 자연냉각운전모드로 제어함으로서 동력 에너지를 절감할 수 있고, 냉각수의 오버플로우 손실을 단속하여 용수손실을 방지할 수 있으며, 필요에 따라 차후에 추가되는 냉각탑 부속장치의 제어부를 용이하게 적용할 수 있고, 냉각탑 및 부속장치 제어의 효용성 향상과 원가를 절감할 수 있다.

냉각탑, 제어시스템. 마이크로컨트롤러, 부하제어, 수질제어

Description

냉각탑 제어시스템 {control system for cooling tower}

도 1은 본 발명에 따른 냉각탑 제어유닛의 개략적인 제어 구성도,

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 냉각탑 제어시스템의 개략적인 구성도,

도 3은 도 2의 부속장치 및 검출기의 개략적인 설치 예시도,

도 4a는 도 2의 개략적인 제어동작 흐름도,

도 4b는 도 2의 개략적인 제어동작 흐름도,

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 냉각탑 제어시스템의 개략적인 구성도,

도 6은 도 5의 부속장치 및 검출기의 개략적인 설치 예시도,

도 7a는 도 5의 개략적인 제어동작 흐름도,

도 7b는 도 5의 개략적인 제어동작 흐름도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 제어유닛 2a, 2b : 냉각탑 제어시스템

10 : 마이크로컨트롤러유닛 20 : 제어값입력부

30 : 신호입력부 40 : 신호출력부

50 : 원격제어 입출력부 60 : 표시부

70 : 경보부 80 : 외부저장부

90 : 전원공급부 100 : 연동제어부

101 : 냉각수펌프기동기 102 : 팬모터전원개폐기

103 : 살수펌프전원개폐기 110 : 진동제어부

111 : 진동검출기 120 : 부하제어부

121 : 냉각수출구온도검출기 122 : 냉각수입구온도검출기

125 : 급기온도검출기 127 : 운전모드전환부

130 : 수질제어부 131 : 냉각수수질검출기

132, 260 : 수질관리장치 140 : 수위제어부

141 : 수위검출기 145 : 오버플로우검출기

146 : 절수자동밸브 147 : 보충수자동밸브

148 : 오버플로우경보수단 150 : 결빙방지제어부

151 : 냉각수온도검출기 152 : 냉각수유동검출기

200a : 개방형냉각탑 200b : 밀폐형냉각탑

210a, 210b : 열교환부 211 : 루버

212 : 엘리미네이터 215 : 케이싱

216 : 집수조 220 : 냉각팬

225 : 냉각팬모터 230a, 230b : 살수부

235 : 플로우트밸브 240, 242 : 냉각수유출관

241, 243 : 냉각수유입관 244 : 보충수 급수관

245 : 오버플로우관 246 : 배수밸브

247 : 배수관 248 : 수처리제투입관

250 : 살수펌프 270 : 가열히터전원개폐기

280 : 가열히터

본 발명은 냉각탑 제어시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 냉각탑과 부속장치를 통합제어로 하여 간편하고 효율적으로 제어할 수 있는 냉각탑 제어시스템에 관한 것이다.

일반적으로 공기조화설비, 냉동 및 냉장설비 등에서의 냉동기나, 산업용 열교환 설비에서는 제거되어야 할 폐열을 수반하며, 이 폐열을 제거하기 위해서는 냉각매체를 이용하여 폐열을 대기로 방출하여야 한다. 냉각탑의 냉각방식은 피냉각 유체보다 온도가 낮은 대기상의 공기를 강제대류 시키어 현열냉각을 시키는 공랭식 냉각과, 냉각수와 공기의 접촉에 의한 증발 잠열을 이용하여 냉각하는 증발식 냉각으로 구분되며, 냉각탑은 어떤 다른 냉각장치보다 경제적이고 냉각효과가 크기 때문에 널리 사용되고 있다.

그리고 통상의 냉각탑은 냉각수와 공기의 유동형태에 따라 대향류식(counter flow type)냉각탑과 직교류식(cross flow type) 냉각탑으로 구분되며, 열교환부의 방식은 냉각수가 필러 열교환부의 표면을 흐르는 개방식(open circuit heat exchanger)과 냉각유체(냉각수 또는 냉매)가 밀폐된 전열관의 열교환부내로 흐르고 전열관의 표면을 따라 냉각수가 유동되는 밀폐식(close circuit heat exchanger)으 로 분류된다.

또한, 동일한 구성을 갖고 있지만, 밀폐된 전열관내를 유동하는 냉각유체가 냉각수일 경우에는 밀폐형 냉각탑(close circuit type cooling tower)이라 하고, 전열관내를 유동하는 냉각유체가 냉매일 경우에는 증발냉각식 응축기(evaporative cooling condenser)라고 부르는 것이 일반적이다.

그리고 통상의 개방형 냉각탑(200a)은, 본 발명의 도 3의 구성과 마찬가지로, 공기를 유입하며 루버(211)를 형성하는 급기구(미도시)와 팬하우징(미도시)과 연통되는 배기구(미도시)를 가지며, 내부에 열교환 영역을 형성하는 케이싱(215)과; 급기구를 통해 유입된 공기를 배기구를 통해 배출시키는 냉각팬(220)과 냉각팬을 구동하는 냉각팬모터(225)로 이루어지는 팬부(미도시)와; 급기구로부터 유입된 공기가 통과하며 하향 유동하는 냉각수와 열교환하며 필러로 구성되는 열교환부(210a)와; 열교환부(210a)의 상부에 배치되어 열교환부(210a)를 향해 살수하는 살수부(230a)와; 살수부(230a)로 고온의 냉각수를 안내하는 냉각수 유입관(241)과; 배기구로 비산되는 물방울을 냉각탑 내로 회수하는 엘리미네이터(212)와; 열교환부(210a)를 거쳐 냉각된 냉각수를 집수하여 냉각수유출관(240)을 통해 냉각부하설비로 배출하는 집수조(216)와; 집수조(216)내로 소비되는 냉각수를 보충하는 보충수급수관(244) 및 플로우트밸브(235)와; 집수조(216)의 상단 소정의 일영역에 구성되어 오버플로우(overflow)되는 냉각수를 배출하는 오버플로우관(245)과; 집수조(216) 내의 냉각수를 배수하는 배수밸브(246) 및 배수관(247)으로 구성된다.

이와 같은 냉각탑 및 부속장치에 대한 종래의 개별적인 운전 제어장치가 다 음의 공지된 기술에 게시되어 있다.

특허공보 87-000986호(1987. 5.16)에서 게시하고 있는 냉각탑의 냉각수 온도조절장치와,

그리고 미국 특허공보 US 4,475,536호(1984. 10. 9)에서 게시하고 있는 강제배수 장치 및 방법(blow down apparatus and method)과,

또한, 특허공보 US 6,746,609 B2호(2004. 6. 8)에서 게시하고 있는 냉각수 수처리 장치(cooling tower water treatment)와,

그리고 미국 특허공보 US US 4,172,7866호(1979. 10. 30)에서 게시하고 있는 냉각수의 오존 장치(ozonation of cooling tower water)가 공지되어 있다.

위와 같이 공지된 냉각탑 및 부속장치의 운전제어 장치들은 개별적으로 구성하여 개별적으로 운전 제어함으로써, 통합 운전제어가 어려운 현장 제어방식이고, 개별적으로 설치함으로 설치면적의 증가와 원가를 상승시키는 문제점이 있다.

또한, 이러한 종래의 냉각탑 제어장치에는, 필요에 따라 차후(future)에 추가로 설치될 수 있는 냉각탑 부속장치(진동 차단장치, 수질관리장치, 결빙방지 장치, 냉각수 우회유동(by pass)장치, 백연(plume) 방지장치, 화재방지 장치 등)의 제어수단을 사전에 대비할 수 없으므로 차후에 추가되는 부속장치의 제어수단은 개별적으로 설치하여야함에 따라 기존 전기 및 제어 설비로부터 제약을 받을 수 있고, 설치가 복잡하며 추가적인 설치비용이 증가 될 수 있는 문제점이 있다.

그리고 공지된 냉각탑에는 증발냉각 작용에 따른 냉각수의 증발 및 비산손실에 의하여 소모되는 냉각수의 보충을 수위변화에 의해 개폐되는 플로우트밸브 또는 보충수 자동밸브를 통해 보충수를 집수조 내로 공급하고 적정수위에 도달하면 보충수의 공급을 폐쇄하는 구성을 가지고 있지만, 플로우트(float)가 파손되거나, 밸브시트에 이물질이 걸리거나 밸브가 고장 날 경우에는 관리자가 발견하여 폐쇄조치를 하지 않는 한 보충수가 계속적으로 오버플로우(overflow) 배출구를 통해 외부로 배출됨으로 용수 손실을 초래하는 문제점이 있다.

또한, 공지된 냉각탑의 부하제어 장치는, 부하변동 검출신호에 따라 단일 회전속도를 갖는 다수의 냉각팬 팬모터의 대수 운전을 제어하거나, 극수변환모터(Pole change motor/ 2-speed)를 통해 회전속도를 제어하거나, 주파수를 가변시키어 원하는 속도로 모터를 운전하는 인버터(Variable Voltage Variable Frequency) 제어장치에 의하여 냉각팬의 부하를 조절하는 것이 일반적이고, 어떠한 냉각 부하변동에도 대개 냉동기(또는 냉각 부하설비)의 운전중에는 냉각탑 팬모터가 계속 운전되는 구성으로서, 부하의 감소로 냉각수 온도가 현격히 낮아지는 경우와, 대기온도가 보다 저온인 계절에도 자연냉각운전(냉각팬 정지 상태에서 저온 대기의 대류에 의한 냉각) 제어 없이 냉각팬모터가 운전되므로 동력 에너지를 낭비하는 문제점이 있다.

또한, 저온계에 운전하는 개방형 냉각탑에 있어, 영하의 대기온도에서 냉각수 순환펌프의 이상으로 냉각수가 순환되지 않을 때는 살수배관 내에 고인 냉각수와, 필러에 잔류하는 냉각수 및 집수조내에 저수된 냉각수가 결빙되어 막대한 피해와 운전장애를 유발시킨다.

따라서, 냉각수의 순환이 일시 정지되더라도 단시간내에 결빙되는 것을 방지 (즉, 결빙 방지를 위한 냉각수계의 배수 또는 냉각수 순환 재개 조치시 급속한 결빙 방지)하는 종래의 결빙방지 제어장치는, 순환되는 냉각수를 가열히터로 가열하여 소정의 냉각수온도를 유지하지만, 순환되는 냉각수의 전량을 가열하여야함으로 동력에너지 소비가 크고 에너지손실을 초래하는 문제점이 있다.

그리고, 저온계에 운전하는 밀폐형 냉각탑에 있어, 영하의 대기온도에서 냉각수 순환펌프의 이상으로 냉각수가 순환되지 않을 때는 밀폐형 전열관내에 정체된 냉각수가 단시간내에 결빙되어 밀폐형 전열관을 동파시키므로 막대한 피해와 운전장애를 끼치게 된다.

따라서, 집수조내의 냉각수를 가열하는 가열히타를 운전하는 종래의 결빙방지 제어장치는, 냉각탑을 운전하는 저온계 기간동안 집수조내의 냉각수를 가열 제어하여 소정의 냉각수온도를 유지하고 가열된 냉각수를 살수펌프를 통해 계속적으로 열교환부(밀폐형 전열관)에 살수하여 동파를 방지하는 구성을 갖고 있지만, 저온계 기간동안 상시 냉각수를 가열하고 살수폄프를 가동하여야 함으로 동력에너지 소비가 크고 에너지손실을 초래하는 문제점이 있다.

따라서 본 발명의 목적은, 냉각탑 및 부속장치를 통합제어로 하여 간편하고 효율적으로 제어할 수 있는 냉각탑 제어시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 냉각 부하변동에 따라 냉각팬모터의 전부하, 감부하 및 자연냉각운전모드로 제어함으로서 동력 에너지를 절감할 수 있는 냉각탑 제어시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 냉각수의 오버플로우 손실을 단속하여 용수손실을 방지할 수 있는 냉각탑 제어시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은, 필요에 따라 차후에 추가되는 부속장치의 제어부를 용이하게 적용할 수 있는 냉각탑 제어시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 냉각탑 및 부속장치 제어의 효용성 향상과 원가를 절감할 수 있는 냉각탑 제어시스템을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 냉각탑 제어시스템에 있어서,

입력되는 검출 및 연동신호를 설정된 제어값과 비교 연산 및 인가하여 제어신호를 출력하는 마이크로컨트롤러유닛과; 상기 마이크로컨트롤러유닛을 포함하며, 운전 제어값과 조건을 입력 및 수정하는 제어값 입력부와, 검출 및 연동신호가 입력되는 신호입력부와, 상기 신호입력부를 통해 입력된 신호를 제어값과 비교 연산 및 인가하여 제어신호로 출력하는 신호출력부와, 상기 제어값과 계측수치 및 운전제어 상태를 나타내는 표시부와, AC전압을 요구되는 DC전압으로 강하 및 정류하여 제어 전원을 공급하는 전원공급부를 갖는 제어유닛과; 상기 제어유닛에 구성되며; 상기 냉각수 순환펌프 기동기로부터 입력되는 작동(ON / OFF) 신호와 출력되는 연동 제어신호에 따라 상기 냉각팬모터 전원개폐기를 연동제어하는 연동제어부와; 상기 냉각탑의 소정 위치에 마련되는 냉각수 출구 온도 검출기로부터 입력되는 제어온도 검출신호와, 냉각수 입구온도 검출기로부터 입력되는 제어온도 검출신호와, 급기온도 검출기로부터 입력되는 제어온도 검출신호 중 어느 하나 또는 복수로 출 력되는 부하 제어신호에 따라 냉각팬모터를 전부하운전모드, 감부하운전모드 및 자연냉각 운전모드로 제어하는 부하제어부와; 상기 냉각탑의 집수조 일영역에 마련되는 냉각수 수질검출기로부터 입력되는 수질 검출신호와 출력되는 수질 제어신호에 따라 수질관리장치를 제어하는 수질제어부와; 상기 냉각탑의 집수조 일영역에 마련되는 수위검출기로부터 입력되는 수위 검출신호와 출력되는 수위 제어신호에 따라 보충수 공급수단의 개폐를 제어하고, 상기 냉각탑의 오버플로우관에 마련되는 오버플로우 검출기로부터 입력되는 오버플로우 검출신호와 출력되는 오버플로우 제어신호에 따라 절수자동밸브의 개폐를 제어하는 수위제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각탑 제어시스템을 제공한다.

여기서, 상기 냉각탑 제어시스템은, 대향류식(counter flow type) 개방형 냉각탑 또는 밀폐형 냉각탑과, 직교류식(cross flow type)식 개발형 냉각탑 또는 밀폐형 냉각탑과, 대향류식 증발냉각 응축기 또는 직교류식 증발냉각 응축기에 적용될 수 있다.

상기 마이크로컨트롤러유닛은, 공지되어 널리 사용하는 기성 제품(예를 들어 인텔사의 8051, 80196 계열 등)으로서, 마이크로컨트롤러유닛의 기본적인 구성과 구성별 기능에 대해서는 설명을 생략한다.

그리고 상기 마이크로컨트롤러유닛은 중앙처리장치(CPU)와, 램(RAM)과, 제어프로그램이 저장되는 롬(ROM)과, 아날로그 및 디지털신호 변환장치(ADC, DAC)와, 제어신호 입출력장치(I/O) 및 주변회로 등으로 구성될 수 있다.

또한, 상기 롬은 사용자가 메모리 내의 내용을 수정할 수 있는 이이피롬 (EEPROM/electrically erasable programmable read-only memory)인 것이 바람직하다.

상기 마이크로컨트롤러유닛에는, 주변회로에는 인터럽트(interrupt), 타이머(timer), 통신수단(UART:universal asynchronous receiver / transmitter), USB:universal serial bus 등) 등이 포함될 수 있다.

그리고 마이크로컨트롤러유닛에는, 2위치 제어(On/Off control), 비례 제어(P/proportional-control),비례적분 제어(PI/proportional-integral control), 비례미분 제어(PD/proportional-derivative control), 비례적분미분 제어(PID/Pro

rtional Integral Derivative Control)의 제어 방식 중 제어조건에 따라 어느 하나 또는 복수의 제어 방식으로 적용할 수 있다.

다음으로, 상기 냉각탑 제어시스템을 운영하는 상기 제어프로그램(software)은, 표준 윈도우 운영시스템(window operating system)과 호환되게 프로그래밍(Programming)되는 것이 바람직하다.

그리고 상기 제어프로그램은, 상기 제어유닛에 구성된 키패드(key pad) 또는 터치스크린(touch screen)과, 또는 제어유닛에 구성되는 원격제어 입출력 포트(port)와 연결하여 컴퓨터(데스크탑 PC 또는 노트북), 휴대용 조작단말기(POT/ portable operating terminal), PDA(Personal Digital Assistant) 등에 의하여 조작 및 운영되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제어 유닛은, 냉각탑 및 부속장치의 연동제어, 부하제어, 수질제어, 수위제어를 포괄하는 것이 바람직하며, 진동제어와, 결빙방지 제어를 더 포함 하여 제어할 수도 있다.

상기 제어 유닛에는, 냉각수 유량검출기로부터 입력되는 냉각수유량과, 급기온도 검출기로부터 입력되는 급기습구온도와, 냉각수 출구온도 검출기로부터 입력되는 냉각수 출구온도와, 냉각수 입구온도 검출기로부터 입력되는 냉각수 입구 온도의 운전값을 연산하여 냉각탑의 운전효율을 실시간으로 나타내는 운전효율 적산 및 표시기능을 갖는 운전효율 적산부를 더 포함하여 구성할 수도 있다.

그리고 상기 제어 유닛에는, 제어기기 초기화 순서 및 진단표시, 제어제어값 매개변수(parameter) 조작 표시, 각 감시 제어점 ADDRESS의 약정 표시, 각 기기의 동작 상태 감시 표시, 각종 상태 이상 시의 경보 발생 표시, 조작 표시 및 오조작 표시, 일자(년-월-일) 및 시간의 상시 표시, 주요 구성부별 유지보수(점검, 수리 또는 교체) 스케줄 입력 및 표시, 유지보수사항(일자 및 내용)의 기록, 운전시간 누적 적산 등의 유지보수 예시와, 각종 일람표(전체 관리점, 상태점, 경보점, 계측점, 계측 상, 하한 등), 정전 및 복전 처리 조작 표시 등의 감시 표시 기능을 더 포함하여 구성할 수 있다.

여기서, 상기 유지보수 예시는, 냉각탑의 주요 구성부(열교환부, 팬부, 엘리미네이터, 집수조, 살수장치, 살수펌프, 냉각수 가열히터, 수질관리장치, 각 검출기, 각 자동밸브 등)에 대하여 각 구성부의 내구년한, 정기 유지보수기간, 노후에 따른 소손도 등을 고려하여 입력된 점검, 수리, 교체일정(또는 적산 누적 시간)의 스케줄과 운전시간 누적 적산의 연산에 따라 상기 표시부에 유지보수 일시를 실시간으로 표시하고, 유지보수 또는 교체가 완료된 구성부는 운전시간 적산이 초기 화(제로 시점)된 후 다시 적산되는 것이 바람직하며, 유지보수 예시 스케줄은 관리자가 필요에 따라 수정할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 제어 유닛에는, 제어제어값 매개변수 조작, 일자(년-월-일) 및 시간의 경보 조작, 주요 구성부별 유지보수 또는 교체 예시 시간의 경보 조작, 각종 일람의 요구 조작, 각종 프로그램의 데이터 등록 변경 조작, 각 관제점의 어드레스의 변경 조작, 정전 및 복전 처리(순차기동) 조작, 기타 필요 항목의 요구 조작 등의 조작 표시 항목의 요구 조작 기능을 더 포함하여 구성할 수 있다.

상기 제어 유닛에는, 경보(이상 고수위, 저수위 등) 자동 기록, 정상 복귀시의 자동 기록, 상태 변화시의 자동 기록, 각종 조작 기록, 각종 제어 내용 기록, 데이터 로그 기능, 주요 구성부별 유지보수(점검, 수리 또는 교체) 예시 등의 자기 진단 기록, 기타 필요한 항목 기록 등의 기록(저장) 기능을 더 포함하여 구성할 수 있다.

상기한 상기 제어 유닛의 추가기능은 필요에 따라 선택적으로 적용할 수 있다.

다음으로, 상기 마이크로컨트롤러 유닛을 포함하여 구성되는 제어유닛에는, 제어시스펨의 식별과 관리를 간편하게 하기 위하여, 작동 표시수단(램프 등)과, 결선수단(터미널 블럭 등)과, 조작부의 제어 전원개폐기(스위치 등) 등을 구성하는;

연동제어부, 진동제어부, 부하제어부, 수질제어부, 수위제어부 및 결빙방지 제어부로 구분되게 모듈(module) 하는 것이 바람직하다.

그리고 상기 제어유닛에는, 기초적인 제어 파라미터가 저장되고, 제어 동작 상태의 데이터를 실시간으로 인식하여 저장하며, 정전 또는 인위적인 전원 차단 후 재인가시 정전 보상 제어 운전에 대한 기초데이터를 제공하는 이이피롬으로 구성되는 외부저장부를 더 포함하여 구성할 수 있다.

또한, 상기 제어유닛에는, 중앙제어센터의 제어 컴퓨터 또는 제어관리 영역별 제어하는 분산제어 컴퓨터와, 또는 휴대용 단말기를 통하여 원격 제어를 할 수 있는 원격제어 입출력부를 더 포함하여 구성할 수 있다.

상기 제어유닛에는, 상기 마이크로컨트롤러 유닛으로 입력되는 경보 검출신호를 설정된 제어값과 비교 연산 및 인가하여 출력되는 경보제어 신호에 따라 경보수단을 작동하고, 검출 경보신호가 해제되거나 관리자가 인위적으로 해제하였을 경우에는 경보가 해제되는 경보부를 더 포함하여 구성하는 것이 바람직하며, 여기서, 상기 경보수단은 스피커를 통한 경보음과, 표시부에 나타내는 경보문자와, 경보그래픽 또는 경보아이콘과, 경보램프 등에서 어느 하나 또는 복수로 적용할 수 있다.

다음으로, 상기 연동제어부는, 상기 마이크로컨트롤 유닛으로 입력되는 냉각수 순환펌프 기동기(starter)의 작동(ON / OFF) 신호를 설정된 제어값과 비교 연산 및 인가하여 출력되는 연동 제어 신호에 따라 상기 냉각팬모터의 전원개폐기와, 냉각수 출구온도 검출기 전원 개폐기와, 또는 후술할 살수펌프전원개폐기의 전원을 개로(ON) 및 폐로(OFF)는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 냉각수 순환펌프 기동기는 직입기동, Y-Δ기동, 기동보상기에 의한 기동, 리액터 기동 방식 중 어느 하나가 될 수 있다.

그리고 상기 기동기와 전원개폐기는, 전자접촉기(electromagnetic contactor) 또는 전자개폐기(electromagnetic switch) 등이 될 수 있다

다음으로, 상기 부하제어부에 있어, 냉각팬모터는, 상기 마이크로컨트롤러유닛에 입력되는 냉각수출구 온도검출기의 검출신호(tw1, tw2, tw3)와 각 검출신호를 설정된 제어값과 비교 연산 및 인가하여 출력되는 제어신호에 따라 전부하운전모드(검출신호 tw1)와, 감부하운전모드(검출신호 tw2)와, 자연냉각운전모드(검출신호 tw3)으로 제어되는 것이 바람직하다.

그리고 상기 전부하운전모드는 냉각팬 정격용량의 100%를 출력하여 운전하는 것이 바람직하고, 감부하운전모드는 냉각팬 정격용량의 70%이하로 출력하여 운전하는 것이 바람직하며, 냉각수 출구온도 또는 대기온도가 현격히 낮아져 냉각팬에 의한 강제통풍이 필요하지 않을 때에는 냉각팬모터를 정지(OFF)하고 대기의 자연대류에 의해 냉각수를 냉각하는 자연냉각운전모드로 운전하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 전부하운전모드, 감부하운전모드 및 자연냉각운전모드 간의 운전 전환은 안정성(검출온도의 지속성 판단과 구동부의 급속한 운전전환 방지)을 기하기 위하여 마이크로컨트롤러유닛에 검출신호가 입력되는 시점부터 타이머에 의하여 적어도 10초의 지체(time delay) 후 전환시키는 것이 바람직하나, 전환 운전의 조건에 따라 최적의 시간 지체범위로 조정할 수도 있다.

상기 냉각팬모터는, 고속운전시 100%의 출력과 저속운전시 60% 이하의 출력을 갖는 극수변환 모터의 구성과, 부하의 100 % 출력을 갖는 전부하 모터와 부하의 70%이하의 출력을 갖는 감부하 모터로 조합 구성함과, 100%의 냉각팬 부하를 분배한 복수의 냉각팬 및 모터로 구성되는 것(대수 제어) 중 어느 하나로 적용하는 것 이 바람직하나, 단일 냉각팬 모터와 주파수를 가변시키어 원하는 속도로 모터를 제어하는 인버터장치를 구성하여 상기 전부하운전모드, 감부하운전모드 및 자연냉각운전모드로 냉각팬 모터를 제어할 수도 있다.

그리고 상기 냉각수출구온도검출기와, 냉각수 입구온도 검출기 및 급기온도 검출기는 실시간의 냉각수 온도를 검출 및 검출신호를 상기 마이크로컨트롤 유닛으로 입력하는 온도전송기(temperature transmitter)인 것이 바람직하나, 검출신호를 출력하는 다른 형식의 검출기로도 적용할 수 있다.

여기서, 상기 냉각수출구온도검출기의 검출온도 범위 중, 냉각탑의 설계온도 조건이 냉각수 출구온도: 32℃, 냉각수 입구온도: 37℃를 일예로 할때, 전부하운전모드로 운전되는 제어온도(tw1)는 30℃~33℃ 사이에서 설정되는 것이 바람직하고, 감부하운전모드로 운전되는 제어온도(tw2)는 25℃~29℃ 사이에서 설정되는 것이 바람직하며, 자연냉각운전모드로 운전되는 제어온도(tw3)는 24℃ 이하로 설정하는 것이 바람직하지만, 제어온도의 제어값은 냉각수의 온도변동 조건에 따라 최적의 온도범위로 조정할 수도 있다.

또한, 상기 자연냉각운전모드는, 상기 냉각수출구온도검출기의 검출신호를 대체하여 급기온도 검출기의 검출신호에 따라 운전될 수도 있으며, 이 경우 자연냉각운전모드로 전환되는 급기온도는 18℃이하로 설정되는 것이 바람직하다.

상기 급기온도 검출기는, 습구온도검출기와 습구온도와 건구온도를 동시 검출하는 습-건구온도 검출기 중 어느 하나로 적용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 냉각탑 제어시스템을 적용하는 밀폐형 냉각탑에 있어, 살수펌프 는, 상기 마이크로컨트롤러유닛에 입력되는 급기온도 검출기의 검출신호(ta1, ta2)와 각 검출신호를 설정된 제어값과 비교 연산 및 인가하여 출력되는 제어신호에 의하여 운전(ON / OFF) 제어를 하는 것이 바람직하지만, 상기 냉각수출구 온도검출기의 검출신호(tw1,tw3)에 따라 운전(ON / OFF) 제어를 할 수도 있다.

그리고 상기 급기온도 검출기로부터 실시간으로 검출되는 급기온도 검출신호를 상기 마이크로컨트롤 유닛으로 입력하여 상기 표시부에 급기온도를 모니터링(monitering)하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 상온계에 운전하는 밀폐형 냉각탑에 있어, 냉각탑의 설계 습구온도 조건을 27℃로 가정할 때 살수펌프 운전을 기동(ON)하는 급기온도(ta1)는 18℃ 이상이고, 살수펌프 운전을 정지(OFF)하는 급기온도(ta2)는 18℃이하로 설정하는 것이 바람직하지만, 급기온도(ta1, ta2)의 제어값은 조건에 따라 최적의 온도범위로 조정할 수도 있다.

다음으로, 상기 냉각수 출구온도 검출기 및 냉각수 입구온도 검출기는 실시간으로 검출신호를 상기 마이크로컨트롤 유닛으로 입력하여 상기 표시부에 냉각수 출구 및 입구온도를 모니터링하는 것이 바람직하다.

다음으로, 전술에서는 냉각팬모터를 전부하 운전, 감부하 운전 및 자연냉각 운전으로 제어하는 것은 냉각수출구온도검출기의 검출신호에 의한 것으로 상술하였으나, 냉각수출구온도검출기, 냉각수 입구온도 검출기 및 급기온도 검출기 중 어느 하나 또는 복수 검출기의 검출 신호로도 제어할 수도 있다.

다음으로, 상기 수질관리 장치는, 상기 마이크로컨트롤러유닛에 입력되는 냉 각수 수질검출기의 검출신호를 설정된 제어값과 비교 연산 및 인가하여 출력되는 제어신호에 따라 운전되며, 냉각수의 효율적인 수질관리(냉각수를 순환시키면서 냉각수 전량을 수질관리)를 위하여 수질관리장치의 전원 개폐기는 냉각수 펌프 기동기(밀폐형 냉각탑의 경우 살수펌프 전원개폐기)와 연동되게 연동제어를 더 포함하여 구성할 수도 있다.

그리고 상기 수질관리 장치는, 배수자동밸브를 통해 오염된 냉각수를 보다 깨끗한 보충수로 교체하는 강제배수(blow down 또는 Bleed-off)식 수질관리 장치와,

약품을 투입하여 수질관리 기준이내로 수처리하는 약품투입(Chemical dosing) 수질관리 장치와,

오염된 냉각수 중의 부유고형물(suspended solids)과 용존고형물의 이물질을 여과를 통해 제거하는 여과식(side stream filtration) 수질관리 장치와,

오존발생기에서 공급되는 오존(ozone:O₃)을 냉각수에 용존시키어 일정량의 오존 농도를 유지하여 살균하는 오존 살균식 수질관리 장치와,

전자식 장치로 발생한 구리이온과 은이온으로 미생물, 조류 세균들에 형성된 음전지에 정전대를 형성하여 미생물 세포 표면에서 반응을 일으켜 세포막의 형성을 막아 미생물, 조류. 세균들의 생존을 무력화시키는 작용으로 살균처리하는 전자식 은-동 이온살균(silver-Copper ion purifier)수질관리 장치 중 어느 하나를 적용하는 것이 바람직하나, 서로 다른 형식의 복수 수질관리 장치로도 적용할 수 있다.

또한, 상기 수질관리 장치가, 강제 배수식일 경우에는 냉각수수질검출기의 검출신호에 따라 배수자동밸브와 보충수 자동밸브(또는 플로우트밸브)가 개방되어 오염된 냉각수는 배수자동밸브를 통해 외부로 배수됨과 동시에 보충수는 보충수 자동밸브(또는 플로우트밸브)를 통해 집수조내로 유입되어 냉각수의 농도(또는 오염도)를 완화시킨다. 상기 배수자동밸브와 보충수 자동밸브는 운전(ON / OFF)이 연동되게 연동제어를 더 포함하여 구성하는 것이 바람직하다.

상기 냉각수수질검출기는, 냉각수의 수소 이온농도를 검출하는 pH 검출기와, 냉각수의 전기 전도성(conductivity)을 검출하는 전도 검출기와, 냉각수의 잔류염소를 검출하는 염소검출기와, 냉각수의 미생물 및 세균 등을 검출하는 바이오(Bio) 검출기 등에 속하며 이들의 검출기 중 적용된 수질관리장치와 적응되는 어느 하나로 구성되는 것이 바람직하다.

다음으로, 상기 수위제어부에는, 상기 마이크로컨트롤러유닛에 입력되는 수위 검출기의 경보 저수위 검출신호와, 오버플로우 검출기의 냉각수 유동 검출신호를 제어값과 비교연산 및 인가하여 출력되는 경보 제어신호에 의하여 상기 경보부의 경보수단을 작동시키는 제어구성을 더 포함하는 것이 바람직하다.

그리고 상기 절수자동밸브는, 용수절약 수단으로서, 집수조에 보충수 공급을 개폐하는 플로우트 밸브(또는 보충수 자동밸브)의 이상작동(밸브시트에 이물질 잔류 또는 폐쇄 고장 등)시 보충수가 계속 유입되어 오버플로우관으로 유출되는 냉각수의 손실을 방지하며, 오버플로우 검출기의 냉각수 유동 검출신호가 발생되지 않는 한 상시 개방상태에 있는 것이 바람직하고, 상시 개방상태에 있는 밸브의 보호와 소비전력을 절감하기 위하여 조작 전원이 공급(ON)될 시 폐쇄되고 조작 전원이 차단(OFF)될 시에는 개방되는 자동밸브인 것이 바람직하나, 조작 전원이 공급(ON)될 시 개방되는 자동밸브로도 적용할 수 있다.

여기서, 상기 절수자동밸브는, 오버플로우 검출기의 냉각수 유동 검출신호를 대체하여, 경보 고수위 검출부(전극봉 등)를 더 포함하여 마련하는 수위검출기의 경보 고수위 검출신호에 따라 개폐하는 제어를 적용할 수도 있다.

다음으로, 상기 제어유닛에는, 냉각팬의 조립 풀림, 파손, 외부의 물리적인 충격 등으로 발생하는 이상 진동을 검출하는 진동검출기와, 상기 마이크로컨트롤러유닛에 입력되는 진동 검출신호를 제어값과 비교 연산 및 인가하여 출력되는 제어신호에 의하여 상기 냉각팬모터의 전원개폐기의 전원을 차단(OFF)하고, 상기 경보부를 작동하는 진동제어부를 더 포함하여 마련할 수 있다.

다음으로, 상기 제어유닛에는, 상기 집수조의 일영역에 마련되는 냉각수 온도검출기와, 냉각수 유입관(또는 유출관)에 마련되는 냉각수유동검출기와, 상기 집수조내의 냉각수를 가열하는 가열히터로 이루어지고, 상기 마이크로컨트롤러유닛에 입력되는 가열히터 운전(ON) 제어온도(ht1)검출신호 및 냉각수유동 검출신호(OFF)와 설정된 제어값과 비교 연산 및 인가하여 출력되는 제어신호에 의하여 상기 가열히터가 운전(ON)되고, 상기 마이크로컨트롤러유닛에 입력되는 상기 수위검출기의 경보 저수위 검출신호(ON)와, 냉각수 온도검출기의 가열히터 정지(OFF) 제어온도(ht2) 검출신호와, 냉각수유동 검출신호(ON) 중 어느 하나의 또는 복수의 검출신호와 설정된 제어값과 비교 연산 및 인가하여 출력되는 제어신호에 의하여 상기 가열히터의 운전을 정지(OFF)하며, 가열히터의 이상작동(과열 또는 가열불량 등) 및 고장시 경보부를 작동하는 결빙방지 제어부를 더 포함하여 구성할 수 있다.

여기서, 상기 가열히터 운전 제어온도(ht1)는 2℃ ~ 3℃ 사이에서 설정되는 것이 바람직하고, 상기 가열히터 정지 제어온도(ht2)는 4℃ ~ 5℃ 사이에서 설정되는 것이 바람직하지만, 가열히터 제어온도(ht1, ht2)는 빙결 방지의 안전 조건에 따라 최적의 온도범위로 조정할 수도 있다.

그리고 상기 결빙방지제어부에는, 급기온도(ta1')가 2℃이하로 유지되는 저온계(freezing temperature season)와 급기온도(ta2')가 3℃이상으로 유지되는 상온계(normal temperature season)의 운전모드를 전환하는 운전모드 전환부를 더 포함하여 구성하는 것이 바람직하며, 대기온도의 변동폭 등 대기온도 조건에 의하여 운전모드의 전환 급기온도는 최적의 온도범위로 조정할 수도 있다.

또한, 상기 운전모드 전환부는, 마이크로컨트롤 유닛으로 입력되는 급기온도 검출기의 제어온도(ta1' 및 ta2') 검출신호와 설정된 제어값과 비교 연산 및 인가하여 출력되는 제어신호에 의하여 저온계 및 상온계로 전환되는 것이 바람직하다.

여기서, 운전모드 전환부가 상온계 운전모드로 스위칭 된 경우에는 결빙방지 제어부 및 가열히터의 전원은 차단(OFF)되고, 저온계 운전모드로 스위칭 된 경우에는 결빙방지 제어부 및 가열히터의 전원은 개로(ON) 되며, 저온계 운전모드에서 냉각수 온도검출기의 냉각수 제어온도(ht1) 검출신호에 의하여 상기 가열히터가 운전(ON)되고, 상기 수위검출기의 경보 저수위 검출신호(ON)와, 냉각수 온도검출기의 검출신호(ht2)와, 냉각수 유동 검출기의 냉각수유동 검출신호(ON) 중 어느 하나의 검출신호에 의하여 가열히터의 운전이 정지(OFF)되게 제어하는 것이 바람직하다.

상기 결빙방지 제어부에 있어, 저온계 운전모드에서 집수조내의 냉각수를 가열하는 가열히타를 운전하는 밀폐형 냉각탑에는, 영하의 온도에서 냉각수 순환펌프의 이상 등으로 밀폐형 열교환부(밀폐된 전열관)내를 유동하는 냉각수가 순환이 정지될 시 마이크로컨트롤 유닛으로 입력되는 냉각수 유동검출기의 냉각수 검출신호(OFF)와 설정된 제어값과 비교 연산 및 인가하여 출력되는 제어신호에 의하여 살수펌프를 구동시키어 가열된 냉각수를 밀폐형 열교환부의 표면에 살수하여 동파를 방지하는 제어 구성을 더 포함하는 것이 바람직하며, 이 경우 냉각수 순환펌프의 정상운전에 따라 밀폐형 열교환부(밀폐된 전열관)내를 유동하는 냉각수가 순환될 때에는 마이크로컨트롤 유닛으로 입력되는 냉각수 유동검출기의 냉각수 검출신호(ON)와 설정된 제어값과 비교 연산 및 인가하여 출력되는 제어신호에 의하여 살수펌프를 정지시키는 것이 바람직하다.

다음으로, 상기 제어유닛에는, 제어 신호에 따라 각종 검출기 및 자동밸브 등의 작동 전원을 공급 및 차단하는 제어 전원개폐기(electromagnetic switch, control power feeder,on/off lamp 등)를 더 포함하여 구성할 수 있고, 제어 신호에 따라 냉각팬모터, 살수펌프, 수질관리장치, 가열히터 등에 운전 전원을 공급 및 차단하는 전원 공급수단(motor control center 또는 power control center)을 더 포함하여 구성할 수 있다.

다음으로, 제어 유닛에는, 자동 제어운전과 수동 제어운전을 전환하는 운전 전환 수단(자동/ 수동 전환스위치 등)을 더 포함하여 구성할 수도 있다.

다음으로, 상기 제어유닛은, 개별 유닛으로 구성하는 것이 바람직하나, 빌딩 설비(또는 플랜트 설비)의 중앙제어센터(central control center)에 내장하여 구성할 수도 있다.

다음으로, 상기 제어유닛에는, 필요에 따라 차후에 추가로 설치될 수 있는 냉각탑 부속장치(냉각수 우회유동(By-pass)장치, 백연(Plume)방지 장치, 화재방지 장치 등)에 대한 제어부를 더 포함하여 구성할 수 있으며, 이 경우 추가로 설치되는 부속장치와 검출기 및 구동 전원 공급수단과, 상기 제어유닛과 부속장치 및 검출기 간의 제어 배선의 설치가 따를지라도, 추가적인 제어유닛 설치가 제외됨으로 간편하게 설비할 수 있고, 추가 설비비용 또한 절감할 수 있다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대한 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.

설명에 앞서, 여러 실시 예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일부호를 적용하여 대표적으로 일실시 예에서 설명하고, 그 외의 실시 예에서는 일실시 예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 냉각탑 제어유닛의 개략적인 제어 구성도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 냉각탑 제어시스템의 개략적인 구성도이며, 도 3은 도 2의 부속장치 및 검출기의 개략적인 설치 예시도이고, 도 4a 및 도 4b는 도 2의 개략적인 제어동작 흐름도이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예는 개방형 냉각탑(200a)의 제어시스템(2a)으로서, 입력되는 검출 및 연동신호를 설정된 제어값과 비교 연산 및 인가하여 제어신호를 출력하는 마이크로컨트롤 러유닛(10)과; 상기 마이크로컨트롤러유닛(10)을 포함하며, 운전 제어값과 조건을 입력 및 수정하는 제어값 입력부(20)와, 검출 및 연동신호가 입력되는 신호입력부(30)와, 상기 신호입력부(30)를 통해 입력된 신호를 제어값과 비교 연산 및 인가하여 제어신호로 출력하는 신호출력부(40)와, 상기 제어값과 계측수치 및 운전제어 상태를 나타내는 표시부(60)와, AC전압을 요구되는 DC전압으로 강하 및 정류하여 제어 전원을 공급하는 전원공급부(90)를 갖는 제어유닛(1)과; 상기 제어유닛(1)에 구성되며; 냉각수 순환펌프 기동기(101)로부터 입력되는 작동(ON / OFF) 신호와 출력되는 제어신호에 따라 상기 냉각팬모터 전원개폐기(102)를 연동제어하는 연동제어부(100)와; 상기 냉각탑(200a)의 소정 위치에 마련되는 냉각수출구 온도검출기(121)로부터 입력되는 제어온도 검출신호와, 냉각수입구 온도검출기(122)로부터 입력되는 제어온도 검출신호와, 급기온도 검출기(125)로부터 입력되는 제어온도 검출신호 중 어느 하나 또는 복수로 출력되는 제어신호에 따라 냉각팬모터(225)를 전부하운전모드, 감부하운전모드 및 자연냉각 운전모드로 제어하는 부하제어부(120)와; 상기 냉각탑(200a)의 집수조(216) 일영역에 마련되는 냉각수 수질검출기(131)로부터 입력되는 검출신호와 출력되는 제어신호에 따라 수질관리장치(132 또는 260)를 제어하는 수질제어부(130)와; 상기 집수조(216) 일영역에 마련되는 수위검출기(141)로부터 입력되는 경보저수위 검출신호와 출력되는 제어신호에 따라 경보부(70)를 작동하고, 상기 냉각탑(200a)의 오버플로우관(245)에 마련되는 오버플로우 검출기(145)로부터 입력되는 검출신호와 출력되는 제어신호에 따라 절수자동밸브(146)의 개폐를 제어하는 수위제어부(140)를 포함하는 냉각탑 제어시스템(2a)이 마 련되어 있다.

여기서, 상기 제어 유닛(1)에는, 중앙제어센터의 제어 컴퓨터(미도시) 또는 제어관리 영역별 제어하는 분산제어 컴퓨터(미도시)와 원격제어를 할 수 있는 원격제어 입출력부(50)와, 경보 검출신호를 설정된 제어값과 비교 연산 및 인가하여 출력되는 경보제어 신호에 따라 경보수단을 작동하는 경보부(70)와, 기초적인 제어 파라미터가 저장되고, 제어 동작상태의 데이터를 실시간으로 인식하여 저장하며, 정전 또는 인위적인 전원 차단 후 재인가시 정전 보상 제어 운전에 대한 기초데이터를 제공하는 이이피롬으로 구성되는 외부저장부(80)를 더 포함하여 마련하고 있다.

다음으로, 상기 제어유닛(1)에는, 냉각팬(220)의 소정위치에 설치되며, 냉각팬(220) 조립의 풀림, 파손, 외부의 물리적인 충격 등으로 발생하는 이상 진동을 검출하는 진동검출기(111)로부터 상기 마이크로컨트롤러유닛(10)에 입력되는 진동 검출신호를 설정된 제어값과 비교 연산 및 인가하여 출력되는 제어신호에 의하여 상기 냉각팬모터 전원개폐기(102) 전원을 차단(OFF)하고, 진동 검출신호에 의하여 경보부(70)를 작동하는 진동제어부(110)를 더 포함하여 구성하고 있다.

다음으로, 부하제어부(120)에는, 상기 마이크로컨트롤 유닛(10)으로 입력되는 급기온도 검출기(125)의 급기온도(ta1') 검출신호를 설정된 제어값과 비교 연산 및 인가하여 출력되는 제어신호에 의하여 전환되는 저온계(일예로 2℃이하의 대기온도) 운전과, 상기 마이크로컨트롤 유닛(10)으로 입력되는 급기온도 검출기(125)의 급기온도(ta2') 검출신호를 설정된 제어값과 비교 연산 및 인가하여 출력되는 제어신호에 의하여 상온계(일예로 3℃이상의 대기온도) 운전을 전환하는 운전모드 전환부(127)를 더 포함하여 마련하고 있다.

다음으로, 상기 제어유닛(2a)에는, 저온계(2℃이하의 대기온도) 운전모드에서 상기 집수조(216)의 일영역에 마련되는 냉각수 온도검출기(151)로부터 상기 마이크로컨트롤러유닛(10)에 입력되는 냉각수 제어온도(ht1) 검출신호를 설정된 제어값과 비교 연산 및 인가하여 출력되는 제어신호에 의하여 상기 집수조(216)내 일영역에 설치되는 가열히터(270)를 운전(ON)하며, 상기 수위검출기(141a)의 경보 저수위 검출신호(ON)와, 냉각수 온도검출기(151)의 제어온도(ht2) 검출신호와, 냉각수 유동 검출기(152)의 냉각수유동 검출신호(ON) 중 어느 하나의 검출신호에 의하여 가열히터(270)의 운전을 정지(OFF)하며, 가열히터(270)의 이상작동(과열 또는 가열불량 등) 및 고장시 상기 경보부(70)를 작동하는 결빙방지 제어부(150)를 더 포함하여 마련하고 있다.

다음으로, 상기 수질관리장치는 냉각수수질검출기(131)의 검출신호에 따라 개폐되어 보충수의 공급과 동시에 오염된 냉각수를 배수하는 배수자동밸브(132)를 적용하는 것을 일예로 상술하였으나, 도면 2 내지 도면 3에서 점선으로 나타낸 바와 같이, 약품투입 수질관리장치와, 여과식 수질관리장치와, 오존 살균식 수질관리장치와, 전자식 은-동 이온살균장치 중 어느 하나의 수질관리장치(260)로 구성할 수도 있다.

다음으로, 상기 각 검출기와 자동밸브는 도면에 도시하지는 않았지만 연동신호 또는 제어신호에 따라 작동 전원을 개폐하는 전원개폐기를 포함하고 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 냉각탑 제어시스템에 대한 개략적인 제어 동작에 대하여 도 2와, 도 4a 및 도 4b를 참조하여 이하에서 설명한다.

설명에 앞서, 기동기와 전원개폐기의 (ON)은 운전과 같고, (OFF)은 운전정지와 같다.

그리고 각 검출기로부터의 검출신호와, 냉각수펌프 기동기의 연동신호는 상기 마이크로컨트롤 유닛(10)으로 입력되어 설정된 제어값과 비교 연산 및 인가하여 제어신호로 출력되는 것은 공통된 제어절차임으로 후술의 제어동작에서 일일이 설명하지 아니하더라도 상기 마이크로컨트롤 유닛(10)의 제어 절차는 모두 적용되는 것이다.

먼저, 제어시스템을 시작하면 연동제어부(100)와, 진동제어부(110)와, 부하제어부(120)와, 수질제어부(130)와, 수위제어부(140)와, 그리고 결빙방지 제어부(150)는 상기 마이크로컨트롤 유닛(10)의 설정된 제어값으로 초기화되고 제어 운전모드로 인가된다.

다음으로, 연동제어부(100)의 제어 동작에 있어,

상기 연동제어부(100)가 제어 운전모드로 인가되는 단계(S10)와, 냉동기(미도시) 또는 냉각부하설비(미도시)의 운전 절차에 따라 냉각수를 순환시키는 냉각수순환펌프(미도시)를 운전하는 냉각수펌프기동기(101)가 (ON)되는 단계(S11)와, 냉각수펌프기동기(101)의 (ON)신호에 따라 팬모터(225)를 운전하는 팬모터전원개폐기(102)가 (ON)되어 냉각팬모터(225)를 운전하는 단계(S12)와, 냉각수펌프기동기(101)의 (ON)신호에 따라 냉각수출구온도검출기(121)의 작동 전원이 (ON)되는 단계 (S14)와, 냉각수펌프기동기(101)가 (OFF)되는 단계(S15)와, 냉각수펌프기동기(101)의 (OFF)신호에 따라 팬모터(225)를 운전하는 팬모터전원개폐기(102)가 (OFF)되어 냉각팬모터(225)의 구동을 정지하는 단계(S16)와, 냉각수펌프기동기(101)의 (OFF)신호에 따라 냉각수출구온도검출기(121)의 작동 전원이 (OFF)되는 단계(S18)로 연동제어가 동작된다.

여기서, 상기 냉각수펌프기동기(101)가 (ON)단계 중이라도 상기 냉각수출구온도검출기(121)의 온도검출신호(tw3)가 입력되면 상기 팬모터전원개폐기(102)는 (OFF)되게 제어된다.

그리고 냉각탑(200a)의 부하제어는 냉각수펌프(미도시)가 운전(ON)되는 경우에만 유효한 것으로서, 냉각수펌프(미도시)의 운전정지(OFF) 상태에서 냉각수출구온도검출기(121)로부터 상기 마이크로컨트롤러유닛(10)에 입력되는 온도검출신호(tw1, tw2, tw3)를 설정된 제어값과 비교 연산 및 인가하여 제어신호를 출력하는 불필요한 제어를 차단하기 위하여 상기 냉각수펌프기동기(101)와 냉각수출구온도검출기(121)의 연동제어를 구성하는 것이다.

이와 같은 연동 제어동작에 의하여, 냉각수펌프기동기(101)의 (ON) 및 (OFF) 신호에 따라 팬모터전원개폐기(102)와 냉각수출구온도검출기(121)의 (ON) 및 (OFF) 연동 제어가 이루어져 냉동기(또는 냉각부하설비)의 운전(ON) 중에만 냉각탑이 운전(ON)되게 제어함으로서 무부하 상태에서 냉각탑이 운전되는 것을 방지할 수 있고, 냉각팬모터(225)의 동력에너지와 비산되는 냉각수의 손실을 절약할 수 있다.

다음으로, 진동제어부(110)의 제어 동작에 있어,

상기 진동제어부(110)가 제어 운전모드로 인가되는 단계(S20)와, 진동검출기(111)로부터 진동검출신호가 (ON)되는 단계(S21)와, 진동검출신호 (ON)에 따라 냉각수 펌프 기동기(101)를 강제 (OFF)하는 단계(S22)와, 진동검출신호 (ON)에 따라 팬모터전원개폐기(102)를 (OFF)하는 단계(S23)에 따라 냉각팬모터(225)는 구동이 정지된다.

여기서, 도면에 도시하지 않았지만, 진동검출신호 (ON)에 의하여 냉동기 또는 냉각부하설비의 기동기를 비상(emergency) 정지(OFF)시키는 연동제어도 적용할 수 있다.

냉각팬(220)에 이상 진동을 발생시킨 요소(이를 테면, 팬의 파손 또는 풀림 등)에 대해 작업자가 보수하여 정상화하고 진동해소(reset)하는 단계(S24)와, 진동해소(reset)에 따라 진동검출신호는 자동으로 (OFF)되는 단계(S25)와, 진동검출신호가 (OFF)됨에 따라 냉각수펌프기동기(101)가 (ON)되는 단계(S26)와, 팬모터전원개폐기(102)의 (ON)하는 단계(27)로 진동제어가 동작된다.

이와 같은 진동제어동작에 의하여, 냉각팬(220)에 이상진동이 발생될 시 진동 검출신호 ON(S21)에 의하여 냉각수펌프기동기(101)와 팬모터전원개폐기(102)를 자동으로 (OFF)시키어 냉각팬(220)을 안전하게 정지시킬 수 있고, 이상진동의 경보를 통해 운전자가 간편하게 인식하여 안전조치를 취할 수 있고, 보수 후 진동해소(reset) 인가에 따라 정상운전으로 전환되는 진동제어가 이루어진다.

다음으로, 부하제어부(120)의 제어 동작에 있어,

상기 부하제어부(120)가 제어 운전모드로 인가되는 단계(S30)와, 초기제어에 서 감부하 운전과 자연냉각 운전모드를 해제(OFF)하고 냉각팬모터(225)가 전부하 운전(ON)되는 단계(S31)와, 전부하운전(ON) 단계(S31) 중 냉각수출구온도검출기(121)로부터 제어온도 검출신호(tw2)가 상기 마이크로컨트롤러유닛(10)에 입력되는 단계(S32)와, 제어온도 검출신호(tw2)를 설정된 제어값과 비교 연산 및 인가하여 출력하는 제어신호에 따라 냉각팬모터(225)는 감부하운전모드로 전환되는 단계(S33)와, 전부하운전과 자연냉각 운전모드를 해제(OFF)하고 냉각팬모터(225)가 감부하운전(ON)되는 단계(S34)와, 감부하운전(ON) 단계(S32) 중 냉각수출구온도검출기(121)로부터 제어온도 검출신호(tw3)가 상기 마이크로컨트롤러유닛(10)에 입력되는 단계(S37a)와, 제어온도 검출신호(tw3)를 설정된 제어값과 비교 연산 및 인가하여 출력하는 제어신호에 따라 냉각팬모터(225)는 자연냉각운전모드로 전환되는 단계(S38)와, 전부하운전과 감부하 운전모드를 해제(OFF)하고 냉각팬모터(225)가 자연냉각운전(ON)되는 단계(S39)와, 다시 반복되는 제어동작으로서, 자연냉각운전(ON) 단계(S39) 중 냉각수출구온도검출기(121)로부터 제어온도 검출신호(tw1)가 입력되는 단계(S41)와, 제어온도 검출신호(tw1)를 설정된 제어값과 비교 연산 및 인가하여 출력하는 제어신호에 따라 냉각팬모터(225)는 전부하운전모드로 전환되는 단계(S42)로 부하제어가 동작된다.

그리고 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 전부하운전모드, 감부하운전모드 및 자연냉각운전모드 간의 운전 전환은 안정성(검출온도의 지속성 판단과 구동부의 급속한 운전전환 방지)을 기하기 위하여 마이크로컨트롤러유닛에 검출신호가 입력되는 시점부터 타이머에 의하여 일예로서 10초의 지체(time delay) 후 전환된다.

이와 같은 부하제어 동작에 의하여, 냉각팬모터(225)는 전부하 운전(냉각팬 정격용량의 100%)과, 감부하 운전(냉각팬 정격용량의 70%이하) 및 자연냉각의 운전(냉각팬모터 정지(OFF)) 단계로 부하제어가 이루어져 냉각팬모터(225)의 동력에너지와 비산되는 냉각수의 손실을 절약할 수 있다.

다음으로, 수질제어부(130)의 제어 동작에 있어,

상기 수질제어부(130)가 제어 운전모드로 인가되는 단계(S50)와, 상기 냉각수 수질검출기(131)로부터 수질제어농도 검출신호가 (ON)되어 상기 마이크로컨트롤러유닛(10)에 입력되는 단계(S51)와, 수질제어농도 검출신호(ON)를 설정된 제어값과 비교 연산 및 인가하여 출력하는 제어신호에 따라 수질관리장치(131 또는 260)를 운전하는 단계(S52)와, 수질관리장치(131 또는 260)의 운전에 따라 수질 농도가 완화되어 상기 냉각수 수질검출기(131)로부터 수질제어농도 검출신호가 (OFF)되는 단계(S3)와, 검출신호가 (OFF)됨에 따라 수질관리장치(131 또는 260)의 운전이 정지(OFF)되는 단계(S54)로 수질제어가 동작된다.

여기서, 냉각수의 효율적인 수질관리(냉각수를 순환시키면서 냉각수 전량을 수질관리)를 위하여 수질관리장치의 전원 개폐기(미도시)는 냉각수펌프 기동기(101)와 연동되게 연동제어 단계를 더 포함하여 구성할 수도 있다.

그리고 상기 수질관리 장치는, 배수자동밸브(132)로 구성되는 수질관리 장치와,

약품을 정량 투입하여 수질관리 기준이내로 수처리하는 약품투입(Chemical dosing) 수질관리 장치와,

오염된 냉각수를 순환시키면서 이물질을 여과하는 여과식(side stream filtration) 수질관리 장치와,

오존(ozone:O₃)을 냉각수에 용존시키어 일정량의 오존 농도를 유지하여 살균하는 오존 살균식 수질관리 장치와,

전자식 은-동 이온살균(silver-Copper ion purifier)수질관리 장치 중 어느 하나가 적용되나, 서로 다른 형식의 복수 수질관리 장치로도 적용할 수 있다.

이와 같은 수질 제어동작에 의하여, 순환 냉각수의 과도한 농축(또는 오염)과 열교환 저하를 방지할 수 있다.

다음으로, 수위제어부(140)의 제어 동작에 있어,

상기 수위제어부(140)가 제어 운전모드로 인가되는 단계(S60)와, 오버플로우 검출기(131)의 오버플로우 검출신호가 (OFF)되었는지를 판별하는 단계(S61)와, 오버플로우 검출신호 (OFF)에 따라 절수자동밸브(146)를 개방(Open)하는 단계(S62)와, 상기 절수자동밸브(146)의 개방(Open)에 따라 플로우트밸브(235)는 상기 집수조(216)의 수위변동에 따라 보충수를 공급하고 폐쇄하며, 단수 또는 보충수공급수단(절수자동밸브와 플로우트밸브)의 고장 등으로 상기 집수조(216)에 보충수 공급이 중단되고 경보저수위까지 냉각수가 감소될시 수위검출기(141)의 경보 저수위 검출신호가 (ON)되는 단계(S65)와, 경보 저수위 검출신호(ON)에 따라 상기 경보부(70)가 (ON)되는 단계(S66)와, 상기 집수조(216)에 보충수 공급이 정상화되고 경보 저수위가 해소될 시 상기 수위검출기(141)의 경보저수위 검출신호가 (OFF)되는 단계(S67)와, 경보저수위 검출신호가 (OFF)됨에 따라 상기 경보부(70)가 (OFF)되는 단계(S68)와, 상기 플로우트밸브(235)의 고장 등으로 상기 집수조(216)에 보충수 공급이 계속되어 오버플로우관(245)을 통해 냉각수가 외부로 유출될 시 상기 오버플로우 검출기(131)의 오버플로우 검출신호가 (ON)되는 단계(S71)와, 오버플로우 검출신호(ON)에 따라 상기 경보부(70)가 (ON)되는 단계(S72) 및 절수자동밸브(146)를 폐쇄(Close)하는 단계(S73)와, 상기 플로우트밸브(235)의 보수 및 정상작동에 의하여 상기 오버플로우관(245)을 통한 냉각수 유출이 중단될 시 상기 오버플로우 검출신호가 (OFF)되는 단계(S74)와, 오버플로우 검출신호가 (OFF)됨에 따라 상기 경보부(70)를 (OFF)하는 단계(S75)로 수위제어가 동작된다.

여기서, 상기 절수자동밸브(146)는 오버플로우 검출기(145)의 검출신호(ON)에 의하여 폐쇄되는 것에 대하여 상술하였으나, 수위검출기(141)의 경보 고수위 검출신호(ON)에 따라 폐쇄하는 제어로도 적용할 수 있다.

이와 같은 수위 제어동작에 의하여, 집수조내의 냉각수 수위 경보(경보 저수위와 경보 고수위)에 의하여 작업자가 간편하게 수위변동상태를 인식하여 용이하게 대처할 수 있고, 플로우트밸브(235)의 고장 등으로 외부로 유출되는 냉각수의 손실을 방지할 수 있으며, 냉각수의 결핍(shortage) 상태에서의 냉각탑(200a)이 운전되는 것을 방지할 수 있다.

다음으로, 결빙방지 제어부(150)의 제어 동작에 있어,

상기 결빙방지 제어부(150)가 제어 운전모드로 인가되는 단계(S80)와, 상온계 운전모드에서 대기온도가 낮아져 상기 급기온도 검출기(125)로부터 제어온도 검출신호(ta1')가 상기 마이크로컨트롤러유닛(10)에 입력되는 단계(S81)와, 제어온도 검출신호(ta1')에 따라 상온계 운전모드가 해제되고 저온계 운전모드로 전환하는 단계(S82)와, 냉각수 온도검출기(151)로부터 제어온도 검출신호(ht1)가 상기 마이크로컨트롤러유닛(10)에 입력되는 단계(S83a) 및 수위 검출기(141)의 경보 저수위 검출신호가 (OFF)되었는지를 판별하는 단계(S83b)와, 냉각수 유동 검출기(152)의 냉각수 유동 검출신호가 (OFF)되었는지를 판별하는 단계(S85)와, 상기한 제어동작 단계(S83a, S83b, S85)에 이어 가열히터 전원개폐기(270)가 (ON)되는 단계(S86)와, 냉각수의 가열 여부를 판별하는 단계(S87)와, 냉각수가 가열되지 않을시 상기 경보부(70)에 가열히터의 고장경보를 작동(ON)하는 단계(S88)와, 가열히터(280)에 의하여 냉각수의 가열 중 상기 냉각수유동 검출기(152)의 냉각수 유동 검출신호가 (ON)되는 단계(S91a), 상기 냉각수 온도검출기(151)의 제어온도 검출신호(ht2)가 작동된 단계(S91b), 상기 수위 검출기(141)의 경보 저수위 검출신호가 (ON)되는 단계(S91c) 중 어느 하나의 검출신호에 의하여 상기 가열히터 전원개폐기(270)가 (OFF)되는 단계(S92)와, 상기 급기온도 검출기(125)의 제어온도 검출신호(ta2')를 판별하는 단계(S95)와, 급기온도 검출기(125)의 제어온도 검출신호(ta2')에 따라 저온계운전모드를 해제하고 상온계운전모드로 전환하는 단계(S96)로 결빙방지 제어가 동작된다.

여기서, 상기 가열히터(280)가 냉각수를 가열하는 단계에서는 가열에너지 낭비를 방지하기 위하여, 수질제어부(130)의 보충수 자동밸브(147)를 폐쇄시키는 제어단계를 더 포함하여 구성할 수도 있다.

그리고 냉각수 가열에너지를 절약하기 위하여 상기 가열히터(280)는, 상기 냉각수 유동검출기(152)의 냉각수 유동 검출신호가 (OFF)된 단계에서 운전(ON)되고, 냉각수 유동 검출신호가 (ON)된 단계(냉각수가 유동중에는 결빙되지 아니함)에서는 상기 가열히터(280)가 정지(OFF)되는 것을 바람직한 제어예로 상술하였으나, 냉각수계(집수조, 냉각수 공급 및 유입배관, 냉각 열교환기 등)에 빙결 노출로부터 보다 안전하게 냉각수의 빙결을 방지하기 위하여, 상기 가열히터(280)는 상기 냉각수 유동 검출기(152)의 냉각수 유동 검출신호가 (ON)된 단계에서도 타이머에 의해 설정된 소정의 운전시간(일예로 1시간 운전되고 1시간 정지되는 단위로 반복)에 따라 간헐(intermittent)적으로 운전(ON)되는 제어 단계를 더 포함하여 구성할 수도 있다.

이와 같은 결빙방지 제어동작에 의하여, 저온계 운전모드에서 만 가열히터가 운전되게 제어하여 상온계에서 불필요한 가열히터의 작동을 방지할 수 있고, 경보저수위 상태에서는 가열히터가 운전되지 않도록 제어함으로서 냉각수가 결핍된 상태에서 가열히터의 운전에 따른 화재 및 과열로 인한 손상을 예방할 수 있으며, 상기 수위 검출기(141)의 경보 저수위 검출신호(ON)와 상기 가열히터(280)의 이상작동(과열 또는 가열불량 등)에 의하여 작동하는 경보에 의하여 작업자가 간편하게 이상운전 상태를 인식하여 용이하게 대처할 수 있다.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 냉각탑 제어시스템의 개략적인 구성도이고, 도 6은 도 5의 부속장치 및 검출기의 개략적인 설치 예시도이며, 도 7a 도 7b는 도 5의 개략적인 제어동작 흐름도이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 밀폐형 냉각탑(200b)의 제어시스템(2b)으로서, 전술한 제1실시 예와는 달리, 상기 제어 유닛(1)에 구성되는 연동제어부(100)에 냉각수 순환펌프 기동기(101)로부터 입력되는 작동(ON / OFF) 신호와 출력되는 제어신호에 따라 상기 살수펌프 전원개폐기(103)를 연동제어하는 구성을 더 포함하고,

그리고 상기 부하제어부(120)에는 급기온도 검출기(125)로부터 입력되는 제어온도 검출신호(ta1, ta2)와 출력되는 제어신호에 따라 상기 살수펌프 전원개폐기(103)를 작동(ON / OFF)하는 제어를 더 포함하여 구성하며,

또한, 상기 수위제어부(140)에는 수위검출기(141)로부터 입력되는 저수위 검출신호 및 고수위 검출신호와 출력되는 제어신호에 따라 보충수자동밸브(147)를 개폐하는 제어를 더 포함하여 구성하는 냉각탑 제어시스템(2b)이 마련되어 있다.

다음으로, 상기 제어유닛(2a)에 더 포함하여 구성되는 결빙방지 제어부(150)에는, 저온계(2℃이하의 대기온도) 운전모드에서 상기 집수조(216)의 일영역에 마련되는 냉각수유동 검출신호(ON / OFF)와 출력되는 제어신호에 따라 살수펌프 전원개폐기(103)를 작동(ON / OFF)하는 제어를 더 포함하여 구성하고 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 냉각탑 제어시스템에 대한 개략적인 제어 동작에 대하여 도 5와, 도 7a 및 도 7b를 참조하여 이하에서 설명한다.

그리고 각 검출기로부터의 검출신호와, 냉각수펌프 기동기의 연동신호는 상 기 마이크로컨트롤 유닛(10)으로 입력되어 설정된 제어값과 비교 연산 및 인가하여 제어신호로 출력되는 것은 공통된 제어절차임으로 후술의 제어동작에서 일일이 설명하지 아니하더라도 상기 마이크로컨트롤 유닛(10)의 제어 절차는 모두 적용되는 것이다.

다음으로, 연동제어부(100)의 제어 동작에 있어,

상기 연동제어부(100)가 제어 운전모드로 인가되는 단계(S10)와, 냉동기(미도시) 또는 냉각부하설비(미도시)의 운전 절차에 따라 냉각수를 순환시키는 냉각수순환펌프(미도시)를 운전하는 냉각수펌프기동기(101)가 (ON)되는 단계(S11)와, 냉각수펌프기동기(101)의 (ON)신호에 따라 팬모터(225)를 운전하는 팬모터전원개폐기(102)가 (ON)되어 냉각팬모터(225)를 운전하는 단계(S12) 및 살수펌프 전원개폐기(103)가 (ON)되어 살수펌프(250)를 운전하는 단계(S13), 냉각수출구온도검출기(121)의 작동 전원이 (ON)되는 단계(S14)와, 냉각수펌프기동기(101)가 (OFF)되는 단계(S15)와, 냉각수 펌프기동기(101)의 (OFF)신호에 따라 팬모터(225)를 운전하는 팬모터 전원개폐기(102)가 (OFF)되어 냉각팬모터(225)의 구동을 정지하는 단계(S16) 및 살수펌프 전원개폐기(103)가 (OFF)되어 살수펌프(250)를 정지하는 단계(S17), 냉각수출구온도검출기(121)의 작동 전원이 (OFF)되는 단계(S18)로 연동제어 가 동작된다.

이와 같은 연동 제어동작에 의하여, 냉각수펌프기동기(101)의 (ON) 및 (OFF) 신호에 따라 팬모터전원개폐기(102)와 살수펌프 전원개폐기(103) 및 냉각수출구온도검출기(121)의 (ON) 및 (OFF) 연동 제어가 이루어져 냉동기(또는 냉각부하설비)의 운전(ON) 중에만 냉각탑이 운전(ON)되게 제어함으로서 무부하 상태에서 냉각탑이 운전되는 것을 방지할 수 있고, 냉각팬모터(225)의 동력에너지와 비산되는 냉각수의 손실을 절약할 수 있다.

다음으로, 진동제어부(110)의 제어 동작은 전술한 제1실시 예와 동일하다.

다음으로, 부하제어부(120)의 제어 동작에 있어,

상기 부하제어부(120)가 제어 운전모드로 인가되는 단계(S30)와, 초기제어에서 감부하 운전과 자연냉각 운전모드를 해제(OFF)하고 냉각팬모터(225)가 전부하 운전(ON)되는 단계(S31)와, 전부하운전(ON) 단계(S31) 중 냉각수출구온도검출기(121)로부터 검출신호(tw2)가 상기 마이크로컨트롤러유닛(10)에 입력되는 단계(S32)와, 검출신호(tw2)를 설정된 제어값과 비교 연산 및 인가하여 출력하는 제어신호에 따라 냉각팬모터(225)는 감부하운전모드로 전환되는 단계(S33)와, 전부하운전과 자연냉각 운전모드를 해제(OFF)하고 냉각팬모터(225)가 감부하운전(ON)되는 단계(S34)와, 급기온도 검출기(125)로부터 입력되는 제어온도 검출신호(ta1)를 설정된 제어값과 비교 연산 및 인가하여 출력하는 제어신호에 따라 살수펌프 전원개폐기(103)를 (ON)하는 단계(36)와, 감부하운전(ON) 단계(S34) 중 상기 냉각수출구온도검출기(121)로부터 제어온도 검출신호(tw3)가 입력되는 단계(S37a)와, 검출신 호(tw3)를 설정된 제어값과 비교 연산 및 인가하여 출력하는 제어신호에 따라 자연냉각운전모드로 전환되는 단계(S38) 및 전부하운전과 감부하 운전모드를 해제(OFF)하고 냉각팬모터(225)가 자연냉각운전(ON)되는 단계(S39)와, 상기 급기온도 검출기(125)로부터 제어온도 검출신호(ta2)가 입력되는 단계(S37b)와, 제어온도 검출신호(ta2)를 설정된 제어값과 비교 연산 및 인가하여 출력하는 제어신호에 따라 살수펌프 전원개폐기(103)를 (OFF)하는 단계(40)와, 다시 반복되는 제어동작으로서, 자연냉각운전(ON) 단계(S32) 중 냉각수출구온도검출기(121)로부터 검출신호(tw1)가 입력되는 단계(S41)와, 제어온도 검출신호(tw1)를 설정된 제어값과 비교 연산 및 인가하여 출력하는 제어신호에 따라 냉각팬모터(225)는 전부하운전모드로 전환되는 단계(S42)로 부하제어가 동작된다.

다음으로, 수질제어부(130)의 제어 동작은 전술한 제1실시 예와 동일하다.

다음으로, 수위제어부(140)의 제어 동작에 있어,

상기 수위제어부(140)가 제어 운전모드로 인가되는 단계(S60)와, 오버플로우 검출기(131)의 오버플로우 검출신호가 (OFF)되었는지를 판별하는 단계(S61)와, 오버플로우 검출신호 (OFF)에 따라 절수자동밸브(146)를 개방(Open)하는 단계(S62)와, 상기 수위검출기(141)로부터 저수위 검출신호(ON)가 입력되는 단계(S63)와, 저수위 검출신호(ON)를 설정된 제어값과 비교 연산 및 인가하여 출력하는 제어신호에 따라 상기 보충수 자동밸브(147)를 개방(open)하는 단계(S64)와, 상기 수위검출기(141)로부터 경보 저수위 검출신호(ON)가 입력되는 단계(S65)와, 경보 저수위 검출신호(ON)를 설정된 제어값과 비교 연산 및 인가하여 출력하는 제어신호에 따라 상 기 경보부(70)가 (ON)되는 단계(S66)와, 상기 집수조(216)에 보충수 공급이 정상화되고 경보 저수위가 해소될 시 상기 수위검출기(141)로부터 경보 저수위 검출신호(OFF)가 입력되는 단계(S67)와, 경보 저수위 검출신호(OFF)를 설정된 제어값과 비교 연산 및 인가하여 출력하는 제어신호에 따라 상기 경보부(70)가 (OFF)되는 단계(S68)와, 상기 수위검출기(141)로부터 고저수위 검출신호(ON)가 입력되는 단계(S69)와, 고수위 검출신호(OFF)를 설정된 제어값과 비교 연산 및 인가하여 출력하는 제어신호에 따라 상기 보충수 자동밸브(147)를 폐쇄(close)하는 단계(S70)와, 상기 보충수 자동밸브(147)의 고장 등으로 상기 집수조(216)에 보충수 공급이 계속되어 오버플로우관(245)을 통해 냉각수가 외부로 유출될 시 상기 오버플로우 검출기(131)의 오버플로우 검출신호(ON)가 입력되는 단계(S71)와, 오버플로우 검출신호(ON)를 설정된 제어값과 비교 연산 및 인가하여 출력하는 제어신호에 따라 경보부(70)가 (ON)되는 단계(S72) 및 절수자동밸브(146)를 폐쇄(Close)하는 단계(S73)와, 상기 보충수 자동밸브(147)의 보수 및 정상작동에 의하여 상기 오버플로우관(245)을 통한 냉각수 유출이 중단될 시 상기 오버플로우 검출신호가 (OFF)되는 단계(S74)와, 오버플로우 검출신호가 (OFF)됨에 따라 상기 경보부(70)를 (OFF)하는 단계(S75)로 수위제어가 동작된다.

다음으로, 결빙방지 제어부(150)의 제어 동작에 있어,

상기 결빙방지 제어부(150)가 제어 운전모드로 인가되는 단계(S80)와, 상온계 운전모드에서 대기온도가 낮아져 상기 급기온도 검출기(125)로부터 제어온도 검출신호(ta1')가 상기 마이크로컨트롤러유닛(10)에 입력되는 단계(S81)와, 제어온도 검출신호(ta1')에 따라 상온계 운전모드가 해제되고 저온계 운전모드로 전환하는 단계(S82)와, 냉각수 온도검출기(151)로부터 제어온도 검출신호(ht1)가 상기 마이크로컨트롤러유닛(10)에 입력되는 단계(S83a) 및 상기 수위 검출기(141)의 경보 저수위 검출신호가 (OFF)되었는지를 판별하는 단계(S83b)와, 상기한 제어동작 단계(S83a, S83b)에 이어 가열히터 전원개폐기(270)가 (ON)되는 단계(S86)와, 냉각수의 가열 여부를 판별하는 단계(S87)와, 냉각수가 가열되지 않을시 상기 경보부(70)에 가열히터의 고장경보를 작동(ON)하는 단계(S88)와, 가열히터(280)에 의하여 냉각수의 가열 중 상기 냉각수유동 검출기(152)의 냉각수 유동 검출신호가 (OFF)되었는지를 판별하는 단계(S89)와, 냉각수 유동 검출신호가 (OFF)됨에 따라 상기 살수펌프 전원개폐기(103)를 (ON)하는 단계(90)와, 상기 냉각수 온도검출기(151)의 제어온도 검출신호(ht2)가 작동된 단계(S91b), 상기 수위 검출기(141)의 경보 저수위 검출신호가 (ON)되는 단계(S91c) 중 어느 하나의 검출신호를 설정된 제어값과 비교 연산 및 인가하여 출력하는 제어신호에 따라 상기 가열히터 전원개폐기(270)가 (OFF)되는 단계(S92)와, 상기 냉각수유동 검출기(152)의 냉각수 유동 검출신호가 (ON)되는 단계(S93)와, 상기 급기온도 검출기(125)의 제어온도 검출신호(ta2')를 판별하는 단계(S95)와, 유동 검출신호가 (ON)됨에 따라 상기 살수펌프 전원개폐기(103)를 (OFF)하는 단계(S94)와, 상기 급기온도 검출기(125)의 제어온도 검출신호(ta2')가 입력되는 단계(S95)와, 제어온도 검출신호(ta2')에 따라 저온계운전모드를 해제하고 상온계운전모드로 전환하는 단계(S96)로 결빙방지 제어가 동작된다.

전술한 실시예와 도면에서는 상세하게 기재하지는 않았지만, 냉각수 유량검 출기로부터 입력되는 냉각수유량과, 급기온도 검출기로부터 입력되는 급기습구온도와, 냉각수 출구온도 검출기로부터 입력되는 냉각수 출구온도와, 냉각수 입구온도 검출기로부터 입력되는 냉각수 입구 온도의 운전값을 연산하여 냉각탑의 운전효율을 실시간으로 나타내는 운전효율 적산 및 표시기능을 갖는 운전효율 적산부를 더 포함하여 구성할 수 있다.

그리고 전술한 실시예와 도면에서는 상세하게 기재하지는 않았지만,상기 제어유닛에는, 주요 구성부별(일예로, 열교환부, 팬부, 엘리미네이터, 집수조, 살수장치, 살수펌프, 냉각수 가열히터, 수질관리장치, 각 검출기, 각 자동밸브 등) 유지보수(점검, 수리 또는 교체) 스케줄 및 유지보수 실시(일시 및 내용) 사항의 입력 기능과, 구성부별 유지보수 실시의 갱신시점으로 운전시간 누적 적산 카운팅 기능과, 상기 유지보수 스케줄 및 운전시간 누적 적산 카운팅에 의하여 유지보수 일시를 알리는 표시기능과, 유지보수 내용의 기록 기능을 갖는 유지보수 예시부를 더 포함하여 구성할 수도 있다.

이상과 같이, 첨부도면을 기초하여 본 발명의 바람직한 실시예들이 설명되었다. 그러나 본 발명은, 본 발명이 속하는 산업계에서 다양하게 응용할 수 있기 때문에, 본 발명의 범위는 전술한 실시예들로 제한되지는 않으며, 후술할 특허청구범위에 기재된 내용에 의해서만 제한될 것이다.

본 발명에 따르면, 냉각 부하변동에 따라 냉각팬모터의 전부하, 감부하 및 자연냉각 운전 모드로 제어함으로서 동력 에너지를 절감할 수 있고, 냉각수의 오버 플로우 손실을 단속하여 용수손실을 방지할 수 있으며, 필요에 따라 차후에 추가되는 냉각탑 부속장치의 제어부를 용이하게 적용할 수 있고, 냉각탑 및 부속장치 제어의 효용성 향상과 원가를 절감할 수 있는 냉각탑 제어시스템을 제공한다.

Claims

냉각탑 제어시스템에 있어서,

입력되는 검출 및 연동신호를 설정된 제어값과 비교 연산 및 인가하여 제어신호를 출력하는 마이크로컨트롤러유닛과;

상기 마이크로컨트롤러유닛을 포함하며, 운전 제어값과 조건을 입력 및 수정하는 제어값 입력부와, 검출 및 연동신호가 입력되는 신호입력부와, 상기 신호입력부를 통해 입력된 신호를 제어값과 비교 연산 및 인가하여 제어신호로 출력하는 신호출력부와, 상기 제어값과 계측수치 및 운전제어 상태를 나타내는 표시부와, AC전압을 요구되는 DC전압으로 강하 및 정류하여 제어 전원을 공급하는 전원공급부를 갖는 제어유닛과;

상기 제어유닛에 구성되며;

상기 냉각수 순환펌프 기동기로부터 입력되는 작동(ON / OFF) 신호와 출력되는 연동 제어신호에 따라 상기 냉각팬모터 전원개폐기를 연동제어하는 연동제어부와;

상기 냉각탑의 소정 위치에 마련되는 냉각수 출구 온도 검출기로부터 입력되는 제어온도 검출신호와, 냉각수 입구온도 검출기로부터 입력되는 제어온도 검출신호와, 급기온도 검출기로부터 입력되는 제어온도 검출신호 중 어느 하나 또는 복수로 출력되는 부하 제어신호에 따라 냉각팬모터를 전부하운전모드, 감부하운전모드 및 자연냉각 운전모드로 제어하는 부하제어부와;

상기 냉각탑의 집수조 일영역에 마련되는 냉각수 수질검출기로부터 입력되는 수질 검출신호와 출력되는 수질 제어신호에 따라 수질관리장치를 제어하는 수질제어부와;

상기 냉각탑의 집수조 일영역에 마련되는 수위검출기로부터 입력되는 수위 검출신호와 출력되는 수위 제어신호에 따라 보충수 공급수단의 개폐를 제어하고, 상기 냉각탑의 오버플로우관에 마련되는 오버플로우 검출기로부터 입력되는 오버플로우 검출신호와 출력되는 오버플로우 제어신호에 따라 절수자동밸브의 개폐를 제어하는 수위제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각탑 제어시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 제어유닛에는, 상기 마이크로컨트롤 유닛으로 입력되는 경보 검출신호와 출력되는 경보 제어신호에 따라 경보수단을 작동하는 경보부를 더 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 냉각탑 제어시스템
제 1 항에 있어서,

상기 제어유닛에는, 기초적인 제어 파라미터가 저장되고, 제어 동작상태의 데이터를 실시간으로 인식하여 저장하며, 정전 또는 인위적인 전원 차단 후 재인가시 정전 보상 제어 운전에 대한 기초데이터를 제공하는 이이피롬으로 구성되는 외부저장부와,

원격 제어를 할 수 있는 원격제어 데이터 입출력부를 더 포함하는 것을 특징 으로 하는 냉각탑 제어시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 연동제어부에는, 상기 냉각수 순환펌프 기동기로부터 입력되는 작동(ON / OFF) 신호와 출력되는 제어신호에 따라 연동되는 살수펌프의 제어를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각탑 제어시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 제어유닛에는, 냉각팬의 조립 풀림, 파손, 외부의 물리적인 충격 등으로 발생하는 이상 진동을 검출하는 진동검출기로 부터 입력되는 진동검출신호를 설정된 제어값과 비교 연산 및 인가하여 출력하는 제어신호에 의하여 상기 냉각팬모터의 전원을 차단(OFF)하고, 상기 경보부를 작동하는 진동제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각탑 제어시스템.
제 1항에 있어서,

상기 부하제어부에는, 상기 급기온도 검출기로부터 입력되는 제어온도 검출신호를 설정된 제어값과 비교 연산 및 인가하여 출력하는 제어신호에 따라 운전(ON / OFF)되는 살수펌프 제어수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각탑 제어시스템.
제 1항에 있어서,

상기 부하제어부에는, 급기온도 변동에 따라 상온계 운전모드와 저온계 운전모드를 전환하는 운전모드 전환부를 더 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 냉각탑 제어시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 수질관리장치는, 배수 자동밸브로 구성되는 수질관리장치와, 수처리 화공약품을 투입하여 수처리 하는 약품 수처리장치로 구성되는 수질관리장치와, 오존을 투입하여 수처리하는 오존수처리장치로 구성되는 수질관리장치와, 전자식 은-동 이온살균장치로 구성되는 수질관리장치 중 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 냉각탑 제어시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 절수자동밸브는, 상기 오버플로우 검출기의 냉각수 유동 검출신호와, 상기 수위검출기의 경보고수위 검출신호 중 어느 하나의 검출신호에 의하여 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 냉각탑 제어시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 제어유닛에는, 저온계 운전모드에서 상기 집수조의 일영역에 마련되는 냉각수 온도검출기로부터 입력되는 냉각수 제어온도(ht1) 검출신호를 설정된 제어 값과 비교 연산 및 인가하여 출력되는 제어신호에 의하여 상기 집수조내 일영역에 설치되는 가열히터를 운전(ON)하며, 상기 수위검출기로부터 입력되는 경보 저수위 검출신호와, 상기 냉각수 온도검출기로부터 입력되는 제어온도(ht2) 검출신호와, 상기 냉각수 유동 검출기로부터 입력되는 냉각수유동 검출신호(ON) 중 어느 하나의 검출신호에 의하여 상기 가열히터의 운전을 정지(OFF)하며, 상기 가열히터의 이상작동(과열 또는 가열불량 등) 및 고장시 상기 경보부를 작동하는 결빙방지 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각탑 제어시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 제어유닛에는, 냉각수 유량검출기로부터 입력되는 냉각수유량과, 급기온도 검출기로부터 입력되는 급기습구온도와, 냉각수 출구온도 검출기로부터 입력되는 냉각수 출구온도와, 냉각수 입구온도 검출기로부터 입력되는 냉각수 입구 온도의 운전값을 연산하여 냉각탑의 운전효율을 실시간으로 나타내는 운전효율 적산 및 표시기능을 갖는 운전효율 적산부를 더 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 냉각탑 제어시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 제어유닛에는, 주요 구성부별 유지보수(점검, 수리 또는 교체) 스케줄 및 유지보수 실시(일시 및 내용) 사항의 입력 기능과, 구성부별 유지보수 실시의 갱신시점으로 운전시간 누적 적산 카운팅 기능과, 상기 유지보수 스케줄 및 운전시 간 누적 적산 카운팅에 의하여 유지보수 일시를 알리는 표시기능과, 유지보수 내용의 기록 기능을 갖는 유지보수 예시부를 더 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 냉각탑 제어시스템.