KR100740203B1 - 펌프 구동 전기 모터의 무부하 소비 전력을 절감하기 위한 유체 공급 장치와 그 제어 방법 - Google Patents

펌프 구동 전기 모터의 무부하 소비 전력을 절감하기 위한 유체 공급 장치와 그 제어 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100740203B1
KR100740203B1 KR1020050042562A KR20050042562A KR100740203B1 KR 100740203 B1 KR100740203 B1 KR 100740203B1 KR 1020050042562 A KR1020050042562 A KR 1020050042562A KR 20050042562 A KR20050042562 A KR 20050042562A KR 100740203 B1 KR100740203 B1 KR 100740203B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
pump
pressure
signal
electric motor
change rate
Prior art date
Application number
KR1020050042562A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20060119487A (ko
Inventor
송재수
Original Assignee
조인제
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 조인제 filed Critical 조인제
Priority to KR1020050042562A priority Critical patent/KR100740203B1/ko
Publication of KR20060119487A publication Critical patent/KR20060119487A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100740203B1 publication Critical patent/KR100740203B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/02—Stopping, starting, unloading or idling control
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B17/00—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors
    • F04B17/03—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by electric motors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/06—Control using electricity
    • F04B49/065—Control using electricity and making use of computers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2210/00—Working fluid
    • F05B2210/10—Kind or type
    • F05B2210/11—Kind or type liquid, i.e. incompressible
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00—Function
    • F05B2260/60—Fluid transfer
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00—Control
    • F05B2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
    • F05B2270/301—Pressure
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S417/00—Pumps

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Control Of Positive-Displacement Pumps (AREA)
  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)

Abstract

본 발명은 유압 펌프, 수압펌프 또는 공기 압축기를 구동하는 펌프 구동 전기 모터의 소비 전력을 줄이기 위하여 시스템 압력이 일정 상한치를 초과하면 압력 스위치가 이를 감지하여 언로드 밸브를 동작시키는 유체 공급장치에 있어서, 펌프가 언로드된 무부하 상태에서도 정격회전속도로 공회전하는 펌프 구동 전기 모터의 소비 전력을 추가로 절감하기 위하여 펌프 구동 전기 모터의 무부하 회전속도를 적정수준의 저속으로 낮춰 주되, 지나치게 빈번하게 펌프 구동 전기 모터의 감속 및 증속이 반복되는 것을 방지하는 기능과 시스템 압력의 변동이 심한 작동조건에서는 펌프 구동 전기 모터를 감속시키지 않고 계속 정격속도를 유지시키고, 펌프 구동 전기 모터가 감속된 상태에서 펌프가 다시 로드될 때 펌프 구동 전기 모터의 회전속도를 미리 증속시키는 기능을 제공함으로써 시스템에 유량이 부족하게 공급되지 않도록 함과 동시에 펌프에 무리를 주지 않으면서 펌프 구동 전기 모터의 무부하 소비 전력을 최소화하기 위한 것이다.
언로드 밸브, 펌프, 펌프 구동 전기 모터, 무부하 소비 전력 절감

Description

펌프 구동 전기 모터의 무부하 소비 전력을 절감하기 위한 유체 공급 장치와 그 제어 방법{A FLUID SUPPLYING APPARATUS AND CONTROLLING METHOD THEREOF FOR DECREASING POWER CONSUMPTION IN A PUMP DRIVING ELECTRIC MOTOR UNDER UNLOADING STATE}
도 1은 종래 펌프 구동 전기 모터와 그 주변 유압 공급 장치의 구성을 나타내기 위한 구동 시스템의 구성도.
도 2는 도 1의 구동 시스템에 의한 작동 방법을 나타내기 위한 타이밍 차트.
도 3은 본 발명에 따른 유체 공급 장치를 나타내기 위한 시스템 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 제어 장치를 나타내기 위한 블럭 구성도.
도 5는 본 발명에 따른 시스템 압력 변화율 센서를 나타내는 블럭 구성도.
도 6은 본 발명에 따라 축압기를 용용하여 시스템 압력 변화율 센서를 구성한 블럭 구성도.
도 7은 본 발명에 따른 제 1 실시예의 기본 작동 원리를 나타내기 위한 타이밍 차트.
도 8은 본 발명에 따른 제 1 실시예에 의한 작동 효과를 나타내기 위한 타이밍 차트.
도 9는 본 발명에 따른 시스템 압력 변동 빈도를 평가하기 위한 평가방법을 나타내기 위한 예시도.
도 10는 본 발명에 따른 제1 실시예에 의한 작동 효과의 추가 예시도.
도 11은 본 발명에 따른 제1 실시예에 대한 제어 방법을 나타내기 위한 순서도.
도 12는 본 발명에 따른 제2 실시예의 기본 작동 원리를 나타내기 위한 타이밍 차트.
도 13은 본 발명에 따른 제 2 실시예에 의한 제어 방법을 나타내기 위한 순서도.
도 14는 본 발명에 따른 제 3 실시예에 의한 제어 방법을 나타내기 위한 순서도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
1: 리드(lead) 펌프 2: 래그(lag) 펌프
3a, 3b: 펌프 구동 전기 모터1,2 4: 오일 탱크
5a. 5b: 언로드 밸브1,2 6a, 6b: 체크 밸브 1,2
7a, 7b: 압력 스위치1,2 8: 축압기
9: 제어밸브 10: 실린더
11: 구동시스템 12: 인버터
13: 시스템 압력 변화율 센서 14: 제어 장치
15: 디지털 입력 포트 16: 아날로그 입력 포트
17: 아날로그 출력 포트 18: 마이크로 컴퓨터
19: 압력 센서 20: 증폭회로
21: 미분기 24: 피스톤
25: 가스실 26: 가스 충전 밸브
27: 변위 센서
본 발명은 펌프 구동 전기 모터의 무부하 소비 전력을 절감하기 위한 유체 공급 장치와 그 제어 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 유압 펌프, 수압펌프 또는 공기 압축기를 구동하는 펌프 구동 전기 모터의 무부하 소비 전력을 줄이기 위하여 시스템 압력이 일정값을 초과하면 압력 스위치가 이를 감지하여 언로드(unload) 밸브를 열어 줌과 동시에 펌프 구동 전기 모터의 회전속도를 감속시킬 수 있도록 하여 펌프 구동 전기 모터의 무부하시의 소비전력을 절감시킬 수 있는 유체 공급장치와 그 제어방법에 관한 것이다.
종래에는 일반적으로 유압 펌프 구동 모터의 소비전력을 줄여주기 위해 압력 스위치와 언로드 밸브(unload valve)를 유압 공급 장치에 구성하여 이용하고 있으며, 이러한 장치들은 일반적으로 도 1에 도시된 바와 같이 오일 탱크(4), 축압기(8), 리드(Lead) 펌프(1)와 래그(lag) 펌프(2), 그리고 리드(lead) 펌프(1)와 래그(lag) 펌프(2) 각각에 대하여 펌프를 구동하는 전기 모터1과 2(3a, 3b)와 펌프(1),(2)의 송출 유량을 오일 탱크로 귀환시켜 무부하 상태로 만드는 언로드(unload) 밸브1과 2(5a. 5b), 펌프(1),(2)의 언로드(unload)시 시스템으로부터 펌프로 오일이 역류하는 것을 방지하는 체크 밸브1과 2(6a, 6b), 언로드(unload) 밸브를 동작시키기 위한 압력 스위치1과 2(7a, 7b), 그리고, 도면에는 각기 한 개의 제어 밸브(9)와 실린더(10)에 의해 개략적으로 도시하였으나 통상적으로 다수의 제어 밸브와 실린더 또는 모터로 구성되어 펌프의 공급유량을 소비하는 구동시스템(11)으로 구성된다.
리드(Lead) 펌프(1)와 래그(lag) 펌프(2)를 구동하는 각 펌프 구동 전기 모터들은 항상 일정한 속도로 회전하면서 오일을 구동시스템으로 공급하며, 이 유량이 구동시스템(11)에서 소비하는 유량보다 크면 시스템 압력은 상승하고, 반대로 부족하면 시스템 압력은 하강한다.
축압기(8)는 펌프의 공급 유량을 일시 저장하였다가 구동시스템의 소비 유량이 급격히 증가하면 저장한 유체를 펌프와 함께 공급함으로써 시스템 압력의 급격한 하강을 방지해 주며, 반대로 구동시스템(11)의 소비 유량이 급격히 감소하면 펌프의 유량이 축압기(8)로 공급됨으로써 시스템 압력의 급격한 상승을 방지한다.
구동시스템(11)의 소비 유량이 없는 상태에서 펌프의 유량을 계속 공급하면 시스템 압력이 과도하게 상승하게 되므로 이것을 방지하기 위하여 시스템 압력이 일정 값에 도달하면 각 압력스위치(7a, 7b)가 동작하여 해당 언로드(unload) 밸브를 열어 주게 되는데, 다시 말해, 리드(lead) 펌프(1)의 언로드(unload) 밸브 1(5a)를 제어하는 압력 스위치 1(7a)은 래그(lag) 펌프(2)의 언로드(unload) 밸브2(5b)를 제어하는 압력스위치2(7b)보다 높은 압력 상한치에서 언로드(unload) 밸브1을 열어주어 펌프를 무부하 상태로 언로드시키고, 또한 압력스위치2(7b)보다 높은 압력 하한치에서 다시 언로드(unload) 밸브1을 닫아주어 펌프를 부하 상태로 로드시킨다.
다시 말해, 시스템의 압력이 래그(lag) 펌프의 압력 스위치2(7b)에 설정된 상한치보다 높게 유지되면 래그(lag) 펌프는 항상 언로드(unload)되고, 시스템 압력이 리드(lead) 펌프의 압력스위치 1(7a)에 설정된 하한치보다 낮아지는 순간에는 리드(lead) 펌프가 먼저 로드(load)되므로 시스템 압력이 래그(lag) 펌프의 압력스위치2(7b)에 설정된 하한치까지 하강하였다가 다시 상승하기까지의 짧은 기간동안만 래그(lag) 펌프가 로드(load)된다.
따라서, 래그(lag) 펌프는 리드(lead) 펌프에 비해 언로드(unload)되어 있는 시간이 길며, 유압회로를 설계할 때에 구동시스템이 소비하는 평균 유량이 리드(lead) 펌프의 공급유량과 같도록 선정 하면 래그(lag) 펌프는 간헐적으로만 구동시스템으로 유량을 공급하게 되며, 래그(Lag) 펌프에 대하여 압력스위치 2와 언로드 밸브2, 펌프 유량, 펌프 구동 전기 모터 회전속도 간의 관계를 타이밍 차트로 표시하면 도 2와 같다.
구동시스템(11)의 제어 밸브(9)가 작동하여 시스템 압력이 압력 스위치에 설정된 하한치에 도달하면 압력스위치가 오프(off) 에서 온(on) 상태로 바뀌고, 이 신호에 의해 솔레노이드로 작동되는 언로드(unload) 밸브도 펌프 유량을 오일 탱크로 바이패스 하는 오픈(open) 상태에서 클로즈드(closed) 상태로 바뀌어 펌프 유량을 구동시스템으로 공급하게 된다.
펌프 유량이 구동시스템으로 공급되면 시스템 압력이 다시 상승하게 되고, 구동시스템의 소비 유량이 공급 유량보다 작은 경우에는 시스템 압력이 압력스위치의 상한치까지 도달하여 압력 스위치가 다시 오프(off) 된다.
이로 인해 언로드(unload) 밸브도 오픈(open) 되면 펌프 유량은 다시 오일 탱크로 바이패스된다. 이 모든 과정에서 펌프를 구동하는 펌프 구동 전기 모터는 펌프가 언로드(unload)된 상태에서도 정격속도의 100%에 달하는 속도로 정속 회전을 한다.
이상과 같은 구성과 작동 방법을 갖는 종래에는 래그(lag) 펌프가 언로드(unload)된 무부하 상태에서도 펌프 구동 전기 모터가 정격속도로 회전하기 때문에 펌프 구동 전기 모터의 소비 전력이 펌프에 시스템 압력이 작용할 때 소비되는 전력의 약 30% 에 달하고 있으며, 이것은 단순히 펌프를 공회전시키는데 소비되는 전력이므로 장시간 연속 가동되는 설비의 경우에는 래그(lag) 펌프를 구동하는 펌프 구동 전기 모터가 불필요하게 전력 비용을 낭비하는 문제점이 있었다.
한편, 리드(Lead) 펌프의 경우에도 축압기의 용량이 충분히 크다면, 일단 펌프가 언로드(unload)되었다가 시스템 압력이 하강하여 다시 언로드(unload) 밸브가 닫히기까지 수십초에서 수분이 걸릴 수 있는데, 이 경우에도 펌프 구동 전기 모터는 무부하 상태에서 정격회전속도로 공회전을 하므로 불필요한 전력 낭비가 있게 되며, 따라서 펌프의 무부하시 소비전력이 낭비되고 있는 문제점은 리드(lead) 펌프와 래그(lag) 펌프에 대해 공통적으로 나타나고 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발 명의 목적은 유압 펌프, 수압펌프 또는 공기 압축기를 구동하는 펌프 구동 전기 모터의 무부하시 소비 전력을 줄이기 위하여 시스템 압력이 일정 상한치를 초과하면 압력 스위치가 이를 감지하여 unload 밸브를 동작시키는 유체 공급장치에 있어서, 펌프가 언로드(unload)된 무부하 상태에서도 정격회전속도로 공회전하는 펌프 구동 전기 모터의 소비 전력을 추가로 절감하기 위하여 펌프 구동 전기 모터의 회전속도를 적정수준의 저속으로 낮춰 주는 무부하 소비 전력 절감 제어 장치와 그 제어방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 시스템 압력이 하강하여 펌프가 다시 로드(load)될 때에는 저속으로 회전하던 펌프 구동 전기 모터의 가속 지연 때문에 발생될 수 있는 순간적인 공급 유량 부족 현상을 방지하기 위하여 언로드(unload) 밸브의 닫히는 시점을 적절한 신호의 분석을 통해 예측함으로써 펌프 구동 전기 모터를 미리 가속시키는 기능을 제공하는 무부하 소비 전력 절감 제어 장치와 그 제어방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 지나치게 빈번하게 펌프 구동 전기 모터의 감속 및 증속이 반복됨으로써 펌프의 수명을 단축시키는 것을 방지하기 위하여 펌프 구동 전기 모터가 일단 증속된 상태에서는 적어도 일정 시간 이상은 정격속도를 유지시킴으로써 감속과 증속의 반복 주기를 충분히 늘려 주는 기능과, 시스템 압력의 변동이 심한 작동조건에서는 펌프 구동 전기 모터를 감속시키지 않고 계속 정격속도를 유지시킬 수 있도록 유압 공급장치의 작동상태를 판단하는 기능, 그리고 펌프 구동 전기 모터가 감속된 상태에서 펌프가 다시 로드(load) 될 경우 펌프가 펌프의 공급유량이 일시적으로 부족해지는 것을 방지할 수 있도록 구동시스템의 작동신호, 시스템 압력의 변화율 등을 감지하여 펌프가 로드(load) 되기에 앞서 펌프 구동 전기 모터의 회전속도를 미리 증속시키는 기능을 제공할 수 있는 무부하 소비 전력 절감 제어 장치와 그 제어방법을 제공함에 있다.
상술한 바와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은,
각종 밸브와 실린더로 구성 된 구동 시스템에 유량을 공급하기 위한 리드 펌프와 래그 펌프 및 각 펌프를 구동하는 펌프 구동 전기 모터를 구비하고, 축압기와, 시스템 압력이 일정 상한치를 초과할 때 언로드 밸브를 열어주는 동작 신호를 출력하는 압력 스위치와, 상기 압력 스위치의 동작 신호에 의해 상기 각 펌프 의 송출 유량을 탱크로 귀환시키는 솔레노이드 작동형 언로드 밸브를 포함하는 유량 공급 장치에 있어서,
상기 펌프 구동 전기 모터의 회전속도를 제어할 수 있는 인버터;
상기 구동 시스템의 압력 변화율을 감지하는 시스템 압력 변화율 센서; 및
시스템의 압력과 압력 스위치 신호 및 대용량 구동 시스템의 작동 신호를 입력받아 무부하시 상기 래그 펌프를 구동하기 위한 펌프 구동 전기 모터의 공회전 속도와 증속 시점을 결정하여 상기 인버터로 제공하는 제어장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무부하 소비 전력 절감 제어 장치를 제공한다.
그리고, 상기 제어장치는 상기 압력 스위치가 오프되면 상기 펌프 구동 모터의 회전속도를 낮추되, 구동시스템의 밸브 작동신호나 시스템 압력 변화율 센서의 신호를 이용하여 시스템 압력이 하강하여 압력스위치가 다시 온(on) 되어 언로드(unload) 밸브가 닫히기 전에 저속으로 회전하던 펌프 구동 전기 모터를 미리 증속시키며, 시스템 압력의 변동을 판단하여 펌프 구동 전기 모터의 빈번한 감속 및 증속 동작을 방지하도록 구성될 수 있다.
바람직하게 상기 제어장치는 상기 압력 스위치의 동작 신호와 구동시스템의 밸브 작동신호를 입력받기 위한 디지털 입력 포트; 상기 시스템 압력 변화율 센서의 신호를 입력받기 위한 아날로그 입력 포트; 상기 인버터에 회전속도 명령을 출력하기 위한 아날로그 출력 포트; 및 무부하시 펌프 구동 전기 모터의 회전속도를 결정하는 알고리즘을 수행하는 마이크로 컴퓨터;로 구성된다.
그리고, 상기 시스템 압력 변화율 센서는 시스템의 압력을 측정하여 전기 신호를 출력하는 압력센서; 상기 압력센서의 출력 신호를 증폭하는 증폭회로부; 증폭회로부에서 증폭된 신호를 미분하여 압력 변화율에 해당하는 신호를 출력하는 미분기; 및 미분기의 출력신호에 포함된 고주파 잡음 신호를 제거하는 필터회로부;로 구성될 수 있다.
시스템 압력 변화율 센서의 다른 구성으로는 상기 축압기 내부에 배치된 피스톤의 변위를 측정하여 전기신호를 출력하는 변위 센서를 구성하여 변위신호를 증폭하는 증폭회로와, 증폭된 신호를 미분하여 압력 변화율에 해당하는 신호를 출력하는 미분기와, 미분기의 출력신호에 포함된 고주파 잡음 신호를 제거하는 필터 회로로 구성할 수 있으며, 피스톤의 변위를 측정하는 변위 센서에 의해 축압기 피스톤의 위치를 측정함으로써 축압기 내의 유체가 얼마나 충전되어 있는지를 알 수 있 고, 피스톤의 위치 신호를 미분하여 속도 신호를 감지하여 시스템 압력이 감소하는 비율 또한 알 수 있도록 구성할 수 있다.
그리고, 본 발명에 의해 제공되는 무부하 소비 전력 절감 제어 방법은,
구동 시스템을 구성하는 다수의 제어밸브에 대한 밸브 작동 신호중 어느 하나라도 오프 상태에서 온 상태로 바뀌는지를 판단하는 제 1 판단 단계;와, 상기 제 1 판단 단계에서 밸브 작동 신호중 어느 하나라도 온상태로 바뀌면 펌프 구동 모터의 회전 속도를 정격 속도로 증속시키는 증속 단계; 상기 제 1 판단단계에서 어느 하나도 온상태로 바뀌지 않거나, 상기 증속 단계의 이행이 완료되면 소정 설정값의 타이머를 구동시키는 타이머 구동 단계; 상기 타이머 구동후에 압력 스위치의 신호를 감지하여 Ts 초 안에 압력 스위치가 오프상태에서 온상태로 바뀌었는지를 판단하는 제 2 판단 단계; 제 2 판단 단계에서 압력 스위치가 온상태로 바뀌면 언로드 밸브를 닫은 후 압력 스위치가 오프되었는지를 판단하여, 압력 스위치가 오프되지 않았을 때 다시 언로브 밸브를 닫는 동작으로 리턴하여 반복 수행하는 제 3 판단 단계; 상기 제 2 판단 단계에서 압력 스위치가 온상태로 바뀌지 않았을 때 상기 타이머의 값이 Ts값보다 큰지를 판단하여 작으면 다시 상기 제 2 판단 단계로 리턴하는 타이머값 판단 단계; 상기 제 3 판단 단계의 판단 결과 상기 압력 스위치가 오프되었다면, 상기 타이머를 리셋한 후 다시 스타트시킨 후, 타이머값이 Td보다 큰지 여부를 판단하는 제 4 판단 단계; 상기 제 4 판단 단계에서 주기 T 동안 압력 스위치가 온(ON)된 누적 시간의 비율이 50%를 넘는지를 판단하는 제 5 판단 단계; 상기 제 4 판단 단계에서 타이머값이 Td보다 작으면 밸브 작동신호가 온인지를 다 시 판단하여 밸브 작동신호가 온상태이면 상기 제 2 판단 단계로 리턴하고, 상기 밸브 작동신호가 온상태가 아니면 다시 상기 제 5 판단 단계로 리턴하는 제 6 판단 단계; 상기 제 5 판단 단계에서 누적 시간의 비율이 50%를 넘을 때 상기 펌프 구동 모터의 회전속도를 정격속도의 100%로 유지시킨 후 상기 제 1 판단 단계로 리턴하는 제 7 판단 단계; 및 상기 제 5 판단 단계에서 누적 시간의 비율이 50%를 넘지 않을 경우와 상기 타이머값 판단 단계에서 타이머값이 Ts보다 클 경우에 펌프 구동 모터의 회전 속도를 정격 속도의 20%로 유지시킨 후 상기 제 1 판단 단계로 리턴하는 제 8 판단 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 제 1 판단 단계는 구동 시스템의 압력 변화율이 소정 하한치를 초과하는지를 판단하는 제 1 압력 변화율 판단 단계로 이루어지고, 상기 제 6 판단 단계는 상기 제 4 판단 단계에서 타이머값이 Td보다 작으면 상기 구동 시스템의 압력 변화율이 소정 하한치를 초과하는지를 다시 판단하여 초과하면 상기 제 2 판단단계로 리턴하고, 상기 압력 변화율이 소정 하한치를 초과하지 않으면 다시 상기 제 5 판단단계로 리턴하는 제 2 압력 변화율 판단 단계로 이루어질 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 더욱 상세히 설명명하고자 하며, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 생산자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 유체 공급 장치를 나타내기 위한 시스템 구성도로서, 본 발명에 따른 유체공급장치는 각종 밸브와 실린더로 구성 된 구동 시스템(11)에 유량을 공급하기 위한 리드 펌프(1)와 래그 펌프(2) 및 각 펌프를 구동하는 펌프구동 모터(3a),(3b)를 구비하고, 축압기(8)와, 시스템 압력이 일정 상한치를 초과할 때 언로드 밸브를 열어주는 동작 신호를 출력하는 압력 스위치(7a),(7b)와, 상기 압력 스위치의 동작 신호에 의해 상기 펌프의 송출 유량을 탱크로 귀환시키는 솔레노이드 작동형 언로드 밸브(5a),(5b)를 포함하고 있으며, 본 발명에 따라 추가로 구성되는 구성으로는 펌프 구동 전기 모터(3a),(3b)의 회전속도를 제어할 수 있는 인버터(12)와 구동 시스템(11)의 압력 변화율을 감지하는 시스템 압력 변화율 센서(13) 및 구동 시스템(11)의 압력과 압력 스위치 신호 및 대용량 구동 시스템의 작동 신호를 입력받아 무부하시 상기 래그 펌프 구동 모터(3b)의 공회전 속도와 증속 시점을 결정하여 상기 인버터(12)로 제공하는 제어장치(14)가 있다.
제어장치(14)는 압력 스위치(7a),(7b)가 오프되면 펌프 구동 전기 모터(3a),(3b)의 회전속도를 낮추되, 구동시스템(11)의 밸브 작동신호나 시스템 압력 변화율 센서(13)의 신호를 이용하여 시스템 압력이 하강하여 압력스위치(7a),(7b)가 다시 온(on) 되어 언로드 밸브(5a),(5b)가 동작하기 전(닫히기 전) 에 저속으로 회전하던 펌프 구동 전기 모터(3a),(3b)를 미리 증속시키며, 시스템 압력의 변동을 판단하여 펌프 구동 전기 모터(3a),(3b)의 빈번한 감속 및 증속 동작을 방지하도록 구성될 수 있다.
이와 같은 제어장치(14)는 도 4와 같이 압력 스위치(7a),(7b)의 동작 신호와 구동시스템(11)의 밸브 작동신호를 입력 받기 위한 디지털 입력 포트(15)와, 시스템 압력 변화율 센서(13)의 신호를 입력 받기 위한 아날로그 입력 포트(16)와, 인버터(12)에 회전속도 명령을 출력하기 위한 아날로그 출력 포트(17) 및 무부하시 펌프 구동 전기 모터(3a),(3b)의 회전속도를 결정하는 알고리즘을 수행하는 마이크로 컴퓨터(18)로 구성된다.
한편, 시스템 압력 변화율 센서(13)는 도 5에 나타난 바와 같이 구동 시스템(11)의 압력을 측정하여 전기 신호를 출력하는 압력센서(19)와, 압력센서(19)의 출력 신호를 증폭하는 증폭회로부(20), 증폭회로부(20)에서 증폭된 신호를 미분하여 압력 변화율에 해당하는 신호를 출력하는 미분기(21) 및 미분기(21)의 출력신호에 포함된 고주파 잡음 신호를 제거하는 필터회로부(22)로 구성된다.
그리고 시스템 압력 변화율 센서(13)는 도5와는 다른 구성으로서 도 6에서와 같이 축압기(23) 내부에 배치된 피스톤(24)의 변위를 측정하여 전기신호를 출력하는 변위 센서(27)를 구성하여 변위신호를 증폭하는 증폭회로(20)와, 증폭된 신호를 미분하여 압력 변화율에 해당하는 신호를 출력하는 미분기(21)와, 미분기(21)의 출력신호에 포함된 고주파 잡음 신호를 제거하는 필터 회로(22)로 구성할 수 있으며, 피스톤(24)의 변위를 측정하는 변위 센서(27)에 의해 축압기 피스톤의 위치를 측정함으로써 축압기(23) 내의 유체가 얼마나 충전되어 있는지를 알 수 있고, 피스톤(24)의 위치 신호를 미분하여 속도 신호를 감지하여 시스템 압력이 감소하는 비율 또한 알 수 있도록 구성할 수 있다.
이와 같은 도 3 내지 도 6의 구성을 갖는 본 발명의 작동 원리는 실시방법에 따라 다음의 세가지 실시예에 의한 방법으로 구분되어 설명될 수 있는데, 먼저 본 발명의 제 1 실시예는 압력 스위치((7a),(7b)에 의해 펌프가 다시 로드(load) 될 때 펌프 구동 전기 모터(3a),(3b)를 미리 증속시키기 위한 트리거(trigger) 신호로서 구동시스템을 구성하는 제어밸브들의 작동신호를 이용하는 것이다.
즉, 즉, 구동시스템의 제어 밸브(9)가 작동하여 실린더가 움직이기 시작함으로써 시스템 압력이 실제로 하강하기까지에는 시간 지연이 있으므로 제어장치(14)에 구동 시스템(11)의 밸브 작동 신호를 입력하면 언로드 밸브(5a),(5b)가 닫히기 전에 펌프 구동 전기 모터(3a),(3b)를 미리 증속시킬 수 있는 원리를 이용한 것이다.
상세하게는, 도 7에 표시된 것과 같이 구동시스템(11)의 제어 밸브(9)가 작동하면 실린더가 움직이기 시작하여 시스템 압력이 실제로 하강하기까지 △T1의 시간이 걸리므로, 제어장치가 구동 시스템의 대유량 실린더를 작동시키는 제어 밸브들의 작동 신호를 감지할 수 있도록 하고 그 중 하나라도 오프(off)에서 온(on)으로 바뀌면 압력 스위치(7a),(7b)가 오프(off) 상태에서 온(on)상태로 바뀌어 언로드(unload) 밸브(5a),(5b)를 닫기 전에 펌프 구동 전기 모터(3a),(3b)를 미리 100%의 정격속도로 높일 수 있다.
그리고 시스템 압력이 상승하여 압력스위치(7a),(7b)가 다시 오프(off) 되면 펌프 구동 전기 모터(3a),(3b)의 회전속도를 다시 저속으로 낮춤으로써 무부하 소 비 전력을 절감할 수 있는데, 무부하 소비전력은 펌프 구동 전기 모터(3a)(3b)의 회전속도와 거의 비례하므로, 예를 들어, 무부하시 펌프 구동 전기 모터(3a),(3b)의 회전속도를 정격속도의 100%에서 20%로 낮추면 소비전력은 부하운전시의 30%에서 6% 까지로 낮아진다.
만일 도 7에서 구동 시스템(11)의 동작이 빈번하여 펌프 구동 전기 모터(3a),(3b)를 저속으로 감속시켰다가 다시 증속시키는 동작이 짧은 시간에 주기적으로 반복되면 펌프의 윤활이 원활하지 못하여 수명이 단축될 수 있는데, 이것을 방지하기 위하여 일차적으로는 펌프 구동 전기 모터(3a),(3b)를 저속에서 정격속도로 일단 증속시키면 압력스위치(7a),(7b)가 오프(off) 된 후에도 Td(예를 들어 30초) 동안 유지시키면 감속 및 증속의 주기를 연장시키는 것이 가능해진다. 그 효과를 예시한 것이 도 8이다.
도 8에서 압력스위치(7a),(7b)가 오프(off) 된 후 다시 압력스위치(7a),(7b)가 온(on) 되기까지의 시간 △T2 가 Td 보다 짧은 경우 펌프 구동 전기 모터(3a),(3b)의 속도 명령은 압력 스위치(7a),(7b)의 첫 번째 신호에 의해 증속된 후 두 번째 신호에 의해 감속될 때까지 100%의 정격회전속도를 유지하게 될 것이며, 따라서 펌프 구동 전기 모터(3a),(3b)가 Td 보다 짧은 시간 동안에 불필요하게 감속되었다가 다시 증속되는 작동은 생략이 된다.
또한, 이차적으로 도 9 에서와 같이 일정 주기 T 마다(예를 들어 3분) 압력스위치(7a),(7b)가 온(on) 상태로 유지된 전체 시간을 누계하여 주기에 대한 비율 이 일정 기준을 초과하면(예를 들어 50%) 구동시스템(11)의 소비 유량이 많은 작동조건으로 판단하여 도 10에서 보는 바와 같이 압력스위치(7a),(7b)가 오프(off) 되고 연장시간 Td가 지난 후에도 펌프 구동 전기 모터(3a),(3b)를 감속시키지 않고 계속 정격속도로 회전시킴으로써 일차적인 방안으로도 방지하지 못한 빈번한 감소 및 감속 작동을 줄여줄 수 있다.
이와 같은 무부하 소비 전력 절감 장치의 제어 방법을 도 11에서 순서도로 표현하고 있으며, 그에 대해 설명하면 다음과 같다.
먼저, 제 1 판단 단계(S1)에서는 구동 시스템(11)을 구성하는 다수의 제어밸브(9)에 대한 밸브 작동 신호중 어느 하나라도 오프 상태에서 온 상태로 바뀌는지를 판단하고, 그후 증속 단계에서는 제 1 판단 단계에서 밸브 작동 신호중 어느 하나라도 온상태로 바뀌면 펌프 구동 전기 모터(3a),(3b)의 회전 속도를 정격 속도로 증속시키는 동작을 수행한다(단계 S2).
단계 S3에서는 제 1 판단 단계(S1)에서 어느 하나도 온상태로 바뀌지 않거나, 상기 증속 단계(단계S2)의 이행이 완료되면 소정 설정값의 타이머를 구동시키며(단계S3), 상기 타이머 구동후에 압력 스위치(7a),(7b)의 신호를 감지하여 Ts 초 안에 압력 스위치가 오프상태에서 온상태로 바뀌었는지를 제 2 판단 단계에서 판단한다(단계 S4).
제 2 판단 단계(단계 S4)에서 압력 스위치(7a),(7b)가 온상태로 바뀌면 언로드 밸브를 닫은 후(단계 S5) 압력 스위치(7a),(7b)가 오프되었는지를 제 3 판단 단 계에서 판단하여(단계 S6), 압력 스위치(7a),(7b)가 오프되지 않았을 때 다시 언로브 밸브를 닫는 동작으로 리턴하여 반복 수행한다.
상기 제 2 판단 단계(단계 S4)에서 압력 스위치(7a),(7b)가 온상태로 바뀌지 않았을 때 상기 타이머의 값이 Ts값보다 큰지를 판단하여(단계 S12) 작으면 다시 상기 제 2 판단 단계(단계 S4)로 리턴한다.
제 3 판단 단계의 판단 결과 상기 압력 스위치(7a),(7b)가 오프되었다면, 상기 타이머를 리셋한 후 다시 스타트시킨 후(단계 S7), 타이머값이 Td보다 큰지 여부를 제 4 판단 단계(단계 S8)에서 판단한다.
제 5 판단 단계인 단계 S9에서는 제 4 판단 단계(단계 S8)에서 주기 T 동안 압력 스위치(7a),(7b)가 온(ON)된 누적 시간의 비율이 50%를 넘는지를 판단하고(단계 S9), 만약 제 4 판단 단계(단계 S8)에서 타이머값이 Td보다 작으면 제 6 판단 단계(단계 s10)에서는 밸브 작동신호가 온인지를 다시 판단하여(단계 S10), 밸브 작동신호가 온상태이면 상기 제 2 판단 단계(단계 S4)로 리턴하고, 상기 밸브 작동신호가 온상태가 아니면 다시 제 5 판단 단계(단계 S9)로 리턴한다.
제 5 판단 단계(단계 S9)에서 누적 시간의 비율이 50%를 넘을 때 상기 펌프 구동 모터의 회전속도를 정격속도의 100%로 유지시킨 후 상기 제 1 판단 단계(단계 S1)로 리턴하며(단계 S11), 제 5 판단 단계(단계 S9)에서 누적 시간의 비율이 50%를 넘지 않을 경우와 상기 타이머값 판단 단계에서 타이머값이 Ts보다 클 경우에 펌프 구동 모터의 회전 속도를 정격 속도의 20%로 유지시킨 후 상기 제 1 판단 단계로 리턴한다(단계 S13).
위에서 설명한 단계 S1 부터 단계 S13까지의 순서들을 다시 간략하게 정리하면, 타이머를 스타트(start)시킨 후 압력스위치(7a),(7b)의 신호를 감지하여 Ts 초 안에 오프(off) 상태에서 온(on) 상태로 바뀌면 언로드(unload) 밸브를 닫히게(close) 하고 압력스위치(7a),(7b)가 다시 오프(off) 될 때까지 대기하며, 압력스위치(7a),(7b)가 off 되면 타이머를 스타트(start) 시킨 후 타이머값이 Td 가 될 때까지의 사이에 밸브 작동신호가 다시 입력되면 압력스위치(7a),(7b)의 작동여부를 체크하는 동작부터(200) 다시 시작한다.
반대로, 타이머값이 Td가 될 때까지 밸브 작동신호가 다시 입력되지 않으면 그 다음 단계로서 일정 주기 T 동안에 압력스위치가 온(on) 상태로 유지되었던 시간을 합산하여 그 비율이 주기 T 의 50% 이하이면 펌프 구동 전기 모터의 회전속도를 정격속도의 20%로 줄이고, 50% 이상이면 정격속도의 100%를 그대로 유지시키며, 이러한 동작은 밸브 작동신호를 체크하는 첫 단계부터(100) 다시 반복된다.
만일 밸브의 작동신호가 오프(off) 에서 온(on)으로 바뀐 후 압력스위치 신호가 Ts 시간 내에 오프 상태에서 온 상태로 바뀌지 않으면 모터 회전속도는 20%로 감속된다. 여기에서 Ts 는 도 7에서 설명한 △T1 보다 긴 시간으로 설정된다.
본 발명의 제 2 실시예는 제어 장치에 구동시스템의 밸브 작동 신호를 입력시키기 곤란한 경우에 적용할 수 있는 방법으로서, 구동시스템의 밸브 작동 신호를 이용하는 대신에 도 5에서 설명한 시스템 압력 변화율 센서(13)를 이용하는 것이 다.
도 12에서 보는 바와 같이 시스템 압력을 측정하는 센서의 신호를 미분하여 구해지는 압력 변화율 신호는 구동시스템의 실린더가 동작하여 시스템 압력이 강하하기 시작하는 시점에서 (-)값의 펄스 형태를 띠게 되는데, 이 펄스가 시작하는 시점을 제어장치에서 인식하면 언로드(unload) 밸브가 닫히기까지의 지연시간동안 펌프 구동 전기 모터(3a),(3b)를 미리 증속할 수 있다.
그리고 이러한 실시예에서도 도 8 과 도 9를 이용하여 설명한 것과 동일한 방법에 의해 펌프 구동 전기 모터(3a),(3b)가 빈번하게 감속 및 증속을 반복하는 것을 방지할 수 있다.
도 13은 본 발명의 제 2 실시예에 대한 제어 방법을 순서도로 나타낸 것으로서 기본적으로는 도 11과 동일하고 단지 단계 S1과 단계 S10에서 구동시스템(11)의 밸브 작동신호를 체크하는 대신에 시스템 압력의 변화율이 소정의 하한치를 초과하는 지 여부를 체크하는 것으로 대체된 부분만 다르다.
이와 같이 동작하는 시스템 압력 변화율 센서(13)를 이용한 무부하 소비전력 절감 원리는 제2 실시 예의 작동원리와 동일하되, 시스템 압력이 하강하여 압력스위치에 의해 언로드 밸브가 닫혀지지 전에 전기 모터를 미리 증속시키는 조건으로서 시스템 압력의 감소율이 기준치에 미달되더라도 축압기에 충전된 유체의 양이 부족하면 모터를 증속시키는 기능이 하나 더 보완된 것이 다른 점이다.
그리고, 본 발명의 제 3 실시예는 도 5와 같이 구성된 시스템 압력 변화율 센서 대신에 도 6에서 설명한 센서를 이용하는 것으로서, 이 센서는 축압기의 구조 를 띤다. 유압 공급 장치에 사용되는 시스템용 축압기(8)와 비교하여 크기는 소형이나, 동일한 압력으로 질소 가스가 채워진다.
따라서 작동 유체가 가스를 압축하여 시스템용 축압기(8)에 1/2만큼 채워지면 이 센서도 유체가 1/2만 채워져 피스톤이 전체 행정의 1/2 위치에 놓이며, 시스템 압력이 하강하면 질소 가스의 팽창에 의해 축압기(8)로부터 유체가 방출되므로 피스톤의 변위 X는 증가한다.
반대로 시스템 압력이 증가하면 피스톤 변위는 감소하는데, 즉, 피스톤의 위치 신호로부터 시스템용 축압기에 유체가 얼마나 채워져 있는 지를 간접적으로 측정할 수 있으며, 만일 피스톤의 위치 신호가 행정거리의 80% 정도를 넘으면 축압기가 거의 비워진 상태로 판단하여 펌프 구동 전기 모터를 증속시키고 펌프를 로드시킴으로써 시스템 축압기가 다시 채워지도록 명령하게 하는 신호로 활용할 수 있다.
그리고 피스톤 위치 신호를 미분하여 구한 속도신호 V는 압력의 감소율에 해당하므로 피스톤의 속도 신호가 소정의 기준을 초과하면 전기 모터를 증속시키는 신호로 이용할 수 있는 것이다.
제3 실시 예에 대한 제어 방법을 순서도로 나타내면 도 13과 같다. 시스템 압력 변화율 센서(13)로부터 입력되는 피스톤 속도 신호가 소정의 기준치 Vm 보다 크거나, 피스톤 위치 신호가 소정의 기준치 Xm 보다 크면 펌프 구동 전기 모터(3a),(3b)를 정격속도로 증속시킨다. 만일 피스톤 속도 신호가 소정의 기준치 Vm 보다 작더라도, 피스톤 위치 신호가 소정의 기준치 Xm 보다 크면 축압기가 거의 비워진 상태로 판단하여 펌프 구동 전기 모터를 정격속도로 증속시킨다. 그 이후 압력 스위치를 체크하여 모터 회전속도를 제어하는 방법은 도 13과 동일하다.
위와 같이 래그(lag) 펌프에 대해 작용한 작동원리는 리드(lead) 펌프와 래그(lag) 펌프의 구분이 없이 한 종류의 펌프로 구성된 유체 공급장치에 적용될 경우에 이 펌프에 대하여 그대로 동일하게 적용되면 동일한 효과를 얻을 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 구체적으로 설명하였지만, 본 발명의 분야에 속하는 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 얼마든지 변형 또는 변경하여 실시할 수 있음을 알 것이며, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 본 발명은 유압 펌프, 수압펌프 또는 공기 압축기를 구동하는 전기 모터의 소비 전력을 줄이기 위하여 시스템 압력이 일정 상한치를 초과하면 압력 스위치가 이를 감지하여 언로드 밸브를 동작시키는 유체 공급장치에 적용되어 펌프가 언로드 된 무부하 상태에서 전기 모터의 회전속도를 낮춤으로써 소비 전력을 기존대비 50%이상 획기적으로 절감하는 효과가 있다.
그리고, 그 과정에서 시스템 압력이 하강하여 펌프가 다시 로드될 때 언로드 밸브가 동작하기 전에 저속으로 회전하던 전기 모터를 미리 증속시킴으로써 전기 모터의 가속 지연에 따른 순간적 공급 유량 부족을 방지하는 효과가 있으며, 시스템 압력의 변동이 심한 작동 조건에서 발생될 수 있는 전기 모터의 빈번한 감속 및 증속 동작을 방지함으로써 펌프의 수명이 단축되는 것을 예방하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에서 축압기 원리를 응용하여 고안한 시스템 압력 변화율 센서는 압력 변화율뿐만 아니라 시스템 축압기가 충전된 유체의 양이 부족한지 여부를 확인하는 기능도 제공하는 효과가 있다.

Claims (7)

  1. 각종 밸브와 실린더로 구성 된 구동 시스템에 유량을 공급하기 위한 리드 펌프와 래그 펌프 및 각 펌프를 구동하는 펌프 구동 전기 모터를 구비하고, 축압기와, 시스템 압력이 일정 상한치를 초과할 때 언로드 밸브를 열어주는 동작 신호를 출력하는 압력 스위치와, 상기 압력 스위치의 동작 신호에 의해 상기 각 펌프의 송출 유량을 탱크로 귀환시키는 솔레노이드 작동형 언로드 밸브를 포함하는 유량 공급 장치에 있어서,
    상기 펌프 구동 전기 모터 의 회전속도를 제어할 수 있는 인버터;
    상기 구동 시스템의 압력 변화율을 감지하는 시스템 압력 변화율 센서; 및
    시스템의 압력과 압력 스위치 신호 및 구동 시스템 의 작동 신호를 입력받아 무부하시 상기 래그 펌프 구동 모터의 공회전 속도와 증속 시점을 결정하여 상기 인버터로 제공하는 제어장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무부하 소비 전력 절감 제어 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제어장치는 상기 압력 스위치가 오프되면 상기 펌프 구동 전기 모터의 회전속도를 낮추되, 구동시스템의 밸브 작동신호나 시스템 압력 변화율 센서의 신호를 이용하여 시스템 압력이 하강하여 압력스위치가 다시 온(on) 되어 언로드 밸브가 닫히기 전 에 저속으로 회전하던 펌프 구동 전기 모터를 미리 증속시켜 시스템 압력의 변동에 따라 펌프 구동 전기 모터 의 빈번한 감속 및 증속 동작을 방지하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 무부하 소비 전력 절감 제어 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제어장치는 상기 압력 스위치의 동작 신호와 구동시스템의 밸브 작동신호를 입력 받기 위한 디지털 입력 포트; 상기 시스템 압력 변화율 센서의 신호를 입력 받기 위한 아날로그 입력 포트; 상기 인버터에 회전속도 명령을 출력하기 위한 아날로그 출력 포트; 및 무부하시 펌프 구동 전기 모터의 회전속도를 결정하는 알고리즘을 수행하는 마이크로 컴퓨터로 구성되는 것을 특징으로 하는 무부하 소비 전력 절감 제어 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 시스템 압력 변화율 센서는,
    시스템의 압력을 측정하여 전기 신호를 출력하는 압력센서:와, 상기 압력센서의 출력 신호를 증폭하는 증폭회로부; 증폭회로부에서 증폭된 신호를 미분하여 압력 변화율에 해당하는 신호를 출력하는 미분기; 및 미분기의 출력신호에 포함된 고주파 잡음 신호를 제거하는 필터회로부로 구성되는 것을 특징으로 하는 무부하 소비 전력 절감 제어 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 시스템 압력 변화율 센서는,
    상기 축압기 내부에 배치된 피스톤의 변위를 측정하여 전기신호를 출력하는 변위 센서를 구성하여 변위신호를 증폭하는 증폭회로와, 증폭된 신호를 미분하여 압력 변화율에 해당하는 신호를 출력하는 미분기와, 미분기의 출력신호에 포함된 고주파 잡음 신호를 제거하는 필터 회로로 구성되는 것을 특징으로 하는 무부하 소비 전력 절감 제어 장치.
  6. 구동 시스템을 구성하는 다수의 제어밸브에 대한 밸브 작동 신호중 어느 하나라도 오프 상태에서 온 상태로 바뀌는지를 판단하는 제 1 판단 단계;
    상기 제 1 판단 단계에서 밸브 작동 신호중 어느 하나라도 온상태로 바뀌면 펌프 구동 모터의 회전 속도를 정격 속도로 증속시키는 증속 단계;
    상기 제 1 판단단계에서 어느 하나도 온상태로 바뀌지 않거나, 상기 증속 단계의 이행이 완료되면 소정 설정값의 타이머를 구동시키는 타이머 구동 단계;
    상기 타이머 구동후에 압력 스위치의 신호를 감지하여 Ts 초 안에 압력 스위치가 오프상태에서 온상태로 바뀌었는지를 판단하는 제 2 판단 단계;
    제 2 판단 단계에서 압력 스위치가 온상태로 바뀌면 언로드 밸브를 닫은 후 압력 스위치가 오프되었는지를 판단하여, 압력 스위치가 오프되지 않았을 때 다시 언로브 밸브를 닫는 동작으로 리턴하여 반복 수행하는 제 3 판단 단계;
    상기 제 2 판단 단계에서 압력 스위치가 온상태로 바뀌지 않았을 때 상기 타이머의 값이 Ts값보다 큰지를 판단하여 작으면 다시 상기 제 2 판단 단계로 리턴하 는 타이머값 판단 단계;
    상기 제 3 판단 단계의 판단 결과 상기 압력 스위치가 오프되었다면, 상기 타이머를 리셋한 후 다시 스타트시킨 후, 타이머값이 Td보다 큰지 여부를 판단하는 제 4 판단 단계;
    상기 제 4 판단 단계에서 주기 T 동안 압력 스위치가 온(ON)된 누적 시간의 비율이 50%를 넘는지를 판단하는 제 5 판단 단계;
    상기 제 4 판단 단계에서 타이머값이 Td보다 작으면 밸브 작동신호가 온인지를 다시 판단하여 밸브 작동신호가 온상태이면 상기 제 2 판단 단계로 리턴하고, 상기 밸브 작동신호가 온상태가 아니면 다시 상기 제 5 판단 단계로 리턴하는 제 6 판단 단계;
    상기 제 5 판단 단계에서 누적 시간의 비율이 50%를 넘을 때 상기 펌프 구동 모터의 회전속도를 정격속도의 100%로 유지시킨 후 상기 제 1 판단 단계로 리턴하는 제 7 판단 단계; 및
    상기 제 5 판단 단계에서 누적 시간의 비율이 50%를 넘지 않을 경우와 상기 타이머값 판단 단계에서 타이머값이 Ts보다 클 경우에 펌프 구동 모터의 회전 속도를 정격 속도의 20%로 유지시킨 후 상기 제 1 판단 단계로 리턴하는 제 8 판단 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무부하 소비 전력 절감 제어 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제 1 판단 단계는 구동 시스템의 압력 변화율이 소정 하한치를 초과하 는지를 판단하는 제 1 압력 변화율 판단 단계로 이루어지고,
    상기 제 6 판단 단계는 상기 제 4 판단 단계에서 타이머값이 Td보다 작으면 상기 구동 시스템의 압력 변화율이 소정 하한치를 초과하는지를 다시 판단하여 초과하면 상기 제 2 판단단계로 리턴하고, 상기 압력 변화율이 소정 하한치를 초과하지 않으면 다시 상기 제 5 판단단계로 리턴하는 제 2 압력 변화율 판단 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 무부하 소비 전력 절감 제어 방법.
KR1020050042562A 2005-05-20 2005-05-20 펌프 구동 전기 모터의 무부하 소비 전력을 절감하기 위한 유체 공급 장치와 그 제어 방법 KR100740203B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050042562A KR100740203B1 (ko) 2005-05-20 2005-05-20 펌프 구동 전기 모터의 무부하 소비 전력을 절감하기 위한 유체 공급 장치와 그 제어 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050042562A KR100740203B1 (ko) 2005-05-20 2005-05-20 펌프 구동 전기 모터의 무부하 소비 전력을 절감하기 위한 유체 공급 장치와 그 제어 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20060119487A KR20060119487A (ko) 2006-11-24
KR100740203B1 true KR100740203B1 (ko) 2007-07-18

Family

ID=37706346

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020050042562A KR100740203B1 (ko) 2005-05-20 2005-05-20 펌프 구동 전기 모터의 무부하 소비 전력을 절감하기 위한 유체 공급 장치와 그 제어 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100740203B1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009113804A2 (ko) * 2008-03-12 2009-09-17 피에스피 주식회사 유체펌프
KR100945569B1 (ko) * 2008-03-12 2010-03-08 피에스피 주식회사 유체펌프
CN101813110A (zh) * 2010-03-08 2010-08-25 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 一种实现机载变压力液压能源系统的方法
KR101106773B1 (ko) 2009-06-05 2012-01-18 주식회사 포스코아이씨티 수처리 펌프 전력 절감장치

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100858369B1 (ko) * 2008-04-23 2008-09-17 주식회사 대은계전 지하수관정감시 및 원격제어시스템
DE102011088974A1 (de) * 2011-12-19 2013-06-20 Continental Automotive Gmbh Verfahren zur Anlaufsteuerung einer elektrischen Unterdruckpumpe
KR101703973B1 (ko) 2016-07-04 2017-02-09 한국디지탈콘트롤 주식회사 2승 저감 부하의 최대 운전효율점 적용 시스템
CN115324878B (zh) * 2021-05-11 2024-03-29 博纳信远能源科技有限公司 一种空压机控制系统及方法
KR102582402B1 (ko) 2023-04-06 2023-09-25 한국디지탈콘트롤 주식회사 유도 전동기의 에너지효율 최적화 운전 시스템 및 방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR980000675A (ko) * 1996-06-07 1998-03-30 유고 테루아끼 굽힘가공 작업용 유압장치 및 이 유압장치가 장착된 굽힘가공장치
JP2000027766A (ja) 1998-07-13 2000-01-25 Kinji Matsumoto 油圧ポンプ省エネ運転装置
KR20010103068A (ko) * 2001-08-11 2001-11-23 변옥란 인버터를 이용한 유압공급 시스템의 에너지 절감방법
KR20030011024A (ko) * 2002-10-23 2003-02-06 린영태 정압 가변 속력 인버터 제어 부스터 펌프 시스템

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR980000675A (ko) * 1996-06-07 1998-03-30 유고 테루아끼 굽힘가공 작업용 유압장치 및 이 유압장치가 장착된 굽힘가공장치
JP2000027766A (ja) 1998-07-13 2000-01-25 Kinji Matsumoto 油圧ポンプ省エネ運転装置
KR20010103068A (ko) * 2001-08-11 2001-11-23 변옥란 인버터를 이용한 유압공급 시스템의 에너지 절감방법
KR20030011024A (ko) * 2002-10-23 2003-02-06 린영태 정압 가변 속력 인버터 제어 부스터 펌프 시스템

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009113804A2 (ko) * 2008-03-12 2009-09-17 피에스피 주식회사 유체펌프
WO2009113804A3 (ko) * 2008-03-12 2009-11-05 피에스피 주식회사 유체펌프
KR100945569B1 (ko) * 2008-03-12 2010-03-08 피에스피 주식회사 유체펌프
KR101106773B1 (ko) 2009-06-05 2012-01-18 주식회사 포스코아이씨티 수처리 펌프 전력 절감장치
CN101813110A (zh) * 2010-03-08 2010-08-25 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 一种实现机载变压力液压能源系统的方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20060119487A (ko) 2006-11-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100740203B1 (ko) 펌프 구동 전기 모터의 무부하 소비 전력을 절감하기 위한 유체 공급 장치와 그 제어 방법
JP5816529B2 (ja) 空気圧縮装置の制御装置
JP4897414B2 (ja) 空気圧縮装置の制御装置
KR101752163B1 (ko) 유체 압축 시스템 및 그 제어 장치
JP4248077B2 (ja) 圧縮機装置
CN102086856B (zh) 压缩机容量控制方法及用于控制压缩机的容量的设备
AU2010200301B2 (en) Compressed air system and method of control
JP3125794B2 (ja) スクリュー圧縮機の容量制御方法及び装置
KR101521537B1 (ko) 공기 압축기 시스템 및 그 제어 방법
JP5646282B2 (ja) 圧縮装置及びその運転制御方法
KR100885475B1 (ko) 모터의 소비전력을 절감하기 위한 유압장치 및 유압장치의 제어방법
JP5802530B2 (ja) 空気圧縮機
US4968218A (en) Method of controlling the air output of a screw compressor
JP4800515B2 (ja) コンプレッサの台数制御システム
EP1477677B1 (en) Method of managing time, at which maintenance in system of a plurality of gas compressors should be carried out
JPH11287188A (ja) 圧縮機運転制御方法及び圧縮機運転制御装置
JPH01104990A (ja) 空気圧縮機
JP6539319B2 (ja) 流体圧縮システムまたはその制御装置
JP2020133817A (ja) 異常診断システム、その異常診断システムを備えた荷役装置、および異常診断方法
KR19990078591A (ko) 공기압축기의제어장치및그제어방법
JP3987351B2 (ja) 水圧エレベータ装置
CN117680333A (zh) 柱塞定量泵填料与出料控制系统、控制方法
JPH0626485A (ja) スクリュ−圧縮機の容量制御方法
JP2001140768A (ja) 圧縮空気製造設備
JPH05296189A (ja) 空気圧縮機の制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
N231 Notification of change of applicant
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120710

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140110

Year of fee payment: 7

LAPS Lapse due to unpaid annual fee