KR100863771B1 - 능동 제어를 적용한 냉각탑 제어방법 - Google Patents

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한국생산기술연구원
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Abstract

본 발명은 공기조화설비, 냉동 및 냉장설비에 사용되는 개선된 능동 제어를 적용한 냉각탑 제어방법에 관한 것이다.
본 발명은 냉각수 출구 온도와 외기 습구 온도를 측정하는 단계; 상기 냉각수 출구 온도를 설계 냉각수 온도에 비교하는 단계; 및 상기 냉각수 출구 온도가 설계 냉각수 온도와 다르면, 상기 외기 습구 온도를 기준으로 송풍기 회전수 또는 냉각수 펌프 회전수를 조절하는 단계;를 포함하고, 상기 냉각수 출구 온도가 설계 냉각수 온도보다 낮으면, 상기 송풍기 회전수를 감소시키고, 상기 냉각수 출구 온도가 설계 냉각수 온도보다 높으면, 상기 송풍기 회전수를 증가시키도록 제어하는 능동 제어를 적용한 냉각탑 제어방법을 제공한다.
본 발명에 의하면 냉각수 출구온도와 외기 습구 온도를 고려하여 냉각탑의 최적의 능동 제어를 실시함으로써 냉각탑의 효율적인 사용을 통하여 소비동력을 최소화하고 그에 따른 운전비용을 크게 절감할 수 있다. 또한 능동 제어를 실시하는 과정에서 냉각탑 모터의 과도한 회전수 변경을 방지함으로써 냉각탑 모터의 수명을 연장시키고, 냉각탑 정비 비용의 절감을 이룰 수 있는 개선된 효과가 얻어진다.
공기조화설비, 냉동 및 냉장설비, 능동 제어, 냉각탑 제어방법, 외기 온도

Description

능동 제어를 적용한 냉각탑 제어방법{Method For Controlling A Cooling Tower By Using Active Control}
본 발명은 공기조화설비, 냉동 및 냉장설비에 사용되는 냉각탑의 운전 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 냉각수 출구온도와 외기 습구 온도를 측정하고, 이를 기초로 하여 송풍기 모터 또는 냉각수 펌프의 회전수를 제어함으로써 냉각탑의 최적의 능동 제어를 실시하여 냉각탑 부품의 내구성을 향상시키고, 소비동력을 최소화하여 운전비용을 크게 절감할 수 있도록 개선된 능동 제어를 적용한 냉각탑 제어방법에 관한 것이다.
최근 우리나라의 경제 발전에 따른 산업 규모가 총체적으로 증가함으로써 그에 따른 산업용수의 사용량이 크게 증가하고 있다. 산업용수 사용량의 증가는 제한된 수자원의 부족과 방류 산업용수에 의한 수질오염 등의 문제가 발생하게 된다.
이러한 문제점을 해결하기 위해서는 산업용수 중 약 70%를 차지하는 각종 냉각수의 재이용이 필요하다. 냉각수는 주로 생산공정 중 제품의 냉각, 생산기기의 냉각, 그리고 공기조화 기기의 냉각에 사용되고 있다.
산업체 및 대형건물 등에서는 산업기기 및 냉동공조설비의 열방출용 설비로서 냉각탑을 사용하고 있으며 일반적으로 고 열원의 열 부하를 대기로 방출하는 최종 장치로서 냉각탑에서의 효율적인 열교환은 전체시스템의 성능을 좌우하게 된다.
현재 국내에서 사용되고 있는 냉각탑은 냉각수와 공기의 유동형태에 따라 대향류식(counter flow type) 냉각탑과, 직교류식(cross flow type) 냉각탑으로 구분되며, 열 교환부의 방식은 냉각수가 필러 열교환 부의 표면을 흐르는 개방식(open circuit heat exchanger)과, 냉각 유체(냉각수 또는 냉매)가 밀폐된 전열관의 열교환부내로 흐르고, 전열관의 표면을 따라 냉각수가 유동되는 밀폐식(close circuit heat exchanger)으로 분류된다.
이러한 냉각탑은 대형건물이나 음식점 등에 다수가 설치되고 있으나, 냉각탑 설계는 일반적으로 외기 습구 온도 27℃를 기준으로 설계하며 년중 3/4 이상이 설계조건 이하의 외기조건을 유지한다.
이와 같은 냉각탑 중 통상의 개방형 냉각탑(100)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 내부에 열교환 영역을 형성하는 케이싱(115)을 구비하고, 급 기구를 통해 유입된 공기를 배기구를 통해 배출시키는 송풍기(120)와 상기 송풍기를 구동하는 송풍기 모터(125)로 이루어지는 팬부를 냉각탑(100)의 상부 측에 갖는다.
그리고 급기구로부터 유입된 공기가 통과하며 하향 유동하는 냉각수와 열교환하며 필러로 구성되는 열교환부(110)와, 상기 열교환부(110)의 상부에 배치되어 열교환부(110)를 향해 살수하는 살수부(130)를 구비하며, 상기 살수부(130)로 고온의 냉각수를 안내하는 냉각수 펌프(140) 및 냉각수 유입관(142)을 갖는다.
또한 이와 같은 냉각탑(100)은 그 하부측에 냉각수를 집수하여 냉각수 유출관(140)을 통해 냉각부하설비로 배출하는 집수조(116)와, 상기 집수조(116) 내로 소비되는 냉각수를 보충하는 보충수 급수관(144)을 구비하며, 상기 집수조(116)의 상단 영역에서 오버 플로우(overflow)되는 냉각수를 배출하는 오버 플로우 관(145)과, 집수조(116) 내의 냉각수를 배수하는 배수관(147)을 포함한다.
그리고 상기 냉각탑(100)은 사전에 정해진 프로그램에 의해서 자동 제어하는 PLC(Programmable Logic Controller)와 같은 냉각탑 제어 부(180)를 포함하고, 상기 냉각탑 제어 부(180)는 소형 제어 컴퓨터와 같은 기능을 하며 내장된 제어 프로그램에 의해서 소정의 제어 방법(패턴)에 따라서 송풍기 모터(125)의 회전수 또는 냉각수 펌프(140)의 회전수 등을 다단으로 자동 제어하는 것이다.
상기와 같은 종래의 냉각탑(100)은 냉각탑 운전 시 공기를 순환시키기 위한 송풍기(120)와 냉각수를 순환시키기 위한 펌프(140)를 작동시키는데 동력이 사용되며 운전비용이 발생된다.
이와 같은 냉각탑(100)은 냉각수의 현재 온도와 외기의 온도에 의해서 그 성능에 영향을 받는데, 만일 냉각수의 출구 온도가 설계온도보다 높다면 상대적으로 많은 량의 공기를 순환시켜서 설계된 냉각수 출구 온도를 얻는 것이 필요하다.
이와는 반대로 냉각수의 출구 온도가 설계온도보다 낮다면 상대적으로 적은 량의 공기를 순환시켜야 설계된 냉각수 출구 온도를 얻을 수 있다.
따라서 동절기와 같이 외기온도가 낮은 경우, 상대적으로 적은 량의 공기를 순환시켜도 설계된 냉각수 출구 온도를 얻을 수 있고, 이와는 반대로 하절기와 같이 외기온도가 높은 경우에는 상대적으로 많은 량의 공기를 순환시켜야 설계된 냉각수 출구 온도를 얻을 수 있다.
그렇지만 종래에는 이와 같이 냉각수의 출구 온도와 외기 온도를 동시에 고려하여 냉각탑의 운전을 능동적으로 제어하는 기술은 제시된 바가 없는 것이다.
또한 종래의 냉각탑은 송풍기 모터의 과도한 부하에 따라서 빈번하게 모터의 파손을 일으키고 결과적으로 과다한 정비비의 상승을 초래하여 운전비용의 상승을 초래하는 문제점도 갖는 것이었다.
그리고 종래의 냉각탑은 송풍기 모터의 회전수를 변경시키는 경우, 모터의 극수를 4극 제어하거나, 또는 8극 제어하여 다단으로 회전수를 변경시킴으로써 냉각수의 출구 온도와 외기 온도를 동시에 고려하여 정확하게 모터의 회전수를 변경시키는 것이 불가능하였다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 그 목적은 냉각수 출구온도와 외기 습구 온도를 고려하여 냉각탑의 최적의 능동 제어를 실시함으로써 소비동력을 최소화하여 운전비용을 크게 절감할 수 있도록 개선된 능동 제어를 적용한 냉각탑 제어방법을 제공하는데 있다.
그리고 본 발명은 다른 목적으로서 냉각탑의 최적의 능동 제어를 실시하는 과정에서 냉각탑 모터의 과도한 회전수 변경을 방지함으로써 냉각탑 모터의 수명을 연장시키고, 그에 따른 냉각탑 정비 비용의 절감을 이룰 수 있도록 개선된 능동 제어를 적용한 냉각탑 제어방법을 제공하는데 있다.
또한 본 발명은 또 다른 목적으로서, 냉각수 출구온도와 외기 습구 온도를 고려하여 모터의 회전수를 변경하는 경우, 인버터를 제어하여 모터 회전수를 무단으로 변경함으로써 냉각수의 출구 온도와 외기 온도에 적합한 최적의 모터의 회전수 제어가 가능한 능동 제어를 적용한 냉각탑 제어방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 공기조화설비, 냉동 및 냉장설비에 사용되는 냉각탑의 운전 제어방법에 있어서,
냉각수 출구 온도와 외기 습구 온도를 측정하는 단계;
상기 냉각수 출구 온도를 설계 냉각수 온도에 비교하는 단계; 및
상기 냉각수 출구 온도가 설계 냉각수 온도와 다르면, 상기 외기 습구 온도를 기준으로 송풍기 회전수 또는 냉각수 펌프 회전수를 조절하는 단계;를 포함하고, 상기 냉각수 출구 온도가 설계 냉각수 온도보다 낮으면, 상기 송풍기 회전수를 감소시키고, 상기 냉각수 출구 온도가 설계 냉각수 온도보다 높으면, 상기 송풍기 회전수를 증가시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 능동 제어를 적용한 냉각탑 제어방법을 제공한다.
그리고 본 발명은 바람직하게는 상기 송풍기 회전수 또는 냉각수 펌프 회전수를 조절하는 단계는 상기 냉각수 출구 온도가 설계 냉각수 온도보다 낮으면, 상기 냉각수 펌프 회전수를 감소시키고, 상기 냉각수 출구 온도가 설계 냉각수 온도보다 높으면, 상기 냉각수 펌프 회전수를 증가시키도록 제어하는 것임을 특징으로 하는 능동 제어를 적용한 냉각탑 제어방법을 제공한다.
또한 본 발명은 바람직하게는 상기 송풍기 회전수 또는 냉각수 펌프 회전수를 조절하는 단계는 상기 냉각수 출구 온도가 설계 냉각수 온도보다 낮으면, 상기 송풍기 회전수를 감소시키고, 동시에 상기 냉각수 펌프 회전수를 감소시키며, 상기 냉각수 출구 온도가 설계 냉각수 온도보다 높으면, 상기 송풍기 회전수를 증가시키고, 동시에 상기 냉각수 펌프 회전수를 증가시키도록 제어하는 것임을 특징으로 하 는 능동 제어를 적용한 냉각탑 제어방법을 제공한다.
그리고 본 발명은 바람직하게는 상기 송풍기 회전수 또는 냉각수 펌프 회전수를 조절하는 단계의 다음에는, 운전 종료를 판정하는 단계;와 상기 냉각수 출구 온도와 외기 습구 온도를 측정하는 단계로 복귀하는 과정에 소정의 지연시간을 두는 단계;를 추가 포함하는 것임을 특징으로 하는 능동 제어를 적용한 냉각탑 제어방법을 제공한다.
또한 본 발명은 바람직하게는 상기 지연 시간은 3분이고, 내장된 타이머에 의해서 조절가능한 것임을 특징으로 하는 능동 제어를 적용한 냉각탑 제어방법을 제공한다.
그리고 본 발명은 바람직하게는 상기 냉각수 출구 온도를 설계 냉각수 온도에 비교하는 단계는 상기 냉각수 출구 온도가 설계 냉각수 온도의 -0.5℃ ~ +0.5℃ 범위 이내이면 상기 송풍기 회전수를 그대로 유지시키는 것임을 특징으로 하는 능동 제어를 적용한 냉각탑 제어방법을 제공한다.
또한 본 발명은 바람직하게는 상기 외기 습구 온도는 27℃를 기준으로 하여 측정값이 3℃ 낮을 경우에는 송풍기 동력을 23% 감소시키고, 측정값이 7℃ 낮을 경우에는 송풍기 동력을 37% 감소시키며, 측정값이 12℃ 낮을 경우에는 송풍기 동력 을 46% 감소시키고, 측정값이 17℃ 낮을 경우에는 송풍기 동력을 51% 감소시키고, 측정값이 22℃ 낮을 경우에는 송풍기 동력을 54% 감소시키는 것임을 특징으로 하는 능동 제어를 적용한 냉각탑 제어방법을 제공한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 공기조화설비, 냉동 및 냉장설비에 사용되는 냉각탑의 운전 제어방법에 있어서,
냉각수 출구 온도와 외기 습구 온도를 측정하는 단계;
상기 냉각수 출구 온도를 설계 냉각수 온도에 비교하는 단계; 및
상기 냉각수 출구 온도가 설계 냉각수 온도와 다르면, 상기 외기 습구 온도를 기준으로 인버터 회전수를 조절하는 단계;를 포함하고, 상기 냉각수 출구 온도가 설계 냉각수 온도보다 낮으면, 상기 인버터 회전수를 감소시키고, 상기 냉각수 출구 온도가 설계 냉각수 온도보다 높으면, 상기 인버터 회전수를 증가시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 능동 제어를 적용한 냉각탑 제어방법을 제공한다.
그리고 본 발명은 바람직하게는 상기 인버터 회전수제어는 무단으로 송풍기 회전수 또는 냉각수 펌프 회전수를 변경하는 것임을 특징으로 하는 능동 제어를 적용한 냉각탑 제어방법을 제공한다.
본 발명에 의하면 냉각수 출구온도와 외기 습구 온도를 고려하여 냉각탑의 최적의 능동 제어를 실시함으로써 냉각탑의 효율적인 사용을 통하여 소비동력을 최소화하고 그에 따른 운전비용을 크게 절감할 수 있도록 개선된 효과가 얻어진다.
그리고 본 발명에 의하면 냉각탑의 최적의 능동 제어를 실시하는 과정에서 냉각탑 모터의 과도한 회전수 변경을 방지함으로써 안정적으로 냉각탑을 가동시킬 수 있으며, 그에 따라서 냉각탑 모터의 수명을 연장시키고, 냉각탑 정비 비용의 절감을 이룰 수 있도록 개선된 효과가 얻어진다.
뿐만 아니라 본 발명에 의하면 송풍기 모터와 냉각수 펌프의 용량제어를 통하여 회전수를 최적으로 동작시키기 때문에 모터의 과도한 회전에 의한 소음 발생을 효과적으로 억제하고, 과도한 소음으로부터 주위 환경을 보호할 수 있는 부가적인 효과도 얻어지는 것이다.
그리고 본 발명은 냉각수 출구온도와 외기 습구 온도를 고려하여 냉각탑의 인버터 회전수를 제어함으로써, 회전수를 무단으로 제어하여 냉각수의 출구 온도와 외기 온도를 동시에 고려한 정확한 모터의 회전수 제어가 가능하도록 함으로써 냉각탑의 최적의 능동 제어를 실시하는 효과가 얻어진다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기 로 한다.
본 발명에 따른 능동 제어를 적용한 냉각탑 제어방법(1)은 공기조화설비, 냉동 및 냉장설비에서 고온의 냉각수 온도를 낮추는 데에 사용되는 냉각탑의 최적 운전 제어방법이다.
본 발명에 따른 능동 제어를 적용한 냉각탑 제어방법(1)은 냉각탑을 사전에 정해진 프로그램에 의해서 자동 제어하는 PLC(Programmable Logic Controller)와 같은 냉각탑 제어 부(미 도시)에서 이루어지게 되며, 상기 냉각탑 제어 부는 데이터 기억부, 연산부, 데이터 처리부등을 내장하는 소형 컴퓨터와 같은 것으로서, 내장된 제어 프로그램에 의해서 소정의 제어 방법(패턴)을 실행하고, 송풍기 모터의 회전수 또는 냉각수 펌프의 회전수 등을 자동 제어하는 인버터(Inverter) 등에 전기적으로 연결되어 이들을 자동 제어하는 것이다.
상기 인버터는 송풍기 모터 또는 냉각수 펌프의 회전수를 무단으로 변경할 수 있는 것으로서, 원하는 송풍기 모터 또는 냉각수 펌프의 회전수를 정확하게 얻을 수 있는 장점이 있다.
또한 상기 냉각탑 제어 부는 냉각탑의 여러 부분에 배치된 온도계, 예를 들면 냉각수의 입,출구 배관 온도계, 대기 온도 측정 온도계, 송풍기 공기 출구 온도계 등과 같은 여러 부분의 온도계로부터 각종 온도 데이터를 전달받고, 이를 냉각탑 제어 프로그램에 반영하여 그 출력 값을 이용하여 냉각탑을 자동 제어한다.
이와 같은 냉각탑 제어 부는 통상적인 공기조화설비, 냉동 및 냉장설비에서 사용되는 냉각탑에 적용되는 통상적인 하드웨어(hardware)이므로 이에 대한 보다 상세한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명에 따른 능동 제어를 적용한 냉각탑 제어방법(1)은 도 2에 도시된 바와 같이, 냉각수 출구 온도와 외기 습구 온도를 측정하는 단계(10)를 갖는다. 이와 같은 냉각수 출구 온도와 외기 습구 온도는 각각 온도계에 의해서 측정되고, 그 검출 신호를 냉각탑 제어 부로 송신한다.
그리고 본 발명은 상기 냉각수 출구 온도를 설계 냉각수 온도에 비교하는 단계(20)를 포함하는데, 이는 상기 냉각탑 제어 부에 내장된 제어프로그램에서 사전에 이미 설정된 설계 냉각수 온도와 상기 온도계로부터 제공된 측정 냉각수 출구 온도를 비교하게 된다.
또한 상기와 같이 측정된 냉각수 출구 온도와 설정된 설계 냉각수 온도를 비교한 결과, 상기 냉각수 출구 온도가 설계 냉각수 온도와 다르면, 상기 외기 습구 온도를 기준으로 송풍기 회전수 또는 냉각수 펌프 회전수를 조절하는 단계(30)가 이루어진다.
이와 같은 송풍기 회전수 또는 냉각수 펌프 회전수를 조절하는 단계(30)의 경우, 본 발명은 단계(32)에서와 같이 상기 냉각수 출구 온도가 설계 냉각수 온도 보다 낮으면, 단계(34)에서와 같이 상기 송풍기 회전수를 감소시키고, 단계(42)에서와 같이 상기 냉각수 출구 온도가 설계 냉각수 온도보다 높으면, 단계(44)에서와 같이 상기 송풍기 회전수를 증가시키도록 제어하게 된다.
한편 본 발명은 상기 송풍기 회전수 또는 냉각수 펌프 회전수를 조절하는 단계(30)에서 상기 단계(32)에서와 같이 냉각수 출구 온도가 설계 냉각수 온도보다 낮으면, 상기 단계(34)에서 송풍기 회전수를 조절하는 대신에, 상기 냉각수 펌프 회전수를 감소시키고, 상기 단계(42)에서와 같이 냉각수 출구 온도가 설계 냉각수 온도보다 높으면, 상기 단계(44)에서 냉각수 펌프 회전수를 증가시키도록 제어할 수도 있다.
뿐만 아니라 상기 송풍기 회전수 또는 냉각수 펌프 회전수를 조절하는 단계(30)는 상기 단계(32)에서와 같이 냉각수 출구 온도가 설계 냉각수 온도보다 낮으면, 상기 단계(34)에서 송풍기 회전수를 감소시키고, 동시에 상기 냉각수 펌프 회전수를 감소시키며, 상기 단계(42)에서와 같이 냉각수 출구 온도가 설계 냉각수 온도보다 높으면, 상기 단계(44)에서 송풍기 회전수를 증가시키고, 동시에 상기 냉각수 펌프 회전수를 증가시키도록 제어할 수도 있다.
이와 같이 상기 송풍기 회전수와 상기 냉각수 펌프 회전수를 동시에 제어하면, 보다 신속하게 상기 냉각수 출구 온도를 설계 냉각수 온도에 일치시킬 수 있다.
한편 본 발명은 상기와 같이 냉각수 출구 온도에 기초하여 송풍기 회전수 또는 냉각수 펌프 회전수를 변경하는 과정에서 단계(50)에서와 같이 상기 냉각수 출구 온도가 설계 냉각수 온도에 대략 일치하는 범위, 예를 들면 설계 냉각수 온도의 -0.5℃ ~ +0.5℃ 범위 이내이면, 단계(52)에서와 같이 상기 송풍기 회전수 또는 냉각수 펌프 회전수를 그대로 유지시킨다.
이와 같은 경우는 현재의 송풍기 회전수 또는 냉각수 펌프 회전수가 설계 냉각수 온도에 현재의 냉각수 출구 온도가 일치하는 범위이므로 현재 최적의 운전상태가 이루어지는 것으로 냉각탑 제어 부의 프로그램은 판정하는 것이다.
또한 본 발명은 상기 송풍기 회전수 또는 냉각수 펌프 회전수를 조절하는 단계(30)는 상기 외기 습구 온도를 기준으로 송풍기 회전수를 조절하는 경우, 바람직하게는 상기 외기 습구 온도는 27℃를 설정기준으로 한다.
즉 냉각탑 외부의 온도계로부터 측정된 외기 습구 온도가 상기 설정된 27℃의 외기 습구 온도보다 3℃ 낮을 경우에는 송풍기 동력을 23% 감소시키고, 측정값이 7℃ 낮을 경우에는 송풍기 동력을 37% 감소시키며, 측정값이 12℃ 낮을 경우에는 송풍기 동력을 46% 감소시키고, 측정값이 17℃ 낮을 경우에는 송풍기 동력을 51% 감소시키고, 측정값이 22℃ 낮을 경우에는 송풍기 동력을 54% 감소시키는 것이다. 이와 같은 비율로 송풍기 동력을 조절하게 되면, 이는 인버터를 통하여 비례적으로 송풍기 모터의 회전수가 정확하게 조절되며, 결과적으로 송풍기 모터의 가동 에 필요한 전력비용과 운전비용을 조절할 수 있게 된다.
이와 같이 측정된 외기 습구 온도를 기준으로 송풍기 회전수를 조절하는 도표가 도 3에 일례로써 도시되어 있다.
도 3에 도시된 도표는 본 발명에 따른 능동 제어를 적용한 냉각탑 제어방법(1)을 구현하기 위하여 다수의 실험을 반복하여 얻어진 것으로서, 냉각탑 제어 부의 데이터 기억부에 저장되며, 제어 프로그램에서는 냉각탑 외부의 온도계로부터 제공된 측정 외기 습구 온도와, 제어 프로그램에 설정된 27℃의 외기 습구 온도를 대비하고, 데이터 기억부의 도표로부터 상기 외기 습구 온도 차이에 따라서 송풍기 동력을 감소시키는 비율을 찾고, 그 비율에 따라서 인버터(inverter)를 통하여 송풍기 동력을 조절한다.
그리고 이와 같은 도표는 본 발명에 따른 능동 제어를 적용한 냉각탑 제어방법(1)의 단지 일례를 도시한 것으로서, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며, 냉각탑의 설치 조건에 따라서 외기 온도를 고려하여 송풍기 동력을 변경시키는 비율은 다소 다르게 조정될 수 있는 것이다.
또한 본 발명은 상기 외기 습구 온도를 기준으로 송풍기 회전수 또는 냉각수 펌프 회전수를 조절하는 단계(30)의 다음에는, 운전 종료를 판정하는 단계(60)와, 상기 냉각수 출구 온도와 외기 습구 온도를 측정하는 단계(10)로 복귀하는 과정에 소정의 지연시간을 두는 단계(70)를 추가 포함한다.
즉 상기 냉각수 출구 온도가 상기 설계 냉각수 온도와는 달라서 송풍기 회전수 또는 냉각수 펌프 회전수를 조절한 다음, 다시 냉각수 출구 온도와 외기 습구 온도를 측정하고자 하는 경우, 이와 같은 측정은 소정의 지연시간을 갖고서 이루어진다.
상기에서 바람직한 지연 시간은 3분이고, 내장된 타이머(미 도시)에 의해서 조절가능한 것이다.
이와 같이 지연 시간을 갖게 되면 냉각수 출구 온도와 외기 습구 온도를 측정하고, 송풍기 회전수 또는 냉각수 펌프 회전수를 변경하는 과정에서 냉각탑 모터의 과도한 회전수 변경을 방지함으로써 안정적으로 냉각탑을 가동시킬 수 있으며, 그에 따라서 냉각탑 모터의 수명을 연장시키고, 냉각탑 정비 비용의 절감을 이룰 수 있다.
상기에서 지연 시간이 3분 이내이면 송풍기 회전수 또는 냉각수 펌프 회전수를 빈번하게 변경하게 되며, 3분 이상이면 송풍기 회전수 또는 냉각수 펌프 회전수를 너무 늦게 변경하게 되어 냉각탑의 효율적인 운영이 어렵다. 그렇지만 이와 같은 3분에 해당하는 지연시간은 사용자가 내장된 타이머에 의해서 조절가능한 것이고, 이는 냉각탑의 설치 조건에 따라서 임의로 3분보다 적게 또는 길게 선정하여 제어 가능한 것이다.
한편 본 발명은 상기에서 냉각수 출구 온도와 외기 습구 온도를 측정하고, 이와 같은 냉각수 출구 온도가 설계 냉각수 온도와 다르면, 상기 외기 습구 온도를 기준으로 송풍기 회전수 또는 냉각수 펌프 회전수를 조절하는 것에 관련하여 설명되었지만 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니다.
본 발명은 외기 습구 온도에 기초하여 현재의 냉각탑 성능을 판정하고, 설계된 냉각탑 성능과의 비교를 통하여 인버터를 통하여 송풍기 회전수 또는 냉각수 펌프 회전수를 조절할 수도 있다.
예를 들면, 외부로부터의 측정값을 냉각탑 입구 온도, 냉각탑 출구 온도, 공기 풍량, 외기 습구 온도, 공기 출구 온도, 송풍기 모터의 전력 소모량 등의 데이터를 검출하고, 이들을 이용하여 현재의 냉각탑 성능을 계산하고, 얻어진 냉각탑 성능을 사전에 얻어진 냉각탑 성능과 비교한 다음, 그 성능 차이에 해당하는 차이를 보상하도록 인버터를 통하여 무단 제어로서 송풍기 회전수 또는 냉각수 펌프 회전수를 조절할 수도 있다.
이와 같은 경우, 현재 계산된 냉각탑 성능이 설계 냉각탑 성능에 비하여 95% ~ 110% 범위 이내이면, 상기 송풍기 회전수 또는 냉각수 펌프 회전수를 그대로 유지하고, 그 범위를 벗어나면 송풍기 회전수 또는 냉각수 펌프 회전수를 조정한다.
따라서 이와 같은 송풍기 회전수 또는 냉각수 펌프 회전수의 조정을 통하여 최적으로 송풍기 회전수 또는 냉각수 펌프 회전수를 유지할 수 있는 것이다.
상기와 같이 본 발명은 냉각수 출구온도와 외기 습구 온도를 고려하여 냉각탑의 최적의 능동 제어를 실시함으로써 냉각탑의 효율적인 사용을 통하여 송풍기 모터 또는 냉각수 펌프의 소비동력을 최소화하고 그에 따른 운전비용을 크게 절감할 수 있다. 특히 동절기에는 외기 온도가 낮아 냉각탑의 송풍기 모터 회전수를 50% 이하로 운전하여도 충분히 냉각탑 설계용량에 해당하는 냉각능력을 갖는다.
또한 본 발명은 송풍기 모터 또는 냉각수 펌프의 회전수를 제어하는 과정에서 냉각탑 모터의 과도한 회전수 변경을 방지함으로써 안정적으로 냉각탑을 가동시킬 수 있고, 그에 따라서 냉각탑 모터의 수명을 연장시키며, 냉각탑 정비 비용의 절감을 이룰 수 있는 것이다.
뿐만 아니라 본 발명은 인버터의 무단 제어를 통하여 송풍기 모터와 냉각수 펌프의 회전수를 최적으로 작동시키기 때문에 모터의 과도한 회전에 의한 소음 발생을 효과적으로 억제하고, 과도한 소음으로부터 주위 환경을 보호할 수 있는 것이다.
그리고 본 발명은 냉각수 출구온도와 외기 습구 온도를 고려하여 냉각탑의 인버터 회전수를 무단으로 제어하기 때문에 냉각수의 출구 온도와 외기 온도를 동시에 고려한 정확한 모터의 회전수 제어가 가능하여 냉각탑의 최적의 능동 제어를 얻을 수 있는 것이다.
본 발명은 상기에서 도면을 참조하여 특정 실시 예에 관련하여 상세히 설명하였지만 본 발명은 이와 같은 특정 구조에 한정되는 것은 아니다. 당 업계의 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술 사상 및 권리범위를 벗어나지 않고서도 본 발명의 실시 예를 다양하게 수정 또는 변경시킬 수 있을 것이다. 그렇지만 그와 같은 단순한 실시 예의 수정 또는 설계변형 구조들은 모두 명백하게 본 발명의 권리범위 내에 속하게 됨을 미리 밝혀 두고자 한다.
도 1은 일반적인 공기조화설비, 냉동 및 냉장설비에 사용되는 냉각탑을 도시한 단면도;
도 2는 본 발명에 따른 능동 제어를 적용한 냉각탑 제어방법을 순서에 따라서 단계적으로 도시한 플로우 챠트;
도 3은 본 발명에 따른 능동 제어를 적용한 냉각탑 제어방법에 의해서 송풍기 모터가 제어되는 경우, 외기 습구 온도를 기준으로 송풍기 회전수를 조절하기 위해 사용되는 도표이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
1.... 본 발명에 따른 능동 제어를 적용한 냉각탑 제어방법
10... 냉각수 출구 온도와 외기 습구 온도를 측정하는 단계
20... 냉각수 출구 온도를 설계 냉각수 온도에 비교하는 단계
30... 송풍기 회전수 또는 냉각수 펌프 회전수를 조절하는 단계
32... 냉각수 출구 온도가 설계 냉각수 온도보다 낮은 단계
34... 송풍기 회전수를 감소시키는 단계
42... 냉각수 출구 온도가 설계 냉각수 온도보다 높은 단계
44... 송풍기 회전수를 증가시키는 단계
50... 냉각수 출구 온도가 설계 냉각수 온도에 대략 일치하는 단계
52... 송풍기 회전수 또는 냉각수 펌프 회전수를 그대로 유지하는 단계
60... 운전 종료를 판정하는 단계
70... 지연시간을 두는 단계
100.. 냉각탑 110... 열교환부
115.. 케이싱 120.... 송풍기
125.. 송풍기 모터 130.... 살수부
140.. 냉각수 펌프 142.... 냉각수 유입관
144.. 보충수 급수관 145... 오버 플로우 관
147.. 배수관 180... 냉각탑 제어 부

Claims (9)

  1. 공기조화설비, 냉동 및 냉장설비에 사용되는 냉각탑의 운전 제어방법에 있어서,
    냉각수 출구 온도와 외기 습구 온도를 측정하는 단계;
    상기 냉각수 출구 온도를 설계 냉각수 온도에 비교하는 단계;
    상기 냉각수 출구 온도가 설계 냉각수 온도와 다르면, 상기 측정된 외기 습구 온도에 따라 송풍기 회전수 또는 냉각수 펌프 회전수를 조절하는 단계;
    운전 종료를 판정하는 단계; 및
    상기 냉각수 출구 온도와 외기 습구 온도를 측정하는 단계로 복귀하는 과정에 지연시간을 두는 단계;를 포함하고,
    상기 냉각수 출구 온도가 설계 냉각수 온도보다 낮으면, 상기 송풍기 회전수를 감소시키고, 상기 냉각수 출구 온도가 설계 냉각수 온도보다 높으면, 상기 송풍기 회전수를 증가시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 능동 제어를 적용한 냉각탑 제어방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 송풍기 회전수 또는 냉각수 펌프 회전수를 조절하는 단계는 상기 냉각수 출구 온도가 설계 냉각수 온도보다 낮으면, 상기 냉각수 펌프 회전수를 감소시키고, 상기 냉각수 출구 온도가 설계 냉각수 온도보다 높으면, 상기 냉각수 펌프 회전수를 증가시키도록 제어하는 것임을 특징으로 하는 능동 제어를 적용한 냉각탑 제어방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 송풍기 회전수 또는 냉각수 펌프 회전수를 조절하는 단계는 상기 냉각수 출구 온도가 설계 냉각수 온도보다 낮으면, 상기 송풍기 회전수를 감소시키고, 동시에 상기 냉각수 펌프 회전수를 감소시키며, 상기 냉각수 출구 온도가 설계 냉각수 온도보다 높으면, 상기 송풍기 회전수를 증가시키고, 동시에 상기 냉각수 펌프 회전수를 증가시키도록 제어하는 것임을 특징으로 하는 능동 제어를 적용한 냉각탑 제어방법.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 지연 시간은 3분이고, 내장된 타이머에 의해서 조절가능한 것임을 특징으로 하는 능동 제어를 적용한 냉각탑 제어방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 냉각수 출구 온도를 설계 냉각수 온도에 비교하는 단계는 상기 냉각수 출구 온도가 설계 냉각수 온도의 -0.5℃ ~ +0.5℃ 범위 이내이면 상기 송풍기 회전수를 그대로 유지시키는 것임을 특징으로 하는 능동 제어를 적용한 냉각탑 제어방법.
  7. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 외기 습구 온도는 27℃를 기준으로 하여 측정값이 3℃ 낮을 경우에는 송풍기 동력을 23% 감소시키고, 측정값이 7℃ 낮을 경우에는 송풍기 동력을 37% 감소시키며, 측정값이 12℃ 낮을 경우에는 송풍기 동력을 46% 감소시키고, 측정값이 17℃ 낮을 경우에는 송풍기 동력을 51% 감소시키고, 측정값이 22℃ 낮을 경우에는 송풍기 동력을 54% 감소시키는 것임을 특징으로 하는 능동 제어를 적용한 냉각탑 제어방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101021816B1 (ko) 2010-09-27 2011-03-17 주식회사 수성이엔지 가변 비산방지장치가 설치된 냉각탑 집합체의 냉각부하 조절방법
KR101250560B1 (ko) 2012-07-13 2013-04-03 주식회사 성지공조기술 냉각탑 제어방법
CN108361895A (zh) * 2018-05-11 2018-08-03 青岛联盛创能源科技有限公司 一种采用ec风机的智能冷却水塔
KR101883368B1 (ko) * 2018-03-02 2018-08-27 주식회사 성지공조기술 냉동기 시스템 운전비 절감을 위한 냉방시스템 제어방법
US10094583B2 (en) 2013-11-26 2018-10-09 Hanwha Techwin Co., Ltd. Central cooling system and controlling method for the same
CN109900131A (zh) * 2019-04-17 2019-06-18 山西宏明空调科技有限公司 一种不停机检修动力逆流式冷却塔
CN110514026A (zh) * 2019-07-23 2019-11-29 江苏天晟节能科技有限公司 模块化工业冷却塔控制系统及其工作方法
KR20200037913A (ko) 2018-10-02 2020-04-10 주식회사 경인기계 냉각탑 및 그 제어 방법
KR102144674B1 (ko) 2020-01-15 2020-08-14 주식회사 나라컨트롤 실시간 성능분석 반응형 냉각탑 제어방법
KR102250065B1 (ko) 2020-05-14 2021-05-10 (주)와이엠테크 냉각탑 운전제어 시스템, 및 이를 포함하는 냉각탑

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR890014029U (ko) * 1987-12-31 1989-08-10 주식회사 에스드 냉각탑의 제어장치
JPH05340690A (ja) * 1992-06-05 1993-12-21 Yazaki Corp 冷却塔及びその冷却能力制御方法
JPH07218184A (ja) * 1994-02-01 1995-08-18 Hitachi Metals Ltd 冷却塔及びその制御方法
JP2518299B2 (ja) 1987-09-03 1996-07-24 株式会社明電舎 冷却塔ファンの運転制御装置
JPH10267590A (ja) 1997-03-25 1998-10-09 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 冷水塔の冷却ファン液圧駆動制御装置
KR20030052555A (ko) * 2001-12-21 2003-06-27 주식회사 포스코 회전형 냉각탑

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2518299B2 (ja) 1987-09-03 1996-07-24 株式会社明電舎 冷却塔ファンの運転制御装置
KR890014029U (ko) * 1987-12-31 1989-08-10 주식회사 에스드 냉각탑의 제어장치
JPH05340690A (ja) * 1992-06-05 1993-12-21 Yazaki Corp 冷却塔及びその冷却能力制御方法
JPH07218184A (ja) * 1994-02-01 1995-08-18 Hitachi Metals Ltd 冷却塔及びその制御方法
JPH10267590A (ja) 1997-03-25 1998-10-09 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 冷水塔の冷却ファン液圧駆動制御装置
KR20030052555A (ko) * 2001-12-21 2003-06-27 주식회사 포스코 회전형 냉각탑

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101021816B1 (ko) 2010-09-27 2011-03-17 주식회사 수성이엔지 가변 비산방지장치가 설치된 냉각탑 집합체의 냉각부하 조절방법
KR101250560B1 (ko) 2012-07-13 2013-04-03 주식회사 성지공조기술 냉각탑 제어방법
US10094583B2 (en) 2013-11-26 2018-10-09 Hanwha Techwin Co., Ltd. Central cooling system and controlling method for the same
KR101883368B1 (ko) * 2018-03-02 2018-08-27 주식회사 성지공조기술 냉동기 시스템 운전비 절감을 위한 냉방시스템 제어방법
CN108361895A (zh) * 2018-05-11 2018-08-03 青岛联盛创能源科技有限公司 一种采用ec风机的智能冷却水塔
KR20200037913A (ko) 2018-10-02 2020-04-10 주식회사 경인기계 냉각탑 및 그 제어 방법
KR102141489B1 (ko) * 2018-10-02 2020-08-05 주식회사 경인기계 냉각탑 및 그 제어 방법
CN109900131A (zh) * 2019-04-17 2019-06-18 山西宏明空调科技有限公司 一种不停机检修动力逆流式冷却塔
CN110514026A (zh) * 2019-07-23 2019-11-29 江苏天晟节能科技有限公司 模块化工业冷却塔控制系统及其工作方法
KR102144674B1 (ko) 2020-01-15 2020-08-14 주식회사 나라컨트롤 실시간 성능분석 반응형 냉각탑 제어방법
KR102250065B1 (ko) 2020-05-14 2021-05-10 (주)와이엠테크 냉각탑 운전제어 시스템, 및 이를 포함하는 냉각탑

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