KR100942910B1 - 단위사업 저수장의 유입밸브 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 수도시설 착수정, 흡수정, 조절지 및 배수지 등의 단위사업 저수장에 유입되는 물량을 조절하는 유입밸브를 저수장의 수위 또는 유량에 따라 스텝 단위로 제어하여 저수장의 수위를 적정 수위로 유지할 수 있도록 하는 단위사업 저수장의 유입밸브 제어 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 단위사업 저수장의 유입밸브 제어 방법은 상기 단위시설 저수장의 수위 또는 유량을 실시간으로 측정하여 수위나 유량의 순시 변화값을 파악하는 단계와; 상기 단위시설 저수장의 순시 변화값이 운전범위로 기 설정된 유입밸브 상한 조작신호 기준값을 초과하거나 하한 조작신호 기준값 이하로 떨어지는지를 비교하여 운전범위 이탈을 파악하는 단계와; 상기 순시 변화값이 유입밸브 상한 조작신호 기준값을 초과하는 경우 유입밸브의 개도를 조작범위로 기 설정된 밸브개도 하한값 이상에서 감소시키고, 유입밸브 하한 조작신호 기준값 이하로 떨어지는 경우 밸브개도 상한값 이하에서 유입밸브의 개도를 증가시키는 유입밸브 조절단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

유입밸브, 제어, 착수정, 흡수정, 조절지, 배수지, 유량, 수위

Description

단위사업 저수장의 유입밸브 제어 방법 {Method for controlling valve of water reservoir}

본 발명은 단위사업 저수장의 유입밸브 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수도시설 착수정, 흡수정, 조절지 및 배수지 등의 단위사업 저수장에 유입되는 물량을 조절하는 유입밸브를 저수장의 수위 또는 유량에 따라 스텝 단위로 제어하여 저수장의 수위를 적정 수위로 유지할 수 있도록 하는 단위사업 저수장의 유입밸브 제어 방법에 관한 것이다.

수도시설의 각 단위사업장은 외부로부터 공급되는 물을 저수장에 저장한 후 외부로 유출하게 된다.

도 1은 이러한 수도시설의 유량 공급 흐름도를 나타낸 것이다.

통상 수용가에 물을 공급하기 위한 수도시설은 원수를 취수하는 취수장(1), 정수처리를 통한 수돗물을 생산하는 정수장(2), 고지대로 용수를 공급하기 위한 가압펌프장(3), 수용가에 용수를 공급하기 위한 배수지(4) 등으로 구성되어 있다.

상기 정수장(2)에서는 착수정이, 가압펌프장(3)에는 흡수정 및 조절지가 용수를 일시 저장하는 역할을 수행하게 되는데, 이러한 수도시설의 각 단위사업장에는 유입밸브(7)가 설치되어 있다.

상기 배수지(4)의 유입밸브(7)는 배수지(4)의 배수량을 고려하여 유입유량을 결정운전하고, 가압펌프장(3)의 흡수정 및 조절지 유입밸브(7)는 가압펌프장(3) 공급량을 고려하여 유입유량을 결정운전하며, 정수장(2)의 착수정 유입밸브(7)는 정수지 수위 및 수용가 공급량을 고려하여 유입유량을 결정하여 운전하게 된다.

이러한 착수정, 흡수정, 조절지 및 배수지(이하, 저수장으로 총칭한다)의 유입밸브(7)는 SCADA(Supervisory Control And Data Acquisiton)(6), PLC(Programmable Logic Controller), TM(Telemeter and Telecontrol) 등의 현장제어반에 의해 감시 및 제어되는데, 이 계측제어설비 현장제어반에는 저수장 유입밸브(7)를 제어하는 MMI(Man Machine Interface) 프로그램 등의 유입밸브 제어 시스템이 구비된다.

상기 유입밸브(7)는 접점제어(Digital Control)와 개도제어(Analog control)가 가능한 전동 엑츄에이터에 의해 개폐되는데, 이 전동 엑츄에이터는 상기 현장제어반에 의해 모드가 선택되어 운전된다.

상기 유입밸브(7)는 착수정, 흡수정, 조절지 및 배수지 등의 저수장 수위가 운영 상한이 되면 닫히고 운영 하한이 되면 열리는 동작이 이루어지도록 자동운전 조건이 설정되어 운전되고 있으며, 저수장의 유출유량에 대비하여 유입유량을 결정하도록 유량 피드백 제어가 이루어지고 있다.

하지만, 이러한 종래의 유입밸브 제어 방법은 유입밸브의 기계적인 특성으로 인하여 임의 한계 이하의 개도에서는 관로상에 작용하는 압력상승으로 인하여 밸브 전동 엑츄에이터에 과부하가 발생하고 이에 따라 토오크 알람이 발생하는 문제점이 있었다.

또한, 저수장의 물량확보를 위한 유입유량 결정인자 설정값이 유출 유량값을 기준으로 유량 자동운전조건이 설정되는 경우 시간 경과에 따라 유입물량과 유출물량의 차이에 의해 저수장의 수위가 상승하거나 하강하여 운영에 지장을 초래하는 경우가 발생하였다.

뿐만 아니라, 유출유량을 기준으로 피드백 유입유량을 자동제어하는 경우 미세한 유출유량변동에 대응하기 위하여 유입밸브의 동작이 2∼3％의 작은 범위 내에서 지속적으로 발생함에 따라 밸브 전동 엑츄에이터에 기계적인 손상이 발생하여 밸브의 수명이 단축되는 현상이 발생하였다.

한편, 저수장의 수위 순시값을 자동제어조건으로 사용하여 수위 하한시 유입밸브를 완전 개방하고, 수위 상한시 유입밸브를 완전 폐쇄하는 종래 유입밸브의 자동제어 방법은 유입물량의 급격한 변동에 따른 기계적인 손상 및 관로상에 수충격이 발생되는 문제점이 있었으며, 저수장의 유입밸브 자동운전 기준값을 현재 유량이나 수위의 순시값을 사용하여 임의시간대 유입물량을 설정할 수 없었다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 저수장 유입밸브를 스텝 단위로 제어하여 유입밸브의 급격한 밸브조작을 방지할 수 있도록 하며, 목표유량이나 목표수위 및 밸브 조작개도를 설정할 수 있도록 함으로써 유입밸브의 기계적인 손상을 방지할 수 있도록 하는 단위사업 저수장의 유입밸브 제어 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 24시간 시간대별 유입유량 목표량을 설정하여 사용할 수 있는 조견표 방식을 적용하여 시대간대별 유입유량을 자동으로 선택하여 유입밸브의 제어가 이루어질 수 있도록 하며, 저수장의 특성에 따라 유입밸브 동작 기준을 설정할 수 있도록 하는 단위사업 저수장의 유입밸브 제어 방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 단위사업 저수장의 유입밸브 제어 방법은 수도시설의 착수정, 흡수정, 조절지 및 배수지 등의 단위시설 저수장에 유입되는 물량을 조절하는 유입밸브를 제어하기 위한 방법에 있어서, 상기 단위시설 저수장의 수위 또는 유량을 실시간으로 측정하여 수위나 유량의 순시 변화값을 파악하는 단계와; 상기 단위시설 저수장의 순시 변화값이 운전범위로 기 설정된 유입밸브 상한 조작신호 기준값을 초과하거나 하한 조작신호 기준값 이하로 떨어지는 지를 비교하여 운전범위 이탈을 파악하는 단계와; 상기 순시 변화값이 유입밸브 상한 조작신호 기준값을 초과하는 경우 유입밸브의 개도를 조작범위로 기 설정된 밸브개도 하한값 이상에서 감소시키고, 유입밸브 하한 조작신호 기준값 이하로 떨어지는 경우 밸브개도 상한값 이하에서 유입밸브의 개도를 증가시키는 유입밸브 조절단계;를 포함하여 이루어진다.

상기 순시 변화값이 유입밸브 상한 조작신호 기준값을 초과하거나 하한 조작신호 기준값 이하로 떨어져 운전범위를 이탈하는 경우, 이탈지속시간을 측정하여 이탈지속시간이 기 설정된 이탈지속 기준시간을 초과하는 경우 유입밸브의 개도가 조절된다.

상기 유입밸브 개도는 기 설정된 1회 밸브개도 스텝 간격으로 증가되거나 감소되는데, 상기 유입밸브의 개도가 1회 증가되거나 감소되는 경우 기 설정된 밸브 연속조작 방지시간 동안 대기 상태를 유지한 후, 밸브 연속조작 방지시간이 경과되면 순시 변화값이 운전범위를 이탈하는지를 반복 확인하여 동작된다.

또한, 상기 순시 변화값이 운전범위를 이탈한 후 기 설정된 상한 알람 기준값을 초과하거나 하한 알람 기준값 이하로 떨어져 알람이 발생하는 경우, 알람 지속시간을 측정하여 알람 지속시간이 기 설정된 알람지속 기준시간을 초과하는 경우 유입밸브를 설정된 최대 개도값 만큼 개방시키거나, 설정된 최소 개도값 만큼 폐쇄시키게 된다.

한편, 상기 운전범위로 설정되는 유입밸브 상한 조작신호 기준값과 하한 조작신호 기준값은 24시간 시간대별 유입유량 목표량을 설정하는 조견표에 따라 시간 대별 유입유량이 선택되어 설정될 수 있다.

본 발명에 따른 단위사업 저수장의 유입밸브 제어 방법은 정수장 유입밸브를 스텝 단위로 제어하여 유입밸브의 급격한 밸브조작을 방지하고 유입밸브가 1 스텝 제어된 후 밸브 연속조작 방지시간 동안 대기한 후 다시 제어가 이루어지도록 함으로써 유입밸브의 파손을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 단위사업 저수장의 유입밸브 제어 방법은 시대간대별 유입유량을 자동으로 선택할 수 있도록 하며, 저수장의 목표유량이나 목표수위 및 밸브 조작개도를 직접 설정할 수 있도록 함으로써 저수장의 특성에 따라 유입밸브 동작을 최적화할 수 있는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유입밸브 제어 시스템의 전체적인 제어 흐름도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 정수장(2), 가압펌프장(3), 배수지(4)에 설치되어 물을 일시 저장하는 착수정, 흡수정 및 조절지, 배수지에는 유입되는 물의 양을 조 절하기 위한 전동 유입밸브(7)와, 유입되는 물의 양을 측정하기 위한 유량계(8)와, 수위를 측정하기 위한 수위계(9)가 설치된다.

상기 유입밸브(7)와 유량계(8) 및 수위계(9)는 계측제어설비 현장제어반(100)에 의해 제어되는데, 현장제어반(100)에는 유입밸브(7)와 유량계(8) 및 수위계(9)를 감시하고 제어하는 MMI 등의 제어프로그램이 포함된 유입밸브 제어 시스템이 탑재되어 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 현장제어반에 탑재된 유입밸브 제어 시스템의 블록 구성도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 유입밸브 제어 시스템(100)에는 유입밸브(7)의 동작 환경을 설정하고 표시하는 설정표시부(120)와, 유량계(8)로부터 유량 데이터를 실시간 전송받아 감시하는 유량 감시부(140)와, 수위계(9)로부터 수위 데이터를 실시간 전송받아 감시하는 수위 감시부(150)와, 상기 설정표시부(120)의 설정 환경과 유량 감시부(140) 및 수위 감시부(150)의 유량 데이터 및 수위 데이터를 분석하여 유입밸브(7)의 개폐 여부를 판별하는 유입밸브 개폐 판별부(160)와, 상기 유입밸브 개폐 판별부(160)의 제어에 따라 유입밸브(7)의 개도를 제어하는 유입밸브 개도제어부(170)와, 시간을 측정하는 타이머(180)와, 설정 데이터 및 운영 데이터가 저장되는 메모리(190)와, 상기 각 구성부를 제어하는 중앙제어부(110)가 구비되어 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 유입밸브 제어 시스템의 설정표시부에 구비된 각 설정모듈의 블록 구성도를 나타낸 것이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 설정표시부(120)에는 운전모드 선택모듈(121), 유입밸브 제어방식 선택모듈(122), 운전 중앙 기준값 설정모듈(123), 상·하한 조작신호 기준값 설정모듈(124), 밸브개도 상·하한값 설정모듈(125), 상·하한 알람 기준값 설정모듈(126), 이탈지속 기준시간 설정모듈(127), 밸브개도 스텝 간격 설정모듈(128), 밸브 연속조작 방지시간 설정모듈(129), 알람지속 기준시간 설정모듈(130) 등이 구비된다.

상기 운전모드 선택모듈(121)은 유입밸브(7)의 자동운전 모드 또는 수동운전 모드를 선택하는 기능으로서, 자동운전 모드는 자동제어 프로그램에 의해 유입밸브가 자동으로 운전되는 모드이며, 수동운전은 운전자가 유입밸브(7)를 직접 접점제어하거나 개도제어하여 운전하는 모드를 의미한다.

상기 유입밸브 제어방식 선택모듈(122)은 유입밸브 운전 방식을 접점제어 또는 개도제어로 선택할 수 있도록 하는 기능으로서, 접점제어는 유입밸브 엑츄에이터에 Open/Close 디지털 접점신호를 전송하여 유입밸브(7)를 제어하는 방식이고, 개도제어는 유입밸브 엑츄에이터에 아날로그 신호로 개도 설정값을 전송하여 유입밸브(7)를 제어하는 방식이다.

상기 운전 중앙 기준값 설정모듈(123)은 저수장의 수위 또는 유량을 자동으로 운전하기 위한 목표 기준값을 설정하는 기능이며, 상기 상·하한 조작신호 기준값 설정모듈(124)은 저수장 수위 또는 유량을 운전범위 내에서 운전하기 위하여 설 정되는 상한 기준값 및 하한 기준값을 설정하는 기능이다. 운전자는 저수장의 유량 또는 수위의 운영범위에 맞게 상기 운전 중앙 기준값과 상·하한 조작신호 기준값을 설정하고, 이에 따라 설정범위 내에서 유량과 수위가 유지될 수 있도록 유입밸브(7)의 자동제어가 이루어진다. 상기 운전 중앙 기준값 설정모듈(123)과 상·하한 조작신호 기준값 설정모듈(124)을 통하여 운전 중앙값과 상·하한 조작신호 기준값을 설정하는 방법에는 운전자가 직접 기준값을 입력하여 설정하는 방법과, 시간대별 목표유량 또는 수위의 조견표를 사용하여 설정하는 방법과, 유출유량에 비례하여 유입유량 목표값을 설정하는 방법 등이 있다.

상기 밸브개도 상·하한값 설정모듈(125)은 유입밸브(7)의 자동운전시 밸브 개도의 상한 설정값 및 하한 설정값을 설정하는 기능으로, 운전자는 수도시설별 유입밸브(7)의 기계적인 손상을 방지하기 위하여 상기 밸브개도 상·하한값을 설정하여 상·하한 설정값 내에서 유입밸브(7)의 조작이 이루어지도록 한다.

상기 상·하한 알람 기준값 설정모듈(126)은 수위 또는 유량이 운영범위를 초과하여 운전에 지장을 초래하는 기준값을 설정하는 기능으로, 수위 또는 유량이 상·하한 알람 기준값을 벗어나면 유입밸브(7)가 설정된 최소 개도값 만큼 폐쇄되거나 설정된 최대 개도값 만큼 개방될 수 있도록 제어된다.

상기 이탈지속 기준시간 설정모듈(127)은 수량 또는 수위가 상·하한 조작신호 기준값을 벗어난 후 유입밸브(7)가 조작될 때까지 대기되는 기준시간을 설정하는 기능으로서, 수량 또는 수위가 상·하한 조작신호 기준값을 벗어나게 되면 유입밸브(7)는 상기 설정된 이탈지속 기준시간 동안 대기하다가 이탈지속 기준시간 내 에 수량 또는 수위가 상·하한 조작신호 기준값 범위로 복귀하지 않으면 유입밸브(7)의 조작이 이루어지게 된다.

상기 밸브개도 스텝 간격 설정모듈(128)은 유입밸브(7)의 1회 조작시 증가 또는 감소되는 개도를 설정하는 기능으로서, 유입밸브(7)는 현재의 밸브개도를 기준으로 설정된 개도만큼 증가 또는 감소하게 된다.

상기 밸브 연속조작 방지시간 설정모듈(129)은 유입밸브(7)의 1회 조작 후 현재상태를 유지하여 설비 및 관로상의 물의 흐름 및 처리공정이 안정상태를 찾을 때까지 대기하는 시간을 설정하는 기능이다.

상기 알람지속 기준시간 설정모듈(130)은 수위 또는 수량이 상·하한 알람 기준값을 이탈한 후 유입밸브(7)가 조작될 때까지 대기하는 기준시간을 설정하는 기능으로서, 수량 또는 수위가 상·하한 알람 기준값을 벗어나게 되면 유입밸브(7)는 상기 설정된 알람지속 기준시간 동안 대기하다가 알람지속 기준시간 내에 수량 또는 수위가 상·하한 알람 기준값 이내로 복귀하지 않으면 유입밸브(7)의 조작이 이루어지게 된다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 유입밸브 제어 시스템에 따라 유입밸브가 제어되는 과정을 나타낸 제어로직 개념도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 먼저 설정표시부(120)를 통하여 운전 중앙 기준값(C-3)과 상한 조작신호 기준값(C-1) 및 하한 조작신호 기준값(C-2), 밸브개도 상한값(C-4)과 밸브개도 하한값(C-5), 상한 알람 기준값(C-18) 및 하한 알람 기준 값(C-19), 이탈지속 기준시간(C-13) 및 알람지속 기준시간, 밸브개도 스텝 간격(C-14)(C-16) 및 밸브 연속조작 방지시간(C-17)이 설정된다.

상기 기준값들이 설정된 후, 수위계(9)와 유량계(8)로부터 저수장의 수위 또는 유량을 실시간으로 전송받게 되는데, 수위 또는 유량 순시 변화선(C-15)은 수위계(9) 또는 유량계(8)를 통하여 파악되는 저수장의 수위 또는 유량의 순시 상태 변화값을 나타내고, 상기 밸브개도 순시 변화선(C-6)은 제어되는 유입밸브의 개도 순시상태 변화값을 나타낸다.

수위 또는 유량 순시 변화선(C-15)이 상한 조작신호 기준값(C-1)이나 하한 조작신호 기준값(C-2)을 벗어나게 되면 이탈신호가 발생(C-7)(C-10)(C-12)되고, 운영범위 내로 복귀하면 발생되었던 이탈신호가 해제(C-8)된다. 즉, 수위 또는 유량 순시 변화선(C-15)이 상한 조작신호 기준값(C-1)을 벗어나게 되면 이탈신호가 발생(C-7)되고, 상한 조작신호 기준값(C-1)을 벗어난 이탈지속시간이 이탈지속 기준시간보다 작을 경우에 유입밸브는 동작되지 않고 현재 상태를 계속 유지하고 이탈신호는 해지(C-9)된다. 이탈신호가 해지되면 이탈지속시간은 리셋되고 다음 이탈신호 발생시 재측정된다. 상기 수위 또는 유량 순시 변화선(C-15)이 하한 조작신호 기준값(C-2)을 벗어나는 경우에도 이탈신호 발생 및 해제는 동일하게 적용된다.

만약, 수위 또는 유량 순시 변화선(C-15)의 상한 조작신호 기준값 이탈지속시간이 이탈지속 기준시간보다 크게 되면 유입밸브의 조작이 이루어지는데(C-10), 유입밸브(7)의 조작은 현재의 유입밸브 개도에서 기 설정된 밸브개도 스텝 간격만큼 감소(C-14)된다.

또한, 수위 또는 유량 순시 변화선(C-15)의 하한 조작신호 기준값 이탈지속시간이 이탈지속 기준시간보다 크게 되면 유입밸브는 현재 유입밸브 개도에서 기 설정된 밸브개도 스텝만큼 증가(C-16)된다.

한편, 유입밸브 조작이 1회 실행되면 기 설정된 밸브 연속조작 방지시간이 적용(C-17)되어, 밸브 연속조작 방지시간 동안 이탈지속시간이 리셋되어 대기되고 유입밸브(7)는 현 상태의 개도를 유지하게 된다. 통상 저수장으로 유입되는 물량은 상수도 관로를 통해 먼 거리에서 자연유하 또는 가압펌프를 이용하여 이송되므로 유입밸브 조작 후 일정시간이 경과해야 안정상태를 유지하기 때문에 본 발명의 실시예에서는 상기 밸브 연속조작 방지시간을 적용한 것이다.

상기 유입밸브가 1회 조작되어 밸브 연속조작 방지시간이 경과한 후, 수위 또는 유량 순시 변화선(C-15)이 하한 조작신호 기준값(C-2) 이상으로 복귀되지 않으면 새로 이탈신호가 발생되어 이탈지속시간이 측정되고, 이탈지속시간 내에 정상적으로 복귀되지 않으면 유입밸브가 현재 유입밸브 개도에서 기 설정된 밸브 개도 스텝 간격만큼 증가되는 2차 조작이 이루어진다. 이 유입밸브의 2차 조작 후에도 밸브 연속조작 방지시간이 적용(C-17)되는 이후의 과정이 반복 수행된다. 상기 과정에서 스텝 간격으로 반복 조작되는 유입밸브의 개도는 기 설정된 밸브개도 상한값(C-4)과 하한값(C-5) 범위내에서 이루어지도록 함으로써 저수장의 시설특성과 관로특성에 맞게 밸브 개도를 운전하여 유입밸브의 기계적인 손상을 방지할 수 있도록 한다.

유입밸브 제어방식은 일반적으로 접점제어와 개도제어 방식이 있는데. 이중 개도제어는 개도위치를 찾기 위해 밸브가 목표지점 부근에서 Open과 Close를 반복하는 경우가 발생하는데, 이때 압력이 높은 수도시설 저수장의 유입밸브일 경우에는 기계적인 손상이 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위하여 유입밸브 제어방식으로 개도제어 방식을 기본적으로 선택할 수 있으나, 유입밸브의 현재 개도상태 순시값을 알 수 있으면 접점제어로도 개도제어 방식처럼 사용할 수 있으며 밸브 자체에서 개도 위치를 찾기 위해 목표지점 가까이에서 Open과 Close를 반복하지 않아도 되므로 기계적인 손상을 방지할 수 있게 된다. 이를 위하여 본 발명의 실시예에서는 이탈신호 발생 후 이탈지속시간이 이탈지속 기준시간만큼 진행되어 밸브 조작이 이루어질 때 유입밸브에 Open 또는 Close 조작신호를 접점 지속 유지를 위한 Serial 신호로 유지하고 있다가 유입밸브의 현재 개도 순시값이 목표값에 도달하면 조작신호 Serial 신호를 해제하는 방식을 적용하였다.

한편, 수위 또는 유량 순시 변화선(C-15)이 상·하한 조작신호 기준값(C-1)(C-2)을 벗어나 상·하한 알람 기준값(C-18)(C-19)에 도달하면 알람상태 지속시간을 측정하여 기 설정된 알람지속 기준시간과 비교한 후, 알람상태 지속시간이 알람지속 기준시간보다 크게 되면 밸브개도 스텝 설정모듈(128)에 의해 설정된 스텝 간격을 적용시키지 않고 유입밸브의 개도를 설정 최대 개도값 만큼 개방시키거나 설정 최소 개도값 만큼 폐쇄시키게 된다. 이는 알람 발생시 밸브의 단계적 조작 및 연속조작 방지시간 등의 불필요한 시간을 제거하여 유입밸브를 신속히 제어하여 적정 유량 또는 수위로 복귀될 수 있도록 하기 위함이다. 상기 유입밸브의 최대 개방 개도 및 폐쇄 개도는 운전자에 의해 미리 설정될 수 있다.

도 6은 본 발명에 실시예에 따른 유입밸브의 제어 흐름도를 나타낸 것이다.

단계 S110 : 시스템이 턴온되면, 운전자는 먼저 설정표시부(120)를 통하여 운전모드와 유입밸브 제어방식 및 각종 기준값을 설정하게 된다.

단계 S120, S200 : 운전모드를 확인하여 운전모드가 자동이 아닌 수동 모드인 경우 운전자는 수동으로 유입밸브(7)를 제어하게 된다.

단계 S130 : 운전모드가 자동인 경우, 수위계(9) 또는 유량계(8)로부터 수위 또는 수량을 실시간으로 전송받아 변화량을 측정하여 수위 또는 유량 순시 변화선(C-15)을 파악하게 된다.

단계 S140 : 수위 또는 유량 순시 변화선(C-15)이 상한 조작신호 기준값 또는 하한 조작신호 기준값으로부터 이탈하게 되면 이탈신호가 발생하게 된다.

단계 S150 : 이탈신호가 발생하면, 이탈지속시간을 측정하여 이탈지속 기준시간과 비교하게 된다.

단계 S160 : 이탈지속시간이 이탈지속 기준시간에 도달하게 되면, 밸브 연속조작 방지가 적용되고 있는지 판단한다.

단계 S170, S180 : 밸브 연속조작 방지가 적용되고 있지 않으면 이탈지속시간이 리셋되고(S170), 유입밸브의 개도는 기 설정된 밸브개도 스텝 간격으로 1회 조작된다(S180). 만약, 수위 또는 유량 순시 변화선(C-15)이 상한 조작신호 기준값을 초과하는 경우 유입밸브 개도는 밸브개도 스텝 간격으로 1회 감소하고, 수위 또는 유량 순시 변화선(C-15)이 하한 조작신호 기준값 이하로 떨어진 경우 유입밸브 개도는 밸브개도 스텝 간격으로 1회 증가한다.

단계 S190 : 유입밸브 개도가 1회 조작된 후 밸브 연속조작 방지가 적용되어 밸브 연속조작 방지시간 동안 유입밸브(7)의 조작이 이루어지지 않고 대기하게 된다.

단계 S200 : 시스템이 종료되지 않으면, 수위 또는 유량의 변화량을 측정하는 상기 단계 S130으로 돌아가 이후의 과정을 반복 수행한다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따라 착수정에 적용된 유입밸브 제어 시스템의 설정 화면 일례이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 운전자는 설정 화면의 각 설정 항목을 선택하거나 설정값을 입력함으로써 유입밸브의 동작을 설정하거나 설정된 환경을 확인할 수 있게 된다.

설정 화면을 통하여 운전모드 설정(ⓐ), 유입밸브 제어방식 설정(ⓑ), 착수정 유입유량 현재값 표시(ⓒ), 착수정 유입유량(운전 중앙 기준값) 설정(ⓓ), 착수정 유입유량 데드밴드(Deadband)(상·하한 조작신호 기준값) 설정(ⓔ), 착수정 유입유량 설정치 상하한값(최소물량과 최대물량) 설정(ⓕ,ⓖ), 착수정 유입유량 이탈시 조작 대기신호(이탈지속 기준시간) 설정(ⓗ), 착수정 유입밸브 연속방지 타이머(밸브 연속조작 방지시간) 설정(ⓘ), 착수정 유입밸브 개도변경 간격(밸브개도 스텝 간격) 설정(ⓙ), 착수정 유입밸브 조작금지 상하한값(밸브개도 상하한값) 설정(ⓚ,ⓛ), 착수정 유입밸브 개도허용 오차 설정(ⓜ), 착수정 수위 High 알람 설정 값(상한 알람 기준값) 설정(ⓝ), 착수정 수위 High 알람 발생 30초 이탈시 밸브 개도 설정(ⓞ), 착수정 수위 Low 알람 설정값(하한 알람 기준값) 설정(ⓟ), 착수정 수위 Low 알람 발생 30초 이탈시 밸브 개도 설정(ⓠ), 착수정 수위계 선택(ⓡ), 유입량 제어 공통사항 설정(19) 등을 할 수 있다. 상기 유입량 제어 공통사항 설정(ⓢ)은 시간대별 24시간 정수지 목표수위 및 유입유량 설정치를 조견표에 입력하여 설정하는 것을 의미한다.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따라 공통사항 설정을 통하여 시간대별 24시간 정수지 목표수위 및 유입유량 설정치를 조견표에 입력하는 화면의 일례이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 이 유입량 제어 공통사항에는 착수정 유입밸브 개폐를 통한 유입유량을 조절하여 정수지의 시간대별 목표수위를 얻기 위한 시간대별 정수지 수위값을 설정할 수 있도록 하는 정수지 기준수위 항목(①)과, 시간대별 착수정 유입유량 설정값을 입력하여 유입밸브를 설정 유량값에 맞추어 유입밸브의 개폐 조작을 할 수 있도록 하는 유입유량 조견표 항목(②)과, 정수지 기준수위에 맞춰 유입유량을 산정하기 위한 유입유량 설정값 계산식 산출 주기 항목(③) 등이 있다.

도 9는 본 발명의 일실시예에 따라 흡수정 유량 또는 수위 목표값을 기준으로 유입뱁브 스텝제어를 이용한 감시제어 설정화면의 일례이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 흡수정에 적용된 유입밸브 제어 시스템의 설정 화 면에는 유입밸브의 Remote 또는 Local 제어 선택(ⓐ)이 표시되고, 제어모드 선택(ⓢ)이 표시된다. 이 제어모드 선택(ⓢ)에는 유입밸브 개도를 목표 유량설정값으로 운전하는 유량자동운전 모드와, 유입밸브 개도를 목표 흡수정 수위 설정값으로 운전하는 수위자동운전 모드와, 아날로그 출력신호로 유입밸브의 개도를 설정하여 운전하는 개도수동운전 모드와, 디지털 접점 신호로 유입밸브 개폐를 운전하는 접점수동운전 모드로 구성된다.

또한, 흡수정 목표유량 설정값을 운전자가 직접 입력하는 Man 방식과, 가압펌프 유출물량에 연동되게 자동 운전하는 Auto 방식을 설정(ⓒ)할 수 있도록 하고, 흡수정 수위 순시값을 피드백 받아 목표수위로 운전하기 위한 흡수정 목표수위 설정값(ⓔ)이 표시된다. 기타, 도 9의 설정 표시 내용은 도 7과 동일 내지 유사하므로 각 부호에 대한 설명은 생략하기로 한다.

도 10은 본 발명의 일실시예에 따라 유입밸브 개도가 스텝 단위로 제어되는 화면의 일례로서, 이 화면에는 유입밸브 운전이 Full Open과 Full Close에 의한 기계적인 손상을 배제할 수 있도록 스텝 개도로 운전되는 유입밸브 개도 이력트랜드(①)가 표시된다.

도 11은 본 발명의 일실시예에 따라 유입밸브 제어가 결과로 수도시설 착수정, 흡수정, 조절지 및 배수지 등의 저수장 수위 순시 변화값이 운영범위 내에서 위치됨을 나타내는 화면의 일례로서, 유입밸브 개도 제어로 저수장 수위(①)가 운 영범위 목표수위로 상한과 하한 사이에서 운전됨을 알 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따른 단위사업 저수장의 유입밸브 제어 방법을 통하여 저수장의 수위가 설정된 상한 수위와 하한 수위 사이에서 안정적으로 운전될 수 있다.

도 1은 종래 수도시설의 유량 공급 흐름도,

도 2는 본 발명에 따른 유입밸브 제어 시스템의 전체적인 제어 흐름도,

도 3은 본 발명에 따른 현장제어반에 탑재된 유입밸브 제어 시스템의 블록 구성도,

도 4는 본 발명에 따른 유입밸브 제어 시스템의 설정표시부에 구비된 각 설정모듈의 블록 구성도,

도 5는 본 발명에 따른 유입밸브 제어 시스템에 따라 유입밸브가 제어되는 과정을 나타낸 제어로직 개념도,

도 6은 본 발명에 따른 유입밸브의 제어 흐름도,

도 7은 본 발명의 실시예에 따라 착수정에 적용된 유입밸브 제어 시스템의 설정 화면 일례,

도 8은 본 발명의 실시예에 따라 공통사항 설정을 통하여 시간대별 24시간 정수지 목표수위 및 유입유량 설정치를 조견표에 입력하는 화면의 일례,

도 9는 본 발명의 실시예에 따라 흡수정 유량 또는 수위 목표값을 기준으로 유입뱁브 스텝제어를 이용한 감시제어 설정화면의 일례,

도 10은 본 발명의 실시예에 따라 유입밸브 개도가 스텝 단위로 제어되는 화면의 일례,

도 11은 본 발명의 실시예에 따라 유입밸브 제어가 결과로 수도시설 저수장 수위 순시 변화값이 운영범위 내에서 위치됨을 나타내는 화면의 일례이다.

Claims (6)

1. 수도시설의 착수정, 흡수정, 조절지 및 배수지 등의 단위시설 저수장에 유입되는 물량을 조절하는 유입밸브를 제어하기 위한 방법에 있어서,

   상기 단위시설 저수장의 수위 또는 유량을 실시간으로 측정하여 수위나 유량의 순시 변화값을 파악하는 단계와;

   상기 단위시설 저수장의 순시 변화값이 운전범위로 기 설정된 유입밸브 상한 조작신호 기준값을 초과하거나 하한 조작신호 기준값 이하로 떨어지는지를 비교하여 운전범위 이탈을 파악하는 단계와;

   상기 순시 변화값이 유입밸브 상한 조작신호 기준값을 초과하여 운전범위를 이탈하면 이탈지속시간을 측정하여 이탈지속시간이 기 설정된 이탈지속 기준시간을 초과하는 경우 유입밸브의 개도를 조작범위로 기 설정된 밸브개도 하한값 이상에서 감소시키고, 순시 변화값이 유입밸브 하한 조작신호 기준값 이하로 떨어져 운전범위를 이탈하면 이탈지속시간을 측정하여 이탈지속시간이 기 설정된 이탈지속 기준시간을 초과하는 경우 유입밸브의 개도를 조작범위로 기 설정된 밸브개도 상한값 이하에서 증가시키는 유입밸브 조절단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 단위사업 저수장의 유입밸브 제어 방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,

   상기 유입밸브 개도는 기 설정된 1회 밸브개도 스텝 간격으로 증가하거나 감소하되, 상기 유입밸브의 개도가 1회 증가하거나 감소하는 경우 기 설정된 밸브 연속조작 방지시간 동안 대기 상태를 유지한 후, 밸브 연속조작 방지시간이 경과되면 순시 변화값이 운전범위를 이탈하는지를 파악하는 것을 특징으로 하는 단위사업 저수장의 유입밸브 제어 방법.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 순시 변화값이 운전범위를 이탈한 후 기 설정된 상한 알람 기준값을 초과하거나 하한 알람 기준값 이하로 떨어져 알람이 발생하는 경우, 알람 지속시간을 측정하여 알람 지속시간이 기 설정된 알람지속 기준시간을 초과하는 경우 유입밸브를 설정된 최대 개도값 만큼 개방시키거나 최소 개도값 만큼 폐쇄시키는 것을 특징으로 하는 단위사업 저수장의 유입밸브 제어 방법.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 운전범위로 설정되는 유입밸브 상한 조작신호 기준값과 하한 조작신호 기준값은 24시간 시간대별 유입유량 목표량을 설정하는 조견표에 따라 시간대별 유입유량이 선택되어 설정되는 것을 특징으로 하는 단위사업 저수장의 유입밸브 제어 방법.

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