KR100957541B1 - 부스터 펌프 시스템의 운전 제어방법 - Google Patents

부스터 펌프 시스템의 운전 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 부스터 펌프 시스템의 운전 제어방법에 관한 것이다
본 발명은 운전중인 펌프의 토출압력을 설정운전압력 오차범위 내에 소정의 감지시간 이상을 유지하고 있는가 여부로 무효운전구간을 감지하고 최소출력한계값을 임시 저장하며, 회전수를 감소하여 운전하고 토출압력이 설정운전압력 오차범위 내에 소정의 판별시간 이상을 유지하고 있는가 여부로 무효운전구간을 판별하면서 최소출력한계값을 저장하고 펌프를 정지함과 아울러, 저장된 최소출력한계값을 평균하여 최종 최소출력한계값을 산출 저장하여, 최종 최소출력한계값으로 각기 다른 운전환경에서 부적절한 제어로써 발생 될 수 있는 잦은 기동 및 정지와 불필요한 운전을 방지하여 운전 효율 및 급수 품질을 향상, 펌프의 손상 및 에너지 낭비를 방지할 수 있다.
부스터 펌프, 무효운전, 최소출력한계값

Description

부스터 펌프 시스템의 운전 제어방법{METHOD FOR CONTROLLING OPERATION OF BOOSTER PUMP SYSTEM}
본 발명은 부스터 펌프 시스템의 운전 제어방법에 관한 것으로, 상세하게는 운전중인 부스터 펌프의 무효운전구간을 운전환경에 따라 최적 제어하여 펌프의 잦은 기동/정지 및 불필요한 운전을 억제함으로써 급수품질을 향상하도록 한 부스터 펌프 시스템의 운전 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 부스터 펌프 시스템은 건물의 지하에 시설된 물탱크에 설치하여 상향식 가압으로 물을 각 급수관에 공급하는 급수 시스템이다.
부스터 펌프 시스템은 건물에 필요한 수압을 계산하여 제어장치에 입력하고, 제어장치는 오차제어를 통해 현재압력을 설정운전압력과 동일하게 유지하는 가변속 제어를 수행한다.
여기서 오차제어에 의한 가변속 제어는 운전압력에 대해 피드백되는 토출압력과의 오차를 이용하여 펌프를 가변속 제어하는 것인데, 이때 토출압력은 시설환경(저수량, 펌프, 복잡한 배관계통의 특성) 및 운전환경에 의해 다양한 패턴을 나타내기 때문에 제어방식이 환경에 따라 적절하게 선택되어야 한다.
그럼에도 부스터 펌프 시스템은 시설환경이나 운전환경을 고려하지 않고 가변속 제어하므로, 불필요한 운전과 부적절한 가변속 및 잦은 기동/정지로 인해 토출압력에 심한 헌팅현상과 맥동현상, 공운전이 발생되어 펌프 및 배관계통에 이상을 유발하게 된다.
그래서 종래의 부스터 펌프 시스템에서는 사용자가 운전환경에 따라 운전 매개변수 즉 무효운전구간(물을 사용하지 않는 구간)에 대한 임의의 최소출력한계값(최소운전주파수)을 제어부에 일일이 입력하여 운전하고 있으나, 사용자가 일일이 운전 매개변수를 설정하는데 따른 불편함이 있고, 가령 사용자가 제어부에 운전 매개변수를 적절히 설정하지 못했을 경우, 설정 오류로 인해 적절한 운전을 하지 못해 운전 효율이 저하되고 나아가서는 급수를 중단하는 등의 급수 품질이 저하되는 단점이 있다.
뿐만 아니라, 최소출력한계값 및 무효운전구간에 대한 상태를 정확하게 검출하지 못해 잦은 기동/정지를 반복하거나 또는 공운전으로 인해 기계적인 손상 및 불필요한 에너지가 소비되는 단점이 있다.
본 발명의 목적은 운전중인 부스터 펌프의 무효운전구간에 대한 최적의 최소출력한계값을 설정하여 제어하는 부스터 펌프 시스템의 운전 제어방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 운전중인 부스터 펌프의 잦은 기동 및 정지 및 공운 전을 방지하여 운전효율 향상 및 급수품질을 향상하는 부스터 펌프 시스템의 운전 제어방법을 제공하는 데 있다.
상기의 목적을 실현하기 위하여 본 발명은 최종 최소출력한계값의 검출완료 플래그가 발생되었는가를 판단하는 단계;
최종 최소출력한계값의 검출완료 플래그가 발생하지 않고 하나의 가변속펌프가 운전중인가 판단하면서 무효운전구간 감지 플래그가 발생하였는가를 판단하는 단계;
무효운전구간 감지 플래그가 발생하지 않았으면, 토출압력이 설정운전압력의 오차범위 내에 소정의 감지시간 이상에 도달하였는가로 무효운전구간을 감지하고 회전수를 감소 운전하면서 무효운전구간 감지 플래그를 발생하고 최소출력한계값을 임시 저장하는 단계;
무효운전구간 감지 플래그 발생시 토출압력이 설정운전압력 오차 범위내에 소정의 감지시간 이상에 도달하였는가로 무효운전구간을 판별하고, 무효운전구간 판별 플래그를 리세트하고 펌프를 정지함과 아울러 최소출력한계값을 저장하고, 저장된 최소출력한계값을 평균하여 최종 최소출력한계값을 산출하고 저장하는 단계를 포함한다.
또한 최종 최소출력한계값의 검출완료 플래그가 발생하지 않고 하나의 가변속펌프가 운전중인가 판단하면서 무효운전구간 감지 플래그가 발생하였으면, 토출압력이 설정운전압력 오차 범위 내에 소정의 감지시간 이상에 도달하였는가로 무효운전구간을 판단하고 무효운전구간 판별 플래그를 리세트하고 펌프를 정지함과 아울러 최소출력한계값을 저장하고, 저장된 최소출력한계값을 평균하여 최종 최소출력한계값을 산출하고 저장하는 단계를 포함한다.
또한 최종 최소출력한계값의 검출완료 플래그가 발생하였으면, 하나의 가변속펌프가 운전중인가 판단하면서, 토출압력이 설정운전압력 오차 범위 내에 있는가, 토출압력에 대한 출력값이 최종 최소출력한계값 이하인가를 판단하여 현재 토출압력에 대한 출력값이 최종 최소출력한계값 이하로 소정의 지연시간 이상을 유지하면 펌프를 정지하는 단계를 더 포함한다.
따라서 본 발명에 의하면, 운전중인 펌프의 토출압력을 설정운전압력 오차범위 내에 소정의 감지시간 이상을 유지하고 있는가 여부로 무효운전구간을 감지하고 최소출력한계값을 임시 저장하며, 회전수를 감소하여 운전하고 토출압력이 설정운전압력 오차범위 내에 소정의 판별시간 이상을 유지하고 있는가 여부로 무효운전구간을 판별하면서 최소출력한계값을 저장하고 펌프를 정지함과 아울러, 저장된 최소출력한계값을 평균하여 최종 최소출력한계값을 산출 저장하여, 최종 최소출력한계값으로 각기 다른 운전환경에서 부적절한 제어로써 발생 될 수 있는 잦은 기동 및 정지와 불필요한 운전을 방지하여 운전 효율 및 급수 품질을 향상, 펌프의 손상 및 에너지 낭비를 방지할 수 있다.
이하 첨부되는 도면에 의거 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 부스터 펌프 시스템의 블록도이다.
본 발명은 펌프(10), 제어장치(20)로 구성된다.
펌프(10)는 제어부에 의해 가변속 펌프와 정속 펌프로 선택되어 운전되도록 병렬로 구성되어 설치된다.
펌프(10)에는 저수조로부터 물을 흡입하는 흡입구(11), 흡입구(11)에서 흡입되는 물을 펌핑하여 공급관으로 토출하는 토출구(12)가 설치된다.
펌프(10)의 토출구(12)에는 공급관으로 토출되는 토출압력을 감지하는 압력센서(13)가 구성된다.
제어장치(20)는 펌프(10)의 전반적인 운전과 기동 및 정지를 제어하는 제어부(21), 제어부(21)의 제어신호에 따라 펌프(10)의 운전주파수를 발생하는 인버터(22), 인버터(22)에서 발생된 운전주파수를 제어부(21)의 제어신호에 따라 펌프(10)로 공급하고 제어부(21)에 의해 펌프의 기동과 정지를 제어하기 위한 스위치(23)로 구성된다.
상기 제어부(21)는 마이크로프로세서, 마이크로프로세서의 동작을 제어하는 프로그램 및 제어된 데이터를 저장하는 메모리로 구성된다.
제어부(21)는 최종 최소출력한계값의 검출완료 플래그가 발생하였는가를 판단하여 최종 최소출력한계값의 검출완료 플래그가 발생하지 않았으면, 하나의 가변속펌프가 운전중인가 판단하면서 무효운전구간 감지 플래그가 발생하였는가를 판단하여, 무효운전구간 감지 플래그가 발생하지 않았으면, 토출압력이 설정운전압력 오차 범위 내에 소정의 감지시간 이상에 도달하였는가로 무효운전구간을 감지하고 회전수를 감소 운전하며, 무효운전구간 감지 플래그발생 및 최초출력한계값을 임시 저장하고, 토출압력이 설정운전압력 오차 범위 내에 소정의 감지시간 이상에 도달하였는가로 무효운전구간 판별을 판단하면서 무효운전구간 판별 플래그를 리세트하고 펌프를 정지함과 아울러 최소출력한계값을 저장하고, 저장된 최소출력한계값을 평균하여 최종 최소출력한계값을 산출하고 저장하는 것을 포함한다.
또한 제어부(21)는 최종 최소출력한계값의 검출완료 플래그가 발생하지 않았고, 하나의 가변속펌프가 운전중인 상태에서 무효운전구간 감지 플래그가 발생하였으면, 토출압력이 설정운전압력 오차 범위 내에 소정의 감지시간 이상에 도달하였는가로 무효운전구간 판별을 판단하면서 무효운전구간 판별 플래그를 리세트하고 펌프를 정지함과 아울러 최소출력한계값을 저장하고, 저장된 최소출력한계값을 평균하여 최종 최소출력한계값을 산출하고 저장하는 것을 포함한다.
또한 제어부(21)는 최종 최소출력한계값의 검출완료 플래그가 발생하였으면, 하나의 가변속펌프가 운전중인가 판단하면서, 토출압력이 설정운전압력 오차 범위 내에 있는가 토출압력에 대한 출력값이 최종 최소출력한계값 이하인가를 판단하여, 토출압력에 대한 출력값이 최종 최소출력한계값 이하로 소정의 지연시간 이상을 유지하면 펌프를 정지하는 것을 더 포함한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 부스터 펌프 시스템의 운전 제어방법에 대한 플로우챠트이다.
본 발명에 대한 플로우챠트의 설명을 용이하게 하기 위해 펌프(10)들 중에서 한 대의 펌프만 가변속으로 제어되며, 가변속으로 제어되는 펌프(10)는 첫 번째 펌프(10a)로 가정한다.
사용자가 운전하고자 하는 설정운전압력을 입력하면, 제어장치(20)의 제어부(21)에서는 펌프 시스템의 운전을 시작하면서 최종 최소출력한계값 검출 완료 플래그가 발생하였는가를 판단하게 되는데(단계201), 이때 최종 최소출력한계값 검출 완료 플래그가 발생하지 않았으면, 하나의 가변속 펌프(10a)로 운전중인가를 판단하게 된다(단계202). 이때 하나의 가변속 펌프(10a)가 운전 중이 아니면 초기화 상태로 가게 된다 .
상기 하나의 가변속 펌프(10a)가 운전 중이면, 제어부(21)에서는 무효운전구간 감지 플래그가 발생하였는가를 판단하게 되고(단계203), 무효운전구간 감지 플래그가 발생하지 않았으면, 펌프(10)의 토출구(12)에 설치된 압력센서(13)를 통해서 검출된 토출압력이 설정운전압력 오차범위 내에 있는가를 판단하게 되며(단계204), 이때 토출압력이 설정운전압력 오차범위 내에 있지 않으면, 초기화 상태로 가게 된다.
그러나, 토출압력이 설정운전압력 오차 범위 내에 있으면, 제어부(21)에서는 토출압력이 설정운전압력 오차 범위 내의 시간(X초)을 카운트하고(단계205), 카운트된 시간(X초)이 기설정된 감지시간이상에 도달하였는가를 판단하게 된다(단계206).
이때 카운트된 시간(X초)이 기설정된 감지시간 이상에 도달하지 않으면 카운트된 시간(X초)이 기설정된 감지시간 이상에 도달할 때까지 최종 최소출력한계값 검출 완료 플래그가 발생하였는가를 판단하는 단계(단계201)로부터 반복 수행하게 된다.
한편 토출압력이 설정운전압력 오차범위 내에 카운트된 시간이 기설정된 감지시간 이상에 도달하면, 제어부(21)에서는 가변속 펌프가 무효운전구간(물을 사용하지 않을 때)상태인지 판단하기 위해 가변속 펌프(10a)의 회전수를 감소 제어하여 운전하고 무효운전구간을 감지한 플래그를 발생하며(단계207), 최소출력한계값(최소운전주파수)을 산출하여 임시저장하게 된다(단계208).
이어서 무효운전구간을 감지한 플래그를 발생한 상태에서 제어부(21)에서는 토출압력이 설정운전압력 오차범위 내에 있는가를 판단하게 되고(단계209), 이때 토출압력이 설정운전압력 오차범위 내에 있지 않으면, 무효운전구간 판별 진행 조건이 아닌 것으로 판단하여 초기화를 수행하게 된다.
그러나 토출압력이 설정운전압력 오차범위 내에 있으면, 제어부(21)에서는 무효운전구간 판별시간(Y초)을 카운트하게 되고(단계210), 이어서 카운트한 시간(Y초)이 기설정된 판별시간 이상에 도달하였는가를 판단하게 되며(단계211), 이때 카운트한 무효운전구간 판별시간(Y초)이 기설정된 판별시간 이상에 도달하지 않았으면, 최종 최소출력한계값 검출 완료 플래그가 발생하였는가를 판단하는 단계(단계201)로부터 도달할 때까지 반복 수행하게 된다.
그리고 토출압력이 설정운전압력 오차범위 내에 소정의 판별시간 이상도달하였으면, 제어부(21)에서는 카운트값을 초기화하고 무효운전구간 판별 플래그를 삭제하고(단계212), 펌프를 정지하고(단계213), 아울러, 임시 저장되어 있던 최소출력한계값을 저장하고(단계214), 저장된 최소출력한계값에 대하여 오류방지를 위해 최종 최소출력한계값 검출 완료 플래그가 발생하였는가를 판단하는 단계(단계201)로부터 최소출력한계값 저장까지 기설정된 소정의 횟수 반복 수행하게 된다(단계215).
이어서 기설정된 소정의 횟수를 반복 수행하면서 저장된 최소출력한계값에 대하여 평균값을 산출하고, 산출된 평균 최소출력한계값을 최종 최소출력한계값으로 메모리에 저장함과 아울러 최종 최소출력한계값 검출 완료 플래그를 발생한다(단계216).
상기와 같이 최종 최소출력한계값 검출 완료 플래그를 발생한 상태에서, 펌프 시스템의 운전을 시작하면 제어부(21)에서는 하나의 가변속 펌프(10a)로 운전중인가를 판단하게 되고(단계217). 이때 하나의 가변속 펌프(10a)가 운전 중이 아니면 초기화 상태로 가게 된다.
상기 하나의 가변속 펌프(10a)가 운전 중이면, 제어부(21)에서는 펌프(10)의 토출구(12)에 설치된 압력센서(13)를 통해서 검출되어 제어부(21)에 입력되는 토출압력이 설정운전압력 오차범위 내에 있는가를 판단하게 되며(단계218), 이때 토출압력이 설정운전압력 오차범위 내에 있지 않으면, 초기화 상태로 가게 된다.
그러나, 토출압력이 설정운전압력 오차 범위 내에 있으면, 제어부(21)에서는 토출압력에 대한 출력값(회전수)이 최종 최소출력한계값(최소회전주파수) 이하인가를 판단하고(단계219), 토출압력에 대한 출력값이 최종 최소출력한계값 이하가 아니면 최종 최소출력한계값 검출 완료 플래그를 발생하였는가를 판단하는 과정(단계201)으로부터 반복 수행한다.
한편 토출압력에 대한 출력값(회전수)이 최종 최소출력한계값(최소회전주파수) 이하이면, 제어부(21)에서는 물 사용으로 인하여 토출압력이 저하되는 것을 감안하여 토출압력에 대한 출력값에 대한 지연시간(Z)을 카운트하고, 카운트한 지연시간(Z)이 기설정된 소정의 감지시간 이상인가를 판단하여(단계221), 카운트한 지연시간이 기설정된 소정의 감지시간 이상에 도달하지 않았으면 최종 최소출력한계값 검출 완료 플래그를 발생하였는가를 판단하는 과정(단계201)으로부터 반복 수행하고, 카운트한 시간이 기설정된 소정의 감지시간 이상에 도달하였으면 카운트한 지연시간(Z)을 초기화하고 펌프를 정지하게 된다(단계221).
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부스터 펌프 시스템의 블록도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 부스터 펌프 시스템의 운전 제어방법에 대한 플로우챠트.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
10; 펌프 11; 흡입구
12; 토출구 13; 압력센서
20; 제어장치 21; 제어부
22; 인버터 23; 스위치

Claims (1)

  1. 최종 최소출력한계값의 검출완료 플래그가 발생되었는가를 판단하는 단계;
    최종 최소출력한계값의 검출완료 플래그가 발생하지 않고 하나의 가변속펌프가 운전중인가 판단하면서 무효운전구간 감지 플래그가 발생하지 않았으면, 토출압력이 설정운전압력의 오차범위 내에 소정의 감지시간 이상에 도달하였는가로 무효운전구간을 감지하고 회전수를 감소 운전하면서 무효운전구간 감지 플래그를 발생하고 최소출력한계값을 임시저장하고, 토출압력이 설정운전압력의 오차범위 내에 소정의 감지시간 이상에 도달하였는가로 무효운전구간을 판별하여 무효운전구간 판별 플래그를 리세트하고 펌프를 정지함과 아울러 임시 저장되어 있던 최소출력한계값을 저장하고, 저장된 최소출력한계값을 평균하여 최종 최소출력한계값을 산출하고 저장하는 단계;
    최종 최소출력한계값의 검출완료 플래그가 발생하지 않고 하나의 가변속펌프가 운전중인가 판단하면서 무효운전구간 감지 플래그가 발생하였으면, 회전수가 감소되어 운전되는 상태에서 토출압력이 설정운전압력 오차 범위 내에 소정의 감지시간 이상에 도달하였는가로 무효운전구간을 판단하고 무효운전구간 판별 플래그를 리세트하고 펌프를 정지함과 아울러 임시 저장되어 있던 최소출력한계값을 저장하고, 저장된 최소출력한계값을 평균하여 최종 최소출력한계값을 산출하고 저장하는 단계;
    최종 최소출력한계값의 검출완료 플래그가 발생하였을 때에는 하나의 가변속펌프가 운전중인가 판단하면서, 토출압력이 설정운전압력 오차 범위 내에 있는가, 토출압력에 대한 출력값이 최종 최소출력한계값 이하인가를 판단하여 현재 토출압력에 대한 출력값이 최종 최소출력한계값 이하로 소정의 지연시간 이상을 유지하면 펌프를 정지하는 단계를 포함하는 부스터 펌프 시스템의 운전 제어방법.
KR1020080082984A 2008-08-25 2008-08-25 부스터 펌프 시스템의 운전 제어방법 KR100957541B1 (ko)

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JPH08159078A (ja) * 1994-12-05 1996-06-18 Bridgestone Corp 少水量停止機能付回転数制御給水システム
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JP2000170665A (ja) 1998-12-07 2000-06-20 Teral Kyokuto Inc 自動給水装置における少水量検出方法及び装置

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