KR100959923B1

KR100959923B1 - 정압기 제어 시스템

Info

Publication number: KR100959923B1
Application number: KR1020090103867A
Authority: KR
Inventors: 이명창
Original assignee: 우성시스템 주식회사
Priority date: 2009-10-30
Filing date: 2009-10-30
Publication date: 2010-05-27

Abstract

본 발명은 정압기 압력 제어를 위한 특성값을 실제 압력값에 근접하도록 보정하여 더욱 정확한 정압기 제어가 가능한 정압기 제어 시스템에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 정압기 제어 시스템은, 가스 통과량을 제어하는 제킷부를 구비하여 도시가스의 공급 압력을 일정하게 제어하는 정압기; 상기 제킷부의 가스 압력을 제어하는 파일로트(pilot); 상기 파일로트의 일측에 결합되어 파일로트의 탄성부재에 압력을 변화시켜 공급압력을 설정하는 리모트 세터(remote setter); 상기 리모트 세터 내에 구비되며, 상기 탄성부재의 압력을 제어하는 축의 직선 방향 이동에 따라 회전하여 상기 축이 이동한 현재 위치를 저항값으로 출력하는 포텐시오미터(Potentiometer); 상기 포텐시오미터로부터 출력되는 저항값을 대응되는 압력값으로 변환하는 데이터 변환부; 상기 포텐시오미터와 상기 정압기를 측정하여 얻어진 저항값과 실제 압력값에 대한 정보를 저항값을 다수개로 구분한 구간별로 보유하고, 상기 포텐시오미터에서 출력되는 저항값이 포함되는 구간을 검색한 후, 아래 수학식에 따라 압력값을 보정하는 보정부;를 포함한다.

정압기, 제어, 특성값, 보정

Description

정압기 제어 시스템{SYSTEM FOR CONTROLLING THE GAS PRESSURE}

본 발명은 정압기 제어 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 정압기 압력 제어를 위한 특성값을 실제 압력값에 근접하도록 보정하여 더욱 정확한 정압기 제어가 가능한 정압기 제어 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 도시가스는 배관망을 통해 도시 소비자에게 공급된다. 도시 가스는 다른 연료에 비해 취급이 편리하고 청결하며 연소효율이 높은 이점 등으로 인해 가정용/냉난방용, 산업용 수요가 상당히 확대되고 있는 상황이다. 이 도시가스는 수요 변동에 대응할 수 있도록 상당한 용량의 가스 탱크(한국가스공가)에 저장되어 공급된다.

가스 배관은 가스 탱크로부터 지역 도시가스 공급시설을 거쳐 소비자인 가정 또는 공장의 가스 기기까지로 공급되는 가스를 수송하는 통로로서, 주철 또는 강철 등으로 제작된 배관으로서, 배관의 크기 또는 수송하는 가스의 종류에 따라 저압 공급, 중압 공급 또는 고압 공급 등으로 일정한 압력에 의해 가스를 수송한다.

이와 같이 도시 가스는 소비자가 항상 일정한 압력으로 사용할 수 있도록 공급되어야 하기 때문에 도시가스 공급 시설(정압 시설)을 통해 최종 사용처까지 중 압, 저압 등으로 조정한다. 공급 구역이 넓은 경우 또는 원거리 수송의 경우에는 다량의 가스를 효율적으로 수송하기 위해 고압이 사용되지만, 소비자가 도시 가스를 직접 이용하는 경우에는 주로 저압으로 사용하기 때문에 중압 또는 고압으로 공급된 도시 가스가 다시 정압기를 통한 감압으로 사용상의 설정 압력이 계속 유지되도록 한다.

이처럼 도시가스의 수송 및 공급과정에서는 공급되는 도시 가스의 압력을 수요량에 관계없이 항상 일정하게 유지하는 것이 매우 중요한데, 도시 가스의 공급과정에서 가스 압력을 일정하게 유지하는 역할을 정압기가 수행하게 된다.

이러한 정압기의 압력제어를 위해서는 여러가지 방식이 개시되어 있지만, 별도의 파일로트(pilot)를 정압기에 설치하여 정압기의 압력을 제어하는 방식이 가장 효과적이므로 널리 사용되고 있다.

상기 파일로트(pilot)에는 탄성부재가 내장되며, 가스배관의 1차측, 2차측 및 정압기 제킷부와 소형 배관으로 연결된다. 이 파일로트는 탄성부재의 반발력과 2차측 압력의 차이에 의해 정압기의 제킷부에 가해지는 압력이 변화되며, 이에 따라 1차측에서 2차측으로 공급되는 가스의 양이 조절되어 2차측의 가스 사용량에 관계없이 가스압력을 일정하게 유지한다.

2차측 가스압력을 원하는 값으로 설정하기 위해서는 파일로트(pilot) 외부에서 탄성부재를 눌러서 탄성부재의 반발력을 변화 시켜야하고, 이 기능을 리모트 세터가 수행한다. 이때 눌러진 정도를 알기 위하여 포텐시오미터가 사용되며 이를 압력값으로 환산한 값을 리모트 세터 특성값이라 하고 압력 설정의 기준이 된다.

그런데 이 방식에서 기존의 경우 포텐시오미터에서 제공되는 저항값과 정압기의 2차 압력을 단순 비례 관계로 평가하여 정압기 2차 압력을 제어하므로, 실제 정압기의 2차 압력과 원격 제어기에서 판단하는 설정 압력값에서 상당한 차이가 발생된다. 따라서 정확한 정압기 압력 제어가 어려운 문제점이 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 정압기 압력 제어를 위한 특성값을 실제 압력값에 근접하도록 보정하여 더욱 정확한 정압기 제어가 가능한 정압기 제어 시스템을 제공하는 것이다.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 정압기 제어 시스템은, 가스 통과량을 제어하는 제킷부를 구비하여 도시가스의 공급 압력을 일정하게 제어하는 정압기; 상기 제킷부의 가스 압력을 제어하는 파일로트(pilot); 상기 파일로트의 일측에 결합되어 파일로트 탄성부재의 압력을 설정하는 리모트 세터(remote setter); 상기 리모트 세터 내에 구비되며, 상기 탄성부재의 압력을 제어하는 축의 직선 방향 이동에 따라 회전하여 상기 축이 이동한 현재 위치를 저항값으로 출력하는 포텐시오미터(Potentiometer); 상기 포텐시오미터로부터 출력되는 저항값을 대응되는 압력값으로 변환하는 데이터 변환부; 상기 포텐시오미터와 상기 정압기를 측정하여 얻어진 저항값과 실제 압력값에 대한 정보를 저항값을 다수개로 구분한 구간별로 보유하고, 상기 포텐시오미터에서 출력되는 저항값이 포함되는 구간을 검색한 후, 아래 수학식에 따라 압력값을 보정하는 보정부;를 포함한다.

수학식 : P = m + {(M - m)/d}×X

( P : 압력값, m : 구간 최저 압력, M : 구간 최고 압력, d : 저항구간 폭,

X : 측정 저항값과 구간 최저 저항값의 차이)

본 발명에서 상기 보정부는 상기 보조 정압기의 안정화 기간 동안 자동으로 상기 구간 최저 압력값과 구간 최고 압력값을 측정하는 것이, 압력 측정을 위한 시간과 인력 소요를 방지할 수 있어서 바람직하다.

또한 본 발명에 따른 정압기 제어 시스템에는, 상기 포텐시오미터로부터 출력되는 저항값을 저장하는 데이터 저장부가 더 구비되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면 정압기 압력 제어를 위한 특성값을 실제 압력값에 근접하도록 보정하여 더욱 정확하게 정압기 압력을 제어할 수 있는 장점이 있다. 또한 특성값을 자동으로 측정하므로, 수동 측정시에 발생할 수 있는 오류를 방지하고, 인력 낭비를 줄일 수 있는 장점이 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다.

본 실시예에 따른 정압기 제어 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 정압 기(10), 파일로트(20), 리모트 세터(30), 원격 제어기(40) 등을 포함하여 구성된다.

여기에서 정압기(10)는 전술한 바와 같이, 그 내부에 제킷부가 구비되어 있으며, 도시가스 배관(50, 60)의 중간에 설치되어, 공급되는 도시가스의 압력을 조정하여 그 압력이 항상 일정하게 유지하는 구성요소이다.

다음으로 파일로트(20)와 리모트 세터(30)는 상기 정압기(10)를 제어하는 구성요소이다. 상기 파일로트(20)는 상기 정압기(10)에 연결되어 정압기를 통과하는 도시가스의 양을 조절하여 공급압력을 제어한다. 그리고 리모트 세터(30)는 상기 파일로트(20)의 탄성부재에 가해지는 압력을 기계적으로 조정하는 모터를 포함하여 구성될 수 있다.

구체적으로 상기 파일로트(20)는 상기 정압기(10) 전단의 1차측 배관(50)에서 유입되는 가스를 제킷라인(Jacket line, 22)을 통하여 정압기(10) 제킷부로 공급며, 이때 제킷부에 가해지는 압력은 상기 리모트 세터(30)에 의해 설정된 탄성력과 상기 2차측 배관(60)으로부터 유입되는 센싱 라인(Sensing line, 62)의 압력의 차이에 의하여 조절되며, 이에 따라 1차측에서 2차측으로 공급되는 도시가스의 양이 변화하여 상기 정압기(10)의 공급가스 압력을 일정하게 유지한다.

그리고 상기 리모트 세터(30)는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 파일로트(20)의 상측에 결합되어 이 파일로트의 탄성부재의 반발력을 설정하여 상기 정압기(10)의 공급압력을 조절한다. 이때 실제로 파일로트(20)를 통과하는 제킷라인(22)의 개도를 용수철과 같은 탄성부재(32)를 통하여 가압하여 조절하며, 상기 탄성부재(32)를 상측에서 누르는 축(34)의 위치를 조절하여 공급가스 압력을 설정하는 것이다. 이를 위하여 상기 리모트 세터(30)에는 도 2에 도시된 바와 같이, 모터(36)가 설치되며, 이 모터(36)의 회전에 의하여 상기 탄성부재(32)를 누르는 정도를 조절하는 것이다. 물론 특정한 경우 수동 조작이 필요한 때를 대비하여 수동 모드와 자동 모드의 모드 전환이 가능하도록 구성되고, 수동 조작 핸들(39)이 더 구비될 수도 있다.

본 실시예에서 상기 리모트 세터(30)에는 도 2에 도시된 바와 같이, 포텐시오미터(Potentiometer, 38)가 더 구비된다. 이 포텐시오미터(38)는 상기 리모트 세터(30) 내에 구비되며, 상기 모터(36)의 회전에 의하여 상하 방향으로 이동하는 상기 축(34)의 직선 방향 이동에 따라 회전하여 상기 축(34)이 이동한 현재 위치를 저항값으로 출력하는 구성요소이다.

또한 본 실시예에 따른 정압기 제어 시스템에는 데이터 변환부와 보정부가 더 구비된다. 여기에서 데이터 변환부는 원격 제어부(40)에 구비되어 상기 포텐시오미터(38)로부터 출력되는 저항값을 대응되는 압력값으로 변환하는 구성요소이다. 즉, 상기 포텐시오미터(38)가 일종의 가변 저항기로써, 상기 축(34)의 이동 거리에 따라 대응되는 저항값을 출력하는데, 이 저항값을 적절한 압력값으로 변환하는 것이다.

일반적으로 상기 리모트 세터(30)에서 축(34)을 많이 이동시킬수록 상기 파일로트(20)의 탄성부재에 많은 압력이 가해져서 상기 정압기(10)의 공급압력이 높아진다. 따라서 상기 포텐시오미터(38)의 저항값과 상기 정압기(10)의 공급 압력값 은 비례관계를 형성한다. 따라서 상기 데이터 변환부는 상기 포텐시오미터(38)로부터 출력되는 저항값을 단순한 비례식에 의하여 압력값으로 변환한다.

그런데 상기 포텐시오미터(38)로부터 출력되는 저항값과 실제 정압기(10)의 공급 압력값은 도 3에 도시된 바와 같이, 정확한 직선적 비례관계가 성립되는 것이 아니라, 도 4에 도시된 바와 같이, 각 저항 구간에 따라 다른 변화를 보인다. 이렇게 각 저항 구간에 따른 저항값과 압력값 간의 관계는 각 리모트 세터 및 정압기에 따라 달라지게 된다. 따라서 모든 리모트 세터와 정압기에 대하여 도 3과 같은 단순한 직선적 비례 관계로 가정하여 저항값을 압력값으로 변환하면, 실제 정압기의 압력과 원격 조정기에서 파악하고 있는 압력값에 심각한 차이가 발생할 수 있다.

따라서 본 실시예에서는 상기 보정부가 상기 원격 제어부(40)에 더 구비되어, 상기 데이터 변환부에서 상기 저항값을 압력값으로 변환할 때, 상기 저항값이 속해 있는 구간별로 구분하여 상기 압력값을 보정한다. 구체적으로 도 4에 도시된 바와 같이, 저항값의 구간 별로 저항값과 압력값이 비직선적 비례관계를 가지므로, 저항값의 구간을 여러 개의 작은 구간으로 분할하고, 각 구간 별로 다른 비례상수 값을 취하는 것이다.

즉, 상기 보정부는 상기 포텐시오미터(38)에서 출력되는 저항값과 실제 정압기(10)의 압력값을 측정하여 얻어진 도 4와 같은 그래프를 보관하고, 그 그래프상에서 상기 포텐시오미터(38)에서 출력되는 저항값을 다수개의 구간으로 구분한다. (여기에서 도 4와 같은 그래프는 상기 리모트 세터(30)와 정압기(10)의 시험 운용 과정, 즉, 장비의 안정화 과정에서 확보할 수 있다. ) 그리고 상기 포텐시오미 터(38)로부터 출력되는 저항값이 포함되는 구간을 상기 그래프 상에서 검색한 후, 그 구간에 따라 저항값을 적정하게 압력값으로 보정하게 되는데, 그 보정 방법은 아래와 같다.

즉, 상기 보정부는 상기 각 구간별로 상기 정압기(10)로부터 실측하여 얻어진 구간 최저 압력값과 구간 최고 압력값을 가진다. 이 구간 별 최저 압력값과 최고 압력값은 상기 파일로트(20)의 안정화 기간 동안 자동으로 측정된다. 이 구간 별 최저 압력값과 최고 압력값에 의하여 상기 보정부는 아래의 식에 의하여 압력값을 보정한다.

P = m + {(M - m)/d}×X

( P : 압력값, m : 구간 최저 압력값, M : 구간 최고 압력값, d : 해당 구간의 저항값 폭, X : 측정 저항값과 구간 최저 저항값의 차이)

그리고 본 실시예에 따른 정압기 제어 시스템에는 상기 포텐시오미터(38)로부터 출력되는 저항값 및 이를 압력값으로 변환하고 보정한 값을 저장하는 데이터 저장부가 더 구비되는 것이 바람직하다.

다음으로 원격제어부(40)는 상기 리모트 세터(30)를 원격 제어하며, 상기 정압기(10)의 공급압력을 도시가스의 수요 패턴에 따라 제어할 수 있는 구성 요소이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 정압기 가스압력 제어 시스템의 구성을 도시하는 개념도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 파일로트와 리모트 세터의 구조를 도시하는 도면이다.

도 3은 저항값과 압력값 간의 직선적 비례관계에 대한 그래프이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 정압기 가스압력 제어 시스템의 저항값과 실제 압력값 간의 관계를 도시하는 그래프이다.

Claims

가스 배관 중간에 삽입, 설치되며, 외부에서 공급되는 가스 압력에 의하여 팽창 및 수축하며 상기 가스 배관을 통과하는 가스 통과량을 제어하는 제킷부를 구비하여 도시가스의 공급 압력을 일정하게 제어하는 정압기;

상기 정압기 전단 측 가스 배관에서 인출되는 1차측 배관;

상기 1차측 배관의 말단 및 상기 정압기 후단 측 가스 배관에서 인출되는 센싱 라인과 연결되며, 상기 1차측 배관에서 공급된 가스를, 상기 센싱 라인의 가스 압력과 자체에 내장된 탄성부재의 탄성력 차이에 의하여 상기 제킷부와 연결된 제킷 라인을 통하여 상기 제킷부로 공급하여 상기 제킷부에 가해지는 가스 압력을 제어하는 파일로트(pilot);

상기 파일로트의 상측에 상기 제킷라인을 누르는 탄성부재에 압력을 가하도록 설치되며, 상기 탄성부재에 가해지는 압력을 조정하여 상기 제킷 라인의 개도를 제어하는 리모트 세터(remote setter);

상기 리모트 세터 내에 구비되며, 상기 탄성부재를 누르는 축을 구동하는 모터;

상기 축의 직선 방향 이동에 따라 회전하여 상기 축이 이동한 현재 위치를 저항값으로 출력하는 포텐시오미터(Potentiometer);

상기 포텐시오미터로부터 출력되는 저항값을 대응되는 압력값으로 변환하는 데이터 변환부;

상기 포텐시오미터와 상기 정압기를 측정하여 얻어진 저항값과 실제 압력값에 대한 정보를, 저항값을 다수개로 구분한 구간별로 보유하고, 상기 포텐시오미터에서 출력되는 저항값이 포함되는 구간을 검색한 후, 아래 수학식에 따라 압력값을 보정하는 보정부;

상기 보정부에서 출력되는 압력값에 따라 상기 모터의 회전수를 제어하여 상기 정압기의 압력을 제어하는 원격 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 정압기 제어 시스템.

수학식 : P = m + {(M - m)/d}×X

( P : 압력값, m : 구간 최저 압력, M : 구간 최고 압력, d : 저항구간 폭, X : 측정 저항값과 구간 최저 저항값의 차이)
제1항에 있어서,

상기 보정부는 상기 정압기, 파일로트 및 포텐시오미터의 안정화 기간 동안 자동으로 상기 구간 최저 압력값과 구간 최고 압력값을 측정하는 것을 특징으로 하는 정압기 제어 시스템.
제1항에 있어서,

상기 포텐시오미터로부터 출력되는 저항값을 저장하는 데이터 저장부가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 정압기 제어 시스템.