KR100965845B1 - 인버터 부스터 펌프 시스템 및 이의 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 2대의 대용량 펌프와 상기 대용량 펌프 용량의 1/2 용량을 갖는 소용량 펌프 2대가 흡입배관과 급수배관 사이에 병렬로 설치되고, 대용량 펌프와 소용량 펌프 모두가 인버터 구동되는 인버터 부스터 펌프 시스템과, 오토 튜닝 개념을 도입하여 자동으로 정지비율을 정할 수 있는 인버터 부스터 펌프 시스템의 제어방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 인버터 부스터 펌프 시스템은 제 3 대용량 펌프(13) 및 제 4 대용량 펌프(14)와 상기 대용량 펌프 용량의 1/2 용량을 갖는 제 1 소용량 펌프(11) 및 제 2 소용량 펌프(12)가 저수조(22)와 연결된 흡입배관(21)과 사용처(26)로 물을 공급하는 급수배관(25) 사이에 병렬로 설치되고, 소용량 펌프(11, 12)와 대용량 펌프(13, 14)에 인버터(15, 16, 17, 18)가 각각 장착되고, 제어반(30)에 의해 인버터(15, 16, 17, 18)의 작동이 제어되고, 상기 급수배관(25)에 압력탱크(35)가 설치되어, 상기 압력탱크(35)에 의해 급수배관(25)의 급격한 수압 변화가 방지되는 것을 특징으로 한다.

Description

인버터 부스터 펌프 시스템 및 이의 제어방법{INVERTER BOOSTER PUMP SYSTEM AND METHOD FOR CONTROLLING THEREOF}
본 발명은 2대의 대용량 펌프와 상기 대용량 펌프 용량의 1/2 용량을 갖는 소용량 펌프 2대가 흡입배관과 급수배관 사이에 병렬로 설치되고, 대용량 펌프와 소용량 펌프 모두가 인버터 구동되는 인버터 부스터 펌프 시스템과, 오토 튜닝 개념을 도입하여 자동으로 정지비율을 정할 수 있는 인버터 부스터 펌프 시스템의 제어방법에 관한 것이다.
대한민국 특허 제10-0300305호(2001년 6월 15일 등록)에 "가압급수펌프장치와 그 제어 시스템 및 제어방법"에 관한 것이다.
상기 가압급수펌프장치는 복수개의 표준펌프와 병렬 연결된 적어도 하나의 소형펌프를 구비하고, 상기 펌프의 토출 압력을 감지하여 그 감지 신호에 따라 상기 펌프의 회전수를 인버터에 의해 자동 제어하는 제어 시스템을 포함한 것을 특징으로 하며, 그 제어 시스템 및 방법은 토출 급수량에 따라 인버터 제어에 의해 펌 프내 모터의 회전수를 조정하여 급수 압력을 항상 일정하게 유지하도록 제어하고, 상기 소형펌프는 미리 설정된 소유량 시간대 동안에는 가동시켜 전력 소비를 감소키고, 소형펌프를 제외한 복수개의 표준펌프는 급수량에 따라 순환운전 방식으로 교대로 가동시켜 각 펌프의 수명을 연장시키고, 사용자의 설정에 따라 운전 상태 및 운전 방식을 제어함은 물론, 원격 통신망을 이용하여 본 제어 시스템 내의 설정치를 변경하고 펌프의 운전 상황을 관제하도록 한다.
그러나, 상기 가압급수펌프장치와 그 제어 시스템 및 제어방법은 가압급수펌프장치를 사용처에 장착한 후, 사용자가 사용설정압력을 정하고, 설치된 펌프의 특성을 고려하지 않고, 이론식으로 정지비율을 정하기 때문에 이론에 의해 구해진 이론정지비율과 설치된 펌프의 특성에 의한 실제정지비율의 차이에 의해 펌프의 기동 및 정지가 계속해서 반복될 수 있는 위험이 있으며, 소형펌프를 심야시간 등 물의 사용이 적은 미리 설정된 소유량 시간대에만 작동하기 때문에 가압금수펌프장치의 총체적인 효율이 크게 증가되지 않는 단점이 있었다.
대한민국 특허 제10-0311391호(2001년 9월 25일 등록)에 "인버터 부스터 펌프 시스템의 체절운전 제어방법"이 소개되어 있다.
상기 인버터 부스터 펌프 시스템의 체절운전 제어방법은 인버터 구동 하한주파수를 기동압력과 하한주파수에 의한 관계식으로 결정하는 제1단계와, 상기 제1단계의 기동압력에 의한 관계식으로 최종 기동압력을 결정하는 제2단계와, 현재 압력과 입력된 기동압력을 비교하는 제3단계와, 상기에서 현재 압력이 기동압력보다 작으면 인버터 구동펌프의 운전주파수를 최대로 증가시키는 제4단계와, 상기 제4단계 에서 최대주파수로 증가시켜 운전하다가 최대속도 이상의 유량이 되면 스텝 구동펌프중 가장 오래전에 정지했던 펌프를 하나씩 추가로 온시켜 구동시키는 제5단계와, 상기 제3단계에서 현재압력이 기동압력보다 크면 인버터 구동펌프의 운전주파수를 상기 제1단계에서 결정된 하한주파수까지 감소시키는 제6단계와, 상기 제6단계에서 하한주파수 이하로 감소되면 스텝 구동펌프중 가장 오래 전에 켜졌던 펌프를 하나씩 추가로 정지시키는 제7단계와, 상기 제3단계에서 현재 압력과 기동압력이 같고 이 상태가 일정시간 계속되면 현재주파수와 상기 제1단계에서 결정한 하한주파수를 비교하는 제8단계와, 상기 제8단계에서 현재주파수가 하한주파수보다 크고 하한주파수+f1 Hz 보다 작으면 현재주파수에서 임의의 주파수값만큼 감소시켜 편차를 보상해주는 제9단계와, 상기 제8단계에서 현재주파수가 하한주파수보다 작고 하한주파수-f2 Hz 보다 크면 현재주파수에서 임의의 주파수값만큼 감소시키는 편차를 보상해주는 제10단계와, 상기 제8단계에서 현재주파수가 하한주파수-f2 Hz 보다 일정시간동안 작으면 최종 체절운전상태로 판단하여 인버터 구동펌프를 정지시키는 제11단계로 이루어진다.
그러나, 상기 인버터 부스터 펌프 시스템의 체절운전 제어방법 또한 설치된 펌프의 특성을 고려하지 않고, 이론식으로 정지비율을 정하기 때문에 이론에 의해 구해진 이론정지비율과 설치된 펌프의 특성에 의한 실제정지비율의 차이에 의해 펌프의 기동 및 정지가 계속해서 반복될 수 있는 위험이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 2대의 대용량 펌프와 상기 대용량 펌프 용량의 1/2 용량을 갖는 소용량 펌프 2대가 흡입배관과 급수배관 사이에 병렬로 설치되고, 대용량 펌프와 소용량 펌프 모두가 인버터 구동되므로서, 제어반에서 토출유량별로 펌프를 선택하여 구동시킴으로서, 펌프의 운전 효율을 향상시킬 수 있는 인버터 부스터 펌프 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 펌프를 설치한 후, 체절점에서 주파수를 순차적으로 최고 Hz까지 높여가며, 설치된 펌프 각각의 H-Q 곡선변화 특성 데이터를 저장하여, 사용처에 필요한 사용 설정압력이 입력되면, 자동으로 정지비율(하한 주파수)을 설정하는 오토 튜닝 개념을 도입하여, 급수배관의 유량 변화가 0m3/min 일 때 펌프의 작동을 정지시키는 인버터 부스터 펌프 시스템의 제어방법에 관한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 인버터 부스터 펌프 시스템은 제 3 대용량 펌프 및 제 4 대용량 펌프와, 대용량 펌프 용량의 1/2 용량을 갖는 제 1 소용량 펌프 및 제 2 소용량 펌프가 저수조와 연결된 흡입배관과 사용처로 물을 공급하는 급수배관 사이에 병렬로 설치되고, 소용량 펌프와 대용량 펌프에 인버터가 각각 장착되고, 제어반에 의해 인버터의 작동이 제어되고, 급수배관에 압력탱크가 설치되어, 압력탱크에 의해 급수배관의 급격한 수압 변화가 방지되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 인버터 부스터 펌프 시스템은 1대의 대용량 펌프가 최대 마력(60Hz)으로 구동될 때의 토출유량을 100%로 정하였을 때, 소용량 펌프는 최대 토출유량이 50%가 되며,
토출유량이 50% 이하일 경우, 제 1 소용량 펌프가 구동되고,
토출유량이 50%을 초과하고 100% 이하일 경우, 제 1 소용량 펌프의 작동이 정지되고, 제 3 대용량 펌프가 구동되고,
토출유량이 100%를 초과하고 150% 이하일 경우, 제 1 소용량 펌프와 대용량 펌프가 동시에 구동되고,
토출유량이 150%를 초과하고 200% 이하일 경우, 작동되고 있는 제 1 소용량 펌프가 정지되고, 제 3 및 제 4 대용량 펌프가 구동되고,
토출유량이 200%를 초과하고 250% 이하일 경우, 제 3 및 제 4 대용량 펌프와 제 1 소용량 펌프가 구동되고,
토출유량이 250%를 초과하게 되면, 제 3 및 제 4 대용량 펌프와 제 1 및 제 2 소용량 펌프 모두가 구동되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 인버터 부스터 펌프 시스템은 대용량 펌프 및 소용량 펌프를 설치한 후, 설치된 각각의 펌프에 대하여 급수 배관의 유량 변화가 0 m3/min인 체절점에서 주파수를 순차적으로 최고 주파수(60Hz)까지 높여가며, 실제 H-Q 성 능곡선 데이터를 구하는 오토 튜닝을 수행하고, 오토 튜닝에 의해 구해진 테스트 데이터가 제어반에 저장됨로써, 사용처에 필요한 사용설정압력이 입력되면, 저장된 테스트 데이터로부터 정지비율(하한 주파수)을 자동으로 설정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 인버터 부스터 펌프 시스템의 제어방법은
설치된 각각의 펌프에 대하여 급수 배관의 유량 변화가 0 m3/min인 체절점에서 주파수를 순차적으로 최고 주파수(60Hz)까지 높여가며, 실제 H-Q 성능곡선 데이터를 구하는 오토 튜닝을 수행하여 작동준비하는 단계와,
급수배관의 현재 압력을 측정하고, 제 1 소용량 펌프를 기동하는 단계와,
제 1 소용량 펌프의 구동 주파수를 증가시키는 단계와,
제 1 소용량 펌프의 구동 주파수와 최대 주파수(60Hz)를 비교하는 단계와,
제 1 소용량 펌프의 구동 주파수가 최대 주파수 이상이면, 제 3 대용량 펌프를 구동하고, 제 1 소용량 펌프를 정지하는 단계와,
제 3 대용량 펌프의 구동 주파수와 최대 주파수를 비교하는 단계와,
제 3 대용량 펌프의 구동 주파수가 최대 주파수 이상이면, 제 1 소용량 펌프를 기동하는 단계와,
제 1 소용량 펌프의 구동 주파수를 증가시키는 단계와,
제 1 소용량 펌프의 구동 주파수와 최대 주파수를 비교하는 단계와,
제 1 소용량 펌프의 구동 주파수가 최대 주파수 이상이면, 제 3 대용량 펌프 가 작동되는 상태에서 제 4 대용량 펌프를 구동하고, 제 1 소용량 펌프를 정지하는 단계와,
제 4 대용량 펌프의 구동 주파수와 최대 주파수를 비교하는 단계와,
제 4 대용량 펌프의 구동 주파수가 최대 주파수 이상이면, 제 3 및 제 4 대용량 펌프가 구동되는 상태에서 제 1 소용량 펌프를 기동하는 단계와,
제 1 소용량 펌프의 구동 주파수를 증가시키는 단계와,
제 1 소용량 펌프의 구동 주파수와 최대 주파수를 비교하는 단계와,
제 1 소용량 펌프의 구동 주파수가 최대 주파수 이상이면, 제 3 및 제 4 대용량 펌프와 제 1 소용량 펌프가 구동되는 상태에서 제 2 소용량 펌프를 기동하는 단계와,
상기 제 2 소용량 펌프의 주파수를 증가시키는 단계와,
급수배관의 측정압력과 설정압력을 비교하는 단계와,
상기 측정압력이 설정압력 이하이면, 상기 제 2 소용량 펌프의 주파수를 증가시키는 단계로 리턴하고, 측정압력이 설정압력 이상이면 주파수를 감소시키는 단계와,
제 2 소용량 펌프의 구동 주파수와 하한 주파수를 비교하는 단계와,
상기 제 2 소용량 펌프의 구동 주파수가 하한 주파수 이상이면, 급수배관의 측정압력과 설정압력을 비교하는 단계로 리턴되고, 제 2 소용량 펌프의 구동 주파수가 하한 주파수 이하이면, 설정지연시간후 제 2 소용량 펌프를 정지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 인버터 부스터 펌프 시스템의 제어방법은 제 1 소용량 펌프의 구동 주파수와 최대 주파수(60Hz)를 비교하는 단계에서, 제 1 소용량 펌프의 구동 주파수가 최대 주파수 보다 크지 않으면, 급수배관의 측정압력과 설정압력을 비교하는 단계와,
상기 제 1 소용량 펌프의 측정압력이 설정압력보다 크지 않으면, 제 1 소용량 펌프의 주파수를 증가시키는 단계로 리턴되고, 상기 제 1 소용량 펌프의 측정압력이 설정압력보다 크면, 제 1 소용량 펌프의 구동 주파수를 감소시키는 단계와,
제 1 소용량 펌프의 구동 주파수와 하한 주파수를 비교하는 단계와,
상기 구동 주파수가 하한 주파수보다 크지 않으면, 제 1 소용량 펌프의 구동 주파수와 최대 주파수(60Hz)를 비교하는 단계로 리턴되고, 제 1 소용량 펌프의 구동 주파수가 하한 주파수보다 작으면, 설정지연시간후 제 1 소용량 펌프를 정지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 인버터 부스터 펌프 시스템의 제어방법은 대용량 펌프의 구동 주파수와 최대 주파수를 비교하는 단계에서, 대용량 펌프의 구동 주파수가 최대 주파수보다 크지 않으면, 급수배관의 측정압력과 설정압력을 비교하는 단계와,
대용량 펌프의 측정압력이 설정압력보다 크지 않으면, 대용량 펌프를 구동하는 단계로 리턴되고, 대용량 펌프의 측정압력이 설정압력보다 크면, 대용량 펌프의 구동 주파수를 감소시키는 단계와,
대용량 펌프의 구동 주파수와 하한 주파수를 비교하는 단계와,
구동 주파수가 하한 주파수보다 크지 않으면, 대용량 펌프의 구동 주파수와 최대 주파수(60Hz)를 비교하는 단계로 리턴되고, 대용량 펌프의 구동 주파수가 하한 주파수보다 작으면, 설정지연시간후 대용량 펌프를 정지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이것에 의해, 본 발명에 따른 인버터 부스터 펌프 시스템 및 이의 제어방법은 토출유량별로 펌프의 선택하여 구동시킴으로서, 펌프의 운전 효율을 향상시킬 수 있고, 오토 튜닝 개념을 도입하여 사용처에 펌프를 설치한 후 사용설정압력을 변경하여도 자동으로 정지비율(하한 주파수)이 연산되는 편리한 효과가 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 인버터 부스터 펌프 시스템은 제 3 대용량 펌프(13) 및 제 4 대용량 펌프(14)와, 대용량 펌프 용량의 1/2 용량을 갖는 제 1 소용량 펌프(11) 및 제 2 소용량 펌프(12)가 저수조(22)와 연결된 흡입배관(21)과 사용처(26)로 물을 공급하는 급수배관(25) 사이에 병렬로 설치되고, 소용량 펌프(11, 12)와 대용량 펌프(13, 14)에 인버터(15, 16, 17, 18)가 각각 장착되고, 제어반(30)에 의해 인버터(15, 16, 17, 18)의 작동이 제어되고, 급수배관(25)에 압력탱크(35)가 설치되어, 압력탱크(35)에 의해 급수배관(25)의 급격한 수압 변화가 방지된다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 인버터 부스터 펌프 시스템은 다음과 같이 작동한다.
예를 들어, 1대의 대용량 펌프(13 또는 14)가 최대 마력(60Hz)으로 구동될 때의 토출유량을 100%로 정하였을 때, 소용량 펌프(11, 12)는 최대 토출유량이 50%가 되며, 전체 토출유량은 300%가 된다. 따라서, 본 발명은 300%의 유량을 기준하였을 때, 소용량 펌프는 50%씩 물량을 소화하고 대용량 펌프는 100%씩 유량을 소화한다.(여기서, 본 발명은 전체 토출유량을 300%으로 예를들어, 설명하고 있으나, 펌프의 개수를 변경할 경우 전체 토출유량은 변경될 수 있다.)
즉, 토출유량이 50% 이하일 경우, 제 1 소용량 펌프(11)가 구동된다.
토출유량이 50%을 초과하고 100% 이하일 경우, 제 1 소용량 펌프(11)의 작동이 정지되고, 제 3 대용량 펌프(13)가 구동된다.
토출유량이 100%를 초과하고 150% 이하일 경우, 제 1 소용량 펌프(11)와 대용량 펌프(13)가 동시에 구동된다.
토출유량이 150%를 초과하고 200% 이하일 경우, 작동되고 있는 제 1 소용량 펌프(11)가 정지되고, 제 3 및 제 4 대용량 펌프(13, 14)가 구동된다.
토출유량이 200%를 초과하고 250% 이하일 경우, 제 3 및 제 4 대용량 펌프(13, 14)와 제 1 소용량 펌프(11)가 구동된다.
토출유량이 250%를 초과하게 되면, 제 3 및 제 4 대용량 펌프(13, 14)와 제 1 및 제 2 소용량 펌프(11, 12) 모두가 구동됨으로서, 사용설정압력을 유지하게 된다.
그리고, 토출유량이 감소되어, 급수배관(25)의 측정압력이 설정압력을 초과할 경우, 위에서 설명한 작동의 역순으로 펌프들이 정지하게 되며, 마지막으로 제 1 소용량 펌프(11)가 인버터(15)에 의해 정지비율(하한 주파수)에 맞추어 3초간 작동한 후 주파수 변화없이 자동정지하게 된다.
도 2를 참조하면, 상기와 같이 작동되는 본 발명에 따른 인버터 부스터 펌프 시스템은, 예를 들어, 제 3 및 제 4 대용량 펌프(13, 14)가 15HP일 경우, 제 1 및 제 2 소용량 펌프(11, 12)는 7.5HP에서 사용설정압력이 6.5bar일 때, 소용량 펌프를 구동하는 것이 대용량 펌프의 사용설정압력 주파수로 Hz를 감소시켜 구동하는 것보다 효율이 높고, 전력 소비량이 감소되는 효과를 갖는다.
즉, 토출유량이 50% 이하일 경우, 토출유량이 100%를 초과하고 150% 이하일 경우, 및 토출유량이 200%를 초과하고 250% 이하일 경우, 소용량 펌프를 구동하는 것이 대용량 펌프를 구동하는 것보다 효율이 높고, 전력 소비량을 줄일 수 있다.
상기와 같이 구성되고 작동되는 본 발명에 따른 인버터 부스터 펌프 시스템은 대용량 펌프(13, 14) 및 소용량 펌프(11, 12)를 설치한 후, 설치된 각각의 펌프에 대하여 급수 배관(21)의 유량 변화가 0 m3/min인 체절점에서 주파수를 순차적으로 최고 주파수(60Hz)까지 높여가며, 실제 H-Q 성능곡선 데이터를 구하고, 구해진 테스트 데이터가 제어반(30)에 저장됨로써, 사용처에 필요한 사용설정압력이 입력 되면, 저장된 테스트 데이터로부터 정지비율(하한 주파수)을 자동으로 구하여 설정하는 오토 튜닝 개념을 도입하였다.
일반적으로, 각각의 펌프 제조 특성에 의해, 사용처에 설치하여 실제 테스트를 통해 얻은 H-Q 성능곡선 데이터와 수식으로 계산된 이론 H-Q 성능곡선 데이터가 차이를 가지며, 테스트를 통해 얻은 H-Q 성능곡선 데이터에 따른 정지비율(하한 주파수)과 이론 H-Q 성능곡선 데이터에 따른 정지비율(하한 주파수) 또한 차이가 있어, 체절점 부근에서 펌프가 오작동되거나 정지와 작동을 계속해서 반복하는 에러가 발생할 수 있을 뿐만 아니라 사용설정압력을 변경할 경우, 사용자가 직접 연산하여 정지비율(하한 주파수)을 입력해야 한다.
그러나, 본 발명은 오토 튜닝을 통해 제 1 소용량 펌프의 실제 H-Q 성능곡선 데이터를 얻음으로써(도 3 참조), 펌프의 오작동 및 에러를 방지할 수 있으며, 작동 에러를 방지할 수 있을 뿐만 아니라 사용설정압력을 변경할 경우에도 자동으로 정지비율(하한 주파수)이 연산되어 설정될 수 있다.
도 3은 어느 한 소용량 펌프를 오토 튜닝한 일례일 뿐이며, H-Q 성능곡선 데이터는 펌프의 특성에 따른 다른 데이터값을 갖는다.
도 4 내지 도 11을 참조하면, 본 발명에 따른 인버터 부스터 펌프 시스템의 제어방법은 설치된 각각의 펌프를 오토 튜닝하여 작동준비를 한다(S101). 이때, 제어반은 오토 튜닝에 의해 설치된 각각의 펌프에 대한 H-Q 곡선변화 데이터를 얻을 수 있으며, 얻어진 테스트 데이터와 사용자가 입력한 사용설정압력에 따른 정지비 율(하한 주파수)를 연산할 수 있다.
이후, 급수배관의 현재 압력을 측정하고, 제 1 소용량 펌프를 기동한다(S102). 여기서, 측정압력은 설정압력보다 높을 수 없지만, 만일의 경우를 대비하여, 제 1 소용량 펌프를 기동하기 전에 측정압력과 설정압력을 비교할 수 있다.
이후, 제 1 소용량 펌프의 구동 주파수를 증가시키고(S103), 제 1 소용량 펌프의 구동 주파수와 최대 주파수(60Hz)를 비교한다(S104).
제 1 소용량 펌프의 구동 주파수가 최대 주파수 이상이면, 제 3 대용량 펌프를 구동하고, 제 1 소용량 펌프를 정지한다(S105). 이때, 제 3 대용량 펌프는 자신의 인버터에 의해 순차적으로 주파수가 증가되고, 제 3 대용량 펌프의 주파수가 증가하는 동안 제 1 소용량 펌프의 주파수가 순차적으로 감소되어, 제 3 대용량 펌프의 주파수가 사용설정압력에 도달되면, 제 1 소용량 펌프가 정지된다.
이후, 제 3 대용량 펌프의 구동 주파수와 최대 주파수를 비교한다(S106).
제 3 대용량 펌프의 구동 주파수가 최대 주파수 이상이면, 제 1 소용량 펌프를 기동한다(S107).
이후, 제 1 소용량 펌프의 구동 주파수를 증가시키고(S108), 제 1 소용량 펌프의 구동 주파수와 최대 주파수를 비교한다(S109).
제 1 소용량 펌프의 구동 주파수가 최대 주파수 이상이면, 제 3 대용량 펌프가 작동되는 상태에서 제 4 대용량 펌프를 구동하고, 제 1 소용량 펌프를 정지한다(S110). 이때, 제 4 대용량 펌프는 자신의 인버터에 의해 순차적으로 주파수가 증가되고, 제 4 대용량 펌프의 주파수가 증가하는 동안 제 1 소용량 펌프의 주파수 가 순차적으로 감소되어, 제 4 대용량 펌프의 주파수가 사용설정압력에 도달되면, 제 1 소용량 펌프가 정지된다.
이후, 제 4 대용량 펌프의 구동 주파수와 최대 주파수를 비교한다(S111).
제 4 대용량 펌프의 구동 주파수가 최대 주파수 이상이면, 제 3 및 제 4 대용량 펌프가 구동되는 상태에서 제 1 소용량 펌프를 기동한다(S112).
이후, 제 1 소용량 펌프의 구동 주파수를 증가시키고(S113), 제 1 소용량 펌프의 구동 주파수와 최대 주파수를 비교한다(S114).
제 1 소용량 펌프의 구동 주파수가 최대 주파수 이상이면, 제 3 및 제 4 대용량 펌프와 제 1 소용량 펌프가 구동되는 상태에서 제 2 소용량 펌프를 기동한다(S115).
이후, 상기 제 2 소용량 펌프의 주파수를 증가시키고(S116), 급수배관의 측정압력과 설정압력을 비교한다(S117).
상기 측정압력이 설정압력 이하이면, 상기 제 2 소용량 펌프의 주파수를 증가시키는 단계로 리턴하고, 측정압력이 설정압력 이상이면 주파수를 감소시키고(S118), 제 2 소용량 펌프의 구동 주파수와 하한 주파수를 비교한다(S119).
상기 제 2 소용량 펌프의 구동 주파수가 하한 주파수 이상이면, 급수배관의 측정압력과 설정압력을 비교하는 단계(S117)로 리턴되고, 제 2 소용량 펌프의 구동 주파수가 하한 주파수 이하이면, 설정지연시간후 제 2 소용량 펌프를 정지한다(S120).
도 7을 참조하면, 제 1 소용량 펌프의 구동 주파수와 최대 주파수(60Hz)를 비교하는 단계(S104)에서, 제 1 소용량 펌프의 구동 주파수가 최대 주파수 보다 크지 않으면, 급수배관의 측정압력과 설정압력을 비교한다(S201).
상기 제 1 소용량 펌프의 측정압력이 설정압력보다 크지 않으면, 제 1 소용량 펌프의 주파수를 증가시키는 단계(S103)로 리턴되고, 상기 제 1 소용량 펌프의 측정압력이 설정압력보다 크면, 제 1 소용량 펌프의 구동 주파수를 감소시킨다(S202).
이후, 제 1 소용량 펌프의 구동 주파수와 하한 주파수를 비교한다(S203).
상기 구동 주파수가 하한 주파수보다 크지 않으면, 제 1 소용량 펌프의 구동 주파수와 최대 주파수(60Hz)를 비교하는 단계(S104)로 리턴되고, 제 1 소용량 펌프의 구동 주파수가 하한 주파수보다 작으면, 설정지연시간후 제 1 소용량 펌프를 정지한다(S204).
도 8을 참조하면, 제 3 대용량 펌프의 구동 주파수와 최대 주파수를 비교하는 단계(S106)에서, 제 3 대용량 펌프의 구동 주파수가 최대 주파수보다 크지 않으면, 급수배관의 측정압력과 설정압력을 비교한다(S301).
상기 제 3 대용량 펌프의 측정압력이 설정압력보다 크지 않으면, 제 3 대용량 펌프를 구동하는 단계(S105)로 리턴되고, 상기 제 3 대용량 펌프의 측정압력이 설정압력보다 크면, 제 3 대용량 펌프의 구동 주파수를 감소시킨다(S302).
이후, 제 3 대용량 펌프의 구동 주파수와 하한 주파수를 비교한다(S303).
상기 구동 주파수가 하한 주파수보다 크지 않으면, 제 3 대용량 펌프의 구동 주파수와 최대 주파수(60Hz)를 비교하는 단계(S106)로 리턴되고, 제 3 대용량 펌프 의 구동 주파수가 하한 주파수보다 작으면, 설정지연시간후 제 3 대용량 펌프를 정지한다(S304).
도 9를 참조하면, 제 1 소용량 펌프의 구동 주파수와 최대 주파수를 비교하는 단계(S109)에서, 제 1 소용량 펌프의 구동 주파수가 최대 주파수 이상이면, 급수배관의 측정압력과 설정압력을 비교한다(S401).
상기 제 1 소용량 펌프의 측정압력이 설정압력보다 크지 않으면, 제 1 소용량 펌프의 주파수를 증가시키는 단계(S108)로 리턴되고, 상기 제 1 소용량 펌프의 측정압력이 설정압력보다 크면, 제 1 소용량 펌프의 구동 주파수를 감소시킨다(S402).
이후, 제 1 소용량 펌프의 구동 주파수와 하한 주파수를 비교한다(S403).
상기 구동 주파수가 하한 주파수보다 크지 않으면, 제 1 소용량 펌프의 구동 주파수와 최대 주파수(60Hz)를 비교하는 단계(S109)로 리턴되고, 제 1 소용량 펌프의 구동 주파수가 하한 주파수보다 작으면, 설정지연시간후 제 1 소용량 펌프를 정지한다(S404).
도 10을 참조하면, 제 4 대용량 펌프의 구동 주파수와 최대 주파수를 비교하는 단계(S111)에서, 제 4 대용량 펌프의 구동 주파수가 최대 주파수보다 크지 않으면, 급수배관의 측정압력과 설정압력을 비교한다(S501).
상기 제 4 대용량 펌프의 측정압력이 설정압력보다 크지 않으면, 제 4 대용량 펌프를 구동하는 단계(S110)로 리턴되고, 상기 제 4 대용량 펌프의 측정압력이 설정압력보다 크면, 제 4 대용량 펌프의 구동 주파수를 감소시킨다(S502).
이후, 제 4 대용량 펌프의 구동 주파수와 하한 주파수를 비교한다(S503).
상기 구동 주파수가 하한 주파수보다 크지 않으면, 제 4 대용량 펌프의 구동 주파수와 최대 주파수(60Hz)를 비교하는 단계(S111)로 리턴되고, 제 4 대용량 펌프의 구동 주파수가 하한 주파수보다 작으면, 설정지연시간후 제 4 대용량 펌프를 정지한다(S504).
도 11을 참조하면, 제 1 소용량 펌프의 구동 주파수와 최대 주파수를 비교하는 단계(S114)에서, 제 1 소용량 펌프의 구동 주파수가 최대 주파수 이상이면, 급수배관의 측정압력과 설정압력을 비교한다(S601).
상기 제 1 소용량 펌프의 측정압력이 설정압력보다 크지 않으면, 제 1 소용량 펌프의 주파수를 증가시키는 단계(S113)로 리턴되고, 상기 제 1 소용량 펌프의 측정압력이 설정압력보다 크면, 제 1 소용량 펌프의 구동 주파수를 감소시킨다(S602).
이후, 제 1 소용량 펌프의 구동 주파수와 하한 주파수를 비교한다(S603).
상기 구동 주파수가 하한 주파수보다 크지 않으면, 제 1 소용량 펌프의 구동 주파수와 최대 주파수(60Hz)를 비교하는 단계(S114)로 리턴되고, 제 1 소용량 펌프의 구동 주파수가 하한 주파수보다 작으면, 설정지연시간후 제 1 소용량 펌프를 정지한다(S604).
도 1은 본 발명에 따른 인버터 부스터 펌프 시스템을 도시한 구성도이다.
도 2는 소용량 펌프와 대용량 펌프에 대한 양정(H)-유량(Q) 곡선 그래프이다.(이때, 펌프의 효율 및 전력 소비량을 비교하였다)
도 3은 어느 한 소용량 펌프의 오토 튜닝에 의해 얻어진 양정(H)-유량(Q) 곡선 그래프이다.
도 4 내지 도 11은 본 발명에 따른 인버터 부스터 펌프 시스템의 제어방법을 도시한 순서도이다.

Claims (9)

  1. 제 3 대용량 펌프(13) 및 제 4 대용량 펌프(14)와, 대용량 펌프 용량의 1/2 용량을 갖는 제 1 소용량 펌프(11) 및 제 2 소용량 펌프(12)가 저수조(22)와 연결된 흡입배관(21)과 사용처(26)로 물을 공급하는 급수배관(25) 사이에 병렬로 설치되고, 소용량 펌프(11, 12)와 대용량 펌프(13, 14)에 인버터(15, 16, 17, 18)가 각각 장착되고, 제어반(30)에 의해 인버터(15, 16, 17, 18)의 작동이 제어되고, 급수배관(25)에 압력탱크(35)가 설치되어, 압력탱크(35)에 의해 급수배관(25)의 급격한 수압 변화가 방지되는 것을 특징으로 하는 인버터 부스터 펌프 시스템에 있어서,
    1대의 대용량 펌프(13 또는 14)가 최대 마력(60Hz)으로 구동될 때의 토출유량을 100%로 정하였을 때, 소용량 펌프(11, 12)는 최대 토출유량이 50%가 되며,
    토출유량이 50% 이하일 경우, 제 1 소용량 펌프(11)가 구동되고,
    토출유량이 50%을 초과하고 100% 이하일 경우, 제 1 소용량 펌프(11)의 작동이 정지되고, 제 3 대용량 펌프(13)가 구동되고,
    토출유량이 100%를 초과하고 150% 이하일 경우, 제 1 소용량 펌프(11)와 대용량 펌프(13)가 동시에 구동되고,
    토출유량이 150%를 초과하고 200% 이하일 경우, 작동되고 있는 제 1 소용량 펌프(11)가 정지되고, 제 3 및 제 4 대용량 펌프(13, 14)가 구동되고,
    토출유량이 200%를 초과하고 250% 이하일 경우, 제 3 및 제 4 대용량 펌프(13, 14)와 제 1 소용량 펌프(11)가 구동되고,
    토출유량이 250%를 초과하게 되면, 제 3 및 제 4 대용량 펌프(13, 14)와 제 1 및 제 2 소용량 펌프(11, 12) 모두가 구동되는 것을 특징으로 하는 인버터 부스터 펌프 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    대용량 펌프(13, 14) 및 소용량 펌프(11, 12)를 설치한 후, 설치된 각각의 펌프에 대하여 급수 배관(21)의 유량 변화가 0 m3/min인 체절점에서 주파수를 순차적으로 최고 주파수(60Hz)까지 높여가며, 실제 H-Q 성능곡선 데이터를 구하는 오토 튜닝을 수행하고, 오토 튜닝에 의해 구해진 테스트 데이터가 제어반(30)에 저장됨로써, 사용처에 필요한 사용설정압력이 입력되면, 저장된 테스트 데이터로부터 정지비율(하한 주파수)을 자동으로 설정되는 것을 특징으로 하는 인버터 부스터 펌프 시스템.
  4. 설치된 각각의 펌프에 대하여 급수 배관의 유량 변화가 0 m3/min인 체절점에서 주파수를 순차적으로 최고 주파수(60Hz)까지 높여가며, 실제 H-Q 성능곡선 데이터를 구하는 오토 튜닝을 수행하여 작동준비하는 단계(S101)와,
    급수배관의 현재 압력을 측정하고, 제 1 소용량 펌프를 기동하는 단계(S102)와,
    제 1 소용량 펌프의 구동 주파수를 증가시키는 단계(S103)와,
    제 1 소용량 펌프의 구동 주파수와 최대 주파수(60Hz)를 비교하는 단계(S104)와,
    제 1 소용량 펌프의 구동 주파수가 최대 주파수 이상이면, 제 3 대용량 펌프를 구동하고, 제 1 소용량 펌프를 정지하는 단계(S105)와,
    제 3 대용량 펌프의 구동 주파수와 최대 주파수를 비교하는 단계(S106)와,
    제 3 대용량 펌프의 구동 주파수가 최대 주파수 이상이면, 제 1 소용량 펌프를 기동하는 단계(S107)와,
    제 1 소용량 펌프의 구동 주파수를 증가시키는 단계(S108)와,
    제 1 소용량 펌프의 구동 주파수와 최대 주파수를 비교하는 단계(S109)와,
    제 1 소용량 펌프의 구동 주파수가 최대 주파수 이상이면, 제 3 대용량 펌프가 작동되는 상태에서 제 4 대용량 펌프를 구동하고, 제 1 소용량 펌프를 정지하는 단계(S110)와,
    제 4 대용량 펌프의 구동 주파수와 최대 주파수를 비교하는 단계(S111)와,
    제 4 대용량 펌프의 구동 주파수가 최대 주파수 이상이면, 제 3 및 제 4 대용량 펌프가 구동되는 상태에서 제 1 소용량 펌프를 기동하는 단계(S112)와,
    제 1 소용량 펌프의 구동 주파수를 증가시키는 단계(S113)와,
    제 1 소용량 펌프의 구동 주파수와 최대 주파수를 비교하는 단계(S114)와,
    제 1 소용량 펌프의 구동 주파수가 최대 주파수 이상이면, 제 3 및 제 4 대용량 펌프와 제 1 소용량 펌프가 구동되는 상태에서 제 2 소용량 펌프를 기동하는 단계(S115)와,
    상기 제 2 소용량 펌프의 주파수를 증가시키는 단계(S116)와,
    급수배관의 측정압력과 설정압력을 비교하는 단계(S117)와,
    상기 측정압력이 설정압력 이하이면, 상기 제 2 소용량 펌프의 주파수를 증가시키는 단계로 리턴하고, 측정압력이 설정압력 이상이면 주파수를 감소시키는 단계(S118)와,
    제 2 소용량 펌프의 구동 주파수와 하한 주파수를 비교하는 단계(S119)와,
    상기 제 2 소용량 펌프의 구동 주파수가 하한 주파수 이상이면, 급수배관의 측정압력과 설정압력을 비교하는 단계(S117)로 리턴되고, 제 2 소용량 펌프의 구동 주파수가 하한 주파수 이하이면, 설정지연시간후 제 2 소용량 펌프를 정지하는 단계(S120)를 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터 부스터 펌프 시스템의 제어방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    제 1 소용량 펌프의 구동 주파수와 최대 주파수(60Hz)를 비교하는 단계(S104)에서, 제 1 소용량 펌프의 구동 주파수가 최대 주파수 보다 크지 않으면, 급수배관의 측정압력과 설정압력을 비교하는 단계(S201)와,
    상기 제 1 소용량 펌프의 측정압력이 설정압력보다 크지 않으면, 제 1 소용량 펌프의 주파수를 증가시키는 단계(S103)로 리턴되고, 상기 제 1 소용량 펌프의 측정압력이 설정압력보다 크면, 제 1 소용량 펌프의 구동 주파수를 감소시키는 단계(S202)와,
    제 1 소용량 펌프의 구동 주파수와 하한 주파수를 비교하는 단계(S203)와,
    상기 구동 주파수가 하한 주파수보다 크지 않으면, 제 1 소용량 펌프의 구동 주파수와 최대 주파수(60Hz)를 비교하는 단계(S104)로 리턴되고, 제 1 소용량 펌프의 구동 주파수가 하한 주파수보다 작으면, 설정지연시간후 제 1 소용량 펌프를 정지하는 단계(S204)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터 부스터 펌프 시스템의 제어방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    제 3 대용량 펌프의 구동 주파수와 최대 주파수를 비교하는 단계(S106)에서, 제 3 대용량 펌프의 구동 주파수가 최대 주파수보다 크지 않으면, 급수배관의 측정압력과 설정압력을 비교하는 단계(S301)와,
    상기 제 3 대용량 펌프의 측정압력이 설정압력보다 크지 않으면, 제 3 대용 량 펌프를 구동하는 단계(S105)로 리턴되고, 상기 제 3 대용량 펌프의 측정압력이 설정압력보다 크면, 제 3 대용량 펌프의 구동 주파수를 감소시키는 단계(S302)와,
    제 3 대용량 펌프의 구동 주파수와 하한 주파수를 비교하는 단계(S303)와,
    상기 구동 주파수가 하한 주파수보다 크지 않으면, 제 3 대용량 펌프의 구동 주파수와 최대 주파수(60Hz)를 비교하는 단계(S106)로 리턴되고, 제 3 대용량 펌프의 구동 주파수가 하한 주파수보다 작으면, 설정지연시간후 제 3 대용량 펌프를 정지하는 단계(S304)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터 부스터 펌프 시스템.
  7. 제 4 항에 있어서,
    제 1 소용량 펌프의 구동 주파수와 최대 주파수를 비교하는 단계(S109)에서, 제 1 소용량 펌프의 구동 주파수가 최대 주파수 이상이면, 급수배관의 측정압력과 설정압력을 비교하는 단계(S401)와,
    상기 제 1 소용량 펌프의 측정압력이 설정압력보다 크지 않으면, 제 1 소용량 펌프의 주파수를 증가시키는 단계(S108)로 리턴되고, 상기 제 1 소용량 펌프의 측정압력이 설정압력보다 크면, 제 1 소용량 펌프의 구동 주파수를 감소시키는 단계(S402)와,
    제 1 소용량 펌프의 구동 주파수와 하한 주파수를 비교하는 단계(S403)와,
    상기 구동 주파수가 하한 주파수보다 크지 않으면, 제 1 소용량 펌프의 구동 주파수와 최대 주파수(60Hz)를 비교하는 단계(S109)로 리턴되고, 제 1 소용량 펌프 의 구동 주파수가 하한 주파수보다 작으면, 설정지연시간후 제 1 소용량 펌프를 정지하는 단계(S404)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터 부스터 펌프 시스템.
  8. 제 4 항에 있어서,
    제 4 대용량 펌프의 구동 주파수와 최대 주파수를 비교하는 단계(S111)에서, 제 4 대용량 펌프의 구동 주파수가 최대 주파수보다 크지 않으면, 급수배관의 측정압력과 설정압력을 비교하는 단계(S501)와,
    상기 제 4 대용량 펌프의 측정압력이 설정압력보다 크지 않으면, 제 4 대용량 펌프를 구동하는 단계(S110)로 리턴되고, 상기 제 4 대용량 펌프의 측정압력이 설정압력보다 크면, 제 4 대용량 펌프의 구동 주파수를 감소시키는 단계(S502)와,
    제 4 대용량 펌프의 구동 주파수와 하한 주파수를 비교하는 단계(S503)와,
    상기 구동 주파수가 하한 주파수보다 크지 않으면, 제 4 대용량 펌프의 구동 주파수와 최대 주파수(60Hz)를 비교하는 단계(S111)로 리턴되고, 제 4 대용량 펌프의 구동 주파수가 하한 주파수보다 작으면, 설정지연시간후 제 4 대용량 펌프를 정지하는 단계(S504)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터 부스터 펌프 시스템의 제어방법.
  9. 제 4 항에 있어서,
    제 1 소용량 펌프의 구동 주파수와 최대 주파수를 비교하는 단계(S114)에서, 제 1 소용량 펌프의 구동 주파수가 최대 주파수 이상이면, 급수배관의 측정압력과 설정압력을 비교하는 단계(S601)와,
    상기 제 1 소용량 펌프의 측정압력이 설정압력보다 크지 않으면, 제 1 소용량 펌프의 주파수를 증가시키는 단계(S113)로 리턴되고, 상기 제 1 소용량 펌프의 측정압력이 설정압력보다 크면, 제 1 소용량 펌프의 구동 주파수를 감소시키는 단계(S602)와,
    제 1 소용량 펌프의 구동 주파수와 하한 주파수를 비교하는 단계(S603)와,
    상기 구동 주파수가 하한 주파수보다 크지 않으면, 제 1 소용량 펌프의 구동 주파수와 최대 주파수(60Hz)를 비교하는 단계(S114)로 리턴되고, 제 1 소용량 펌프의 구동 주파수가 하한 주파수보다 작으면, 설정지연시간후 제 1 소용량 펌프를 정지하는 단계(S604)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터 부스터 펌프 시스템의 제어방법.
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