KR101222799B1

KR101222799B1 - 냉각 해수 이송 펌프의 회전수 제어 장치

Info

Publication number: KR101222799B1
Application number: KR1020107013384A
Authority: KR
Inventors: 아키라 자이츠
Original assignee: 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
Priority date: 2008-05-12
Filing date: 2009-02-06
Publication date: 2013-01-15
Also published as: JP2009274469A; JP4859874B2; WO2009139201A1; CN101925511A; CN101925511B; KR20100080566A

Abstract

과제
종래의 선박에 있어서의 냉각 시스템에서는, 냉각 해수 이송 펌프 등은 정격 출력으로 운전되고 있기 때문에, 불필요하게 선내 전력이 소비된다는 문제가 있다. 해결 수단
그로 인해, 본 발명의 냉각 해수 이송 펌프의 회전수 제어 장치는, 열교환기에 해수를 공급하는 냉각 해수 이송 펌프 및 냉각 해수 이송 펌프 구동 모터와, 냉각 해수 이송 펌프 구동 모터의 회전수를 제어하는 인버터 장치와, 열교환기에 의해 냉각된 청수의 유량과 청수 바이패스 배관으로부터의 청수의 유량을 조정하는 청수 온도 조정 밸브와, 청수 온도 조정 밸브의 하류측 청수의 수온에 의해 청수 온도 조정 밸브의 개도를 조정하는 조정 밸브 제어 장치를 구비하고, 인버터 장치는, 청수 온도 조정 밸브의 밸브 개도와 미리 설정된 밸브 개도 목표값에 기초하여 조작 회전수를 연산하고, 조작 회전수로 냉각 해수 이송 펌프 구동 모터의 회전수를 제어하는 것인 것을 특징으로 한다.

Description

냉각 해수 이송 펌프의 회전수 제어 장치{SPEED CONTROL APPARATUS FOR COOLING SEA-WATER TRANSFER PUMP}

본 발명은, 선박에서의 냉각 해수 이송 펌프의 회전수 제어 장치에 관한 것이다.

종래부터 일반적으로 채용되고 있는 선박에서의 주기 (主機) 등의 기관실 내의 각 기기의 냉각 시스템에 대해, 도 1 의 일부를 이용하여 설명한다.

종래, 냉각 해수 이송 펌프 (4) 로 흡인된 선외의 해수는, 선체 외판 (2) 에 형성된 시체스트 (1) 로부터 냉각 해수 배관 (3) 을 통과하여, 열교환기 (6) 로 이송된다.

열교환기 (6) 에서 청수 (淸水) 와 열교환된 해수는 선외로 배출된다.

한편, 선내의 냉각 청수는, 냉각 청수 순환 펌프 (9) 에 의해, 열교환기 (6), 냉각 청수 순환 배관 (7) 및 선내 기기 (12) (주기/기관실 내 각 기기 등) 를 순환하도록 되어 있다.

또, 냉각 청수 순환 배관 (7) 에는, 열교환기 (6) 를 바이패스하는 청수 바이패스 배관 (8) 도 접속되어 있다.

그리고, 열교환기 (6) 에서 냉각된 청수와 열교환기 (6) 를 바이패스한 청수 바이패스 배관 (8) 으로부터의 청수를 청수 온도 조정 밸브 (11) 에서 합류, 혼합시킴으로써, 선내 기기 (12) 에 유입되는 냉각 청수의 수온을 일정하게 유지하고 있다.

일정한 수온으로 조정된 청수는, 냉각이 필요한 선내 기기 (12) 에 공급된 후, 다시 냉각 청수 순환 펌프 (9) 로 복귀하고, 가압되어 순환된다.

냉각 해수 이송 펌프 (4) 및 냉각 청수 순환 펌프 (9) 의 정격 (또는 최대) 용량은, 선내 기기 (12) 의 최대 발생 열량을 베이스로 결정되어 있고, 냉각 해수 이송 펌프 (4) 및 냉각 청수 순환 펌프 (9) 는, 선내 기기 (12) 가 최대 부하가 아닌 경우에도, 일정 속도로 운전되고 있다.

또한, 냉각 해수 이송 펌프 (4) 혹은 냉각 청수 순환 펌프 (9) 는, 3 상 교류의 냉각 해수 이송 펌프 구동 모터 (5) 혹은 냉각 청수 순환 펌프 구동 모터 (10) 에 의해 구동되고, 냉각 해수 이송 펌프 구동 모터 (5) 및 냉각 청수 순환 펌프 구동 모터 (10) 는, 각각 시동기 (스타터) 에 의해 출발/정지 (發停) 제어 (회전수 제어는 하지 않는다) 되도록 되어 있다.

일반적으로 열교환기, 냉각 해수 이송 펌프 등의 설계 조건은, 해수 온도가 최대 (32 ℃) 이고, 주기가 최대 출력으로 발전기 엔진도 최대 출력의 조건으로 결정되어 있다.

그러나, 실제의 운항에서는 해수 온도는 32 ℃ 보다 낮고, 선내 부하도 설계 조건보다 낮은 것이 실정이다.

그래서, 청수 온도 조정 밸브 (11) 에 의해, 청수 바이패스 배관 (8) 을 통과하는 청수량을 많게 하여, 선내 기기 (12) 에 유입되는 청수의 수온이 일정해지도록 운전된다.

이 경우, 냉각 해수 이송 펌프 (4) 등은 정격 출력으로 운전되고 있기 때문에, 불필요하게 선내 전력이 소비된다는 문제가 있다.

또, 선내 전력을 삭감시키기 위해서 도 2 에 나타내는 것이 제안되어 있다.

도 2 에 나타내는 것은, 2 속 운전 가능한 복수대의 해수 펌프 (100) 를 구비하고, 그 해수 펌프 (100) 에 의해 공급되는 해수와 열교환하여 청수를 차갑게 하는 청수 쿨러 (열교환기) (6) 를 형성하고, 그 청수 쿨러 (6) 를 통과시켜 청수를 순환시키고, 청수의 온도를 조정하기 위해, 청수 순환 배관 (7) 에 청수 쿨러 (6) 를 바이패스하는 청수 바이패스관 (8) 을 형성하고, 그 청수 바이패스관 (8) 은, 청수 온도 센서 (103) 로부터의 온도 지령 신호에 의해 개도가 조정되는 청수 온도 조정 밸브 (104) 를 개재하여 청수 순환 배관 (7) 에 접속되도록 구성된 기관실 내 기기의 냉각 장치에서, 청수 온도 조정 밸브 (104) 의 개도 신호에 의해 해수 펌프 (100) 의 운전대수 및 속도의 제어를 실시하도록 되어 있다.

또, 해수 배관 (3) 의 해수 펌프 (100) 의 입구측에 세트된 해수 온도 센서 (102) 는, 시체스트 (1) 로부터 주입되는 해수의 온도를 검지하고, 해수 온도 조정 밸브 (105) 에 온도 지령 신호를 발하고 있다.

이와 같이, 해수 복귀관 (106) 에 의해, 청수 쿨러 (6) 를 통과시킨 후의 따뜻해진 해수를 시체스트 (1) 내에 복귀시켜, 시체스트 (1) 내에 들어 있는 얼음을 녹인다.

또한, 101 은 청수 순환 펌프, 12 는 기관실 내 기기이다 (예를 들어, 특허문헌 1).

그러나, 특허문헌 1 에 기재된 것은, 해수 배관 (3) 측에도 해수 온도 센서 (102), 해수 온도 조정 밸브 (105) 및 해수 복귀관 (106) 을 형성하고, 시체스트 (1) 로부터 주입되는 해수의 온도도 제어하고 있고, 종래부터 일반적으로 채용되어 있는 선박에서의 주기 등의 기관실 내의 각 기기의 냉각 시스템에 비해 배관, 밸브류가 많아, 복잡하게 되어 있다.

또, 해수 펌프 (100) 의 운전대수 및 속도의 제어에 수반되어 주입되는 해수의 온도도 변화되고, 청수 온도 조정 밸브 (104) 의 개도 신호도 변화된다.

그리고, 청수 온도 조정 밸브 (104) 의 개도 신호가 설정된 상한값 이상이 되었을 때, 1 개 상의 해수 펌프 (100) 의 운전 패턴으로 전환하면, 당연히 해수의 온도가 강하되기 때문에 청수 온도 조정 밸브 (104) 는 닫히는 방향으로 제어되고, 개도 신호는 설정된 상한값 이하가 된다.

그렇게 하면, 원래의 해수 펌프 (100) 의 운전 패턴으로 되돌아오게 된다고 생각된다.

이것에, 해수 온도 조정 밸브 (105) 의 제어도 가해지기 때문에, 해수 펌프 (100) 의 제어는 복잡해진다고 생각된다.

일본 공개특허공보 2002-274493호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해서 이루어진 것으로, 간소한 구성으로, 선내 전력을 삭감할 수 있는 냉각 해수 이송 펌프의 회전수 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 문제점에 대해 본 발명은, 이하의 각 수단으로 과제의 해결을 도모한다.

제 1 수단의 냉각 해수 이송 펌프의 회전수 제어 장치는,

열교환기에 해수를 공급하는 냉각 해수 이송 펌프와,

상기 냉각 해수 이송 펌프를 구동하는 냉각 해수 이송 펌프 구동 모터와,

상기 냉각 해수 이송 펌프 구동 모터의 회전수를 제어하는 인버터 장치와,

상기 열교환기에 의해 냉각된 청수를 선내 기기에 순환시키는 냉각 청수 순환 배관과,

상기 냉각 청수 순환 배관에 접속되어 상기 열교환기를 바이패스하는 청수 바이패스 배관과,

상기 열교환기를 흐르는 청수의 유량과 상기 청수 바이패스 배관을 흐르는 청수의 유량을 조정하는 청수 온도 조정 밸브와,

상기 청수 온도 조정 밸브의 하류측 청수의 수온을 계측하는 청수 온도 검출기와,

상기 청수 온도 검출기에서 계측된 수온에 의해 상기 청수 온도 조정 밸브의 개도를 조정하는 조정 밸브 제어 장치를 구비하고,

상기 인버터 장치는, 상기 청수 온도 조정 밸브의 밸브 개도값과 미리 설정된 밸브 개도 목표값에 기초하여 조작 회전수를 연산하고, 상기 조작 회전수로 상기 냉각 해수 이송 펌프 구동 모터의 회전수를 제어하는 것인 것을 특징으로 한다.

제 2 수단은, 제 1 수단의 냉각 해수 이송 펌프의 회전수 제어 장치에서, 상기 냉각 해수 이송 펌프 구동 모터는, 3 상 교류 바구니형 유도 전동기인 것을 특징으로 한다.

제 3 수단은, 제 1 또는 2 수단의 냉각 해수 이송 펌프의 회전수 제어 장치에 있어서,

상기 인버터 장치는, 상기 조작 회전수의 변화량이 상기 청수 온도 조정 밸브의 밸브 개도의 변화량보다 작아지는 상기 조작 회전수를 연산하는 것인 것을 특징으로 한다.

제 4 수단의 냉각 해수 이송 펌프의 회전수 제어 장치는,

열교환기에 해수를 공급하는 냉각 해수 이송 펌프와,

상기 인버터 장치는,

밸브 개도 목표값이 미리 설정된 밸브 개도 목표값 설정기와,

상기 청수 온도 조정 밸브의 밸브 개도값과 상기 밸브 개도 목표값을 비교하는 비교기와,

상기 비교기에서의 비교 결과에 기초하여 조작 회전수를 연산하는 회전수 연산기와,

상기 조작 회전수로 냉각 해수 이송 펌프 구동 모터를 구동하는 VVVF 컨트롤러를 갖는 것을 특징으로 한다.

제 5 수단은, 제 4 수단의 냉각 해수 이송 펌프의 회전수 제어 장치에 있어서,

상기 인버터 장치는, 상기 조작 회전수의 변화량이 상기 밸브 개도의 변화량보다 작아지도록 상기 조작 회전수를 제한하는 회전수 제한기를 갖는 것을 특징으로 한다.

제 6 수단의 냉각 해수 이송 펌프의 회전수 제어 장치는,

열교환기에 해수를 공급하는 냉각 해수 이송 펌프와,

상기 인버터 장치는,

상기 밸브 개도값이 상기 밸브 개도 목표값보다 크면 현재의 회전수에 미리 설정된 회전수 증감값을 가산한 조작 회전수를 연산하고, 상기 밸브 개도값이 밸브 개도 목표값보다 작으면 현재의 회전수에 상기 회전수 증감값을 감산한 상기 조작 회전수를 연산하는 회전수 연산기와,

제 7 수단은, 제 6 수단의 냉각 해수 이송 펌프의 회전수 제어 장치에서, 상기 회전수 증감값은, 그 변화율이 상기 밸브 개도의 변화량보다 작아지도록 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.

제 8 수단은, 제 4 수단 내지 7 수단 중 어느 하나의 수단의 냉각 해수 이송 펌프의 회전수 제어 장치에 있어서,

상기 냉각 해수 이송 펌프 구동 모터는, 3 상 교류 바구니형 유도 전동기인 것을 특징으로 한다.

제 9 수단은, 제 4 수단 내지 8 수단 중 어느 하나의 수단의 냉각 해수 이송 펌프의 회전수 제어 장치에 있어서,

상기 밸브 개도 목표값 설정기에는 상이한 2 개의 밸브 개도 목표값이 미리 설정되고, 상기 밸브 개도 목표값 설정기 또는 상기 회전수 연산기는, 상기 조작 회전수의 상승 빈도가 소정 횟수 이상이 되었을 때에 낮은 쪽의 상기 밸브 개도 목표값을 선택하는 것인 것을 특징으로 한다.

특허 청구 범위에 기재된 각 청구항에 관련된 발명은, 상기의 각 수단을 채용하고 있고, 간소한 구성으로, 선내 전력이 삭감될 수 있는 냉각 해수 이송 펌프의 회전수 제어 장치를 얻을 수 있다.

또, 조작 회전수의 변화량이 청수 온도 조정 밸브의 밸브 개도의 변화량보다 작아지는 조작 회전수를 연산 혹은 제한하고 있으므로, 냉각 해수 이송 펌프의 제어와 청수 온도 조정 밸브의 제어가 간섭하거나, 헌팅을 일으키거나 하는 경우가 없어진다.

또, 2 개의 밸브 개도 목표값을 미리 설정하고, 상기 조작 회전수의 상승 빈도가 소정 횟수 이상이 되었을 때에 낮은 쪽의 밸브 개도 목표값을 선택하도록 하였기 때문에, 냉각 해수 이송 펌프의 회전수 제어의 빈도를 줄일 수 있다.

도 1 은 본 발명의 실시형태에 관련된 냉각 해수 이송 펌프의 속도 제어 장치 및 선박의 냉각 시스템의 전체 구성도이다.
도 2 는 종래의 것의 전체 구성도이다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

이하, 도 1 에 기초하여 본 발명의 실시형태에 관련된 냉각 해수 이송 펌프의 회전수 제어 장치에 대해 설명한다.

도 1 은, 본 발명의 실시형태에 관련된 냉각 해수 이송 펌프의 회전수 제어 장치의 전체 구성도이다.

<냉각 해수 계통>

먼저, 냉각 해수 계통 (30) 에 대해 설명한다.

도 1 에 나타내는 바와 같이, 냉각 해수 계통 (30) 은, 해수를, 냉각 해수 이송 펌프 (4) 에 의해 열교환기 (6) 에 공급하고, 해수와 청수에 의한 열교환을 실시하는 것이다.

선박의 배 바닥의 선체 외판 (2) 에는, 시체스트 (1) 가 형성되고, 시체스트 (1) 에는, 냉각 해수 이송 펌프 (4) 가 개장 (介裝) 된 냉각 해수 배관 (3) 이 접속되어 있다.

또, 냉각 해수 이송 펌프 (4) 보다 하류측의 냉각 해수 배관 (3) 의 도중에는, 열교환기 (6) 가 개장되어 있다.

냉각 해수 배관 (3) 의 하류단은, 선체 외판 (2) 에 천공 형성된 배수 구멍에 접속되어 있다.

냉각 해수 이송 펌프 (4) 에 의해 흡인된 선외의 해수는, 시체스트 (1) 로부터 냉각 해수 배관 (3) 을 통과하여, 열교환기 (6) 에 공급된다.

열교환기 (6) 에서 청수와 열교환된 해수는, 선체 외판 (2) 외로 배출된다.

이 냉각 해수 이송 펌프 (4) 는, 특허문헌 1 에 기재된 2 속 운전 가능한 것이 아니고, 3 상 교류 유도 바구니형의 냉각 해수 이송 펌프 구동 모터 (5) 에 의해 구동되게 되어 있다.

또한, 도시를 생략하고 있는데, 냉각 해수 이송 펌프 (4) 및 냉각 해수 이송 펌프 구동 모터 (5) 는, 냉각 시스템의 2 중화를 위해 2 세트 형성되어 있다.

그리고, 통상적으로 항해시 등에는 어느 일방만이 운전되고 있고, 운전 중의 냉각 해수 이송 펌프 (4), 냉각 해수 이송 펌프 구동 모터 (5) 혹은 제어 장치 등에 트러블이 발생했을 경우 등에는, 즉시, 스탠바이 중인 냉각 해수 이송 펌프 (4) 및 냉각 해수 이송 펌프 구동 모터 (5) 가 기동되어, 전환되도록 되어 있다.

또한, 냉각 해수 이송 펌프 구동 모터 (5) 를 제어하는 인버터 장치 (23) 에 대해서는 후술한다.

<냉각 청수 계통>

다음으로, 냉각 청수 계통 (31) 에 대해 설명한다.

냉각 청수 계통 (31) 은, 열교환기 (6) 에서 해수에 의해 냉각된 청수를, 청수 온도 조정 밸브 (11) 에 의해 수온을 조정하여 냉각 청수 순환 펌프 (9) 에 의해 선내 기기 (12) 에 순환시키는 것이다.

열교환기 (6) 의 냉각 청수측에는, 선내 기기 (12) (주기 등/기관실 내 각 기기) 에 냉각 청수를 공급하기 위한 냉각 청수 순환 배관 (7) 이 접속되어 있다.

열교환기 (6) 와 선내 기기 (12) 사이의 냉각 청수 순환 배관 (7) 의 청수 복귀 라인 (7a) 에는, 냉각 청수 순환 펌프 (9) 가 개장되어 있다.

또, 열교환기 (6) 와 선내 기기 (12) 사이의 청수 공급 라인 (7b) 에는, 2 개의 입구 (A, B) 를 갖고, 열교환기 (6) 를 흐르는 청수의 유량과 청수 바이패스 배관 (8) 을 흐르는 청수의 유량을 조정하는 3 방 밸브형의 청수 온도 조정 밸브 (11) 가 개장되어 있다.

또한, 열교환기 (6) 와 냉각 청수 순환 펌프 (9) 사이의 청수 복귀 라인 (7a) 과, 청수 온도 조정 밸브 (11) 의 입구 (B) 는, 열교환기 (6) 를 바이패스하는 청수 바이패스 배관 (8) 에 의해 접속되어 있다.

또한, 청수 온도 조정 밸브 (11) 는, 3 방 밸브형에 한정되는 것이 아니고, 청수 공급 라인 (7b) 과 청수 바이패스 배관 (8) 의 합류부보다 상류측의 청수 공급 라인 (7b) (열교환기 (6) 측), 및 청수 바이패스 배관 (8) 에 각각 유량 조정 밸브를 형성하고, 열교환기 (6) 를 흐르는 청수의 유량과 청수 바이패스 배관 (8) 을 흐르는 청수의 유량을 조정하도록 한 것으로 해도 된다.

또, 청수 온도 조정 밸브 (11) 는, 도시 생략한 밸브체를 구동하는 구동 모터와, 밸브체의 입구 (A) 측 (열교환기 (6) 측) 의 밸브 개도 (As) 를 조정 밸브 제어 장치 (22) 에 발신하는 밸브 개도 발신기를 구비하고 있다.

청수 온도 조정 밸브 (11) 와 선내 기기 (12) 사이 (청수 온도 조정 밸브 (11) 의 하류측) 의 청수 공급 라인 (7b) 에는, 청수 공급 라인 (7b) 내를 흐르는 청수의 수온을 계측하는 청수 온도 검출기 (21) 가 장착되어 있다.

그리고, 청수 온도 검출기 (21) 에서 검출된 청수의 온도 계측값은, 조정 밸브 제어 장치 (22) 에 송신된다.

조정 밸브 제어 장치 (22) 에서는, 청수 온도 검출기 (21) 로부터 송신된 청수의 온도 계측값에 기초하여, 청수의 수온이 미리 설정된 소정 수온의 범위 내에 들어가도록, 원격 개폐 제어식 청수 온도 조정 밸브 (11) 의 입구 (A, B) 의 개도를 제어하도록 되어 있다. 이와 같이 하여, 열교환기 (6) 에서 냉각된 청수와 열교환기 (6) 를 바이패스한 청수 복귀 라인 (7a) 으로부터의 청수를 청수 온도 조정 밸브 (11) 에서 혼합시킴으로써, 선내 기기 (12) 에 유입되는 냉각 청수의 수온을 일정하게 유지하고 있다.

또한, 조정 밸브 제어 장치 (22) 에는, 밸브 개도 (As) 를 표시하는 표시기도 필요에 따라 형성되어 있다.

냉각 청수 순환 펌프 (9) 는, 3 상 교류 유도 바구니형의 냉각 청수 순환 펌프 구동 모터 (10) 에 의해 구동되도록 되어 있다.

또한, 도시를 생략하고 있는데, 냉각 청수 순환 펌프 (9) 및 냉각 청수 순환 펌프 구동 모터 (10) 도, 냉각 시스템의 2 중화를 위해 2 세트 형성되어 있다.

그리고, 통상적으로 항해시 등에는 어느 일방만이 운전되고 있고, 운전 중의 냉각 청수 순환 펌프 (9), 냉각 청수 순환 펌프 구동 모터 (10) 혹은 제어 장치 등에 트러블이 발생했을 경우 등에는, 즉시, 스탠바이 중인 냉각 청수 순환 펌프 (9) 및 냉각 청수 순환 펌프 구동 모터 (10) 가 기동되어, 전환되도록 되어 있다.

또, 각 냉각 청수 순환 펌프 구동 모터 (10) 는, 각각, 냉각 청수 순환 펌프 시동기 (스타터) (20) 에 의해 출발/정지 제어 (회전수 제어는 하지 않는다) 되도록 되어 있다.

이상의 냉각 해수 계통 (30) 및 냉각 청수 계통 (31) (냉각 해수 이송 펌프 구동 모터 (5) 의 제어를 제외한다) 은, 종래부터 실제의 기기 (實機) 에 채용되어 있는 것과 전혀 바뀌는 부분은 없다.

종래부터 실제의 기기에 채용되어 있는 것과 상이한 점은, 냉각 해수 이송 펌프 구동 모터 (5) 의 제어에 있다.

이하, 냉각 해수 이송 펌프 구동 모터 (5) 의 회전수 제어에 대해 설명한다.

<냉각 해수 이송 펌프 구동 모터 제어>

각 냉각 해수 이송 펌프 (4) 를 구동하는 각 냉각 해수 이송 펌프 구동 모터 (5) 는, 인버터 장치 (23) 에 의해 회전수가 제어되도록 되어 있다.

이 각 인버터 장치 (23) 는, 조정 밸브 제어 장치 (22) (혹은, 청수 온도 조정 밸브 (11)) 로부터의 밸브 개도값 (As) 과 밸브 개도 목표값 (Ao) 에 기초하여, 조작 회전수 (Rs) (및 공급 전압) 를 연산하는 컨트롤 유닛 (25) 과, 상기 조작 회전수 (Rs) 로 냉각 해수 이송 펌프 구동 모터 (5) 를 구동 제어하는 VVVF 컨트롤러 (24) (Variable Voltage Variable Frequency Controller) 에 의해 구성되어 있다.

VVVF 컨트롤러 (24) 는, 배전반으로부터의 3 상 교류 전류를 목표로 하는 전압의 직류 전류로 변환하는 컨버터부와 직류 전류를 목표로 하는 주파수의 3 상 교류 전류로 변환하는 인버터부에 의해 구성되어 있다.

또한, 각 인버터 장치 (23) 는, 배전반의 3 상 교류 전원으로부터 차단기를 개재하여 전력이 공급되게 되어 있다.

또, 컨트롤 유닛 (25) 은, 회전수 연산기 (26), 비교기 (27) 및 밸브 개도 목표값 설정기 (28) 에 의해 구성되어 있다.

또한, 컨트롤 유닛 (25) 은 마이크로 컴퓨터, 프로세서, 시퀸서 등의 형태를 이루고, 회전수 연산기 (26), 비교기 (27), 밸브 개도 목표값 설정기 (28) 등의 각종 연산기, 처리기는, (서브) 프로그램 등의 형태를 이룬다.

이 경우, 밸브 개도 목표값 설정기 (28) 의 밸브 개도 목표값 (Ao) 은, 프로그램 내에 미리 설정된 (삽입된) 상수로 할 수 있다.

그러나, 본 발명 및 실시형태의 것은, 이것에 한정되는 것이 아니고, 회전수 연산기 (26), 비교기 (27), 밸브 개도 목표값 설정기 (28) 등을, 개개의 전자 회로의 형태의 것으로 해도 된다.

나아가서는, 회전수 연산기 (26), 비교기 (27), 밸브 개도 목표값 설정기 (28) 등의 각 기능을 실행하는 프로그램을, CD-ROM 등의 기록 매체에 기록해 두고, 컨트롤 유닛 (25) (마이크로 컴퓨터 등) 에 다운로드하여, 실행하도록 해도 된다.

다음으로, 컨트롤 유닛 (25) 에서의 여러 가지 모터 제어의 예에 대해 설명한다.

<컨트롤 유닛 (25) 에서의 제 1 모터 제어예>

밸브 개도 목표값 설정기 (28) 에는, 예를 들어 「80 % (정확하게는, 80 % ± 수% 의 범위)」 와 같은 1 개의 소정 밸브 개도 목표값 (Ao) 이 미리 설정되어 있다.

비교기 (27) 는, 밸브 개도 목표값 설정기 (28) 에 미리 설정된 밸브 개도 목표값 (Ao) 과 조정 밸브 제어 장치 (22) 로부터 송신된 밸브 개도값 (As) 을 비교하고, 밸브 개도값 (As) > 밸브 개도 목표값 (Ao) 의 여부를 판정하고, 그 비교 결과 (예/아니오) 를 회전수 연산기 (26) 에 송신한다.

회전수 연산기 (26) 는, 비교기 (27) 로부터의 비교 결과의 신호에 기초하여, 밸브 개도값 (As) > 밸브 개도 목표값 (Ao) 이면 현재의 회전수 (Ro) 에 미리 설정된 소정 회전수 증감값 (R

) (고정값) 을 가산한 조작 회전수 (Rs) 를, 소정 시간 간격으로 VVVF 컨트롤러 (24) 에 송신한다.

또한, 현재의 회전수 (Ro) 가 모터의 정격 최대 회전수이면, 현재의 회전수 (Ro) 를 조작 회전수 (Rs) 로 하고 (회전수 유지), 소정 시간 간격으로 VVVF 컨트롤러 (24) 에 송신한다.

또, 밸브 개도값 (As) < 밸브 개도 목표값 (Ao) 이면 현재의 회전수 (Ro) 에 미리 설정된 소정 회전수 증감값 (R

) (고정값) 을 감산한 조작 회전수 (Rs) 를, 소정 시간 간격으로 VVVF 컨트롤러 (24) 에 송신한다.

또한, 현재의 회전수 (Ro) 가 모터의 정격 최저 회전수이면, 현재의 회전수 (Ro) 를 조작 회전수 (Rs) 로 하고 (회전수 유지), 소정 시간 간격으로 VVVF 컨트롤러 (24) 에 송신한다.

VVVF 컨트롤러 (24) 에서는, 회전수 연산기 (26) 로부터 송신된 조작 회전수 (Rs) 로 냉각 해수 이송 펌프 구동 모터 (5) 를 구동한다.

이 때, 냉각 해수 이송 펌프 구동 모터 (5) 의 조작 회전수 (Rs) 의 변화율 (ΔRs/s) 은, 조정 밸브 제어 장치 (22) 에서의 밸브 개도값 (As) 의 변화율 (ΔAs/s) 보다 늦게 (ΔRs/s < ΔAs/s) 하면 된다.

예를 들어, 조정 밸브 제어 장치 (22) 에 있어서, 개도 80% 로부터 개도 40% (절반) 로 하는 데 필요로 하는 시간이 10 초간이면, 냉각 해수 이송 펌프 구동 모터 (5) 의 조작 회전수 (Rs) 를 절반으로 하는 데 필요로 하는 시간을 예를 들어 2 배의 20 초간 (2 × ΔRs/s = ΔAs/s) 으로 한다.

또한, 청수 온도 조정 밸브 (11) 는, 통상적으로 모터 구동 (회전수는 거의 일정) 이다.

따라서, 밸브 개도값 (As) 의 변화율 (ΔAs/s) 은 이미 알려진 (거의 일정한 고정값) 이므로, 밸브 개도값 (As) 의 변화율 (ΔAs/s) 보다 늦은 변화율 (ΔRs/s) 의 회전수 증감값 (R

) (고정값) 을 용이하게 결정할 수 있다.

이와 같이 구성함으로써, 냉각 해수 이송 펌프 구동 모터 (5) 의 조작 회전수 (Rs) 의 변화에 늦지 않게 청수 온도 조정 밸브 (11) 가 조작되므로, 냉각 해수 이송 펌프 구동 모터 (5) 는, 항상 최신의 밸브 개도값 (As) 에 기초하여 제어되고, 냉각 해수 이송 펌프 구동 모터 (5) 의 제어와 청수 온도 조정 밸브 (11) 의 제어가 완충되어 헌팅을 일으키거나 하는 경우가 없다.

<컨트롤 유닛 (25) 에서의 제 2 모터 제어예>

제 2 모터 제어예에서는, 도 1 의 점선으로 도시한 바와 같이, 회전수 연산기 (26) 와 VVVF 컨트롤러 (24) 사이에, 회전수 제한기 (29) 가 형성되어 있다.

그리고, 회전수 제한기 (29) 에는, 조작 회전수 (Rs) 의 변화율 (ΔRs/s) < 밸브 개도값 (As) 의 변화율 (ΔAs/s) 이 되는, 소정의 조작 회전수 (Rs) 의 변화율 (ΔRs/s) 의 상한값 (ΔRsmax/s) 이 미리 설정되어 있다.

밸브 개도 목표값 설정기 (28) 에는, 제 1 모터 제어예와 동일하게, 1 개의 소정의 밸브 개도 목표값 (Ao) 이 미리 설정되어 있다.

비교기 (27) 는, 밸브 개도 목표값 설정기 (28) 에 미리 설정된 밸브 개도 목표값 (Ao) 과 조정 밸브 제어 장치 (22) 로부터 송신된 밸브 개도값 (As) 의 차 (As-Ao), 비 (As/Ao) 혹은 변화율 ((As-Ao)/Ao) 을 연산하여, 그 비교 결과를 회전수 연산기 (26) 에 송신한다.

회전수 연산기 (26) 는, 비교기 (27) 로부터의 비교 결과의 신호 (As-Ao, As/Ao, 혹은, (As-Ao)/Ao) 에 기초하고, 예를 들어, PI 연산, PID 연산 등에서 조작 회전수 (Rs) 를 연산한다.

또한, 조작 회전수 (Rs) 에는, 회전수 상한값 (모터의 정격 최대 회전수) 및 회전수 하한값 (모터의 정격 최저 회전수) 이 미리 설정되어 있고, 회전수 상한값을 초과하는 경우에는 회전수 상한값을 조작 회전수 (Rs) 로 하고, 회전수 하한값을 하회하는 경우에는 회전수 하한값을 조작 회전수 (Rs) 로 한다.

다음으로, 회전수 제한기 (29) 에서, 조작 회전수 (Rs) 의 변화율 (ΔRs/s) < 밸브 개도값 (As) 의 변화율 (ΔAs/s) 인지의 여부, 혹은, 조작 회전수 (Rs) 의 변화율 (ΔRs/s) < 조작 회전수 (Rs) 의 변화율 (ΔRs/s) 의 상한값 (ΔRsmax/s) 인지의 여부의 판정이 실시된다.

ΔRs/s < ΔAs/s (또는 ΔRsmax/s) 이면, 회전수 연산기 (26) 에서 연산된 조작 회전수 (Rs) 를 소정의 시간 간격으로 VVVF 컨트롤러 (24) 에 송신한다.

반대로, ΔRs/s

ΔAs/s (또는 ΔRsmax/s) 이면, 상기의 소정의 조작 회전수 (Rs) 의 변화율 (ΔRs/s) 의 상한값 (ΔRsmax/s) 에 기초하여, 조작 회전수 (Rs) 를 연산하여 소정의 시간 간격으로 VVVF 컨트롤러 (24) 에 송신한다.

이와 같이, 조정 밸브 제어 장치 (22) 로부터의 밸브 개도값 (As) 과 밸브 개도 목표값 (Ao) 에 기초하여 냉각 해수 이송 펌프 구동 모터 (5) 의 회전수를 제어함에 있어서, 조작 회전수 (Rs) 의 변화율 (ΔRs/s) < 밸브 개도값 (As) 의 변화율 (ΔAs/s) 이 되는 조작 회전수 (Rs) 를 사용함으로써, 상기의 제 1 모터 제어예와 동일하게, 냉각 해수 이송 펌프 구동 모터 (5) 의 조작 회전수 (Rs) 의 변화에 늦지 않게 청수 온도 조정 밸브 (11) 가 조작되므로, 냉각 해수 이송 펌프 구동 모터 (5) 는, 항상 최신의 밸브 개도값 (As) 에 기초하여 제어되고, 냉각 해수 이송 펌프 구동 모터 (5) 의 제어와 청수 온도 조정 밸브 (11) 의 제어가 완충되어 헌팅을 일으키거나 하는 경우가 없다.

<컨트롤 유닛 (25) 에서의 제 3 모터 제어예>

밸브 개도 목표값 설정기 (28) 에는, 예를 들어 「80 %」, 「60 %」와 같이 상이한 적어도 2 개의 제 1, 2 밸브 개도 목표값 (Ao1, Ao2) 이 미리 설정되어 있다.

통상적으로는, 상기의 제 1, 2 모터 제어예와 동일하게, 제 1 밸브 개도 목표값 (Ao1) 으로서 「80 %」를 채용하여 연산, 제어한다.

그리고, 청수의 수요가 늘어나고, 청수 온도 조정 밸브 (11) 가 전개 (全開) 가 되는 빈도 (소정 시간 혹은 단위 시간당 횟수) 가 증가했을 때, 빈번하게 냉각 해수 이송 펌프 구동 모터 (5) 의 조작 회전수 (Rs) 의 변경이 실시되게 된다.

그래서, 청수 온도 조정 밸브 (11) 가 전개가 되는 빈도가 증가했을 때, 밸브 개도 목표값 설정기 (28) 혹은 회전수 연산기 (26) 에서, 제 1 밸브 개도 목표값 (Ao1) 보다 낮은 값의 제 2 밸브 개도 목표값 (Ao2) 을 「60 %」로 자동적으로 선택 (전환) 하도록 한다.

즉, 냉각 해수 이송 펌프 구동 모터 (5) 의 조작 회전수 (Rs) 의 변경이 빈번하게 실시되는 경우, 낮은 제 2 밸브 개도 목표값 (Ao2) 을 설정함으로써, 응답 속도가 빠른 청수 온도 조정 밸브 (11) 에 의한 온도 제어를 많게 하고, 냉각 해수 이송 펌프 구동 모터 (5) 의 조작 회전수 (Rs) 의 변경의 비율을 줄일 수 있다.

본 발명의 실시형태에 관련된 냉각 해수 이송 펌프의 회전수 제어 장치 혹은 선박의 냉각 시스템은 상기와 같이 구성되어 있고, 인버터 장치 (23) 에 의해, 냉각 해수 이송 펌프 (4) 의 회전수가 제어된다.

이 때, 회전수의 제어는, 조정 밸브 제어 장치 (22) 에 의해 제어되는 청수 온도 조정 밸브 (11) 의 밸브 개도값 (As) 이 미리 설정된 밸브 개도 목표값 (Ao) 이 되도록, 냉각 해수 이송 펌프 (4) 의 회전수를, 단계적이 아니고, 인버터 장치 (23) 에 의해 연속적으로 제어함으로써 실시된다.

즉, 청수 온도 조정 밸브 (11) 의 열교환기 (6) 측 (도 1 의 입구 A) 의 밸브 개도값 (As) 이, 소정의 밸브 개도 목표값 (Ao (Ao1, Ao2)) 보다 큰 경우에는, 인버터 장치 (23) 에 의해, 냉각 해수 이송 펌프 (4) 의 회전수를 연속적으로 증가시킨다.

반대로, 밸브 개도값 (As) 이, 소정의 밸브 개도 목표값 (Ao (Ao1, Ao2)) 보다 작은 (청수 바이패스 배관 (8) 측 (도 1 의 입구 B) 으로 열려 있는) 경우에는, 인버터 장치 (23) 에 의해, 냉각 해수 이송 펌프 (4) 의 회전수를 연속적으로 감소시킨다.

이 때, 냉각 해수 이송 펌프 (4) (냉각 해수 이송 펌프 구동 모터 (5)) 의 조작 회전수 (Rs) 의 변화율 (ΔRs/s) < 청수 온도 조정 밸브 (11) 의 밸브 개도값 (As) 의 변화율 (ΔAs/s) 이 되도록, 냉각 해수 이송 펌프 (4) (냉각 해수 이송 펌프 구동 모터 (5)) 의 회전수를 제어한다.

이와 같이 냉각 해수 이송 펌프 (4) 의 회전수 제어를, 인버터 장치 (23) 에 의해, 청수 온도 조정 밸브 (11) 의 밸브 개도값 (As) 에 기초하여 실시함으로써, 이하의 경우에 냉각 해수 이송 펌프 (4) 의 회전수를 정격 회전수보다 낮은 회전수로 운전하는 것이 가능해져, 소비 전력의 삭감으로 연결된다.

1) 냉각 해수 온도가 설계 온도 (통상적으로 32 ℃) 보다 낮은 경우

2) 선내 기기 (12) 의 발생 열량이, 설계 조건보다 적은 경우

<그 밖의 실시형태>

이상, 본 발명의 각 실시형태에 대해 설명했는데, 본 발명은 상기의 각 실시형태에 한정되지 않고, 본 발명의 범위 내에서 여러 가지 변경을 첨가해도 된다는 것은 말할 필요도 없다.

예를 들어, 냉각 청수 순환 펌프 (9) 는, 청수 복귀 라인 (7a) 이 아닌 청수 공급 라인 (7b) 에 설치해도 되고, 청수 온도 조정 밸브 (11) 는, 청수 공급 라인 (7b) 이 아닌 청수 복귀 라인 (7a) 에 형성해도 된다.

1 시체스트 (1)
2 선체 외판 (2)
3 냉각 해수 배관 (3)
4 냉각 해수 이송 펌프 (4)
5 냉각 해수 이송 펌프 구동 모터 (5)
6 열교환기 (6)
7 냉각 청수 순환 배관 (7)
7a 청수 복귀 라인 (7a)
7b 청수 공급 라인 (7b)
8 청수 바이패스 배관 (8)
9 냉각 청수 순환 펌프 (9)
10 냉각 청수 순환 펌프 구동 모터 (10)
11 청수 온도 조정 밸브 (11)
12 선내 기기 (12)
20 냉각 청수 순환 펌프 시동기 (20)
21 청수 온도 검출기 (21)
22 조정 밸브 제어 장치 (22)
23 인버터 장치 (23)
24 VVVF 컨트롤러 (24)
25 컨트롤 유닛 (25)
26 회전수 연산기 (26)
27 비교기 (27)
28 밸브 개도 목표값 설정기 (28)
29 회전수 제한기 (29)
30 냉각 해수 계통 (30)
31 냉각 청수 계통 (31)
Ao 밸브 개도 목표값 (Ao)
As 밸브 개도 (밸브 개도값) (As)
Rs 조작 회전수 (Rs)

Claims

열교환기 (6) 에 해수를 공급하는 냉각 해수 이송 펌프 (4) 와,
상기 냉각 해수 이송 펌프 (4) 를 구동하는 냉각 해수 이송 펌프 구동 모터 (5) 와,
상기 냉각 해수 이송 펌프 구동 모터 (5) 의 회전수를 제어하는 인버터 장치 (23) 와,
상기 열교환기 (6) 에 의해 냉각된 청수 (淸水) 를 선내 기기 (12) 에 순환시키는 냉각 청수 순환 배관 (7) 과,
상기 냉각 청수 순환 배관 (7) 에 접속되어 상기 열교환기 (6) 를 바이패스하는 청수 바이패스 배관 (8) 과,
상기 열교환기 (6) 를 흐르는 청수의 유량과 상기 청수 바이패스 배관 (8) 을 흐르는 청수의 유량을 조정하는 청수 온도 조정 밸브 (11) 와,
상기 청수 온도 조정 밸브 (11) 의 하류측 청수의 수온을 계측하는 청수 온도 검출기 (21) 와,
상기 청수 온도 검출기 (21) 에서 계측된 수온에 의해 상기 청수 온도 조정 밸브 (11) 의 개도를 조정하는 조정 밸브 제어 장치 (22) 를 구비하고,
상기 인버터 장치 (23) 는,
상기 청수 온도 조정 밸브 (11) 의 밸브 개도값과 미리 설정된 밸브 개도 목표값에 기초하여 조작 회전수를 연산하고, 상기 조작 회전수로 상기 냉각 해수 이송 펌프 구동 모터 (5) 의 회전수를 제어하는 것이고, 또한 상기 조작 회전수의 변화량이 상기 청수 온도 조정 밸브의 밸브 개도의 변화량보다 작아지는 상기 조작 회전수를 연산하는 것인 것을 특징으로 하는 냉각 해수 이송 펌프의 회전수 제어 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 냉각 해수 이송 펌프 구동 모터 (5) 는, 3 상 교류 바구니형 유도 전동기인 것을 특징으로 하는 냉각 해수 이송 펌프의 회전수 제어 장치.
삭제
열교환기 (6) 에 해수를 공급하는 냉각 해수 이송 펌프 (4) 와,
상기 냉각 해수 이송 펌프 (4) 를 구동하는 냉각 해수 이송 펌프 구동 모터 (5) 와,
상기 냉각 해수 이송 펌프 구동 모터 (5) 의 회전수를 제어하는 인버터 장치 (23) 와,
상기 열교환기 (6) 에 의해 냉각된 청수를 선내 기기 (12) 에 순환시키는 냉각 청수 순환 배관 (7) 과,
상기 냉각 청수 순환 배관 (7) 에 접속되어 상기 열교환기 (6) 를 바이패스하는 청수 바이패스 배관 (8) 과,
상기 열교환기 (6) 를 흐르는 청수의 유량과 상기 청수 바이패스 배관 (8) 을 흐르는 청수의 유량을 조정하는 청수 온도 조정 밸브 (11) 와,
상기 청수 온도 조정 밸브 (11) 의 하류측 청수의 수온을 계측하는 청수 온도 검출기 (21) 와,
상기 청수 온도 검출기 (21) 에서 계측된 수온에 의해 상기 청수 온도 조정 밸브 (11) 의 개도를 조정하는 조정 밸브 제어 장치 (22) 를 구비하고,
상기 인버터 장치 (23) 는,
밸브 개도 목표값이 미리 설정된 밸브 개도 목표값 설정기 (28) 와,
상기 청수 온도 조정 밸브 (11) 의 밸브 개도값과 상기 밸브 개도 목표값을 비교하는 비교기 (27) 와,
상기 비교기 (27) 에서의 비교 결과에 기초하여 조작 회전수를 연산하는 회전수 연산기 (26) 와,
상기 조작 회전수로 냉각 해수 이송 펌프 구동 모터를 구동하는 VVVF 컨트롤러 (24)와,
상기 조작 회전수의 변화량이 밸브 개도의 변화량보다 작아지도록 상기 조작 회전수를 제한하는 회전수 제한기 (29) 를 갖는 것을 특징으로 하는 냉각 해수 이송 펌프의 회전수 제어 장치.
삭제
열교환기 (6) 에 해수를 공급하는 냉각 해수 이송 펌프 (4) 와,
상기 냉각 해수 이송 펌프 (4) 를 구동하는 냉각 해수 이송 펌프 구동 모터 (5) 와,
상기 냉각 해수 이송 펌프 구동 모터 (5) 의 회전수를 제어하는 인버터 장치 (23) 와,
상기 열교환기 (6) 에 의해 냉각된 청수를 선내 기기 (12) 에 순환시키는 냉각 청수 순환 배관 (7) 과,
상기 냉각 청수 순환 배관 (7) 에 접속되어 상기 열교환기 (6) 를 바이패스하는 청수 바이패스 배관 (8) 과,
상기 열교환기 (6) 를 흐르는 청수의 유량과 상기 청수 바이패스 배관을 흐르는 청수의 유량을 조정하는 청수 온도 조정 밸브 (11) 와,
상기 청수 온도 조정 밸브 (11) 의 하류측 청수의 수온을 계측하는 청수 온도 검출기(21) 와,
상기 청수 온도 검출기 (21) 에서 계측된 수온에 의해 상기 청수 온도 조정 밸브 (11)의 개도를 조정하는 조정 밸브 제어 장치 (22) 를 구비하고,
상기 인버터 장치 (23) 는,
밸브 개도 목표값이 미리 설정된 밸브 개도 목표값 설정기 (28) 와,
상기 청수 온도 조정 밸브 (11) 의 밸브 개도값과 상기 밸브 개도 목표값을 비교하는 비교기 (27) 와,
상기 밸브 개도값이 상기 밸브 개도 목표값보다 크면 현재의 회전수에 미리 설정된 회전수 증감값을 가산한 조작 회전수를 연산하고, 상기 밸브 개도값이 밸브 개도 목표값보다 작으면 현재의 회전수에 상기 회전수 증감값을 감산한 상기 조작 회전수를 연산하는 회전수 연산기 (26) 와,
상기 조작 회전수로 냉각 해수 이송 펌프 구동 모터를 구동하는 VVVF 컨트롤러 (24)를 갖고,
상기 회전수 증감값은, 그 변화율이 밸브 개도의 변화량보다 작아지도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 냉각 해수 이송 펌프의 회전수 제어 장치.
삭제
제 4 항 또는 제 6 항에 있어서,
상기 냉각 해수 이송 펌프 구동 모터 (5) 는, 3 상 교류 바구니형 유도 전동기인 것을 특징으로 하는 냉각 해수 이송 펌프의 회전수 제어 장치.
제 4 항 또는 제 6 항에 있어서,
상기 밸브 개도 목표값 설정기 (28) 에는 상이한 2 개의 밸브 개도 목표값이 미리 설정되고, 상기 밸브 개도 목표값 설정기 (28) 또는 상기 회전수 연산기 (26) 는, 상기 조작 회전수의 상승 빈도가 소정 횟수 이상이 되었을 때에 낮은 쪽의 상기 밸브 개도 목표값을 선택하는 것인 것을 특징으로 하는 냉각 해수 이송 펌프의 회전수 제어 장치.