KR101284821B1 - Control system for a pump - Google Patents
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Abstract
본 발명은 가변 주파수 구동 수단을 포함하는 펌프 및 이러한 펌프를 동작시키기 위한 방법에 관한 것이다. 펌프(1)를 동작시키기 위한 본 발명의 방법은, 상기 가변 주파수 구동 수단(2)의 일부로서 포함되고 상기 DC 링크(10)에 작동 가능하게 연결되어 있는 감지 수단(16)에 의해, 상기 펌프(1)의 펌프 조건을 나타내는 동작 파라미터(operating parameter)들의 값을 취득하는 단계, 상기 동작 파라미터들의 값을 상기 가변 주파수 구동 수단(2)으로부터 상기 제어 기기(11)로 전송하는 단계, 상기 제어 기기(11)에 의해 상기 취득된 동작 파라미터들의 값에 기초하여 미리 결정된 조건이 충족되는지를 판단하는 단계, 및 상기 미리 결정된 조건의 충족에 기초하여, 상기 제어 기기(11)로부터 상기 가변 주파수 구동 수단(2)으로 명령을 전송하는 단계를 포함한다. 디지털 컴퓨터 기기의 메모리(13)에 로딩 가능하며, 본 발명의 방법을 수행하기 위한 소프트웨어 코드부를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품, 펌프 시스템, 및 펌프용 제어 기기(11)에 대해 서술된다.
동작 파라미터, 가변 주파수 구동 수단, 제어 기기
The present invention relates to a pump comprising variable frequency drive means and a method for operating such a pump. The method of the invention for operating the pump 1 is provided by means of sensing means 16 which are included as part of the variable frequency drive means 2 and operably connected to the DC link 10. Obtaining values of operating parameters indicative of the pump condition of (1), transmitting the values of the operating parameters from the variable frequency drive means 2 to the control device 11, the control device Determining whether a predetermined condition is satisfied on the basis of the obtained values of the operating parameters by (11), and based on the satisfaction of the predetermined condition, the variable frequency drive means (from the control device 11) ( 2) sending the command. A computer program product, a pump system, and a control device 11 for a pump, which are loadable into the memory 13 of a digital computer device and which comprise a software code section for carrying out the method of the present invention, are described.
Operating parameters, variable frequency drive means, control equipment
Description
본 발명은 일반적으로 펌프에 관한 것이며, 보다 구체적으로 본 발명은 가변 주파수 구동 수단을 포함하는 펌프에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이러한 펌프를 동작시키기 위한 방법에 관한 것이다.The present invention relates generally to a pump, and more particularly the present invention relates to a pump comprising variable frequency drive means. The invention also relates to a method for operating such a pump.
잠수 가능한 펌프(submersible pump)뿐만 아니라 하수 펌프, 배수 펌프, 및 탈수 펌프와 같이, 가변 주파수 구동 수단을 포함하는 펌프는 예를 들어 건설 현장이나 다른 응용 분야에서, 채굴 샤프트(mining shafts), 웰(well)과 같은 채굴 응용 분야에서 유동체(fluid)를 펌핑하는 데 흔히 사용된다. 통상적으로, 잠수 가능한 펌프는 동작 중이면서 오프-스테이트(off-state)일 때 장시간 동안 전체적으로 또는 부분적으로 침수된다.Submersible pumps as well as pumps comprising variable frequency drive means, such as sewage pumps, drain pumps, and dewatering pumps, are used in mining shafts, wells, for example in construction sites or other applications. It is commonly used to pump fluids in mining applications such as wells. Typically, the submersible pump is flooded in whole or in part for an extended period of time when in operation and off-state.
일반적으로 펌프에, 특히 잠수 가능한 펌프에 자주 직면하는 문제는 소위 스노링 동작(snoring operation)인데, 이것은 펌프가 액체 및 공기를 부분적으로 흡수한다는 것을 의미한다. 이것은 액체 레벨(liquid level)이 펌프의 필요한 레벨보다 낮게 떨어져서 펌프가 공기를 부분적으로 흡수하기 시작한다는 사실에 기인한다. 이 순간부터 펌프는 더 이상 생산적이지 못하고 에너지를 불필요하게 사용한다. 채굴 샤프트나 웰 내에 물 실트(water silt)가 남아 있고 펌프의 유압 기계에 입자가 정주하여 쌓이게 된다. 펌프가 이러한 스노링 상태에 있는 한, 이러한 입자들이 유압 기계에 계속 있게 되어 임펠러(impeller), 흡입 커버(suction cover), 봉인(seals) 등을 더 마모시킨다. 이러한 비효율적인 펌핑으로 펌프의 전체적인 동작 비용이 상당히 증가한다. 또한, 이 스노링 동작은 과열로 인해 펌프 모터를 손상시킬 수도 있다. 특정의 응용 분야에서는 이러한 스노링 문제를 극복하기 위해, 레벨 스위치와 같은 센서를 사용하여 웰 내의 유동체 레벨을 감지한다. 그렇지만, 이러한 레벨 센서는 예를 들어, 나뭇 가지와 같은 유동체 내의 물질과의 충돌로 인해 차단되거나 레벨 시프트(level shift)를 겪을 수도 있고, 그에 따라 그런 경우에는 오류 신호를 보내게 된다.In general, the problem often encountered with pumps, and particularly with submersible pumps, is the so-called snoring operation, which means that the pump partially absorbs liquid and air. This is due to the fact that the liquid level falls below the required level of the pump and the pump begins to partially absorb the air. From this moment on, the pump is no longer productive and uses energy unnecessarily. Water silts remain in the mining shafts or wells and particles accumulate in the pump's hydraulic machine. As long as the pump is in this snowing state, these particles remain in the hydraulic machine, further impellering the impeller, suction cover, seals, and so on. This inefficient pumping significantly increases the overall operating cost of the pump. This snowing operation may also damage the pump motor due to overheating. In certain applications, to overcome this snoring problem, sensors such as level switches are used to sense the fluid level in the well. However, such a level sensor may be interrupted by a collision with a material in a fluid, such as, for example, a tree branch, or may experience a level shift, thereby sending an error signal in such a case.
Struthers에게 허여된 US 6,481,973에는 전술한 문제를 일부 해결한 펌프 시스템에 대해 개시되어 있다. 이 펌프 시스템은 가변 주파수 구동 수단을 포함하기는 하지만, 레벨 스위치에 대한 보완(complement)으로서, 액체 레벨이 사전 설정된 레벨 이하로 떨어지는지를 검출하기 위해 다른 제어 방법을 사용한다. 보다 정확하게는, 이 펌프 시스템은 모터의 속도가 갑작스럽게 증가하는지 또는 모터 토크가 갑작스럽게 하강하는지를 검출한다. 이러한 모터의 동작은, 가변 주파수 구동 수단으로부터 모터로 연장하는 AC 출력 링크에 접속되어 있는 센서에 의해 감시된다. 그렇지만, 이 펌프 시스템은 큰 단점을 안고 있다. 모터 속도의 증가가 느린 경우에, 이 펌프 시스템은 펌프의 건조 작동(dry running)의 표시와 같은 변화를 인식하지 못할 수도 있다. 다른 경우, 펌프 시스템은 펌프의 기동 시 물 레벨이 펌프 동작을 하기에 충분히 높은지를 검출하지 못하는 데, 왜냐하면 이 상태에서는, 모 터 속도의 갑작스런 증가나 모터 토크의 갑작스런 강하가 있을 수 없기 때문이다. 이에 의해, 펌프는 과열로 인해 스위치 오프 될 때까지 상당한 시간 동안 작동할 것이므로, 심각한 손상을 입게 될 위험이 있다.US 6,481,973 to Struthers discloses a pump system that solves some of the above problems. Although this pump system includes variable frequency drive means, it uses a different control method to detect if the liquid level falls below a predetermined level as a complement to the level switch. More precisely, this pump system detects whether the speed of the motor suddenly increases or the motor torque drops abruptly. The operation of such a motor is monitored by a sensor connected to an AC output link extending from the variable frequency drive means to the motor. However, this pump system has great disadvantages. If the increase in motor speed is slow, this pump system may not be aware of changes such as an indication of the dry running of the pump. In other cases, the pump system does not detect whether the water level is high enough for pump operation at start-up of the pump, because in this state there cannot be a sudden increase in motor speed or a sudden drop in motor torque. Thereby, the pump will run for a considerable time until it is switched off due to overheating, so there is a risk of serious damage.
전술한 바와 같은 많은 응용에 있어서, 펌프는 동적 환경에서 동작하므로 헤드/온도(head/temperture)의 넓은 범위에서 효과적으로 동작할 수 있어야 한다. 펌프 높이에 대응하는 펌프 헤드는 주어진 전력을 사용하여, 주어진 액체의 양, 예를 들어 주어진 물의 양을 올릴 수 있으며, 이에 대해서는, 통상적인 펌프 곡선이 라인(30)으로 표시되어 있는 도 3을 참조하라. 펌프 전력의 활용도는 낮은 흐름(low flow)(Q)에서 감소될 수 있다. 그러므로, 낮은 흐름에서도 펌프 전력의 높은(또는 증가된) 활용도로 펌프가 펌핑할 수 있는 것이 유리하다.In many applications as described above, the pump operates in a dynamic environment and therefore must be able to operate effectively over a wide range of head / tempertures. The pump head corresponding to the pump height may use a given power to raise a given amount of liquid, for example a given amount of water, see FIG. 3 where a typical pump curve is indicated by
특히 펌프가 매우 장시간 동안 오프-스테이트에 있을 때 자주 발생하는 다른 문제는 흡입구 및/또는 임펠러의 막힘(clogging)인데, 이것은 흡입구 및 임펠러 내에 침전하여 비교적 굵거나 단단한 경도(solid consistency)를 갖는 실트가 생기는 주로 유동체 내의 입자들에 의해 발생한다. 이것은 차례로, 펌프 임펠러의 회전을 기동하기 위해 펌프 모터의 큰 기동 토크를 필요로 한다는 것을 수반한다. 회전을 기동하기 위해서는 최대 기동 토크가 필요하기까지 하며 모터는 상당한 기간 동안 최대 토크에서 동작해야만 한다. 이로 인해 대량의 에너지가 소비되고 또한 펌프 임펠러 및 모터를 마모시킨다. 펌프가 장기간 동안 오프-스테이트에 있을 때에는 최대 기동 토크조차도 충분하지 않을 수 있으며 이러한 경우에는 펌프를 수작업으로 청소해야만 한다. 또한, 펌프는 작동하는 동안, 예를 들어 임펠러에 흡입된 입 자들에 의해 막힐 수도 있다. 그러므로 이러한 환경에서 동작하는 펌프의 신뢰성은 낮다.Another problem that often arises when the pump is in the off-state for a very long time is the clogging of the inlet and / or the impeller which results in a silt having a relatively thick or solid consistency that precipitates in the inlet and impeller Generated mainly by particles in the fluid. This in turn entails that a large starting torque of the pump motor is required to start the rotation of the pump impeller. The maximum starting torque is required to start the rotation and the motor must run at the maximum torque for a significant period of time. This consumes a large amount of energy and also wears the pump impeller and motor. When the pump is in the off-state for a long period of time, even the maximum starting torque may not be sufficient and in this case the pump must be manually cleaned. The pump may also be blocked during operation, for example by particles sucked into the impeller. Therefore, the reliability of the pump operating in this environment is low.
Struthers에 허여된 US 6,481,973에 따른 전술한 펌프 시스템도 마찬가지로 이러한 문제점을 해결하고 있다. 그렇지만, 이 방법은 펌프가 막힌 것으로 판단되어도 모터를 계속 오작동시키도록 한다. 보다 정확하게는, 모터의 주어진 속도에 있어서 수용할 수 없을 정도의 높은 모터 토크가 검출되면, 펌프 시스템은 모터의 속도를 낮추는 동시에 수용 가능한 모터 토크의 레벨을 증가시킬 것이다. 이 목적은 고체 물질의 강도를 극복하 수 있는 더욱 강한 펌프를 얻기 위한 것이지만, 딱딱한 오염물질과 결합되는 더 강한 모터는 임펠러, 임펠러 시트, 펌프 하우징 등에 손상을 줄 수 있다.The pump system described above according to US Pat. No. 6,481,973 to Struthers also solves this problem as well. However, this method causes the motor to continue to malfunction even if the pump is determined to be clogged. More precisely, if an unacceptably high motor torque is detected at a given speed of the motor, the pump system will slow down the motor and increase the level of acceptable motor torque. The purpose is to obtain a stronger pump that can overcome the strength of solid materials, but stronger motors combined with hard contaminants can damage impellers, impeller seats, pump housings, and the like.
종래의 가변 주파수 구동 수단을 포함하는 펌프의 또다른 공지의 문제점은 이 가변 주파수 구동 수단이 통상적으로 그라운드보다 높은 건조한 위치(dry location)에서 펌프로부터 멀리 떨어져 장착된다는 점이다. 보다 정확하게는, 이것은 가변 주파수 구동 수단으로부터 펌프의 모터에 이르는 긴 전력 케이블을 필요로 하여, 종래의 가변 주파수 구동 수단에 전자기 간섭으로 인한 심각한 문제를 야기할 수 있다. Struthers에 허여된 US 6,481,973에서, 가변 주파수 구동 수단은 펌프 케이스 내에 장착되는 데, 보다 정확하게는 모터에 연결된 플레이트 위에 장착되어 있다. 그렇지만, 이 경우 가변 주파수 구동 수단의 동작은 모터에서 방출되는 열에 의해 악영향을 받으며, 이에 의해 가변 주파수 구동 수단의 오동작을 일으킬 수 있다.Another known problem with pumps including conventional variable frequency drive means is that they are mounted far from the pump in a dry location, typically above ground. More precisely, this requires a long power cable from the variable frequency drive means to the motor of the pump, which can cause serious problems due to electromagnetic interference in conventional variable frequency drive means. In US Pat. No. 6,481,973 to Struthers, the variable frequency drive means is mounted in a pump case, more precisely on a plate connected to a motor. In this case, however, the operation of the variable frequency drive means is adversely affected by the heat emitted from the motor, thereby causing a malfunction of the variable frequency drive means.
그러므로 펌프의 에너지 소비 및 내구성과 관련해서 향상된 펌프 및 이러한 펌프를 효과적으로 제어하기 위한 향상된 제어 방법이 요망된다.Therefore, there is a need for improved pumps and improved control methods for effectively controlling such pumps in terms of energy consumption and durability of the pumps.
그러므로 본 발명의 목적은 향상된 펌프, 이러한 펌프를 포함하는 펌프 시스템, 컴퓨터 프로그램, 이러한 펌프를 위한 제어 기기, 및 이러한 펌프 및 펌프 시스템을 다양한 펌프 헤드에서의 펌프 능력과 관련해서 효과적으로 제어하기 위한 방법를 제공하는 것이다.It is therefore an object of the present invention to provide an improved pump, a pump system comprising such a pump, a computer program, a control device for such a pump, and a method for effectively controlling such a pump and the pump system with respect to pump capabilities in various pump heads. It is.
본 발명의 다른 목적은 향상된 펌프, 이러한 펌프를 포함하는 펌프 시스템, 컴퓨터 프로그램, 이러한 펌프를 위한 제어 기기, 및 이러한 펌프 및 펌프 시스템을 에너지 소비와 관련해서 효과적으로 제어하기 위한 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an improved pump, a pump system including such a pump, a computer program, a control device for such a pump, and a method for effectively controlling such a pump and the pump system with respect to energy consumption.
본 발명의 또다른 목적은 향상된 펌프, 이러한 펌프를 포함하는 펌프 시스템, 컴퓨터 프로그램, 이러한 펌프를 위한 제어 기기, 및 이러한 펌프 및 펌프 시스템을 펌프의 내구성과 관련해서 효과적으로 제어하기 위한 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an improved pump, a pump system including such a pump, a computer program, a control device for such a pump, and a method for effectively controlling such a pump and the pump system with respect to the durability of the pump. .
본 발명의 또다른 목적은 향상된 펌프, 이러한 펌프를 포함하는 펌프 시스템, 컴퓨터 프로그램, 이러한 펌프를 위한 제어 기기, 및 펌프의 마모를 줄이고 펌프 수명을 늘리는 방식으로 이러한 펌프 및 펌프 시스템을 제어하기 위한 방법을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide an improved pump, a pump system comprising such a pump, a computer program, a control device for such a pump, and a method for controlling such a pump and a pump system in such a manner as to reduce wear and increase the pump life of the pump. To provide.
본 발명의 또다른 목적은 향상된 펌프, 이러한 펌프를 포함하는 펌프 시스템, 컴퓨터 프로그램, 이러한 펌프를 위한 제어 기기, 및 이러한 펌프 및 펌프 시스템을 환경 친화적 능률적인 방식으로 제어하기 위한 방법을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide an improved pump, a pump system comprising such a pump, a computer program, a control device for such a pump, and a method for controlling such a pump and the pump system in an environmentally friendly manner.
본 발명의 또다른 목적은 향상된 펌프, 이러한 펌프를 포함하는 펌프 시스템, 컴퓨터 프로그램, 이러한 펌프를 위한 제어 기기, 및 이러한 펌프 및 펌프 시스템을 동작하는 동안의 신뢰성뿐만 아니라 기동 시의 신뢰성과 관련해서 효과적으로 제어하기 위한 방법을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to effectively provide for improved pumps, pump systems including such pumps, computer programs, control devices for such pumps, and reliability at startup as well as reliability during operation of such pumps and pump systems. It is to provide a method for controlling.
본 발명에 따른 이러한 목적 및 다른 목적은 향상된 펌프, 이러한 펌프를 포함하는 펌프 시스템, 컴퓨터 프로그램, 및 독립 청구항들에 정의된 특징부를 갖는 이러한 펌프 및 펌프 시스템을 제어하기 위한 방법을 제공함으로써 달성된다.These and other objects according to the invention are achieved by providing an improved pump, a pump system comprising such a pump, a computer program, and a method for controlling such pumps and pump systems with the features defined in the independent claims.
본 발명의 배경에서, "펌프 속도"는 펌프의 시간 단위 당 회전수로 정의된다.In the context of the present invention, "pump speed" is defined as the number of revolutions per unit of time of the pump.
본 발명의 제1 관점에 따르면, 펌프를 동작시키는 방법이 제공되며, 상기 펌프는 모터 및 가변 주파수 구동 수단을 포함하며, 상기 가변 주파수 구동 수단은 상기 모터 및 펌프의 피더 케이블(feeder cable)에 연결되어 모터의 동작을 제어하고, 정류기, 인버터 및 상기 정류기와 상기 인버터 사이에 연장된 DC 링크를 포함하며, 또한 상기 펌프는 제어 기기에 작동 가능하게 연결되어 있다. 상기 펌프 동작 방법은,According to a first aspect of the invention there is provided a method of operating a pump, said pump comprising a motor and variable frequency drive means, said variable frequency drive means being connected to a feeder cable of said motor and pump. And control the operation of the motor, including a rectifier, an inverter and a DC link extending between the rectifier and the inverter, wherein the pump is operably connected to a control device. The pump operation method,
상기 가변 주파수 구동 수단의 일부로서 포함되고 상기 DC 링크에 작동 가능하게 연결되어 있는 감지 수단에 의해, 상기 펌프의 펌프 조건을 나타내는 동작 파라미터(operating parameter)들의 값을 취득하는 단계; Acquiring values of operating parameters indicative of a pump condition of the pump by sensing means included as part of the variable frequency drive means and operably connected to the DC link;
상기 동작 파라미터들의 값을 상기 가변 주파수 구동 수단으로부터 상기 제어 기기로 전송하는 단계;Transmitting the value of the operating parameters from the variable frequency drive means to the control device;
상기 제어 기기에 의해 상기 취득된 동작 파라미터들의 값에 기초하여 미리 결정된 조건이 충족되는지를 판단하는 단계; 및Determining, by the control device, whether a predetermined condition is satisfied based on the obtained values of the operating parameters; And
상기 펌프 조건에 따라 상기 모터의 동작을 제어하기 위해, 상기 미리 결정된 조건의 충족에 기초하여, 상기 제어 기기로부터 상기 가변 주파수 구동 수단으로 명령을 전송하는 단계를 포함한다.Sending a command from the control device to the variable frequency drive means based on the fulfillment of the predetermined condition, in order to control the operation of the motor in accordance with the pump condition.
본 발명의 제2 관점에 따르면, 전술한 방법에 따라 동작하도록 구성된 펌프가 제공된다.According to a second aspect of the invention, there is provided a pump configured to operate according to the method described above.
본 발명의 제3 관점에 따르면, 디지털 컴퓨터 기기의 메모리(13)에 로딩 가능하며, 컴퓨터 프로그램 제품이 상기 디지털 컴퓨터 기기에서 작동할 때, 제1 관점에 따르는 방법을 수행하기 위한 소프트웨어 코드부를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품이 제공된다.According to a third aspect of the invention, it is loadable into a
본 발명의 제4 관점에 따르면, 본 발명의 제2 관점에 따른 펌프를 포함하는 펌프 시스템이 제공된다.According to a fourth aspect of the invention, there is provided a pump system comprising a pump according to the second aspect of the invention.
본 발명의 추가의 관점에 따르면, 본 발명의 제2 관점에 따른 펌프를 위한 제어 기기가 제공된다.According to a further aspect of the invention, a control device for a pump according to the second aspect of the invention is provided.
그러므로 본 발명은, 가변 주파수 구동 수단으로부터 실질적으로 지속적으로 펌프의 동작 파라미터 값을 취득하되, 이 동작 파라미터는 펌프 조건을 나타내고 쉽고 저렴한 방식으로 동시에 고정밀도로 측정되는, 상기 동작 파라미터 값을 취득하는 단계; 및 상기 취득된 동작 파라미터의 값에 기초하여 상기 가변 주파수 구동 수단을 제어하되, 모터의 동작은 펌프 조건에 따라 조정되는, 상기 가변 주파수 구동 수단을 제어하는 단계의 사상에 기초한다. 이에 의해, 펌프는 펌프의 다양한 흐름, 에너비 소비 및 내구성에서의 출력 능력과 관련해서 효과적인 방식으로 동작된다. 또한, 임펠러 및 봉인과 같은 펌프 부품들의 마모가 감소되기 때문에, 펌프 수명이 연장될 수 있다. 펌프, 펌프 모터 및 가변 주파수 구동 수단의 제어에 필요한 모든 정보는 가변 주파수 수단으로부터 얻어지기 때문에, 외부 센서는 필요하지 않다.The present invention therefore comprises the steps of: acquiring an operating parameter value of a pump substantially continuously from a variable frequency drive means, wherein said operating parameter is indicative of pump condition and simultaneously and accurately measured in an easy and inexpensive manner; And controlling the variable frequency drive means based on the obtained value of the operating parameter, wherein the operation of the motor is based on the idea of controlling the variable frequency drive means, which is adjusted according to pump conditions. Thereby, the pump is operated in an effective manner with respect to the output capacity at various flows, energy consumption and durability of the pump. In addition, pump life can be extended because wear of pump parts such as impellers and seals is reduced. Since all the information necessary for the control of the pump, the pump motor and the variable frequency drive means is obtained from the variable frequency means, no external sensor is necessary.
본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 동작 파라미터는 가변 주파수 구동 수단의 DC 링크 전압, 가변 주파수 구동 수단의 DC 링크 전류, 모터의 속도 등이 될 수 있다. 이러한 동작 파라미터에 의해, 모터의 전력, 모터의 토크 또는 그외 적절한 양들(quantities)이 결정될 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the operating parameter may be the DC link voltage of the variable frequency drive means, the DC link current of the variable frequency drive means, the speed of the motor, or the like. By this operating parameter, the power of the motor, the torque of the motor or other suitable quantities can be determined.
본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 펌프의 건조 작동의 경우는 취득된 동작 파라미터의 값에 기초하여 결정되는 데, 예를 들어 서로 다른 모터 속도에서의 모터 전력은 미리 결정된 기준 값과 비교된다. 만일 모터의 전력이 미리 결정된 기준 레벨보다 낮다면, 펌프 모터의 동작은 미리 결정된 기간 동안 정지된다. 또한, 미리 결정된 기간이 경과하고 미리 결정된 조건이 충족될 때까지 동일한 검사가 다시 한 번 수행되면 모터가 다시 기동된다. 그러므로 전술한 바와 같이 펌프를 더욱 마모시키고, 특히 임펠러에 있어서, 펌프 모터로 하여금 과열되게 하고 게다가 불필요한 에너지 소비를 조장하는 스노링 동작 문제가 해결되고, 가변 주파수 구동 수단을 포함하는 펌프를 에너지 소비 및 내구성과 관련해서 효과적으로 동작시키는 방법이 얻어진다. 또한, 임펠러, 봉인 및 흡입 커버와 같은 펌프 부품의 마모가 상당히 감소되므로 펌프 수명이 연장될 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the case of the drying operation of the pump is determined based on the values of the obtained operating parameters, for example motor power at different motor speeds is compared with a predetermined reference value. If the power of the motor is lower than the predetermined reference level, the operation of the pump motor is stopped for a predetermined period of time. In addition, the motor is restarted if the same inspection is performed once again until the predetermined period of time has passed and the predetermined condition is met. Thus, as described above, the problem of snoring operation which further wears the pump, in particular in the impeller, causes the pump motor to overheat and further encourages unnecessary energy consumption, is solved, and the pump including the variable frequency drive means is used for energy consumption and A method of effectively operating in terms of durability is obtained. In addition, pump life, such as impellers, seals and suction covers, can be significantly reduced, resulting in extended pump life.
본 발명의 대안의 실시예에서는, 모터의 전력이 실질적으로 일정한 레벨로 유지된다. 취득된 동작 파라미터의 값이 그 동작 파라미터의 미리 결정된 기준 레벨과 비교되어, 동작 파라미터의 값이 미리 결정된 기준 레벨보다 낮으면, 미리 결정된 전력 레벨을 취득하는 데 필요한 모터의 속도가 계산되고, 펌프는 그 계산된 속도로 작동된다. 양호하게, 그 계산된 속도는 펌프의 사전 설정된 허용 가능한 최대 속도와 비교되어, 그 계산된 속도가 펌프의 사전 설정된 최대 보다 높으면, 펌프는 그 사전 설정된 속도로 작동된다. 그러므로 넓은 흐름 범위에 걸쳐 펌프 전력의 활용도를 높게 유지하는 문제가 해결된다. 도 3에 라인 32로 도시된 바와 같이, 펌프 헤드/압력은 제2 관점에 따른 방법에 의해 20% 내지 30%까지 감소될 수 있다. 그러므로 모터의 속도를 증가시키면, 펌프는 종래의 펌프보다 더 낮은 흐름에서 더 높은 펌프 헤드에 도달할 것이다. 그러므로 다양한 펌프 헤드에서의 펌프 능력과 관련해서 가변 주파수 구동 수단을 포함하는 펌프를 효과적으로 동작시키는 방법이 얻어진다.In an alternative embodiment of the invention, the power of the motor is maintained at a substantially constant level. If the value of the acquired operating parameter is compared with the predetermined reference level of the operating parameter, and if the value of the operating parameter is lower than the predetermined reference level, the speed of the motor required to obtain the predetermined power level is calculated, and the pump It works at its calculated speed. Preferably, the calculated speed is compared to the preset allowable maximum speed of the pump, so that if the calculated speed is higher than the preset maximum of the pump, the pump is operated at that preset speed. This solves the problem of maintaining high utilization of pump power over a wide flow range. As shown by
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 펌프가 막혔는지에 대한 검출이 수행되어, 펌프가 막힌인 것으로 검출되면, 펌프는 미리 결정된 기간 동안 미리 결정된 속도로 역으로 작동된다. 그후 펌프는 정지되고 정상적인 방향으로 기동된다. 또한, 펌프 임펠러를 역으로 작동시키고, 펌프 임펠러를 정지시킨 다음, 동작 방향을 바꾸는 단계는 막힌 상황이 종료되었음이 검출될 때까지 반복된다. 그러므로 흡입구 및 임펠러 내에 침전하여 비교적 굵거나 단단한 경도를 갖는 실트가 생기는 유동체 내의 입자들에 의해 야기될 수 있는, 흡입구 및/또는 펌핑 하우스의 막힘 또는 혼잡(jam)의 문제가 해결된다. 펌프는 다시 앞뒤로 반복해서 작동된다는 사실 때문에, 막힘이 효과적으로 제거될 수 있다. 이에 의해 기동 시의 신뢰도가 향상될 수 있다. 또한, 본 실시예에는 특히 펌프 임펠러의 마모가 감소되기 때문에, 에너지 소비 및 내구성과 관련해서 가변 주파수 구동 수단을 포함하는 펌프를 효과적으로 동작시키는 방법이 제공된다. 또한, 막힘 상황이 효과적으로 제거될 수 있기 때문에 펌프의 에너지 소비 역시 감소될 수 있다.According to another embodiment of the invention, a detection is made as to whether the pump is clogged, so that if the pump is detected as clogged, the pump is operated in reverse at a predetermined speed for a predetermined period of time. The pump is then stopped and started in the normal direction. In addition, the step of operating the pump impeller in reverse, stopping the pump impeller, and then changing the direction of operation is repeated until it is detected that the blocked situation is finished. The problem of blockage or jam in the inlet and / or pumping house is therefore solved, which may be caused by particles in the fluid which settle in the inlet and impeller resulting in a silt having a relatively coarse or hard hardness. Due to the fact that the pump is operated again and again again and again, clogging can be effectively removed. Thereby, the reliability at the start can be improved. In addition, the present embodiment also provides a method of effectively operating a pump including variable frequency drive means in terms of energy consumption and durability, in particular because wear of the pump impeller is reduced. In addition, the energy consumption of the pump can also be reduced because the clogging situation can be effectively eliminated.
당업자에 의해 실현되는 바와 같이, 본 발명의 양호한 실시예뿐만 아니라 본 발명에 따른 방법은 펌프 또는 펌프 시스템의 제어 기기 또는 처리 수단의 컨텐츠의 범위 내에서 양호하게, 컴퓨터 프로그램이나 컴퓨터가 판독 가능한 매체로 적절하게 실현되거나 수행된다.As will be realized by those skilled in the art, the preferred embodiment of the present invention as well as the method according to the present invention are preferably within the scope of the contents of the control device or processing means of the pump or pump system, as a computer program or a computer readable medium. As appropriate or realized.
본 발명의 목적 및 장점과 함께, 구조 및 동작 방법 모두에 관하여 본 발명을 특징짓는 특징들에 대해서는 첨부된 도면과 함께 이하의 상세한 설명을 읽어 봄으로써 더욱 잘 이해할 수 있을 것이다. 도면들은 도해 및 설명을 위한 것일 뿐 본 발명을 제한하려고 하는 것이 아님을 명백하게 이해하여야 한다. 본 발명에 의해 얻어진 이들 목적 및 다른 목적, 및 제안된 장점은 이하의 상세한 설명을 첨부된 도면과 함께 읽을 때 완전하게 이해될 것이다.Together with the objects and advantages of the present invention, features that characterize the present invention, both in terms of structure and method of operation, may be better understood by reading the following detailed description in conjunction with the accompanying drawings. It is to be understood that the drawings are for illustration and description only and are not intended to limit the invention. These and other objects, as well as the proposed advantages obtained by the present invention, will be fully understood when the following detailed description is read in conjunction with the accompanying drawings.
본 발명의 전술한 특징 및 장점 및 그외 특징 및 장점은 첨부된 도면과 함께, 단지 예시적인 양호한 실시예에 대한 상세한 설명으로부터 분명하게 될 것이다.The foregoing and other features and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description of exemplary embodiments, in conjunction with the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 펌프의 실시예에 대한 개략도이다.1 is a schematic diagram of an embodiment of a pump according to the invention.
도 2는 본 발명에 따른 펌프 시스템의 실시예에 대한 개략도이다.2 is a schematic diagram of an embodiment of a pump system according to the invention.
도 3은 종래 펌프 및 본 발명에 따라 동작하는 펌프에 대한 펌프 곡선을 나타내는 도면이다.3 is a diagram showing a pump curve for a conventional pump and a pump operating according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 실시예의 방법의 원리를 나타내는 도면이다.4 shows the principle of the method of an embodiment according to the invention.
도 5는 본 발명에 따른 다른 실시예의 방법의 원리를 나타내는 도면이다.5 shows the principle of a method of another embodiment according to the invention.
도 5는 본 발명에 따른 또다른 실시예의 방법의 원리를 나타내는 도면이다.5 shows the principle of a method of another embodiment according to the invention.
도 7은 본 발명에 따른 펌프 및 이러한 펌프를 위한 제어 기기에 대한 추가의 실시예를 나타내는 개략도이다.7 is a schematic view showing a further embodiment of a pump according to the invention and a control device for such a pump.
도 8은 본 발명에 따른 펌프 및 이러한 펌프를 위한 제어 기기에 대한 다른 실시예를 나타내는 개략도이다.8 is a schematic diagram showing another embodiment of a pump according to the invention and a control device for such a pump.
도 9는 본 발명에 따른 펌프 및 펌프 시스템에 대한 또다른 실시예를 나타내는 개략도이다.9 is a schematic diagram showing another embodiment of a pump and a pump system according to the present invention.
이하에, 펌프 및 펌프 시스템을 동작시키는 방법에 대한 양호한 실시예를 설명할 것이다.In the following, a preferred embodiment of the method of operating the pump and the pump system will be described.
먼저 도 1을 참조하여, 본 발명에 따른 펌프의 제1 실시예를 서술한다. 설명의 목적을 위해, 이하에 서술되는 본 발명의 실시예들은 가변 주파수 구동 수단 을 포함하는 현재의 잠수 가능한 펌프에서 활용된다. 그러나, 당업자가 용이하게 이해하는 바와 같이, 본 발명은 또한 하수 펌프, 배수 펌프, 및 탈수 펌프와 같이, 다른 유형의 펌프에서도 활용될 수 있다.First, a first embodiment of a pump according to the present invention will be described with reference to FIG. 1. For purposes of explanation, the embodiments of the invention described below are utilized in current submersible pumps comprising variable frequency drive means. However, as those skilled in the art will readily understand, the present invention can also be utilized with other types of pumps, such as sewage pumps, drain pumps, and dewatering pumps.
도 1의 잠수 가능한 펌프(1)는 가변 속도 유닛(2), 양호하게는, 커넥션 케이블(3)을 통해 예를 들어 단일 위상 전압 또는 3 위상 전압을 전송하는 전원(도시되지 않음)에 연결되어 있는 가변 주파수 구동 수단(VFD 유닛)을 포함한다. 약 200 V 내지 약 250 V 범위 내의 전원만을 공급받도록 설계되어 있는, VFD 유닛을 포함하는 종래의 펌프와는 달리, 본 발명에 따른 펌프(1)는 약 90 V 내지 약 250V 범위 내의 전원을 공급받을 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 펌프(1)는 약 110 V의 표준 전원을 사용하는 국가/지역 및 약 230 V의 표준 전원을 사용하는 국가/지역 모두에서 사용될 수 있다. 이에 반해, 종래의 펌프는 50 Hz 또는 60 Hz의 주파수를 갖는 전기를 공급받도록 설계되어 있고, 여러 국가 및/또는 한 국가 내의 여러 지역에서의 공지된 표준이다. 그렇지만, 본 발명의 펌프는 많은 여러 국가에서 사용될 수 있도록 설계되어 있으며, 즉, 입력 주파수는 적어도 50-60 Hz의 범위 내에 있을 수 있지만 실제로는 본 발명의 펌프는 모든 유용한 주파수에 잘 대처할 수 있다. 그러므로 주어진 펌프는 많은 서로 다른 전력 간선(power mains)에 연결되어 사용될 수 있으며, 즉, 주어진 펌프는 동작에 투입될 준비가 되어 있는 세계적으로 사용 가능한 펌프이다.The
VFD 유닛(2)은 전자기 간섭을 입력에서 필터링하기 위해 커넥션 케이블(3)에 배열된 전자기 간섭 필터(4)(EMI 필터)를 포함한다. 커넥션 케이블(3)은 펌프(1) 의 피더 케이블에 연결되어 있다. EMI 필터(4)는 정류기(5)에 연결되어 있고, 이 정류기는 캐패시터(6)를 포함하는 DC 링크(10)를 통해 트랜스듀서 또는 인버터(7)에 연결되어 있다. 인버터(7)는 DC 전류를 3-위상 전류로 변환시키고, 이 3-위상 전류는 커넥션(8)을 통해 펌프 모터(9)에 공급된다. VFD 유닛(2)의 기능, 구성성분, 및 부품은 당업자에게 잘 알려져 있으므로 이에 대해서는 여기서 더 이상 상세히 설명하지 않을 것이다.The
VFD 유닛(2)은, VFD(2)의 온도는 동작 동안 낮은 레벨로 유지되어 오류의 원인이 제거되도록, 수동으로 모터(9)로부터 차폐된 채 탑재되는 동시에 펌핑된 유동체를 갖는 열적으로 전도성 배치(thermall conductive arrangement)로 탑재되는 것이 중요하다.The
제어 기기(11)는 펌프(1)에 작동 가능하게 연결되고 통신 버스(도시되지 않음)를 통해 VFD 유닛(2)에 전송하도록 구성되어 있고, 유동체의 양, 예를 들어 물의 양을 많게 또는 적게 펌핑하기 위해, 펌프(1)를 제어하고 구동하여 예를 들어 모터(9)의 속도를 증가시키거나 감소시킨다. 또한, VFD 유닛(2)은 감지 수단(16)을 포함하고, 상기 감지 수단(16)은 상기 DC 링크(10)에 작동 가능하게 연결되어 있고, 펌프 조건을 나타내는 펌프(1)의 동작 파라미터들의 값을 취득하도록 구성되어 있다.The
VFD 유닛(2)은 상기 동작 파라미터들의 값을 상기 제어 기기(11)에 전송하도록 배열되어 있으며, 상기 동작 파라미터들은, 본 발명의 양호한 실시예에 따르면, DC 링크 전압, DC 링크 전류, 모터의 속도 등이다. 이러한 동작 파라미터에 의해, 펌프(1) 또는 모터(9)의 전력, 모터(9)의 토크 또는 그외 적절한 양(quantities)이 결정될 수 있다. 제어 기기(11)는 상기 동작 파라미터들의 값에 기초하여 미리 결정된 조건이 충족되는지를 결정하고, 상기 미리 결정된 조건의 충족에 기초하여 VFD 유닛(2)에 명령을 전송하여, 상기 펌프 조건에 따라 모터(9)의 동작을 제어한다.The
제어 기기(11)는 또한 저장 수단(13)을 포함하는 처리 수단(12)에 의해 제어된다. 저장 수단(13)은 랜덤 액세스 메모리(RAM) 및/또는 리드 온리 메모리(ROM)와 같은 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 저장 수단(13)에는 컴퓨터 또는 처리 수단(12)와 같은 마이크로프로세서로 하여금 본 발명에 따른 방법 단계들을 가져오게 하는 명령을 포함하는 컴퓨터 프로그램(14)을 포함한다. 당업자에 의해 이해될 수 있는 바와 같이, 저장 수단은 데이터를 일시적으로 및/또는 영구적으로 저장하기 위해 다양한 유형의 물리적 기기를 포함할 수 있으며, 이러한 물리적 기기로는 고체 상태(solid state) 기기나, 자성 기기, 광학 기기 및 조합 기기를 들 수 있다. 예를 들어, 저장 수단은 DRAM, PROMS, EPROMS, EEPROMS, 플래시 메모리 등과 같은 하나 이상의 물리적 기기를 사용하여 구현될 수 있다.The
도 2를 참조하여, 본 발명의 대안의 실시예에 대해 설명한다. 본 실시예에서, 제어 기기(11)는, 오퍼레이터가 예를 들어 제어 명령을 입력할 수 있도록 하는 키보드(24) 형태의 입력 수단을 포함하는 오퍼레이터 유닛(22), 및 펌프의 동작에 관한 정보, 예를 들어 동작 파라미터의 시간 내력 또는 펌프의 상태 정보를 제공하기 위한 디스플레이 수단이나 스크린(26)과 인터페이스 유닛(도시되지 않음)을 통 해 연결되도록 배치되어 있다. 일실시예에서, 오퍼레이터 유닛(22)은 퍼스널 컴퓨터이다. 펌프(1)와 오퍼레이터 유닛(22) 사이의 통신 링크는 무선 링크이거나 유선 링크일 수 있다. 또한, 오퍼레이터 유닛(22)은 차례로 인터넷과 같은 통신망에 연결될 수 있다. 오퍼레이터 유닛(22)에 의해, 오퍼레이터는 펌프의 동작뿐만 아니라 펌프의 동작과 관련된 여러 동작 파라미터도 디스플레이를 통해 감시할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 디스플레이는 터치 감지 스크린(touch sensitive screen)이고 이 경우 일련의 소프트-키가 스크린 상에 배열되어 디스플레이(26) 상의 여러 가지 제공된 인터페이스에서의 서로 다른 명령을 제공할 수 있다. 또한, 오퍼레이터 유닛은 저장 수단(도시되지 않음)을 포함할 수 있으며, 이 저장 수단은 또한 랜덤 액세스 메모리(RAM) 및/또는 리드 온리 메모리와 같은 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 당업자에 의해 이해될 수 있는 바와 같이, 저장 수단은 데이터를 일시적으로 및/또는 영구적으로 저장하기 위해 다양한 유형의 물리적 기기를 포함할 수 있으며, 이러한 물리적 기기로는 고체 상태 기기나, 자성 기기, 광학 기기 및 조합 기기를 들 수 있다. 예를 들어, 저장 수단은 DRAM, PROMS, EPROMS, EEPROMS, 플래시 메모리 등과 같은 하나 이상의 물리적 기기를 사용하여 구현될 수 있다.2, an alternative embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, the
서비스 기록(service recording)뿐만 아니라, 러닝 타임(running time), 기동 횟수(number of starts), 에너지 소비, 및 알람 데이터와 같은 펌프(1)의 러닝 데이터가 획득되어 저장 수단(13)의 로깅 파일(logging file) 내에 저장될 수 있다. 로깅 파일은 오퍼레이터 유닛(22)에 의해 오퍼레이터를 위해 제공될 수 있다. 또한, 로깅 파일은 예를 들어 저장을 위해 오퍼레이터 유닛(22)에 다운로드될 수 있다.In addition to service recording, the running data of the
물론, 제어 기기(1)에 대한 많은 가능성 있는 설계가 존재하는 데, 예를 들어 제어 기기는 본 발명에 따른 방법을 실행하기 위한 프로그래머블 명령을 포함하는 프로세서에 의해 구현될 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 제어 기기는 마이크로칩의 형태나 또는, 전술한 그리고 후술될 기능을 실행하도록 구성된 소프트웨어를 포함하는 유사한 데이터 캐리어의 형태로 구현될 수 있다. 또한, 도 7 내지 도 9에는, 본 발명의 대안의 실시예가 도시되어 있다. 도 1, 도 2 및 도 7 내지 도 9에서의 유사한 부분 및/또는 기기는 동일한 도면 부호로 표시되어 있다. 도 7에서, 밀봉으로 봉인된 하우징으로 보호될 수 있는 제어 기기(11)는 펌프 하우징의 외부 표면에 배치되어 있다. 제어 기기(11)는 하우징에 다양한 방식으로 부착되거나 고정될 수 있다. 예를 들어, 제어 기기(11)는 스크류를 이용해서 고정될 수 있다. 도 8에서, 제어 기기(11)는 제어 기기 수용부(15)에 삽입되는 플러그-인 유닛(plug-in unit)의 형태이다. 도 9에서, 제어 기기(11)는 제어 패널(22)에 배치되어 있다.Of course, there are many possible designs for the
도 4를 참조하면, 본 발명의 제1 관점에 따라 펌프를 동작시키는 방법에 대한 일반적인 원리가 서술되어 있다. 본 발명에 따른 이러한 제1 관점에 따르면, 전술한 바와 같이, 임펠러 및 봉인과 같은 펌프 부품을 더 마모시켜 펌프 모터가 과열되게 하고 게다가 불필요한 에너지 소비를 야기하는, 저장 동작 문제 또는 건조 작동 동작 문제(dry running operation problems)가 해결된다. 또한, 펌프 모 터가 펌핑하고 유동체 내에서 동작하여 길어진 건조 작동 동작으로 인해 펌프 모터가 손상될 수 있을 때 펌프 모터가 최적의 성능을 발휘하도록 설계되어 있다. 그러므로 본 발명의 제1 관점에 따르면, 에너지 소비, 펌프 수명 및 내구성과 관련해서 도 1-2 및 도 7-9 중 어느 한 도면을 참조하여 서술된 바와 같이, VDF 유닛(2)을 포함하는 펌프(1)를 효과적인 방법으로 동작시킨다.Referring to FIG. 4, a general principle is described for a method of operating a pump according to the first aspect of the invention. According to this first aspect according to the present invention, as described above, the storage operation problem or the drying operation operation problem, which further wears the pump parts such as the impeller and seals, causes the pump motor to overheat and further causes unnecessary energy consumption. dry running operation problems). In addition, the pump motor is designed to perform optimally when the pump motor is pumped and operated in the fluid, causing the pump motor to be damaged due to extended drying operation. According to a first aspect of the invention, therefore, a pump comprising a
먼저, 단계(40)에서, 펌프의 동작이 초기화되고, 즉 펌프가 기동한다. 그런 다음 단계(42 및 44)에서, 미리 결정된 조건이 충족되었는지를 결정한다. 예를 들어, 단계(42)에서, 펌프는 미리 결정된 기간 동안 제1 속도 레벨로 동작하고 또한 미리 결정된 기간 동안 제2 속도 레벨로 동작한다. 양호하게, 상기 제1 속도 레벨 및 제2 속도 레벨은 저속 레벨이다. 각각의 속도 레벨에 대해, 모터(9)의 파워가 결정되고, 그후 단계(44)에서, 두 속도 레벨 및 이 두 속도 레벨 각각으로부터의 결과적인 전력을 이용하여 모터(9)의 속도와 모터의 전력 사이의 관계가 (모터의 전력이 모터의 속도의 세제곱에 비례한다면) 거의 세제곱인지를 검사한다. 관계가 3차 함수이면, 펌프는 정상적인 동작에서 작동할 수 있지만, 관계가 3차 함수가 아니면, 펌프(1)는 공기를 펌핑하는 것으로 표시하고 유동체 레벨이 낮아 펌프는 요구되는 속도 레벨에서 작동될 수 없는 것으로 판단된다. 이 판단은 제어 기기(11), 예를 들어 처리 수단(12)에서 수행된다. 속도 레벨과 그 결과적인 전력 사이의 관계가 반드시 세제곱이어야만 하다는 것을 지적하지 않을 수 없으며, 다른 설명은 그외 유동체들, 즉 액체 및 기체의 혼합에 적절할 수 있다.First, in
단계(44)에서, 액체 레벨이 불충분한 것으로 판단되면, 알고리즘은 단계(46) 로 진행하여, 제어 기기(11)는 VFD 유닛(2)에 명령을 보내 미리 결정된 기간 동안, 예를 들어 수 분 동안, 대략 약 2분 동안 펌프의 동작을 정지/일시정지시킨다.In
한편, 단계(44)에서, 액체 레벨이 충분한 것으로 판단되면, 알고리즘은 단계(48)로 진행하여, 펌프(1)의 속도는 원하는 속도까지 증가하게 된다. 그러므로 펌프(1)는 이제 정상적인 방식으로 동작된다.On the other hand, in
스노링 동작을 회피하기 위해, 펌프(1)가 동작 동안 공기를 펌핑하지 않는지를 실질적으로 지속적으로 검사한다. 그러므로 단계(50)에서, 액체 레벨이 여전히 충분한지, 즉 제2의 미리 결정된 조건이 충족되는지를 판단함으로써, 펌프(1)가 공기를 부분적으로 또는 전체적으로 흡입하는지 또는 액체를 펌핑하는지를 검사한다. 이것은 실질적으로 지속적으로 수행된다. 이 검사를 수행하기 위해, VFD 유닛(2)의 감지 수단(16)에 의해 적절한 동작 파라미터의 값이 취득되고, 이 동작 파라미터의 값은 제어 기기(11)에 전송된다. 예를 들어, DC 링크 전압, DC 링크 전류 등이 직접적으로 사용될 수 있거나, 예를 들어 모터(9)의 토크나 양호하게는 모터(9)의 전력을 결정하는 데 사용될 수 있다. 동작 동안 모터(9)의 전력의 갑작스런 강하는 펌프(1)가 액체 대신 공기를 펌핑하고 있다는 표시이다.In order to avoid a snorkeling operation, a substantially continuous check is made that the
예를 들어, 제2 조건은 모터(9)의 전력과 예를 들어 미리 결정된 기준 레벨과의 비교이고, 이것은 저장 수단에 저장될 수 있으며, 모터의 전력이 미리 결정된 기준 레벨보다 낮으면, 액체 레벨이 너무 느린 것으로 판단된다. 양호하게, 미리 결정된 기준 레벨은 모터(9)의 현재 속도에 대해 모터의 최대 전력의 약 70%일 수 있다. 대안으로, 단계(48)와 단계(50) 사이의 규칙성(regular basis)으로 단 계(42)와 비교될만한 단계를 수행하여 액체가 펌프(1)의 흡입구에 있는지를 판단할 수 있다.For example, the second condition is a comparison of the power of the
펌프의 흡입구에서의 액체 레벨이 충분한 것으로 것으로 판단되면, 즉 모터(9)의 파워가 미리 결정된 기준 레벨보다 높은 것으로 판단되면, 알고리즘은 단계(48)로 복귀한다. 한편, 펌프의 흡입구에서의 유동체 레벨이 너무 느린 것으로 것으로 판단되면, 즉 모터(9)의 파워가 미리 결정된 기준 레벨보다 낮은 것으로 판단되면, 그 대신 알고리즘은 단계(52)로 진행하여 펌프의 동작이 중지된다. 이어서, 알고리즘은 단계(46)로 진행하여 펌프의 동작이 미리 결정된 기간 동안에 계속 정지해 있게 된다. 이러한 일시정지 기간이 경과하면, 알고리즘은 단계(42)로 진행한다.If it is determined that the liquid level at the inlet of the pump is sufficient, that is, the power of the
도 5를 참조하면, 본 발명의 제2 관점에 따라 펌프를 동작시키기 위한 방법의 제2 관점에 대해 서술한다. 본 발명에 따른 방법의 이 제2 관점에 따르면, 펌프의 전력을 흐름의 넓은 범위에 걸쳐 실질적으로 일정한 레벨로 계속 유지하는 문제가 해결된다. 도 3에 라인(32)으로 도시되어 있는 바와 같이, 펌프 헤드/압력은 제2 관점에 따른 방법에 의해 20% 내지 30%만큼 증가할 수 있다. 펌프의 전력은 모터의 속도를 조정함으로써 가변 펌프 헤드(varying pump head)에서 실질적으로 일정한 레벨로 유지된다. 펌프가 느린 흐름에서 더 효과적으로 동작한다는 사실 때문에, 주어진 액체량을 펌핑하는 데 더 작은 펌프가 사용될 수 있으며, 펌프의 마모 역시 감소될 수 있다. 본 발명의 펌프는 요건이 다양한 많은 여러 가지 응용에서 사용될 수 있도록 설계된 범용의 사용 가능한 펌프이다. 모터의 속도를 조정 함으로써 가변 펌프 헤드를 위한 주어진 펌프에 대해 높은 펌프 용량을 달성할 수 있다. 그러므로 본 발명의 제2 관점에 따르면, 에너지 소비 및 내구성의 관점에서 도 1-2 및 도 7-9 중 어느 한 도면과 관련해서 서술된 바와 같이 VFD 유닛(2)을 포함하는 펌프가 효과적으로 동작된다.5, a second aspect of the method for operating a pump according to the second aspect of the present invention is described. According to this second aspect of the method according to the invention, the problem of maintaining the power of the pump at a substantially constant level over a wide range of flows is solved. As shown by
먼저, 단계(60)에서, 펌프(1)의 동작이 초기화되고, 즉 펌프가 기동한다. 그런 다음 단계(62)에서, 펌프는 요구되는 속도 레벨로 작동된다. 펌프의 동작 파라미터는 실질적으로 지속적으로 감시되고 이 동작 파라미터에 대응하는 값은 VFD 유닛(2)의 감지 수단(16)에 의해 취득되며, 이 값은 제어 기기(11)에 전송된다. 예를 들어, DC 링크 전압, DC 링크 전류 등이 직접적으로 사용될 수 있거나, 예를 들어 모터(9)의 토크나 양호하게는 모터(9)의 전력을 결정하는 데 사용될 수 있다. 제어 기기(11)에서, 모터(9)의 전력은 예를 들어 단계(64)에서 미리 결정된 기준 레벨, 예를 들어 처리 수단(12)에서, 저장 수단(13)에 저장될 수 있는 모터(9)의 정격 전력(rated power)과 비교된다. 단계(64)에서, 모터의 전력 레벨이 미리 결정된 기준 레벨보다 높은 것으로 판단되면, 알고리즘은 단계(62)로 복귀하고, 펌프의 동작은 상기 요구되는 속도 레벨로 유지된다. 한편, 모터의 전력 레벨이 미리 결정된 기준 레벨보다 낮은 것으로 판단되면, 알고리즘은 단계(66)로 진행하여, 모터의 미리 결정된 전력 레벨에 도달하는 데 필요한 속도가 처리 수단(12)에서 계산된다.First, in
그후, 단계(68)에서, 그 계산된 속도는 사전 설정된 최대 속도와 비교된다. 그 계산된 속도가 사전 설정된 최대 속도보다 높은 것으로 밝혀지면, 알고리즘은 단계(70)로 진행하여, 제어 기기(11)는 모터(9)를 사전 설정된 최대 속도로 작동시키라는 명령을 VFD 유닛(2)에 전송하고, 알고리즘은 단계(64)로 복귀한다. Then, in
그 계산된 속도가 사전 설정된 최대 속도보다 낮은 것으로 밝혀지면, 알고리즘은 단계(72)로 진행하고 제어 기기(11)는 모터(9)를 그 계산된 속도로 작동시키라는 명령을 VFD 유닛(2)에 전송한다. 그후, 알고리즘은 단계(64)로 진행하여 과정이 계속된다. 모터의 전력을 실질적으로 일정한 레벨로 유지함으로써, 헤드/압력은 도 3의 라인(32)으로 표시된 바와 같이 낮은 흐름에서 증가될 수 있다.If the calculated speed is found to be lower than the preset maximum speed, the algorithm proceeds to step 72 and the
도 6을 참조하면, 본 발명의 제3 관점에 따라 펌프를 동작시키는 방법에 대한 일반적인 원리가 서술되어 있다. 본 발명에 따른 방법의 이러한 제3 관점에 따르면, 흡입구 및 임펠러 내에 침전하여 비교적 굵거나 단단한 경도를 갖는 실트가 생기는 유동체 내의 입자들에 의해 야기될 수 있는, 펌프(1)의 흡입구 및/또는 임펠러의 막힘 또는 혼잡의 문제가 해결된다. 그러므로 펌프 임펠러의 회전을 초기화하기 위해서는 펌프 모터의 큰 기동 시의 토크가 필요하다. 이것은 많은 양의 에너지를 소비하고 게다가 펌프 임펠러 및 모터를 마모시킨다. 펌프가 장기간 동안 오프-스테이트에 있어 왔다면 최대 기동 토크조차도 충분하지 않을 수 있으며, 이러한 경우에는 펌프를 수작업으로 청소해야만 하는 데, 결과적으로 이러한 환경에서 동작하는 펌프의 기동 시의 신뢰성은 떨어질 것이다. 그러므로 본 발명의 제3 관점에 따르면, 에너지 소비, 내구성 및 기동 시의 신뢰성과 관련해서 도 1-2 미 도 7-9 중 어느 한 도면을 참조하여 설명된 바와 같이 VFD 유닛(2)을 포함하는 펌프가 효과적으로 동작된다.Referring to FIG. 6, a general principle is described for a method of operating a pump according to a third aspect of the invention. According to this third aspect of the method according to the invention, the inlet and / or impeller of the
먼저, 단계(80)에서, 펌프(1)의 동작이 초기화되고, 즉 펌프(1)가 기동된다. 그런 다음, 단계(82)에서, 펌프는 요구되는 속도 레벨에서 작동된다. 그후, 단계(84)에서, 펌프가 막히거나 혼잡되어 있는지에 대한 검사를 수행한다. 이것은 이하의 두 가지 방식으로 수행되는 일례일 수 있다. 첫 번째 방식은, 펌프의 동작 파라미터를 측정하고 그것을 미리 결정된 기준 레벨과 비교하여, 예를 들어 모터(9)의 전력을 결정하고, 이 모터(9)의 전력을 이 모터(9)의 파워에 대해 미리 결정된 기준 레벨, 예를 들어 모터(9)의 정격 전력과 비교하는 것이다. 모터의 측정된 전력이 이 미리 결정된 기준 레벨보다 높으면, 막히었거나 혼합하게 된 조건이다. 두 번째 방식은, 가변 주파수 구동 수단(2)의 알람 기능을 감시하고 DC 링크 과전류를 나타내는 알람을 막히었거나 혼합하게 된 조건의 표시로서 사용하는 것이다.First, in
단계(84)에서, 펌프(1)가 막히지 않았다면, 알고리즘은 단계(82)로 복귀하여, 펌프(1)의 동작이 유지된다. 한편, 펌프(1)가 막힌 것으로 판단되면, 알고리즘은 단계(86)로 진행하여, 제어 유닛(11)은 미리 결정된 기간 동안 제1 속도로 임펠러를 역으로 구동시키라는 명령을 VFD 유닛(2)에 전송한다. 미리 결정된 기간 후, 펌프(1)는 중지된 다음 다시 순방향 회전 방향으로 작동된다. 양호하게, 이러한 사이클은 약 1-10초 지속된다. 그런 다음, 단계(88)에서, 위의 단계(84)에서 수행된 바와 같이, 막힌 상태가 중지되었는지를 검사한다. 막힌 상태가 중지되지 않았다면, 과정은 단계(86)로 복귀한다. 이 사이클은 막힌 상황이 제거될 때까지 반복된다. 막힌 상태가 중지되었다면, 알고리즘은 단계(82)로 복귀한다.In
펌프(1)의 정상적인 동작 동안 막힘을 방지하기 위해, 이하의 과정이 규칙적인 간격으로 수행될 수 있다: 미리 결정된 길이를 갖는 기간 동안 미리 결정된 속도로 펌프(1)를 역으로 작동시키고, 상기 기간 후에,펌프(1)를 중지시킨 다음 그 정상적인 회전 방향으로 펌프(1)를 작동시킨다. 이에 의해, 펌프의 동작 신뢰성은 훨씬 더 향상될 수 있다.In order to prevent clogging during normal operation of the
도 3을 참조하면, 도면 번호(30 및 32)으로 도시된 라인은 VFD 유닛(2)으로부터 60 Hz의 주파수를 갖는 3 위상 전압을 공급받는 소정의 펌프(1)에 대한 액체 흐름 및 열 비율의 예이다. 60 Hz은 일부의 국가에서 전력 간선의 표준 주파수이지만, VFD 유닛(2)에 의해, 이 레벨은 상당히, 예를 들어 150 Hz까지 높아질 수 있으며, 이렇게 함으로써 상기 라인(30, 32)은 도 3의 차트에서 위 방향으로 다소 상쇄(offset)될 것이므로, 소정의 펌프는 매우 변동하는 응용 및 상황에 사용될 수 있다.Referring to FIG. 3, the lines indicated by
본 발명의 실현 가능한 변형예Possible Modifications of the Invention
여기서는 설명 및 예시의 목적으로 특정한 실시예들을 도시하고 서술하였으나, 당업자는 도시하고 서술된 이 특정한 실시예들은 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 매우 다양한 대안 및/또는 등가의 구현으로 대체될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 당업자는 본 발명은 하드웨어 구현 및 소프트웨어 구현, 또는 이것들의 조합을 포함한 매우 다양한 실시예들로 구현될 수 있음을 쉽게 이해할 것이다. 일례로, 전술한 많은 기능들은 마이크로칩 또는 유사한 데이터 캐리어에 포함된 적절한 소프트웨어에 의해 취득되고 수행될 수 있다. 이 응용은 여기서 언급한 양호한 실 시예들의 어떠한 구성 또는 변형을 망라하는 것이다. 결론적으로, 본 발명은 첨부된 청구의 범위 및 그 등가물의 표현에 의해 정의된다.While specific embodiments have been shown and described for purposes of explanation and illustration, those skilled in the art will recognize that these specific embodiments shown and described may be substituted with a wide variety of alternatives and / or equivalent implementations without departing from the scope of the invention. I will understand. Those skilled in the art will readily appreciate that the present invention can be implemented in a wide variety of embodiments, including hardware implementations and software implementations, or a combination thereof. In one example, many of the functions described above may be acquired and performed by appropriate software contained in a microchip or similar data carrier. This application covers any configuration or modification of the preferred embodiments mentioned herein. In conclusion, the invention is defined by the claims appended hereto and their equivalents.
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