KR101357789B1

KR101357789B1 - 입축 펌프 설비

Info

Publication number: KR101357789B1
Application number: KR1020130033599A
Authority: KR
Inventors: 박병준
Original assignee: 신우중공업주식회사
Priority date: 2013-03-28
Filing date: 2013-03-28
Publication date: 2014-02-04

Abstract

본 발명은 입축 펌프 설비를 제공한다. 본 발명의 입축 펌프 설비는 수직한 방향으로 위치된 회전축이 연결된 모터가 조립된 모터대에, 상기 회전축과 직각을 이루도록 상기 모터대에 기준면이 마련된 버티컬 펌프; 및 상기 모터대의 기준면에 설치되고, 가로축과 세로축을 동시에 측정할 수 있는 레벨 측정부; 및 상기 레벨 측정부로부터 실드(shield)케이블을 통해 받아들인, 가로축 및 세로축 레벨 신호를 현장에서 실시간으로 감시하기 위한 표시부 및 원격지에서도 실시간 감시가 가능하도록 유무선 통신부를 갖는 제어부를 포함한다.

Description

입축 펌프 설비{VERTICAL PUMP EQUIPMENT}

본 발명은 입축 펌프 설비에 관한 것이다.

일반적으로 입축 펌프는 배수용 및 농업관개용, 공업용, 상수도설비 및 하수처리 설비등에 널리 사용되는 펌프이다.

이러한 입축 펌프에는 모터 보호를 위한 장치로 권선온도센서, 베어링온도센서 등을 부착하여 베어링 과열에 대한 예방을 실시하고 있으나, 펌프 레벨 변화에 대한 대응 방안은 없는 실정이다.

통상적으로, 입축 펌프는 펌프장 및 펌프기계의 설치 후 펌프장의 토목구조물의 변형이나, 지형변화에 의한 기울어짐 토출 배관 자중 및 펌핑시 배관에 가해지는 수력학적 하중에 의한 펌프의 레벨 변화 등으로 펌프장 준공 후 대부분 펌프의 설치 상태의 변화가 오는 것은 부인할 수 없는 사실이다. 이로 인해 변화 시 펌프의 레벨 조정이 필수적으로 이루어져야 한다.

그러나, 대부분의 펌프장이 시설되는 장소는 강변 등으로 지질 자체가 단단한 상태가 아니며, 모래땅이거나, 뻘 층으로 이루어진 땅이다. 파일을 시추하여 레벨 변화를 줄이려고 노력하고 있으나, 변화의 양을 줄여줄 뿐이지 완벽하게 레벨 변화를 잡기는 대단히 어려운 일이며, 레벨 변화를 기계의 이상이 발견되기 전 까지는 감지하지 못하는 것이 현실이다. 대부분 기계의 고장 원인을 분석하다 보면, 상기한 것과 같이 토목 구조물 등의 레벨 변화에 의한 기계의 레벨변화에 의한 고장이 대부분이다.

정상 설치되어 있는 입축 펌프에 지형변화나, 토목구조물이나, 토출배관 등의 응력으로 레벨변화가 왔다고 가정하면, 같은 구조물에 설치되어 있는 입축 펌프에도 레벨변화가 발생된다. 그러할 경우 토목구조물은 그대로 두고라도 입축 펌프는 반드시 변화된 레벨을 정확하게 교정을 해주어야 한다. 그러하지 않을 경우 입축 펌프가 정지 중에는 변화된 레벨만큼의 자중에 의한 응력을 받고 있을 것이며, 특히 운전 중에는 회전하는 원심력과 이송하는 유체에 의한 자중등에 의하여 “0”레벨로 돌아가려고 할 것이나 기계적 설치상태가 “0”레벨 상태가 아니므로 변화된 만큼의 기계적 소음과 진동을 수반하며, 하이드로부 및 중간축수대 부분의 마찰베어링 등은 급격한 마모로 이어져 펌프의 수명을 단축할 뿐만 아니라, 이로 인한 에너지 손실이 발생하여 펌프의 종합효율이 저하된다. 특히나 펌프 양수관의 길이가 길어질수록 레벨 변화에 의한 악영향은 더욱더 클 것이다.

도 1은 입축 펌프의 레벨 변화에 따른 위치 변화를 보여주는 도면이다.

도 1을 참조하면, 입축 펌프(1)의 펌프 베드부(2)에서 양수관(2) 끝단(흡입벨마우스)까지의 길이가 통상적으로 수M에서 십수M일 수 있다. 일 예로, 펌프 베드부(2)에서 양수관(3) 끝단(흡입벨마우스)까지의 길이가 5M라고 가정을 하면, 레벨각도 1도 변화에 따른 흡입 벨마우스 끝단의 위치 변화량은 약87.3mm로 이는 펌프(1)의 마찰베어링 공차를 훨씬 상회하는 값으로 이 상황에서는 펌프는 가동이 되어서는 안 된다. 물론, 이 상태에서 펌프가 가동이 되지 않을 가능성이 많다. 설령 가동이 된다고 하더라도 이 상태로 가동을 한다면, 진동과 소음을 동반하며, 회전축의 끼임 현상에 의해 모터가 과부하가 걸릴 것이며, 조만간 펌프가 고장이 나고 안전사고를 유발하게 된다.

본 발명의 실시예들은 구조물의 레벨변화나 토출배관등에 의한 입축 펌프의 레벨 변화, 입축 펌프 자체의 레벨 변화 등을 감지할 수 있는 입축 펌프 설비를 제공하는데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 수직한 회전축을 지지하는 베어링 하우징이 조립된 모터대에 상기 회전축과 직각을 이루도록 상기 모터대에 기준면이 마련된 버티컬 펌프; 및 상기 모터대의 기준면에 설치되고, 가로축과 세로축을 동시에 측정할 수 있는 레벨 측정부; 및 상기 레벨 측정부로부터 실드(shield)케이블을 통해 받아들인, 가로축 및 세로축 레벨 신호를 현장에서 실시간으로 감시하기 위한 표시부 및 원격지에서도 실시간 감시가 가능하도록 유무선 통신부를 갖는 제어부를 포함하는 입축 펌프 설비가 제공될 수 있다.

또한, 상기 제어부는 상기 레벨 측정부로부터 가로축 및 세로축 레벨 신호를 입력받는 A/D변환기; 상기 A/D 변환부로부터 변환된 디지털신호의 수치화를 통해 상기 버티컬 펌프의 레벨 변화를 미리 설정된 기준값과 비교하고, 그 비교 결과에 따라 소정의 제어신호를 발생하는 비교 판정부; 및 상기 버티컬 펌프의 상기 레벨 변화량이 기준값을 초과하는 경우 경보를 출력하는 레벨over 경보기를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 구조물에 수직하게 설치되는 버티컬 펌프; 상기 버티컬 펌프에 설치되는 레벨 측정부; 및 상기 레벨 측정부로부터 레벨 신호를 수신받고, 상기 레벨 신호에 따른 상기 버티컬 펌프의 레벨 상태를 판단하는 제어부를 포함하는 입축 펌프 설비가 제공될 수 있다.

또한, 상기 제어부는 상기 레벨 측정부로부터 측정된 아날로그의 신호를 디지털신호로 변환하는 A/D 변환부; 및 상기 A/D 변환부로부터 변환된 디지털신호의 수치화를 통해 상기 버티컬 펌프의 레벨 변화를 미리 설정된 기준값과 비교하고, 그 비교 결과에 따라 소정의 제어신호를 발생하는 비교 판정부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제어부는 상기 버티컬 펌프의 상기 레벨 변화량이 기준값을 초과하는 경우 경보를 통지할 수 있는 레벨over 경보기를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제어부는 외부의 교류전원을 제공받아 정류한 후 상기 제어부에서 필요한 정전압을 발생하는 상용전원부; 및 상기 레벨 변화량을 표시하는 표시부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 입축 펌프 설비는 유무선 통신망을 통해 상기 제어부로부터 정보를 송수신 처리하는 원격감시 단말기를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 버티컬 펌프는 모터가 설치되는 모터대; 상기 모터의 구동축에 연결되고, 상기 모터대에 설치된 베어링 하우징에 의해 지지되어 회전되는 회전축; 상기 회전축에 결합되는 임펠러; 상기 모터대 하단에 결합되고, 유체가 배출되는 배출구를 갖는 토출곡관; 및 상기 토출곡관 하단에 결합되고, 유체가 흡입되는 흡입구를 갖는 하단 컬럼파이프를 포함하고, 상기 모터대는 상기 회전축과 직각을 이루는 기준면을 제공하고, 상기 레벨 측정부는 상기 모터대의 기준면에 설치될 수 있다.

본 발명에 의하면, 입축 펌프 설치 시 펌프 본체의 정확한 레벨을 2축 동시에 디지털화된 각도(분해능 0.01도)로 확인하면서 최상의 상태로 설치할 수 있고, 펌프 설치 후 운용관리 중 펌프의 레벨 변화를 실시간 및 원격으로 감시 가능토록 하여, 최적의 레벨 상태로 운전관리하여, 소음 및 진동을 억제하며, 펌프의 수명 연장 및 이에 따른 유지보수비 절감의 효과와 펌프의 손실을 최소화 하여 에너지 절감의 효과를 기대할 수 있는 각별한 효과를 갖는다.

도 1은 입축 펌프의 레벨 변화에 따른 위치 변화를 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 입축 펌프 설비를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 제어부의 구성을 보여주는 구성도이다.
도 4 및 도 5는 레벨 측정부가 설치된 버티컬 펌프의 모터대를 보여주는 도면들이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 버티컬 펌프의 레벨 감시 방법을 나타내는 흐름도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 입축 펌프 설비를 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 입축 펌프 설비를 나타내는 도면이고, 도 3은 도 2에 도시된 제어부의 구성을 보여주는 구성도이다. 그리고, 도 4 및 도 5는 레벨 측정부가 설치된 버티컬 펌프의 모터대를 보여주는 도면이다.

펌프장의 운전의 형태는 대부분 무인화, 자동화, 원격 운전 감시로 이루어지고 있으므로, 버티컬 펌프의 설치 상태를 실시간으로 확인할 필요성은 더욱더 대두되고 있다. 본 발명은 원격지에서 펌프장의 펌프 설치상태(VERTICAL, HOROZENTAL 방향 2축 동시의 레벨상태)를 실시간으로 체크할 수 있는 입축 펌프 설비를 제공한다.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 입축 펌프 설비(10)는 버티컬 펌프(100), 레벨 측정부(200) 및 제어부(300)를 포함한다.

버티컬 펌프(vertical pump;100)는 펌프장 구조물(20)에 수직하게 설치된다. 버티컬 펌프(100)는 모터(110), 모터대(120), 베어링 하우징(128), 회전축(130), 임펠러(140), 토출곡관(150) 및 하부 컬럼파이프(160)를 포함한다.

모터(110)는 모터대(120) 상부에 설치된다. 모터대(120) 내에는 모터(110)의 구동축(112)과 회전축(130)을 연결하는 플랜지 카프링(118)이 위치되며, 회전축(130)은 모터대(120)에 설치된 베어링 하우징(128)에 의해 회전 가능하게 지지된다. 모터대(120)는 회전축(130)과 직각을 이루는 기준면(122)을 제공한다. 기준면(122)은 베어링 하우징(128)에 인접하게 제공된다. 기준면(122)에는 레벨 측정부가 설치된다. 회전축(130)은 모터(110)의 구동축(112)과 연결되어 회전된다. 임펠러(140)는 회전축(130)의 하단에 결합된다. 토출곡관(150)는 모터대(120) 하단에 결합된다. 토출곡관(150)는 일측에 유체가 배출되는 배출구(152)를 갖는다. 하부 컬럼파이프(160)는 토출곡관(150) 하단에 결합된다. 하부 컬럼파이프(160)는 유체가 흡입되는 흡입구(162)를 갖는다.

상술한 구조를 갖는 버티컬 펌프(100)는 펌프장(또는 펌프실) 구조물(20)의 설치면(22)에 다수개의 기초 볼트 등의 체결수단에 의해 분리 및 레벨조정이 가능하게 설치된다.

이와 같이 구성되는 버티컬 펌프(100)는, 모터(110)에 의하여 회전축(130)이 회전하면 회전축(130)의 하단에 결합된 임펠러(140)가 회전하면서 하부 컬럼파이프(160)의 유입구(162)를 통해 유체가 흡입되고, 이렇게 유입된 유체는 하부 컬럼파이프(160)를 통해 상승이동하여 토출곡관(150)의 배출구(152)를 통해 밖으로 배출된다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 레벨 측정부(200)는 모터대(120)의 기준면(122)에 설치된다. 레벨 측정부(200)는 X축과 Y축을 동시에 측정할 수 있는 센서(210)와, 센서(210)가 고정되는 베이스판(220)을 포함한다. 베이스판(220)에는 X축 방향으로 길게 형성된 제1설치구멍(222)과, Y축 방향으로 길게 형성된 제2설치구멍(224)을 가공하고, 기준면(122)에는 탭홀(124)을 가공하여, 레벨 측정부(200)를 기준면(122)에 설치시 일정한 유격을 갖고 정확한 설치가 가능하도록 하였다.

제어부(300)는 레벨 측정부(200)로부터 실드케이블을 통해 레벨 신호를 수신받고, 레벨 신호에 따른 버티컬 펌프(100)의 레벨 상태를 판단한다.

도 3을 참조하면, 제어부(300)는 A/D 변환부(310), 비교 판정부(320), 레벨over 경보기(330), 사용전원부(340), 표시부(350) 그리고 유무선 통신부(360)를 포함한다.

A/D 변환부(310)는 레벨 측정부(200)로부터 측정된 아날로그의 신호를 디지털신호로 변환한다. A/D 변환부(310)로부터 변환된 디지털신호는 비교 판정부(320)로 제공된다.

비교 판정부(320)는 A/D 변환부(310)로부터 제공받은 디지털신호의 수치화를 통해 버티컬 펌프(100)의 X축 및 Y축의 레벨 변화를 미리 설정된 기준값과 비교하고, 그 비교 결과에 따라 소정의 제어신호를 발생한다.

레벨over 경보기(330)는 비교 판정부(320)로부터 버티컬 펌프(100)의 레벨 변화량이 기준값을 초과하는 제어신호가 입력되면 경보음(또는 경고등)을 발생시키고 릴레이 출력을 내보낸다.

한편, 표시부(350)는 A/D 변환부(310)로부터 변환된 디지털신호를 입력받아 현장(펌프장의 제어실)에서 감시가 가능하도록 그 변화량을 표시한다. 표시부(350)에서는 가로(X축), 세로(Y축) 2축을 동시에 표시해 주며, 물방울이 아닌 디지털 방식에 의한 표시 방식으로 표시될 수 있다. 일 예로, 표시부(350)는 그래픽 기능으로 기울어진 방향을 쉽게 판독하도록 디스플레이될 수 있다.

한편, A/D 변환부(310)로부터 변환된 디지털신호는 유무신 통신부(360)를 통해 원격지에 설치된 원격감시 단말기(400)로 제공될 수 있다.

제어부(300)는 사용전원부(340)를 구비하여 상용 전원으로 작동이 가능하도록 하였다.

본 실시예에 따른 입축 펌프 설비(10)는 레벨 측정부(200)로부터 실드(shield)케이블을 통해 받아들인, X, Y축 레벨 정보를 표시부(350)를 통해 디스플레이되어 실시간으로 현장 감시가 가능하며, 특히 유무신 통신부(360)를 통해 원격지에서도 원격감시 단말기(400)를 통해 버티칼 펌프(100)의 레벨 상태를 실시간 감시할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 버티컬 펌프의 레벨 감시 방법을 나타내는 흐름도이다. 레벨 측정부(200)가 버티컬 펌프(100)의 가로축 및 세로축의 레벨(기울기)을 감지한다. 제어부(300)에서 버티컬 펌프(100)의 레벨이 소정 값 이상인지를 판단한다. 만약, 버티컬 펌프(100)의 레벨이 기설정된 값 이상인 경우 경고음을 발생시키고 릴레이 출력을 내보낸다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 펌프장 및 펌프기계의 설치 후 펌프장의 토목구조물의 변형이나, 지형변화에 의한 기울어짐 토출배관 자중 및 펌핑시 배관에 가해지는 수력학적 하중에 의한 버티칼 펌프의 레벨 변화를 실시간 및 원격으로 감시 가능토록 하여 최적의 레벨 상태로 버티칼 펌프를 운용관리함으로써, 소음 및 진동을 억제하며 펌프의 수명 연장 및 이에 따른 유지보수비 절감 효과와 펌프의 손실을 최소화하여 에너지 절감 효과를 기대할 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 버티컬 펌프 200 : 레벨 측정부
300 : 제어부

Claims

입축 펌프 설비에 있어서:
수직한 회전축을 지지하는 베어링 하우징이 조립된 모터대에 상기 회전축과 직각을 이루도록 상기 모터대에 기준면이 마련된 버티컬 펌프; 및
상기 베어링 하우징과 인접하게 위치되도록 상기 모터대의 기준면에 설치되고, 가로축과 세로축을 동시에 측정할 수 있는 레벨 측정부; 및
상기 레벨 측정부로부터 실드(shield)케이블을 통해 받아들인, 가로축 및 세로축 레벨 신호를 현장에서 실시간으로 감시하기 위한 표시부 및 원격지에서도 실시간 감시가 가능하도록 유무선 통신부를 갖는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 입축 펌프 설비.
제 1 항에 있어서,
상기 제어부는
상기 레벨 측정부로부터 가로축 및 세로축 레벨 신호를 입력받는 A/D변환기;
상기 A/D 변환부로부터 변환된 디지털신호의 수치화를 통해 상기 버티컬 펌프의 레벨 변화를 미리 설정된 기준값과 비교하고, 그 비교 결과에 따라 소정의 제어신호를 발생하는 비교 판정부; 및
상기 버티컬 펌프의 상기 레벨 변화량이 기준값을 초과하는 경우 경보를 출력하는 레벨over 경보기를 더 포함하는 것을 특징으로 입축 펌프 설비.
입축 펌프 설비에 있어서:
구조물에 수직하게 설치되는 버티컬 펌프;
상기 버티컬 펌프에 설치되는 레벨 측정부; 및
상기 레벨 측정부로부터 레벨 신호를 수신받고, 상기 레벨 신호에 따른 상기 버티컬 펌프의 레벨 상태를 판단하는 제어부를 포함하되;
상기 버티컬 펌프는
모터가 설치되는 모터대;
상기 모터의 구동축에 연결되고, 상기 모터대에 설치된 베어링 하우징에 의해 지지되어 회전되는 회전축;
상기 회전축에 결합되는 임펠러;
상기 모터대 하단에 결합되고, 유체가 배출되는 배출구를 갖는 토출곡관; 및
상기 토출곡관 하단에 결합되고, 유체가 흡입되는 흡입구를 갖는 하단 컬럼파이프를 포함하고,
상기 모터대는
상기 회전축과 직각을 이루는 기준면을 제공하며,
상기 레벨 측정부는
상기 베어링 하우징에 인접한 상기 모터대의 기준면에 설치되어 가로축과 세로축을 동시에 측정하는 것을 특징으로 하는 입축 펌프 설비.
제 3 항에 있어서,
상기 제어부는
상기 레벨 측정부로부터 측정된 아날로그의 신호를 디지털신호로 변환하는 A/D 변환부; 및
상기 A/D 변환부로부터 변환된 디지털신호의 수치화를 통해 상기 버티컬 펌프의 레벨 변화를 미리 설정된 기준값과 비교하고, 그 비교 결과에 따라 소정의 제어신호를 발생하는 비교 판정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 입축 펌프 설비.
제 4 항에 있어서,
상기 제어부는
상기 버티컬 펌프의 상기 레벨 변화량이 기준값을 초과하는 경우 경보를 통지할 수 있는 레벨over 경보기를 더 포함하는 것을 특징으로 입축 펌프 설비.
제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
상기 제어부는
외부의 교류전원을 제공받아 정류한 후 상기 제어부에서 필요한 정전압을 발생하는 상용전원부; 및
상기 레벨 변화량을 표시하는 표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 입축 펌프 설비.
제 4 항에 있어서,
상기 입축 펌프 설비는
유무선 통신망을 통해 상기 제어부로부터 정보를 송수신 처리하는 원격감시 단말기를 더 포함하는 것을 특징으로 입축 펌프 설비.
삭제