KR101391618B1 - 압축성 유체 분배 시스템의 누설 감지를 위한 시스템, 제어장치 및 방법 - Google Patents

압축성 유체 분배 시스템의 누설 감지를 위한 시스템, 제어장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 압축성 유체 분배 시스템의 누설 감지를 위한 시스템, 제어장치 및 방법에 관한 것으로, 본 발명의 실시예에 의하면, 압축성 유체 분배 시스템에서 압축성 유체의 누설을 감지 및 제어하여 에너지를 절감할 수 있는 효과가 있다.

Description

압축성 유체 분배 시스템의 누설 감지를 위한 시스템, 제어장치 및 방법{SYSTEM, CONTROL APPARATUS AND METHOD FOR LEAK DETECTING OF COMPRESSIBLE FLUID DISTRIBUTION SYSTEM}
본 발명은 압축성 유체 분배 시스템의 누설 감지를 위한 시스템, 제어장치 및 방법에 관한 것이다.
압축공기, 도시가스 등과 같이 압력에 의해 부피가 변화하는 압축성 유체를 기계장치 등의 구동에 이용하는 압축성 유체 설비(공장, 장치 또는 시스템)가 있으며, 이러한 압축성 유체 설비로 압축성 유체를 분배해주기 위한 시스템이 압축성 유체 분배 시스템이다.
이러한 압축성 유체 분배 시스템은, 압축성 유체를 생산하는 다수의 공급장비, 압축성 유체를 전달받아 필요한 용도로 사용하는 다수의 수요장비, 그리고 다수의 공급장비에서 생산된 압축성 유체를 다수의 수요장비로 전달하기 위한 배관 등을 포함할 수 있다.
이러한 압축성 유체 분배 시스템에서 압축성 유체는 배관을 통해 전달되므로, 다수의 공급장비에서 생산된 압축성 유체를 다수의 수요장비로 전달하기 위한 배관 등에서 압축성 유체의 누설(leak)이 발생함에 따른 막대한 에너지 손실을 발생시킬 수 있는 문제점이 있어 왔다.
따라서 전술한 바와 같이 배관 등에서의 누설을 보상해주기 위하여, 공급장비에서 필요 이상으로 높은 압력으로 압축성 유체를 생산하여 전달하고 있는 실정이다.
이와 같이, 배관 등에서의 누설을 보상해 주고자 필요 이상의 높은 압력으로 압축성 유체를 생산하여 전달하는 경우, 과도한 에너지 낭비라는 새로운 문제점을 다시 발생시키게 된다. 가령, 압축성 유체가 압축공기인 경우, 공급장비가 압축공기의 압력을 1bar만큼 높여서 생산하여 전달하면, 이론상 대략 8.3%의 에너지 낭비가 발생한다.
한편, 한국등록실용 20-0381654에는 터빈 로터 디바이스, 압축 공기 공급 장치, 밸브 수단 그리고 스위칭 수단을 포함하는 발전소 터빈 설비의 터빈 로터를 제어하는 터빈 로터 회전 장치가 기재되어 있다.
그러나, 전술한 터빈 로터 회전 장치에서는 압축 공기가 유동하는 관로의 리크 상태 등을 능동적으로 파악하여 대처할 수 없다.
본 발명은 전술한 배경에서 안출된 것으로, 압축성 유체 분배 시스템에서 압축성 유체의 누설을 감지 및 제어하여 에너지를 절감하고자 하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 압축성 유체의 누설 상태가 비정상 누설 상태일 때 관리자 단말기로 경고 메시지를 송신하여 관리자에게 알림으로써, 능동적으로 압축성 유체의 비정상 누설 상태를 관리하고자 하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 손실비용을 관리자 단말기에 표시하여 관리자가 확인할 수 있게 함으로써, 관리자의 에너지 절감 경각심을 고취시키고자 하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, N개의 공급처 각각에서의 압축성 유체 공급을 위한 복수의 공급장비; M개의 수요처 각각에서의 압축성 유체 사용을 위한 복수의 수요장비; 상기 N개의 공급처 중 하나 이상에서의 한 대 이상의 공급장비에서 공급된 압축성 유체를 상기 M개의 수요처 중 하나 이상에서의 한 대 이상의 수요장비로 분배하는 중앙배관; 상기 중앙배관과 상기 M개의 수요처 중 하나 이상에서의 한 대 이상의 수요장비를 연결하는 수요처배관; 상기 중앙배관과 수요처배관 사이에 구비되어 중앙배관으로부터 수요처배관으로 공급되는 압축성 유체의 유량을 조절하는 수요처 밸브; 상기 수요처배관의 말단에 구비되어 수요처배관 내의 압축성 유체의 압력을 측정하는 수요처배관 압력계를 포함하는 압축성 유체 분배 시스템; 및 상기 수요처배관 압력계로 측정된 압축성 유체의 압력의 압력 변화율을 산출하고, 이를 미리 설정된 기준 압력 변화율(누설 상태가 정상 누설 상태인 경우의 압력 변화율)과 비교하여 상기 수요처배관 또는 수요장비에서의 압축성 유체의 누설 상태가 비정상 누설 상태인지를 판단하는 제어장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 압축성 유체 분배 시스템의 누설 감지를 위한 시스템이 제공될 수 있다.
또한, 상기 제어장치는, 상기 중앙배관을 통해 각 수요처로의 압축성 유체의 공급이 수요처배관 밸브로 차단된 이후, 상기 중앙배관과 각 수요처에서의 수요장비 간의 압축성 유체의 전달경로가 되는 수요처배관에서 측정된 압력의 압력 변화율을 산출하는 압력 변화율 산출부; 및 상기 산출된 압력 변화율과 미리 설정된 기준 압력 변화율(누설 상태가 정상 누설 상태인 경우에서 압력 변화율)을 비교하여, 상기 수요처배관 또는 수요장비에서의 압축성 유체의 누설 상태가 비정상 누설 상태인지를 판단하는 누설 상태 판단부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 압축성 유체 분배 시스템의 누설 감지를 위한 시스템이 제공될 수 있다.
또한, 상기 제어장치는, 상기 중앙배관을 통해 각 수요처로의 압축성 유체의 공급이 밸브로 차단된 이후, 상기 수요처배관 압력계로 측정된 압축성 유체의 압력의 압력 변화율을 산출하는 것을 특징으로 하는 압축성 유체 분배 시스템의 누설 감지를 위한 시스템이 제공될 수 있다.
또한, 상기 N개와 M개는 각각 1개 또는 2개 이상인 것을 특징으로 하는 압축성 유체 분배 시스템의 누설 감지를 위한 시스템이 제공될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 중앙배관을 통해 각 수요처로의 압축성 유체의 공급이 밸브로 차단된 이후, 상기 중앙배관과 각 수요처에서의 수요장비 간의 압축성 유체의 전달경로가 되는 수요처배관에서 측정된 압력의 압력 변화율을 산출하는 압력 변화율 산출부; 및 상기 산출된 압력 변화율과 미리 설정된 기준 압력 변화율(누설 상태가 정상 누설 상태인 경우에서 압력 변화율)을 비교하여, 상기 수요처배관 또는 수요장비에서의 압축성 유체의 누설 상태가 비정상 누설 상태인지를 판단하는 누설 상태 판단부를 포함하는 압축성 유체 분배 시스템의 누설 감지를 위한 제어장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 누설 상태 판단부는, 상기 산출된 압력 변화율의 절대치와 상기 기준 압력 변화율의 절대치를 비교하여 산출된 압력 변화율의 절대치가 기준 압력 변화율의 절대치보다 크면 비정상 누설 상태로 판단하는 것을 특징으로 하는 압축성 유체 분배 시스템의 누설 감지를 위한 제어장치가 제공될 수 있다.
본 발명의 또다른 실시예에 따르면, 압축성 유체 분배 시스템의 누설 감지를 위한 제어방법에 있어서, 중앙배관과 수요처배관 사이에 구비된 밸브를 차단하는 밸브 차단단계; 상기 밸브 차단단계 후, 수요처배관 압력계로 수요처배관에서의 압축성 유체의 압력을 측정하는 압력 측정단계; 상기 압력 측정 단계 후, 측정된 압축성 유체의 압력의 압력 변화율을 산출하는 압력 변화율 산출단계; 상기 압력 변화율 산출단계 후, 산출된 압력 변화율과 미리 설정된 기준 압력 변화율(누설 상태가 정상 누설 상태인 경우의 압력 변화율)을 비교하여, 상기 수요처배관 또는 수요장비에서의 압축성 유체의 누설 상태가 비정상 누설 상태인지를 판단하는 누설 상태 판단단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 압축성 유체 분배 시스템의 누설 감지를 위한 제어방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 누설 상태 판단단계 이후에, 압축성 유체의 누설 상태가 비정상 누설 상태로 판단되면, 관리자 단말기로 경고 메시지를 송신하는 경고 메시지 송신단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압축성 유체 분배 시스템의 누설 감지를 위한 방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 누설 상태 판단단계 이후에, 상기 산출된 압력 변화율에 따른 압축성 유체의 누설량을 산출하여 누설비용을 산출하고, 상기 기준 압력 변화율에 따른 압축성 유체의 누설량을 산출하여 기준비용을 산출하며, 상기 누설비용과 기준비용의 차이를 손실비용으로 산출하여 이를 관리자 단말기에 표시하는 손실비용 표시단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압축성 유체 분배 시스템의 누설 감지를 위한 방법이 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 압축성 유체 분배 시스템에서 압축성 유체의 누설을 감지 및 제어하여 에너지를 절감할 수 있는 효과가 있게 된다.
또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 압축성 유체의 누설 상태가 비정상 누설 상태일 때 관리자에게 경고 메시지를 송신하여 관리자에게 알림으로써, 능동적으로 압축성 유체의 비정상 누설 상태를 관리할 수 있는 효과가 있게 된다.
또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 손실비용을 관리자 단말기에 표시하여 관리자가 확인할 수 있게 함으로써, 관리자의 에너지 절감 경각심을 고취시킬 수 있는 효과가 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 압축성 유체 분배 시스템의 누설 감지를 위한 시스템 중 압축성 유체 분배 시스템에 대한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 압축성 유체 분배 시스템의 누설 감지를 위한 시스템의 제어장치에 대한 구성도이다.
도 3은 정상 누설 상태와 비정상 누설 상태에서의 압축성 유체의 압력 변화를 보여주는 그래프이다.
도 4와 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 압축성 유체 분배 시스템의 누설 감지를 위한 제어방법에 대한 순서도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 압축성 유체 분배 시스템의 누설 감지를 위한 시스템 중 압축성 유체 분배 시스템에 대한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 압축성 유체 분배 시스템의 누설 감지를 위한 시스템의 제어장치에 대한 구성도이다.
도 3은 정상 누설 상태와 비정상 누설 상태에서의 압축성 유체의 압력 변화를 보여주는 그래프이다.
도 4와 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 압축성 유체 분배 시스템의 누설 감지를 위한 제어방법에 대한 순서도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 압축성 유체 분배 시스템의 누설 감지를 위한 시스템은 N개의 공급처 각각에서의 압축성 유체 공급을 위한 복수의 공급장비; M개의 수요처 각각에서의 압축성 유체 사용을 위한 복수의 수요장비; 상기 N개의 공급처 중 하나 이상에서의 한 대 이상의 공급장비에서 공급된 압축성 유체를 상기 M개의 수요처 중 하나 이상에서의 한 대 이상의 수요장비로 분배하는 중앙배관; 상기 중앙배관과 상기 M개의 수요처 중 하나 이상에서의 한 대 이상의 수요장비를 연결하는 수요처배관; 상기 중앙배관과 수요처배관 사이에 구비되어 중앙배관으로부터 수요처배관으로 공급되는 압축성 유체의 유량을 조절하는 수요처배관 밸브(VL); 상기 수요처배관의 말단에 구비되어 수요처배관 내의 압축성 유체의 압력을 측정하는 수요처배관 압력계(Pd)를 포함하는 압축성 유체 분배 시스템(100); 및 상기 수요처배관 압력계(Pd)로 측정된 압축성 유체의 압력의 압력 변화율을 산출하고, 이를 미리 설정된 기준 압력 변화율(누설 상태가 정상 누설 상태인 경우의 압력 변화율)과 비교하여 상기 수요처배관 또는 수요장비에서의 압축성 유체의 누설 상태가 비정상 누설 상태인지를 판단하는 제어장치(200)를 포함하여 구성된다.
압축성 유체 분배 시스템(100)은 복수의 공급장비, 복수의 수요장비, 중앙배관, 수요처배관, 수요처배관 밸브(VL) 그리고 수요처배관 압력계(Pd)를 포함한다.
복수의 공급장비는 N개의 공급처 각각에 구비되며, 복수의 공급장비 각각에서는 압축성 유체가 공급된다. 이러한 공급장비는, 압축성 유체를 생산하는 다른 장치로부터 압축성 유체를 전달받아 수요처로 공급하는 공급 기능만 수행할 수도 있고, 경우에 따라서는, 압축성 유체를 생산하는 생산 기능과 생산된 압축성 유체를 수요처로 공급하는 공급 기능을 모두 수행할 수도 있다. 압축성 유체(Compressible Fluid)는 일 예로, 압축공기, 도시가스 등일 수 있다.
여기서 공급처의 개수 N은 1 또는 2 이상일 수 있다. 즉, 공급처는 1개일 수도 있고, 2개 이상의 복수개일 수도 있다. 다시 말하면, 공급장비가 그룹화되지 않을 수도 있고, 이와 달리 하나의 공급처로서 그룹화되어 여러 개의 공급처로 존재할 수도 있다.
복수의 공급장비에서 공급된 압축성 유체는 공급처배관을 통해 중앙배관으로 전달된다. 한편, 공급처배관과 중앙배관 사이에는 공급처배관 압력계(Ps)가 설치되어 공급처배관으로부터 중앙배관으로 공급되는 압축성 유체의 압력을 측정한다.
복수의 수요장비는 M개의 수요처 각각에 구비되며, 복수의 수요장비는 복수의 공급장비에서 공급된 압축성 유체를 사용한다.
여기서 수요처의 개수 M은 1 또는 2 이상일 수 있다. 즉, 수요처는 1개일 수도 있고, 2개 이상의 복수개일 수도 있다. 다시 말하면, 수요장비가 그룹화되지 않을 수도 있고, 이와 달리 하나의 수요처로서 그룹화되어 여러 개의 수요처로 존재할 수도 있다.
한편, 전술한 공급처의 개수 N과 수요처의 개수 M이 N=M=1인 경우, 공급장비 및 수요장비에 대한 그룹화 없이, 하나의 공급처에서 하나의 수요처로 압축성 유체가 공급될 수 있다. 즉 복수의 공급장비 중 하나 이상에서 복수의 수요장비 중 하나 이상으로 압축성 유체가 분배(공급)될 수 있다.
중앙배관에는 공급처배관과 수요처배관이 연결된다. 중앙배관은 N개의 공급처 중 하나 이상에서의 한 대 이상의 공급장비에서 공급된 압축성 유체를 M개의 수요처 중 하나 이상에서의 한 대 이상의 수요장비로 분배한다. 한편, 중앙배관에는 중앙배관 압력계(Pe)가 설치되어 중앙배관 내의 압축성 유체의 압력을 측정한다.
수요처배관은 중앙배관에 연결된다. 수요처배관은 중앙배관과 M개의 수요처 중 하나 이상에서의 한 대 이상의 수요장비를 연결한다.
수요처배관 밸브(VL)는 중앙배관과 수요처배관 사이에 설치된다. 수요처배관 밸브(VL)는 중앙배관으로부터 수요처배관으로 공급되는 압축성 유체의 유량을 조절한다.
수요처배관 압력계(Pd)는 수요처배관의 말단에 구비된다. 수요처배관 압력계(Pd)는 중앙배관으로부터 수요처배관으로 공급되는 압축성 유체의 압력을 측정한다. 여기서 수요처배관 압력계(Pd)는 수요처배관의 말단에 구비되는 것이 바람직할 것이나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 수요처배관 내의 압축성 유체의 압력을 측정하기 위한 최적의 위치에 설치된다.
한편, 수요처배관 압력계(Pd)는 중앙배관을 통해 각 수요처로의 압축성 유체의 공급이 수요처배관 밸브(VL)로 차단된 이후, 중앙배관과 각 수요처에서의 수요장비 간의 압축성 유체의 전달경로가 되는 수요처배관에서의 압축성 유체의 압력을 측정한다.
제어장치(200)는 수요처배관 또는 수요장비에서의 압축성 유체의 누설 상태가 비정상 누설 상태인지를 판단한다. 이를 위해 제어장치(200)는 수요처배관 압력계(Pd)로 측정된 압축성 유체의 압력의 압력 변화율을 산출하고, 이를 미리 설정된 기준 압력 변화율과 비교한다.
이 때, 미리 설정된 기준 압력 변화율이란 수요처배관 또는 수요장비에서의 압축성 유체의 누설 상태가 정상적인 누설 상태인 경우의 압력 변화율을 의미하며, 중앙배관과 수요처배관 사이의 수요처배관 밸브(VL)를 잠근 후, 수요처배관 압력계(Pd)로 수요처배관 내의 압력을 측정하되, 이러한 측정과정을 복수회 진행하여 얻어진 압축성 유체의 압력의 압력 변화율을 패턴별로 분석하여 압력 변화율 관리 지표를 산출하고, 이러한 압력 변화율 관리 지표를 기준으로 정상적인 누설 상태를 판단하며, 통상 10% 내지 20%의 범위 내에 있다.
즉, 도 3을 참고할 때, 미리 설정된 기준 압력 변화율이란 경우에 따라 정상 누설 그래프의 기울기 또는 압력 변화율 관리 지표 그래프의 기울기에 해당하고, 비정상 누설 상태일 때 수요처배관 압력계로 측정된 압축성 유체의 압력의 압력 변화율은 비정상 누설 그래프의 기울기에 해당할 수 있는 것이다.
한편, 제어장치(200)는 중앙배관을 통해 각 수요처로의 압축성 유체의 공급이 수요처배관 밸브(VL)로 차단된 이후, 수요처배관 압력계(Pd)로 측정된 압축성 유체의 압력의 압력 변화율을 산출한다.
전술한 제어장치(200)의 구성을 좀 더 구체적으로 설명하면, 제어장치(200)는 압력 변화율 산출부(210)와 누설 상태 판단부(220)를 포함한다. 압력 변화율 산출부(210)는 중앙배관과 각 수요처에서의 수요장비 간의 압축성 유체의 전달경로가 되는 수요처배관에서 측정된 압축성 유체의 압력의 압력 변화율을 산출한다. 누설 상태 판단부(220)는 산출된 압력 변화율과 미리 설정된 기준 압력 변화율(누설 상태가 정상 누설 상태인 경우에서의 압력 변화율)을 비교하여, 수요처배관 또는 수요장비에서의 압축성 유체의 누설 상태가 비정상 누설 상태인지를 판단한다. 일 예로, 누설 상태 판단부(220)는 산출된 압력 변화율의 절대값과 기준 압력 변화율의 절대값을 비교하여 산출된 압력 변화율의 절대값이 기준 압력 변화율의 절대값보다 크면 비정상 누설 상태로 판단할 수 있다.
즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 수요처배관 밸브(VL)의 차단시점에서 수요처배관 압력계(Pd)로 측정된 압축성 유체의 압력이 6.0bar이고, 차단시점 이후 정상 누설 상태인 경우에는 정상 누설 그래프를 따라 압력이 감소하게 되지만, 비정상 누설 상태인 경우에는 비정상 누설 그래프를 따라 압력이 감소하게 된다. 여기서 비정상 누설 그래프의 기울기의 절대값은 정상 누설 그래프의 기울기의 절대값보다 크므로, 따라서 제어장치(200)의 누설 상태 판단부(220)는 수요처배관 또는 수요장비에서의 압축성 유체의 누설 상태가 비정상 누설 상태임을 판단하게 되는 것이며, 이와 같은 과정이 특정 수요처배관 또는 특정 수요장비에 대해 수행된 경우 특정 수요처배관 또는 특정 수요장비에서의 압축성 유체의 누설 상태가 비정상 누설 상태임을 판단할 수 있게 되는 것이다.
도면들을 참고하여, 본 발명의 일실시예에 따른 압축성 유체 분배 시스템의 누설 감지를 위한 제어방법에 대해 설명한다.
먼저 수요처배관 또는 수요장비에서의 압축성 유체의 누설상태를 측정하기 위해 중앙배관과 수요처배관 사이에 구비된 수요처배관 밸브(VL)를 차단한다(밸브 차단단계,S100). 이어서, 수요처배관 압력계(Pd)로 수요처배관에서의 압축성 유체의 압력을 측정한다(압력 측정단계,S200). 이어서, 측정된 압축성 유체의 압력의 압력 변화율을 산출한다(압력 변화율 산출단계,S300). 이어서, 산출된 압력 변화율과 미리 설정된 기준 압력 변화율(누설 상태가 정상 누설 상태인 경우의 압력 변화율)을 비교하여, 수요처배관 또는 수요장비에서의 압축성 유체의 누설 상태가 비정상 누설 상태인지를 판단한다(누설 상태 판단단계,S400).
또한, 전술한 누설 상태 판단단계에서 압축성 유체의 누설 상태가 비정상 누설 상태로 판단되면, 관리자 단말기로 경고 메시지를 송신하는 경고 메시지 송신단계(S500)가 더 포함될 수 있다. 이와 같이 압축성 유체의 누설 상태가 비정상 누설 상태일 때 관리자에게 경고 메시지를 송신하여 관리자에게 알림으로써, 능동적으로 압축성 유체의 비정상 누설 상태를 관리할 수 있게 된다.
그리고 경고 메시지가 송신되면 관리자는 즉시 수요처배관 밸브(VL)를 잠궈 압축성 유체의 누설 원인을 파악한 후 후속 조치를 취할 수 있어 압축성 유체의 비정상 누설 상태에 따른 에너지 낭비 등에 능동적으로 대처할 수 있게 되는 것이다.
또한, 전술한 누설 상태 판단단계(S400) 이후에, 산출된 압력 변화율에 따른 압축성 유체의 누설량을 산출하여 누설비용을 산출하고, 기준 압력 변화율에 따른 압축성 유체의 누설량을 산출하여 기준비용을 산출하며, 누설비용과 기준비용의 차이를 손실비용으로 산출하여 이를 관리자 단말기에 표시하는 손실비용 표시단계(S500')가 더 포함될 수 있다. 한편, 이러한 손실비용 표시단계(S500')는 전술한 경고 메시지 송신단계(S500)와 동시에 또는 이후에 진행될 수도 있다.
여기서 압축성 유체의 누설량을 산출하는 식은 다음과 같다.
Figure 112012040481228-pat00001
전술한 식은 산출된 압력 변화율에 따른 압축성 유체의 누설량을 산출할 때와, 기준 압력 변화율에 따른 압축성 유체의 누설량을 산출할 때 모두에 적용된다.
전술한 식에서, V는 수요처배관 밸브(VL) 차단 후 수요처배관과 수요장비의 배관 체적, P는 배관 내부 압력, ΔP는 압력 변화율, *는 미분을 의미하며, 압축성 유체의 누설량을 산출하는 동안 온도는 일정하다고 가정하고, 단위시간 간격으로 전술한 방정식을 이용하여 적분을 하면 압축성 유체의 누설량이 산출된다.
한편, 산출된 압력 변화율에 따른 압축성 유체의 누설량과, 기준 압력 변화율에 따른 압축성 유체의 누설량을 각각 압축기의 평균 성능(일 예로, 0.1kW/Nm3)으로 계산하면 누설비용과 기준비용이 산출된다.
여기서 누설비용과 기준비용을 산출하는 식은 다음과 같다.
Figure 112012040481228-pat00002
전술한 식에서, V*는 계산된 압축성 유체의 누설량을 표준압력(대기압) 기준으로 환산한 표준 대기압 환산 누설량(Nm3)이고, λ는 표준 압축기 성능(kW/Nm3)으로써 일 예로 0.1kW/Nm3이며, ε은 에너지 단가(원/kWh)로써 일 예로 90원/kWh이다.
이와 같이 전술한 식으로 누설비용과 기준비용이 산출되면 이들의 차이가 바로 손실비용이 되는 것이며, 이러한 손실비용을 관리자 단말기에 표시하여 관리자가 확인할 수 있게 함으로써, 사용자의 에너지 절감 경각심을 고취시킬 수 있게 된다.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.
또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
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 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 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 : 압축성 유체 분배 시스템
200 : 제어장치
210 : 압력 변화율 산출부
220 : 누설 상태 판단부
Ps : 공급처배관 압력계
Pe : 중앙배관 압력계
Pd : 수요처배관 압력계
VL : 수요처배관 밸브

Claims (10)

  1. N개의 공급처 각각에서의 압축성 유체 공급을 위한 복수의 공급장비; M개의 수요처 각각에서의 압축성 유체 사용을 위한 복수의 수요장비; 상기 N개의 공급처 중 하나 이상에서의 한 대 이상의 공급장비에서 공급된 압축성 유체를 상기 M개의 수요처 중 하나 이상에서의 한 대 이상의 수요장비로 분배하는 중앙배관; 상기 중앙배관과 상기 M개의 수요처 중 하나 이상에서의 한 대 이상의 수요장비를 연결하는 수요처배관; 상기 중앙배관과 수요처배관 사이에 구비되어 중앙배관으로부터 수요처배관으로 공급되는 압축성 유체의 유량을 조절하는 수요처배관 밸브; 상기 수요처배관의 말단에 구비되어 수요처배관 내의 압축성 유체의 압력을 측정하는 수요처배관 압력계를 포함하는 압축성 유체 분배 시스템; 및
    상기 수요처배관 압력계로 측정된 압축성 유체의 압력의 압력 변화율을 산출하고, 이를 미리 설정된 기준 압력 변화율(누설 상태가 정상 누설 상태인 경우의 압력 변화율)과 비교하여 상기 수요처배관 또는 수요장비에서의 압축성 유체의 누설 상태가 비정상 누설 상태인지를 판단하는 제어장치를 포함하되,
    상기 제어장치는,
    상기 산출된 압력 변화율에 따른 압축성 유체의 누설량을 산출하여 누설비용을 산출하고, 상기 기준 압력 변화율에 따른 압축성 유체의 누설량을 산출하여 기준비용을 산출하며, 상기 누설비용과 기준비용의 차이를 손실비용으로 산출하여 이를 관리자 단말기에 표시하되,
    상기 누설비용은 하기 수학식 1에 의해 산출되고, 상기 기준비용은 하기 수학식 2에 의해 산출되며, 상기 N은 공급처의 개수로써 자연수이고, 상기 M은 수요처의 개수로써 자연수인 것을 특징으로 하는 압축성 유체 분배 시스템의 누설 감지를 위한 시스템.
    [수학식 1]
    누설비용 =
    Figure 112013116360274-pat00008

    Figure 112013116360274-pat00009
    : 산출된 압력 변화율에 따른 압축성 유체의 누설량을 표준압력(대기압) 기준으로 환산한 표준 대기압 환산 누설량(N㎥)
    λ: 표준 압축기 성능(Kw/N㎥)
    ε: 에너지 단가(원/kWh)
    [수학식 2]
    기준비용 =
    Figure 112013116360274-pat00010

    Figure 112013116360274-pat00011
    : 기준 압력 변화율에 따른 압축성 유체의 누설량을 표준압력(대기압) 기준으로 환산한 표준 대기압 환산 누설량(N㎥)
    λ: 표준 압축기 성능(Kw/N㎥)
    ε: 에너지 단가(원/kWh)
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어장치는,
    상기 중앙배관을 통해 각 수요처로의 압축성 유체의 공급이 수요처배관 밸브로 차단된 이후, 상기 수요처배관 압력계로 측정된 압축성 유체의 압력의 압력 변화율을 산출하는 것을 특징으로 하는 압축성 유체 분배 시스템의 누설 감지를 위한 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어장치는,
    상기 중앙배관을 통해 각 수요처로의 압축성 유체의 공급이 수요처배관 밸브로 차단된 이후, 상기 중앙배관과 각 수요처에서의 수요장비 간의 압축성 유체의 전달경로가 되는 수요처배관에서 측정된 압력의 압력 변화율을 산출하는 압력 변화율 산출부; 및
    상기 산출된 압력 변화율과 미리 설정된 기준 압력 변화율(누설 상태가 정상 누설 상태인 경우에서 압력 변화율)을 비교하여, 상기 수요처배관 또는 수요장비에서의 압축성 유체의 누설 상태가 비정상 누설 상태인지를 판단하는 누설 상태 판단부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 압축성 유체 분배 시스템의 누설 감지를 위한 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 누설 상태 판단부는,
    상기 산출된 압력 변화율의 절대값과 상기 기준 압력 변화율의 절대값을 비교하여 산출된 압력 변화율의 절대값이 기준 압력 변화율의 절대값보다 크면 비정상 누설 상태로 판단하는 것을 특징으로 하는 압축성 유체 분배 시스템의 누설 감지를 위한 시스템.
  5. 삭제
  6. 압축성 유체 분배 시스템의 누설 감지를 위한 제어장치에 있어서,
    중앙배관을 통해 각 수요처로의 압축성 유체의 공급이 수요처배관 밸브로 차단된 이후, 상기 중앙배관과 각 수요처에서의 수요장비 간의 압축성 유체의 전달경로가 되는 수요처배관에서 측정된 압력의 압력 변화율을 산출하는 압력 변화율 산출부; 및
    상기 산출된 압력 변화율과 미리 설정된 기준 압력 변화율(누설 상태가 정상 누설 상태인 경우에서 압력 변화율)을 비교하여, 상기 수요처배관 또는 수요장비에서의 압축성 유체의 누설 상태가 비정상 누설 상태인지를 판단하는 누설 상태 판단부를 포함하되,
    상기 제어장치는,
    상기 산출된 압력 변화율에 따른 압축성 유체의 누설량을 산출하여 누설비용을 산출하고, 상기 기준 압력 변화율에 따른 압축성 유체의 누설량을 산출하여 기준비용을 산출하며, 상기 누설비용과 기준비용의 차이를 손실비용으로 산출하여 이를 관리자 단말기에 표시하되,
    상기 누설비용은 하기 수학식 1에 의해 산출되고, 상기 기준비용은 하기 수학식 2에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 압축성 유체 분배 시스템의 누설 감지를 위한 제어장치.
    [수학식 1]
    누설비용 =
    Figure 112013116360274-pat00012

    Figure 112013116360274-pat00013
    : 산출된 압력 변화율에 따른 압축성 유체의 누설량을 표준압력(대기압) 기준으로 환산한 표준 대기압 환산 누설량(N㎥)
    λ: 표준 압축기 성능(Kw/N㎥)
    ε: 에너지 단가(원/kWh)
    [수학식 2]
    기준비용 =
    Figure 112013116360274-pat00014

    Figure 112013116360274-pat00015
    : 기준 압력 변화율에 따른 압축성 유체의 누설량을 표준압력(대기압) 기준으로 환산한 표준 대기압 환산 누설량(N㎥)
    λ: 표준 압축기 성능(Kw/N㎥)
    ε: 에너지 단가(원/kWh)
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 누설 상태 판단부는,
    상기 산출된 압력 변화율의 절대값과 상기 기준 압력 변화율의 절대값을 비교하여 산출된 압력 변화율의 절대값이 기준 압력 변화율의 절대값보다 크면 비정상 누설 상태로 판단하는 것을 특징으로 하는 압축성 유체 분배 시스템의 누설 감지를 위한 제어장치.
  8. 압축성 유체 분배 시스템의 누설 감지를 위한 제어방법에 있어서,
    중앙배관과 수요처배관 사이에 구비된 수요처배관 밸브를 차단하는 밸브 차단단계;
    상기 밸브 차단단계 후, 수요처배관 압력계로 수요처배관에서의 압축성 유체의 압력을 측정하는 압력 측정단계;
    상기 압력 측정 단계 후, 측정된 압축성 유체의 압력의 압력 변화율을 산출하는 압력 변화율 산출단계;
    상기 압력 변화율 산출단계 후, 산출된 압력 변화율과 미리 설정된 기준 압력 변화율(누설 상태가 정상 누설 상태인 경우의 압력 변화율)을 비교하여, 상기 수요처배관 또는 수요장비에서의 압축성 유체의 누설 상태가 비정상 누설 상태인지를 판단하는 누설 상태 판단단계;
    상기 누설 상태 판단단계 이후에, 상기 산출된 압력 변화율에 따른 압축성 유체의 누설량을 산출하여 누설비용을 산출하고, 상기 기준 압력 변화율에 따른 압축성 유체의 누설량을 산출하여 기준비용을 산출하며, 상기 누설비용과 기준비용의 차이를 손실비용으로 산출하여 이를 관리자 단말기에 표시하는 손실비용 표시단계;
    를 포함하되,
    상기 누설비용은 하기 수학식 1에 의해 산출되고, 상기 기준비용은 하기 수학식 2에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 압축성 유체 분배 시스템의 누설 감지를 위한 제어방법.
    [수학식 1]
    누설비용 =
    Figure 112013116360274-pat00016

    Figure 112013116360274-pat00017
    : 산출된 압력 변화율에 따른 압축성 유체의 누설량을 표준압력(대기압) 기준으로 환산한 표준 대기압 환산 누설량(N㎥)
    λ: 표준 압축기 성능(Kw/N㎥)
    ε: 에너지 단가(원/kWh)
    [수학식 2]
    기준비용 =
    Figure 112013116360274-pat00018

    Figure 112013116360274-pat00019
    : 기준 압력 변화율에 따른 압축성 유체의 누설량을 표준압력(대기압) 기준으로 환산한 표준 대기압 환산 누설량(N㎥)
    λ: 표준 압축기 성능(Kw/N㎥)
    ε: 에너지 단가(원/kWh)
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 누설 상태 판단단계 이후에,
    압축성 유체의 누설 상태가 비정상 누설 상태로 판단되면, 관리자 단말기로 경고 메시지를 송신하는 경고 메시지 송신단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압축성 유체 분배 시스템의 누설 감지를 위한 제어방법.
  10. 삭제
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