KR101399407B1 - 압축성유체 공급 제어 시스템 - Google Patents

압축성유체 공급 제어 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 압축성유체 공급 제어 기술에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 압력계를 이용하여 압축성유체의 공급 및 수요 현황과, 수요처에서의 사용량 등을 정확히 분석하고, 이를 토대로, 에너지 절감을 가능하도록 압축성유체 공급 제어 기술을 제공하는 압축성유체 공급 제어 시스템에 관한 것이다.

Description

압축성유체 공급 제어 시스템{COMPRESSIBLE FLUID SUPPLY CONTROL SYSTEM}
본 발명은 압축성유체 공급을 제어하는 기술에 관한 것이다.
압축공기, 도시가스 등과 같이 압력에 의해 부피가 변화하는 압축성유체를 기계장치 등의 구동에 이용하는 압축성유체 설비(공장, 장치 또는 시스템)가 있으며, 이러한 압축성유체 설비로 압축성유체를 분배해주기 위한 시스템이 압축성유체 분배 시스템이다.
이러한 압축성유체 분배 시스템은, 압축성유체를 생산하는 다수의 생산장비, 압축성유체를 전달받아 필요한 용도로 사용하는 다수의 수요장비, 그리고 다수의 생산장비에서 생산된 압축성유체를 다수의 수요장비로 전달하기 위한 배관 등을 포함할 수 있다.
종래의 압축성유체 분배 시스템에서는, 압축성유체의 전달 경로인 배관 내 마찰에 의해 압력 하강이 발생하여 막대한 에너지 손실이 발생할 수 있는 문제점이 있어 왔다.
또한, 종래의 압축성유체 분배 시스템에서는, 압축성유체를 생산하는 생산장비를 운전하는 대수를 효율적으로 관리하지 못하거나, 압축성유체의 누설량을 관리하지 못하여, 불필요한 에너지 낭비가 발생하는 문제점이 있어 왔다.
이와 같은 에너지 손실 및 낭비를 방지하기 위한 관리를 위해서, 압축성유체 분배 시스템에서의 압축성유체의 공급 및 수요 현황과 수요처에서의 사용량 등이 정확히 이루어져야 하지만, 측정 정밀도 한계가 있는 유량계를 통해 측정된 유량을 분석하는 종래 방식으로는 압축성유체의 공급 및 수요 현황과 수요처에서의 사용량 등에 대한 정확한 분석이 이루어지지 못하고 있는 실정이다.
이러한 배경에서, 본 발명의 목적은, 유량계를 이용하는 종래 방식에서 탈피하여, 압력계를 이용하여 압축성유체의 공급 및 수요 현황과, 수요처에서의 사용량 등을 정확히 분석하는 기술을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 압축성유체의 공급 및 수요 현황과, 수요처에서의 사용량 등을 정확히 분석하여, 이를 토대로, 에너지 절감을 가능하도록 압축성유체 공급 제어 기술을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 공급처와 수요처 간의 압축경로가 전달되는 경로가 짧아지도록 추가운전 또는 감소운전에 필요한 공급처를 선정함으로써, 배관 내 마찰에 의해 압력 하강에 따른 에너지 손실을 방지하도록 해주는 데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 압축성유체를 생산하는 생산장비를 운전하는 대수를 효율적이고 체계적으로 관리하여 에너지 절감을 가능하도록 해주는 데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 압축성유체의 누설량을 효율적이고 체계적으로 관리하여, 에너지 절감을 가능하도록 해주는 데 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 일 측면에서, 본 발명은, 압축성유체 공급 제어 시스템에 있어서, N개의 공급처 각각에서의 압축성유체 생산을 위한 복수의 생산장비; M개의 수요처 각각에서의 압축성유체 사용을 위한 복수의 수요장비; 및 상기 N개의 공급처 중 하나 이상에서의 한 대 이상의 생산장비에서 생산된 압축성유체를 상기 M개의 수요처 중 하나 이상에서의 한 대 이상의 수요장비 중 한 대 이상의 수요장비로 분배하는 중앙배관을 포함하는 압축성유체 분배 시스템; 상기 중앙배관에 설치되어 중앙배관 압력을 측정하는 중앙배관 압력계; 상기 N개의 공급처 각각에서 복수의 생산장비가 모두 연결된 공급처 배관에 설치되어 공급처 배관 압력을 측정하는 N개의 공급처 배관 압력계; 상기 M개의 수요처 각각에서 복수의 수요장비가 모두 연결된 수요처 배관에 설치되어 수요처 배관 압력을 측정하는 M개의 수요처 배관 압력계; 상기 중앙배관에서 상기 M개의 수요처 각각으로 분기되는 부분에 설치되어 압축성유체를 차단하는 M개의 밸브; 및 상기 중앙배관 압력계에서 측정된 중앙배관 압력을 토대로 압축성유체의 전체 공급 수요 현황을 분석하고, 상기 M개의 수요처 배관 압력계 각각에서 측정된 수요처 배관 압력을 토대로 상기 M개의 수요처 각각에서의 압축성유체의 수요 현황을 분석하며, 상기 N개의 공급처 배관 압력계 각각에서 측정된 공급처 배관 압력을 토대로 상기 N개의 공급처 각각에서의 압축성유체의 공급 현황을 분석하는 제어장치를 포함하는 압축성유체 공급 제어 시스템을 제공한다.
상기 제어장치는, 상기 전체 공급 수요 현황의 분석 결과를 토대로 생산장비 추가운전 또는 생산장비 감소운전이 필요한지를 판단하고, 판단 결과, 생산장비 추가운전 또는 생산장비 감소운전이 필요하다고 판단되면, 상기 M개의 수요처 각각에서의 압축성유체의 수요 현황을 토대로 사용량 최대 감소 수요처 또는 사용량 최대 감소 수요처를 기준 수요처로서 결정하고, 상기 N개의 공급처 중에서 상기 기준 수요처에서 가장 인접한 공급처를 최적 공급처로서 선정하여, 상기 최적 공급처에서의 복수의 생산장비 중 하나 이상이 추가운전 또는 감소운전을 하도록 제어하는 최적 단거리 제어부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어장치는, 상기 N개의 공급처 각각에 대하여, 미리 정의된 부하율 산출식을 이용하여 입력전력으로부터 생산장비별 운전율을 산출하고 상기 산출된 생산장비별 운전율과 미리 정해진 생산장비별 정격유량으로부터 생산장비별 토출유량을 산출함으로써, 상기 N개의 공급처 각각에서의 압축성유체의 공급 현황을 분석하고, 분석 결과, 상기 산출된 생산장비별 운전율과 상기 산출된 생산장비별 토출유량에 근거하여, 생산장비 수량 증가 또는 생산장비 수량 감소를 제어하는 생산장비 운전 대수 제어부를 포함할 수 있다.
상기 제어장치는, 상기 중앙배관을 통해 특정 수요처로의 압축성유체의 공급이 해당 밸브로 차단된 이후, 상기 수요처 배관 압력의 변화율과 미리 설정된 기준 압력 변화율을 비교하여, 상기 특정 수요처에서의 수요처 배관 또는 복수의 수요장비에서 압축성유체가 누설되는 누설 상태가 비정상 누설 상태인지를 판단하는 압축성유체 누설 제어부를 포함할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 유량계를 이용하는 종래 방식에서 탈피하여, 압력계를 이용하여 압축성유체의 공급 및 수요 현황과, 수요처에서의 사용량 등을 정확히 분석하는 기술을 제공하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 압축성유체의 공급 및 수요 현황과, 수요처에서의 사용량 등을 정확히 분석하여, 이를 토대로, 에너지 절감을 가능하도록 압축성유체 공급 제어 기술을 제공하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 공급처와 수요처 간의 압축경로가 전달되는 경로가 짧아지도록 추가운전 또는 감소운전에 필요한 공급처를 선정함으로써, 배관 내 마찰에 의해 압력 하강에 따른 에너지 손실을 방지하도록 해주는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 압축성유체를 생산하는 생산장비를 운전하는 대수를 효율적이고 체계적으로 관리하여 에너지 절감을 가능하도록 해주는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 압축성유체의 누설량을 효율적이고 체계적으로 관리하여, 에너지 절감을 가능하도록 해주는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축성유체 공급 제어 시스템을 개략화하여 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 압축성유체 공급 제어 시스템에 포함된 압축성유체 분배 시스템과 이에 설치된 제어 관련 구성을 개략화하여 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축성유체 공급을 제어하는 제어장치에 대한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 압축성유체 공급 제어 시스템에서, 생산장비의 추가운전(압축성유체의 생산증가) 및 감소운전(압축성유체의 생산감소)을 위한 전략을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 압축성유체 공급 제어 시스템에서의 최적 단거리 제어에 대한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축성유체 공급 제어 시스템에서의 생산장비 운전 대수 제어에 대한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축성유체 공급 제어 시스템에서의 압축성유체 누설 제어에 대한 도면이다.
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 일 실시예에 따른 압축성유체 공급을 제어하는 시스템을 개략화하여 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 압축성유체 공급을 제어하는 시스템(이하, "압축성유체 공급 제어 시스템"이라 함)은, 압축성유체 생산/공급을 위한 N개의 공급처, 압축성유체 사용을 위한 M개의 수요처, 압축성유체 전달경로인 각종 배관(예: 공급처 배관, 중앙배관, 수요처 배관 등) 등을 포함하는 압축성유체 분배 시스템(110)을 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 압축성유체 공급 제어 시스템은, 압축성유체 분배 시스템(110) 이외에, 압축성유체 분배 시스템(110)에서의 압축성유체 분배와 관련된 각종 제어 기능을 수행하는 압축성유체 공급 제어 구성을 더 포함할 수 있다.
이러한 압축성유체 공급 제어 구성에는, 압축성유체 분배 시스템(110)에서의 압축성유체 분배(공급)와 관련된 각종 제어 기능을 실질적으로 수행하는 제어장치(100)와, 이러한 제어장치(100)에서의 제어를 위한 입력으로서 압력이 측정되어야 하는 최적의 위치(예: 각 공급처 출구단, 중앙배관, 각 수요처 입구단)에 최적의 개수로 설치되는 압력계가 포함된다. 이러한 압력계는, N개의 공급처 배관 압력계, 1개 이상의 중앙배관 압력계, M개의 수요처 배관 압력계를 포함한다.
또한, 압축성유체 공급 제어 구성에는, 압력에 대한 정보를 전달을 위한 정보 신호라인, 제어신호의 전달하기 위한 제어 신호라인 등이 더 포함될 수 있다.
이러한 압축성유체 공급 제어 구성은, 에너지 절감을 가능하도록 제어목적을 갖는다.
이러한 제어목적을 위해, 제어장치(100)는, 각종 압력계에서 측정된 압력(Ps, Pe, Pd)을 토대로 압축성유체의 전체 공급 수요 현황, 수요처별 압축성유체의 수요 현황, 공급처별 압축성유체의 공급 현황 등을 분석하는 "분석기능", 생산장비의 추가운전 또는 감소운전이 필요한 경우, 추가운전 또는 감소운전이 되어야 하는 공급처를 거리에 기반하여 선정하는 "최적 단거리 제어 기능", 생산장비 운전 대수를 제어하는 "생산장비 운전 대수 제어 기능", 압축성유체 누설을 관리하는 "압축성유체 누설 제어 기능" 등을 수행한다.
본 명세서에서 기재된 "압축성유체(Compressible Fluid)"는, 압축성이 있는 유체를 의미하고, 일 예로, 압축공기, 도시가스 등일 수 있다.
이상에서 간략하게 전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 압축성유체 공급 제어 시스템에 대하여, 압축성유체 분배 시스템(110)과 이에 설치된 제어 관련 구성을 나타낸 도 2를 도 1과 함께 더 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 압축성유체 공급 제어 시스템은, N개의 공급처와 M개의 수요처 간의 압축성유체 분배를 위한 각종 장비와 시설 등이 포함된 압축성유체 분배 시스템(110)과, 압축성유체 분배 시스템(110)에서의 압축성유체 분배와 관련된 긱종 제어를 위해, 제어장치(100), 중앙배관 압력계, N개의 공급처 배관 압력계, M개의 수요처 배관 압력계, M개의 밸브(VL) 등의 제어구성을 포함한다.
도 2를 참조하면, 압축성유체 분배 시스템(110)은, N개의 공급처(공급처 1, 공급처 2, ..., 공급처 N) 각각에서의 압축성유체 생산을 위한 복수의 생산장비와, M개의 수요처(수요처 1, 수요처 2, ... , 수요처 M) 각각에서의 압축성유체 사용을 위한 복수의 수요장비를 포함한다.
그리고, 도 2를 참조하면, 압축성유체 분배 시스템(110)은, N개의 공급처 중 하나 이상에서의 한 대 이상의 생산장비에서 생산된 압축성유체를 M개의 수요처 중 하나 이상에서의 한 대 이상의 수요장비 중 한 대 이상의 수요장비로 분배하는 중앙배관, N개의 공급처 각각에서 복수의 생산장비와 중앙배관을 연결해주는 공급처 배관, M개의 수요처 각각에서 복수의 수요장비와 중앙배관을 연결해주는 수요처 배관 등의 배관 설비를 더 포함한다.
도 2를 참조하면, 밸브(VL)는, 중앙배관에서 M개의 수요처 각각으로 분기되는 부분(수요처 배관 또는 그 입구 부분)에 설치되어 압축성유체를 차단한다.
도 2를 참조하면, 중앙배관 압력계는 N개의 공급처와 M개의 수요처 간의 압축성유체 분배를 위한 중앙배관에 설치되어 중앙배관 압력(Pe)을 측정한다.
도 2를 참조하면, 각 공급처 배관 압력계는, N개의 공급처마다 설치되되, N개의 공급처 각각에서 복수의 생산장비가 모두 연결된 공급처 배관에 설치되어 공급처 배관 압력(Ps)을 측정한다. 이러한 공급처 배관 압력개의 개수는 공급처 개수 N개이다.
도 2를 참조하면, 각 수요처 배관 압력계는, M개의 수요처마다 설치되되, M개의 수요처 각각에서 복수의 수요장비가 모두 연결된 수요처 배관에 설치되어 수요처 배관 압력(Pd)을 측정한다. 이러한 수요처 배관 압력계의 개수는 수요처 개수 M개이다.
도 2에 도시된 압축성유체 분배 시스템은, 공급처 및 수요처 등의 개수를 일반화하여 도시한 것이다.
이와 관련하여, 공급처 개수 N은 1 또는 2 이상일 수 있다. 즉, 공급처가 1개일 수도 있고, 복수 개일 수도 있다. 다시 말해, 생산장비들이 그룹화되지 않을 수도 있고, 생산장비들이 하나의 공급처로서 그룹화되어 여러 개의 공급처가 존재할 수도 있다.
또한, 수요처 개수 M은 1 또는 2 이상일 수 있다. 즉, 수요처가 1개일 수도 있고, 복수 개일 수도 있다. 다시 말해, 수요장비들이 그룹화되지 않을 수도 있고, 수요장비들이 하나의 수요처로서 그룹화되어 여러 개의 수요처가 존재할 수도 있다.
특히, N=M=1인 경우는, 생산장비 및 수요장비에 대한 그룹화 없이, 하나의 공급처에서 하나의 수요처로 압축성유체가 공급될 수 있다. 즉, 복수의 생산장비 중 하나 이상에서 복수의 수요장비 중 하나 이상으로 압축성유체가 공급(분배)될 수 있다.
전술한 각종 압력계에서 측정된 압력(Ps, Pe, Pd)을 압축성유체 분배 시스템에서의 압축성유체 분배와 관련된 각종 제어를 실질적으로 수행하는 제어장치(100)는, 각종 압력계에서 측정된 압력(Ps, Pe, Pd)을 토대로 압축성유체의 전체 공급 수요 현황, 수요처별 압축성유체의 수요 현황, 공급처별 압축성유체의 공급 현황 등을 분석하는 "분석 기능", 생산장비의 추가운전 또는 감소운전이 필요한 경우, 추가운전 또는 감소운전이 되어야 하는 공급처를 거리에 기반하여 선정하는 "최적 단거리 제어 기능", 생산장비 운전 대수를 제어하는 "생산장비 운전 대수 제어 기능", 압축성유체 누설을 관리하는 "압축성유체 누설 제어 기능" 등을 수행할 수 있다.
분석 기능과 관련하여, 제어장치(100)는, 중앙배관 압력계에서 측정된 중앙배관 압력(Pe)을 토대로 압축성유체의 전체 공급 수요 현황을 분석하고, M개의 수요처 배관 압력계 각각에서 측정된 수요처 배관 압력(Pd)을 토대로 M개의 수요처 각각에서의 압축성유체의 수요 현황을 분석하며, N개의 공급처 배관 압력계 각각에서 측정된 공급처 배관 압력(Ps)을 토대로 N개의 공급처 각각에서의 압축성유체의 공급 현황을 분석할 수 있다.
압축성유체의 전체 공급 수요 현황 분석과 관련하여, 제어장치(100)는, 중앙배관 압력계에서 측정된 중앙배관 압력(Pe)의 변화율을 산출하여, 산출 결과를 토대로, 압축성 전체공급과 압축성 전체수요 간의 대소 관계를 파악하여 압축성유체의 전체 공급 수요 현황을 분석할 수 있다. 이를 도 4를 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 압축성유체 공급을 제어하는 방법에서, 생산장비의 추가운전(압축성유체의 생산증가) 및 감소운전(압축성유체의 생산감소)을 위한 전략을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 제어장치(100)는, 중앙배관 압력계에서 측정된 중앙배관 압력(Pe)의 변화율이 양(+)의 값이면, 압축성 전체수요에 비해 압축성 전체공급이 큰 것으로 파악하고, 중앙배관 압력계에서 측정된 중앙배관 압력(Pe)의 변화율이 음(-)의 값이면, 압축성 전체수요에 비해 압축성 전체공급이 작은 것으로 파악할 수 있다.
수요처별 압축성유체의 수요 현황 분석과 관련하여, 제어장치(100)는, M개의 수요처 배관 압력계 각각에서 측정된 수요처 배관 압력(Pd)의 변화율의 산출하여, 산출 결과를 토대로, M개의 수요처 각각에서의 압축성유체의 사용량의 증가 또는 감소를 파악하여 M개의 수요처 각각에서의 압축성유체의 수요 현황을 분석할 수 있다.
더 구체적으로, 제어장치(100)는, M개의 수요처 배관 압력계 각각에서 측정된 수요처 배관 압력(Pd)의 변화율이 양(+)의 값이면, 해당 수요처에서의 압축성유체의 사용량이 감소한 것으로 파악하고, M개의 수요처 배관 압력계 각각에서 측정된 수요처 배관 압력(Pd)의 변화율이 음(-)의 값이면, 해당 수요처에서의 압축성유체의 사용량이 증가한 것으로 파악할 수 있다.
제어장치(100)는, 전술한 바와 같이, 최적 단거리 제어 기능, 생산장비 운전 대수 제어 기능, 압축성유체 누설 제어 기능 등을 수행하는데, 이 기능들에서는, 도 3을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축성유체 공급을 제어하는 제어장치(100)에 대한 블록도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 압축성유체 공급을 제어하는 제어장치(100)는, 생산장비의 추가운전 또는 감소운전이 필요한 경우, 추가운전 또는 감소운전이 되어야 하는 공급처를 거리에 기반하여 선정하고, 선정된 공급처에서의 생산장비의 추가운전 또는 감소운전을 제어하는 최적 단거리 제어부(310), 생산장비 운전 대수를 제어하는 생산장비 운전 대수 제어부(320), 압축성유체 누설을 관리하는 압축성유체 누설 제어부(330) 등을 포함한다.
아래에서는, 전술한 제어장치(100) 내 제어구성에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
먼저, 최적 단거리 제어부(310)에 대하여 설명한다.
최적 단거리 제어부(310)는, 최적 단거리 제어를 위해, 먼저, 중앙배관 압력계에서 측정된 중앙배관 압력(Pe)의 변화율을 산출하여, 산출 결과를 토대로, 압축성 전체공급과 압축성 전체수요 간의 대소 관계를 파악하여 압축성유체의 전체 공급 수요 현황을 분석한다. 이를 도 4를 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 압축성유체 공급을 제어하는 방법에서, 생산장비의 추가운전(압축성유체의 생산증가) 및 감소운전(압축성유체의 생산감소)을 위한 전략을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 최적 단거리 제어부(310)는, 중앙배관 압력계에서 측정된 중앙배관 압력(Pe)의 변화율이 양(+)의 값이면, 압축성 전체수요에 비해 압축성 전체공급이 큰 것으로 파악되면, 생산장비 감소운전(압축성유체 생산감소)이 필요한 상황으로 판단한다.
반대로, 도 4를 참조하면, 최적 단거리 제어부(310)는, , 중앙배관 압력계에서 측정된 중앙배관 압력(Pe)의 변화율이 음(-)의 값이면, 압축성 전체수요에 비해 압축성 전체공급이 작은 것으로 파악되면, 생산장비 추가운전(압축성유체 생산증가)이 필요한 상황으로 판단한다.
이때, 생산장비 추가운전 또는 생산장비 감소운전이 행해져야 하는 시점은, 중앙배관 압력(Pe)의 변화율이 영(Zero)가 되는 지점이다.
그리고, 생산장비 추가운전 또는 생산장비 감소운전은 중앙배관 압력(Pe)가 미리 정해진 운전 상한치와 운전 하한치 사이에서 필요하지 않고, 현재의 압축성유체 생산 상태를 유지한다. 즉, 생산장비의 추가운전 및 감소운전이 필요가 없다.
이에 따라, 생산장비 추가운전 또는 생산장비 감소운전이 필요하다고 판단되면, 전술한 최적 단거리 제어부(310)는, M개의 수요처 각각에서의 압축성유체의 수요 현황을 토대로 사용량 최대 감소 수요처 또는 사용량 최대 감소 수요처를 기준 수요처로서 결정하고, N개의 공급처 중에서 기준 수요처에서 가장 인접한 공급처를 최적 공급처로서 선정하여, 최적 공급처에서의 복수의 생산장비 중 하나 이상이 추가운전 또는 감소운전을 하도록 제어한다.
한편, 최적 단거리 제어부(310)는, 최적 공급처를 선정함에 있어서, N개의 공급처 각각의 위치정보와 M개의 수요처 각각의 위치정보를 토대로, 기준 수요처에서 가장 인접한 공급처를 최적 공급처로서 선정할 수 있다.
또한, 이러한 최적 단거리 제어부(310)는, 각 공급처와 각 수요처 간의 압축성유체 전달경로 길이정보를 토대로, 기준 수요처에서 배관 길이 측면에서 가장 인접한 공급처를 최적 공급처로서 선정할 수 있다.
도 2를 참조하면, 위에서 언급한 각 공급처와 각 수요처 간의 압축성유체 전달경로 길이정보는, 공급처 1-수요처 1 간의 압축성유체 전달경로 길이정보(L-11), 공급처 1-수요처 2 간의 압축성유체 전달경로 길이정보(L-12), ... , 공급처 1-수요처 M 간의 압축성유체 전달경로 길이정보(L-1M), 공급처 2-수요처 1 간의 압축성유체 전달경로 길이정보(L-21), 공급처 2-수요처 2 간의 압축성유체 전달경로 길이정보(L-22), ... , 공급처 2-수요처 M 간의 압축성유체 전달경로 길이정보(L-2M), ... , 공급처 N-수요처 1 간의 압축성유체 전달경로 길이정보(L-N1), 공급처 N-수요처 2 간의 압축성유체 전달경로 길이정보(L-N2), ... , 공급처 N-수요처 M 간의 압축성유체 전달경로 길이정보(L-NM) 등을 포함한다.
즉, 최적 단거리 제어부(310)는, 생산장비 추가/감소 운전을 위한 최적 공급처 선정하기 위하여, 도 5의 예시도를 참조하면, M개의 수요처 중에서 수요처 k가 기준 수요처로 선정된 경우, 위치적으로 또는 배관 길치 측면 등에서 기준 수요처인 수요처 k와 가장 인접한 공급처 i를 최적 공급처로서 선정하고, 최적 공급처인 공급처 i에 추가운전 또는 감소운전과 관련된 운전신호를 공급처 i(공급처 i에 있는 생산장비 운전 제어장치 또는 특정 생산장비 또는 모든 생산장치)로 보낸다.
다음으로, 생산장비 운전 대수 제어부(320)에 대하여 설명한다.
생산장비 운전 대수 제어부(320)는, 도 6을 참조하면, N개의 공급처 각각에 대하여, 하기 수학식 1과 같이 미리 정의된 부하율 산출식(회귀분석에 의한 식)을 이용하여 입력 전력(Wk)으로부터 생산장비별 운전율(=생산장비별 부하율, %L)을 산출하고, 산출된 생산장비별 운전율(%L)과 미리 정해진 생산장비별 정격유량(mk 0)으로부터 생산장비별 토출유량(mk)을 하기 수학식 2를 이용하여 산출함으로써, N개의 공급처 각각에서의 압축성유체의 공급 현황을 분석하고, 분석 결과, 산출된 생산장비별 운전율과 상기 산출된 생산장비별 토출유량에 근거하여, 생산장비 수량 증가 또는 생산장비 수량 감소를 제어한다.
Figure 112012040477144-pat00001
Figure 112012040477144-pat00002
더욱 상세하게, 생산장비 운전 대수 제어부(320)는, N개의 공급처 각각에 대하여, 해당 공급처 배관 압력계에서 측정된 공급처 배관 압력(Ps)이 운전 설정 압력 이하이고, 산출된 생산장비별 운전율(%L) 모두가 운전율 임계값(예: 95%) 이상이 되는 시간이 일정 시간(예: 10분) 동안 지속이 되면, 해당 공급처에서 생산장비 운전대수를 1대 증가시키는 생산장비 수량 증가를 제어하고, 해당 공급처 배관 압력계에서 측정된 공급처 배관 압력(Ps)이 운전 설정 압력 이상이고, 산출된 생산장비별 토출유량(mk)의 총합을 생산장비 1대 감소시의 나머지 생산장비별 정격유량(mk 0)의 총합으로 나눈 값이 세이프 조건(하기 수학식 3)의 세이프 조건 임계값(예: 90%) 이상이 되는 시간이 일정 시간(예: 10분) 동안 지속이 되면, 해당 공급처에서 생산장비 운전대수를 1대 감소시키는 생산장비 수량 감소를 제어한다.
Figure 112012040477144-pat00003
또 다음으로, 압축성유체 누설 제어부(330)에 대하여 설명한다.
압축성유체 누설 제어부(330)는, 도 7을 참조하면, 중앙배관을 통해 특정 수요처로의 압축성유체의 공급이 해당 밸브로 차단된 이후, 수요처 배관 압력(Pd)의 변화율과 미리 설정된 기준 압력 변화율을 비교하여, 특정 수요처에서의 수요처 배관 또는 복수의 수요장비에서 압축성유체가 누설되는 누설 상태가 비정상 누설 상태인지를 판단하고, 비정상 누설 상태로 판단되면, 경보 처리를 수행하거나 관리자 단말기로 경고 메시지를 송신할 수 있다.
여기서, 기준 압력 변화율은, 압력 변화율 관리 지표로서, 정상 누설 상태와 비정상 누설 상태를 구분하기 위한 수요처 배관 압력(Pd)의 변화율이다.
도 7을 참조하면, 압축성유체 누설 제어부(330)는, 수요처 배관 압력의 변화율(음(-)의 값)의 절대값이 기준 압력 변화율의 절대값보다 크면, 비정상 누설 상태인 것으로 판단할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 유량계를 이용하는 종래 방식에서 탈피하여, 압력계를 이용하여 압축성유체의 공급 및 수요 현황과, 수요처에서의 사용량 등을 정확히 분석하는 기술을 제공하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 압축성유체의 공급 및 수요 현황과, 수요처에서의 사용량 등을 정확히 분석하여, 이를 토대로, 에너지 절감을 가능하도록 압축성유체 공급 제어 기술을 제공하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 공급처와 수요처 간의 압축경로가 전달되는 경로가 짧아지도록 추가운전 또는 감소운전에 필요한 공급처를 선정함으로써, 배관 내 마찰에 의해 압력 하강에 따른 에너지 손실을 방지하도록 해주는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 압축성유체를 생산하는 생산장비를 운전하는 대수를 효율적이고 체계적으로 관리하여 에너지 절감을 가능하도록 해주는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 압축성유체의 누설량을 효율적이고 체계적으로 관리하여, 에너지 절감을 가능하도록 해주는 효과가 있다.
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, 그 모든 구성 요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 기술 분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 저장매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 등이 포함될 수 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.

Claims (15)

  1. 압축성유체 공급 제어 시스템에 있어서,
    공급처 개수인 N(N≥1)개의 공급처 각각에서의 압축성유체 생산을 위한 복수의 생산장비; 수요처 개수인 M(M≥1)개의 수요처 각각에서의 압축성유체 사용을 위한 복수의 수요장비; 및 상기 N개의 공급처 중 하나 이상에서의 한 대 이상의 생산장비에서 생산된 압축성유체를 상기 M개의 수요처 중 하나 이상에서의 한 대 이상의 수요장비로 분배하는 중앙배관을 포함하는 압축성유체 분배 시스템;
    상기 중앙배관에 설치되어 중앙배관 압력을 측정하는 중앙배관 압력계;
    상기 N개의 공급처 각각에서 복수의 생산장비가 모두 연결된 공급처 배관에 설치되어 공급처 배관 압력을 측정하는 N개의 공급처 배관 압력계;
    상기 M개의 수요처 각각에서 복수의 수요장비가 모두 연결된 수요처 배관에 설치되어 수요처 배관 압력을 측정하는 M개의 수요처 배관 압력계;
    상기 중앙배관에서 상기 M개의 수요처 각각으로 분기되는 부분에 설치되어 압축성유체를 차단하는 M개의 밸브; 및
    상기 중앙배관 압력계에서 측정된 중앙배관 압력을 토대로 압축성유체의 전체 공급 수요 현황을 분석하고, 상기 M개의 수요처 배관 압력계 각각에서 측정된 수요처 배관 압력을 토대로 상기 M개의 수요처 각각에서의 압축성유체의 수요 현황을 분석하며, 상기 N개의 공급처 배관 압력계 각각에서 측정된 공급처 배관 압력을 토대로 상기 N개의 공급처 각각에서의 압축성유체의 공급 현황을 분석하는 제어장치를 포함하는 압축성유체 공급 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어장치는,
    상기 중앙배관 압력계에서 측정된 중앙배관 압력의 변화율을 산출하여, 산출 결과를 토대로, 압축성유체의 전체공급을 의미하는 압축성 전체공급과 압축성유체의 전체수요를 의미하는 압축성 전체수요 간의 대소 관계를 파악하여 압축성유체의 전체 공급 수요 현황을 분석하는 것을 특징으로 하는 압축성유체 공급 제어 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어장치는,
    상기 중앙배관 압력계에서 측정된 중앙배관 압력의 변화율이 양의 값이면, 상기 압축성 전체수요에 비해 상기 압축성 전체공급이 큰 것으로 파악하고,
    상기 중앙배관 압력계에서 측정된 중앙배관 압력의 변화율이 음의 값이면, 상기 압축성 전체수요에 비해 상기 압축성 전체공급이 작은 것으로 파악하는 것을 특징으로 하는 압축성유체 공급 제어 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어장치는,
    상기 M개의 수요처 배관 압력계 각각에서 측정된 수요처 배관 압력의 변화율의 산출하여, 산출 결과를 토대로, 상기 M개의 수요처 각각에서의 압축성유체의 사용량의 증가 또는 감소를 파악하여 상기 M개의 수요처 각각에서의 압축성유체의 수요 현황을 분석하는 것을 특징으로 하는 압축성유체 공급 제어 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어장치는,
    상기 M개의 수요처 배관 압력계 각각에서 측정된 수요처 배관 압력의 변화율이 양의 값이면, 해당 수요처에서의 압축성유체의 사용량이 감소한 것으로 파악하고,
    상기 M개의 수요처 배관 압력계 각각에서 측정된 수요처 배관 압력의 변화율이 음의 값이면, 해당 수요처에서의 압축성유체의 사용량이 증가한 것으로 파악하는 것을 특징으로 하는 압축성유체 공급 제어 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어장치는,
    상기 전체 공급 수요 현황의 분석 결과를 토대로 생산장비 추가운전 또는 생산장비 감소운전이 필요한지를 판단하고,
    판단 결과, 생산장비 추가운전 또는 생산장비 감소운전이 필요하다고 판단되면, 상기 M개의 수요처 각각에서의 압축성유체의 수요 현황을 토대로 사용량 최대 감소 수요처 또는 사용량 최대 감소 수요처를 기준 수요처로서 결정하고,
    상기 N개의 공급처 중에서 상기 기준 수요처에서 가장 인접한 공급처를 최적 공급처로서 선정하여, 상기 최적 공급처에서의 복수의 생산장비 중 하나 이상이 추가운전 또는 감소운전을 하도록 제어하는 최적 단거리 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축성유체 공급 제어 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 최적 단거리 제어부는,
    상기 N개의 공급처 각각의 위치정보와 상기 M개의 수요처 각각의 위치정보를 토대로, 상기 기준 수요처에서 가장 인접한 공급처를 상기 최적 공급처로서 선정하는 것을 특징으로 하는 압축성유체 공급 제어 시스템.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 최적 단거리 제어부는,
    상기 각 공급처와 상기 각 수요처 간의 압축성유체 전달경로 길이정보를 토대로, 상기 기준 수요처에서 배관 길이 측면에서 가장 인접한 공급처를 상기 최적 공급처로서 선정하는 것을 특징으로 하는 압축성유체 공급 제어 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제어장치는,
    상기 N개의 공급처 각각에 대하여, 미리 정의된 부하율 산출식을 이용하여 입력전력으로부터 생산장비별 운전율을 산출하고 상기 산출된 생산장비별 운전율과 미리 정해진 생산장비별 정격유량으로부터 생산장비별 토출유량을 산출함으로써, 상기 N개의 공급처 각각에서의 압축성유체의 공급 현황을 분석하고,
    분석 결과, 상기 산출된 생산장비별 운전율과 상기 산출된 생산장비별 토출유량에 근거하여, 생산장비 수량 증가 또는 생산장비 수량 감소를 제어하는 생산장비 운전 대수 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축성유체 공급 제어 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 생산장비 운전 대수 제어부는,
    상기 N개의 공급처 각각에 대하여,
    해당 공급처 배관 압력계에서 측정된 공급처 배관 압력이 운전 설정 압력 이하이고, 상기 산출된 생산장비별 운전율 모두가 운전율 임계값(예: 95%) 이상이 되는 시간이 일정 시간 동안 지속이 되면, 해당 공급처에서 생산장비 운전대수를 1대 증가시키는 생산장비 수량 증가를 제어하고,
    해당 공급처 배관 압력계에서 측정된 공급처 배관 압력이 운전 설정 압력 이상이고, 상기 산출된 생산장비별 토출유량의 총합을 생산장비 1대 감소시의 나머지 생산장비별 정격유량의 총합으로 나눈 값이 세이프 조건 임계값(예: 90%) 이상이 되는 시간이 일정 시간 동안 지속이 되면, 해당 공급처에서 생산장비 운전대수를 1대 감소시키는 생산장비 수량 감소를 제어하는 것을 특징으로 하는 압축성유체 공급 제어 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제어장치는,
    상기 중앙배관을 통해 특정 수요처로의 압축성유체의 공급이 해당 밸브로 차단된 이후, 상기 수요처 배관 압력의 변화율과 미리 설정된 기준 압력 변화율을 비교하여, 비교 결과에 따라, 상기 특정 수요처에서의 수요처 배관 또는 복수의 수요장비에서 압축성유체가 누설되는 누설 상태가 비정상 누설 상태인지를 판단하는 압축성유체 누설 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축성유체 공급 제어 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 압축성유체 누설 제어부는,
    상기 수요처 배관 압력의 변화율의 절대값이 상기 기준 압력 변화율의 절대값보다 크면, 비정상 누설 상태인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 압축성유체 공급 제어 시스템.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 압축성유체 누설 제어부는,
    상기 비정상 누설 상태로 판단되면, 경보 처리를 수행하거나 관리자 단말기로 경고 메시지를 송신하는 것을 특징으로 하는 압축성유체 공급 제어 시스템.
  14. 삭제
  15. 제1항에 있어서,
    상기 압축성유체는 압축공기 또는 도시가스인 것을 특징으로 하는 압축성유체 공급 제어 시스템.
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