KR101448888B1 - 인버터 부스터 펌프의 제어방법 - Google Patents

인버터 부스터 펌프의 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 인버터 부스터 펌프의 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복수 개의 펌프가 병렬로 연결된 인버터 부스터 펌프로서 각 펌프 중 적어도 하나를 상대적으로 소유량 펌프로 구성하고, 펌프의 토출 유량을 증가시킬 때 상기 소유량 펌프가 설정된 상한 주파수인 60Hz에 도달했을 경우 해당 펌프의 정격출력 한도까지 주파수를 상향 조절하고, 반대로 펌프의 토출 유량을 감소시고자 할 때 소유량 펌프가 정격출력 한도부터 가동하도록 인가되는 주파수를 역순으로 제어함으로써 펌프의 잦은 기동을 방지하는 동시에 펌프를 더욱 효율적으로 사용하여 에너지 소모량을 감소시킬 수 있게 하는 인버터 부스터 펌프의 제어방법에 관한 것이다.

Description

인버터 부스터 펌프의 제어방법{METHOD OF CONTROL FOR INVERTER BOOSTER PUMP}
본 발명은 인버터 부스터 펌프의 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 병렬로 배치된 복수 개의 부스터 펌프 각각에 주파수를 조절할 수 있는 인버터가 설치되고, 각 펌프 중 적어도 하나가 상대적으로 용량이 작은 소유량 펌프로 이루어진 인버터 부스터 펌프를 사용함에 있어 잦은 기동을 방지하고 에너지 소모를 최소화할 수 있도록 하는 인버터 부스터 펌프의 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 부스터 펌프(booster pump)는 승압용 펌프 또는 증압용 펌프라고도 불리며, 소화설비의 연결 송수관 또는 급수설비의 연결송수관 등 송수관로(送水管路)의 도중에 설치하여 송수압력을 증대시키기 위해 사용되는 펌프이다.
부스터 펌프의 한 종류로서 인버터 부스터 펌프는 펌프의 토출 유량을 조절할 수 있게 된 것으로, 그 구조는 각 펌프에 인버터를 연결하고, 상기 인버터에서 펌프에 인가하는 주파수를 변경함으로써 펌프의 회전수를 조절하도록 하고 있다.
좀 더 개선된 형태의 종래 기술로서 대한민국 공개특허 제 2010-0023984호(특허문헌 1)에서는 제 3 대용량 펌프 및 제 4 대용량 펌프와, 대용량 펌프 용량의 1/2 용량을 갖는 제 1 소용량 펌프 및 제 2 소용량 펌프가 저수조와 연결된 흡입배관과 사용처로 물을 공급하는 급수배관 사이에 병렬로 설치되고, 소용량 펌프와 대용량 펌프에 인버터가 각각 장착되고, 제어반에 의해 인버터의 작동이 제어되고, 급수배관에 압력탱크가 설치되어, 압력탱크에 의해 급수배관의 급격한 수압 변화가 방지되는 것을 특징으로 하는 인버터 부스터 펌프 시스템에 있어서, 1대의 대용량 펌프가 최대 마력(60Hz)으로 구동될 때의 토출유량을 100%로 정하였을 때, 소용량 펌프는 최대 토출유량이 50%가 되며, 토출유량이 50% 이하일 경우, 제 1 소용량 펌프가 구동되고, 토출유량이 50%을 초과하고 100% 이하일 경우, 제 1 소용량 펌프의 작동이 정지되고, 제 3 대용량 펌프가 구동되고, 토출유량이 100%를 초과하고 150% 이하일 경우, 제 1 소용량 펌프와 대용량 펌프가 동시에 구동되고, 토출유량이 150%를 초과하고 200% 이하일 경우, 작동되고 있는 제 1 소용량 펌프가 정지되고, 제 3 및 제 4 대용량 펌프가 구동되고, 토출유량이 200%를 초과하고 250% 이하일 경우, 제 3 및 제 4 대용량 펌프와 제 1 소용량 펌프가 구동되고, 토출유량이 250%를 초과하게 되면, 제 3 및 제 4 대용량 펌프와 제 1 및 제 2 소용량 펌프 모두가 구동되는 인버터 부스터 펌프 시스템을 제안한 바 있다.
그러나 특허문헌 1의 기술은 2개의 대용량 펌프와 2개의 소용량 펌프를 구비함으로써 운전 효율을 향상시키고 있으나, 펌프의 최대 마력(60Hz)에 도달하면 즉시 소용량 펌프의 가동이 중단되고 대용량 펌프가 가동하는 시스템이므로 각 펌프의 잦은 기동에 의해서 내구성이 감소할 뿐 아니라 에너지 소모량이 크다는 문제점이 있다.
1. 대한민국 공개특허 제 2010-0023984호 공개특허공보(2010.3.5 공개)
상기의 종래 기술이 가지는 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 복수 개의 펌프가 병렬로 연결된 인버터 부스터 펌프로서 각 펌프 중 적어도 하나를 상대적으로 소유량 펌프로 구성하고, 펌프의 토출 유량을 증가시킬 때 상기 소유량 펌프가 설정된 상한 주파수인 60Hz에 도달했을 경우 해당 펌프의 정격출력 한도까지 주파수를 상향 조절하고, 반대로 펌프의 토출 유량을 감소시키고자 할 때 소유량 펌프가 정격출력 한도부터 가동하도록 인가되는 주파수를 역순으로 제어함으로써 펌프의 잦은 기동을 방지하는 동시에 펌프를 더욱 효율적으로 사용하여 에너지 소모량을 감소시킬 수 있게 하는 인버터 부스터 펌프의 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 흡입배관과, 압력센서가 구비된 급수배관과, 상기 흡입배관 및 급수배관 사이를 병렬로 연결하는 복수 개의 부스터 펌프와, 상기 각 부스터 펌프에 연결되어 각 펌프 회전수를 조절하는 인버터와, 상기 각 부스터 펌프에 연결되어 유량을 측정하는 유량계와, 상기 유량계와 압력센서의 입력 정보에 의해 상기 부스터 펌프의 가동 및 중단과 토출 유량을 조절하는 제어부를 포함하고, 상기 복수 개의 부스터 펌프 중 하나는 나머지 대유량 펌프에 대하여 상대적으로 최대 토출 용량이 작은 소유량 펌프로 이루어진 인버터 부스터 펌프의 제어방법으로서, 토출 유량의 증가를 위해 소유량 펌프에서 대유량 펌프로의 가동 전환은, 상기 소유량 펌프를 가동하여 주파수를 상향 조절하는 단계와, 상기 소유량 펌프가 설정된 상한 주파수에 도달했을 경우 소유량 펌프의 정격출력 한도까지 주파수를 더 상향 조절하여 토출 유량을 증가시키는 단계와, 상기 소유량 펌프가 정격출력 한도에 도달시 상기 유량계를 통해 측정된 최대 흡입 유량 정보를 제어부로 전송하여 저장하는 단계와, 상기 소유량 펌프 가동을 정지하는 동시에 하나의 대유량 펌프를 가동하는 단계를 포함하되, 상기 대유량 펌프의 초기 토출 유량이 상기 제어부에 저장된 최대 흡입 유량과 동일하도록 대유량 펌프에 인가되는 주파수를 조절하는 것을 특징으로 한다.
반대의 경우로, 토출 유량의 감소를 위해 대유량 펌프에서 소유량 펌프로의 가동 전환은, 대유량 펌프로의 입력 주파수를 하향 조절하여 토출 유량을 감소시키는 단계와, 상기 대유량 펌프의 토출 유량이 상기 제어부에 저장된 소유량 펌프의 최대 흡입 유량과 동일한 토출 유량일 때 대유량 펌프의 가동을 중지시키는 단계와, 상기 대유량 펌프의 정지와 동시에 소유량 펌프를 가동하는 단계를 포함하되, 상기 소유량 펌프 가동시의 초기 토출 유량은 상기 제어부에 저장된 소유량 펌프의 최대 흡입 유량과 동일하도록 소유량 펌프에 인가되는 주파수가 설정된 상한 주파수보다 큰 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 펌프의 토출 유량을 증가시킬 때 상기 소유량 펌프가 설정된 상한 주파수인 60Hz에 도달했을 경우 해당 펌프의 가동을 중단하지 않고 정격출력 한도까지 주파수를 상향 조절하여 소유량 펌프의 토출 유량을 증가시킬 수 있으므로 상대적으로 축동력 손실이 큰 대유량 펌프의 기동 시점을 지연시킬 수 있을 뿐 아니라, 토출 유량 증가시의 소유량 펌프의 가동 최대 주파수 정보를 저장한 다음, 토출 유량을 감소시킬 때 소유량 펌프로의 가동 전환시 기 저장된 최대 주파수로 소유량 펌프를 가동시킬 수 있으므로 상대적으로 축동력 손실이 큰 대유량 펌프의 가동을 조속히 중단시킬 수 있게 되며, 그 결과 각 펌프의 잦은 기동을 방지할 수 있는 동시에 그만큼 전체적으로 대유량 펌프의 가동 시간이 축소되므로 에너지 효율이 향상시킬 수 있다.
게다가 유량계를 각 펌프에 부착함으로써 각각의 펌프 유량을 정확히 측정할 수 있게 되어 제어반에서 각 펌프의 효율 계산 및 축동력 계산이 가능하며, 그에 따라 소유량 펌프의 기동변환 시점을 축동력 계산값에 의해 정할 수 있으므로 정밀한 기동변환이 가능하다.
또한, 일별 또는 월별 적산유량산출 기능추가로 시간대별 급수량 산출기능 및 전력량 계산이 가능하고, 월별 각 펌프의 유량 및 전력량을 분석하여 가장 많이 운전된 펌프의 가동시간을 줄여서 각 펌프의 가동시간을 균등하게 분배하여 펌프수명 연장할 수 있다.
더욱이, 종래 기술은 여러 대의 펌프 중 1대가 고장이 발생하여 압력이 미달된 상태로 운전되더라도 이를 감지할 수 있는 기능이 없으나, 각 펌프에 유량계가 부착되면 개별 유속을 측정하므로 고장 여부 및 고장펌프를 정확하게 감지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인버터 부스터 펌프의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 인버터 부스터 펌프에서 소유량 펌프가 토출 유량을 증가시킬 때의 토출 유량에 대한 양정곡선과 축동력 곡선을 보인 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 인버터 부스터 펌프에서 대유량 펌프의 토출 유량에 대한 양정곡선과 축동력 곡선을 보인 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 인버터 부스터 펌프에서 소유량 펌프가 토출 유량을 감소시킬 때의 토출 유량에 대한 양정곡선과 축동력 곡선을 보인 그래프이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 보인 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 그러나 첨부된 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 일 실시예이므로 본 발명을 한정하는 것으로 의도되지 않으며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 기술이거나 용이하게 도출되는 정도의 기술에 대해서는 그에 관한 상세한 설명을 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인버터 부스터 펌프의 구성도이다.
도 1을 참조하는 바와 같이 인버터 부스터 펌프는 물이 유입되는 흡입배관(10)과, 압력센서(31)가 구비된 급수배관(30)과, 상기 흡입배관(10) 및 급수배관(30) 사이를 병렬로 연결하는 복수 개의 부스터 펌프(20~23)와, 상기 각 부스터 펌프(20~23)에 연결되어 각 펌프 회전수를 조절하는 인버터(20'~23')와, 상기 각 부스터 펌프(20~23)에 연결되어 각 펌프의 유량을 측정하는 유량계(11)와, 상기 부스터 펌프의 가동 및 중단과 토출 유량을 조절하는 제어부(40)를 포함한다.
상기 흡입배관(10)의 흡입 측은 지하수나 상수도 등과 연결된 저수조에 연결되고, 상기 유량계(11)들은 각 부스터 펌프(20~23)로 유입되는 유량을 개별적으로 검출하여 그 정보를 상기 제어부(40)에 송신 및 저장 가능하도록 구성된다.
상기 각 부스터 펌프(20~23)에 설치된 인버터(20'~23')는 각 부스터 펌프에 인가되는 주파수를 조절하여 부스터 펌프의 펌핑 량(유량)을 늘리거나 줄일 수 있게 된 것으로, 우리나라에서는 통상 부스터 펌프에 인가하는 최대 주파수를 60Hz로 설정하고 있다.
상기 급수배관(30) 배수 측은 세면대나 계수대 등의 수도꼭지와 연결되고, 상기 압력센서(31)는 세대의 물 사용량이 많아 급수배관(30) 내의 압력이 저하되거나 또는 물 사용량이 감소하여 급수배관(30) 내의 압력이 증가하는 경우 등을 감지하여 상기 제어부(40)로 정보를 전송한다.
상기 제어부(40)는 기본적으로 상기 압력센서(31)에서 전송되는 신호 정보에 의해서 압력 저하가 감지되면 부스터 펌프(20~23)의 가동을 시작하거나 늘려서 급수 또는 급수량을 늘리고, 압력 상승이 감지되면 부스터 펌프(20~23)의 가동을 줄이거나 가동을 중단하여 급수를 제한하게 된다.
이때 본 발명에 따른 인버터 부스터 펌프는, 복수 개의 부스터 펌프(20~23) 중 하나는 나머지 대유량 펌프(21~23)에 대하여 상대적으로 최대 토출 용량이 작은 소유량 펌프(20)로 이루어진다. 즉, 하나의 소유량 펌프(20)와, 복수 개의 대유량 펌프로 이루어지며, 이때 상기 대유량 펌프는 도시한 예와 같이 제1 대유량 펌프(21), 제2 대유량 펌프(22) 및 제3 대유량 펌프(23)로 구성될 수 있다.
이와 같이 구성된 인버터 부스터 펌프를 이용하여 급수량이 없는 상태에서 급수량을 최대로 증가시키는 가동 순서는 다음과 같다.
먼저 급수가 필요하게 되면, 소유량 펌프(20)를 가동하고 인버터(20')에서 주파수를 상향 조절하여 토출 유량을 늘리며 최대 주파수(60Hz)까지 상승시켜서 최대 토출 유량이 되면, 소유량 펌프(20) 가동을 중지하는 동시에 그것보다 토출 용량이 큰 제1 대유량 펌프(21)를 가동하여 주파수를 상향 조절함으로써 급수배관(30)으로의 토출 유량을 증가시킨다.
제1인터버(21')를 통해 제1 대유량 펌프(21)에 인가되는 주파수가 최대(60Hz)가 되면 다시 소유량 펌프(20)를 가동하여 제1 대유량 펌프(21)와 함께 물을 급수하고, 이후 다시 소유량 펌프(20)에 인가되는 주파수가 최대(60Hz)가 되면 소유량 펌프(20) 가동을 중지하는 동시에 제2 대유량 펌프(22)를 가동하여 제1 대유량 펌프(21)와 함께 물을 급수한다.
또한, 토출 유량을 증가시키기 위해서 소유량 펌프(20)를 가동하고, 소유량 펌프(20)에 인가되는 주파수가 최대(60Hz)가 되면 소유량 펌프(20) 가동을 중지하는 동시에 제3 대유량 펌프(23)를 가동하여 제1 대유량 펌프(21), 제2 대유량 펌프(22)와 함께 물을 급수한다.
제1 내지 제3 대유량 펌프(21~23) 가동과 동시에 소유량 펌프(20)를 가동시키면 모든 부스터 펌프가 가동하여 토출 유량이 최대가 되며, 토출 유량을 감소시키기 위한 각 부스터 펌프의 기동은 위 순서의 역순이다.
이와 같이 토출 유량을 증가시키거나 감소시키기 위해 각 대유량 펌프(21~23)를 가동하는 중간 중간에 소유량 펌프(20)를 가동하면, 그만큼 전력 소비가 큰 대유량 펌프의 가동을 최소화할 수 있게 된다.
이때 본 발명에서는 토출 유량을 증가시키는 과정에서 소유량 펌프(20)의 가동을 중지시키는 동시에 어느 하나의 대유량 펌프의 가동을 시작하는 시점에서의 에너지 소모량을 더 절감할 수 있는 방법을 제공하고자 하는 것이며, 이는 도 2 및 도 3을 함께 참조하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 인버터 부스터 펌프에서 소유량 펌프가 토출 유량을 증가시킬 때의 토출 유량에 대한 양정곡선과 축동력 곡선을 보인 그래프이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 인버터 부스터 펌프에서 대유량 펌프의 토출 유량에 대한 양정곡선과 축동력 곡선을 보인 그래프이다.
도 1 및 도 2를 참조하는 바와 같이 먼저 각 부스터 펌프의 설정압력(HP)을 80m로 설정하면, 상기 제어부(40)는 급수배관(30)의 압력을 감지하여 설정압력(HP)보다 낮으면 주파수를 늘려서 유량(Q)을 증가시킨다.
예를 들어 도 2와 같이 소유량 펌프(20)의 주파수가 51Hz인 경우 설정압력(HP)에서의 유량(Q)은 4(l/min)이지만 주파수를 최대 주파수(60Hz)까지 상승시키면 설정 압력(HP)에서의 유량(Q)은 104(l/min)로 상승하게 되는데, 이와 같이 주파수를 상향 조절하면, 펌프의 회전수가 증가하여 축동력(P)도 동반 상승하게 됨은 물론이다.
여기서 축동력(P)이 지속해서 상승하여 정격출력(RO)[도 2 및 도 3에서 소유량 펌프(20)의 경우 정격 출력은 3.0(kW)이고, 대유량 펌프의 정격 출력은 7.5(kW)임]을 상회하는 경우 펌프의 과부하로 인해 손상되므로 정격출력(RO)의 범위 내에서 가동되어야 한다.
따라서 지금까지 도 2 및 도 3과 같이 소유량 펌프(20)에서 대유량 펌프로 기동을 변환할 때, 소유량 펌프(20)의 공급 주파수가 60Hz(이때의 유량은 104l/min)일 때 소유량 펌프(20) 가동을 중지하는 동시에 대유량 펌프를 가동하였으며, 대유량 펌프의 초기 주파수는 소유량 펌프의 중지시 토출 유량(104l/min)과 동일한 유량을 토출할 수 있도록 53Hz의 주파수를 인가하였다.
그러나 소유량 펌프에서 대유량 펌프로의 기동 변환 시점에서의 축동력을 보면, 소유량 펌프(20)는 약 2.9kW인 반면, 대유량 펌프는 약 3.4kW이므로 동일한 유량을 토출하는데 있어 대유량 펌프의 축동력이 커서 에너지 손실이 발생한다.
따라서, 본 발명에서는 상기 소유량 펌프(20)를 가동하여 주파수를 상향 조절할 때 상기 소유량 펌프(20)가 설정된 상한 주파수(60Hz)에 도달했을 경우라도 소유량 펌프(20)의 가동을 중지시키지 않고 소유량 펌프(20)의 정격출력(RO) 한도까지 주파수를 더 상향 조절하여 토출 유량(Q)을 증가시킨다.
즉, 도 2와 같이 주파수를 상한인 60Hz까지 상승시킨 후, 중단하지 않고 정력 출력 3.0kW인 62Hz까지 상승시키면, 토출 유량(Q)은 120 l/min까지 상승하게 된다.
여기서 상기 소유량 펌프(20)에 연결된 유량계(11)는 해당 펌프의 유량을 연속해서 측정함으로써 축동력을 산출할 수 있으므로 상기 소유량 펌프(20)가 정격출력(RO) 한도에 도달하였는지 여부를 판단하여 기동 변환 시점을 제어할 수 있다.
이와 같이 상기 소유량 펌프(20)가 정격출력(RO) 한도에 도달하여 가동을 중지하는 기동 변환 시점에서 소유량 펌프(20)에 연결된 유량계(11)는 이를 감지하여 최대 흡입 유량 정보를 제어부(40)로 전송하여 저장한다.
이후 상기 소유량 펌프(20) 가동을 정지하는 동시에 하나의 대유량 펌프를 가동하되, 상기 대유량 펌프의 초기 토출 유량이 상기 제어부(40)에 저장된 소유량 펌프(20)의 가동 종료 시점인 최대 흡입 유량인 120l/min와 동일한 양을 토출할 수 있도록 하기 위해, 상기 제어부(40)는 대유량 펌프의 초기 주파수를 53.5Hz로 인가한다.
이와 같이 제어하면, 소유량 펌프(20)의 주파수가 60Hz에서 62Hz로 상향 조절되는 동안 유량(Q)은 104 l/min에서 120 l/min로 증가하였고, 이때의 소유량 펌프(20)의 축동력(P)은 대유량 펌프의 축동력(P)인 3.4~3.5kW보다 낮은 3.0kW 이하이므로 그만큼 에너지 소비량을 절감할 수 있게 된다.
이러한 제어 방법에 의해서 도 1의 인버터 부스터 펌프를 이용하여 토출 유량을 증가시키는 방법은, 소유량 펌프(20)를 가동하여 주파수를 상향 조절하는 단계, 상기 소유량 펌프(20)가 정격출력 한도에 도달시 가동을 정지하는 동시에 제1 대유량 펌프(21)를 가동하여 주파수를 상향 조절하는 단계, 상기 제1 대유량 펌프(21)가 설정된 상한 주파수에 도달시 상기 소유량 펌프(20)를 가동하여 주파수를 상향 조절하는 단계, 상기 소유량 펌프(20)가 정격출력 한도에 도달시 소유량 펌프(20) 가동을 정지하는 동시에 제2 대유량 펌프(22)를 추가 가동하여 주파수를 상향 조절하는 단계, 상기 제2 대유량 펌프(22)가 설정된 상한 주파수에 도달시 상기 소유량 펌프(20)를 가동하여 주파수를 상향 조절하는 단계, 상기 소유량 펌프(20)가 정격출력 한도에 도달시 소유량 펌프(20) 가동을 정지하는 동시에 제3 대유량 펌프(23)를 추가 가동하여 주파수를 상향 조절하는 단계, 상기 제3 대유량 펌프(23)가 설정된 상한 주파수에 도달시 상기 소유량 펌프(20)를 가동하여 주파수를 상향 조절하는 단계를 포함한다.
여기서 제1 내지 제3 대유량 펌프(21~23)의 '설정된 상한 주파수'는 우리나라에서 60Hz이고, 소유량 펌프(20)의 '정격출력 한도'는 축동력이 허용하는 정격출력 범위 내에서 60Hz 이상의 주파수를 의미한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 인버터 부스터 펌프에서 소유량 펌프가 토출 유량을 감소시킬 때의 토출 유량에 대한 양정곡선과 축동력 곡선을 보인 그래프이다.
도 3 및 도 4를 참조하는 바와 같이, 인버터 부스터 펌프의 토출 유량을 하향 조절하기 위해 대유량 펌프에서 소유량 펌프로의 가동 전환 제어방법은, 대유량 펌프로의 입력 주파수를 60Hz 이하로 하향 조절하여 토출 유량을 감소시키는 단계와, 상기 대유량 펌프의 토출 유량이 상기 제어부(40)에 저장된 소유량 펌프(20)의 최대 흡입 유량, 즉 정격출력 한도에서의 토출 유량과 동일할 때 대유량 펌프의 가동을 중지시키는 단계와, 상기 대유량 펌프의 정지와 동시에 소유량 펌프(20)를 가동하는 단계를 포함한다.
여기서 대유량 펌프의 가동을 중지하고 소유량 펌프(20)만 가동시의 초기 토출 유량이 상기 제어부(40)에 저장된 소유량 펌프(20)의 최대 흡입 유량(정격출력 한도에서의 토출 유량)과 동일하도록 하기 위해 상기 제어부(40)는 상기 소유량 펌프(20)에 인가되는 주파수가 설정된 상한 주파수(60Hz)보다 큰 주파수를 인가하게 될 것이며, 이는 소유량 펌프(20)의 정격출력 한도의 주파수이다.
이러한 제어 방법에 의해서 도 1의 인버터 부스터 펌프들이 전부 가동하고 있을 때 토출 유량을 감소시키는 방법은, 상기 소유량 펌프(20)의 주파수를 하향 조절하여 가동을 중지시키는 단계, 상기 제3 대유량 펌프(23)의 주파수를 하향 조절하여 토출 유량이 상기 제어부(40)에 저장된 소유량 펌프(20)의 최대 흡입 유량과 동일한 시점에서 가동을 중지시키는 동시에 소유량 펌프(20)를 재차 가동시키는 단계, 상기 소유량 펌프(20)의 주파수를 하향 조절하여 가동을 중지시키는 단계, 상기 제2 대유량 펌프(22)의 주파수를 하향 조절하여 토출 유량이 상기 제어부(40)에 저장된 소유량 펌프(20)의 최대 흡입 유량과 동일한 시점에서 가동을 중지시키는 동시에 소유량 펌프(20)를 재차 가동시키는 단계와, 상기 소유량 펌프(20)의 주파수를 하향 조절하여 가동을 중지시키는 단계와, 상기 제1 대유량 펌프(21)의 주파수를 하향 조절하여 토출 유량이 상기 제어부(40)에 저장된 소유량 펌프(20)의 최대 흡입 유량과 동일한 시점에서 가동을 중지시키는 동시에 소유량 펌프(20)를 재차 가동시키는 단계와, 상기 소유량 펌프(20)의 주파수를 하향 조절하여 가동을 중지시키는 단계를 포함한다.
여기서 소유량 펌프(20)의 '최대 흡입 유량'은 앞서 설명한 것과 같이 토출 유량을 상승시키는 과정에서 소유량 펌프(20)가 상한 주파수(60Hz)를 초과하여 정격출력 한도시 흡입하였던 유량(Q)으로, 이는 제어부(40)에 저장된 정보이다.
한편, 본 발명에 따르면, 각 부스터 펌프(20~23)에 각각 유량계(11)가 설치되어 있으므로 다음과 같이 활용이 가능하다.
일정 기간별, 예를 들면 하루 또는 주간별 또는 월별로 각 펌프 유량을 적산할 수 있고, 또한 시간대별로 각 펌프의 급수량을 산출할 수 있으며, 그에 따라 전력량을 계산할 수 있다.
또한 일정 기간별로 각 부스터 펌프(20~23)의 사용 유량과 그에 대한 전력량을 분석하여 가장 많이 운전된 펌프를 인지할 수 있으며, 그에 따라 가장 많이 운전된 펌프의 가동시간을 줄여서 각 펌프의 가동시간을 균등하게 분배하면 펌프 수명을 연장할 수 있는데, 이는 종래 기술에서 가동시간 및 횟수만 알 수 있어서 펌프의 일량을 정확히 알 수 없는 단점을 해결한 것이다.
또한, 각 펌프별 운전압력에서 흐르는 유량값이 저장된 유량값에 일정부분 미달될 경우 펌프 점검을 알리는 경보발생을 통해 펌프의 고장을 미연에 방지할 수 있다.
또한, 각 펌프별 운전압력에서 흐르는 유량값이 저장된 유량값에 비해 현저히 낮거나 흐름이 없을 경우 공회전 경보 발생과 동시에 펌프를 정지시키도록 할 수도 있다.
이상의 설명은 비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 특허청구범위에 속함은 자명하다.
10: 흡입배관 11: 유량계
20: 소유량 펌프 20': 인버터
21: 제1 대유량 펌프 21': 제1인버터
22: 제2 대유량 펌프 22': 제2인버터
23: 제3 대유량 펌프 23': 제3인버터
30: 급수배관 31: 압력센서
40: 제어부
RO: 정격출력 HP: 설정압력

Claims (5)

  1. 물이 유입되는 흡입배관과, 압력센서가 구비되고 물을 배출하는 급수배관과, 상기 흡입배관 및 급수배관 사이를 병렬로 연결하는 복수 개의 부스터 펌프와, 상기 각 부스터 펌프에 연결되어 각 펌프 회전수를 조절하는 인버터와, 상기 각 부스터 펌프에 연결되어 각 펌프의 유량을 측정하는 유량계와, 상기 각 유량계와 압력센서의 입력 정보에 의해 상기 부스터 펌프의 가동 및 중단과 토출 유량을 조절하는 제어부를 포함하고, 상기 복수 개의 부스터 펌프 중 하나는 나머지 대유량 펌프에 대하여 상대적으로 최대 토출 용량이 작은 소유량 펌프로 이루어진 인버터 부스터 펌프의 제어방법으로서,
    토출 유량의 증가를 위해 소유량 펌프에서 대유량 펌프로의 가동 전환은,
    상기 소유량 펌프를 가동하여 주파수를 상향 조절하는 단계와,
    상기 소유량 펌프가 설정된 상한 주파수에 도달했을 경우 소유량 펌프의 정격출력 한도까지 주파수를 더 상향 조절하여 토출 유량을 증가시키는 단계와,
    상기 소유량 펌프가 정격출력 한도에 도달시 소유량 펌프에 연결된 유량계를 통해 측정된 최대 흡입 유량 정보를 제어부로 전송하여 저장하는 단계와,
    상기 소유량 펌프 가동을 정지하는 동시에 하나의 대유량 펌프를 가동하는 단계를 포함하되,
    상기 대유량 펌프의 초기 토출 유량이 상기 제어부에 저장된 소유량 펌프의 최대 흡입 유량과 동일하도록 대유량 펌프에 인가되는 주파수를 조절하는 것을 특징으로 하는 인버터 부스터 펌프의 제어방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 대유량 펌프는 최대 토출 유량이 동일한 3개의 제1 대유량 펌프 내지 제3 대유량 펌프를 포함하고, 토출 유량의 증가를 위해,
    소유량 펌프를 가동하여 주파수를 상향 조절하는 단계와,
    상기 소유량 펌프가 정격출력 한도에 도달시 가동을 정지하는 동시에 제1 대유량 펌프를 가동하여 주파수를 상향 조절하는 단계와,
    상기 제1 대유량 펌프가 설정된 상한 주파수에 도달시 상기 소유량 펌프를 가동하여 주파수를 상향 조절하는 단계와,
    상기 소유량 펌프가 정격출력 한도에 도달시 소유량 펌프 가동을 정지하는 동시에 제2 대유량 펌프를 추가 가동하여 주파수를 상향 조절하는 단계와,
    상기 제2 대유량 펌프가 설정된 상한 주파수에 도달시 상기 소유량 펌프를 가동하여 주파수를 상향 조절하는 단계와,
    상기 소유량 펌프가 정격출력 한도에 도달시 소유량 펌프 가동을 정지하는 동시에 제3 대유량 펌프를 추가 가동하여 주파수를 상향 조절하는 단계와,
    상기 제3 대유량 펌프가 설정된 상한 주파수에 도달시 상기 소유량 펌프를 가동하여 주파수를 상향 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터 부스터 펌프의 제어방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    토출 유량의 감소를 위해 대유량 펌프에서 소유량 펌프로의 가동 전환은,
    대유량 펌프로의 입력 주파수를 하향 조절하여 토출 유량을 감소시키는 단계와,
    상기 대유량 펌프의 토출 유량이 상기 제어부에 저장된 소유량 펌프의 최대 흡입 유량과 동일한 토출 유량일 때 대유량 펌프의 가동을 중지시키는 단계와,
    상기 대유량 펌프의 정지와 동시에 소유량 펌프를 가동하는 단계를 포함하되,
    상기 소유량 펌프 가동시의 초기 토출 유량은 상기 제어부에 저장된 소유량 펌프의 최대 흡입 유량과 동일하도록 소유량 펌프에 인가되는 주파수가 설정된 상한 주파수보다 큰 것을 특징으로 하는 인버터 부스터 펌프의 제어방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 대유량 펌프는 최대 토출 유량이 동일한 3개의 제1 대유량 펌프, 제2 대유량 펌프 및 제3 대유량 펌프를 포함하고, 제1 대유량 펌프, 제2 대유량 펌프, 제3 대유량 펌프 및 소유량 펌프가 모두 가동되는 상태에서 토출 유량의 감소를 위해,
    상기 소유량 펌프의 주파수를 하향 조절하여 가동을 중지시키는 단계와,
    상기 제3 대유량 펌프의 주파수를 하향 조절하여 토출 유량이 상기 제어부에 저장된 소유량 펌프의 최대 흡입 유량과 동일한 시점에서 가동을 중지시키는 동시에 소유량 펌프를 재차 가동시키는 단계와,
    상기 소유량 펌프의 주파수를 하향 조절하여 가동을 중지시키는 단계와,
    상기 제2 대유량 펌프의 주파수를 하향 조절하여 토출 유량이 상기 제어부에 저장된 소유량 펌프의 최대 흡입 유량과 동일한 시점에서 가동을 중지시키는 동시에 소유량 펌프를 재차 가동시키는 단계와,
    상기 소유량 펌프의 주파수를 하향 조절하여 가동을 중지시키는 단계와,
    상기 제1 대유량 펌프의 주파수를 하향 조절하여 토출 유량이 상기 제어부에 저장된 소유량 펌프의 최대 흡입 유량과 동일한 시점에서 가동을 중지시키는 동시에 소유량 펌프를 재차 가동시키는 단계와,
    상기 소유량 펌프의 주파수를 하향 조절하여 가동을 중지시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터 부스터 펌프의 제어방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는, 각 부스터 펌프에 연결된 유량계를 통해 일정 기간별로 각 펌프의 유량을 적산하고, 상대적으로 많이 사용된 펌프의 가동 시간을 감소시켜서 각 펌프의 가동 시간을 균등하게 배분하게 된 것을 특징으로 하는 인버터 부스터 펌프의 제어방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101170425B1 (ko) 2012-04-30 2012-08-07 (주)제우스이엔지 에너지 절감을 위한 부스터펌프 병렬운전 방법
JP5318263B2 (ja) * 2010-11-08 2013-10-16 株式会社荏原製作所 給水装置の始動方法および給水装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5318263B2 (ja) * 2010-11-08 2013-10-16 株式会社荏原製作所 給水装置の始動方法および給水装置
KR101170425B1 (ko) 2012-04-30 2012-08-07 (주)제우스이엔지 에너지 절감을 위한 부스터펌프 병렬운전 방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101804146B1 (ko) * 2016-01-22 2017-12-05 금오공과대학교 산학협력단 디지털 신호로 제어되는 솔레노이드 펌프 및 그 토출용량 제어방법

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