KR101618245B1 - a heat exchanger monitoring apparatus using wireless network and method thereof - Google Patents

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KR101618245B1
KR101618245B1 KR1020140151601A KR20140151601A KR101618245B1 KR 101618245 B1 KR101618245 B1 KR 101618245B1 KR 1020140151601 A KR1020140151601 A KR 1020140151601A KR 20140151601 A KR20140151601 A KR 20140151601A KR 101618245 B1 KR101618245 B1 KR 101618245B1
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KR
South Korea
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heat exchanger
outlet
inlet
temperature difference
temperature
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KR1020140151601A
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Inventor
박재홍
기종구
남상돈
조성열
김정규
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주식회사 엘에치이
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Abstract

The present invention relates to a wireless network-based heat exchanger monitoring device and a method thereof. The present invention calculates a temperature difference between a primary inlet and a primary outlet and a temperature difference between a secondary inlet and a secondary outlet by installing a temperature sensor (11), a pressure sensor (12), and a flow sensor (13) at the primary inlet and outlet and the secondary inlet and outlet of a heat exchanger (200), calculates heat quantity (Q) by measuring a flow rate at the flow sensor (13) installed on the heat exchanger (200), and calculates a logarithmic mean temperature difference (Δm). The present invention calculates an overall heat transfer coefficient (Up) by reading the logarithmic mean temperature difference (LMTD) and a heat exchanger heat transfer area (A) registered in the factory, determines the contamination of the heat exchanger (200) by comparing the overall heat transfer coefficient with an overall heat transfer coefficient (Uc) at the factory, and provides a text message or a warning call to a user terminal (70) such as a personal computer, a mobile terminal, etc. about an abnormal state when the heat exchanger (200) is contaminated. Therefore, the present invention minimizes damage to the entire process due to the contamination of the heat exchanger and improves the convenience of a manger by actively identifying and handling the abnormal operation and contamination of the heat exchanger.

Description

무선 네트워크 기반 열교환기 모니터링 장치 및 방법{a heat exchanger monitoring apparatus using wireless network and method thereof}A wireless network-based heat exchanger monitoring apparatus and method,

본 발명은 무선 네트워크 기반 열교환기 모니터링 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전자식 센서로부터 측정된 유체의 온도, 압력 및 유량 데이터를 서버 컴퓨터에 전송, 저장하고 이상 운전조건(환경)과 오염여부를 판단하여 사용자에게 모니터링 서비스를 제공함으로써 열교환기의 안정적인 압력 및 온도의 공급과 오염여부를 실시간으로 모니터링하여 능동적으로 대처할 수 있고 운영자의 업무 편의를 제공할 수 있는 무선 네트워크 기반 열교환기 모니터링 장치 및 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a wireless network-based heat exchanger monitoring apparatus and method, and more particularly, to a wireless network-based heat exchanger monitoring apparatus and method for transmitting and storing temperature, pressure, and flow rate data of a fluid measured from an electronic sensor to a server computer, A wireless network-based heat exchanger monitoring apparatus and method capable of actively responding to monitoring and providing stable pressure and temperature supply and pollution status of a heat exchanger by providing a monitoring service to a user, .

사물인터넷은 모든 사물들이 언제 어디서든 네트워크를 통해 정보를 교환하여 진보된 서비스가 이루어지는 개념이다. 전형적인 사물인터넷 아키텍쳐는 센싱영역, 네트워크 영역, 응용장치 및 방법 영역으로 구분된다.Object Internet is a concept in which all objects exchange information through the network anytime and anywhere, thereby providing advanced services. A typical object Internet architecture is divided into sensing area, network area, application device and method area.

센싱 영역은 물리적인 사물들이 존재하는 환경으로 와이파이(Wi-Fi)의 무선랜과 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee), UWB(Ultra Wide Band)같은 개인 무선 통신망을 포함한다.The sensing area is an environment in which physical objects exist, including a Wi-Fi wireless LAN and a personal wireless communication network such as Bluetooth, Zigbee, and Ultra Wide Band (UWB).

열교환기는 운전 환경 및 조건에 따라 오염 또는 손상으로 제 기능을 수행하기 어려운 경우가 종종 발생하는데 이 문제를 능동적으로 해결하지 못할 경우 전체 공정에 큰 피해를 줄 수가 있다.The heat exchanger is often difficult to perform its function due to pollution or damage depending on the operating environment and conditions. Failure to actively solve this problem can cause a great deal of damage to the entire process.

대한민국 특허공개 제10-2012-0014685호에 히트펌프 시스템을 구성하는 각 세부장치에 감지센서를 구비하여, 시스템 운전시 각 장치의 온도 및 압력 등의 상태정보를 실시간으로 감지하고, 감지된 각 세부장치의 상태정보를 바탕으로 이동평균법(moving window, MW)및 분해분석법(decomposition analysis, DA)에 기초하여 각 세부장치의 상태정보를 통합적으로 점검할 수 있는 2차 변수를 도출하고, 도출된 2차 변수의 거동을 실시간으로 파악하여, 상기 2차 변수의 거동 양태에 따라 히트펌프 시스템의 정상운전상태를 자동 판단함으로써, 시스템의 정상운전상태를 보다 정확하고 신속하게 감지함은 물론, 시스템의 운전상태 성능을 보다 용이하게 점검할 수 있는 "히트펌프 시스템의 정상운전상태 감지장치 및 감지방법"이 제안되어 있다.Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2012-0014685 has a detection sensor in each sub-apparatus constituting a heat pump system to detect the state information such as temperature and pressure of each apparatus at the time of system operation, Based on the state information of the device, a secondary variable that can collectively check the status information of each detail device based on moving window (MW) and decomposition analysis (DA) is derived, By monitoring the behavior of the differential variable in real time and automatically determining the normal operation state of the heat pump system according to the behavior of the secondary variable, it is possible to more accurately and quickly detect the normal operation state of the system, There has been proposed "a device and method for detecting a normal operation state of a heat pump system" which can more easily check the state performance.

대한민국 특허등록번호 제10-10-1389410호에 부하단의 용량에 따라 다수의 지중 열교환기 및 히트 펌프와 순환 장치의 작동대수 및 작동순서를 제어할 수 있게 하는 "개방형 지중 열교환기의 실시간 자동제어시스템"이 도 5 에 도시된 바와 같이 제안되어 있다.Korean Patent Registration No. 10-10-1389410 discloses a real-time automatic control system for an open-type geothermal heat exchanger, which can control the number and operation sequence of a number of underground heat exchangers, heat pumps, System "has been proposed as shown in Fig.

도 5 에는 종래기술에 따른 개방형 지중 열교환기의 실시간 자동제어시스템을 간략하게 나타내는 블록도가 도시되어 있다.FIG. 5 is a block diagram schematically showing a real-time automatic control system of an open-loop geothermal heat exchanger according to the prior art.

도 5 에 도시된 바와 같이 종래기술에 따른 개방형 지중 열교환기의 실시간 자동제어시스템은, 히트 펌프(3), 지중 열교환기(1), 순환 장치(2), 및 중앙 제어반(5)을 포함한다. 상기 히트 펌프(3)는 복수 개로 구비되어, 냉매를 이용하여 부하단(4)에 고온의 열원을 저온으로 전달하거나 저온의 열원을 고온으로 전달한다. 즉, 상기 히트 펌프(3)는 순환 장치(2)가 연결되어 지열을 공급받아 순환시킨다. 상기 히트 펌프(3)는 응축기, 컴프레셔, 팽창밸브 등으로 구성되어 있고, 지하수가 지중 열교환기(1)를 통해 지열을 흡수하여 히트 펌프(3)로 유입되면 히트 펌프(30)에서 냉매가 흡수한 지열을 열원으로 하여 상기 히트 펌프(3)와 연결되어 있는 부하단을 통해 냉난방 기능 및 급탕기능의 가온용으로 활용한다.5, a real-time automatic control system of an open-loop geothermal heat exchanger according to the prior art includes a heat pump 3, an underground heat exchanger 1, a circulation device 2, and a central control panel 5 . A plurality of the heat pumps 3 are provided to transmit a high-temperature heat source to the lower end 4 at a low temperature or a low-temperature heat source to a high temperature using the refrigerant. That is, the heat pump 3 is circulated by the circulation device 2 to receive the geothermal heat. The heat pump 3 is composed of a condenser, a compressor and an expansion valve. When the groundwater absorbs the geothermal heat through the underground heat exchanger 1 and flows into the heat pump 3, the heat pump 30 absorbs the refrigerant A geothermal heat is used as a heat source and the heating and cooling function and the hot water supply function are utilized for heating through the lower end connected to the heat pump 3.

이 종래기술에 따른 개방형 지중 열교환기의 실시간 자동제어시스템은 사물인터넷을 이용하여 열교환기를 제어하는 시스템이 아니므로 능동적으로 해결하지 못할 경우 전체 공정에 큰 피해를 줄 수가 있다는 문제점이 있다.
This prior art real-time automatic control system of the underground geothermal heat exchanger is not a system for controlling the heat exchanger using the Internet, so that it can cause a serious damage to the entire process if not actively solved.

특허문헌 1: 대한민국 특허공개 제10-2012-0014685호(2012년02월20일, 공개)Patent Document 1: Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2012-0014685 (published on Feb. 20, 2012) 특허문헌 2: 대한민국 등록특허 제10-1041204호(2011년06월07일, 등록)Patent Document 2: Korean Patent No. 10-1041204 (registered on June 07, 2011) 특허문헌 3: 대한민국 특허공개 제10-2011-0096603호(2011년08월31일, 공개)Patent Document 3: Korean Patent Publication No. 10-2011-0096603 (published on August 31, 2011)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 열교환기의 안정적인 압력 및 온도의 공급과 오염여부를 실시간으로 모니터링하여 능동적으로 대처할 수 있고 또한 운영자의 업무 편의를 제공할 수 있는 무선 네트워크 기반 열교환기 모니터링 장치 및 방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems and it is an object of the present invention to provide a heat exchanger capable of actively coping with a stable pressure and temperature supply and contamination status in real time, A wireless network-based heat exchanger monitoring apparatus and method are provided.

본 발명의 다른 목적은 열교환기에 설치된 센서로부터 측정된 유체의 온도, 압력 및 유량 데이터를 근거리 무선 통신 모듈에 의하여 수집하고 무선 통신망과 인터넷 통신망을 이용하여 데이터를 서버 컴퓨터에 전송, 저장하고 이상 운전조건(환경)과 오염여부를 판단하여 사용자에게 모니터링 서비스를 제공할 수 있는 무선 네트워크 기반 열교환기 모니터링 장치 및 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to collect temperature, pressure and flow rate data of fluid measured from a sensor installed in a heat exchanger by a near field wireless communication module and to transmit and store data to a server computer using a wireless communication network and an internet communication network, (Environment), and to provide a monitoring service to a user by judging whether or not the air conditioner (environment) is polluted.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 무선 네트워크 기반 열교환기 모니터링 장치는, 다수의 열교환기의 온도, 압력 및 유량을 측정하는 다수의 온도센서, 압력센서 및 유량센서로 구성되는 다수의 센서부와; 상기 다수의 센서부에서 입력되는 데이터를 통신망을 통해 서버 컴퓨터로 전송하는 다수의 무선 발신기와; 상기 다수의 무선 발신기에서 입력되는 온도, 압력 및 유량 측정데이터들을 서버 컴퓨터로 전송하는 통신망과; 상기 통신망으로부터 상기 다수의 열교환기의 온도, 압력 및 유량 데이터를 전송받아 열교환기 관리 데이터베이스에 저장하고, 온도, 압력 및 유량 측정데이터를 처리하여 오염여부를 판단하여 사용자 단말기로 전송하는 서버 컴퓨터와; 상기 다수의 열교환기의 출고 전 계산된 온도, 압력 및 유량 측정데이터를 저장하고, 상기 서버 컴퓨터로부터 상기 다수의 열교환기의 온도, 압력 및 유량 측정 데이터를 실시간으로 입력받아 저장하는 열교환기 관리 데이터베이스를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.In order to accomplish the above object, a wireless network-based heat exchanger monitoring apparatus according to the present invention includes a plurality of temperature sensors for measuring temperature, pressure, and flow rate of a plurality of heat exchangers, a plurality of sensors Wealth; A plurality of wireless transmitters for transmitting data input from the plurality of sensor units to a server computer through a communication network; A communication network for transmitting temperature, pressure, and flow measurement data input from the plurality of wireless transmitters to a server computer; A server computer receiving the temperature, pressure, and flow rate data of the plurality of heat exchangers from the communication network, storing the received temperature, pressure, and flow rate data in a heat exchanger management database, determining temperature and pressure and flow rate measurement data, A heat exchanger management database for storing measured temperature, pressure and flow rate measurement data of the plurality of heat exchangers before delivery and receiving temperature and pressure and flow measurement data of the plurality of heat exchangers from the server computer in real time, And the like.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 다수의 센서부는 상기 다수의 열교환기의 온도, 압력 및 유량을 측정하는 다수의 온도센서, 압력센서 및 유량센서로 구성되며, 상기 온도센서 및 압력센서를 상기 열교환기의 1, 2차측 입·출구 배관에 설치하고, 유량센서를 1, 2차측 출구 배관에 각각 설치하여 구성되는 것을 특징으로 한다. According to an embodiment of the present invention, the plurality of sensor units include a plurality of temperature sensors, a pressure sensor, and a flow rate sensor for measuring temperature, pressure, and flow rate of the plurality of heat exchangers, Outlet pipes of the heat exchanger, and the flow rate sensors are installed in the first and second outlet pipes, respectively.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 서버 컴퓨터는 상기 1차측 입·출구와 2차측 입·출구에 설치된 온도센서에서 측정된 1차측 입·출구 온도와 2차측 입·출구 온도를 이용하여 다음 식(1)에 의하여 상기 열교환기의 LMTD(대수평균온도차)를 구하고,According to an embodiment of the present invention, the server computer calculates the following equation using the primary inlet / outlet temperature and the secondary inlet / outlet temperature measured by the temperature sensors installed at the inlet and outlet of the primary and the inlet and outlet of the secondary inlet, (LMTD) of the heat exchanger (1)

LMTD=(Δt2-Δt1)/ln(Δt2/Δt1) ............(1)LMTD = (? T2 -? T1) / ln (? T2 /? T1)

여기서, 대향류일 경우-Δt1: 1차측 입구·2차측 출구 온도차, Δt2: 2차측 입구·1차측 출구 온도차,Here, in the case of countercurrent flow, -Δt1: primary inlet-secondary outlet temperature difference, Δt2: secondary inlet-primary outlet temperature difference,

평행류일 경우-Δt1: 1차측 입구·2차측 입구 온도차, Δt2: 2차측 출구·1차측 출구 온도차, LMTD:대수평균 온도차
In the case of parallel flow, -Δt1: primary inlet and secondary inlet temperature difference, Δt2: secondary outlet and primary outlet temperature difference, LMTD: logarithmic average temperature difference

상기 유량센서에서 측정된 상기 열교환기가 처리하는 열량 Q를 다음 식(3)에 의해 산출하고,The heat quantity Q to be processed by the heat exchanger measured by the flow rate sensor is calculated by the following equation (3)

Q(열량)= m(유량)*C(해당유체의 비열)*△T(1차 또는 2차의 입·출구 온도차) .....(2)Q (heat) = m (flow) * C (specific heat of the fluid) * ΔT (temperature difference between inlet and outlet of the primary or secondary)

Up = Q(열량)/A*LMTD ....(3)Up = Q (calories) / A * LMTD (3)

여기서, Up: 총괄열전달계수, A: 전열면적Here, Up: overall heat transfer coefficient, A: heat transfer area

상기 산출된 열량 Q를 상기 식(3)에 대입하여 현재의 총괄열전달계수를 산출하여 출고시 총괄열전달계수와 비교하여 상기 열교환기의 오염여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.The calculated total heat transfer coefficient Q is substituted into the equation (3) to calculate the current overall heat transfer coefficient and compared with the overall heat transfer coefficient at the time of exit to determine whether or not the heat exchanger is contaminated.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 서버 컴퓨터는 상기 열교환기 관리 데이터베이스에서 읽어들인 최대 허용압력과 수집된 열교환기의 1차 입·출구 압력과 또는 2차 입·출구 압력 중 어느 하나라도 최대 허용압력보다 클 경우 이상운전으로 판단하는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, the server computer may determine whether the maximum permissible pressure read from the heat exchanger management database and the first inlet / outlet pressure of the collected heat exchanger or the second inlet / And when it is larger than the pressure, it is determined that the operation is abnormal.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 서버 컴퓨터는 상기 다수의 열교환기에서 수집된 온도 데이터에서 1차 입·출구 온도 및 2차 입·출구 온도 중 어느 하나라도 상기 열교환기 관리 데이터베이스에서 읽어들인 설계온도차보다 큰 경우 이상운전으로 판단하는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, the server computer may further include a temperature sensor for detecting any one of a first inlet / outlet temperature and a second inlet / outlet temperature from the heat exchanger management database in the temperature data collected by the plurality of heat exchangers And when it is larger than the temperature difference, it is judged as abnormal operation.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 서버 컴퓨터는 상기 다수의 열교환기 중 한 대라도 이상운전이라고 판단되는 경우 사용자 단말기로 이상을 알리는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, when the server computer determines that even one of the heat exchangers is in abnormal operation, the server computer informs the user terminal of abnormality.

본 발명의 무선 네트워크 기반 열교환기 모니터링 방법은, (a)열교환기 관리 데이터베이스에 저장된 다수의 열교환기에서 수집된 온도, 압력 및 유량 데이터 그리고 최대허용압력 및 설계온도를 읽어들이는 단계와;(b)상기 열교환기 관리 데이터베이스에서 읽어들인 최대 허용압력과 수집된 1차 입·출구 압력과 2차 입·출구 압력이 허용 압력보다 큰지를 판단하는 단계와; (c)상기 판단 결과 상기 열교환기의 1차 입·출구 압력 및 2차 입·출구 중 하나라도 최대 허용압력보다 크면 이상운전으로 판단하여 사용자 단말기로 이상을 알리는 문자 메세지 또는 경고 통화를 서비스하는 단계와; (d)상기(b)단계의 판단결과 열교환기의 1차 입·출구 압력 또는 2차 입·출구 압력 모두가 최대 허용압력보다 크지 않으면 다수의 열교환기에서 수집된 온도 데이터에서 1차 입·출구 온도 또는 2차 입·출구 온도 중 하나라도 설계온도보다 큰 경우 이상운전으로 판단하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The wireless network-based heat exchanger monitoring method of the present invention comprises the steps of: (a) reading temperature, pressure and flow data collected in a plurality of heat exchangers stored in a heat exchanger management database, and maximum allowable pressure and design temperature; Determining whether the maximum permissible pressure read from the heat exchanger management database, the collected primary inlet / outlet pressure and the secondary inlet / outlet pressure are greater than the permissible pressure; (c) if at least one of the primary inlet / outlet pressure and the secondary inlet / outlet of the heat exchanger is greater than the maximum permissible pressure, it is determined that the operation is abnormal and a text message or warning call Wow; (d) if the first inlet / outlet pressure or the second inlet / outlet pressure of the heat exchanger is not greater than the maximum allowable pressure as a result of the determination in the step (b), the first inlet / And determining that the operation is abnormal if either the temperature or the second inlet / outlet temperature is higher than the design temperature.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 서버 컴퓨터가 열교환기 관리 데이터베이스에 저장된 다수의 열교환기에서 수집된 온도, 압력 및 유량 데이터를 읽어들이는 단계와; 상기 읽어들인 열교환기의 온도 데이터에서 대향류일 경우-Δt 1차측 입구·2차측 출구 온도차 및 2차측 입구·1차측 출구 온도차를, 평행류일 경우 1차측 입구·2차측 입구 온도차 및 2차측 출구·1차측 출구 온도차를 구하여(1)식을 이용하여 대수평균 온도차(LMTD)를 구하며According to an embodiment of the present invention, a server computer reads temperature, pressure and flow data collected from a plurality of heat exchangers stored in a heat exchanger management database; In the case of the counterflow, the temperature difference between the inlet and outlet of the primary side and the outlet temperature of the outlet of the secondary side and the outlet temperature of the outlet of the primary side are set to be the same as the temperature difference of the inlet and the outlet of the secondary side, Obtain the temperature difference at the outlet of the primary side and obtain the log mean temperature difference (LMTD) using equation (1)

대수평균 온도차(LMTD)=(Δt2-Δt1)/ln(Δt2/Δt1)........(1)Logarithmic mean temperature difference (LMTD) = (? T2 -? T1) / ln (? T2 /? T1)

여기서, 대향류일 경우-Δt1: 1차측 입구·2차측 출구 온도차, Δt2: 2차측 입구·1차측 출구 온도차,Here, in the case of countercurrent flow, -Δt1: primary inlet-secondary outlet temperature difference, Δt2: secondary inlet-primary outlet temperature difference,

평행류일 경우-Δt1: 1차측 입구·2차측 입구 온도차, Δt2: 2차측 출구·1차측 출구 온도차, LMTD:대수평균 온도차        In the case of parallel flow, -Δt1: primary inlet and secondary inlet temperature difference, Δt2: secondary outlet and primary outlet temperature difference, LMTD: logarithmic average temperature difference

Q(열량)= m(유량)*C(해당유체의 비열)*△T(1차 또는 2차 입·출구 온도차).....(2)에 대입하여 대수평균 온도차(LMTD)를 산출하는 단계와; 상기 산출된 대수평균 온도차(LMTD)와 출고 시 등록된 모델정보에서 열교환기 전열면적(A)을 읽어들여 측정된 총괄열전달계수 Up를 다음 식(3)에 의해 산출하는 단계와;Q (calorie) = m (flow rate) * C (specific heat of the corresponding fluid) * ΔT (primary or secondary inlet / outlet temperature difference) Calculate the log mean temperature difference (LMTD) ; Calculating the measured overall heat transfer coefficient Up by reading the heat transfer area A of the heat exchanger from the logarithmic mean temperature difference LMTD calculated at the time of factory registration and the model information registered at the time of factory registration;

Up = Q(열량)/A*LMTD....(3)Up = Q (calories) / A * LMTD (3)

여기서, Up: 총괄열전달계수, A: 전열면적
Here, Up: overall heat transfer coefficient, A: heat transfer area

상기 열교환기의 출고시 총괄열전달계수 Uc를 상기 열교환기 관리 데이터베이스(50)에서 읽어들이고, 상기 측정된 총괄열전달계수 Up 를 상기 출고시 총괄열전달계수 Uc 와 비교하여 오염을 판단하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.Reading out the overall heat transfer coefficient Uc at the time of leaving the heat exchanger from the heat exchanger management database 50 and comparing the measured overall heat transfer coefficient Up with the out-of-period overall heat transfer coefficient Uc to determine contamination; .

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 열교환기의 출고시 총괄열전달계수 Uc에서 오염허용치(a)를 차감하여 그 차감값이 상기 측정된 총괄열전달계수 Up 보다 크면 상기 열교환기가 오염허용치 이상으로 오염된 것으로 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, when the contamination tolerance value (a) is subtracted from the overall heat transfer coefficient Uc at the time of leaving the heat exchanger and the difference value is larger than the measured overall heat transfer coefficient Up, the heat exchanger is contaminated And judging whether or not it is possible to judge whether or not it is possible.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 서버 컴퓨터는 상기 열교환기가 오염허용치 이상으로 오염된 것으로 판단하면, 사용자 단말기로 이상을 알리는 문자 메세지 또는 경고 통화를 서비스하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, when the server computer determines that the heat exchanger is contaminated to a degree higher than the contamination tolerance, the server computer may further include a step of providing a text message or warning call to the user terminal.

상기와 같은 본 발명의 무선 네트워크 기반 열교환기 모니터링 장치 및 방법에 따르면, 전자식 센서로부터 측정된 유체의 온도, 압력 및 유량 데이터를 근거리 무선 통신 모듈에 의하여 수집하고 무선 통신망과 인터넷 통신망을 이용하여 데이터를 DB서버 컴퓨터에 전송, 저장하고 이상 운전조건(환경)과 오염여부를 판단하여 사용자에게 모니터링 서비스를 제공할 수 있다.According to the wireless network-based heat exchanger monitoring apparatus and method of the present invention, the temperature, pressure, and flow rate data of the fluid measured from the electronic sensor are collected by the near field wireless communication module and data is collected using the wireless communication network and the Internet communication network DB server computer, and can provide monitoring service to the user by determining abnormal operation condition (environment) and pollution status.

본 발명에 따른 열교환기 모니터링 장치 및 방법은 열교환기의 이상 운전과 오염 여부를 능동적으로 파악하고 대처할 수 있게 함으로써 열교환기로 인한 전체 공정상의 피해를 최소화 할 수 있으며 관리자의 편의를 높일 수 있다.The apparatus and method for monitoring a heat exchanger according to the present invention can actively identify and cope with abnormal operation and contamination of a heat exchanger, thereby minimizing damage to the entire process due to the heat exchanger and enhancing the convenience of the manager.

도 1 은 본 발명에 의한 무선 네트워크 기반 열교환기 모니터링 장치의 구성을 나타내는 블록도,
도 2 는 본 발명에 의한 센서부의 온도센서, 압력센서 및 유량센서의 구성을 나타내는 블록도,
도 3 은 본 발명에 의해 열교환기의 이상운전을 판단하는 방법을 나타내는 플로우차트,
도 4 는 본 발명에 의해 열교환기의 오염여부를 판단하는 방법을 나타내는 플로우차트,
도 5 는 종래기술에 따른 개방형 지중 열교환기의 실시간 자동제어시스템을 간략하게 나타내는 블록도이다.1 is a block diagram illustrating a configuration of a wireless network-based heat exchanger monitoring apparatus according to the present invention;
2 is a block diagram showing the configuration of a temperature sensor, a pressure sensor and a flow rate sensor of the sensor unit according to the present invention,
3 is a flowchart showing a method for determining abnormal operation of a heat exchanger according to the present invention,
4 is a flowchart showing a method of determining whether or not the heat exchanger is contaminated by the present invention,
5 is a block diagram briefly showing a real-time automatic control system of an open-air geothermal heat exchanger according to the prior art.

이하에서는 도면에 도시된 실시예를 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments shown in the drawings.

도 1에 본 발명에 의한 무선 네트워크 기반 열교환기 모니터링 장치의 구성을 나타내는 블록도가 도시되고, 도 2에 본 발명에 의한 센서부의 온도센서, 압력센서 및 유량센서의 구성을 나타내는 블록도가 도시된다.1 is a block diagram showing a configuration of a wireless network-based heat exchanger monitoring apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of a temperature sensor, a pressure sensor and a flow rate sensor of the sensor unit according to the present invention .

본 발명에 의한 무선 네트워크 기반 열교환기 모니터링 장치(100)는 다수의 열교환기(200)의 온도, 압력 및 유량을 측정하는 다수의 온도센서, 압력센서 및 유량센서로 구성되는 다수의 센서부(10)와; 상기 다수의 센서부(10)에서 입력되는 데이터를 유·무선 인터넷 등의 통신망(30)을 통해 서버 컴퓨터(40)로 전송하는 다수의 무선 발신기(20)와; 상기 다수의 무선 발신기(20)에서 입력되는 데이터들을 서버 컴퓨터(40)로 전송하는 유·무선 인터넷 등의 통신망(30)과; 상기 통신망(30)으로부터 상기 다수의 열교환기(200)의 온도, 압력 및 유량에 대한 데이터를 전송받아 결교환기 관리 데이터베이스(50)에 저장하고, 데이터를 처리하여 오염여부를 판단하여 사용자 단말기(70)로 전송하는 서버 컴퓨터(40)와; 상기 다수의 열교환기(200)의 출고 전 계산된 온도, 압력 및 유량 측정데이터를 저장하고, 상기 서버 컴퓨터(40)로부터 상기 다수의 열교환기(200)의 온도, 압력 및 유량 측정 데이터를 실시간으로 입력받아 저장하는 열교환기 관리 데이터베이스(50)와; 상기 서버 컴퓨터(40)와 열교환기 관리 데이터베이스(50)의 동작을 관리하는 관리자 컴퓨터(60)를 포함하여 구성된다.A wireless network-based heat exchanger monitoring apparatus (100) according to the present invention includes a plurality of sensor units (10) including a plurality of temperature sensors, a pressure sensor and a flow rate sensor for measuring temperature, pressure and flow rate of a plurality of heat exchangers )Wow; A plurality of wireless transmitters 20 for transmitting data input from the plurality of sensor units 10 to a server computer 40 through a communication network 30 such as a wired or wireless Internet; A communication network 30 such as a wired or wireless Internet for transmitting data input from the plurality of wireless transmitters 20 to the server computer 40; The data on the temperature, pressure and flow rate of the heat exchangers 200 are received from the communication network 30 and stored in the fault changer management database 50, A server computer 40 for transferring data to the server computer 40; Pressure, and flow rate measurement data of the plurality of heat exchangers 200 before the delivery of the plurality of heat exchangers 200 and stores the temperature, pressure, and flow rate measurement data of the plurality of heat exchangers 200 in real time A heat exchanger management database 50 for receiving and storing data; And a manager computer 60 for managing the operation of the server computer 40 and the heat exchanger management database 50. [

다수의 센서부(10)는 다수의 열교환기(200)의 온도, 압력 및 유량을 측정하는 다수의 온도센서(11), 압력센서(12)및 유량센서(13)로 구성되며, 도 2에 도시된 바와 같이 온도센서(11)및 압력센서(12)를 열교환기(200)의 1, 2차측 입·출구 배관에 설치하고, 유량센서(13)를 1, 2차측 출구 배관에 각각 설치한다.The plurality of sensor units 10 are constituted by a plurality of temperature sensors 11, a pressure sensor 12 and a flow sensor 13 for measuring the temperature, pressure and flow rate of a plurality of heat exchangers 200, As shown in the figure, the temperature sensor 11 and the pressure sensor 12 are installed in the first and second inlet / outlet pipes of the heat exchanger 200 and the flow rate sensor 13 is installed in the first and second outlet pipes, respectively .

여기서 열교환기(200)는 두 개의 유체 간에 열을 주고받도록 하게 하는 장치를 말하며, 열교환기(200)의 1차측 입·출구 배관은 제1 유체가 유입되는 입구와 배출되는 출구를 의미하고, 2차측 입·출구 배관은 제2 유체가 유입되는 입구와 배출되는 출구를 의미한다.Here, the heat exchanger 200 refers to a device that allows heat to be exchanged between two fluids. The primary inlet / outlet piping of the heat exchanger 200 means an inlet through which a first fluid flows and an outlet through which heat is discharged. The inlet side and outlet side pipes refer to an inlet through which the second fluid flows and an outlet through which the second fluid flows.

열교환기(200)의 LMTD(대수평균온도차)를 구하기 위해서 1차측 입·출구와 2차측 입·출구에 온도센서(11)를 설치한다. 열교환기(200)의 LMTD(대수평균온도차)는 다음 식(1)으로 구해진다.In order to determine the LMTD (logarithmic mean temperature difference) of the heat exchanger 200, a temperature sensor 11 is installed at the primary side inlet / outlet and the secondary side inlet / outlet. The LMTD (logarithmic mean temperature difference) of the heat exchanger 200 is obtained by the following equation (1).

대수평균 온도차(LMTD)=(Δt2-Δt1)/ln(Δt2/Δt1)........(1)Logarithmic mean temperature difference (LMTD) = (? T2 -? T1) / ln (? T2 /? T1)

여기서, 대향류일 경우-Δt1: 1차측 입구·2차측 출구 온도차, Δt2: 2차측 입구·1차측 출구 온도차,Here, in the case of countercurrent flow, -Δt1: primary inlet-secondary outlet temperature difference, Δt2: secondary inlet-primary outlet temperature difference,

평행류일 경우-Δt1: 1차측 입구·2차측 입구 온도차, Δt2: 2차측 출구·1차측 출구 온도차, LMTD:대수평균 온도차
In the case of parallel flow, -Δt1: primary inlet and secondary inlet temperature difference, Δt2: secondary outlet and primary outlet temperature difference, LMTD: logarithmic average temperature difference

Q(열량)= m(유량)*C(해당유체의 비열)*△T(1차 또는 2차 입·출구 온도차).....(2)Q (calories) = m (flow rate) * C (specific heat of the fluid) * ΔT (temperature difference between the primary and secondary inlet / outlet)

Up = Q(열량)/A*LMTD....(3)Up = Q (calories) / A * LMTD (3)

여기서, Up: 총괄열전달계수, A: 전열면적Here, Up: overall heat transfer coefficient, A: heat transfer area

열교환기(200)가 처리하는 열량 Q를 산출하기 위해 유량센서(13)를 설치하여 다음 식(2)에 의해 열량 Q를 산출하고 상기 식(3)에 대입하여 총괄열전달계수(Up)를 산출한다.
The flow rate sensor 13 is provided to calculate the heat quantity Q to be processed by the heat exchanger 200 and the heat quantity Q is calculated by the following equation (2) and substituted into the equation (3) to calculate the overall heat transfer coefficient Up do.

다수의 센서부(10)는 사물 인터넷의 센싱 영역을 구성하고, 유·무선 근거리 통신망(LAN: Local Area Network)으로 무선발신기(20)에 연결되고, 무선발신기(20)는 다수의 센서부(10)와 통신하는 유·무선 근거리 통신모듈(LAN 모듈)을 포함하며 열교환기(200)의 고정 프레임에 설치할 수 있다.A plurality of sensor units 10 constitute a sensing area of the Internet of objects and are connected to a wireless transmitter 20 through a wired and wireless LAN (Local Area Network), and the wireless transmitter 20 includes a plurality of sensor units Wireless local area communication module (LAN module) that communicates with the wireless LAN module 10 and can be installed in the fixed frame of the heat exchanger 200. [

무선 발신기(20)는 사물 인터넷의 센싱 영역을 구성하고, 다수의 센서부(10)로부터 받은 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 사물 인터넷의 네트워크 영역에 해당하는 유·무선 인터넷 등으로 구성되는 통신망(30)으로 전달한다.The wireless transmitter 20 constitutes a sensing region of the object Internet, converts analog signals received from the plurality of sensor units 10 into digital signals, and transmits the digital signals to a communication network 30).

무선발신기(20)는 유·무선 근거리 통신모듈(LAN 모듈)과 유·무선 인터넷 등의 통신망(30)을 연결해주는 게이트 웨이를 포함할 수 있으며, 상기 게이트 웨이는 유·무선 근거리 통신망(LAN)을 통해 각각의 센서(11, 12, 13)들에서 수집한 온도, 압력 및 유량 측정데이터를 유·무선 인터넷 등으로 구성되는 통신망(30)으로 전송한다.The wireless transmitter 20 may include a gateway for connecting a wired and / or wireless LAN module and a communication network 30 such as a wired / wireless Internet. The gateway may be a wired / wireless LAN (local area network) Pressure and flow measurement data collected by the respective sensors 11, 12, and 13 to the communication network 30 including the wired and wireless Internet.

무선 발신기(20)는 통신거리가 50∼100m에 달하는 와이파이 통신장치, 통신거리가 10∼100m에 달하는 지그비 통신장치 및 블루투스 장치 등과 같은 센서 네트워크 기술로 구성할 수 있으며 센서 게이트웨이는 근거리 통신 모듈과 통신거리 100m 이내에 설치하며 데이터 발송 주기는 예를 들면 10분 1회로 하지만 필요에 따라 더 빠르게 또는 느리게 설정할 수 있다.The wireless transmitter 20 can be configured with a sensor network technology such as a Wi-Fi communication device with a communication distance of 50 to 100 m, a Zigbee communication device with a communication distance of 10 to 100 m, and a Bluetooth device. It is installed within a distance of 100m. Data transmission cycle is 10 minutes, for example, but it can be set faster or slower if necessary.

무선 발신기(20)로 전달된 데이터는 다시 유·무선 인터넷으로 구성되는 통신망(30)을 통하여 열교환기 관리서버(40)에 전달되고, 열교환기 관리 서버(40)는 수집된 온도, 압력 및 유량 측정 데이터를 열교환기 관리 데이터베이스(50)에 저장한다. The data transmitted to the wireless transmitter 20 is transmitted to the heat exchanger management server 40 through the communication network 30 formed of the wired and wireless Internet and the heat exchanger management server 40 transmits the collected temperature, The measurement data is stored in the heat exchanger management database 50.

열교환기 관리 서버(40)는 다수의 열교환기(200)에서 수집된 온도, 압력 및 유량 측정데이터를 열교환기 관리 데이터베이스(50)에 저장하고 열교환기(200)의 출고 전 계산된 온도, 압력 및 유량 측정데이터를 기반으로 이상 운전 및 오염여부를 판단한다.The heat exchanger management server 40 stores the temperature, pressure, and flow measurement data collected in the plurality of heat exchangers 200 in the heat exchanger management database 50 and stores the measured temperature, pressure, and flow rate data in the heat exchanger 200 Based on the flow measurement data, abnormal operation and contamination are judged.

열교환기 관리 서버(40)는 상기 판단결과를 유·무선 인터넷으로 구성되는 통신망(30)을 통하여 사용자 단말기(70), 예를 들면, 퍼스널 컴퓨터, 이동통신 단말기 등으로 이상 운전 및 오염여부를 제공함으로써 모니터링 서비스를 한다. 또한 긴급 상황 시 단문자를 이용하여 상황을 전달할 수 있게 한다.
The heat exchanger management server 40 provides the result of the determination to the user terminal 70, for example, a personal computer, a mobile communication terminal, or the like through the communication network 30 formed of wired and wireless Internet Monitoring service. It also allows the situation to be communicated using a single character in case of an emergency.

도 3에 본 발명에 의해 열교환기의 이상운전을 판단하는 방법을 나타내는 플로우차트가 도시된다.Fig. 3 is a flowchart showing a method for judging abnormal operation of the heat exchanger according to the present invention.

열교환기(200)의 이상운전을 판단하는 방법은 열교환기 관리 데이터베이스(50)에 저장된 다수의 열교환기(200)에서 수집된 온도, 압력 및 유량 데이터를 읽어들이는 단계(S10)와; 상기 열교환기 관리 데이터베이스(50)에서 읽어들인 열교환기(200)의 압력 데이터에서 1차 입·출구 압력 및 2차 입·출구 압력 중 하나라도 최대 허용압력보다 큰지를 판단하는 단계(S11)와; 상기 단계 S11의 판단 결과 열교환기(200)의 1차 입·출구 압력 및 2차 입·출구 압력 중 하나라도 최대 허용압력보다 크면 단계S14에서 이상운전으로 판단하여 사용자 단말기(70), 예를 들면 개인용 컴퓨터, 이동통신 단말기 등으로 이상을 알리는 문자 메세지 또는 경고 통화를 거는 단계(S14)와; 상기 단계 S11의 판단 결과 열교환기(200)의 1차 입·출구 압력 및 2차 입·출구 압력 모두 최대 허용압력보다 크지 않으면 단계 S12로 진행하여 다수의 열교환기(200)에서 수집된 온도 데이터에서 1차 입·출구 온도차 또는 2차 입·출구 온도차가 설계온도보다 큰지를 판단하여 큰 경우 단계 S14로 진행하여 사용자 단말기(70)로 이상을 알리고, 크지 않은 경우 정상운전으로 판단하고 계속적으로 다수의 열교환기(200)로부터 수집되는 온도, 압력 및 유량 데이터를 모니터링하는 단계(S13)로 구성된다.The method for determining the abnormal operation of the heat exchanger 200 includes the steps of: (S10) reading temperature, pressure, and flow rate data collected by a plurality of heat exchangers 200 stored in the heat exchanger management database 50; (S11) judging whether one of the primary inlet / outlet pressure and the secondary inlet / outlet pressure is greater than a maximum permissible pressure in the pressure data of the heat exchanger (200) read from the heat exchanger management database (50); If it is determined in step S11 that any one of the primary inlet / outlet pressure and the secondary inlet / outlet pressure of the heat exchanger 200 is greater than the maximum allowable pressure, it is determined that the operation is abnormal in step S14, (S14) a text message or a warning call informing the user of the abnormality to the personal computer, the mobile communication terminal or the like; If it is determined in step S11 that both the primary inlet / outlet pressure and the secondary inlet / outlet pressure of the heat exchanger 200 are not greater than the maximum allowable pressure, the process proceeds to step S12, where temperature data collected by the plurality of heat exchangers 200 If it is determined that the difference between the first inlet / outlet temperature difference and the second inlet / outlet temperature difference is larger than the design temperature, the process proceeds to step S14 to inform the user terminal 70 of abnormality. And monitoring the temperature, pressure, and flow rate data collected from the heat exchanger 200 (S13).

상기 단계 S11에서 산출된 1차 입·출구 압력차 또는 2차 입·출구 압력차 중 어느 하나가 최대 허용압력보다 큰지를 판단하여 어느 하나가 최대 허용압력보다 크면 단계S14에서 이상운전으로 판단한다.It is determined whether one of the primary inlet / outlet pressure difference or the secondary inlet / outlet pressure difference calculated in the step S11 is larger than the maximum permissible pressure. If any one of them is larger than the maximum permissible pressure,

마찬가지로 단계 S12에서 산출된 1차 입·출구 온도차 또는 2차 입·출구 온도차 중 어느 하나가 설계온도보다 큰지를 판단하여 어느 하나가 설계온도보다 크면 단계S14에서 이상운전으로 판단한다.
It is determined whether one of the first inlet / outlet temperature difference or the second inlet / outlet temperature difference calculated in step S12 is larger than the design temperature, and if any one is larger than the design temperature, it is determined as abnormal operation in step S14.

도 4에 본 발명에 의해 열교환기의 오염여부를 판단하는 방법을 나타내는 플로우차트가 도시된다.FIG. 4 is a flowchart showing a method of determining whether or not the heat exchanger is contaminated by the present invention.

열교환기(200)의 오염여부를 판단하는 방법은 서버 컴퓨터(40)가 열교환기 관리 데이터베이스(50)에 저장된 다수의 열교환기(200)에서 수집된 온도, 압력 및 유량 데이터를 읽어들이는 단계(S20)와; 상기 열교환기 관리 데이터베이스(50)에서 읽어들인 열교환기(200)의 온도 데이터에서 1차 입·출구 온도 및 2차 입·출구 온도를 상기 식(1)에 대입하여 대수평균 온도차(LMTD)를 산출하는 단계(S21)와; 상기 S21에서 구한 LMTD(대수평균온도차)와 출고 시 등록된 모델정보에서 열교환기 전열면적(A)을 읽어들여 측정된 총괄열전달계수 Up를 식(3)에 의해 산출하는 단계(S22)와; 상기 열교환기(200)의 출고시 계산된 출고시 총괄열전달계수 Uc를 상기 열교환기 관리 데이터베이스(50)에서 읽어들이는 단계(S23)와; 상기 측정된 총괄열전달계수 Up 가 상기 출고시 총괄열전달계수 Uc 에서 오염허용치(a: 일반적으로 출고시 총괄열전달계수 Uc 의 10% 내외)를 차감하여 그 차감값이 상기 측정된 총괄열전달계수 Up 보다 크면 상기 열교환기(200)가 오염허용치 이상으로 오염된 것으로 판단하고, 크지 않으면 상기 열교환기(200)가 오염허용치보다 오염안된 것으로 판단하는 단계(S24와 S25); 상기 단계 S24에서 상기 열교환기(200)가 오염허용치 이상으로 오염된 것으로 판단하면, 사용자 단말기(70), 예를 들면 개인용 컴퓨터, 이동통신 단말기 등으로 이상을 알리는 문자 메세지 또는 경고 통화를 서비스하는 단계(S26)를 포함하여 구성된다.The method of determining whether the heat exchanger 200 is contaminated includes the steps of reading the temperature, pressure, and flow rate data collected by the server computer 40 from a plurality of heat exchangers 200 stored in the heat exchanger management database 50 S20); The first and second inlet / outlet temperatures and the second inlet / outlet temperatures are substituted into the above equation (1) in the temperature data of the heat exchanger 200 read from the heat exchanger management database 50 to calculate the logarithmic average temperature difference LMTD (S21); (S22) of calculating the measured total heat transfer coefficient Up by reading the heat exchanger heat transfer area (A) from the LMTD (logarithmic mean temperature difference) obtained at S21 and the model information registered at the time of factory registration; (S23) of reading the calculated overall heat transfer coefficient Uc at the time of leaving the heat exchanger (200) from the heat exchanger management database (50); If the measured overall heat transfer coefficient Up is less than the contamination tolerance (a: generally about 10% of the total heat transfer coefficient Uc at the factory) at the factory overall heat transfer coefficient Uc and the subtracted value is greater than the measured overall heat transfer coefficient Up Determining that the heat exchanger (200) is contaminated by the contamination allowance or more, and determining that the heat exchanger (200) is not contaminated more than the contamination tolerance value (S24 and S25); If it is determined in step S24 that the heat exchanger 200 is contaminated with the pollution allowance or more, the service of the text message or warning call notifying the user terminal 70, for example, a personal computer, a mobile communication terminal, (S26).

본 발명에 의한 서버 컴퓨터(40)가 다수의 열교환기(200)의 오염여부를 판단하기 위해 열교환기 관리 데이터베이스(50)에 실시간으로 저장된 다수의 열교환기(200)에서 수집된 온도, 압력 및 유량 데이터를 읽어들인다(단계 S20).The server computer 40 according to the present invention calculates the temperature, the pressure, and the flow rate, which are collected in the plurality of heat exchangers 200 stored in real time in the heat exchanger management database 50 to determine whether the heat exchangers 200 are contaminated And reads the data (step S20).

상기 다수의 열교환기(200)에서 수집된 온도, 압력 및 유량 데이터는 다수의 열교환기(200)의 1, 2차측 입·출구 배관에 설치된 온도센서(11), 압력센서(12)및 유량센서(13)에서 수집되어 열교환기 관리 데이터베이스(50)에 저장된 온도, 압력 및 유량 데이터이다.The temperature, pressure, and flow rate data collected in the plurality of heat exchangers 200 are supplied to a temperature sensor 11, a pressure sensor 12, and a flow sensor 12 installed in the first and second inlet and outlet pipes of the heat exchangers 200, Pressure and flow rate data collected in the heat exchanger management database (13) and stored in the heat exchanger management database (50).

상기 열교환기 관리 데이터베이스(50)에서 읽어들인 열교환기(200)의 온도 데이터에서 1차 입·출구 온도차(제 1 유체의 입·출구 배관에서 측정된 온도)및 2차 입·출구 온도(제 2유체의 입·출구 배관에서 측정된 온도)를 산출하고, 상기 식(1),(2)및 (3)에 대입하여 대수평균 온도차(LMTD)를 산출한다(단계 S21).(The temperature measured at the inlet and outlet pipes of the first fluid) and the second inlet / outlet temperature (the second inlet / outlet temperature (the second inlet / outlet temperature)) measured from the temperature data of the heat exchanger 200 read from the heat exchanger management database 50 (1), (2) and (3) to calculate the logarithmic mean temperature difference LMTD (step S21).

본 발명에 의한 서버 컴퓨터(40)는 상기 단계 S21에서 구한 LMTD(대수평균온도차)와 출고 시 등록된 모델정보에서 열교환기 전열면적(A)을 읽어들여 측정된 총괄열전달계수 Up를 다음 식(3)에 의해 산출한다(단계 S22).The server computer 40 according to the invention is a whole a reading of the heat exchanger heat transfer area (A) from the registered model information at the factory and the LMTD (logarithmic mean temperature difference) obtained in step S21 measures the heat transfer coefficient Up, and then the formula (3 (Step S22).

Up = Q(열량)/A*LMTD....(3)
Up = Q (calories) / A * LMTD (3)

상기 열교환기(200)의 출고시 계산된 출고시 총괄열전달계수 Uc를 상기 열교환기 관리 데이터베이스(50)에서 읽어들이고(단계 S23), 상기 측정된 총괄열전달계수 Up 가 상기 출고시 총괄열전달계수 Uc 에서 오염허용치(a: 일반적으로 출고시 총괄열전달계수 Uc 의 10% 내외)를 차감하여 상기 열교환기(200)의 오염여부를 판단한다(단계 S24).The calculated overall heat transfer coefficient Uc at the time of leaving the heat exchanger 200 is read from the heat exchanger management database 50 (step S23), and the measured overall heat transfer coefficient Up is read from the initial heat transfer coefficient Uc It is determined whether or not the heat exchanger 200 is contaminated by subtracting the allowable contamination value a (generally about 10% of the overall heat transfer coefficient Uc at the time of leaving) (step S24).

상기 출고시 총괄열전달계수 Uc 에서 오염허용치(a)를 차감한 값이 상기 측정된 총괄열전달계수 Up 보다 크면 상기 열교환기(200)가 오염허용치 이상으로 오염된 것으로 판단하고, 사용자 단말기(70), 예를 들면 개인용 컴퓨터, 이동통신 단말기 등으로 이상을 알리는 문자 메세지 또는 경고 통화를 서비스한다(단계 S26).If the value obtained by subtracting the contamination allowable value a from the total heat transfer coefficient Uc at the factory is greater than the measured overall heat transfer coefficient Up, the heat exchanger 200 determines that the heat exchanger 200 is contaminated by the contamination tolerance or more, For example, a personal computer, a mobile communication terminal, or the like (step S26).

상기 출고시 총괄열전달계수 Uc 에서 오염허용치(a)를 차감한 값이 상기 측정된 총괄열전달계수 Up 보다 크지 않으면 상기 열교환기(200)가 오염허용치보다 오염안된 것으로 판단하고 계속적으로 모니터링을 실시한다(단계 S25).
If the value obtained by subtracting the contamination allowable value a from the overall heat transfer coefficient Uc at the factory is not greater than the measured overall heat transfer coefficient Up, the heat exchanger 200 determines that the pollution tolerance is not contaminated, and continuously monitors Step S25).

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 실시예들은 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 보호범위는 이하의 특허청구범위에 기재된 사항에 의해서만 정하여지며, 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 개량 및 변경된 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속한다.
The embodiments described above and shown in the drawings are only one embodiment for carrying out the present invention and should not be construed as limiting the technical idea of the present invention. The scope of protection of the present invention is defined only by the matters set forth in the following claims, and the embodiments improved and changed without departing from the gist of the present invention are obvious to those having ordinary skill in the art to which the present invention belongs Are within the scope of protection of the present invention.

10: 센서부 11: 온도센서
12: 압력센서 13: 유량센서
20: 무선 발신기 30: 통신망
40: 서버 컴퓨터 50: 열교환기 관리 데이터베이스
60: 관리자 컴퓨터 70: 사용자 단말기
100: 열교환기 모니터링 장치10: sensor part 11: temperature sensor
12: Pressure sensor 13: Flow sensor
20: wireless transmitter 30:
40: server computer 50: heat exchanger management database
60: administrator computer 70: user terminal
100: Heat exchanger monitoring device

Claims (10)

다수의 열교환기의 온도, 압력 및 유량을 측정하는 다수의 온도센서, 압력센서 및 유량센서로 구성되는 다수의 센서부와;
상기 다수의 센서부에서 입력되는 데이터를 통신망을 통해 서버 컴퓨터로 전송하는 다수의 무선 발신기와;
상기 다수의 무선 발신기에서 입력되는 온도, 압력 및 유량 측정데이터들을 서버 컴퓨터로 전송하는 통신망과;
상기 통신망으로부터 상기 다수의 열교환기의 온도, 압력 및 유량 데이터를 전송받아 열교환기 관리 데이터베이스에 저장하고, 온도, 압력 및 유량 측정데이터를 처리하여 오염여부를 판단하여 사용자 단말기로 전송하는 서버 컴퓨터와;
상기 다수의 열교환기의 출고 전 계산된 온도, 압력 및 유량 측정데이터를 저장하고, 상기 서버 컴퓨터로부터 상기 다수의 열교환기의 온도, 압력 및 유량 측정 데이터를 실시간으로 입력받아 저장하는 열교환기 관리 데이터베이스;를 포함하여 구성되되,
상기 온도센서 및 압력센서를 상기 열교환기의 1, 2차측 입·출구 배관에 설치하고, 유량센서를 1, 2차측 출구 배관에 각각 설치하여 구성되는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 기반 열교환기 모니터링 장치. A plurality of sensor units including a plurality of temperature sensors, a pressure sensor and a flow rate sensor for measuring temperature, pressure and flow rate of a plurality of heat exchangers;
A plurality of wireless transmitters for transmitting data input from the plurality of sensor units to a server computer through a communication network;
A communication network for transmitting temperature, pressure, and flow measurement data input from the plurality of wireless transmitters to a server computer;
A server computer receiving the temperature, pressure, and flow rate data of the plurality of heat exchangers from the communication network, storing the received temperature, pressure, and flow rate data in a heat exchanger management database, determining temperature and pressure and flow rate measurement data,
A heat exchanger management database for storing measured temperature, pressure, and flow rate measurement data of the plurality of heat exchangers before delivery and receiving and storing temperature, pressure, and flow rate measurement data of the plurality of heat exchangers from the server computer in real time; , ≪ / RTI >
Wherein the temperature sensor and the pressure sensor are installed in the first and second inlet and outlet pipes of the heat exchanger and the flow rate sensor is installed in the first and second outlet pipes respectively. 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 서버 컴퓨터는 상기 1차측 입·출구와 2차측 입·출구에 설치된 온도센서에서 측정된 1차측 입·출구 온도와 2차측 입·출구 온도를 이용하여 다음 식(1)에 의하여 상기 열교환기의 LMTD(대수평균온도차)를 구하고,
LMTD=(Δt2-Δt1)/ln(Δt2/Δt1) ............(1)
여기서, 대향류일 경우-Δt1: 1차측 입구·2차측 출구 온도차, Δt2: 2차측 입구·1차측 출구 온도차,
평행류일 경우-Δt1: 1차측 입구·2차측 입구 온도차, Δt2: 2차측 출구·1차측 출구 온도차, LMTD:대수평균 온도차

상기 유량센서에서 측정된 상기 열교환기가 처리하는 열량 Q를 다음 식(3)에 의해 산출하고,
Q(열량)= m(유량)*C(해당유체의 비열)*△T(1차 또는 2차의 입·출구 온도차) .....(2)
Up = Q(열량)/A*LMTD ....(3)
여기서, Up: 총괄열전달계수, A: 전열면적

상기 산출된 열량 Q를 상기 식(3)에 대입하여 현재의 총괄열전달계수를 산출하여 출고시 총괄열전달계수와 비교하여 상기 열교환기의 오염여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 기반 열교환기 모니터링 장치.The method according to claim 1,
The server computer calculates the temperature of the heat exchanger according to the following equation (1) using the primary inlet / outlet temperatures and the secondary inlet / outlet temperatures measured at the temperature sensors installed at the primary inlet / outlet and the secondary inlet / LMTD (logarithmic mean temperature difference) is obtained,
LMTD = (? T2 -? T1) / ln (? T2 /? T1)
Here, in the case of countercurrent flow, -Δt1: primary inlet-secondary outlet temperature difference, Δt2: secondary inlet-primary outlet temperature difference,
In the case of parallel flow, -Δt1: primary inlet and secondary inlet temperature difference, Δt2: secondary outlet and primary outlet temperature difference, LMTD: logarithmic average temperature difference

The heat quantity Q to be processed by the heat exchanger measured by the flow rate sensor is calculated by the following equation (3)
Q (heat) = m (flow) * C (specific heat of the fluid) * ΔT (temperature difference between inlet and outlet of the primary or secondary)
Up = Q (calories) / A * LMTD (3)
Here, Up: overall heat transfer coefficient, A: heat transfer area

Wherein the controller calculates the current total heat transfer coefficient by substituting the calculated heat amount Q into the equation (3) and compares the total heat transfer coefficient with the overall heat transfer coefficient at the time of exit to determine whether or not the heat exchanger is contaminated. . 제 1 항에 있어서,
상기 서버 컴퓨터는 상기 열교환기 관리 데이터베이스에서 읽어들인 최대 허용압력과 수집된 열교환기의 1차 입·출구 압력과 또는 2차 입·출구 압력 중 어느 하나라도 최대 허용압력보다 클 경우 이상운전으로 판단하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 기반 열교환기 모니터링 장치.The method according to claim 1,
The server computer determines that the operation is abnormal if the maximum permissible pressure read from the heat exchanger management database and the first inlet / outlet pressure of the collected heat exchanger or the second inlet / outlet pressure are greater than the maximum permissible pressure Wherein the wireless network-based heat exchanger monitoring device is a wireless network-based heat exchanger monitoring device. 제 1 항에 있어서,
상기 서버 컴퓨터는 상기 다수의 열교환기에서 수집된 온도 데이터에서 1차 입·출구 온도 및 2차 입·출구 온도 중 어느 하나라도 상기 열교환기 관리 데이터베이스에서 읽어들인 설계온도차보다 큰 경우 이상운전으로 판단하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 기반 열교환기 모니터링 장치.The method according to claim 1,
The server computer determines that the operation is abnormal if the first and second inlet / outlet temperatures and the second inlet / outlet temperatures are higher than the design temperature difference read from the heat exchanger management database in the temperature data collected by the plurality of heat exchangers Wherein the wireless network-based heat exchanger monitoring device is a wireless network-based heat exchanger monitoring device. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
상기 서버 컴퓨터는 상기 다수의 열교환기 중 한 대라도 이상운전이라고 판단되는 경우 사용자 단말기로 이상을 알리는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 기반 열교환기 모니터링 장치.The method according to claim 4 or 5,
Wherein the server computer informs the user terminal of an abnormality when it is determined that the operation of the plurality of heat exchangers is abnormal. 삭제delete 서버 컴퓨터가 열교환기 관리 데이터베이스에 저장된 다수의 열교환기에서 수집된 온도, 압력 및 유량 데이터를 읽어들이는 단계와;
상기 읽어들인 열교환기의 온도 데이터에서 대향류일 경우-Δt 1차측 입구·2차측 출구 온도차 및 2차측 입구·1차측 출구 온도차를, 평행류일 경우 1차측 입구·2차측 입구 온도차 및 2차측 출구·1차측 출구 온도차를 구하여(1)식을 이용하여 대수평균 온도차(LMTD)를 구하며
대수평균 온도차(LMTD)=(Δt2-Δt1)/ln(Δt2/Δt1)........(1)
여기서, 대향류일 경우-Δt1: 1차측 입구·2차측 출구 온도차, Δt2: 2차측 입구·1차측 출구 온도차,
평행류일 경우-Δt1: 1차측 입구·2차측 입구 온도차, Δt2: 2차측 출구·1차측 출구 온도차, LMTD:대수평균 온도차
Q(열량)= m(유량)*C(해당유체의 비열)*△T(1차 또는 2차 입·출구 온도차).....(2)에 대입하여 대수평균 온도차(LMTD)를 산출하는 단계와; 상기 산출된 대수평균 온도차(LMTD)와 출고 시 등록된 모델정보에서 열교환기 전열면적(A)을 읽어들여 측정된 총괄열전달계수 Up를 다음 식(3)에 의해 산출하는 단계와;
Up = Q(열량)/A*LMTD....(3)
여기서, Up: 총괄열전달계수, A: 전열면적

상기 열교환기의 출고시 총괄열전달계수 Uc를 상기 열교환기 관리 데이터베이스(50)에서 읽어들이고, 상기 측정된 총괄열전달계수 Up 를 상기 출고시 총괄열전달계수 Uc 와 비교하여 오염을 판단하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 기반 열교환기 모니터링 방법.Reading the temperature, pressure and flow data collected by the server computer from a plurality of heat exchangers stored in a heat exchanger management database;
In the case of the counterflow, the temperature difference between the inlet and outlet of the primary side and the outlet temperature of the outlet of the secondary side and the outlet temperature of the outlet of the primary side are set to be the same as the temperature difference of the inlet and the outlet of the secondary side, Obtain the temperature difference at the outlet of the primary side and obtain the log mean temperature difference (LMTD) using equation (1)
Logarithmic mean temperature difference (LMTD) = (? T2 -? T1) / ln (? T2 /? T1)
Here, in the case of countercurrent flow, -Δt1: primary inlet-secondary outlet temperature difference, Δt2: secondary inlet-primary outlet temperature difference,
In the case of parallel flow, -Δt1: primary inlet and secondary inlet temperature difference, Δt2: secondary outlet and primary outlet temperature difference, LMTD: logarithmic average temperature difference
Q (heat) = m (flow rate) * C (the specific heat of a fluid) * △ T (1 primary or secondary input and outlet temperature difference) ..... (2) calculating the logarithmic mean temperature difference (LMTD) by substituting ; Calculating using the equation (3) to the calculated logarithmic mean temperature difference (LMTD), and a heat exchanger heat transfer area (A) the overall heat transfer coefficient read-Up measuring from the registered model information and factory;
Up = Q (calories) / A * LMTD (3)
Here, Up: overall heat transfer coefficient, A: heat transfer area

Reading out the overall heat transfer coefficient Uc at the time of leaving the heat exchanger from the heat exchanger management database 50 and comparing the measured overall heat transfer coefficient Up with the out-of-period overall heat transfer coefficient Uc to determine contamination; Wherein the wireless network-based heat exchanger monitoring method comprises the steps of: 제 8 항에 있어서,
상기 열교환기의 출고시 총괄열전달계수 Uc에서 오염허용치(a)를 차감하여 그 차감값이 상기 측정된 총괄열전달계수 Up 보다 크면 상기 열교환기가 오염허용치 이상으로 오염된 것으로 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 기반 열교환기 모니터링 방법.9. The method of claim 8,
Determining whether the heat exchanger is contaminated by the contamination tolerance value or not if the contamination tolerance value a is subtracted from the overall heat transfer coefficient Uc at the time of leaving the heat exchanger and the difference value is greater than the measured overall heat transfer coefficient Up A wireless network based heat exchanger monitoring method. 제 9 항에 있어서,
상기 서버 컴퓨터는 상기 열교환기가 오염허용치 이상으로 오염된 것으로 판단하면, 사용자 단말기로 이상을 알리는 문자 메세지 또는 경고 통화를 서비스하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 기반 열교환기 모니터링 방법.10. The method of claim 9,
Further comprising the step of, when the server computer judges that the heat exchanger is contaminated by a pollution tolerance or more, providing a text message or warning call informing the user terminal of an abnormality.
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