KR101872578B1 - 대소 용량 조합 부스터 펌프 시스템의 펌프별 대기전력 저감 방법 - Google Patents

대소 용량 조합 부스터 펌프 시스템의 펌프별 대기전력 저감 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유체 가압용 부스터 펌프 시스템의 펌프별 대기전력을 저감하는 방법에 관한 것으로, 특히 대소 용량으로 조합된 부스터 펌프 시스템에서 가동이 되는 펌프와 그렇지 않은 펌프를 실시간으로 파악하여, 가동이 되지 않는 펌프를 구동하는 인버터의 전원을 차단 제어함으로써, 시스템 전체의 전력을 저감하기 위한 부스터 펌프 시스템을 구성하는 펌프별 대기전력 저감 방법에 관한 것이다.
본 발명에서는 부스터 펌프 시스템의 대기전력 저감 비율을 높이기 위해서, 유량 변화의 패턴을 바탕으로 하여 안전율을 고려한 유량값을 파악할 수 있어야 하고, 이에 대응하여 가동하는 펌프와 대기전력을 차단하는 펌프를 결정할 수 있어야 한다. 또한, 대기전력이 차단된 펌프에 전원을 공급할 때에도, 안전율을 고려하여 산정된 유량값과 압력센서의 측정값을 바탕으로 사전에 전원을 연결함으로써 부스터 펌프 시스템 전체가 설정된 압력에 대하여 무작위로 변하는 유량에 즉각적으로 대응할 수 있어야 한다.
본 발명에서는 다수 개의 대용량 펌프와 소용량 펌프, 각 펌프의 회전수를 제어하는 각 펌프에 연결된 대용량 인버터와 소용량 인버터, 각 인버터에 전원의 연결 및 차단을 제어하는 차단스위치들을 포함하는 전원제어부, 시스템 전체를 제어하는 제어반으로 구성된다. 또한, 부스터 펌프 시스템이 사용되는 사용처의 하루 사용 유량 패턴을 바탕으로 부스터 펌프 시스템이 공급할 수 있는 최대유량에 대해서 펌프의 구성에 따른 유량구간을 설정하며, 각 유량구간에서 펌프별 가동 여부와 가동 회전수를 결정한다. 사용 유량 패턴은 여유율을 적용하여 각 펌프의 가동 및 정지시 압력이 설정된 값 이하로 떨어지는 것을 방지하고, 각각의 펌프가 여유율이 적용된 유량 패턴에 따라 가동되는지를 파악한다. 특정 시점에서 가동이 필요없는 펌프와 인버터에 공급되는 전원을 차단스위치를 통해 차단함으로써 대기전력을 차단한다. 각각의 펌프는 여유율이 적용된 하루 유량 패턴을 바탕으로 대기전력을 차단하되, 압력센서에 의해서 측정되는 토출부의 압력을 실시간 측정하여 압력이 저하되면 대기전력을 차단한 펌프를 추가로 가동한다. 즉, 부스터 펌프 시스템을 구성하는 각각의 펌프의 대기전력을 차단하기 위해서 각각의 인버터에 공급하는 전원에 차단스위치를 연결하고, 여유율이 적용된 하루 유량 패턴을 바탕으로 가동이 필요없는 펌프와 인버터의 전원을 원천적으로 차단하며, 토출부의 압력이 설정된 압력 이하가 되면 유량 패턴과는 상관없이 차단한 전원을 다시 공급하여 펌프를 가동시킴으로써 설정된 압력과 유량에 대응하도록 함으로써 부스터 펌프 시스템을 구성하는 각 펌프의 대기전력을 저감하는 것이다.
본 발명에 의하면, 일정한 압력과 가변적인 유량을 공급하기 위해서 사용하는 부스터 펌프 시스템의 각각의 펌프와 인버터에 공급하는 전원을 차단 제어함으로써, 각 펌프의 비가동율이 50% 이상인 부스터 펌프 시스템의 대기전력을 저감할 수 있다는 효과가 있다. 또한, 사용처의 하루 사용 유량 패턴과 토출 압력값을 바탕으로 각 펌프의 인버터의 전원을 차단 제어함으로써, 일반적인 토출 압력값만을 가지고 전원을 차단 제어하는 방법에 비해서 더 많은 대기전력을 저감할 수 있다는 효과가 있다.

Description

대소 용량 조합 부스터 펌프 시스템의 펌프별 대기전력 저감 방법{Standby power reducing method of indivisual pump in booster pump system which combined with large and small capacity}
본 발명은 유체 가압용 부스터 펌프 시스템의 펌프별 대기전력을 저감하는 방법에 관한 것으로, 특히 대소 용량으로 조합된 부스터 펌프 시스템에서 가동이 되는 펌프와 그렇지 않은 펌프를 실시간으로 파악하여, 가동이 되지 않는 펌프를 구동하는 인버터의 전원을 차단 제어함으로써, 시스템 전체의 전력을 저감하기 위한 부스터 펌프 시스템을 구성하는 펌프별 대기전력 저감 방법에 관한 것이다.
유체 가압용 부스터 펌프 시스템은, 일정한 압력하에 유량의 변화가 자주 발생하는 곳에 사용된다. 변동 유량에 실시간 대응하기 위해서 다수 개의 펌프를 배관에 병렬로 연결하며, 유량의 크기에 따라 가동하는 펌프의 수를 조절하여 유량에 대응한다. 통상적으로 아파트와 같은 곳에서 주로 급수용으로 사용되기 때문에, 부스터 펌프 시스템은 하루 24시간 가동되는 것이 보통이다.
부스터 펌프 시스템이 24시간 가동된다고 하여도, 병렬로 연결된 모든 펌프가 동시에 가동되는 시간은 그리 많지 않다. 이는 해당 건물에서 동시에 최대로 사용할 수 유량을 기준으로 부스터 펌프 시스템이 선정되는데, 실제 건물에서 최대 유량을 사용하는 시간은 극히 짧기 때문이다. 또한, 부스터 펌프 시스템을 선정할 때에 안전률을 적용하기 때문에, 부스터 펌프 시스템이 공급할 수 있는 최대 공급 유량은 해당 건물이 동시에 사용할 수 있는 최대 유량보다 크다. 이와 같은 사실은 부스터 펌프 시스템을 구성하는 펌프 중에서 한 대는 극히 사용시간이 짧다는 것을 의미한다.
또한, 최대 유량을 기준으로 부스터 펌프 시스템을 선정하고 설치하였지만, 실제 건물에서 사용하는 실시간 유량은 큰 폭으로 변하기 때문에 부스터 펌프 시스템을 구성하고 있는 전체 펌프의 가동률은 통상적으로 50% 이내인 것이 보통이다. 이와 같은 사실은 부스터 펌프 시스템을 구성하고 있는 각각의 펌프의 가동되지 않는 시간의 합이 50% 이상임을 의미한다.
부스터 펌프 시스템을 구성하는 각각의 펌프를 제어하는 방법으로는 대수제어나 속도제어 등 여러가지가 있는데, 최근에는 주로 속도제어를 많이 사용한다. 속도제어는 각각의 펌프의 회전수도 같이 제어하는 것으로서, 이를 위해 각각의 펌프에 인버터를 부착하여 회전수 제어를 한다. 인버터가 부착된 경우에 펌프가 가동되지 않아도 되는 상황에서, 대기전력은 펌프를 구동하는 전동기뿐만 아니라 인버터에도 공급된다. 즉, 가동되지 않는 펌프가 1대 있다는 것은 1대의 인버터와 1대의 전동기가 대기전력을 소비하고 있다는 것을 의미한다.
통상적인 부스터 펌프 시스템에서, 유량이 변하더라도 동일한 압력을 제공하기 위해서 압력센서를 이용하여 펌프의 가동 대수와 속도를 제어하였다. 유량의 변화는 무작위의 사용자에 의해서 결정되는 것이기 때문에, 부스터 펌프 시스템은 상시 공급 유량의 압력을 파악하여 실시간으로 이에 대응하도록 펌프를 구동해야 한다. 이를 위해서 각각의 펌프는 상시 대기하고 있어야 하며, 그렇기 때문에 각각의 펌프에서 소비되는 대기전력을 차단하기가 곤란하였다.
본 발명에서는 부스터 펌프 시스템을 구성하고 있는 다수 개의 펌프 중에서 가동되지 않고 있는 펌프에 연결된 인버터의 전원을 원천적으로 차단함으로써, 부스터 펌프 시스템의 대기전력을 저감하고자 한다. 부스터 펌프 시스템의 대기전력 저감 비율을 높이기 위해서, 유량 변화의 패턴을 바탕으로 하여 안전율을 고려한 유량값을 파악할 수 있어야 하고, 이에 대응하여 가동하는 펌프와 대기전력을 차단하는 펌프를 결정할 수 있어야 한다. 또한, 대기전력이 차단된 펌프에 전원을 공급할 때에도, 안전율을 고려하여 산정된 유량값과 압력센서의 측정값을 바탕으로 사전에 전원을 연결함으로써 부스터 펌프 시스템 전체가 설정된 압력에 대하여 무작위로 변하는 유량에 즉각적으로 대응할 수 있어야 한다.
상기의 과제를 해결하기 위해서 본 발명에서는 다수 개의 대용량 펌프와 소용량 펌프, 각 펌프의 회전수를 제어하는 각 펌프에 연결된 대용량 인버터와 소용량 인버터, 각 인버터에 전원의 연결 및 차단을 제어하는 차단스위치들을 포함하는 전원제어부, 시스템 전체를 제어하는 제어반으로 구성된다. 또한, 부스터 펌프 시스템이 사용되는 사용처의 하루 사용 유량 패턴을 바탕으로 부스터 펌프 시스템이 공급할 수 있는 최대유량에 대해서 펌프의 구성에 따른 유량구간을 설정하며, 각 유량구간에서 펌프별 가동 여부와 가동 회전수를 결정한다.
사용 유량 패턴은 여유율을 적용하여 각 펌프의 가동 및 정지시 압력이 설정된 값 이하로 떨어지는 것을 방지하고, 각각의 펌프가 여유율이 적용된 유량 패턴에 따라 가동되는지를 파악한다. 특정 시점에서 가동이 필요없는 펌프와 인버터에 공급되는 전원을 차단스위치를 통해 차단함으로써 대기전력을 차단한다. 각각의 펌프는 여유율이 적용된 하루 유량 패턴을 바탕으로 대기전력을 차단하되, 압력센서에 의해서 측정되는 토출부의 압력을 실시간 측정하여 압력이 저하되면 대기전력을 차단한 펌프를 추가로 가동한다.
즉, 부스터 펌프 시스템을 구성하는 각각의 펌프의 대기전력을 차단하기 위해서 각각의 인버터에 공급하는 전원에 차단스위치를 연결하고, 여유율이 적용된 하루 유량 패턴을 바탕으로 가동이 필요없는 펌프와 인버터의 전원을 원천적으로 차단하며, 토출부의 압력이 설정된 압력 이하가 되면 유량 패턴과는 상관없이 차단한 전원을 다시 공급하여 펌프를 가동시킴으로써 설정된 압력과 유량에 대응하도록 함으로써 부스터 펌프 시스템을 구성하는 각 펌프의 대기전력을 저감하는 것이다.
본 발명에 의하면, 일정한 압력과 가변적인 유량을 공급하기 위해서 사용하는 부스터 펌프 시스템의 각각의 펌프와 인버터에 공급하는 전원을 차단 제어함으로써, 각 펌프의 비가동율이 50% 이상인 부스터 펌프 시스템의 대기전력을 저감할 수 있다는 효과가 있다. 또한, 사용처의 하루 사용 유량 패턴과 토출 압력값을 바탕으로 각 펌프의 인버터의 전원을 차단 제어함으로써, 일반적인 토출 압력값만을 가지고 전원을 차단 제어하는 방법에 비해서 더 많은 대기전력을 저감할 수 있다는 효과가 있다.
도 1. 본 발명의 외형도.
도 2. 본 발명의 블록다이아그램.
도 3. 본 발명에서 유량구간별 각 펌프 사용 유량.
도 4. (a) 특정 사용처의 하루 사용 유량 패턴, (b) 그에 따른 본 발명에 포함된 각 펌프의 가동 여부.
도 5. 본 발명의 순서도.
이하 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하고자 한다. 도 1은 본 발명의 외형도를 나타낸 도면이다. 도시한 바와 같이, 본 발명은 압력이 일정한 상태에서 변동하는 유량에 대비하기 위한 부스터 펌프 시스템에 적용하는 것이므로 다수 개의 펌프(11, 12, 13, 14)가 포함된다. 이때, 다수 개의 펌프(11, 12, 13, 14)는 일실시 예로 도시한 바와 같이 두 개의 소용량 펌프 P1(11), P2(12)와 두 개의 대용량 펌프 P3(13), P4(14)로 구성되는데, 소용량 펌프(11, 12)와 대용량 펌프(13, 14)로 구성하는 이유는 변동 유량에 대응하여 적절하게 펌프(11, 12, 13, 14)를 조합하여 가동함으로써 소비전력을 줄이기 위해서이다.
상기 일실시 예로써, 두 개의 소용량 펌프 P1(11), P2(12)와 대용량 펌프 P3(13), P4(14)는 해더(60)에 병렬로 연결되며, 각각의 펌프 P1(11), P2(12), P3(13) 그리고 P4(14)의 회전수 제어를 위해서 각기 인버터 I1(21), I2(22), I3(23) 그리고 I4(24)가 연결된다. 상기 인버터(21, 22, 23, 24)는 제어반(41)에 연결되는데, 도시한 바에서, 제어반(41)은 제어판넬(40)의 내부에 장착된다. 또한, 도 1에 도시되지 않은 인버터(21, 22, 23, 24)들은 각 펌프(11, 12, 13, 14)의 외측에 장착될 수도 있고, 제어판넬(40)의 내부에 설치될 수도 있다. 어떠한 경우이건 각각의 인버터(21, 22, 23, 24)는 상응하는 각 펌프(11, 12, 13, 14)를 회전수 제어한다.
각각의 인버터(21, 22, 23, 24)는 각 펌프(11, 12, 13, 14)에 교류전원을 공급함과 동시에 회전수를 제어하며, 제어반(41)으로부터 각 펌프(11, 12, 13, 14)의 구동여부와 회전수를 제어받기도 한다. 도시한 바에서, 압력탱크(50)는 본 발명의 사상에 포함되지는 않으나, 통상의 구성에 포함되므로 도시에 표현하였다.
도 2는 본 발명의 블록다이아그램을 나타낸 것이다. 도시한 바에서 제어반(41)은 각 인버터(21, 22, 23, 24)에 전원의 공급과 각 펌프(11, 12, 13, 14)에 대한 제어 명령을 전달하는데, 본 발명의 대기전력 저감을 위해서 제어반(41)과 각 인버터(21, 22, 23, 24) 사이에는 전원제어부(30)가 연결된다. 상기 전원제어부(30)는 각 인버터(21, 22, 23, 24)에 공급되는 전원을 제어하는 역할을 하는데, 이를 위해서 각 인버터(21, 22, 23, 24)에 대응하는 차단스위치(31, 32, 33, 34)가 인버터(21, 22, 23, 24)별로 연결된다.
즉, 제어반(41)에서 전원이 전원제어부(30) 내의 차단스위치1(31)을 통해 소용량 인버터 I1(21)으로 공급되고, 소용량 인버터 I1(21)에 의해서 소용량 펌프 P1(11)이 회전수 제어되는 것이다. 제어반(41)에서 각 인버터(21, 22, 23, 24)를 제어하는 것은 별도의 컨넥터를 통해서 이루어지는데, 이는 도시한 바의 전원제어부(30) 내의 차단스위치(31, 32, 33, 34)를 통해서 이루어지는 것이 아니며, 통상의 방법이므로 도시에서 생략하였다. 즉, 도시한 바의 전원제어부(30) 내의 차단스위치(31, 32, 33, 34)들은 각 인버터(21, 22, 23, 24)에 공급되는 전원에 대해서만 단락의 여부를 결정하는 것이다.
제어반(41)은 부스터 펌프 시스템이 설정된 압력(혹은 양정)으로 유체를 공급하는지를 실시간 확인하기 위해서 토출 배관쪽의 압력을 측정해야 하는데, 이를 위해서 압력센서(42)가 토출 배관에 장착된다. 도시한 바에서 각종 밸브나 저수조 등에 대한 설명은 본 발명의 사상과 무관하므로 상세한 설명을 생략한다.
도 3은 본 발명에서 유량구간별 각 펌프 사용 유량을 나타낸 도면이다. 부스터 펌프 시스템은 설정된 압력을 유지하면서, 변동하는 유량을 공급하는 것이 주된 목적이다. 이를 위해서 각각의 펌프(11, 12, 13, 14)가 대수제어 혹은 회전수제어를 통해 변동하는 유량에 대응하여 가동된다. 본 발명은, 특별히 다수 개의 소용량 펌프와 다수 개의 대용량 펌프의 조합으로 구성된 부스터 펌프 시스템에 대한 것이며, 각 펌프를 요구되는 유량에 최적의 조합으로 가동시키기 위한 기준이 설정된다.
도 3은, 본 발명의 일실시 예로 최대 유량이 0.2 m3/min인 두 개의 소용량 펌프(11, 12)와 최대 유량이 0.4 m3/min인 두 개의 대용량 펌프(13, 14)로 구성된 부스터 펌프 시스템에서 설정된 압력하에 최대 유량이 1.200 m3/min인 경우에 유량 구간에 따른 각 펌프(11, 12, 13, 14)의 사용 유량을 표로 나타낸 것이다. 유량 구간은 최대 유량을 기준으로 총 6개의 구간으로 나눌 수 있으며, 각 구간별 소용량 펌프(11, 12)와 대용량 펌프(13, 14)의 가동 여부, 사용유량, 펌프별 조합을 나타낸 것이다.
소용량 펌프(11, 12)의 최대 유량은 0.2 m3/min이지만, 효율이 높은 지점은 0.175 m3/min 지점이기 때문에 소용량 펌프(11, 12)의 사용유량을 주로 0.175 m3/min에서 사용되도록 세팅을 하였다. 마찬가지로 대용량 펌프(13, 14)의 최대 유량은 0.4 m3/min이지만, 효율이 높은 지점은 0.310 m3/min 지점이므로 대용량 펌프(13, 14)의 사용유량을 주로 0.310 m3/min에서 가동되도록 세팅을 하였다. 도시한 바의 표는 본 발명의 일실시 예에 따른 유량 구간별 최적의 각 펌프(11, 12, 13, 14)별 사용 유량과 조합을 나타낸 것이다. 이를 바탕으로 변동하는 유량에 대해서 각 펌프(11, 12, 13, 14)의 구동 및 회전수를 제어하게 된다.
도 4의 (a)는 특정 사용처의 하루 사용 유량 패턴을 나타낸 것이고, (b)는 그에 따른 본 발명에 포함된 각 펌프(11, 12, 13, 14)의 가동 여부를 나타낸 것이다. 도시한 도 4의 (a)는 본 발명의 부스터 펌프 시스템이 주로 사용되는 아파트의 하루 24시간동안의 사용 유량의 변화를 나타낸 것이다. (b)는 그에 따른 본 발명에 포함된 각각의 펌프(11, 12, 13, 14)의 가동 여부를 나타낸 것이다. (b)에 도시한 바와 같이, 부스터 펌프 시스템을 구성하는 각각의 펌프(11, 12, 13, 14)는 가동이 되는 시간보다 정지되어있는 시간이 더 많다. 각 펌프(11, 12, 13, 14)가 정지되어 있는 경우에도 각각의 펌프(11, 12, 13, 14)에 연결된 인버터(21, 22, 23, 24)가 작동 대기를 하고 있어야 하기 때문에 상당한 양의 대기전력을 소비한다.
부스터 펌프 시스템은 변동하는 유량에 대응하도록 만들어진 것이기 때문에, 이러한 대기전력의 소비는 필수적으로 따라온다는 것이 그동안의 상식이었다. 특히, 인버터(21, 22, 23, 24)는 펌프(11, 12, 13, 14)에 포함된 전동기가 소비하는 대기전력보다 훨씬 많은 양의 대기전력을 소비하는 바, 이를 원천적으로 차단함으로써 대기전력을 저감하는 것이 절실하다. 본 발명에서는, 펌프(11, 12, 13, 14)가 가동될 필요가 없을 때에 펌프(11, 12, 13, 14)에 연결된 인버터(21, 22, 23, 24)에 공급하는 전원을 원천적으로 차단함으로써 부스터 펌프 시스템 전체의 대기전력을 저감하는 것을 목적으로 한다.
도 5는 본 발명의 순서도를 나타낸 도면이다. 앞서 도 1 내지 도 4와 도 5를 바탕으로 본 발명이 어떻게 대기전력을 저감하는지 상세히 설명하고자 한다. 도시한 바에서, 본 발명은 부스터 펌프 시스템의 전원을 공급함과 동시에 설치된 곳에서 필요한 압력을 제어반에 입력하는 "부스터 펌프 운전 단계(S71)"로 시작한다. 그런다음, 제어반(41)에서 데이터베이스에 있는 설치된 곳의 특성에 맞는 유량의 24시간 운전패턴을 파악하는 "운전패턴 파악 단계(S72)"로 넘어가는데, 이 단계에서 운전패턴은 도 4의 (a)를 의미하며, 이는 아날로그 신호가 아닌 디지털 신호로 데이터베이스에 저장된 것이다.
상기 단계를 거치면, 유량에 따른 각 펌프(P1, P2, P3, P4)의 최적의 전력으로 구동되는 회전수의 조합을 저장하는 "펌프별 운전값 항목 저장 단계(S73)"를 수행한다. 그런다음, 24시간 운전패턴의 각 운전구간에 대해서 패턴을 세분화하고, 유량이 부족하지 않도록 여유율을 적용하며, 여유율이 적용된 유량값을 실제 펌프(11, 12, 13, 14) 운전의 운전값 기준으로 적용하는 "운전구간에 대한 패턴세분화 및 여유율 적용 단계(S74)"를 수행한다.
상기 단계를 거친 다음, 각각의 펌프(P1, P2, P3, P4)가 여유율이 적용된 패턴데이터를 인식하여 운전하는지 시뮬에이션을 통해 판단하여, 패턴데이터를 인식하여 운전하지 않는 경우에는 앞의 "펌프별 운전값 항목 저장 단계(S73)"로 돌아가고, 패턴데이터를 인식하여 운전하는 경우에는 다음 단계로 넘어가는 "각 펌프가 패턴데이터 인식하여 운전하는가를 판단하는 단계(S75)"를 수행한다. 그런 다음, 여유율이 적용된 패턴데이터를 바탕으로 각각의 펌프(11, 12, 13, 14)를 구동하도록 대기하는 "시스템 적용 운전 단계(S76)"로 진입한다.
상기의 단계를 모두 거치면, 현재의 시각에 해당하는 운전구간에서, 여유율이 적용된 유량 패턴데이터를 바탕으로 소용량 펌프 P1(11)의 운전이 필요한지를 판단하여, 필요한 경우 "P1 전원공급 및 운전 단계(S82)"로 진입하고, 필요하지 않은 경우 "P1 전원차단 단계(S83)"로 진입하는 "P1 운전이 필요한지를 판단하는 단계(S81)"을 수행한다. 여기에서, "P1 전원공급 및 운전 단계(S82)"에서는, 소용량 펌프 P1(11)에 연결된 소용량 인버터(21)에 전원을 연결하는 차단스위치(31)를 연결하고, 소용량 인버터(21)를 이용하여 소용량 펌프 P1(11)을 입력된 최적의 회전수로 운전하고 "P2 운전이 필요한가를 판단하는 단계(S84)"로 진입한다. 또한, "P1 전원차단 단계(S83)"에서는, 소용량 펌프 P1(11)에 연결된 소용량 인버터(21)에 전원을 연결하는 차단스위치(31)를 차단하고 "P2 운전이 필요한가를 판단하는 단계(S84) 단계"로 진입한다.
그런 다음, 현재의 시각에 해당하는 운전구간에서, 여유율이 적용된 유량 패턴데이터를 바탕으로 소용량 펌프 P2(12)의 운전이 필요한지를 판단하여, 필요한 경우 "P2 전원공급 및 운전 단계(S85)"로 진입하고, 필요하지 않은 경우 "P2 전원차단 단계(S86)"로 진입하는 "P2 운전이 필요한지를 판단하는 단계(S84)"을 수행한다. 여기에서, "P2 전원공급 및 운전 단계(S85)"에서는, 소용량 펌프 P2(12)에 연결된 소용량 인버터(22)에 전원을 연결하는 차단스위치(32)를 연결하고, 소용량 인버터(22)를 이용하여 소용량 펌프 P2(12)를 입력된 최적의 회전수로 운전하고 "P3 운전이 필요한가를 판단하는 단계(S91)"로 진입한다. 또한, "P2 전원차단 단계(S86)"에서는, 소용량 펌프 P2(12)에 연결된 소용량 인버터(22)에 전원을 연결하는 차단스위치(32)를 차단하고 "P3 운전이 필요한가를 판단하는 단계(S91) 단계"로 진입한다.
그런 다음, 현재의 시각에 해당하는 운전구간에서, 여유율이 적용된 유량 패턴데이터를 바탕으로 대용량 펌프 P3(13)의 운전이 필요한지를 판단하여, 필요한 경우 "P3 전원공급 및 운전 단계(S92)"로 진입하고, 필요하지 않은 경우 "P3 전원차단 단계(S93)"로 진입하는 "P3 운전이 필요한지를 판단하는 단계(S91)"을 수행한다. 여기에서, "P3 전원공급 및 운전 단계(S92)"에서는, 대용량 펌프 P3(13)에 연결된 대용량 인버터(23)에 전원을 연결하는 차단스위치(33)를 연결하고, 대용량 인버터(23)를 이용하여 대용량 펌프 P3(13)를 입력된 최적의 회전수로 운전하고 "P4 운전이 필요한가를 판단하는 단계(S94)"로 진입한다. 또한, "P3 전원차단 단계(S93)"에서는, 대용량 펌프 P3(13)에 연결된 대용량 인버터(23)에 전원을 연결하는 차단스위치(33)를 차단하고 "P4 운전이 필요한가를 판단하는 단계(S94) 단계"로 진입한다.
그런 다음, 현재의 시각에 해당하는 운전구간에서, 여유율이 적용된 유량 패턴데이터를 바탕으로 대용량 펌프 P4(14)의 운전이 필요한지를 판단하여, 필요한 경우 "P4 전원공급 및 운전 단계(S95)"로 진입하고, 필요하지 않은 경우 "P4 전원차단 단계(S96)"로 진입하는 "P4 운전이 필요한지를 판단하는 단계(S94)"을 수행한다. 여기에서, "P4 전원공급 및 운전 단계(S95)"에서는, 대용량 펌프 P4(14)에 연결된 대용량 인버터(24)에 전원을 연결하는 차단스위치(34)를 연결하고, 대용량 인버터(24)를 이용하여 대용량 펌프 P4(14)를 입력된 최적의 회전수로 운전하고 "시스템 운전이 필요한가를 판단하는 단계(S97)"로 진입한다. 또한, "P4 전원차단 단계(S96)"에서는, 대용량 펌프 P4(14)에 연결된 대용량 인버터(24)에 전원을 연결하는 차단스위치(34)를 차단하고 "시스템 운전이 필요한가를 판단하는 단계(S97)"로 진입한다.
상기의 단계를 모두 거치면, 압력센서(42)의 압력을 측정하여 변동이 있는지를 판단하고 변동이 있는 경우에 대기전력을 차단한 펌프를 추가로 가동한 후 "운전패턴 파악 단계(S72)"로 돌아가고, 압력을 측정하여 변동이 없는 경우에는 지정된 시간동안 시스템을 유지하고 "운전패턴 파악 단계(S72)"로 돌아가는 "시스템 운전 필요한가를 판단하는 단계(S97)"를 수행한다. 본 단계(S97)에서 압력의 변동이 없는 경우에는 현재 시각에서 각 펌프(11, 12, 13, 14)의 가동여부와 대기전력 차단여부를 판단하는 것이 종료되었기 때문에 종료로 진행해도 무방하다. 다만, 여기에서의 종료란 본 제어의 한 번의 수행을 의미하는 것이며, 본 제어는 주어진 시간마다 지속적으로 반복된다.
11...소용량 펌프 P1 12...소용량 펌프 P2
13...대용량 펌프 P3 14...대용량 펌프 P4
21...소용량 인버터 I1 22...소용량 인버터 I2
23...대용량 인버터 I3 24...대용량 인버터 I4
30...전원제어부 31...차단스위치
32...차단스위치 33...차단스위치
34...차단스위치 40...제어판넬
41...제어반 42...압력센서
50...압력탱크 60...해더

Claims (2)

  1. 다수 개의 소용량 펌프와 다수 개의 대용량 펌프가 병렬로 연결되어 일정압력을 유지하면서 변동하는 유량을 공급하며, 펌프마다 인버터가 연결되어 각각의 펌프를 회전수 제어하고, 각 인버터에는 각기 차단스위치가 부착되며, 각 인버터는 제어반에 의해서 제어되며, 토출배관에는 압력센서가 장착된 부스터 펌프 시스템에 있어서,
    부스터 펌프 시스템의 전원을 공급함과 동시에 설치된 곳에서 필요한 압력을 제어반에 입력하는 "부스터 펌프 운전 단계(S71)";
    제어반(41)에서 데이터베이스에 있는 설치된 곳의 특성에 맞는 유량의 운전패턴을 파악하는 "운전패턴 파악 단계(S72)";
    유량에 따른 각 펌프(P1, P2, P3, P4)의 최적의 전력으로 구동되는 회전수의 조합을 저장하는 "펌프별 운전값 항목 저장 단계(S73)";
    운전패턴의 각 운전구간에 대해서 패턴을 세분화하고, 유량이 부족하지 않도록 여유율을 적용하며, 여유율이 적용된 유량값을 실제 펌프(11, 12, 13, 14) 운전의 운전값 기준으로 적용하는 "운전구간에 대한 패턴세분화 및 여유율 적용 단계(S74)";
    각각의 펌프(P1, P2, P3, P4)가 여유율이 적용된 패턴데이터를 인식하여 운전하는지 시뮬에이션을 통해 판단하여, 패턴데이터를 인식하여 운전하지 않는 경우에는 앞의 "펌프별 운전값 항목 저장 단계(S73)"로 돌아가고, 패턴데이터를 인식하여 운전하는 경우에는 다음 단계로 넘어가는 "각 펌프가 패턴데이터 인식하여 운전하는가를 판단하는 단계(S75)";
    여유율이 적용된 패턴데이터를 바탕으로 각각의 펌프(11, 12, 13, 14)를 구동하도록 대기하는 "시스템 적용 운전 단계(S76)";
    현재의 시각에 해당하는 운전구간에서, 여유율이 적용된 유량 패턴데이터를 바탕으로 소용량 펌프 P1(11)의 운전이 필요한지를 판단하여, 필요한 경우 "P1 전원공급 및 운전 단계(S82)"로 진입하고, 필요하지 않은 경우 "P1 전원차단 단계(S83)"로 진입하는 "P1 운전이 필요한지를 판단하는 단계(S81)";
    소용량 펌프 P1(11)에 연결된 소용량 인버터(21)에 전원을 연결하는 차단스위치(31)를 연결하고, 소용량 인버터(21)를 이용하여 소용량 펌프 P1(11)을 운전하는 "P1 전원공급 및 운전 단계(S82)";
    소용량 펌프 P1(11)에 연결된 소용량 인버터(21)에 전원을 연결하는 차단스위치(31)를 차단하는 "P1 전원차단 단계(S83)";
    현재의 시각에 해당하는 운전구간에서, 여유율이 적용된 유량 패턴데이터를 바탕으로 소용량 펌프 P2(12)의 운전이 필요한지를 판단하여, 필요한 경우 "P2 전원공급 및 운전 단계(S85)"로 진입하고, 필요하지 않은 경우 "P2 전원차단 단계(S86)"로 진입하는 "P2 운전이 필요한지를 판단하는 단계(S84)";
    소용량 펌프 P2(12)에 연결된 소용량 인버터(22)에 전원을 연결하는 차단스위치(32)를 연결하고, 소용량 인버터(22)를 이용하여 소용량 펌프 P2(12)를 운전하는 "P2 전원공급 및 운전 단계(S85)";
    소용량 펌프 P2(12)에 연결된 소용량 인버터(22)에 전원을 연결하는 차단스위치(32)를 차단하는 "P2 전원차단 단계(S86)";
    현재의 시각에 해당하는 운전구간에서, 여유율이 적용된 유량 패턴데이터를 바탕으로 대용량 펌프 P3(13)의 운전이 필요한지를 판단하여, 필요한 경우 "P3 전원공급 및 운전 단계(S92)"로 진입하고, 필요하지 않은 경우 "P3 전원차단 단계(S93)"로 진입하는 "P3 운전이 필요한지를 판단하는 단계(S91)";
    대용량 펌프 P3(13)에 연결된 대용량 인버터(23)에 전원을 연결하는 차단스위치(33)를 연결하고, 대용량 인버터(23)를 이용하여 대용량 펌프 P3(13)를 운전하는 "P3 전원공급 및 운전 단계(S92)";
    대용량 펌프 P3(13)에 연결된 대용량 인버터(23)에 전원을 연결하는 차단스위치(33)를 차단하는 "P3 전원차단 단계(S93)";
    현재의 시각에 해당하는 운전구간에서, 여유율이 적용된 유량 패턴데이터를 바탕으로 대용량 펌프 P4(14)의 운전이 필요한지를 판단하여, 필요한 경우 "P4 전원공급 및 운전 단계(S95)"로 진입하고, 필요하지 않은 경우 "P4 전원차단 단계(S96)"로 진입하는 "P4 운전이 필요한지를 판단하는 단계(S94)";
    대용량 펌프 P4(14)에 연결된 대용량 인버터(24)에 전원을 연결하는 차단스위치(34)를 연결하고, 대용량 인버터(24)를 이용하여 대용량 펌프 P4(14)를 운전하는 "P4 전원공급 및 운전 단계(S95)";
    대용량 펌프 P4(14)에 연결된 대용량 인버터(24)에 전원을 연결하는 차단스위치(34)를 차단하는 "P4 전원차단 단계(S96)"; 및
    압력센서(42)의 압력을 측정하여 변동이 있는지를 판단하고 변동이 있는 경우에 대기전력을 차단한 펌프를 추가로 가동한 후 "운전패턴 파악 단계(S72)"로 돌아가고, 압력을 측정하여 변동이 없는 경우에는 지정된 시간동안 시스템을 유지하고 "운전패턴 파악 단계(S72)"로 돌아가는 "시스템 운전 필요한가를 판단하는 단계(S97)";
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 대소 용량 조합 부스터 펌프 시스템의 펌프별 대기전력 저감 방법.
  2. 다수 개의 소용량 펌프와 다수 개의 대용량 펌프가 병렬로 연결되어 일정압력을 유지하면서 변동하는 유량을 공급하며, 펌프마다 인버터가 연결되어 각각의 펌프를 회전수 제어하고, 각 인버터에는 각기 차단스위치가 부착되며, 각 인버터는 제어반에 의해서 제어되며, 토출배관에는 압력센서가 장착된 부스터 펌프 시스템에 있어서,
    부스터 펌프 시스템의 전원을 공급함과 동시에 설치된 곳에서 필요한 압력을 제어반에 입력하는 "부스터 펌프 운전 단계(S71)";
    제어반(41)에서 데이터베이스에 있는 설치된 곳의 특성에 맞는 유량의 24시간 운전패턴을 파악하는 "운전패턴 파악 단계(S72)";
    유량에 따른 각 펌프(P1, P2, P3, P4)의 최적의 전력으로 구동되는 회전수의 조합을 저장하는 "펌프별 운전값 항목 저장 단계(S73)";
    24시간 운전패턴의 각 운전구간에 대해서 패턴을 세분화하고, 유량이 부족하지 않도록 여유율을 적용하며, 여유율이 적용된 유량값을 실제 펌프(11, 12, 13, 14) 운전의 운전값 기준으로 적용하는 "운전구간에 대한 패턴세분화 및 여유율 적용 단계(S74)";
    각각의 펌프(P1, P2, P3, P4)가 여유율이 적용된 패턴데이터를 인식하여 운전하는지 시뮬에이션을 통해 판단하여, 패턴데이터를 인식하여 운전하지 않는 경우에는 앞의 "펌프별 운전값 항목 저장 단계(S73)"로 돌아가고, 패턴데이터를 인식하여 운전하는 경우에는 다음 단계로 넘어가는 "각 펌프가 패턴데이터 인식하여 운전하는가를 판단하는 단계(S75)";
    여유율이 적용된 패턴데이터를 바탕으로 각각의 펌프(11, 12, 13, 14)를 구동하도록 대기하는 "시스템 적용 운전 단계(S76)";
    현재의 시각에 해당하는 운전구간에서, 여유율이 적용된 유량 패턴데이터를 바탕으로 소용량 펌프 P1(11)의 운전이 필요한지를 판단하여, 필요한 경우 "P1 전원공급 및 운전 단계(S82)"로 진입하고, 필요하지 않은 경우 "P1 전원차단 단계(S83)"로 진입하는 "P1 운전이 필요한지를 판단하는 단계(S81)";
    소용량 펌프 P1(11)에 연결된 소용량 인버터(21)에 전원을 연결하는 차단스위치(31)를 연결하고, 소용량 인버터(21)를 이용하여 소용량 펌프 P1(11)을 입력된 최적의 회전수로 운전하는 "P1 전원공급 및 운전 단계(S82)";
    소용량 펌프 P1(11)에 연결된 소용량 인버터(21)에 전원을 연결하는 차단스위치(31)를 차단하는 "P1 전원차단 단계(S83)";
    현재의 시각에 해당하는 운전구간에서, 여유율이 적용된 유량 패턴데이터를 바탕으로 소용량 펌프 P2(12)의 운전이 필요한지를 판단하여, 필요한 경우 "P2 전원공급 및 운전 단계(S85)"로 진입하고, 필요하지 않은 경우 "P2 전원차단 단계(S86)"로 진입하는 "P2 운전이 필요한지를 판단하는 단계(S84)";
    소용량 펌프 P2(12)에 연결된 소용량 인버터(22)에 전원을 연결하는 차단스위치(32)를 연결하고, 소용량 인버터(22)를 이용하여 소용량 펌프 P2(12)를 입력된 최적의 회전수로 운전하는 "P2 전원공급 및 운전 단계(S85)";
    소용량 펌프 P2(12)에 연결된 소용량 인버터(22)에 전원을 연결하는 차단스위치(32)를 차단하는 "P2 전원차단 단계(S86)";
    현재의 시각에 해당하는 운전구간에서, 여유율이 적용된 유량 패턴데이터를 바탕으로 대용량 펌프 P3(13)의 운전이 필요한지를 판단하여, 필요한 경우 "P3 전원공급 및 운전 단계(S92)"로 진입하고, 필요하지 않은 경우 "P3 전원차단 단계(S93)"로 진입하는 "P3 운전이 필요한지를 판단하는 단계(S91)";
    대용량 펌프 P3(13)에 연결된 대용량 인버터(23)에 전원을 연결하는 차단스위치(33)를 연결하고, 대용량 인버터(23)를 이용하여 대용량 펌프 P3(13)를 입력된 최적의 회전수로 운전하는 "P3 전원공급 및 운전 단계(S92)";
    대용량 펌프 P3(13)에 연결된 대용량 인버터(23)에 전원을 연결하는 차단스위치(33)를 차단하는 "P3 전원차단 단계(S93)";
    현재의 시각에 해당하는 운전구간에서, 여유율이 적용된 유량 패턴데이터를 바탕으로 대용량 펌프 P4(14)의 운전이 필요한지를 판단하여, 필요한 경우 "P4 전원공급 및 운전 단계(S95)"로 진입하고, 필요하지 않은 경우 "P4 전원차단 단계(S96)"로 진입하는 "P4 운전이 필요한지를 판단하는 단계(S94)";
    대용량 펌프 P4(14)에 연결된 대용량 인버터(24)에 전원을 연결하는 차단스위치(34)를 연결하고, 대용량 인버터(24)를 이용하여 대용량 펌프 P4(14)를 입력된 최적의 회전수로 운전하는 "P4 전원공급 및 운전 단계(S95)";
    대용량 펌프 P4(14)에 연결된 대용량 인버터(24)에 전원을 연결하는 차단스위치(34)를 차단하는 "P4 전원차단 단계(S96)"; 및
    압력센서(42)의 압력을 측정하여 변동이 있는지를 판단하고 변동이 있는 경우에 대기전력을 차단한 펌프를 추가로 가동한 후 "운전패턴 파악 단계(S72)"로 돌아가고, 압력을 측정하여 변동이 없는 경우에는 지정된 시간동안 시스템을 유지하고 "운전패턴 파악 단계(S72)"로 돌아가는 "시스템 운전 필요한가를 판단하는 단계(S97)";
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 대소 용량 조합 부스터 펌프 시스템의 펌프별 대기전력 저감 방법.
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