KR101936828B1 - 펌프 부품의 성능저하를 감지하는 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 펌프에 전달되는 실효전류값과 펌프의 실효온도를 실시간으로 측정하여 미리 설정값 이하인 경우 임펠러의 마모 또는 입력전류의 상변환, 체절운전의 발생 중 어느 하나의 상황이 발생한 것으로 판단하여 펌프의 작동을 중지시키는 펌프 부품의 성능저하를 감지하는 제어방법에 관한 것이다.
종래 수배관의 내측 또는 수중에 설치되는 펌프는 유지보수의 관리가 매우 어렵게 되므로, 이를 펌프의 고장을 사전에 방지하는 기술이 현장 실무에서는 절실히 요구되었으나 이에 대한 대비책이 전혀 마련되지 않았다.
이를 개선하기 위해 본 발명은 과전류를 차단하는 계전기가 설치된 펌프의 제어방법에 있어서, 펌프의 부품인 모터의 권선 또는 베어링의 일측에는 온도센서가 설치되고, 펌프의 전류공급단자에는 전류측정기가 전기적으로 연결되어, 측정된 실효온도 및 실효전류값이 제어반으로 전달되고, 상기 제어반에서는 측정된 실효온도 및 전류를 신호변환부에서 데이터로 변환하여, 연산부를 통해 미리 저장부가 저장되어 있는 최대온도값(Tmax)및 최소전류값(Imin)으로 이루어지는 설정값과 비교한 후, 펌프의 측정된 실효온도가 일정범위 이내인 경우에는 최소전류값(Imin)과 펌프에서 측정된 실효전류값을 비교하여 정지신호 발생여부를 결정하고, 펌프의 측정된 실효온도가 최대온도값(Tmax) 이상인 경우 실효전류값과 상관없이 즉각 정지신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 펌프 부품의 성능저하를 감지하는 제어방법을 제안한다.
본 발명에 의한 펌프 부품의 성능저하를 감지하는 제어방법은 펌프에 전달되는 실효전류값과 펌프 각 부품의 실효온도를 실시간으로 측정하여, 실효온도가 미리 설정된 최대온도값(Tmax) 이상인 경우 또는 전류가 미리 설정된 최소전류값(Imin) 이하인 경우 펌프 부품의 성능저하를 감지하여 펌프의 작동을 중지시킴으로써 펌프 부품의 유지보수 편의성이 향상되는 효과가 있다.

Description

펌프 부품의 성능저하를 감지하는 제어방법{The control method sensing degradation of pump component}
본 발명은 배관에 사용되는 펌프의 제어방법에 관한 것으로서, 특히 펌프에 전달되는 실효전류값과 펌프의 실효온도를 실시간으로 측정하여 미리 설정값 이하인 경우 임펠러의 마모 또는 입력전류의 상변환, 체절운전의 발생 중 어느 하나의 상황이 발생한 것으로 판단하여 펌프의 작동을 중지시키는 펌프 부품의 성능저하를 감지하는 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 수배관 시스템에서는 유체를 이송하기 위해 펌프를 사용하게 되며, 정류량 시스템과 변유량 시스템으로 구분된다.
상기 정류량 시스템에서는 펌프를 통해 전체 유량이 부하의 변동에 관계없이 항상 일정하게 공급되며, 변유량 시스템에서는 부하변동에 따라 펌프에서 공급하는 유량이 수시로 변화되는 시스템이다. 특히, 변유량 시스템에는 변속 펌프를 이용하여 회전수를 제어하거나 여러대의 펌프를 사용하여 대수제어 운전을 하고 있다.
종래의 변유량 제어 시스템인 "부스터 펌프 시스템의 변유량 제어장치 및 제어방법"(특허등록 제10-1131394호)의 변유량 제어장치는 병렬 설치된 리드(Lead) 펌프와 래그 (Lag) 펌프를 이용하여 토출배관의 유체 압력에 따라 Lead 펌프에 공급되는 전기 주파수를 조절하여 토출배관의 유체 압력을 조절하였다.
그런데 종래의 변유량 제어 시스템은 펌프 운전 특성상 필요 부하량의 40~100%의 변화에 대해서는 인버터를 사용하여 변유량 제어를 하여도 비교적 높은 효율을 내지만, 40% 이하로 부하가 줄어들었을 때의 운전조건에서는 급격하게 펌프의 성능이 떨어져 펌프의 운전을 정지시키거나 잉여 유량을 전량 바이패스(By-pass) 시켜 에너지 손실이 큰 문제점이 있다.
한편, 종래의 펌프 관리 시스템에서는 과도한 기동 전류가 유입되는 것을 방지학 위한 계전기(relay , 繼電器)가 사용되는데, 상기 계전기는 미리 설정된 전압, 전류에 따라 스위치를 온 또는 오프하는 역활만을 수행하므로, 상황변동(예를 들어, 펌프 부품의 손상 고열 등)에 대처할 수 없는 문제점이 있었다.
특히, 펌프의 임펠러의 마모시, 지반 낙하 등의 전기관로 사고 발생으로 인해 입력전원으로 사용되는 삼상 전류(三相電流 , three phase current)의 상이 변환되는 펌프의 역회전시, 밸브가 닫혀져 압력은 높으나 물이 흐르지 않는 체절운전시에는 성능이 급격하게 저하되며, 모터 전류량이 정격전류보다 낮아지게 되는 현상이 발생한다.
특히 체절운전시에는 물없이 공회전하는 상황이 발생되어 낮은 전류에도 모터 권선(코일)의 실효온도가 상승하게되어 모터 부품의 파손 위험성이 높아지게 되는데, 수배관의 내측 또는 수중에 설치되는 펌프는 시각적으로 부품의 이상여부를 확인할 수 없으므로 유지보수의 관리가 매우 어렵고, 펌프의 고장을 사전에 방지하는 기술에 대한 대비책이 전혀 마련되지 않았다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 펌프에 공급되는 실효전류값과 펌프의 실효온도를 실시간으로 측정하여 미리 설정값 이하인 경우 임펠러의 마모 또는 입력전류의 상변환, 체절운전의 발생 중 어느 하나의 상황이 발생한 것으로 판단하여 펌프의 작동을 중지시키는 펌프 부품의 성능저하를 감지하는 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명에 의한 펌프 부품의 성능저하를 감지하는 제어방법은 과전류를 차단하는 계전기가 설치된 펌프의 제어방법에 있어서, 펌프의 부품인 모터의 권선 또는 베어링의 일측에는 온도센서가 설치되고, 펌프의 전류공급단자에는 전류측정기가 전기적으로 연결되어, 측정된 실효온도 및 실효전류값이 제어반으로 전달되고, 상기 제어반에서는 측정된 실효온도 및 전류를 신호변환부에서 데이터로 변환하여, 연산부를 통해 미리 저장부가 저장되어 있는 최대온도값(Tmax)및 최소전류값(Imin)으로 이루어지는 설정값과 비교한 후, 펌프의 측정된 실효온도가 일정범위 이내인 경우에는 최소전류값(Imin)과 펌프에서 공급된 실효전류값을 비교하여 정지신호 발생여부를 결정하고, 펌프의 측정된 실효온도가 최대온도값(Tmax) 이상인 경우 실효전류값과 상관없이 즉각 정지신호를 발생하는 것을 그 기술적 특징으로 한다.
본 발명에 의한 펌프 부품의 성능저하를 감지하는 제어방법은 펌프에 전달되는 실효전류값과 펌프 각 부품의 실효온도를 실시간으로 측정하여, 실효온도가 미리 설정된 최대온도값(Tmax) 이상인 경우 또는 전류가 미리 설정된 최소전류값(Imin) 이하인 경우 펌프 부품의 성능저하를 감지하여 펌프의 작동을 중지시킴으로써 펌프 부품의 유지보수 편의성이 향상되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 의한 펌프 부품의 성능저하를 감지하는 제어방법을 구현하기 위한 블럭 구성도,
도 2는 도 1의 제어반의 동작을 나타내는 블럭구성도,
도 3은 본 발명에 의한 펌프 부품의 성능저하를 감지하는 제어방법의 흐름도.
본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 통해 상세히 설명한다.
본 발명에 의한 펌프 부품의 성능저하를 감지하는 제어방법은 도 1에 도시된 바와 같이, 부하원(300)을 가동하기 위한 펌프(100)와, 상기 펌프(100)를 구성하는 모터 코일의 권선 및 베어링의 실효온도를 실시간으로 측정하여 제어반(200)으로 전달하는 온도센서(120)와, 상기 펌프(100)의 전류공급단자에는 펌프(100)로 유입되는 전류를 측정하여 제어반(200)으로 전달하는 전류측정기(130)를 포함하여 구성된다.
이때, 상기 제어반(200)에서는 도 2에 도시된 바와 같이 신호변환부(210)와 연산부(220)를 통해 실효전류값 및 실효온도를 연산하고, 상기 연산된 실효전류값 및 실효온도값이 미리 저장부(230)에 미리 저장되어 있는 최대온도값(Tmax)보다 크거나, 또는 최소전류값(Imin)보다 작은 경우 펌프(100)의 부품의 성능 저하를 감지하여 펌프(100)의 가동을 중지하는 정지신호를 발생하게 된다.
일반적인 펌프(100)에서는 과전류를 방지하는 기술구성은 있으나, 펌프 부품의 이상증세로 인해 공급전류가 낮은 경우 이를 인지하는 기술은 전혀 구현되어 있지 않았다.
이러한 종래기술의 문제점을 해소하기 위해 본 발명은 펌프(100)의 일측에는 부하원(300)에 유체를 공급하기 위해 작동중인 펌프(100)를 구성하는 모터 코일의 권선과 베어링의 실효온도를 실시간으로 측정하여 제어반으로 전달하는 온도센서(120)가 설치되고, 펌프(100)의 전류공급단자에는 펌프(100)로 유입되는 전류를 측정하여 제어반으로 전달하는 전류측정기(130)가 전기적으로 연결되며, 상기 제어반(200)에서는 상기 온도센서(120)와 전류측정기(130)로부터 전달된 실효전류값 및 실효온도값이 미리 저장부(230)에 미리 저장되어 있는 최대온도값(Tmax)보다 크거나, 또는 최소전류값(Imin)보다 작은 경우 펌프(100)의 부품의 성능 저하를 감지하여 펌프(100)의 가동을 중지하는 정지신호를 발생하게 된다.
특히, 본 발명의 일 실시예로 상기 제어반(200)에는 도 2에 도시된 바와 같이, 온도센서(120)와 전류측정기(130)에서 전달된 아날로그 상태의 전류 및 실효온도를 신호변환부(210)에서 데이터로 변환하여 디지털 상태의 실효온도값 및 실효전류값을 연산하고, 연산부(220)를 통해 미리 저장부(230)가 저장되어 있는 최대온도값(Tmax)과 최소전류값(Imin)과 비교한 후, 펌프의 온/오프 동작을 선택 제어하는 것이다.
한편, 본 발명의 다른 실시예로서, 상기 제어반(200)에서는 정지신호가 발생하는 경우 통신모듈(400)을 통해 미리 저장된 관리자의 스마트폰(500)으로, 현재 펌프의 실효온도 및 실효전류값과 정지신호발생시간이 포함된 상태정보를 문자로 송출하도록 구현할 수 있다.
이때, 통신모듈은 무선통신 또는 유선통신을 구분하지 않으며, 이에 대한 기술적 사항은 해당분야의 일반적 사항이므로 이하 구체적인 설명은 생략한다.
이하, 본 발명의 제어반(200)에 이루는 동작단계를 도 3의 흐름도에 의해 설명한다.
펌프(100)를 구동하는 모터가 작동(S10)하면, 온도센서(120)에서는 펌프(100)를 구성하는 모터 코일의 권선과 베어링의 현재 실효온도를 측정(S10)하고, 상기 측정된 실효온도는 신호변환부(210)에서 실효온도값으로 변환된다.
연산부(220)에서는 변환된 실효온도값을 최대온도값(Tmax)과 비교(S30)하여, 실효온도값이 최대온도값(Tmax) 이상일 경우 즉시 펌프(100)와 모터의 작동을 중지(S60)하고, 관리자의 스마트폰(500)에 상태정보를 전송(S70)한다.
또한, 실효온도값이 최대온도값(Tmax) 이하일 경우, 전류측정기(130)에서는 펌프(100)의 전류공급단자로 유입되는 전류를 측정(S40)하고, 상기 측정된 전류는 신호변환부(210)에서 실효전류값으로 변환된다.
연산부(220)에서는 변환된 실효전류값을 최소전류값(Imin)과 비교(S50)하여, 실효전류값이 최소전류값(Imin) 이하인 경우 즉시 펌프(100)와 모터의 작동(S60)을 중지하고, 관리자의 스마트폰(500)에 상태정보를 전송(S70)한다.
상기와 같은 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.
100 : 펌프 110 : 계전기
120 : 온도센서 130 : 전류측정기
200 : 제어반 300 : 부하원
400 : 통신모듈 500 : 스마트폰

Claims (4)

  1. 과전류를 차단하는 계전기가 설치된 펌프의 제어방법에 있어서,
    체절운전시 공회전에 의한 모터 부품의 파손을 방지하기 위해 펌프(100)의 부품인 모터의 권선 또는 베어링의 일측에 설치된 온도센서(120)에서 실효온도를 측정하고, 펌프(100)의 전류공급단자에 연결된 전류측정기(130)에서 펌프에 직접 공급되는 실효전류값을 측정하여 제어반(200)으로 전달하되,
    상기 제어반(200)에서는 최대온도값(Tmax)및 최소전류값(Imin)으로 이루어지는 저장부(230)의 설정값과, 상기 전류측정기(130)에서 전달된 실효전류값을 신호변환부(210)와 연산부(220)를 통해 변환하여 비교한 후,
    모터의 부하량과 전혀 상관없이, 펌프(100)의 부품인 모터의 권선 또는 베어링에서 측정된 실효온도가 일정범위 이내인 경우에는 최소전류값(Imin)과 펌프(100)에서 측정된 실효전류값을 비교하여 정지신호 발생여부를 결정하고, 펌프(100)의 부품인 모터의 권선 또는 베어링에서 측정된 실효온도가 최대온도값(Tmax) 이상인 경우 측정된 실효전류값과 상관없이 즉각 정지신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 펌프 부품의 성능저하를 감지하는 제어방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제어반(200)에서는 정지신호가 발생하는 경우 통신모듈(400)을 통해 미리 저장된 관리자의 스마트폰(500)으로, 현재 펌프의 실효온도 및 실효전류값과 정지신호발생시간이 포함된 상태정보를 문자로 송출하는 것을 특징으로 하는 펌프 부품의 성능저하를 감지하는 제어방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
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