KR101990927B1 - 열역학식 펌프 효율 진단 장비의 센서 교정 장치 - Google Patents

열역학식 펌프 효율 진단 장비의 센서 교정 장치 Download PDF

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Abstract

열역학식 펌프 효율 진단 장비의 센서 교정 장치가 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 열역학식 펌프 효율 진단 장비의 센서 교정 장치는 펌프의 흡입 배관 또는 배출 배관 중 적어도 어느 하나에 마련되는 연결되는 분배 배관; 분배 배관에 연결되어 펌프의 유체를 공급받기 위한 흡입밸브와 공급된 유체를 외부로 배출하기 위한 토출밸브를 갖는 교정부; 교정부의 상부에 온도 센서를 삽입 고정하기 위해 마련되는 센서고정부;를 포함한다.

Description

열역학식 펌프 효율 진단 장비의 센서 교정 장치{Temperature Sensor calibration device of thermodynamics type pump efficiency measuring system}
본 발명은 열역학식 펌프 효율 진단 장비의 센서 교정장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 펌프 배관에 진단 센서를 직접 삽입하지 않고도 진단 센서를 교정할 수 있는 열역학식 펌프 효율 진단 장치의 센서 교정 장치에 관한 것이다.
펌프는 산업 및 건설 현장 등에서 급수, 냉난방 등의 유체를 공급하기 위한 용도로 사용된다. 펌프의 수명은 약 10 ~ 20년 정도로 긴 편이지만 장기간 운전할 경우 펌프의 효율이 저하되어 전력 소비가 많아지고, 목적하는 유체의 적정 압력 및 유량을 유지하지 못해 전체 설비의 효율을 저하시킬 수 있을 뿐만 아니라 심할 경우 설비의 정지를 초래할 수 있다.
따라서 현장에서 실제로 운전되고 있는 펌프는 개개의 성능과 운전 현황을 주기적으로 진단 분석하여 펌프가 현장 조건에 적합한지 또는 펌프 최적화 및 효율을 개선하여 전력 에너지가 불필요하게 낭비되는 것을 방지할 필요가 있다.
펌프 효율을 측정하는 방법은 초음파 방식과 열역학 방식이 있다. 수력학적 방법인 초음파 방식은 유량계를 설치하기 위한 측정 위치가 소정 직경 이상의 직관이 확보되어야 하며 성능 특성이 변동되는 경우 측정 오차가 커지는 문제점이 있다.
이에 반해 열역학 방식은 온도와 압력만 감지하여 효율을 측정할 수 있을 뿐만 아니라 측정의 정확도가 높기 때문에 최근 산업 현장에서 많이 사용되고 있다. 하지만, 열역학식 펌프 효율 진단 장비는 효율을 측정하기 전에 센서 교정이 필요하며, 이 센서 교정은 펌프마다 달라 진단 전 현장에서 직접 교정해야 하기 때문에 많은 시간이 소요되었다. 또한 교정을 위해서는 펌프의 흡입구 배관과 토출구 배관에 진단 센서를 삽입 고정하기 위한 측정구가 필요한데, 측정 작업마다 배관에 맞는 측정구를 새로 만들 수 없기 때문에 진단 센서를 최적화하여 펌프에 설치하는데 많은 시간이 소요되었다.
한국 공개특허 제10-2012-0132776호(2012.12.10)
본 발명의 실시 예에 따르면 진단 센서를 펌프 배관에 직접 설치하지 않고도 정도교정할 수 있는 열역학식 펌프 효율 진단 장비의 센서 교정 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일측면에 따르면, 펌프의 흡입 배관 또는 배출 배관 중 적어도 어느 하나에 마련되는 연결되는 분배 배관; 분배 배관에 연결되어 펌프의 유체를 공급받기 위한 흡입밸브와 공급된 유체를 외부로 배출하기 위한 토출밸브를 갖는 교정부; 교정부의 상부에 온도 센서를 삽입 고정하기 위해 마련되는 센서고정부;를 포함하는 열역학식 펌프 효율 진단 장비의 센서 교정 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 흡입밸브는 상기 토출밸브보다 높은 위치에 마련되고, 상기 흡입밸브의 직경은 상기 토출밸브의 직경보다 크게 마련될 수 있다.
또한, 상기 분배 배관은 자바라 형태로 마련될 수 있다.
또한, 상기 센서고정부는 두 개의 센서를 삽입 고정할 수 있도록 마련될 수 있다.
또한, 상기 교정부는 비교온도계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 열역학식 펌프 효율 진단 장비의 센서 교정 장치는 펌프 배관에 선택적으로 분배 연결되며 유체가 저장되는 교정부와 교정부에 진단 센서가 설치되는 센서고정부를 마련함으로써 진단 센서를 펌프 배관에 직접적으로 삽입하지 않더라도 외부에서 교정이 가능하기 때문에 진단 속도 및 효율을 효과적으로 높일 수 있다.
도 1은 일반적인 흡입 배관 및 배출 배관 사이에 마련되는 펌프를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 센서 교정 장치를 이용한 열역학식 펌프 효율 진단 장비 및 그 진단 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 열역학식 펌프 효율 진단 장비의 센서 교정 장치를 도시한 도면이다.
이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 흡입 배관(2) 및 배출 배관(3) 사이에 마련되는 펌프(1)를 도시한 도면이며, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 센서 교정 장치에 의해 교정된 센서를 이용하는 열역학식 펌프 효율 진단 장비(10)를 도시한 것이다.
펌프가 유체에 에너지를 전달하는 과정에서 발생하는 모든 손실은 유체가 가진 열에너지의 변화를 나타내므로 유체의 열역학 변화량을 측정하면 펌프의 효율을 산출할 수 있다.
즉, 열역학식 펌프 효율 진단 장비(10)는 펌프 내부를 통과하는 액체의 엔탈피 변화량을 측정하여 에너지 손실량을 계산하고,
Figure 112017067029130-pat00001
에너지 손실량과 측정된 양정으로부터 펌프 효율을 평가하고,
Figure 112017067029130-pat00002
펌프 효율, 양정 및 전동기 입력/효율로부터 펌프 토출양을 산출할 수 있다.
Figure 112017067029130-pat00003
Wo:수동력, Wi:축동력, △T:흡/토출온도차, Pm:전동기입력
ηm:전동기 효율, ηp:펌프 효율, ρ:밀도, g:중력가속도, Cp:정압비열
도 2에 도시한 바와 같이, 열역학식 펌프 효율 진단 장비(10)는 펌프(1)의 흡입 배관(2) 및 배출 배관(3)에 각각 마련되는 연결 배관(4,5)에 설치되어 펌프의 입출구측 온도와 압력을 측정하기 위한 온도센서(Ts, Td) 및 압력센서(Ps, Pd)와, 펌프의 구동모터(6)에 공급되는 전력을 측정하기 위한 전력측정기(12)와, 검출된 온도, 압력, 모터 효율, 전력량 등의 수집된 정보들을 분석하기 위한 성능 분석기(14)와, 성능 분석기(14)와 전기적으로 연결되어 분석 자료를 표시하기 위한 디스플레이장치(16)를 포함할 수 있다.
온도센서(Ts, Td)는 저항온도센서, 서미스터 등이 사용될 수 있으며, 압력센서(Ps, Pd)는 스트레인게이지, 로드셀 등이 사용될 수 있다. 또한, 전력측정기(12)는 파워미터(power meter)를 사용할 수 있으며, 디스플레이장치(16)는 각 정보들을 모니터링할 수 있는 액정패널은 물론 화면을 통해 데이터 입출력도 가능한 터치패널도 사용될 수 있다. 일례로 도시한 바와 같이 노트북은 디스플레이장치(16)의 기능뿐만 아니라 측정된 정보 및 자료들을 보관할 수 있는 데이터 저장장소로도 사용할 수 있으므로 업무 효율을 더욱 높일 수 있다.
도 3은 상술한 열역학식 펌프 효율 진단 장비에 사용되는 온도 센서(Ts, Td)를 진단 전에 교정하기 위한 본 실시 예의 센서 교정 장치를 도시한 것이다.
도면을 참조하면, 본 실시 예에 따른 센서 교정 장치(20)는 펌프의 흡입 배관(2) 또는 배출 배관(3) 중 적어도 어느 하나의 배관에 일측을 연결하기 위한 분배 배관(21)과, 분배 배관(21)의 타측에 연결되는 교정부(22)와, 교정부(22)에 온도 센서(Ts, Td)를 착탈 가능하게 결합하기 위한 센서고정부(26)를 포함할 수 있다.
분배 배관(21)은 펌프(1)의 흡입 배관(2) 또는 배출 배관(3)의 연결밸브(4,5)에 연결될 수 있도록 호스 형태로 마련되며, 길이 및 위치를 자유롭게 조정할 수 있도록 플렉시블 주름관 형태를 가질 수 있다. 또한, 분배 배관(21)의 양단부에는 자세히 도시하지는 않았지만 펌프 배관(2,3) 및 교정부(22)와 체결이 용이하도록 플러그를 구비할 수 있다. 분배 배관(21)은 펌프의 흡입 배관(2)과 배출 배관(3) 중 유체의 압력이 상대적으로 낮은 펌프의 흡입 배관(2)에 연결하는 것이 용이하다.
교정부(22)는 내부에 공간이 형성되도록 장방형의 박스 형태를 가질 수 있다. 교정부(22)의 장방형 중 대향하는 일측면들에는 이동을 위한 손잡이(23)가 마련될 수 있으며, 대향하는 타측면들에는 분배 배관(21)과 연결하기 위한 흡입밸브(24)와 토출밸브(25)가 마련될 수 있다.
흡입밸브(24)는 도시된 바와 같이 교정부(22)의 상측에 마련되고 토출밸브(25)는 흡입밸브보다 낮은 교정부(22)의 하측에 마련된다. 또한, 흡입밸브(24)의 직경은 토출밸브(25)의 직경보다 크게 마련될 수 있다. 이는 정도교정 중 흡입밸브(24)를 통해 교정부(22)로 유입되는 유체가 교정부(22) 내부에서 어느 정도 머물다 빠져나가도록 하기 위함이다. 흡입밸브(24)와 토출밸브(25)는 선택적 개폐를 위한 밸브핸들(24a, 25a)이 마련될 수 있다.
또한, 교정부(22)의 상부면에는 적어도 한 쌍의 센서고정부(26)가 마련될 수 있다. 센서고정부(26)는 열역학식 펌프 효율 진단 장비에 사용되는 온도 센서(Ts, Td)를 삽입 고정하여 정도교정을 실시하기 위한 것이다. 본 실시 예는 센서고정부(26)에 온도 센서를 간단하게 삽입 고정시킴으로써, 종래 흡입 배관(2) 또는 배출 배관(3)에 측정구를 설치하고 그 측정구에 온도 센서를 설치하는 방식에 비해 정도교정 시간을 현저히 단축시킬 수 있다. 교정부(22)의 상부면에는 교정부(22) 내부의 유체 온도를 측정하기 위한 비교온도계(27)가 마련될 수 있다.
따라서, 본 실시 예에 따른 센서 교정 장치(20)는 교정부(22)를 이용하여 온도 센서(Ts, Td)에서 측정되는 유체의 온도와 비교온도계(27)에서 측정되는 유체의 온도를 비교 분석하고, 이를 근거로 진단에 필요한 세팅값으로 온도 센서(Ts, Td)를 간편하게 정도 교정할 수 있다.
여기서, 센서 교정 장치(20)의 정도 교정이란 펌프(1)를 사용하는 유체의 온도는 다양하므로, 펌프(1)를 동작시킨 상태에서 분배 배관(21)을 통해 교정부(22)에 유체를 공급하여 유체의 온도를 온도 센서(Ts, Td)로 측정하고, 측정된 유체의 온도에 따라 미리 설정된 가산치를 부여하여 성능 분석기(14)에 온도 센서의 측정값을 유체의 온도에 관계없이 일정하게 제공하기 위한 것이다.
온도 센서(Ts, Td)의 정도 교정이 완료되면 흡입 배관(2) 및 배관 밸브(3)의 연결밸브(4,5)에 온도 및 압력 센서를 설치하여 온도와 압력 측정값을 취득하고, 또한 전력측정기(12)를 이용하여 전력 측정값을 취득하며, 양정 및 펌프효율 등도 측정하여 이들 측정값들을 성능 분석기(14)에서 취합함으로써 펌프의 열역학식 효율은 안정적으로 진단 분석될 수 있다.
1..펌프 2..흡입 배관
3..배출 배관 4,5:연결 밸브
10..열역학식 펌프 효율 진단 장비
12..전력측정기 14..성능 분석기
16..디스플레이 20..센서 교정 장치
21..분배 배관 22..교정부
24..흡입밸브 25..토출밸브
26..센서고정부 27..비교온도계

Claims (5)

  1. 펌프의 흡입 배관 또는 배출 배관 중 적어도 어느 하나에 마련되어 교정부에 연결되는 분배 배관;
    상기 분배 배관에 연결되어 펌프의 유체를 공급받기 위한 흡입밸브와 공급된 유체를 외부로 배출하기 위한 토출밸브를 갖는 교정부;
    상기 교정부의 상부에 온도 센서를 삽입 고정하기 위해 마련되는 센서고정부;를 포함하고,
    상기 흡입밸브는 상기 토출밸브보다 높은 위치에 마련되고,
    상기 흡입밸브의 직경은 상기 토출밸브의 직경보다 크게 마련되고,
    상기 흡입밸브와 토출밸브는 선택적 개폐를 위한 밸브핸들을 구비하는 열역학식 펌프 효율 진단 장비의 센서 교정 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 분배 배관은 자바라 형태로 마련되는 열역학식 펌프 효율 진단 장비의 센서 교정 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 센서고정부는 두 개의 센서를 삽입 고정할 수 있도록 마련되는 열역학식 펌프 효율 진단 장비의 센서 교정 장치.
  5. 제 1항 또는 제 4항에 있어서,
    상기 교정부는 비교온도계를 더 포함하는 열역학식 펌프 효율 진단 장비의 센서 교정 장치.
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