KR102037290B1 - 압축기 진동 저감 장치 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 배관과 연결되는 압축기, 압축기에 전원을 공급하는 전원공급부, 및 전원공급부가 압축기에 제공하는 전원을 제어하는 제어부를 포함하며, 제어부는, 압축기의 기동시 또는 정지시 압축기에 다수회의 가진력이 시간적으로 이격되어 발생하여 압축기에 발생하는 진동이 감쇄되도록 전원공급부를 제어하는 압축기 진동 저감 장치에 관한 것이다.
본 발명을 통해, 압축기의 기동 및 정지 시 압축기에 발생하는 진동을 최소화할 수 있다.

Description

압축기 진동 저감 장치 및 그 제어방법{Device and method for reducing vibration in compressor}
본 발명은 압축기 진동 저감 장치 및 압축기 진동 저감 제어방법에 관한 것이다.
냉매사이클이란, 압축-응축-팽창-증발의 일련의 사이클을 의미하며, 공기조화기 등에서 이용되고 있다. 공기조화기는 냉매의 응축열을 이용해 난방을 수행하거나, 증발열을 이용해 냉방을 수행하는 것이다.
이러한 냉매사이클을 구성하여 냉매를 압축하는 것이 압축기이다. 압축기는 이러한 냉매사이클을 구성하기 위해 냉매가 유동하는 배관을 통해 응축기 또는 증발기와 연결된다.
압축기는 정속 압축기 및 인버터 압축기가 주로 사용되고 있으며, 정속 압축기 및 인버터 압축기에 대한 종래의 속도 제어 패턴이 도 1에 도시되고 있다.
도 1의 (a)를 참조하면, 정속 압축기는 기동시 급작스럽게 운전 속도까지 가속되며, 정지시 급작스럽게 정지됨을 알 수 있다.
또한, 도 1의 (b)를 참조하면, 인버터 압축기는 기동시는 정속 압축기와 비교하여 상대적으로 천천히 운전 속도까지 가속되지만, 정지시에는 정속 압축기와 마찬가지로 급작스럽게 정지됨을 알 수 있다.
도 2의 (a)는 종래의 정속 압축기에 대한 속도 제어 패턴, (b)는 (a)에 따른 속도 제어에 의해 압축기에 발생하는 가진력, (c)는 (a)에 따른 속도 제어에 의해 압축기에 발생하는 진동, 및 (d)는 (a)에 따른 속도 제어에 의해 압축기와 연결된 배관에 작용하는 응력을 도시한다.
도 2를 참조하면, 압축기의 기동 및 정지시에 압축기에 가진력이 작용하며, 이에 따라 압축기가 진동하게 되고, 압축기와 연결된 배관에도 압축기의 진동과 동일한 패턴의 응력이 작용하게 됨을 알 수 있다.
따라서, 종래의 속도 제어 패턴에 따라 압축기를 운전하는 경우에는 압축기와 연결된 배관에 압축기를 기동 또는 정지할 때마다 응력이 작용하여 배관이 파손되는 문제점이 있다. 이와 관련된 선행문헌정보는 아래와 같다.
대한민국 등록특허공보 제10-0202121호(1999.06.15.)
상기한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 압축기의 기동 및 정지 시에 압축기의 진동을 최소화하는 압축기 진동 저감 장치 및 그 제어방법을 제공하고자 한다.
본 발명은, 배관과 연결되는 압축기; 상기 압축기에 전원을 공급하는 전원공급부; 및 상기 전원공급부가 상기 압축기에 제공하는 전원을 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 제어부는, 상기 압축기의 기동시 또는 정지시 상기 압축기에 다수회의 가진력이 시간적으로 이격되어 발생하여 상기 압축기에 발생하는 진동이 감쇄되도록 상기 전원공급부를 제어하는 압축기 진동 저감 장치를 제공한다.
또한, 상기 다수회의 가진력은, 제 1 가진력 및 상기 제 1 가진력의 직후에 발생하는 제 2 가진력을 포함하며, 상기 제 1 가진력 및 상기 제 2 가진력은 상기 압축기 진동의 고유주파수의 1/2만큼의 시간적인 이격을 두고 발생할 수 있다.
또한, 상기 제 1 가진력 및 상기 제 2 가진력은 임펄스 전류에 의해 발생될 수 있다.
본 발명은, 배관과 연결되어 냉매사이클을 구성하는 압축기; 상기 압축기에 전원을 공급한는 전원공급부; 및 상기 전원공급부가 상기 압축기에 제공하는 전원을 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 제어부는, 상기 압축기의 기동시 목표 운전 속도 미만의 제 1 속도까지 1차 가속한 후 시간 경과 후 상기 목표 운전 속도까지 2차 가속하는 압축기 진동 저감 장치를 제공한다.
또한, 상기 2차 가속을 시작한 시점은 상기 1차 가속을 시작한 시점으로부터 상기 압축기 진동의 고유주파수의 1/2만큼 경과된 후일 수 있다.
또한, 상기 제 1 속도는 상기 목표 운전 속도의 절반의 속도일 수 있다.
본 발명은, 배관과 연결되어 냉매사이클을 구성하는 압축기; 상기 압축기에 전원을 공급한는 전원공급부; 및 상기 전원공급부가 상기 압축기에 제공하는 전원을 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 제어부는, 상기 압축기의 정지시 제 1 속도까지 1차 감속한 후 시간의 경과 후 정지하도록 2차 감속하는 압축기 진동 저감 장치를 제공한다.
또한, 상기 2차 감속을 시작한 시점은 상기 1차 감속을 시작한 시점으로부터 상기 압축기 진동의 고유주파수의 1/2만큼 경과된 후일 수 있다.
또한, 상기 제 1 속도는 상기 압축기의 운전 속도의 절반의 속도일 수 있다.
본 발명은, 정지된 압축기를 제 1 속도까지 1차 가속하는 단계; 및 상기 압축기를 목표 운전 속도까지 2차 가속하는 단계를 포함하며, 상기 1차 가속의 시작 시점 및 상기 2차 가속의 시작 시점은, 상기 압축기 진동의 고유주파수의 1/2만큼의 시간 간격을 두고 발생하는 압축기 진동 저감 제어방법을 제공한다.
또한, 상기 제 1 속도는, 상기 목표 운전 속도의 절반의 속도일 수 있다.
본 발명은, 목표 운전 속도로 운전되고 있는 압축기를 제 1 속도까지 1차 감속하는 단계; 및 상기 압축기를 완전히 정지하도록 2차 감속하는 단계를 포함하며, 상기 1차 감속의 시작 시점 및 상기 2차 감속의 시작 시점은, 상기 압축기 진동의 고유주파수의 1/2만큼의 시간 간격을 두고 발생하는 압축기 진동 저감 제어방법을 제공한다.
본 발명을 통해, 압축기의 기동 및 정지 시 압축기에 발생하는 진동을 최소화할 수 있다.
이를 통해, 압축기와 연결된 배관에 발생하는 응력을 최소화할 수 있으며, 그 결과 배관의 파손이 방지된다.
도 1은, 종래기술에 따른 압축기의 운전 속도 패턴을 도시한 그래프로서, (a)는 정속 압축기인 경우 운전 속도 패턴을, (b)는 인버터 압축기인 경우 운전 속도 패턴을 도시한다.
도 2의 (a)는 종래의 정속 압축기에 대한 속도 제어 패턴, (b)는 (a)에 따른 속도 제어에 의해 압축기에 발생하는 가진력, (c)는 (a)에 따른 속도 제어에 의해 압축기에 발생하는 진동, 및 (d)는 (a)에 따른 속도 제어에 의해 압축기와 연결된 배관에 작용하는 응력을 도시하는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일례에 따른 압축기 진동 저감 장치의 구성을 도시하는 구성도이다.
도 4의 (a)는 본 발명의 일례에 따른 압축기 진동 저감 장치에 따른 속도 제어 패턴, (b)는 (a)에 따른 속도 제어에 의해 압축기에 발생하는 가진력, (c)는 (a)에 따른 속도 제어에 의해 압축기에 발생하는 진동, 및 (d)는 (a)에 따른 속도 제어에 의해 압축기와 연결된 배관에 작용하는 응력을 도시하는 그래프이다.
도 5의 (a)는 본 발명의 일례에 따른 압축기 진동 저감 장치에 따른 속도 제어 패턴을 도시하며, (b)는 (a)에 따른 속도 제어를 위해 압축기에 제공되는 전류의 크기를 도시하는 그래프이다.
도 6는 본 발명의 일례에 따른 압축기 진동 저감 제어방법을 도시하는 순서도이다.
도 7은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 압축기 진동 저감 제어방법에 사용될 가속도 패턴을 도시한 것으로서, (a)는 압축기 속도를 2번으로 나누어 가속하는 경우, (b)는 압축기 속도를 3번으로 나누어 가속하는 경우, (c)는 압축기 속도를 4번으로 나누어 가속하는 경우의 가속도 패턴을 도시한 그래프이다.
도 8은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 압축기 진동 저감 제어방법의 가속도 패턴을 토시한 것으로서 아래의 수학식 2의 결과를 도시한 그래프이다.
이하에서는 본 발명의 일례에 따른 압축기 진동 저감 장치의 구성을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일례에 따른 압축기 진동 저감 장치의 구성을 도시하는 구성도이다. 또한, 도 4의 (a)는 본 발명의 일례에 따른 압축기 진동 저감 장치에 따른 속도 제어 패턴, (b)는 (a)에 따른 속도 제어에 의해 압축기에 발생하는 가진력, (c)는 (a)에 따른 속도 제어에 의해 압축기에 발생하는 진동, 및 (d)는 (a)에 따른 속도 제어에 의해 압축기와 연결된 배관에 작용하는 응력을 도시하며, 도 5의 (a)는 본 발명의 일례에 따른 압축기 진동 저감 장치에 따른 속도 제어 패턴, 및 (b)는 (a)에 따른 속도 제어를 위해 압축기에 제공되는 전류의 크기를 도시한다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일례에 따른 압축기 진동 저감 장치는, 압축기(100), 전원공급부(200), 및 제어부(300)를 포함할 수 있다.
압축기(100)는, 배관(10)과 연결된다. 압축기(100)는, 일례로서 응축기(20), 증발기(30), 및 팽창부(40)와 함께 냉매사이클을 구성하며 냉매를 압축하여 토출하는 역할을 한다. 압축기(100)는, 일례로서 응축기(20) 및 증발기(30)와 배관(10)을 통해 연결된다.
전원공급부(200)는, 압축기(100)에 전원을 공급하는 역할을 한다. 전원공급부(200)는, 후술할 제어부(300)의 제어에 따라 압축기(100)에 제공하는 전원의 크기 및 위상을 변화시켜 공급할 수 있다.
제어부(300)는, 압축기(100)의 기동시 또는 정지시 압축기(100)에 다수회의 가진력이 시간적으로 이격되어 발생하여 압축기(100)에 발생하는 진동이 감쇄되도록 전원공급부(200)를 제어한다. 즉, 제어부(300)는 기동시 또는 정지시 압축기(100)에 발생하는 진동이 최소화될 수 있도록 전원공급부(200)를 제어한다.
여기서, 상기한 다수회의 가진력은 기동시 발생하는 제 1 가진력(도 4의 A 참조) 및 제 1 가진력(A)의 직후에 발생하는 제 2 가진력(도 4의 B 참조)을 포함할 수 있다.
제 1 가진력(A) 및 제 2 가진력(B)은, 도 4에 도시된 바와 같이 일례로서 압축기(100) 진동의 고유주파수의 1/2만큼의 시간적인 이격을 두고 발생할 수 있다. 여기서, 제 1 가진력(A)은 압축기(100)가 후술할 목표 운전 속도의 절반의 속도로 운전되도록 압축기(100)에 가해지는 전류에 의해 발생하는 가진력일 수 있으며, 제 2 가진력(B)은 목표 운전 속도의 절반의 속도로 운전되고 있는 압축기(100)를 목표 운전 속도로 운전되도록 압축기(100)에 가해지는 전류에 의해 발생하는 가진력일 수 있다. 따라서, 제 1 가진력(A)의 크기가 제 2 가진력(B)의 크기 보다 상대적으로 클 수 있다.
이에 따라, 제 1 가진력(A)에 의해 압축기(100)에 발생하는 제 1 진동(C)은 도 4에 도시된 바와 같은 제 1 파동(a), 제 2 파동(b), 제 3 파동(c)을 포함할 수 있으며, 제 2 가진력(B)에 의해 압축기(100)에 발생하는 제 2 진동(D)은 도 4에 도시된 바와 같은 제 1 파동(a'), 제 2 파동(b')를 포함할 수 있다. 여기서, 제 1 진동(C)의 제 2 파동(b)은 제 2 진동(D)의 제 1 파동(a')과 크기가 같고 방향이 반대이므로 상쇄되며, 마찬가지로 제 1 진동(C)의 제 3 파동(c)은 제 2 진동(D)의 제 2 파동(b')과 크기가 같고 방향이 반대이므로 상쇄된다.
다만, 제 1 가진력(A)이 발생한 후 제 2 가진력(B)이 발생하기 전 구간인 제 1 구간(Ι)에서 발생한 제 1 진동(C)의 제 1 파동(a)은 상쇄되지 못하고 남아있게 된다.
따라서, 제 1 구간(Ι)에서는 압축기(100)와 연결된 배관(10)에도 압축기(100)에 발생된 진동과 상응하는 응력이 발생하게 된다. 그러나, 제 1 구간(Ι) 이 후에는 압축기(100)에 진동이 모두 상쇄되어 발생하지 않는바 배관(10)에도 응력이 작용하지 않게 된다. 따라서, 압축기(100)의 기동시 배관(10)에 작용하는 총 응력(S)은, 도 4에 도시된 바와 같이 제 1 구간(Ι)에서 발생한 응력이 된다.
또한, 앞서 언급한 다수회의 가진력은 정지시 발생하는 제 1 가진력(도 4의 A' 참조) 및 제 1 가진력(A')의 직후에 발생하는 제 2 가진력(도 4의 B' 참조)을 포함할 수 있다.
제 1 가진력(A') 및 제 2 가진력(B')은, 도 4에 도시된 바와 같이 일례로서 압축기(100) 진동의 고유주파수의 1/2만큼의 시간적인 이격을 두고 발생할 수 있다. 여기서, 제 1 가진력(A')은 압축기(100)의 운전 속도의 절반의 속도로 운전되도록 압축기(100)에 가해지는 전류에 의해 발생하는 가진력일 수 있으며, 제 2 가진력(B)은 상기한 운전 속도의 절반의 속도에서 완전히 정지하도록 압축기(100)에 가해지는 전류에 의해 발생하는 가진력일 수 있다. 따라서, 제 1 가진력(A')의 크기가 제 2 가진력(B')의 크기 보다 상대적으로 클 수 있다.
이에 따라, 제 1 가진력(A')에 의해 압축기(100)에는 제 1 진동(C')이 발생하며, 제 2 가진력(B')에 의해 압축기(100)에는 제 2 진동(D')이 발생한다. 제 1 진동(C') 및 제 2 진동(D')과 관련해서는 앞서 설명한 제 1 진동(C) 및 제 2 진동(D)의 설명이 그대로 적용될 수 있으므로 생략한다.
제 1 구간(Ι)과 마찬가지로, 제 2 구간(Ⅱ)에서도 제 2 진동(D')은 발생이전이므로 제 1 진동(C')이 상쇄되지 못하고 남아있게 된다.
따라서, 제 2 구간(Ⅱ)에서는 압축기(100)와 연결된 배관(10)에도 압축기(100)에 발생된 진동과 상응하는 응력이 발생하게 된다. 그러나, 제 2 구간(Ⅱ) 이 후에는 압축기(100)에 진동이 모두 상쇄되어 발생하지 않는바 배관(10)에도 응력이 작용하지 않게 된다. 따라서, 압축기(100)의 정지시 배관(10)에 작용하는 총 응력(S)은, 도 4에 도시된 바와 같이 제 2 구간(Ⅱ)에서 발생한 응력이 된다.
따라서, 본 발명에 따른 압축기 진동 저감 장치에 의해 압축기(100) 및 압축기(100)에 연결된 배관(10)에 작용하는 응력이 최소화된다.
또한, 앞서 언급한 제 1 가진력(A,A'), 제 2 가진력(B,B')은, 도 5에 도시된 바와 같은 전류 패턴을 압축기(100)에 공급함으로써 야기될 수 있다. 일례로서, 제 1 가진력(A,A'), 제 2 가진력(B,B')은 도 5에 도시된 바와 같은 임펄스 전류에 의해 발생될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 제어부(300)는 압축기(100)의 기동시 목표 운전 속도(도 4의 Vp 참조) 미만의 제 1 속도(도 4의 V1 참조)까지 1차 가속한 후 시간 경과 후 목표 운전 속도(Vp)까지 2차 가속한다.
여기서, 2차 가속을 시작하는 시점은 1차 가속을 시작한 시점으로부터 압축기(100) 진동의 고유주파수의 1/2만큼 경과된 후일 수 있다. 또한, 제 1 속도(V1)는 목표 운전 속도(Vp)의 절반의 속도일 수 있다. 이 경우, 앞서 살핀 바와 같이 압축기(100)에 발생되는 진동이 최소화될 수 있다.
또한, 제어부(300)는 압축기(100)의 정지시 운전 속도(도 4의 Vp 참조, 압축기(100)가 목표 운전 속도로 운전되고 있으므로 운전 속도와 목표 운전 속도가 같다) 미만의 제 1 속도(도 4의 V1 참조)까지 1차 감속한 후 시간 경과 후 완전히 정지하도록 2차 감속한다.
여기서, 2차 감속을 시작하는 시점은 1차 감속을 시작한 시점으로부터 압축기(100) 진동의 고유주파수의 1/2만큼 경과된 후일 수 있다. 또한, 제 1 속도(V1)는 운전 속도(Vp)의 절반의 속도일 수 있다. 이 경우, 앞서 살핀 바와 같이 압축기(100)에 발생되는 진동이 최소화될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일례에 따른 압축기 진동 저감 제어방법을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 6는 본 발명의 일례에 따른 압축기 진동 저감 제어방법을 도시하는 순서도이다.
이하에서는 본 발명의 일례에 따른 압축기 진동 저감 제어방법에 대하여, 압축기(100)의 최초 상태가 정지 상태임을 전제로 서술하나 이는 설명의 편의를 위한 것일뿐이며, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
도 6를 참조하면, 먼저 정지 상태의 압축기(100)를 제 1 속도까지 1차 가속한다(S100). 여기서, 제 1 속도는, 후술할 목표 운전 속도의 절반에 해당하는 속도일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
그리고, 1차 가속의 시작 시점으로부터 압축기(100) 진동의 고유주파수의 1/2만큼의 시간이 경과한 후, 압축기(100)를 목표 운전 속도까지 2차 가속한다(S200). 상기한 1차 가속 및 2차 가속은 일례로서 압축기(100)에 최대 전류에 해당하는 임펄스 전류가 공급되는 것에 의할 수 있다.
이후, 압축기(100)는 목표 운전 속도를 일정하게 유지하며 운전된다(S300).
이후, 압축기(100)를 제 2 속도까지 1차 감속한다(S400). 여기서, 제 2 속도는, 제 1 속도와 마찬가지로 목표 운전 속도의 절반에 해당하는 속도일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
그리고, 1차 감속의 시작 시점으로부터 압축기(100) 진동의 고유주파수의 1/2만큼의 시간이 경과한 후, 압축기(100)가 완전히 정지하도록 2차 감속한다(S500). 상기한 1차 감속 및 2차 감속은 최소 전류에 해당하는 임펄스 전류가 공급되는 것에 의할 수 있다.
상기한 S100 단계 내지 S500 단계를 통해 압축기(100)의 기동에서부터 정지까지의 일련의 단계가 완료된다.
한편, 상기 압축기(100)를 제 1 속도(V1)까지 가속시킬 때 발생되는 가진력은 제 1 가진력이라 이름할 수 있고, 상기 압축기를 목표 운전 속도(Vp)까지 가속시킬 때 발생되는 가진력은 제 2 가진력이라 이름할 수 있고, 상기 목표 운전 속도(Vp)로 운전되는 압축기를 제 2 속도(V1)까지 감속시킬 때 발생되는 가진력은 제 3 가진력이라 이름할 수 있고, 상기 압축기가 정지될 때까지 감속시킬 때 발생되는 가진력은 제 4 가진력이라 이름할 수 있다.
그리고 상기 제 1 가진력에 의해 발생되는 진동은 제 1 진동이라 이름할 수 있으며, 마찬가지로, 상기 제 2 가진력에 의해 발생되는 진동은 제 2 진동, 상기 제 3 가진력에 의해 발생되는 진동은 제 3 진동, 상기 제 4 가진력에 의해 발생되는 진동은 제 4 진동이라 이름할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 압축기 진동 저감 제어방법을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 7은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 압축기 진동 저감 제어방법에 사용될 가속도 패턴을 도시한 것으로서, (a)는 압축기 속도를 2번으로 나누어 가속하는 경우, (b)는 압축기 속도를 3번으로 나누어 가속하는 경우, (c)는 압축기 속도를 4번으로 나누어 가속하는 경우의 가속도 패턴을 도시한 그래프이다.
또한, 도 8은, 하기의 수학식 2의 결과를 도시한 그래프이다.
이하에서는, 설명의 편의를 위해 압축기(100)의 속도를 가속하는 것을 예로서 설명할 것이나, 이하의 내용들은 압축기(100)의 속도를 감속하는 것에도 그대로 적용될 수 있다.
압축기(100)의 속도를 가속하는 경우, 도 7의 (a)와 같이 2 번에 나누어 임펄스 형태로 가속하거나, (b)와 같이 3 번에 나누어 임펄스 형태로 가속하거나, (c)와 같이 4 번에 나누어 임펄스 형태로 가속하는 경우 본 발명의 일 실시예와 동일한 효과를 달성할 수 있다. 즉, 본 발명의 목적과 같이 압축기의 기동시 압축기의 진동을 최소화할 수 있다는 것이다.
다만, 압축기(100)의 속도를 도 7의 (a),(b),(c)와 같이 임펄스 형태로 가속하는 것은 극히 어려운 일이다. 따라서, 이하에서는 도 7의 (a),(b),(c)와 같은 임펄스 형태의 가속 패턴과 일반적인 가속 패턴을 컨벌루젼 인테그랄(convolution integral)하여 압축기(100)의 속도에 대한 가속 패턴을 제안한다.
우선, 컨벌루젼 인테그랄(convolution integral)은 하기의 수학식 1과 같다.
Figure 112013008693453-pat00001
상기의 수학식 1로 표현되는 컨벌루젼 인테그랄(convolution integral)을 통해 얻어지는 새로운 함수는 기존 f(t)와 g(t)의 특성을 그대로 가지고 있음은 이미 증명된 바이다.
도 7의 (a)와 같이 2 번에 나누어 가진하는 경우, f(t)=a 이며, g(t)=1/(1+k)(t=0일때), g(t)=k/(1+k)(t=ΔT일때)이다. 이 두 함수를 컨벌루젼 인테그랄(convolution integral)하면, 하기의 수학식 2와 같다.
Figure 112013008693453-pat00002
Figure 112013008693453-pat00003
ω = 압축기 진동계의 고유 진동수
Figure 112013008693453-pat00004
= 압축기 진동계의 댐핑률(damping ratio)
a = 압축기의 최대 가속도
T = V/a, V = 목표 운전 속도
H(x) = 단위계단함수로서,
H(x) = 1 (x≥0),
H(x) = 0 (x＜0)
상기의 수학식 2를 그래프로 표현한 것이 도 8의 (a) 및 (b)이다. 도 8의 (a)에서 (가) 영역에 해당하는 식이 a/(1+k)*H(t)-a/(1+k)*H(t-Δt)이며, (나) 영역에 해당하는 식이 ak/(1+k)*H(t-T)-ak/(1+k)H(t-T-ΔT)이다. 도 8의 (b)는, (a)의 (가) 영역 및 (나) 영역을 단순히 합산한 것임을 알 수 있다.
즉, 도 8의 (b)와 같이 ⅰ) 0초에서 ΔT초까지 a/(1+k)로 가속하고, ⅱ) ΔT초에서 T초까지 a로 가속하고, ⅲ) T초에서 ΔT+T초까지 ak/(1+k)로 가속하면, 도 7의 (a)와 같이 2 번에 나누어 임펄스 형태로 가속하는 때와 동일하게 압축기(100)에 진동이 발생한다는 것이다. 따라서, 도 8의 (b)와 같이 압축기(100)를 가속하는 경우 압축기(100)의 진동을 저감할 수 있다.
또한, 도 7의 (b)와 같이 3 번에 나누어 가진하는 경우, f(t)=a 이며, g(t)=1/(1+2k+k2)(t=0일때), g(t)=2k/(1+2k+k2)(t=ΔT일때), g(t)=k2/(1+2k+k2)(t=2ΔT일때)이다. 이 두 함수를 컨벌루젼 인테그랄(convolution integral)하면, 하기의 수학식 3과 같다.
Figure 112013008693453-pat00005
ω = 압축기 진동계의 고유 진동수
Figure 112013008693453-pat00006
= 압축기 진동계의 댐핑률(damping ratio)
a = 압축기의 최대 가속도
T = V/a, V = 목표 운전 속도
H(x) = 단위계단함수로서,
H(x) = 1 (x≥0),
H(x) = 0 (x＜0)
즉, 수학식 3과 같이 압축기(100)의 속도를 가속하는 경우에도 압축기(100)에 발생하는 진동을 저감할 수 있다.
또한, 도 7의 (c)와 같이 4 번에 나누어 가진하는 경우, f(t)=a 이며, g(t)=1/D(t=0일때), g(t)=3k/D(t=ΔT일때), g(t)=3k2/D(t=2ΔT일때), g(t)=k3/D(t=3ΔT)이다. 이 두 함수를 컨벌루젼 인테그랄(convolution integral)하면, 하기의 수학식 4와 같다.
Figure 112013008693453-pat00007
D = (1+k)3
ω = 압축기 진동계의 고유 진동수
Figure 112013008693453-pat00008
= 압축기 진동계의 댐핑률(damping ratio)
a = 압축기의 최대 가속도
T = V/a, V = 목표 운전 속도
H(x) = 단위계단함수로서,
H(x) = 1 (x≥0),
H(x) = 0 (x＜0)
즉, 수학식 4와 같이 압축기(100)의 속도를 가속하는 경우에도 압축기(100)에 발생하는 진동을 저감할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니한다. 즉, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능하며, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정의 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
100 : 압축기 200 : 전원공급부
300 : 제어부

Claims (12)

  1. 배관과 연결되는 압축기;
    상기 압축기에 전원을 공급하는 전원공급부; 및
    상기 전원공급부가 상기 압축기에 제공하는 전원을 제어하며, 상기 압축기의 속도를 다수 회 가속시키는 제어부를 포함하며,
    상기 제어부는,
    상기 다수 회 가속을 임펄스 형태로 제공되도록 전류를 제어하며,
    상기 다수 회 가속에 대응하여 발생되는 다수 회의 가진력이, 서로 크기가 같고 방향이 반대인 진동 파형을 가지도록 제어하는 압축기 진동 저감 장치.

  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수 회의 가진력은, 제 1 가진력 및 상기 제 1 가진력의 이후에 발생하는 제 2 가진력을 포함하며,
    상기 제 1 가진력 및 상기 제 2 가진력은 상기 압축기 진동의 고유주파수의 1/2만큼의 시간적인 이격을 두고 발생하는 압축기 진동 저감 장치.

  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는, 컨벌루젼 인테그랄을 이용하여 상기 임펄스 형태를 제공하는 압축기 진동 저감 장치.

  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 압축기의 기동시, 제 1 가진력이 발생되도록 목표 운전 속도의 1/2 속도까지 1차 가속을 수행하며,
    상기 제 1 가진력에 의해 발생되는 제 1 진동과 파형의 크기가 같고 방향이 반대인 제 2 진동이 발생되도록 상기 1차 가속을 시작한 시점으로부터 상기 압축기 진동의 고유주파수의 1/2만큼 경과한 시점에 상기 목표 운전 속도까지 2차 가속을 수행하는 압축기 진동 저감 장치.

  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 압축기의 정지시, 제 3 가진력이 발생되도록 목표 운전 속도의 1/2 속도까지 1차 감속을 수행하며,
    상기 제 3 가진력에 의해 발생되는 제 3 진동과 파형의 크기가 같고 방향이 반대인 제 2 진동이 발생되도록 상기 1차 감속을 시작한 시점으로부터 상기 압축기 진동의 고유주파수의 1/2만큼 경과한 시점에 정지될 때 까지 2차 감속을 수행하는 압축기 진동 저감 장치.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 배관과 연결되는 압축기; 상기 압축기에 전원을 공급하는 전원공급부; 및 상기 전원공급부가 상기 압축기에 제공하는 전원을 제어하며, 상기 압축기의 속도를 다수 회 가속시키는 제어부를 포함하는 압축기 진동 저감 장치에 있어서,
    정지된 압축기를 제 1 가진력이 발생되도록 목표 운전 속도의 1/2 속도까지 1차 가속을 수행하는 단계; 및
    상기 제 1 가진력에 의해 발생되는 제 1 진동과 파형의 크기가 같고 방향이 반대인 제 2 진동을 발생되도록 상기 1차 가속을 시작한 시점으로부터 상기 압축기 진동의 고유주파수의 1/2만큼 경과한 시점에 상기 목표 운전 속도까지 2차 가속을 수행하는 단계를 포함하는 압축기 진동 저감 제어방법.
  11. 삭제
  12. 제 10 항에 있어서,
    목표 운전 속도로 운전되고 있는 압축기를 제 3 가진력이 발생되도록 목표 운전 속도의 1/2 속도까지 1차 감속을 수행하는 단계; 및
    상기 제 3 가진력에 의해 발생되는 제 3 진동과 파형의 크기가 같고 방향이 반대인 제 4 진동이 발생되도록 상기 1차 감속을 시작한 시점으로부터 상기 압축기 진동의 고유주파수의 1/2만큼 경과한 시점에 정지될 때 까지 2차 감속을 수행하는 단계를 더 포함하는 압축기 진동 저감 제어방법.
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