KR102106081B1 - 육상용 발전 엔진 제어 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 육상용 발전 시스템(Diesel Power Plant)의 현재 작동 파라미터를 확인하고 엔진 제어의 신뢰성을 높일 수 있도록 한 육상용 발전 엔진 제어 장치에 관한 것으로, 엔진에서 출력되는 아날로그 센서 값을 받아 들여 회로 내부적으로 변환한 후 사용자가 알 수 있게 표시하는 ACU(Analog/Communication Unit);각 모듈에서 보내는 신호들의 취합하여 엔진 전반적인 상태 확인 및 제어를 수행하는 MCU(Main Control Unit);엔진과 연결되는 디지털 입출력 신호선의 연결 상태와 엔진이 동작 중일 때에 각 파라미터의 값이 설정 범위를 벗어나게 되면 알람을 발생시키는 SCU(Safety Control& Cable Supervision Unit);각 모듈의 입출력을 연결하고, RELAY를 통해 외부로 출력을 보내는 MIF(Main Interface Board);를 구비하는 터미널 박스를 포함하는 것이다.

Description

육상용 발전 엔진 제어 장치{System for Controlling Engine of Diesel Power Plant}
본 발명은 발전 엔진 제어에 관한 것으로, 구체적으로 육상용 발전 시스템(Diesel Power Plant)의 현재 작동 파라미터를 확인하고 엔진 제어의 신뢰성을 높일 수 있도록 한 육상용 발전 엔진 제어 장치에 관한 것이다.
일반적으로 전력 발전시스템은 전력발전소에서 전력을 생산한 후, 복잡한 전력 공급 계통을 통해 이 전력을 최종적으로 사용하는 여러 부하에 공급하는 것으로서, 예를 들어 가정이나 공장 또는 건물 등에 필요한 전력을 적절하게 분배하여 공급하게 되는 것이다.
이러한, 상용 전력원(utility source of power)에 대한 중단(interruption)이 위험한 상태를 야기하거나 경제적 손실을 가져올 수 있는 병원, 사무실, 데이터 센터, 공장, 기관, 호텔 기타 빌딩 등에서 소내(on-site) 대체 전기 에너지원을 제공하는데 디젤 엔진을 사용하는 육상용 발전 시스템(Diesel Power Plant)이 이용되고 있다.
이와 같은 육상용 발전 시스템(Diesel Power Plant) 어떠한 상용 전력도 이용 가능하지 않은 원격 장소에 전기 에너지를 제공하는데 이용될 수 있다.
육상용 발전 시스템(Diesel Power Plant)은 또한 전기 에너지 분배원으로 이용되어 최대전기 수요 주기(예컨대, 여름) 동안, 상용 전기 발전 시스템의 최대 부하량을 줄일 수 있다.
일반적으로 상용 전력의 손실 시에 또는 최대 수요 주기의 시작점에서 육상용 발전 시스템(Diesel Power Plant)은 수동개입 없이 발전 엔진 제어 장치에 의하여 자동으로 시작하도록 하는 신호를 전송 받는다.
그리고 육상용 발전 시스템(Diesel Power Plant)이 작동하는 도중 비정상 작동상태 또는 기능 불능 상태로 되거나, 육상용 발전 시스템(Diesel Power Plant)에 의하여 생성된 전력이 더 이상 요구되지 않는 경우(예컨대 상용 전력의 복구 시에 또는 최대 수요 주기의 종료 시), 육상용 발전 시스템(Diesel Power Plant)은 발전 엔진 제어 장치에 의하여 차단하도록 하는 신호를 전송받는다.
종래 기술의 발전 엔진 제어 장치는 마이크로프로세서를 이용하여 육상용 발전 시스템(Diesel Power Plant)의 작동을 제어하며 일부의 경우에는 육상용 발전 시스템(Diesel Power Plant)의 상태 및 작동 상태를 디스플레이 하도록 백열등(incandescent lights) 또는 발광 다이오드와 같은 알림(annunciation) 장비에 대한 인터페이스를 제공하거나 구비할 수 있다.
이와 같은 종래 기술의 발전 엔진 제어 장치는 고정 입출력 능력을 가지며 하드 와이어드 이산 제어 배선(hard-wired discrete control wiring)을 이용하여 육상용 발전 시스템(Diesel Power Plant)을 제어하고 모니터링 한다.
그러나 종래 기술의 발전 엔진 제어 장치는 육상용 발전 시스템(Diesel Power Plant)의 현재 작동 파라미터, 예컨대 오일 압력 또는 오일 온도 등을 모니터 하거나 디스플레이 할 수 없는 문제가 있다.
따라서, 육상용 발전 시스템(Diesel Power Plant)의 현재 작동 파라미터를 확인하고 엔진 제어의 신뢰성을 높일 수 있는 새로운 기술의 개발이 요구되고 있다.
대한민국 공개특허 제10-2014-0138425호 대한민국 공개특허 제10-2015-0015415호 대한민국 공개특허 제10-2004-0042057호
본 발명은 이와 같은 종래 기술의 발전 엔진 제어의 문제를 해결하기 위한 것으로, 육상용 발전 시스템(Diesel Power Plant)의 현재 작동 파라미터를 확인하고 엔진 제어의 신뢰성을 높일 수 있도록 한 육상용 발전 엔진 제어 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 엔진에서 출력되는 아날로그 센서 값을 받아 들여 회로 내부적으로 변환한 후 사용자가 알 수 있게 표시하는 ACU(Analog/Communication Unit)를 터미널 박스에 구비하여 육상용 발전 시스템(Diesel Power Plant)의 동작 상태를 정확하게 알 수 있도록 한 육상용 발전 엔진 제어 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 각 모듈에서 보내는 신호들의 취합하여 엔진 전반적인 상태 확인 및 제어를 수행하는 MCU(Main Control Unit)를 터미널 박스에 구비하여 육상용 발전 시스템(Diesel Power Plant)의 동작 제어가 효율적으로 이루어지도록 한 육상용 발전 엔진 제어 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 MCU(Main Control Unit)가 ACU(Analog/Communication Unit), SCU(Safety Control& Cable Supervision Unit), 모니터링 박스와 CAN 통신으로 데이터를 주고 받아 데이터 송수신의 신뢰성을 높일 수 있도록 한 육상용 발전 엔진 제어 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 터미널 박스에 구비되는 MCU(Main Control Unit)가 엔진 RPM이 설정 이상의 값을 넘으면 OverSpeed 신호를 출력하여 엔진을 보호할 수 있도록 한 육상용 발전 엔진 제어 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 엔진과 연결되는 디지털 입출력 신호선의 연결 상태와 엔진이 동작 중일 때에 각 파라미터의 값이 설정 범위를 벗어나게 되면 알람을 발생시키는 SCU(Safety Control& Cable Supervision Unit)를 터미널 박스에 구비하여 육상용 발전 시스템(Diesel Power Plant)의 안정성을 높일 수 있도록 한 육상용 발전 엔진 제어 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 각 모듈의 입출력을 연결하고, RELAY로 외부로 출력을 보내는 MIF(Main Interface Board)를 구비하여, 엔진 OverSpeed 알람이 정상적으로 발생하는지 확인할 수 있도록 하여 육상용 발전 시스템(Diesel Power Plant)을 보호할 수 있도록 한 육상용 발전 엔진 제어 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 사용자가 엔진의 상태를 확인 하고 제어 할 수 있는 오퍼레이팅 박스를 구비하고, 아날로그 신호 값 중에 설정 범위를 벗어난 값에 대하선 점멸과 함께 알람 발생시켜 육상용 발전 시스템(Diesel Power Plant)의 동작 상태에 따른 대응이 효과적으로 이루어질 수 있도록 한 육상용 발전 엔진 제어 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 육상용 발전 엔진 제어 장치는 엔진에서 출력되는 아날로그 센서 값을 받아 들여 회로 내부적으로 변환한 후 사용자가 알 수 있게 표시하는 ACU(Analog/Communication Unit);각 모듈에서 보내는 신호들의 취합하여 엔진 전반적인 상태 확인 및 제어를 수행하는 MCU(Main Control Unit);엔진과 연결되는 디지털 입출력 신호선의 연결 상태와 엔진이 동작 중일 때에 각 파라미터의 값이 설정 범위를 벗어나게 되면 알람을 발생시키는 SCU(Safety Control& Cable Supervision Unit);각 모듈의 입출력을 연결하고, RELAY를 통해 외부로 출력을 보내는 MIF(Main Interface Board);를 구비하는 터미널 박스를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, ACU(Analog/Communication Unit)는, ACU와 연결된 THERMCOUPLE SENSOR에 문제가 발생하였을 시에 점등되는 'THERMCOUPLE SENSOR FAIL' 기능, ACU와 연결된 PT100 SENSOR에 문제가 발생하였을 시에 점등되는 'PT100 SENSOR FAIL' 기능, ACU와 연결된 PRESSURE SENSOR에 문제가 발생하였을 시에 점등되는 'PRESSURE SENSOR FAIL' 기능, ACU 모듈에 문제가 발생하였을 시에 점등되는 'ACU ERROR' 기능, ACU 와 A.M.S 연결에 문제가 발생하였을 시에 점등되는 'MODBUS ERROR' 기능, CAN통신에 문제가 발생하였을 시에 점등되는 'CAN ERROR' 기능, MODBUS통신이 정상적으로 작동 할 때 점등되는 'MODBUS RX,TX' 기능, CAN통신이 정상적으로 작동 할 때 점등되는 'CAN RX, TX'의 기능을 수행하는 것을 특징으로 한다.
그리고 MCU(Main Control Unit)는, 엔진 RPM이 설정 이상의 값을 넘으면 엔진을 보고 하기 위해 OverSpeed 신호를 출력하여 엔진을 보호하기 위한 'OVER SPEED' 기능을 수행하고, Overspeed 설정 값은 엔진의 종류에 따라서 다르게 설정되는 것을 특징으로 한다.
그리고 MCU(Main Control Unit)는, 엔진이 완전히 정지했다는 신호 'SAFETY START'를 출력하고, 엔진 RPM이 0이 되는 것과 엔진에 사용되는 LUB-OIL 압력의 상태를 보고 MCU가 판단하는 것을 특징으로 한다.
그리고 MCU(Main Control Unit)는, 엔진이 일정 RPM 이상으로 올라가 정상적으로 작동을 하고 있음을 나타내는 'RUNNING' 표시가 되도록 하고, 엔진의 속도를 측정하는 기계인 TACHOMETER에 이상이 발생 하였을 시에 점등되는 'TACHO FAIL' 기능, MCU 모듈에 이상이 발생하였을 시에 점등되는 'MCU ERROR' 기능, 통신의 상태를 육안으로 확인하기 위하여 CAN 통신에서 데이터를 주고 받으면 점등되는 'CAN RX, TX' 기능, 엔진이 동작 중일 때에 엔진으로 입력되는 Lube-Oil 압력이 설정 이상 값 밑으로 떨어 지게 되면 점등되는 'L.O Low press.' 기능, 엔진에서 나오는 H.T Water의 온도가 설정 값 이상이 되면 점등되는 'H.T Water High Temp.' 기능 제어를 수행하는 것을 특징으로 한다.
그리고 MCU(Main Control Unit)는, Controller에서 엔진 정지 신호를 출력 한 후 일정시간(설정시간)동안 엔진이 멈추지 않으면 점등되는 'Stop Fail' 기능, 엔진으로 입력되는 Lube-Oil이 설정 값 이상이고 MCU와 SCU에서 Tacho Fail알람이 발생 하였을 시에 점등되는 'Both Tacho Fail' 기능, 엔진의 속도를 조절하는 Governor 장치에문제가 발생하여 접점이 Open 되면 점등되는 'Gov. Major Fault' 기능, 엔진에 장착되어 있는 Bearing의 온도를 측정하여 설정 값 이상이 되면 점등되는 'Bearing High Temp.' 기능 제어를 수행하는 것을 특징으로 한다.
그리고 SCU(Safety Control& Cable Supervision Unit)는, 엔진이 완전히 정지했다는 신호를 출력하는 'SAFETY START' 기능을 수행하고, 엔진이 일정 RPM 이상으로 올라가 정상적으로 작동을 하고 있음을 나타내는 'RUNNING' 표시가 되도록 하고, 엔진의 각 PARAMETER값이 정상 범위를 벗어 나 있어도 알람이 발생하지 않게 설정하는 'ALARM BLOCKING' 기능, 엔진의 PARAMETER값 중에 엔진상태에 중대한 이상을 야기하는 문제가 발생하였을 때 엔진을 자동적으로 정지하게 하는 신호를 출력하는 'EM'CY SOL V/V' 기능, 엔진의 속도를 측정하는 기계인 TACHOMETER에 이상이 발생 하였을 시에 점등되는 'TACHO FIAL' 기능, 엔진에 유증기를 측정하는 장치에 문제가 발생하면 점등되는 'O.M.D SYSTEM FIAL' 기능, 엔진의 PARAMETER값 중에 엔진상태에 중대한 이상을 야기하는 문제가 발생하였을 때 엔진을 자동적으로 정지하게 하는 신호를 출력하는 'COMMON SHUTDOWN' 기능, 엔진 RPM을 표시하는 'SPEED MONITOR' 기능을 수행하는 것을 특징으로 한다.
그리고 SCU(Safety Control& Cable Supervision Unit)는, 유증기의 농도가 설정값 이상보다 높으면 알람이 발생하는 'OIL MIST HIGH DENSITY' 기능, LUBE OIL 압력이 설정값 이하이면 알람이 발생되도록 하는 'L.O LOW PRESS.' 기능, H.T WATER의 온도가 설정값 이상이면 알람이 발생되도록 하는 'H.T WATER HIGH TEMP.' 기능, MCU에서 알람이 발생하면 LED 점등되는 'FROM MAIN CONTROL' 기능, LOCAL 장소에서 EMERGENCY SWITCH를 눌렸을 때 알람 발생을 하는 'LOCAL EM'CY' 기능, REMOTE 장소에서 EMERGENCY SWITCH를 눌렸을 때 알람 발생을 하는 'REMOTE EM'CY' 기능, 엔진 RPM이 설정값 이상이면 알람 발생을 하는 'OVER SPEED' 기능, 엔진에서 오는 신호라인의 이상을 체크하여 정상적으로 연결되어 있으면 LED 점등을 하고, 신호 라인이 OPEN되면 LED가 꺼지는 'SUPERVISION' 기능을 수행하는 것을 특징으로 한다.
그리고 MIF(Main Interface Board)는, 엔진 및 TURBOCHARGER RPM을 1.5배 늘려서 모듈에 입력시켜 OVERSPEED 알람이 정상적으로 발생하는지 확인하기 위해 설치되는 'OVERSPEED TEST SWITCH'를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 비상시 엔진을 멈추기 위한 스위치(EM'CY STOP SWITCH (B))와, 엔진의 속도를 조절하기 위한 스위치(GOVERNOR RISE, LOW (A))와, 엔진을 동작 또는 중지 시킬 수 있는 스위치(START, STOP)와, TRIP이 발생 하였을 시에 TRIP의 상황을 해결 하고 TRIP을 RESET 시킬 수 있는 스위치(RESET)를 구비하는 오퍼레이팅 박스를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 오퍼레이팅 박스는, 각 아날로그 신호 값을 표시하고, 아날로그 신호 값 중에 설정 범위를 벗어난 값에 대하선 점멸과 함께 알람 발생을 하고, TRIP이 발생하면 시각적으로 표시하는 구성을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 육상용 발전 엔진 제어 장치는 다음과 같은 효과를 갖는다.
첫째, 육상용 발전 시스템(Diesel Power Plant)의 현재 작동 파라미터를 확인하고 엔진 제어의 신뢰성을 높일 수 있도록 한다.
둘째, 엔진에서 출력되는 아날로그 센서 값을 받아 들여 회로 내부적으로 변환한 후 사용자가 알 수 있게 표시하는 ACU(Analog/Communication Unit)를 터미널 박스에 구비하여 육상용 발전 시스템(Diesel Power Plant)의 동작 상태를 정확하게 알 수 있도록 한다.
셋째, 각 모듈에서 보내는 신호들의 취합하여 엔진 전반적인 상태 확인 및 제어를 수행하는 MCU(Main Control Unit)를 터미널 박스에 구비하여 육상용 발전 시스템(Diesel Power Plant)의 동작 제어가 효율적으로 이루어지도록 한다.
넷째, MCU(Main Control Unit)가 ACU(Analog/Communication Unit), SCU(Safety Control& Cable Supervision Unit), 모니터링 박스와 CAN 통신으로 데이터를 주고 받아 데이터 송수신의 신뢰성을 높일 수 있다.
다섯째, 터미널 박스에 구비되는 MCU(Main Control Unit)가 엔진 RPM이 설정 이상의 값을 넘으면 OverSpeed 신호를 출력하여 엔진을 보호할 수 있도록 한다.
여섯째, 엔진과 연결되는 디지털 입출력 신호선의 연결 상태와 엔진이 동작 중일 때에 각 파라미터의 값이 설정 범위를 벗어나게 되면 알람을 발생시키는 SCU(Safety Control& Cable Supervision Unit)를 터미널 박스에 구비하여 육상용 발전 시스템(Diesel Power Plant)의 안정성을 높일 수 있다.
일곱째, 각 모듈의 입출력을 연결하고, RELAY로 외부로 출력을 보내는 MIF(Main Interface Board)를 구비하여, 엔진 OverSpeed 알람이 정상적으로 발생하는지 확인할 수 있다.
여덟째, 사용자가 엔진의 상태를 확인 하고 제어 할 수 있는 오퍼레이팅 박스를 구비하고, 아날로그 신호 값 중에 설정 범위를 벗어난 값에 대하선 점멸과 함께 알람 발생시켜 육상용 발전 시스템(Diesel Power Plant)의 동작 상태에 따른 대응이 효과적으로 이루어질 수 있도록 한다.
도 1a와 도 1b는 본 발명에 따른 육상용 발전 엔진 제어 장치의 터미널 박스의 전체 구성도
도 2a는 본 발명에 따른 ACU(Analog/Communication Unit)의 일 예를 나타낸 구성도
도 2b는 본 발명에 따른 MCU(Main Control Unit)의 일 예를 나타낸 구성도
도 2c는 본 발명에 따른 SCU(Safety Control& Cable Supervision Unit)의 일 예를 나타낸 구성도
도 2d는 본 발명에 따른 MIF(Main Interface Board)의 일 예를 나타낸 구성도
도 3은 본 발명에 따른 MCU(Main Control Unit)의 CAN 통신 구성도
도 4a와 도 4b는 본 발명에 따른 육상용 발전 엔진 제어 장치의 오퍼레이팅 박스의 전체 구성도
도 5는 본 발명에 따른 엔진 상태 정보 표시의 일 예를 나타낸 구성도
이하, 본 발명에 따른 육상용 발전 엔진 제어 장치의 바람직한 실시 예에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 육상용 발전 엔진 제어 장치의 특징 및 이점들은 이하에서의 각 실시 예에 대한 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.
도 1a와 도 1b는 본 발명에 따른 육상용 발전 엔진 제어 장치의 터미널 박스의 전체 구성도이다.
본 발명에 따른 육상용 발전 엔진 제어 장치는 육상용 발전 시스템(Diesel Power Plant)의 현재 작동 파라미터를 확인하고 엔진 제어의 신뢰성을 높일 수 있도록 한 것이다.
이를 위하여 본 발명에 따른 육상용 발전 엔진 제어 장치는 엔진에서 출력되는 아날로그 센서 값을 받아 들여 회로 내부적으로 변환한 후 사용자가 알 수 있게 표시하는 ACU(Analog/Communication Unit)를 터미널 박스에 구비하는 구성을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 각 모듈에서 보내는 신호들의 취합하여 엔진 전반적인 상태 확인 및 제어를 수행하는 MCU(Main Control Unit)를 터미널 박스에 구비하는 구성을 포함할 수 있다.
본 발명은 MCU(Main Control Unit)가 ACU(Analog/Communication Unit), SCU(Safety Control& Cable Supervision Unit), 모니터링 박스와 CAN 통신으로 데이터를 주고 받는 구성을 포함할 수 있다.
본 발명은 터미널 박스에 구비되는 MCU(Main Control Unit)가 엔진 RPM이 설정 이상의 값을 넘으면 OverSpeed 신호를 출력하여 엔진을 보호하는 구성을 포함할 수 있다.
본 발명은 엔진과 연결되는 디지털 입출력 신호선의 연결 상태와 엔진이 동작 중일 때에 각 파라미터의 값이 설정 범위를 벗어나게 되면 알람을 발생시키는 SCU(Safety Control& Cable Supervision Unit)를 터미널 박스에 구비하는 구성을 포함할 수 있다.
본 발명은 각 모듈의 입출력을 연결하고, RELAY로 외부로 출력을 보내는 MIF(Main Interface Board)를 구비하여, 엔진 OverSpeed 알람이 정상적으로 발생하는지 확인할 수 있도록 하는 구성을 포함할 수 있다.
본 발명은 사용자가 엔진의 상태를 확인 하고 제어 할 수 있는 오퍼레이팅 박스를 구비하고, 아날로그 신호 값 중에 설정 범위를 벗어난 값에 대하선 점멸과 함께 알람 발생시켜 육상용 발전 시스템(Diesel Power Plant)의 동작 상태에 따른 대응이 이루어질 수 있도록 하는 구성을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 육상용 발전 엔진 제어 장치는 MCU(Main Control Unit), ACU(Analog/Communication Unit), SCU(Safety Control& Cable Supervision Unit), MIF(Main Interface Board), SIF(Safety Interface Board)를 구비하는 터미널 박스(100)와, OU(Operating Unit), TPU(Temp./Press. Monitoring Unit), ETU#1(Exhaust Gas Temp. Monitoring Unit #1), ETU#2(Exhaust Gas Temp. Monitoring Unit #2), BTU(Main Bearing Temp. . Monitoring Unit)를 구비하는 오퍼레이팅 박스(200)를 포함한다.
본 발명에 따른 육상용 발전 엔진 제어 장치의 터미널 박스(100)는 도 1a와 도 1b에서와 같이, 엔진에서 출력되는 아날로그 센서 값을 받아 들여 회로 내부적으로 변환한 후 사용자가 알 수 있게 표시하는 ACU(Analog/Communication Unit)와, 각 모듈에서 보내는 신호들의 취합하여 엔진 전반적인 상태 확인 및 제어를 수행하는 MCU(Main Control Unit)와, 엔진과 연결되는 디지털 입출력 신호선의 연결 상태와 엔진이 동작 중일 때에 각 파라미터의 값이 설정 범위를 벗어나게 되면 알람을 발생시키는 SCU(Safety Control& Cable Supervision Unit)와, 각 모듈의 입출력을 연결하고, RELAY를 통해 외부로 출력을 보내는 MIF(Main Interface Board)를 포함한다.
도 2a는 본 발명에 따른 ACU(Analog/Communication Unit)의 일 예를 나타낸 구성도이다.
본 발명에 따른 ACU(Analog/Communication Unit)는 각 엔진에서 들어 오는 아날로그 신호의 입력값 표시를 하며 Modbus통신으로(RS422 ,RS485) A.M.S(Auto Monitoring System)과 통신을 한다.
입력은 46개의 온도 값과 10개의 압력 값을 받고, Thermocouple : 24EA, 4~20mA : 10EA, PT100 : 22EA(PT100Ω센서)를 구비한다.
A.M.S(Auto Monitoring System)는 엔진의 전반적인 상태를 엔진 Control Room에서 사용자가 파악 할 수 있게 만든 프로그램을 갖는다.
ACU(Analog/Communication Unit)는 ACU와 연결된 THERMCOUPLE SENSOR에 문제가 발생하였을 시에 점등되는 'THERMCOUPLE SENSOR FAIL' 기능, ACU와 연결된 PT100 SENSOR에 문제가 발생하였을 시에 점등되는 'PT100 SENSOR FAIL' 기능, ACU와 연결된 PRESSURE SENSOR에 문제가 발생하였을 시에 점등되는 'PRESSURE SENSOR FAIL' 기능, ACU 모듈에 문제가 발생하였을 시에 점등되는 'ACU ERROR' 기능, ACU 와 A.M.S 연결에 문제가 발생하였을 시에 점등되는 'MODBUS ERROR' 기능, CAN통신에 문제가 발생하였을 시에 점등되는 'CAN ERROR' 기능, MODBUS통신이 정상적으로 작동 할 때 점등되는 'MODBUS RX,TX' 기능, CAN통신이 정상적으로 작동 할 때 점등되는 'CAN RX, TX'의 기능을 수행한다.
도 2b는 본 발명에 따른 MCU(Main Control Unit)의 일 예를 나타낸 구성도이다.
MCU(Main Control Unit)는 각 모듈에서 보내는 신호들의 취합하여 엔진 전반적인 상태 확인 및 제어 역할을 하는 것으로, ACU 와 SCU, MONITERING BOX와 CAN통신으로 데이터를 주고 받는다.
도 3은 본 발명에 따른 MCU(Main Control Unit)의 CAN 통신 구성도이다.
MCU(Main Control Unit)는 엔진 RPM이 설정 이상의 값을 넘으면 엔진을 보고 하기 위해 OverSpeed 신호를 출력하여 엔진을 보호하기 위한 'OVER SPEED' 기능을 수행한다.
여기서, Overspeed 설정 값은 엔진의 종류에 따라서 설정 할 수 있게 제작할 수 있다.
MCU(Main Control Unit)는 엔진이 완전히 정지했다는 신호 'SAFETY START'를 출력하고, 엔진 RPM이 0이 되는 것과 엔진에 사용되는 LUB-OIL 압력의 상태를 보고 MCU가 판단을 한다.
여기서, AND 조건으로서 엔진이 동작하게 되면 윤활유인 LUB-OIL 압력이 증가한다.
엔진 RPM만으로 엔진의 정지 상태를 파악하지 않는 이유는 엔진이 동작 중에 엔진 RPM을 측정하는 기기가 고장이 나게 되면 RPM은 0으로 표시되지만 엔진은 동작 중에 있다. 따라서, LUB-OIL이 엔진으로 들어 오는 압력을 측정하여 엔진이 완전히 정지 되어 있는지를 판단하는 것이다.
MCU(Main Control Unit)는 엔진이 일정 RPM 이상으로 올라가 정상적으로 작동을 하고 있음을 나타내는 'RUNNING' 표시가 되도록 하고, 엔진의 속도를 측정하는 기계인 TACHOMETER에 이상이 발생 하였을 시에 점등되는 'TACHO FAIL' 기능, MCU 모듈에 이상이 발생하였을 시에 점등되는 'MCU ERROR' 기능, 통신의 상태를 육안으로 확인하기 위하여 CAN 통신에서 데이터를 주고 받으면 점등되는 'CAN RX, TX' 기능, 엔진이 동작 중일 때에 엔진으로 입력되는 Lube-Oil 압력이 설정 이상 값 밑으로 떨어 지게 되면 점등되는 'L.O Low press.' 기능, 엔진에서 나오는 H.T Water의 온도가 설정 값 이상이 되면 점등되는 'H.T Water High Temp.' 기능, Controller에서 엔진 정지 신호를 출력 한 후 일정시간(설정시간)동안 엔진이 멈추지 않으면 점등되는 'Stop Fail' 기능, 엔진으로 입력되는 Lube-Oil이 설정 값 이상이고 MCU와 SCU에서 Tacho Fail알람이 발생 하였을 시에 점등되는 'Both Tacho Fail' 기능, 엔진의 속도를 조절하는 Governor 장치에문제가 발생하여 접점이 Open 되면 점등되는 'Gov. Major Fault' 기능, 엔진에 장착되어 있는 Bearing의 온도를 측정하여 설정 값 이상이 되면 점등되는 'Bearing High Temp.' 기능 제어를 수행한다.
도 2c는 본 발명에 따른 SCU(Safety Control& Cable Supervision Unit)의 일 예를 나타낸 구성도이다.
SCU(Safety Control& Cable Supervision Unit)는 엔진과 연결되는 디지털 입출력 신호선의 연결 상태와 엔진이 동작 중일 때에 각 파라미터의 값이 설정 범위를 벗어나게 되면 알람을 발생시키는 것이다.
SCU(Safety Control& Cable Supervision Unit)는 엔진이 완전히 정지했다는 신호를 출력하는 'SAFETY START' 기능을 수행하고, 엔진이 일정 RPM 이상으로 올라가 정상적으로 작동을 하고 있음을 나타내는 'RUNNING' 표시가 되도록 하고, 엔진의 각 PARAMETER값이 정상 범위를 벗어 나 있어도 알람이 발생하지 않게 설정하는 'ALARM BLOCKING' 기능, 엔진의 PARAMETER값 중에 엔진상태에 중대한 이상을 야기하는 문제가 발생하였을 때 엔진을 자동적으로 정지하게 하는 신호를 출력하는 'EM'CY SOL V/V' 기능, 엔진의 속도를 측정하는 기계인 TACHOMETER에 이상이 발생 하였을 시에 점등되는 'TACHO FIAL' 기능, 엔진에 유증기를 측정하는 장치에 문제가 발생하면 점등되는 'O.M.D SYSTEM FIAL' 기능, 엔진의 PARAMETER값 중에 엔진상태에 중대한 이상을 야기하는 문제가 발생하였을 때 엔진을 자동적으로 정지하게 하는 신호를 출력하는 'COMMON SHUTDOWN' 기능, 엔진 RPM을 표시하는 'SPEED MONITOR' 기능, 유증기의 농도가 설정값 이상보다 높으면 알람이 발생하는 'OIL MIST HIGH DENSITY' 기능, LUBE OIL 압력이 설정값 이하이면 알람이 발생되도록 하는 'L.O LOW PRESS.' 기능, H.T WATER의 온도가 설정값 이상이면 알람이 발생되도록 하는 'H.T WATER HIGH TEMP.' 기능, MCU에서 알람이 발생하면 LED 점등되는 'FROM MAIN CONTROL' 기능, LOCAL 장소에서 EMERGENCY SWITCH를 눌렸을 때 알람 발생을 하는 'LOCAL EM'CY' 기능, REMOTE 장소에서 EMERGENCY SWITCH를 눌렸을 때 알람 발생을 하는 'REMOTE EM'CY' 기능, 엔진 RPM이 설정값 이상이면 알람 발생을 하는 'OVER SPEED' 기능, 엔진에서 오는 신호라인의 이상을 체크하여 정상적으로 연결되어 있으면 LED 점등을 하고, 신호 라인이 OPEN되면 LED가 꺼지는 'SUPERVISION' 기능을 수행한다.
여기서, 'COMMON SHUTDOWN' 기능은 SCU SHUTDOWN 메뉴 중에 한 개 이상 TRIP이 발생하면 LED 점등되도록 한다.
도 2d는 본 발명에 따른 MIF(Main Interface Board)의 일 예를 나타낸 구성도이다.
MIF(Main Interface Board)는 MCU 및 ACU에서 나오는 출력 신호를 외부로 전달하는 것으로, RELAY를 통해 직접적인 신호를 출력한다.
MIF(Main Interface Board)는 엔진 및 TURBOCHARGER RPM을 1.5배 늘려서 모듈에 입력시키는 것으로, 실제 엔진을 OVERSPEED RPM 까지 올려서 모듈 테스트를 할 수 없기 때문에 OVERSPEED 알람이 정상적으로 발생하는지 확인하기 위해 설치되는 'OVERSPEED TEST SWITCH'를 포함한다.
도 4a와 도 4b는 본 발명에 따른 육상용 발전 엔진 제어 장치의 오퍼레이팅 박스의 전체 구성도이고, 도 5는 본 발명에 따른 엔진 상태 정보 표시의 일 예를 나타낸 구성도이다.
오퍼레이팅 박스는 비상시 엔진을 멈추기 위한 스위치(EM'CY STOP SWITCH (B))와, 엔진의 속도를 조절하기 위한 스위치(GOVERNOR RISE, LOW (A))와, 엔진을 동작 또는 중지 시킬 수 있는 스위치(START, STOP)와, TRIP이 발생 하였을 시에 TRIP의 상황을 해결 하고 TRIP을 RESET 시킬 수 있는 스위치(RESET)를 구비한다.
그리고 오퍼레이팅 박스는 각 아날로그 신호 값을 표시하고, 아날로그 신호 값 중에 설정 범위를 벗어난 값에 대하선 점멸과 함께 알람 발생을 한다.
오퍼레이팅 박스는 TRIP이 발생하면 시각적으로 표시하는 구성을 포함하는 것으로, 표시되는 항목은 도 5에서와 같이, OVER SPEED TRIP, L.O LOW PRESS. TRIP, H.T WATER HIGH TEMP. TRIP, BOTH TACHO FAIL TRIP, EM'CY STOP, OIL MIST HIGH DENSITY TRIP, STOP FAIL TRIP, GOVERNOR MAJOR FAULT, BEARING HIGH TEMP.TRIP, READY TO START 항목을 포함한다.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 본 발명에 따른 육상용 발전 엔진 제어 장치는 육상용 발전 시스템(Diesel Power Plant)의 현재 작동 파라미터를 확인하고 엔진 제어의 신뢰성을 높일 수 있도록 한 것이다.
이상에서의 설명에서와 같이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 본 발명이 구현되어 있음을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 명시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구 범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
100. 터미널 박스 200. 오퍼레이팅 박스

Claims (11)

  1. 엔진에서 출력되는 아날로그 센서 값을 받아 들여 회로 내부적으로 변환한 후 사용자가 알 수 있게 표시하는 ACU(Analog/Communication Unit);
    각 모듈에서 보내는 신호들의 취합하여 엔진 전반적인 상태 확인 및 제어를 수행하는 MCU(Main Control Unit);
    엔진과 연결되는 디지털 입출력 신호선의 연결 상태와 엔진이 동작 중일 때에 각 파라미터의 값이 설정 범위를 벗어나게 되면 알람을 발생시키고, 엔진의 각 PARAMETER값이 정상 범위를 벗어 나 있어도 알람이 발생하지 않게 설정하는 'ALARM BLOCKING' 기능을 포함하여 수행하는 SCU(Safety Control& Cable Supervision Unit);
    각 모듈의 입출력을 연결하고, RELAY를 통해 외부로 출력을 보내고, 엔진 및 TURBOCHARGER RPM을 1.5배 늘려서 모듈에 입력시켜 OVERSPEED 알람이 정상적으로 발생하는지 확인하기 위해 설치되는 'OVERSPEED TEST SWITCH'를 포함하는 MIF(Main Interface Board);를 구비하는 터미널 박스를 포함하고,
    상기 MCU(Main Control Unit)는 엔진이 완전히 정지했다는 신호 'SAFETY START'를 출력하고, 엔진 RPM이 0이 되는 것과 엔진에 사용되는 LUB-OIL 압력의 상태를 보고 MCU가 판단하고, 상기 ACU(Analog/Communication Unit), MCU(Main Control Unit), SCU(Safety Control& Cable Supervision Unit)는 터미널 박스에 구비되어 서로 CAN 통신으로 데이터를 주고 받는 것을 특징으로 하는 육상용 발전 엔진 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, ACU(Analog/Communication Unit)는,
    ACU와 연결된 THERMCOUPLE SENSOR에 문제가 발생하였을 시에 점등되는 'THERMCOUPLE SENSOR FAIL' 기능, ACU와 연결된 PT100 SENSOR에 문제가 발생하였을 시에 점등되는 'PT100 SENSOR FAIL' 기능, ACU와 연결된 PRESSURE SENSOR에 문제가 발생하였을 시에 점등되는 'PRESSURE SENSOR FAIL' 기능, ACU 모듈에 문제가 발생하였을 시에 점등되는 'ACU ERROR' 기능, ACU 와 A.M.S 연결에 문제가 발생하였을 시에 점등되는 'MODBUS ERROR' 기능, CAN통신에 문제가 발생하였을 시에 점등되는 'CAN ERROR' 기능, MODBUS통신이 정상적으로 작동 할 때 점등되는 'MODBUS RX,TX' 기능, CAN통신이 정상적으로 작동 할 때 점등되는 'CAN RX, TX'의 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 육상용 발전 엔진 제어 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, MCU(Main Control Unit)는,
    엔진 RPM이 설정 이상의 값을 넘으면 엔진을 보고 하기 위해 OverSpeed 신호를 출력하여 엔진을 보호하기 위한 'OVER SPEED' 기능을 수행하고,
    Overspeed 설정 값은 엔진의 종류에 따라서 다르게 설정되는 것을 특징으로 하는 육상용 발전 엔진 제어 장치.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서, MCU(Main Control Unit)는,
    엔진이 일정 RPM 이상으로 올라가 정상적으로 작동을 하고 있음을 나타내는 'RUNNING' 표시가 되도록 하고, 엔진의 속도를 측정하는 기계인 TACHOMETER에 이상이 발생 하였을 시에 점등되는 'TACHO FAIL' 기능, MCU 모듈에 이상이 발생하였을 시에 점등되는 'MCU ERROR' 기능, 통신의 상태를 육안으로 확인하기 위하여 CAN 통신에서 데이터를 주고 받으면 점등되는 'CAN RX, TX' 기능, 엔진이 동작 중일 때에 엔진으로 입력되는 Lube-Oil 압력이 설정 이상 값 밑으로 떨어 지게 되면 점등되는 'L.O Low press.' 기능, 엔진에서 나오는 H.T Water의 온도가 설정 값 이상이 되면 점등되는 'H.T Water High Temp.' 기능 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 육상용 발전 엔진 제어 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, MCU(Main Control Unit)는,
    Controller에서 엔진 정지 신호를 출력 한 후 일정시간(설정시간)동안 엔진이 멈추지 않으면 점등되는 'Stop Fail' 기능, 엔진으로 입력되는 Lube-Oil이 설정 값 이상이고 MCU와 SCU에서 Tacho Fail알람이 발생 하였을 시에 점등되는 'Both Tacho Fail' 기능, 엔진의 속도를 조절하는 Governor 장치에문제가 발생하여 접점이 Open 되면 점등되는 'Gov. Major Fault' 기능, 엔진에 장착되어 있는 Bearing의 온도를 측정하여 설정 값 이상이 되면 점등되는 'Bearing High Temp.' 기능 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 육상용 발전 엔진 제어 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, SCU(Safety Control& Cable Supervision Unit)는,
    엔진이 완전히 정지했다는 신호를 출력하는 'SAFETY START' 기능을 수행하고, 엔진이 일정 RPM 이상으로 올라가 정상적으로 작동을 하고 있음을 나타내는 'RUNNING' 표시가 되도록 하고, 엔진의 각 PARAMETER값이 정상 범위를 벗어 나 있어도 알람이 발생하지 않게 설정하는 'ALARM BLOCKING' 기능, 엔진의 PARAMETER값 중에 엔진상태에 중대한 이상을 야기하는 문제가 발생하였을 때 엔진을 자동적으로 정지하게 하는 신호를 출력하는 'EM'CY SOL V/V' 기능, 엔진의 속도를 측정하는 기계인 TACHOMETER에 이상이 발생 하였을 시에 점등되는 'TACHO FIAL' 기능, 엔진에 유증기를 측정하는 장치에 문제가 발생하면 점등되는 'O.M.D SYSTEM FIAL' 기능, 엔진의 PARAMETER값 중에 엔진상태에 중대한 이상을 야기하는 문제가 발생하였을 때 엔진을 자동적으로 정지하게 하는 신호를 출력하는 'COMMON SHUTDOWN' 기능, 엔진 RPM을 표시하는 'SPEED MONITOR' 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 육상용 발전 엔진 제어 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, SCU(Safety Control& Cable Supervision Unit)는,
    유증기의 농도가 설정값 이상보다 높으면 알람이 발생하는 'OIL MIST HIGH DENSITY' 기능, LUBE OIL 압력이 설정값 이하이면 알람이 발생되도록 하는 'L.O LOW PRESS.' 기능, H.T WATER의 온도가 설정값 이상이면 알람이 발생되도록 하는 'H.T WATER HIGH TEMP.' 기능, MCU에서 알람이 발생하면 LED 점등되는 'FROM MAIN CONTROL' 기능, LOCAL 장소에서 EMERGENCY SWITCH를 눌렸을 때 알람 발생을 하는 'LOCAL EM'CY' 기능, REMOTE 장소에서 EMERGENCY SWITCH를 눌렸을 때 알람 발생을 하는 'REMOTE EM'CY' 기능, 엔진 RPM이 설정값 이상이면 알람 발생을 하는 'OVER SPEED' 기능, 엔진에서 오는 신호라인의 이상을 체크하여 정상적으로 연결되어 있으면 LED 점등을 하고, 신호 라인이 OPEN되면 LED가 꺼지는 'SUPERVISION' 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 육상용 발전 엔진 제어 장치.
  9. 삭제
  10. 제 1 항에 있어서, 비상시 엔진을 멈추기 위한 스위치(EM'CY STOP SWITCH (B))와, 엔진의 속도를 조절하기 위한 스위치(GOVERNOR RISE, LOW (A))와, 엔진을 동작 또는 중지 시킬 수 있는 스위치(START, STOP)와, TRIP이 발생 하였을 시에 TRIP의 상황을 해결 하고 TRIP을 RESET 시킬 수 있는 스위치(RESET)를 구비하는 오퍼레이팅 박스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 육상용 발전 엔진 제어 장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 오퍼레이팅 박스는,
    각 아날로그 신호 값을 표시하고, 아날로그 신호 값 중에 설정 범위를 벗어난 값에 대하선 점멸과 함께 알람 발생을 하고,
    TRIP이 발생하면 시각적으로 표시하는 구성을 포함하는 것을 특징으로 하는 육상용 발전 엔진 제어 장치.
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