KR102135431B1 - 스마트 감시제어유니트 및 이를 구비한 펌프 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 스마트 감시제어유니트 및 이를 구비한 펌프에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전동기와 펌프를 감시제어하기 위하여 외부에서 전동기기동반 또는 현장제어유니트를 거쳐 전동기로 공급되는 전압, 전류, 전동기의 회전방향, 전동기의 회전수, 전동기의 온도, 습도, 절연 및 진동의 각 파라미터를 측정하는 측정부와 상기 각 파라미터의 제어범위를 설정하는 설정부와, 전동기와 펌프의 운전전, 운전중, 운전후의 각 파라미터를 실시간으로 측정, 디지털변환 및 저장하는 감시제어와 그 데이터를 설정파라미터와 비교, 연산, 판정, 알람, 표시, 구동을 계속, 제어 또는 정지시키며, 설정파라미터를 현장에서 수정할 수 있고, 그 결과를 실시간으로 표시부에 표시하며, 유무선통신 신호로 중앙제어유니트 또는 현장제어유니트 및/또는 원격지로 송출할 수 있는 감시제어유니트를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 감시제어유니트 및 이를 구비한 펌프에 관한 것이다.
Description
본 발명은 스마트 감시제어유니트 및 이를 구비한 펌프에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전동기를 갖는 펌프에 있어서, 전동기로 공급되는 전력(전압 및 전류)의 위상(位相) 및 파형(波形)과, 전동기의 회전방향과 회전속도, 전동기 내부의 온도, 습도, 누수, 절연 및 진동의 파라미터(Parameter)를 실시간으로 측정, 변환, 저장, 비교, 연산, 판정, 알람, 표시하고 유무선 통신수단을 구비하여 제어알고리즘에 따라 유기적으로 펌프와 전동기의 운전에 유해요인을 현장 및/또는 원격지에서 실시간으로 감시제어하는 스마트 감시제어유니트 (Smart Monitoring & Smart Control Unit) 및 이를 구비한 펌프에 관한 것이다.
일반적으로 펌프라 함은 펌프와 전동기가 일체로 조합된 것으로, 펌프 케이스의 일측에 고정자와 회전자로 이루어진 전동기가 결합되고, 상기 전동기에 의해 발생하는 전기에너지로 회전시켜서 유체를 펌핑하는 임펠러(Impeller)가 펌프 케이스의 타측에 배치되도록 구성한다. 특히 수중펌프는 소음과 진동이 적고, 별도의 프라이밍(Priming)장치나 냉각장치가 필요 없으며, 구조가 간단하여 설치와 취급이 용이함으로써 유체에 에너지를 가하여 펌핑하여야 하는 양배수(揚排水)펌프장, 산업용, 상·하수도용 등의 펌프에 많이 이용되고 있다.
이러한 종래의 수중펌프는 상부 케이스와, 그 내부에 고정자와 회전자로 이루어진 전동기와, 상기 회전자와 함께 회전하도록 축연결된 주축(主軸)에 결합되어 회전하는 임펠러와, 상기 임펠러를 수용하고 임펠러의 회전에 의해 유체의 펌핑이 가능하도록 일측에 흡입관과 타측에 토출구를 구비하여 구성된다.
그리고, 수중펌프의 경우 구동하는 과정에서 헌팅(Hunting)이나 볼텍스(Vortex)등의 예기 하지 못한 수위 감소로 인하여 수중펌프의 전동기 부분이 수면 위로 노출되는 경우, 또는 설정치보다 전동기에서 발생하는 높은 열에 의하여 고정자와 회전자가 급격하게 팽창되면, 결국 고정자와 회전자가 상호 밀착되어 회전자의 회전이 강제적으로 정지(Stall)되면서 고정자와 회전자가 손상될 뿐만 아니라, 고열로 인하여 코일 등 전동기를 구성하는 부품에 소손(燒損)이 발생하게 되고, 이로 인하여 전동기의 고장으로 임펠러를 회전시킬 수 없는 문제점이 있다.
한편, 유체 중에 포함되어 내려오는 경성(硬性) 진개물(塵芥物)은 대부분 제진기에서 제거되지만 연성(軟性) 진개물은 제진기를 통과하여 임펠러와 펌프케이싱 사이에 끼인 상태에서 강제 회전시킬 경우, 주축(主軸)의 회전시 발생하는 임펠러의 불균형(Unbalance), 상·하부베어링의 진동 등으로 인하여 상·하부베어링의 온도가 상승하여 주축과 고착(固着)되는 고장이 발생하는 문제점이 있다.
더불어, 상기 수중펌프의 전동기 상부 스터핑박스(Stuffing Box)와 하부베어링하우징을 통하여 전동기 내부로 누수(漏水)가 발생하면 전동기가 소손(燒損)되고 전동기의 전기에너지 발생이 불가능하게 되어 임펠러를 회전시킬 수 없는 문제점이 있다.
이러한 문제들을 해결하기 위하여 종래의 펌프는 (i)전동기의 고정자온도, (ii)상·하부 베어링온도, (iii)전동기의 누수만을 감시제어하는 종래기술의 모니터링유니트(Monitoring Unit)를 구비하여 수중펌프의 전동기와 펌프의 3가지를 보호하는 기술이 널리 채택돼 오고 있다.
종래의 모니터링유니트는 전동기로 입력되는 전력이 정현파(正弦波)인 교류전류의 위상(位相)과 그 파형(波形)(이하 위상(位相) 또는 파형(波形)이라 하며 선형화된 위상의 데이터는 파형(波形)이라 함)임에도 불구하고 이를 전혀 감시제어하지 못하는 문제점이 있었다.
그러나, 상기 3가지를 감시제어하는 종래기술의 모니터링유니트는 펌프와 전동기의 고장을 일으킬 수 있는 여러 파라미터(Parameter) 중에서 (i)제1위상측정부의 입력전력의 전력(전압 및 전류)의 파라미터의 측정; (ii)제2위상측정부의 출력전력(전압 및 전류) 위상의 파라미터를 측정; (iii)전동기의 회전방향 측정; (iv)전동기 주축의 회전속도 측정; (v)전동기의 고정자 U,V,W 3단자와 상·하부베어링의 온도측정; (vi)모터브라켓 및 하부브라켓 내부로 누설되는 수분과 습도측정; (vii)제2위상측정부의 출력전력(전압 및 전류)의 절연측정; (viii)하부베어링하우징에서 주축의 회전시 발생하는 불균형(Unbalance) 등으로 발생하는 진동측정 등 펌프 및 전동기의 안전한 구동에 필수적인 파라미터들을 아예 검출, 변환, 저장하지 못함으로써, 설정파라미터와 측정파라미터를 비교, 분석, 판정, 저장, 알람표시 등을 하지 못하거나 이들 유해요인 전체를 대처(對處)할 수 없었다. 따라서, 이렇게 유해요인 전체를, 일괄적으로 감시제어하지 못함으로써 안전하고 경제적으로 펌프를 구동하여 유체를 펌핑해야 하는 본래의 목적을 수행하는데 필요한 아래의 구성 및 제어상의 문제점들이 있다.
(1) 종래기술의 펌프 모니터링유니트는, 콤팩트한 하나의 유니트에서, 펌프와 전동기의 기동전 운영자가 아닌 제조사나 전문가가 현장에서 별도의 절연의 파라미터를 측정하거나, 점검이 완료된 후 전동기를 구동해야 한다. 특히 빗물펌프장의 대형 배수펌프의 경우 비우기(非雨期)동안 장기간 휴지(休止)하다가, 갑작스런 강우로 긴급 구동해야 할 경우 전동기의 절연상태를 확인하지 못했을 경우, 절연이 파괴되었으면 주요기기의 소손이 발생하게 된다. 종래의 펌프 모니터링유니트는 이러한 기능이 없어서 사전조치가 불가능하고, 절연을 별도의 절연테스트기로 측정하여야 하는 유지보수 및 운영상의 문제점이 있다.
(2) 종래기술의 펌프 모니터링유니트는, 펌프와 전동기는 운전중 운영자가 아닌 제조사나 전문가가 현장에서 출력전력의 전압, 전류, 역율, 정상파형 출력이나, 열화(劣化)속도, 절연을 측정하여 발생하는 이상신호들을 정밀계측기기로 측정해야 하는데, 이는 유지보수의 경제적인 문제와 측정에 소요되는 예산이 수립되지 않았을 경우, 실시할 수 없는 운영상의 제약등 문제점이 있다.
(3) 종래기술은, 펌프 및 전동기의 구동시 상부베어링과 하부베어링으로 회동지지되는 주축이 하부측으로 외팔보 형태로 연장된 허브 상에 배설된 임펠러가 회전자의 회전으로 내수를 외측으로 강제 펌핑할 때, 임펠러의 불균형(Unbalance), 축정열불량(Misalignment), 공진(Resonance), 위험속도(Critical Speed) 등의 기계적인 원인과, 공동현상(Cavitation), 공기흡입(Vortex), 헌팅(Hunting), 유체의 동적하중(Fluid Dynamics), 토출유체의 반사파(Reflection) 등 유체역학적인 원인과, 다양하고 복합적인 원인으로 발생하는 펌프의 이상은 거의 예외 없이 진동이 발생하게 된다. 이렇게 발생하는 허용범위를 초과하는 진동은 펌프고장의 2번째 주요한 원인이 된다.
이러한 종래기술은, 펌프의 상부베어링과 하부베어링으로 회동지지되는 주축(主軸)에 배설된 임펠러가 회전시 주축의 회전진동을 감지하기 위하여 구비된 펌프 전동기의 진동측정과 관련하여 안출된 대한민국 등록특허 제10-0456065호 (발명의 명칭: 진동센서가 구비된 수중펌프, 2004.10.28.일 등록)에서 샤프트의 회전 진동을 감지하기 위한 복수개의 진동센서가 하부베어링하우징에 고정·설치하는 기술이 개시되어 있다.
또한, 종래기술은, 펌프의 주축이 진동되는 것을 방지하기 위하여, 상기 주축에 삽입되는 자체 윤활성을 가지며 고강도인 탄소-탄소 복합재 슬리브를 일정간격 떨어져 감싸는 슬라이딩 베어링을 구비하여 펌프 전동기의 진동저감과 관련하여 안출된 대한민국 등록특허 제10-1715604호 (발명의 명칭: 진동 저감형 펌프, 2017.3.7.일 등록)에서 진동을 감지하는 대신 저감하는 기술이 개시되어 있다.
그러나, 상기와 같은 종래기술들의 펌프는, 다양하고 복합적인 원인으로 발생하는 진동을 일관되고 신뢰할 수 있는 방법으로 감시제어하기 위해서 ‘진동센서가 구비된 수중펌프’의 경우처럼 별도의 고가인 진동센서들을 펌프 내부의 하부베어링하우징에 설치하거나, ‘진동 저감형 펌프’의 경우처럼 진동이 크게 발생하는 하부베어링의 진동을 아예 감지하지 못하고 주축의 진동을 저감시키는 완충재를 설치함으로써, 콤팩트한 하나의 유니트에서 진동을 감시제어할 수 없는 유지보수 및 경제적 문제점이 있다.
(4) 종래기술의 펌프는, 펌프와 전동기의 고장을 일으킬 수 있는 절연과 진동 파라미터(Parameter)를 유무선으로 현장 또는 원격지로 감시제어 데이터를 송수신할 수 있는 통신 및 운용구성이 없어서, 현장 또는 원격지에서 신속하고 안전한 펌프구동을 경제적으로 구현해야 하는 본래의 목적을 수행하는데 필요한 구성 및 제어상의 문제점들이 있다.
(5) 종래기술의 펌프 모니터링유니트는, 고압인 경우 전동기기동반, 저압인 경우 중앙제어유니트 또는 현장제어유니트의 입력전력에서, 전압과 전류의 파형(波形)의 위상(位相)이 역상(逆相)이 되거나 상접지(相接地)의 고장으로 비정상전압(과전압 또는 저전압), 써지(Surge) 현상이 정상 허용치이상 발생하게 되면, 이를 계속 운전할 경우, 전동기가 소손되는 등 고장 주요 원인이 되지만 이를 감시제어하지 못하는 문제점이 있다.
(6) 종래기술의 펌프 모니터링유니트는, 펌프 전동기가 역회전을 하거나 임펠러와 안내케이싱 사이에 진개물이 끼이면 천천히 회전하다가 결국 주축이 꼼작할 수 없는 정지(Stall)가 발생하게 되고, 이를 정지시키지 않으면 전동기가 소손되는 등 펌프 고장의 가장 빈발하는 문제점 중의 하나다.
(7) 종래기술의 펌프 모니터링유니트는, 고압인 경우 기동보조부, 저압인 경우 중앙제어유니트 또는 현장제어유니트에서 전압과 전력의 이상파형(異狀波形)으로 인하여 스위칭(Switching)오류, 오류(誤謬)주파수, 과도응답(過渡應答), 고조파(高調波), 비정상전압(과전압 또는 저전압) 또는 슬립(Slip)이 허용치 이상으로 계속 지속할 경우, 전동기가 소손되는 등 고장 주요 원인이 되지만 이를 감시제어하지 못하는 문제점이 있다.
(8) 종래기술의 펌프 모니터링유니트는, 펌프 전동기에 공급되는 전력을 지속적으로 측정, 전력 사용에 대한 중요한 정보를 제공하고 있으며, 고조파 왜곡(歪曲) 레벨을 측정하는 계측장비들이 개시되어 있다. 그러나, 전문가들에 의하여 설치된 이러한 계측장비들은 전동기를 운전하여 생성된 엄청난 양(量)의 데이터에서 전동기의 고장원인을 파악하여 이를 가려내는데 많은 시간이 소요된다. 즉 전동기의 이상(異常)결과 도출을 위해 트리거(Trigger)가 작동될 때까지 장시간 계측장비를 운영하여야 하는 문제점이 있다.
(9) 종래기술의 펌프 모니터링유니트는, 펌프 전동기의 고장을 일으킬 수 있는 여러 파라미터(Parameter) 중에서 역회전으로 인하여 발생하는 오작동을 방지하기 위하여 전원이 공급되면 솔레노이드의 전자력에 의해 록킹상태를 해제하거나 전원을 차단해야하는 설비 구성의 복잡성에 문제점이 있다.
(10) 종래기술의 펌프 모니터링유니트는, 펌프 전동기의 전동기기동반과 기동보조부 중에서 어느 부분에서 공급되는 전압 및 전류의 파라미터를 분리하여 감시제어하지 못함으로서, 어느 부분에서 전압과 전류의 파라미터에 이상이 있는지 정확한 상태파악과 사전 예방준비를 할 수 없어서 고장시 대처에 많은 시간이 소요되는 문제점이 있다.
(11) 종래기술의 펌프 모니터링유니트는, 펌프 전동기의 고정자 U,V,W 3단자를 감지하는 대신 1개소를 감지함으로서 고정자 각권선의 온도를 정확하게 측정하지 못하여 정확한 상태파악과 사전 예방준비를, 콤팩트한 하나의 유니트에서 수행할 수 없어서 고장시 대처에 많은 시간이 소요되는 문제점이 있다.
(12) 종래기술의 펌프 모니터링유니트는, 펌프 전동기의 모터브라켓(Motor Bracket) 내부와 하부베어링하우징을 통하여 전동기 내부측으로 외부로부터 누설(漏泄)되는 수분(水分)만을 측정함으로서 사고가 발생하는 누수 전단계의 습도(濕度)를 측정하지 못하여 누수에 도달하는 시간의 예측이, 콤팩트한 하나의 유니트에서, 불가능하여 사전에 사고에 대처할 수 없는 문제점이 있다.
(13) 종래기술의 펌프 모니터링유니트는, 펌프 및 전동기의 고장을 일으킬 수 있는 여러 파라미터(Parameter) 중에서 (i)제1위상측정부의 입력전력의 전력(전압 및 전류)의 파라미터의 측정; (ii)제2위상측정부의 출력전력(전압 및 전류) 위상의 파라미터를 측정; (iii)전동기의 회전방향 측정; (iv)전동기 주축의 회전속도 측정; (v)전동기의 고정자 U,V,W 3단자와 상·하부베어링의 온도 측정; (vi)모터브라켓 및 하부브라켓 내부로 누설되는 수분과 습도 측정; (vii)제2위상측정부의 출력전력(전압 및 전류)의 절연측정; (viii)하부베어링하우징에서 주축의 회전시 발생하는 불균형(Unbalance)등으로 발생하는 진동측정 등 펌프 및 전동기의 안전한 구동에 필수적인 파라미터들을 아예 검출, 변환, 저장하지 못함으로써 설정파라미터와 측정파라미터를 비교, 분석, 판정, 저장, 알람표시 등을 하지 못하거나 이들 유해요인 전체를 대처할 수 없었다. 따라서, 이들 유해요인들을 전체를 감시제어하여 펌프의 구동을 계속, 제어 또는 정지시킬 수 없는 모니터링유니트와 이를 내장한 현장제어유니트를 거쳐서 무선으로 현장 또는 원격지로 감시제어 데이터를 송수신할 수 있는 구성이 없어서 안전한 펌프구동으로 유체를 송출해야하는 본래의 목적을 수행하는데 필요한 구성 및 제어상의 문제점들이 있다.
상술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 본 발명의 목적은, 배수펌프의 경우 비우기(非雨期)동안 장기간 휴지(休止)하다가, 우기(雨期)시 갑자기 긴급 구동이 불가피할 때, 전동기의 절연상태를 확인하지 않았을 경우에도 전동기와 펌프의 고장을 일으키는 유해요인을 각 파라미터별로 실시간으로 감시제어하는 콤팩트한 하나의 유니트에서 별도의 조치없이 바로 구동이 가능하도록 한 스마트 감시제어유니트 및 이를 구비한 펌프를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 운영자가 아닌 제조사나 전문가가 현장에서 기동보조부의 전압, 전류, 역율, 정상파형 출력이나, 열화(劣化)속도, 절연을 측정하여 발생하는 이상신호들을 정밀계측기기로 측정하지 않고도 콤팩트한 하나의 유니트에서 구현할 수 있도록 한 스마트 감시제어유니트 및 이를 구비한 펌프를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 펌프의 진동을 측정하기 위하여 별도의 고가 진동센서를 설치하거나, 펌프를 분해하거나, 구동을 정지시키지 않은 상태에서 실시간으로 진단할 수 있도록 한 스마트 감시제어유니트 및 이를 구비한 펌프를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 펌프와 전동기의 고장을 일으킬 수 있는 절연과 진동의 파라미터(Parameter)를 유무선으로 현장 또는 원격지로 감시제어 데이터를 송수신할 수 있는 통신 및 운용구성을 콤팩트한 하나의 유니트로 구성되도록 한 스마트 감시제어유니트 및 이를 구비한 펌프를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 펌프와 전동기의 고장을 일으킬 수 있는 여러 파라미터(Parameter) 중에서 (i)제1위상측정부의 입력전력의 전력(전압 및 전류)의 파라미터의 측정; (ii)제2위상측정부의 출력전력(전압 및 전류) 위상의 파라미터를 측정; (iii)전동기의 회전방향 측정; (iv)전동기 주축의 회전속도 측정; (v)전동기의 고정자 U,V,W 3단자와 상·하부베어링의 온도측정; (vi)모터브라켓 및 하부브라켓 내부로 누설되는 수분과 습도측정; (vii)제2위상측정부의 출력전력(전압 및 전류)의 절연측정; (viii)하부베어링하우징에서 주축의 회전시 발생하는 불균형(Unbalance)등으로 발생하는 진동측정 등 펌프와 전동기의 안전한 구동에 필수적인 파라미터들을 검출, 변환, 저장하여, 설정파라미터와 측정파라미터를 비교, 분석, 판정, 저장, 알람표시 및 구동을 제어하는 감시제어유니트의 구축으로 이를 내장한 중앙제어유니트 또는 현장제어유니트를 거쳐서 유무선으로 감시제어 데이터를 송수신할 수 있도록 한 스마트 감시제어유니트 및 이를 구비한 펌프를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 전동기기동반과 전동기 입력단자 사이에서 전압과 전력의 상(相, Phase)을 검출하여 정상위상(正相位相) 또는 위상(位相)의 파형(波形)이 역상(逆相)이거나 상접지(相接地)의 고장으로 비정상전압(과전압 또는 저전압), 써지(Surge) 현상등, 비정상범위로 판정되면 전동기의 구동을 자동으로 정지시킬 수 있도록 한 스마트 감시제어유니트 및 이를 구비한 펌프를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 펌프와 전동기는 역회전을 하거나 임펠러와 안내케이싱 사이 많은 협잡물이 끼어서 전동기의 회전속도가 허용치 이하로 내려간 상태에서 계속 운전할 경우 전동기가 소손되는 등 고장 주요 원인이 되는 문제점을 콤팩트한 하나의 유니트의 구성으로 상시 감시제어할 수 있도록 한 스마트 감시제어유니트 및 이를 구비한 펌프를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 펌프와 전동기는 운전중 운영자가 아닌 제조사나 전문가가 현장에서 기동보조부(Inverter, 싸이리스터, 리액터, 콘덴서, mosFET, IGBT, MC)의 전압, 전류, 역율, 정상파형 출력이나, 열화(劣化)속도를 별도의 정밀계측기기 등으로 장시간 측정하지 않아도 콤팩트한 하나의 유니트의 구성으로 이러한 신호들을 상시 감시제어할 수 있도록 한 스마트 감시제어유니트 및 이를 구비한 펌프를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 펌프와 전동기의 기동전 운전중, 운전후 제조사나 전문가가 현장에서 전압, 역상 등의 파라미터를 측정하지 않고 배수펌프의 경우 비우기(非雨期)기간 장기간 휴지(休止)하다가, 우기시 갑자기 긴급 구동할 경우에도 대형사고로 연결되지 않도록 한 스마트 감시제어유니트 및 이를 구비한 펌프를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 펌프와 전동기의 고장을 일으킬 수 있는 여러 파라미터(Parameter) 중에서 카메라를 내장하지 않으면서 고정자의 어느 단자의 온도가 상승하는지 콤팩트한 하나의 유니트의 구성으로 감시제어할 수 있도록 한 스마트 감시제어유니트 및 이를 구비한 펌프를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 전동기의 고온을 감지하기 위하여 유도부를 구성하고 이에 유도되는 전류 공급을 위하여 배터리를 구성하지 않으면서 전동기 고정자의 U,V,W 3단자 중에서 어느 단자가 고온으로 단락이 되었는지를 콤팩트한 하나의 유니트의 구성으로 감지제어할 수 있도록 한 스마트 감시제어유니트 및 이를 구비한 펌프를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 펌프와 전동기의 고장을 일으킬 수 있는 여러 파라미터(Parameter) 중에서 펌프의 역회전으로 인하여 발생하는 오작동을 방지하기 위하여 전원이 공급되면 솔레노이드의 전자력에 의해 록킹상태를 해제하거나 전원을 차단하는 복잡한 설비를 구성하지 않아도 콤팩트한 하나의 유니트의 구성으로 바로 역회전을 방지할 수 있도록 한 스마트 감시제어유니트 및 이를 구비한 펌프를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 트리거(Trigger)가 발생할 때까지 장시간 계측기기를 운영하지 않아도 전동기의 이상 유무를 도출할 수 있도록 한 스마트 감시제어유니트 및 이를 구비한 펌프를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 외부에서 전동기 기동반을 거쳐 감시제어시스템으로 공급되는 전력 위상의 파라미터와, 감시제어시스템에서 기동보조부로 공급되는 전력 위상의 파라미터를 분리하여 감시제어할 수 있도록 한 스마트 감시제어유니트 및 이를 구비한 펌프를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 안출된 본 발명은, 전동기프레임 내부에 고정자와 회전자가 설치되고, 상기 전동기프레임의 상부에 상부베어링이 내설된 상부브라켓이 결합되며, 전동기프레임 하부에 하부베어링이 내설된 하부브라켓이 결합되고, 하부브라켓 하측에 오일챔버가 형성되는 전동기와; 상기 상·하부베어링에 회동지지되어 회전자와 함께 회전하도록 축연결된 주축과, 상기 주축의 허브에 결합되어 회전하는 임펠러와, 상기 임펠러를 수용하고 임펠러의 회전에 의해 유체의 펌핑이 가능하도록 흡입관과 토출구를 구비하는 상·하부케이스로 구성되는 펌프를 감시제어하기 위한 감시제어유니트에 있어서, 상기 전동기와 펌프에 대하여 제어알고리즘에 따라 연산부에서 실행되는 설정파라미터를 현장에서 설정 및 수정하는 입력부; 상기 전동기와 펌프에 대하여 제어알고리즘에 따라 연산부에서 실행되는 정상(定常)범위 및 비정상(非定常)범위의 설정파라미터를 현장에서 설정하는 설정부; 상기 전동기와 펌프의 고장을 일으키는 유해요인을 실시간으로 감시제어하기 위하여, 고압인 경우 상기 전동기기동반, 저압인 경우 중앙제어유니트 또는 현장제어유니트의 입력단자에 연결되고, 입력전력의 입력단자에서 전력(전압 및 전류)의 파라미터를 측정하는 제1위상측정부와, 고압인 경우 기동보조부, 저압인 경우 중앙제어유니트 또는 현장제어유니트의 출력전력의 출력단자에 연결되고, 상기 출력전력의 출력단자와 전동기 사이의 전력(전압 및 전류)의 파라미터를 측정하는 제2위상측정부와, 상기 출력전력의 출력단자에 연결되고, 상기 전동기의 회전방향을 측정하는 회전방향측정부와, 상기 출력전력의 출력단자에 연결되고 상기 주축의 회전속도를 측정하는 회전속도측정부와, 상기 고정자와 상부베어링하우징 및 하부베어링하우징에 연결되고, 상기 고정자 U,V,W 3단자와 상·하부베어링의 온도를 측정하는 온도측정부와, 상·하부베어링하우징에 연결되고, 상기 상·하부브라켓 내부로 누설되는 습도를 측정하는 습도측정부, 오일챔버 내에 설치되고, 상기 전동기 내부로 누수(漏水)가 발생하는 것을 측정하는 누수측정부와, 상기 출력전력의 출력단자에 연결되고, 출력전력 R,S,T 3선의 절연을 측정하는 절연측정부와, 하부베어링하우징에 설치되고, 상기 주축의 회전시 불균형(Unbalance) 등으로 발생하는 진동을 측정하는 진동측정부로 구성되어, 상기 전동기와 펌프에서 각 파라미터를 실시간으로 측정하는 측정부; 상기 측정부에서 검출되는 아날로그신호를 디지털신호로 변환시키는 변환부; 상기 디지털신호로 변환된 데이터를 저장하는 저장부; 상기 설정 및 측정 파라미터를 제어알고리즘에 따라 비교, 분석, 연산, 판정하는 연산부; 상기 연산부의 판정 데이터를 저장, 알람표시 및 설정부의 각 파라미터가 정상범위이면 전동기의 구동을 계속시키고, 비정상범위이면 알람을 표시한 후 전동기를 정지시키는 제어부; 상기 설정 및 측정 파라미터를 실시간으로 측정, 변환, 저장, 비교, 연산, 판정, 알람, 표시 및 전동기의 구동을 계속, 제어 또는 정지시키며, 연산처리 저장된 데이터를 실시간으로 표시부에 표시하며 감시제어하는 정보처리부; 상기 정보처리부의 상호 유기적 작용으로 저장된 데이터를 상기 표시부에 출력하는 출력부; 상기 저장된 데이터를 외부와 통신하는 통신부; 상기 전동기와 펌프의 고장을 일으키는 유해요인을 각 파라미터별로 감시제어할 수 있도록 구성된 감시제어시스템; 상기 감시제어시스템은, 고압인 경우 상기 전동기기동반 또는 저압인 경우 중앙제어유니트 또는 현장제어유니트에 연결되고 제1위상측정부의 측정파라미터를 실시간으로 감시제어하는 제1위상감시제어부와, 고압인 경우 기동보조부 또는 저압인 경우 중앙제어유니트 또는 현장제어유니트에 연결되고 제2위상측정부의 측정파라미터를 실시간으로 감시제어하는 제2위상감시제어부와, 고압인 경우 기동보조부 또는 저압인 경우 중앙제어유니트 또는 현장제어유니트에 연결되고, 상기 전동기의 회전방향의 측정파라미터를 실시간으로 감시제어하는 회전방향감시제어부와, 상기 고압인 경우 기동보조부 또는 저압인 경우 중앙제어유니트 또는 현장제어유니트에 연결되고 상기 전동기의 회전속도의 측정파라미터를 실시간으로 감시제어하는 회전속도감시제어부와, 고정자 U,V,W 3단자와 상·하부베어링하우징 내부의 온도를 실시간으로 감시제어하는 온도감시제어부와, 상기 상·하부브라켓 내부에 연결되고 상·하부브라켓 내부 습도를 실시간으로 감시제어하는 습도감시제어부와, 상기 오일챔버 내부로 누설되는 누수를 실시간으로 감시제어하는 누수감시제어부와, 고압인 경우 상기 기동보조부, 저압인 경우 중앙제어유니트 또는 현장제어유니트의 출력단자에 연결되고, 출력전력 R,S,T 3선의 절연을 감시제어하는 절연감시제어부와, 상기 하부베어링하우징에 연결되고, 상기 주축의 회전시 불균형(Unbalance) 등으로 발생하는 진동파형(진폭, 주파수, 위상각)을 감시제어하는 진동감시제어부를 포함하여 구성하여; 상기 입력부, 설정부, 변환부, 저장부, 연산부, 제어부, 정보처리부, 출력부 및 통신부에서 상기 각 파라미터를 콤팩트한 하나의 유니트에서 실시간으로 감시제어할 수 있도록 구성하여, 안전하고 자동적으로 감시제어할 수 있는 스마트 감시제어유니트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 절연감시제어부는, 상기 제2위상측정부에 연결되고, 출력전력 R,S,T 3선의 절연 파라미터를 입력하는 단계와, 상기 출력전력 R,S,T 3선의 입력전압과 회송전압을 측정하는 전압측정회로를 구성하여, 측정한 상기 두 전압의 차이를 저항값으로 측정하는 단계와, 상기 측정된 아나로그값을 디지털로 변환하는 단계와, 상기 디지털로 변환된 값을 저장하는 단계를 거치고, 상기 출력전력 R,S,T 3선에 연결되어 절연측정 파라미터의 설정치와 디지털 변환되어 저장된 값을 비교 및 연산하는 단계와, 연산결과 절연이 정상범위내로 판정될 경우 전동기의 구동을 계속하는 단계와, 연산결과 절연측정부의 측정절연이 비정상범위내로 판명되었지만 그 내용이 허용범위에 있으면 전동기의 구동을 계속하고, 비정상범위에 있으면 알람을 표시부에 표시하고, 전동기의 구동을 자동으로 정지시키는 단계를 포함하여서, 정보처리부에서 설정 및 측정 파라미터를 실시간으로 측정, 변환, 저장, 비교, 연산, 판정, 알람, 표시 및 전동기의 구동을 계속, 제어 또는 정지를 구현하여 감시제어하고, 상기 전동기와 펌프의 고장을 일으키는 유해요인을 각 파라미터별로 콤팩트한 하나의 유니트에서 실시간으로 감시제어할 수 있도록 감시제어시스템에 포함시켜 구성하여, 현장 또는 원격지에서, 전동기와 펌프를 안전하고 자동적으로 감시제어하는 감시제어유니트를 구비한다.
본 발명의 진동감시제어부는, 상기 전동기의 하부베어링하우징 상부의 진동 파라미터를 입력하는 단계와, 상기 전동기의 하부베어링하우징 상부의 진동의 진폭및 주파수를 측정하는 단계와, 상기 측정된 아나로그값을 디지털 진폭 및 주파수로 변환하는 단계와, 상기 디지털로 변환된 진폭 및 주파수 값을 저장하는 단계를 거치고, 상기 전동기의 하부베어링하우징의 진동측정 파라미터의 설정치와 디지털 변환되어 저장된 진폭 및 주파수를 비교 및 연산하는 단계와, 연산결과 정상범위내로 판정될 경우 전동기의 구동을 계속하는 단계와, 연산결과 진동측정부의 측정 진폭 및 주파수가 비정상범위내로 판명되었지만 그 내용이 제한된 시간만 허용되는 범위에 있으면 전동기의 구동을 계속하고, 손상이 발생할 수 있는 비정상범위에 있으면 알람을 표시부에 표시하고, 전동기의 구동을 자동으로 정지시키는 단계를 포함하여서, 정보처리부에서 설정 및 측정 파라미터를 실시간으로 측정, 변환, 저장, 비교, 연산, 판정, 알람, 표시 및 전동기의 구동을 계속, 제어 또는 정지를 구현하여 감시제어하고, 상기 전동기와 펌프의 고장을 일으키는 유해요인을 각 파라미터별로 콤팩트한 하나의 유니트에서 실시간으로 감시제어할 수 있도록 감시제어시스템에 포함시켜 구성하여, 현장 또는 원격지에서, 전동기와 펌프를 안전하고 자동적으로 감시제어하는 감시제어유니트를 구비한다.
본 발명의 절연감시제어부는, 상기 제2위상측정부에 연결되고, 입력전압 및 회송전압을 측정 비교하는 전압측정회로와, 절연측정을 위하여 통전시킬 경우, 전동기를 소손으로부터 보호하기 위하여 절연측정전·후 입력전력을 전동기로부터 차단시키는 인터락회로와, 상기 전동기의 구동전·후 전압을 측정하기 전, 출력전력 R,S,T 3선의 전압을 방전시키는 방전회로를 포함하여, 상기 전동기 구동전·후 절연측정을 별도로 수행하지 않아도 입력전압 및 회송전압의 측정, 절연측정전·후 입력전력을 전동기로부터 차단, 구동전·후 전압을 측정하기 전, 출력전력 R,S,T 3선의 전압을 방전시킴으로서, 상기 전동기와 펌프의 고장을 일으키는 유해요인을 각 파라미터별로 콤팩트한 하나의 유니트에서 실시간으로 감시제어할 수 있도록 감시제어시스템에 포함시켜 구성하여, 현장 또는 원격지에서, 전동기와 펌프를 안전하고 자동적으로 감시제어하는 감시제어유니트를 구비한다.
본 발명의 감시제어시스템은, 정보처리부에서 실행되는 제어알고리즘의 표준화된 설정파라미터의 입력하는 단계와, 측정부에서 측정하는 단계와, 측정된 아날로그값을 디지털 주파수로 변환하는 단계와, 변환된 값을 저장하는 단계를 거치고, 설정값과 디지털 변환되어 저장된 측정값을 비교 및 연산하는 단계와, 연산결과 파라미터가 정상범위내로 판정될 경우 전동기의 구동을 계속하는 단계와, 연산결과 측정값이 비정상범위내로 판명되었지만 그 내용이 허용범위에 있으면 전동기의 구동을 계속하고, 허용범위를 벗어나 있으면 알람을 표시부에 표시하고, 전동기의 구동을 자동으로 정지시키는 단계를 포함하고; 상기 설정 및 측정 파라미터를 실시간으로 측정, 변환, 저장, 비교, 연산, 판정, 알람, 표시 및 전동기의 구동을 계속, 제어 또는 정지를 구현하여 감시제어하고 연산처리 저장된 상기 데이터를 표시하는 표시부를 포함하는 정보처리부와, 상기 감시제어하는 데이터를 중앙제어유니트 또는 현장제어유니트와 상호 유기적으로 통신하는 통신부와, 감시제어유니트, 현장제어부 및 모뎀부를 포함하여 구성된 중앙제어유니트 또는 현장제어유니트와, 상기 모뎀부를 거쳐서 인터넷 통신을 위한 라우터 또는 CDMA로 구성된 통신유니트와, 상기 모뎀부와 통신유니트를 통하여 펌프운전을 감시제어하는 데이터를 현장 및/또는 원격지에서 유무선으로 모바일폰(MP) 또는 PC 또는 HMI 중 필요한 부분을 선택적으로 포함시킨 구성에 송수신하여, 전동기와 펌프의 고장을 일으키는 유해요인을 각 파라미터별로 콤팩트한 하나의 유니트에서, 실시간으로 감시제어할 수 있도록 구성하여, 현장 또는 원격지에서, 전동기와 펌프를 안전하고 자동적으로 감시제어하도록 구비된다.
상술한 동일한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 스마트 감시제어유니트를 구비한 펌프를 특징으로 한다.
(1) 본 발명에 따르면, 펌프와 전동기의 기동전·후 운영자가 아닌 제조사나 전문가가 현장에서 별도의 절연의 파라미터를 측정하거나, 점검이 완료된 후 전동기를 구동해야 하는데, 배수펌프의 경우 비우기(非雨期)동안 장기간 휴지(休止)하다가, 우기(雨期)시 갑자기 긴급 구동이 불가피할 때, 전동기의 절연상태를 확인하지 않았을 경우에도 전동기와 펌프의 고장을 일으키는 유해요인을 각 파라미터별로 실시간으로 감시제어하는 콤팩트한 하나의 유니트에서 별도의 조치없이 바로 구동이 가능하여 안전성, 유지보수의 경제성 및 운영상의 큰 장점이 있다.
(2) 본 발명에 따르면, 펌프와 전동기는 운영자가 아닌 제조사나 전문가가 현장에서 기동보조부의 전압, 전류, 역율, 정상파형 출력이나, 열화(劣化)속도, 절연을 측정하여 발생하는 이상신호들을 정밀계측기기로 측정하지 않고도 콤팩트한 하나의 유니트에서 구현할 수 있는 안전성, 유지보수의 경제성, 운영상의 장점이 있다.
(3) 본 발명에 따르면, 펌프의 진동을 측정하기 위하여 별도의 고가 진동센서를 설치하거나, 펌프를 분해하거나, 구동을 정지시키지 않은 상태에서 실시간으로 진단할 수 있어서 펌프 및 부품의 수명이 다할 때까지 안심하고 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 진동을 측정하기 위하여 펌프 구동을 정지시킴으로 인한 조업시간 단축이 필요 없으며, 펌프의 상태를 정확하게 파악할 수 있어서 보수시기와 범위의 결정 및 재고부품의 관리를 효율적으로 할 수 있다. 따라서, 여러 가지 복합적인 요인으로 발생하는 펌프의 이상인 진동을 콤팩트한 하나의 유니트에서 일관되고 신뢰할 수 있는 방법으로 측정하여 감시제어 함으로서 유지보수 및 안전성, 유지보수의 경제성 및 운영상의 큰 장점이 있다.
(4) 본 발명에 따르면, 펌프와 전동기의 고장을 일으킬 수 있는 절연과 진동의 파라미터(Parameter)를 유무선으로 현장 또는 원격지로 감시제어 데이터를 송수신할 수 있는 통신 및 운용구성을 콤팩트한 하나의 유니트의 구성을 통하여, 현장 또는 원격지에서 신속하고 안전한 펌프구동을 경제적으로 구현할 수 있는 장점이 있다.
(5) 본 발명에 따르면, 펌프와 전동기의 고장을 일으킬 수 있는 여러 파라미터(Parameter) 중에서 (i)제1위상측정부의 입력전력의 전력(전압 및 전류)의 파라미터의 측정; (ii)제2위상측정부의 출력전력(전압 및 전류) 위상의 파라미터를 측정; (iii)전동기의 회전방향 측정; (iv)전동기 주축의 회전속도 측정; (v)전동기의 고정자 U,V,W 3단자와 상·하부베어링의 온도측정; (vi)모터브라켓 및 하부브라켓 내부로 누설되는 수분과 습도측정; (vii)제2위상측정부의 출력전력(전압 및 전류)의 절연측정; (viii)하부베어링하우징에서 주축의 회전시 발생하는 불균형(Unbalance)등으로 발생하는 진동측정 등 펌프와 전동기의 안전한 구동에 필수적인 파라미터들을 검출, 변환, 저장하여, 설정파라미터와 측정파라미터를 비교, 분석, 판정, 저장, 알람표시 및 구동을 제어하는 감시제어유니트의 구축으로 이를 내장한 중앙제어유니트 또는 현장제어유니트를 거쳐서 유무선으로 감시제어 데이터를 송수신할 수 있어서 현장 또는 원격지에서 안전하고 경제적인 펌프구동으로 유체를 송출할 수 있는 장점이 있다.
(6) 본 발명에 따르면, 전동기기동반과 전동기 입력단자 사이에서 전압과 전력의 상(相, Phase)을 검출하여 정상위상(正相位相) 또는 위상(位相)의 파형(波形)이 역상(逆相)이거나 상접지(相接地)의 고장으로 비정상전압(과전압 또는 저전압), 써지(Surge) 현상등, 비정상범위로 판정되면 전동기의 구동을 자동으로 정지시킬 수 있다. 이는 종래의 모니터링유니트 크기와 같은 콤팩트한 하나의 유니트의 구성으로 사전에 대형 사고를 예방할 수 있는 장점이 있다.
(7) 본 발명에 따르면, 펌프와 전동기는 역회전을 하거나 임펠러와 안내케이싱 사이 많은 협잡물이 끼어서 전동기의 회전속도가 허용치 이하로 내려간 상태에서 계속 운전할 경우 전동기가 소손되는 등 고장 주요 원인이 되는 문제점을 콤팩트한 하나의 유니트의 구성으로 상시 감시제어할 수 있는 유지보수 및 운영상의 장점이 있다.
(8) 본 발명에 따르면, 펌프와 전동기는 운전중 운영자가 아닌 제조사나 전문가가 현장에서 기동보조부(Inverter, 싸이리스터, 리액터, 콘덴서, mosFET, IGBT, MC)의 전압, 전류, 역율, 정상파형 출력이나, 열화(劣化)속도를 별도의 정밀계측기기 등으로 장시간 측정하지 않아도 콤팩트한 하나의 유니트의 구성으로 이러한 신호들을 상시 감시제어할 수 있는 유지보수 및 운영상의 장점이 있다.
(9) 펌프와 전동기의 기동전 운전중, 운전후 제조사나 전문가가 현장에서 전압, 역상 등의 파라미터를 측정하지 않고 배수펌프의 경우 비우기(非雨期)기간 장기간 휴지(休止)하다가, 우기시 갑자기 긴급 구동할 경우에도 대형사고로 연결되지 않는 장점이 있다.
(10) 본 발명에 따르면, 펌프와 전동기의 고장을 일으킬 수 있는 여러 파라미터(Parameter) 중에서 카메라를 내장하지 않으면서 고정자의 어느 단자의 온도가 상승하는지 콤팩트한 하나의 유니트의 구성으로 감시제어할 수 있어서 설비 구성이 단순하고 실시간 대응할 수 있는 장점이 있다.
(11) 본 발명에 따르면, 전동기의 고온을 감지하기 위하여 유도부를 구성하고 이에 유도되는 전류 공급을 위하여 배터리를 구성하지 않으면서 전동기 고정자의 U,V,W 3단자 중에서 어느 단자가 고온으로 단락이 되었는지를 콤팩트한 하나의 유니트의 구성으로 감지제어할 수 있어서, 고정자로 입력되는 전력의 이상을 감시제어할 수 있는 장점이 있다.
(12) 본 발명에 따르면, 펌프와 전동기의 고장을 일으킬 수 있는 여러 파라미터(Parameter) 중에서 펌프의 역회전으로 인하여 발생하는 오작동을 방지하기 위하여 전원이 공급되면 솔레노이드의 전자력에 의해 록킹상태를 해제하거나 전원을 차단하는 복잡한 설비를 구성하지 않아도 콤팩트한 하나의 유니트의 구성으로 바로 역회전을 방지할 수 있어서 설비 구성이 단순하고 실시간 대응할 수 있는 장점이 있다.
(13) 본 발명에 따르면, 펌프와 전동기는 공급되는 전력을 지속적으로 실시간 측정, 전력 사용에 대한 중요한 정보를 제공하는데 있어서, 표준화된 데이터를 정상데이터로 입력하여 가려낼 수 있는 정보는 엄청난 양(量)이므로 전동기의 고장원인을 파악, 분별하는데 시간을 대폭 단축할 수 있는 효과가 있다. 즉 전동기의 이상 유무를 도출하기 위해 트리거(Trigger)가 발생할 때까지 장시간 계측기기를 운영하지 않아도 된다. 이는 종래의 모니터링유니트와 같은 크기의 콤팩트한 하나의 유니트의 구성으로 수행할 수 있는 장점이 있다.
(14) 본 발명에 따르면, 외부에서 전동기 기동반을 거쳐 감시제어시스템으로 공급되는 전력 위상의 파라미터와, 감시제어시스템에서 기동보조부로 공급되는 전력 위상의 파라미터를 분리하여 감시제어할 수 잇어서 어느 구간에서 전압과 전류 위상의 파라미터에 이상이 있는지를, 콤팩트한 하나의 유니트의 구성으로, 실시간으로 파악하여 즉각 대처를 할 수 있는 장점이 있다.
도 1a는 본 발명의 제1실시에 따른 스마트 감시제어유니트 및 이를 구비한 펌프의 감시제어 관계를 보여주기 위한 구성도.
도 1b는 본 발명의 제2실시에 따른 스마트 감시제어유니트 및 이를 구비한 펌프의 감시제어 관계를 보여주기 위한 구성도.
도 2a는 본 발명의 제3실시에 따른 스마트 감시제어유니트 및 이를 구비한 펌프의 감시제어 관계를 보여주기 위한 구성도.
도 2b는 본 발명의 제4실시에 따른 스마트 감시제어유니트 및 이를 구비한 펌프의 감시제어 관계를 보여주기 위한 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 스마트 감시제어유니트 및 이를 구비한 펌프의 감시제어유니트의 관계를 보여주기 위한 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 스마트 감시제어유니트 및 이를 구비한 펌프의 감시제어유니트의 관계를 보여주기 위한 구성도.
도 5는 본 발명에 따른 스마트 감시제어유니트 및 이를 구비한 펌프를 보여주기 위한 펌프 측단면도.
도 6은 본 발명에 따른 스마트 감시제어유니트 및 이를 구비한 펌프의 감시제어로직을 보여주기 위한 흐름도.
도 7은 본 발명에 따른 스마트 감시제어유니트 및 이를 구비한 펌프의 절연측정의 구성을 보여주기 위한 구성도.
도 8a 및 8b는 본 발명에 따른 스마트 감시제어유니트 및 이를 구비한 펌프의 진동측정의 구성을 보여주기 위한 구성도.
도 9는 본 발명에 따른 스마트 감시제어유니트의 감시제어를 나타내는 사진.
도 1b는 본 발명의 제2실시에 따른 스마트 감시제어유니트 및 이를 구비한 펌프의 감시제어 관계를 보여주기 위한 구성도.
도 2a는 본 발명의 제3실시에 따른 스마트 감시제어유니트 및 이를 구비한 펌프의 감시제어 관계를 보여주기 위한 구성도.
도 2b는 본 발명의 제4실시에 따른 스마트 감시제어유니트 및 이를 구비한 펌프의 감시제어 관계를 보여주기 위한 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 스마트 감시제어유니트 및 이를 구비한 펌프의 감시제어유니트의 관계를 보여주기 위한 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 스마트 감시제어유니트 및 이를 구비한 펌프의 감시제어유니트의 관계를 보여주기 위한 구성도.
도 5는 본 발명에 따른 스마트 감시제어유니트 및 이를 구비한 펌프를 보여주기 위한 펌프 측단면도.
도 6은 본 발명에 따른 스마트 감시제어유니트 및 이를 구비한 펌프의 감시제어로직을 보여주기 위한 흐름도.
도 7은 본 발명에 따른 스마트 감시제어유니트 및 이를 구비한 펌프의 절연측정의 구성을 보여주기 위한 구성도.
도 8a 및 8b는 본 발명에 따른 스마트 감시제어유니트 및 이를 구비한 펌프의 진동측정의 구성을 보여주기 위한 구성도.
도 9는 본 발명에 따른 스마트 감시제어유니트의 감시제어를 나타내는 사진.
본 발명의 장점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술하는 실시 예들을 참조하면 더욱 명확해 질 것이다.
그러나 본 발명은 이하에 개시되는 실시 예들에 의해 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 다만 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단할 경우, 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 1a는 본 발명의 제1실시에 따른 스마트 감시제어유니트 및 이를 구비한 펌프의 감시제어 관계를 보여주기 위한 구성도이고, 도 1b는 본 발명의 제2실시에 따른 스마트 감시제어유니트 및 이를 구비한 펌프의 감시제어 관계를 보여주기 위한 구성도이며, 도 2a는 본 발명의 제3실시에 따른 스마트 감시제어유니트 및 이를 구비한 펌프의 감시제어 관계를 보여주기 위한 구성도이고, 도 2b는 본 발명의 제4실시에 따른 스마트 감시제어유니트 및 이를 구비한 펌프의 감시제어 관계를 보여주기 위한 구성도이며, 도 3은 본 발명에 따른 스마트 감시제어유니트 및 이를 구비한 펌프의 감시제어유니트의 관계를 보여주기 위한 구성도이고, 도 4는 본 발명에 따른 스마트 감시제어유니트 및 이를 구비한 펌프의 감시제어유니트의 관계를 보여주기 위한 구성도이다.
도 5는 본 발명에 따른 스마트 감시제어유니트 및 이를 구비한 펌프를 보여주기 위한 펌프 측단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 스마트 감시제어유니트 및 이를 구비한 펌프의 감시제어로직을 보여주기 위한 흐름도이고, 도 7은 본 발명에 따른 스마트 감시제어유니트 및 이를 구비한 펌프의 절연측정의 구성을 보여주기 위한 구성도이고, 도 8a 및 8b는 본 발명에 따른 스마트 감시제어유니트 및 이를 구비한 펌프의 진동측정의 구성을 보여주기 위한 구성도이다.
도 9는 본 발명에 따른 스마트 감시제어유니트의 감시제어를 나타내는 사진이다.
도 1a를 참조하면, 본 발명의 제1실시 예에 따른 스마트 감시제어유니트 및 이를 구비한 펌프는, 고압전력을 사용하는 전동기(151)를 갖춘 펌프(150)는 외부전원으로부터 전동기기동반(130)과 기동보조부(135)를 거쳐서 펌프(150)의 고압 전동기(151)에 동력을 공급하고, 온·오프(On·Off)만 가능하고 중앙제어유니트(110)와 사이에는 감시제어신호가 교신되는 현장조작유니트(142), 감시제어유니트(190)와 현장제어부(145) 및 모뎀부(170)를 내장한 중앙제어유니트(110), 순간의 정전없이 중앙제어유니트(110)에 전원을 공급하는 상시전원공급반(120, Uninterruptible Power System), 유무선 인터넷 통신을 지원하는 통신유니트(173), 현장 또는 원격지의 통신 및 운용을 위한 서버부(180), 펌프장제어계통(100)을 감시제어하기 위한 앱(Application)을 탑재한 모바일폰(181, Mobile Phone) 또는 컴퓨터(182, Computer) 또는 HMI(183, Human Machine Interface) 중 필요한 부분을 선택적으로 포함하도록 구성된다.
도 1b를 참조하면, 본 발명의 제2실시 예에 따른 스마트 감시제어유니트 및 이를 구비한 펌프는, 고압전력을 사용하는 전동기(151)를 갖춘 펌프(150)는 외부전원으로부터 전동기기동반(130)과 기동보조부(135)를 거쳐서 펌프(150)의 고압 전동기(151)에 동력을 공급하고, 감시제어유니트(190)와 현장제어부(145) 및 모뎀부(170)를 내장한 현장제어유니트(140), 순간의 정전없이 현장제어유니트(140)에 전원을 공급하는 상시전원공급반(120, Uninterruptible Power System), 유무선 인터넷 통신을 지원하는 통신유니트(173), 현장 또는 원격지의 통신 및 운용을 위한 서버부(180), 펌프장제어계통(100)을 감시제어하기 위한 앱(Application)을 탑재한 모바일폰(181, Mobile Phone) 또는 컴퓨터(182, Computer) 또는 HMI(183) 중 필요한 부분을 선택적으로 포함하도록 구성된다.
도 2a를 참조하면, 본 발명의 제3실시 예에 따른 스마트 감시제어유니트 및 이를 구비한 펌프는, 저압전력을 사용하는 전동기를 갖춘 펌프(150)는 외부전원으로부터 중앙제어유니트(110)를 거쳐서 펌프(150)의 저압 전동기(151)에 동력을 공급하고, 온·오프만 가능하고 중앙제어유니트(110)와 사이에는 감시제어신호가 교신되는 현장조작유니트(142), 감시제어유니트(190)와 현장제어부(145) 및 모뎀부(170)를 내장한 중앙제어유니트(110), 순간의 정전없이 중앙제어유니트(110)에 전원을 공급하는 상시전원공급반(120, Uninterruptible Power System), 유무선 인터넷 통신을 지원하는 통신유니트(173), 현장 또는 원격지의 통신 및 운용을 위한 서버부(180), 펌프장제어계통(100)을 감시제어하기 위한 앱(Application)을 탑재한 모바일폰(181, Mobile Phone) 또는 컴퓨터(182, Computer) 또는 HMI(183) 중 필요한 부분을 선택적으로 포함하도록 구성된다.
도 2b를 참조하면, 본 발명의 제4실시 예에 따른 스마트 감시제어유니트 및 이를 구비한 펌프는, 저압전력을 사용하는 전동기를 갖춘 펌프(150)는 외부전원으로부터 현장제어유니트(140)를 거쳐서 펌프(150)의 저압 전동기(151)에 동력을 공급하고, 감시제어유니트(190)와 현장제어부(145) 및 모뎀부(170)를 내장한 현장제어유니트(140), 순간의 정전없이 현장제어유니트(140)에 전원을 공급하는 상시전원공급반(120, Uninterruptible Power System), 유무선 인터넷 통신을 지원하는 통신유니트(173), 현장 또는 원격지의 통신 및 운용을 위한 서버부(180), 펌프장제어계통(100)을 감시제어하기 위한 앱(Application)을 탑재한 모바일폰(181, Mobile Phone) 또는 컴퓨터(182, Computer) 또는 HMI(183) 중 필요한 부분을 선택적으로 포함하도록 구성된다.
여기서, 도 1a 내지 도 1b에 도시한 바와 같이, 전동기(151)로 입력되는 전력이3,300V~6,600V는 고압(高壓)이고, 2a 내지 도 2b에 도시한 바와 같이 전동기(151)로 입력되는 전력이 380V~440V이면 저압(低壓)이다.
먼저, 제 1실시 예에 따른 스마트 감시제어유니트 및 이를 구비한 폄프는, 도 1a 및 도 3 내지 도 8에 도시한 바와 같이, 입력전력이 고압인 경우, 전동기기동반(130)의 입력단자에는 입력전력(전압 및 전류)을 측정하는 제1위상측정부(220)가 연결되고, 고압 전동기(151)의 여러가지 기동을 보조하는 인버터(Inverter), Soft Starter, 또는 Reactor 등이 내설되는 기동보조부(135)의 출력단자에는 출력전력(전압 및 전류)을 측정하는 제2위상측정부(225), 회전방향측정부(230), 회전속도측정부(235), 절연측정부(255)가 연결되고, 현장조작유니트(142)를 통하여 전동기와 펌프의 감시제어데이터를 중앙제어유니트(110)와 송수신하며, 기동보조부(135)는 중앙제어유니트(110)의 현장제어부(145), 감시제어유니트(190) 및 모뎀부(170)의 감시제어신호를 송수신하고, 여러 대의 전동기(151)와 펌프(150)가 설치되는 경우 (P2, P3 ,,, Pn) 동일하게 구성된다.
그리고, 제 2실시 예에 따른 스마트 감시제어유니트 및 이를 구비한 폄프는, 도 1b 및 도 3 내지 도 8에 도시한 바와 같이, 입력전력이 고압인 경우, 전동기기동반(130)의 입력단자에는 입력전력(전압 및 전류)을 측정하는 제1위상측정부(220)가 연결되고, 고압 전동기(151)의 여러가지 기동을 보조하는 인버터(Inverter), Soft Starter, 또는 Reactor 등이 내설되는 기동보조부(135)의 출력단자에는 출력전력(전압 및 전류)의 측정하는 제2위상측정부(225), 회전방향측정부(230), 회전속도측정부(235), 절연측정부(255)가 연결되고, 전동기와 펌프의 감시제어데이터를 현장제어유니트(140)와 송수신하며, 기동보조부(135)는 현장제어유니트(140)의 현장제어부(145), 감시제어유니트(190) 및 모뎀부(170)의 감시제어신호를 송수신하고, 여러 대의 전동기(151)와 펌프(150)가 설치되는 경우 (P2, P3 ,,, Pn) 동일하게 구성된다.
제 3실시 예에 따른 스마트 감시제어유니트 및 이를 구비한 폄프는, 도 2a 및 도 3 내지 도 8에 도시한 바와 같이, 입력전력이 저압인 경우, 중앙제어유니트(110)의 입력단자에는 입력전력(전압 및 전류)을 측정하는 제1위상측정부(220)가 연결되고, 저압 전동기(151)의 여러가지 기동을 보조하는 인버터(Inverter), Soft Starter, 또는 Reactor 등이 내설되는 중앙제어유니트(110)의 출력단자에는 출력전력(전압 및 전류)의 측정하는 제2위상측정부(225), 회전방향측정부(230), 회전속도측정부(235), 절연측정부(255)가 연결되고, 현장조작유니트(142)를 통하여 전동기와 펌프의 감시제어데이터를 중앙제어유니트(110)와 송수신하며, 중앙제어유니트(110)의 현장제어부(145), 감시제어유니트(190) 및 모뎀부(170)의 감시제어신호를 통신유니트(173)와 송수신하고, 여러 대의 전동기(151)와 펌프(150)가 설치되는 경우 (P2, P3 ,,, Pn) 동일하게 구성된다.
제 4실시 예에 따른 스마트 감시제어유니트 및 이를 구비한 폄프는, 도 2b 및 도 3 내지 도 8에 도시한 바와 같이, 입력전력이 저압인 경우, 현장제어유니트(140)의 입력단자에는 입력전력(전압 및 전류)을 측정하는 제1위상측정부(220)가 연결되고, 저압 전동기(151)의 여러가지 기동을 보조하는 인버터(Inverter), Soft Starter, 또는 Reactor 등이 내설되는 현장제어유니트(140)의 출력단자에는 출력전력(전압 및 전류)의 측정하는 제2위상측정부(225), 회전방향측정부(230), 회전속도측정부(235), 절연측정부(255)가 연결되고, 전동기와 펌프의 감시제어데이터를 현장제어유니트(140)와 송수신하며, 현장제어유니트(140)의 현장제어부(145), 감시제어유니트(190) 및 모뎀부(170)의 감시제어신호를 통신유니트(173)과 송수신하고, 여러 대의 전동기(151)와 펌프(150)가 설치되는 경우 (P2, P3 ,,, Pn) 동일하게 구성된다.
여기서, 현장제어부(145)는 전원부, 자동 및 수동조작부, 아날로그신호부, 제어신호 입출력부, PLC, 연산처리부, 시스템조작부, 전동기 및 펌프제어부 등으로 공지의 현장제어반으로 구성하는 것이 바람직하다.
상기 현장제어유니트(140)는 도 1b 및 도 2b에 도시한 바와 같이, 정보처리부(300)의 감시제어 데이터를 통신부(550)를 통하여 송수신하도록 구성된 현장제어부(145)의 감시제어 데이터를 모뎀부(170)를 통하여 현장 또는 원격지에 구성된 인터넷이 가능한 지역은 라우터(171, Router)를 인터넷이 없는 지역은 CDMA(172)로 구성된 통신유니트(173)와 현장제어유니트(140)의 데이터를 송수신하고 시스템운영을 지원하는 서버부(180)를 통하여 현장 또는 원격지에서 앱(Application)을 구성한 모바일폰(181, Mobile Phone) 또는 PC(182, Computer) 또는 HMI(183) 중 필요한 부분을 선택적으로 포함하도록 구성하여, 실시간으로 감시제어를 구현하도록 구성하는 것이 바람직하다.
그리고, 감시제어유니트(190)는 도 1a 내지 도 4 및 도 6에 도시한 바와 같이, 측정부(210), 변환부(290), 정보처리부(300), 입력부(400), 설정부(450), 출력부(500), 통신부(550)를 포함하여 구성된 감시제어시스템(200)을 포함하여 구비한다.
여기서, 측정부(210)는 도 1a 내지 도 8에 도시한 바와 같이, 제1위상측정부(220), 제2위상측정부(225), 회전방향측정부(230), 회전속도측정부(235), 온도측정부(240), 습도측정부(245), 누수측정부(250), 절연측정부(255) 및 진동측정부(260)로 구성된다.
상기 제1위상(位相)측정부(220)는 입력전력의 전압과 전류의 위상을 측정하고, 제2위상(位相)측정부(225)는 출력전력의 전압과 전류의 위상을 측정하도록 구성된다.
여기서, 측정부(210)는, 고압인 경우 상기 전동기기동반(130), 저압인 경우 중앙제어유니트(110) 또는 현장제어유니트(140)에 연결되고, 전동기(151)와 펌프(150)의 고장을 일으키는 유해요인을 실시간으로 감시제어하기 위하여, 고압인 경우 상기 전동기기동반(130), 저압인 경우 중앙제어유니트(110) 또는 현장제어유니트(140)의 입력전력(전압 및 전류) 위상의 파라미터를 측정하는 제1위상측정부(220)와, 고압인 경우 상기 기동보조부(135), 저압인 경우 중앙제어유니트(110) 또는 현장제어유니트(140)의 출력전력(전압 및 전류) 위상의 파라미터를 측정하는 제2위상측정부(225)와, 고압인 경우 상기 기동보조부(135), 저압인 경우 중앙제어유니트(110) 또는 현장제어유니트(140)에 연결되고, 전동기(151)의 회전방향을 측정하는 회전방향측정부(230)와, 고압인 경우 상기 기동보조부(135), 저압인 경우 중앙제어유니트(110) 또는 현장제어유니트(140)에 연결되고 상기 전동기(151)의 회전속도를 측정하는 회전속도측정부(235)와, 상기 고정자(156)와 상·하부베어링(166,167)하우징에 연결되고, 상기 고정자(156) U,V,W 3단자와 상·하부베어링(166,167)의 온도를 측정하는 온도측정부(240)와, 상·하부베어링(166,167)하우징에 연결되고, 상기 상·하부브라켓(163,164) 내부로 누설되는 습도를 측정하는 습도측정부(245)와, 상기 오일챔버(160) 내부에 연결되고, 오일챔버(160) 내부로 누수를 수분 흡착판에 배설한 전극(Electrode) 표면에 부착된 수분 양에 따라 누수를 측정하는 누수측정부(250)와, 고압인 경우 상기 기동보조부(135), 저압인 경우 중앙제어유니트(110) 또는 현장제어유니트(140)의 출력단자에 연결되고, 출력전력 R,S,T 3선의 절연을 측정하는 절연측정부(255)와, 상기 하부베어링(167)하우징에 연결되고, 상기 주축(159)의 회전시 불균형(Unbalance) 등으로 발생하는 진동파형(진폭, 주파수, 위상각)을 측정하는 진동측정부(260)로 구성된다.
상기 도 3과 도 6에 도시한 바와 같이, 변환부(290)는 측정부(210)에서 검출되는 아날로그신호를 디지털신호로 변환시킨 후 저장부(320)에서 변환된 데이터를 저장하도록 구성된다.
상기 정보처리부(300)는 도 3과 도 6에 도시한 바와 같이, 연산부(330)에서 설정 및 측정 파라미터를 제어알고리즘에 따라 비교, 분석, 연산, 판정하고, 상기 연산부(330)의 판정 데이터를 저장, 알람표시 및 설정부(450)의 각 파라미터가 정상범위이면 전동기(151)의 구동을 계속시키고, 비정상범위이면 알람을 표시한 후 전동기(151)를 제어부(370)에서 정지시키며, 상기 설정 및 측정 파라미터를 실시간으로 측정, 변환, 저장, 비교, 연산, 판정, 알람, 표시 및 전동기(151)의 구동을 계속, 제어 또는 정지시키고, 연산처리 저장된 데이터를 실시간으로 표시부(350)에 표시하며 감시제어하도록 구성된다.
상기 입력부(400)와 설정부(450)는 연산부(330)에서 제어알고리즘에 따라 비교, 분석, 연산, 판정하는 표준화된 설정파라미터를 입력 또는 설정하며, 출력부(500)는 정보처리부(300)의 상호 유기적 작용으로 저장된 데이터를 출력하고, 통신부(550)는 상기 저장된 데이터를 현장제어유니트(140)와 통신하도록 구성하여 상기 전동기(151)와 펌프(150)의 고장을 일으키는 유해요인을 각 파라미터별로 실시간으로 감시제어하는 감시제어시스템(200)을 구비한다.
여기서, 감시제어시스템(200)은, 도 1a 및 도 6 내지 도 8에 도시한 바와 같이, 고압인 경우 상기 전동기기동반(130), 저압인 경우 중앙제어유니트(110) 또는 현장제어유니트(140)에 연결되고 제1위상측정부(220)의 측정파라미터를 실시간으로 감시제어하는 제1위상감시제어부(201)와, 고압인 경우 상기 기동보조부(135), 저압인 경우 중앙제어유니트(110) 또는 현장제어유니트(140)에 연결되고 제2위상측정부(225)의 측정파라미터를 실시간으로 감시제어하는 제2위상감시제어부(202)와, 고압인 경우 상기 기동보조부(135), 저압인 경우 중앙제어유니트(110) 또는 현장제어유니트(140)에 연결되고, 상기 전동기의 회전방향의 측정파라미터를 실시간으로 감시제어하는 회전방향감시제어부(203)와, 고압인 경우 상기 기동보조부(135), 저압인 경우 중앙제어유니트(110) 또는 현장제어유니트(140)에 연결되고 상기 전동기(151)의 회전속도의 측정파라미터를 실시간으로 감시제어하는 회전속도감시제어부(204)와, 상기 고정자(156) U,V,W 3단자와 상·하부베어링(166,167)하우징 내부의 온도를 실시간으로 감시제어하는 온도감시제어부(240)와, 상기 상·하부베어링(166, 167)하우징 내부의 습도를 실시간으로 감시제어하는 습도감시제어부(206)와 상기 오일챔버(160) 내부로 누수를 실시간으로 감시제어하는 누수감시제어부(207)와, 고압인 경우 상기 기동보조부(135), 저압인 경우 중앙제어유니트(110) 또는 현장제어유니트(140)의 출력단자에 연결되고, 출력전력 R,S,T 3선의 절연을 감시제어하는 절연감시제어부(208)와, 상기 하부베어링(167)하우징에 연결되고, 상기 주축(159)의 회전시 불균형(Unbalance) 등으로 발생하는 진동파형(진폭, 주파수, 위상각)을 감시제어하는 진동감시제어부(209)를 구성하여, 상기 전동기(151)와 펌프(150)의 고장을 일으키는 유해요인을 각 파라미터별로 실시간으로 감시제어하도록 구성된다.
여기서, 제1위상측정부(220)는, 도 1a 내지 도 4 및 도 6에 도시한 바와 같이, 고압인 경우 상기 전동기기동반(130), 저압인 경우 중앙제어유니트(110) 또는 현장제어유니트(140)의 입력단자에 연결되어 제1위상측정부(220)의 표준화된 설정파라미터를 입력하는 단계(S11)와, 상기 전동기기동반(130) 또는 중앙제어유니트(110) 또는 현장제어유니트(140)의 입력단자에 연결되어 제1위상측정부(220)의 위상(位相) 및 위상값을, 저압은 직접, 고압은 100V로 변환하여 측정하고 전류는 CT로 측정하는 단계(S12a)와, 상기 측정된 아날로그값을 디지털로 변환하는 단계(S12b)와, 선형화된 파형(波形)을 측정시간에 따라 측정된 높이 및 각도등을 디지털 변환하여 저장하도록 구비된다.
그리고, 제2위상측정부(225)는, 도 1a 내지 도 4, 도 6에 도시한 바와 같이, 고압의 경우 상기 기동보조부(135) 또는 저압의 경우 중앙제어유니트(110) 또는 현장제어유니트(140)의 출력단자에 연결되어 제2위상측정부(225)의 표준화된 설정파라미터를 입력하는 단계(S21)와, 상기 기동보조부(135) 또는 중앙제어유니트(110) 또는 현장제어유니트(140)의 출력단자에 연결되어 제2위상측정부(225)의 위상(位相) 및 위상값을, 저압은 직접, 고압은 100V로 변환하여 측정하고 전류는 CT로 측정하는 단계(S22a)와, 상기 측정된 아날로그값을 디지털로 변환하는 단계(S22b)와, 선형화된 파형(波形)을 측정시간에 측정된 높이 및 각도 등을 디지털 변환하여 저장하도록 구비된다.
또한, 회전방향측정부(230)는, 고압인 경우 상기 기동보조부(135), 저압인 경우 중앙제어유니트(110) 또는 현장제어유니트(140)의 출력단자에 연결되어 회전방향의 표준화된 설정파라미터를 입력하는 단계(S31)와, 상기 기동보조부(135) 또는 중앙제어유니트(110) 또는 현장제어유니트(140)의 출력단자에 연결되어 위상(位相) 및 위상값을, 저압은 직접, 고압은 100V로 변환하여 측정하고 전류는 CT로 측정하는 단계(S32a)와, 상기 측정된 아날로그 값을 디지털로 변환하는 단계(S32b)와, 선형화된 파형(波形)을 측정시간에 따라 측정된 높이 및 각도 등을 디지털 변환하여 저장하도록 구비된다.
나아가, 회전속도측정부(235)는, 고압인 경우 상기 기동보조부(135), 저압인 경우 중앙제어유니트(110) 또는 현장제어유니트(140)의 출력단자에 연결되어 회전방향의 표준화된 설정파라미터를 입력하는 단계(S41)와, 상기 기동보조부(135) 또는 중앙제어유니트(110) 또는 현장제어유니트(140)의 출력단자에 연결되어 위상(位相) 및 위상값을, 저압은 직접, 고압은 100V로 변환하여 측정하고 전류는 CT로 측정하는 단계(S42a)와, 상기 측정된 아날로그 값을 디지털로 변환하는 단계(S42b)와, 선형화된 파형(波形)을 측정시간에 측정된 높이 및 각도 등을 디지털 변환하여 저장하도록 구비된다.
그리고, 온도측정부(240)는, 상기 전동기(151)의 고정자(156) U,V,W 3단자와 상·하부베어링하우징에 설치되어 온도측정의 파라미터를 입력하는 단계(S51)와, 상기 전동기(151)의 고정자(156) U,V,W 3단자와 상·하부베어링하우징의 온도를 백금의 온도변화에 따라 저항값이 변화하는 플래티늄 트랜스듀서(Platinum Transducer) 센서로 측정하는 단계(S52a)와, 상기 측정된 아날로그값을 디지털로 변환하는 단계(S52b)와, 상기 디지털로 변환된 값을 저장하도록 구비된다.
한편, 습도측정부(245)는, 상기 전동기(151)의 상부베어링(166)하우징 및 하부베어링(167)하우징 상부에 설치되어 습도의 파라미터를 입력하는 단계(S61)와, 상기 전동기(151)의 상부베어링(166)하우징 및 하부베어링(167)하우징 상부의 습도를 백금의 습도변화에 따라 저항값이 변화하는 플래티늄 트랜스듀서(Platinum Transducer) 센서로 측정하는 단계(S62a)와, 상기 측정된 아날로그값을 디지털로 변환하는 단계(S62b)와, 상기 디지털로 변환된 값을 저장하도록 구비된다.
또한, 누수측정부(250)는, 상기 오일챔버(160) 내부의 누수를 수분 흡착판에 배설한 전극(Electrode) 표면에 부착된 수분 양에 따라 전극의 전도도(Conductivity)의 변화를 감지하는 방식으로 누수를 측정하는 단계(S72a)와, 상기 측정된 아날로그값을 디지털로 변환하는 단계(S72b)와, 상기 디지털로 변환된 값을 저장하도록 구비된다.
나아가, 절연측정부(255)는, 도 1a 내지 도 4 및 도 6 내지 도 7에 도시한 바와 같이, 고압인 경우 상기 기동보조부(135), 저압인 경우 중앙제어유니트(110) 또는 현장제어유니트(140)의 출력단자에 연결되어 절연의 표준화된 설정파라미터를 입력하는 단계(S81)와, 사기 출력전력 R,S,T 3선의 입력전압과 회송전압을 측정하는 전압측정회로(270)를 구성하여, 측정한 상기 두 전압의 차이를 저항값으로 측정하는 단계(S82a)와, 상기 측정된 아날로그 값을 디지털로 변환하는 단계(S82b)와, 상기 디지털 변환된 값을 저장하도록 구비된다.
이러한 절연측정부(255)는, 상기 제2위상측정부(225)에 연결되고, 입력전압 및 회송전압을 측정 비교하는 전압측정회로(270)와, 절연측정을 위하여 통전시킬 경우, 전동기(151)를 소손으로부터 보호하기 위하여 절연측정전·후 입력전력을 전동기(151)로부터 차단시키는 인터락회로(271)와, 상기 전동기(151)의 구동전·후 전압을 측정하기 전, 출력전력 R,S,T 3선의 전압을 방전시키는 방전회로(272)를 포함하여, 상기 전동기(151) 구동전·후 절연측정을 별도로 수행하지 않아도 입력전압 및 회송전압의 측정, 절연측정전·후 입력전력을 전동기(151)로부터 차단, 구동전·후 전압을 측정하기 전, 출력전력 R,S,T 3선의 전압을 방전시킴으로서, 상기 전동기(151)와 펌프(150)의 고장을 일으키는 절연 유해요인을 안전하고 자동으로 감시제어하도록 구비된다.
그리고, 진동측정부(260)는, 도 1a 내지 6과 도 8에 도시한 바와 같이, 상기 전동기(151)의 하부베어링(167)하우징 상부에 설치되어 진동의 파라미터를 입력하는 단계(S91)와, 상기 하부베어링(167)하우징 상부의 진동의 진폭, 주파수, 위상을 저압은 직접, 고압은 100V로 변환하여 측정하는 단계(S92a)와, 상기 측정된 아날로그값을 디지털로 변환하는 단계(S92b)와, 상기 디지털로 변환된 값을 저장하도록 구비된다.
상기 정보처리부(300)는, 상기 설정 및 측정 파라미터를 제어알고리즘에 따라 비교하는 비교부(310)와, 상기 설정 및 측정 파라미터를 제어알고리즘에 따라 분석, 연산하는 연산부(330)와, 상기 연산부(330)의 데이터를 판정하는 판정부(340)와, 연산부(330)의 데이터를 저장하는 저장부(320)와, 연산처리되어서 판정된 결과를 실시간으로 표시창에 표시하는 표시부(350)와, 상기 파라미터들을 실시간으로 감시하여 설정치와 비교하여 알람표시하는 알람부(360)와, 상기 파라미터들을 실시간으로 감시하여 설정치와 비교하여 전동기의 구동을 제어하는 제어부(370)로 이루어진다.
이러한 정보처리부(300)는, 상기 연산부(330)의 데이터를 판정, 저장, 알람표시 및 전동기(151)의 구동을 제어 또는 다른 전동기로, 그 결과를 실시간으로 표시창에 표시하며, 현장의 현장제어유니트(140)와 유무선통신 신호를 송수신하거나, 펌프(150)가 하나의 시스템으로 구성된 경우, 전체 시스템을 유기적으로 감시제어하는 원격지 기지의 통신수단과 유무선으로 통신신호를 송수신할 수 있도록 구성할 수도 있다.
본 발명의 감시제어유니트(190)는, 도 9에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 콤팩트한 감시제어유니트(190)를 구성하면서 상기 감시제어시스템(200)의 각 기능을 하나의 유니트내에 전부 구현하도록 구성함으로써, 현장제어유니트(140)에 탑재(Built-in)하는데 공간적 제약이 없도록 구성하는 것이 바람직하다.
본 발명의 펌프(150)와 전동기(151)는, 도 5에 도시한 바와 같이, 전동기프레임(158) 내부에 고정자(156) 및 회전자(157)가 설치되고, 상기 전동기프레임(158)의 상부에 배설된 스터핑박스(162, Stuffing Box)를 통하여 입력케이블과 제어케이블이 인입된다. 상부베어링(166)이 내설된 하부베어링하우징이 상부브라켓(163)에 결합되고, 전동기프레임(158) 하부에 하부베어링(167)이 내설된 하부베어링하우징이 하부브라켓(164)에 결합된다. 하부브라켓(164) 하측에 오일챔버(160)가 구비되고, 주축의 회전을 허용하면서 외부로부터 누수가 누설되지 않도록 방지하는 기계적씰(154)이 형성되며, 상·하부케이싱 내부에는 상기 상·하부베어링(166,167)에 회동지지되어 회전자(157)와 함께 회전하도록 주축(159)이 축연결된다. 상기 주축(59)의 허브에는 임펠러(153)가 회전되도록 결합되고, 임펠러와 유체이송의 상호작용을 하도록 가이드케이싱(155)이 배설되며, 임펠러(153)로부터 상·하부 케이싱을 보호하는 웨어링(161)이 배설된다. 상기 임펠러(153)를 수용하고 임펠러(153)의 회전에 의해 유체의 펌핑이 가능하도록 상·하부케이싱 일측에는 흡입관(152)이 배설되고 타측에는 토출구(168)가 배설된 상·하부케이싱으로 구성된다.
여기서, 상기 전동기(151) 내부에는 상기 고정자(156)가 구비되고 상부베어링(166)하우징 및 하부베어링(167)하우징에는, 상기 고정자 U,V,W 3단자와 상·하부베어링하우징의 온도를 측정하는 온도측정부(240)가 구성되고, 상기 상·하부브라켓(163,164) 내부에는 상·하부브라켓(163,164) 내부로 누설되는 습도를 측정하는 습도측정부(245)가 연결되고, 상기 오일챔버(160) 내에는 상기 오일챔버(160) 내부로 누수(漏水)가 발생하는 것을 측정하는 누수측정부(250)가 구성되고, 상기 하부베어링(167)하우징에는 하부베어링167)하우징의 진동을 측정하는 진동측정부(260)가 구성된다.
그리고, 도 7에 도시한 바와 같이, 절연측정부(255)는 전압측정회로(270)에서 입력전압 및 회송전압을 측정 비교하기 전, 즉 절연측정을 시작하기 전, 절연이 불량인 상태에서 통전시킬 경우, 전동기(151)가 소손(燒損)되는 것을 방지하기 위한 인터락회로(271)를 거치도록 구성되었으며, 절연측정 전, R,S,T 3선에 잔류하는 전력을 반드시 방전회로(272)에서 방전시키도록 안전장치가 구비된 절연측정부(255)가 구성된다.
한편, 도 8a에 도시한 바와 같이, 진동측정부(260)는 전동기(151)의 하부베어링(167)하우징 상부에 연결되고, 하부베어링(167)하우징 상부의 진동의 진폭(A), 주파수(T), 위상(Φ)을 측정하여 다음 관계식(식 1)으로부터 진폭(y)을 구하도록 구성된다.
여기서, y: 정현파의 진폭, f: 주파수, 단위시간의 진동횟수 (f=1/T), A: 크기, ·: 위상(진동파형사이의 상대각)
여기서, 도 8b에 도시한 바와 같이, 실제로 측정한 진폭(A) 주파수(f), 위상(Φ)에 데이터를 디지털 값으로 변환시키고, 미리 입력한 설정값 진폭(A) 및 주파수(f)와 비교하여 (i)어떤 제한없이 연속운전할 수 영역, (ii)제한된 시간 동안만 허용되는 영역, (iii)손상이 예상되는 위험영역에 해당하는지를 비교, 분석하여 펌프의 진동을 감시제어하도록 구성된다.
한편, 임펠러(153)의 외부면에는 오염물질의 부착방지 및 제거를 효과적으로 달성할 수 있도록 오염방지 도포용 조성물로 이루어진 오염방지도포층이 도포될 수 있다.
상기 오염방지 도포용 조성물은 코카미도프로필베타인 및 암포 글리시네이트가 1: 0.01 ~ 1: 2 몰비로 포함되어 있고, 코카미도프로필베타인과 암포 글리시네이트의 총함량은 전체 수용액에 대해 1 ~ 10 중량%이다.
상기 코카미도프로필베타인과 암포 글리시네이트는 몰비로서 1: 0.01 ~ 1: 2가 바람직한 바, 몰비가 상기 범위를 벗어나는 경우에는 임펠러(153)의 도포성이 저하되거나 도포 후에 표면의 수분흡착이 증가하여 도포막이 제거되는 문제점이 있다.
상기 코카미도프로필베타인 및 암포 글리시네이트는 전제 조성물 수용액중 1~10 중량%가 바람직한 바, 1 중량% 미만이면 임펠러(153)의 도포성이 저하되는 문제점이 있고, 10 중량%를 초과하면 도포막 두께의 증가로 인한 결정석출이 발생하기 쉽다.
한편, 본 오염방지 도포용 조성물을 임펠러(153)에 도포하는 방법으로는 스프레이법에 의해 도포하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 임펠러(153)의 최종 도포막 두께는 550 ~ 2000Å이 바람직하며, 보다 바람직하게는 1100 ~ 1900Å이다. 상기 도포막의 두께가 550Å미만이면 고온 열처리의 경우에 열화되는 문제점이 있고, 2000Å을 초과하면 도포 표면의 결정석출이 발생하기 쉬운 단점이 있다.
또한, 본 오염방지 도포용 조성물은 코카미도프로필베타인0.1 몰 및 암포 글리시네이트 0.05몰을 증류수 1000 ㎖에 첨가한 다음 교반하여 제조될 수 있다.
또한, 펌프(150)의 외부케이스 내측에는 흡음층이 도포될 수 있다. 상기 흡음층을 구성하는 펠트로는 니들펀치 펠트가 사용될 수 있다.
니들펀치 펠트로 이루어진 흡음층을 구성하는 섬유의 종류는, 폴리에스테르 섬유, 나일론 섬유, 폴리프로필렌 섬유, 아크릴 섬유, 천연 섬유 등이 있다.
상기 흡음층의 두께는, 0.5 ~ 16㎜인 것이 바람직하다. 상기 흡음층의 두께가 0.5㎜ 미만에서는 충분한 흡음 효과가 얻어지지 않고, 16㎜를 초과하면 펌프(150)의 외부케이스의 내부공간이 저감되어 펌프(150)의 스페이스가 충분히 얻어지지 않는 단점이 되므로 바람직하지 않다.
상기 흡음층의 단위 무게는 5 ~ 500g/m2 로 하는 것이 바람직하다. 5g/m2 미만에서는 충분한 흡음효과가 얻어지지 않고, 또한 500g/m2 을 넘으면 펌프(150)의 경량성을 확보할 수 없으므로 바람직하지 않다.
상기 흡음층을 구성하는 섬유의 섬도는 0.1 ~ 20데시텍스의 범위인 것이 바람직하다. 0.1데시텍스 미만에서는 저주파 소음의 흡수가 어렵고, 쿠션성도 저하되므로 바람직하지 않다. 또한 20데시텍스를 넘으면 고주파 소음의 흡수가 어려우므로 바람직하지 않다. 그 중에서도 흡음층을 구성하는 섬유의 섬도는 0.1 ~ 15데시텍스의 범위로 하는 것이 보다 바람직하다.
이러한 상기 흡음층이 펌프(150)의 외부케이스의 내측에 구비되므로 펌프(150)의 구동시 소음을 저감시킬 수 있다.
이렇게 구성된 제 1실시 예의 스마트 감시제어유니트 및 이를 구비한 펌프는, 고압으로서 전동기기동반(130)과 기동보조부(135)가 구성되었으며 중앙제어유니트(110)와 온·오프 작동만 시킬 수 있는 현장조작유니트(142)로 구성된 펌프장제어계통(100)의 경우로서, 도 1a 및 도 3 내지 도 8에 따라 작동방법은 다음과 같다.
우선 펌프장제어계통(100)을 초기화 시키고, 감시제어유니트(190)의 감시제어시스템(200)에서, 상기 전동기기동반(130)에 연결된 제1위상측정부(220)의 파라미터를 실시간으로 감시제어하는 제1위상감시제어부(201)와, 상기 기동보조부(135)에 연결되고 제2위상측정부(225)의 파라미터를 실시간으로 감시제어하는 제2위상감시제어부(202)와, 상기 기동보조부(135)에 연결되고, 상기 전동기의 회전방향의 파라미터를 실시간으로 감시제어하는 회전방향감시제어부(203)와, 상기 기동보조부(135)에 연결되고 상기 전동기(151)의 회전속도의 파라미터를 실시간으로 감시제어하는 회전속도감시제어부(204)와, 상기 고정자(156) U,V,W 3단자와 상·하부베어링(166,167)하우징 내부의 온도를 실시간으로 감시제어하는 온도감시제어부(205)와, 상기 상·하부베어링(166,167)하우징 내부의 습도를 실시간으로 감시제어하는 습도감시제어부(206)와, 상기 오일챔버(160) 내부로 누수를 실시간으로 감시제어하는 누수감시제어부(207)와, 제2위상측정부(225)의 출력전력의 R,S,T 3선의 절연을 감시제어하는 절연감시제어부(208)와, 하부베어링(167)하우징의 진동을 실시간으로 감시제어하는 진동감시제어부(209)를 통하여 상기 파라미터들을 감시제어한다.
그리고, 표시부(350)의 표시창에서 전동기(151)와 펌프(150)에 대하여 제어알고리즘에 따라 연산부(330)에서 실행되는 표준화된 설정파라미터를 현장에서 입력 및 수정하고, 상기 전동기(151)와 펌프(150)에 대하여 제어알고리즘에 따라 연산부(330)에서 실행되는 정상범위 및 비정상범위의 표준화된 설정파라미터를 현장에서 설정(S11~S91)하며, 저장부(320)에 저장(S12c~S92c)시킨다.
나아가, 측정부(210)에서, 상기 전동기기동반(130)에 연결된 제1위상측정부(220)의 측정파라미터를 실시간으로 측정하는 제1위상측정부(220)와, 상기 기동보조부(135)에 연결되고 제2위상측정부(225)의 측정파라미터를 실시간으로 측정하는 제2위상측정부(225)와, 상기 기동보조부(135)에 연결되고, 상기 전동기의 회전방향의 측정파라미터를 실시간으로 측정하는 회전방향측정부(230)와, 상기 기동보조부(135)에 연결되고 상기 전동기(151)의 회전속도의 측정파라미터를 실시간으로 측정하는 회전속도측정부(235)와, 상기 고정자(156) U,V,W 3단자와 상·하부베어링(166,167)하우징 상측의 온도를 실시간으로 측정하는 온도측정부(240)와, 상기 상·하부베어링(166,167)하우징 내부의 습도를 실시간으로 측정하는 습도측정부(245)와, 상기 오일챔버(160) 내부로 누수를 실시간으로 측정하는 누수측정부(250)와, 제2위상측정부(225)의 출력전력의 R,S,T 3선의 절연을 측정하는 절연측정부(255)와, 하부베어링(167)하우징의 진동을 측정하는 진동측정부(260)를 통하여 상기 파라미터들을 측정(S12a~S92a)시킨다.
여기서, 도 7에 도시한 바와 같이, 절연측정부(255)는 전압측정회로(270)에서 전압을 측정 비교하기 전, 인터락회로(271)를 거치도록 구성되어 있고, 절연측정 전, R,S,T 3선에 잔류하는 전력을 반드시 방전회로(272)에서 방전시키도록 안전장치가 구비되어 있으므로 초기화와 감시제어시스템(200), 설정부(450)에서 설정하면 별도의 조작은 하지 않아도 된다.
그리고, 도 8에 도시한 바와 같이, 진동측정부(260)에서는 전동기(151)의 하부베어링(167)하우징 상부의 진동의 진폭(A), 주파수(T), 위상(Φ)을 측정하도록 구성되어 있으므로 초기화와 감시제어시스템(200), 설정부(450)에서 설정하면 별도의 조작은 하지 않아도 된다.
이렇게 측정부(210)에서 검출되는 아날로그신호를 변환부(290)에서 디지털신호로 변환(S12b~S972b)시킨 후 저장부(320)에서 변환된 데이터를 저장(S12c~S92c)시킨다.
상기 입력부(400) 또는 설정부(450)에서 입력 또는 설정하여 저장한 데이터와 측정부(210)에서 각종 파라미터들을 측정하여 디지털로 변환하여 저장한 데이터를 정보처리부(300)에서 비교(S13~S93), 연산(S14~S94), 판정(S15~S95)하여 저장부(320)에 저장(S12c~S92c)시킨다.
연산결과 파라미터가 정상범위내로 판정(S15~S95)될 경우 전동기(151)의 구동을 계속하는 단계(S17~S97)와, 연산결과 측정값이 비정상범위내로 판명되었지만 그 내용이 허용범위에 있으면 전동기(151)의 구동을 계속(S17~S97)하고, 허용범위를 벗어나 있으면 알람(S16~S96)을 표시부에 표시하고, 전동기(151)의 구동을 자동으로 정지시키는 단계(S18~S98)를 거친다.
상기 중앙제어유니트(110)에 내설된 감시제어유니트(190)의 정보처리부(300)에서 설정 및 측정 파라미터를 실시간으로 측정, 변환, 저장, 비교, 연산, 판정, 알람, 표시 및 전동기(151)의 구동을 계속, 제어 또는 정지를 구현하여 감시제어하고, 연산처리되어 저장된 상기 데이터를 표시부(350)에 표시하며, 통신부(550)에서 중앙제어유니트(110)에 내설된 현장제어부(145)와 감시제어데이터를 송수신하여 기동보조부(135)를 감시제어할 수 있다.
현장에서 온·오프 수동조작과 원격 설치된 중앙제어유니트(110)에서 자동제어 운전을 선택할 수 있도록 선택스위치가 구성된 현장조작유니트(142)에서 현장 수동조작을 행하고 종료되거나 이석(離席)시에는 원격 자동운전 선택스위치를 위치시키면 중앙제어에서 자동으로 감시제어시킬 수 있다.
한편, 중앙제어유니트(110)가 위치한 제어실이나 원격지에서 송수신하기 위하여 중앙제어유니트(110)에 모뎀부(170)를 내설하고, 인터넷이 있는 환경에서는 라우터(171)를, 인터넷이 없는 환경에서는 CDMA(172)를 구성한 통신유니트(174)과 통신 및 운용을 위한 서버부(180)를 경유하여 펌프장제어계통(100)을 감시제어하기 위한 앱(Application)을 탑재한 모바일폰(181, MP) 또는 컴퓨터(182, PC) 또는 HMI(183) 중 필요한 부분을 선택적으로 포함하도록 구성을 통하여 중앙제어유니트(110)가 위치한 제어실이나 원격지에서 중앙제어유니트(110)를 통하여 기동보조부(135)를 감시제어할 수 있다.
이때 감시제어유니트(190)와 통신유니트(174)사이에 TCP/IP 기반 네트워크에 연결되어 있거나 각 장치가 네트워크 상호간에 TCP/IP 기반으로 연결되어 있으면 별도의 통신망 구성이 필요하지 않다.
이렇게 구성된 제 2실시 예의 스마트 감시제어유니트 및 이를 구비한 펌프는, 고압으로서 전동기기동반(130)과 기동보조부(135)가 구성되었으며 현장제어유니트(140)로 구성된 펌프장제어계통(100)의 경우로서, 도 1b 및 도 3 내지 도 8에 따른 작동은 제 1실시 예와 차이점을 설명하면 다음과 같다.
중앙제어유니트(110)와 온·오프 작동만 시킬 수 있는 현장조작유니트(142) 대신 현장제어유니트(140)로 구성된 것이 펌프장제어계통(100)의 주요 차이점이다. 따라서, 감시제어시스템(200), 설정부(450), 측정부(210), 변환부(290), 정보처리부(300) 등의 작동은 동일하다.
따라서, 상기 현장제어유니트(140)에 내설된 감시제어유니트(190)의 정보처리부(300)에서 설정 및 측정 파라미터를 실시간으로 측정, 변환, 저장, 비교, 연산, 판정, 알람, 표시 및 전동기(151)의 구동을 계속, 제어 또는 정지를 구현하여 감시제어하고, 연산처리되어 저장된 상기 데이터를 표시부(350)에 표시하며, 통신부(550)에서 현장제어유니트(140)에 내설된 현장제어부(145)와 감시제어데이터를 송수신하여 다른 펌프(P2, P3,,Pn)를 연계하여 구동(S19)시키거나 기동보조부(135)를 감시제어할 수 있다.
한편, 현장제어유니트(140)가 위치한 제어실이나 원격지에서 송수신하기 위하여 현장제어유니트(140)에 모뎀부(170)를 내설하고, 인터넷이 있는 환경에서는 라우터(171)를, 인터넷이 없는 환경에서는 CDMA(172)를 구성한 통신유니트(174)과 통신 및 운용을 위한 서버부(180)를 경유하여 펌프장제어계통(100)을 감시제어하기 위한 앱(Application)을 탑재한 모바일폰(181, MP) 또는 컴퓨터(182, PC) 또는 HMI(183) 중 필요한 부분을 선택적으로 포함시킨 구성을 통하여 현장제어유니트(140)가 위치한 제어실이나 원격지에서 현장제어유니트(140)를 통하여 기동보조부(135)를 감시제어할 수 있다.
이렇게 구성된 제 3실시 예의 스마트 감시제어유니트 및 이를 구비한 펌프는, 저압으로서 외부전원에서 중앙제어유니트(110)와 온·오프 작동만 시킬 수 있는 현장조작유니트(142)로 구성된 펌프장제어계통(100)의 경우로서, 도 2a 및 도 3 내지 도 8에 따른 작동은 제 1실시 예와 차이점을 설명하면 다음과 같다.
입력전원이 저압이므로 전동기기동반(130)과 기동보조부(135)가 생략되었으며 외부전원이 중앙제어유니트(110)에 직접 연결되도록 구성된 것이 펌프장제어계통(100)의 주요 차이점이다. 따라서, 감시제어시스템(200), 설정부(450), 측정부(210), 변환부(290), 정보처리부(300) 등의 작동은 동일하다.
상기 중앙제어유니트(110)에 내설된 감시제어유니트(190)의 정보처리부(300)에서 설정 및 측정 파라미터를 실시간으로 측정, 변환, 저장, 비교, 연산, 판정, 알람, 표시 및 전동기(151)의 구동을 계속, 제어 또는 정지를 구현하여 감시제어하고, 연산처리되어 저장된 상기 데이터를 표시부(350)에 표시하며, 통신부(550)에서 중앙제어유니트(110)에 내설된 현장제어부(145)와 감시제어데이터를 송수신하여 외부전원을 감시제어할 수 있다.
한편, 중앙제어유니트(110)가 위치한 제어실이나 원격지에서 송수신하기 위하여 중앙제어유니트(110)에 모뎀부(170)를 내설하고, 인터넷이 있는 환경에서는 라우터(171)를, 없는 환경에서는 CDMA(172)를 구성한 통신유니트(174)과 통신 및 운용을 위한 서버부(180)를 경유하여 펌프장제어계통(100)을 감시제어하기 위한 앱(Application)을 탑재한 모바일폰(181, MP) 또는 컴퓨터(182, PC) 또는 HMI(183) 중 필요한 부분을 선택적으로 포함시킨 구성을 통하여 중앙제어유니트(110)가 위치한 제어실이나 원격지에서 중앙제어유니트(110)를 통하여 외부전원을 감시제어할 수 있다.
이렇게 구성된 제 4실시 예의 스마트 감시제어유니트 및 이를 구비한 펌프는, 저압으로서 외부전원에서 현장제어유니트(140)로 연결된 펌프장제어계통(100)의 경우로서, 도 2b 및 도 3 내지 도 8에 따른 작동은 상기 제 3실시 예와 차이점을 설명하면 다음과 같다.
외부전원이 중앙제어유니트(110) 대신 현장제어유니트(140)에 직접 연결되도록 구성된 것이 펌프장제어계통(100)의 주요 차이점이다. 따라서, 감시제어시스템(200), 설정부(450), 측정부(210), 변환부(290), 정보처리부(300) 등의 작동은 동일하다.
상기 중앙제어유니트(110)에 내설된 감시제어유니트(190)의 정보처리부(300)에서 설정 및 측정 파라미터를 실시간으로 측정, 변환, 저장, 비교, 연산, 판정, 알람, 표시 및 전동기(151)의 구동을 계속, 제어 또는 정지를 구현하여 감시제어하고, 연산처리되어 저장된 상기 데이터를 표시부(350)에 표시하며, 통신부(550)에서 중앙제어유니트(110)에 내설된 현장제어부(145)와 감시제어데이터를 송수신하여 외부전원을 감시제어할 수 있다.
한편, 중앙제어유니트(110)가 위치한 제어실이나 원격지에서 송수신하기 위하여 중앙제어유니트(110)에 모뎀부(170)를 내설하고, 인터넷이 있는 환경에서는 라우터(171)를, 없는 환경에서는 CDMA(172)를 구성한 통신유니트(174)과 통신 및 운용을 위한 서버부(180)를 경유하여 펌프장제어계통(100)을 감시제어하기 위한 앱(Application)을 탑재한 모바일폰(181, MP) 또는 컴퓨터(182, PC) 또는 HMI(183) 중 필요한 부분을 선택적으로 포함시킨 구성을 통하여 중앙제어유니트(110)가 위치한 제어실이나 원격지에서 중앙제어유니트(110)를 통하여 외부전원을 감시제어할 수 있다.
이와 같은 본 발명의 스마트 감시제어시스템 및 이를 구비한 펌프는 다음과 같은 장점이 있다.
(1) 본 발명에 따르면, 펌프와 전동기의 기동전·후 운영자가 아닌 제조사나 전문가가 현장에서 별도의 절연의 파라미터를 측정하거나, 점검이 완료된 후 전동기를 구동해야 하는데, 배수펌프의 경우 비우기(非雨期)동안 장기간 휴지(休止)하다가, 우기(雨期)시 갑자기 긴급 구동이 불가피할 때, 전동기의 절연상태를 확인하지 않았을 경우에도 전동기와 펌프의 고장을 일으키는 유해요인을 각 파라미터별로 실시간으로 감시제어하는 콤팩트한 감시제어유니트에서 별도의 조치없이 바로 구동이 가능하여 안전성, 유지보수의 경제성 및 운영상의 큰 장점이 있다.
(2) 본 발명에 따르면, 펌프와 전동기는 운영자가 아닌 제조사나 전문가가 현장에서 기동보조부의 전압, 전류, 역율, 정상파형 출력이나, 열화(劣化)속도, 절연을 측정하여 발생하는 이상신호들을 정밀계측기기로 측정하지 않고도 콤팩트한 감시제어유니트에서 구현할 수 있는 안전성, 유지보수의 경제성, 운영상의 장점이 있다.
(3) 본 발명에 따르면, 펌프의 진동을 측정하기 위하여 별도의 고가 진동센서를 설치하거나, 펌프를 분해하거나, 구동을 정지시키지 않은 상태에서 실시간으로 진단할 수 있어서 펌프 및 부품의 수명이 다할 때까지 안심하고 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 진동을 측정하기 위하여 펌프 구동을 정지시켜야 함으로 인한 조업시간 단축이 필요 없으며, 펌프의 상태를 정확하게 파악할 수 있어서 보수시기와 범위의 결정 및 재고부품의 관리를 효율적으로 할 수 있다. 따라서, 여러 가지 복합적인 요인으로 발생하는 펌프의 이상인 진동을 콤팩트한 하나의 유니트에서 일관되고 신뢰할 수 있는 방법으로 측정하여 감시제어 함으로서 유지보수 및 안전성, 유지보수의 경제성 및 운영상의 큰 장점이 있다.
(4) 본 발명에 따르면, 펌프와 전동기의 고장을 일으킬 수 있는 절연과 진동의 파라미터(Parameter)를 유무선으로 현장 또는 원격지로 감시제어 데이터를 송수신할 수 있는 통신 및 운용구성을 콤팩트한 감시제어유니트의 구성을 통하여, 현장 또는 원격지에서 신속하고 안전하게 펌프구동을 경제적으로 구현할 수 있는 장점이 있다.
(5) 본 발명에 따르면, 펌프와 전동기의 고장을 일으킬 수 있는 여러 파라미터(Parameter) 중에서 (i)제1위상측정부의 입력전력의 전력(전압 및 전류)의 파라미터의 측정; (ii)제2위상측정부의 출력전력(전압 및 전류) 위상의 파라미터를 측정; (iii)전동기의 회전방향 측정; (iv)전동기 주축의 회전속도 측정; (v)전동기의 고정자 U,V,W 3단자와 상·하부베어링의 온도측정; (vi)모터브라켓 및 하부브라켓 내부로 누설되는 수분과 습도측정; (vii)제2위상측정부의 출력전력(전압 및 전류)의 절연측정; (viii)하부베어링하우징에서 주축의 회전시 발생하는 불균형(Unbalance)등으로 발생하는 진동측정 등 펌프와 전동기의 안전한 구동에 필수적인 파라미터들을 검출, 변환, 저장하여, 설정파라미터와 측정파라미터를 비교, 분석, 판정, 저장, 알람표시 및 구동을 제어하는 감시제어유니트의 구축으로 이를 내장한 중앙제어유니트 또는 현장제어유니트를 거쳐서 유무선으로 감시제어 데이터를 송수신할 수 있어서 현장 또는 원격지에서 안전하고 경제적인 펌프구동으로 유체를 송출할 수 있는 경제적인 장점이 있다.
(6) 본 발명에 따르면, 전동기기동반과 전동기 입력단자 사이에서 전압과 전력의 상(相, Phase)을 검출하여 정상위상(正相位相) 또는 위상(位相)의 파형(波形)이 역상(逆相)이거나 상접지(相接地)의 고장으로 비정상전압(과전압 또는 저전압), 써지(Surge) 현상등, 비정상범위로 판정되면 전동기의 구동을 자동으로 정지시킬 수 있다. 이는 종래의 모니터링유니트 크기와 같은 콤팩트한 감시제어유니트의 구성으로 사전에 대형 사고를 예방할 수 있는 안전성 및 유지보수의 경제성의 장점이 있다.
(7) 본 발명에 따르면, 펌프와 전동기는 역회전을 하거나 임펠러와 안내케이싱 사이 많은 협잡물이 끼어서 전동기의 회전속도가 허용치 이하로 내려간 상태에서 계속 운전할 경우 전동기가 소손되는 등 고장 주요 원인이 되는 문제점을 콤팩트한 감시제어유니트의 구성으로 상시 감시제어할 수 있는 유지보수 및 운영상의 장점이 있다.
(8) 본 발명에 따르면, 펌프와 전동기는 운전중 운영자가 아닌 제조사나 전문가가 현장에서 기동보조부(Inverter, 싸이리스터, 리액터, 콘덴서, mosFET, IGBT, MC)의 전압, 전류, 역율, 정상파형 출력이나, 열화(劣化)속도를 별도의 정밀계측기기 등으로 장시간 측정하지 않아도 콤팩트한 감시제어유니트의 구성으로 이러한 신호들을 상시 감시제어할 수 있는 유지보수 및 운영상의 장점이 있다.
(9) 펌프와 전동기의 기동전 운전중, 운전후 제조사나 전문가가 현장에서 전압, 역상 등의 파라미터를 측정하지 않고 배수펌프의 경우 비우기(非雨期)기간 장기간 휴지(休止)하다가, 우기시 갑자기 긴급 구동할 경우에도 대형사고로 연결되지 않는 안전상의 장점이 있다.
(10) 본 발명에 따르면, 펌프와 전동기의 고장을 일으킬 수 있는 여러 파라미터(Parameter) 중에서 카메라를 내장하지 않으면서 고정자의 어느 단자의 온도가 상승하는지 콤팩트한 감시제어유니트의 구성으로 감시제어할 수 있어서 설비 구성이 단순하고 실시간 대응할 수 있는 장점이 있다.
(11) 본 발명에 따르면, 전동기의 고온을 감지하기 위하여 유도부를 구성하고 이에 유도되는 전류 공급을 위하여 배터리를 구성하지 않으면서 전동기 고정자의 U,V,W 3단자 중에서 어느 단자가 고온으로 단락이 되었는지를 콤팩트한 감시제어유니트의 구성으로 감시제어할 수 있어서, 고정자로 입력되는 전력의 이상을 감시제어할 수 있는 구조상의 경제적인 장점이 있다.
(12) 본 발명에 따르면, 펌프와 전동기의 고장을 일으킬 수 있는 여러 파라미터(Parameter) 중에서 펌프의 역회전으로 인하여 발생하는 오작동을 방지하기 위하여 전원이 공급되면 솔레노이드의 전자력에 의해 록킹상태를 해제하거나 전원을 차단하는 복잡한 설비를 구성하지 않아도 콤팩트한 감시제어유니트의 구성으로 바로 역회전을 방지할 수 있어서 설비 구성이 단순하고 실시간 대응할 수 있는 안전상의 장점이 있다.
(13) 본 발명에 따르면, 펌프와 전동기는 공급되는 전력을 지속적으로 실시간 측정, 전력 사용에 대한 중요한 정보를 제공하는데 있어서, 표준화된 데이터를 정상데이터로 입력하여 가려낼 수 있는 정보는 엄청난 양(量)이므로 전동기의 고장원인을 파악, 분별하는데 시간을 대폭 단축할 수 있는 효과가 있다. 즉 전동기의 이상 유무를 도출하기 위해 트리거(Trigger)가 발생할 때까지 장시간 계측기기를 운영하지 않아도 된다. 이는 종래의 모니터링유니트와 같은 크기의 스마트한 감시제어유니트의 구성으로 수행할 수 있는 장비의 구성상 단축화하는 장점이 있다.
(14) 본 발명에 따르면, 외부에서 전동기 기동반을 거쳐 감시제어시스템으로 공급되는 전력 위상의 파라미터와, 감시제어시스템에서 기동보조부로 공급되는 전력 위상의 파라미터를 분리하여 감시제어할 수 있어서 어느 구간에서 전압과 전류 위상의 파라미터에 이상이 있는지를, 콤팩트한 감시제어유니트의 구성으로, 실시간으로 파악하여 즉각 대처를 할 수 있는 장비의 구성상 단축화하는 장점이 있다.
(15) 펌프의 외부케이스의 내측에 섬유의 섬도 0.1 ~ 15데시텍스의 범위로 흡음층을 구성하므로 펌프의 구동시 소음을 크게 저감시킬 수 있다.
100: 펌프장제어계통 110: 중앙제어유니트
120: 상시전원공급반(UPS) 130: 전동기기동반
135: 기동보조(起動補助)부 140: 현장제어유니트
142: 현장조작유니트 145: 현장제어부
150: 펌프(Pump) 151: 전동기(Motor)
152: 흡입관(Suction Tube) 153: 임펠러(Impeller)
154: 기계적씰(Mechanical Seal) 155: 가이드 케이싱(Guide Casing)
156: 고정자(Stator) 157: 회전자(Rotor)
158: 전동기프레임(Motor Frame) 159: 주축(主軸, Main Shaft)
160: 오일챔버(Oil Chamber) 161: 웨어링(Wear Ring)
162: 스터핑 박스 (Stuffing Box) 163: 상부브라켓(Upper Bracket)
164: 하부브라켓(Lower Bracket) 166: 상부베어링(Upper Bearing)
167: 하부베어링(Lower Bearing) 168: 토출구
170: 모뎀(Modem)부 171: 라우터(Router)
172: CDMA 173: 통신유니트
180: 서버(Server)부 181: 모바일폰(MP)
182: 컴퓨터(PC) 183: HMI(Human Machine Interactive)
190: 감시제어유니트 200: 감시제어시스템
201: 제1위상감시제어부 202: 제2위상감시제어부
203: 회전방향감시제어부 204: 회전속도감시제어부
205: 온도감시제어부 206: 습도감시제어부
207: 누수감시제어부 208: 절연감시제어부
209: 진동감시제어부
210: 측정부 220: 제1위상측정부(전압/전류)
225: 제2위상측정부(전압/전류) 230: 회전방향측정부
235: 회전속도측정부 240: 온도측정부
245: 습도측정부 250: 누수측정부
255: 절연측정부 260: 진동측정부
270: 전압측정회로 271: 인터락(Interlock)회로
272: 방전회로 290: 변환부
300: 정보처리부 310: 비교부
320: 저장부 330: 연산부
340: 판정부 350: 표시부
360: 알람부 370: 제어부
400: 입력부 450: 설정부
500: 출력부 550: 통신부
S11,S21~S91: 설정파라미터 입력
S12a,S22a~S92a: 측정부(210)에서 측정
S12b,S22b~S92b: 아날로그를 디지털로 변환
S12c,S22c~S92c: 변환값 저장
S13,S23~S93: 설정값과 측정값의 비교
S14,S24~S94: 연산단계
S15,S25~S95: 연산결과 적정범위 판정
S16,S26~S96: 비정상범위 알람표시
S17,S27~S97: 전동기(151) 구동 계속
S18,S28~S98: 전동기(151) 구동 정지
S19: 다른 전동기(151) 기동 연계명령
120: 상시전원공급반(UPS) 130: 전동기기동반
135: 기동보조(起動補助)부 140: 현장제어유니트
142: 현장조작유니트 145: 현장제어부
150: 펌프(Pump) 151: 전동기(Motor)
152: 흡입관(Suction Tube) 153: 임펠러(Impeller)
154: 기계적씰(Mechanical Seal) 155: 가이드 케이싱(Guide Casing)
156: 고정자(Stator) 157: 회전자(Rotor)
158: 전동기프레임(Motor Frame) 159: 주축(主軸, Main Shaft)
160: 오일챔버(Oil Chamber) 161: 웨어링(Wear Ring)
162: 스터핑 박스 (Stuffing Box) 163: 상부브라켓(Upper Bracket)
164: 하부브라켓(Lower Bracket) 166: 상부베어링(Upper Bearing)
167: 하부베어링(Lower Bearing) 168: 토출구
170: 모뎀(Modem)부 171: 라우터(Router)
172: CDMA 173: 통신유니트
180: 서버(Server)부 181: 모바일폰(MP)
182: 컴퓨터(PC) 183: HMI(Human Machine Interactive)
190: 감시제어유니트 200: 감시제어시스템
201: 제1위상감시제어부 202: 제2위상감시제어부
203: 회전방향감시제어부 204: 회전속도감시제어부
205: 온도감시제어부 206: 습도감시제어부
207: 누수감시제어부 208: 절연감시제어부
209: 진동감시제어부
210: 측정부 220: 제1위상측정부(전압/전류)
225: 제2위상측정부(전압/전류) 230: 회전방향측정부
235: 회전속도측정부 240: 온도측정부
245: 습도측정부 250: 누수측정부
255: 절연측정부 260: 진동측정부
270: 전압측정회로 271: 인터락(Interlock)회로
272: 방전회로 290: 변환부
300: 정보처리부 310: 비교부
320: 저장부 330: 연산부
340: 판정부 350: 표시부
360: 알람부 370: 제어부
400: 입력부 450: 설정부
500: 출력부 550: 통신부
S11,S21~S91: 설정파라미터 입력
S12a,S22a~S92a: 측정부(210)에서 측정
S12b,S22b~S92b: 아날로그를 디지털로 변환
S12c,S22c~S92c: 변환값 저장
S13,S23~S93: 설정값과 측정값의 비교
S14,S24~S94: 연산단계
S15,S25~S95: 연산결과 적정범위 판정
S16,S26~S96: 비정상범위 알람표시
S17,S27~S97: 전동기(151) 구동 계속
S18,S28~S98: 전동기(151) 구동 정지
S19: 다른 전동기(151) 기동 연계명령
Claims (6)
- 전동기프레임(158) 내부에 고정자(156) 및 회전자(157)가 설치되고, 전동기프레임(158)의 상부에 상부베어링(166)이 내설된 상부브라켓(163)이 결합되며, 전동기프레임(158) 하부에 하부베어링(167)이 내설된 하부브라켓(164)이 결합되고, 하부브라켓(164) 하측에 오일챔버(160)가 형성되는 전동기(151)와, 상기 상·하부베어링(166,167)에 회동지지되어 회전자(157)와 함께 회전하도록 축연결된 주축(159)과, 상기 주축( 1 59)의 허브에 결합되어 회전하는 임펠러(153)와, 상기 임펠러(153)를 수용하고 임펠러(153)의 회전에 의해 유체의 이송이 가능하도록 유입구(152)와 토출구( 1 68)를 구비하는 상·하부케이스로 구성되는 펌프(150)를 감시제어하기 위한 감시제어시스템(200)에 있어서,
상기 전동기(151)와 펌프(150)에 대하여 제어알고리즘에 따라 연산부(330)에서 실행되는 설정파라미터를 현장에서 설정 및 수정하는 입력부(400);
상기 전동기(151)와 펌프(150)에 대하여 제어알고리즘에 따라 연산부(330)에서 실행되는 정상(定常)범위 및 비정상(非定常)범위의 설정파라미터를 현장에서 설정하는 설정부(450);
상기 전동기(151)와 펌프(150)의 고장을 일으키는 유해요인을 실시간으로 감시제어하기 위하여, 고압인 경우 전동기(151)에 동력을 전달하는 전동기기동반(130), 저압인 경우 중앙제어유니트 또는 현장제어유니트의 입력단자에 연결되고, 입력전력의 입력단자에서 전력(전압 및 전류)의 파라미터를 측정하는 제1위상측정부((220)와, 고압인 경우 기동보조부(135), 저압인 경우 중앙제어유니트(110) 또는 현장제어유니트(140)의 출력전력의 출력단자에 연결되고, 상기 출력전력의 출력단자와 전동기(151) 사이의 전력(전압 및 전류)의 파라미터를 측정하는 제2위상측정부(225)와, 상기 출력전력의 출력단자에 연결되고, 상기 전동기(151)의 회전방향을 측정하는 회전방향측정부(230)와, 상기 출력전력의 출력단자에 연결되고 상기 주축(159)의 회전속도를 측정하는 회전속도측정부(235)와, 상기 고정자(156)와 상부베어링(166)하우징 및 하부베어링(167)하우징에 연결되고, 상기 고정자(156) U,V,W 3단자와 상·하부베어링(166,167)의 온도를 측정하는 온도측정부(240)와, 상·하부베어링하우징에 연결되고, 상기 상·하부브라켓(163,164) 내부로 누설되는 습도를 측정하는 습도측정부(245)와, 오일챔버(160) 내에 설치되고, 상기 전동기(151) 내부로 누수(漏水)가 발생하는 것을 측정하는 누수측정부(250)와, 상기 출력전력의 출력단자에 연결되고, 출력전력 R,S,T 3선의 절연을 측정하는 절연측정부(255)와, 하부베어링(167)하우징에 설치되고, 상기 주축(159)의 회전시 불균형(Unbalance) 등으로 발생하는 진동파형을 측정하는 진동측정부(260)로 구성되어, 상기 전동기(151)와 펌프(150)에서 각 파라미터를 실시간으로 측정하는 측정부(210);
상기 측정부(210)에서 검출되는 아날로그신호를 디지털신호로 변환시키는 변환부(290);
상기 디지털신호로 변환된 데이터를 저장하는 저장부(320);
상기 설정파라미터와 측정파라미터를 제어알고리즘에 따라 비교, 분석, 연산, 판정하는 연산부(330);
상기 연산부(330)의 판정 데이터를 저장, 알람표시 및 설정부(450)의 각 파라미터가 정상범위이면 전동기(151)의 구동을 계속시키고, 비정상범위이면 알람을 표시한 후 전동기(151)를 정지시키는 제어부(370);
상기 설정 및 측정 파라미터를 실시간으로 측정, 변환, 저장, 비교, 연산, 판정, 알람, 표시 및 전동기(151)의 구동을 계속, 제어 또는 정지시키며, 연산처리 저장된 데이터를 실시간으로 표시부(350)에 표시하며 감시제어하는 정보처리부(300);
상기 정보처리부(300)의 상호 유기적 작용으로 저장된 데이터를 상기 표시부(350)에 출력하는 출력부(500);
상기 저장된 데이터를 중앙제어유니트(110) 또는 현장제어유니트(140)와 상호 유기적으로 통신하는 통신부(550);
상기 전동기(151)와 펌프(150)의 고장을 일으키는 유해요인을 각 파라미터별로 감시제어할 수 있도록 구성된 감시제어시스템(200);
상기 감시제어시스템(200)은,
고압인 경우 상기 전동기기동반(130) 또는 저압인 경우 중앙제어유니트(110) 또는 현장제어유니트(140)에 연결되고 제1위상측정부(220)의 측정파라미터를 실시간으로 감시제어하는 제1위상감시제어부(201)와, 고압인 경우 기동보조부(135) 또는 저압인 경우 중앙제어유니트(110) 또는 현장제어유니트(140)에 연결되고 제2위상측정부(225)의 측정파라미터를 실시간으로 감시제어하는 제2위상감시제어부(202)와, 고압인 경우 기동보조부(135) 또는 저압인 경우 중앙제어유니트(110) 또는 현장제어유니트(140)에 연결되고, 상기 전동기(151)의 회전방향의 측정파라미터를 실시간으로 감시제어하는 회전방향감시제어부(203)와, 상기 고압인 경우 기동보조부(135) 또는 저압인 경우 중앙제어유니트(110) 또는 현장제어유니트(140)에 연결되고 상기 전동기(151)의 회전속도의 측정파라미터를 실시간으로 감시제어하는 회전속도감시제어부(204)와, 고정자(156) U,V,W 3단자와 상·하부베어링하우징 내부의 온도를 실시간으로 감시제어하는 온도감시제어부(205)와, 상기 상·하부브라켓(163, 164) 내부에 연결되고 상·하부브라켓(163,164) 내부 습도를 실시간으로 감시제어하는 습도감시제어부(206)와, 상기 오일챔버 (160)내부로 누설되는 누수를 실시간으로 감시제어하는 누수감시제어부(207)와, 고압인 경우 상기 기동보조부(135), 저압인 경우 중앙제어유니트(110) 또는 현장제어유니트(140)의 출력단자에 연결되고, 출력전력 R,S,T 3선의 절연을 감시제어하는 절연감시제어부(208)와, 상기 하부베어링(167)하우징에 연결되고, 상기 주축(159)의 회전시 불균형(Unbalance) 등으로 발생하는 진동파형(진폭, 주파수, 위상각)을 감시제어하는 진동감시제어부(209)를 포함하여 구성하여,
상기 입력부(400), 설정부(450), 변환부(290), 저장부(320), 연산부(330), 제어부(370), 정보처리부(300), 출력부(500) 및 통신부(550)에서 상기 각 파라미터를 콤팩트한 하나의 유니트에서 실시간으로 감시제어할 수 있도록 구성하여, 안전하고 자동적으로 감시제어하는 것을 특징으로 하는 스마트 감시제어유니트.
- 청구항 1에 있어서, 절연감시제어부(208)는,
상기 제2위상측정부(225)에 연결되고, 출력전력 R,S,T 3선의 절연 파라미터를 입력하는 단계(S81)와,
상기 출력전력 R,S,T 3선의 입력전압과 회송전압을 측정하는 전압측정회로(270)를 구성하여, 측정한 상기 두 전압의 차이를 저항값으로 측정하는 단계(S82a)와,
상기 측정된 아나로그값을 디지털로 변환하는 단계(S82b)와,
상기 디지털로 변환된 값을 저장하는 단계(S82c)를 거치고,
상기 절연측정 파라미터의 설정치(S81)와 디지털 변환되어 저장된 값(S82c)을 비교(S83) 및 연산하는 단계(S84)와,
연산결과 절연이 정상범위내로 판정(S85)될 경우 전동기(151)의 구동을 계속하는 단계(S87)와,
연산결과 절연측정부의 측정절연이 비정상범위내로 판명되었지만 그 내용이 허용범위에 있으면 전동기(151)의 구동을 계속(S87)하고, 비정상범위에 있으면 알람(S86)을 표시부에 표시하고, 전동기(151)의 구동을 자동으로 정지시키는 단계(S88)를 포함하여서,
정보처리부(300)에서 설정 및 측정 파라미터를 실시간으로 측정, 변환, 저장, 비교, 연산, 판정, 알람, 표시 및 전동기(151)의 구동을 계속, 제어 또는 정지를 구현하여 감시제어하고,
상기 전동기(151)와 펌프(150)의 고장을 일으키는 유해요인을 각 파라미터별로 콤팩트한 하나의 유니트에서 실시간으로 감시제어할 수 있도록 구성하여, 현장 또는 원격지에서, 전동기(151)와 펌프(150)를 안전하고 자동적으로 감시제어하는 감시제어시스템(200)을 포함하는 것을 특징으로 스마트 감시제어유니트.
- 청구항 1에 있어서, 진동감시제어부(209)는,
상기 전동기(151)의 하부베어링(167)하우징 상부에 연결되고, 진동 파라미터를 입력하는 단계(S91)와,
상기 하부베어링(167)하우징 상부의 진동의 진폭, 주파수, 위상을 측정하는 단계(S92a)와,
상기 측정된 아나로그값을 디지털로 변환하는 단계(S92b)와,
상기 디지털로 변환된 값을 저장하는 단계(S92c)를 거치고,
상기 하부베어링(167)하우징의 진동측정 파라미터의 설정치(S91)와 디지털 변환되어 저장된 값(S92c)을 비교(S93) 및 연산하는 단계(S94)와,
연산결과 측정 진폭 및 주파수가 정상범위내로 판정(S95)될 경우 전동기(151)의 구동을 계속하는 단계(S97)와,
연산결과 진동측정부(260)의 측정 진폭 및 주파수가 비정상범위내로 판명되었지만 그 내용이 제한된 시간만 허용되는 범위에 있으면 전동기(151)의 구동을 계속(S97)하고, 손상이 발생할 수 있는 비정상범위에 있으면 알람(S96)을 표시부에 표시하고, 전동기(151)의 구동을 자동으로 정지시키는 단계(S98)를 포함하여서,
정보처리부(300)에서 설정 및 측정 파라미터를 실시간으로 측정, 변환, 저장, 비교, 연산, 판정, 알람, 표시 및 전동기(151)의 구동을 계속, 제어 또는 정지를 구현하여 감시제어하고,
상기 전동기(151)와 펌프(150)의 고장을 일으키는 유해요인을 각 파라미터별로 콤팩트한 하나의 유니트에서 실시간으로 감시제어할 수 있도록 구성하여, 현장 또는 원격지에서, 전동기(151)와 펌프(150)를 안전하고 자동적으로 감시제어하는 감시제어시스템(200)을 포함하는 것을 특징으로 스마트 감시제어유니트.
- 청구항 2에 있어서, 절연감시제어부(208)는,
상기 제2위상측정부(225)에 연결되고, 입력전압 및 회송전압을 측정 비교하는 전압측정회로(270)와,
절연측정을 위하여 통전시킬 경우, 전동기(151)를 소손으로부터 보호하기 위하여 절연측정전·후 입력전력을 전동기(151)로부터 차단시키는 인터락회로(271)와,
상기 전동기(151)의 구동전·후 전압을 측정하기 전, 출력전력 R,S,T 3선의 전압을 방전시키는 방전회로(272)를 포함하여,
상기 전동기(151) 구동전·후 절연측정을 별도로 수행하지 않아도 입력전압 및 회송전압의 측정, 절연측정전·후 입력전력을 전동기(151)로부터 차단, 구동전·후 전압을 측정하기 전, 출력전력 R,S,T 3선의 전압을 방전시킴으로서,
상기 전동기(151)와 펌프(150)의 고장을 일으키는 유해요인을 각 파라미터별로 콤팩트한 하나의 유니트에서 실시간으로 감시제어할 수 있도록 구성하여, 현장 또는 원격지에서, 전동기(151)와 펌프(150)를 안전하고 자동적으로 감시제어하는 감시제어시스템(200)을 포함하는 것을 특징으로 스마트 감시제어유니트.
- 청구항 1에 있어서, 감시제어시스템(200)은,
정보처리부(300)에서 실행되는 제어알고리즘의 표준화된 설정파라미터의 입력하는 단계(S11~S91)와, 측정부(210)에서 측정하는 단계(S11a~92a)와, 측정된 아날로그값을 디지털 주파수로 변환하는 단계(S11b~92b)와, 변환된 값을 저장하는 단계(S11c~S92c)를 거치고, 설정값과 디지털 변환되어 저장된 측정값을 비교(S13~S93) 및 연산하는 단계(S14~S94)와, 연산결과 파라미터가 정상범위내로 판정(S15~S95)될 경우 전동기(151)의 구동을 계속하는 단계(S17~S97)와, 연산결과 측정값이 비정상범위내로 판명되었지만 그 내용이 허용범위에 있으면 전동기(151)의 구동을 계속(S17~S97)하고, 허용범위를 벗어나 있으면 알람(S16~S96)을 표시부에 표시하고, 전동기(151)의 구동을 자동으로 정지시키는 단계(S18~S98)를 포함하고;
감시제어유니트(190), 현장제어부(145) 및 모뎀부(170)를 포함하여 구성된 중앙제어유니트(110) 또는 현장제어유니트(140)와,
상기 모뎀부(170)를 거쳐서 인터넷 통신을 위한 라우터(171) 또는 CDMA(172)로 구성된 통신유니트(173)와,
상기 모뎀부(170)와 통신유니트(173)를 통하여 펌프운전을 감시제어하는 데이터를 현장 또는 원격지에서 유무선으로 모바일폰(181, MP) 또는 PC(182) 또는 HMI(183) 중 필요한 부분을 선택적으로 포함시킨 구성에 송수신하여, 전동기(151)와 펌프(150)의 고장을 일으키는 유해요인을 각 파라미터별로 콤팩트한 하나의 유니트에서, 실시간으로 감시제어할 수 있도록 구성하여, 현장 또는 원격지에서, 전동기(151)와 펌프(150)를 안전하고 자동적으로 감시제어하는 것을 포함하는 것을 특징으로 스마트 감시제어유니트.
- 청구항 1과 청구항 5 중 어느 한 항의 스마트 감시제어유니트(190)를 구비한 펌프.
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