KR102208831B1 - 모터펌프의 진단 장치 및 방법 - Google Patents

모터펌프의 진단 장치 및 방법 Download PDF

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양오
옥승규
김순영
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청주대학교 산학협력단
김순영
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Abstract

모터펌프의 진단 장치 및 방법이 개시된다. 모터펌프의 진단 방법은, 모터펌프에 설치된 다수의 센서로부터 측정된 센서 데이터를 수신하는 단계, 수신되는 센서 데이터 중 정상상태의 센서 데이터를 수집하는 단계, 수집된 정상상태의 센서 데이터를 이용하여 정상추정 데이터를 산출하고 저장하는 단계, 산출된 정상추정 데이터를 실시간 측정된 센서 데이터와 비교하여 모터펌프의 동작 상태를 모니터링하는 단계, 모니터링에 따라 이상현상을 감지하면, 실시간 측정된 센서 데이터를 분석하여, 모터펌프가 이상상태인지 여부 또는 고장상태인지 여부를 판단하는 진단을 수행하는 단계, 진단 결과, 모터펌프가 이상상태인 경우, 주의메시지를 출력하는 단계 및 진단 결과, 모터펌프가 고장상태인 경우, 모터펌프의 구동을 강제로 정지시키고, 경고 메시지를 출력하는 단계를 포함한다.

Description

모터펌프의 진단 장치 및 방법{Apparatus and method for diagnosis of motor pump}
본 발명은 모터펌프의 진단 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 모터펌프는 펌프와 모터가 일체로 구성된 펌프로, 펌프 케이스의 일측에 고정자와 회전자로 이루어진 모터가 구성되고, 모터에 의해 회전하면서 유체를 펌핑하는 임펠러가 펌프 케이스의 타측에 구성된 것이다. 이러한 모터펌프는 소음과 진동이 적고, 구조가 간단하여 설치와 취급이 용이하여 상하수도, 급배수 등에 많이 이용되고 있다.
모터펌프의 모터는 고정자와 회전자의 간격이 좁을수록 출력 향상에 유리한 반면, 모터펌프의 작동 중에 발생되는 열에 의한 고정자와 회전자의 팽창으로 인하여 고정자와 회전자가 접촉하면서 회전자의 회전이 정지하게 되는 사고 발생의 위험성이 높다. 그래서, 모터펌프에는 모터에서 발생하는 열을 냉각하기 위한 별도의 냉각팬 등의 냉각수단이 마련되어 있다.
그러나, 냉각팬의 작동이 정지되는 경우, 모터에서 발생되는 열에 의하여 고정자와 회전자가 급격하게 팽창하고, 결국 고정자와 회전자가 상호 밀착되어 회전자의 회전이 강제적으로 정지되면서 고정자와 회전자의 손상이 발생될 뿐만 아니라, 고열로 인하여 코일 등의 모터를 구성하는 부품의 소손이 발생할 수 있다.
또한, 모터펌프는 노후화, 사용자 부주의, 설치 환경의 영향, 외부 충격 등으로 인하여, 작동 중에 모터의 과부하, 코일 단락, 코일 단선, 고조파 이상 등과 같은 전기적 원인에 의한 이상이나 고장이 발생할 수 있다.
따라서, 모터펌프의 고장을 예방하기 위하여 모터펌프의 운용 중에 모터펌프를 진단할 수 있는 기술이 필요하다.
대한민국공개특허공보 제10-2017-0128326호(2017.11.22)
본 발명은 모터펌프의 작동 중에 모터펌프의 상태를 실시간 모니터링하고 분석하여 이상현상을 감지하고, 이상현상 발생 시 진단을 수행하는 모터펌프의 진단 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 모터펌프의 진단 장치가 수행하는 모터펌프의 진단 방법이 개시된다.
본 발명의 실시예에 따른 모터펌프의 진단 방법은, 상기 모터펌프에 설치된 다수의 센서로부터 측정된 센서 데이터를 수신하는 단계, 상기 수신되는 센서 데이터 중 정상상태의 센서 데이터를 수집하는 단계, 상기 수집된 정상상태의 센서 데이터를 이용하여 정상추정 데이터를 산출하고 저장하는 단계, 상기 산출된 정상추정 데이터를 실시간 측정된 센서 데이터와 비교하여 상기 모터펌프의 동작 상태를 모니터링하는 단계, 상기 모니터링에 따라 이상현상을 감지하면, 상기 실시간 측정된 센서 데이터를 분석하여, 상기 모터펌프가 이상상태인지 여부 또는 고장상태인지 여부를 판단하는 진단을 수행하는 단계, 상기 진단 결과, 상기 모터펌프가 이상상태인 경우, 주의메시지를 출력하는 단계 및 상기 진단 결과, 상기 모터펌프가 고장상태인 경우, 상기 모터펌프의 구동을 강제로 정지시키고, 경고 메시지를 출력하는 단계를 포함한다.
상기 정상상태의 센서 데이터를 수집하는 단계는, 상기 센서별로 정의된 센서 데이터의 정상 범위를 이용하여 상기 수신되는 센서 데이터 중에서 상기 정상상태의 센서 데이터를 선별한다.
상기 정상추정 데이터를 산출하고 저장하는 단계는, 회귀 분석(Regression analysis), 분류(Classification) 및 시계열 패턴 분석(Time-series pattern analysis) 중 적어도 하나를 이용하여 상기 수집된 정상상태의 센서 데이터로부터 상기 정상추정 데이터를 산출한다.
상기 모터펌프의 동작 상태를 모니터링하는 단계는, 상기 정상추정 데이터와 상기 실시간 측정된 센서 데이터의 차이의 크기에 따라 상기 이상현상을 감지하는 단계를 포함하되, 상기 이상현상을 감지하는 단계는, 상기 정상추정 데이터와 상기 실시간 측정된 센서 데이터의 차이가 미리 설정된 허용치를 초과하여 일정시간 지속되는 경우, 상기 이상현상이 발생한 것으로 판단하고, 알람을 발생하여 출력한다.
상기 측정된 센서 데이터는, 상기 모터펌프의 펌프본체의 내부 압력, 상기 펌프본체 내부의 저수위 감지 여부, 상기 펌프본체로부터 누수된 물의 감지 여부, 상기 모터펌프의 진동, 상기 모터의 온도, 상기 모터의 전류 및 상기 펌프본체로부터 펌핑되는 유체의 유량을 포함한다.
상기 진단을 수행하는 단계는, 상기 내부 압력, 상기 온도, 상기 진동 또는 상기 전류가 미리 설정된 이상상태 범위에 포함되거나, 상기 저수위 또는 상기 누수된 물이 감지되는 경우, 상기 모터펌프가 상기 이상상태인 것으로 판단하고, 상기 내부 압력, 상기 온도, 상기 진동 또는 상기 전류가 미리 설정된 고장상태 범위에 포함되거나, 상기 저수위 또는 상기 누수된 물의 감지가 일정 시간이상 지속되는 경우, 상기 모터펌프가 상기 고장상태인 것으로 판단한다.
상기 진단을 수행하는 단계는, 상기 진동이 미리 설정된 진동허용크기를 초과하고 진동발생주기가 상기 모터의 1회전시간 미만일 경우, 상기 모터펌프의 베어링에 마모가 발생한 이상상태인 것으로 판단하고, 상기 진동발생주기가 상기 1회전시간의 1/2 미만인 경우, 상기 모터펌프가 고장상태인 것으로 판단한다.
상기 진단을 수행하는 단계는, 상기 진동발생주기가 상기 1회전시간의 1/2 미만인 경우, 상기 베어링이 25% 이상 마모한 것으로 판별하고, 상기 진동발생주기가 상기 1회전시간의 1/4 미만인 경우, 상기 베어링이 50% 이상 마모한 것으로 판별하고, 상기 진동발생주기가 상기 1회전시간의 1/8 미만인 경우, 상기 베어링이 75% 이상 마모한 것으로 판별한다.
상기 주의메시지는 펌프 내부 압력, 모터의 온도, 모터펌프의 진동, 모터로 공급되는 전류가 이상징후를 나타내고, 펌프가 누수되고, 저수위로 인하여 모터의 공회전이 발생하고 있으니, 점검이 필요하다는 내용을 포함하고, 상기 경고메시지는 펌프 내부 압력, 모터의 온도, 모터펌프의 진동, 모터로 공급되는 전류, 펌프의 누수, 저수위로 인한 모터의 공회전이 위험수준에 도달하였으니, 즉시 부품 교체 및 정비가 필요하다는 내용을 포함한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 모터펌프의 진단 장치가 개시된다.
본 발명의 실시예에 따른 모터펌프의 진단 장치는, 명령어를 저장하는 메모리 및 상기 명령어를 실행하는 프로세서를 포함하되, 상기 명령어는, 상기 모터펌프에 설치된 다수의 센서로부터 측정된 센서 데이터를 수신하는 단계, 상기 수신되는 센서 데이터 중 정상상태의 센서 데이터를 수집하는 단계, 상기 수집된 정상상태의 센서 데이터를 이용하여 정상추정 데이터를 산출하고 저장하는 단계, 상기 산출된 정상추정 데이터를 실시간 측정된 센서 데이터와 비교하여 상기 모터펌프의 동작 상태를 모니터링하는 단계, 상기 모니터링에 따라 이상현상을 감지하면, 상기 실시간 측정된 센서 데이터를 분석하여, 상기 모터펌프가 이상상태인지 여부 또는 고장상태인지 여부를 판단하는 진단을 수행하는 단계, 상기 진단 결과, 상기 모터펌프가 이상상태인 경우, 주의메시지를 출력하는 단계 및 상기 진단 결과, 상기 모터펌프가 고장상태인 경우, 상기 모터펌프의 구동을 강제로 정지시키고, 경고 메시지를 출력하는 단계를 포함하는 모터펌프의 진단 방법을 수행한다.
본 발명의 실시예에 따른 모터펌프의 진단 장치 및 방법은, 모터펌프의 작동 중에 모터펌프의 상태를 실시간 모니터링하고 분석하여 이상현상을 감지하고, 이상현상 발생 시 진단을 수행함으로써, 모터펌프의 고장을 예방하고, 모터펌프의 유지관리가 용이하게 이루어지게 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시예가 구현될 수 있는 시스템 환경을 개략적으로 예시하여 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 모터펌프에 설치되는 다양한 센서를 예시하여 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 모터펌프의 진단 장치가 수행하는 모터펌프의 진단 방법을 나타낸 흐름도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 모터펌프의 진단 장치의 구성을 개략적으로 예시한 도면.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이하, 본 발명의 다양한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상술하겠다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시예가 구현될 수 있는 시스템 환경을 개략적으로 예시하여 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따라 모터펌프에 설치되는 다양한 센서를 예시하여 나타낸 도면이다. 이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 모터펌프의 진단 장치(100)에 대하여 설명하기로 한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 모터펌프의 진단 장치(100)는 모터펌프(10)에 설치된 다수의 센서(30)와 유무선 통신을 통해 연결되며, 이를 통해 다수의 센서(30)로부터 측정된 센서 데이터를 수신한다.
여기서, 다수의 센서(30)는 모터펌프(10)에 장착되어, 모터펌프(10)의 동작 상태를 측정한다. 즉, 다수의 센서(30)는 모터펌프(10)의 펌핑 유량, 압력, 진동, 온도, 전류나 전압을 측정하고, 미리 설정된 저수위 및 누수된 물을 감지할 수 있다.
예를 들어, 도 2를 참조하면, 모터펌프(10)는 흡입구(12) 및 배출구(13)가 형성된 펌프본체(11), 축연결부(19)를 통해 연결된 주축(15)을 회전시키는 모터(20), 주축(15)과 연결되어 펌프본체(11) 내부에서 회전하면서 유체를 펌핑하는 임펠러(14), 펌프본체(11)의 주축(15)이 관통하는 부분에 설치되는 패킹(16), 주축(15)의 외주면을 따라 접촉하는 복수의 베어링(18)을 포함하는 베어링 박스(17)를 포함하여 구성될 수 있다.
그리고, 다수의 센서(30)는 펌프본체(11) 내부에 설치되어 펌프 내부 압력을 측정하는 압력센서(31), 펌프본체(11) 내부에 설치되어 펌프 내부의 저수위를 감지하는 수위센서(32), 펌프본체(11)의 주축(15)이 관통하는 부분에 설치되어 패킹(16)이 누수되면 누수된 물을 감지하는 물감지센서(33), 베어링 박스(17)에 설치되어 진동을 측정하는 진동센서(34), 모터(20) 상에 설치되어 모터(20)의 온도를 측정하는 온도센서(35), 모터(20)와 전기적으로 연결되어 모터(20)의 전류를 측정하는 전류계(36) 및 펌프본체(11)에 설치되어 펌핑되는 유체의 유량을 측정하는 유량계(37)를 포함할 수 있다.
그래서, 모터펌프의 진단 장치(100)는 모터펌프(10)의 각 부분에 장착된 센서(30)로부터 측정된 센서 데이터를 수신할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 모터펌프의 진단 장치(100)는 모터펌프(10)의 모터(20)의 구동을 제어하는 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 모터펌프의 진단 장치(100)는 모터(20)와 연결되어 모터로 3상 전류를 공급하면서 각 상의 전류의 공급을 제어하는 인버터를 포함할 수 있다. 이때, 모터(20)와 인버터 사이에는, 모터로 공급되는 전류를 측정하기 위한 전류변화기 및 전류변환기와 연결된 전류계(116)가 설치될 수 있다.
이와 같은 본 발명의 실시예에 따른 모터펌프의 진단 장치(100)는 모터펌프(10)의 작동 중에 수집된 센서 데이터를 분석하여 모터펌프(10)의 동작 상태를 실시간 모니터링하고, 이상현상을 감지하면, 사용자가 조치를 취하도록, 진단을 수행하고, 진단 결과를 출력한다.
이를 위하여, 모터펌프의 진단 장치(100)는 수신되는 센서 데이터 중 정상상태의 센서 데이터를 수집하고, 수집된 정상상태의 센서 데이터를 이용하여 정상추정 데이터를 산출하고 저장할 수 있다. 여기서, 모터펌프의 진단 장치(100)는 센서(30)별로 정의된 센서 데이터의 정상 범위를 이용하여 수신된 센서 데이터 중에서 정상상태의 센서 데이터를 선별할 수 있다.
예를 들어, 모터펌프의 진단 장치(100)는 회귀 분석(Regression analysis), 분류(Classification), 시계열 패턴 분석(Time-series pattern analysis) 등을 이용하여, 수집된 정상상태의 센서 데이터로부터 정상추정 데이터를 산출할 수 있다.
여기서, 회귀 분석은 정상상태의 센서 데이터와 가장 근접한 직선, 곡면 등을 추정하는 방식으로, 이를 통해 정상추정 데이터가 산출될 수 있으며, 산출된 정상추정 데이터와 실시간 측정된 센서 데이터의 차이로 이상현상이 판단될 수 있다. 이와 같은 회귀 분석은 모델링 속도가 상대적으로 빠르고, 이상현상 발생 시 원인 센서 발견에 용이하며, 상관관계가 낮은 센서는 노이즈로 작용하므로 제거가 필요한 특징이 있다.
그리고, 분류는 정상상태의 센서 데이터의 분포를 기준으로 정상과 이상의 경계를 결정하는 방식으로, 결정된 경계로 이상현상이 판단될 수 있다. 이와 같은 분류는 상관관계지수가 낮아 회귀법을 적용할 수 없는 센서에 적용되고, 노이즈 제거를 위해 일반적으로 2개의 센서를 묶어 쌍(pair)으로 적용되며, 많은 메모리 용량을 차지하는 특징이 있다.
그리고, 시계열 패턴 분석은 시간에 따른 과거 데이터 패턴을 기반으로 미래 데이터를 예측하는 방식으로, 이를 통해 정상추정 데이터가 산출될 수 있다. 이와 같은 시계열 패턴 분석은 센서별로 적용되며, 정상추정 데이터의 산출에 상대적으로 많은 소요 시간이 필요하여 주요 센서에만 적용되는 특징이 있다.
모터펌프의 진단 장치(100)는 산출된 정상추정 데이터를 실시간 측정된 센서 데이터와 비교하여 모터펌프(10)의 동작 상태를 모니터링하고, 정상추정 데이터와 실시간 측정된 센서 데이터의 차이의 크기에 따라 이상현상을 감지한다.
예를 들어, 모터펌프의 진단 장치(100)는 정상추정 데이터와 실시간 측정된 센서 데이터의 차이가 미리 설정된 허용치를 초과하여 일정시간 지속되는 경우, 이상현상이 발생한 것으로 판단하고, 알람을 발생하여 출력할 수 있다. 이를 위하여, 모터펌프의 진단 장치(100)는 처리한 정보를 출력하는 디스플레이부(미도시) 또는 소리를 출력하는 소리출력부(미도시)를 구비할 수 있으며, 이를 통해 알람 메시지 또는 알람 소리를 출력할 수 있다.
이후, 모터펌프의 진단 장치(100)는 모터펌프(10)의 이상현상을 감지함에 따라 실시간 측정된 센서 데이터를 분석하여 진단을 수행한다. 즉, 모터펌프의 진단 장치(100)는 모터펌프(10)가 이상상태인지 여부 또는 고장상태인지 여부를 판단하는 진단을 수행할 수 있다.
즉, 모터펌프의 진단 장치(100)는, 압력센서(31)의 의하여 측정된 펌프 내부 압력이 미리 설정된 이상상태 범위에 포함되거나, 온도센서(35)에 의하여 측정된 모터(20)의 온도가 미리 설정된 이상상태 범위에 포함되거나, 진동센서(34)에 의하여 측정된 진동이 미리 설정된 이상상태 범위에 포함되거나, 전류계(36)에 의하여 측정된 모터(20)로 공급되는 전류가 미리 설정된 이상상태 범위에 포함되거나, 물감지센서(33)에 의하여 누수가 감지되거나, 수위센서(32)에 의하여 저수위가 감지되는 경우, 모터펌프(10)가 이상상태인 것으로 판별할 수 있다.
그리고, 모터펌프의 진단 장치(100)는, 압력센서(31)의 의하여 측정된 펌프 내부 압력이 미리 설정된 고장상태 범위에 포함되거나, 온도센서(35)에 의하여 측정된 모터(20)의 온도가 미리 설정된 고장상태 범위에 포함되거나, 진동센서(34)에 의하여 측정된 진동이 미리 설정된 고장상태 범위에 포함되거나, 전류계(36)에 의하여 측정된 모터(20)로 공급되는 전류가 미리 설정된 고장상태 범위에 포함되거나, 물감지센서(33)에 의하여 감지되는 누수가 미리 설정된 시간이상 지속되거나, 수위센서(32)에 의하여 감지되는 저수위가 미리 설정된 시간이상 지속되는 경우, 모터펌프(10)가 고장상태인 것으로 판별할 수 있다.
예를 들어, 모터펌프의 진단 장치(100)는 진동센서(34)에 의하여 측정된 진동이 미리 설정된 진동허용크기를 초과하고 진동발생주기가 모터(20)의 1회전시간 미만일 경우, 모터펌프(10)의 베어링(18)에 마모가 발생한 이상상태인 것으로 판별할 수 있다.
그리고, 모터펌프의 진단 장치(100)는 진동발생주기가 모터(20)의 1회전시간의 1/2 미만인 경우, 베어링(18)이 25% 이상 마모한 것으로 판별할 수 있고, 진동발생주기가 모터(20)의 1회전시간의 1/4 미만인 경우, 베어링(18)이 50% 이상 마모한 것으로 판별할 수 있고, 진동발생주기가 모터(20)의 1회전시간의 1/8 미만인 경우, 베어링(18)이 75% 이상 마모한 것으로 판별할 수 있다. 이와 같은 경우, 모터펌프의 진단 장치(100)는 베어링(18)의 교체가 필요한 고장상태인 것으로 판별할 수 있다. 즉, 모터펌프의 진단 장치(100)는 진동발생주기가 모터(20)의 1회전시간의 1/2 미만인 경우, 모터펌프(10)가 고장상태인 것으로 판별할 수 있다.
모터펌프의 진단 장치(100)는 실시간 측정된 센서 데이터의 분석 결과, 모터펌프(10)가 이상상태인 경우, 주의메시지를 출력한다. 여기서, 모터펌프의 진단 장치(100)는 출력되는 주의메시지를 모터펌프(10)의 사용자의 단말로 전송할 수도 있다.
예를 들어, 주의메시지는 펌프 내부 압력, 모터(20)의 온도, 모터펌프(10)의 진동, 모터(20)로 공급되는 전류가 이상징후를 나타내고, 펌프가 누수되고, 저수위로 인하여 모터(20)의 공회전이 발생하고 있으니, 점검이 필요하다는 내용을 포함할 수 있다.
한편, 모터펌프의 진단 장치(100)는 실시간 측정된 센서 데이터의 분석 결과, 모터펌프(10)가 고장상태인 경우, 모터펌프(10)의 구동을 강제로 정지시키고, 경고메시지를 출력한다. 여기서, 모터펌프의 진단 장치(100)는 출력되는 경고메시지를 모터펌프(10)의 사용자의 단말로 전송할 수도 있다.
예를 들어, 경고메시지는 펌프 내부 압력, 모터(20)의 온도, 모터펌프(10)의 진동, 모터(20)로 공급되는 전류, 펌프의 누수, 저수위로 인한 모터(20)의 공회전이 위험수준에 도달하였으니, 즉시 부품 교체 및 정비가 필요하다는 내용을 포함할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 모터펌프의 진단 장치(100)는 실시간 측정된 센서 데이터의 분석을 통해 실시간으로 이상현상을 감지하고, 이상현상 감지에 따라, 펌프 내부 압력, 모터(20)의 온도, 모터펌프(10)의 진동, 모터(20)로 공급되는 전류, 펌프의 누수, 저수위로 인한 모터(20)의 공회전의 이상상태를 고장상태 발생 전에 감지하여 고장을 예방할 수 있으며, 이상상태가 지속되어 고장상태가 발생하더라도 고장 전에 사용자가 조치를 취하도록 모터펌프(10)를 제어할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 모터펌프의 진단 장치가 수행하는 모터펌프의 진단 방법을 나타낸 흐름도이다.
S310 단계에서, 모터펌프의 진단 장치(100)는 모터펌프(10)에 설치된 다수의 센서(30)로부터 측정된 센서 데이터를 수신하고, 수신되는 센서 데이터 중 정상상태의 센서 데이터를 수집한다. 여기서, 모터펌프의 진단 장치(100)는 센서(30)별로 정의된 센서 데이터의 정상 범위를 이용하여 수신된 센서 데이터 중에서 정상상태의 센서 데이터를 선별할 수 있다.
S320 단계에서, 모터펌프의 진단 장치(100)는 수집된 정상상태의 센서 데이터를 이용하여 정상추정 데이터를 산출하고 저장한다.
예를 들어, 모터펌프의 진단 장치(100)는 회귀 분석(Regression analysis), 분류(Classification), 시계열 패턴 분석(Time-series pattern analysis) 등을 이용하여, 수집된 정상상태의 센서 데이터로부터 정상추정 데이터를 산출할 수 있다.
S330 단계에서, 모터펌프의 진단 장치(100)는 산출된 정상추정 데이터를 실시간 측정된 센서 데이터와 비교하여 모터펌프(10)의 동작 상태를 모니터링한다.
S340 단계에서, 모터펌프의 진단 장치(100)는 모터펌프(10)의 동작 상태의 모니터링을 통해 이상현상 감지 여부를 판단한다.
즉, 모터펌프의 진단 장치(100)는 정상추정 데이터와 실시간 측정된 센서 데이터의 차이의 크기에 따라 이상현상을 감지한다.
예를 들어, 모터펌프의 진단 장치(100)는 정상추정 데이터와 실시간 측정된 센서 데이터의 차이가 미리 설정된 허용치를 초과하여 일정시간 지속되는 경우, 이상현상이 발생한 것으로 판단하고, 알람을 발생하여 출력할 수 있다.
S350 단계에서, 모터펌프의 진단 장치(100)는 모터펌프(10)의 이상현상을 감지하면, 실시간 측정된 센서 데이터를 분석하여 진단을 수행한다. 즉, 모터펌프의 진단 장치(100)는 모터펌프(10)가 이상상태인지 여부 또는 고장상태인지 여부를 판단하는 진단을 수행할 수 있다.
즉, 모터펌프의 진단 장치(100)는, 압력센서(31)의 의하여 측정된 펌프 내부 압력이 미리 설정된 이상상태 범위에 포함되거나, 온도센서(35)에 의하여 측정된 모터(20)의 온도가 미리 설정된 이상상태 범위에 포함되거나, 진동센서(34)에 의하여 측정된 진동이 미리 설정된 이상상태 범위에 포함되거나, 전류계(36)에 의하여 측정된 모터(20)로 공급되는 전류가 미리 설정된 이상상태 범위에 포함되거나, 물감지센서(33)에 의하여 누수가 감지되거나, 수위센서(32)에 의하여 저수위가 감지되는 경우, 모터펌프(10)가 이상상태인 것으로 판별할 수 있다.
그리고, 모터펌프의 진단 장치(100)는, 압력센서(31)의 의하여 측정된 펌프 내부 압력이 미리 설정된 고장상태 범위에 포함되거나, 온도센서(35)에 의하여 측정된 모터(20)의 온도가 미리 설정된 고장상태 범위에 포함되거나, 진동센서(34)에 의하여 측정된 진동이 미리 설정된 고장상태 범위에 포함되거나, 전류계(36)에 의하여 측정된 모터(20)로 공급되는 전류가 미리 설정된 고장상태 범위에 포함되거나, 물감지센서(33)에 의하여 감지되는 누수가 미리 설정된 시간이상 지속되거나, 수위센서(32)에 의하여 감지되는 저수위가 미리 설정된 시간이상 지속되는 경우, 모터펌프(10)가 고장상태인 것으로 판별할 수 있다.
S360 단계에서, 모터펌프의 진단 장치(100)는 진단 결과, 모터펌프(10)가 이상상태인 경우, 주의메시지를 출력한다. 여기서, 모터펌프의 진단 장치(100)는 출력되는 주의메시지를 모터펌프(10)의 사용자의 단말로 전송할 수도 있다.
예를 들어, 주의메시지는 펌프 내부 압력, 모터(20)의 온도, 모터펌프(10)의 진동, 모터(20)로 공급되는 전류가 이상징후를 나타내고, 펌프가 누수되고, 저수위로 인하여 모터(20)의 공회전이 발생하고 있으니, 점검이 필요하다는 내용을 포함할 수 있다.
S370 단계에서, 모터펌프의 진단 장치(100)는 진단 결과, 모터펌프(10)가 고장상태인 경우, 모터펌프(10)의 구동을 강제로 정지시킨다.
S380 단계에서, 모터펌프의 진단 장치(100)는 경고메시지를 출력한다. 여기서, 모터펌프의 진단 장치(100)는 출력되는 경고메시지를 모터펌프(10)의 사용자의 단말로 전송할 수도 있다.
예를 들어, 경고메시지는 펌프 내부 압력, 모터(20)의 온도, 모터펌프(10)의 진동, 모터(20)로 공급되는 전류, 펌프의 누수, 저수위로 인한 모터(20)의 공회전이 위험수준에 도달하였으니, 즉시 부품 교체 및 정비가 필요하다는 내용을 포함할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 모터펌프의 진단 장치의 구성을 개략적으로 예시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 모터펌프의 진단 장치(100)는 프로세서(110), 메모리(120), 통신부(130) 및 인터페이스부(140)를 포함한다.
프로세서(110)는 메모리(120)에 저장된 처리 명령어를 실행시키는 CPU 또는 반도체 소자일 수 있다.
메모리(120)는 다양한 유형의 휘발성 또는 비휘발성 기억 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리(120)는 ROM, RAM 등을 포함할 수 있다.
예를 들어, 메모리(120)는 본 발명의 실시예에 따른 모터펌프의 진단 방법을 수행하는 명령어들을 저장할 수 있다.
통신부(130)는 통신망을 통해 다른 장치들과 데이터를 송수신하기 위한 수단이다.
인터페이스부(140)는 네트워크에 접속하기 위한 네트워크 인터페이스 및 사용자 인터페이스를 포함할 수 있다.
한편, 전술된 실시예의 구성 요소는 프로세스적인 관점에서 용이하게 파악될 수 있다. 즉, 각각의 구성 요소는 각각의 프로세스로 파악될 수 있다. 또한 전술된 실시예의 프로세스는 장치의 구성 요소 관점에서 용이하게 파악될 수 있다.
또한 앞서 설명한 기술적 내용들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예들을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 하드웨어 장치는 실시예들의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
상기한 본 발명의 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
10: 모터펌프
30: 센서
100: 모터펌프의 진단 장치
110: 프로세서
120: 메모리
130: 통신부
140: 인터페이스부

Claims (10)

  1. 모터펌프의 진단 장치가 수행하는 모터펌프의 진단 방법에 있어서,
    상기 모터펌프에 설치된 다수의 센서로부터 측정된 센서 데이터를 수신하는 단계;
    상기 수신되는 센서 데이터 중 정상상태의 센서 데이터를 수집하는 단계;
    상기 수집된 정상상태의 센서 데이터를 이용하여 정상추정 데이터를 산출하고 저장하는 단계;
    상기 산출된 정상추정 데이터를 실시간 측정된 센서 데이터와 비교하여 상기 모터펌프의 동작 상태를 모니터링하는 단계;
    상기 모니터링에 따라 이상현상을 감지하면, 상기 실시간 측정된 센서 데이터를 분석하여, 상기 모터펌프가 이상상태인지 여부 또는 고장상태인지 여부를 판단하는 진단을 수행하는 단계;
    상기 진단 결과, 상기 모터펌프가 이상상태인 경우, 주의메시지를 출력하는 단계; 및
    상기 진단 결과, 상기 모터펌프가 고장상태인 경우, 상기 모터펌프의 구동을 강제로 정지시키고, 경고 메시지를 출력하는 단계를 포함하되,
    상기 측정된 센서 데이터는, 상기 모터펌프의 펌프본체의 내부 압력, 상기 펌프본체 내부의 저수위 감지 여부, 상기 펌프본체로부터 누수된 물의 감지 여부, 상기 모터펌프의 진동, 상기 모터의 온도, 상기 모터의 전류 및 상기 펌프본체로부터 펌핑되는 유체의 유량을 포함하고,
    상기 진단을 수행하는 단계는,
    상기 진동이 미리 설정된 진동허용크기를 초과하고 진동발생주기가 상기 모터의 1회전시간 미만일 경우, 상기 모터펌프의 베어링에 마모가 발생한 이상상태인 것으로 판단하고,
    상기 진동발생주기가 상기 1회전시간의 1/2 미만인 경우, 상기 모터펌프가 고장상태인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 모터펌프의 진단 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 정상상태의 센서 데이터를 수집하는 단계는,
    상기 센서별로 정의된 센서 데이터의 정상 범위를 이용하여 상기 수신되는 센서 데이터 중에서 상기 정상상태의 센서 데이터를 선별하는 것을 특징으로 하는 모터펌프의 진단 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 정상추정 데이터를 산출하고 저장하는 단계는,
    회귀 분석(Regression analysis), 분류(Classification) 및 시계열 패턴 분석(Time-series pattern analysis) 중 적어도 하나를 이용하여 상기 수집된 정상상태의 센서 데이터로부터 상기 정상추정 데이터를 산출하는 것을 특징으로 하는 모터펌프의 진단 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 모터펌프의 동작 상태를 모니터링하는 단계는,
    상기 정상추정 데이터와 상기 실시간 측정된 센서 데이터의 차이의 크기에 따라 상기 이상현상을 감지하는 단계를 포함하되,
    상기 이상현상을 감지하는 단계는,
    상기 정상추정 데이터와 상기 실시간 측정된 센서 데이터의 차이가 미리 설정된 허용치를 초과하여 일정시간 지속되는 경우, 상기 이상현상이 발생한 것으로 판단하고, 알람을 발생하여 출력하는 것을 특징으로 하는 모터펌프의 진단 방법.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 진단을 수행하는 단계는,
    상기 내부 압력, 상기 온도, 상기 진동 또는 상기 전류가 미리 설정된 이상상태 범위에 포함되거나, 상기 저수위 또는 상기 누수된 물이 감지되는 경우, 상기 모터펌프가 상기 이상상태인 것으로 판단하고,
    상기 내부 압력, 상기 온도, 상기 진동 또는 상기 전류가 미리 설정된 고장상태 범위에 포함되거나, 상기 저수위 또는 상기 누수된 물의 감지가 일정 시간이상 지속되는 경우, 상기 모터펌프가 상기 고장상태인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 모터펌프의 진단 방법.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 진단을 수행하는 단계는,
    상기 진동발생주기가 상기 1회전시간의 1/2 미만인 경우, 상기 베어링이 25% 이상 마모한 것으로 판별하고,
    상기 진동발생주기가 상기 1회전시간의 1/4 미만인 경우, 상기 베어링이 50% 이상 마모한 것으로 판별하고,
    상기 진동발생주기가 상기 1회전시간의 1/8 미만인 경우, 상기 베어링이 75% 이상 마모한 것으로 판별하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 모터펌프의 진단 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 주의메시지는 펌프 내부 압력, 모터의 온도, 모터펌프의 진동, 모터로 공급되는 전류가 이상징후를 나타내고, 펌프가 누수되고, 저수위로 인하여 모터의 공회전이 발생하고 있으니, 점검이 필요하다는 내용을 포함하고,
    상기 경고메시지는 펌프 내부 압력, 모터의 온도, 모터펌프의 진동, 모터로 공급되는 전류, 펌프의 누수, 저수위로 인한 모터의 공회전이 위험수준에 도달하였으니, 즉시 부품 교체 및 정비가 필요하다는 내용을 포함하는 것을 특징으로 하는 모터펌프의 진단 방법.
  10. 모터펌프의 진단 장치에 있어서,
    명령어를 저장하는 메모리; 및
    상기 명령어를 실행하는 프로세서를 포함하되,
    상기 명령어는,
    상기 모터펌프에 설치된 다수의 센서로부터 측정된 센서 데이터를 수신하는 단계;
    상기 수신되는 센서 데이터 중 정상상태의 센서 데이터를 수집하는 단계;
    상기 수집된 정상상태의 센서 데이터를 이용하여 정상추정 데이터를 산출하고 저장하는 단계;
    상기 산출된 정상추정 데이터를 실시간 측정된 센서 데이터와 비교하여 상기 모터펌프의 동작 상태를 모니터링하는 단계;
    상기 모니터링에 따라 이상현상을 감지하면, 상기 실시간 측정된 센서 데이터를 분석하여, 상기 모터펌프가 이상상태인지 여부 또는 고장상태인지 여부를 판단하는 진단을 수행하는 단계;
    상기 진단 결과, 상기 모터펌프가 이상상태인 경우, 주의메시지를 출력하는 단계; 및
    상기 진단 결과, 상기 모터펌프가 고장상태인 경우, 상기 모터펌프의 구동을 강제로 정지시키고, 경고 메시지를 출력하는 단계를 포함하는 모터펌프의 진단 방법을 수행하고,
    상기 측정된 센서 데이터는, 상기 모터펌프의 펌프본체의 내부 압력, 상기 펌프본체 내부의 저수위 감지 여부, 상기 펌프본체로부터 누수된 물의 감지 여부, 상기 모터펌프의 진동, 상기 모터의 온도, 상기 모터의 전류 및 상기 펌프본체로부터 펌핑되는 유체의 유량을 포함하고,
    상기 진단을 수행하는 단계는,
    상기 진동이 미리 설정된 진동허용크기를 초과하고 진동발생주기가 상기 모터의 1회전시간 미만일 경우, 상기 모터펌프의 베어링에 마모가 발생한 이상상태인 것으로 판단하고,
    상기 진동발생주기가 상기 1회전시간의 1/2 미만인 경우, 상기 모터펌프가 고장상태인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 모터펌프의 진단 장치.
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