KR102403857B1 - 소방차량용 펌프 성능 평가시스템에서의 펌프특성 곡선 분석 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 소방차량용 펌프 분석장치는 적어도 하나의 프로세서 및 프로세서에서 처리되는 명령어를 저장하는 메모리를 포함하되, 메모리에 저장된 명령어는, 소방차량용 펌프의 토출량에 따른 토출압력에 대한 측정값을 입력받고, 입력된 측정값, 기준값 및 허용오차를 이용하여 소방차량용 펌프 성능을 분석하는 명령어를 포함한다.

Description

소방차량용 펌프 성능 평가시스템에서의 펌프특성 곡선 분석 방법{Pump characteristic curve analysis method in pump performance evaluation system for fire fighting vehicles}

본 발명은 소방차량용 펌프 분석장치 및 분석방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 펌프특성곡선이 기준곡선의 허용오차 내에 있는지를 판단하는 소방차량용 펌프 분석장치 및 분석방법에 관한 발명이다.

기존 소방차량용 소방펌프의 모든 인증은 한국소방산업기술원의 인정기준에 따라 인증 받고 있으나, 고압, 고유량의 소방차량용 소방펌프는 소방청 소방장비표준규격의 소방펌프 규정에 따라 소방펌프가 소방펌프 규정에 적합한지 펌프 성능을 평가해야 한다. 소방펌프 규정상 효율과 펌프 특성곡선이 제조사에서 제시한 값에 허용오차를 만족해야 한다.

펌프 특성곡선을 제조사에서 제시하는 기준곡선과 비교하여 허용오차 내인지를 판단하기 위한 방법이 필요하다.

본 발명으로 해결하고자 하는 기술적 과제는, 펌프특성곡선이 기준곡선의 허용오차 내에 있는지를 판단하는 소방차량용 펌프 분석장치 및 분석방법을 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 소방차량용 펌프 분석장치는 적어도 하나의 프로세서; 및 상기 프로세서에서 처리되는 명령어를 저장하는 메모리를 포함하되, 상기 메모리에 저장된 명령어는, 소방차량용 펌프의 토출량에 따른 토출압력에 대한 측정값을 입력받고, 상기 입력된 측정값, 기준값 및 허용오차를 이용하여 상기 소방차량용 펌프 성능을 분석하는 명령어를 포함한다.

또한, 상기 측정값은 소방차량용 펌프의 토출량에 따른 토출압력의 펌프특성곡선이고, 상기 기준값은 소방차량용 펌프의 토출량에 따른 토출압력의 기준곡선이며, 상기 메모리에 저장된 명령어는, 상기 펌프특성곡선이 상기 기준곡선의 허용오차 내에 있는지를 판단하여 상기 소방차량용 펌프 성능을 분석하는 명령어를 포함할 수 있다.

또한, 상기 메모리에 저장된 명령어는, 초기 토출량에 단위토출량을 더해가며 상기 펌프특성곡선이 상기 기준곡선의 허용오차 내에 있는지를 판단하되, 현재 토출량 및 다음 토출량에서의 토출압력 측정 값의 차이가 제1 임계값 이상인 경우, 상기 더해지는 단위토출량을 반으로 줄이는 명령어를 포함할 수 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 소방차량용 펌프 분석방법은 적어도 하나의 프로세서 및 상기 프로세서에서 처리되는 명령어를 저장하는 메모리를 포함하는 소방차량용 펌프 분석장치를 이용한 소방차량용 펌프 분석방법에 있어서, 소방차량용 펌프의 토출량에 따른 토출압력에 대한 측정값을 입력받는 단계; 및 상기 입력된 측정값, 기준값 및 허용오차를 이용하여 상기 소방차량용 펌프 성능을 분석하는 단계를 포함한다.

또한, 상기 측정값은 소방차량용 펌프의 토출량에 따른 토출압력의 펌프특성곡선이고, 상기 기준값은 소방차량용 펌프의 토출량에 따른 토출압력의 기준곡선이며, 상기 소방차량용 펌프 성능을 분석하는 단계는, 초기 토출량에 단위토출량을 더해가며 상기 펌프특성곡선이 상기 기준곡선의 허용오차 내에 있는지를 판단하되, 현재 토출량 및 다음 토출량에서의 토출압력 측정 값의 차이가 제1 임계값 이상인 경우, 상기 더해지는 단위토출량을 반으로 줄일 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 펌프 특성곡선을 제조사에서 제시하는 기준곡선과 비교하여 허용오차 내인지를 판단할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 소방차량용 펌프 분석장치의 블록도이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 소방차량용 펌프 분석 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 소방차량용 펌프 분석 방법의 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 소방차량용 펌프 분석 방법의 흐름도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합 또는 치환하여 사용할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.

또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, "A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)"로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.

그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 '연결', '결합', 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 '연결', '결합', 또는 '접속'되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합', 또는 '접속'되는 경우도 포함할 수 있다.

또한, 각 구성 요소의 "상(위)" 또는 "하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, "상(위)" 또는 "하(아래)"는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라, 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, "상(위)" 또는 "하(아래)"로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 소방차량용 펌프 분석장치(100)의 블록도이다.

소방장비표준규격(KFS 0001-2018-01)은 소방펌프 표준규격을 정의하고 있다. 소방펌프 특히 고압, 고유량의 소방차량용 펌프 성능평가 기준은 소방펌프 표준규격을 만족해야 사용이 가능하다. 여기서, 소방펌프는 소방차의 차대에 설치되어 엔진의 힘으로 구동되는 원심펌프를 말한다. 소방차에 설치될 소방펌프는 효율시험을 통과하여야 하는데, 효율시험의 조건 중 하나로 효율과 펌프 특성곡선이 제조사에서 제시한 값에서 ±5 %를 초과하지 않아야 하는 조건을 만족하여야 한다. 소방차량용 펌프를 분석함에 있어서, 측정값 즉 펌프특성곡선을 기준값인 기준곡선과 허용오차 범위 내를 만족하는지를 분석해야 한다.

이를 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 소방차량용 펌프 분석장치(100)는 적어도 하나의 프로세서(110), 및 메모리(120)로 구성된다.

프로세서(110)는 메모리에 저장된 명령어를 처리하고, 메모리(120)에는 프로세서(110)에서 처리되는 명령어(121)를 저장하며, 소방차량용 펌프를 분석하는데 이용되는 기준값(122)을 저장할 수 있다.

메모리(120)에 저장된 명령어(121)에 따라 프로세서(110)는 소방차량용 펌프 측정값을 입력받고, 상기 입력된 측정값, 기준값 및 허용오차를 이용하여 상기 소방차량용 펌프 성능을 분석한다.

소방차량용 펌프 측정값은 소방차량용 펌프 성능 평가시스템에서 측정되어 입력된다. 소방차량용 펌프 성능 평가시스템은 도 2와 같이 구성될 수 있다. 시험하고자 하는 소방펌프를 설치 고정하고, 소방펌프를 수조에 연결하고, 구동모터를 구동시켜 방수구에서 토출되는 유량에 대한 정보를 계측한다. 이때, 유량계, 방수구압력계, 흡수구압력계, 회전속도계 등을 이용하여 계측을 수행할 수 있다.

소방차량용 펌프 분석장치(100)는 계측된 데이터들을 입력받아 분석을 수행할 수 있다. 외기 온도, 습도 등을 계측할 수 있고, 계측 데이터를 수집 및 모니터링하고, 데이터를 분석한다. 이후, 측정값인 데이터를 펌프특성곡선으로 나타낼 수 있다. 이후, 기준값인 기준곡선을 이용하여 펌프특성곡선이 기준을 만족하는지 분석할 수 있다.

또는, 소방차량용 펌프 분석장치(100)는 외부 분석장치로부터 계측 데이터를 이용하여 외부 분석장치에서 생성된 펌프특성곡선을 입력으로 입력받고, 기준곡선을 이용하여 입력받은 펌프특성곡선을 분석할 수도 있다.

여기서, 측정값은 소방차량용 펌프의 토출량에 따른 토출압력의 펌프특성곡선일 수 있고, 기준값은 소방차량용 펌프의 토출량에 따른 토출압력의 기준곡선일 수 있다. 펌프특성곡선 및 기준곡선은 예를 들어, 도 3과 같을 수 있다.

펌프특성곡선은 도 3과 같이, x축은 토출량, y축은 토출압력으로 하는 그래프상에 나타나는 곡선으로, 이를 통해 펌프의 효율을 계산할 수 있다.

토출량(Q)은 공칭토출압력(P_N), 공칭회전속도(n_N) 및 공칭흡입양정(H_S geoN)에서 펌프가 단위시간당 방출하는 물의 양을 의미하며, 토출압력(P)는 방수구압력과 흡수구압력의 차이를 의미한다. 여기서, 흡수구압력(Pe)은 흡수구압력계가 설치된 위치에서 측정한 펌프의 압력을 말하며, 양수 또는 음수의 값일 수 있다. 방수구압력(Pa)은 방수구압력계가 설치된 위치에서 측정한 펌프의 압력을 의미한다.

펌프특성곡선의 토출량(Q)별 토출압력(P)은 체절압력(P_a0)부터 측정하며, 펌프특성곡선으로부터 수동력과 구동력을 산정하여 도출할 수 있고, 수동력(P_Q)은 토출압력과 토출량으로 산정하고, 구동력(P_M)은 펌프의 동력을 공급하는 축마력으로 산정할 수 있으며, 펌프의 효율은 공칭회전속도(n_N)의 특성곡선을 기준으로 효율 특성곡선을 도출할 수 있다. 펌프특성곡선은 보정 공칭흡입양정(H‘_SgeoN)에서 공칭회전속도(n_N)의 특성곡선을 기준으로 부속서 B(펌프 규격별 성능)에서 제시되는 공칭토출압력(P_N)과 공칭토출량(Q_N)을 확인하고 펌프특성곡선을 도출할 수 있다.

이때, 펌프특성곡선은 제조사에서 제시한 기준곡선의 허용오차를 초과하지 않아야 한다. 허용오차는 예를 들어, ± 5 % 일 수 있다.

프로세서(110)는 펌프특성곡선이 기준곡선의 허용오차 내에 있는지를 판단하여, 소방차량용 펌프 성능을 분석할 수 있다.

프로세서(110)는 펌프특성곡선이 기준곡선의 허용오차 내에 있는지를 판단하기 위하여, 초기 토출량에 단위토출량을 더해가며 상기 펌프특성곡선이 상기 기준곡선의 허용오차 내에 있는지를 판단하되, 현재 토출량 및 다음 토출량에서의 토출압력 측정 값의 차이가 제1 임계값 이상인 경우, 상기 더해지는 단위토출량을 반으로 줄일 수 있다.

프로세서(110)가 펌프특성곡선이 기준곡선의 허용오차 내에 있는지를 판단하는 과정을 도 3의 참조하여 설명하도록 한다.

초기 토출량인 a 에서 토출압력 값인 A'를 기준곡선 토출압력인 A와 비교하여, A'와 A의 차이가 허용오차 이내인지를 판단하여, 해당 토출량에서 기준을 만족하는지를 판단한다. 곡선을 비교함에 있어서, 모든 토출량에서의 토출압력을 비교하는 것이 아닌 초기 토출량에 단위토출량을 더해가며 상기 펌프특성곡선이 상기 기준곡선의 허용오차 내에 있는지를 판단한다. 즉, 도 3과 같이, 단위토출량(δ)을 더해가며 상기 펌프특성곡선이 상기 기준곡선의 허용오차 내에 있는지를 판단한다. 토출량 a에서 허용오차를 만족하는 경우, 토출량 a에 단위토출량 δ를 더한 토출량 b에서 토출압력 B'가 기준곡선 토출압력 B와 비교하여 허용오차 내인지를 판단한다.

단위토출량을 더해가며 상기 펌프특성곡선이 상기 기준곡선의 허용오차 내에 있는지를 판단하는 과정에서 현재 토출량 및 다음 토출량에서의 토출압력 측정 값의 차이가 제1 임계값 이상인 경우, 상기 더해지는 단위토출량을 반으로 줄일 수 있다. 보다 정확한 분석을 위하여, 현재 토출량 및 다음 토출량에서의 토출압력 측정 값의 차이가 제1 임계값 이상인 경우, 다음 비교 대상이 되는 토출량을 산출하기 위해 현재 토출량에 더하는 단위토출량을 반으로 줄일 수 있다. 즉, 토출압력의 크기가 제1 임계값 이상으로 크게 변하는 구간에서는 단위토출량을 줄여 보다 정확한 비교를 수행할 수 있다. 즉, 변동폭을 검사하여, 변동폭이 제1 임계값 이상인 경우, 단위토출량을 가변할 수 있다.

도 3과 같이, 현재 토출량이 c에서 허용오차를 만족하는 경우, 다음 구간인 d에서 비교를 수행하고자 하는 경우, 현재 토출량 c에서 토출압력인 C'와 다음 구간인 토출량 d에서의 토출압력 D'와 비교하여, C'와 D'의 차이가 제1 임계값 이상인 경우, 단위토출량 δ을 δ/2로 줄여 c에 더함으로써 토출량 d가 아닌 토출량 e에서 비교를 수행한다. 즉, 토출량 e에서 토출압력 E'와 E를 비교한다. 이를 통해, 빠르고 정확한 성능 분석이 가능하다.

현재 토출량 및 다음 토출량에서의 토출압력 측정 값의 차이와 제1 임계값에 따라 단위토출량을 줄인 이후에는 다시, 가변하기 이전 단위토출량(δ)을 적용하여 펌프특성곡선이 기준곡선의 허용오차 내에 있는지를 판단할 수 있다. 즉, 단위토출량을 기준으로 펌프특성곡선이 기준곡선의 허용오차 내에 있는지를 판단하되, 현재 토출량 및 다음 토출량에서의 토출압력 측정 값의 차이가 제1 임계값 이상인 경우에만 단위토출량을 반(δ/2)으로 줄여 적용하고, 다시 원 단위토출량(δ)으로 복귀할 수 있다. 또는, 줄어든 단위토출량을 이후 구간에서 유지하거나 또다시 변동폭이 커지는 경우, 더 줄일 수 있고, 변동폭이 줄어드는 경우, 다시 크게할 수도 있다. 또한, 변동폭에 따라 단위토출량를 가변하되, 절반이 아닌 다른 비율로 줄이거나 늘릴 수 있다. 즉, 변동폭에 따라 반비례하여 단위토출량을 가변하거나, 사용자에 의해 설정된 값으로 가변할 수도 있다. 이외에 다양한 방법으로 단위토출량을 가변할 수도 있다.

펌프특성곡선이 기준곡선의 허용오차 내에 있는지를 판단하는 과정은 도 4와 같이 수행될 수 있다. 측정된 전체 토출량 구간에서 기준값과 측정값의 차이가 허용오차 이내인지를 판단하여, 허용오차 이내인 경우 검사를 통과하고, 허용오차 이상인 경우 실패가 된다. 다음 구간에서 비교시 먼저 변동폭을 검사하고 변동폭이 제1 임계값 미만인 경우, 허용오차 내인지를 판단하는 과정을 수행하고, 변동폭이 제1 임계값 이상인 경우, 해당 구간에서 단위토출량을 절반으로 줄인 후 다른 구간에서의 허용오차 이내여부 판단을 수행한다. 이후 절반으로 줄인 단위토출량을 다시 원 단위토출량을 적용하여 허용오차 이내여부 판단을 수행할 수 있다. 전체, 구간에서 허용오차 이내인 경우, 최종 검사 통과로 판단할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 소방차량용 펌프 분석 방법의 흐름도이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 소방차량용 펌프 분석 방법의 흐름도이다. 도 5 및 도 6의 각 단계에 대한 상세한 설명은 도 1 내지 도 4의 소방차량용 펌프 분석 장치에 대한 상세한 설명에 대응되는바, 이하 중복되는 설명은 생략하도록 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 소방차량용 펌프 분석 방법은 적어도 하나의 프로세서 및 상기 프로세서에서 처리되는 명령어를 저장하는 메모리를 포함하는 소방차량용 펌프 분석장치를 이용한 소방차량용 펌프 분석방법으로, S11 단계에서 소방차량용 펌프의 토출량에 따른 토출압력에 대한 측정값을 입력받고, S12 단계에서 상기 입력된 측정값, 기준값 및 허용오차를 이용하여 상기 소방차량용 펌프 성능을 분석한다.

여기서, 상기 측정값은 소방차량용 펌프의 토출량에 따른 토출압력의 펌프특성곡선이고, 상기 기준값은 소방차량용 펌프의 토출량에 따른 토출압력의 기준곡선일 수 있고, S12 단계는 S21 단계 및 S22 단계로 수행될 수 있다.

S21 단계에서 초기 토출량에 단위토출량을 더해가며 상기 펌프특성곡선이 상기 기준곡선의 허용오차 내에 있는지를 판단하고, S22 단계에서 현재 토출량 및 다음 토출량에서의 토출압력 측정 값의 차이가 제1 임계값 이상인 경우, 상기 더해지는 단위토출량을 반으로 줄일 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예들은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다.

컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술 분야의 프로그래머들에 의하여 용이하게 추론될 수 있다.

본 실시 예와 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기된 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 방법들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 소방차량용 펌프 분석장치
110: 프로세서
120: 메모리
130: 소방차량용 펌프 측정값

Claims (5)

1. 적어도 하나의 프로세서; 및
   상기 프로세서에서 처리되는 명령어를 저장하는 메모리를 포함하되,
   상기 메모리에 저장된 명령어는,
   소방차량용 펌프의 토출량에 따른 토출압력에 대한 측정값을 입력받고, 상기 입력된 측정값, 기준값 및 허용오차를 이용하여 상기 소방차량용 펌프 성능을 분석하는 명령어를 포함하고,
   상기 측정값은 소방차량용 펌프의 토출량에 따른 토출압력의 펌프특성곡선이고,
   상기 기준값은 소방차량용 펌프의 토출량에 따른 토출압력의 기준곡선이며,
   상기 메모리에 저장된 명령어는,
   상기 펌프특성곡선이 상기 기준곡선의 허용오차 내에 있는지를 판단하여 상기 소방차량용 펌프 성능을 분석하는 명령어와,
   초기 토출량에 단위토출량을 더해가며 상기 펌프특성곡선이 상기 기준곡선의 허용오차 내에 있는지를 판단하되, 현재 토출량 및 다음 토출량에서의 토출압력 측정 값의 차이가 제1 임계값 이상인 경우, 상기 더해지는 단위토출량을 반으로 줄이는 명령어를 포함하는 것을 특징으로 하는 소방차량용 펌프 분석장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 적어도 하나의 프로세서 및 상기 프로세서에서 처리되는 명령어를 저장하는 메모리를 포함하는 소방차량용 펌프 분석장치를 이용한 소방차량용 펌프 분석방법에 있어서,
   소방차량용 펌프의 토출량에 따른 토출압력에 대한 측정값을 입력받는 단계; 및
   상기 입력된 측정값, 기준값 및 허용오차를 이용하여 상기 소방차량용 펌프 성능을 분석하는 단계를 포함하고,
   상기 측정값은 소방차량용 펌프의 토출량에 따른 토출압력의 펌프특성곡선이고, 상기 기준값은 소방차량용 펌프의 토출량에 따른 토출압력의 기준곡선이며,
   상기 소방차량용 펌프 성능을 분석하는 단계는,
   초기 토출량에 단위토출량을 더해가며 상기 펌프특성곡선이 상기 기준곡선의 허용오차 내에 있는지를 판단하되,
   현재 토출량 및 다음 토출량에서의 토출압력 측정 값의 차이가 제1 임계값 이상인 경우, 상기 더해지는 단위토출량을 반으로 줄이는 것을 특징으로 하는 방법.
   
5. 삭제

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