KR102482718B1 - 공기압 손실 실시간 탐지 시스템 및 이를 위한 장치, 방법 - Google Patents

공기압 손실 실시간 탐지 시스템 및 이를 위한 장치, 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 공기압 손실 실시간 탐지 시스템에 있어서, 공기를 압축하는 공기 압축기; 상기 공기 압축기로부터 압축 공기를 공급받아 저장하는 축압 탱크; 상기 축압 탱크로부터 저장 중인 압축 공기를 공급받아 가동되는 유체 기기; 상기 축압 탱크와 상기 유체 기기 사이에 구비되어 상기 축압 탱크로부터 상기 유체 기기로 공급되는 압축 공기의 양을 측정하는, 유량계; 상기 압축 공기의 이동 통로로서 상기 공기 압축기, 상기 축압 탱크, 상기 유량계 및 상기 유체 기기를 상호 연결하는, 복수의 배관들; 상기 공기 압축기, 상기 축압 탱크, 상기 유체 기기, 상기 유량계 및 상기 복수의 배관들에 각각 구비되어 공기압을 측정하는 복수의 압력 측정부; 및 상기 공기 압축기, 상기 축압 탱크, 상기 유체 기기, 상기 유량계 및 상기 압력 측정부를 제어하는 제어부; 를 포함하되, 상기 제어부는, 상기 유체 기기의 휴지 모드 판단 조건의 만족 여부를 기초로 상기 유체 기기가 현재 상기 압축 공기를 사용하지 않는 휴지 모드인지 또는 상기 압축 공기를 사용하는 동작 모드인지를 판단하고, 상기 유체 기기가 상기 휴지 모드인 경우, 상기 복수의 압력 측정부 각각과 연결되어 있는 각 구성별 공기압 측정 결과를 수신하고, 상기 공기압 측정 결과를 기초로 현재 공기 손실 상태가 발생하는 구성을 실시간으로 탐지할 수 있다.

Description

공기압 손실 실시간 탐지 시스템 및 이를 위한 장치, 방법{Real-time detection system for air pressure loss, apparatus and method therefor}
본 명세서는, 부하 장치가 동작하지 않는 휴지 모드에서 내부 공기압을 실시간으로 탐지하여, 내부 공기압 손실이 발생하는지 여부 및 내부 공기압 손실이 발생하는 구체적인 원인/부위를 자동으로 검출하여 불필요한 전력 소모를 방지하기 위한 공기압 손실 실시간 탐지 시스템을 제안한다.
공기 압축기(air compressor)는 압축 공기를 만들어 공급하는 장치로서 산업기계의 동력원 등으로 많이 사용되고 있다. 최근 에너지 절감에 대한 사회적 관심이 증대되고 있고 정부 차원에서도 에너지 효율 등급이 높은 장치에 대한 지원시책을 마련하여 적용 중에 있다.
일반적으로 압축 공기는 대기로부터 공기를 흡입한 후 흡입한 공기를 압축하는 방식으로 생성된다. 압축 공기를 생성하는 공기 압축기는 압축 방식에 따라 스크류 압축기, 왕복동 압축기, 터보 압축기 등 다양한 형태가 존재한다.
산업 현장에서 사용하는 산업용 공기 압축기(이하에서는 '공기 압축기'로 서술하기로 함)는 압축된 공기를 직접 설비에 연결하여 제공하는 방식이 아닌 공기압축기가 생성한 압축 공기를 리저버(reserve) 공기 탱크(이하에서는 '축압 탱크'로 서술하기로 함)에 저장한 후 이를 필요로 하는 설비에 제공하는 방식을 주로 사용한다. 축압 탱크에 저장되는 압축 공기의 압력이 미리 설정한 기준 압력의 상한에 도달하면 공기 압축기의 동작을 부하 운전에서 무부하 운전으로 전환시키며, 설비에서 압축 공기를 사용함에 따라 압축 공기의 압력이 미리 설정한 기준 압력의 하한에 도달하면 공기 압축기의 동작을 무부하 운전에서 부하 운전으로 전환하는 과정의 반복을 통하여 축압 탱크 내의 압축공기의 압력을 적정한 수준으로 유지시킨다.
축압 탱크에 연결되는 공기 압축기의 대수가 여러 대일 경우에는 일부의 압축기는 일정하게 동작을 시키고 나머지 일부의 압축기의 동작을 제어하는 방식을 통하여 축압 탱크 내의 압축공기의 압력을 제어하는 방식이 활용되기도 한다. 축압 탱크에 연결되는 공기 압축기는 VSD(variable speed drive) 공기 압축기들로만 구성되거나, FSD(fixed speed drive) 공기 압축기들로만 구성되거나, 이들이 적절히 혼용되어 구성되어 사용되기도 한다.
FSD 방식의 경우는 부하장치들에 필요한 압축공기가 7.0Bar를 요구할 경우 7.0bar를 기준으로 이하일 경우 모터를 직접기동하고 7.0Bar 이상일 경우 서지 밸브를 닫고 모터 기동을 정지 시키는 방식이다. VSD 방식은 인버터를 이용하여 모터 속도를 조절하는 방식으로 부하장치들에 필요한 압축공기가 7.0Bar를 요구할 경우 7.0bar를 기준으로 일정범위 이내에서는 모터 속도를 조절하여 전력사용량을 줄일 수 있는 방식이다.
공기 압축기의 초기 설치 시에는 배관 상태 및 압축 공기의 전달 접속부의 상태에 공기의 유출이 발생하지 않는 완벽한 상태로 설치되나, 시간이 흐름에 따라 배관의 노후화 혹은 부하 장치에 압축 공기를 전달하기 위한 접속부 등의 노후로 인하여 공기 손실(Air-leakage)이 필수적으로 발생할 수밖에 없다. 그럼에도, 종래의 공기 압축기 제어 시스템에서는 이러한 공기 손실의 문제를 해결하기 위한 해결책을 전혀 제시하지 못하고 있으며, 이로 인해 점심 시간, 퇴근 시간 등과 같은 부하 장치들의 휴지 기간 동안에도 지속적으로 공기 손실이 발생하게 된다. 그 결과, 공기 압축기는 손실된 공기를 보충하여 공기압을 일정하게 유지시키기 위해 지속적으로 구동되게 되어 불필요한 전력 소모가 발생하게 된다.
본 명세서는, 부하 장치가 동작하지 않는 휴지 모드에서 내부 공기압을 실시간으로 탐지하여, 내부 공기압 손실이 발생하는지 여부 및 내부 공기압 손실이 발생하는 구체적인 원인/부위를 자동으로 검출하여 불필요한 전력 소모를 방지하기 위한 공기압 손실 실시간 탐지 시스템을 제안한다.
이를 위해 제안된 본 발명의 일 실시예에 따르면, 공기를 압축하는 공기 압축기; 상기 공기 압축기로부터 압축 공기를 공급받아 저장하는 축압 탱크; 상기 축압 탱크로부터 저장 중인 압축 공기를 공급받아 가동되는 유체 기기; 상기 축압 탱크와 상기 유체 기기 사이에 구비되어 상기 축압 탱크로부터 상기 유체 기기로 공급되는 압축 공기의 양을 측정하는, 유량계; 상기 압축 공기의 이동 통로로서 상기 공기 압축기, 상기 축압 탱크, 상기 유량계 및 상기 유체 기기를 상호 연결하는, 복수의 배관들; 상기 공기 압축기, 상기 축압 탱크, 상기 유체 기기, 상기 유량계 및 상기 복수의 배관들에 각각 구비되어 공기압을 측정하는 복수의 압력 측정부; 및 상기 공기 압축기, 상기 축압 탱크, 상기 유체 기기, 상기 유량계 및 상기 압력 측정부를 제어하는 제어부; 를 포함하되, 상기 제어부는, 상기 유체 기기의 휴지 모드 판단 조건의 만족 여부를 기초로 상기 유체 기기가 현재 상기 압축 공기를 사용하지 않는 휴지 모드인지 또는 상기 압축 공기를 사용하는 동작 모드인지를 판단하고, 상기 유체 기기가 상기 휴지 모드인 경우, 상기 복수의 압력 측정부 각각과 연결되어 있는 각 구성별 공기압 측정 결과를 수신하고, 상기 공기압 측정 결과를 기초로 현재 공기 손실 상태가 발생하는 구성을 실시간으로 탐지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 부하 장치가 동작하지 않는 휴지 모드에서 각 구성별 공기압을 측정하여 내부 공기압 손실이 발생하는지 여부와, 내부 공기압 손실이 발생하는 구체적인 원인/구성/부위를 검출하여 사용자에게 관련 정보를 제공함으로써, 공기 손실 문제를 빠르게 해결할 수 있도록 조력한다. 나아가, 공기 손실 문제가 빠르게 해결됨에 따라 불필요한 전력 소비를 미연에 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 현재 공기 손실이 발생하고 있는 것으로 판단되면, 부하 장치의 휴지 모드 동안에는 각 구성의 공기 유입구 및 배출구에 구비된 밸브를 전체적으로 혹은 선택적으로 폐쇄시킴으로써 특정 구성의 노후화에 따른 공기 손실을 최소화할 수 있다는 효과가 있다.
이외에도, 본 발명의 다양한 효과는 이하에서 각 실시예를 참조하여 상세히 후술하며, 상술한 효과에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기압 손실 실시간 탐지 시스템을 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기압 손실 실시간 탐지 방법에 관한 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기압 손실 실시간 탐지 시스템을 개략적으로 도시한 개념도이다.
이하 설명하는 기술은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 이하 설명하는 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 이하 설명하는 기술의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않으며, 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 이하 설명하는 기술의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. 예를 들어, 'A 및/또는 B'는 'A 또는 B 중 적어도 하나'의 의미로 해석될 수 있다. 또한, '/'는 '및' 또는 '또는'으로 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 용어에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 해석되지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함한다" 등의 용어는 설시된 특징, 개수, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 의미하는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 개수, 단계 동작 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도면에 대한 상세한 설명을 하기에 앞서, 본 명세서에서의 구성부들에 대한 구분은 각 구성부가 담당하는 주기능 별로 구분한 것에 불과함을 명확히 하고자 한다. 즉, 이하에서 설명할 2개 이상의 구성부가 하나의 구성부로 합쳐지거나 또는 하나의 구성부가 보다 세분화된 기능별로 2개 이상으로 분화되어 구비될 수도 있다. 그리고 이하에서 설명할 구성부 각각은 자신이 담당하는 주기능 이외에도 다른 구성부가 담당하는 기능 중 일부 또는 전부의 기능을 추가적으로 수행할 수도 있으며, 구성부 각각이 담당하는 주기능 중 일부 기능이 다른 구성부에 의해 전담되어 수행될 수도 있음은 물론이다.
또, 방법 또는 동작 방법을 수행함에 있어서, 상기 방법을 이루는 각 과정들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 과정들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기압 손실 실시간 탐지 시스템을 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 1을 참조하면, 본 명세서에서 제안하는 공기압 손실 실시간 탐지 시스템(이하, '탐지 시스템'이라 지칭)(100)은, 공기 압축기(160), 축압 탱크(110), 유체 기기(120), 유량계(130), 복수의 배관들(190-1~190-3), 복수의 압력 측정부(170-1~170-7) 및 제어부(150)를 포함할 수 있다. 실시예에 따라 탐지 시스템(100)의 구성 중 적어도 하나가 제외되거나, 새로운 구성이 부가될 수 있다.
공기 압축기(160)는 축압 탱크(110)의 공기압을 조절할 수 있다. 즉, 공기 압축기(160)는 축압 탱크(110)와 연결되어 축압 탱크(110)에 압축된 공기를 제공해줄 수 있고 이를 통하여 축압 탱크(110)의 공기압을 조절할 수 있다. 공기압축기(160)는 적어도 하나 이상 마련되어 축압 탱크(110)와 연결될 수 있다.
한편, 도면에 도시한 바와 달리, 축압 탱크(110)에 연결되는 공기 압축기(160)의 대수가 여러 대일 경우에는 공기 압축기(160) 중 일부는 일정 속도로 동작을 시키고 공기 압축기(160) 중 나머지 일부의 동작 속도를 제어하는 방식을 통하여 축압 탱크(110) 내의 압축 공기의 압력을 제어할 수 있다. 공기 압축기(160)는 VSD(variable speed drive) 공기 압축기 또는 FSD(fixed speed drive) 공기 압축기가 사용될 수 있고 필요에 따라 이들이 적절히 혼용되어 구성되어 사용될 수도 있다.
축압 탱크(110)는 압축 공기를 저장하며, 압축 공기를 사용하는 유체 기기(120)에 압축 공기를 공급한다. 본 도면에는 도시하지 않았으나, 공기압축기(160)로부터 압축된 공기를 유입받는 축압 탱크(110)의 유입구에는 유입되는 공기의 압력을 측정하는 유입 압력 측정부(미도시)가 마련될 수 있다. 또한, 유체 기기(120)로 압축 공기를 제공하는 배출구에는 배출되는 공기의 압력을 측정하는 배출 압력 측정부(미도시)가 마련될 수 있다.
유체 기기(120)는 유량계(130)를 통하여 축압 탱크(110)와 연결된다. 유체 기기(120)는 축압 탱크(110)가 제공하는 가압된 공기를 하나의 동력원으로 활용하는 장치이다. 유체 기기(120)로는 프레셔기, 에어실린더, 에어밸브, 에어제트방식의 직조장치, 약세정제, 도색작업용 스프레이건 등을 예로 들 수 있으나, 가압된 공기를 활용하는 장비라면 해당된다 할 것이다. 유체 기기(120)는 적어도 하나 이상 마련되어 유량계(130)를 통하여 개별적으로 축압 탱크(110)와 연결될 수 있다.
유체 기기(120)에는 실시예에 따라 유체 기기의 소비 전력을 측정하는 전력량계(140)가 구비될 수 있는데, 이에 대해서는 도 2를 참조하여 이하에서 상세히 후술한다.
유량계(130)는 축압 탱크(110)로부터 유체 기기(120)에 제공되는 공기의 양을 측정한다. 유량계(130)는 액체나 기체의 유량을 측정하는 계측장비를 말한다. 축압 탱크(110)로부터 유체 기기(120)에 제공되는 공기 즉, 압축된 공기의 유량을 측정할 수 있는 한 유량계(130)의 종류에는 그 제한이 없다.
일례로, 유량계(130)는 축압 탱크(110)로부터 유체기기(120)에 제공되는 상기 공기의 양을 실시간으로 측정할 수 있다. 다른 예로, 유량계(130)는 축압 탱크(110)로부터 유체기기(120)에 제공되는 상기 공기의 양을 소정의 시간 간격으로 샘플링하여 측정할 수도 있다. 유량계(130)를 통하여 유체기기(120)에서 사용하는 축압 탱크(110)의 공기량의 최대 사용치와 최소 사용치에 대한 정보를 얻을 수 있을 뿐만 아니라 유체기기(120)에서 사용하는 축압 탱크(110)의 공기의 시간대별 사용량에 대한 정보를 얻을 수 있다.
상술한 공기 압축기(160), 축압 탱크(110), 유량계(130) 및 유체 기기(120)는 복수의 배관들(190-1~190-3)을 통해 상호 연결될 수 있으며, 공기 압축기(160)에서 생성된 압축 공기가 해당 배관들(190-1~190-3)을 통해 축압 탱크(110), 유량계(130)를 거쳐 유체 기기(120)로 이동할 수 있다. 예를 들어, 공기 압축기(160)와 축압 탱크(110)는 제1 배관(190-1)을 통해, 축압 탱크(110)와 유량계(130)는 제2 배관(190-2)을 통해, 유량계(130)와 유체 기기(120)는 제3 배관(190-3)을 통해 상호 연결될 수 있으며, 제1 내지 제3 배관(190-1~190-3)을 통해 압축 공기가 공기 압축기(160)로부터 유체 기기(120)로 전달될 수 있다.
또한, 상술한 공기 압축기(160), 축압 탱크(110), 유량계(130), 유체 기기(120) 및/또는 복수의 배관들(190-1~190-3)에는 공기압을 측정하는 복수의 압력 측정부(170-1~170-7)가 구비될 수 있다. 압력 측정부(170-1~170-7)는 적어도 하나의 압력 센서를 구비하여 설치된/연결된 구성의 내부 공기압을 측정하여, 측정 결과를 제어부(150)로 전달하는 기능을 수행할 수 있다.
제어부(150)는 본 명세서에서 제안하는 실시예를 수행하는 동작 주체에 해당할 수 있다. 제어부(150)는 CPU(Central Processing Unit), MPU(Micro Processor Unit), MCU(Micro Controller Unit), AP(Application Processor), AP(Application Processor) 또는 본 발명의 기술 분야에 잘 알려진 임의의 형태의 프로세서를 적어도 하나 포함하여 구성될 수 있다. 제어부(150)는 본 발명의 실시예들에 따른 방법을 실행하기 위한 적어도 하나의 어플리케이션 또는 프로그램에 대한 연산을 수행할 수 있다.
또한, 제어부(150)는, 본 명세서에서 제안되는 실시예를 수행하기 위해 탐지 시스템에 포함된 적어도 하나의 구성, 즉 공기 압축기(160), 축압 탱크(110), 유체 기기(120), 유량계(130) 및/또는 압력 측정부(170)와 통신을 수행하고, 이들을 제어할 수 있다. 통신에는 다양한 유/무선 통신 프로토콜이 사용될 수 있으며, 예를 들어 RS-485 통신이 사용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 탐지 시스템(100)의 구성간 통신이 RS-485 통신 프로토콜을 기반으로 수행되는 경우, 각 구성별로 RS-485 통신 모듈(미도시)이 구비될 수 있다.
특히, 본 명세서에서 제안되는 탐지 시스템(100)의 제어부(150)는, 부하 장치에 해당하는 유량 기기(120)가 동작하지 않는 휴지 기간동안 내부 공기압을 실시간으로 탐지하여 내부 공기압 손실이 발생하는지 여부 및 내부 공기압 손실이 발생하는 구체적인 원인/부위를 자동으로 검출하기 위한 동작을 주체적으로 수행할 수 있다. 본 실시예를 위한 제어부(150)의 구체적인 동작에 대해서는 도 2를 참조하여 이하에서 상세히 후술한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기압 손실 실시간 탐지 방법에 관한 순서도이다.
도 2를 참조하면, 우선 제어부는, 유체 기기의 휴지 모드를 감지할 수 있다(S201). 여기서 유체 기기의 휴지 모드는 유체 기기가 압축 공기를 사용하지 않는 휴지 기간 동안의 모드이며, 동작 모드는 휴지 모드와 반대로 유체 기기가 압축 공기를 사용하는 동작 기간 동안의 모드이다. 휴지 기간은, 예를 들어, 유체 기기 사용자의 점심 시간, 퇴근 시간, 쉬는 시간 등에 해당할 수 있다. 유체 기기는 사전에 설정된 휴지 모드 판단 조건의 만족 여부를 기초로, 유체 기기가 현재 휴지 모드인지 또는 동작 모드인지를 판단할 수 있다.
일 실시예로서, 휴지 모드 판단 조건은, 현재 시간이 유체 기기가 동작하지 않도록 미리 설정된 휴지 기간 내인지 여부에 해당할 수 있다. 즉, 탐지 시스템의 관리자/사용자는 사전에 미리 휴지 기간에 해당하는 시간 범위를 제어부에 입력할 수 있으며, 제어부는 현재 시간이 미리 설정된 휴지 기간 내인지 여부를 기초로 유체 기기의 휴지 모드 여부를 판단할 수 있다. 만일, 현재 시간이 유체 기기의 기설정된 휴지 기간 내인 경우, 제어부는 유체 기기가 휴지 모드인 것으로 판단할 수 있으며, 반대로 현재 시간이 유체 기기의 휴지 기간을 벗어난 경우, 제어부는 유체 기기가 동작 모드인 것으로 판단할 수 있다. 본 실시예의 수행을 위해, 탐지 시스템에는 관리자/사용자로부터 휴지 기간을 입력받기 위한 사용자 입력부가 추가로 구비될 수 있으며, 사용자 입력부는 다양한 사용자 입력을 수신하기 위한 적어도 하나의 입력 수단/센서(예를 들어, 키보드, 마우스, 터치 센서 등)를 포함할 수 있다. 그리고/또는, 탐지 시스템에는 관리자/사용자 단말로부터 휴지 기간 정보를 수신하기 위한 통신부가 구비될 수 있으며, 통신부는 적어도 하나의 유/무선 통신 프로토콜을 이용하여 관리자/사용자 단말과 통신을 수행할 수 있다. 따라서, 사용자/관리자는 자신의 단말을 통해 유체 기기의 휴지 기간을 입력할 수 있으며, 사용자/관리자 단말은 입력받은 휴지 기간 정보를 탐지 시스템(특히, 제어부)으로 통신 전달할 수 있다.
다른 실시예로서, 휴지 모드 판단 조건은, 유체 기기의 소진 전력량이 기설정된 전력량 이하인지 여부에 해당할 수 있다. 유체 기기의 소진 전력량이 기설정된 전력량 이하로 매우 낮음은, 현재 유체 기기가 동작 중이지 않음을 의미하는 것으로 해석되기에 충분하기 때문이다. 따라서, 탐지 시스템은 유체 기기의 소진 전력량을 기반으로 현재 유체 기기가 휴지 모드인지 여부를 판단할 수 있다. 이를 위해, 탐지 시스템에는 유체 기기와 연결되어 유체 기기의 전력량을 측정하는 전력량계를 더 포함할 수 있으며, 전력량계는 유체 기기의 전력량을 실시간으로 측정하여 유체 기기의 전력량 소진 정보를 제어부로 전송할 수 있다. 이때, 전력량계와 제어부에는 RS-485 통신 프로토콜을 기반으로 데이터/정보를 송수신하기 위한 RS-485 통신 모듈이 각각 구비될 수 있으며, 전력량계는 이러한 RS-485 통신 프로토콜을 이용하여 유체 기기에 대한 전력량 측정 결과를 제어부로 전송할 수 있다. 제어부는, 전력량계로부터 수신한 유체 기기의 전력량 소진 정보에 기초하여, 유체 기기의 소진 전력량이 기설정된 전력량 이하인 경우, 유체 기기가 휴지 모드인 것으로 판단하고, 유체 기기의 소진 전력량이 기설정된 전력량을 초과하는 경우, 유체 기기가 동작 모드인 것으로 판단할 수 있다.
이외에도, 제어부는 다양한 실시예를 기초로 유체 기기의 휴지 모드 및 동작 모드를 판단할 수 있으며, 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니다.
만일 유체 기기가 현재 휴지 모드인 것으로 판단된 경우, 제어부는 탐지 시스템의 각 구성별 공기압 측정 결과를 수신할 수 있다(S202). 보다 상세하게는, 제어부는 탐지 시스템의 각 구성별로 구비/연결되어 있는 각 압력 측정기로부터 각 구성별 공기압 측정 결과를 수신할 수 있다. 이때, 제어부 및 복수의 압력 측정부는 RS-485 통신 프로토콜을 기반으로 공기압 측정 결과를 송수신할 수 있으며, 이를 위해 복수의 압력 측정부 및 제어부에는 RS-485 통신 모듈이 구비될 수 있다.
다음으로, 제어부는 복수의 압력 측정기로부터 수신한 공기압 측정 결과를 기초로, 현재 공기 손실 상태가 발생 중인 구성을 실시간으로 탐지할 수 있다(S203). 보다 상세하게는, 제어부는 각 구성별 공기압 측정 결과를 기초로, 각 구성별 공기압 감소 속도(예를 들어, 1분 단위의 공기압 감소량)가 기설정된 공기압 감소 속도를 초과하는 구성이 존재하는지 탐색할 수 있다. 탐색 결과, 기설정된 공기압 감소 속도를 초과하는 구성이 발견되는 경우, 해당 구성을 현재 공기 손실 상태가 발생 중인 구성으로 탐지/판단할 수 있다. 여기서 기설정된 공기압 감소 속도는, 탐지 시스템의 초기 설치 시에 유체 기기의 휴지 기간동안 측정했던 구성별 평균/최대 공기압 감소 속도로 제어부가 자체적으로/자동으로 설정하거나, 사용자/관리자에 의해 입력된 값으로 설정될 수 있다.
만일, 공기압 측정 결과, 공기압 감소 속도가 기설정된 공기압 감소 속도를 초과하는 구성이 복수개 탐지되는 경우가 있을 수 있다. 이 경우, 제어부는 복수개 탐지된 구성 중 공기압 감소 속도가 가장 빠른 구성을 현재 공기 손실 상태의 주요 원인 구성으로 판단할 수 있다. 공기압 감소 속도가 빠를수록, 공기 유출이 직접적으로 발생하고 있는 주요 구성으로 볼 여지가 매우 높기 때문이다. 그러나, 구성들간 압축 공기 이동 통로가 개방되어 있는 이상, 실제 압력 측정기의 위치, 각 구성간 온도/부피 차이, 실제 공기 유출부의 위치 등과 같은 다양한 요소로 인해, 탐지된 구성간 공기압 감소 속도가 크게 차이 나지 않거나 실제 가장 높은 공기압 감소 속도를 갖는 구성이 공기압 유출의 주요 원인이 아닌 것으로 판명되는 경우가 발생할 수 있다. 따라서, 본 명세서에서는 보다 정확하게 공기 유출 원인 구성을 판단하기 위한 실시예를 제안하며, 이에 대해서는 도 3을 참조하여 이하에서 상세히 후술한다.
본 순서도에 따라, 현재 공기 손실 상태가 발생 중인 구성을 탐지한 제어부는, 사용자 출력부 및/또는 통신부를 구비하여, 탐지 결과를 사용자에게 알릴 수 있다. 사용자 출력부는 적어도 하나의 시각적/청각적 출력 수단(예를 들어, 디스플레이 모듈, 스피커 모듈 등)을 구비하여 사용자에게 탐지 결과를 시각적/청각적으로 제공할 수 있다. 예를 들어, 사용자 출력부가 디스플레이 모듈인 경우, 사용자 출력부는 제어부의 제어에 따라 현재 공기 손실이 발생 중인 것과, 구체적으로 어떤 구성/부위에서 공기 손실이 발생 중인지를 시각적으로 출력/제공할 수 있다. 통신부는 앞서 상술한 통신부의 설명이 동일/유사하게 적용될 수 있으며, 적어도 하나의 통신 프로토콜을 이용하여 사용자/관리자 장치로 탐지 결과를 전송해줄 수 있다.
이를 통해, 사용자는 현재 유체 기기가 휴지 모드임에도 불구하고 공기 손실이 발생 중인 것을 인지할 수 있을 뿐 아니라, 공기 손실의 주요 원인을 빠르게 파악할 수 있어, 공기 손실 문제에 대한 신속한 조치를 취할 수 있다는 효과가 있다. 그 결과, 유체 기기가 휴지 모드임에도, 탐지 시스템 내부의 공기압을 일정하게 유지하기 위해 공기 압축기가 지속적으로 압축 공기를 생산할 필요가 없어, 이에 소요될 수 있었던 불필요한 전력량이 절약된다는 효과가 발생한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기압 손실 실시간 탐지 시스템을 개략적으로 도시한 개념도이다.
본 도면의 각 구성에 대한 설명은 도 1에서 상술한 바와 같으므로, 중복되는 설명은 생략한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 탐지 시스템(200)은 도 1의 구성에 추가로, 각 구성별로 압축된 공기의 유입구를 개폐하는 제1 밸브와, 배출구를 개폐하는 제2 밸브가 구비될 수 있다. 본 도면에는 축압 탱크(110)의 제1 및 제2 밸브(180-1, 180-2), 축압 탱크(110)와 유압계(130)를 연결하는 제2 배관(190-2)의 제1 및 제2 밸브(180-2, 180-3)를 대표로 도시하였으며, 다른 구성들의 제1 및 제2 밸브는 별도로 도시하지 않았다. 실시예에 따라 각 구성별로 제1 및 제2 밸브가 각각 구비되거나, 현 구성의 제1 밸브가 이전 구성의 제2 밸브로서, 또는 현 구성의 제2 밸브가 다음 구성의 제1 밸브로서 기능할 수도 있다. 따라서, 후자의 경우 총 밸브의 수는 전자의 실시예의 경우보다 적을 수 있다. 예를 들어, 후자의 경우, 본 도면에 도시한 바와 같이 축압 탱크(110)의 제2 밸브(180-2)는 제2 배관(190-2)의 제1 밸브(180-2)로서 기능할 수 있으며, 제2 배관(190-2)의 제2 밸브(180-3)는 유압계의 제1 밸브(180-3)로서 기능을 수행할 수 있다. 이러한 제1 및 제2 밸브(180)의 개폐는 제어부에 의해 제어될 수 있으며, 이들간의 제어 통신 프로토콜로는 상술한 RS-485 통신 프로토콜이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제어부(150)는 이렇듯 각 구성별로 구비되어 있는 제1 및 제2 밸브(180)를 폐쇄한 뒤 내부 공기압을 측정함으로써 실제로 해당 구성에서 공기 손실이 발생하는지 여부를 보다 정확하게 판별해낼 수 있다.
보다 상세하게는, 제어부(150)는 각 구성별 공기압 측정 결과, 각 구성 중 공기압 감소 속도가 기설정된 공기압 감소 속도를 초과하는 구성이 복수개 탐지된 경우, 탐지된 복수의 구성들을 공기 손실 상태가 발생하는 후보 구성으로 판단할 수 있다. 제어부(150)는 후보 구성별로 제1 및 제2 밸브(180)를 폐쇄한 후, 제1 및 제2 밸브(180)가 폐쇄된 후보 구성의 공기압을 기설정된 시간동안 측정하여 폐쇄 상태에서의 후보 구성별 공기압 감소 속도를 산출할 수 있다. 예를 들어, 도 3의 실시예에서, 축압 탱크(110) 및 제2 배관(190-2)이 후보 구성으로 판단된 경우, 제어부(150)는 축압 탱크(110) 및 제2 배관(190-2)의 제1 및 제2 밸브(180-1~180-3)를 폐쇄한 후, 축압 탱크(110) 및 제2 배관(190-2)의 내부 공기압을 기설정된 시간동안 측정하여 공기압 감소 속도를 산출할 수 있다. 제어부(150)는 폐쇄 상태에서의 후보 구성별 공기압 감소 속도가 기설정된 감소 속도를 초과하는 후보 구성을 현재 공기 손실 상태가 발생하는 구성으로 최종 판단할 수 있다. 공기 손실의 주 원인으로 최종 판단된 구성에 대한 정보는, 앞서 도 2에서 상술한 실시예와 마찬가지로, 사용자/관리자에게 제공되어 해당 구성에 대한 신속한 수리가 수행될 수 있도록 유도할 수 있다.
나아가, 제어부(150)는 현재 공기 손실 상태가 발생하는 구성이 존재하는 것으로 확인된 경우, 휴지 모드 동안은 각 구성의 제1 및 제2 밸브(180)를 모두 폐쇄하거나, 혹은 현재 공기 손실 상태가 발생 중인 것으로 최종 확인된 구성의 제1 및 제2 밸브(180)만을 선택적으로 폐쇄하도록 제어함으로써 더 이상의 공기 손실이 발생하지 않도록 할 수 있다. 이렇게 제1 및 제2 밸브(180)를 폐쇄하는 경우, 압축된 공기의 최대 손실량은, 공기 손실이 발생 중인 구성에 유입되었던 압축 공기량으로 제한되어, 압축 공기 손실률을 최소화할 수 있다.
또한, 제어부(150)는, 현재 공기 손실 상태가 발생하는 구성이 탐지된 경우, 휴지 기간의 만료 시점으로부터 기설정된 시간 전, 현재까지 손실된 압축 공기 손실량을 산출할 수 있다. 나아가, 제어부(150)는, 손실된 압축 공기 손실량에 대응하는 보충 압축 공기량을 산출하고, 보충 압축 공기량만큼 압축 공기를 미리 생산 및 제공하도록 공기 압축기를 제어할 수 있다. 이는, 일정한 공기압에서만 정상적으로 동작하는 유체 기기(120)의 동작 모드를 고려하여, 동작 모드 진입 전에 미리 유체 기기(120)가 동작 가능한 공기압으로 맞춰 놓음으로써, 유체 기기(120)가 동작 모드 진입 시 바로 정상적으로 구동될 수 있도록 하기 위함이다. 본 실시예의 경우, 미리 휴지 기간의 만료 시점을 제어부(150)가 알아야 하기 때문에, 휴지 모드 판단 조건이, 현재 시간이 사용자/관리자로부터 사전에 입력받은 휴지 기간 내인지 여부에 해당하는 실시예에 한해 적용 가능하다.
본 발명에 따른 실시예는 다양한 수단, 예를 들어, 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 하나 또는 그 이상의 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
또한, 펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차, 함수 등의 형태로 구현되어, 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 판독 가능한 기록매체에 기록될 수 있다. 여기서, 기록매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 기록매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 예컨대 기록매체는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(Magnetic Media), CD-ROM(Compact Disk Read Only Memory), DVD(Digital Video Disk)와 같은 광 기록 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 장치를 포함한다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다. 이러한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
아울러, 본 발명에 따른 장치나 단말은 하나 이상의 프로세서로 하여금 앞서 설명한 기능들과 프로세스를 수행하도록 하는 명령에 의하여 구동될 수 있다. 예를 들어 그러한 명령으로는, 예컨대 JavaScript나 ECMAScript 명령 등의 스크립트 명령과 같은 해석되는 명령이나 실행 가능한 코드 혹은 컴퓨터로 판독 가능한 매체에 저장되는 기타의 명령이 포함될 수 있다. 나아가 본 발명에 따른 장치는 서버 팜(Server Farm)과 같이 네트워크에 걸쳐서 분산형으로 구현될 수 있으며, 혹은 단일의 컴퓨터 장치에서 구현될 수도 있다.
또한, 본 발명에 따른 장치에 탑재되고 본 발명에 따른 방법을 실행하는 컴퓨터 프로그램(프로그램, 소프트웨어, 소프트웨어 어플리케이션, 스크립트 혹은 코드로도 알려져 있음)은 컴파일 되거나 해석된 언어나 선험적 혹은 절차적 언어를 포함하는 프로그래밍 언어의 어떠한 형태로도 작성될 수 있으며, 독립형 프로그램이나 모듈, 컴포넌트, 서브루틴 혹은 컴퓨터 환경에서 사용하기에 적합한 다른 유닛을 포함하여 어떠한 형태로도 전개될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 파일 시스템의 파일에 반드시 대응하는 것은 아니다. 프로그램은 요청된 프로그램에 제공되는 단일 파일 내에, 혹은 다중의 상호 작용하는 파일(예컨대, 하나 이상의 모듈, 하위 프로그램 혹은 코드의 일부를 저장하는 파일) 내에, 혹은 다른 프로그램이나 데이터를 보유하는 파일의 일부(예컨대, 마크업 언어 문서 내에 저장되는 하나 이상의 스크립트) 내에 저장될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 하나의 사이트에 위치하거나 복수의 사이트에 걸쳐서 분산되어 통신 네트워크에 의해 상호 접속된 다중 컴퓨터나 하나의 컴퓨터 상에서 실행되도록 전개될 수 있다.
설명의 편의를 위하여 각 도면을 나누어 설명하였으나, 각 도면에 서술되어 있는 실시예들을 병합하여 새로운 실시예를 구현하도록 설계하는 것도 가능하다. 또한, 본 발명은 상술한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상술한 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시 예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
또한, 이상에서는 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 명세서는 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구 범위에서 청구하는 요지를 벗어남이 없이 당해 명세서가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 명세서의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.
100: 탐지 시스템
110: 축압 탱크
120: 유체 기기
130: 유량계
140: 전력량계
150: 제어부
160: 공기 압축기
170: 압력 측정부
180: 제1 및 제2 밸브
190: 배관

Claims (12)

  1. 공기를 압축하는 공기 압축기;
    상기 공기 압축기로부터 압축 공기를 공급받아 저장하는 축압 탱크;
    상기 축압 탱크로부터 저장 중인 압축 공기를 공급받아 가동되는 유체 기기;
    상기 축압 탱크와 상기 유체 기기 사이에 구비되어 상기 축압 탱크로부터 상기 유체 기기로 공급되는 압축 공기의 양을 측정하는, 유량계;
    상기 압축 공기의 이동 통로로서 상기 공기 압축기, 상기 축압 탱크, 상기 유량계 및 상기 유체 기기를 상호 연결하는, 복수의 배관들;
    상기 공기 압축기, 상기 축압 탱크, 상기 유체 기기, 상기 유량계 및 상기 복수의 배관들에 각각 구비되어 공기압을 측정하는 복수의 압력 측정부; 및
    상기 공기 압축기, 상기 축압 탱크, 상기 유체 기기, 상기 유량계 및 상기 압력 측정부를 제어하는 제어부; 를 포함하되,
    상기 제어부는,
    상기 유체 기기의 휴지 모드 판단 조건의 만족 여부를 기초로 상기 유체 기기가 현재 상기 압축 공기를 사용하지 않는 휴지 모드인지 또는 상기 압축 공기를 사용하는 동작 모드인지를 판단하고,
    상기 유체 기기가 상기 휴지 모드인 경우, 상기 복수의 압력 측정부 각각과 연결되어 있는 각 구성별 공기압 측정 결과를 수신하고,
    상기 공기압 측정 결과를 기초로 현재 공기 손실 상태가 발생하는 구성을 실시간으로 탐지하고,
    상기 각 구성별로 압축된 공기의 유입구를 개폐하는 제1 밸브 및 배출구를 개폐하는 제2 밸브가 구비되며,
    상기 제1 및 제2 밸브의 개폐는 상기 제어부에 의해 제어되는, 공기압 손실 실시간 탐지 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 휴지 모드 판단 조건은, 현재 시간이 상기 유체 기기가 동작하지 않도록 미리 설정된 휴지 기간 내인지 여부에 해당하며,
    상기 제어부는, 상기 현재 시간이 상기 유체 기기의 휴지 기간 내인 경우, 상기 유체 기기가 상기 휴지 모드인 것으로 판단하고, 상기 현재 시간이 상기 유체 기기의 휴지 기간을 벗어난 경우, 상기 유체 기기가 상기 동작 모드인 것으로 판단하는, 공기압 손실 실시간 탐지 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 유체 기기와 연결되어 상기 유체 기기의 전력량을 측정하는 전력량계; 를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 전력량계로부터 상기 유체 기기의 전력량 소진 정보를 수신하는, 공기압 손실 실시간 탐지 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 전력량계 및 상기 제어부에는 RS-485 통신 프로토콜을 기반으로 데이터를 송수신하는 RS-485 통신 모듈이 구비되며,
    상기 전력량계는 상기 유체 기기에 대한 전력량 측정 결과를 상기 RS-485 통신 프로토콜을 이용하여 상기 제어부로 전송하는, 공기압 손실 실시간 탐지 시스템.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 휴지 모드 판단 조건은, 상기 유체 기기의 소진 전력량이 기설정된 전력량 이하인지 여부에 해당하며,
    상기 제어부는, 상기 유체 기기의 전력량 소진 정보에 기초하여, 상기 유체 기기의 소진 전력량이 상기 기설정된 전력량 이하인 경우, 상기 유체 기기가 상기 휴지 모드인 것으로 판단하고, 상기 유체 기기의 소진 전력량이 상기 기설정된 전력량을 초과하는 경우, 상기 유체 기기가 상기 동작 모드인 것으로 판단하는, 공기압 손실 실시간 탐지 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 공기압 측정 결과, 상기 각 구성 중 공기압 감소 속도가 기설정된 공기압 감소 속도를 초과하는 구성이 복수개 탐지된 경우, 상기 복수개 탐지된 구성중 상기 공기압 감소 속도가 가장 빠른 구성을 상기 현재 공기 손실 상태가 발생하는 구성으로 판단하는, 공기압 손실 실시간 탐지 시스템.
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 공기압 측정 결과, 상기 각 구성 중 상기 공기압 감소 속도가 상기 기설정된 공기압 감소 속도를 초과하는 구성이 복수개 탐지된 경우, 상기 탐지된 복수의 구성들을 상기 공기 손실 상태가 발생하는 후보 구성으로 판단하고,
    상기 후보 구성별로 상기 제1 및 제2 밸브를 폐쇄한 후, 상기 제1 및 제2 밸브가 폐쇄된 후보 구성의 공기압을 기설정된 시간동안 측정하여 폐쇄 상태에서의 상기 후보 구성별 공기압 감소 속도를 산출하고,
    상기 폐쇄 상태에서의 상기 후보 구성별 공기압 감소 속도가 기설정된 감소 속도를 초과하는 후보 구성을 상기 현재 공기 손실 상태가 발생하는 구성으로 최종 판단하는, 공기압 손실 실시간 탐지 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 현재 공기 손실 상태가 발생하는 구성이 존재하는 것이 확인된 경우, 상기 휴지 모드동안 상기 각 구성의 상기 제1 및 제2 밸브를 모두 폐쇄하도록 제어하는, 공기압 손실 실시간 탐지 시스템.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 현재 공기 손실 상태가 발생하는 구성이 존재하는 것이 확인된 경우, 상기 휴지 모드동안 상기 현재 공기 손실 상태가 발생하는 구성의 상기 제1 및 제2 밸브를 선택적으로 폐쇄하도록 제어하는, 공기압 손실 실시간 탐지 시스템.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 압력 측정부 및 상기 제어부에는 RS-485 통신 프로토콜을 기반으로 데이터를 송수신하는 RS-485 통신 모듈이 구비되며,
    상기 복수의 압력 측정부는 상기 각 구성에 대한 공기압 측정 결과를 상기 RS-485 통신 프로토콜을 이용하여 상기 제어부로 전송하는, 공기압 손실 실시간 탐지 시스템.
  12. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 현재 공기 손실 상태가 발생하는 구성이 탐지된 경우, 상기 휴지 기간의 만료 시점으로부터 기설정된 시간 전, 현재까지 손실된 압축 공기 손실량을 산출하고, 상기 손실된 압축 공기 손실량에 대응하는 보충 압축 공기량을 산출하고, 상기 보충 압축 공기량만큼 압축 공기를 생산 및 제공하도록 상기 공기 압축기를 제어하는, 공기압 손실 실시간 탐지 시스템.
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KR102174479B1 (ko) * 2019-03-28 2020-11-05 주식회사 아텍에너지 공기압축기의 성능분석과 대수 제어를 위한 유량연산제어장치 및 방법

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