KR102606102B1 - 관말 정체수 자동 퇴수 밸브 시스템 - Google Patents

관말 정체수 자동 퇴수 밸브 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 메인 관로로부터 정체수를 배수 관로를 통해 배수시키고, 상기 메인 관로와 배수 관로 사이의 통로관에 구비되는 자동 퇴수 밸브; 상기 자동 퇴수 밸브의 동작을 제어하는 제어부; 상기 자동 퇴수 밸브에 전원을 공급하는 전원 공급부; 를 포함하고, 상기 제어부는 상기 정체수의 배수시, 상기 자동 퇴수 밸브의 개폐시 대기 시간을 두고 단계별로 동작시키는 관말 정체수 자동 퇴수 밸브 시스템이 제공될 수 있다.

Description

관말 정체수 자동 퇴수 밸브 시스템{Automatic drain valve system for stagnant water at the pipe end}
본 발명은 정체수를 배수시키는 자동 퇴수 밸브의 개폐 동작시 대기 시간을 두고 동작되게 한 관말 정체수 자동 퇴수 밸브 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 수돗물을 시민에게 안전한 수질로 공급하기 위해서는 수용가까지 안전하게 전달하는 급수 과정에서의 급수관 등을 효율적으로 유지관리해야 한다. 급수 과정에서 수돗물이 이송되는 수도 배관에서는 관내 재오염이 발생할 우려가 있기 때문에, 수용가에서 세균이나 바이러스 등의 유해한 병원성 미생물이 검출되지 않도록 관리해야 하며, 특히 수용가가 적은 지역에서는 관내 정체 시간이 길어지기 때문에 수질 관리를 위한 적절한 퇴수 밸브 조작을 실시해야 한다.
현재 수도 사업소는 이러한 정체 배관의 현황을 파악하여 일정한 시기마다 현장 담당자가 퇴수를 수동으로 진행함으로써 관내의 수돗물 수질을 관리하고 있다. 그러나, 관내 수질에 대한 정확한 정보 없이 정체 구역을 관리하고 있기 때문에 효율적인 관말 수용가 수질 개선 방안 도출이 필요한 상황이다.
정체수란 배관 내 흐름이 거의 없이 정체되어 있는 물로, 정체 상태가 일정기간 지속되면 탁도, 잔류염소의 변화로 수질 이상이 발생할 수 있다.
수돗물 공급과정에서 나타나는 수질 취약 지역의 정체수(dead water)는 특히 관말에서 집중적으로 발생할 수 있다.
정체수란 배관 내 흐름이 거의 없이 정체되어 있는 물로서, 정체 상태가 일정기간 지속되면 탁도, 잔류 염소의 변화로 수질 이상이 발생할 수 있다.
종래에는 주기적으로 작업자가 현장 방문하여 수동으로 정체수를 배수시키거나, 민원 발생시 작업자가 현장 방문후 수동으로 정체수를 배수시키고 있는 실정이다.
따라서, 정체수 발생 구간을 파악하여 체계적이고 안전한 퇴수 시스템의 개발이 필요하다.
본 발명은 태양광에 의해 생산되는 전력을 이용하여 정체수를 배수시키는 자동 퇴수 밸브의 개폐 동작시 대기 시간을 두고 동작되게 하여 수충격을 방지하고,정체수를 효과적으로 관리할 수 있는 관말 정체수 자동 퇴수 밸브 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명은 메인 관로로부터 정체수를 배수 관로를 통해 배수시키고, 상기 메인 관로와 배수 관로 사이의 통로관에 구비되는 자동 퇴수 밸브; 상기 자동 퇴수 밸브의 동작을 제어하는 제어부; 상기 자동 퇴수 밸브에 전원을 공급하는 전원 공급부; 를 포함하고, 상기 제어부는 상기 정체수의 배수시, 상기 자동 퇴수 밸브의 개폐시 대기 시간을 두고 단계별로 동작시키는 관말 정체수 자동 퇴수 밸브 시스템이 제공될 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 메인 관로에서 배수 관로로 정체수를 배수시키는 과정에서, 자동 퇴수 밸브의 개폐 동작시 각각 열림 대기 시간 또는 닫힘 대기 시간을 두고 동작되게 함으로써, 급격한 정체수의 흐름을 방지하여 수충격을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 제어부 및 제어부에 의한 제어 동작을 받는 자동 퇴수 밸브에 전원을 제공하는 배터리가 마련되고, 배터리의 전압이 기준값 이하로 떨어지면, 자동 퇴수 밸브의 상태를 모두 닫힘 상태로 되도록 동작시키고 전원 차단을 함으로써, 배터리 전압 부족에 따른 자동 퇴수 밸브의 동작 불능 상태를 방지하며, 자동 퇴수 밸브의 일측에 긴급 차단 밸브를 마련하여 자동 퇴수 밸브가 배터리 부족에 따라 갑자기 정지하게 되어 닫힘 동작이 이루어지지 못하는 경우, 전원 차단후 긴급 차단 밸브에 마련된 스프링에 의해 긴급 차단 밸브의 닫힘 동작이 이루어지게 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 관말 정체수 자동 퇴수 밸브 시스템에 대한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제어부의 구성과 메인 관로 및 배수 관로 사이에 구비되는 구성을 설명하기 위한 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 관말 정체수 자동 퇴수 밸브 시스템의 제어 패널의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 자동 퇴수 밸브의 개도율을 설명하기 위한 설명도이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 관말 정체수 자동 퇴수 밸브 시스템에 대한 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 관말 정체수 자동 퇴수 밸브 시스템(1)은 메인 관로(10)와 배수관로 사이의 통로관(30)에 복수의 제수 밸브와, 점검구 밸브(200) 및 자동 퇴수 밸브(300) 및 긴급 차단 밸브(400)가 마련될 수 있고, 자동 퇴수 밸브(300) 및 긴급 차단 밸브(400)에 전원을 제공하기 위한 전원 공급부(500)가 구비될 수 있다.
복수의 제수 밸브는 메인 관로(10)쪽에 구비되는 제1 제수 밸브(100)와, 배수관로쪽에 구비되는 제2 제수 밸브(110)를 포함할 수 있다.
제1 제수 밸브(100)는 신규 정체수 시스템 설치시 필요할 수 있고, 제2 제수 밸브(110)는 정체수의 유출량을 조절하고 자동 퇴수 밸브(300)의 고장시 수동 조작할 수 있도록 된 것으로서, 일종의 유지관리밸브라고 할 수 있다.
점검구 밸브(200)는 정체수의 수압 및 수질 측정, 퇴적물 제거 등의 용도로 사용할 수 있고, 예를 들어 정체수 확인시, 점검구 밸브(200)를 개방(수동 개방)하여 배출되는 정체수를 채취하여 수질 등을 측정할 수 있다.
전원 공급부(500)는 태양광 패널과 태양광 패널을 통해 태양광을 받아서 전력으로 변환시킨후 저장할 수 있는 배터리를 가지는 태양광 발전 장치를 포함할 수 있다.
긴급 차단 밸브(400)에는 전동식의 차단 밸브 액추에이터(410)가 마련될 수 있다.
긴급 차단 밸브(400)와 자동 퇴수 밸브(300) 사이에는 신축이음관(40)이 연통되게 연결될 수 있다.
자동 퇴수 밸브(300)는 태양광 발전 장치에 의해 전원을 공급받아 동작할 수 있고, 퇴수 밸브 액추에이터(310)를 구비할 있으며, 예를 들어 전동 버터플라이 밸브를 포함할 수 있다.
여기서, 본 발명은 상기 자동 퇴수 밸브(300)를 제어하는 제어부(600)가 마련될 수 있다.
제어부(600)는 전원 공급부(500)에 의해 제어 동작에 필요한 전원을 공급받을 수 있고, 자동 퇴수 밸브(300)의 개폐 정도를 미리 설정된 시간 스케줄에 따라 제어할 수 있다.
제어부(600)에는 제어 동작을 수행할 수 있는 동작 개시부(610)와, 수동 또는 자동 모드로 전환시킬 수 있는 동작 전환부(620)와, 자동 퇴수 밸브(300)의 개도 정도를 조절할 수 있는 개도율 조절부(630), 자동 퇴수 밸브(300)의 개폐하는 시간을 단계별로 조절할 수 있는 개폐 시간 조절부(640), 개폐된 상태를 단계별로 유지하는 시간을 조절하는 대기 시간 조절부(650) 및 밸브의 작동 현황에 대한 이력을 저장하고 확인할 수 있는 밸브 작동 이력부(660)를 포함할 수 있다.
제어부(600)는 제어 패널(601)을 포함할 수 있고, 제어 패널(601)에는 수동 또는 자동으로 전환하는 동작 전환부(620)로서 수동 또는 자동으로 전환시킬 수 있는 전환 스위치(602), 닫힘/정지/열림 동작을 수행하도록 하는 동작 스위치(603), AC 파워 램프(604), 폴트(fault) 램프(605), 클로즈 램프(close lamp)(606) 및 오픈 램프(open lamp)(607)가 마련될 수 있다.
따라서, 제어부(600)는 제어 패널(601)에 마련된 전환 스위치(602)를 조작하여 수동 또는 자동 모드로 전환할 수 있고, 만일 수동 모드인 경우, 수동으로 전환 스위치(602)를 동작시키면, 차단 밸브 액추에이터(410)와 퇴수 밸브 액추에이터(310)에 교류(AC) 전압이 공급될 수 있다. 이때 AC 파워 램프(604)가 켜질 수 있다. 수동으로 전환후 정체수의 처리 작업을 진행한 다음에는 다시 자동 모드로 전환시킬 필요가 있다.
또한, 본 발명은 제어 패널(601)의 동작 스위치(603)를 조작하면, 자동 퇴수 밸브(300)의 닫힘, 정지 및 열림 동작을 수행할 수 있고, 퇴수 밸브 액추에이터(310)의 폴트시 폴트 램프(605)가 켜지며, 퇴수 밸브 액추에이터(310)의 닫힘시 클로즈 램프(606)가 켜지고, 퇴수 밸브 액추에이터(310)의 열림시 오픈 램프(607)가 켜질 수 있다.
전환 스위치(602)를 자동 모드로 전환시키면, 개도율 조절부(630)에 의해 자동 퇴수 밸브(300)의 개도율을 설정하고, 개폐 시간 조절부(640) 및 대기 시간 조절부(650)를 통해 개폐 시간 및 대기 시간을 셋팅할 수 있다.
도 4를 참조하면, 개도율 조절부(630)는 자동 퇴수 밸브(300)(화살표)의 최대 개방율을 설정할 수 있다. 예를 들어 완전 개방율을 100%라고 할때, 최대 개방율을 50%로 설정할 수 있다.
자동 퇴수 밸브(300)를 완전 개방하는 경우는 메인 관로(10) 또는 통로관(30) 또는 배수 관로(20)중 적어도 어느 하나에 문제가 있으면 유지 보수하기 위해 완전 개방 하는 것이며, 통상적으로는 완전 개방하지 않고 최대치를 설정하여 제한할 수 있다.
자동 퇴수 밸브(300)는 밸브 개방시, 전원 인가후 제1 밸브 개방 상태, 제2 밸브 개방 상태, 제3 밸브 개방 상태, 제4 밸브 개방 상태, 제5 밸브 개방 상태 및 제6 밸브 개방 상태로 딜레이 타임(delay time)(대기 시간)을 가지고 개방될 수 있다.
예를 들어, 개도율 조절부(630)에서 최대 개방율을 50%로 설정한 상태에서, 제1 개방 단계인 제1 밸브 개방 상태는 5% 개방 상태이고 열림 대기 시간 10초 대기하며, 제2 개방 단계인 제2 밸브 개방 상태는 15% 개방 상태이고 열림 대기 시간 10초 대기하며, 제3 개방 단계인 제3 밸브 개방 상태는 40% 개방 상태이고 열림 대기 시간 10초 대기하며, 제4 개방 단계인 제4 밸브 개방 상태는 50% 개방 상태이고 열림 대기 시간 10초 대기하며, 제5 개방 단계인 제5 밸브 개방 상태는 80% 개방 상태이고, 열림 대기 시간 10초 대기하며, 제6 개방 단계인 제6 밸브 개방 상태는 100% 개방 상태로서 밸브가 최대 개방율(50%)에 도달된 상태일 수 있으며, 이때 정체수는 20분간 방류할 수 있다.
즉, 제1 개방 단계부터 제6 개방 단계까지의 단계별 자동 퇴수 밸브(300)의 개방 시간은 예를 들어 5초로 설정하고, 열림 대기 시간은 10초로 설정할 수 있다.
다시 말해서, 제1 개방 단계부터 제6 개방 단계까지 개방하는 시간과 다음 개방 단계(제1 개방 단계에서 제2 개방 단계, 제2 개방 단계에서 제3 개방 단계 등)로 진행시 대기 시간을 두고 다음 단계를 진행할 수 있는 것이다.
따라서, 제어부(600)에서는 자동 퇴수 밸브(300)의 개폐 시간 및 대기 시간을 설정할 수 있다. 또한, 제어부(600)에서는 자동 퇴수 밸브(300)의 개폐 시간 및 대기 시간을 변경하여 동작되게 할 수 있다.
또한, 자동 퇴수 밸브(300)의 닫힘 상태도 일시에 닫히지 않고 점진적으로 닫힘 시간 및 대기 시간을 두고 닫힘 동작이 이루어지도록 할 수 있다.
예를 들어, 제1 밸브 닫힘 상태는 5% 닫힘 상태이고 닫힘 시간은 5초, 닫힘 대기 시간은 10초로 설정하여 대기시키며, 제2 밸브 닫힘 상태는 15% 개방 상태이고 닫힘 시간 5초, 닫힘 대기 시간 10초 대기하며, 제3 밸브 닫힘 상태는 40% 개방 상태이고 닫힘 시간 5초, 닫힘 대기 시간 10초 대기하며, 제4 밸브 닫힘 상태는 50% 개방 상태이고 닫힘 시간 5초, 닫힘 대기 시간 10초 대기하며, 제5 밸브 닫힘 상태는 80% 닫힘 상태이고, 닫힘 시간 5초, 닫힘 대기 시간 10초 대기하며, 제6 밸브 닫힘 상태는 100% 닫힘 상태로서 밸브가 완전히 닫혀진 상태일 수 있다.
자동 퇴수 밸브(300)를 한번에 완전 개방하여 정체수를 배수시키면, 물의 흐름이 급격하게 이루어지면서 수충격에 의해 통로관(30)에 악영향을 줄 수 있고, 더욱이 통로관(30)내에 있는 찌꺼기 등의 오염물질이 함께 배수 관로(20)로 흘러가서 정체수의 탁도가 높아질 수 있다.
따라서, 본 발명은 대기 시간을 두고 서서히 정체수의 배수가 이루어지도록 단계별로 자동 퇴수 밸브(300)를 개방함으로써, 수충격을 방지하고 정체수의 탁도를 낮출 수 있다.
한편, 자동 퇴수 밸브(300)의 구동시 공급되는 전원이 약 8V(24V 기준)이하로 떨어지는 전원 차단 모드가 설정되는 경우, 자동 퇴수 밸브(300)에 공급되는 전원을 차단할 수 있다.
전원 차단 모드가 설정되는 상황일 때 자동 퇴수 밸브(300)가 개방 상태인 경우, 제어부(600)에서 닫힘 명령을 수행하고 전원을 차단하고, 반대로 닫힘 상태인 경우에는 자동 퇴수 밸브(300)가 개방되지 않도록 전원을 차단할 수 있다.
예를 들어, 겨울철에 눈이 많이와서 전원 공급부(500)인 태양광 발전 장치의 태양광 패널에 눈이 쌓이는 경우, 쌓인 눈을 치우지 않으면 정상적인 태양광을 받아서 전력을 생산할 수 없으므로, 이런 경우에 태양광 발전 장치에 마련된 배터리의 전압이 기준값(예를 들어 8V) 이하로 떨어지는 경우, 자동 퇴수 밸브(300)의 동작시 필요한 전원을 차단할 수 있다. 즉, 자동 퇴수 밸브(300)가 개방 상태인 경우, 닫힘 상태로 동작시키고 전원을 차단하며, 반대로 자동 퇴수 밸브(300)가 닫힌 상태인 경우에는 개방되지 않도록 전원을 차단할 수 있다.
이처럼 배터리 전압이 기준값 이하로 떨어지는 상황이 발생하면, 자동 퇴수 밸브(300)의 퇴수 밸브 액추에이터(310)의 구동을 위한 전원 공급을 차단하도록 제어부(600)에서 제어 명령을 내리는 이유는 배터리가 방전되는 경우, 자동 퇴수 밸브(300)가 계속해서 개방된 상태로 있게 될 수 있으므로, 이러한 상황을 방지하고 자동 퇴수 밸브(300)를 닫고 전원을 차단시키는 것이다.
이럼에도 불구하고, 배터리 전압이 기준값 이하로 떨어지는 전원 부족 상황또는 방전 상황이 발생하거나, 퇴수 밸브 액추에이터(310)의 이상으로 자동 퇴수 밸브(300)를 닫지 못하는 상황이 발생할 수 있다. 따라서, 자동 퇴수 밸브(300)가 개방 상태에서 전압 부족으로 닫힘 명령을 수행할 수 없는 경우, 제어부(600)에서 전원 오프 명령을 수신하여 긴급 차단 밸브(400)의 닫힘 동작을 수행할 수 있다. 이때 긴급 차단 밸브(400)는 차단 밸브 액추에이터(410)가 구비됨과 동시에, 스프링 리턴 타입의 밸브로 이루어져 있으므로, 스프링 리턴 동작에 의해 긴급 차단 밸브(400)의 닫힘 동작을 수행할 수 있으므로, 통로관(30)을 흐르는 정체수의 배수 동작을 막을 수 있다.
따라서, 정체수가 메인 관로(10)에서 배수 관로(20)로 진행하는 경우, 긴급 차단 밸브(400)는 통로관(30)에서 배수 관로(20) 방향으로 자동 퇴수 밸브(300) 다음에 설치될 수 있다.
긴급 차단 밸브(400)는 제어부(600)에 의해 항상 닫혀 있다가 자동 퇴수 밸브(300)의 개방시 동시에 개방될 수 있고, 반대로 자동 퇴수 밸브(300)가 닫히면 자동으로 닫힐 수 있다.
본 발명은 전기 수전 방식 대신에 태양광 발전 장치를 통해 전력 공급이 이루어지게 할 수 있으므로, 협소한 관말 정체 구역에 용이하게 설치하여 운용할 수 있다.
자동 퇴수 밸브(300)와 긴급 차단 밸브(400)에 마련되는 전동식의 차단 밸브 액추에이터(410)와 퇴수 밸브 액추에이터(310)는 전원 공급부(500)인 태양광 발전 장치로부터 전력을 공급받아 동작할 수 있다.
1... 관말 정체수 자동 퇴수밸브 시스템
10... 메인 관로 20... 배수 관로
30... 통로관 40... 신축이음관
100... 제1 제수 밸브 110... 제2 제수 밸브
200... 점검구 밸브
300... 자동 퇴수 밸브 310... 퇴수 밸브 액추에이터
400... 긴급 차단 밸브 410... 차단 밸브 액추에이터
500... 전원 공급부
600... 제어부 601... 제어 패널
602... 전환 스위치 603... 동작 스위치
604... AC 파워 램프 605... 폴트 램프
606... 클로즈 램프 607... 오픈 램프
610... 동작 개시부 620... 동작 전환부
630... 개도율 조절부 640... 개폐 시간 조절부
650... 대기 시간 조절부 660... 밸브 작동 이력부

Claims (5)

  1. 메인 관로로부터 정체수를 배수 관로를 통해 배수시키고, 상기 메인 관로와 배수 관로 사이의 통로관에 구비되는 자동 퇴수 밸브;
    상기 자동 퇴수 밸브의 동작을 제어하는 제어부;
    상기 자동 퇴수 밸브에 전원을 공급하는 전원 공급부; 를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 정체수의 배수시, 상기 자동 퇴수 밸브의 개폐시 대기 시간을 두고 단계별로 동작시키며,
    상기 제어부에는,
    상기 자동 퇴수 밸브의 개도율을 복수의 단계별로 조절하는 개도율 조절부와,
    상기 자동 퇴수 밸브의 복수의 개폐 시간을 조절하는 개폐 시간 조절부 및,
    상기 복수의 단계별로 상기 자동 퇴수 밸브의 개방시 상기 대기 시간을 가지도록 하는 대기 시간 조절부를 포함하고,
    상기 개도율 조절부는 상기 자동 퇴수 밸브의 완전 개방이 아닌 범위내에서 최대 개도율을 설정하며,
    상기 개폐 시간 조절부는,
    상기 자동 퇴수 밸브의 열림시 열림 단계를 복수의 열림 단계로 설정하고,
    상기 열림 단계별로 소정의 열림 시간을 설정하며,
    상기 대기 시간 조절부는,
    상기 복수의 열림 단계 사이마다 열림 대기 시간을 설정하는 관말 정체수 자동 퇴수 밸브 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 전원 공급부는 태양광 발전 장치를 포함하고,
    상기 태양광 발전 장치에는 태양광을 전력을 저장하는 배터리가 포함되며,
    상기 배터리는 상기 자동 퇴수 밸브의 동작시 필요한 전력을 제공하는 관말 정체수 자동 퇴수 밸브 시스템.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 전원 공급부에는 전력을 저장하는 배터리를 포함하고,
    상기 배터리의 전압이 기준값 이하로 떨어지면,
    상기 제어부에서는,
    상기 자동 퇴수 밸브의 열림 상태인 경우 닫힘 상태로 동작시키고,
    상기 자동 퇴수 밸브의 닫힘 상태인 경우 열림 상태로 동작되지 않도록 전원을 차단하는 관말 정체수 자동 퇴수 밸브 시스템.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 전원 공급부에는 전력을 저장하는 배터리를 포함하고,
    상기 자동 퇴수 밸브의 일측에는 차단 밸브 액추에이터와 스프링을 구비한 긴급 차단 밸브가 구비되며,
    상기 긴급 차단 밸브는 상기 메인 관로로부터 상기 배수 관로 방향으로 상기 자동 퇴수 밸브의 일측에 마련되고,
    상기 배터리의 전압이 기준값 이하로 떨어지고, 상기 자동 퇴수 밸브의 동작이 정지되는 경우,
    상기 긴급 차단 밸브는 전원 공급이 차단된 상태에서 상기 스프링에 의해 닫힘 상태로 동작하는 관말 정체수 자동 퇴수 밸브 시스템.
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