KR20000024690A - 수중모터펌프의 운전 보호장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수중에서 동작하는 수중모터펌프에 적용되어 역상운전 또는 이물질흡입 상태에서의 운전으로 인한 손상을 방지할 수 있도록 하는 수중모터펌프의 운전 보호장치(Submersible motor pump protection system)에 관한 것으로서,

회전중심이 되는 모터샤프트의 단부에 설치되어 모터샤프트의 회전동작시 특정지점을 감지함으로써 회전동작에 대응되는 제1 펄스신호를 출력하는 제1 펄스발생부와, 상기 제1 펄스발생부와 소정의 각도를 갖도록 이격되어 상기 제1 펄스신호와 소정의 위상차를 갖는 제2 펄스신호를 출력하는 제2 펄스발생부와, 상기 제1 및 제2 펄스신호를 입력받아 그 위상차를 확인함으로써 모터샤프트의 회전방향을 판별하는 회전방향 판별부와, 상기 제1 또는 제2 펄스신호를 이용하여 모터샤프트의 회전속도를 판별하는 회전속도 판별부와, 상기 회전방향 판별부 및 회전속도 판별부의 출력신호에 따라 역상운전 또는 이물질 흡입상태인지를 판단하고 그에 따라 시스템을 제어하는 마이컴과, 상기 마이컴의 제어신호에 따라 수중모터로 공급되고 있는 전원을 차단하는 모터전원 공급부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

수중모터펌프의 운전 보호장치

본 발명은 수중모터펌프의 운전 보호장치에 관한 것으로서 특히, 특히 수중에서 동작하는 수중모터펌프에 적용되어 역상운전 또는 이물질흡입 상태에서의 운전으로 인한 수중모터의 손상을 방지할 수 있도록 하는 수중모터펌프의 운전 보호장치에 관한 것이다.

일반적으로 수중모터는 일반적인 지상에 설치되는 모터와는 달리 수중모터 전체가 밀폐되어 있으며, 수중에서만 동작시키기 때문에 공장에서 출고된 후에는 고장의 징후를 발견하기 어려운 문제점을 갖고 있다. 결국, 동작중 파손이 발생한 후에야 고장을 발견하게 된다.

상기 수중모터가 사용되는 분야로서는 수중모터 펌프, 수중폭기 펌프, 수중믹서 등이 있으며, 상기 각각의 제품에서 수중모터의 전원으로는 3상전원을 사용하는 것이 보통이다. 그런데, 상기의 제품은 임펠러 또는 프로펠러가 항상 일정한 방향으로 회전하여야될 필요성이 있기 때문에 수중모터의 역회전을 방지하여야 하는 것이 필수적이다.

만약, 수중모터로 역상의 전원이 공급되는 경우에는 원하는 방향과 반대방향으로 회전하게 되어 수중모터가 과부하 상태에서 작동하게 되고, 제품의 동작에 오동작이 발생되고, 수중모터의 손상이 발생될 수 있다.

상기와 같은 동작으로 인해 수중모터에 손상이 발생된 경우에는 펌프의 동작을 정지시키고 수리를 하여야 하기 때문에 수중모터의 수리비용 뿐만 아니라 수중모터펌프의 운전정지로 인한 경제적 손실을 야기하게 된다.

한편, 수중모터펌프는 수중에서 동작하는 이유로 인해 프로펠러 등에 수중의 이물질이 흡입되어 회전을 방해하는 경우가 발생될 수 있는데, 이 경우에도 수중모터에 과부하가 걸리게 되어 수중모터의 손상을 초래하게 되는 문제점이 발생한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 수중모터가 원하지 않는 방향으로 회전되고 있음이 감지되면 즉시 전원의 공급을 차단하고 관리자에게 알려줌으로써 역상운전을 방지하여 수중모터를 보호할 수 있도록 하는 수중모터펌프의 운전 보호장치를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 제품의 프로펠러 등에 이물질이 흡입되어 회전수가 일정 이하로 떨어지면 즉시 전원의 공급을 차단하고 관리자에게 알려줌으로써 수중모터가 과부하 상태에서 동작하는 것을 방지할 수 있도록 하는 수중모터펌프의 운전 보호장치를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 소형으로 하여 수중모터 내부에 장착할 수 있도록 하여 내장형 보호방식을 채택함으로써 수중모터의 이상발생시 민감하게 반응할 수 있는 수중모터펌프의 운전 보호장치를 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명의 기술적 사상을 나타내는 구성 블록도,

도 2의 (A),(B)는 본 발명에 의한 펄스발생부의 배치상태를 나타내는 도면,

도 3은 본 발명에 의한 펄스발생부의 출력파형을 나타내는 도면.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10 : 모터샤프트 11 : 제1 펄스발생부

12 : 제2 펄스발생부 13 : 발광소자

14 : 반사판 15 : 수광소자

20 : 회전방향 판별부 30 : 회전속도 판별부

40 : 마이컴 50 : 모터전원 공급부

60 : 경고부

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 회전중심이 되는 모터샤프트의 단부에 설치되어 모터샤프트의 회전동작시 특정지점을 감지함으로써 회전동작에 대응되는 제1 펄스신호를 출력하는 제1 펄스발생부와, 상기 제1 펄스발생부와 소정의 각도를 갖도록 이격되어 상기 제1 펄스신호와 소정의 위상차를 갖는 제2 펄스신호를 출력하는 제2 펄스발생부와, 상기 제1 및 제2 펄스신호를 입력받아 그 위상차를 확인함으로써 모터샤프트의 회전방향을 판별하는 회전방향 판별부와, 상기 제1 또는 제2 펄스신호를 이용하여 모터샤프트의 회전속도를 판별하는 회전속도 판별부와, 상기 회전방향 판별부 및 회전속도 판별부의 출력신호에 따라 역상운전 또는 이물질 흡입상태인지를 판단하고 그에 따라 시스템을 제어하는 마이컴과, 상기 마이컴의 제어신호에 따라 수중모터로 공급되고 있는 전원을 차단하는 모터전원 공급부를 포함하는 수중모터펌프의 운전 보호장치를 제공한다.

이때, 본 발명의 부가적인 특징에 따르면, 상기 마이컴에서 수중모터의 동작이 정상상태가 아닌 것으로 판단되는 경우에 상기 마이컴의 제어신호에 따라 시각적 또는 청각적으로 관리자에게 알려주는 경고부가 더 포함되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1 및 제2 펄스발생부는 모터샤프트의 단면과 대향되도록 설치되어 적외선을 방출시키는 발광소자와, 상기 모터샤프트의 단면에서 소정의 각도 영역에 설치되어 상기 발광소자에서 방출된 적외선을 반사시키는 반사판과, 상기 반사판에서 반사된 적외선을 입력받아 그에 따른 펄스신호를 출력하는 수광소자를 포함한다.

이하, 본 발명에 의한 수중모터펌프의 운전 보호장치의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 기술적 사상을 나타내는 구성 블록도이고, 도 2의 (A),(B)는 본 발명에 의한 펄스발생부의 배치상태를 나타내는 도면이며, 도 3은 본 발명에 의한 펄스발생부의 출력파형을 나타내는 도면이다.

도 1을 참조하면, 참조번호 11은 회전중심이 되는 모터샤프트(도 2의 10 참조)의 단부에 설치되어 모터샤프트의 회전동작시 특정지점을 감지함으로써 회전동작에 대응되는 제1 펄스신호를 출력하는 제1 펄스발생부를 나타내고, 12는 상기 제1 펄스발생부(11)와 소정의 각도를 갖도록 이격되어 상기 제1 펄스신호와 소정의 위상차를 갖는 제2 펄스신호를 출력하는 제2 펄스발생부를 나타낸다.

또한, 참조번호 20은 상기 제1 및 제2 펄스신호를 입력받아 그 위상차를 확인함으로써 모터샤프트의 회전방향을 판별하는 회전방향 판별부를 나타내고, 30은 상기 제1 또는 제2 펄스신호를 이용하여 모터샤프트의 회전속도를 판별하는 회전속도 판별부를 나타내고, 40은 상기 회전방향 판별부(20) 및 회전속도 판별부(30)의 출력신호에 따라 역상운전 또는 이물질 흡입상태인지를 판단하고 그에 따라 시스템을 제어하는 마이컴을 나타낸다.

또한, 참조번호 50은 상기 마이컴(40)의 제어신호에 따라 수중모터로 공급되고 있는 전원을 차단하는 모터전원 공급부를 나타내고, 60은 상기 마이컴(40)에서 모터의 동작이 정상상태가 아닌 것으로 판단되는 경우에 상기 마이컴(40)의 제어신호에 따라 시각적 또는 청각적으로 관리자에게 알려주는 경고부를 나타낸다.

상기에서, 상기 제1 및 제2 펄스발생부(11,12)는 도 2를 참조하면, 모터샤프트(10)의 단면과 대향되도록 설치되어 적외선을 방출시키는 발광소자(13,13')와, 상기 모터샤프트(10)의 단면에서 소정의 각도 영역에 설치되어 상기 발광소자(13,13')에서 방출된 적외선을 반사시키는 반사판(14)과, 상기 반사판(14)에서 반사된 적외선을 입력받아 그에 따른 펄스신호를 출력하는 수광소자(15,15')로 이루어진다.

상기에서, 모터샤프트(10)는 모터 엔클로저 및 베어링에 의해 지지되고, 상기 제1 및 제2 펄스발생부(11,12)는 상기 모터 엔클로저에 결합되는 소정의 브라켓에 설치되어 상기 모터샤프트(10)의 단부와 소정의 간격을 두고 대향된다.

상기에서, 제1 및 제2 펄스발생부(11,12), 회전방향 판별부(20), 회전속도 판별부(30), 마이컴(40), 모터전원 공급부(50)는 수중모터의 단자함 내에 수납된다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 동작을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 수중모터로 3상의 전원이 공급되면 상기 모터샤프트(10)가 회전을 하게 되고, 상기 회전에 따라 상기 제1 및 제2 펄스발생부(11,12)에서는 펄스신호가 발생된다. 이때, 정상적으로 전원이 공급되는 경우 시계방향으로 회전하도록 설계되어 있다고 가정한다.

상기 제1 및 제2 펄스발생부(11,12)에서의 펄스신호 발생동작은 다음과 같다. 먼저, 상기 발광소자(13,13')에서 계속적으로 자외선을 방출하면, 상기 모터샤프트(10)의 단부에서는 자외선을 흡수하고, 반사판(14)에서는 자외선을 반사시켜 상기 수광소자(15)로 진행하도록 한다.

결국, 상기 수광소자(15)에서는 반사판(14)의 영역만큼 자외선을 수광하게 되는데, 수광동작이 이루어지는 동안은 하이(high)레벨의 신호를 출력하고, 수광동작이 이루어지지 않는 동안은 로우(low)레벨의 신호를 출력함으로써 펄스신호가 발생된다.

본 발명의 수중모터에 정상적으로 전원이 공급되는 동안은 상기 모터샤프트(10)가 시계방향으로 회전하고, 도 3에서와 같이 상기 제1 펄스발생부(11)에서 출력되는 제1 펄스신호(P1)가 상기 제2 펄스발생부(12)에서 출력되는 제2 펄스신호(P2) 보다 위상이 더 앞서게 된다.

결국, 상기 회전방향 판별부(20)에서는 상기 제1 및 제2 펄스신호(P1,P2)를 입력받아 그 입력되는 순서를 확인함으로써 모터샤프트(10)의 회전방향을 판별하게 된다. 만약, 제2 펄스신호(P2)가 제1 펄스신호(P1) 보다 먼저 입력되면 모터로 역상전원이 공급되고 있는 것이므로 상기 마이컴(40)에서는 상기 모터전원 공급부(50)의 동작을 제어하여 전원공급을 차단한다.

한편, 상기 회전속도 판별부(30)에서는 제2 펄스신호(P2)를 입력받아 카운트 하고 일정시간으로 나누어 속도를 구하는데, 현재의 속도가 정상속도에 비하여 90% 이하로 저하되면 수중모터펌프의 프로펠러 등에 이물질이 흡입된 것으로 판단하게 된다. 이때에도 상기 마이컴(40)에서는 상기 모터전원 공급부(50)의 동작을 제어하여 전원공급을 차단한다.

상기와 같은 동작에 의해 전원공급이 차단되면 상기 마이컴(40)에서는 경고부(60)로 제어신호를 출력하여 시각적 또는 청각적으로 관리자에게 알려준다. 이때, 상기 경고부(60)는 발광소자로 이루어져 수중모터에 이상 발생시 점멸하도록 할 수 있으며, 부저로 이루어져 수중모터에 이상 발생시 경고음을 출력하도록 할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 수중모터펌프의 운전 보호장치는 수중모터의 상태가 비정상적인 경우에 수중모터로 인가되는 전원을 차단하고, 사용자에게 알리기 때문에 수중모터의 손상을 방지할 수 있는 효과가 있으며, 수중모터의 작동불능 상태시간을 최소화할 수 있게 되어 제품의 작업효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 회전중심이 되는 모터샤프트의 단부에 설치되어 모터샤프트의 회전동작시 특정지점을 감지함으로써 회전동작에 대응되는 제1 펄스신호를 출력하는 제1 펄스발생부와, 상기 제1 펄스발생부와 소정의 각도를 갖도록 이격되어 상기 제1 펄스신호와 소정의 위상차를 갖는 제2 펄스신호를 출력하는 제2 펄스발생부와, 상기 제1 및 제2 펄스신호를 입력받아 그 위상차를 확인함으로써 모터샤프트의 회전방향을 판별하는 회전방향 판별부와, 상기 제1 또는 제2 펄스신호를 이용하여 모터샤프트의 회전속도를 판별하는 회전속도 판별부와, 상기 회전방향 판별부 및 회전속도 판별부의 출력신호에 따라 역상운전 또는 이물질 흡입상태인지를 판단하고 그에 따라 시스템을 제어하는 마이컴과, 상기 마이컴의 제어신호에 따라 수중모터로 공급되고 있는 전원을 차단하는 모터전원 공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중모터펌프의 운전 보호장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 마이컴에서 수중모터의 동작이 정상상태가 아닌 것으로 판단되는 경우에 상기 마이컴의 제어신호에 따라 시각적 또는 청각적으로 관리자에게 알려주는 경고부가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 수중모터펌프의 운전 보호장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1 및 제2 펄스발생부는 모터샤프트의 단면과 대향되도록 설치되어 적외선을 방출시키는 발광소자와, 상기 모터샤프트의 단면에서 소정의 각도 영역에 설치되어 상기 발광소자에서 방출된 적외선을 반사시키는 반사판과, 상기 반사판에서 반사된 적외선을 입력받아 그에 따른 펄스신호를 출력하는 수광소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중모터펌프의 운전 보호장치.