KR20000060645A - 철도차량용 스크류 공기압축기의 제어장치 - Google Patents

철도차량용 스크류 공기압축기의 제어장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 철도차량의 출입문의 개방과 폐쇄 및 브레이크 시스템의 제동과 해제에 필요한 공기를 압축시키는 압축기를 제어할 수 있는 철도차량용 스크류 공기압축기의 제어장치에 관한 것이다.
본 발명은 압축기의 구동에 따라 압축공기 저장탱크내의 압축공기의 압력을 압력센서로 항상 검출해서 저장탱크내의 압축공기량을 부하의 제어에 알맞는 압축공기 용량으로 조절함으로써, 압축기의 빈번한 온/오프를 줄일 수 있다.
따라서, 압축기의 빈번한 구동에 따라 압축공기에 응축수가 다량 함유되는 것을 방지해서 윤활유의 윤활력을 열화시키는 것을 방지할 수 있고, 스크류 압축유닛의 축씰부분 및 베어링 부분의 수명을 연장할 수 있으며, 건조기의 건조제 수명을 연장시킬 수 있음과 동시에, 압력센서, 압력스위치, 제동시스템의 제동부품 및 철도차량의 출입구를 작동시키는 부품들에 수분이 침투하는 것을 방지할 수 있어 부품의 수명을 연장할 수 있을 뿐만 아니라, 윤활오일의 특성을 유지할 수 있다.

Description

철도차량용 스크류 공기압축기의 제어장치 {A control apparatus of screw comprssor for an railcar}
본 발명은 철도차량의 출입문의 개방과 폐쇄 및 브레이크 시스템의 제동과 해제를 작동시키도록 공기를 압축시키는 철도차량용 스크류 공기압축기의 제어장치에 관한 것이다.
일반적으로, 종래의 철도차량용 스크류 공기압축기는 부하에 공급되는 압축공기의 양에 따라 자동으로 구동되게 되어 있으므로, 압축기의 구동과 정지가 빈번하게 행해져저 압축기의 수명을 단축시킨다는 문제점이 있을 뿐만 아니라, 압축공기를 저장하는 압축기내에 생성되는 오일과 수분을 정기적으로 수동동작시켜서 배출하게 되어 있어 부하에 공급되는 압축공기에 오일이나 또는 수분이 함유되어 있어 각종제어밸브 및 스위치의 전기적 동작특성을 열화시킬 수 있다는 등의 문제점이 있었다.
또한, 종래의 철도차량용 공기압축기는 연결되는 철도차량의 편성에 따라 압축기의 용량을 변경하기 위해 설계를 변경해야 한다는 문제점이 있을 뿐만 아니라, 이와 같이 변경해도 부하의 작동 빈도수에 따라 압축기를 최적으로 동작시킬 수 없다는 등의 문제점도 있었다.
본 발명은 상기 여러가지 문제점을 감안해서 이루어진 것으로써, 본 발명의 목적은 압축공기를 저장하는 압축공기의 압력에 따라 압축기의 구동을 제어할 수 있는 철도차량용 스크류 공기압축기의 제어장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 빈번한 압축기의 구동 및 정지를 방지할 수 있는 철도차량용 스크류 공기압축기의 제어장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 압축오일의 교환 주기를 연장시킬 수 있는 철도차량용 스크류 공기압축기의 제어장치를 제공하는데 있다.
상기 목적은 달성하기 위하여 본 발명에 의한 철도차량용 스크류 공기압축기의 제어장치는 전체동작을 제어하는 압축기 제어유닛과, 공기를 압축하는 압축기와, 상기 압축기의 구동과 정지를 제어하도록 상기 압축기 제어유닛에서 출력되는 제어신호에 따라 전원의 주파수를 변환해서 상기 압축기에 출력하는 인버터회로와, 상기 압축기에서 압축된 압축공기를 건조시키는 공기건조유닛과, 상기 공기건조유닛에서 건조된 압축공기를 저장하는 압축공기 저장탱크와, 상기 압축공기 저장탱크에서 배출되는 압축공기에 포함되어 있는 오일ㆍ수분을 분리하여 부하에 공급하는 오일ㆍ수분 분리기와, 상기 오일ㆍ수분 분리기에서 부하에 공급되는 압축공기의 압력을 검출해서 상기 압축기 제어유닛에 출력하는 압력센서와, 상기 압력센서의 동작 불능시에 상기 오일ㆍ수분 분리기에서 부하에 공급되는 압축공기의 압력을 검출해서 상기 압축기 제어유닛에 출력하는 압력스위치와, 상기 압축기의 오일탱크내의 오일온도를 검출해서 상기 압축기 제어유닛에 출력하는 온도센서를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 철도차량용 스크류 공기압축기의 제어장치를 개략적으로 도시한 블록도이다.
＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞
10:압축기 제어유닛 12:인버터회로
14:압축기 14a:오일탱크
16:공기건조유닛 18:압축공기 저장탱크
20:오일ㆍ수분 분리기 22:압력센서
24:압력스위치 26:온도센서
28:안전밸브 30:전자밸브
32:수동배출밸브
이하, 본 발명의 일실시예에 따른 철도차량용 스크류 공기압축기의 제어장치에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 철도차량용 스크류 공기압축기의 제어장치를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 1에 도시한 바와 같이 본 발명에 의한 철도차량용 스크류 공기압축기의 제어장치는 전체동작을 제어하는 압축기 제어유닛(10)과, 공기를 압축하는 압축기(14)와, 상기 압축기(14)의 구동과 정지를 제어하도록 상기 제어유닛(10)에서 출력되는 제어신호에 따라 전원의 주파수를 변환해서 상기 압축기(14)에 출력하는 인버터회로(12)와, 상기 압축기(10)에서 압축된 압축공기를 건조시키는 공기건조유닛(16)과, 상기 공기건조유닛(16)에서 건조된 압축공기를 저장하는 압축공기저장탱크(18)와, 상기 압축공기저장탱크(18)에서 배출되는 압축공기에 포함되어 있는 오일ㆍ수분을 분리하여 부하(21 ; 출입문 및 브레이크 시스템 등등)에 공급하는 오일ㆍ수분 분리기(20)와, 상기 오일ㆍ수분 분리기(16)에서 부하에 공급되는 압축공기의 압력을 검출해서 상기 압축기 제어유닛(10)에 출력하는 압력센서(22)와, 상기 압력센서(22)의 동작 불능시에 상기 오일ㆍ수분 분리기(16)에서 부하에 공급되는 압축공기의 압력을 검출해서 상기 압축기 제어유닛(10)에 출력하는 압력스위치(24)와, 상기 압축기(14)의 오일탱크(14a)내의 오일온도를 검출해서 상기 압축기 제어유닛(10)에 출력하는 온도센서(26)를 구비하고 있다.
그리고, 상기 압축공기저장탱크(18)에는 저장된 압축공기가 일정값이상으로 압축되었을 경우에 상기 압축공기저장탱크(18)내의 압력을 일정레벨로 유지하도록 압축공기를 대기로 배출하는 안전밸브(28)와, 상기 압축기(14)의 정지후에 일정시간(0.5초 내지 3초)동안 상기 압축공기저장탱크(18)내의 오일ㆍ수분을 배출하도록 상기 압축기제어유닛(10)의 제어하에 개방되는 전자밸브(30)와, 상기 전자밸브(30)의 동작불능시 상기 압축공기저장탱크(18)내의 오일ㆍ수분을 배출하도록 수동으로 개폐되는 수동배출밸브(32)가 설치되어 있다.
다음에, 이와 같이 구성된 본 발명에 따른 철도차량용 스크류 공기압축기의 제어장치의 작용 및 효과에 대하여 설명한다.
먼저, 도시하지 않은 철도차량의 주제어/감시장치에서 철도차량의 운행명령을 입력시키면, 압축공기를 필요로 하는 부하, 예를들면 출입문 및 브레이크 시스템 등에 압축공기를 공급하기 위하여 압축기 제어유닛(10)에서 인버터회로(12)에 제어신호를 출력한다.
이때, 상기 인버터회로(12)에서는 압축기(14)에 인가되는 전원전압의 주파수를 제어하기 위해 상기 압축기 제어유닛(10)에서 출력되는 제어신호의 주파수를 변환해서 압축기(14)에 인가한다.
이에 따라, 철도차량이 장시간 정차하였다가 운행할려고 할 경우에 상기 압축기(14)는 구동초기에 공기 압축기(14)의 최대속도로 구동되어서 빠른 시간내에 상기 압축공기 저장탱크(18)내에 저장되는 압축공기가 10±0.1㎏f/㎠의 압력이 될 때까지 구동되며, 철도차량의 운행중에는 인버터회로(12)에서 전원의 주파수를 압축공기 저장탱크((18)의 압력정보에 의거하여 변환하여 상기 압축기(14)에 인가하여 상기 압축공기 저장탱크(18)내의 압축공기가 8±0.1㎏f/㎠ 내지 10±0.1㎏f/㎠가 되도록 구동시킨다.
다시 말하면, 상기 압축기(14)는 상기 압축공기 저장탱크(18)내의 압축공기의 압축력이 8±0.1㎏f/㎠이 되면 구동되고, 상기 압축공기 저장탱크(18)내의 압축공기의 압축력이 10±0.1㎏f/㎠이 되면 압축기(14)는 정지된다.
이와 같이 상기 압축기(10)의 구동에 따라 압축된 압축공기는 공기건조유닛(16)에서 건조되어 압축공기 저장탱크(18)에 저장되며, 상기 압축공기저장탱크(18)에 저장되어 있는 압축공기는 부하(21), 예를들면 출입문의 개폐기 또는 브레이크 시스템의 필요에 따라 오일ㆍ수분 분리기(16)에서 오일ㆍ수분이 분리된 후, 부하(21)에 공급하여 출입문을 폐쇄하거나 또는 브레이크를 제동하거나 또는 해제시킨다.
상술한 바와 같이 압축기(14)의 구동에 따라 압축공기 저장탱크(18)내에 저장되는 압축공기의 압축력 및 부하(21)에 압축공기가 공급됨에 따라 떨어지는 압축공기의 압축력은 압력센서(22)에 의해 검출해서 상기 압축기 제어유닛(10)에 입력되어 상기 압축기 제어유닛(10)에 미리 기억되어 있는 최소 설정값, 즉 8±0.1㎏f/㎠이 되면 상기 압축기 제어유닛(10)에서 인버터회로(12)에 제어신호를 출력한다.
한편, 상기 압축기(14)의 구동에도 불구하고, 상기 압력센서(22)가 검출한 압축공기 저장탱크(18)내에 저장되는 압축공기의 압축력이 일정하거나, 또는 과도하게 증가되면, 상기 압력센서(22)가 고장(예를들면, 단선 또는 에러정보)이라고 압축기 제어유닛(10)에서 판단하여, 상기 압축기 제어유닛(10)에서 압력스위치(24)에 제어신호를 출력하여 상기 압력스위치(24)의 온/오프 동작에 따라 압축기(14)를 구동시켜서 공기를 압축하여 압축공기 저장탱크(18)내에 저장한다.
그러므로, 본 발명에 따른 철도차량용 스크류 공기압축기의 제어장치는 압력센서(22)에 의해 압축공기 저장탱크(18)내의 압력이 10±0.1㎏f/㎠인 것을 검출하였을 때는 그 신호를 상기 압축기 제어유닛(10)에서 받아 인버터회로(12)에 압축기(14)를 구동하는 제어신호의 출력을 차단하여 압축기(14)의 구동을 정지시키고, 압력센서(22)에 의해 압축공기 저장탱크(18)내의 압력이 8±0.1㎏f/㎠인 것을 검출하였을 때는 그 신호를 상기 압축기 제어유닛(10)에서 받아 압축공기 저장탱크(18)내의 검출된 압력에 따라 인버터회로(12)에 제어신호를 출력하여 주파수를 변환해서 압축기(14)를 구동시키므로, 압축기(14)의 빈번한 온/오프에 따른 부작용, 예를 들면 응축수가 압축공기에 다량 함유되는 것을 방지하여, 윤활유의 윤활력을 열화시키는 것을 방지할 수 있어 스크류 압축유닛의 축씰부분 및 베어링 부분의 수명을 연장할 수 있으며, 건조기건조제 수명을 연장시킬 수 있음과 동시에, 압력센서(22), 압력스위치(24), 제동시스템의 제동부품, 철도차량의 출입구를 작동시키는 부품 및 판타그래프를 작동시키는 부품들에 수분이 침투하는 것을 방지할 수 있어 이들 부품의 수명을 연장할 수 있을 뿐만 아니라, 윤활오일의 특성을 유지할 수 있어 윤활오일의 교환시기를 연장시킬 수 있다.
또한, 상기 압축기(14)의 빈번한 온/오프를 줄임으로써, 축씰과 배관 이음부분에 부하와 무부하의 반복적인 회수를 줄여서 축과 배관의 수명을 연장시킬 수 있으며, 또한 철도차량의 열적 및 기계적 응력으로 인한 수명이 단축되는 것을 방지할 수 있다.
상기와 같이 압축기(14)가 구동됨에 따라 특정요인에 의해 압축기(14)에 과부하가 걸리면, 압축기(14)의 오일탱크(14a)내의 오일온도가 상승하게 되며, 상승된 오일온도는 온도센서(26)에 의해 검출해서 상기 압축기 제어유닛(10)에 출력함으로써, 상기 압축기 제어유닛(10)에서 인버터회로(12)에 제어신호의 출력을 차단하여 압축기(14)의 구동을 정지시켜서 압축기(14)의 파손을 방지한다.
그리고, 특정요인에 의해 상기 압축기 제어유닛(10) 또는 인버터회로(12)에 고장이 발생해서 상기 압축기(14)가 계속 동작되어 압축공기 저장탱크(18)내의 압력이 10±0.1㎏f/㎠이상이 되면, 상기 압축공기 저장탱크(18)에 설치되어 있는 안전밸브(28)가 자동적으로 일정시간 동안 개방되어 압축공기 저장탱크(18)내의 압축공기가 10±0.1㎏f/㎠이 될 때까지 압축공기를 대기중으로 방출하여, 상기 압축공기 저장탱크(18)의 폭발을 방지한다.
한편, 상기 압축기(14)에서 배출되는 압축공기가 상기 압축공기 저장탱크(18)내에 저장됨에 따라 압축공기 저장탱크(18)내의 하부에 수집되는 오일 ㆍ수분은 상기 압축기(14)의 구동정지 후, 일정시간(예를들면, 0.5초 내지 3초) 동안 상기 압축기 제어유닛(10)에서 전자밸브(30)에 제어신호를 출력하여 압축공기에 의해 외부로 배출된다.
따라서, 압축공기에는 공기건조유닛(16)에 의해 건조된 후, 상기 압축공기 저장탱크(18)내에 저장되고, 또한 상기 압축공기 저장탱크(18)내에 저장된 압축공기에 포함되어 있는 오일 ㆍ수분은 전자밸브(30) 또는 수동배출밸브(32)의 개방에 따라 일정시간 동안 외부로 배출될 뿐만 아니라, 오일 ㆍ수분 분리기(20)에 의해 분리되어 부하(21)에 공급되므로, 오일 ㆍ수분이 압력센서(22), 압력스위치(24) 및 부하(21)에 공급되지 않아 이들이 부식되지 않아 수명을 연장할 수 있다.
앞에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 철도차량용 스크류 공기압축기의 제어장치에 의하면, 압축기의 구동에 따라 압축공기 저장탱크내의 압력을 항상 검출해서 압축공기 저장탱크(18)내의 검출된 압력정보에 의거하여 증가시키거나 줄여서 압축기가 빈번하게 온/오프되는 것을 방지할 수 있다.
따라서, 압축공기에 응축수가 다량 함유되는 것을 방지해서 윤활유의 윤활력을 열화시키는 것을 방지할 수 있고, 스크류 압축유닛의 축씰부분 및 베어링 부분의 수명을 연장할 수 있으며, 건조기의 건조제 수명을 연장시킬 수 있음과 동시에, 압력센서, 압력스위치, 제동시스템의 제동부품, 철도차량의 출입구를 작동시키는 부품들에 수분이 침투하는 것을 방지할 수 있어 이들 부품의 수명을 연장할 수 있을 뿐만 아니라, 윤활오일의 특성을 유지할 수 있어 윤활오일의 교환시기를 연장시킬 수 있다는 뛰어난 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 전체동작을 제어하는 압축기 제어유닛과, 공기를 압축하는 압축기와, 상기 압축기의 구동과 정지를 제어하도록 상기 압축기 제어유닛에서 출력되는 제어신호에 따라 전원의 주파수를 변환해서 상기 압축기에 출력하는 인버터회로와, 상기 압축기에서 압축된 압축공기를 건조시키는 공기건조유닛과, 상기 공기건조유닛에서 건조된 압축공기를 저장하는 압축공기 저장탱크와, 상기 압축공기 저장탱크에서 배출되는 압축공기에 포함되어 있는 오일ㆍ수분을 분리하여 부하에 공급하는 오일ㆍ수분 분리기와, 상기 오일ㆍ수분 분리기에서 부하에 공급되는 압축공기의 압력을 검출해서 상기 압축기 제어유닛에 출력하는 압력센서와, 상기 압력센서의 동작 불능시에 상기 오일ㆍ수분 분리기에서 부하에 공급되는 압축공기의 압력을 검출해서 상기 압축기 제어유닛에 출력하는 압력스위치와, 상기 압축기의 오일탱크내의 오일온도를 검출해서 상기 압축기 제어유닛에 출력하는 온도센서를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 철도차량용 스크류 공기압축기의 제어장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 압축공기저장탱크에는 저장된 압축공기가 일정값이상으로 압축되었을 경우에 상기 압축공기저장탱크내의 압력을 일정레벨로 유지하도록 압축공기를 대기로 배출하는 안전밸브와, 상기 압축기의 정지후에 일정시간 동안 상기 압축공기저장탱크내의 오일ㆍ수분을 배출하도록 상기 압축기 제어유닛의 제어하에 개폐되는 전자밸브와, 상기 전자밸브의 동작불능시 상기 압축공기 저장탱크내의 오일ㆍ수분을 배출하도록 수동으로 개폐되는 수동배출밸브가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 철도차량용 스크류 공기압축기의 제어장치.
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