KR20030067307A - 정압기 개도율에 따른 가스공급시스템의 관리방법 - Google Patents

정압기 개도율에 따른 가스공급시스템의 관리방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 종래 사용되는 가스공급시스템에 정압기의 개도율을 측정하는 개도기를 더 설치하여 제반데이터들을 산출하고, 이것들을 설정값과 비교하여 가스공급시스템의 이상상태발생을 감시하며, 배관망해석 및 수요예측에 필요한 자료를 제공할 수 있는 정압기 개도율에 따른 가스공급시스템의 관리방법에 관한 것이다.
본 발명의 정압기 개도율에 따른 가스공급시스템의 관리방법은, 도시가스의 공급압력을 조정하는 정압기(1)와, 상기 정압기(1)의 개도율을 측정하는 개도기(3)와, 입구압력을 측정하는 입구압력 전송기(4)와, 입구가스온도를 측정하는 입구가스온도전송기(5)와, 출구입력을 측정하는 출구압력전송기(6)와, 외부온도를 측정하는 외부온도전송기(7)와, 상기 현장측정값들을 상황실로 전송하는 원격전송장치(8)와, 수치연산 및 제어용 컴퓨터(9)를 포함하는 도시가스 공급시스템에 있어서, 정압기(1)의 개도율, 입구압력(P1), 출구압력(P2) 및 입구가스온도(TGAS)를 측정하여 실시간 공급량(QREAL)을 산출하는 제1단계; 및 상기 제1단계에서 산출된 공급량(QREAL), 개도율, 입구압력(P1), 출구압력(P2)을 개도율에 대하여 설정된 설정값들과 비교하여 각각 시스템의 작동상태를 12가지로 판단하는 제2단계를 포함한다.

Description

정압기 개도율에 따른 가스공급시스템의 관리방법{Method for managing gas supply system according the travel-rate of regulator}
본 발명은 정압기 개도율에 따른 가스공급시스템의 관리방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 종래 사용되는 가스공급시스템에 정압기의 개도율을 측정하는 개도기를 더 설치하여 제반데이터들을 산출하고, 이것들을 개도율에 대한 설정값과 비교하여 가스공급시스템의 이상상태발생을 감시하며, 배관망해석 및 수요예측에 필요한 자료를 제공할 수 있는 정압기 개도율에 따른 가스공급시스템의 관리방법에 관한 것이다.
도시가스의 배관에 설치되는 정압기는 가스사용가의 사용량에 관계없이 일정한 압력으로 가스를 공급하기 위한 것이다. 정압기는 현재 원격감시시스템을 통하여 압력변동상태를 감시하고 있으나, 공급압력의 이상상태가 발생하여야만 관리자가 문제발생을 인식하도록 되어 있기 때문에 이상상태발생을 미연에 방지하지 못하는 등의 사후관리에 문제점이 있다. 또한 이상상태발생시에 정확한 원인의 파악이 어려운 형편이다.
더욱이 루프형태로 연결된 정압기의 경우에는, 정압기별 개도율의 차이가 발생되므로 전체배관망의 효율을 감소시키지만 현재 원격감시스템으로는 개도율의 차이점을 인식할 수 없을 뿐만 아니라, 현장에서의 확인중에도 루프정압기의 수량이 15개소 이상되는 경우도 있어서 개도율을 동시에 정확하게 확인하는 것은 불가능한 상태이다.
또한 배관망 해석 및 수요 예측에 필요한 정압기별 피크유량 및 공급패턴에 대한 자료가 전무하기 때문에 정확한 배관망 해석 및 수요 예측이 불가능한 상태이며, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 실시간으로 배관내부를 통과하는 유체를 측정하기 위한 유량계의 설치가 요구되지만 설치에 드는 막대한 비용과 설치공간확보에 많은 어려움이 있었다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 종래 사용되는 가스공급시스템에 정압기의 개도율을 측정하는 개도기를 더 설치하여 제반데이터들을 산출하고, 이것들을 설정값과 비교하여 가스공급시스템의 이상상태발생을 감시하며, 배관망해석 및 수요예측에 필요한 자료를 제공할 수 있는 정압기 개도율에 따른 가스공급시스템의 관리방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 가스공급시스템의 작동상황에 따라 미리 경보를 발생시킴으로서 가스공급시스템의 유지, 관리를 효율적으로 실행할 수 있으며, 사용가의 불만을 미연에 방지함으로서 높은 품질의 서비스를 제공할 수 있는 정압기 개도율에 따른 가스공급시스템의 관리방법을 제공하는데 있다.
도 1은 본 발명의 방법이 실행되는 가스공급시스템의 개략적인 구성도,
도 2는 본 발명의 방법을 설명하기 위한 플로우차트,
도 3은 가스공급량을 산출하기 위한 과정을 나타내는 수식도,
도 4는 예상공급량을 산출하기 위한 수식도.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※
1 : 정압기 3 : 개도기
4 : 입구압력전송기 5 : 입구가스온도전송기
6 : 출구압력전송기 7 : 외부온도전송기
8 : 원격전송장치 9 : 컴퓨터
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 정압기 개도율에 따른 가스공급시스템의 관리방법은, 도시가스의 공급압력을 조정하는 정압기와, 상기 정압기의 개도율을 측정하는 개도기와, 입구압력을 측정하는 입구압력 전송기와, 입구가스온도를 측정하는 입구가스온도전송기와, 출구입력을 측정하는 출구압력전송기와, 외부온도를 측정하는 외부온도전송기와, 상기 현장측정값들을 상황실로 전송하는 원격전송장치와, 수치연산 및 제어용 컴퓨터를 포함하는 도시가스 공급시스템에 있어서, 정압기의 개도율, 입구압력(P1), 출구압력(P2) 및 입구가스온도(TGAS)를 측정하여 실시간 공급량(QREAL)을 산출하는 제1단계; 및 상기 제1단계에서 산출된 공급량(QREAL),개도율, 입구압력(P1), 출구압력(P2)을 개도율에 대하여 설정된 설정값들과 비교하여 각각 시스템의 작동상태를 12가지로 판단하는 제2단계를 포함한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 정압기 개도율에 따른 가스공급시스템의 관리방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 방법은 종래 가스공급시스템에 정압기의 개도율(travel rate)를 측정할 수 있는 개도기를 더 부착하여 계산식을 이용하여 가스 공급량(QREAL)을 산출하고 또한 예상공급량(QEST)를 산출하며, 산출 및 측정된 데이터들을 이용하여 가스공급시스템의 이상상태발생을 감지하고, 또한 배관망해석 및 수요예측에 필요한 자료를 제공하기 위한 것이다. 이렇게 함으로서 종래 고비용의 유량계를 설치하는 대신에 개도기만을 더 추가하여 용이하게 가스공급시스템을 관리할 수 있다.
먼저 도 1을 참고하여 본 발명이 실행되는 도시가스공급시스템의 개략적인 구성을 살펴 보면 다음과 같다.
도시가스공급시스템은 배관을 통과하는 도시가스의 공급압력을 조정하는 정압기(1)와, 상기 정압기(1)의 개도율(또는 가동율)을 측정하여 전송하는 개도기(3)와, 입구압력(P1)을 측정하여 전송하는 입구압력전송기(4)와, 입구가스온도를 측정하여 전송하는 입구가스온도전송기(5)와, 출구압력(P2)을 측정하여 전송하는 출구압력전송기(6)와, 외부온도를 측정하여 전송하는 외부온도전송기(7)와, 현장측정값을 상황실로 전송하는 원격전송장치(8)와, 상황실에 위치하며 상기 전송기들로부터 입력되는 측정값들을 이용하여 수치연산 및 제어할 수 있는 컴퓨터(9)를 포함하고있다.
상기와 같은 가스공급시스템에서 수행되는 본 발명의 방법은, 정압기의 개도율, 입구압력(P1), 출구압력(P2) 및 입구가스온도(TGAS)를 측정하여 실시간 공급량(QREAL)을 산출하는 제1단계; 및 상기 제1단계에서 산출된 공급량(QREAL), 개도율, 입구압력(P1), 출구압력(P2)을 개도율에 대하여 설정된 설정값들과 비교하여 각각 시스템의 작동상태를 12가지로 판단하는 제2단계를 포함하며, 이것을 도2를 참고하여 설명한다.
가스압력을 일정하기 유지하기 위한 정압기가 가동되면, 소정위치에 각각 설치되어 있는 개도기(3), 입구압력전송기(4), 입구가스온도전송기(5), 출구압력전송기(6), 외부온도전송기(7)들로부터 측정된 측정치(전류치)들이 원격전송장치(8)를 통하여 컴퓨터(9)에 입력된다. 컴퓨터(9)에서는 상기와 같이 입력되는 측정치들을 이용하여 먼저 가스 공급량(QREAL)을 산출한다.
상기의 제1단계를 세분하여 상세히 설명하면, 정압기(1)의 사이즈와 케이지 종류에 따른 유량계수를 결정하는 제1서브단계와, 입구압력전송기에서 입구압력, 출구압력전송기에서 출구압력을 전송받아 단위변환하고, 출구압력을 유량계수에 따른 임계압력으로 계산하고 계산된 임계압력과 출구압력을 비교하여 큰 값을 출구압력으로 설정하는 제2서브단계와, 유량계산공식을 이용하여 정압기의 최대용량(QMAX)을 계산하는 제3서브단계와, 정압기의 개도율을 이용하여 정압기의 사이즈와 케이지의 종류에 따른 유량선도를 이용하여 실시간 공급량을 계산하기 위한 개도율을산출하는 제4서브단계와, 상기 제3서브단계에서 계산된 정압기의 최대용량과 상기 제4서브단계에서 계산된 정압기의 개도율을 곱하여 실시간 공급량을 계산하는 제5서브단계를 포함한다. 상기와 같이 하여 공급량(QREAL)이 산출된다.
도 3은 상기 제1단계에서 측정치를 이용하여 공급량(QREAL)을 산출하는 수식을 나타내는 도면으로서, 가스공급시스템이 주라인과 예비라인을 가지고 있는 경우에 대한 수식이다.
도시된 바와 같이 가스비중(G), 입구가스온도(T), 가스사이징상수(Cg), C1(=Cg/Cv), 입구압력(P1), 출구압력(P2)와 같은 고정상수 및 측정치들을 이용하여 정압기 사이즈 방정식(Regulator Sizing Equation)에 의하여 정압기의 최대용량(Qmax)를 산출하고, 미리 측정되어서 설정되어 있는 (루프정압기의 경우에) 주라인개도율(개도율(MAIN))과 예비라인개도율(개도율(SUB)등을 이용하여 주정압기유량(QMAIN)과 예비정압기유량(QSUB)을 산출하고, 최종적으로 정압기 공급량(QREAL)을 산출한다.
상기와 같이 가스 공급량(QREAL)을 산출한 후에, 개도율1, 2의 크기를 비교하여 크기가 큰 것을 주라인개도율(개도율(MAIN)), 적은 것을 예비라인개도율(개도율(SUB))로 설정한다. 그 후에 컴퓨터(9)에서는 주라인의 개도율을 미리 설정된 상한설정값, 정상치(상한과 하한 사이), 하한설정값과의 크기를 비교하여 각각의 상태에 따라서 가스공급시스템의 작동상황을 표시하게 된다.
다시 도 2를 참고하면, 상한설정값과 개도율(MAIN)의 크기를 비교하여, 개도율이 1)상한설정값보다 큰 경우, 2)상한설정값과 하한설정값의 사이에 있는 경우 및 3)하한설정값보다 적은 경우로 분류된다. 각각의 분류에 따른 가스공급시스템의 작동상황의 판단은 다음과 같이 수행된다.
먼저 상한설정값보다 개도율(MAIN)이 큰 경우에는, 설치된 정압기가 루프정압기인가 아닌가를 판단하여, 루프정압기이면 루프정압기의 최소 개도율(LOOP(MIN)과 측정된 개도율(MAIN)과의 차값(개도율-최소개도율)과 루프정압기 설정값을 비교하여 차값이 설정값보다 크면 "정압기의 압력셋팅 이상" 경보를 발생한다. 만일 차값이 설정값보다 적으면 상한설정값과 공급량을 비교하는 단계로 이동한다. 상기 설정값은 계산에 의하여 설정되는 임의의 값이 된다.
정압기가 루프정압기가 아니면, 상기 제1단계에서 산출된 공급량(QREAL)과 외부온도(T)를 이용하여 정압기별 수요-온도관계식과 상관계수를 산출하고, 수요-온도관계식과 상관계수를 이용하여 최종적으로 외부온도에 따른 정압기별, 시간대별 예상공급량(QEST)을 산출한다. 도 4에는 수요-온도상관식과 그것을 이용하여 예상공급량을 산출하기 위한 식이 표시되어 있다. 예상공급량의 산출도 역시 입력된 측정데이터들을 이용하여 컴퓨터(9)에서 산출된다.
상기와 같이 예상공급량(QEST)를 산출한 후에 예상공급량(QEST)과 개도율의 크기를 비교하여, 예상공급량이 개도율보다 적으면 "공급배관 이상경보"를 발생한다. 그러나 예상공급량이 개도율보다 크면 공급량 상한설정값과 실시간 공급량을 비교한다. 비교결과, 실시간 공급량이 공급량 상한설정값을 초과하고, 출구압 하한설정값이 입구압력(2차압력)보다 클 경우에는 "정압기 용량부족예상" 경보를 발생한다.
그러나 실시간 공급량이 공급량 상한 설정값을 초과하고, 출구압(2차압력)보다 출구압력 하한 설정값이 작을 경우에는, 예비정압기 개도율 상한설정값과 예비정압기 개도율(SUB)을 비교하여, 예비정압기의 상한설정값이 개도율(SUB)보다 적으면 "정압기 용량부족" 경보를 발생한다. 예비정압기의 상한설정값이 개도율(SUB)보다 크면 "정압기 이상" 경보를 발생한다. 또한 공급량 상한설정값이 공급량을 초과하는 경우 "입구압력(1차압력) 저하" 경보를 발생하게 된다.
만일, 정압기 개도율(MAIN)이 개도율 상한 및 하한설정값 사이에 존재하면, 먼저 루프정압기의 경우에는 루프정압기의 최대 개도율(LOOP(MAX)과 개도율과의 차값(LOOP(MAX)-개도율)이 설정값보다 큰가를 판단하여 크면 "정압기 셋팅이상" 경보를 발생한다. 만일 적으면 루프정압기의 최소 개도율(LOOP(MIN))과 개도율과의 차값(개도율-LOOP(MAX))이 설정값보다 큰가를 비교하여 크면 "정압기 셋팅이상" 경보를 발생한다.
루프정압기가 아닌 경우에는, 출구압력(2차압력)이 출구압력 하한설정값과 출구압력 상한설정값 사이에 있는 가를 판단하여, 전시간대 평균개도율이 개도율 이상설정값((+)설정값,(-)설정값) 사이에 위치하면 "개도기 이상" 경보를 발생하게 되며, 이상설정값범위를 벗어나면 "공급정상" 상태로 판단한다.
그러나 출구압력(2차압력)이 출구압력 하한 설정값과 출구압력 상한 설정값 사이의 값을 벗어날 경우에는 "정압기 이상" 경보를 발생한다.
또한 정압기 개도율(MAIN)이 미리 설정된 하한설정값보다 적으면, 루프정압기인가 아닌가를 판단하여, 루프정압기의 경우 루프정압기중 최대 개도율(LOOP(MAX))과 개도율과의 차값(LOOP(MAX)-개도율)과 루프정압기 개도율 차이 설정값을 비교하여 설정값이 적으면 "정압기 압력셋팅이상" 경보를 발생한다.
또한 출구압력(2차압력)이 출구압력 하한 설정값과 출구압력 상한 설정값 사이의 값일 경우 "공급정상" 경보를 발생하고, 출구압력(2차압력)이 출구압력 하한설정값과 출구압력 상한설정값 사이의 값을 벗어나는 경우 "정압기 이상" 경보를 발생한다.
상기와 같이 하여, 개도율의 측정값의 범위에 따라서 가스공급시스템의 이상여부를 즉시 판단할 수 있는 것이다.
이와 같은 본 발명에 의하면 종래 사용되는 가스공급시스템에 정압기의 개도율을 측정하는 개도기를 더 설치하여 가스공급량을 산출하고 그것을 이용하여 가스공급시스템의 이상상태발생을 감지하고, 또한 배관망해석 및 수요예측에 필요한 자료를 제공하는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 도시가스의 공급압력을 조정하는 정압기(1)와, 상기 정압기(1)의 개도율을 측정하여 전송하는 개도기(3)와, 입구압력을 측정하여 전송하는 입구압력 전송기(4)와, 입구가스온도를 측정하여 전송하는 입구가스온도 전송기(5)와, 출구입력을 측정하여 전송하는 출구압력 전송기(6)와, 외부온도를 측정하여 전송하는 외부온도 전송기(7)와, 현장측정값을 상황실로 전송하는 원격전송장치(8)와, 상황실에서 계산 및 제어할 수 있는 컴퓨터(9)를 포함하는 도시가스 공급시스템에 있어서,
    정압기(1)의 개도율, 입구압력(P1), 출구압력(P2) 및 입구가스온도(TGAS)를 측정하여 실시간 공급량(QREAL)을 산출하는 제1단계; 및 상기 제1단계에서 산출된 공급량(QREAL), 개도율, 입구압력(P1), 출구압력(P2)을 개도율에 대하여 설정된 설정값들과 비교하여 각각 시스템의 작동상태를 12가지로 판단하는 제2단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정압기 개도율에 따른 가스공급시스템의 관리방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1단계가, 정압기(1)의 사이즈와 케이지 종류에 따른 유량계수를 결정하는 제1서브단계와, 입구압력전송기에서 입구압력, 출구압력전송기에서 출구압력을 전송받아 단위변환하고, 출구압력을 유량계수에 따른 임계압력으로 계산하고 계산된 임계압력과 출구압력을 비교하여 큰 값을 출구압력으로 설정하는 제2서브단계와, 유량계산공식을 이용하여 정압기의 최대용량(QMAX)을 계산하는 제3서브단계와, 정압기의 개도율을 이용하여 정압기의 사이즈와 케이지의 종류에 따른 유량선도를 이용하여 실시간 공급량을 계산하기 위한 개도율을 산출하는 제4서브단계와, 상기 제3서브단계에서 계산된 정압기의 최대용량과 상기 제4서브단계에서 계산된 정압기의 개도율을 곱하여 실시간 공급량을 계산하는 제5서브단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정압기 개도율에 따른 가스공급시스템의 관리방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2단계의 판단이 정압기 개도율이 미리 설정된 상한치를 초과하면,
    루프정압기의 경우 루프정압기의 최소 개도율과 측정 개도율과의 차값과 루프정압기 개도율 차이 설정값을 비교하여 정압기의 압력셋팅 이상경보를 발생하는 단계와, 상기 제1단계에서 산출된 공급량과 외부온도를 이용하여 정압기별 수요-온도관계식과 상관계수를 산출하고, 수요-온도관계식과 상관계수를 이용하여 외부온도에 따른 정압기별, 시간대별 예상공급량을 산출하여 실시간 공급량이 예상공급량을 초과하면 공급배관 이상경보를 발생하는 단계와, 실시간 공급량이 공급량 상한 설정값을 초과하고 출구압력이 출구압력 하한설정값보다 클 경우 정압기 용량부족 예상경보를 발생하는 단계와, 실시간 공급량이 공급량 상한 설정값을 초과하고 출구압력이 출구압력 하한 설정값보다 작을 경우 예비 정압기의 개도율이 예비정압기개도율 상한 설정값보다 클 경우에 정압기 용량부족경보를 발생하는 단계와, 실시간 공급량이 공급량 상한 설정값을 초과하고 출구압력이 출구압력 하한 설정값보다 작을 경우 예비정압기의 개도율이 예비정압기 개도율 상한 설정값보다 작을 정압기 이상경보를 발생하는 단계와, 실시간 공급량이 공급량 상한 설정값을 초과하지 않는 경우 입구압력 저하경보를 발생하는 단계로 구성되며,
    정압기 개도율이 개도율 상한 및 하한값 사이에 존재하는 정상이면,
    루프정압기의 경우 루프정압기중 최소 개도율과 개도율과의 차 또는 루프정압기중의 최대 개도율과 개도율과의 차가 루프정압기 개도율 차이 설정값을 초과하면 정압기의 압력셋팅 이상경보를 발생하는 단계와, 출구압력이 출구압력 하한 설정값과 출구압력 상한 설정값 사이일 경우 전시간대 평균개도율이 개도율 이상설정값 사이일 경우 개도기 이상경보를 발생하는 단계와, 출구압력이 출구압력 하한 설정값과 출구압력 상한 설정값 사이의 값을 벗어날 경우 정압기 이상경보를 발생하는 단계로 구성되며,
    정압기 개도율이 미리 설정된 하한치 미만이면,
    루프정압기의 경우 루프정압기중 최대 개도율과 개도율과의 차이와 루프정압기 개도율 차이 설정값을 비교하여 정압기의 압력셋팅이상경보를 발생하는 단계와, 출구압력이 출구압력 하한 설정값과 출구압력 상한 설정값 사이의 값일 경우 개도율 하한경보발생과 공급정상경보를 발생하는 단계와, 출구압력이 출구압력 하한설정값과 출구압력 상한설정값 사이의 값을 벗어나는 경우 정압기 이상경보를 발생하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 정압기 개도율에 따른 가스공급시스템의관리방법.
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