KR20030088314A

KR20030088314A - 가압급수시스템의 비상 운전 제어방법

Info

Publication number: KR20030088314A
Application number: KR1020020026421A
Authority: KR
Inventors: 김상호
Original assignee: 신한일전기주식회사
Priority date: 2002-05-14
Filing date: 2002-05-14
Publication date: 2003-11-19
Also published as: KR100458961B1

Abstract

본 발명은 가압급수시스템의 비상 운전 제어방법에 관한 것으로 동작 중인 가압급수시스템의 압력 센서가 고장인가를 판단하는 제 1 단계와, 상기 압력 센서가 고장이 아니라면 가압급수시스템이 인버터 모드 동작 중인가를 판단하는 제 2 단계와, 상기 가압급수시스템이 인버터 모드로 동작 중이라면 인버터 이상인가를 판단하는 제 3 단계와, 상기 가압급수시스템이 인버터 이상으로 판단되면 제어부는 인버터 모드로 동작되는 것을 중지시키고 자동적으로 순차 모드로 전환시켜 동작시키고 상기 제 2 단계에서 인버터 모드 동작 중이 아니라 판단되면 순차 모드로 동작시키는 제 4 단계와, 상기 제 1 단계에서 압력 센서가 고장이라고 판단되면 상기 제어부가 가압급수시스템의 현재 동작 모드를 중지시키고 압력 센서의 고장 신호를 출력하는 제 5 단계와, 상기 제어기가 압력스위치를 제어하여 가압급수시스템을 압력스위치모드로 자동적으로 전환시켜 동작시키는 제 6 단계와, 상기 제 3 단계에서 인버터 이상이 아니라고 판단되면 상기 제어부는 상기 가압급수시스템의 인버터 모드 동작 상태를 유지시키는 제 7 단계를 포함한다. 따라서, 압력센서 고장시에 가압급수시스템이 '오프'되지 않고 압력스위치모드로 자동 전환되어 동작하므로 단수되는 것을 방지할 수 있다.

Description

가압급수시스템의 비상 운전 제어방법{Method for controlling emergency operation of booster system}

본 발명은 가압식급수시스템의 비상 운전 제어방법에 관한 것으로서, 특히, 가압식급수시스템의 동작 중 압력 센서 고장과 같은 이상 발생시 정상적으로 급수할 수 있는 가압식급수시스템의 비상 운전 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로, 고가저수조 급수방식은 건물의 옥상에 설치된 개방형 저수조 내의 물을 중력에 의해 떨어뜨려 건물 내에 급수하는 방식이다. 이러한 고가저수조 급수방식은 펌프에 의해 지하 또는 지상의 물을 건물 옥상에 설치된 저수조에 양수하여야 하므로 전력 소모가 클 뿐만 아니라 저수조 하중에 의한 건축시 구조비용이 증대된다. 또한, 고가저수조 급수방법은 저수조 내에 부유물의 퇴적, 이물질이나 벌레의 침입 또는 세균의 증식 등에 의해 위생 상의 문제가 있었다.

그러므로, 고가저수조를 사용하지 않고 지하 저수조에 저장된 물을 직접 끌어올려 사용자에게 공급하는 가압급수방식을 이용되고 있다.

도 1은 일반적인 가압급수시스템의 구성도이다.

일반적인 가압급수시스템은 제어부(11), 표준펌프(P1)(P2)(P3)(P4)(P5)(P6), 소유량펌프(NP), 저수조(13), 인버터부(15), 압력탱크(17), 수감지센서(19), 압력센서(21) 및 압력스위치(23)를 포함한다. 상기에서 표준펌프(P1)(P2)(P3)(P4)(P5) (P6)는 인버터 모드와 순차 모드로 동작한다.

상기에서 저수조(11)는 직수관(25)을 통해 공급되는 사용자에게 펌핑(pump-ing)할 물을 저장한다.

표준펌프(P1)(P2)(P3)(P4)(P5)(P6)는 다수 개, 예를 들면, 6개가 병렬로 설치되어 저수조(13)의 물을 사용자에게 공급한다. 즉, 제어부(11)에 의해 선택된 1개 또는 2개 이상이 구동되어 흡입관(27)과 토출관(29)을 통해 저수조(13)의 물을 사용자에게 공급한다.

인버터부(15)는 토출관(29)의 압력에 따라 소정의 표준펌프(P1)(P2)(P3)(P4) (P5)(P6)의 출력을 제어한다. 상기에서 제어부(11)는 소정의 표준펌프(P1)(P2) (P3)(P4)(P5)(P6) 중 임의의 하나를 인버터 펌프로 설정하여 출력이 증가되도록 서서히 작동시키고 출력이 최대가 되어도 토출관(29)의 압력이 낮으면 보조 펌프로 설정된 나머지를 순차적으로 최대 출력으로 동작시킨다. 그러나, 보조 펌프로 설정된 나머지 표준 펌프의 작동에 의해 토출관(29)의 압력이 높아지면 인버터부(15)는 인버터 펌프로 설정된 표준펌프의 출력을 낮게하여 전체 출력을 토출관(29)의 압력과 일치시킨다. 상기에서 제어부(11)는 토출관(29)의 압력을 아날로그 값으로 변환하여 표준펌프(P1)(P2)(P3)(P4)(P5)(P6)의 작동 대수를 결정하며 인버터부(15)로 소정 표준펌프의 회전수를 결정하여 제공한다.

표준펌프(P1)(P2)(P3)(P4)(P5)(P6)는 순차 모드로 동작할 수도 있다. 순차 모드시 인버터부(15)가 동작하지 않아 모든 표준펌프(P1)(P2)(P3)(P4)(P5)(P6)는 제어부(11)에 의해 제어된다. 순차 모드시 표준펌프(P1)(P2)(P3)(P4)(P5)(P6) 중 임의의 하나를 초기에 동작하는 주펌프로 설정하고 나머지를 보조펌프로 하여 토출관(29)의 압력에 따라 주펌프를 동작시키고, 그래도 토출관(29)의 압력이 소정 압력 보다 낮으면 보조펌프를 순차적으로 동작시킨다.

소유량 펌프(NP)는 야간 등과 같이 물의 사용량이 적을 때 제어부(11)의 제어에 의해 작동한다. 상기에서 제어부(11)는 야간 등과 같이 물의 사용량이 적은 시간대에 표준펌프(P1)(P2)(P3)(P4)(P5)(P6)의 동작을 중지시키고 물의 공급량이 적어 전력 소모가 적은 소유량 펌프(NP)를 작동시킨다.

압력탱크(17)는 표준펌프(P1)(P2)(P3)(P4)(P5)(P6)가 기동하여 펌핑되는 물에 의해 토출관(29)의 압력이 상승되면 그 토출압, 즉, 사용되지 않은 물을 축척하여 표준펌프(P1)(P2)(P3)(P4)(P5)(P6)가 정지 상태에서도 축척된 압력에 의해 토출관(29)을 통해 사용자에게 물을 공급한다. 그러므로, 표준펌프(P1)(P2)(P3)(P4) (P5)(P6)의 기동 횟수를 줄여 펌프의 수명을 연장하고 에너지를 절약할 수 있다.

수감지센서(19)는 흡입관(29) 내에 물의 유무를 감지한다. 표준펌프(P1)(P2) (P3)(P4)(P5)(P6)는 흡입관(29) 내에 물이 없는 상태에서 작동하면 공회전하여 고장이 발생될 수 있다. 그러므로, 수감지센서(19)는 흡입관(27)의 관로 상태를 감지하여 제어부(11)에 전달하는 데, 수감지센서(19)에서 흡입관(27) 내에 물이 없다고 감지되면 제어부(11)는 표준펌프(P1)(P2)(P3)(P4)(P5)(P6)가 작동되어 공회전하는 것을 방지하므로써 고장을 방지한다.

압력센서(21)는 토출관(29)의 물에 의한 압력을 감지하여 제어부(11)로 전달한다. 이에, 제어부(11)는 압력센서(21)가 전달하는 압력값을 비례적분미분(PID) 연산하여 표준펌프(P1)(P2)(P3)(P4)(P5)(P6)의 작동 대수를 결정하며 인버터부(15)는 인버터 펌프로 사용되는 소정 표준펌프의 회전수를 결정한다.

압력스위치(23)는 압력센서(21)가 단선 또는 단락 등의 고장났을 때 대신하여 토출관(29)의 압력을 일정하게 유지시킨다. 상기에서 압력센서(21)가 고장나면 제어부(11)는 인버터 모드 또는 순차 제어 모드 등으로 동작 중인 표준펌프 (P1)(P2)(P3)(P4)(P5)(P6)를 정지시켜 가압식급수시스템을 '오프'시킨다. 그리고, 다시 가압식급수시스템을 '온'시키면서 토출관(29)의 압력을 일정하게 유지시켜 표준펌프(P1)(P2)(P3)(P4)(P5)(P6)를 압력스위치모드로 동작시킨다. 압력스위치(23)는 사용자가 수동으로 조절하는 것에 의해 토출관(29)의 압력을 적절히 조절할 수 있다.

상술한 가압급수시스템은 사용자의 선택에 의해 인버터 모드와 순차 모드로 각각 동작될 수 있다. 상기에서 인버터 모드 동작은 토출관의 압력을 감지하여 펌프의 출력주파수를 제어하므로 물을 사용량에 따라 정량적으로 공급되도록 한다. 그러므로, 펌프의 동작을 적절히 제어하여 무리하게 동작되는 것을 방지하므로 펌프의 고장을 억제할 수 있다.

상술한 가압급수시스템은 순차 모드시 사용자가 토출관의 설정압력(SP)을 소정 값으로, 예를 들어, 3.0bar로 설정하고, 물을 사용하여 토출관의 현재 압력(CP)이 낮아져 펌프동작압력(PDP), 예를 들면, 2.5bar이 되면 주펌프가 동작된다. 상기에서 주펌프는 최대 출력으로 동작되는 데, 이 때에도 토출관의 현재 압력(CP)이 펌프동작압력(PDP) 보다 낮으면 보조펌프들이 순차적으로 동작한다. 그러므로, 토출관의 압력이 상승되어 가압급수가 유지되는 데, 토출관의 압력이 상승되어 펌프정지 압력(PHP), 예를 들면, 3.5bar이 되면 보조펌프가 순차적으로 정지된다.

가압급수시스템은 요일 및 시간에 따라 물의 사용량이 다르게 되므로 토출관의 설정압력(SP)이 자동으로 변하도록 프로그램되어 있어 예약 운전을 하게 된다. 즉, 상업용 건물의 경우 출퇴근시와 같이 물이 사용량이 증가되는 경우에 토출관의 설정압력(SP)을 상승시켜 높은 값, 예를 들면, 3.5bar로 설정하고, 근무 중과 같이 사용량이 감소되는 경우에 토출관의 설정압력(SP)을 예를 들어, 3.0bar로 유지시켜 설정하여야 한다. 상기에서 물의 사용량이 많을 경우에는 토출관의 압력을 설정된 값으로 유지하기 위해 임의의 보조 펌프를 순차적으로 동작시킨다.

상기에서 인버터 모드 또는 순차 모드로 동작되는 가압급수시스템은 이상 발생시 비상 상태로 인식하고 동작 모드를 전환시켜 동작되도록 하므로 물이 원활히 공급되도록 한다. 즉, 인버터 모드로 동작되는 가압급수시스템은 인버터 고장시 인버터 모드 동작을 정지하고 순차 모드로 전환하여 동작된다.

또한, 가압식급수시스템이 인버터 모드 동작 또는 순차 모드 동작 중 압력센서가 단선 또는 단락 등의 고장났을 때 압력스위치모드로 전환시켜 동작시켜야 한다.

상기에서 인버터 모드 동작 또는 순차 모드 동작 중인 가압식급수시스템을 압력 센서의 고장에 의해 압력스위치모드로 전환시킬 때, 종래에는 제어부가 압력 센서의 고장신호를 송신받아 인버터 모드 동작 또는 순차 모드 동작 중인 가압식급수시스템의 동작을 '오프시킨다. 그리고, 사용자가 수동으로 압력스위치모드로 전환시킨 후 가압급수시스템을 '온'시켜 동작시킨다.

그러나, 종래 기술은 인버터 모드 또는 순차 모드에서 압력스위치모드로 수동으로 전환하여야 하므로 불편할 뿐만 아니라 압력 센서의 고장에 의해 가압식급수시스템이 '오프'될 때 부터 압력스위치모드로 전환시켜 '온'시켜 동작시킬 때 까지 급수가 되지 않고 단수되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 압력센서 고장시 가압식급수시스템이 '오프'되지 않고 압력스위치모드로 자동 전환시켜 동작시켜 단수되는 것을 방지할 수 있는 가압급수시스템의 비상 운전 제어방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 가압급수시스템의 비상 운전 제어방법은 동작 중인 가압급수시스템의 압력 센서가 고장인가를 판단하는 제 1 단계와, 상기 압력 센서가 고장이 아니라면 가압급수시스템이 인버터 모드 동작 중인가를 판단하는 제 2 단계와, 상기 가압급수시스템이 인버터 모드로 동작 중이라면 인버터 이상인가를 판단하는 제 3 단계와, 상기 가압급수시스템이 인버터 이상으로판단되면 제어부는 인버터 모드로 동작되는 것을 중지시키고 자동적으로 순차 모드로 전환시켜 동작시키고 상기 제 2 단계에서 인버터 모드 동작 중이 아니라 판단되면 순차 모드로 동작시키는 제 4 단계와, 상기 제 1 단계에서 압력 센서가 고장이라고 판단되면 상기 제어부가 가압급수시스템의 현재 동작 모드를 중지시키고 압력 센서의 고장 신호를 출력하는 제 5 단계와, 상기 제어기가 압력스위치를 제어하여 가압급수시스템을 압력스위치모드로 자동적으로 전환시켜 동작시키는 제 6 단계와, 상기 제 3 단계에서 인버터 이상이 아니라고 판단되면 상기 제어부는 상기 가압급수시스템의 인버터 모드 동작 상태를 유지시키는 제 7 단계를 포함한다.

상기 제 1 단계에서 상기 압력 센서가 고장인가의 판단은 상기 압력 센서가 토출관의 압력을 전류 상태 또는 전압 상태로 감지하여 제어부에서 전류 데이타 또는 전압 데이타로 변환하는 제 1 과정과, 상기 전류 데이타 또는 전압 데이타를 A/D값으로 변환하는 제 2 과정과, 상기 A/D값과 아래 [수학식 1] 또는 [수학식 2]으로 연산하여 토출관의 현재 압력을 계산하는 제 3 과정을 포함한다.

[수학식 1]

[수학식 2]

도 1은 일반적인 가압급수시스템의 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 가압급수시스템의 비상 운전 제어방법을 나타내는 흐름도.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 가압급수시스템의 비상 운전 제어방법을 나타내는 흐름도이다.

먼저, 스텝 1(S1)에서 가압급수시스템가 동작 상태인가를 판단한다. 상기에서 가압급수시스템은 인버터 모드 또는 순차 모드로 동작할 수 있다.

스텝 2(S2)를 참조하면, 가압급수시스템가 동작 상태인가를 판단되어 인버터 모드 또는 순차 모드로 동작되면 압력 센서가 토출관의 압력을 감지하여 제어부로 전송한다. 이 때, 제어부는 전송되는 신호가 전류 상태 또는 전압 상태인가를 판단한다. 즉, 전송되는 신호가 전류 상태인 경우는, 예를 들면, 4∼20mA이고, 전압 상태인 경우는 0∼10V이다.

스텝 3(S3)은 스텝 2(S2)에서 전송되는 신호가 전압 상태로 출력되는 것으로 판단되면 전압 데이타로 변환하고, 스텝 4(S4)는 전송되는 신호가 전류 상태로 출력되는 것으로 판단되면 전류 데이타로 변환한다. 상기에서 전류 데이타 또는 전압 데이타는 전압으로 표시되는 것으로 제어부에서 변환이 이루어진다.

제어부의 중앙처리장치(CPU)가 0∼5V 사이에서 동작되므로 전류 데이타를 전송되는 신호가 20mA일 때 4.5V로 상한치로 하므로 4mA일 때 0.9V가 되므로 4∼20mA의 전송되는 신호는 0.9∼4.5V의 전압으로 나타낼 수 있다. 상기에서 전송되는 신호가 20mA 이상 일 때 4.5∼5.0V 사이가 되도록 한다. 그리고, 0∼10V의 전송되는 신호는 0∼4.5V의 전압으로 나타낼 수 있다.

스텝 5(S5)를 참조하면, 스텝 3(S3) 또는 스텝 4(S4)에서 변환된 전류 데이타 또는 전압 데이타를 이용하여 압력 센서가 고장인가를 판단한다.

상기에서 0.9∼4.5V의 전류 데이타를 8비트로 A/D 변환시키면 46∼230이 되고, 0∼4.5V의 전압 데이타는 0∼230이 된다. 상기 변환된 A/D값을 (수학식 1) 또는 (수학식 2)으로 연산하여 토출관의 현재 압력을 계산한다. 상기에서 전류 상태일 때는 (수학식 1)로, 전압 상태일 때는 (수학식 2)로 연산하여 토출관의 현재 압력을 계산한다.

상기에서 센서최대값은 압력 센서가 감지할 수 있는 최대 값으로 토출관의 설정 압력 보다 커야한다.

스텝 5(S5)를 참조하면, 압력 센서가 단락 또는 단선 등의 고장인가를 판단한다. (수학식 1)에서 압력 센서에서 감지되는 현재 압력은 A/D 변환 값이 46∼230이면 정상이고 46 보다 작거나 230 보다 크면 고장 상태이다. 또한, (수학식 2)에서 압력 센서에서 감지되는 현재 압력은 A/D 변환 값이 0∼230이면 정상이고 230 보다 크면 이상 상태이다.

스텝 6(S6)을 참조하면, 압력 센서가 고장이 아니라고 판단되면 가압급수시스템이 인버터 모드 동작 중인가를 판단한다.

스텝 7(S7)를 참조하면, 가압급수시스템이 인버터 모드로 동작 중이라 판단되면 인버터 이상인가를 판단한다. 상기에서 인버터 모드로 동작 중인 가압급수시스템에서 인버터부의 전원 전압 이상, 단선 및 단락, 인버터펌프의 과부하 또는 과열 등과 같은 이상 상태 뿐만 아니라 인버터부의 출력주파수의 이상 상태인가를 판단한다.

스텝 8(S8)를 참조하면, 스텝 7(S7)에서 가압급수시스템이 인버터 이상으로 판단되면 제어부는 인버터 모드로 동작되는 것을 중지시키고 자동적으로 순차 모드로 전환시켜 동작시킨다. 또한, 스텝 6(S6)에서 가압급수시스템이 인버터 모드 동작 중이 아니라 판단되면 이전에 순차 모드로 동작되는 것으로 순차 모드의 동작을 유지한다.

스텝 9(S9)을 참조하면, 스텝 2(S5)에서 압력 센서가 고장이라고 판단되면 제어부는 가압급수시스템의 현재 동작 모드를 중지시키고, 스텝 10(S10)과 같이 압력 센서의 고장 신호를 출력한다. 그리고, 스텝 11(S11)과 같이 제어기는 가압급수시스템을 토출관에 설치된 압력스위치에 의해 표준 펌프가 동작 또는 정지되는 압력스위치모드로 자동적으로 전환시켜 동작시킨다.

스텝 12(S12)를 참조하면, 스텝 7(S7)에서 인버터 이상이 아니라고 판단되면 제어부는 가압급수시스템의 인버터 모드 동작 상태를 유지시킨다.

상술한 바와 같이 본 발명은 가압급수시스템이 인버터 이상시 자동적으로 순차 모드로 전환되어 동작할 뿐만 아니라 압력센서 고장과 같은 비상시에도 '오프'되지 않고 압력스위치모드로 자동 전환시켜 동작되도록 한다.

따라서, 본 발명은 압력센서 고장시에 가압급수시스템이 '오프'되지 않고 압력스위치모드로 자동 전환되어 동작하므로 단수되는 것을 방지할 수 있는 잇점이 있다.

Claims

동작 중인 가압급수시스템의 압력 센서가 고장인가를 판단하는 제 1 단계와,

상기 압력 센서가 고장이 아니라면 가압급수시스템이 인버터 모드 동작 중인가를 판단하는 제 2 단계와,

상기 가압급수시스템이 인버터 모드로 동작 중이라면 인버터 이상인가를 판단하는 제 3 단계와,

상기 가압급수시스템이 인버터 이상으로 판단되면 제어부는 인버터 모드로 동작되는 것을 중지시키고 자동적으로 순차 모드로 전환시켜 동작시키고 상기 제 2 단계에서 인버터 모드 동작 중이 아니라 판단되면 순차 모드로 동작시키는 제 4 단계와,

상기 제 1 단계에서 압력 센서가 고장이라고 판단되면 상기 제어부가 가압급수시스템의 현재 동작 모드를 중지시키고 압력 센서의 고장 신호를 출력하는 제 5 단계와,

상기 제어기가 압력스위치를 제어하여 가압급수시스템을 압력스위치모드로 자동적으로 전환시켜 동작시키는 제 6 단계와,

상기 제 3 단계에서 인버터 이상이 아니라고 판단되면 상기 제어부는 상기 가압급수시스템의 인버터 모드 동작 상태를 유지시키는 제 7 단계를 포함하는 가압급수시스템의 비상 운전 제어방법.
청구항 1에 있어서 상기 제 1 단계에서 상기 압력 센서가 고장인가의 판단은,

상기 압력 센서가 토출관의 압력을 전류 상태 또는 전압 상태로 감지하여 제어부에서 전류 데이타 또는 전압 데이타로 변환하는 제 1 과정과,

상기 전류 데이타 또는 전압 데이타를 A/D값으로 변환하는 제 2 과정과,

상기 A/D값과 아래 [수학식 1] 또는 [수학식 2]으로 연산하여 토출관의 현재 압력을 계산하는 제 3 과정을 포함하는 가압급수시스템의 비상 운전 제어방법.

[수학식 1]

[수학식 2]