KR200428324Y1

KR200428324Y1 - 펌프 이상유무 확인장치

Info

Publication number: KR200428324Y1
Application number: KR2020060020341U
Authority: KR
Inventors: 양철수; 이재웅
Original assignee: 양철수; 이재웅
Priority date: 2006-07-27
Filing date: 2006-07-27
Publication date: 2006-10-11

Abstract

본 고안에 의한 펌프 이상유무 확인장치는 펌프를 이루고 있는 베어링(2)의 일측에 펌프의 진동량을 감지하는 진동센서(11)를 구비하여 베어링(3)의 이상(마모, 파손 등)으로 인한 진동 및 소음 발생시 경보부(14)에 의해 즉각적으로 이상유무를 확인할 수 있고, 씨일장치(3)의 일측에 외부로 누출되는 유체의 량을 감지하는 유체감지센서(12)를 구비하여 씨일장치(3)의 마모 및 손상으로 인한 내부 유체의 유출시 경보부(14)를 통해 즉각적으로 이상유무를 확인할 수 있으며, 케이싱(4)의 일측에 펌프 내부의 압력변화량을 감지하는 압력센서(13)를 구비하여 내부 회전체인 임펠러(5) 및 고정체인 케이싱(5)의 마모, 부식, 침식에 의한 펌프의 성능(유량, 양정)저하시 경보부(14)를 통해 즉각적으로 이상유무를 확인할 수 있는 효과가 있다.

또한, 시스템의 지속적인 데이타변화량을 저장할 수 있도록 외부저장장치(20)가 구비되어 시스템 개선을 위한 데이타 분석이 용이한 효과가 있으며, 또한, 외부제어부(30)를 통해 직접 제어부(10)에 자료를 제공할 수 있으므로, 무인시스템으로 관리가능한 효과가 있다.

펌프, 베어링, 진동, 씨일, 유체, 케이싱, 압력

Description

펌프 이상유무 확인장치{VERIFING APPARATUS FOR AN ABNORMAL CONDITION OF PUMP}

도 1은 종래의 일반적인 펌프 장치를 개략적으로 도시한 단면도,

도 2는 본 고안에 의한 펌프 이상유무 확인장치를 개략적으로 나타낸 블록구성도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1 : 축 2 : 베어링

3 : 축봉장치 4 : 케이싱

5 : 임펠러

10 : 제어부 11 : 진동센서

12 : 유체감지센서 13 : 압력센서

14 : 경보부 15 : 저장부

16 : 통신모듈 17 : 송수신안테나

20 : 외부저장장치 21 : 외부수신안테나

30 : 외부제어부 31 : 외부제어송수신안테나

본 고안은 펌프 장치에 관한 것으로, 특히 펌프의 이상상태 중 베어링의 이상(마모, 파손 등)으로 인한 진동 및 소음 발생 , 씨일장치(seal, 축봉장치)의 마모 및 손상으로 인한 내부 유체의 유출, 내부 회전체 및 고정체의 마모, 부식, 침식에 의한 펌프의 성능(유량, 양정)저하를 데이타값으로 입력받아 각 구성부품의 이상유부를 확인할 수 있도록 한 펌프 이상유무 확인장치에 관한 것이다.

또한, 펌프의 지속적인 데이타 변화량을 저장할 수 있도록 외부저장장치가 구비되고, 외부제어부를 통해 직접 제어부에 자료를 제공할 수 있도록 한 펌프 이상유무 확인장치에 관한 것이다.

일반적으로 펌프란 에너지를 이용하여 유체를 끌어올리거나 압축하는 장치로서, 에너지를 유체에 전달하는 방법 및 그 구성요소에 따라 다양한 종류로 분류된다.

도 1은 일반적으로 사용되는 편흡입 볼류트 펌프의 단면도를 도시한 것이다.

이때, 베어링(2)은 축(1)에서 전달된 구동력에 의해 펌프를 회전시키기 위해서 고정체(케이싱 ; 4)와 회전체(임펠러 ; 5)의 중간에 설치되어 기계적인 에너지를 전달하는 역할을 수행하게 되는데, 오랜시간 사용으로 내부의 부품이 마모나 충격에 의해 손상을 입을 수 있거나 외부의 구동부와 종동부의 축이 일직선이 되지 못하면 한쪽으로 큰 힘이 작용하여 베어링의 파손이 발생된다. 또한 과도한 힘이 축에 가해 질 경우에도 베어링의 수명이 급격히 짧아지게 되며, 진동이 계속될 경우 축의 파손이나 씨일장치(3), 케이싱(4), 배관부(도면 미표시)의 파손을 유발할 수 있다.

또한, 씨일장치(3)는 축(1)에서 전달된 기계적 에너지를 케이싱(4) 내부의 유체에너지로 변환하는 장치로서 내부에 있는 유체가 외부로 누출되지 않도록 하는 역할을 수행하게 되는데, 마모 및 파손이 되면 펌프 내부의 높은 압력이 유체와 함께 외부로 유출되어 펌프의 성능이 저하된다.

또한, 펌프 내부에는 구비된 임펠러(5)는 회전체로서 케이싱(4)이라는 고정체와 적절한 공간을 유지하고 있어야 하는데, 오랜 시간 사용을 하거나 부식성 또는 마모성이 있는 유체를 사용할 경우 내부에 있는 임펠러나 케이싱의 내부는 마모나 부식에 의해 처음에 계획한 유량과 양정의 성능을 낼 수 없게 된다.

그러나, 종래의 펌프 장치에서는 상기 베어링, 씨일장치 또는 케이싱의 이상이 발생되는 경우 펌프 장치의 성능이 저하되는 것은 물론이고, 이상유무를 확인할 수 있는 방법이 없으므로 이상이 발생된 상태로 지속적으로 사용하여 타 구성부품으로의 2차적인 훼손이 발생하는 경우가 빈번하였다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 펌프를 이 루고 있는 베어링의 일측에 펌프의 진동량을 감지하는 진동센서를 구비하고, 씨일장치의 일측에 외부로 누출되는 유체의 량을 감지하는 유체감지센서를 구비하며, 케이싱의 일측에 펌프 내부의 압력변화량을 감지하는 압력센서를 구비하여, 상기 감지된 진동량과 유체누출량 및 압력변화량을 미리 설정된 기준값과 비교하여 실시간으로 파악하고, 이에 대응할 수 있도록 한 펌프 이상유무 확인장치를 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 시스템의 지속적인 데이타 변화량을 저장할 수 있도록 외부저장장치가 구비되고, 별도의 외부제어부를 통해 직접 제어부에 자료를 제공할 수 있는 펌프 이상유무 확인장치를 제공함에 다른 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안은 베어링의 수명이 다한 경우 발생되는 큰 진동을 진동센서에서 감지하여 전기적 신호로 변환하고, 씨일장치의 마모로 누출되는 유체를 유체감지센서에서 감지하여 전기적 신호로 변환하며, 케이싱의 마모로 변화되는 압력을 압력센서에서 감지하여 전기적 신호로 변환하여, 상기 전기적 신호들을 통해 입력된 값이 미리 설정된 기준값 이상인 경우 각 구성부품의 고장으로 판단하는 펌프 이상유무 확인장치를 구현함에 그 기술적 특징이 있다.

이하에서는 본 고안에 의한 펌프 이상유무 확인장치를 첨부한 도면을 참고하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 고안에 의한 펌프 이상유무 확인장치를 개략적으로 나타낸 블록구성도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 고안에 의한 펌프 이상유무 확인장치는 펌프를 이루고 있는 베어링(2)의 일측에 구비되며, 베어링(20)의 마모시 발생되는 펌프의 진동량을 감지하여 소정의 전기적신호를 발생하는 진동센서(11)와; 씨일장치(3)의 일측에 구비되며, 외부로 누출되는 유체량을 감지하여 소정의 전기적 신호를 발생하는 유체감지센서(12)와; 케이싱(4)의 일측에 구비되며, 펌프 내부의 압력 변화량을 감지하여 소정의 전기적 신호를 발생하는 압력센서(13)와; 상기 진동센서(11)에서 감지된 펌프의 진동량과, 유체감지센서(12)에서 감지된 유체누출량과, 케이싱(13)에서 감지된 펌프 내부의 압력변화량을 미리 설정된 기준값과 비교하여 소정의 제어신호를 발생하는 제어부(10)와; 상기 제어부(10)의 제어신호에 따라 상기 진동량과 유체누출량 및 압력변화량을 실시간으로 저장하는 저장부(15)와; 상기 제어부(10)의 제어신호에 따라 펌프에 이상이 발생되었음을 외부로 경보하는 경보부(14)로 구성되어 있다.

펌프의 진동의 원인은 수력적인 원인으로 대별된다. 이들의 원인의 대부분에 대해서는 설계와 제작시점에서 대책이 세워지며, 통상은 공장운전시에 확인되기 때문에 설치후에 진동이 문제로 되는 예는 적다.

따라서 설치기초가 연약하거나, 공장운전시의 설치상태가 현지 상태와 현저 히 다른 경우에 진동이 문제로 된다. 일반적으로 진동이 발생하기 쉬운 장소는 입축 펌프 구동용의 모타 꼭대기 부분이다. 또 수력적인 원인에 의한 진동은 펌프가 설계점 부근에서 운전되고 있는 경우에는 발생빈도가 낮지만, 설계점으로부터 멀어질수록 진동은 크게 된다.

한편, 펌프의 진동은 기계적인 원인으로서 회전체의 불평형, 정지부와 회전축의 접촉에 의한 로타의 굽힘, 회전체의 마모 및 부식, 이물질 부착, 회전체의 변형 또는 파손, 각부의 헐거움, 결합상태에서의 불평형에 의해 발생되며, 특히 베어링(2)의 마모로 인해 발생되는 진동은 축(1), 씨일장치(3), 케이싱(4), 배관부의 파손을 유발할 수도 있다.

따라서, 본 고안에서는 베어링(3)의 마모로 인해 발생되는 진동을 감지하기 위해 베어링(2)의 일측에 진동센서(11)를 부착하여 그 진동의 정도를 측정하게 된다.

상기 진동센서(11)는 물체의 진동을 감지하는 센서로서 속도, 진동, 충격 등의 동적 힘을 감지하며 관성력, 전기변형, 자이로의 응용 원리를 이용한다. 상기 진동센서는 물체의 운동상태를 순시적으로 감지할 수 있으므로, 자동차, 기차, 선박, 비행기 등 각종 수송수단, 공장자동화 및 로봇 등의 제어시스템에 있어서 필수적인 소자이며, 그 활용 분야는 대단히 넓다. 검출 방식으로 크게 분류하면, 관성식, 자이로식, 실리콘반도체식이 있다. 공업계측 분야에서는 기기의 진동 계측이나 구조물의 진동계측 등에 사용되고 있다. 또, 항공기 관성 항공장치에서도 사용되고 있다.

본 고안에서는 상기 진동센서(11)의 일 실시례로서, ±5Vdc의 출력과 DC ~ 1㎑의 주파수특성을 갖는 실리콘형 가속도 센서인 SSA-3000시리즈를 사용하여, 베어링의 진동량을 감지한다.

상기 진동센서(11)에서 감지된 진동은 전기적 신호로 변환되어 제어부(10)에 전달되며, 상기 제어부(10)에서는 전달된 전기적 신호를 다시 진동량으로 변환하여 저장부(15)에 저장하고, 그 진동량을 미리 설정된 기준값과 비교한 후, 감지된 진동이 기준값 이상일 경우, 경보부(14)을 통해 비상신호를 발생함으로써 베어링(2)의 교체시기를 알리게 된다.

한편, 일반적으로 펌프에 구비된 케이싱(4)은 한 개 또는 여러 개로 분할되어 제작되는데, 이를 조립할 때에 접합면에서의 누출방지를 위하여 보통 패킹을 사용한다. 또한, 펌프의 축(1)이 케이싱(4)을 관통하는 곳에서는 축(1)과 케이싱(4) 사이에 작은 간격을 가지고 회전 운동을 하는데, 이 간격으로부터의 누출을 방지하는 데에도 반드시 패킹이 사용된다.

이때, 본 고안에서는 축(1)과 케이싱(4)의 연결부에 장착되는 패킹을 씨일장치(seal)(3)로 구분하여 호칭한다.

상기 패킹이 불완전하면, 유체의 누출 혹은 공기의 유입으로 인해 펌프 효율 을 저하와 동력손실을 초래하게 되므로, 패킹은 펌프를 구성하는 중요한 한 요소임에도 불구하고 일반적으로 자칫 경시되기 쉽다. 이것은 패킹이 소모품으로 간주되어, 손상되면 교체하기만 하면 된다는 생각이 있기 때문이다.

그러나, 최근 펌프가 취급하는 유체의 종류가 대단히 많고, 압력도 높게 되어 패킹의 재질, 구조, 장비 외에 여러가지가 새롭게 개발되었으며, 접합면이나 활동부의 기밀을 유지하고, 액체의 누출을 방지하기 위하여 사용되는 재료 혹은 장치로서 패킹은 중요한 구성부품으로 인식되고 있다.

특히, 씨일장치(3)의 경우 부적당한 제품을 사용하면 축(1)의 마모가 발생될 수 있으므로 취급에 가장 주의해야 한다.

상기 씨일장치(3)는 장기간의 사용에 의해 마모되는 경우 유체가 누출됨과 동시에 압력이 새어나가게 되는데, 본 고안에서는 이에 착안하여 씨일장치(3)의 하부 일측에 유체감지센서(12)를 부착하여 누출되는 유체를 감지되는 경우 소정의 전기적 신호를 발생하여 제어부(10)에 전달하게 된다.

본 고안에서는 일 실시례로서, 전극봉(도시되지 않음)을 이용하여 유체감지센서(12)를 구성하였다. 즉, AC 전원 또는 DC 전원을 사용하는 전극봉 사이에 유체가 흐르는 경우 전기가 도통하여 유체의 누출을 확인하게 되며, 그 누출량에 따라 흐르는 전류의 밀도가 높아지게 되므로, 그 유체의 누출량을 감지할 수 있게 된다.

또한, 케이싱(4)은 펌프의 내부에서 일정 이상의 압력을 유지하고 있는데, 임펠러(5)의 지속적인 회전에 의해 연결 부분이 마모되는 경우, 내부의 압력이 외부로 새어나가는 경우가 발생된다.

본 고안에서는 상기와 같은 압력의 누출을 감지하기 위해 케이싱(4)의 일측에 압력센서(13)를 부착하여 케이싱(4) 내부의 압력변화를 감지하고 이를 전기적 신호로 변환하여 제어부(10)로 전달한다.

상기 압력센서(13)는 종래의 전기제어장치에 많이 사용되는 센서이므로, 이하에서 상세한 설명은 생략한다.

한편, 상기 제어부(10)에서는 진동센서(11), 유체감지센서(12), 압력센서(13)에서 전달된 전기적 신호를 진동량, 유체누출량, 압력변화량을 나타내는 데이타값으로 변환하고, 그 데이타값을 미리 설정된 기준값과 비교한다.

이때, 각 데이타값중 어느 하나 이상이 기준값 이상인 경우, 경보부(14)를 통해 비상신호를 발생하여 관리자에게 펌프의 이상유무를 인식시킨다.

또한, 제어부(10)에서는 실시간으로 전달되는 진동센서(11), 유체누출센서(12), 압력센서(13)의 데이타값을 저장부(15)에 전달하여 측정된 각각의 진동량, 유체누출량, 압력변화량을 저장함으로써, 추후 데이타분석을 통해 시스템의 문제점을 보완할 수 있도록 한다. 상기 저장부(15)는 메모리카드, 메모리스틱, USB메모리를 포함하는 이동식 저장장치에 데이타를 전송할 수 있도록 별도의 출력포트를 구비하도록 구성할 수도 있다.

상기 저장부(15)는 관리자가 직접 현장에서 저장된 데이타값을 확인해야하는 번거로움이 있으므로, 본 고안에서는 다른 실시례로서, 통신모듈(16)을 통해 상기 데이타값을 별도의 외부저장장치(20)에 전송하도록 구성할 수도 있다.

즉, 제어부(10)에서는 현재의 상황(진동량, 유체누출량, 압력변화량, 기기의 가동일시 및 횟수 등)을 통신모듈(80)에 전달하고, 상기 통신모듈(16)에서는 이를 유선 또는 무선방식으로 외부수신안테나(21)로 전송하고, 상기 외부수신안테나(21)에서 수신된 데이타는 다시 외부저장장치(20)에 기록 저장된다.

상기 통신모듈(16)은 유선통신망(RS-232, RS-422, RS-485, S-ATA, IDE, USB,IEEE 1394, TCPIP 프로토콜을 이용한 인터넷망을 포함한다)과 무선통신망(특정주파수를 이용하는 통신, 적외선통신망, 레이저통신망 핸드폰 무선망을 포함한다)을 통해 데이타를 송수신하게 된다.

한편, 상기 통신모듈(16)은 유선통신망 또는 무선통신망을 통해 외부제어부(30)와 연결되는 구성도 가능하다.

즉, 외부제어부(30)에서는 전술한 유선통신망 또는 외부제어송신안테나(30)를 통해 사용자가 외부에서 입력한 자료(데이타값 등)을 직접 제어부(10)에 전달함으로써 무인시스템을 구현할 수도 있다. 이때, 상기 데이타값은 제어부(10)의 제어동작을 변경하는 제어신호가 포함될 수도 있다.

상기 유선통신망 또는 무선통신망을 통해 데이타값과 제어신호가 이동하는 것은 종래의 전자장치에 적용된 공지의 기술이므로 이하에서 상세한 설명은 생략한 다.

상기와 같은 본 고안은 상술한 특정의 실시례에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 고안의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

또한, 시스템의 지속적인 데이타변화량을 저장할 수 있도록 외부저장장치(20)가 구비되어 시스템 개선을 위한 데이타 분석이 용이한 효과가 있다.

또한, 외부제어부(30)를 통해 직접 제어부(10)에 자료(데이타값 등)를 제공 할 수 있으므로, 무인시스템으로 관리가능한 효과가 있다.

Claims

펌프 장치에 있어서,

펌프를 이루고 있는 베어링(2)의 일측에 구비되며, 베어링(20)의 마모시 발생되는 펌프의 진동량을 감지하여 소정의 전기적신호를 발생하는 진동센서(11)와;

씨일장치(3)의 일측에 구비되며, 외부로 누출되는 유체량을 감지하여 소정의 전기적 신호를 발생하는 유체감지센서(12)와;

케이싱(4)의 일측에 구비되며, 펌프 내부의 압력 변화량을 감지하여 소정의 전기적 신호를 발생하는 압력센서(13)와;

상기 진동센서(11)에서 감지된 펌프의 진동량과, 유체감지센서(12)에서 감지된 유체누출량과, 케이싱(13)에서 감지된 펌프 내부의 압력변화량을 미리 설정된 기준값과 비교하여 소정의 제어신호를 발생하는 제어부(10)와;

상기 제어부(10)의 제어신호에 따라 상기 진동량과 유체누출량 및 압력변화량을 실시간으로 저장하는 저장부(15)와;

상기 제어부(10)의 제어신호에 따라 펌프에 이상이 발생되었음을 외부로 경보하는 경보부(14)로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 펌프 이상유무 확인장치.
제 1항에 있어서,

상기 제어부(10)는 현재의 상황에 대한 데이타(진동량, 유체누출량, 압력변 화량)를 통신모듈(16)에 전달하고, 상기 통신모듈(16)은 유선통신망 또는 무선통신망 중 어느 하나에 의해 상기 데이타를 외부저장장치(20)에 저장하는 것을 특징으로 하는 펌프 이상유무 확인장치.
제 1항에 있어서,

상기 제어부(10)는 통신모듈(16)을 통해 외부제어부(30)와 연결되되,

상기 외부제어부(30)에서는 유선통신망 또는 무선통신망 중 어느 하나에 의해 특정 제어신호를 출력함으로써, 제어부(10)에 소정의 데이타값을 전송하는 것을 특징으로 하는 펌프 이상유무 확인장치.