KR20080050696A - 원격상태 감시기반 엔진운전 및 유지보수 관리 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 원격상태 감시기반 엔진운전 및 유지보수 관리 시스템에 관한 것으로 특히, 원격지에서 운전중인 엔진의 운전정보를 수집 전송하는 사이트 정보 수집 및 전송 시스템부와; 엔진 운전 상태정보를 담고 있는 운전 정보 데이터를 상기 사이트 정보 수집 및 전송 시스템부로부터 직접 전송받거나 엔진 운영사를 거쳐 전송받고 이를 통합데이터베이스에 저장하는 데이터 로깅 인터페이스부와; 상기 데이터 로깅 인터페이스부를 통해 전달받은 엔진의 운전 상태정보를 저장함은 물론 각종 성능 표준 데이터 및 주요부품 수명주기 데이터를 구비하고 엔진들의 유지 관리하는 통합데이터베이스와; 상기 통합데이터베이스에 저장된 엔진 운전상태 정보를 그래프와 테이블 형태의 GUI를 제공하는 원격 엔진 상태 모니터링부와; 상기 통합데이터베이스에 저장된 원격 엔진 상태정보로부터 엔진의 성능을 파악하고 전문가에 의한 엔진 상태 분석과 진단 작업을 하는 엔진 성능 진단부와; 상기 엔진 성능 진단부에 의해 파악된 엔진 성능 진단과 엔진 상태 진단 결과를 기반으로 하여 엔진의 예지 보전 기능을 수행하는 예지 보전부와; 엔진의 주요부품들에 대한 수명주기 데이터를 생성하고 관리하는 주요부품 수명주기 관리부와; 상기 주요부품 수명주기 관리부에서 관리하는 주요 부품들에 대한 교체주기 계산과 실제 부품 교체일자를 기반으로 예방 보전을 수행하는 예방 보전부와; 엔진 성능 진단결과와 예지 보전 데이터 및 예방 보전 데이터를 기반으로 하여 해당 엔진의 운전 및 유지보수에 따른 계획 데이터를 생성하는 엔진 운전 및 유지보수 계획 생성부와; 상기 엔진 운전 및 유지보수 계획 생성부에서 제공되는 데이터를 기반으로 하여 엔진 소유업자에게 서비스 레터를 제공하는 서비스 레터 발행부와; 상기 엔진 운전 및 유지보수 계획 생성부에서 제공되는 데이터를 기반으로 하여 엔진의 유지보수 서비스를 수행하는데 필요한 부품 및 경비를 출력시켜 주는 부품 견적 발행부;로 구성한 것을 특징으로 한다.
따라서, 엔진 소유업자는 관리하는 운영 사이트에 엔진 상태를 최적으로 유지하기 위하여 많은 고급 인력과 예비 부품을 유지하지 않고도 엔진 제조업자가 제공하는 고급 엔진 상태 관리 서비스를 받을 수 있는데, 특히 선박 추진용 저속엔진과 선박 발전용 중속 엔진의 경우 승선인원의 감소에 따른 고급 인력 확보의 어려움을 해결할 수 있고, 엔진 제작업자의 경우에도 엔진 운전시간별 데이터를 축적할 수 있으므로 엔진 인도시 측정 데이터와 비교를 통하여 엔진 성능 개선 데이터로 활용할 수 있는 것이다.
엔진, 선박, 발전 및 추진용, 엔진 상태, 유지보수, 예지 및 예방 보전
Description
도 1은 본 발명 시스템의 전체 블록 구성도.
도 2는 본 발명 시스템에 따른 원격 엔진 상태 감시 관리방식을 설명하기 위한 데이터 흐름도.
도 3은 온라인 상태에서 데이터 수집시의 본 발명 시스템 구성도.
도 4는 통합 데이터베이스에 저장된 엔진 운전 상태 정보를 이용한 원격 엔진 상태 감시의 주요 기능 구성도.
도 5는 엔진의 정상 운전시와 특정 실린더 이상발생시 주파수계열 속도 신호 변화 상태를 보인 파형도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 사이트 정보 수집 및 전송 시스템부 1a : 엔진
1b : 온라인 정보 수집부 1c : 오프라인 정보 수집부
2 : 데이터 로깅 인터페이스부 3 : 통합데이터베이스
4 : 원격 엔진 상태 모니터링부 5 : 엔진 성능 진단부
6 : 예지 보전부 7 : 주요부품 수명주기 관리부
8 : 예방 보전부 9 : 엔진 운전 및 유지보수 계획 생성부
10 : 서비스 레터 발행부 11 : 부품 견적 발행부
12 : RPM 계측 분석장치 20 : 로컬 PC
30 : 엔진 제조업자 31 : 서버
40 : 엔진 소유업자
본 발명은 원격상태 감시기반 엔진운전 및 유지보수 관리 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 중속 또는 저속 엔진에 대한 많은 제작 경험 및 엔진 상태에 대한 많은 노하우를 가진 엔진 제작업자가 엔진 소유업자가 운영중인 엔진에 대하여 현재 엔진의 성능 및 상태에 대한 진단 결과를 통보하고 이에 따른 운전 주요인자(Parameter) 수정 및 부품 교체 시점정보를 제공하는 방식을 통해 엔진의 효율 및 상태를 항상 최상으로 유지할 수 있도록 발명한 것이다.
즉, 엔진 제조업자는 엔진 소유업자가 운영하는 운전 사이트의 운전 데이터를 온라인(On-line) 또는 오프라인(Off-Line) 방식으로 주기적으로 모니터링하는 방식을 통해 엔진의 운전 상태에 기반으로 하여 엔진의 성능을 분석하고 유지보수를 위한 조치 방법과 조치 시점을 도출하여 엔진 운영자에게 통보하는 서비스를 제 공할 수 있는 원격상태 감시기반 엔진운전 및 유지보수 관리 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 선박 추진용 또는 발전용으로 사용되는 저속 또는 중속 엔진의 운전 및 유지보수에 많은 노하우가 필요함에 따라 숙련된 인원의 확보 여부가 엔진의 성능 및 상태관리에 주요한 요소로 작용하게 된다.
현재 선박 추진용으로 이용되고 있는 저속 엔진의 경우 선박의 승선 인원을 줄이는 추세이고, 숙련된 고급 인력의 확보가 점점 어려워지고 있으며, 또한 발전용으로 주로 사용되는 중속 엔진의 경우 전력 사정이 열악한 개발도상국에 설치되는 경우가 많으므로 우수 인력의 확보가 어려운 상황이다.
뿐만 아니라 운전 인력을 지원하기 위해 사이트 정보 수집 및 전송 시스템부에 설치하는 온라인 모니터링 및 운전 시스템은 엔진 운전 상태를 디스플레이(Display)하고, 엔진의 주요 압력이나 온도가 기준 값을 넘어갈 때 경보음(Alarm)을 울리는 정도의 기능을 보유하고 있으므로 엔진의 상태가 서서히 정상치를 벗어나는 상황이 발생하는 경우 발생하는 각종 신호를 잡아내어 예지 보전에 적용할 수는 없는 상황이다.
이에 반하여 엔진을 제조하는 업체는 수십 년의 엔진 제작 및 고장수리(Troubleshooting) 경험을 가지고 있으므로 엔진 소유업자가 운영중인 엔진의 상태를 최상으로 유지하여 원하는 엔진 성능을 발휘하도록 할 수 있는 많은 노하우를 축적하고 있다.
하지만 엔진의 설치 위치가 원격지에 위치하고 있고 통신 환경이 열악한 경 우가 많으므로 엔진의 운전 상태를 엔진 제조업자가 항시 감시하고 대응할 수 있는 시스템의 구축이 어려운 상황이다.
또한 엔진 상태 데이터를 수집하여 축적한다고 하더라도 전문가의 노하우를 통해서만 성능 및 상태 진단이 가능하고, 또 현재 상태를 진단하였다 하더라도 해당 이상 상태를 발생시킨 원인을 주요 부품 단위로 찾아내는 것을 시스템화하는 것은 매우 어려운 실정에 있다.
본 발명은 이와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위하여 안출한 것으로, 원격지에 위치한 엔진의 운전 상태를 통신환경에 따라 온라인 또는 오프라인으로 감시하고, 이를 통합데이터베이스에 저장하여 엔진 수명주기 동안의 운전 상태정보를 축적하는 통합 데이터베이스를 구축함은 물론 이 데이터베이스를 기반으로 엔진의 성능 및 상태를 진단하는 진단 시스템과 주요 부품의 수명주기 및 주요 엔진 소유업자의 부품 교체시점을 관리하는 엔진 주요부품 수명주기 관리시스템을 적용하여 엔진운영 및 유지보수에 필수적인 예방 보전 및 예지 보전 정보를 생성하고 이 정보를 엔진 소유업자에게 통보하며, 엔진 생산업자가 제공하는 엔진 운전 및 유지보수 업무를 보다 효율적으로 수행할 수 있는 원격상태 감시기반 엔진운전 및 유지보수 관리 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
다시 말해서, 본 발명은 운전중인 엔진의 상태 정보를 엔진 제작업자가 원격지에서 모니터링하고, 이 정보를 데이터베이스화하여 엔진 제조업자의 고급 전문가 의 노하우를 이용하며, 이를 지원하는 성능진단기능, 상태진단기능 및 부품 수명 주기 관리시스템을 적용함으로써 운전 중인 엔진에 대하여 고품질의 운전 및 유지보수 서비스를 제공할 수 있고, 또한 엔진 제작업자가 직접 엔진 운전 및 유지보수 서비스를 제공하지 않는 엔진 소유업자의 엔진에 대해서는 엔진의 운전상태 정보를 제공하고 부품 교체가 필요한 경우 필요 부품의 견적서를 서비스 레터 형태로 제공할 수 있는 원격상태 감시기반 엔진운전 및 유지보수 관리 시스템을 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.
상기한 본 발명의 목적은, 수개의 실린더를 갖는 왕복동 엔진의 운전 상태 정보를 실시간으로 입력받아 저장하는 온라인 정보 수집부와, 사이트 정보 수집 및 전송 시스템부의 작업자가 작성하는 파일 데이터가 수집, 저장되는 오프라인 정보 수집부를 구비하고 원격지에서 운전중인 해당 수송기기에 설치되는 사이트 정보 수집 및 전송 시스템부와;
엔진 운전 상태정보를 담고 있는 운전 정보 데이터를 상기 사이트 정보 수집 및 전송 시스템부로부터 직접 전송받거나 엔진 운영사를 거쳐 전송받고 이를 통합데이터베이스에 저장하는 데이터 로깅(Logging) 인터페이스부와;
상기 데이터 로깅 인터페이스부를 통해 전달받은 엔진의 운전 상태정보를 저장함은 물론 각종 성능 표준 데이터 및 주요부품 수명주기 데이터를 구비하고 엔진들의 유지 관리하는 통합데이터베이스와;
상기 통합데이터베이스에 저장된 엔진 운전상태 정보를 그래프와 테이블 형태의 GUI(graphical user interface)를 제공하는 원격 엔진 상태 모니터링부와;
상기 통합데이터베이스에 저장된 원격 엔진 상태정보로부터 엔진의 성능을 파악하고 전문가에 의한 엔진 상태 분석과 진단 작업을 하는 엔진 성능 진단부와;
상기 엔진 성능 진단부에 의해 파악된 엔진 성능 진단과 엔진 상태 진단 결과를 기반으로 하여 엔진의 예지 보전(Predictive Maintenance) 기능을 수행하는 예지 보전부와;
엔진의 주요부품들에 대한 수명주기 데이터를 생성하고 관리하는 주요부품 수명주기 관리부와;
상기 주요부품 수명주기 관리부에서 관리하는 주요 부품들에 대한 교체주기 계산과 실제 부품 교체일자를 기반으로 예방 보전을 수행하는 예방 보전부와;
엔진 성능 진단결과와 예지 보전 데이터 및 예방 보전 데이터를 기반으로 하여 해당 엔진의 운전 및 유지보수에 따른 계획 데이터를 생성하는 엔진 운전 및 유지보수 계획 생성부와;
상기 엔진 운전 및 유지보수 계획 생성부에서 제공되는 데이터를 기반으로 하여 엔진 소유업자에게 서비스 레터(Service Letter)를 제공하는 서비스 레터 발행부와;
상기 엔진 운전 및 유지보수 계획 생성부에서 제공되는 데이터를 기반으로 하여 엔진의 유지보수 서비스를 수행하는데 필요한 부품 및 경비를 출력시켜 주는 부품 견적 발행부;로 구성함으로써 달성할 수 있다.
이때, 상기 사이트 정보 수집 및 전송 시스템부에서는 로컬에서 발생하는 운전 데이터를 온라인으로 엔진 제조업자의 서버로 전송하기 위하여 로컬에 퍼스널 컴퓨터(PC)를 설치하여 사이트 정보 수집 및 전송 시스템부와 통신을 통하여 데이터를 수집하고, 이를 엔진 제조업자의 서버로 전송하는 방식에 있어서, 사이트 정보 수집 및 전송 시스템부와 로컬 PC간의 데이터 로깅 인터페이스부을 통해 실시하되, 현장 상황에 따라서는 DDE(Dynamic Data Exchange), OPC(OLE for Process Control) 및 Active X 등 여러 가지 IPC(Inter Process Communication) 기법을 사용하는 방식 또는 이러한 표준을 따르지 않는 엔진 운전 시스템이 탑재된 사이트의 경우에는 자체 프로토콜에 따른 소켓(Socket) 통신 인터페이스를 사용하는 방식 중 어느 하나로 통신이 이루어지도록 한 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명 시스템의 전체 블록 구성도를 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명 시스템에 따른 원격 엔진 상태 감시 관리방식을 설명하기 위한 데이터 흐름도를 나타낸 것이며, 도 3은 온라인 상태에서 데이터 수집시의 본 발명 시스템 구성도를 나타낸 것이고, 도 4는 통합 데이터베이스에 저장된 엔진 운전 상태 정보를 이용한 원격 엔진 상태 감시의 주요 기능 구성도를 나타낸 것이며, 도 5는 엔진의 정상 운전시와 특정 실린더 이상발생시 주파수계열 속도 신호 변화 상태를 보인 파형도를 나타낸 것이다.
이에 따르면 본 발명 시스템은, 수개의 실린더를 갖는 왕복동 엔진(1a)의 운 전 상태 정보를 실시간으로 입력받아 저장하는 온라인 정보 수집부(1b)와, 사이트 정보 수집 및 전송 시스템부의 작업자가 작성하는 파일 데이터가 수집, 저장되는 오프라인 정보 수집부(1c)를 구비하고 원격지에서 운전중인 해당 수송기기에 설치되는 사이트 정보 수집 및 전송 시스템부(1)와;
엔진 운전 상태정보를 담고 있는 운전 정보 데이터를 상기 사이트 정보 수집 및 전송 시스템부(1)로부터 직접 전송받거나 엔진 운영사를 거쳐 전송받고 이를 통합데이터베이스(3)에 저장하는 데이터 로깅 인터페이스부(2)와;
상기 데이터 로깅 인터페이스부(2)를 통해 전달받은 엔진(1a)의 운전 상태정보를 저장함은 물론 각종 성능 표준 데이터 및 주요부품 수명주기 데이터를 구비하고 엔진(1a)들의 유지 관리하는 통합데이터베이스(3)와;
상기 통합데이터베이스(3)에 저장된 엔진 운전상태 정보를 그래프와 테이블 형태의 GUI를 제공하는 원격 엔진 상태 모니터링부(4)와;
상기 통합데이터베이스(3)에 저장된 원격 엔진 상태정보로부터 엔진의 성능을 파악하고 전문가에 의한 엔진 상태 분석과 진단 작업을 하는 엔진 성능 진단부(5)와;
상기 엔진 성능 진단부(5)에 의해 파악된 엔진 성능 진단과 엔진 상태 진단 결과를 기반으로 하여 엔진의 예지 보전 기능을 수행하는 예지 보전부(6)와;
엔진(1a)의 주요부품들에 대한 수명주기 데이터를 생성하고 관리하는 주요부품 수명주기 관리부(7)와;
상기 주요부품 수명주기 관리부(7)에서 관리하는 주요 부품들에 대한 교체주 기 계산과 실제 부품 교체일자를 기반으로 예방 보전 기능을 수행하는 예방 보전부(8)와;
엔진 성능 진단결과와 예지 보전 데이터 및 예방 보전 데이터를 기반으로 하여 해당 엔진의 운전 및 유지보수에 따른 계획 데이터를 생성하는 엔진 운전 및 유지보수 계획 생성부(9)와;
상기 엔진 운전 및 유지보수 계획 생성부(9)에서 제공되는 데이터를 기반으로 하여 엔진 소유업자에게 서비스 레터를 제공하는 서비스 레터 발행부(10)와;
상기 엔진 운전 및 유지보수 계획 생성부(9)에서 제공되는 데이터를 기반으로 하여 엔진의 유지보수 서비스를 수행하는데 필요한 부품 및 경비를 출력시켜 주는 부품 견적 발행부(11);로 구성한 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 사이트 정보 수집 및 전송 시스템부(1)에서는 로컬에서 발생하는 운전 데이터를 온라인으로 엔진 제조업자(30)의 서버(31)로 전송하기 위하여 로컬에 퍼스널 컴퓨터(20)를 설치하여 사이트 정보 수집 및 전송 시스템부(1)와 통신을 통하여 데이터를 수집하고, 이를 엔진 제조업자(30)의 서버(31)로 전송할 수 있도록 사이트 정보 수집 및 전송 시스템부(1)와 로컬 PC(20) 간에 데이터 로깅 인터페이스부을 설치한 것을 기본으로 하되, 현장 상황에 따라서는 DDE(Dynamic Data Exchange), OPC(OLE for Process Control) 및 Active X와 같은 여러 가지 IPC(Inter Process Communication) 기법을 사용하여 통신이 이루어지도록 하거나, 또는 이러한 표준을 따르지 않는 엔진 운전 시스템이 탑재된 사이트의 경우에는 자체 프로토콜에 따른 소켓(Socket) 통신 인터페이스를 사용하는 방식으로 통신이 이루어지도록 한 것을 특징으로 한다.
이와 같이 구성된 본 발명 시스템의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명의 시스템은, 온라인 정보 수집부(1b)와 오프라인 정보 수집부(1c)를 구비한 사이트 정보 수집 및 전송 시스템부(1)와, 데이터 로깅 인터페이스부(2), 통합데이터베이스(3), 원격 엔진 상태 모니터링부(4), 엔진 성능 진단부(5), 예지 보전부(6), 주요부품 수명주기 관리부(7), 예방 보전부(8), 엔진 운전 및 유지보수 계획 생성부(9), 서비스 레터 발행부(10) 및 부품 견적 발행부(11)로 구성한 것을 주요 기술구성 요소로 한다.
이때, 상기 사이트 정보 수집 및 전송 시스템부(1)는 원격지에서 운전중인 해당 수송기기에 설치되는 것으로, 그 내부에 설치된 온라인 정보 수집부(1b)는 수개의 실린더를 갖는 왕복동 엔진(1a)의 운전 상태 정보를 실시간으로 입력받아 저장하게 되고, 오프라인 정보 수집부(1c)는 사이트 정보 수집 및 전송 시스템부의 작업자가 작성하는 파일 데이터가 수집, 저장하게 된다.
또, 상기 데이터 로깅 인터페이스부(2)는 엔진 운전 상태정보를 담고 있는 운전 정보 데이터를 상기 사이트 정보 수집 및 전송 시스템부(1)로부터 직접 전송받거나 엔진 운영사를 거쳐 전송받고 이를 통합데이터베이스(3)로 전송하여 저장하게 되고, 상기 통합데이터베이스(3)는 데이터 로깅 인터페이스부(2)를 통해 전달받은 엔진(1a)의 운전 상태정보를 저장함은 물론 각종 성능 표준 데이터 및 주요부품 수명주기 데이터를 구비하고 엔진(1a)들의 유지 관리기능을 수행하게 된다.
또한, 상기 원격 엔진 상태 모니터링부(4)에서는 통합데이터베이스(3)에 저 장된 엔진 운전상태 정보를 그래프와 테이블 형태의 GUI를 제공하게 되고, 상기 엔진 성능 진단부(5)에서는 상기 통합데이터베이스(3)에 저장된 원격 엔진 상태정보로부터 엔진의 성능을 파악하고 전문가에 의한 엔진 상태 분석과 진단 작업을 수행하게 된다.
그리고, 상기 예지 보전부(6)에서는 엔진 성능 진단부(5)에 의해 파악된 엔진 성능 진단과 엔진 상태 진단 결과를 기반으로 하여 엔진의 예지 보전 기능을 수행하고, 상기 주요부품 수명주기 관리부(7)에서는 엔진(1a)의 주요부품들에 대한 수명주기 데이터를 생성하고 관리하게 되며, 상기 예방 보전부(8)에서는 주요부품 수명주기 관리부(7)에 의해 관리되는 주요 부품들에 대한 교체주기의 계산과 실제 부품 교체일자를 기반으로 하여 예방 보전 기능을 수행하게 된다.
또, 상기 엔진 운전 및 유지보수 계획 생성부(9)에서는 엔진 성능 진단결과와 예지 보전 데이터 및 예방 보전 데이터를 기반으로 하여 해당 엔진의 운전 및 유지보수에 따른 계획 데이터를 생성하게 되고, 상기 서비스 레터 발행부(10)에서는 상기 엔진 운전 및 유지보수 계획 생성부(9)에서 제공되는 데이터를 기반으로 하여 엔진 소유업자에게 서비스 레터를 제공하고, 상기 부품 견적 발행부(11)에서는 엔진 운전 및 유지보수 계획 생성부(9)에서 제공되는 데이터를 기반으로 하여 엔진의 유지보수 서비스 기능을 수행하는데 필요한 부품 및 경비를 출력시켜 주게 된다.
즉, 본 발명 시스템은 사이트 정보 수집 및 전송 시스템부(1)의 운전요원, 엔진 제조업자(30), 엔진 소유업자(40) 간의 상호 협조하에 사이트 정보 수집 및 전송 시스템부(1)에서 운전중인 엔진의 현재 성능과 상태에 대한 많은 정보를 제공하고자 하는 것이다.
이와 같은 정보들 중 육상 발전용에 적용되는 DCS(Distributed Control System)나 선박 운전용으로 적용되는 AMS(Alarm Monitoring System) 등의 엔진 운전 시스템이 관리하는 각종 센서 정보는 온라인으로 수집이 가능한 정보이다.
원격지의 엔진 운전정보는 온라인으로 수집이 되더라도 통신 환경에 따라 주기적인 업데이트 방식으로 데이터를 넘겨주게 되며, 이용 가능한 네트워크 상태에 따라 업 데이트 주기는 수분 단위에서 수시간 단위까지 시스템에 적합한 주기를 사용하게 된다.
한편 디지털화된 센서로 측정하기가 어렵거나 비용이 많이 소요되는 정보는 운전자가 수작업으로 측정하여 리포터를 작성하고 이 리포터를 팩스(FAX), FTP(File transfer Protocol) 서비스 또는 전자우편(e-mail) 등의 방식으로 전송하여 활용하는 오프라인 데이터 획득 방식을 사용하게 된다.
상기 사이트 정보 수집 및 전송 시스템부(1)와, 엔진 소유업자(40) 및 엔진 제조업자(30) 간 데이터 전송 및 서비스 제공 방식을 도 2에 도시한 바와 같다.
이때, 사이트 정보 수집 및 전송 시스템부(1)에서의 운전 중인 엔진 정보는 온라인 정보 수집부(1b)와 오프라인 정보 수집부(1c)를 통해 수집되어 엔진 제조업자(30)에게 보내지게 된다.
또한, 상기 사이트 정보 수집 및 전송 시스템부(1)에서 엔진 제조업자(30)에게 엔진 운전정보가 보내지는 또 다른 경로는 엔진 소유업자(40)을 경유하는 방식 으로, 상기 사이트 정보 수집 및 전송 시스템부(1)의 엔진 운전정보는 오프라인 정보 수집부(1b)를 통해 수집되어 엔진 소유업자(40)에게 전송되는데, 이때 상기 엔진 소유업자(40)가 수집한 엔진 운전 데이터를 엔진 제조업자(30)에게 데이터 복사 전송 서비스인 오프라인 전송을 통하여 전송하는 방식을 사용하게 된다.
한편, 온라인 상태에서 데이터 수집시의 본 발명 시스템 구성도를 보여주고 있는데, 상기 사이트 정보 수집 및 전송 시스템부(1)에서 발생하는 온라인 엔진 운전 상태 데이터는 DCS 또는 AMS 등 통하여 전송받아 사이트 정보 수집 및 전송 시스템부(1)의 원격 엔진 상태 모니터링부(4) 등을 통해 모니터링 및 제어되고 있다.
본 발명에서는 사이트 정보 수집 및 전송 시스템부(1)에서 발생하는 운전 데이터를 온라인으로 엔진 제조업자(30)의 서버(31)로 전송하기 위하여 로컬에 PC(20)를 설치하여 엔진 운전 시스템과 인터넷 통신을 통하여 데이터를 수집하고, 이를 엔진 제조업자(30)의 서버(31)로 전송하는 방식을 사용하고 있다.
상기 사이트 정보 수집 및 전송 시스템부(1)와 로컬 PC(20) 간의 데이터 통신은 현장 상황에 따라서 여러 가지 IPC(Inter Process Communication) 기법을 사용하게 된다.
즉, 엔진 운전 시스템이 DDE(Dynamic Data Exchange)를 지원하는 경우 로컬 PC(20)는 DDE 방식의 인터페이스를 사용하게 되고, 상기 엔진운전 시스템이 DDE 보다 발전된 기법인 OPC(OLE for Process Control)를 지원할 경우 OPC 인터페이스를 적용하게 된다.
또한, 이러한 표준을 따르지 않는 엔진 운전 시스템이 탑재된 사이트의 경우 에는 자체 프로토콜에 따른 소켓(Socket) 통신 인터페이스를 사용하게 된다.
본 발명에서는 엔진 운전 시스템으로부터 수집하는 온라인 정보 이외에 엔진 상태 진단을 위하여 엔진 회전 속도 순간 변화율을 측정하는 기법을 사용하고 있다.
엔진의 회전 속도를 측정하기 위하여 RPM 계측 분석장치(12)를 엔진에 부착하고, 이 장치가 수집한 데이터를 로컬 PC(20)로 전송하며, 다시 엔진 제조업자(30)의 서버(31)로 전송하게 되어 엔진 상태 진단에 활용하게 된다.
온라인과 오프라인으로 사이트 정보 수집 및 전송 시스템부(1)에서 엔진 제조업자(30)에게 전송된 엔진 운전 데이터는 도 1의 데이터 로깅 인터페이스(Data Logging Interface)(2)를 통하여 통합데이터베이스(3)에 저장된다.
이때, 상기 통합데이터베이스(3)에는 크게 두 가지 종류의 엔진 관리 데이터를 저장하고 있는데, 첫째는 원격지에서 운전 중인 엔진의 상태정보와 알람 정보 등 엔진 운전 상태 데이터를 저장하게 되고, 두 번째는 주요 엔진 부품의 수명주기(Life time), 주요 선사의 부품 교체 이력 등을 포함하는 주요부품 수명주기 관리데이터를 저장하고 있다.
이와 같은 통합데이터베이스(3)에 저장된 엔진 상태정보를 이용하여 엔진 제조업자(30)는 전문가에 의한 엔진 상태에 대한 분석과 진단작업을 수행하게 된다.
이 작업을 위해 필요한 기능이 도 1의 원격 엔진 상태 모니터링(Remote Engine Condition Monitoring)부(4)이다.
도 4는 통합 데이터베이스에 저장된 엔진 운전 상태 정보를 이용한 원격 엔 진 상태 감시의 주요 기능을 나타내고 있다.
엔진 운전 상태 데이터는 엔진의 성능과 상태를 판단할 수 있는 많은 정보를 데이터에 포함하고 있는데, 엔진의 성능은 엔진 연료소모량과 엔진 효율을 기반으로 ISO 콜넥션(Correction)이 된 상태의 Pmax, Pcomp 등 정량적인 수치로 뽑아낼 수 있으며, 이 기능을 수행하는 것이 성능진단(Performance Diagnosis) 기능이다.
이와 같은 성능진단 결과에 따라 이상 징후 발생시 상태진단(Condition Diagnosis)을 수행할 수 있다.
한편, 상기 엔진(1a)의 성능에는 인지할만한 영향을 미치지 않지만 엔진의 상태가 서서히 악화되고 있거나 특정 부품의 문제 발생이 진전되고 있음을 찾아내는 기능을 상태진단 기능이 처리하게 된다.
이때, 엔진의 상태 진단에는 여러 가지 기법이 사용되게 된다.
도 4의 원격 엔진 상태감시 기능을 이용하여 전문가가 엔진의 경향 데이터와 상태 데이터를 분석하여 진단하는 방식은 고도의 경험과 지식을 가진 전문가가 필요하게 된다.
본 발명 시스템에서는 전문가의 지식을 활용하는 방법 이외에 일반 사용자도 전문가 수준의 진단을 수행할 수 있도록 도움을 주는 엔진 상태 자동 진단 기능을 적용하여 엔진의 상태를 진단하고, 특정 부품의 상태를 추정함으로써 주요 부품의 교체 시점을 결정하는 예지 보전 기법을 적용하고 있다.
엔진 상태 자동 진단 기능은 CBM(Condition Based Maintenance) 기법인 FMA(Failure Mode Analysis) 작업을 수행하여 엔진 각 부위의 이상 발생시 외부적 인 센서로 측정할 수 있는 상태 값을 정의하고, 통합데이터베이스(3)의 엔진 상태정보와 알람 정보로부터 엔진 이상상태 발생을 확률적으로 추론하는 기법을 사용하고 있다.
또한, 본 발명 시스템에서는 엔진 회전 속도 순간 변화율을 측정하여 엔진 상태 진단에 적용하는 기법을 사용하고 있다.
이와 같은 엔진의 회전 속도는 폭발시 증가하고 압축시 감소하는 형태를 나타나게 되고, 특정 실린더의 효율에 문제가 발생시 정상적인 속도 변화 패턴에 문제가 발생하게 된다.
따라서, 시간 축에 대한 엔진 순간 속도 변화 패턴을 고속 푸리에 변환을 하여 주파수축에 대해서 분석하면 도 5와 같이 정상상태의 데이터와 이상발생시 데이터가 구분되므로 특정 실린더의 이상 발생을 진단할 수 있다.
이와 같이 엔진 성능진단과 상태진단 작업의 결과로 예지 보전(Predictive Maintenance) 및 사후 보전 작업 계획이 수립 또는 수정된다.
엔진의 주요 부품에 대해서는 엔진 수명주기 동안 지속적인 교체작업이 이루어진다.
즉, 주요 부품에 대해서는 예방 보전(Preventive Maintenance) 계획에 따라 사용시간 기준 유지 보수(Time Based Maintenance)나, 사용횟수 기준 유지보수(Cycle Based Maintenance)가 수행된다.
본 발명에서는 육상 발전소와 해상 선박을 포함하는 주요 엔진 운영 사이트의 예방 보전 주기와 주요부품 교체 실적을 기준으로 주요부품의 교체주기를 계산 하여 이 정보를 기반으로 엔진 수유업자에게 차기 엔진 부품 교체일자에 대한 정보를 미리 알려줌으로써 정비일정 계획과 재고유지 계획에 활용할 수 있도록 주요부품 수명주기 관리 시스템(Parts Life-cycle Management System)을 적용하고 있다.
예지 보전 정보와 예방 보전 정보를 기반으로 엔진 제조업자는 엔진 소유업자와 사이트 정보 수집 및 전송 시스템부 운영자에게 운전 및 유지보수 서비스를 제공하게 된다. 또한 운전 및 유지보수 서비스를 제공하지 않는 사이트 정보 수집 및 전송 시스템부에 대해서는 서비스 레터(Service Letter)를 발송하여 엔진의 현재 상태와 유지보수 시점을 제공하게 되고 필요한 부품에 대한 견적까지 자동으로 제공하는 서비스를 제공하게 된다.
따라서, 엔진 제조업자는 본 발명의 시스템을 통하여 사이트 정보 수집 및 전송 시스템부의 엔진의 상태를 최상으로 유지하는 서비스를 제공할 수 있게 되는 것이다.
상술한 실시 예는 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기 실시 예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명 시스템에 의하면, 엔진 소유업자는 관리하는 운영 사이트에 엔진 상태를 최적으로 유지하기 위하여 많은 고급 인력과 예비 부품을 유지하지 않고도 엔진 제조업자가 제공하는 고급 엔진 상태 관리 서비스를 받을 수 있는 것이다.
특히 선박 추진용 저속엔진과 선박 발전용 중속 엔진의 경우 승선인원의 감소에 따른 고급 인력 확보의 어려움을 해결할 수 있고, 엔진 제작업자의 경우에도 엔진 운전시간별 데이터를 축적할 수 있으므로 엔진 인도시 측정 데이터와 비교를 통하여 엔진 성능 개선 데이터로 활용할 수 있는 등 매우 유용한 발명인 것이다.
Claims (3)
- 원격지에서 운전중인 해당 수송기기에 설치되어 엔진의 운전정보를 수집 전송하는 사이트 정보 수집 및 전송 시스템부와;엔진 운전 상태정보를 담고 있는 운전 정보 데이터를 상기 사이트 정보 수집 및 전송 시스템부로부터 직접 전송받거나 엔진 운영사를 거쳐 전송받고 이를 통합데이터베이스에 저장하는 데이터 로깅 인터페이스부와;상기 데이터 로깅 인터페이스부를 통해 전달받은 엔진의 운전 상태정보를 저장함은 물론 각종 성능 표준 데이터 및 주요부품 수명주기 데이터를 구비하고 엔진들의 유지 관리하는 통합데이터베이스와;상기 통합데이터베이스에 저장된 엔진 운전상태 정보를 그래프와 테이블 형태의 GUI를 제공하는 원격 엔진 상태 모니터링부와;상기 통합데이터베이스에 저장된 원격 엔진 상태정보로부터 엔진의 성능을 파악하고 전문가에 의한 엔진 상태 분석과 진단 작업을 하는 엔진 성능 진단부와;상기 엔진 성능 진단부에 의해 파악된 엔진 성능 진단과 엔진 상태 진단 결과를 기반으로 하여 엔진의 예지 보전 기능을 수행하는 예지 보전부와;엔진의 주요부품들에 대한 수명주기 데이터를 생성하고 관리하는 주요부품 수명주기 관리부와;상기 주요부품 수명주기 관리부에서 관리하는 주요 부품들에 대한 교체주기 계산과 실제 부품 교체일자를 기반으로 예방 보전을 수행하는 예방 보전부와;엔진 성능 진단결과와 예지 보전 데이터 및 예방 보전 데이터를 기반으로 하여 해당 엔진의 운전 및 유지보수에 따른 계획 데이터를 생성하는 엔진 운전 및 유지보수 계획 생성부와;상기 엔진 운전 및 유지보수 계획 생성부에서 제공되는 데이터를 기반으로 하여 엔진 소유업자에게 서비스 레터를 제공하는 서비스 레터 발행부와;상기 엔진 운전 및 유지보수 계획 생성부에서 제공되는 데이터를 기반으로 하여 엔진의 유지보수 서비스를 수행하는데 필요한 부품 및 경비를 출력시켜 주는 부품 견적 발행부;로 구성한 것을 특징으로 하는 원격상태 감시기반 엔진운전 및 유지보수 관리 시스템.
- 청구항 1에 있어서,상기 사이트 정보 수집 및 전송 시스템부는, 수개의 실린더를 갖는 왕복동 엔진의 운전 상태 정보를 실시간으로 입력받아 저장하는 온라인 정보 수집부와;사이트 정보 수집 및 전송 시스템부의 작업자가 작성하는 파일 데이터가 수집, 저장되는 오프라인 정보 수집부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 원격상태 감시기반 엔진운전 및 유지보수 관리 시스템.
- 청구항 2에 있어서,상기 사이트 정보 수집 및 전송 시스템부는 로컬 PC를 더 구비하고 사이트 정보 수집 및 전송 시스템부와 로컬 PC는 데이터 로깅 인터페이스부을 통해 상호 통신이 이루어지는 것을 기본으로 하되, 현장 상황에 따라서는 DDE(Dynamic Data Exchange) 인터페이스 또는 OPC(OLE for Process Control) 인터페이스를 적용하고, 표준을 따르지 않는 엔진 운전 시스템이 탑재된 사이트의 경우에는 자체 프로토콜에 따른 소켓(Socket) 통신 인터페이스를 적용한 것을 특징으로 하는 원격상태 감시기반 엔진운전 및 유지보수 관리 시스템.
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