KR20110137621A - 복수개의 센서를 구비하는 냉난방 시스템용 압력유지설비의 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 냉난방 시스템용 압력유지설비의 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 동일한 물리량을 측정하는 복수개의 센서를 구비하는 압력유지설비에서 센서의 이상 유무를 검출하여 압력유지설비를 최적의 조건으로 운전 제어하기 위한 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 2개 이상의 복수 센서의 측정값을 이용하여 특정 센서의 이상 유무를 검출하고, 이상이 발생된 것으로 판정된 센서의 측정값을 제어기준값 결정시 배제함으로써 실제 시스템 상태에 상응하는 압력 제어가 가능하다.

Description

복수개의 센서를 구비하는 냉난방 시스템용 압력유지설비의 제어 방법{CONTROL METHOD OF PRESSURE MAINTENANCE UNIT FOR HEATING AND COOLING SYSTEM INCLUDING A PLURALITY OF SENSORS}
본 발명은 냉난방 시스템용 압력유지설비의 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 동일한 물리량을 측정하는 복수개의 센서를 구비하는 압력유지설비에서 센서의 이상 유무를 검출하여 압력유지설비를 최적의 조건으로 운전 제어하기 위한 방법에 관한 것이다.
최근, 냉난방 시스템으로서, 소각장, 복합열병합발전에 의한 지역 냉난방이 활성화되고 있다. 지역냉난방은 일개의 도시 또는 일정한 지역 내의 주거용, 상업용, 공공용 수용가에 집중된 열원시설(예컨대, 열병합발전소)에서 그들이 필요로하는 냉난방, 급탕 및 냉방에 필요한 열을 개별의 열생산시설(유류, 가스보일러 등)을 갖추지 않고 집중화된 열원시설로부터 경제적으로 생산된 열을 배관망을 통하여 공급하는 방식이다. 이러한 지역냉난방 열의 공급은 다음과 같이 이루어진다. 먼저 열원시설에서 만들어진 지역냉난방 열매체를 보온이 양호한 배관망을 통해 수용가 열교환기실까지 공급한다. 열교환기실에 공급된 열매체는 별도의 수용가용 열교환기를 통하여 수용가의 내부 순환 열매체에 열을 전달한뒤, 다시 열원시설로 회수된다. 열교환기실에서 열을 전달받은 수용가 순환수는 각 세대 및 빌딩의 각층에 공급된다. 이러한, 지역냉난방을 위한 열매체로는 주로 물이 사용되는데, 지역냉난방의 특성상 물을 대체로 중고온(100 이상)으로 가열하여 배관을 통하여 순환시키게 된다.
이러한 냉난방 시스템에서는 순환배관계 내의 배관수가 온도의 변화에 의하여 팽창 및 수축을 반복하게 되고, 배관수가 급격히 팽창되는 경우 배관 압력이 급격하게 상승하게 되어 배관이 파열되는 등의 위험이 존재하게 된다. 이러한 배관수의 팽창에 따른 배관 파손의 위험을 방지하기 위하여, 통상의 냉난방 시스템에서는 배관수가 팽창되는 경우 팽창수를 일시 수용하여 배관압력을 낮추어주고, 배관수가 수축되는 경우 일시 수용된 팽창수를 배관으로 환수시킴으로써 배관 압력을 일정하게 유지시키기 위한 압력유지설비로서 팽창탱크가 구비되는 것이 일반적이다.
도 1 에는 종래의 냉난방 시스템 구성도가 도시된다. 상기 냉난방 시스템은, 열원시설(1)로부터 가열된 열매체(배관수)가 순환배관계(10)를 통하여 수용가의 냉난방기기(부하; 10a) 또는 이웃하는 열교환기로 공급 및 회수됨에 따라 수행되는 냉난방 시스템에 있어서, 상기 순환배관계(10)의 일측으로부터 분기되어 팽창된 열매체를 일시 수용함과 동시에 열매체의 수축시 이를 재차 순환배관계(10)로 환수시키는 팽창탱크(130)와; 상기 순환배관계(10)로부터 분기되어 팽창탱크(130)에 연결되는 팽창관(20)과; 상기 팽창탱크(130)의 일측에 연결되어 팽창탱크(130) 내에 질소를 주입하는 질소공급부(200)를 포함한다.
여기서, 상기 팽창탱크(130)는 격막식 또는 비격막식 밀폐형 중공 탱크로 구성되는 압력용기로 구성되며, 탱크 내 압력과 팽창수의 수위를 감지하기 위한 탱크압력측정센서(PT2)와 탱크수위측정센서(LT)를 구비한다. 그리고, 상기 팽창탱크(130)에는 질소공급부(200)로부터 팽창탱크(130) 내부로 공급되는 질소가스의 충진을 제어 단속하기 위한 질소가스충진밸브(S1)와 팽창탱크(130) 내에 충진된 질소가스의 배기를 제어 단속하기 위한 질소가스배기밸브(S2)가 구비된다.
상기 질소공급부(200)는 팽창탱크(130)에 질소가스를 공급하는 부분으로, 공기를 일정한 압력으로 압축하여 공급하는 압축기(미도시)와, 상기 압축기로부터 공급받은 공기로부터 질소만을 추출하여 상기 팽창탱크(130)에 공급하는 질소발생기(미도시)를 포함한다.
이러한 냉난방 시스템의 운전 방법에 대하여 설명하면 다음과 같다. 팽창탱크(130)는 초기에 질소공급부(200)로부터 질소가스를 공급받아, 팽창탱크(130) 초압으로 충전되어 있고 수위는 최저 수위 LWL(LOW WATER LEVEL)로 유지된다. 열매체가 팽창하면 순환배관계(10)로부터 팽창관(20)을 통하여 열매체가 팽창탱크(130) 내부로 유입되고, 팽창탱크(130)의 수위는 최고 수위 HWL(HIGH WATER LEVEL)까지 상승하며, 팽창수의 유입으로 인한 팽창탱크 내부의 상승압력은 탱크압력측정센서(PT2)에서 감지되어 제어부(400)에 의해 제어되는 질소가스배기밸브(S2)의 개방에 따라 질소가스를 배출하여 적정 운전압력범위에 놓이게 된다.
팽창수가 다시 순환배관계(10)로 환수되거나, 시간이 경과함에 따라, 질소가스가 미약하게나마 열매체에 용해되어 팽창탱크(130)의 압력이 운전압력 이하로 낮아지게 되면 이를 탱크압력측정센서(PT2)가 감지하여 제어부(400)의 제어에 따라 질소가스충진밸브(S1)가 개방되어 질소공급부(200)로부터 질소가스가 팽창탱크(130) 내로 유입됨에 따라 팽창탱크(130) 내의 압력을 미리 설정된 적정 운전압력범위 이내로 유지시켜 준다.
이와 같이 종래의 팽창 제어 장치에서는 배관압력측정센서(PT1), 탱크압력측정센서(PT2), 탱크수위측정센서(LT)에 의해 감지된 물리량(압력, 수위)에 근거하여 팽창탱크(130)에 질소를 충진 또는 배기시켜 팽창탱크(130)의 압력을 제어함에 따라, 순환배관계(10)의 배관압력을 일정하게 유지시킨다.
이러한 팽창탱크(130)는 순환배관계(10)의 배관수가 팽창하는 경우 그 팽창수의 양을 모두 수용할 수 있는 용량으로 설계되어야 하는데, 팽창탱크(130)는 제작 가능한 용량에 한계가 있기 때문에 순환배관계(10)가 대용량인 경우 단일 팽창탱크(130)로는 팽창수를 커버하기가 어려워 복수개의 팽창탱크를 사용하게 된다.
복수개의 팽창탱크가 설치된 시스템에서는, 기존 팽창관(20)으로부터 또 다른 팽창관을 분기 연결하고, 그 말단에 또 다른 팽창탱크를 기존 팽창탱크(130)와 병렬로 설치하여 구성되며, 각 팽창탱크에는 탱크압력측정센서와 탱크수위측정센서가 각각 구비된다.
이와 같이, 복수개의 팽창탱크가 구비된 압력유지설비에서는 각 팽창탱크에 구비된 탱크압력측정센서와 탱크수위측정센서로부터 각각 측정된 값에 근거하여 각 팽창탱크의 충진 또는 배기를 개별적으로 제어하거나, 각 센서로부터 측정된 값을 산술 평균한 단일 값으로 각 팽창탱크의 질소 충진 또는 배기를 동시 제어하는 방법을 채택하여 왔다.
그러나, 각 팽창탱크를 개별 제어하는 경우, 각 센서들 간 오차가 크면 동일한 시스템 조건 하에서 서로 상이한 제어가 수행될 문제점이 있다. 예컨대, 배관수의 팽창으로 인하여 팽창탱크 내 질소의 배기가 수행되어야 하는 경우임에도 불구하고, 특정 팽창탱크의 센서 오차가 크거나 센서 자체에 이상이 발생하는 경우 질소의 충진이 수행되어 다른 팽창탱크의 제어 상태 및 전체 시스템의 압력 상태와는 반대로 제어가 수행될 수 있다.
한편, 각 센서 측정값의 단순한 상술 평균으로 각 팽창탱크를 동시에 제어하게 되면, 복수개의 센서 중 특정 센서의 오차가 허용 범위를 초과하거나 일시적으로 센서에 이상이 발생하는 경우, 실제 시스템의 배관압력과 제어기준값 사이의 차이로 인하여 시스템의 상태에 맞는 제어가 수행될 수 없다. 예컨대, 팽창탱크의 적정 압력이 9.0kg/㎡·G 이고 정상 상태인 센서를 구비한 팽창탱크의 압력 측정값이 10.0 kg/㎡·G이며, 또 다른 센서를 구비한 팽창탱크의 압력 측정값이 센서 이상으로 인하여 0 kg/㎡·G로 감지되는 경우, 실제 압력값이 10.0 kg/㎡·G이므로 팽창탱크 내 질소를 배기시켜 압력을 9.0kg/㎡·G로 맞추어 주어야 하는데, 단순 산술 평균에 의해 제어기준값은 5 kg/㎡·G가 되어 팽창탱크 내 질소를 충진하도록 제어하는 결과를 초래한다.
이와 같이, 특정 센서의 오차 또는 작동 이상으로 인하여 실제 시스템 상태에 상응하는 압력 제어가 이루어지지 못한다면, 압력유지설비 자체의 고장 뿐만 아니라 냉난방 시스템 전체에 주는 파급효과가 매우 크게 된다. 즉, 팽창탱크의 압력이 낮아지면 관내 플러싱이 발생하여 대형 사고나 난방 공급 불량으로 귀결될 수 있고, 압력이 높아지면 배관계 장비에 과압이 작용하여 배관 및 장비의 파손을 가져올 우려가 있다.
따라서, 본 발명은 상술한 바와 같은 종래 복수개의 센서를 구비하는 압력유지설비의 제어 방법상 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 특정 센서의 이상 유무를 검출하여 해당 센서에 의해 측정된 값을 제어기준값 결정시 배제함으로써 실제 시스템 상태에 상응하는 압력 제어가 가능한 압력유지설비의 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 순환배관계로부터 각각 분기 설치되어 서로 병렬 연결되고, 균압관으로 상호 연결되는 제1팽창탱크 및 제2팽창탱크와; 상기 제1팽창탱크 및 제2팽창탱크에 각각 별도 구비되어 각 팽창탱크 내부 압력을 측정하는 제1측정센서 및 제2측정센서와; 순환배관계의 배관압력을 감지하는 제3측정센서와; 상기 각 팽창탱크에 질소가스를 공급하기 위한 질소공급부와; 상기 질소공급부로부터 각 팽창탱크에 질소가스를 충진하기 위한 질소가스충진밸브와; 각 팽창탱크로부터 질소가스를 배기시키기 위한 질소가스배기밸브를 구비하는 냉난방 시스템용 압력유지설비의 제어 방법으로서, 상기 제1측정센서로 제1팽창탱크의 내부 압력을 측정하는 단계와; 상기 제2측정센서로 제2팽창탱크의 내부 압력을 측정하는 단계와; 상기 제3측정센서로 순환배관계의 배관압력을 측정하는 단계와; 상기 각 측정센서에 의해 측정된 각 팽창탱크의 내부 압력 및 순환배관계의 배관압력 측정값 사이의 차이값의 절대치를 계산하여 각 측정센서간 측정편차값을 산출하는 단계와; 산출된 각 측정센서간 측정편차값을 미리 설정된 설정편차값과 비교하는 단계와; 상기 측정편차값과 설정편차값의 비교 결과에 따라 각 측정센서의 이상 유무를 판정하는 단계와; 이상이 있는 것으로 판정된 측정센서의 측정값 및 제3측정센서의 측정값을 배제한 나머지 측정센서의 측정값 또는 그것들의 평균값을 각 팽창탱크의 내부 압력 제어기준값으로 출력하는 단계와; 출력된 제어기준값을 미리 설정된 팽창탱크 목표기준값과 비교하여 배관수의 팽창 또는 수축 여부를 판정하고, 판정 결과에 따라 각 팽창탱크에 질소가스를 충진 또는 배기하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 설정편차값은 각 측정센서들이 모두 정상 상태일 경우 허용가능한 편차의 최대값으로 정의된다.
그리고, 각 측정센서들 사이의 측정편차값이 모두 설정편차값 이하인 경우, 모든 측정센서가 정상인 것으로 판정하여 제1측정센서와 제2측정센서 측정값의 평균값을 제어기준값으로 출력하고; 제1측정센서와 제2측정센서간 측정편차값과, 제2측정센서와 제3측정센서간 측정편차값이 각각 설정편차값 보다 크고, 제3측정센서와 제1측정센서간 측정편차값이 설정편차값 이하인 경우, 제2측정센서 이상으로 판정하여 제1측정센서의 측정값을 제어기준값으로 출력하고; 제1측정센서와 제2측정센서간 측정편차값이 설정편차값 이하이고, 제2측정센서와 제3측정센서간 측정편차값과 제3측정센서와 제1측정센서간 측정편차값이 각각 설정측정값 보다 큰 경우, 제3측정센서 이상으로 판정하여 제1측정센서와 제2측정센서 측정값의 평균값을 제어기준값으로 출력하고; 제1측정센서와 제2측정센서간 측정편차값과 제3측정센서와 제1측정센서간 측정편차값이 각각 설정편차값 보다 크고, 제2측정센서와 제3측정센서간 측정편차값이 설정편차값 이하인 경우, 제1측정센서 이상으로 판정하여, 제2측정센서의 측정값을 제어기준값으로 출력한다.
또한, 각 측정센서들 사이의 측정편차값이 모두 설정편차값 보다 큰 경우, 2개 이상의 센서가 이상인 것으로 판정한다.
한편, 본 발명은, 순환배관계로부터 각각 분기 설치되어 서로 병렬 연결되고, 균압관으로 상호 연결되는 제1팽창탱크, 제2팽창탱크 및 제3팽창탱크와; 상기 각 팽창탱크에 각각 별도 구비되어 각 팽창탱크 내부 압력을 측정하는 제1측정센서, 제2측정센서 및 제3측정센서와; 상기 각 팽창탱크에 질소가스를 공급하기 위한 질소공급부와; 상기 질소공급부로부터 각 팽창탱크에 질소가스를 충진하기 위한 질소가스충진밸브와; 각 팽창탱크로부터 질소가스를 배기시키기 위한 질소가스배기밸브를 구비하는 냉난방 시스템용 압력유지설비의 제어 방법으로서, 상기 각 측정센서로 각 팽창탱크의 내부 압력을 측정하는 단계와; 상기 각 측정센서에 의해 측정된 각 팽창탱크의 내부 압력 측정값 사이의 차이값의 절대치를 계산하여 각 측정센서간 측정편차값을 산출하는 단계와; 산출된 각 측정센서간 측정편차값을 미리 설정된 설정편차값과 비교하는 단계와; 상기 측정편차값과 설정편차값의 비교 결과에 따라 각 측정센서의 이상 유무를 판정하는 단계와; 이상이 있는 것으로 판정된 측정센서의 측정값을 배제한 나머지 측정센서의 측정값의 평균값을 각 팽창탱크의 내부 압력 제어기준값으로 출력하는 단계와; 출력된 제어기준값을 미리 설정된 팽창탱크 목표기준값과 비교하여 배관수의 팽창 또는 수축 여부를 판정하고, 판정 결과에 따라 각 팽창탱크에 질소가스를 충진 또는 배기하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 설정편차값은 각 측정센서들이 모두 정상 상태일 경우 허용가능한 편차의 최대값으로 정의된다.
그리고, 각 측정센서들 사이의 측정편차값이 모두 설정편차값 이하인 경우, 모든 측정센서가 정상인 것으로 판정하여 제1측정센서, 제2측정센서 및 제3측정센서 측정값의 평균값을 제어기준값으로 출력하고; 제1측정센서와 제2측정센서간 측정편차값과, 제2측정센서와 제3측정센서간 측정편차값이 각각 설정편차값 보다 크고, 제3측정센서와 제1측정센서간 측정편차값이 설정편차값 이하인 경우, 제2측정센서 이상으로 판정하여 제1측정센서 및 제3측정센서 측정값의 평균값을 제어기준값으로 출력하고; 제1측정센서와 제2측정센서간 측정편차값이 설정편차값 이하이고, 제2측정센서와 제3측정센서간 측정편차값과 제3측정센서와 제1측정센서간 측정편차값이 각각 설정측정값 보다 큰 경우, 제3측정센서 이상으로 판정하여 제1측정센서와 제2측정센서 측정값의 평균값을 제어기준값으로 출력하고; 제1측정센서와 제2측정센서간 측정편차값과 제3측정센서와 제1측정센서간 측정편차값이 각각 설정편차값 보다 크고, 제2측정센서와 제3측정센서간 측정편차값이 설정편차값 이하인 경우, 제1측정센서 이상으로 판정하여, 제2측정센서 및 제3측정센서 측정값의 평균값을 제어기준값으로 출력한다.
또한, 각 측정센서들 사이의 측정편차값이 모두 설정편차값 보다 큰 경우, 2개 이상의 센서가 이상인 것으로 판정한다.
본 발명에 따르면, 2개 이상의 측정센서의 측정값을 이용하여 특정 센서의 이상 유무를 검출하고, 이상이 발생된 것으로 판정된 센서의 측정값을 제어기준값 결정시 배제함으로써 실제 시스템 상태에 상응하는 정밀하고 신뢰성있는 압력 제어가 가능한 탁월한 효과를 갖는다.
도 1 은 종래 냉난방 시스템의 압력유지설비 시스템 구성도,
도 2 는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 냉난방 시스템의 압력유지설비 시스템 구성도,
도 3 은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 압력유지설비의 제어 순서도,
도 4 는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 압력유지설비의 구체적인 제어 방법이 정리된 도표,
도 5 는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 압력유지설비 시스템 구성도이다.
이하, 본 발명에 따른 복수개의 센서를 구비하는 냉난방 시스템용 압력유지설비의 제어 방법을 바람직한 실시예와 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명하기로 한다.
도 2 에는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 복수개의 센서를 구비하는 압력유지설비의 시스템의 예로서, 각각 별도의 센서를 구비하는 서로 다른 2개의 팽창탱크가 설치된 압력유지설비의 시스템 구성도가 도시되고, 도 3 에는 이러한 압력유지설비의 제어 방법 순서도가 도시되며, 도 4 에는 각 센서들의 상태에 따른 압력유지설비의 구체적인 제어 방법이 도시된다.
도 2 에 도시된 바와 같이, 본 발명에서는 제1팽창탱크(130)와 제2팽창탱크(130)가 순환배관계(10)에 서로 병렬로 연결되고, 내부 압력을 동일하게 유지시킬 수 있도록 균압관(150)으로 상호 연결된다. 그리고, 각 팽창탱크에는 탱크압력측정센서와 탱크수위측정센서가 별도로 구비되며, 순환배관계(10)에는 배관압력측정센서가 구비된다. 이하에서는, 도 2 에 도시된 바와 같이, 제1팽창탱크(130)의 탱크압력측정센서를 제1측정센서(P1), 제2팽창탱크(130)의 탱크압력측정센서를 제2측정센서(P2), 순환배관계(10)의 배관압력측정센서를 제3측정센서(P3)라 칭하기로 한다.
상기 제1팽창탱크(130)와 제2팽창탱크(130)가 목표로 하는 최적 압력값(이하, '목표기준값'이라 칭함)은 9.0 kg/㎡·G 이고, 상호 균압관(150)에 의해 연결되어 있기 때문에 이론상 내부 압력이 동일하게 유지된다. 그리고, 순환배관계(10)의 배관압력은 이론상으로는 제1팽창탱크(130)와 제2팽창탱크(130)의 압력값과 동일하나, 실제로는 수두차로 인하여 통상 약 0.2 kg/㎡·G 정도 높게 나타난다.
압력유지설비 제어의 근거가 되는 물리량(여기서는 압력)은 제1측정센서(P1)와 제2측정센서(P2)에 의해 측정되는데, 만일 2개의 센서 중 특정 센서의 오차가 허용 범위를 초과하거나 센서 자체에 이상이 발생하는 경우(이하. 상기 두 가지 경우를 모두 총칭하여 센서의 '이상'이라 표현하기로 한다), 어떤 센서에 이상이 있는지 판정하는 것은 매우 어렵다. 이에, 본 발명은 2개의 센서 중 어느 센서에 이상이 발생하였는지를 판별하기 위하여, 각 팽창탱크의 압력과 비슷한 압력을 갖는 배관압력측정센서, 즉, 제3측정센서(P3)를 참조센서로 채용하여 제1측정센서 및 제2측정센서와 비교함으로써 시스템의 실제 압력에 최대한 근접한 값을 산출하여 팽창탱크의 압력을 제어한다. 이하에서는, 도 3 과 도 4 를 참조로 센서의 이상 유무 판단 및 압력유지설비의 제어 방법을 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 3 에 도시된 바와 같이, 복수개의 센서를 구비하는 압력유지설비의 제어를 위해, 먼저, 제어부(400)는 제1측정센서(P1), 제2측정센서(P2)로부터 측정된 제1팽창탱크(130) 및 제2팽창탱크(130)의 내부 압력 측정값과, 제3측정센서(P3)로부터 측정된 순환배관계(10)의 배관압력 측정값을 전달받아 저장한다. 그 다음, 제어부(400)는 저장된 각 측정센서의 측정값 사이의 차이값의 절대치(이하, '측정편차값'이라 칭함)을 산출하고, 산출된 측정편차값을 미리 설정된 설정편차값과 비교한다.
여기서, 상기 설정편차값은 각 측정센서들이 모두 정상 상태일 경우 허용가능한 편차의 최대값으로 정의되며, 이 값은 팽창탱크의 목표기준값에 따라 경험적으로 임의 설정 가능하다. 예컨대, 팽창탱크의 목표기준값이 9.0 kg/㎡·G인 경우 10% 정도인 1 kg/㎡·G 정도인 것이 바람직하며, 목표기준값이 100 kg/㎡·G인 경우에는 5 kg/㎡·G 이상으로 설정하는 것이 바람직하다.
측정편차값과 설정편차값의 비교 결과에 따라 제어부(400)는 각 측정센서의 이상 유무를 판정하고, 판정결과 이상이 발생한 것으로 판정된 측정센서와 제3측정센서(P3)의 측정값을 배제하고 제어기준값(배관수의 팽창 또는 수축을 판정하여 질소가스 충진 또는 배기를 제어하기 위한 기준값)을 결정 출력한다. 그리고, 제어기준값과 목표기준값을 비교하여 배관수의 팽창 또는 수축 여부를 판정하고, 판정 결과에 따라 각 팽창탱크에 구비된 질소가스충진밸브(S1,S1') 또는 질소가스배기밸브(S2,S2')를 개폐하여 질소가스를 충진 또는 배기시킴으로써 각 팽창탱크 내부의 압력을 동시 제어한다.
도 4 에는 측정편차값과 설정편차값의 비교 결과에 따른 센서의 이상 유무 판정 결과 및 제어기준값 결정 방법을 정리 도시하였다. 도 4 에서는, 팽창탱크의 목표기준값을 9.0 kg/㎡·G, 설정편차값은 1 kg/㎡·G로 설정하였고, 편의상 단위는 생략하였다.
도 4 에 도시된 바와 같이, 각 측정센서들의 측정편차값과 설정편차값의 비교 결과는 5가지 경우의 수로 나누어 볼 수 있다. 여기서, A 는 제1측정센서(P1)과 제2측정센서(P2)의 측정편차값(|P1-P2|), B 는 제2측정센서(P2)와 제3측정센서(P3)의 측정편차값(|P2-P3|), C 는 제3측정센서(P3)와 제1측정센서(P1)의 측정편차값 (|P3-P1|)으로 정의된다.
먼저, 측정편차값 A, B, C 가 모두 설정편차값 1 이하인 경우에는 각 측정센서들의 편차가 정상 상태의 허용가능한 편차 범위 이내인 것을 의미하므로, 제어부(400)는 모든 측정센서가 정상인 것으로 판정하고, 제1측정센서(P1)와 제2측정센서(P2) 측정값의 평균값으로 각 팽창탱크의 압력을 제어한다(제3측정센서(P3)의 측정값은 제1측정센서(P1) 및 제2측정센서(P2)의 측정값 보다 수두차로 인해 크므로 배제한다). 즉, 제1측정센서(P1)와 제2측정센서(P2) 측정값의 평균값이 팽창탱크의 목표기준값 보다 크면 질소가스배기밸브(S2,S2')를 개방하여 질소가스를 배기시킴으로써 압력을 목표기준값에 상응하게 조절하고, 제1측정센서(P1)와 제2측정센서(P2) 측정값의 평균값이 팽창탱크의 목표기준값 보다 작으면 질소가스충진밸브(S1,S1')를 개방하여 질소가스를 충진시킴으로써 압력을 목표기준값에 상응하게 조절한다.
예컨대, 제1측정센서(P1)의 측정값이 8.7, 제2측정센서(P2)의 측정값이 8.6, 그리고 제3측정센서(P3)의 측정값이 8.9인 경우,
A = |P1-P2| = |8.7-8.6| = 0.1 1,
B = |P2-P3| = |8.6-8.9| = 0.3 1,
C = |P3-P1| = |8.9-8.7| = 0.2 1 로서,
A, B, C 모두 설정편차값 1 이하이므로, 세 개의 측정센서가 모두 정상인 것으로 판정하여, 제3측정센서(P3)의 측정값을 제외하고, 제1측정센서(P1)의 측정값 8.7과 제2측정센서(P2)의 측정값 8.6의 평균값인 8.65를 제어기준값으로 출력하고, 팽창탱크의 목표기준값인 9.0 보다 작으므로 각 팽창탱크 내에 질소가스를 충진한다.
두 번째로, 측정편차값 A 와 B 가 설정편차값 1 보다 크고, C 만 1 이하인 경우, 제어부(400)는 제2측정센서(P2) 이상으로 판정하여, 제2측정센서(P2)의 측정값과 제3측정센서(P3)의 측정값을 버리고 제1측정센서(P1)의 측정값만으로 각 팽창탱크의 압력을 제어한다. 즉, 제1측정센서(P1)의 측정값이 팽창탱크의 목표기준값 보다 크면 질소가스배기밸브(S2,S2')를 개방하여 질소가스를 배기시킴으로써 압력을 목표기준값에 상응하게 조절하고, 제1측정센서(P1)의 측정값이 팽창탱크의 목표기준값 보다 작으면 질소가스충진밸브(S1,S1')를 개방하여 질소가스를 충진시킴으로써 압력을 목표기준값에 상응하게 조절한다.
예컨대, 제1측정센서(P1)의 측정값이 8.7, 제2측정센서(P2)의 측정값이 10.0, 그리고 제3측정센서(P3)의 측정값이 8.9인 경우,
A = |P1-P2| = |8.7-10.0| = 1.3 > 1,
B = |P2-P3| = |10.0-8.9| = 1.1 > 1,
C = |P3-P1| = |8.9-8.7| = 0.2 1 로서,
A, B 가 설정편차값 1 보다 크고, C 는 설정편차값 1 이하이므로, 제2측정센서(P2) 이상으로 판정하여, 제2측정센서(P2)의 측정값과 제3측정센서(P3)의 측정값을 제외하고, 제1측정센서(P1)의 측정값인 8.7을 제어기준값으로 출력하고, 팽창탱크의 목표기준값인 9.0 보다 작으므로 각 팽창탱크 내에 질소가스를 충진한다.
세 번째로, 측정편차값 A 는 설정편차값 1 이하이고, B 및 C 는 1 보다 큰 경우, 제어부(400)는 제3측정센서(P3) 이상으로 판정하여, 제3측정센서(P3)의 측정값을 버리고, 제1측정센서(P1)와 제2측정센서(P2) 측정값의 평균값으로 각 팽창탱크의 압력을 제어한다. 즉, 제1측정센서(P1)와 제2측정센서(P2) 측정값의 평균값이 팽창탱크의 목표기준값 보다 크면 질소가스배기밸브(S2,S2')를 개방하여 질소가스를 배기시킴으로써 압력을 목표기준값에 상응하게 조절하고, 제1측정센서(P1)와 제2측정센서(P2) 측정값의 평균값이 팽창탱크의 목표기준값 보다 작으면 질소가스충진밸브(S1,S1')를 개방하여 질소가스를 충진시킴으로써 압력을 목표기준값에 상응하게 조절한다.
예컨대, 제1측정센서(P1)의 측정값이 8.9, 제2측정센서(P2)의 측정값이 8.7, 그리고 제3측정센서(P3)의 측정값이 7.5인 경우,
A = |P1-P2| = |8.9-8.7| = 0.2 1,
B = |P2-P3| = |8.7-7.5| = 1.2 > 1,
C = |P3-P1| = |7.5-8.9| = 1.4 > 1 로서,
B, C 가 설정편차값 1 보다 크고, C 는 설정편차값 1 이하이므로, 제3측정센서(P3) 이상으로 판정하여, 제3측정센서(P3)의 측정값을 제외하고, 제1측정센서(P1)의 측정값인 8.9와 제2측정센서(P2)의 측정값인 8.7의 평균값인 8.8을 제어기준값으로 출력하고, 팽창탱크의 목표기준값인 9.0 보다 작으므로 각 팽창탱크 내에 질소가스를 충진한다.
네 번째로, 측정편차값 C 와 A 가 설정편차값 1 보다 크고, B 만 1 이하인 경우, 제어부(400)는 제1측정센서(P1) 이상으로 판정하여, 제1측정센서(P1)의 측정값과 제3측정센서(P3)의 측정값을 버리고, 제2측정센서(P2)의 측정값만으로 각 팽창탱크의 압력을 제어한다. 즉, 제2측정센서(P2)의 측정값이 팽창탱크의 목표기준값 보다 크면 질소가스배기밸브(S2,S2')를 개방하여 질소가스를 배기시킴으로써 압력을 목표기준값에 상응하게 조절하고, 제2측정센서(P2)의 측정값이 팽창탱크의 목표기준값 보다 작으면 질소가스충진밸브(S1,S1')를 개방하여 질소가스를 충진시킴으로써 압력을 목표기준값에 상응하게 조절한다.
예컨대, 제1측정센서(P1)의 측정값이 10.8, 제2측정센서(P2)의 측정값이 9.5, 그리고 제3측정센서(P3)의 측정값이 9.3인 경우,
A = |P1-P2| = |10.8-9.5| = 1.3 > 1,
B = |P2-P3| = |9.5-9.7| = 0.2 1,
C = |P3-P1| = |9.7-10.8| = 1.1 > 1 로서,
A, C 가 설정편차값 1 보다 크고, B 는 설정편차값 1 이하이므로, 제1측정센서(P1) 이상으로 판정하여, 제1측정센서(P1)의 측정값과 제3측정센서(P3)의 측정값을 제외하고, 제2측정센서(P2)의 측정값인 9.5를 제어기준값으로 출력하고, 팽창탱크의 목표기준값인 9.0 보다 크므로 각 팽창탱크 내의 질소가스를 배기시킨다.
마지막으로, A, B, C 가 모두 1 보다 큰 경우(예컨대, 각 측정센서들의 측정값이 6, 8, 10 인 경우)에는 2개 이상의 측정센서가 이상인 것으로 판정하여 알람을 발생시키고 시스템을 정지한 후 점검하거나, 임시적으로 3개 측정센서의 평균값 또는 중간값으로 제어하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 제 2 실시예에 따르면, 도 5 에 도시된 바와 같이, 제1팽창탱크(130)와 제2팽창탱크(130)에 병렬로 제3팽창탱크(130)를 더 설치하고, 제2팽창탱크(130)와 제3팽창탱크(130) 사이는 균압관(150)으로 연결할 수 있다. 상기 제3팽창탱크(130)에도 역시 별도의 탱크압력측정센서와 탱크수위측정센서가 구비된다. 이 경우, 제3측정센서(P3)로서 제 1 실시예에서 참조센서로서 사용된 배관압력측정센서를 사용하지 않고, 상기 제3팽창탱크(130)에 구비된 탱크압력측정센서를 사용할 수 있다. 이 경우에는, 측정편차값과 설정편차값의 비교 결과로부터 센서의 이상 유무를 파악한 후, 모든 센서가 정상인 것으로 판정되는 경우에는 각 측정센서(P1,P2,P3)의 평균값으로 각 팽창탱크 압력을 제어하고, 어느 하나의 측정센서에 이상이 있는 것으로 판정되는 경우에는 이상 판정된 측정센서를 제외한 나머지 두 개의 측정센서의 평균값으로 각 팽창탱크 압력을 제어하고, 2개 이상의 측정센서에 이상이 있는 것으로 감지되는 경우에는 알람을 발생시키고 시스템을 정지한 후 점검하거나, 임시적으로 3개 센서의 평균값 또는 중간값으로 제어하는 것이 바람직하다.
즉, 제 1 실시예에서는 제3측정센서(P3)가 제1측정센서(P1) 및 제2측정센서(P1)와 수두차로 인하여 측정값에 편차가 존재하기 때문에 참조센서로만 사용을 할 뿐 실제 제어기준값 결정시에는 배제하였지만, 제 2 실시예에서는 제3측정센서(P3)가 제3팽창탱크(130)에 구비된 탱크압력측정센서로서 이론상 제2측정센서(P2) 및 제1측정센서(P1)의 측정값과 동일한 측정값을 갖기 때문에 참조센서가 아닌 실측센서로서 제어기준값 결정시 반영하는 것이다. 결정된 제어기준값에 의한 팽창탱크의 질소 충진 및 배기 제어는 제 1 실시예와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
이와 같은 방법으로, 복수개의 센서를 구비하는 압력유지설비에서 특정 센서의 이상 유무를 판정하여 이상이 발생한 센서의 측정값을 제어기준값에서 결정시 배제함으로써 정밀하고 신뢰성 있는 압력유지설비의 제어가 가능하게 된다.
지금까지, 본 발명의 실시예를 기준으로 상세히 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시예와 실질적 균등범위까지 포함된다 할 것이다.
1 : 열원시설 10 : 순환배관계
130 : 팽창탱크 150 : 균압관
400 : 제어부

Claims (8)

  1. 순환배관계로부터 각각 분기 설치되어 서로 병렬 연결되고, 균압관으로 상호 연결되는 제1팽창탱크 및 제2팽창탱크와; 상기 제1팽창탱크 및 제2팽창탱크에 각각 별도 구비되어 각 팽창탱크 내부 압력을 측정하는 제1측정센서 및 제2측정센서와; 순환배관계의 배관압력을 감지하는 제3측정센서와; 상기 각 팽창탱크에 질소가스를 공급하기 위한 질소공급부와; 상기 질소공급부로부터 각 팽창탱크에 질소가스를 충진하기 위한 질소가스충진밸브와; 각 팽창탱크로부터 질소가스를 배기시키기 위한 질소가스배기밸브를 구비하는 냉난방 시스템용 압력유지설비의 제어 방법으로서,
    상기 제1측정센서로 제1팽창탱크의 내부 압력을 측정하는 단계와;
    상기 제2측정센서로 제2팽창탱크의 내부 압력을 측정하는 단계와;
    상기 제3측정센서로 순환배관계의 배관압력을 측정하는 단계와;
    상기 각 측정센서에 의해 측정된 각 팽창탱크의 내부 압력 및 순환배관계의 배관압력 측정값 사이의 차이값의 절대치를 계산하여 각 측정센서간 측정편차값을 산출하는 단계와;
    산출된 각 측정센서간 측정편차값을 미리 설정된 설정편차값과 비교하는 단계와;
    상기 측정편차값과 설정편차값의 비교 결과에 따라 각 측정센서의 이상 유무를 판정하는 단계와;
    이상이 있는 것으로 판정된 측정센서의 측정값 및 제3측정센서의 측정값을 배제한 나머지 측정센서의 측정값 또는 그것들의 평균값을 각 팽창탱크의 내부 압력 제어기준값으로 출력하는 단계와;
    출력된 제어기준값을 미리 설정된 팽창탱크 목표기준값과 비교하여 배관수의 팽창 또는 수축 여부를 판정하고, 판정 결과에 따라 각 팽창탱크에 질소가스를 충진 또는 배기하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉난방 시스템용 압력유지설비의 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 설정편차값은 각 측정센서들이 모두 정상 상태일 경우 허용가능한 편차의 최대값으로 정의되는 것을 특징으로 하는 냉난방 시스템용 압력유지설비의 제어 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    각 측정센서들 사이의 측정편차값이 모두 설정편차값 이하인 경우, 모든 측정센서가 정상인 것으로 판정하여 제1측정센서와 제2측정센서 측정값의 평균값을 제어기준값으로 출력하고;
    제1측정센서와 제2측정센서간 측정편차값과, 제2측정센서와 제3측정센서간 측정편차값이 각각 설정편차값 보다 크고, 제3측정센서와 제1측정센서간 측정편차값이 설정편차값 이하인 경우, 제2측정센서 이상으로 판정하여 제1측정센서의 측정값을 제어기준값으로 출력하고;
    제1측정센서와 제2측정센서간 측정편차값이 설정편차값 이하이고, 제2측정센서와 제3측정센서간 측정편차값과 제3측정센서와 제1측정센서간 측정편차값이 각각 설정측정값 보다 큰 경우, 제3측정센서 이상으로 판정하여 제1측정센서와 제2측정센서 측정값의 평균값을 제어기준값으로 출력하고;
    제1측정센서와 제2측정센서간 측정편차값과 제3측정센서와 제1측정센서간 측정편차값이 각각 설정편차값 보다 크고, 제2측정센서와 제3측정센서간 측정편차값이 설정편차값 이하인 경우, 제1측정센서 이상으로 판정하여, 제2측정센서의 측정값을 제어기준값으로 출력하는 것을 특징으로 하는 냉난방 시스템용 압력유지설비의 제어 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    각 측정센서들 사이의 측정편차값이 모두 설정편차값 보다 큰 경우, 2개 이상의 센서가 이상인 것으로 판정하는 것을 특징으로 하는 냉난방 시스템용 압력유지설비의 제어 방법.
  5. 순환배관계로부터 각각 분기 설치되어 서로 병렬 연결되고, 균압관으로 상호 연결되는 제1팽창탱크, 제2팽창탱크 및 제3팽창탱크와; 상기 각 팽창탱크에 각각 별도 구비되어 각 팽창탱크 내부 압력을 측정하는 제1측정센서, 제2측정센서 및 제3측정센서와; 상기 각 팽창탱크에 질소가스를 공급하기 위한 질소공급부와; 상기 질소공급부로부터 각 팽창탱크에 질소가스를 충진하기 위한 질소가스충진밸브와; 각 팽창탱크로부터 질소가스를 배기시키기 위한 질소가스배기밸브를 구비하는 냉난방 시스템용 압력유지설비의 제어 방법으로서,
    상기 각 측정센서로 각 팽창탱크의 내부 압력을 측정하는 단계와;
    상기 각 측정센서에 의해 측정된 각 팽창탱크의 내부 압력 측정값 사이의 차이값의 절대치를 계산하여 각 측정센서간 측정편차값을 산출하는 단계와;
    산출된 각 측정센서간 측정편차값을 미리 설정된 설정편차값과 비교하는 단계와;
    상기 측정편차값과 설정편차값의 비교 결과에 따라 각 측정센서의 이상 유무를 판정하는 단계와;
    이상이 있는 것으로 판정된 측정센서의 측정값을 배제한 나머지 측정센서의 측정값의 평균값을 각 팽창탱크의 내부 압력 제어기준값으로 출력하는 단계와;
    출력된 제어기준값을 미리 설정된 팽창탱크 목표기준값과 비교하여 배관수의 팽창 또는 수축 여부를 판정하고, 판정 결과에 따라 각 팽창탱크에 질소가스를 충진 또는 배기하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉난방 시스템용 압력유지설비의 제어 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 설정편차값은 각 측정센서들이 모두 정상 상태일 경우 허용가능한 편차의 최대값으로 정의되는 것을 특징으로 하는 냉난방 시스템용 압력유지설비의 제어 방법.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    각 측정센서들 사이의 측정편차값이 모두 설정편차값 이하인 경우, 모든 측정센서가 정상인 것으로 판정하여 제1측정센서, 제2측정센서 및 제3측정센서 측정값의 평균값을 제어기준값으로 출력하고;
    제1측정센서와 제2측정센서간 측정편차값과, 제2측정센서와 제3측정센서간 측정편차값이 각각 설정편차값 보다 크고, 제3측정센서와 제1측정센서간 측정편차값이 설정편차값 이하인 경우, 제2측정센서 이상으로 판정하여 제1측정센서 및 제3측정센서 측정값의 평균값을 제어기준값으로 출력하고;
    제1측정센서와 제2측정센서간 측정편차값이 설정편차값 이하이고, 제2측정센서와 제3측정센서간 측정편차값과 제3측정센서와 제1측정센서간 측정편차값이 각각 설정측정값 보다 큰 경우, 제3측정센서 이상으로 판정하여 제1측정센서와 제2측정센서 측정값의 평균값을 제어기준값으로 출력하고;
    제1측정센서와 제2측정센서간 측정편차값과 제3측정센서와 제1측정센서간 측정편차값이 각각 설정편차값 보다 크고, 제2측정센서와 제3측정센서간 측정편차값이 설정편차값 이하인 경우, 제1측정센서 이상으로 판정하여, 제2측정센서 및 제3측정센서 측정값의 평균값을 제어기준값으로 출력하는 것을 특징으로 하는 냉난방 시스템용 압력유지설비의 제어 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    각 측정센서들 사이의 측정편차값이 모두 설정편차값 보다 큰 경우, 2개 이상의 센서가 이상인 것으로 판정하는 것을 특징으로 하는 냉난방 시스템용 압력유지설비의 제어 방법.
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