KR20170044067A - 작동 이상을 실시간 감지 가능한 부스터 펌프용 유량 센서 및 부스터 펌프 시스템 - Google Patents

작동 이상을 실시간 감지 가능한 부스터 펌프용 유량 센서 및 부스터 펌프 시스템 Download PDF

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Abstract

작동 이상을 실시간 감지 가능한 부스터 펌프용 유량 센서 및 부스터 펌프 시스템이 개시된다. 부스터 펌프와 토출관 사이 체크 밸브(check valve)가 설치된 토출관측 배관에 삽입 설치되는 부스터 펌프용 유량 센서에 있어서, 유량의 흐름 방향에 따라 회전하는 회전체; 상기 부스터 펌프로부터 상기 토출관 방향으로 유량이 정방향 흐름을 갖는 경우, 상기 회전체의 정방향 회전에 의해 상기 회전체의 날개를 먼저 센싱하는 위치에 구비되는 정방향 감지 센서; 상기 토출관으로부터 상기 부스터 펌프로 유량이 역방향 흐름을 갖는 경우, 상기 회전체의 역방향 회전에 의해 상기 회전체의 날개를 먼저 센싱하는 위치에 구비되는 역방향 감지 센서; 상기 정방향 감지 센서 및 상기 역방향 감지 센서의 센싱 신호를 원격 컨트롤러(controller)로 실시간 송신하는 신호 송신 모듈을 구성한다. 상술한 작동 이상을 실시간 감지 가능한 부스터 펌프용 유량 센서 및 부스터 펌프 시스템에 의하면, 체크 밸브가 설치된 토출관 배관측에 부스터 펌프용 유량 센서를 삽입 설치하도록 구성됨으로써, 토출관 배관의 유량의 흐름 방향과 유량을 정확하게 감지하여 부스터 펌프의 동작 제어에 따른 실제 동작을 모니터링할 수 있는 효과가 있다. 이에, 체크 밸브나 부스터 펌프의 이상 유무와 흡입관이나 저수조의 물이 충분한지 등에 대하여 정확하고 신속한 판단을 할 수 있는 효과가 있다.

Description

작동 이상을 실시간 감지 가능한 부스터 펌프용 유량 센서 및 부스터 펌프 시스템{FLOW SENSOR FOR BOOSTER PUMP AND BOOSTER PUMP SYSTEM REAL-TIME SENSING MALFUNCTION}
본 발명은 유량 센서와 이를 구비하는 부스터 펌프(booster pump) 시스템에 관한 것으로서, 구체적으로는 부스터 펌프용 유량 센서와 이를 구비하는 부스터 펌프 시스템에 관한 것이며, 좀 더 구체적으로는 다양한 작동 이상을 실시간 감지 가능한 부스터 펌프용 유량 센서 및 부스터 펌프 시스템에 관한 것이다.
부스터 펌프(booster pump)는 승압용 펌프 또는 가압용 펌프라고도 하는데, 주로 고층 빌딩의 배관시 건물 지하층에 설치하는 승압용의 펌프로서 많이 이용된다. 또한 소화 설비의 연결 송수관 또는 소방차의 펌프 물을 높은 곳으로 송수할 때에도 이용되고 있다.
기존의 부스터 펌프는 승압을 위해 강력한 모터의 회전 구동이 필요한데, 때때로 토출관 측의 체크 밸브(check valve)에 문제가 생겨 유량의 이동이 없어지거나 원활하지 않는 경우가 발생할 수도 있다. 체크 밸브에 이물질이 끼는 경우에는 역류가 발생하기도 한다. 그리고 흡입관과 저수조에 물이 없는 경우에는 부스터 펌프의 모터가 활발하게 회전하여도 물이 토출되지 않는 문제가 있다.
기존의 부스터 펌프는 이러한 문제를 정확하게 감지못하고 있다는 데 문제점이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 전극봉의 설치 예시도이다.
도 1은 흡입관(10)에 설치된 전극봉(10a)을 예시하고 있다. 흡입관(10)은 부스터 펌프(미도시)와 저수조 사이의 배관이며, 부스터 펌프의 승압 압력을 이용하여 토출관(미도시)을 통해 물이 배출된다.
저수조나 흡입관(10)에 물이 없는 경우에는 부스터 펌프를 동작시켜도 물이 배출되지 않기 때문에, 부스터 펌프에 무리가 갈 수 있다.
전극봉(10a)은 흡입관(10)의 물이 닿으면 전류가 감지되어 물이 있는지 여부를 감지하는 데 이용된다. 즉, 흡입관(10)에 물이 없게 되면 물이 없음을 바로 알 수 있다.
그러나, 그 이후 토출관에 설치된 체크 밸브라든가 부스터 펌프 자체의 고장과 동작 이상에 대해서는 전혀 이를 실시간 감지하거나 동작 이상에 대해 대응하는 수단이 강구되어 있지 않은 실정이다.
이에, 체크 밸브에 이물질이 낀다던가 닳아서 물이 새는 경우에는 역류가 발생할 수 있다. 또한, 부스터 펌프의 모터가 고장나서 실제로는 유량의 흐름이 없는 경우에도 정상적으로 유량의 흐름이 있는 것으로 오판할 수도 있게 된다.
그러므로, 부스터 펌프의 정상적인 유량의 흐름과 오동작 여부를 실시간으로 감지하고 이에 대응할 수 있는 수단이 절실하게 요구되고 있다.
본 발명의 목적은 작동 이상을 실시간 감지하는 부스터 펌프용 유량 센서를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 작동 이상을 실시간 감지하는 부스터 펌프 시스템을 제공하는 데 있다.
상술한 본 발명의 목적에 따른 작동 이상을 실시간 감지하는 부스터 펌프용 유량 센서는, 부스터 펌프와 토출관 사이 체크 밸브(check valve)가 설치된 토출관측 배관에 삽입 설치되는 부스터 펌프용 유량 센서에 있어서, 유량의 흐름 방향에 따라 회전하는 회전체; 상기 부스터 펌프로부터 상기 토출관 방향으로 유량이 정방향 흐름을 갖는 경우, 상기 회전체의 정방향 회전에 의해 상기 회전체의 날개를 먼저 센싱하는 위치에 구비되는 정방향 감지 센서; 상기 토출관으로부터 상기 부스터 펌프로 유량이 역방향 흐름을 갖는 경우, 상기 회전체의 역방향 회전에 의해 상기 회전체의 날개를 먼저 센싱하는 위치에 구비되는 역방향 감지 센서; 상기 정방향 감지 센서 및 상기 역방향 감지 센서의 센싱 신호를 원격 컨트롤러(controller)로 실시간 송신하는 신호 송신 모듈을 포함하도록 구성될 수 있다.
여기서, 상기 회전체의 각 날개의 센싱에 의한 상기 정방향 감지 센서 또는 상기 역방향 감지 센서의 센싱 횟수와 상기 계수되는 센싱 횟수를 통해 산출되는 상기 회전체의 회전수를 계수하는 카운터(counter)를 더 구비하도록 구성될 수 있다.
그리고 상기 신호 송신 모듈은, 상기 회전체의 각 날개의 센싱에 의한 상기 정방향 감지 센서 또는 상기 역방향 감지 센서의 센싱 횟수와 상기 계수되는 센싱 횟수를 통해 산출되는 상기 회전체의 회전수를 상기 원격 컨트롤러로 실시간 송신하도록 구성될 수 있다.
상술한 본 발명의 다른 목적에 따른 작동 이상을 실시간 감지하는 부스터 펌프 시스템은, 각 부스터 펌프와 토출관 사이 체크 밸브(check valve)가 설치된 토출관측 배관에 삽입 설치되며, 상기 부스터 펌프와 토출관 사이의 유량 및 유량의 흐름 방향을 실시간 감지하고, 실시간 감지되는 유량 및 유량의 흐름 방향을 실시간 송신하는 적어도 하나 이상의 부스터 펌프용 유량 센서; 상기 부스터 펌프의 동작을 원격 제어하며, 상기 적어도 하나 이상의 펌프용 유량 센서로부터 실시간 송신되는 신호를 수신하고, 수신된 신호에 의해 동작 이상을 판단하여 표시하는 원격 컨트롤러(controller)를 포함하도록 구성될 수 있다.
이때, 상기 펌프용 유량 센서는, 유량의 흐름 방향에 따라 회전하는 회전체; 상기 부스터 펌프로부터 상기 토출관 방향으로 유량이 정방향 흐름을 갖는 경우, 상기 회전체의 정방향 회전에 의해 상기 회전체의 날개를 먼저 센싱하는 위치에 구비되는 정방향 감지 센서; 상기 토출관으로부터 상기 부스터 펌프로 유량이 역방향 흐름을 갖는 경우, 상기 회전체의 역방향 회전에 의해 상기 회전체의 날개를 먼저 센싱하는 위치에 구비되는 역방향 감지 센서; 상기 회전체의 각 날개의 센싱에 의한 상기 정방향 감지 센서 또는 상기 역방향 감지 센서의 센싱 횟수와 상기 계수되는 센싱 횟수를 통해 산출되는 상기 회전체의 회전수를 계수하는 카운터(counter); 상기 정방향 감지 센서 및 상기 역방향 감지 센서의 센싱 신호와, 상기 회전체의 각 날개의 센싱에 의한 상기 정방향 감지 센서 또는 상기 역방향 감지 센서의 센싱 횟수와, 상기 계수되는 센싱 횟수를 통해 산출되는 상기 회전체의 회전수를 원격 컨트롤러(controller)로 실시간 송신하는 신호 송신 모듈을 포함하도록 구성될 수 있다.
여기서, 상기 원격 컨트롤러는, 상기 정방향 감지 센서 및 상기 역방향 감지 센서의 센싱 신호의 순서에 따라 상기 유량의 흐름 방향을 판단하도록 구성될 수 있다.
그리고 상기 원격 컨트롤러는, 상기 카운터에서 계수되는 상기 회전체의 각 날개의 센싱에 의한 상기 정방향 감지 센서 또는 상기 역방향 감지 센서의 센싱 횟수와 상기 계수되는 센싱 횟수를 통해 산출되는 상기 회전체의 회전수에 의해 순시 유량 및 적산 유량을 판단하도록 구성될 수 있다.
그리고 상기 원격 컨트롤러는, 상기 부스터 펌프가 가동되고 있으나 해당 부스터 펌프로부터의 유량이 없거나 또는 상기 부스터 펌프의 가동율에 대비하여 볼 때 해당 부스터 펌프로부터의 유량이 소정 임계치 이하인 경우, 상기 부스터 펌프의 동작을 원격 중지시키고 경보를 발생하도록 구성될 수 있다.
그리고 상기 원격 컨트롤러는, 상기 부스터 펌프가 가동되고 있으나 해당 부스터 펌프로부터의 유량이 없거나 정지되어 있고 유량의 흐름이 역방향인 경우, 역류가 발생한 것으로 판단하고, 해당 부스터 펌프의 동작을 원격 중지시키고 경보를 발생하도록 구성될 수 있다.
그리고 상기 원격 컨트롤러는, 적어도 둘 이상의 가동중인 부스터 펌프가 있고 상기 가동중인 모든 부스터 펌프로부터 유량이 없는 경우, 흡입관에 물이 없는 것으로 판단하고 상기 부스터 펌프의 동작을 원격 중지시키고 경보를 발생하도록 구성될 수 있다.
그리고 상기 원격 컨트롤러는, 적어도 둘 이상의 가동중인 부스터 펌프가 있고 상기 가동중인 부스터 펌프 중 일부 부스터 펌프로부터 유량이 없는 경우, 해당 부스터 펌프 또는 체크 밸브에 이상이 있는 것으로 판단하고, 상기 부스터 펌프의 동작을 원격 중지시키고 경보를 발생하도록 구성될 수 있다.
그리고 상기 회전체는 상기 회전체를 구성하는 각 날개의 하우징(housning) 내부에 자석(magnet)이 고정 삽입되어 형성되고, 상기 정방향 감지 센서 또는 상기 역방향 감지 센서는 상기 회전체의 각 날개가 센싱되는 영역에 금속판을 구비하도록 구성될 수 있다. 이때, 상기 정방향 카운터는, 상기 회전체의 각 날개에 고정 삽입되어 형성된 자석에 의해 상기 정방향 감지 센서에 구비된 금속판에 인가되는 자계에 의해 형성되는 전계 내지는 전류의 변화를 감지하도록 구성되며, 상기 감지에 의해 상기 회전체의 각 날개의 회전에 따른 상기 정방향 감지 센서의 센싱 횟수를 계수하도록 구성되고, 상기 역방향 카운터는, 상기 회전체의 각 날개에 고정 삽입되어 형성된 자석에 의해 상기 역방향 감지 센서에 구비된 금속판에 인가되는 자계에 의해 형성되는 전계 내지는 전류의 변화를 감지하도록 구성되며, 상기 감지에 의해 상기 회전체의 각 날개의 회전에 따른 상기 역방향 감지 센서의 센싱 횟수를 계수하도록 구성될 수 있다.
여기서, 상기 원격 컨트롤러는, 상기 유량의 흐름에 따라 상기 정방향 감지 센서에 의해 흐름이 감지되어 하이(high) 신호를 출력하는 시점에 상기 역방향 감지 센서에 의해 로우(low) 신호가 출력되고 상기 정방향 감지 센서의 하이(high) 신호가 유지되는 동안에 상기 역방향 감지 센서의 로우(low) 신호가 하이(high) 신호로 전환되는 경우에는 상기 유량의 흐름이 정방향인 것으로 판단하도록 구성될 수 있다.
그리고 상기 원격 컨트롤러는, 상기 유량의 흐름에 따라 상기 정방향 감지 센서에 의해 흐름이 감지되어 하이(high) 신호를 출력하는 시점에 상기 역방향 감지 센서에 의해 하이(high) 신호가 출력되고 상기 정방향 감지 센서의 하이 신호가 유지되는 동안에 상기 역방향 감지 센서의 하이(high) 신호가 로우(low) 신호로 전환되는 경우에는 상기 유량의 흐름이 역방향인 것으로 판단하도록 구성될 수 있다.
상술한 작동 이상을 실시간 감지 가능한 부스터 펌프용 유량 센서 및 부스터 펌프 시스템에 의하면, 체크 밸브가 설치된 토출관 배관측에 부스터 펌프용 유량 센서를 삽입 설치하도록 구성됨으로써, 토출관 배관의 유량의 흐름 방향과 유량을 정확하게 감지하여 부스터 펌프의 동작 제어에 따른 실제 동작을 모니터링할 수 있는 효과가 있다.
이에, 체크 밸브나 부스터 펌프의 이상 유무와 흡입관이나 저수조의 물이 충분한지 등에 대하여 정확하고 신속한 판단을 할 수 있는 효과가 있다. 동작 이상으로 판단되는 경우에는 실시간으로 부스터 펌프의 동작을 중지시키고 모터의 무리한 동작에 따른 고장 발생을 방지할 수 있으며, 흡입관이나 토출관, 부스터 펌프를 뜯어보지 않고서도 고장의 유형과 고장 위치를 정확하게 판단할 수 있는 효과가 있다.
한편, 회전체의 각 날개에 자석을 삽입하여 형성하고, 정방향 감지 센서와 역방향 감지 센서의 센싱 부위에 금속판을 구비하여 금속판에 인가되는 자계에 의해 형성되는 전계 내지는 전류의 발생(변화)를 감지하여 각 날개 하나하나의 회전을 감지하도록 구성됨으로써, 각 날개의 센싱 횟수를 계수할 수 있고 회전체의 회전수도 계수할 수 있는 효과가 있다. 각 날개의 센싱 횟수는 그 유량은 물론 그 흐름 방향과 유속을 정확하고 세밀하게 측정하는 데 크게 도움이 될 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 전극봉의 설치 예시도이다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 작동 이상을 실시간 감지 가능한 부스터 펌프 시스템의 평면도, 정면도, 측면도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 작동 이상을 실시간 감지 가능한 부스터 펌프용 유량 센서의 정면도 및 측면도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 작동 이상을 실시간 감지하는 부스터 펌프용 유량 센서의 동작 설명도이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체의 흐름 방향을 판단을 설명하기 위한 타이밍도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 작동 이상을 실시간 감지 가능한 부스터 펌프 시스템의 평면도, 정면도, 측면도이다.
도 2a 내지 도 2c를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 작동 이상을 실시간 감지 가능한 부스터 펌프 시스템(100)은 부스터 펌프용 유량 센서(110), 원격 컨트롤러(120)를 포함하도록 구성될 수 있다.
부스터 펌프 시스템(100)은 유체가 인입되는 흡입관(10), 유체의 압력을 승압시키는 부스터 펌프(20), 승압된 유체가 토출되는 토출관(30)으로 구성되는 시스템에 구현된다. 여기서, 체크 밸브(check valve)(40)는 부스터 펌프(20)와 토출관(30) 사이의 배관 내부에 설치되어 부스터 펌프(20)과 토출관(30)의 통로를 개폐하는 기능을 한다.
부스터 펌프 시스템(100)은 체크 밸브(40)가 설치된 배관에 부스터 펌프용 유량 센서(110)를 삽입 설치하여 배관 내부의 유량의 흐름 방향과 유량을 실시간으로 감지하고, 감지된 유량의 흐름 방향과 유량을 이용하여 고장 유형과 고장 위치를 실시간으로 정확하게 파악하도록 구성된다.
특히, 회전체(110)는 회전체(110)를 구성하는 각 날개에 삽입되는 자석(111')과 정방향 감지 센서(120) 또는 역방향 감지 센서(130)의 센싱 부위에 구비되는 금속판에 의한 자계 변화를 통해 각 날개의 센싱 횟수를 정확하게 측정할 수 있도록 구성된다. 이에, 각 날개의 배치 간격만큼의 정밀도를 갖고 유체의 흐름 변화라든가 유속, 그리고 유량까지 정확하게 실시간 파악하는 것이 가능하다.
이하, 세부적인 구성에 대하여 설명한다.
부스터 펌프용 유량 센서(110)는 각 부스터 펌프(20)와 토출관(30) 사이 체크 밸브(40)가 설치된 토출관측 배관에 각각 삽입 설치되도록 구성될 수 있다.
부스터 펌프용 유량 센서(110)는 부스터 펌프(20)와 토출관(30) 사이의 유량 및 유량의 흐름 방향을 실시감 감지하도록 구성되며, 실시감 감지되는 유량 및 유량의 흐름 방향을 원격 컨트롤러(120)로 실시간 송신하도록 구성될 수 있다.
여기서, 부스터 펌프용 유량 센서(110)는 유선 또는 근거리 통신 방식으로 송신하도록 구성될 수 있다.
도 3a 및 도 3b를 참조하여 부스터 펌프용 유량 센서(110)의 구성을 먼저 설명한다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 작동 이상을 실시간 감지 가능한 부스터 펌프용 유량 센서의 정면도 및 측면도이다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 작동 이상을 실시간 감지 가능한 부스터 펌프용 유량 센서(110)는 회전체(111), 정방향 감지 센서(112), 역방향 감지 센서(113), 정방향 카운터(coutner)(114), 역방향 카운터(114') 및 신호 송신 모듈(115)을 포함하도록 구성될 수 있다.
회전체(111)는 유량의 흐름 방향에 따라 그 방향을 따라 회전하도록 구성된다. 물레방아와 같은 형상으로 구성되어 회전체(111)의 날개가 받는 유체의 압력에 의해 회전하도록 구성된다.
여기서, 회전체(111)는 그 회전체를 구성하는 각 날개의 하우징(housing) 내부에 자석(magnet)(111')이 고정 삽입되어 형성되도록 구성될 수 있다. 이는 자석(111')에 의한 자계에 의해 센싱 동작이 수행될 수 있도록 하기 위한 것이다.
정방향 감지 센서(112)는 부스터 펌프(20)로부터 토출관(30) 방향으로 유량이 정방향 흐름을 갖는 경우, 회전체(111)의 정방향 회전에 의해 회전체(111)의 날개가 먼저 센싱되는 위치에 구비될 수 있다.
정방향 감지 센서(112)는 회전체(111)의 날개가 회전함에 따라 근접하는 영역 내지는 센싱 영역에 금속판을 구비하도록 구성될 수 있다. 금속판은 회전체(111)의 날개 내부에 구비된 자석(111')에 의해 형성되는 자계의 영향을 받게 되며, 금속판은 자석(111')의 자계에 의해 전계 내지는 전류가 발생하거나 변화가 생기게 된다. 정방향 감지 센서(112)는 이러한 전계나 전류의 변화와 생성에 의해 날개의 회전을 센싱하도록 구성될 수 있다.
역방향 감지 센서(113)는 토출관(30)으로부터 부스터 펌프(20)로 유량이 역방향 흐름을 갖는 경우, 회전체(111)의 역방향 회전에 의해 회전체(111)의 날개가 먼저 접촉되는 위치에 구비될 수 있다.
역방향 감지 센서(113) 역시 부스터 펌프(20)로부터 토출관(30) 방향으로 유량이 역방향 흐름을 갖는 경우, 회전체(111)의 정방향 회전에 의해 회전체(111)의 날개가 먼저 센싱되는 위치에 구비될 수 있다.
역방향 감지 센서(113)는 역방향 흐름에 의해 회전체(111)의 날개가 먼저 센싱되는 영역에 금속판을 구비하도록 구성될 수 있다. 금속판은 회전체(111)의 날개 내부에 구비된 자석(111')에 의해 형성되는 자계의 영향을 받게 되며, 금속판은 자석(111')의 자계에 의해 전계 내지는 전류가 발생하거나 변화가 생기게 된다. 역방향 감지 센서(113)는 이러한 전계나 전류의 변화와 생성에 의해 날개의 역방향 회전을 센싱하도록 구성될 수 있다.
유체가 정방향 흐름을 갖는 경우 회전체(111)의 날개는 정방향 감지 센서(112)에 먼저 센싱되고 나서 역방향 감지 센서(113)에 의해 센싱되며, 유체가 역방향 흐름을 갖는 경우 회전체(111)의 날개는 역방향 감지 센서(113)에 먼저 센싱되고 나서 정방향 감지 센서(112)에 의해 센싱된다. 이에, 센싱 순서에 의해 유체가 정방향으로 흐르는지 아니면 역방향 흐르는지를 감지할 수 있게 된다.
정방향 카운터(114)는 회전체(111)의 각 날개의 센싱에 의해 정방향 감지 센서(112)에서 센싱되는 횟수를 계수할 수 있도록 구성될 수 있다. 마찬가지로 역방향 카운터(114')는 역방향 감지 센서(113)에서 각각 센싱되는 횟수를 계수하도록 구성될 수 있다.
그리고 정방향 카운터(114)는 회전체(111)의 날개 개수를 통해 회전체(111)의 회전수를 산출하여 계수할 수 있다. 예를 들어, 센싱 횟수가 9번이고 회전체(111)의 날개가 3개이면 회전체(111)의 회전수는 3회가 된다.
신호 송신 모듈(115)는 유선 또는 블루투스, 와이파이 등의 근거리 무선 통신 방식으로 통신하도록 구성될 수 있다.
신호 송신 모듈(115)는 회전체(111)의 각 날개의 센싱에 의한 정방향 감지 센서(112) 또는 역방향 감지 센서(113)의 센싱 횟수와 그 센싱 횟수를 통해 산출되는 회전체(111)의 회전수를 원격 컨트롤러(120)로 실시간 송신하도록 구성될 수 있다. 여기서, 신호 송신 모듈(115)는 정방향 감지 센서(112) 및 역방향 감지 센서(113)의 센싱 신호를 센싱되는 순서대로 송신할 수도 있으며, 어느 신호가 먼저 센싱되는지를 판단하여 그 판단 결과를 송신하도록 구성될 수도 있다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 작동 이상을 실시간 감지하는 부스터 펌프용 유량 센서의 동작 설명도이다.
도 4a는 체크 밸브(40)가 열린 상태를 나타낸다. 체크 밸브(40)가 열리면 부스터 펌프(20)의 승압된 유체가 토출관(30) 방향으로 흐르게 된다. 이때, 화살표의 흐름을 따라 정방향으로 흐르게 되는데, 그 흐름에 의해 부스터 펌프용 유량 센서(110)의 회전체(111)가 회전하게 된다.
도 4b는 체크 밸브(40)가 닫힌 상태를 나타낸다. 체크 밸브(40)가 닫히면 부스터 펌프(20)의 유체 흐름이 막히게 된다. 그런데, 체크 밸브(40) 사이에 이물질이 끼거나 체크 밸브(40)가 닳아 틈이 생기는 경우에는 흐름이 막히지 않고 유체 흐름이 생기게 된다. 이때에는 토출관(30)에서 부스터 펌프(20)로의 역방향으로 역류가 발생하게 된다. 부스터 펌프용 유량 센서(110)의 회전체(111)는 화살표의 반대 방향인 역방향으로 회전하게 된다.
다시 도 2a 내지 도 2c를 참조한다.
원격 컨트롤러(120)는 부스터 펌프(20)의 동작을 원격 제어하도록 구성될 수 있다. 원격 컨트롤러(120)는 각 부스터 펌프(20)의 동작 여부를 개별적으로 제어할 수 있다.
원격 컨트롤러(120)는 적어도 하나 이상의 펌프용 유량 센서(110)로부터 실시간 송신되는 신호를 수신하고, 수신된 신호에 의해 동작 이상을 판단하여 표시하도록 구성될 수 있다. 판단 결과 동작 이상이 있는 경우에는 경고를 발생시키도록 구성될 수 있다.
원격 컨트롤러(120)는 부스터 펌프(20)에 구비된 정방향 감지 센서(112) 및 역방향 감지 센서(113)의 센싱 신호의 순서에 따라 유량의 흐름 방향을 판단하도록 구성될 수 있다. 정방향 감지 센서(112)의 신호가 먼저 수신되는 경우에는 유량의 흐름 방향이 부스터 펌프(20)에서 토출관(30)으로 흐르는 방향인 것으로 판단하고, 역방향 감지 센서(113)의 신호가 먼저 수신되는 경우에는 유량의 흐름 방향이 토출관(30)에서 부스터 펌프(20)로 흐르는 역방향인 것으로 판단하도록 구성될 수 있다. 좀 더 구체적으로는 다음 도 5a 내지 도 5c를 참조하여 설명한다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체의 흐름 방향을 판단을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 5a 내지 도 5c에서 보듯이, 원격 컨트롤러(120)는 유량의 흐름이 정방향인지 역방향인지 판단하는데, 이는 정방향 감지 센서(112)와 역방향 감지 센서(113)의 감지 신호의 타이밍에 의해 판단될 수 있다.
여기서, 도 5a는 유체의 정방향 흐름의 감지에 대한 프로세스를 나타내고, 도 5b는 유체의 역방향 흐름의 감지를 나타내며, 도 5c는 유체의 흐름이 없어서 회전체(111)와 자석(111')이 정방향 감지 센서(112)와 역방향 감지 센서(113)의 중앙에 위치할 때를 나타낸다.
먼저 도 5a에서는 유체의 흐름이 발생하여 유체가 정방향으로 흐를 때를 나타낸다. 이때, 회전체(111)와 자석(111')이 정방향으로 회전하게 되고, 시점 에서 정방향 감지 센서(112)가 이를 감지하여 하이(High) 신호를 출력하면, 역방향 감지 센서(113)는 로우(Low) 상태를 출력한다. 이 상태 이 유지되는 중에 시점 에서 역방향 감지 센서(113)가 하이(High) 신호로 감지되면 유체의 흐름을 정방향으로 인식하고 유량 카운트(count)를 +1 증가시킨다.
반대로 도 5b에서는 유체의 흐름이 발생하여 유체가 역방향으로 흐를 때를 나타낸다. 이때, 회전체(111)와 자석(111')이 역방향으로 회전하게 되고 시점 에서 정방향 감지 센서(112)가 이를 감지하여 하이(High) 신호를 출력하면, 역방향 감지 센서(113)는 하이(High) 상태를 출력한다. 이 상태 이 유지되는 중에 시점 에서 역방향 감지 센서(113)가 로우(Low) 신호로 감지되면 유체의 흐름을 역방향으로 인식한다.
한편, 도 5c에서는 자석(111')이 정방향 감지 센서(112)와 역방향 감지 센서(130)의 중간에 위치하는 경우를 나타낸다. 도 5a나 도 5b에서 보듯이 정방향 감지 센서(112)의 상승 시점에 유체 흐름의 정방향인지 역방향인지를 판단한다. 그러므로, 파워 온(Power On) 등의 상태에서 정방향 감지 센서(112)와 역방향 감지 센서(113)가 이미 하이(High)인 경우에는 유량 카운트는 무시된다.
원격 컨트롤러(120)는 정방향 감지 센서(112) 또는 역방향 감지 센서(113)가 센싱을 함에 따라 정방향 카운터(114) 또는 역방향 카운터(114')에서 계수되는 횟수를 통해 산출되는 회전체(111)의 회전수에 의해 순시 유량 및 적산 유량을 판단하도록 구성될 수 있다. 카운터(114)의 회전수는 실시간 순시 유량으로 산출될 수 있으며, 이러한 순시 회전수의 누적 산출에 의해 적산 유량이 산출될 수 있다. 여기서, 회전수보다는 정방향 감지 센서(112) 또는 역방향 감지 센서(113)의 센싱 횟수가 그 유량이나 유속, 유체의 흐름 방향 등을 정밀하고 정확하게 측정하는 데 더 도움이 된다.
원격 컨트롤러(120)는 부스터 펌프(20)가 가동중일 때에는 해당 부스터 펌프(20)에 의한 적정 유량이 흐르고 있는지 판단하도록 구성될 수 있다. 여기서, 적정 유량의 흐름이 발생하지 않는 경우에는 이상이 있는 것으로 판단할 수 있다.
좀 더 구체적으로는, 원격 컨트롤러(120)는 부스터 펌프(20)가 가동되고 있으나 해당 부스터 펌프(20)로부터의 유량이 없거나 또는 부스터 펌프(20)의 가동율에 대비하여 볼 때 해당 부스터 펌프(20)로부터의 유량이 소정 임계치 이하인 경우, 부스터 펌프(20)의 동작을 원격 중지시키고 경보를 발생하도록 구성될 수 있다. 이러한 경우에는 부스터 펌프(20) 자체의 동작에 문제가 있을 수 있다고 잠정 판단할 수 있다. 모터가 헛돌거나 모터가 고장일 수 있다. 원격 컨트롤러(120)는 해당 고장 위치 즉 해당 부스터 펌프(20)의 위치를 표시하고 고장 유형을 표시하도록 구성될 수 있다.
원격 컨트롤러(120)는 부스터 펌프(20)가 가동되고 있으나 해당 부스터 펌프(20)로부터의 유량이 없거나 정지되어 있고 유량의 흐름이 역방향인 경우, 역류가 발생한 것으로 판단하도록 구성될 수 있다. 원격 컨트롤러(120)는 해당 부스터 펌프(20)의 동작을 원격 중지시키고 경보를 발생하도록 구성될 수 있다.
원격 컨트롤러(120)는 적어도 둘 이상의 가동중인 부스터 펌프(20)가 있고, 가동중인 부스터 펌프(20)중 일부 부스터 펌프(20)로부터 유량이 없는 경우, 해당 부스터 펌프(20) 또는 체크 밸브(40)에 이상이 있는 것으로 판단하도록 구성될 수 있다. 원격 컨트롤러(120)는 부스터 펌프(20)의 동작을 원격 중지시키고 경보를 발생하도록 구성될 수 있다.
원격 컨트롤러(120)는 적어도 둘 이상의 가동중인 부스터 펌프(20)가 있을 때 그 가동중인 모든 부스터 펌프(20)로부터 유량이 없는 것으로 판단되는 경우, 흡입관(10)에 물이 없는 것으로 판단하고 부스터 펌프(20)의 동작을 원격 중지시키고 경보를 발생하도록 구성될 수 있다. 즉, 모든 부스터 펌프(20)로부터의 유량 흐름이 없는 경우에는 흡입관(10)이나 저수조의 유체 즉 물이 부족한 것일 확률이 높기 때문이다. 기존의 전극봉(10a)을 설치하지 않더라도 흡입관(10)의 물 부족을 간접적으로 판단하는 것이 가능하다.
한편, 원격 컨트롤러(120)는 정방향 카운터(114) 및 역방향 카운터(114')에 회전수에 의한 순시 유량 및 그 누적 산출에 의한 적산 유량을 계산하여 저장하도록 구성될 수 있다.
원격 컨트롤러(120)는 순시 유량과 적산 유량을 기준으로 부스터 펌프(20)의 펌프 가동률을 자동 제어하도록 구성될 수 있다. 즉, 순시 유량이 원하는 유량에 못미치는 경우 펌프 가동률을 높일 수 있으며, 원하는 적산 유량이 될 때까지 펌프를 가동하도록 구성될 수 있으며, 이는 자동으로 제어 될 수 있다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10: 흡입관
10a: 전극봉
20: 부스터 펌프
30: 토출관
40: 체크 밸브
110: 부스터 펌프용 유량 센서
111: 회전체
111': 자석
112: 정방향 감지 센서
113: 역방향 감지 센서
114: 정방향 카운터
114': 역방향 카운터
115: 신호 송신 모듈
120: 원격 컨트롤러

Claims (11)

  1. 유체가 인입되는 흡입관;
    상기 흡입관과 연결되어 상기 유체의 압력을 승압시키는 복수 개의 부스터 펌프;
    상기 복수 개의 부스터 펌프에 의해 승압된 유체가 토출되는 토출관;
    상기 복수 개의 부스터 펌프와 상기 토출관 사이의 배관 내부에 설치되어 상기 복수 개의 부스터 펌프와 상기 토출관의 통로를 개폐하는 복수 개의 체크 밸브;
    상기 복수 개의 체크 밸브가 설치된 토출관측 배관에 삽입되어 상기 복수 개의 체크 밸브 위쪽에 일체형으로 결합되며, 상기 부스터 펌프와 상기 토출관 사이의 유량 및 유량의 흐름 방향을 실시간 감지하고, 실시간 감지되는 유량 및 유량의 흐름 방향을 실시간 송신하는 복수 개의 부스터 펌프용 유량 센서; 및
    상기 복수 개의 부스터 펌프의 동작을 원격 제어하며, 상기 복수 개의 펌프용 유량 센서로부터 실시간 송신되는 신호를 수신하고, 수신된 신호에 의해 동작 이상을 판단하여 표시하는 원격 컨트롤러(controller)를 포함하는 작동 이상을 실시간 감지 가능한 부스터 펌프 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 원격 컨트롤러는,
    상기 복수 개의 부스터 펌프가 가동되고 있으나 특정 부스터 펌프로부터의 유량이 현재 가동률에 따라 미리 정해진 임계치 이하인 경우, 상기 특정 부스터 펌프의 동작을 원격 중지시키고 상기 특정 부스터 펌프의 위치 및 고장 유형을 표시하며 경보를 발생하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 작동 이상을 실시간 감지 가능한 부스터 펌프 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 원격 컨트롤러는,
    상기 복수 개의 부스터 펌프가 가동되고 있으나 특정 부스터 펌프로부터의 정방향의 순시 유량이 없고 역방향의 순시 유량이 있는 것으로 판단되는 경우, 상기 특정 부스터 펌프에 대응되는 체크 밸브의 이상으로 역류가 발생한 것으로 판단하고 상기 특정 부스터 펌프의 동작을 원격 중지시키고 경보를 발생하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 작동 이상을 실시간 감지 가능한 부스터 펌프 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 원격 컨트롤러는,
    상기 복수 개의 부스터 펌프가 가동되고 있고 상기 가동중인 복수 개의 부스터 펌프 중 일부 부스터 펌프로부터 유량이 없는 경우, 상기 유량이 없는 부스터 펌프 또는 상기 유량이 없는 부스터 펌프에 대응되는 체크 밸브에 이상이 있는 것으로 판단하고, 상기 유량이 없는 부스터 펌프의 동작을 원격 중지시키고 경보를 발생하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 작동 이상을 실시간 감지 가능한 부스터 펌프 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 원격 컨트롤러는,
    가동중인 모든 복수 개의 부스터 펌프로부터 유량이 없는 경우, 상기 흡입관에 물이 없는 것으로 판단하고 상기 복수 개의 부스터 펌프의 동작을 원격 중지시키고 경보를 발생하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 작동 이상을 실시간 감지 가능한 부스터 펌프 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 복수 개의 펌프용 유량 센서 각각은,
    유량의 흐름 방향에 따라 회전하는 회전체;
    상기 부스터 펌프로부터 상기 토출관 방향으로 유량이 정방향 흐름을 갖는 경우, 상기 회전체의 정방향 회전에 의해 상기 회전체의 날개를 먼저 센싱하는 위치에 구비되는 정방향 감지 센서;
    상기 토출관으로부터 상기 부스터 펌프로 유량이 역방향 흐름을 갖는 경우, 상기 회전체의 역방향 회전에 의해 상기 회전체의 날개를 먼저 센싱하는 위치에 구비되는 역방향 감지 센서;
    상기 회전체의 각 날개의 센싱에 의한 상기 정방향 감지 센서 또는 상기 역방향 감지 센서의 센싱 횟수와 상기 계수되는 센싱 횟수를 통해 산출되는 상기 회전체의 회전수를 계수하는 카운터(counter);
    상기 정방향 감지 센서 및 상기 역방향 감지 센서의 센싱 신호와, 상기 회전체의 각 날개의 센싱에 의한 상기 정방향 감지 센서 또는 상기 역방향 감지 센서의 센싱 횟수와, 상기 계수되는 센싱 횟수를 통해 산출되는 상기 회전체의 회전수를 원격 컨트롤러(controller)로 실시간 송신하는 신호 송신 모듈을 포함하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 작동 이상을 실시간 감지 가능한 부스터 펌프 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 원격 컨트롤러는,
    상기 정방향 감지 센서 및 상기 역방향 감지 센서의 센싱 신호의 순서에 따라 상기 유량의 흐름 방향을 판단하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 작동 이상을 실시간 감지 가능한 부스터 펌프 시스템.
  8. 제6항에 있어서, 상기 원격 컨트롤러는,
    상기 카운터에서 계수되는 상기 회전체의 각 날개의 센싱에 의한 상기 정방향 감지 센서 또는 상기 역방향 감지 센서의 센싱 횟수와 상기 계수되는 센싱 횟수를 통해 산출되는 상기 회전체의 회전수에 의해 순시 유량 및 적산 유량을 판단하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 작동 이상을 실시간 감지 가능한 부스터 펌프 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 상기 원격 컨트롤러는,
    상기 순시 유량과 상기 적산 유량을 기준으로 상기 복수 개의 부스터 펌프의 펌프 가동률을 자동 제어하고, 상기 순시 유량이 원하는 유량에 못미치는 경우 상기 복수 개의 부스터 펌프의 펌프 가동률을 높일 수 있으며, 원하는 적산 유량이 될 때까지 상기 복수 개의 부스터 펌프를 가동하도록 하는 구성되는 것을 특징으로 하는 작동 이상을 실시간 감지 가능한 부스터 펌프 시스템.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 회전체는,
    상기 회전체를 구성하는 각 날개의 하우징(housning) 내부에 자석(magnet)이 고정 삽입되어 형성되고,
    상기 정방향 감지 센서 또는 상기 역방향 감지 센서는,
    상기 회전체의 각 날개의 회전을 센싱하는 영역에 금속판을 구비하며,
    상기 정방향 카운터는,
    상기 회전체의 각 날개에 고정 삽입되어 형성된 자석에 의해 상기 정방향 감지 센서에 구비된 금속판에 인가되는 자계에 의해 형성되는 전계 내지는 전류의 변화를 감지하도록 구성되며, 상기 감지에 의해 상기 회전체의 각 날개의 회전에 따른 상기 정방향 감지 센서의 센싱 횟수를 계수하도록 구성되고,
    상기 역방향 카운터는,
    상기 회전체의 각 날개에 고정 삽입되어 형성된 자석에 의해 상기 역방향 감지 센서에 구비된 금속판에 인가되는 자계에 의해 형성되는 전계 내지는 전류의 변화를 감지하도록 구성되며, 상기 감지에 의해 상기 회전체의 각 날개의 회전에 따른 상기 역방향 감지 센서의 센싱 횟수를 계수하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 작동 이상을 실시간 감지 가능한 부스터 펌프 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 상기 원격 컨트롤러는,
    상기 유량의 흐름에 따라 상기 정방향 감지 센서에 의해 흐름이 감지되어 하이(high) 신호를 출력하는 시점에 상기 역방향 감지 센서에 의해 로우(low) 신호가 출력되고 상기 정방향 감지 센서의 하이(high) 신호가 유지되는 동안에 상기 역방향 감지 센서의 로우(low) 신호가 하이(high) 신호로 전환되는 경우에는 상기 유량의 흐름이 정방향인 것으로 판단하고,
    상기 유량의 흐름에 따라 상기 정방향 감지 센서에 의해 흐름이 감지되어 하이(high) 신호를 출력하는 시점에 상기 역방향 감지 센서에 의해 하이(high) 신호가 출력되고 상기 정방향 감지 센서의 하이 신호가 유지되는 동안에 상기 역방향 감지 센서의 하이(high) 신호가 로우(low) 신호로 전환되는 경우에는 상기 유량의 흐름이 역방향인 것으로 판단하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 작동 이상을 실시간 감지 가능한 부스터 펌프 시스템.
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