KR20190119257A - 소프트스타터를 이용한 복수대의 급수 펌프 기동 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본발명은 소프트스타터를 이용한 복수대의 급수 펌프 기동 제어 방법에 관한 것으로, 펌프 정지상태에서 급수 수요가 발생하여 펌프를 최초 기동시킬 때, 소프트 스타터를 이용하여 펌프를 기동시켜 운전중, 급수 수요가 증가하여 추가 펌프의 기동이 요구되는 순간 운전중인 펌프의 전력 공급을 전기 개폐기(Magnet Contact)로 전환하여 소프트 스타터와의 연결은 끊은 후 추가 기동해야 할 펌프로 연결한 후 펌프를 기동시키는 것으로,
본발명은 정지 상태 또는 복수대의 펌프가 병렬 운전중인 상태에서 급수 수요량에 따라 펌프를 추가 기동 또는 추가 정지시킬 때 1개의 소프트 스타터로 추가 기동 또는 정지시킬 펌프를 수충격 없이 급기동, 급정지하는 것을 없애는 기동 또는 정지 제어 방식으로 펌프의 직입 기동 또는 정지시의 수충격 및 과도한 기동 전류를 제거하여 에너지를 절감하는 현저한 효과가 있다.

Description

소프트스타터를 이용한 복수대의 급수 펌프 기동 제어 방법{Control method of multiple water pump start using soft starter}

본발명은 소프트스타터를 이용한 복수대의 급수 펌프 기동 제어 방법에 관한 것으로, 펌프 정지상태에서 급수 수요가 발생하여 펌프를 최초 기동시킬 때, 소프트 스타터를 이용하여 펌프를 기동시켜 운전중, 급수 수요가 증가하여 추가 펌프의 기동이 요구되는 순간 운전중인 펌프의 전력 공급을 전기 개폐기(Magnet Contact)로 전환하여 소프트 스타터와의 연결은 끊은 후 추가 기동해야 할 펌프로 연결한 후 펌프를 기동시키는 것으로, 펌프의 직입 기동 또는 정지시의 수충격 및 과도한 기동 전류를 제거하여 에너지를 절감하는 소프트스타터를 이용한 복수대의 급수 펌프 기동 제어 방법을 제공하고자 하는 것이다.

일반적으로 펌프의 운전 방식에서 일반 펌프의 운전 대수 제어 방식은 기동,운전하는 펌프의 대수를 제어하여 급수 수요량에 대응하는 제어 방식으로

1) 한대에서 두대로, 두대에서 세대로 운전 대수가 증가할 때, 배관의 수압이 급격히 상승하는 문제점과

2) 반대로 운전 대수가 감소할 때 배관의 수압이 급격히 감소하는 문제가 있으며,

3) 설정된 압력을 정확하게(-0.2~+0.2이내) 유지하지 못하고,

4) 펌프가 추가로 병렬 기동할 때 펌프의 정격 소비전력보다 6~13배나 많은 전력을 소비하여 에너지 낭비하는 등의 문제가 있다.

주파수 변환 전력기기(Frequency Converter, Variable Frequency Driver, Inverter, 이하 VFD)를 내장하여 펌프의 회전속도를 가변제어하는 방식으로 VFD가 한대 있거나 한대 이상인 경우로 구분되나, 여러대의 펌프를 인버터로 제어할 경우, 비용 상승의 문제와 제어 판넬의 사이즈 증가 문제가 있으며, 한 대이상의 펌프 운전을 요구하는 부하의 경우 정격운전(한국전력의 정격 주파수)로 운전하는 펌프는 일반 펌프에 비해 역률이 떨어지는 문제가 있다.

종래기술로서 등록특허공보 등록번호 10-1203883호에는 역병렬 다이오드가 각각 구비된 두 개의 스위치 소자를 포함하되, 상기 두 개의 스위치 소자 중 하나는 교류전원으로부터 전동기로 양의 방향으로 도통시키는 양(陽)방향 스위치이고 다른 하나는 음의 방향으로 도통시키는 음(陰)방향 스위치 소자이되 상기 두 개의 스위치 소자가 직렬로 배치되고; 운전자의 운전지령을 검출하는 운전지령검출부; 상기 교류전원의 입력전압과 상기 전동기로 유입되는 입력전류를 검출하는 입력전압전류 검출부; 및 상기 운전지령검출부에서 운전지령을 검출하면 영전류 스위칭이 가능하도록 상기 입력전압전류검출부에 의해 검출된 입력전압과 입력전류가 양이면 상기 음(陰)방향 스위치를 오프시키고 상기 양(陽)방향 스위치를 온시키고, 상기 검출된 입력전압이 양이고 입력전류가 음이면 상기 양(陽)방향 스위치를 온시키고, 상기 검출된 입력전압과 입력전류가 음이면 양(陽)방향 스위치를 오프시키고 상기 음(陰)방향 스위치를 온시키고; 및 상기 검출된 입력전압이 음이고 입력전류가 양이면 상기 음(陰)방향 스위치를 온시키는 게이트 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 역병렬 다이오드를 구비한 스위치 소자에 의한 소프트스타터 장치가 공개되어 있다.

또한 공개특허공보 공개번호 10-2014-0067725호에는 메인 스위칭 보드에 설치된 프레퍼렌셜 트립장치에서 과부하 검출부를 통해 발전기의 발전전압 대비 과부하 상태인지를 판단하며 발전기의 출력전압을 ACB를 통해 소프트 스타터에 공급시켜 밸러스트 펌프 모터를 구동시키도록 구성된 밸러스트 펌프 모터 구동장치에 있어서, 상기 프레퍼렌셜 트립장치와 ACB 사이에 정해진 시간을 갖는 트립 오더 지연회로부를 부가 설치하여 과부하 검출로 인해 각부에 인가되는 전원전압을 차단할 때 ACB를 통해 소프트 스타터로 공급되는 전압은 트립 오더 지연회로부에 의해 정해진 시간 후 차단되도록 한 것을 특징으로 하는 밸러스트 펌프 모터용 소프트 스타터 내 구동소자 보호장치가 공개되어 있다.

그러나 상기 종래기술들은 추가 펌프 기동시 기동이 부드럽게 유지되지 못하고 에너지 소비가 많은 단점이 여전히 있었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 펌프 정지상태에서 급수 수요가 발생하여 펌프를 최초 기동시킬 때, 소프트 스타터를 이용하여 펌프를 기동시켜 운전중, 급수 수요가 증가하여 추가 펌프의 기동이 요구되는 순간 운전중인 펌프의 전력 공급을 전기 개폐기(Magnet Contact)로 전환하여 소프트 스타터와의 연결은 끊은 후 추가 기동해야 할 펌프로 연결한 후 펌프를 기동시키는 기동 제어 방식에 있어 추가 펌프 기동시 전류의 변화를 감지하여 입력된 정격 전류의 허용치를 초과할 경우 운전중인 펌프에 연결된 소프트 스타터와의 연결을 끊은 후 다음 펌프로의 연결하는 시간을 가변시켜 전체 펌프의 기동시 부드러운 기동이 유지되도록 펌프를 기동시키고자 하는 것이다.

그러므로 복수대의 펌프가 운전하고 있는 상태에서 급수 수요가 감소하여 펌프의 운전 대수를 줄이는 경우에는 반대로 정지시킬 펌프에 소프트스타터를 연결시킨 후 기존 연결된 magnet contact를 끊고 소프트스타터를 이용하여 펌프를 soft-stop 시키고, soft-starter의 이용하여 펌프를 기동, 정지시키는 데 있어 기동, 정지시킬 timing은 배관의 수압을 측정하여 수압의 변화가 일정한 형태로 증가할 경우, 또는 감소할 경우 기동, 정지시킬 펌프에 soft-starter를 연결을 결정하는 소프트스타터를 이용한 복수대의 급수 펌프 기동 제어 방법을 제공하고자 하는 것이다.

본발명은 소프트스타터를 이용한 복수대의 급수 펌프 기동 제어 방법에 관한 것으로, 펌프 정지상태에서 급수 수요가 발생하여 펌프를 최초 기동시킬 때, 소프트 스타터를 이용하여 펌프를 기동시켜 운전중, 급수 수요가 증가하여 추가 펌프의 기동이 요구되는 순간 운전중인 펌프의 전력 공급을 전기 개폐기(Magnet Contact)로 전환하여 소프트 스타터와의 연결은 끊은 후 추가 기동해야 할 펌프로 연결한 후 펌프를 기동시키는 것을 특징으로 한다.

따라서 본발명은 정지 상태 또는 복수대의 펌프가 병렬 운전중인 상태에서 급수 수요량에 따라 펌프를 추가 기동 또는 추가 정지시킬 때 1개의 소프트 스타터로 추가 기동 또는 정지시킬 펌프를 수충격 없이 급기동, 급정지하는 것을 없애는 기동 또는 정지 제어 방식으로 펌프의 직입 기동 또는 정지시의 수충격 및 과도한 기동 전류를 제거하여 에너지를 절감하는 현저한 효과가 있다.

도 1은 본발명의 복수대의 펌프가 합류관에 병렬 연결된 급수가압 부스터 펌프 시스템 설명도
도 2는 본발명의 급수 수요가 발생하여 배관의 압력이 감소하면 최초의 펌프를 기동시켜야 하는 상황에서 최초 기동할 펌프에 연결된 전기개폐기(이하 MC) Q21을 연결한 후 소프트 스타트Q11에 기동 신호를 인가하여 펌프 1을 soft-start시키는 설명도

본발명은 소프트스타터를 이용한 복수대의 급수 펌프 기동 제어 방법에 관한 것으로, 펌프 정지상태에서 급수 수요가 발생하여 펌프를 최초 기동시킬 때, 소프트 스타터를 이용하여 펌프를 기동시켜 운전중, 급수 수요가 증가하여 추가 펌프의 기동이 요구되는 순간 운전중인 펌프의 전력 공급을 전기 개폐기(Magnet Contact)로 전환하여 소프트 스타터와의 연결은 끊은 후 추가 기동해야할 펌프로 연결한 후 펌프를 기동시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 추가 펌프 기동시 전류의 변화를 감지하여 입력된 정격 전류의 허용치를 초과할 경우 운전중인 펌프에 연결된 소프트 스타터와의 연결을 끊은 후 다음 펌프로의 연결하는 시간을 가변시켜 전체 펌프의 기동시 부드러운 기동이 유지되도록 펌프를 기동시키는 것을 특징으로 한다.

본발명을 첨부도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본발명의 복수대의 펌프가 합류관에 병렬 연결된 급수가압 부스터 펌프 시스템 설명도, 도 2는 본발명의 급수 수요가 발생하여 배관의 압력이 감소하면 최초의 펌프를 기동시켜야 하는 상황에서 최초 기동할 펌프에 연결된 전기개폐기(이하 MC) Q21을 연결한 후 소프트 스타트Q11에 기동 신호를 인가하여 펌프 1을 soft-start시키는 설명도이다.

본 발명은 빌딩의 급수를 목적으로 복수대의 펌프를 병렬로 연결하여 급수 수요량에 따라 1개의 소프트스타터를 이용하여 펌프의 기동과 정지,병렬기동 및 정지를 제어하는 가압급수 방식의 부스터 펌프 시스템에 관한 것으로,

본 발명이 해결하고자 하는 핵심은 정지 상태 또는 복수대의 펌프가 병렬 운전중인 상태에서 급수 수요량에 따라 펌프를 추가 기동 또는 추가 정지시킬 때 1개의 소프트 스타터로 추가 기동 또는 정지시킬 펌프를 수충격없이 급기동, 급정지하는 것을 없애는 기동 또는 정지 제어 방식으로 펌프의 직입 기동 또는 정지시의 수충격 및 과도한 기동 전류를 제거하여 에너지를 절감하는 효과가 있다.

소프트 스타터는 자동차, 특히 SM5 2010년식의 무단 변속과 같이 유도 모터의 기동시 부드럽게 정격 속도로 올려주는 장치이며, 인버터(Frequency COnverter, Inverter)와의 차이점은 속도조절 기능이 없이 기동 또는 정지만 무단 변속 자동차와 같이 만들어 주는 장치이다.

도 1의 복수대의 펌프가 합류관에 병렬 연결된 급수가압 부스터 펌프 시스템에 있어 도 2에서 급수 수요가 발생하여 배관의 압력이 감소하면 최초의 펌프를 기동시켜야 하는 상황에서 최초 기동할 펌프에 연결된 전기개폐기(이하 MC) Q21을 연결한 후 소프트 스타트Q11에 기동 신호를 인가하여 펌프 1을 soft-start시킨다. 펌프가 한 대 운전할 경우에는 soft-starter로 펌프를 운전시킨다.

펌프1대의 유량 성능 이상으로 급수 수요가 계속 증가한 경우 부하 전류와 배관 압력값을 비교하여 펌프를 추가 기동시킬 것으로 판별한 후 Q22를 연결한 후 soft-starter의 Q11의 연결을 끊는다. 이 때 부하 전류를 계속 검출, 감시하여 부하 전류가 일정 범위 이상의 변화가 발생할 경우에는 배관의 압력이 감소하는 속도를 검출, 연산하여 MC Q31을 연결하고, MC Q11에 기동 신호를 인가하여 펌프를 추가 기동시킨다.

급수 수요가 계속 증가하는 경우에는 상기의 절차를 반복적으로 적용하여 합류관에 연결된 복수 대의 펌프를 순차적으로 기동시킨다.

복수대의 펌프가 운전하고 있는 상태에서 급수량이 감소하여 펌프를 정지시켜야 할 경우에는 최종 기동한 펌프에 연결된 펌프 전원 직입용 MC x2를 연결한 후 soft-starter Q11의 연결을 끊고 기동 순서가 가장 빠른 펌프에 연결된 Soft-starter용 MC Qx1을 연결한 후 Soft-starter를 기동시켜 전원을 공급한 후 전원 직입용 MC Qx2를 끊고 다시 soft-starter에 정지 신호를 인가하여 해당 펌프의 전원을 차단, 펌프를 정지시킨다.

급수량이 계속 감소할 경우, 펌프를 정지시키는 절차를 반복하여 급수량에 따라 펌프의 운전대수를 제어한다.

따라서 본발명은 soft-starter를 연결한 후 기존의 magnet contact의 연결을 끊는 시간차는 전류의 변화를 검출하여 차기 연결시에 반영하여 제어한다.

따라서 본발명은 정지 상태 또는 복수대의 펌프가 병렬 운전중인 상태에서 급수 수요량에 따라 펌프를 추가 기동 또는 추가 정지시킬 때 1개의 소프트 스타터로 추가 기동 또는 정지시킬 펌프를 수충격 없이 급기동, 급정지하는 것을 없애는 기동 또는 정지 제어 방식으로 펌프의 직입 기동 또는 정지시의 수충격 및 과도한 기동 전류를 제거하여 에너지를 절감하는 현저한 효과가 있다.

10 : 제어판넬 20 : 토출 합류관
30 : 압력센서 40 : 펌프
50 : 흡입 합류관

Claims (2)

1. 펌프 정지상태에서 급수 수요가 발생하여 펌프를 최초 기동시킬 때, 소프트 스타터를 이용하여 펌프를 기동시켜 운전중, 급수 수요가 증가하여 추가 펌프의 기동이 요구되는 순간 운전중인 펌프의 전력 공급을 전기 개폐기(Magnet Contact)로 전환하여 소프트 스타터와의 연결은 끊은 후 추가 기동해야할 펌프로 연결한 후 펌프를 기동시키는 것을 특징으로 하는 소프트스타터를 이용한 복수대의 급수 펌프 기동 제어 방법
   
2. 제1항에 있어서, 상기 추가 펌프 기동시 전류의 변화를 감지하여 입력된 정격 전류의 허용치를 초과할 경우 운전중인 펌프에 연결된 소프트 스타터와의 연결을 끊은 후 다음 펌프로의 연결하는 시간을 가변시켜 전체 펌프의 기동시 부드러운 기동이 유지되도록 펌프를 기동시키는 것을 특징으로 하는 소프트스타터를 이용한 복수대의 급수 펌프 기동 제어 방법
   

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