KR20220029953A - 지하 전력구용 배수 펌프부 관리 장치 - Google Patents

지하 전력구용 배수 펌프부 관리 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 지하 전력구의 물을 퍼내는 배수 펌프부; 상기 지하 전력구의 수위 정보를 측정하는 복수의 수위 센서부; 상기 배수 펌프부에 인가되는 전류 또는 전압을 측정하는 전류/전압 센서부; 상기 배수 펌프부의 절연 저항을 측정하는 절연 저항 센서부; 상기 배수 펌프부의 온도 또는 진동을 측정하는 온도/진동 센서부; 상기 수위 센서부, 전류/전압 센서부, 절연 저항 센서부, 온도/진동 센서부 중 적어도 하나로부터 측정값이 입수되면 상기 배수 펌프부의 동작을 제어하는 제어부; 를 포함하는 배수 펌프부 관리 장치를 기재한다.

Description

지하 전력구용 배수 펌프부 관리 장치{UNDERGROUND DRAIN PUMP MANAGEMENT DEVICE}
본 발명은 지하 전력구에 설치되는 배수 펌프부의 고장 예측 또는 원격 제어를 할 수 있는 배수 펌프부 관리 장치에 관한 것이다.
지하 전력구는 전력 통신용의 전선을 집합 수용하기 위한 공간을 통칭하는 것이다. 지하 터널은 사람이 직접 점검이나 보수를 할 수 있도록 터널 형태로 넓게 구성될 수 있다.
지하 전력구는 도로 하측의 지하 터널의 매 지점마다 구비될 수 있다. 지하 터널의 특정 지점에 지하 전력구가 마련될 수 있다. 지하 전력구를 통하여 작업자가 출입할 수 있고, 작업자는 지하 전력구를 통하여 지하 터널의 임의의 위치에 접근할 수 있으며, 점검이 필요한 위치에 도달할 수 있다. 전봇대가 없는 도심에서는 1-2km마다 전력구가 수십개에서 수백개에 이를 수 있다. 수많은 지하 전력구의 점검과 유지, 보수에 상당한 인력과 시간이 요구될 수 있다.
본 발명의 목적은 지하 전력구용 배수 펌프부의 관리 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 지하 전력구용 배수 펌프부의 관리 장치의 고장을 진단 하는 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명은, 지하 전력구의 물을 퍼내는 배수 펌프부; 상기 지하 전력구의 수위 정보를 측정하는 복수의 수위 센서부; 상기 배수 펌프부에 인가되는 전류 또는 전압을 측정하는 전류/전압 센서부; 상기 배수 펌프부의 절연 저항을 측정하는 절연 저항 센서부; 상기 배수 펌프부의 온도 또는 진동을 측정하는 온도/진동 센서부; 상기 수위 센서부, 전류/전압 센서부, 절연 저항 센서부, 온도/진동 센서부 중 적어도 하나로부터 측정값이 입수되면 상기 배수 펌프부의 동작을 제어하는 제어부; 를 포함하는 배수 펌프부 관리 장치를 기재한다.
지하 전력구에는 항상 배수 펌프부가 구비될 수 있고, 배수 펌프부는 장마철이나 홍수가 발생하여 물이 찼을때 지하 전력구의 전기적 절연성 확보 및 장치의 단락(쇼트, short) 방지를 위하여 구동될 수 있다.
배수 펌프부를 사용하는 빈도는 지하 전력구의 물의 양에 따라 좌우될 수 있다. 배수 펌프부가 제대로 동작하는지 여부를 평상시에는 알 수 없는 경우가 있고, 정작 지하 전력구에 물이 찼을 때 배수 펌프부 고장으로 인해 배수 처리를 제대로 하지 못하는 경우가 발생할 수 있다.
배수 펌프부 고장시 배수 처리를 제대로 하지 못해 지하 전력구의 침수가 일어날 수 있고, 지하 전력구에는 전기, 가스, 통신 등 여러 관로가 함께 지나가기 때문에 침수시 전기적 요인에 의한 화재 및 폭발 등이 발생할 수 있다.
본 발명은, 배수 펌프부의 정상 동작 여부를 원격에서 판단할 수 있음은 물론 지하 전력구의 침수 상태에 따라 스스로 자동 구동될 수 있다. 고장이거나 동작에 오류가 있는 배수 펌프부를 점검없이 사용할 수 있다.
도1 은 본 발명의 배수 펌프부가 설치되는 지하 전력구의 사진이다.
도2 는 본 발명의 배수 펌프부 관리 장치의 블록도이다.
도3 은 본 발명의 배수 펌프부 관리 장치의 동작 순서도 이다.
도4 는 본 발명의 절연 저항 센서부의 동작 순서도이다.
도5 는 본 발명의 수위 센서부의 동작 순서도이다.
도6 은 본 발명의 전류/전압 센서부와 온도/진동 센서부의 동작 순서도이다.
도 1은 지하 전력구의 사진이다.
도 1을 참조하면, 지하 전력구는 지하에 마련되므로, 장마나 홍수가 발생했을 때 침수 피해를 입기 쉽고, 지하 전력구에 물이 차면 전력 사고가 발생할 수 있으며, 신속하게 배수 처리를 하지 않으면 장치의 손상이 발생할 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 배수 펌프부(100) 관리 장치는, 배수 펌프부(100), 수위 센서부, 전류/전압 센서부(160), 절연 저항 센서부(150), 온도/진동 센서부(180), 제어부(190) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
배수 펌프부(100)는 지하 전력구의 물을 퍼낼 수 있고, 제1 펌프(101) 및 제2 펌프(102)를 포함할 수 있다. 배수 펌프부(100)를 2대 이상으로 구성하면, 상호 자동 교체 운전 또는 일시에 배수 물량 증가시 많은 물량을 배수할 수 있고, 개별 운전 또는 동시 운전이 가능할 수 있다. 1개의 펌프가 고장났을 경우 다른 펌프로 자동 전환하여 필요한 펌프만을 운전시킬 수 있다. 물의 양이 많은 장마철 같은 경우 많은 과부하가 걸릴 수 있고, 고장의 위험이 클 수 있어, 2개 이상의 펌프를 동시 구동하여 부하를 분담할 수 있고 장치에 손상을 주는 수위에 도달하기 전에 신속하게 물을 퍼낼 수 있다.
배수 펌프부(100)의 구동 여부를 결정하는 수단이 필요하다.
이는 수위 측정에 의할 수 있다. 수위 센서부는 배수 펌프부(100)의 구동 여부, 구동 시점, 구동 방법, 구동 대수 등을 결정하는 요소가 될 수 있다. 수위를 측정하기 위하여 수위 센서부가 설치될 수 있다. 수위 센서부는 지하 전력구의 물의 양을 파악하여 원격지에 있는 제어부(190)에 전달할 수 있다. 제어부(190)에서 배수 펌프부(100)에 구동 지령을 내리거나, 수위 센서부와 배수 펌프부(100)가 직접 연동될 수 있다.
수위 센서부는 지하 전력구의 여러 군데 위치에 각각 마련될 수 있다. 수위 센서부는 제1 수위 센서(111)부(110a), 제2 수위 센서(102)부(110b), 제N 수위 센서부를 포함할 수 있다.
각각의 수위 센서부에는 각 높이별로 여러 개의 수위 센서가 장착될 수 있다. 수위 측정값(W)별로 각 수위 센서는 온/오프 형태의 출력값을 발생할 수 있다.
본 발명의 수위 센서는 수위를 연속적으로 측정하는 복잡한 구조가 아니라, 높이별로 단순한 구조의 저렴한 수위 센서를 장착하고 각 높이별로 물이 찼는지 여부를 감지하는 구간 감지 방식의 수위 센서를 적용한다. 이는 간단한 구조 및 데이터의 디지털 입출력을 위한 것으로서 제어부(190)의 판단 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
배수 펌프부(100)의 전기적 이상을 측정하는 수단으로서, 절연 저항 센서부(150) 또는 전류/전압 센서부(160)가 마련될 수 있다. 3상 전원부(140)가 절연되지 않으면 작업자가 감전될 수 있다.
절연 저항 센서부(150)는 배수 펌프부(100)의 외부 및 3상 전원부(140) 사이의 전기적 이상을 측정할 수 있다. 전류/전압 센서부(160)는 배수 펌프부(100) 내부에 마련된 3상 코일, 브러시, 구동 회로, 기타 배수 펌프부(100) 내부의 전기 소자 등의 전기적 이상을 측정할 수 있다.
배수 펌프부(100)의 전기적 이상을 측정하기 위하여, 본 발명의 전류/전압 센서부(160)는 측정 단순화 및 구조의 간편화를 위하여 핵심적으로 배수 펌프부(100)의 전기적 이상을 측정할 수 있게 제안된다.
배수 펌프부(100)에 인가되는 전류 또는 전압을 측정하는 전류/전압 센서부(160)를 포함할 수 있다. 전류/전압 값을 통해 배수 펌프부(100)가 회로적으로 문제가 있는지 제어부(190)가 판단할 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 제어부(190)는, 수위 센서부, 전류/전압 센서부(160), 절연 저항 센서부(150), 온도/진동 센서부(180) 중 적어도 하나로부터 측정값이 입수되면 배수 펌프부(100)의 동작을 제어할 수 있다. 지하 전력구에 물이 찬 상태에서 작업자가 접근하면 쇼트 사고가 발생할 수 있으므로 물을 먼저 퍼내고 기타 작업을 하는 것이 바람직할 수 있다.
도 3을 참조하면, 제어부(190)는, 수위 센서부의 측정값을 전류/전압 센서부(160), 절연 저항 센서부(150), 온도/진동 센서부(180) 중 적어도 하나의 측정값보다 우선적으로 입수할 수 있다. 수위 센서부의 측정값에 따라 물을 다 퍼냈다고 판단되면, 감전의 위험이 없으므로, 전류/전압 센서부(160), 절연 저항 센서부(150), 온도/진동 센서부(180) 중 적어도 하나의 측정값 입수 여부를 판단할 수 있고, 관리 또는 측정 작업을 개시할 지 여부를 판단할 수 있다.
도 3을 참조하면, 참조 부호 S500에서, 수위 센서부는 수위를 측정할 수 있다. 참조 부호 S11에서, 수위 센서부에서 수위 측정값이 출력되면 배수 펌프부(100)가 구동될 수 있다. 지하 전력구에 물이 차서 퍼낼 필요가 있다면 다른 모든 작업을 하지 않고 물을 우선적으로 퍼내기 위함이다.
참조 부호 S12에서, 배수 펌프부(100)가 구동되고 물을 다 퍼낼 수 있다. 참조 부호 S600에서, 물을 다 퍼냈기 때문에 상태 측정 모드에 들어갈 수 있다.
참조 부호 S600의 상태 측정 모드는, 도 6의 전류/전압 센서부(160) 및 온도/진동 센서부(180)(180)의 측정하는 모드일 수 있다. 회로적 고장은 전류/전압 센서부(160)가 배수 펌프부(100)에 구동시 소모하는 전류 또는 전압을 측정하여 판별할 수 있다. 기구적 고장은 배수 펌프부(100)가 구동중에 온도가 상승되는지, 진동이 발생하는지 여부로 판단할 수 있으며, 온도/진동 센서부(180)가 배수 펌프부(100)의 온도 또는 진동을 측정하여 판별할 수 있다.
배수 펌프부(100)의 절연 저항을 측정하는 절연 저항 센서부(150)를 포함할 수 있다. 절연 저항이 낮은 상태에서 작업자가 배수 펌프부(100)에 접근하여 측정 및 관리 작업을 하면 감전이나 과열에 의한 화재 및 쇼크 등의 사고가 뒤따를 수 있다. 절연 저항을 측정할때 물기가 있으면 평소보다 낮은 저항이 되며 새는 전류가 많을 수 있다.
참조 부호 S11에서 수위가 낮으면, 감전 위험이 없으므로 절연 저항 측정을 할 수 있다. 참조 부호 S14는 절연 저항 센서부(150)의 절연 저항 측정 모드이다. 절연 저항 센서부(150)의 측정은 참조 부호 S600의 배수 펌프부(100) 구동중 상태 측정 모드에서는 실시하지 않는다.
배수 펌프부(100) 구동 정지시에 절연 저항값을 측정하려면 고압의 측정용 전류가 흐르는 상태에서 가능한데, 물이 흐르는 상태에서 측정하면 감전사고가 일어나 사망사고가 발생할 수 있다.
참조 부호 S500의 수위 센서부의 수위 측정값이 출력되지 않으면, 물을 퍼낼 필요가 없고 감전 사고의 위험이 없으므로, 참조 부호 S14의 절연 저항 측정 모드가 실행될 수 있다.
참조 부호 S14의 절연 저항 측정 여부 판단 단계는, 배수 펌프부(100), 전류/전압 센서부(160), 온도/진동 센서부(180)의 동작은 중지된 상태에서, 절연 저항 센서부(150)가 배수 펌프부(100)의 절연 저항값을 측정하는 모드일 수 있다.
참조 부호 S14에서 절연 저항을 측정해야 한다고 판단하면, 참조 부호 S15의 전원 오프가 실행될 수 있다. 배수 펌프부(100)에 인가되는 3상 전원부(140)의 전원을 참조 부호 S15 단계에서 전원을 오프시킬 수 있다.
참조 부호 S400의 절연 저항 측정 모드는 배수 펌프부(100)의 절연 저항을 측정하는 단계일 수 있다. 참조 부호 S400의 절연 저항의 측정이 완료되면 참조 부호 S13의 측정값 전송 단계가 실행될 수 있다. 제어부(190)에 절연 저항 측정값 또는 절연 여부 판단 결과가 전송될 수 있다.
도 2 및 도 4를 참조하며, 절연 저항 측정법을 설명하면 다음과 같다.
배수 펌프부(100)의 전원 케이블(120)에 전원을 공급하는 3상 전원부(140)가 마련될 수 있다. 3상 전원부(140)에 전원 공급을 온오프하는 전원 스위치(142)가 마련될 수 있다. 3상 전원부(140) 및 배수 펌프부(100)의 3상 코일은 U상, V상, W상을 포함할 수 있다. 참조 부호 G는 접지 또는 그라운드 단자를 의미할 수 있다.
전원 케이블(120)을 3상 전원부(140)에 연결하는 단자부(130)가 마련될 수 있다. 전원 케이블(120) 및 단자부(130)의 전기적 연결을 탈착하는 탈착부(131)가 마련될 수 있다.
탈착부(131)에 의하여 전원 케이블(120) 및 단자부(130)의 전기적 연결이 해제된 다음에, 전기적 연결이 해제된 위치에 절연 저항 센서부(150) 또는 전류/전압 센서부(160)가 연결될 수 있다. 절연 저항 센서부(150) 또는 전류/전압 센서부(160)의 측정이 완료되면 절연 저항 센서부(150) 또는 전류/전압 센서부(160)가 전원 케이블(120) 및 단자부(130)로부터 전기적으로 분리될 수 있다. 절연 저항 센서부(150)는 배수 펌프부(100) 외부와 3상 전원부(140)의 연결 위치에 개입될 수 있다.
전류/전압 센서부(160)는 배수 펌프부(100)의 외부 및 3상 전원부(140)의 연결 위치에 설치되거나, 배수 펌프부(100) 내부에 3상 코일에 위치할 수 있다.
도 4는, 절연 저항 측정 모드를 구체적으로 도시한다.
참조 부호 S22에서, 절연 저항 측정 모드로 진입되었다.
참조 부호 S23에서, 3상 전원부(140)가 오프되었는지 여부를 판단할 수 있다.
3상 전원부(140)가 오프되지 않았으면 참조 부호 S21에서, 3상 전원부(140)를 오프시킨다.
3상 전원부(140)가 오프되었으면 참조 부호 S24에서, 전체 선로를 분리할 수 있다. 참조 부호 S24에서, 절연 저항 측정을 위하여 배수 펌프부(100)와 3상 전원부(140)의 전원 연결을 오프시킬 수 있다. 배수 펌프부(100)에 3상 전원부(140)를 OFF, 그리고 3상 전원부(140)도 OFF 시켰는지 확인할 수 있다.
참조 부호 S25에서, 측정용 선로를 연결할 수 있다. 배수 펌프부(100)와 3상 전원부(140)의 전기적 연결이 해제된 위치에 측정용 선로가 연결될 수 있다.
참조 부호 S26에서, 측정용 선로에 측정용 고압 전기가 인가될 수 있다. 배수 펌프부(100)에는 3상 전원부(140)를 대체하여 절연 저항 센서부(150)가 전기적으로 연결되고, 절연 저항 센서부(150)가 측정용 고압 전기를 배수 펌프부(100)에 인가할 수 있다.
참조 부호 S27에서, 절연 저항 측정이 실행될 수 있다. 절연 저항 측정을 위하여, 절연 저항 센서부(150)는, 3상 코일 저항값의 변화, 측정용 고압 전기의 전류값, 또는 측정용 고압 전기의 전압값의 변화를 측정할 수 있다. 절연 저항 센서부(150)는 3상 전원부(140)와 배수 펌프부(100) 사이의 절연 상태 및 배수 펌브부의 절연 상태를 측정할 수 있다. 측정값을 통해 배수 펌프부(100)의 절연 여부를 알 수 있다.
절연 저항 측정이 완료되면, 참조 부호 S28에서, 절연 저항 센서부(150)가 전기적으로 연결된 상태에서 측정용 고압 전기를 방전시킬 수 있다. 측정용 고압 전기가 배수 펌프부(100)에 잔류하면 감전 사고의 염려가 있기 때문에 배수 펌프부(100)에 축전된 측정용 고압 전기가 방전될 수 있다.
방전이 완료되면, 참조 부호 S29에서, 절연 저항 센서부(150)의 전기적 연결이 해제되고, 3상 전원부(140) 또는 단자부(130)가 배수 펌프부(100)에 다시 전기적으로 연결될 수 있다.
참조 부호 S30에서, 3상 코일의 양단부 선로에 대하여 위의 작업을 반복할 수 있다. 작업이 완료되면 절연 저항 측정을 종료하고, 3상 코일 모두에 대하여 측정이 완료되면 종료할 수 있다.
도 5를 참조하면, 수위 센서부의 측정 방법이 도시된다.
참조 부호 S40에서, 수위 센서부는 지하 전력구의 수위를 측정할 수 있다.
도 2를 참조하면, 수위 센서부는 복수로 설치될 수 있다. 수위 센서부를 통하여 물의 양을 감지하고 펌프가 과부하 걸리지 않도록 판단하여 가동시켜 물을 퍼낼지 판단할 수 있다.
수위 센서부는 제1 수위 센서(111)부(110a) 및 제2 수위 센서(102)부(110b)를 포함할 수 있다. 제1 수위 센서(111)부(110a) 및 제2 수위 센서(102)부(110b)를 서로 비교하여 어떤 센서가 이상이 있는지 판별할 수 도 있다.
제1 수위 센서(111)부(110a) 및 제2 수위 센서(102)부(110b)는 하측부터 상측을 향하는 설치 높이의 순서대로 제1 수위 센서(111) 내지 제N 수위 센서를 포함할 수 있다. 여기서, N은 2 이상의 자연수일 수 있다. 도시된 바에 한정되지 않고, 3개, 4개 등 여러 개의 수위 센서부가 설치될 수 있다. 동작 방식은 2개 설치될 때와 동일할 수 있다.
제1 수위 센서(111)는 최하단에 설치되는 센서일 수 있고, 제1 수위 센서(111)부(110a) 및 제2 수위 센서(102)부(110b)의 최하단의 동일한 높이에 장착될 수 있다. 제N 수위 센서는 제1 수위 센서(111)부(110a) 및 제2 수위 센서(102)부(110b)의 동일한 높이에 장착될 수 있다.
제어부(190)는, 제1 펌프(101) 및 제2 펌프(102) 중 하나만 구동할지 여부 및 제1 펌프(101) 및 제2 펌프(102)를 모두 구동할지 여부를, 제1 수위 센서(111) 내지 제N 수위 센서 중 몇 개의 센서로부터 수위 측정값이 입수되는지 여부에 따라 결정할 수 있다.
가장 위쪽에 달린 제N 수위 센서에서 물이 감지될 경우 물의 양이 상당히 많기 때문에 빠르게 물을 퍼내기 위해서 제1 펌프(101)와, 제2 펌프(102)를 두개 다 가동 시키고 경보를 발생시킬 수 있다. 제N 수위 센서에서 물이 감지되지 않을 경우 제N-1 수위 센서를 측정할 수 있다.
수위 센서부로 수위를 측정하기 전에 수위 센서부의 정상 여부부터 판단할 필요가 있다. 이를 위하여 참조 부호 S41 에서 수위 센서부의 이상 여부를 판단할 수 있다.
제1 수위 센서(111)부(110a)와 제2 수위 센서(102)부(110b)의 동일 높이에 장착된 각각의 수위 센서의 측정값이 동일하면 정상이고 측정값이 다르면 비정상이라고 판단할 수 있다. 예를 들어 제1 수위 센서(111)부(110a)의 제1 수위 센서(111)와, 제2 수위 센서(102)부(110b)의 제1 수위 센서(111)는 동일한 높이에 장착되므로 동일한 측정값 또는 판단값이 출력될 수 있다. 만약, 각 수위 센서가 다른 출력값을 보이면 수위 센서부의 고장으로 판단할 수 있다.
참조 부호 S41은 각 수위 센서부의 출력값이 동일한지 판단할 수 있다. 만약 동일하지 않으면 참조 부호 S42에서 센서를 점검할 수 있다. 만약 측정값이 동일하면, 수위 센서부가 정상이므로 참조 부호 S43에서 제4 수위 센서(104) 또는 제N 수위 센서의 측정을 개시할 수 있다. 동일한 높이의 수위 센서는 동일한 출력값이 나와야 정상이기 때문이다. 만약 측정값이 비동일하면, 참조 부호 S42에서 제4 수위 센서(104) 또는 제N 수위 센서의 고장을 인식하고, 제어부(190)에 고장 메시지를 전달할 수 있다.
참조 부호 S43에서 제1 수위 센서(111)부(110a)와 제2 수위 센서(102)부(110b)의 최상단의 동일 높이에 장착된 제4 수위 센서(104)에서 물이 찬 것을 감지하거나 수위가 감지되면, 참조 부호 S44단계가 수행될 수 있다. 참조 부호 S44단계는 제1 펌프(101) 및 제2 펌프(102)를 모두 구동하여 물을 빨리 퍼내고 경보를 발생할 수 있다.
참조 부호 S43에서 제4 수위 센서(104)의 출력값이 없으면 참조 부호 S45에서 제3 수위 센서(103)를 억세스할 수 있다. 제3 수위 센서(103)의 출력값이 있으면 제3 수위 센서(103)의 설치 높이까지 물이 찬 것이므로, 참조 부호 S46에서 경보 발생은 하지 않고 제1 펌프(101) 및 제2 펌프(102)를 모두 구동하여 빨리 물을 퍼낼 수 있다. 참조 부호 S46은 경보 발생 없이 두 개의 펌프를 모두 구동하는 모드이고, 참조 부호 S44는 두 개의 펌프를 모두 구동하되, 두 펌프의 배수 용량보다 물이 더 빨리 찰 위험 요인이 있기 때문에 제어부(190)에 경보 메세지를 함께 전달하는 차이점이 있다.
참조 부호 S45에서 제3 수위 센서(103)의 출력값이 없으면 참조 부호 S47이 수행될 수 있다. 참조 부호 S47은 제2 수위 센서(102)의 출력값이 있는지 여부를 판단할 수 있다. 참조 부호 S47의 출력값이 있으면 제2 수위 센서(102)의 설치 높이까지 물이찬 것이므로 참조 부호 S48에서 제2 펌프(102)만 구동하여 물을 퍼낼 수 있다.
참조 부호 S47에서 제2 수위 센서(102)의 출력값이 없으면 참조 부호 S49에서 제1 수위 센서(111)의 출력값이 있는지 여부를 판단할 수 있다. 참조 부호 S49에서 제1 수위 센서(111)의 출력값이 있으면 참조 부호 S50에서 제1 펌프(101)만 구동하여 물을 퍼낼 수 있다.
참조 부호 S49에서 제1 수위 센서(111)의 출력값이 없으면 지하 전력구에 물이 없는 것이고, 배수 펌프부(100)가 동작될 필요가 없는 것으로 인식할 수 있다. 따라서, 배수 펌프부(100)가 동작하지 않고 수위 센서부는 대기 상태로 돌입할 수 있다.
한편 도 6을 참조하면, 배수 펌프부(100)의 고장은 코일의 단선(단락, open), 합선(쇼트, short), 접촉 불량, 저항의 돌연 변화 등을 포함하는 전기적 이상에 국한되지 않을 수 있다. 배수 펌프부(100)의 고장은 임펠러에 이물질이 부착되거나, 임펠러의 파손, 베어링의 수명 주기 도래, 베어링의 파손, 마찰 부하 증가 등을 포함하는 기구적 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예로서 전기적 이상과 기구적 이상 중에 하나만 측정하거나, 둘 다 측정하여 배수 펌프부(100)의 이상을 판단할 수 있다.
기구적 이상을 측정하기 위하여, 배수 펌프부(100)의 온도 또는 진동을 측정하는 온도/진동 센서부(180)가 마련될 수 있다. 예를 들어 베어링에 이물질이 끼면, 배수 펌프부(100)의 온도가 올라갈 수 있고, 임펠러가 부러지면 진동이 발생할 수 있다. 온도/진동 센서부(180)는 베수 펌프부의 온도값 또는 진동값을 통해 배수 펌프부(100)가 기구적으로 문제가 있는지 제어부(190)에 전달할 수 있다.
한편, 전기적 이상과 기구적 이상을 동시에 측정하는 경우에 각 변수의 우선순위를 정할 필요가 있다. 예를 들어 다음의 표를 참조한다.
전기적 이상 기구적 이상
제1 경우 X X
제2 경우 O X
제3 경우 X O
제4 경우 O O
예를 들어 전류/전압 센서부(160)와 온도/진동 센서부(180)를 동시에 장착한 경우, 제1 경우, 제2 경우, 및 제3 경우는 이상 발생한 경우이고, 제4 경우만 정상일 수 있다. 만약, 전류/전압 센서부(160)만 장착되었다고 가정하면, 제1 경우 및 제3 경우만 이상 발생한 경우로 판단되고, 제2 경우는 정상으로 판단할 수 있다. 반면에, 온도/진동 센서부(180)만 장착되었다고 가정하면, 제3 경우도 정상으로 판단할 수 있다.이러한 개선점을 달성하기 위하여, 본 발명은 전류/전압 센서부(160)와 온도/진동 센서부(180) 중 하나만 장착하는 실시예는 물론, 둘 다 장착하는 실시예를 포함할 수 있다. 전류/전압 센서부(160)와 온도/진동 센서부(180)를 모두 장착하는 경우 이상 판단을 더 정확하게 할 수 있다.
한편, 전류/전압 센서부(160)와 온도/진동 센서부(180)를 모두 장착하는 경우, 판단 정확도를 향상시키기 위하여, 전류/전압 센서부(160)와 온도/진동 센서부(180)의 측정 우선 순위 또는 판단 우선 순위를 정할 필요가 있다. 본 발명은 전기적 이상을 기구적 이상보다 더 상위에 둘 수 있다. 기구적 이상은 일정시간 사용한 후에 수명 주기가 도래했을 때 발생할 확률이 더 높고, 전기적 이상은 돌발적으로 발생할 확률이 있기 때문이다.
도 6을 참조하면, 전기적 이상이 발생한 경우 기구적 이상이 발생했는지 여부에 불문하고 이상으로 우선적으로 판단할 수 있다.
도 6을 참조하면, 온도/진동 센서부(180)와 전류/전압 센서부(160)의 상호 관계가 도시된다. 온도/진동 센서부(180)는 배수 펌프부(100)의 케이스에 착탈될 수 있다. 온도/진동 센서부(180)는 배수 펌프부(100)의 기구적 이상시 온도가 상승하는지 여부를 측정할 수 있다. 또는 베어링 등에 이물질이 끼었는지 여부 또는 베어링, 모터 샤프트 등의 마모나 부러짐 등의 기구적 이상을 진동량이라는 물리적 변수로 측정할 수 있다.
참조 부호 S60은 온도/진동 센서부(180) 또는 전류/전압 센서부(160)의 측정을 개시하는 모드이다.
참조 부호 S61은, 배수 펌프부(100)가 구동중인지 여부를 판단할 수 있다. 배수 펌프부(100)가 구동중일 때, 비로소, 온도/진동 센서부(180) 또는 전류/전압 센서부(160)의 측정을 개시할 수 있다. 배수 펌프부(100)가 정지 상태이면, 3상 코일의 전류 또는 전압을 다른 코일과 비교할 수 없고, 온도의 상승 또는 진동의 발생이 없기 때문이다.
참조 부호 S61에서 배수 펌프부(100)가 구동중이면, 참조 부호 S62이하의 측정 모드가 시작될 수 있다. 만약, 배수 펌프부(100)가 구동중이면 물을 다 퍼내고 측정을 개시할 수 있도록 참조 부호 S60단계로 복귀할 수 있다.
전류/전압 센서부(160)에 의하여 전기적 이상을 감지하는 방법을 설명한다.
일 실시예로서, 제어부(190)는 전류/전압 값이 소정의 전압 영역값이 벗어나는지 여부를 판단할 수 있다. 측정 전류/전압 값의 최대값이 미리 설정된 최대 전류/전압 값, 최소 전류/전압 값 사이의 소정의 전류/전압 영역값 사이인지 여부를 판단할 수 있고, 소정의 전류/전압 영역값을 벗어나는 경우, 회로적으로 문제가 있다고 판단할 수 있다.
한편, 본 발명은 이러한 측정 방법보다 더 진보된 방법을 제시할 수 있다.
즉, 3상 코일 각각의 전기적 특성이 동일한지 여부를 기준으로 이상 여부를 체크하는 로직이다. 지하 전력구에 배수 펌프부(100)가 설치된 이후에 다른 작업자는 배수 펌프부(100)의 전기적 사양을 알기 어렵다. 따라서, 개별 배수 펌프부(100)의 저항이나 전기적 특성을 측정해본들, 이상이 발생했는지 비교할 기준값을 갖고 있지 않을 수 있다. 기준값이 없는 상태에서 전기적 이상을 판단하려면 특정의 배수 펌프부(100)에 대하여 3상 코일의 전기적 특성이 동일한지 여부를 측정하는 것이 가장 좋은 방법일 수 있기 때문에 본 발명은 이를 이용한다.
참조 부호 S62에서 배수 펌프부(100) 내부에 설치된 3상 코일 각각의 전류가 동일한지 여부를 측정할 수 있다. 만약 전류가 비동일하면, 참조 부호 S63에서 배수 펌프부(100)의 전기적 이상이 발생할 것으로 판단할 수 있다.
만약 동일하면, 참조 부호 S64에서 3상 코일 각각의 전압이 동일한지 여부를 측정할 수 있다. 만약 전압이 비동일하면, 참조 부호 S65에서 배수 펌프부(100)의 전기적 이상이 발생할 것으로 판단할 수 있다.
만약 동일하면, 참조 부호 S66에서 온도/진동 센서부(180)의 측정이 개시될 수 있다. 온도 측정값을 기준값과 비교하고 기준값을 초과하면 온도 상승을 매개 변수로 하여 배수 펌프부(100)에 기구적 이상이 생긴 것으로 판단할 수 있다. 온도 측정값이 기준값을 초과하면 참조 부호 S67에서 기구적 이상이 생긴 것으로 판단할 수 있다.
만약, 온도 측정값이 기준값 이하이면, 참조 부호 S68에서 진동 측정값이 기준값을 초과하는지 여부를 판단할 수 있다. 만약 진동 측정값이 기준값을 초과하면, 참조 부호 S69에서 기구적 이상이 생긴 것으로 판단할 수 있다.
만약, 진동 측정값이 기준값을 초과하지 않으면, 참조 부호 S70이 수행되며 기구적 이상이 없는 것으로 판단할 수 있다.
참조 부호 S80은 기구적 이상 또는 전기적 이상이 발생하였으므로 배수 펌프부(100)를 정지하고 점검하는 단계이다.
본 발명은 전류/전압 센서부(160)가 배수 펌프부(100)에 인가되는 전류 또는 전압을 측정하고, 전기적 이상을 판단하는 것이 특징일 수 있다. 한편, 두 센서의 우선 순위 또는 기구적 이상과 전기적 이상의 우선 순위가 있는 것이 특징일 수 있다. 본 발명은 전기적 이상이 있으면 바로 고장으로 판단하고, 전기적 이상이 없는 경우 비로소 기구적 이상을 측정하는 것이 특징이다.
제어부(190)가 배수 펌프부(100)의 3상 코일 각각에 인가되는 전류 또는 전압이 동일하다고 판단하면, 온도/진동 센서부(180)가 배수 펌프부(100)의 온도 또는 진동을 측정할 수 있다. 온도값과 진동값이 이상 있을 경우 기구적 고장을 의심할 수 있고, 전류값과 전압값이 이상 있을 경우 회로적 고장을 의심할 수 있다. 회로적 고장을 우선적으로 판단하고, 회로적 이상이 없는 경우에 한정하여 기구적 고장을 측정하는 것이 장점일 수 있다.
본 발명은 도 6과 같이 회로적 고장을 우선적으로 점검하여 배수 펌프부(100)의 고장 유무를 빠르게 확인하고 점검할 수 있다.
온도값이 이상이 있을 경우, 흡입구, 슬러지, 이물질, 임펠라 손상 등을 의심할 수 있으며 펌프 정지 후 배수 펌프부(100)의 모터를 점검할 수 있다.
온도값이 이상이 없을 경우, 다음 단계인 진동값이 이상이 없는지 확인할 수 있다.
진동값이 이상이 있을 경우, 흡입구, 슬러지, 이물질, 임펠라 손상 등을 의심할 수 있으며 펌프 정지 후 배수 펌프부(100)의 모터를 점검할 수 있다.
100...배수 펌프부 101...제1 펌프
102...제2 펌프 110a...제1 수위 센서부
110b...제2 수위 센서부 111...제1 수위 센서
102...제2 수위 센서 103...제3 수위 센서
104...제4 수위 센서 120...전원 케이블
130...단자부 131...탈착부
140...3상 전원부 142...전원 스위치
150...절연 저항 센서부 160...전류/전압 센서부
180...온도/진동 센서부 190...제어부
W...수위 측정값

Claims (8)

  1. 지하 전력구의 물을 퍼내는 배수 펌프부;
    상기 지하 전력구의 수위 정보를 측정하는 복수의 수위 센서부;
    상기 배수 펌프부에 인가되는 전류 또는 전압을 측정하는 전류/전압 센서부
    상기 배수 펌프부의 절연 저항을 측정하는 절연 저항 센서부;
    상기 배수 펌프부의 온도 또는 진동을 측정하는 온도/진동 센서부;
    상기 수위 센서부, 전류/전압 센서부, 절연 저항 센서부, 온도/진동 센서부 중 적어도 하나로부터 측정값이 입수되면 상기 배수 펌프부의 동작을 제어하는 제어부; 를 포함하는 배수 펌프부 관리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 수위 센서부의 측정값을 상기 전류/전압 센서부, 절연 저항 센서부, 온도/진동 센서부 중 적어도 하나의 측정값보다 우선적으로 입수하고,
    상기 수위 센서부의 측정값에 따라 상기 전류/전압 센서부, 절연 저항 센서부, 온도/진동 센서부 중 적어도 하나의 측정값 입수 여부를 판단하는 배수 펌프부 관리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 온도/진동 센서부는 상기 배수 펌프부의 케이스에 착탈되는 배수 펌프부 관리 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 배수 펌프부는 제1 펌프 및 제2 펌프를 포함하고,
    상기 수위 센서부는 제1 수위 센서부 및 제2 수위 센서부를 포함하며,
    상기 제1 수위 센서부 및 상기 제2 수위 센서부는 하측부터 상측을 향하는 설치 높이의 순서대로 제1 수위 센서 내지 제N 수위 센서를 포함하고(여기서, 상기 N은 2 이상의 자연수),
    상기 제1 수위 센서는 상기 제1 수위 센서부 및 상기 제2 수위 센서부의 최하단의 동일한 높이에 장착되고,
    상기 제N 수위 센서는 상기 제1 수위 센서부 및 상기 제2 수위 센서부의 동일한 높이에 장착되며,
    상기 제어부는, 상기 제1 펌프 및 상기 제2 펌프 중 하나만 구동할지 여부 및 상기 제1 펌프 및 상기 제2 펌프를 모두 구동할지 여부를, 상기 제1 수위 센서 내지 상기 제N 수위 센서 중 몇 개의 센서로부터 수위 측정값이 입수되는지 여부에 따라 결정하는 배수 펌프부 관리 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 배수 펌프부의 전원 케이블에 전원을 공급하는 3상 전원부가 마련되고,
    상기 전원 케이블을 상기 3상 전원부에 연결하는 단자부가 마련되며,
    상기 전원 케이블 및 상기 단자부의 전기적 연결을 착탈하는 착탈부가 마련되고,
    상기 착탈부에 의하여 상기 전원 케이블 및 상기 단자부의 전기적 연결이 해제된 다음에, 상기 전기적 연결이 해제된 위치에 상기 절연 저항 센서부 또는 상기 전류/전압 센서부가 연결되며,
    상기 절연 저항 센서부 또는 상기 전류/전압 센서부의 측정이 완료되면 상기 상기 절연 저항 센서부 또는 상기 전류/전압 센서부가 상기 전원 케이블 및 상기 단자부로부터 전기적으로 분리되는 배수 펌프부 관리 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 수위 센서부에서 수위 측정값이 출력되면, 상기 배수 펌프부가 구동되고, 상기 전류/전압 센서부가 상기 배수 펌프부에 인가되는 전류 또는 전압을 측정하며, 상기 온도/진동 센서부가 상기 배수 펌프부의 온도 또는 진동을 측정하고, 상기 절연 저항 센서부의 측정은 중지되며,
    상기 수위 센서부에서 상기 수위 측정값이 출력되지 않으면, 상기 배수 펌프부, 상기 전류/전압 센서부, 상기 온도/진동 센서부의 동작은 중지되고, 상기 절연 저항 센서부가 상기 배수 펌프부의 절연 저항을 측정하는 배수 펌프부 관리 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 절연 저항 센서부가 상기 배수 펌프부의 절연 저항을 측정할 때,
    상기 배수 펌프부에 전원을 공급하는 3상 전원부의 전기적 연결이 단절되고,
    상기 배수 펌프부에는 상기 3상 전원부를 대체하여 상기 절연 저항 센서부가 전기적으로 연결되며,
    상기 절연 저항 센서부는 상기 배수 펌프부에 측정용 고압 전기를 공급한 다음에 상기 배수 펌프부 또는 상기 3상 전원부의 절연 저항값의 변화를 측정하거나 상기 측정용 고압 전기의 전압 변화를 측정하며,
    상기 절연 저항 센서부의 측정이 완료되면, 상기 배수 펌프부로부터 상기 절연 저항 센서부의 전기적 연결이 해제되고, 상기 3상 전원부 또는 상기 단자부가 상기 배수 펌프부에 다시 전기적으로 연결되는 배수 펌프부 관리 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 배수 펌프부는 3상 전원부로부터 전원이 각각 입력되는 3상 코일을 구비하고,
    상기 제어부는,
    상기 전류/전압 센서부에 의하여 측정되는 상기 배수 펌프부의 3상 코일 각각에 인가되는 전류 또는 전압이 동일한지 여부를 먼저 판단하고,
    상기 3상 코일 각각에 인가되는 전류 또는 전압이 동일하면, 상기 온도/진동 센서부에 의하여 상기 배수 펌프부의 온도 또는 진동을 측정하는 배수 펌프부 관리 장치.
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