KR20230009395A

KR20230009395A - 냉각탑 제어 시스템

Info

Publication number: KR20230009395A
Application number: KR1020227040010A
Authority: KR
Inventors: 프레스톤 블레이; 프랭크 티. 모리슨; 데이비드 앤드류 아론
Original assignee: 벌티모어 에어코일 컴파니 인코포레이티드
Priority date: 2020-05-12
Filing date: 2021-05-12
Publication date: 2023-01-17
Also published as: JP2023525954A; WO2021231551A1; CA3175883A1; EP4150428A4; AU2021270884A1; ZA202210683B; US20210356221A1; US11859924B2; MX2022014251A; EP4150428A1; CN115843350A; BR112022020981A2

Abstract

일 측면에서, 증발식 열교환기, 상기 증발식 열교환기 상으로 분배되는 증발성 액체(evaporative liquid)의 파라미터를 검출하도록 구성된 센서, 및 증발성 액체 처리 시스템을 포함하는 냉각탑 시스템(cooling tower system)이 제공된다. 상기 냉각탑 시스템은 제어기를 더 포함하며, 상기 제어기는, 상기 제어기가 증발성 액체의 파라미터에 적어도 부분적으로 기초하여 부적절한 증발성 액체 품질로 결정한 때 증발성 액체를 처리하도록 상기 증발성 액체 처리 시스템을 작동시키는 정상 작동 모드를 가진다. 상기 제어기는, 상기 제어기가 상기 증발성 액체 처리 시스템의 작동이 부적절한 증발성 액체 품질을 개선할 수 없다고 결정한 때 상기 냉각탑의 작동을 변경하는 페일세이프(failsafe) 작동 모드를 가진다.

Description

냉각탑 제어 시스템

관련 출원의 상호 참조

본 출원은 2020년 5월 12일에 출원된 미국 임시 특허출원 번호 63/023,467호의 이익을 주장하며, 그 전체 내용은 참조로서 여기에 통합된다.

본 출원은 냉각탑(cooling tower)에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 냉각탑용 제어 시스템에 관한 것이다.

냉각탑은 종종 물과 같은 증발성 액체를 냉각탑의 증발식 열 교환기 상으로 분배한다. 냉각탑 작동에는 일반적으로 냉각탑의 수처리 시스템을 설계하고 구현하기 위해 수처리 전문가가 사용된다. 수처리 시스템은 일반적으로 생물학적 성장, 부식, 스케일 생성, 오염 및 물 사용 최소화를 제어하기 위해 다수의 화학 물질을 요구한다. 이는 특히 대규모 도시 지역과 같이 수처리 요건이 까다로운 지역에서 현장 유지보수 직원이 거의 또는 전혀 없는 소규모 시설의 경우 비용이 많이 들고 시간 소모적이며 부담이 될 수 있다. 또한, 임의의 수질 파라미터들이 규정된 허용 레벨을 초과하거나 측정 센서들에 결함이 있을 때, 경보가 전송된 경우에도, 냉각탑은 냉각탑 또는 환경을 손상시킬 수 있는 잠재적으로 높은 미생물 함량 및/또는 부식성 물로 계속 작동될 수 있다.

본 개시의 일 측면에서, 냉각탑과 상기 냉각탑에 작동 가능하게 결합된 제어기를 포함하는 냉각탑 시스템(cooling tower system)이 제공된다. 상기 냉각탑은 증발식 열교환기를 포함하며, 상기 냉각탑은 증발성 액체(evaporative liquid)를 상기 증발식 열교환기 상으로 분배하도록 작동 가능하다. 상기 냉각탑은 증발성 액체의 파라미터를 검출하도록 구성된 센서와 증발성 액체 처리 시스템을 포함한다.

일 실시예에서, 상기 냉각탑은 개방 회로 직접 증발식 냉각탑이고 상기 증발식 열교환기는 충전물(fill)을 포함한다. 증발성 액체는 상기 냉각탑이 건물 또는 산업 공정으로부터 수용하는 공정 유체를 포함한다. 공정 유체는 물 또는 물 혼합물(예를 들어, 물과 글리콜)일 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 냉각탑은 폐쇄 회로 간접 증발식 냉각탑이며, 상기 증발식 열교환기는 공정 유체를 수용하는 구불구불한 튜브들, 플레이트들, 및/또는 핀들(fins)을 포함하는 간접 증발식 열교환기를 포함한다. 폐쇄 회로 간접 증발식 냉각탑의 증발성 액체는 일례로서 물일 수 있다. 상기 냉각탑은 간접 증발식 열교환기 상으로 물을 분배한다.

상기 제어기는, 상기 제어기가 증발성 액체의 파라미터에 적어도 부분적으로 기초하여 부적절한 증발성 액체 품질로 결정한 때 증발성 액체를 처리하도록 상기 증발성 액체 처리 시스템을 작동시키는 정상 작동 모드를 가진다. 상기 제어기는, 상기 제어기가 상기 증발성 액체 처리 시스템의 작동이 부적절한 증발성 액체 품질을 개선할 수 없다고 결정한 때 상기 냉각탑의 작동을 변경하는 페일세이프(failsafe) 작동 모드를 더 포함한다.

이러한 방식으로, 상기 냉각탑 시스템은 시스템이 수리될 때까지 부적절한 증발성 액체 품질에도 불구하고 안전한 방식으로 계속 작동할 수 있다. 상기 제어기는, 페일세이프 작동 모드에서, 상기 냉각탑을 안전한 방식으로 작동시키면서 요청된 냉각 부하를 만족시키도록 작동시킨다. 상기 냉각탑이 요청된 냉각 부하를 만족시킬 수 없는 경우, 상기 제어기는 페일세이프 작동 모드에서 상기 냉각탑을 여전히 안전한 방식으로 작동시키면서 가능한 최대 냉각 용량을 제공하도록 작동시킨다.

일 실시예에서, 상기 냉각탑은 습식 모드(wet mode)와 건식 모드(dry mode)를 포함하는 복수의 모드들로 작동 가능하다. 상기 제어기는, 정상 작동 모드에서, 습식 모드와 건식 모드에서 상기 냉각탑의 작동을 허용한다. 상기 제어기는, 페일세이프 작동 모드에서, 상기 냉각탑을 습식 모드로 작동시키지 않는다. 상기 냉각탑은 이에 의해 냉각탑이 수리되고 습식 모드에서 안전하게 작동될 수 있을 때까지 공정 유체로부터 열을 제거하기 위해 건식 모드에서 계속 작동할 수 있다.

몇몇 실시예들에서, 상기 냉각탑은 건식 모드 또는 단열 모드로 작동할 수 있다. 예를 들어, 상기 냉각탑은 공정 유체를 수용하는 코일들을 포함하는 간접 열교환기와, 단열 패드들과 물 분배 시스템을 포함하는 단열 냉각기를 가질 수 있다. 상기 물 분배 시스템은 상기 코일들의 상류의 공기를 미리 냉각시키기 위해 상기 단열 패드들 상으로 물을 분배한다. 페일세이프 작동 모드에서, 상기 제어기는 상기 냉각탑을 단열 모드로 작동시키지 않지만 상기 냉각탑을 건조 모드로 작동시킬 수 있다.

상기 냉각탑의 다른 실시예는 건식 모드, 단열 모드, 또는 습식 모드로 작동 가능하다. 상기 제어기는, 페일세이프 작동 모드에서, 상기 냉각탑을 습식 모드와 단열 모드로 작동시키지 않는다. 그러나, 상기 제어기는 냉각탑을 건식 모드로 작동시킬 수 있다.

본 개시의 다른 측면에서, 공정 유체를 수용하도록 구성된 증발식 열교환기 및 증발식 열교환기에 대해 공기 흐름을 발생시키도록 작동 가능한 팬 조립체를 포함하는 냉각탑이 제공된다. 상기 냉각탑은 증발성 액체를 상기 증발식 열교환기 상으로 분배하기 위한 적어도 하나의 출구와 상기 증발식 열교환기로부터 증발성 액체를 수집하기 위한 섬프(sump)를 포함하는 증발성 액체 분배 시스템, 및 상기 증발성 액체 분배 시스템의 증발성 액체 처리 시스템을 더 포함한다. 상기 증발성 액체 처리 시스템은, 예를 들어, 물 보충 공급부와 보충수를 처리하도록 작동 가능한 UV 광원 조립체를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, UV 광원 조립체는 상기 냉각탑의 열교환 섹션 또는 증발성 액체 측류 루프 내에 장착된다. 다른 예로서, 상기 증발성 액체 처리 시스템은 증발성 액체에 하나 이상의 화학물질을 추가하도록 작동 가능한 화학 처리 시스템을 포함한다.

상기 냉각탑은 제어기 및 증발성 액체 파라미터를 검출하도록 구성된 증발성 액체 센서를 더 포함한다. 상기 제어기는 증발성 액체 파라미터에 적어도 부분적으로 기초하여 부적절한 증발성 액체 품질을 결정한 때 상기 증발성 액체 처리 시스템을 작동시키도록 구성된다. 상기 제어기는 상기 증발성 액체 처리 시스템이 부적절한 증발성 액체 품질을 개선할 수 없다는 결정 시에 상기 냉각탑의 안전한 작동을 용이하게 하기 위해 상기 증발성 액체 분배 시스템의 작동을 변경하도록 더 구성된다. 상기 증발성 액체 분배 시스템의 변경된 작동은 부적절한 증발성 액체 품질을 유발하는 조건이 해결될 때까지 상기 냉각탑이 계속 작동할 수 있게 한다. 부적절한 액체 품질을 유발하는 조건은, 예를 들어, 상기 냉각탑의 센서 고장일 수 있다.

본 발명은 또한 냉각탑을 작동시키는 방법을 제공한다. 상기 방법은 상기 냉각탑의 증발식 열교환기 상으로 증발성 액체를 분배하는 단계와, 상기 냉각탑의 센서를 사용하여 증발성 액체의 파라미터를 검출하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 증발성 액체 파라미터에 적어도 부분적으로 기초하여 부적절한 증발 액체 품질의 결정 시에 상기 냉각탑의 증발성 액체 처리 시스템을 작동시키는 단계를 더 포함한다. 또한, 상기 방법은 상기 증발성 액체 처리 시스템이 부적절한 증발성 액체 품질을 개선할 수 없는 결정 시에 상기 냉각탑의 안전한 작동을 용이하게 하기 위해 상기 냉각탑의 작동을 변경하는 단계를 포함한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증발식 간접 열교환기를 가진 냉각탑의 입면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 증발식 간접 열교환기 제품을 가진 냉각탑의 입면도이다.
도 3a, 3b 및 3c는 냉각탑 제어기의 정상 동작 모드에 따른 제어 논리도를 제공한다.
도 4a 및 4b는 냉각탑 제어기의 페일세이프 동작 모드에 따른 제어 논리도를 제공한다.
도 5a 및 5b는 냉각탑의 제어 시스템이 여기에서 설명된 예들에 따라 입력들 또는 제어 포인트들의 일부 또는 전부에 대한 자동 센서들 대신에 작동 결정을 내리기 위해 사용할 수 있는 선택적 수동 입력들의 목록이다.

본 개시의 일 측면에서, 냉각탑 및 관련 제어 시스템이 제공된다. 제어 시스템은 냉각탑에 의해 사용되는 증발성 액체(evaporative liquid)의 상태를 모니터링하고, 수처리와 냉각탑 수리 방문 사이에 냉각탑 작동 효율을 유지하면서 이상 상태(upset condition) 중에 미생물 오염, 부식 및/또는 스케일 생성의 가능성을 감소시키기 위해 작동을 변경할 수 있다. 증발성 액체는 물일 수 있거나, 몇몇 실시예들에서, 액체 처리 화학물질과 같은 하나 이상의 다른 액체들과 물의 혼합물일 수 있다. 냉각탑에 의해 사용되는 증발성 액체의 파라미터들은 전도도(conductivity), 생물활성 물질(bioactive material), 생물막(biofilm), pH 레벨, 백연(plume), 및 드리프트(drift)를 포함하며 지속적으로 모니터링된다. 제어 시스템은 또한 제어 시스템의 제어 알고리즘에 입력을 제공하기 위해 주변 온도, 분무수 온도, 섬프 수위(sump water level), 스프레이 펌프 작동, 섬프 스위퍼 펌프(sump sweeper pump), 측류(side stream) UV 펌프 작동, 및 보충, 섬프 내부, 및/또는 측류 루프의 UP 램프 강도와 같은 냉각탑의 작동 파라미터들을 지속적으로 모니터링하도록 구성될 수 있다. 본 개시의 목적을 위해, 용어 "냉각탑(cooling tower)"은 개방 회로 직접 증발식 냉각탑, 폐쇄 회로 증발식 유체 냉각기, 증발식 응축기, 스프레이 및/또는 패드 유형 유닛과 같은 단열 냉각기, 단열 응축기, 및 관련 구성요소들을 지칭하지만 이에 한정되지는 않는다.

제어 시스템은 정상 작동 모드와 페일세이프(failsafe) 작동 모드를 가지는 제어기를 포함한다. 정상 작동 모드 중에, 제어기는 정기적으로 물에 접촉된 냉각탑의 구성요소들을 자동으로 퍼지한 다음 플러시하며 및/또한 물과 수처리 화학물질을 절약하기 위해 노력하면서 미생물 오염과 스케일 발생을 방지하기 위해 냉각탑 증발성 액체를 지정된 허용 공차 레벨 내로 유지하기 위해 수처리를 추가하도록 구성될 수 있다. 그러나, 부적절한 증발성 액체 품질이 확인된 경우, 문제를 자동으로 해결하기 위한 하나 이상의 시도들이 이루어진다. 증발성 액체 품질 문제를 수정하기 위해 규정된 수의 시도들이 수행된 후 측정된 증발성 액체 품질 파라미터들이 허용될 수 없는 범위 내에 유지되는 경우, 또는 센서들 중 임의의 센서가 고장난 경우, 제어기는 페일세이프 모드로 들어간다. 시도들의 수는 3회 또는 5회와 같이 사용자에 의해 설정될 수 있거나, 또는 원격 컴퓨터에 의해, 예컨대 유사한 지리적 지역에 있는 유사한 냉각탑들의 작동에 기초하여 시도들의 수를 결정하기 위해 기계 학습을 이용하는 서브 컴퓨터에 의해 설정 또는 조절될 수 있다.

몇몇 실시예들에서, 페일세이프 작동 모드는 서비스 직원이 도착할 때까지 냉각탑 및 인근 지역 또는 환경을 보다 안전한 상태로 유지하도록 구성될 수 있다. 페일세이프 모드는, 구성요소 또는 센서 고장의 경우에 냉각탑을 떠나는 생물학적 오염 가능성을 제한하거나, 또는 필요에 따라 퍼지 및 플러시 사이클(purge and flush cycle) 증가, 팬 속도 제한, 물 살균 증가, 또는 건식 작동을 위한 완전한 물 제거를 포함하는 작동을 개선하기 위한 추가적인 조치를 취하기 위해, 냉각탑 팬, 펌프, 및 다른 구성요소들을 작동시키는 것을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 페일세이프 작동 모드는, 예를 들어, 냉각탑 파라미터들을 활용함으로써, 섬프 펌프 온/오프, 펌프 속도, 퍼지/플러시 사이클의 빈도, 및/또는 증발성 액체 처리 화학물질 적용과 같이 냉각탑을 작동시키며, 이는 냉각탑 자체가 손상되지 않도록 한다. 예를 들어, 페일세이프 작동 모드는 제어기가 유체 없이 펌프를 작동시키지 않거나 및/또는 불균형한 팬을 작동시키지 않는 것을 포함할 수 있다. 이와 관련하여 일 예에서, 냉각탑은 전자 정류(EC: electronically commutated) 모터를 가지는 팬 조립체를 포함할 수 있다. EC 모터는 과도한 진동을 검출하고 팬에 문제가 있다는 경보를 냉각탑의 제어기에 전송하도록 구성된 모터 제어기를 가진다. 제어기는 모터 제어기로부터 경보를 수신하는 것에 대한 응답으로서 페일세이프 작동 모드로 들어간다. 페일세이프 작동 모드에서, 제어기와 팬 모터 제어기는 팬이 최대 허용 진동을 초래하는 임계 속도까지 작동할 수 있도록 협력한다. 제어기와 팬 모터는 임계 속도를 초과하는 팬의 작동을 금지한다. 몇몇 실시예들에서, 제어 로직은 퍼지 및 플러시 사이클(purge and flush cycle)을 포함하며, 여기에서 냉각탑 물은 배수된 다음 다시 채워지고 깨끗한 물로 표면들을 닦기 위해 섬프, 물 분배 시스템 및 증발식 열교환기를 통해 재순환된다. 퍼지 및 플러시 사이클은 수질 문제를 개선(또는 수정)하려고 시도할 때 그리고 냉각탑이 계속 작동하는 동안 한 번 이상 실행될 수 있다. 퍼지 및 플러시 사이클은 물 내의 미생물과 고형물의 양을 감소시키고 고형물과 오염물이 섬프의 바닥과 측면에 쌓이는 것을 방지하며 미생물 오염 및 스케일 생성 가능성을 제한하도록 구성될 수 있다. 본 개시는 모든 냉각탑들에 적용될 수 있지만, 극도로 적은 부피의 섬프를 사용하는 냉각탑은 퍼지 및 플러시 사이클 중에 사용되는 물의 양을 제한한다. 예를 들어, 섬프가 냉각탑 풋프린트의 크기의 절반보다 작은 경우, 종래의 냉각탑과 비교하여 물의 절반만 퍼지되며, 이는 상당한 물이 절약될 수 있다. 또한, 몇몇 실시예들에서, 제어 로직은 미생물 오염의 위험을 추가로 감소시키기 위해 물 접촉 표면들을 건조시키기 위해 때때로 실행되는 건조 사이클을 포함할 수 있다. 물 접촉 표면으로부터 물을 제거하는 것은 물 접촉 표면 상의 미생물을 죽인다.

도 1은 증발식 열교환기 냉각탑(10)을 보여준다. 상기 냉각탑(10)은 스프레이 펌프(19), 팬 모터(25), 팬(fan)(26)과 모터(25)를 포함하는 팬 조립체(26A), 및 물 수집 시스템(50)과 같은 증발성 액체 수집기를 가진다. 상기 냉각탑(10)은 구불구불한 튜브 열교환기들(23)와 같은 간접 증발식 열교환기, 분무수(spray water) 분배 시스템(22)과 같은 증발성 액체 분배 시스템, 드리프트(drift) 또는 미스트(mist) 제거기들(28), 분무수 노즐들(24), 및 분무수 섬프(sump)(39)와 같은 섬프를 더 포함한다. 상기 분무수 섬프(39)는 냉각탑(10) 풋프린트(footprint)의 크기의 절반보다 작으며, 이는 냉각탑(10)이 물을 퍼지(purge)할 때 냉각탑(10)에 의해 사용되는 물의 부피를 감소시킨다. 다른 실시예들에서, 상기 섬프는 냉각탑(10)의 풋프린트의 전체 크기를 포함하여 전체 크기까지의 임의의 크기일 수 있다.

공정 유체(process fluid)는 연결부(29) 및 헤더(header)(30)를 통해 구불구불한 튜브 열교환기들(23)로 들어간다. 공정 유체는 구불구불한 튜브들(33)을 통과하여 출구 헤더(outlet header)(32)와 그 다음에 연결부(31)를 통과하여 구불구불한 튜브 열교환기들(23)을 떠난다. 상기 연결부들(29, 31)을 통한 공정 유체의 흐름은 몇몇의 경우에 반전될 수 있다. 구체적으로, 공정 유체는 연결부(31)를 통해 구불구불한 튜브 열교환기들(23)로 들어갈 수 있으며 연결부(29)를 통해 구불구불한 튜브 열교환기들(23)를 빠져나갈 수 있다.

상기 냉각탑(10)의 건식 작동 중에는, 상기 스프레이 펌프(19)가 꺼지고 상기 모터(25)는 예를 들어 HVAC 시스템, 산업 공정 시스템, 및 /또는 사용자에 의해 요청된 설정값을 달성하기 위한 속도로 팬(26)을 회전시킨다. 상기 팬(26)은 공기를 냉각탑(10) 내부로 끌어들여 건조 플레넘들(dry plenums)(36, 37)을 가압하며, 이는 공기를 간접 열교환기들(23)을 통해 위로 안내하고 미스트 제거기들(28)을 통해 밖으로 안내한다. 도시된 구불구불한 튜브 열교환기들(23)은 업계에서 잘 알려진 구불구불한 튜브-유형이지만, 상기 냉각탑(10)에 의해 사용되는 열교환기는 튜브와 핀(fin) 열교환기들 및/또는 판형 열교환기들과 같은 간접 열교환기들, 및/또는 충전물(fill)과 같은 직접 열교환기들을 포함하는 임의의 유형의 증발식 열교환기일 수 있다.

상기 냉각탑(10)의 습식 작동 중에는, 상기 스프레이 펌프(19)가 켜져서 섬프(39)로부터 물을 분배 파이프(22A)로 그 다음에 노즐들(24) 밖으로 펌핑한다. 증발성 분무수는 노즐들(24)를 빠져나와 간접 열교환기들(23) 상으로 그리고 이들을 통해 폭포수처럼 떨어지면서 작은 방울들을 형성한다. 열전달 과정 중에 증발하는 물 또는 고형물의 함량을 허용 한계 이내로 유지하기 위해 섬프 배수 밸브(48)를 통해 유출되는 물은 보충수 공급부(34A)의 보충 플로트 밸브 조립체(make-up float valve assembly)(34)를 통해 대체된다. 상기 섬프 배수 밸브(48)는 섬프(39) 내의 고형물을 함유한 물의 제한된 유량이 섬프(39)로부터 유출되도록 허용하는 부분적으로 개방된 구성을 가질 수 있다. 고형물을 함유한 물의 유출과 후속적으로 보충수 공급부(34A)를 통한 보충수(makeup water)에 의한 섬프(39)의 재충전은 섬프(39) 내의 고형물을 감소시키는 기능을 한다. 상기 섬프 배수 밸브(48)는 더 큰 유량의 물이 섬프(39)를 빠져나도록 허용하는 완전히 개방된 구성을 가질 수 있으며, 섬프 배수 밸브(48)의 완전히 개방된 구성은 섬프(39)를 퍼지하는 데 사용된다.

상기 냉각탑(10)은 섬프(39) 내의 물을 설정된 레벨로 유지하기 위해 솔레노이드 충전 밸브를 작동시키는 수위 장치(water level service)를 포함할 수 있다. 공기는 모터(25)에 의해 회전되는 팬(26)에 의해 흡입된다. 상기 모터(25)의 속도는 요청된 시스템 제어 설정값에 의해 결정된다. 간접 열교환기들(23)에서 물이 떨어질 때, 이 물의 적어도 일부는 물 수집기들(50)에 의해 포집되고 그 물은 물 배플들(water baffles)(12)에 의해 팬으로부터 멀어져서 섬프(39) 쪽으로 안내된다. 좌측 간접 열교환기(23)에서 떨어지는 물의 일부는 직접 섬프(39) 내부로 폭포수처럼 떨어진다.

상기 냉각탑(10)에서, 공기의 일부는 건조 구역 플레넘(36)과 습윤 구역 플레넘(37)을 형성하는 물 수집기들(50)과 물 배플들(12)을 통과하여 이동한다. 상기 냉각탑(10)의 습식 작동 중에는, 플레넘(36) 내의 건조 공기 구역과 플레넘(37) 내에 형성된 습윤 구역이 있다. 상기 물 수집기들(50)과 섬프 벽(38)의 조합은 냉각탑(10)의 전체 풋프린트보다 적어도 절반만큼 더 작은 섬프(39)를 형성하며, 이는 생물학적 및 폐수 관점에서 섬프 물의 보다 쉬운 관리를 허용한다. 물 수집기들의 예들을 포함하는 다른 냉각탑 구성은 미국 특허번호 10,677,543호에 제공되어 있으며, 이는 그 전체가 여기에 참조로 통합된다.

도 2를 참조하면, 유사한 구성요소들을 나타내는 유사한 참조 번호들을 가지는 냉각탑(10)과 유사한 냉각탑(20)이 제공된다. 상기 냉각탑(20)은 냉각탑(20)의 작동을 용이하게 하기 위해 다양한 센서들과 제어기(52)를 포함하는 제어 시스템(21)을 가진다. 상기 냉각탑(20)은 실외 주변 공기 온도를 감지하도록 구성된 주변 온도 센서(54)와, 분무수 분배 시스템(22) 내의 물의 온도를 감지하도록 구성된 분무수 온도 센서(54A)를 포함한다. 상기 주변 온도 센서(54)와 분무수 온도 센서(54A)로부터의 신호들은 평가를 위해 제어기(52)로 전송된다. 상기 제어기(52)의 기능은 도 3a-3c 및 4a-4b의 논리 흐름도들에 도시되어 있으며 아래에서 더 논의된다.

상기 냉각탑(20)은 유입 보충수 라인(34)에 설치된 UV 광원(42A)을 포함하는 증발성 액체 처리 시스템(27)을 가지며 보충수 라인(34)으로부터 실시예(20)로 들어가는 미생물 함량을 감소시키는 데 사용될 수 있다. UV 램프 강도 센서(43A)는 램프가 작동하지 않거나 최소 허용 강도에서 작동하지 않을 때 신호를 보내며 UV 광원(42A)을 청소하거나 교체할 필요가 있다는 경보를 보내는 데 사용될 수 있다. 상기 섬프(39) 내에, 미스트 제거기들(28) 아래에, 습윤 공기 구역(37) 내에, 또는 분무수 분배 시스템(22) 내에 설치된 UV 광원도 사용될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 증발성 액체 처리 시스템(27)은 UV 펌프(41), pH 센서(46), UV 광원(42), UV 광 센서(43), 흐름 증명 스위치(flow proving switch)(41C), 및 전도도 센서(conductivity sensor)(45)를 포함한다. 상기 UV 펌프(41)는 섬프(39)로부터, pH 센서(46)를 통해 물의 측류(side stream)를 끌어들이고, UV 광원(42)을 통해, 흐름 증명 스위치(44)를 거쳐서, 그리고 전도도 센서(45)를 통해, 섬프(39) 내부로 되돌린다. 다른 접근법에서, 상기 펌프(41)는 펌프 흡입 및 펌프 배출 파이프들에 연결된 압력 차동 스위치 또는 변환기(transducer)를 사용함으로써 또는 전류 센서를 통해 작동되도록 결정된다. 섬프 플로트 센서(sump float sensor)(47)에 의해 입증된 바와 같이 섬프(39) 내에 물이 존재할 때마다, UV 측류 펌프(41)는 미생물 오염을 감소시키기 위해 연속적으로 또는 간헐적으로 pH 레벨(46), 전도도 레벨(45)을 모니터링하고 섬프 물(39)이 UV 광원(42)을 통해 흐르도록 작동될 것이다.

섬프 플로트 센서(47)는 물이 너무 높고 낭비되고 있음을 감지하기 위해 고수위 플로트 센서로도 작동하는 이중 기능 센서일 수 있다. UV 램프 강도 센서(43)는 램프(42)가 작동하지 않거나 최소 요구 강도로 작동하지 않을 때 신호를 보내기 위해 사용되며, 상태 신호를 제어기(52)에 전송하여 평가되도록 한다.

상기 pH 센서(46)는 섬프 물의 pH를 측정한다. 전도도 센서(45)는 섬프(39)의 물에서 전체 용존 고형물과 같은 용존 고형물을 측정한다. 상기 제어기(52)는 전도도 레벨 및 전도도 센서(45)의 기능을 평가한다.

스프레이 펌프 흐름 스위치(49)는 스프레이 펌프(19)가 작동 중인지 여부를 결정하고 스프레이 펌프(19)의 상태를 제어기(52)에 알린다.

미스트 제거기들(28) 위에 위치한 드리프트 센서(drift sensor)(40)는 드리프트가 임계값 또는 허용된 공차 레벨보다 큰지를 감지하고 신호를 제어 시스템(52)에 전송하여 평가되도록 한다.

미스트 제거기들(28) 위에 위치한 백연 센서(plume sensor)(55)는 백연이 허용된 공차 레벨보다 큰지를 감지하고 신호를 제어기(52)에 전송하여 평가되도록 한다.

생물막(biofilm) 센서(51)는 섬프(39)에서 형성되는 생물막들이 있는지 감지한다. 생물막이 존재하는 경우, 생물막 센서(51)는 신호를 제어기(52)에 전송하여 평가되도록 한다. 생물막 센서들은 냉각탑(20)의 다른 습윤 위치들 내에 장착될 수 있다.

섬프 배수 밸브(48)는 제어기(52)에 의해 제어되며, 제어기(52)에 의해 결정된 바와 같이 완전히 개방되거나 완전히 폐쇄되거나 부분적으로 개방될 수 있고, 나중에 설명될 것이다.

전기 작동식 비상 차단 물 보충 밸브(56)는 섬프 플로트 센서(47)로부터의 고수위 경보가 물이 낭비되고 있음을 감지하고 이 상황이 제어기(52)에 의해 평가되지 않는 한 개방되도록 설정된다.

상기 냉각탑(20)의 다양한 센서들은 연관된 감지된 파라미터들을 나타내는 데이터를 제어기(52)로 전송한다. 상기 센서들은 감지된 파라미터를 임계값, 범위, 및/또는 공차와 비교하고 파라미터가 허용될 수 없는지(또는 허용될 수 있는지) 여부를 나타내는 데이터를 제어기(52)로 전송하도록 에지 처리(edge processing)를 수행할 수 있다. 다른 접근법들에서, 상기 센서들 중 하나 이상은 감지된 파라미터들을 나타내는 데이터를 제어기(52)에 전달하고, 제어기(52)는 파라미터들이 허용될 수 없는지(또는 허용될 수 있는지), 예컨대 파라미터들이 임계값 위/아래에 있는지, 범위 또는 공차 내에/밖에 있는지 여부를 결정한다.

도 2에 도시된 냉각탑(20)의 경우, 증발식 냉각 장비는 간접 열 교환기를 가진 강제 통풍(forced draft), 단일-단일 공기 유입구 구성으로 도시되어 있지만 이는 비제한적인 예인 것으로 이해되어야 한다. 사용되는 팬 시스템은 일반적으로 스프레이에 대해 역류, 직교류(cross flow) 또는 평행류의 강제 통풍을 포함하지만 이에 한정되지 않은 유닛을 통해 공기를 이동시키는 임의의 유형의 팬 시스템일 수 있다. 상기 팬 시스템은 또한 비제한적인 예들로서 역류, 평행류 또는 직교류 방향의 유도 통풍(induced draft) 유형일 수 있다. 팬 위치와 공기 흡입 및 배출 방향은 특정 적용예에 따라 상이할 수 있으며 제시된 실시예에 대한 제한이 아니다.

또한, 모터(25)는 도시된 바와 같이 팬(26)에 직접 연결되거나 벨트 또는 기어 장치에 의해 구동될 수 있다. 공정 유체 방향은 열 전달을 최적화하기 위해 역전될 수 있으며 제시된 실시예에 대한 제한이 아니다. 간접 열 교환기(23) 내부의 회로들의 수 및 튜브들의 패스들 또는 열들의 수는 제시된 실시예들에 대한 제한이 아님을 이해해야 한다.

또한, 상기 냉각탑(10)에서 사용되는 증발식 열교환기의 유형은 특정 적용예를 위해 선택될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 도 2는 간접 열교환기(23)를 도시하고 있지만, 증발식 열교환기는 예로서 냉각탑 충전물을 가진 직접 열교환기일 수도 있다. 냉각 충전물(cooling fill)은 예를 들어 융기된 피처들(features) 및/또는 블록들을 가진 PVC 시트들을 포함할 수 있다.

따라서, 여기에서 개시된 냉각탑들은 간접, 직접, 간접과 직접 또는 단열 공기 냉각기의 조합, 유체 냉각기, 또는 응축기를 포함하지만 이에 제한되지 않는 다양한 유형의 증발식 열교환기들을 이용할 수 있다.

상기 제어기(52)는 프로세서(52A), 메모리(52B)와 같은 비일시적 컴퓨터 판독가능 메모리, 및 통신 회로(52C)를 포함한다. 상기 메모리(52B)는 도 3a-3c 및 4a-4c의 로직을 구현하기 소스 코드와 같은 컴퓨터 판독가능 명령들을 포함한다. 상기 통신 회로(52C)는 유선 및/또는 무선 통신이 가능하다. 일 실시예에서, 상기 통신 회로(52C)는 로컬 유선 네트워크(예를 들어, 이더넷), 로컬 무선 네트워크(예를 들어, Wi-Fi), 광역 무선 네트워크(예를 들어, 셀룰러), 및/또는 인터넷과 같은 하나 이상의 네트워크들과 통신하는 네트워크 인터페이스를 포함한다. 도 3a-3c 및 4a-4b는 통신 회로(52C)를 통해 또는 프로세서(52A)와 원격 컴퓨팅 장치의 조합에 의해 프로세서(52A)와 통신하는 서버 컴퓨터(예를 들어, 클라우드 기반 컴퓨팅 시스템)와 같은 원격 컴퓨팅 장치 또는 사용자 장치(예를 들어, 스마트폰, 태블릿 컴퓨터, 또는 데스크탑 컴퓨터)에 의해, 프로세서(52A)에 의해 구현될 수 있다.

상기 제어기(52)는 도 3a-3c의 제어 로직을 이용하는 정상 동작 모드(300)와 도 4a-b의 제어 로직을 활용하는 페일세이프(failsafe) 작동 모드(400)를 가진다. 상기 제어기(52)는 모든 센서들과 장비가 정확하게 작동하고 수질(water quality) 파라미터들이 모두 허용 가능한 작동 범위의 공차 내에 있을 때 정상 작동 모드(300)에 있다. 물의 파라미터들이 허용 가능한 범위를 벗어나는 것과 같이 수질 이상 상태(upset condition)가 발생한 때, 상기 제어기(52) 및/또는 원격 컴퓨팅 장치는 부적절한 증발성 액체 품질을 결정한다. 상기 제어기(52)는, 정상 작동 모드에서, 이상 상태를 해결하기 위해 몇몇의 시도들을 수행할 것이다. 수질 이상 상태를 수정하려는 시도들은, 예를 들어, 아래에서 설명되는 바와 같이 퍼지(purge) 및 플러시(flush) 사이클, 세척 및 소독 사이클, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 수질 문제를 수정하고자 하는 규정된 수의 시도들이 수행된 후에 측정된 수질 파라미터들이 허용될 수 없는 범위 내에 남아 있는 경우, 또는 센서들 중 어느 하나가 고장난 경우에, 상기 제어기(52)는 페일세이프 모드로 전환한다.

페일세이프 모드는 서비스 요원이 도착할 때까지 냉각탑 물과 환경을 보다 안전한 상태로 유지한다. 냉각탑(20)의 센서들 중 어느 것이 허용 범위 내에서 판독되지 않거나 제어기(52)에 의해 고장 상태인 것으로 해석되는 경우, 제어기(52)는 경보(alarm)와 같은 통지를 원격 컴퓨팅 장치로 전송하고 제어기(52)는 도 4와 관련하여 더 상세하게 설명되는 페일세이프 모드로 전환한다. 상기 제어기(52)는, 예를 들어, HVAC 시스템, 서버 컴퓨터, 서비스 제공자, 및/또는 사용자 장치로 경보를 전송할 수 있다. 경보는, 몇몇의 예들로서 이메일, 애플리케이션 통지, 및/또는 SMS 메시지의 형태일 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제어기(52)는 상이한 증발성 액체 파라미터들에 상이한 가중치들을 할당하고 증발성 액체 파라미터들의 편차를 상이하게 처리한다. 예를 들어, 상기 제어기(52)는 제어기(52)가 생물막 파라미터가 임계값을 초과한다고 결정하는 것에 응답하여 페일세이프 작동 모드(400)에 진입할 수 있다. 대조적으로, 상기 제어기(52)는 제어기(52)가 증발성 액체의 pH가 임계값을 넘어선다고 결정하는 것에 응답하여 페일세이프 작동 모드(400)에 진입하지 않을 수 있다. 대신에, 상기 제어기(52)는 상승된 pH 레벨에 관한 경고를 원격 장치로 전달한다.

몇몇 실시예들에서, 상기 제어기(52)는 결정을 내리기 전에 이상 상태가 참(true)인지를 보장하기 위해 냉각탑(20)의 센서들의 판독값들의 평균을 취한다. 상기 제어기(52)는 현재 파라미터 값이 허용될 수 없는지 여부를 결정하는 데 사용되는 임계값, 범위, 및 공차를 확인하기 위해 냉각탑(20) 및/또는 다른 냉각탑에 대한 이력 데이터와 함께 기계 학습을 활용할 수 있다.

대안으로서 또는 추가적으로, 상기 제어기(52)는 주어진 증발성 액체 파라미터의 부적절성을 결정하기 위해 상이한 증발성 액체 파라미터들을 비교할 수 있다. 예를 들어, 상승된 pH 레벨 파라미터에 기초하여 페일세이프 작동 모드(400)를 개시하기 전에, 제어기(52)는 증발성 액체의 생물막 파라미터 및 염소 레벨 파라미터의 관점에서 상승된 pH 레벨 파라미터를 고려할 수 있다. 3개 미만의 파라미터들이 허용 가능한 공차를 벗어나는 경우, 제어기(52)는 증발성 액체 파라미터들이 당분간 적절하다고 결정할 수 있다. 일정 기간 후에 유사한 공차를 벗어난 판독값이 발생하는 것은 제어기(52)가 페일세이프 작동 모드(400)를 시작하는 근거가 될 수 있다.

이제, 도 3a-3c를 참조하면, 정상 동작 모드(300)에 대한 제어 로직이 제공된다. 정상 작동 모드(300)는 제어기(52)가 냉각에 대한 요청 또는 요구를 수신(302)하고 정상 습식 증발 사이클을 개시(304)하는 것을 포함한다. 상기 제어기(52)는 냉각탑(20)이 섬프 히터를 포함하는지 여부를 확인(306)한다. 섬프 히터가 있는 경우, 증발 장비는 일반적으로 주변 온도에 관계없이 습식으로 작동할 수 있으며 단계(312)로 진행한다. 섬프 히터가 없는 경우, 제어기(52)는 단계(306)에서 온도 센서(54)에 의해 감지된 주변 온도를 고려한다.

고객 또는 작업자는, 예컨대 냉각탑(20)에 작동 가능하게 결합된 HVAC 시스템의 사용자 인터페이스를 통해, 냉각탑(20)이 결빙 조건에서 작동하도록 허용될 수 있는지 또는 허용될 수 없는지 여부를 입력할 수 있다. 일부 장비에서, 주변 온도가 빙점(32℉) 아래인 경우, 냉각탑(20)은 결빙 가능성을 제거하기 위해 습식 모드에서 작동하지 않고 대신에 건식 모드에서 작동한다. 제어기(52)는, 냉각탑(20)이 섬프 히터를 가지지 않고 주변 온도가 40℉와 같은 미리 결정된 온도 아래일 때, HVAC 시스템 또는 사용자 스마트폰과 같은 원격 장치로 저온 경보(310)를 송신한다. 대안으로서 또는 추가적으로, 제어기(52)는 분무수 파이프 내의 온도 센서(54A)를 모니터링할 수 있으며 분무수 온도가 미리 설정된 레벨(일반적으로 45 내지 50℉) 위로 유지되는 한, 냉각탑을 습식 모드로 작동시키는 것이 안전하다.

다시, 도 3a를 참조하면, 제어기(52)는 단계(312)에서 냉각탑(20)이 습식 모드에서 작동한 시간을 추적하기 위해 습식 타이머를 모니터링한다. 냉각탑(20)이 습식 모드에서 작동한 시간을 추적하는 하나의 이유는, 변경 가능한 파라미터인 선택 시간 간격으로, 일반적으로 24시간 동안 습식 작동한 후, 냉각탑(20)이 퍼지 및 플러시 사이클을 통해 냉각탑(20)의 작업자에게 편리한 시간에 미생물 오염의 위험을 줄이도록 작동될 수 있도록 제어기(52)가 프로그래밍되기 때문이다.

유닛의 구성은 많은 양의 물을 낭비하지 않고 퍼지 및 플러시 사이클을 허용하는 역할을 한다. 플러시 사이클은 임의의 크기의 증발식 열 전달 장비에 사용할 수 있지만, 몇몇 적용예들에서는, 가능한 한 작은 섬프를 가지는 것이 유리하다. 섬프는 물 사용을 최소화하기 위해 냉각탑 풋프린트의 크기의 절반보다 작을 수 있다.

도 2를 참조하면, 섬프(39)는, 예를 들어, 벽(38)에 의해 도시된 바와 같이 유닛의 풋프린트 크기의 절반보다 작다. 퍼지 및 플러시 사이클의 목적은 타워 섬프 바닥과 벽을 깨끗하게 유지하고 미생물 오염을 감소시키는 데 도움을 주기 위해 축적된 고형물, 찌꺼기, 오염물, 미생물 및 생물막을 처리하는 것이다. 제어기(52)는 제어기(52)가 정상 작동 모드(300)에 있는 동안 매일 1회(또는 습식 작동의 24시간 후에) 퍼지 및 플러시 사이클을 수행할 수 있다. 페일세이프 작동 모드에서 작동할 때, 제어기(52)가 정상 작동 모드에서 수정될 수 없는 이상 상태가 있다고 결정하고 유닛이 수리될 필요가 있다는 통지를 송신했기 때문에, 제어기(52)는 페일세이프 작동 모드(400)에서 작동할 때 더 자주 퍼지 및 플러시 사이클을 실행할 것이다. 페일세이프 작동 모드의 작동에 대한 상세 사항들은 아래에서 논의된다.

다시, 도 3a를 참조하면, 습식 모드가 켜진 때, 제어기(52)는 보충수를 켜고 단계(312)에서 충전 타이머(fill timer)를 시작한다. 제어기(52)는 충전 타이머에 의해 결정된 특정 기간 내에 섬프 물이 섬프 내의 플로트 센서에 의해 검출된 바에 따라 최소 레벨에 도달했는지 여부를 결정(314)하며, 섬프(39)가 최대 허용 가능한 충전 시간(이는 조절 가능한 파라미터임) 내에 채워지지 않은 경우, 제어기(52)는 섬프 저수위 경보(low sump water alarm)를 송신(316)한다. 제어기(52)는 냉각탑(20)을 습식 모드로 작동시키는 것을 억제하며 구성 조립체가 부품이 수리되고 경보가 리셋되기를 기다린다. 그러나, 섬프 플로트 센서가 섬프 수위가 충분히 높다는 것을 감지한 경우, 제어기(52)는 단계(318)에서 스프레이 펌프(19)에 전원을 공급하며 스프레이 펌프 시작 타이머가 작동된다. 스프레이 펌프 시간이 종료된 후, 제어기(52)는 섬프 플로트 센서(47)에 기초하여 섬프 물리 미리 결정된 레벨에 도달했는지 여부를 확인(320)한다. 단계(320)에서, 섬프 물이 미리 결정된 최대 레벨을 초과한 경우에, 제어기(52)는 섬프 고수위 경보를 송신(322)한다.

제어기(52)는 스프레이 펌프(19)가 켜져 있는지 여부를 결정(324)한다. 이 결정(324)은, 예를 들어, 스프레이 펌프 스위치가 스프레이 펌프(19)의 하류로 흐르는 물이 있는지 여부를 확인하는 것을 포함할 수 있다. 스프레이 펌프 스위치(49)(도 2 참조)가 물의 흐름을 검출하지 않은 경우, 제어기(52)는 스프레이 펌프 경보를 송신(326)한다. 일 실시예에서, 제어기(52)는 하나 이상의 경보 송신(예를 들어, 송신(310, 316, 322, 326)) 후에 경보(들)이 지워지고 문제점이 수리될 때까지 정상 작동 모드(300)에서 작동할 수 없다. 제어기(52)는 문제점이 수리될 때까지 냉각탑(20)을 건식 모드로 작동시킨다.

제어기(52)가 스프레이 펌프(19)가 작동하고 있다고 결정한 때, 제어기(52)는 단계(328)에서 UV 펌프(41)를 작동시키고 미리 결정된 시간, 예컨대 10초를 대기한다. 시간의 종료 시에, 제어기(52)는 예컨대 UV 펌프 스위치가 UV 측류 루프(97)를 통해 흐르는 물을 검출하는지 여부를 확인함으로써 UV 펌프(41)의 작동 여부를 결정(330)한다. 제어기(52)가 UV 펌프가 작동하지 않는다고 결정(330)한 경우, 제어기(52)는 UV 펌프 경보를 송신하며, UV 램프를 끄고, 페일세이프 작동 모드(400)로 들어간다.

흐름 스위치, 차압 스위치, 및/또는 전류 센서와 같이 스프레이 펌프 또는 UV 펌프가 펌핑하고 있음을 증명하는 다양한 방법들이 있음을 주목한다. 또한, 섬프 플로트 스위치가 섬프(39) 내에 물이 있다고 결정한 때, 일 실시예에서 UV 펌프는 플로트 스위치가 섬프 내에 물이 적거나 없다는 것을 감지하는 이러한 시간까지 섬프 물 내의 미생물 함량을 연속적으로 감소시키기 위해 항상 작동할 것이라는 점에 유의한다. 이는 또한 모든 수질 파라미터들의 연속적인 모니터링을 허용한다. UV 펌프 흐름 스위치(41C)가 측류 물 루프 내에 물의 흐름을 검출한 때, 제어기(52)는 UV 램프의 강도 센서를 확인(334)한다. UV 램프가 최소 유효 값(예를 들어, 8%)을 초과하여 강도를 잃은 경우, 이는 램프를 청소할 필요가 있거나 램프가 적절하게 작동하지 않는다는 것을 의미하며, 그러면 제어기(52)는 UV 전구 교체 경보를 송신(336)하고 제어기(52)는 정상 작동 모드(300)로부터 페일세이프 작동 모드(400)로 변경한다.

다시, 도 3b를 참조하면, 일반적으로, 제어기(52)가 단계(334)에서 UV 램프 강도가 허용 가능한 것으로 결정한 때, 제어기(52)는 전도도 센서(51)가 작동 가능한지 여부를 확인(338)한다. 제어기(52)는 전도도 센서(51)가 작동 가능하지 않을 때 전도도 경보를 송신(340)하고 페일세이프 모드로 들어간다.

전도도 센서(51)가 작동 가능한 경우, 제어기(52)는 섬프 내의 물의 전도도가 센티미터당 1,000 마이크로옴과 같은 미리 결정된 레벨보다 큰지 여부를 결정(342)한다. 단계들(342 및 346)에서 이용되는 전도도 레벨은 사용자에 의해 제어기(52)에 프로그래밍될 수 있다. 냉각탑 블리드-오프(bleed-off)는 물이 증발할 때 물에 함유된 고형물이 남게 되므로 용존 고형물의 레벨을 허용 가능한 범위 내로 유지하는 데 사용된다. 냉각탑(20)의 증발성 액체 처리 시스템(27)은 화학물질을 물에 첨가하는 것 외에 섬프(39)로부터 물을 유출시키는 일차적인 책임을 지는 화학 처리 시스템(99)을 포함할 수 있다. 화학 처리 시스템(99)은 물에 고체 또는 액체 화학물질을 첨가할 수 있다. 예시적인 화학물질들은 염소, 브롬, 할로겐 정제, 부식 억제제, 스케일 생성 억제제, 및/또는 비산화성 살생물제(biocide)를 포함한다. 화학 처리 시스템(99)은, 예를 들어, 별도의 재순환 펌프를 가진 부유식 공급기(floating feeder) 및/또는 브롬화기(brominator)를 포함할 수 있다.

화학 처리 시스템(99)의 블리드-오프 기능이 정확하게 작동하지 않는 경우, 제어기(52)는 정상 모드에서 2차 제어기로서 작동하며 필요에 따라 섬프(39)로부터 물을 유출시킴으로써 예비 블리드-오프로서 기능한다. 이는 다음 서비스 방문 때까지 고형물이 통제 불능 상태가 되지 않고 냉각탑이 계속 작동할 수 있도록 보장하는 것을 돕는다. 예로서, 화학 처리 시스템(99)은 센티미터당 1,000 마이크로옴에서 블리드-오프를 개방하고 센티미터당 800 마이크로옴에서 블리드-오프를 폐쇄할 수 있다. 이 차이는 보충수가 유출되는 물을 대체하는 동안 소량의 물이 유출되는 것을 보장하는 데 도움이 될 수 있다. 물론, 이러한 값들은 시설의 요건에 맞도록 변경될 수 있다.

계속해서 예를 들면, 제어기(52)에 대한 예비 전도도 설정값들은 센티미터당 1200마이크로옴에서 블리드-오프 온(on)으로 설정되고 센티미터당 1000마이크로옴에서 오프(off)로 설정되며, 다음 설정값은 센티미터당 1500마이크로옴에서 온(on)으로 설정되고 센티미터당 1000마이크로옴에서 오프(off)로 설정된다. 따라서, 제어기(52)가 물의 전도도가 1200 전도도 설정값을 넘는 것을 볼 때, 정상 작동 모드에서 제어기(52)는 스프레이 펌프가 꺼지는 것을 방지하기 위해 교정된 시간 동안 섬프(39)의 배수 밸브(48)를 개방시킴으로써 블리드 오프 작동을 수행(344)한다. 개방된 배수 밸브(48)는 섬프(39)로부터 물을 배수시키며, 보충 플로트 밸브 조립체(34)는 자동으로 섬프를 다시 채울 것이다. 대안으로서 또는 추가적으로, 제어기(52)는 부하 및/또는 시간에 기초하여 물을 유출시키기 위해 배수 밸브(48)를 개방하기로 결정할 수 있다. 일 실시예에서, 배수 밸브(48)는, 예를 들어, 소량의 물이 유출되도록 하기 위해 비례적으로 제어될 수 있거나, 또는 별도의 블리드 오프 밸브(미도시)가 설치될 수 있다.

정상 작동 모드 중에 물 전도도가 센티미터당 1,000 마이크로옴 아래로 떨어진 경우, 배수 밸브(48)는 폐쇄될 것이고 제어기(52)는 화학 처리 시스템(99)이 섬프 배수 밸브(48)에 의해 제공되는 블리드 오프를 제어할 수 있게 한다. 그러나, 전도도 값이 대략 제2 제어기 높은 설정값(이 예에서 1500)으로 계속 상승하는 경우에, 정상 작동 모드에서 제어기(52)는 섬프 배수 밸브(48)를 제어하고 퍼지-플러시 사이클(384)을 시작(348)하여, 섬프 물 모두를 퍼지하거나 배수시키고 그 다음에 섬프 물을 다시 채운다. 퍼지 및 플러시 사이클(384)은 즉시 고형물 함량을 각각의 설정값에 적절한 차이를 가진 1,000 설정 아래로 가져와야 한다.

몇몇 실시예들에서, 냉각탑(20)은 펌프와 배관을 포함하는 섬프 스위퍼 시스템(sump sweeper system)을 포함한다는 것을 주목해야 한다. 섬프 스위퍼 시스템은 냉각탑으로부터 퍼지될 고형물과 임의의 생물활성(bioactivity)을 휘젓는 것을 돕기 위해 퍼지 및 플러시 사이클(384)의 부분으로서 작동할 수 있다. 설정된 양의 퍼지 및 플러시 후에도 전도도가 높게 유지되는 경우, 고전도도 경보가 전송되고 제어기(52)는 아래에 설명되는 페일세이프 작동 모드(400)로 전환한다. 또한, 단계(338)에서 전도도 센서 자체로부터의 피드백이 있다. 전도도 센서가 오작동하거나 작동하지 않는다는 피드백이 있는 경우, 전도도 센서 고장 경보가 전송되고 제어기(52)는 유닛의 작동을 정상 작동 모드로부터 페일세이프 작동 모드로 변경한다.

다시, 도 3b를 참조하면, 전도도가 허용 가능한 한계 내에 있을 때, 제어기(52)는 생물막 센서(51)가 작동 가능한지 여부를 결정(350)한다. 그렇지 않은 경우, 제어기(52)는 생물막 경보를 송신(352)하고 페일세이프 모드로 들어간다.

생물막 센서(51)가 작동 가능한 경우, 제어기(52)는 섬프(39) 내에 임의의 생물활성 또는 임의의 생물막 형성이 있는지 여부를 결정(354)한다. 생물활성 또는 생물막이 검출된 경우, 제어기(52)는 정상 작동 모드에서 섬프(39)와 관련된 물 접촉 구성요소들을 플러싱함으로써 섬프 물 내의 생물활성 또는 생물막을 청소하기 위한 퍼지 및 플러시 사이클(384)을 개시한다. 퍼지-플러시 사이클(384)의 대안으로서 또는 추가적으로, 제어기(52)는 냉각탑 섬프에 충격적인 화학물질(shocking chemical)의 비상 공급을 지시할 수 있다. 예를 들어, 화학 처리 시스템(99)이 박테리아 성장을 제어하기 위해 염소 또는 다른 화학물질을 제공하고 이 화학물질이 고갈되거나 그 시스템이 화학물질을 첨가하지 못하는 경우, 제어기(52)는 정상 작동 모드(300)에서 냉각탑 섬프(39)를 세척하고 소독하도록 비상 화학물질을 첨가함으로써 미생물 오염을 위험을 감소시키는 백업 시스템으로 작용할 수 있거나, 또는 서비스 요원이 이상 상태를 해결하기 위해 도착할 때까지 성분들을 함유하는 섬프 물을 퍼지 및 플러시할 수 있거나, 또는 둘 다를 수행할 수 있다. 다수의 퍼지 및 플러시 사이클들 후에, 그리고 화학물질의 비상 공급 후에, 생물활성 또는 생물막이 여전히 검출되는 경우에, 생물막 경보가 전송되고 제어기(52)가 정상 작동 모드로부터 페일세이프 작동 모드(400)로 변경한다는 것을 유의해야 한다. 또한, 단계(350)에서 생물활성 및/또는 생물막 센서 자체로부터의 피드백이 있다. 이 피드백이 센서가 오작동했거나 작동하지 않는다는 것이라면, 생물막 센서 경보가 전송되고 제어기(52)는 정상 작동 모드(300)로부터 페일세이프 작동 모드(400)로 변경한다.

다시, 도 3c를 참조하면, 일단 생물활성 또는 생물막이 허용 가능한 설정값 레벨들 위로 검출되지 않은 때, 그러면 제어기(52)는 pH 센서(39B)가 작동 가능한지 여부를 확인(358)한다. 그렇지 않은 경우, 제어기(52)는 pH 센서 경보를 송신(360)하고 페일세이프 작동 모드(400)로 들어간다.

pH 센서(39B)가 작동 가능한 경우, 제어기(52)는 물의 pH 레벨이 미리 결정된 범위 내에 있는 것과 같이 허용 가능한지 여부를 결정(362)한다. pH 값이 허용될 수 없는 경우, 제어기(52)는 보충수의 수질 및 수동 입력에 따라 비상 예비 화학물질을 추가하거나 및/또는 퍼지 및 플러시 사이클(386)을 활성화(364)할 수 있다.

예를 들어, 유입되는 보충 pH가 허용 가능한 한계 내에 있지 않고 pH 레벨을 제어하기 위해 화학물질을 추가해야 하는 경우, 단계(386)에서 확인된 제어기(52)에 대한 수동 입력은 제어기(52)가 pH를 제어하기 위해 퍼지 및 플러시 단계들(388)을 수행하는 대신에 단계(396)에서 화학 처리 시스템(99)이 화학물질을 추가하도록 지시한다. 따라서, 정상 작동 모드 중에, 제어기(52)는 화학 처리 시스템(99)이 pH 레벨을 유지하는 방식에 대한 백업으로서 작용할 것이다.

제어기(52)는 정상 작동 모드 중에 냉각탑 물을 허용 가능한 pH 범위로 되돌리려는 시도로 일정한 수의 퍼지 및 플러시 사이클들이 시도되거나 화학물질이 추가되는 경우 pH 경보를 전송하고 페일세이프 작동 모드(400)를 활성화시킨다. 또한, 단계(358)에서 pH 센서 자체로부터의 피드백이 있다. 몇몇 실시예들에서, 허용될 수 없는 pH 파라미터 자체는 제어기(52)가 페일세이프 작동 모드(400)로 들어가게 하기에 불충분하다는 것이 이해될 것이다. 이 피드백이 pH 센서가 오작동하거나 작동하지 않는다는 것인 경우, pH 센서 경보가 전송되고 제어기(52)는 단계(360)에서 제어기(52)를 정상 작동 모드(300)로부터 페일세이프 작동 모드(400)로 변경한다.

도 3c를 참조하면, 제어기(52)는 드리프트 센서(drift sensor)(40)로부터 피드백을 수신하고 드리프트 센서(40)가 기능하는지 여부를 결정(366)한다. 드리프트 센서(40)는 허용할 수 없을 정도로 많은 양의 드리프트가 존재하는지 검출하도록 구성된다. 드리프트는 냉각탑(20)을 떠나는 물방울들 또는 에어로졸로 정의된다. 대부분의 냉각탑은 최소량의 드리프트를 가지도록 설계되었기 때문에, 예컨대 극한의 바람 조건에서, 냉각탑 충전물이 손상되거나, 냉각탑 제거기들이 손상되거나 이탈된 때, 또는 물 분배 노즐이 이탈되거나 파손된 때, 드리프트가 발생할 수 있는 몇 가지 이상 상태가 존재한다.

이러한 상태들은 드물지만, 본 출원은 냉각탑(20)의 작동을 유지하면서 이러한 이상 상태들 중에 드리프트를 제한하기 위해 냉각탑(20)을 제어하는 기술을 설명한다. 드리프트 센서(40)가 허용될 수 없는 양의 드리프트를 검출한 경우, 정상 작동 모드의 제어기(52)는 환경에 대한 미생물 오염의 위험을 감소시키기 위해 드리프트 비율을 감소시키려고 시도할 것이다. 드리프트 비율이 적절한 한계 내에 있지 않고 생물활성 또는 생물막 함량도 높은 경우에, 수동 입력에 따라 제어기(52)는 주변 환경에 대한 미생물 오염을 방지하기 위해 수리가 수행될 때까지 냉각탑을 정지시킬 수 있다. 정상 동작 모드에서 드리프트가 너무 높은 것으로 검출된 경우, 제어기(52)는 그것이 수동 데이터에서의 선호 입력이었다면 드리프트 비율을 수정하거나 감소시키려고 시도할 것이다. 제어기(52)는 또한 수동 입력과 시스템 요구 사항에 따라 더 낮은 팬 속도로 전환하거나, 유닛을 정지시키거나, 건식 작동으로 전환할 수 있다. 예를 들어, 다중 냉각탑 시설에서, 하나의 냉각탑이 드리프트 문제를 가지는 경우, 다른 냉각탑이 부하를 처리할 수 있는 경우 냉각탑을 정지시키고 서비스를 요청하기로 결정할 수 있다. 그러나, 서비스 직원이 도착할 때까지 고객이 냉각탑을 계속 작동시킬 필요가 있는 경우, 제어기(52)는 팬 속도를 드리프트가 발생할 수 없는 것으로 알려진 레벨, 일반적으로 50% 팬 속도로 낮추도록 결정할 것이며, 제어기(52)는 드리프트 경보을 송신(372)하고 유닛의 작동을 정상 작동 모드로부터 페일세이프 작동 모드로 변경한다. 또한, 드리프트 센서(40) 자체로부터의 피드백이 있다. 제어기(52)가 드리프트 센서(40)가 오작동하거나 작동하지 않는다고 결정(366)하는 경우, 제어기(52)는 단계(368)에서 유닛의 동작을 정상 작동 모드로부터 페일세이프 작동 모드(400)로 변경하고 드리프트 센서 경보를 송신한다.

도 2를 참조하면, 백연 센서(plume sensor)(55)는 특정 고객이 원하는 대로 냉각탑을 떠나는 허용될 수 없는 비율의 백연이 있는지를 검출(373)하도록 구성된다. 몇몇 적용예들에서, 백연이 안전하지 않은 상태로 해석될 수 있거나, 백연이 예를 들어 공항의 시야를 차단할 수 있거나, 백연이 결빙될 수 있거나, 백연이 주변 건물이나 구조물에 충돌할 수 있기 때문에, 백연은 바람직하지 않다. 따라서, 일부 냉각탑 고객들은 백연이 제한되거나 완전히 방지될 것을 요청한다. 이러한 적용예들을 위한 냉각탑들은 일반적으로 백연을 저감시키기 위한 장비를 갖추고 있다. 백연 센서(55)가 백연이 너무 높다는 것을 검출(373)한 경우, 제어기(52)는 폐열원 또는 다른 열원으로부터 열을 추가하는 것과 같이 백연을 감소 또는 제거하기 위해 유닛 작동 파라미터들을 변경할 것이다. 조절 후에 허용될 수 없는 양의 백연이 여전히 검출되는 경우, 제어기(52)는 백연 경보를 송신(375)하고 제어기(52)를 정상 작동으로부터 페일세이프 작동 모드로 변경한다. 또한, 백연 센서(55) 자체로부터의 피드백이 있다. 제어기(52)가 백연 센서(55)가 오작동했거나 작동하지 않는 것으로 결정(377)한 경우, 제어기(52)는 정상 작동 모드(300)로부터 페일세이프 작동 모드(400)로 변경(379)하고 백연 센서 경보를 전송한다.

섬프 물 시스템과 냉각탑 작동에 대한 안전 점검이 완료된 후, 제어기(52)는 냉각탑(20)이 정상 조건에서 일반적으로 8 내지 24 습식 작동 시간으로 설정되는 습식 타이머 설정값보다 길게 작동했는지 여부를 확인(374)한다. 냉각탑(20)이 수동으로 입력된 습식 시간보다 더 길게 작동한 경우, 제어기(52)는 퍼지 및 플러시 사이클(384)을 개시(376)한다. 퍼지 및 플러시 사이클(384)은 사용자 수동 입력에 따라 설정될 수 있다(도 5a 및 5b 참조).

퍼지 및 플러시 사이클(384)은 처리 화학물질이 단계(386)에서 추가되지 않는 경우 제어기(52)가 단계(388)(도 3b)를 지시하는 것을 포함한다. 단계(388)는 스프레이 펌프(들) 정지, UV 펌프 정지, UV 광원(들) 끄기, 보충수 밸브(56) 폐쇄, 팬 모터(25) 정지, 섬프 배수 밸브(48) 개방, 및 UV 광원(42)과 관련된 배수구(41A) 개방을 포함한다. 단계(388)는 제1 미리 결정된 시간, 예컨대 30초 동안 대기한 후 배수구들을 폐쇄하는 것을 더 포함한다. 다음으로, 보충수 밸브(56)가 개방되고 스프레이 펌프(19), UV 펌프(41), 및 섬프 스위퍼 펌프(39A)(장착된 경우)가 작동된다. 제어기는 플러시 사이클을 실행하고, 스프레이 펌프 정지, UV 펌프 정지, UV 광원 끄기, 보충수 밸브(56) 폐쇄, 팬 모터(25) 정지, 섬프 배수 밸브(48) 개방, 및 UV 광원(42)과 관련된 배수구(41A) 개방을 포함하는 퍼지 사이클을 다시 시작하기 전에 제2 미리 결정된 시간, 예컨대 30초 동안 대기한다. 제어기(52)는 섬프 배수 밸브(48)와 UV 펌프 배수구(41A)를 폐쇄하기 전에 제3 미리 결정된 시간, 예컨대 30초 동안 대기한다. 보충수 밸브(56)가 개방되고 섬프 펌프(19), UV 펌프(41), 및 섬프 스위퍼 펌프(39A)가 작동된다. 몇몇 실시예들에서, 섬프 스위퍼 펌프(39)는 제어기(52)에 의해 제어될 수 있는 자체 플러시 사이클을 가진 필터 또는 사이클론 분리기에 연결된다. 단계(388)는 팬(26)의 작동 및 냉각탑(20)의 습식 작동을 가능하게 하는 것으로 종료된다.

퍼지 및 플러시 사이클(384)을 실행한 후, 전도도, 생물막 또는 pH 레벨들 중 임의의 것이 단계들(390, 392, 394)에서 결정된 바와 같이 예상된 것이 아닌 경우, 하나 이상의 경보들이 전송되고 제어기(52)는 단계들(391, 393, 395)에서 정상 작동 모드(300)로부터 페일세이프 작동 모드(400)로 변경한다. 퍼지 및 플러시 사이클(384) 후에, 제어기(52)는 또한 건식 작동 타이머를 보고 건식 작동 타이머의 지속 시간이 수동으로 입력된 건식 작동 타이머 기간보다 길 때 건식 사이클(dry cycle)(382)을 개시할 것이다. 건식 사이클의 목적은, 섬프가 건조된 때 많은 미생물들이 죽을 것이기 때문에 미생물 오염을 억제하기 위해, 섬프 물을 퍼지하고 팬(26)을 작동시켜 섬프(39)가 수동으로 입력된 지정된 기간 동안 건조되도록 하는 것이다. 건식 사이클(322)이 완료된 때, 시스템은 정상 작동 모드(300)의 시작 부분으로 다시 되돌아간다.

정상 작동 모드(300)의 제어 로직의 또 다른 특징은 제어기(52)가 이상 상태가 있을 때를 검출하고, 적절한 경보를 전송하며, 정상 작동 모드(300)로부터 페일세이프 작동 모드(400)로 전환하는 능력이다. 제어기(52)는 냉각탑 수질 파라미터들을 지속적으로 모니터링하며, 이러한 파라미터들은: 전도도 레벨, 생물활성 또는 생물막의 존재, pH 레벨, 과도한 백연, 및 냉각탑 드리프트 중 적어도 하나를 포함하지만 이에 국한되지는 않는다. 제어기(52)는 또한 주변 온도, 분무수 온도, 섬프 수위, 스프레이 펌프 작동, UV 펌프 작동, 보충 및/또는 우회 루프 상의 UV 램프 강도, 전도도 센서, 생물막 검출 센서, pH 레벨 센서, 백연 센서, 및 드리프트 검출 센서를 지속적으로 모니터링한다.

제어기(52)는 센서들 중 하나 이상이 고장난 경우 또는 화학물질을 추가하거나 규정된 수의 물 퍼지 및 플러시 사이클(460)(도 4 참조)을 활성화시킨 후와 같이 수질을 허용 가능한 작동 범위로 되돌리려는 시도 후에 페일세이프 작동 모드(400)에서 작동한다. 퍼지 및 플러시 사이클 단계(464) 중에, 냉각탑 물은 퍼지된 다음 깨끗한 물로 다시 채워지고, 그 다음 물 섬프, 물 분배 시스템 및 증발식 열교환기들이 플러싱된다. 몇몇 실시예들에서, 화학 처리 시스템(99)은 물 접촉 구성요소들을 세척, 플러싱 및 소독하는 것을 돕기 위해 물이 퍼지된 후 새로 채워진 섬프 물에 화학물질을 추가한다. 일 실시예에서, 페일세이프 작동 모드(400)는 냉각탑(20)이 적절하게 수리되고 경보들이 리셋될 때까지 수질 파라미터들을 더 안전하게 유지하기 위해 정상 작동 모드(300) 중의 퍼지 및 플러시 사이클들(384)과 비교하여 퍼지 및 플러시 사이클들(464)의 빈도를 증가시킨다.

예로서, 전도도 센서를 채용한 몇몇 종래 기술의 냉각탑들에서, 전도도 센서는 물 내의 고형물 함량을 측정하고 냉각탑은 전도도 센서가 허용 가능한 값을 읽을 때까지 블리드 오프를 개방시킨다. 그러나, 일정 시간 후에도 전도도가 허용 가능한 값 아래로 떨어지지 않거나 고형물 함량이 계속 상승하는 경우에, 서비스에 대한 경보가 켜지지만 서비스가 완료될 때까지 더 안전한 상태에서 냉각탑을 계속 작동시키기 위한 대비책이 없다. 이 문제를 해결하고, 극도의 열교환기 오염 및 냉각탑 용량의 손실을 생성하는 레벨로 고형물들이 흐르지 않도록 하기 위해, 냉각탑(20)과 도 3a-3c 및 4a-4b의 제어 로직은 대량의 물을 낭비하지 않고 퍼지 및 플러시 사이클(384, 460)을 실행함으로써 유닛이 자동으로 섬프를 퍼지한 다음 플러시하도록 한다. 섬프(39)를 위한 작은 디자인이 퍼지 및 플러시 사이클 중에 물 소비를 감소시키는 데 도움이 될 수 있다는 점은 주목할 가치가 있다. 섬프 물을 퍼지, 플러시, 및 소독하려고 시도한 후 전도도가 높게 유지되는 경우, 제어기(52)는 페일세이프 작동 모드(400)로 전환한다. 하나의 접근법에서, 수동 입력(500)(도 5a 및 5b 참조)은 이러한 상황에서 냉각탑(20)을 정지시키라는 명령을 포함한다. 그 다음에, 냉각탑 물이 배수될 것이고 서비스 직원이 냉각탑(20)을 수리하고 경보들을 리셋할 때까지 냉각탑(20)이 정지된다.

다른 예로서, pH 센서를 채용한 몇몇의 종래 기술의 냉각탑들에서, 그 센서는 pH를 측정하고 적절한 pH 레벨을 유지하기 위해 화학물질을 첨가할 것이다. 그러나, 일정 시간 후에도 pH가 허용 가능한 값에 도달하지 않은 경우, 수리를 위한 경보를 켜는 것 외에 수리가 완료될 때까지 냉각탑을 더 안전한 상태에서 계속 작동시키기 위한 대비책이 없다. 이 문제를 해결하고 냉각탑이 극도로 불안전하고 잠재적으로 부식성인 pH 레벨에서 작동하지 않도록 하기 위해, 냉각탑(20)과 도 3a-3c 및 4a-4b의 제어 로직은 냉각탑(20)이 자동으로 섬프(39)를 퍼지한 다음 플러시하고 깨끗한 물(fresh water)을 가져와서 pH 레벨이 제어되도록 한다. 섬프를 청소하려고 시도한 후에도 pH가 허용될 수 없는 레벨로 유지되거나 pH 센서(46)가 작동하지 않는 경우, pH 경보가 전송되고 제어기(52)는 페일세이프 작동 모드로 전환한다. 하나의 접근법에서, 수동 입력(500)(도 5a 및 5b 참조)은 이러한 상황에서 냉각탑(20)을 정지시키라는 명령을 포함한다. 그 다음에, 냉각탑 물이 배수될 것이고 서비스 직원이 냉각탑(20)을 수리하고 경보들을 리셋할 때까지 냉각탑(20)이 정지된다.

냉각탑(20)에 의해 제공되는 이점의 다른 예에서, 계약자는 때때로 간접 열교환기의 스케일 제거를 위해 매우 산성인 화학물질을 대야(basin)에 추가할 수 있다. 그러나, 적절하게 관리하지 않는 경우, 냉각탑 물은 극도로 부식성 pH 레벨로 남겨질 수 있다. 이러한 극단적인 이상 상태 하에서, 제어기(52)는 pH 레벨이 안전한 작동 조건을 벗어나는 경우 이 상황을 수정하기 위한 시도로 그리고 일정량의 퍼지 및 플러시 사이클 시도 후에 퍼지 및 플러시 사이클을 계속 요구하도록 구성될 수 있으며, 제어기(52)는 pH 경보를 전송하고 페일세이프 보드를 활성화시킬 것이다. 하나의 접근법에서, 수동 입력들(500)(도 5a 및 5b 참조)은 이러한 상황에서 냉각탑(20)을 정지시키라는 명령을 포함한다. 냉각탑 물은 배수될 것이고 냉각탑(20)은 서비스 직원이 냉각탑(20)을 수리하고 경보들을 리셋할 때까지 정지된다.

다른 예로서, UV 광원과 함께, 또는 보충수 라인에 또는 섬프 내에, 또는 둘 다에 설치된 UV 광원과 함께 섬프 물의 측류를 채용한 몇몇의 종래 기술의 냉각탑 적용예에서, UV 광원은 UV 램프가 깨끗하고 허용 가능한 강도 레벨로 작동하는 한 계속해서 박테리아를 죽일 것이다. 그러나, UV 램프가 더러워지거나 작동하지 않는 경우, 수리를 위한 경보를 전송하는 것 외에 수리가 완료될 때까지 냉각탑을 더 안전한 상태로 계속 작동시키기 위한 대비책이 없다. 이 문제를 해결하고 미생물 오염을 감소시키기 위해, 냉각탑(20)과 도 3a-3c 및 4a-4b의 제어 로직은, UV 광원이 작동하지 않거나 세척될 필요가 있을 때 제어기(52)가 페일세이프 작동 모드로 전환하도록 한다. 페일세이프 작동 모드에서, 섬프(39)는 훨씬 더 높은 속도로 퍼지 및 플러싱될 수 있으며 및/또는 항균 화학물질이 추가되어 냉각탑(20)에 대한 수리가 완료되고 경보가 리셋될 때까지 미생물 오염의 가능성을 감소시킨다.

몇몇 실시예들에서, 사용자는 냉각탑(20)의 사용자 인터페이스 또는 이와 통신하는 원격 장치를 사용하여 제어기(52)에 수질 파라미터들을 제공할 수 있다. 수질 파라미터들은 냉각탑 전도도, pH, 생물활성, 생물막, 드리프트 및 백연을 포함할 수 있다. 수질 파라미터들은 수동 기기에 의한 시험으로부터 결정될 수 있다. 수동 입력들은 수질 파라미터들이 냉각탑(20)의 센서들에 의해 자율적으로 수집된 것과 동일한 방식으로 제어 로직에서 고려될 수 있다. 도 3a-3c 및 4a-4b의 제어 로직의 이점은 제어 로직이 먼저 섬프(39)를 자동으로 청소하려고 시도한 다음 정상 작동 모드(300) 하에서 수리될 수 없는 임의의 문제가 검출된 때 페일세이프 작동 모드(400)로 전환함으로써 냉각탑(20)과 환경을 안전하게 유지한다는 것이다.

또 다른 예로서, 종래 기술의 냉각탑 적용예들에서, 때때로 보충 밸브 또는 솔레노이드 충전 밸브가 넓게 개방되어 과도한 양의 물이 낭비되게 한다. 몇몇 종래 기술의 냉각탑이 고수위 경보를 장착하고 있지만, 물을 절약할 수 있는 대비책이 없다. 정상 작동 모드(300)와 페일세이프 작동 모드(400) 둘 다에서, 고수위가 검출되어야 하며, 수동 입력들(500)에 따라, 단계들(322 및 422)에서 경보가 송신되면서, 추가적으로 독립적인 전기적으로 작동되는 비상 급수 밸브(56)를 통해 냉각탑(20)에 물 공급을 정지시키는 옵션이 있으며, 이 밸브는 장착된 경우 여전히 건식 작동을 허용하지만, 그렇지 않으면 냉각탑 오버플로우 밸브를 통해 섬프(39)로부터 지속적으로 배수될 물을 보존할 가능성을 가진다.

도 3a에 도시된 바와 같이, 퍼지 및 플러시 사이클(384) 중에, 보충수가 꺼지고, 스프레이 펌프(19)가 정지되고, UV 램프들(42, 42A)과 UV 펌프(41)가 정지되고, 섬프 배수 밸브(48)가 개방되고, UV 펌프 배수구(41A)가 개방되어 냉각탑(20) 내의 모든 물이 퍼지될 수 있다. 단계(388)에서, 제어기(52)는 제어기(52)에 의해 결정되거나 사용자에 의해 입력된 시간(예를 들어, 30초)을 활용하여 타이머를 설정하여 냉각탑으로부터 물이 완전히 배수되도록 허용한다. 그런 다음, 섬프 배수 밸브(48)와 UV 펌프 배수구(41A)가 폐쇄되고, 보충이 다시 작동되어 깨끗한 물이 섬프(39)와 관련 배관을 채울 수 있다. 제어기(52)가 보충 플로트 밸브 조립체(34)의 폐쇄를 검출하는 것과 같이 섬프(39) 내의 최소 수위가 검출된 때, 분무수 펌프와 UV 펌프가 다시 작동되어 섬프(39) 내부의 내부의 표면들과 분무수 분배 시스템(22)의 물 접촉 표면들과 구불구불한 튜브 열교환기들(23)을 닦고 청소하기 위해 깨끗한 물을 순환시키며, 이는 축적되었을 수 있는 임의의 고형물, 찌꺼기, 오염 및 미생물을 제거하는 데 도움이 된다. 다른 실시예에서, 제어기(52)는 전자 수위 센서를 통해 최소 수위를 검출한다.

일 실시예에서, 냉각탑(20)에는 2-속도 또는 가변 속도 스프레이 펌프(19)가 장착될 수 있다. 제어기(52)는 스프레이 펌프(19)를 냉각탑(20)의 습식 증발 모드 중에 물의 재순환을 위해 저속으로 작동시키며, 제어기(52)는 스프레이 펌프(19)를 퍼지 및 플러시 사이클(384, 460) 중에 고속으로 작동시킨다. 이는 보다 높은 물 유량이 퍼지 및 플러시 사이클(384, 460) 중에 더 많은 스크러빙 작용을 가지도록 한다. 팬(25)은, 장착된 경우, 전형적으로 스프레이 펌프(19)가 물에 접촉되는 구성요소들을 씻어내기 위해 고속으로 작동될 때 드리프트가 발생하는 것을 제한하기 위해 정지되거나 저속으로 작동된다.

퍼지 및 플러시 사이클(384, 460) 후에, 물은 수질이 허용 가능한 범위 내에 있는 것으로 감지된 경우 즉시 사용될 수 있거나 또는 몇 분 동안 실행된 후에 사용될 수 있다. 수질이 여전히 허용 가능한 범위 내에 있지 않은 경우에, 물을 다시 퍼지한 다음에 과정이 다시 시작된다. 플러시 사이클 모드에서 퍼지 및 플러시 사이클(384, 460)의 수는 환경 조건 및 보충수의 수질에 따라 수동으로 설정될 수 있는 조절 가능한 파라미터이다.

정상 작동 모드(300)의 제어 로직의 또 다른 특징은 퍼지 및 플러시 사이클(384) 중에 냉각탑(20)을 습식 증발 모드로 계속 작동시키는 능력을 가진다는 것이다. 이 능력은 수동 입력에 의해 설정되며, 사용자가, 유체 설정값(fluid setpoint) 유지가 가장 중요하기 때문에, 퍼지 및 플러시 사이클(384) 중에 냉각탑(20)의 작동을 유지하는 것으로 선택한 경우, 정상 작동 모드(300)는 팬(25)의 작동을 유지할 것이다. 구불구불한 튜브 열교환기들(23)이 건조되기 시작할 때에는, 퍼지 및 플러시 사이클(384)이 종료되고 물이 다시 채워진다. 일정 기간 후 그리고 구불구불한 튜브 열교환기(23)가 완전히 건조되기 전에 퍼지 및 플러시 사이클(384)을 중지하면 증발식 열교환기들(23)이 오염되는 것을 방지할 수 있다. 이 시간은 사용자에 의해 입력되거나 제어기(52)에 의해 결정될 수 있다. 이 시간은 냉각탑(20)의 구성 및 섬프(39)를 다시 채우는 데 필요한 시간을 기초로 한다.

이제, 도 4를 참조하면, 제어기(52) 페일세이프 작동 모드(400)는 센서들 중 임의의 센서에 문제가 발견되거나 수질의 측정되고 제어되는 파라미터들 중 임의의 파라미터가 허용 가능한 범위를 벗어났을 때 활성화되고, 제어기(52)는 정상 작동 모드(300) 중에 실패한 것들을 수정하려고 시도한다. 페일세이프 작동 모드의 하나의 목적은 냉각탑(20)에 대해 수리가 수행될 때까지 이상 상태 중에 냉각탑(20)과 환경을 안전하게 유지하는 것이다.

제어기(52)에 제공된 수동 입력들에 따라, 페일세이프 작동 모드 중에, 냉각탑(20)은 계속 작동할 수 있고, 제한된 용량으로 작동될 수 있으며, 장착된 경우 건식 모드에서 작동될 수 있거나 정지될 수 있다.

다시, 도 4를 참조하면, 냉각을 위한 요청(402)에 대해 제어기(52)가 페일세이프 작동 모드가 필요하다고 결정한 때, 보다 구체적으로, 냉각탑(20)이 습식 증발 상태에서 작동이 필요할 때, 제어기(52)는 페일세이프 모드 습식 사이클을 개시(404)하고, 섬프 히터들이 있는지 여부를 알기 위해 확인(406)한다. 섬프 히터들이 있는 경우에, 증발 장비는 일반적으로 주변 온도에 관계없이 습식으로 작동할 수 있지만, 이는 냉각탑 구성에 따른 수동 입력이다. 섬프 히터들이 없는 경우에, 제어기(52)는 온도 센서(54)에 의해 감지된 주변 온도를 고려한다.

주변 온도가 빙점 아래이고 섬프 히터들이 없는 경우에, 제어기(52)는 저온 경보를 송신(410)하고 냉각탑(20)이 습식 증발 모드에서 작동하지 않도록 하여 결빙 가능성을 제거한다. 또 다른 옵션은 분무수 파이프 또는 배출수 파이프 내의 온도 센서(54A)를 모니터링하고 수온이 미리 설정된 레벨(일반적으로 45℉ 내지 50℉) 위로 유지되는 한 냉각탑(20)을 습식 증발 모드에서 작동시키는 안전하다.

다시, 도 4를 참조하면, 제어기(52)가 냉각탑이 습식 모드에서 작동하도록 허용한 때, 제어기(52)는 냉각탑(20)이 습식 증발 모드에서 작동한 시간을 추적하기 위해 습식 타이머를 모니터링하는 것을 포함하는 단계(412)를 수행한다. 제어기(52)는 냉각탑(20)이 습식 증발 모드에서 작동한 시간을 추적하는데, 그 이유는 제어기(52)가 선택된 시간 간격(변경 가능한 파라미터)으로, 일반적으로 페일세이프 작동 모드에서 4시간 습식 작동 후, 퍼지 및 플러시 사이클을 실행하기 때문이다. 퍼지 및 플러시 사이클은 냉각탑(20)에 대해 수리가 수행될 수 있을 때까지 냉각탑과 환경을 안전하게 유지하기 위해 정상 작동 모드보다 페일세이프 작동 모드에서 더 자주 일어날 것이다.

단계(412)에서, 보충수가 켜지고 충전 타이머가 시작된다. 제어기(52)가 섬프 물이 충전 타이머에 의해 설정된 시간 내에 최소 레벨에 도달하지 않았다고 결정(414)한 경우, 저수위 경보가 송신되고(416), 제어기(52)는 보충 조립체가 수리될 때까지 대기한다. 제어기(52)가 보충 플로트 밸브 조립체(34)의 폐쇄를 통해 수위가 충분히 높다고 결정(414)한 경우, 스프레이 펌프(19)가 작동되고 스프레이 펌프 시작 타이머가 시작된다(318).

스프레이 펌프 시간이 종료된 후, 제어기(52)는 섬프 플로트 센서(47)를 통해 수위가 최대 수위를 초과하는지 여부를 결정(320)하고, 예를 들어 스프레이 펌프 스위치를 통해, 스프레이 펌프(19)가 작동되고 있는지 여부를 결정(324)한다. 제어기(52)는 수위가 너무 높거나 스프레이 펌프(19)가 작동할 수 없는 경우 대응되는 경보들을 송신(322, 326)한다. 페일세이프 작동 모드에서, 냉각탑(20)의 습식 증발 작동은 경보들이 해제되고 관련 구성요소들이 수리될 때까지 수동 입력들(500)에 따라 허용되지 않을 수 있다.

제어기(52)가 스프레이 펌프(19)가 작동하고 있다고 결정(324)한 경우, 제어기(52)는 UV 펌프(330)를 작동시키고, UV 시간, 예컨대 10초를 측정하기 위해 UV 타이머를 시작한다. UV 시간이 종료된 때, 제어기(52)는 예컨대 UV 흐름 스위치를 통해 UV 펌프(41)가 작동하는지 여부를 결정(330)한다. UV 흐름 스위치가 UV 펌프(41)로부터 흐르는 물을 검출하지 않은 경우, 제어기(52)는 UV 펌프 경보를 송신(432)하고, UV 램프(42A)는 루프가 흐름 부족으로 인해 과열되는 것을 방지하기 위해 꺼진다. 스프레이 펌프(19)와 UV 펌프(41)가 펌핑되는 것을 검출하기 위해 다양한 접근법들, 예컨대 흐름 스위치, 차압 스위치, 및/또는 전류 센서가 사용될 수 있다. 섬프 플로트 센서(47)가 섬프(39) 내에 물이 있다고 결정한 때, UV 펌프는 섬프 플로트 센서(47)가 섬프(39) 내에 물이 없음을 검출할 때까지 계속해서 작동할 수 있다. 이는 수직 파라미터들 중 일부 또는 모두의 지속적인 모니터링을 허용한다. UV 펌프 흐름 스위치(41C)가 측류 루프에서 물의 흐름을 검출한 경우, 제어기(52)는 UV 램프(42)의 강도 센서(43)를 확인한다. UV 램프(42)가 최소 유효값을 초과하여 강도를 잃은 경우, 이는 UV 램프(42)를 청소할 필요가 있거나 UV 램프(42)가 작동하지 않는다는 것을 의미하며, 제어기(52)는 UV 램프 경보를 송신(436)한다.

페일세이프 작동 모드에서, 제어기(52)는 일 실시예에서 단계(438)를 수행하며, 여기에서 제어기(52)는 전도도, 생물막, 및/또는 pH 센서들로부터의 데이터를 무시한다. 왜냐하면 제어기(52)가 페일세이프 작동 모드(400)에서 경보를 송신함으로써 이미 서비스 요청이 되었고, 페일세이프 작동 모드(400)가 정상 작동 모드(300)에서 보다 저 높은 빈도로 물을 퍼징 및 플러싱하기 때문이다. 도 4에서, 페일세이프 작동 모드는 이들 센서로부터의 데이터를 고려하는 것을 우회하는 것으로 도시되지만, 전도도, 생물막, 및 pH 센서들로부터의 데이터를 고려하는 것을 우회하는 제어기(52)의 능력은 사용자로부터의 수동 입력에 의해 설정된다.

다음으로, 제어기(52)는 드리프트 센서(40)로부터 피드백을 수신하고 드리프트 센서(40)가 작동하는지 여부를 결정(440)한다. 피드백이 드리프트 센서가 오작동했거나 작동하지 않는다는 것인 경우에, 제어기(52)는 드리프트 센서 경보를 송신(442)하고, 단계(442)에서 팬 속도를 조절할 수 있으며, 예컨대 팬(25)의 속도를 최대 팬 속도의 25 내지 50%로 제한할 수 있다.

드리프트 센서(40)가 작동 중인 경우, 제어기(52)는 측정된 드리프트가 임계값을 초과하는지 여부를 결정(444)한다. 드리프트 센서(40)는 주변 환경에 대한 미생물 오염의 위험을 감소시키기 위해 냉각탑(20)을 떠나는 물방울이나 미스트(mist)를 포함하는 드리프트의 안전하지 않은 양이 있는지를 검출한다. 드리프트가 허용 가능한 파라미터를 초과하는 것으로 결정(444)된 경우 그리고 생물활성 센서에 의해 감지된 생물활성 파라미터에 따라, 제어기(52)는 드리프트 센서 경보를 송신(446)하고, 단계(446)에서 팬 속도를 조절할 수 있다. 제어기(52)는 드리프트가 허용 공차 내에 있는 것으로 알려진 레벨로 팬 속도를 조절할 수 있으며, 또는 제어기는 고객의 수동 입력과 제어기(52)에 따라 팬을 정지시키거나 건식 모드로 작동할 수 있다.

단계들(408, 414, 420, 424, 430, 434, 440, 444)의 냉각탑 작동과 섬프 물 시스템에 대한 안전 확인이 완료된 후에, 제어기(52)는 냉각탑(20)이 습식 타이머 설정값(페일세이프 작동 모드(400)에서 예로서 4시간의 습식 작동 시간으로 설정될 수 있음)보다 더 길게 작동되었는지 여부를 결정(448)한다. 유닛이 습식 타이머 설정값보다 더 길게 작동한 경우, 제어기(52)는 퍼지 및 플러시 사이클(460)을 개시(450)할 것이다. 퍼지 및 플러시 사이클(460) 후에, 제어기(520)는 또한 건식 작동 타이머가 건식 작동 타이머 설정값을 초과했는지 여부를 결정(448)하고, 건식 작동 타이머가 건식 작동 타이머 설정값을 초과한 때 건식 사이클(456)을 시작할 것이다. 건식 사이클(456)은 미생물 오염을 억제하기 위한 추가 시도에서 섬프(39)가 지정된 시간 동안 건조되도록 섬프 물을 퍼지하고 팬을 작동시키는 단계들(457)을 포함한다. 건식 사이클(456)이 완료된 때, 페일세이프 작동 모드(400)는 과정의 시작 부분으로 다시 되돌아간다. 허용되는 건식 사이클들의 수는 사용자에 의해 수동으로 입력될 수 있다.

퍼지 및 플러시 사이클(384)과 같이, 제어기(52)는 퍼지 및 플러시 사이클(460)을 시작할 때 퍼지 및 플러시 단계들(388)을 수행하는 대신에 단계(396)에서 화학물질을 추가하도록 화학 처리 시스템(99)에 지시할지 여부를 결정(462)할 수 있다. 단계(462)는 제어기(52)가 현재 허용되지 않는 물 파라미터 및 수동 입력에 기초하여 결정을 내리는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 물의 pH가 (페일세이프 작동 모드(400)의 개시를 야기하는) 제1 허용 공차를 벗어났지만 여전히 제2 허용 오차 내에 있는 경우, 제어기(52)는 퍼지 및 플러시 단계(464)의 작업들을 수행하는 대신에 단계(466)에서 수처리 화학물질을 추가하도록 결정(462)할 수 있다.

정상 작동 모드(300)와 페일세이프 작동 모드(400)가 특정 단계들의 흐름으로서 위에서 논의되었지만, 단계들의 순서는 변경될 수 있고, 단계들은 결합되거나 분리될 수 있으며, 특정 적용예에 대해 원하는 바에 따라 다양한 단계들이 추가되거나 생략될 수 있음을 이해할 것이다. 이와 관련하여 일 예로서, 모드들(300, 400)의 제어 로직은 주어진 결정을 내리기 위해 둘 이상의 관련된 증발성 액체 파라미터들을 이용할 수 있다. 예를 들어, 정상 작동 모드(300)는, pH가 10보다 크고 총 용존 고형물이 미리 결정된 범위를 벗어난 경우, 제어기(52)가 페일세이프 작동 모드(400)를 시작하는 단계를 가질 수 있다. 정상 작동 모드(300)에서 동일한 단계는, pH가 10 보다 작고 총 용존 고형물이 미리 결정된 범위를 벗어나는 경우, 제어기(52)가 냉각탑의 정상 작동이 총 용존 고형물 파라미터를 바로잡았는지 여부를 대기하고 확인하기 위해 설정된 시간 동안 정상 작동 모드를 유지하도록 추가로 규정할 수 있다.

위에서 논의된 바와 같이, 몇몇 실시예들에서, 제어기(52)는 정상 작동 모드(300)와 페일세이프 작동 모드(400)에서 구현되는 제어 로직의 부분으로서 다양한 수동 입력들을 이용할 수 있다. 도 5a 및 5b는 제어 로직의 부분으로서 사용될 수 있는 예시적인 수동 입력들(500)을 제공한다. 수동 입력들(500)은, 예를 들어, 아래 항목들을 포함할 수 있다:

섬프 히터들의 존재?

습식 작동을 위한 최소 주변 온도?

냉각탑은 건식 모드로 작동할 수 있는가?

빙점의 주변 온도 아래에서 건식 모드로 작동할지 여부?

습식 작동을 위한 최소 허용 가능한 스프레이 온도는?

보충에 설치된 UV 시스템이 있는가?

냉각탑 내부에 설치된 UV 시스템이 있는가?

측류 내에 설치된 UV 시스템이 있는가?

고수위 경보가 존재할 때 물 공급을 차단하는가?

페일세이프 모드 중에, 수질 센서들에 관계없이 더 자주 퍼지 및 플러시하는 것이 바람직한가?

외부에서 수질이 모니터링되고 그 정보가 제어기 내에 입력되는가?

수처리 시스템이 블리드 오프를 제어하는가?

전도도가 너무 높을 때 제어기가 블리드 오프를 작동하도록 하는 것이 바람직한가?

수처리 시스템을 위한 전도도 값들은?

제어기가 블리드 오프 제어를 인계받기 위한 전도도 값들은?

최소 유효 UV 광 강도(들)은?

최소 허용 가능한 생물활성 또는 생물막 레벨과 차이는?

이상 상태에서, 유닛을 계속 작동시키거나 또는 정지시키는 것 중에서 선호되는 것은?

냉각탑에 예비 항균 화학물질이 장착되어 있는가?

이상 생물활성 상태 중에 화학물질을 추가하는 것이 퍼지 및 플러시 사이클보다 더 선호되는가?

페일세이프 모드를 활성화하기 전 퍼지 및 플러시 사이클의 수는?

pH와 차이의 적절한 값은?

냉각탑에 pH 제어 화학물질이 장착되어 있는가?

보충수의 pH 레벨은?

이상 pH 상태 중에 화학물질을 추가하는 것이 퍼지 및 플러시 사이클보다 더 선호되는가?

최대 허용 가능한 드리프트 한계는?

허용될 수 없는 드리프트 상태에서 팬 속도를 낮추거나 냉각탑을 정지시키는 것 중에서 선호되는 것은?

최대 허용 가능한 백연 비율은?

허용될 수 없는 백연 상태에서 백연 저감 시스템을 작동시키거나 팬 속도를 낮추거나 냉각탑을 정지시키는 것 중에서 선호되는 것은?

정상 작동 모드 중에 플러시 사이클들의 수는?

페일세이프 작동 모드 중에 플러시 사이클들의 수는?

유닛에 플러싱 작업을 지원하는 고속 펌프가 장착되어 있는가?

건식 사이클들이 바람직한가 그리고 빈도는?

냉각에 대한 요구가 없을 때 섬프를 배수하는가?

"a", "an"과 같은 단수 용어의 사용은, 여기에서 달리 나타내지 않았거나 문맥상 명백히 모순되지 않는 한, 단수 및 복수를 모두 포함하도록 의도된다. "포함하는", "가지는", "포함하는" 및 "함유하는"이라는 용어는 개방형 용어로 해석되어야 한다. 여기에서 사용된 "적어도 하나의"라는 문구는 이접적인(disjunctive) 의미로 해석되도록 의도된다. 예를 들어, "A 및 B 중 적어도 하나"라는 문구는 A, B, 또는 A와 B 둘 다를 포괄하도록 의도된다.

본 발명의 특정 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 당업자에게는 많은 변경들과 수정들이 일어날 것이며, 본 발명은 첨부된 청구항들의 범위 내에 속하는 이러한 모든 변경들과 수정들을 포괄하도록 의도되었음을 이해할 것이다. 예를 들어, 정상 및 페일세이프 작동 모드들(300, 400)의 제어 로직이 냉각탑(20)을 참조하여 설명되었지만, 정상 및 페일세이프 작동 모드들(300, 400)의 일부 또는 전부가 냉각탑(10)의 제어 시스템에 의해 구현될 수 있음을 이해할 것이다.

Claims

냉각탑과 상기 냉각탑에 작동 가능하게 결합된 제어기를 포함하는 냉각탑 시스템(cooling tower system)으로서,
상기 냉각탑은:
증발식 열교환기로서, 상기 냉각탑은 증발성 액체(evaporative liquid)를 상기 증발식 열교환기 상으로 분배하도록 작동 가능한, 증발식 열교환기;
증발성 액체의 파라미터를 검출하도록 구성된 센서; 및
증발성 액체 처리 시스템;을 포함하며,
상기 제어기는, 상기 제어기가 증발성 액체의 파라미터에 적어도 부분적으로 기초하여 부적절한 증발성 액체 품질로 결정한 때 증발성 액체를 처리하도록 상기 증발성 액체 처리 시스템을 작동시키는 정상 작동 모드를 가지고,
상기 제어기는, 상기 제어기가 상기 증발성 액체 처리 시스템의 작동이 부적절한 증발성 액체 품질을 개선할 수 없다고 결정한 때 상기 냉각탑의 작동을 변경하는 페일세이프(failsafe) 작동 모드를 가지는, 냉각탑 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제어기는, 정상 작동 모드에서, 상기 냉각탑이 증발성 액체를 상기 증발식 열교환기 상으로 분배하는 습식 모드(wet mode)와 상기 냉각탑이 상기 증발식 열교환기 상에 증발성 액체의 분배를 제한하는 건식 모드(dry mode)를 포함하는 복수의 모드들로 상기 냉각탑을 작동시킬 수 있으며;
상기 제어기는, 페일세이프 작동 모드에서, 상기 냉각탑을 습식 모드로 작동시키지 않는, 냉각탑 시스템.
제2항에 있어서,
상기 복수의 작동 모드들은 단열 모드를 포함하며;
상기 제어기는, 페일세이프 작동 모드에서, 상기 냉각탑을 습식 모드와 단열 모드로 작동시키지 않는, 냉각탑 시스템.
제2항에 있어서,
상기 냉각탑은 상기 냉각탑의 작동 파라미터를 검출하도록 구성된 적어도 하나의 작동 파라미터 센서를 포함하고;
상기 제어기는 공정 유체 온도 요청을 수신하고 공정 유체 온도 요청과 작동 파라미터에 적어도 부분적으로 기초하여 공정 유체 온도 요청을 만족시키기 위해 상기 냉각탑을 습식 모드로 작동시킬지 여부를 결정하도록 구성되며;
상기 제어기는, 페일세이프 작동 모드에서, 상기 제어기가 습식 모드에서 상기 냉각탑의 작동이 공정 유체 온도 요청을 만족시키기에 적절하다고 결정함에도 불구하고 상기 냉각탑을 습식 모드로 작동시키지 않은, 냉각탑 시스템.
제1항에 있어서,
상기 증발성 액체 처리 시스템은 상기 냉각탑을 퍼지 및 플러싱하도록 작동 가능하며;
상기 제어기는, 정상 작동 모드에서, 상기 증발성 액체 처리 시스템이 상기 냉각탑을 주기적으로 퍼지 및 플러싱하게 하도록 구성되는, 냉각탑 시스템.
제5항에 있어서,
상기 제어기는, 페일세이프 작동 모드에서, 상기 증발성 액체 처리 시스템이 정상 작동 상태에서 상기 제어기에 의한 것보다 더 자주 상기 냉각탑을 퍼지 및 플러싱하게 하는 것을 포함하여 상기 냉각탑의 작동을 변경하도록 구성되는, 냉각탑 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제어기는, 정상 작동 모드에서, 보충 액체 공급 밸브 개방, 블리드 오프 밸브(bleed off valve) 개방, 퍼지 및 플러시 사이클 실행, 및 증발성 액체에 처리 화학물질의 추가 중 적어도 하나를 포함하여 상기 증발성 액체 처리 시스템을 작동시키도록 구성되며;
상기 제어기는, 페일세이프 작동 모드에서, 스프레이 펌프 정지, 상기 냉각탑의 팬의 속도 감소, 퍼지 및 플러시 사이클 실행, 및 증발성 액체에 처리 화학물질의 추가 중 적어도 하나를 포함하여 상기 냉각탑의 작동을 변경하도록 구성되는, 냉각탑 시스템.
제1항에 있어서,
상기 센서는 전도도(conductivity) 센서, 생물막(biofilm) 센서, 및 pH 센서 중 적어도 하나를 포함하고;
상기 파라미터는 전도도 파라미터, 생물막 파라미터, 및 pH 파라미터 중 적어도 하나를 포함하며;
상기 제어기는, 페일세이프 작동 모드에서, 전도도 파라미터, 생물막 파라미터, 및 pH 파라미터 중 적어도 하나를 고려하는 것을 우회(bypass)하도록 구성되는, 냉각탑 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제어기는 상기 제어기가 상기 액체 처리 시스템을 작동시킬 때 개선 조치 신호(remedial action signal)를 생성하며;
상기 증발성 액체 처리 시스템이 부적절한 증발성 액체 품질을 개선할 수 없다는 결정은 개선 조치 신호들의 미리 결정된 수를 초과하는 개선 조치 신호들의 수에 적어도 부분적으로 기초하는, 냉각탑 시스템.
제1항에 있어서,
상기 증발성 액체 처리 시스템이 부적절한 증발성 액체 품질을 개선할 수 없다는 결정은 증발성 액체의 파라미터가 미리 결정된 시간보다 더 오랫동안 허용 가능한 범위를 벗어난 것에 적어도 부분적으로 기초하는, 냉각탑 시스템.
제1항에 있어서,
상기 증발성 액체 처리 시스템이 부적절한 증발성 액체 품질을 개선할 수 없다는 결정은 상기 제어기가 상기 증발성 액체 처리 시스템을 미리 결정된 시간 내에 미리 결정된 횟수만큼 작동시키는 것에 적어도 부분적으로 기초하는, 냉각탑 시스템.
제1항에 있어서,
상기 증발성 액체 처리 시스템이 부적절한 증발성 액체 품질을 개선할 수 없다는 결정은 상기 증발성 액체 처리 시스템의 작동 후 증발성 액체의 파라미터에 적어도 부분적으로 기초하는, 냉각탑 시스템.
제12항에 있어서,
부적절한 증발성 액체 품질의 결정은 제1 임계값을 초과하는 증발성 액체의 파라미터에 적어도 부분적으로 기초하며;
상기 증발성 액체 처리 시스템이 부적절한 증발성 액체 품질을 개선할 수 없다는 결정은 적어도 상기 증발성 액체 처리 시스템의 작동 후 제1 임계값과 상이한 제2 임계값을 초과하는 증발성 액체의 파라미터에 기초하는, 냉각탑 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제어기는 상기 증발성 액체 처리 시스템의 작동 전과 후의 증발성 액체의 파라미터를 비교하도록 구성되며;
상기 제어기는 상기 증발성 액체 처리 시스템의 작동 전과 후의 증발성 액체의 파라미터의 비교에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 증발성 액체 처리 시스템이 부적절한 증발성 액체 품질을 개선할 수 없다고 결정하도록 구성되는, 냉각탑 시스템.
제1항에 있어서,
상기 냉각탑은 펌프, 모터, 및 밸브 중 적어도 하나를 포함하는 구성요소를 포함하고;
상기 제어기는 상기 구성요소의 고장을 검출하도록 구성되며;
상기 제어기는 상기 구성요소의 고장에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 증발성 액체 처리 시스템이 부적절한 증발성 액체 품질을 개선할 수 없다고 결정하도록 구성되는, 냉각탑 시스템.
제1항에 있어서,
상기 센서는 온도 센서, 전도도(conductivity) 센서, 생물활성 물질 센서, 생물막 센서, pH 레벨 센서, 백연(plume) 센서, 드리프트(drift) 센서, 총 용존 고형물 센서, 염소 센서, 및 유량 센서 중 적어도 하나를 포함하며,
증발성 액체의 파라미터는 온도, 물 전도도, 생물활성 물질, 생물막, pH 레벨, 백연, 드리프트, 총 용존 고형물, 염소 농도, 및 유량 중 적어도 하나를 포함하는, 냉각탑 시스템.
제1항에 있어서,
주변 온도, 섬프(sump) 유체 레벨, 스프레이 펌프 작동, 섬프 스위퍼 펌프(sump sweeper pump) 작동, 측류(side stream) UV 펌프 작동, 및 보충에 대한 UV 램프 강도 중 적어도 하나를 포함하는 작동 파라미터를 검출하도록 구성된 적어도 하나의 작동 파라미터 센서를 더 포함하며,
부적절한 증발성 액체 품질의 결정은 증발성 액체 파라미터 및 작동 파라미터에 적어도 부분적으로 기초하는, 냉각탑 시스템.
제1항에 있어서,
상기 증발성 액체 처리 시스템은 미생물학적 제어 시스템을 포함하는, 냉각탑 시스템.
제1항에 있어서,
상기 증발성 액체 처리 시스템은 자외선 시스템을 포함하는, 냉각탑 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제어기는 통신 회로를 포함하고, 상기 제어기는 상기 증발성 액체 처리 시스템의 작동이 부적절한 증발성 액체 품질을 개선할 수 없다고 결정한 때 상기 통신 회로가 원격 컴퓨팅 장치에 통지를 송신하게 하도록 구성되는, 냉각탑 시스템.
제20항에 있어서,
상기 제어기는 상기 통지에 대한 응답을 수신할 때까지 페일세이프 작동 모드를 유지하는, 냉각탑 시스템.
제1항에 있어서,
상기 증발식 열교환기는 작동 유체 입구와 작동 유체 출구를 포함하며;
상기 냉각탑은:
상기 증발식 열교환기에 대해 공기 흐름을 생성하도록 구성된 팬;
증발성 액체를 상기 증발식 열교환기 상으로 분배하도록 구성된 증발성 액체 분배 시스템; 및
상기 증발식 열교환기로부터 증발성 액체를 수집하기 위한 섬프(sump);를 포함하는, 냉각탑 시스템.
제1항에 있어서,
상기 냉각탑은 개방 회로 직접 증발식 냉각탑이며;
상기 증발식 열교환기는 충전물(fill)을 포함하는, 냉각탑 시스템.
제1항에 있어서,
상기 냉각탑은 팬을 포함하고, 상기 센서는 드리프트 센서를 포함하며;
상기 파라미터는 드리프트 파라미터를 포함하고;
상기 제어기는, 페일세이프 작동 모드에서, 상기 팬의 최대 허용 가능 속도를 감소시키는 것과 상기 팬을 정지시키는 것 중 적어도 하나를 포함하여 상기 냉각탑의 작동을 변경하는, 냉각탑 시스템.
제1항에 있어서,
상기 냉각탑은 백연(plume) 저감 시스템을 포함하고, 상기 센서는 백연 센서를 포함하며;
상기 파라미터는 드리프트 파라미터를 포함하고;
상기 제어기는, 페일세이프 작동 모드에서, 상기 냉각탑을 정지시키는 것과 상기 백연 저감 시스템을 작동시키는 것 중 적어도 하나를 포함하여 상기 냉각탑의 작동을 변경하는, 냉각탑 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제어기는, 페일세이프 작동 모드에서, 상기 냉각탑을 미리 설정된 최소 냉각 용량으로 작동시키는, 냉각탑 시스템.
냉각탑(cooling tower)으로서:
공정 유체를 수용하도록 구성된 증발식 열교환기;
상기 증발식 열교환기에 대해 공기 흐름을 발생시키도록 작동 가능한 팬 조립체;
증발성 액체를 상기 증발식 열교환기 상으로 분배하기 위한 적어도 하나의 출구와 상기 증발식 열교환기로부터 증발성 액체를 수집하기 위한 섬프(sump)를 포함하는 증발성 액체 분배 시스템;
상기 증발성 액체 분배 시스템의 증발성 액체 처리 시스템;
증발성 액체 파라미터를 검출하도록 구성된 상기 증발성 액체 분배 시스템의 증발성 액체 센서; 및
상기 팬 조립체와 상기 증발성 액체 분배 시스템에 작동 가능하게 결합된 제어기;를 포함하며,
상기 제어기는:
증발성 액체 파라미터에 적어도 부분적으로 기초하여 부적절한 증발성 액체 품질을 결정한 때 상기 증발성 액체 처리 시스템을 작동시키고;
상기 증발성 액체 처리 시스템이 부적절한 증발성 액체 품질을 개선할 수 없다는 결정 시에 상기 냉각탑의 안전한 작동을 용이하게 하기 위해 상기 증발성 액체 분배 시스템의 작동을 변경하는, 냉각탑.
제27항에 있어서,
상기 제어기는 상기 냉각탑을 습식 모드(wet mode)와 건식 모드(dry mode)로 작동시키도록 구성되며, 습식 모드에서 상기 제어기는 상기 증발성 액체 분배 시스템이 증발성 액체를 상기 증발식 열교환기 상으로 분배하도록 하고, 건식 모드에서 상기 제어기는 상기 증발성 액체 분배시스템이 증발성 액체를 상기 증발식 열교환기 상으로 분배하는 것을 제한하며;
상기 제어기는 상기 증발성 액체 처리 시스템이 부적절한 증발성 액체 품질을 개선할 수 없다고 결정한 때 상기 냉각 탑을 습식 모드로 작동시키지 않는 것을 포함하여 상기 증발성 액체 분배 시스템의 작동을 변경하도록 구성되는, 냉각탑.
제27항에 있어서,
상기 제어기는 상기 냉각탑을 건식 모드, 습식 모드, 및 단열 모드로 작동시키도록 구성되며;
상기 제어기는, 상기 제어기가 상기 증발성 액체 처리 시스템이 부적절한 증발성 액체 품질을 개선할 수 없다고 결정한 때 상기 냉각탑을 습식 모드와 단열 모드로 작동시키지 않는 것을 포함하여 상기 증발성 액체 분배 시스템의 작동을 변경하도록 구성되는, 냉각탑.
제27항에 있어서,
상기 증발성 액체 처리 시스템은 증발성 액체를 퍼지(purge)하고 새로운 증발성 액체를 제공하도록 작동 가능하며;
상기 제어기는 부적절한 증발성 액체 품질의 결정 시에 증발성 액체를 퍼지하고 새로운 증발성 액체를 제공하는 것을 포함하여 상기 증발성 액체 처리 시스템을 작동시키도록 구성되는, 냉각탑.
제27항에 있어서,
상기 제어기는 상기 증발성 액체 처리 시스템이 주기적으로 증발성 액체를 퍼지하고 새로운 증발성 액체를 제공하게 하도록 구성되며;
상기 제어기는 상기 증발성 액체 분배 시스템이 증발성 액체를 퍼지하고 새로운 증발성 액체를 제공하는 빈도를 증가시키는 것을 포함하여 상기 증발성 액체 분배 시스템의 작동을 변경하도록 구성되는, 냉각탑.
제27항에 있어서,
상기 제어기는 보충 액체 공급 밸브 개방, 블리드 오프 밸브 개방, 퍼지 및 플러시 사이클 실행, 및 증발성 액체에 처리 화학물질의 추가 중 적어도 하나를 포함하여 상기 증발성 액체 처리 시스템을 작동시키도록 구성되며;
상기 제어기는 스프레이 펌프 정지, 팬 조립체 작동 조절, 퍼지 및 플러시 사이클 실행, 및 증발성 액체에 처리 화학물질의 추가 중 적어도 하나를 포함하여 상기 증발성 액체 분배 시스템의 작동을 변경하도록 구성되는, 냉각탑.
제27항에 있어서,
상기 센서는 전도도 센서, 생물막 센서, 및 pH 센서 중 적어도 하나를 포함하고;
상기 파라미터는 전도도 파라미터, 생물막 파라미터, 및 pH 파라미터 중 적어도 하나를 포함하며;
상기 제어기는, 상기 제어기가 상기 증발성 액체 분배 시스템의 작동을 변경한 후 전도도 파라미터, 생물막 파라미터, 및 pH 파라미터 중 적어도 하나의 고려를 우회하도록 구성되는, 냉각탑.
제27항에 있어서,
상기 증발성 액체 처리 시스템이 부적절한 증발성 액체 품질을 다룰 수 없다는 결정은 상기 제어기가 상기 증발성 액체 처리 시스템을 미리 결정된 시간 내에 미리 결정된 횟수만큼 작동시키는 것에 적어도 부분적으로 기초하는, 냉각탑.
제27항에 있어서,
상기 증발성 액체 처리 시스템이 부적절한 증발성 액체 품질을 다룰 수 없다는 결정은 증발성 액체의 파라미터가 미리 결정된 시간보다 더 오랫동안 임계값을 넘은 것에 적어도 부분적으로 기초하는, 냉각탑.
제27항에 있어서,
상기 센서는 상기 제어기가 상기 증발성 액체 처리 시스템을 작동시킨 후에 증발성 액체 파라미터를 검출하도록 작동 가능하며;
상기 증발성 액체 처리 시스템이 부적절한 증발성 액체 품질을 다룰 수 없다는 결정은 상기 제어기가 상기 증발성 액체 처리 시스템을 작동한 후의 증발성 액체 파라미터에 적어도 부분적으로 기초하는, 냉각탑.
제27항에 있어서,
상기 제어기는 상기 증발성 액체 분배 시스템의 적어도 하나의 구성요소의 고장을 검출하도록 구성되며;
상기 증발성 액체 분배 시스템이 부적절한 액체 품질을 다룰 수 없다는 결정은 상기 증발성 액체 분배 시스템의 적어도 하나의 구성요소의 고장에 적어도 부분적으로 기초하는, 냉각탑.
제27항에 있어서,
상기 증발성 액체 분배 시스템은 스프레이 펌프를 포함하며;
상기 제어기는 상기 스프레이 펌프를 정지 상태로 유지하는 것을 포함하여 상기 증발성 액체 분배 시스템의 작동을 변경하도록 구성되는, 냉각탑.
제27항에 있어서,
상기 제어기는 통신 회로를 포함하며;
상기 제어기는 상기 증발성 액체 처리 시스템의 작동이 부적절한 증발성 액체 품질을 개선할 수 없다고 결정한 때 상기 통신 회로가 원격 컴퓨팅 장치에 통지를 송신하게 하도록 구성되고;
상기 제어기는 상기 통지에 대한 응답을 수신할 때까지 상기 증발성 액체 분배 시스템에 대한 변경을 유지하는, 냉각탑.
제27항에 있어서,
상기 증발성 액체 처리 시스템은:
순환 회로;
상기 순환 회로 둘레로 증발성 액체를 안내하도록 작동 가능한 펌프; 및
순환 시스템의 증발성 액체를 처리하도록 구성된 자외선 처리 시스템;을 포함하는, 냉각탑.
제27항에 있어서,
상기 증발성 액체 처리 시스템은:
보충 액체 공급부; 및
상기 보충 액체 공급부에 의해 제공되는 보충 액체를 처리하도록 구성된 자외선 처리 시스템;을 포함하는, 냉각탑.
제27항에 있어서,
상기 증발성 액체 처리 시스템은 증발성 액체에 화학적 처리를 추가하도록 구성된 화학 처리 시스템을 포함하는, 냉각탑.
제27항에 있어서,
증발성 액체의 파라미터는 온도, 물 전도도, 생물활성 물질, 생물막, pH 레벨, 백연, 및 드리프트 중 적어도 하나를 포함하는, 냉각탑.
제27항에 있어서,
주변 온도, 섬프(sump) 유체 레벨, 스프레이 펌프 작동, 섬프 스위퍼 펌프(sump sweeper pump), 측류(side stream) UV 펌프 작동, 및 보충에 대한 UV 램프 강도 중 적어도 하나를 포함하는 작동 파라미터를 검출하도록 구성된 적어도 하나의 작동 파라미터 센서를 더 포함하며,
부적절한 증발성 액체 품질의 결정은 증발성 액체 파라미터 및 작동 파라미터에 적어도 부분적으로 기초하는, 냉각탑.
제27항에 있어서,
상기 증발식 열 교환기로부터 증발성 액체의 적어도 일부를 수집하고 증발성 액체를 상기 섬프 쪽으로 향하게 하는 수집기를 더 포함하며;
상기 팬 조립체는 상기 수집기 아래에 있는, 냉각탑.
제27항에 있어서,
외부 구조물을 더 포함하며;
간접 열교환기는 상기 외부 구조물 내에 있고;
상기 섬프는 상기 외부 구조물의 풋프린트(footprint)의 절반보다 더 작은, 냉각탑.
냉각탑을 작동시키는 방법으로서, 상기 방법은:
상기 냉각탑의 증발식 열교환기 상으로 증발성 액체를 분배하는 단계;
상기 냉각탑의 센서를 사용하여 증발성 액체의 파라미터를 검출하는 단계;
증발성 액체 파라미터에 적어도 부분적으로 기초하여 부적절한 증발성 액체 품질의 결정 시 상기 냉각탑의 증발성 액체 처리 시스템을 작동시키는 단계; 및
상기 증발성 액체 처리 시스템이 부적절한 증발성 액체 품질을 개선할 수 없다는 결정 시에 상기 냉각탑의 안전한 작동을 용이하게 하기 위해 상기 냉각탑의 작동을 변경하는 단계;를 포함하는, 방법.
제47항에 있어서,
상기 냉각탑은 습식 모드와 건식 모드를 포함하는 복수의 모드들로 작동 가능하며;
상기 냉각탑의 작동을 변경하는 단계는 상기 냉각탑을 습식 모드로 작동시키지 않는 것을 포함하는, 방법.
제48항에 있어서,
상기 복수의 모드들은 단열 모드를 포함하며;
상기 냉각탑의 작동을 변경하는 단계는 상기 냉각탑을 습식 모드와 단열 모드로 작동시키지 않는 것을 포함하는, 방법.
제48항에 있어서,
상기 냉각탑의 제어기에서:
주변 온도, 습도, 습구 온도, 및 건구 온도 중 적어도 하나를 포함하는 작동 파라미터를 수신하는 단계;
작동 유체 온도 요청을 수신하는 단계;
작동 파라미터에 적어도 부분적으로 기초하여 공정 유체 온도 요청을 만족시키기 위해 상기 냉각탑이 습식 모드로 작동되어야 할지 여부를 결정하는 단계;를 더 포함하며,
상기 냉각탑을 습식 모드로 작동시키지 않는 것은 상기 제어기가 상기 냉각탑이 공정 유체 온도 요청을 만족시키기 위해 습식 모드로 작동되어야 한다고 결정함에도 불구하고 상기 냉각탑을 습식 모드로 작동시키지 않는 것을 포함하는, 방법.
제47항에 있어서,
주기적으로 상기 증발성 액체 처리 시스템이 상기 냉각탑을 퍼지 및 플러싱하게 하는 단계를 더 포함하며;
상기 냉각탑의 작동을 변경하는 단계는 상기 증발성 액체 처리 시스템이 상기 냉각탑을 더 자주 퍼지 및 플러싱하게 하는 것을 포함하는, 방법.
제47항에 있어서,
상기 증발성 액체 처리 시스템을 작동시키는 단계는 보충 액체 공급 밸브 작동, 블리드 오프 밸브 개방, 퍼지 및 플러시 사이클 실행, 및 증발성 액체에 처리 화학물질 추가 중 적어도 하나를 포함하며;
상기 냉각탑의 작동을 변경하는 단계는 스프레이 펌프 정지, 상기 냉각탑의 팬의 속도 감소, 퍼지 및 플러시 사이클 실행, 및 증발성 액체에 처리 화학물질 추가 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
제47항에 있어서,
상기 파라미터는 전도도 파라미터, 생물막 파라미터, 및 pH 파라미터 중 적어도 하나를 포함하고;
부적절한 증발성 액체 품질의 결정은 전도도 파라미터, 생물막 파라미터, 및 pH 파라미터 중 적어도 하나에 기초하며;
상기 냉각탑의 작동을 변경하는 단계는 상기 냉각탑의 제어기가 전도도 파라미터, 생물막 파라미터, 및 pH 파라미터 중 적어도 하나의 고려를 우회하는 것을 포함하는, 방법.
제47항에 있어서,
상기 증발성 액체 처리 시스템이 부적절한 증발성 액체 품질을 개선할 수 없다는 결정은 증발성 액체의 파라미터가 미리 결정된 시간보다 더 오랫동안 허용 가능한 범위를 벗어난 것에 적어도 부분적으로 기초하는, 방법.
제47항에 있어서,
상기 냉각탑의 제어기가 미리 결정된 시간 내에 상기 증발성 액체 처리 시스템을 작동시키는 횟수를 모니터링하는 단계를 더 포함하며;
상기 증발성 액체 처리 시스템이 부적절한 증발성 액체 품질을 개선할 수 없다는 결정은 상기 제어기가 상기 증발성 액체 처리 시스템을 미리 결정된 시간 내에 미리 결정된 횟수만큼 작동시키는 것에 적어도 부분적으로 기초하는, 방법.
제47항에 있어서,
상기 증발성 액체 처리 시스템의 작동 전과 후에 증발성 액체의 파라미터를 검출하는 단계를 더 포함하며;
상기 증발성 액체 처리 시스템이 부적절한 증발성 액체 품질을 개선할 수 없다는 결정은 상기 증발성 액체 처리 시스템의 작동 전과 후의 증발성 액체의 파라미터에 적어도 부분적으로 기초하는, 방법.
제47항에 있어서,
상기 냉각탑의 구성요소의 고장을 검출하는 단계를 더 포함하며;
상기 증발성 액체 처리 시스템이 부적절한 증발성 액체 품질을 개선할 수 없다는 결정은 상기 냉각탑의 구성요소의 고장에 적어도 부분적으로 기초하는, 방법.
제47항에 있어서,
상기 증발성 액체의 파라미터는 온도, 전도도, 생물활성 물질, 생물막, pH 레벨, 백연, 및 드리프트 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
제47항에 있어서,
상기 증발성 액체 처리 시스템의 작동이 부적절한 증발성 액체 품질을 개선할 수 없다는 결정 시 원격 컴퓨팅 장치에 통지를 송신하는 단계를 더 포함하는, 방법.