WO2013022276A2 - 에너지 절감형 펌프 및 상기 펌프의 제어 시스템 - Google Patents

에너지 절감형 펌프 및 상기 펌프의 제어 시스템 Download PDF

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임주혁
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Yim Joo-Hyuk
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    • F22D—PREHEATING, OR ACCUMULATING PREHEATED, FEED-WATER FOR STEAM GENERATION; FEED-WATER SUPPLY FOR STEAM GENERATION; CONTROLLING WATER LEVEL FOR STEAM GENERATION; AUXILIARY DEVICES FOR PROMOTING WATER CIRCULATION WITHIN STEAM BOILERS
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    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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    • Y02P80/15—On-site combined power, heat or cool generation or distribution, e.g. combined heat and power [CHP] supply

Definitions

  • the present invention includes a pump main body installed to receive steam from a steam generator, steam transmission means for opening and closing the conduit between the pump main body and the steam generator, water supply means for opening and closing the conduit between the pump main body and the use, It relates to an energy-saving pump and a control system of the pump, characterized in that the water supply means for opening the delivery means and the water supply means.
  • a pump receives mechanical energy from a prime mover and delivers the energy to a liquid handling the energy, so that the pump can be viewed as a device for delivering the liquid from the low pressure part to the high pressure part.
  • Most conventional pumps have a structure in which a pump main body is put in a liquid to pump water, and a piston or an impeller is driven using mechanical energy of a prime mover.
  • the steam generator is a machine that generates steam by heating or cutting off water, and there is no place that is not used throughout our lives such as power generation, industrial, heating, food processing, agricultural industry and other fields.
  • the present invention includes a pump main body installed to receive steam from a steam generator, steam transmission means for opening and closing the conduit between the pump main body and the steam generator, water supply means for opening and closing the conduit between the pump main body and the use,
  • the technical problem is solved by providing an energy saving pump and a control system of the pump, characterized in that the water supply means is opened and the water supply means is opened.
  • a suction means for opening and closing the pipeline between the pump main body and the water source, and after opening and closing the steam delivery means to receive steam characterized in that for opening the suction means to suck in the water source, energy-saving pump And to provide a control system of the pump to solve the technical problem.
  • the inventors of the present invention the energy-saving pump and the control system of the pump, by using the high-pressure steam energy generated in the steam generator, to supply water to the place of use of the water of the main body of the pump body without any additional energy or only minimal energy ( There is a remarkable effect of automatically suctioning water from the water source to the pump body.
  • 1 is a main configuration of an energy saving pump according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a main configuration of an energy saving pump according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a main configuration of an energy saving pump according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a main configuration of an energy saving pump according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a main configuration of an energy saving pump according to a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a main configuration of a control system of an energy saving pump according to the first to fifth embodiments of the present invention.
  • FIG. 9 is a main configuration of an energy-saving pump employed in the steam generator according to the eighth embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a main configuration of an energy-saving pump employed in the steam generator according to the ninth embodiment of the present invention.
  • the energy saving pump according to the first embodiment of the present invention mainly includes a pump main body 100, a steam transfer means 200, a suction means 300, and a water supply means 400.
  • the steam generator is a means for generating steam by boiling water using various energy sources such as thermal power or nuclear energy sources
  • the water source is any source capable of providing water such as various water tank facilities or rivers. It includes.
  • the place of use may be any place of use of the steam generator.
  • the pump main body 100 has a closed container or tank configuration, and has a predetermined level of water therein or is kept empty, and is designed to operate the pump according to each situation.
  • the pump main body 100 is designed to have a pressure resistance function, because the steam generator receives the high pressure steam energy.
  • all surfaces of the pump main body 100 may have a round shape without being angled, for example, designed to have a cylindrical shape or a spherical shape.
  • the pump main body 100 is connected to the steam generator and the steam delivery cable, the suction cable is installed in the direction of the water source (water source), the water supply cable is installed in the direction of the water supply destination.
  • the steam delivery means 200 is an opening and closing means for delivering the steam of the steam generator to the pump body 100, for example, an electric valve may be used, other means that may have the same function may be adopted.
  • the suction means 300 is an opening and closing means for suction water supply of the water source to the pump main body, for example, an electric valve or a check valve or a parallel structure of the two valves may be used, and other means having the same function are employed. Of course it can be.
  • the water supply means 400 is an opening / closing means for supplying water from the pump main body to the place of use. For example, an electric valve or a check valve or a parallel structure of the two valves may be used, and other means for performing the same function may be employed. Of course it can.
  • FIG. 1 schematically, first, when the steam transfer means 200 is turned on to perform the water supply to the place of use, the high pressure steam energy is delivered to the pump main body 100 to supply the water to the place of use. Will be made.
  • water supply means 400 is a check valve, water supply is automatically performed. If the water supply means 400 is an electric valve, water supply is performed by driving control according to a condition. That is, after the steam transfer means 200 is turned on and the state of the pump main body 100 is determined, driving control may be performed so that water supply is performed.
  • the suction means 300 is turned on ( ON), and the suction water supply is made into the pump main body 100 from any water source.
  • Atmospheric pressure forming means 500 is to perform the function of discharging the gas inside the pump body portion 100, the opening and closing means for performing the function to form the inside of the body portion to atmospheric pressure or to control the degree of vacuum.
  • the atmospheric pressure forming means 500 may be provided in a separate pipe line in the pump body portion 100 and may be installed in this line, or may be installed in a line connected to the water source.
  • the atmospheric pressure forming means 500 may also be configured to function as a means which can be driven manually or automatically.
  • an electric valve may be used, of course, other means having the same function may be employed.
  • the atmospheric pressure forming means 500 first, when the water source is formed at a position higher than the pump body portion 100, it is opened and closed depending on the conditions. That is, suction water supply may be performed regardless of the mutual position of the water source and the pump main body 100, but if the water source is higher than the pump main body 100, the atmospheric pressure forming means 500 is opened to form the inside of the main body at atmospheric pressure. This is because when the suction means 300 is opened again, water supply to the inside of the main body may be made due to the difference in position energy.
  • the opening and closing when there is a need to adjust the degree of vacuum inside the pump body 100, the opening and closing according to the conditions. That is, when the vacuum in the main body 100 is excessively formed, the vacuum degree may be adjusted by temporarily opening / closing (ON / OFF) the atmospheric pressure forming means 500 in order to stably drive the pump. For example, when the vacuum inside the main body 100 is excessively formed, the atmospheric pressure forming means 500 is temporarily opened and closed to partially relieve the vacuum state so as to adjust the suction speed or the water supply level from the water source.
  • the steam chamber 600 is configured to smoothly supply water to a place of use, and has a diameter larger than the diameter of the pipeline and a predetermined space is formed. For example, it is possible to use expansion pipes and attach or fit them to the pipeline, or any configuration that can be connected to the pipeline with a certain space.
  • the steam chamber 600 may be anywhere in the conduit to which the steam generator and the pump main body 100 are connected, but is preferably configured to be installed near the inlet of the conduit connected to the pump main body 100.
  • the steam chamber 600 is wrapped with a warming means so that the pressure of the secured steam is not lowered.
  • the steam chamber 600 is configured to supply water more smoothly when water is supplied to a place of use by using high-pressure steam energy generated by the steam generator. That is, when steam energy is transferred into the pump main body 100, the contact area with the water contained therein must be secured to a certain degree so that the driving is smooth.
  • Small-capacity pump 700 is formed to facilitate the water supply from the pump body 100 to the destination, and is configured to be connected in parallel with the water supply means 400 or to replace the water supply means 400 depending on the design conditions. . If the water supply means 400 is connected in parallel, the water supply means 400 may be a check valve and / or an electric valve in some cases.
  • the small-capacity pump 700 is used, first, when the pressure of the steam energy generated in the steam generator is not sufficient to perform a function of smoothly supplying the water of the pump body portion 100 to the place of use. That is, since the pressure of the steam energy is used, even if a small capacity pump is used, water supply to the user is smoothly performed.
  • the water level of the steam generator inner tank is higher than the water level inside the main body 100, it is driven to be used in this case because the water supply to the place of use may not be smooth depending on the conditions. It can also be used as a backup in case of emergency, such as requiring immediate water supply or not being able to use the pressure of steam energy generated by the steam generator at all.
  • the constant temperature means 800 is a means for maintaining the pump body 100 in a constant temperature state, and means for stably controlling and driving the pump body 100 inside the pump body 100 regardless of the surrounding environment.
  • the constant temperature means 800 is configured to include a cooling means, a heating means, so that the means for injecting the coolant according to the design conditions may be included.
  • thermostat means 800 is configured to have a function of cooling, it is possible to perform a function for promoting or adjusting the condensation (liquefaction) inside the pump body 100.
  • the pump body detecting unit 110 detects an internal state of the pump body unit 100 and transmits it to the control unit 900.
  • the pump body detecting unit 110 includes a water level sensor, a temperature sensor, and a pressure sensor.
  • the temperature sensor 210 is installed at the end of the steam transmission cable to measure the temperature of the steam generator to transmit the function to the control unit 900. Depending on the design conditions, if a variety of sensors are already installed in the steam generator and the value is available, the temperature sensor 210 may not be installed.
  • the controller 900 is configured to control the overall pump operation, and may be included in the pump main body 100 and / or may be configured in a terminal form capable of remote control.
  • the controller 900 comprehensively determines the state of the steam generated from the steam generator and the state inside the pump body by using the signals of the pump body detecting unit 110 and the temperature sensor 210, and then the steam transfer means ( 200, the suction means 300, the water supply means 400, the atmospheric pressure forming means 500, the small capacity pump 700 and the constant temperature means 800 is controlled to drive.
  • the control unit 900 includes a vacuum and water supply determination unit 910 and a drive control unit 920, and the vacuum and water supply determination unit 910 includes a steam energy determination module and a pump internal determination module, and the drive control unit 920. It is configured to include a valve opening control module, atmospheric pressure forming module, a small capacity pump drive module and a constant temperature module.
  • the steam energy determination module receives a detection value of the temperature sensor 210 and / or a detection value of various sensors already installed in the steam generator to determine a state of steam generated from the steam generator.
  • the pump internal determination module receives the detection values of the sensors included in the pump body detecting unit 110 to determine a state inside the pump body unit 100.
  • the drive control unit 920 uses the steam energy determination module and the pump internal determination module, and the steam transmission means 200, the suction means 300, the water supply means 400, the atmospheric pressure forming means 500, and the small capacity pump ( 700 and the thermostat means 800 to drive control. Depending on the design conditions, the control pattern driven in accordance with the state of the steam and the pump is recorded in a separate memory, the drive control unit 920 may be configured to operate using this, of course.
  • the valve opening control module is a module for controlling the opening of the steam transmission means 200, the suction means 300, the water supply means 400, and the atmospheric pressure forming means 500.
  • the electric valve is employed in the steam transfer means 200, the suction means 300, the water supply means 400 and the atmospheric pressure forming means 500, Alternatively, any means that can be gradually turned on / off in addition to the instantaneous on / off can be employed.
  • the opening speed of the opening and closing means in the pipeline between the steam generator, the pump body portion 100, the water source, the place of use, the water supply to the place of use of the pump body portion 100 and the suction water feed into the pump body portion 100 The operation can be performed stably in some cases.
  • any means capable of adjusting the orifice of the pipe can be employed.
  • Atmospheric pressure forming module performs the function of driving control the atmospheric pressure forming means 500 in conjunction with the valve opening control module. That is, when the water source is formed at a position higher than the pump main body 100, the suction means 300 can be opened after the atmospheric pressure is formed inside the main body without any suction water supply, or the suction water supply is Can be driven according to conditions in the middle. In addition, when there is a need to adjust the degree of vacuum inside the pump main body 100 according to the signal of the vacuum and water supply determination unit 910, the atmospheric pressure forming module controls the atmospheric pressure forming means 500.
  • the small capacity pump drive module drives the small capacity pump 700, and when the pressure of the steam energy generated by the steam generator is not sufficient, the small capacity pump driving module drives the small capacity pump 700 according to the signal of the vacuum and water supply determination unit 910.
  • the control is to supply the water of the pump body 100 to the destination.
  • the water level inside the steam generator is high or even in an emergency to control the small capacity pump 700 to supply to the place of use.
  • the constant temperature module drives the constant temperature means 800 when the constant temperature of the pump main body 100 is to be constant according to the signal of the vacuum and water supply determination unit 910.
  • the thermostat means 800 may be driven to promote or coarsen the condensation in the pump main body 100.
  • the controller 900 determines whether the water level of the pump main body 100 is higher than the water level of the steam generating tank included in the steam generator, and also determines the energy of the steam pressure using the temperature value of the steam.
  • the control unit 900 turns on the steam transfer means 200 connected to the steam transfer cable.
  • the reference value is a value set in advance according to the capacity of the pump main body part 100, the amount of water, and the like, and may vary according to design conditions.
  • the steam delivery means 200 When the steam delivery means 200 is turned on, high pressure steam energy is transmitted to the pump main body 100, and the water supply means 400 is controlled to supply water to the place of use. That is, since the water level of the pump main body 100 is higher than the water level of the steam generating tank included in the steam generator, using high pressure steam energy is possible to supply water without additional energy or with only minimal energy.
  • the controller 900 turns on the steam transfer means 200 connected to the steam transfer cable.
  • the reference value is a value set in advance according to the capacity of the pump main body 100 and the amount of water, etc., and is the same or different from the reference value when the water level of the pump main body 100 is high and may vary according to design conditions.
  • the water supply means 400 may be replaced by a small capacity pump or a structure in which the water supply means 400 and the small capacity pump 700 are connected in parallel, and the steam delivery means 200 is turned on.
  • the small capacity pump driving module is to drive the small capacity pump 700, the pump body portion 100 to smoothly supply to the destination. Even in this case, except for the steam energy delivered, only the amount of energy needed to correct the amount of steam and steam energy is required, so that only a small capacity pump can supply water.
  • inhalation water supply may be carried out after the water supply to the place of use has been made or even if no intake water has been provided.
  • suction water supply may be performed even if water is present or not present in the pump main body 100.
  • control unit 900 determines that the degree of condensation of the steam inside the pump main body 100 is or close to a vacuum, the suction means 300 is turned on, and the pump main body 100 is discharged from an arbitrary water source. ) Suction water supply is made inside. Depending on the conditions, the controller 900 may cool the main body 100 or discharge some steam for rapid condensation.
  • the control unit 900 turns on the steam transfer means connected to the steam transfer cable to allow high temperature steam to be transferred to the pump main body unit 100, and the pump main body unit. (100) While detecting an internal state (water level, temperature, pressure, etc.) and when a predetermined condition, the steam transfer means 200 is turned off (OFF). In this case, it is also assumed that there is a predetermined space inside the pump main body 100, and it can be found that it can be applied even in a situation where there is no water at all. After the steam delivery means 200 is turned off (OFF), the control unit 900 detects the temperature and pressure inside the pump body 100 to determine the degree of condensation of the internal steam.
  • control unit 900 determines that the degree of condensation of the steam inside the pump main body 100 is or near vacuum, the suction unit 300 connected to the suction cable installed in the water source is turned on. Automatic suction water supply from the water source ( ⁇ ⁇ ) to the pump body (100).
  • the atmospheric pressure forming means 500 is turned on to form the pressure inside the body portion at atmospheric pressure, and then the suction means 300 is turned on. It may be turned on to supply water from the water source to the body.
  • the main configuration of the energy-saving pump according to the sixth embodiment is the water supply tank 200 ', the water level tank 300', the steam delivery means 410 ', the water supply means 420' and the suction means 430 ' ).
  • the water supply to the place of use becomes the water supply to the steam generating tank 100 ', and the suction from the water source is the suction from the water level tank 300'. Therefore, even if the present invention is employed in the steam generator in the contents described above with reference to FIGS.
  • the height between the steam generating tank 100 ', the water supply tank 200' and the water purification tank 300 ' may be arbitrary. That is, the positions of the steam generating tank 100 'and the water supply tank 200' are at the same level, or any one tank may be installed at a higher position than the other tanks, which is the water supply tank 200 'and the water purification tank ( The same applies to 300 ').
  • the fluid transfer between the steam generating tank 100 'and the water supply tank 200', and the water supply tank 200 'and the water level tank 300' in the present invention is configured not to be limited to each other. .
  • the steam generating tank 100 ′ is a means for generating steam by boiling water using various energy sources such as a thermal power or a nuclear energy source, and the generated steam is discharged through a steam discharge means (not shown).
  • the water supply tank 200 ' serves to receive the steam pressure of the steam generating tank 100' and to supply water to the steam generating tank 100 '.
  • the pipelines of both tanks are provided with steam transfer means (410 '), and also steam generation of the water in the water supply tank (200')
  • Water supply means 420 ' is provided in another pipe of both tanks to supply water to the tank 100'.
  • the description of the steam delivery means 410 'and the water supply means 420' is replaced with the description of the steam delivery means 200 and the water supply means 400.
  • the water level tank 300 ' serves to provide replenishment water to the water supply tank 200' or to receive steam pressure from the water supply tank 200 '.
  • the water level tank 300 ' may be configured to be connected to the water pipe or to the condensate return line, or may be replaced by a separate water source.
  • suction pipes 430 ' are provided in the pipelines of both tanks.
  • the description of the suction means 430 ′ is replaced with the description of the suction means 300.
  • the vacuum control means 500 ′ is provided to adjust the state inside the water supply tank 200 ′ in the process of suction water supply from the water level tank 300 ′ to the water supply tank 200 ′. That is, when the degree of condensation of the steam inside the water supply tank 200 'is close to a vacuum, suction is performed from the water level tank 300' to the water supply tank 200 ', and the speed of the suction water supply and the water supply tank after the suction are completed ( 200 ') to allow the vacuum adjusting means 500' to function in consideration of the state inside.
  • a means having a function of adjusting a vacuum by providing a part of air may be employed, and other means of performing the same function may be employed according to design conditions.
  • the vacuum adjusting means 500 ' may be configured not to be included, of course.
  • the water supply tank 200 'further includes a conduit connected to an external steam generator, and an external pressure transmission means 411' is adopted as a means for opening and closing the conduit.
  • External pressure transfer means (411 ') is a means for performing the function of opening and closing the pipe, for example, an electric valve can be used, other means for performing the same function according to the design conditions can be adopted.
  • the cooling means 600 ′ is a means for cooling the water supply tank 200 ′, and serves to rapidly condense steam inside the water supply tank 200. It can be seen as described as an example of the thermostat 800 of FIG.
  • FIG. 10 is a view showing the main configuration of the energy-saving pump employed in the steam generator according to the ninth embodiment of the present invention.
  • a plurality of water supply tanks 201 'to 20n' may be provided, and a plurality of water level tanks 301 'to 30n' may also be provided.
  • the control system of the energy saving pump according to the sixth to ninth embodiments of the present invention is basically configured to include the main configuration of FIG. 6.
  • a sensor may be added to each tank so as to detect the water level, temperature and / or pressure of the steam generating tank 100 'and the purified water tank 300' and transmit it to the control unit 900.
  • each tank may include all levels, temperature and pressure sensors, or may be configured to optionally include.
  • a configuration may be added to allow the control unit 900 to control this means.
  • the external pressure transmission means 411 ′ when the external pressure transmission means 411 ′ is employed, a configuration may be added to allow the control unit 900 to control the means.
  • control unit 900 if the water level of the water supply tank 200 'is higher or lower than the water level of the steam generating tank (100') water supply means 420 'when water supply to the steam generating tank (100') is required. Drive to ON.
  • the control unit 900 determines whether the current water level is lower than the reference level. If the water level is lower than the reference level, the controller 900 turns on the steam transfer means 410 'to transfer the pressure of the steam generating tank 100' to the feed water tank 200 ', thereby performing water supply. .
  • the water supply means 420 ' when the water level of the water supply tank 200 'is higher than the water level of the steam generating tank 100', the water supply means 420 'is automatically turned on (ON) due to the potential energy difference, the water supply tank 200 ') Is supplied to the steam generating tank 100', in this case, the water supply means 420 'is to perform the function as a check valve for preventing the backflow.
  • the water supply means 420' may be turned on to supply water.
  • the water supply means 420 ' performs the function of the ultra-light weight pump. . This is to turn on the steam transmission means (410 ') while the internal pressure of the steam generating tank (100') is transferred to the water supply tank (200 '), the water supply function of the water supply tank 200 can be smoothly supplied It is due to the principle.
  • the water supply may be performed using the external pressure transmission means (411 ').
  • the pressure of the external steam generator may be additionally used.
  • the controller 900 controls the external pressure transfer means 411 'according to the situation of the steam generating tank 100' and the water supply tank 200 '.
  • the sensor provided in the steam generating tank detects whether the level of the steam generating tank has reached a predetermined level, and transmits a signal to the control unit 900, the control unit 900 transfers steam The means 410 'is turned off to block pressure transfer to the feedwater tank 200'.
  • the control unit 900 receives a signal of the temperature, pressure and water level of the water supply tank 200 'to determine the degree of condensation of the steam inside the water supply tank 200'. Since the temperature of the steam generating tank 100 'is higher than the temperature of the water supply tank 200', the steam introduced into the water supply tank 200 'is rapidly condensed (liquefied).
  • the condensation (liquefaction) inside the water supply tank 200 ' it may be designed to further include a cooling means 600' to cool the water supply tank 200 '.
  • control unit 900 detects that the degree of condensation of the steam is close to the vacuum and the water level of the water supply tank 200 'is lowered, the suction means 430' is turned on to turn on the water level tank 300 '. It is controlled to automatically suck water to the water supply tank 200 '.
  • the water purification tank 300 ' is a water source capable of supplying water can be adopted to suit the present invention, of course.
  • the degree of condensation of the steam is not close to the vacuum, but if the water level of the water supply tank 200 'is low and needs to discharge some of the pressure, the suction means 430' is turned on to turn the pressure on the water purification tank 300. ') To pass.
  • the control unit 900 is a reference for performing water supply, pressure, suction and cooling control according to the capacity and internal conditions of the steam generating tank 100 ', the water supply tank 200' and the water purification tank 300 ', etc. It is designed to include an additional database.

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Abstract

본 발명은, 증기발생기에서 증기를 전달받도록 설치된 펌프 본체부, 펌프 본체부와 증기발생기 사이의 관로를 개폐하는 증기전달수단, 펌프 본체부와 사용처 사이의 관로를 개폐하는 급수수단을 포함하고, 증기전달수단 및 급수수단을 개방하여 사용처로 급수하는 것을 특징으로 하는, 에너지 절감형 펌프 및 상기 펌프의 제어 시스템에 관한 것이다. 본 발명은, 증기발생기에서 증기를 전달받도록 설치된 펌프 본체부, 펌프 본체부와 증기발생기 사이의 관로를 개폐하는 증기전달수단, 펌프 본체부와 수원사이의 관로를 개폐하는 흡입수단을 포함하고, 증기전달수단을 개폐하여 증기를 전달받은 후에, 흡입수단을 개방하여 수원의 물을 흡입하는 것을 특징으로 하는, 에너지 절감형 펌프 및 상기 펌프의 제어 시스템에 관한 것이다.

Description

에너지 절감형 펌프 및 상기 펌프의 제어 시스템
본 발명은, 증기발생기에서 증기를 전달받도록 설치된 펌프 본체부, 펌프 본체부와 증기발생기 사이의 관로를 개폐하는 증기전달수단, 펌프 본체부와 사용처 사이의 관로를 개폐하는 급수수단을 포함하고, 증기전달수단 및 급수수단을 개방하여 사용처로 급수하는 것을 특징으로 하는, 에너지 절감형 펌프 및 상기 펌프의 제어 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 펌프는 원동기로부터 기계적 에너지를 받아서, 이 에너지를 취급하는 액체에 전달함으로써, 액체를 저압부에서 고압부로 송출하는 장치로 볼 수 있다. 대부분의 종래 펌프들은 양수(揚水)를 하기 위해서 액체 중에 펌프 본체를 넣고, 원동기의 기계적 에너지를 이용하여 피스톤 또는 임펠러를 구동하는 구조라고 할 수 있다.
한편 증기발생장치는 물을 데우거나 끊여 증기를 발생시키는 기계장치로서, 발전용, 산업용, 난방용, 식품가공, 농공업 및 기타 분야 등과 같이 우리 생활 전반에 사용되지 않는 곳이 없을 정도이다.
그런데 대부분의 증기발생장치에는 고압의 급수펌프가 예비용을 포함하여 2개 이상 장착되고 있는 상황이다. 또한 발전소의 경우, 고압의 급수펌프가 구비되더라도 고온으로 인한 캐비테이션 현상으로 고압펌프의 펌핑이 제대로 이루어지 않는 상황이다.
본 발명의 목적은 증기발생장치의 증기 에너지를 활용함으로써 사용처로 급수하고 임의의 수원에서 물을 흡입할 수 있는 에너지 절감형 펌프 및 상기 펌프의 제어 시스템을 제공함에 있다.
본 발명은, 증기발생기에서 증기를 전달받도록 설치된 펌프 본체부, 펌프 본체부와 증기발생기 사이의 관로를 개폐하는 증기전달수단, 펌프 본체부와 사용처 사이의 관로를 개폐하는 급수수단을 포함하고, 증기전달수단 및 급수수단을 개방하여 사용처로 급수하는 것을 특징으로 하는, 에너지 절감형 펌프 및 상기 펌프의 제어 시스템을 제공함으로써 기술적 과제를 해결하고자 한다.
또한 펌프 본체부와 수원사이의 관로를 개폐하는 흡입수단을 포함하고, 증기전달수단을 개폐하여 증기를 전달받은 후에, 흡입수단을 개방하여 수원의 물을 흡입하는 것을 특징으로 하는, 에너지 절감형 펌프 및 상기 펌프의 제어 시스템을 제공함으로써 기술적 과제를 해결하고자 한다.
본 발명인 에너지 절감형 펌프 및 상기 펌프의 제어 시스템은, 증기발생기에서 발생하는 고압의 증기 에너지를 사용하여, 별도의 추가 에너지 없이 또는 최소한의 에너지만으로 펌프 본체부의 물을 사용처로 급수하거나 임의의 수원(水原)에서 펌프 본체부로 자동으로 흡입 급수할 수 있는 현저한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 에너지 절감형 펌프의 주요 구성이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 에너지 절감형 펌프의 주요 구성이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 에너지 절감형 펌프의 주요 구성이다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 에너지 절감형 펌프의 주요 구성이다.
도 5는 본 발명의 제5 실시예에 따른 에너지 절감형 펌프의 주요 구성이다.
도 6은 본 발명의 제1 내지 제5 실시예에 따른 에너지 절감형 펌프의 제어 시스템의 주요 구성이다.
도 7은 본 발명의 제6 실시예에 따른 증기발생장치에 채용된 에너지 절감형 펌프의 주요 구성이다.
도 8은 본 발명의 제7 실시예에 따른 증기발생장치에 채용된 에너지 절감형 펌프의 주요 구성이다.
도 9는 본 발명의 제8 실시예에 따른 증기발생장치에 채용된 에너지 절감형 펌프의 주요 구성이다.
도 10은 본 발명의 제9 실시예에 따른 증기발생장치에 채용된 에너지 절감형 펌프의 주요 구성이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 에너지 절감형 펌프를 서술하기 위하여 개략적으로 도시한 도면이다. 본 발명의 제1 실시예에 따른 에너지 절감형 펌프는 주요하게 펌프 본체부(100), 증기전달수단(200), 흡입수단(300) 및 급수수단(400)을 포함한다. 여기에서, 증기발생기는 화력 또는 원자력 에너지원 등의 다양한 에너지원을 이용하여 물을 끓여 증기를 발생시키는 수단이고, 수원(水原)은 각종 물탱크 설비 또는 하천 등과 같이 물을 제공할 수 있는 모든 원천을 포함한다. 또한, 사용처는 임의의 사용처로서 증기발생기가 사용처로 사용될 수 있음은 물론이다.
펌프 본체부(100)는 밀폐된 용기 또는 탱크의 구성을 갖고 있으며, 내부에 일정 수위의 물을 구비하거나 또는 비어있는 상태로 유지되며, 각 상황에 맞게 펌프가 운용되도록 설계된다. 또한, 펌프 본체부(100)는 내압 기능을 갖도록 설계되는데, 그 이유는 증기발생기에서 고압의 증기 에너지를 받아들이기 때문이다. 일 예로, 펌프 본체부(100)의 모든 면은 각이 되도록 없고 라운드 형상을 갖도록 하는데, 예를 들어 원통 형상이나 구 형상을 갖도록 설계된다.
펌프 본체부(100)는 증기발생기와 증기전달케이블로 연결되며, 수원(水原) 방향으로는 흡입케이블이 설치되며, 급수 사용처 방향으로는 급수케이블이 설치된다.
증기전달수단(200)은 증기발생기의 증기를 펌프 본체부(100)로 전달하기 위한 개폐수단으로서, 일예로 전동밸브가 사용될 수 있으며, 동일한 기능을 하는 다른 수단이 채용될 수 있음은 물론이다. 흡입수단(300)은 펌프 본체부로 수원의 물이 흡입 급수되기 위한 개폐수단으로서, 일예로 전동밸브 또는 체크밸브 또는 상기 두 가지 밸브의 병렬구조 등이 사용될 수 있으며, 동일한 기능을 하는 다른 수단이 채용될 수 있음은 물론이다. 급수수단(400)은 펌프 본체부에서 사용처로 급수하기 위한 개폐수단으로서, 일예로 전동밸브 또는 체크밸브 또는 상기 두 가지 밸브의 병렬구조 등이 사용될 수 있으며, 동일한 기능을 수행하는 다른 수단이 채용될 수 있음은 물론이다.
도 1의 동작과정을 개략적으로 서술하면, 먼저 사용처로의 급수를 수행하기 위하여 증기전달수단(200)이 온(ON)하면, 고압의 증기 에너지가 펌프 본체부(100)에 전달되어 사용처로 급수가 이루어지게 된다.
급수수단(400)이 체크밸브라면 자동으로 급수가 이루어지며, 전동밸브라면 조건에 따라 구동 제어됨으로써 급수가 수행된다. 즉 증기전달수단(200)을 온(ON)하고 펌프 본체부(100)의 상태를 판단한 후에 급수가 수행되도록 구동 제어할 수 있다.
다음으로, 수원(水原)에서 펌프 본체부(100)로 흡입 급수가 이루어지는 경우를 보면, 펌프 본체부(100) 내부 증기의 응축 정도가 진공이거나 진공에 가까울 때, 흡입수단(300)을 온(ON) 하고, 임의의 수원(水原)에서 펌프 본체부(100) 내부로 흡입 급수가 이루어지게 한다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 에너지 절감형 펌프의 주요 구성을 도시한 도면이다. 대기압형성수단(500)은 펌프 본체부(100) 내부의 기체를 배출하는 기능을 수행하는데, 본체부 내부를 대기압으로 형성하거나 진공도를 조절하는 기능을 수행하는 개폐수단이다. 설계조건에 따라, 대기압형성수단(500)은 펌프 본체부(100)에 별도의 관로를 구비시키고 이 관로에 설치할 수 있으며, 또는 수원과 연결되는 관로에 설치될 수도 있다. 또한 대기압형성수단(500)은 수동 또는 자동으로 구동될 수 있는 수단으로서 기능하도록 구성될 수 있다. 일 예로, 전동밸브가 사용될 수 있으며, 동일한 기능을 하는 다른 수단이 채용될 수 있음은 물론이다.
대기압형성수단(500)이 사용되는 경우를 살펴보면, 먼저, 수원이 펌프 본체부(100)보다 높은 위치에 형성되어 있을 경우에, 조건에 따라 개폐된다. 즉 수원과 펌프 본체부(100)의 상호 위치에 관계없이 흡입 급수가 수행될 수 있으나, 수원이 펌프 본체부(100)보다 높이 있다면 대기압형성수단(500)을 개방하여 본체부 내부를 대기압으로 형성하고 다시 흡입수단(300)을 개방하면 위치 에너지 차이로 인하여 본체부 내부로의 급수가 이루어질 수 있기 때문이다.
다음으로, 펌프 본체부(100) 내부의 진공도를 조절할 필요성이 있을 때에, 조건에 따라 개폐된다. 즉 본체부(100) 내부의 진공이 과도하게 형성되어 있는 경우에는 펌프를 안정적으로 구동하기 위하여 대기압형성수단(500)을 잠시 개폐(ON/OFF)하여 진공도를 조절할 수 있다. 예를 들어, 본체부(100) 내부의 진공이 과도하게 형성될 경우에 대기압형성수단(500)을 잠시 개폐하여 진공 상태를 일부 해소함으로써 수원으로부터의 흡입속도 또는 급수 수위를 조절하게끔 한다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 에너지 절감형 펌프의 주요 구성을 도시한 도면이다. 증기챔버(600)는 사용처로의 급수가 원활히 이루어지도록 하는 구성으로서, 관로의 직경보다는 큰 직경을 갖고 일정 공간이 형성되어 있는 구성이다. 예를 들어, 확관 파이프를 이용하고 관로에 이어 붙임하거나 끼워 맞춤할 수 있으며, 또는 일정 공간을 갖고 관로에 연결될 수 있는 구성이면 가능하다. 설계조건에 따라, 증기챔버(600)는 증기발생기와 펌프 본체부(100)가 연결되는 관로 어느 곳에도 가능하나 바람직하게 펌프 본체부(100)와 연결되는 관로 입구에 근접하여 설치되도록 구성된다. 또한 조건에 따라서는 증기챔버(600)를 보온 수단으로 감싸도록 하여 확보된 증기의 압력이 저하되지 않도록 한다.
증기챔버(600)는, 증기발생기에서 발생하는 고압의 증기에너지를 이용하여 사용처로 급수가 이루어지도록 할 때 보다 원활히 급수가 이루어지도록 하는 구성이다. 즉 펌프 본체부(100) 내부에 증기 에너지가 전달될 때 내부에 포함된 물과의 접촉 면적이 일정 정도 확보가 되어야 원활히 구동되는데, 경우에 따라서 본체부 내부가 만수위가 되는 경우가 있기 때문이다.
따라서 증기챔버(600)에 증기가 일정 정도 확보가 되면서 본체부 내부로 제공되면 접촉 면적이 작더라도 밀도가 높은 증기가 제공되어 급수가 원활히 이루어질 수 있다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 에너지 절감형 펌프의 주요 구성을 도시한 도면이다. 소용량 펌프(700)는 펌프 본체부(100)에서 사용처로의 급수를 원활히 하기 위하여 형성되며, 설계조건에 따라서는 급수수단(400)과 병렬로 연결되거나 또는 급수수단(400)을 대체하도록 구성된다. 만약, 급수수단(400)과 병렬로 연결되는 경우에는 급수수단(400)은 체크밸브 및/또는 전동밸브가 경우에 따라 이용될 수 있다.
소용량 펌프(700)가 사용되는 경우를 살펴보면, 먼저, 증기발생기에서 발생되는 증기에너지의 압력이 충분하지 않을 경우에 펌프 본체부(100)의 물을 사용처로 원활히 공급하는 기능을 수행하도록 한다. 즉 증기에너지의 압력을 이용하기 때문에 소용량 펌프가 이용되더라도 사용처로서의 급수가 원활히 수행된다.
다음으로, 증기발생기 내부 탱크의 수위가 본체부(100) 내부 수위보다 높을 경우에, 조건에 따라서는 사용처로의 급수가 원활하지 않을 수 있기 때문에 이 경우에 사용되도록 구동된다. 또한 즉각적인 급수가 필요하거나 증기발생기에서 발생되는 증기에너지의 압력을 전혀 사용할 수 없는 등의 비상시 예비용으로 이용될 수 있다.
도 5는 본 발명의 제5 실시예에 따른 에너지 절감형 펌프의 주요 구성을 도시한 도면이다. 항온수단(800)은 펌프 본체부(100)를 항온상태로 유지하기 위한 수단으로서, 펌프 본체부(100) 내부를 주변 환경과 관계없이 안정적으로 제어 구동하기 위한 수단이다. 바람직하게, 항온수단(800)은 냉각수단, 가열수단을 포함하도록 구성되며 설계조건에 따라 냉각제를 투입할 수 있는 수단도 포함될 수 있도록 한다.
만약에 항온수단(800)이 냉각의 기능을 갖ㄷ록 구성된다면 펌프 본체부(100) 내부의 응축작용(액화)을 촉진하거나 조절하기 위한 기능을 수행하게 할 수 있다.
도 6은 본 발명의 제1 내지 제5 실시예에 따른 에너지 절감형 펌프의 제어 시스템의 주요 구성을 서술하기 위하여 도시한 도면이다. 펌프본체감지부(110)는 펌프 본체부(100)의 내부 상태를 감지하여 제어부(900)로 전달하는 기능을 수행하며, 수위센서, 온도센서 및 압력센서를 포함한다.
온도센서(210)는 증기전달케이블 끝 단에 설치되어 증기발생기의 온도를 계측하여 제어부(900)로 전송하는 기능을 수행한다. 설계조건에 따라, 증기발생기에 이미 각종 센서가 설치되어 있어서 그 값을 이용할 수 있는 상황이라면 온도센서(210)는 설치되지 않을 수도 있다.
제어부(900)는 펌프 동작을 전반적으로 제어하기 위한 구성으로서, 펌프 본체부(100)에 포함되어 구성되거나 및/또는 원격 제어가 가능한 단말기 형태로 구성될 수 있다.
제어부(900)는 펌프본체감지부(110) 및 온도센서(210)의 신호를 이용하여, 증기발생기에서 발생되는 증기의 상태 및 펌프 본체부 내부의 상태 등을 종합적으로 판단한 후에, 증기전달수단(200), 흡입수단(300), 급수수단(400), 대기압형성수단(500), 소용량펌프(700) 및 항온수단(800)을 제어 구동하게 된다.
제어부(900)는 진공 및 급수 판단부(910) 및 구동제어부(920)를 포함하며, 진공 및 급수 판단부(910)는 증기에너지판단모듈 및 펌프내부판단모듈을 포함하며, 구동제어부(920)는 밸브개방조절모듈, 대기압형성모듈, 소용량펌프구동모듈 및 항온모듈을 포함하도록 구성된다.
증기에너지판단모듈은 온도센서(210)의 감지값 및/또는 증기발생기에 이미 설치되어 있는 각종 센서의 감지값 등을 전달받아 증기발생기에서 발생되는 증기의 상태를 판단한다. 펌프내부판단모듈은 펌프본체감지부(110)에 포함된 센서들의 감지값을 전달받아 펌프 본체부(100) 내부의 상태를 판단한다.
구동제어부(920)는 증기에너지판단모듈 및 펌프내부판단모듈의 값을 이용하여, 증기전달수단(200), 흡입수단(300), 급수수단(400), 대기압형성수단(500), 소용량펌프(700) 및 항온수단(800)을 구동 제어한다. 설계조건에 따라, 증기 및 펌프 내부의 상태에 따라 구동되는 제어 패턴이 별도의 메모리에 기록되어, 구동제어부(920)가 이를 이용하여 동작하도록 구성될 수 있음은 물론이다.
밸브개방조절모듈은 증기전달수단(200), 흡입수단(300), 급수수단(400), 대기압형성수단(500)의 개방을 조절하는 모듈이다. 여기에서, 밸브개방조절모듈의 적용 대상이 되기 위해서는, 증기전달수단(200), 흡입수단(300), 급수수단(400) 및 대기압형성수단(500)에는 전동밸브가 채용되는 것으로 볼 수 있으며, 또는 순간적인 온/오프 이외에 점진적인 온/오프가 될 수 있는 수단이면 채용 가능하다.
일 예로, 볼밸브 형태의 전동밸브라면 개폐 동작을 반복적으로 구동함으로써 개방속도를 조절할 수 있게 된다. 즉 증기발생기, 펌프 본체부(100), 수원, 사용처 사이의 관로에 있는 개폐수단들의 개방 속도를 조절함으로써 펌프 본체부(100)의 사용처로의 급수 및 펌프 본체부(100) 내부로의 흡입 급수 동작을 경우에 따라 안정적으로 수행할 수 있게 된다. 설계조건에 따라서는, 관로의 오리피스를 조절할 수 있는 기능의 수단이라면 채용가능하다.
대기압형성모듈은 밸브개방조절모듈과 연동하여 대기압형성수단(500)을 구동 제어하는 기능을 수행한다. 즉 수원이 펌프 본체부(100)보다 높은 위치에 형성되어 있을 경우에, 아예 흡입 급수를 하지 않고 본체부 내부에 대기압이 형성되게 한 후에 흡입수단(300)을 개방할 수 있으며, 또는 흡입 급수를 하는 중간에 조건에 따라 구동될 수 있다. 또한 진공 및 급수 판단부(910)의 신호에 따라 펌프 본체부(100) 내부의 진공도를 조절할 필요성이 있을 때에 대기압형성모듈이 대기압형성수단(500)을 구동 제어한다.
소용량펌프구동모듈은 소용량 펌프(700)을 구동 제어하게 되는데, 증기발생기에서 발생되는 증기에너지의 압력이 충분하지 않을 경우에 진공 및 급수 판단부(910)의 신호에 따라 소용량 펌프(700)를 구동 제어하여 펌프 본체부(100)의 물을 사용처로 공급하도록 한다. 또한 증기발생기 내부 수위가 높거나 비상시에도 소용량 펌프(700)를 구동 제어하여 사용처로 공급하도록 한다.
항온모듈은 진공 및 급수 판단부(910)의 신호에 따라 펌프 본체부(100) 주변을 항온으로 하고자 할 때 항온수단(800)을 구동한다. 또한 항온수단(800)이 냉각수단을 포함한다면 펌프 본체부(100) 내부의 응축작용을 촉진하거나 조잘하기 위하여 항온수단(800)을 구동할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 에너지 절감형 펌프의 동작과정을 서술하며, 먼저 펌프 본체부(100)에서 사용처로 급수가 되는 과정을 살펴본다.
제어부(900)는 펌프 본체부(100)의 수위가 증기발생기에 포함된 증기발생탱크의 수위보다 높은지 여부를 판단하며, 또한 증기의 온도값을 이용하여 증기 압력의 에너지를 판단한다.
첫 번째, 펌프 본체부(100)의 수위가 증기발생탱크의 수위보다 높고, 증기 에너지의 상태가 기준값보다 높다면, 제어부(900)는 증기전달케이블에 연결된 증기전달수단(200)을 온(ON)한다. 여기에서, 기준값은 펌프 본체부(100)의 용량 및 물의 양 등에 따라 미리 설정된 값으로서, 설계조건에 따라 변동될 수 있다.
증기전달수단(200)이 온(ON)하면, 고압의 증기 에너지가 펌프 본체부(100)에 전달되고, 급수수단(400)이 제어됨으로써 사용처로 급수가 이루어지게 된다. 즉 펌프 본체부(100)의 수위가 증기발생기에 포함된 증기발생탱크의 수위보다 높으므로, 고압의 증기 에너지를 이용하게 되면 추가적인 에너지가 필요 없이 또는 최소한의 에너지만으로 급수가 가능해지게 된다.
두 번째, 펌프 본체부(100)의 수위가 증기발생탱크의 수위와 동일하거나 낮고, 증기 에너지의 상태가 기준값보다 높다면, 제어부(900)는 증기전달케이블에 연결된 증기전달수단(200)을 온(ON)한다. 여기에서, 기준값은 펌프 본체부(100)의 용량 및 물의 량 등에 따라 미리 설정된 값으로서, 펌프 본체부(100)의 수위가 높을 때의 기준값과는 동일하거나 다른 값이며 설계조건에 따라 변동될 수 있음은 물론이다. 이 경우에, 급수수단(400)은 소용량 펌프로 대체되거나 또는 급수수단(400)과 소용량 펌프(700)가 병렬로 연결된 구조가 채용될 수 있으며, 증기전달수단(200)이 온(ON)하면 고압의 증기 에너지가 펌프 본체부(100)에 전달됨으로써, 급수수단(400)을 구동하는 최소한의 에너지만으로 급수가 가능해진다. 즉 전달되는 증기 에너지를 제외하고 필요 물량과 증기 에너지를 보정할 수 있는 에너지만 필요하므로, 소용량 펌프만으로 급수가 가능해지게 되는 것이다.
세 번째, 증기 에너지의 상태가 기준값보다 낮다면 소용량펌프구동모듈은 소용량 펌프(700)을 구동 제어하게 되는데, 펌프 본체부(100)의 물을 사용처로 원활히 공급하도록 한다. 이 경우에도 전달되는 증기 에너지를 제외하고 필요 물량과 증기 에너지를 보정할 수 있는 에너지만 필요하므로, 소용량 펌프만으로 급수가 가능해지게 되는 것이다.
다음으로, 수원(水原)에서 펌프 본체부(100)로 흡입 급수가 이루어지는 것을 살펴본다.
흡입 급수는 사용처로의 급수가 이루어진 후에 시행되거나 또는 급수가 이루어지지 않았더라도 흡입 급수를 단독으로 시행할 수 있음을 밝혀둔다. 또한 펌프 본체부(100)에 물이 존재하거나 또는 존재하지 않더라도 흡입 급수가 시행될 수 있음을 밝혀둔다. 첫 번째, 사용처로의 급수가 이루어진 후라면, 펌프 본체부(100)에 유입된 고온의 증기는 신속히 응축(액화)이 되어, 이때 펌프 본체부(100) 내부는 진공 또는 진공에 가까운 상태가 된다. 즉 급수가 이루어진 후라면, 펌프 본체부(100) 내부는 만수위가 아니고 또한 증기전달수단(200)은 오프(OFF)된 상태로서, 이미 펌프 본체부(100)에 유입된 고온의 증기가 신속히 응축될 수 있는 조건이기 때문이다. 제어부(900)가 펌프 본체부(100) 내부 증기의 응축 정도가 진공이거나 진공에 가깝다고 판단하면, 흡입수단(300)을 온(ON)하게 되고, 임의의 수원(水原)에서 펌프 본체부(100) 내부로 흡입 급수가 이루어지게 된다. 조건에 따라 제어부(900)는 신속한 응축을 위하여 본체부(100)를 냉각시키거나 증기를 일부 배출할 수도 있다.
두 번째, 사용처로의 급수와는 관계없이, 제어부(900)는 증기전달케이블에 연결된 증기전달수단을 온(ON)하여서 고온의 증기가 펌프 본체부(100) 내부에 전달되도록 하며, 펌프 본체부(100) 내부 상태(수위, 온도, 압력 등)를 감지하다가 일정 조건이 되면 증기전달수단(200)을 오프(OFF)한다. 이 경우 역시 펌프 본체부(100) 내부에 일정 공간이 있을 것을 전제로 하며, 물이 전혀 없는 상황이라도 적용될 수 있음을 밝혀둔다. 증기전달수단(200)이 오프(OFF)된 후에, 제어부(900)는 펌프 본체부(100) 내부의 온도 및 압력을 감지하여 내부 증기의 응축 정도를 판단한다. 만약, 만약 제어부(900)가 펌프 본체부(100) 내부 증기의 응축 정도가 진공이거나 진공에 가깝다고 판단하면, 수원(水原)에 설치된 흡입케이블에 연결된 흡입수단(300)을 온(ON)하여서, 수원(水原)에서 펌프 본체부(100)로 자동 흡입 급수되도록 한다.
세 번째, 수원의 위치가 펌프 본체부(100) 보다 위에 있을 경우에, 대기압형성수단(500)을 온(ON)하여 본체부 내부의 압력을 대기압으로 형성한 후에, 흡입수단(300)을 온(ON)하여 수원에서 본체부로 급수가 되도록 할 수 있다.
도 7은 본 발명의 제6 실시예에 따른 증기발생장치에 채용된 에너지 절감형 펌프의 주요 구성을 도시한 도면이다. 먼저, 제6 실시예에 따른 에너지 절감형 펌프의 주요 구성은 급수탱크(200'), 정수위탱크(300'), 증기전달수단(410'), 급수수단(420') 및 흡입수단(430')을 포함한다.
제1 내지 제5 실시예의 펌프와 비교해보면, 사용처로의 급수는 증기발생탱크(100')로의 급수가 되며, 수원으로부터의 흡입은 정수위탱크(300')로부터의 흡입이 된다. 따라서 상기에서 도 1 내지 도 6을 이용하여 서술한 내용 중에서 증기발생장치에 본 발명을 채용하더라도 적용되는 것들은 상기 서술한 내용에 갈음함을 밝혀둔다.
먼저, 증기발생탱크(100'), 급수탱크(200') 및 정수위탱크(300')를 설치할 때의 상호간의 높이는 임의적일 수 있다는 것을 밝혀둔다. 즉 증기발생탱크(100')와 급수탱크(200')의 위치가 동등한 수준에 있거나 또는 어느 하나의 탱크가 다른 탱크보다 높은 위치에 설치될 수 있으며, 이는 급수탱크(200')와 정수위탱크(300')에서도 마찬가지로 적용된다. 다시 말해, 본 발명에 있어서의 증기발생탱크(100') 및 급수탱크(200')사이, 급수탱크(200') 및 정수위탱크(300') 사이의 유체 전달은 상호간 위치에 제한되지 않도록 구성된다.
증기발생탱크(100')는 화력 또는 원자력 에너지원 등의 다양한 에너지원을 이용하여 물을 끓여 증기를 발생시키는 수단으로서, 발생된 증기는 증기배출수단(미도시)을 통해 배출되도록 설계된다.
급수탱크(200')는 증기발생탱크(100')의 증기압력을 전달받는 기능과 증기발생탱크(100')로 물을 공급하는 기능을 수행한다.
증기발생탱크(100')의 내부 압력을 급수탱크(200')로 전달하기 위해, 양 탱크의 관로에는 증기전달수단(410')이 구비되며, 또한 급수탱크(200')의 물을 증기발생탱크(100')로 전달 급수하기 위해 양 탱크의 또 다른 관로에는 급수수단(420')이 구비된다. 여기에서, 증기전달수단(410') 및 급수수단(420')에 대한 서술은 증기전달수단(200) 및 급수수단(400)에 대한 서술에 갈음한다.
정수위탱크(300')는 급수탱크(200')로 보충수를 제공하거나 또는 급수탱크(200')의 증기압력을 전달받는 기능을 수행한다. 설계조건에 따라서, 정수위탱크(300')는 수도관에 연결되거나 또는 응축수 회수 관로와 연결되도록 구성하거나 또는 별개의 수원으로 대체될 수 있음은 물론이다.
급수탱크(200')의 압력을 전달하거나 정수위탱크(300')의 물을 전달하기 위해, 양 탱크의 관로에는 흡입수단(430')이 구비된다. 여기에서, 흡입수단(430')에 대한 서술은 흡입수단(300)에 대한 서술에 갈음한다.
진공조절수단(500')은 정수위탱크(300')에서 급수탱크(200')로 흡입 급수되는 과정에서, 급수탱크(200') 내부의 상태를 조절하기 위하여 구비된다. 즉 급수탱크(200') 내부 증기의 응축 정도가 진공에 가깝게 되면, 정수위탱크(300')에서 급수탱크(200')로 흡입이 수행되는데, 이 흡입 급수의 속도, 흡입이 완료된 후의 급수탱크(200') 내부의 상태 등을 고려하여 진공조절수단(500')이 기능되도록 한다. 일 예로, 공기를 일부 제공함으로써 진공을 조절할 수 있는 기능을 갖는 수단이 채용될 수 있으며, 설계조건에 따라 동일 기능을 수행하는 다른 수단이 채용될 수 있음은 물론이다. 또한 설계조건에 따라, 진공조절수단(500')은 포함되지 않도록 구성될 수 있음은 물론이다.
도 8은 본 발명의 제7 실시예에 따른 증기발생장치에 채용된 에너지 절감형 펌프의 주요 구성을 도시한 도면이다. 도 7에서, 급수탱크(200')는 외부의 증기발생기와 연결되는 관로를 추가로 포함하고, 이 관로를 개폐하는 수단으로서 외부 압력전달수단(411')이 채용되고 있다.
외부 압력전달수단(411')은 관로를 개폐하는 기능을 수행하는 수단으로서, 일 예로 전동밸브가 사용될 수 있으며, 설계조건에 따라 동일한 기능을 수행하는 다른 수단이 채용될 수 있음은 물론이다.
도 9는 본 발명의 제8 실시예에 따른 증기발생장치에 채용된 에너지 절감형 펌프의 주요 구성을 도시한 도면이다. 냉각수단(600')은 급수탱크(200')를 냉각하는 수단으로서, 급수탱크(200) 내부 증기의 응축이 신속히 이루어지도록 하는 기능을 수행한다. 도 5의 항온수단(800)의 일 예로서 기술된 것으로 볼 수 있다.
도 10은 본 발명의 제9 실시예에 따른 증기발생장치에 채용된 에너지 절감형 펌프의 주요 구성을 도시한 도면이다. 급수탱크(201'~20n')가 복수개가 구비될 수도 있으며 또한 정수위탱크(301'~30n')도 복수개가 구비될 수 도 있다.
본 발명의 제6 내지 제9 실시예에 따른 에너지 절감형 펌프의 제어 시스템은 기본적으로 도 6의 주요 구성을 포함하도록 구성한다. 단, 증기발생탱크(100') 및 정수위탱크(300')의 수위, 온도 및/또는 압력을 감지하여 제어부(900)로 전송할 수 있도록 각 탱크에 센서가 추가될 수 있다. 설계조건에 따라서, 각 탱크는 수위, 온도 및 압력센서를 모두 포함할 수도 있으며 또는 선택적으로 포함하도록 구성될 수 있다. 또한 진공조절수단(500')이 채용되는 경우에는 이 수단을 제어부(900)가 제어할 수 있도록 하는 구성이 추가될 수 있다. 또한 외부 압력전달수단(411')이 채용되는 경우에는 이 수단을 제어부(900)가 제어할 수 있도록 하는 구성이 추가될 수 있다.
급수탱크(200')에서 증기발생탱크(100')로의 급수제어 기능에 대해서 살펴보면, 에너지원이 증기발생탱크(100')을 가열함에 따라 증기가 발생하고, 증기배출수단을 통하여 사용처로 보내지면, 증기발생탱크(100')의 물이 감소하므로 급수탱크(200')에서 증기발생탱크(100')로 급수가 수행된다.
바람직하게, 제어부(900)는 급수탱크(200')의 수위가 증기발생탱크(100')의 수위보다 높거나 낮던지 간에 증기발생탱크(100')에 급수가 필요한 경우에는 급수수단(420')이 온(ON)되도록 구동한다.
첫 번째, 증기발생탱크(100')의 수위가 감지되어 제어부(900)로 전달되면, 제어부(900)는 현재 수위가 기준 수위보다 낮은 지를 판단한다. 만약 기준 수위보다 낮다면, 제어부(900)는 증기전달수단(410')을 온(ON)하여 증기발생탱크(100')의 압력을 급수탱크(200')로 전달함으로써, 급수를 수행하게 된다.
여기에서, 급수탱크(200')의 수위가 증기발생탱크(100')의 수위보다 높을 경우에는, 위치에너지 차이로 인하여 급수수단(420')이 자동으로 온(ON)되어서, 급수탱크(200')에서 증기발생탱크(100')로 급수가 이루어지며, 이 경우에 급수수단(420')은 역류방지용 체크밸브로서의 기능을 수행하게 된다.
두 번째, 급수탱크(200')의 수위에 관계없이 급수수단(420')을 온(ON)하여 급수할 수도 있는데, 이 경우에는 급수수단(420')이 초소형 경량 펌프의 기능을 수행하게 된다. 이는 증기전달수단(410')을 온(ON)하여 증기발생탱크(100')의 내부 압력이 급수탱크(200')로 전달되면서, 급수탱크(200)의 급수 기능이 원활히 공급될 수 있게 되는 원리에 기인한다.
세 번째, 외부 증기발생기와의 관로 구성이 가능한 경우에는, 외부 압력전달수단(411')을 이용하여 급수를 수행할 수도 있다. 일 예로, 증기발생탱크(100')에서 급수탱크(200')로 전달되는 압력의 규모가 급수를 원활하게 하기에 부족하다면, 외부 증기발생기의 압력을 추가로 이용할 수 있다. 이 경우, 제어부(900)는 증기발생탱크(100') 및 급수탱크(200')의 상황에 따라 외부 압력전달수단(411')를 제어하게 된다.
압력, 흡입 및 냉각 제어기능에 대하여 살펴보면, 증기발생탱크에 구비된 센서에서 증기발생탱크의 수위가 지정수위에 이르렀는지를 감지하여 제어부(900)로 신호를 전송하면, 제어부(900)는 증기전달수단(410')을 오프(OFF)하여 급수탱크(200')으로의 압력전달을 차단한다. 또한 제어부(900)는 급수탱크(200')의 온도, 압력 및 수위의 신호를 수신하여 급수탱크(200') 내부 증기의 응축 정도를 판단한다. 이는 증기발생탱크(100')의 온도가 급수탱크(200')의 온도 보다 높기 때문에, 급수탱크(200')로 유입된 증기가 신속히 응축(액화)되는 점을 이용하는 것이다.
만약 급수탱크(200') 내부의 응축작용(액화)을 신속히 수행하도록 촉진하거나 조절하기 위하여, 냉각수단(600')을 추가로 포함하여 급수탱크(200')를 냉각하도록 설계될 수 있다.
만약 제어부(900)가 증기의 응축 정도가 진공에 가깝고, 급수탱크(200')의 수위가 낮아졌음을 감지하면, 흡입수단(430')을 온(ON)하여서, 정수위탱크(300')에서 급수탱크(200')로 자동으로 흡입 급수되도록 제어한다. 여기에서, 정수위탱크(300')는 물을 공급할 수 있는 수원이라면 본 발명에 맞도록 채용될 수 있음은 물론이다.
또한 증기의 응축 정도가 진공에 가깝지는 않으나, 급수탱크(200')의 수위가 낮고 압력을 일부 배출할 필요성이 있으면, 흡입수단(430')을 온(ON)하여서, 압력을 정수위탱크(300')로 전달한다.
즉 압력이 정수위탱크(300')로 전달된 후에, 급수탱크(200')의 내부는 진공상태에 가까워지게 되며, 이 때 자동으로 급수탱크(200')쪽으로 흡입 급수가 이루어지게 된다.
여기에서, 흡입 급수의 속도 및 흡입 후의 급수탱크(200') 내부의 바람직한 상태를 고려하여, 급수탱크(200') 내부를 조절하는 진공조절수단(500')을 추가로 구비할 수 도 있다. 바람직하게, 제어부(900)는 증기발생탱크(100'), 급수탱크(200') 및 정수위탱크(300') 등의 용량 및 내부 상태에 따른 급수, 압력, 흡입 및 냉각제어가 수행되기 위한 참조 데이터베이스를 추가로 포함하도록 설계된다.

Claims (19)

  1. 증기발생기에서 증기를 전달받도록 설치된 펌프 본체부; 펌프 본체부와 증기발생기 사이의 관로를 개폐하는 증기전달수단; 펌프 본체부와 사용처 사이의 관로를 개폐하는 급수수단;을 포함하고, 증기전달수단 및 급수수단을 개방하여 사용처로 급수하는 것을 특징으로 하는, 에너지 절감형 펌프.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 펌프 본체부와 증기발생기 사이의 관로에 형성된 증기챔버;를 추가로 포함하고, 증기전달수단 및 급수수단을 개방하여 사용처로 급수하되, 상기 증기챔버를 통과한 고밀도 증기를 이용하여 급수하는 것을 특징으로 하는, 에너지 절감형 펌프.
  3. 증기발생기에서 증기를 전달받도록 설치된 펌프 본체부; 펌프 본체부와 증기발생기 사이의 관로를 개폐하는 증기전달수단; 펌프 본체부와 사용처 사이의 관로에 형성된 소용량 펌프;를 포함하고, 상기 증기발생기의 증기가 기준값 보다 작거나 증기발생기 내부의 수위가 펌프 본체부 내부의 수위보다 높을 경우에, 상기 증기전달수단을 개방하여 사용처로 급수하되, 상기 소용량 펌프를 구동하는 것을 특징으로 하는, 에너지 절감형 펌프.
  4. 증기발생기에서 증기를 전달받도록 설치된 펌프 본체부; 펌프 본체부와 증기발생기 사이의 관로를 개폐하는 증기전달수단; 펌프 본체부와 수원사이의 관로를 개폐하는 흡입수단;을 포함하고, 증기전달수단을 개폐하여 증기를 전달받은 후에, 흡입수단을 개방하여 수원의 물을 흡입하는 것을 특징으로 하는, 에너지 절감형 펌프.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 펌프 본체부에 별도로 형성된 관로 또는 펌프 본체부와 수원 사이의 관로에 설치되어 관로를 개폐하는 대기압형성수단;을 추가로 포함하고, 상기 대기압형성수단을 기준 시간 동안 개폐하여 상기 펌프 본체부 내부의 진공을 조절하는 것을 특징으로 하는, 에너지 절감형 펌프.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 흡입수단을 개방하여 흡입할 때는, 상기 펌프 본체부 내부가 진공 또는 진공에 가까운 상태인 것을 특징으로 하는, 에너지 절감형 펌프.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 수원의 위치가 상기 펌프 본체부의 위치보다 높은 경우에, 상기 대기압형성수단 및 상기 흡입수단을 개방하여 펌프 본체부가 수원의 물을 흡입하는 것을 특징으로 하는, 에너지 절감형 펌프.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 관로를 개폐하는 수단은 개폐속도가 조절되는 것을 특징으로 하는, 에너지 절감형 펌프.
  9. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 펌프 본체부는 내압 용기인 것을 특징으로 하는, 에너지 절감형 펌프.
  10. 증기발생탱크; 펌프 본체부; 및 제어부;를 포함하는 제어 시스템에 있어서,
    증기전달수단 및 급수수단은 증기발생탱크 및 급수탱크 사이의 서로 다른 관로에 각각 설치되고, 제어부는,
    - 증기발생탱크의 수위가 기준 수위보다 낮다고 판단하면,
    - 증기전달수단을 개방하여 증기발생탱크의 압력을 펌프 본체부로 전달하는 것을 특징으로 하는, 에너지 절감형 펌프의 제어 시스템.
  11. 증기발생탱크; 펌프 본체부; 및 제어부;를 포함하는 제어 시스템에 있어서,
    증기전달수단 및 급수수단은 증기발생탱크 및 급수탱크 사이의 서로 다른 관로에 각각 설치되고, 외부 압력전달수단은 펌프 본체부 및 외부 증기발생기 사이의 관로에 설치되고, 제어부는,
    - 증기발생탱크의 수위가 기준 수위보다 낮다고 판단하면,
    - 증기전달수단 또는 외부 압력전달수단 또는 이들을 동시에 개방하여 증기발생탱크의 압력을 펌프 본체부로 전달하는 것을 특징으로 하는, 에너지 절감형 펌프의 제어 시스템.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 펌프 본체부는 상기 증기발생탱크의 상, 하단 또는 동등 수준 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는, 에너지 절감형 펌프의 제어 시스템.
  13. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 펌프 본체부의 수위에 관계없이, 상기 제어부는 상기 급수수단이 개방되도록 구동하는 것을 특징으로 하는, 에너지 절감형 펌프의 제어 시스템.
  14. 증기발생탱크; 펌프 본체부; 정수위탱크 및 제어부;를 포함하는 제어 시스템에 있어서, 제어부는, 펌프 본체부의 수위, 온도 및 압력을 검출하여 증기의 응축 정도를 판단하는 것을 특징으로 하는, 에너지 절감형 펌프의 제어 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서,
    항온수단을 추가로 포함하고, 상기 제어부는 상기 항온수단을 구동하여 상기 펌프 본체부의 항온 또는 냉각을 수행하는 것을 특징으로 하는, 에너지 절감형 펌프의 제어 시스템.
  16. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
    흡입수단을 추가로 포함하여, 상기 펌프 본체부 및 정수위탱크 사이의 관로에 설치하고, 상기 제어부는, 상기 응축 정도가 정수위탱크의 물을 자동 흡입할 수 있는 정도라고 판단하면, 상기 흡입수단을 개방하여 정수위탱크에서 급수탱크로 흡입 급수하는 것을 특징으로 하는, 에너지 절감형 펌프의 제어 시스템.
  17. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
    흡입수단을 추가로 포함하여, 상기 펌프 본체부 및 정수위탱크 사이의 관로에 설치하고, 상기 제어부는, 상기 흡입수단을 개방하여 펌프 본체부의 압력을 정수위탱크로 전달함으로써, 자동으로 상기 정수위탱크에서 상기 펌프 본체부로 흡입 급수하는 것을 특징으로 하는, 에너지 절감형 펌프의 제어 시스템.
  18. 제 17 항에 있어서,
    진공조절수단을 추가로 포함하여 상기 정수위탱크에 설치하고, 상기 진공조절수단은, 상기 펌프 본체부 내부 증기의 진공 정도를 조절하는 것을 특징으로 하는, 에너지 절감형 펌프의 제어 시스템.
  19. 제 10 항, 제 11 항, 제 14 항, 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 펌프 본체부는 2개 이상의 복수 개가 병렬 연결되어 설치되는 것을 특징으로 하는, 에너지 절감형 펌프의 제어 시스템.
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