KR100697052B1

KR100697052B1 - 급수시스템에서 펌프 모터의 자동절체 방법

Info

Publication number: KR100697052B1
Application number: KR1020040018469A
Authority: KR
Inventors: 백진욱
Original assignee: 엘에스산전 주식회사
Priority date: 2004-03-18
Filing date: 2004-03-18
Publication date: 2007-03-20
Also published as: KR20050093207A

Abstract

본 발명은 급수시스템에서 인버터 제어에 의해서 운전중인 펌프 모터의 자동절체 방법에 관한 것으로서, 특히 자동절체 기능을 갖는 다수의 펌프 모터를 한대의 인버터로 운전하는 경우에 있어서 인버터에 의해 운전하고 있는 펌프 모터들 중 어느 한 펌프 모터가 과열 등의 원인으로 인하여 고장이 발생하게 되면 , 인버터가 이를 감지하여 정지중인 다른 펌프 모터로 자동 절체함으로써 운전의 신뢰성을 확보하고 에너지 절감 효과를 극대화할 수 있는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 방법은 수압센서와 연동하여 시스템에서 주 펌프 모터 및 보조 펌프 모터로 운전중인 펌프 모터들 중 어느 한 펌프 모터가 과열 등에 의해 트립이 되어 정지될 경우 이 정지된 펌프 모터를 파악하면서 다른 운전중인 펌프 모터는 운전을 계속 유지시키는 단계와; 상기 정지된 펌프 모터 및 운전중인 펌프 모터를 제외한 시스템의 나머지 펌프 모터들중 순차적으로 정지상태이면서 트립된 상태가 아닌 펌프 모터를 검색하는 단계와; 및 상기 정지된 상태이면서 트립된 상태가 아닌 펌프 모터를 상기 고장이 되어 정지된 펌프 모터를 대신하여 시스템에 자동적으로 대체 투입하며 수압센서와 연동하여 주 펌프 모터 및 보조펌프 모터로 운전하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

인버터제어, 자동절체, 급수시스템

Description

급수시스템에서 펌프 모터의 자동절체 방법{Automatic switching method for operating pump moters of water providing system }

도 1은 종래의 한대의 인버터와 네 대의 펌프용 펌프 모터를 구동하여 운전되는 일반적인 급수시스템의 구성을 나타낸 도면.

도 2는 도 1의 운전방법을 설명하기 위한 그래프.

도 3은 도 1의 운전방법의 흐름도

도 4는 본 발명의 운전방법을 설명하기 위한 그래프

도 5는 본 발명의 자동절체 방법을 나타낸 흐름도

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

1...교류전원 2....가변전압가변주파수의 펄스폭변조 인버터

3,4,5,6 ...펌프 모터 7,8,9,10....인버터관련 전자접촉기

11,12,13,14....펌프 모터 15,16,17,18....펌프

19...급수파이프 20......수압센서

본 발명은 급수시스템에서 인버터 제어에 의한 운전중인 펌프 모터의 자동절체 방법에 관한 것으로서, 특히 자동절체 기능을 갖는 다수의 펌프 모터를 한대의 인버터로 운전하는 경우에 있어서 인버터에 의해 운전하고 있는 펌프 모터들 중 어느 한 펌프 모터가 과열 등의 원인으로 인하여 고장이 발생하게 되면 , 인버터가 이를 감지하여 정지중인 다른 펌프 모터로 자동 절체함으로써 운전의 신뢰성을 확보하고 에너지 절감 효과를 극대화할 수 있는 방법에 관한 것이다.

종래의 기술에서는 인버터에 의해 운전중인 펌프 모터에서 트립이 발생하면, 인버터에 의해 운전가능한 다른 펌프 모터를 검색하여 대체 투입을 못하고, 상용전원으로 운전중이거나 정지상태인 다른 펌프 모터들도 모두 운전을 멈추게 됨으로써 운전의 신뢰성이 매우 떨어진다.

도 1은 한 대의 인버터로 네 대의 펌프용 펌프 모터를 운전하는 급수 시스템의 일반적인 시스템 구성도이다. 1 은 상용전원, 2 는 가변 전압, 가변 주파수의 펄스폭 변조 인버터, 3 은 첫 번째 펌프 모터, 4 는 두 번째 펌프 모터, 5 는 세 번째 펌프 모터, 6 은 네 번째 펌프 모터이다.

7, 8, 9, 10 은 각각 펌프 모터 3, 4, 5, 6 의 인버터 운전을 ON/OFF 하는 MC(전자 접촉기) 이고, 11, 12, 13, 14 는 각각 펌프 모터 3, 4, 5, 6 의 상용전원 운전을 ON/OFF 하는 MC(전자 접촉기) 이다. 또한, 15, 16, 17, 18 은 각각 펌프 모터 3, 4, 5, 6 에 연결되어 있는 펌프이며, 19는 급수 파이프이고, 마지막으로 20은 급수 파이프 19의 수압을 측정하는 수압 센서이다.

가장 초기에 인버터 2 에 의해서 펌프 모터 3 이 기동되어서 운전 하는 도중에 수압 센서 20 으로부터 궤환된 급수 파이프 19 의 수압이 인버터 2 에 설정된 기준 수압보다 작으면, 전자 접촉기 12 가 ON되며, 펌프 모터 4 는 상용전원 1 로 직입기동되어 운전하게 된다. 이 때 상용전원1에 의해서 상용주파수 60Hz근처에서 운전되는 펌프 모터 4가 급수 파이프내의 수압을 충분히 유지해주기 때문에 펌프 모터 3 은 인버터 2 에 의해서 저속영역에서 운전한다.

그 후 부하측의 물의 사용량이 현재보다 증가하게 되면 급수 파이프 19 의 수압이 다시 떨어지게 되며, 인버터 2 에 설정된 기준 수압을 유지하기 위해서 어느 특정한 시점에서 전자 접촉기 13 이 ON되고, 펌프 모터 5 역시 상용전원 1로 직입기동하여 운전한다.

이와 같이 부하측의 물의 사용량에 증감에 상관없이 급수 파이프 19 의 수압을 인버터 2 에 설정된 기준 수압에 수렴시키기 위해서 상용전원 1 로 운전하는 보조 펌프 모터의 대수를 제어한다.

도 2는 도 1에서의 3상 교류 상용전원 1, 인버터 2 와 펌프 모터 3, 4, 5, 6 과 관련하여 종래의 운전 방법을 설명하기 위한 그래프이다.

최초 시스템을 구동하게 되면 도 1의 인버터 2 에게 운전지령이 내려진다(도 3의 단계 100). 이 때 전자 접촉기 7 은 ON 되며(도 3의 단계110 및 도 2의 2), 펌프 모터 3 은 가속하기 시작하고 (단계 130 , 도 2의 3) 펌프 15 가 가동된다(단계 140).

이 때, 펌프 15에 의하여 급수가 이루어져 도 1의 급수 파이프 19의 수압이 수압 센서 20 에 의해서 측정되면 그 측정된 수압은 인버터 2 로 궤환된다. 만약 인버터 2로 궤환된 수압이 인버터 2 내부에 설정된 기준 수압보다 작은 값이면 (단계 150, 제 2 도의 4 ), 도 1의 전자 접촉기 12 는 ON 되며 (단계 160, 도 2의 5 ), 도 1의 펌프 모터 4 가 상용전원 1 에 의해서 직입 기동되어 운전되고 (단계 170, 도 2의 6도) 펌프 16이 가동된다(단계 180).

이러한 상태에서 인버터 2 로 운전중인 펌프 모터 3 이 과열 등의 원인으로 인해 트립이 발생한다면 (단계 200, 도 2의 7 ), 도 1의 전동기 3, 4 는 모두 정지하게 된다 (제 2 도의 3, 6 ).

한편, 이러한 펌프에 의한 급수 시스템에서는 에너지 절약 운전을 기본으로 한다. 그리하여, 인버터 2 의 수압 센서로부터 궤환되는 수압이 인버터 2 에서 설정한 수압보다 작은 값을 가지는 한, 도 1의 펌프 모터 4, 5, 6 을 차례로 직입 기동하며, 인버터 2 에 의해서 운전중인 전동기 3 은 저속 영역에서 운전(단계 190)을 함으로써 에너지 절약 효과를 가져온다. 이 때 만약 인버터 2 에 의해서 운전중인 도 1의 펌프 모터 3 에 트립이 발생하면(단계 200), 전자접촉기 7 이 오프되고(단계 210) 펌프 모터 3이 정지되며(단계 220), 차례로 전자접촉기 12가 오프되어(단계 230) 펌프 모터 4가 정지된다(단계 240).

만약 펌프 모터 5, 6이 투입되어 운전중인 상태에서 어느 한 펌프 모터에서 트립이 발생하면 운전중인 펌프 모터 3,4,5,6 모두가 상기와 같은 과정을 거쳐 정지하게 된다.

이와같이 종래의 인버터제어에 의한 급수시스템의 펌프 모터운전에서는 인버터 운전중인 펌프 모터에서 트립이 발생했을 때, 인버터로 운전가능한 다른 펌프 모터를 검색하여 절체 투입을 못하고 상용전원으로 운전중이거나 정지상태인 다른 펌프 모터들도 모두 운전을 멈추게 됨으로써 운전의 신뢰성이 매우 떨어지는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 인버터에 의해 운전되고 있는 펌프 모터가 과열 등의 원인으로 인해서 고장이 발생하게 되면, 인버터가 해당 펌프 모터대신에 정지중인 다른 펌프 모터로 자동 절체하여 운전함으로써 운전의 신뢰성을 높이는 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 목적으로 본 발명은 시스템의 운전중인 펌프 모터들 중 어느 한 펌프 모터가 과열 등에 의해 트립이 되어 정지될 경우 이 정지된 펌프 모터를 파악하면서 다른 운전중인 펌프 모터들은 운전을 계속 유지시키는 단계와; 상기 정지된 펌프 모터를 제외한 나머지 펌프 모터들중 순차적으로 정지상태이면서 트립된 상태가 아닌 펌프 모터를 검색하는 단계와; 및상기 정지된 상태이면서 트립된 상태가 아닌 펌프 모터를 상기 고장이 되어 정지된 펌프 모터를 대신하여 시스템에 자동적으로 대체 투입하는 단계을 포함하여 이루어지는 과정이 인버터제어에 의하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이와같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 방법은 도 5의 제시된 흐름도에 나타나 있다. 도 4는 도 5와 관련되어 펌프 모터 및 인버터의 시간상에 따른 운전상태를 나타내는 그래프이다.

사용자가 최초 시스템 구동을 시작하면 인버터 2 에게 운전지령이 내려 진다(도 5의 단계 300, 도 4의 1). 이 때 도 1의 전자 접촉기 7 은 ON 되며 (단계 310, 도 4의 2 ), 도 1의 전동기 3 은 가속하기 시작하고 (단계 320, 도 4의 3) 펌프 15가 작동(단계 320)이 되어 급수가 이루어 진다 .

만약, 도 1의 급수 파이프 19의 수압이 수압 센서 20 에 의해서 측정되면 그 측정된 수압은 인버터 2 로 궤환된다. 만약 인버터 2로 궤환된 수압이 인버터 2 내부에 설정된 기준 수압보다 작은 값이면 (단계 340, 도 4의 4), 도 1의 전자 접촉기 12 는 ON 되며 (단계 350, 도 4의 5 ), 펌프 모터 4 는 3상 교류 상용전원 1 에 의해서 직입 기동되어 운전되고 (단계 360,도 4의 6) 펌프 16 이 가동된다(단계 370).

이 때 상용전원 1에 의해서 상용주파수 60Hz근처에서 운전되는 펌프 모터 4가 급수 파이프내의 수압을 충분히 유지해주기 때문에 펌프 모터 3 은 인버터 2 에 의해서 저속영역에서 운전한다(단계 380). 이러한 상태에서 펌프 모터 3 이 과열 등의 원인으로 인해 트립이 발생한다면 (단계 390, 도 4의 7), 펌프 모터 3 은 정지한다 (단계 400, 도4의 3).

이때, 종래의 기술의 경우에는 다른 운전중인 펌프 모터 4 역시 마찬가지로 정지되나, 본 발명의 경우에는 펌프 모터 4 는 사전 설정된 인버터제어에 의해 계속 운전을 하게 된다 (도 4의 6).

펌프 모터 3이 정지되면 인버터 2 는 기 운전중인 펌프 모터 4는 계속 운전을 하게 하고, 펌프 모터 3을 대신하여 운전을 할 새로운 펌프 모터를 찾게 되며, 그 찾는 방법은 순차적(시계방향)으로 돌면서 정지상태이면서 트립상태가 아닌 정상상태에 있는 펌프 모터를 찾게 된다. 그리하여, 순차적으로 펌프 모터 5 가 정지상태이면서 트립상태가 아니라는 것을 검색(단계 400)하여, 정상상태라는 것이 판명되면 펌프 모터 5가 대체 운전할 펌프 모터로 선택되고(단계 410), 이에 따라서 전자 접촉기 9 가 ON 되며 (도 4의 8 ), 펌프 모터 5 가 인버터 2 에 의해서 운전이 시작되며(단계 420, 도 4의 9), 펌프 19가 투입되어 가동된다(단계 430).

이때, 만약 펌프 모터 5 가 정지되어 있지 않거나 정상상태가 아닌 경우에는 순차적으로 펌프 모터 6의 상태가 검색되며(단계 440), 정지되어 있지 않거나 트립이 아닌 정상상태라는 것이 판명되면(단계 450), 인버터에 의해 펌프 모터 6이 투입되고(단계 460), 펌프 18이 가동하게 된다(단계 470). 이렇게 함으로써 급수시스템은 만약 펌프 모터 3이 트립상태가 되어 정지되더라도 , 종래와는 달리 다른 펌프 모터들을 정지시키지 않고 펌프 모터 3 을 대신하여 대체 투입할 펌프 모터를 검색하여 투입함으로써 신뢰성 있는 운전을 확보할 수 있다 .

본 발명의 구성에서 추가된 부분은 인버터 운전을 하고 있는 전동기가 트립으로 인해서 더 이상 인버터 운전이 불가능하게 되면, 인버터는 조건에 맞는 다른 전동기를 지능적으로 검색하여서 상용 전원 운전과 인버터 운전을 중단없이 병행할 수 있게 한다. 인버터 운전이 가능하기 위한 전동기의 조건은 정지상태, 트립이 발생하지 않은 정상상태이다.

본 발명은 인버터에 의해 운전되고 있는 펌프 모터가 과열 등의 원인으로 인해서 고장이 발생하게 되면, 인버터가 해당 펌프 모터대신에 정지중인 다른 펌프 모터를 검색하여 자동 절체하여 운전함으로써 운전의 신뢰성을 높이는 한편, 급수 파이프내의 설정된 수압을 일정하게 유지하기 위해서 상용전원에 의한 전동기 고속영역 운전과 인버터에 의한 전동기의 저속영역 운전을 적절히 분할하여 행함에 있어서 에너지의 절감 효과를 얻을 수 있다.

Claims

급수시스템에서 인버터 제어에 의해서 운전중인 펌프 모터의 자동절체 방법으로서,

수압센서와 연동하여 시스템에서 주 펌프 모터 및 보조 펌프 모터로 운전중인 펌프 모터들 중 어느 한 펌프 모터가 과열 등에 의해 트립이 되어 정지될 경우 이 정지된 펌프 모터를 파악하면서 다른 운전중인 펌프 모터는 운전을 계속 유지시키는 단계와;

상기 정지된 펌프 모터 및 운전중인 펌프 모터를 제외한 시스템의 나머지 펌프 모터들중 순차적으로 정지상태이면서 트립된 상태가 아닌 펌프 모터를 검색하는 단계와; 및

상기 정지된 상태이면서 트립된 상태가 아닌 펌프 모터를 상기 고장이 되어 정지된 펌프 모터를 대신하여 시스템에 자동적으로 대체 투입하며 수압센서와 연동하여 주 펌프 모터 및 보조펌프 모터로 운전하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 급수시스템에서 인버터 제어에 의해서 운전중인 펌프 모터의 자동절체 방법.