KR101912761B1 - 보일러 캐스케이드 시스템의 펌프 작동 검지 방법 - Google Patents

보일러 캐스케이드 시스템의 펌프 작동 검지 방법 Download PDF

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Abstract

보일러 캐스케이드 시스템의 펌프 작동 검지에 관하여 개시한다. 두 대 이상의 보일러를 포함하는 보일러측, 상기 보일러측의 유량이 순환하는 부하 배관을 포함하는 사용자측으로 구분되는 보일러의 캐스케이드 시스템; 상기 보일러측과 사용자측 사이에 설치되어 유량을 보상하는 유량보상부; 및 상기 사용자측의 부하 배관에 구비되는 펌프;를 포함한다.

Description

보일러 캐스케이드 시스템의 펌프 작동 검지 방법{Pump operation detecting system and method of boiler cascade system}
본 발명은 보일러의 캐스케이드 시스템 운용에서 별도의 응답 없이 펌프의 작동을 검지하는 보일러 캐스케이드 시스템의 펌프 작동 검지 방법에 관한 것이다.
보일러 캐스케이드 시스템에서 사용자측에 연결되는 배관의 물을 순환시키기 위해 순환 펌프를 사용하게 되는데 펌프의 가동 여부를 알기 위해서는 응답 신호(answer signal) 입력을 사용하거나 또는 응답을 줄 수 없는 펌프를 사용하는 경우에는 펌프가 항상 동작한다는 전제하에서 시스템을 구축하고 있다.
펌프의 응답 입력을 사용할 경우 보일러의 동작상태를 알려줄 수 있는 펌프를 사용해야만 하는 한계와 펌프와 펌프의 응답 신호를 처리하는 컨트롤러(controller)의 거리 확보에 의한 설치 문제가 있다. 펌프가 항상 동작한다는 전제하에 시스템을 구축하는 경우에는 펌프의 고장 또는 배관 막힘 등의 문제를 검지할 수 없는 문제점이 있다.
기존 보일러의 캐스케이드 시스템 운용에서 펌프 고장이 발생하거나 배관 막힘 등의 문제가 발생하면 보일러측의 난방수가 사용자측의 배관으로 연결되지 않고 즉시 환수되어 보일러에 공급되는 물의 온도가 높아짐에 따라 보일러의 연소/소화(on/off)가 빈번해 짐으로써 내구성의 문제도 발생할 수 있다.
특허문헌 1. KR 등록특허공보 제10-1701949호
특허문헌 1. KR 공개특허공보 제10-2012-0076092호
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 본 발명의 목적은, 펌프의 설치 위치에 제약을 받지 않고 부하 배관측 펌프의 가동여부를 판단하는데 있다.
또한, 본 발명은, 펌프의 응답 신호 없이 사용자측에 연결되는 배관 막힘을 검지하는데 있다.
또한, 본 발명은 펌프 고장에 따른 보일러의 내구성 저하를 방지하는데 있다.
상기 목적들은, 본 발명에 따르면, 두 대 이상의 보일러를 포함하는 보일러측, 상기 보일러측의 유량이 순환하는 부하 배관을 포함하는 사용자측으로 구분되는 보일러의 캐스케이드 시스템; 상기 보일러측과 사용자측 사이에 설치되어 유량을 보상하는 유량보상부; 및 상기 사용자측의 부하 배관에 구비되는 펌프;를 포함하는 보일러 캐스케이드 시스템의 펌프 작동 검지 장치에 의하여 달성될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 의하면, 유량보상부는, 하이드로 세퍼레이트 또는 열교환기 중에서 선택되는 어느 하나로서, 상기 유량보상부는, 보일러측 출탕온도와 사용자측 부하 배관의 환수 온수의 온도를 검지하는 온도검지부;를 포함할 수 있다.
상기 목적들은, 본 발명에 따르면, 보일러의 가동 시간 후 보일러측 출탕온도와 환수온도를 확인하는 제1 단계; 임의의 시간 동안 사용자측 환수온도의 변화량을 확인하는 제2 단계; 및 보일러측 출탕온도와 환수온도의 온도차와 사용자측 환수온도의 변화량을 체크하여 펌프 작동을 검지하는 제3 단계;를 포함하는 보일러 캐스케이드 시스템의 펌프 작동 검지 방법에 의하여 달성될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 의하면, 제1 단계에서는, 보일러 가동 후 1차 확인시간 경과 후 보일러측 출탕온도와 보일러측 환수온도의 온도차(|THS - THR|)가 보일러의 캐스케이드 시스템 제어부에 설정된 온도(X℃)와 비교하여 |THS - THR| < X℃의 조건인지를 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 의하면, 제2 단계에서는, 보일러 가동 후 2차 확인시간 경과 후 사용자측 환수온도의 변화량(ΔTLR)이 보일러의 캐스케이드 시스템 제어부에 설정된 온도(Y℃)와 비교하여 ΔTLR < Y℃의 조건인지를 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 의하면, 보일러 캐스케이드 시스템의 제어부에서 펌프 고장 여부를 포함하여, 보일러의 배관 막힘을 용이하게 판단할 수 있다.
본 발명은, 보일러의 캐스케이드 시스템 운용에서 펌프의 설치 위치 제약의 한계를 해소하고 자유롭게 설치할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은, 보일러의 동작상태를 알려줄 수 있는 펌프 사양의 선택에서 다양한 선택성을 제공하는 하는 효과가 있다.
본 발명은, 보일러 사용자측에서 배관 막힘을 검지하여 즉각적인 조치를 취할 수 있게 하는 효과가 있다.
본 발명은, 보일러의 캐스케이드 시스템 운용에서 배관 막힘 또는 펌프고장으로 인한 보일러의 내구성 저하를 방지하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 보일러 캐스케이드 시스템의 펌프 작동 검지 장치를 설명하는 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 보일러 캐스케이드 시스템의 펌프 작동 검지 방법을 설명하는 플로우 챠트이다.
본 발명은 다수의 보일러를 포함하는 보일러측에 대하여 부하 배관을 갖는 사용자측에 펌프를 설치하고 별도의 응답 없이 펌프의 작동을 검지, 펌프의 고장이나 이상 상태를 사용자측에서 검지할 수 있게 하는 것으로, 보일러 캐스케이드 시스템에 최적화될 수 있도록 제시된다.
본 발명은 보일러의 1/2차 가동 후 보일러측 출탕온도와 환수온도를 확인하고, 임의의 시간 동안 사용자측 환수온도의 변화량을 확인, 보일러측 출탕온도와 환수온도의 온도차와 사용자측 환수온도의 변화량을 확인하여 펌프 고장 및 배관 막힘을 검지할 수 있도록 제시된다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 도 1 및 도 2를 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 보일러 캐스케이드 시스템의 펌프 작동 검지 장치를 설명하는 개략도로서, 보일러의 캐스케이드 시스템(100)을 보일러측(200)과 사용자측(300)으로 구분하고 사용자측(300)의 부하 배관(QL)에 물을 순환시키는 펌프(310)를 설치한 예이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 보일러 캐스케이드 시스템의 펌프 검지 장치는, 열량(QH)을 발생시키는 두 대 이상의 병렬형 멀티 보일러(210)들을 포함하는 보일러측(200), 보일러측(200)의 온수 유량(FL)이 순환하는 부하 배관(QL)을 포함하는 사용자측(300)으로 구분되고, 보일러측(200)과 사용자측(300) 사이에서 유량(FL)을 보상하는 유량보상부(400)를 포함하며, 사용자측(300)의 부하 배관(QL)에 펌프(310)를 설치하여 구성될 수 있다.
알려져 있는 바와 같이 보일러의 캐스케이드 시스템(100)은, 여러 대의 보일러를 병렬로 연결하여 중/대형의 보일러 용량을 가지도록 한 것이며, 한대의 중대형 보일러를 사용하는 경우에 비하여 상황에 맞게 유량을 제어할 수 있는 장점이 있으며, 필요에 따라 용량을 확장할 수 있는 이점이 있다.
보일러 캐스케이드 시스템은 다수의 보일러가 병렬연결된 보일러측과 실내 배관부인 사용자측(부하측)의 사이에 유량보상부(400)로서 하이드로 세퍼레이터((LLH: Low Lss Header)를 적용할 수 있다. 이는 다수의 보일러가 상황에 따라 일부만 운전될 때 보일러측(200)의 유량이 사용자측(300)의 필요 유량에 비하여 낮은 공급유량부족을 방지하게 된다.
유량보상부(400)로는 하이드로 세퍼레이트, 또는 열교환기(HE: Heat Exchanger)가 선택적으로 적용될 수 있으며, 유량보상부(400)는, 보일러측 출탕온도(THS)와 사용자측(300)의 환수온도(TLR)를 검지하는 온도검지부(미도시)를 포함하여 구성될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이 보일러(210)가 가동되는 상태에서 펌프(310)가 고장이거나 이상 발생으로 작동하지 않는 경우 보일러측(200)의 온수(또는 난방수)는 사용자측(300)의 부하 배관(GL))을 통하여 흐르면서 순환되지 못하고 보일러측(200)에서만 순환하게 된다.
펌프(310)가 정상상태로 작동하지 않을 때 온도변화 추이를 추적해 보면 보일러측(200)의 출탕온도(THS)와 환수온도(THR)의 온도 차이는 거의 없게 나타난다. 이와 함께 사용자측(300)으로 온수(또는 난방수)가 정상적으로 순환하지 못하기 때문에 사용자측(300)의 환수온도(TLR)도 마찬가지로 변화가 없는 것으로 나타날 수 있다.
이렇게 펌프(310)가 정상상태로 작동하지 않을 때 위와 같은 보일러측(200)의 출탕온도(THS)와 환수온도(THR)와 사용자측(300)에서의 환수온도(TLR)의 온도변화 추이를 이용, 아래와 같은 조건을 보일러 캐스케이드 시스템의 제어부(미도시)에 설정하여 펌프의 고장 여부를 효과적으로 판단할 수 있다. 통상적으로 보일러의 캐스케이드 시스템은 MCU를 포함하는 제어부를 포함한다.
보일러 캐스케이드 시스템의 제어부를 통해 펌프의 고장 여부를 판단하는 방법으로는 예를 들면, 보일러 가동 후 1차 확인시간 경과: |THS - THR| < X℃의 조건일 것.
보일러 가동 후 2차 확인시간 경과: |THS - THR| < X℃ and ΔTLR의 변화량 이 Y℃ 미만 일 것을 조건으로 펌프의 고장 여부를 보일러의 캐스케이드 시스템 제어부를 통해 판단할 수 있다.
여기서, THS는 보일러측 출탕온도, THR은 보일러측 환수온도, TLR은 사용자측 환수온도이다.
|THS- THR|은 보일러측 출탕온도와 보일러측 환수온도의 온도차이다.
ΔTLR은 보일러 가동 후 사용자측에서의 환수온도 변화량이다.
시간(1차 확인시간, 2차 확인시간) 및 온도(X℃, Y℃)는 설치환경에 따라 다를 수 있기 때문에 환경에 따라 유동적으로 적용될 수 있다. 단, 1차 확인시간 < 2차 확인시간을 만족하는 조건이 바람직하다.
위 조건들이 만족할 경우 펌프가 작동이 정상적으로 이루어지지 않는 상태, 즉 펌프 고장으로 판단하거나, 또는 배관 막힘으로 판단될 수 있다.
펌프의 작동 검지 및 배관 막힘을 판단하는 방법의 예를 도 2를 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 보일러 캐스케이드 시스템의 펌프 작동 검지 방법의 예를 설명하는 플로우 챠트 이다.
보일러의 캐스케이드 시스템 제어부의 제어 루틴 실행은 보일러의 가동이 시작되면(S110), 보일러의 1차 가동 시간이 경과 되었는지를 체크 한다(S120).
체크 결과, 보일러의 1차 가동 시간이 경과 되지 않았으면 시작 단계로 되돌리고, 1차 가동 시간이 경과 된 것으로 판단되면, 보일러측 출탕온도(THS)와 보일러측 환수온도(THR)의 온도차(|THS- THR|)를 제어부에 설정된 설정온도(X℃)와 비교하여 |THS- THR| < X℃ 인지를 판단한다(S130).
상기 S130 단계에서의 판단결과, 조건(|THS- THR| < X℃)을 어긋나면 시작 단계로 되돌리고, 조건(|THS- THR| < X℃)이 충족 되면, 연속해서 보일러의 2차 가동시간이 경과 되었는지가 체크된다(S140).
체크 결과, 보일러의 2차 가동 시간이 경과되지 않았으면 상기 S130 단계로 로 되돌리고, 2차 가동 시간이 경과 된 것으로 판단되면, 보일러측 출탕온도(THS)와 보일러측 환수온도(THR)의 온도차(|THS- THR|)를 제어부에 설정된 설정온도(X℃)와 비교하여 |THS- THR| < X℃인지를 판단한다(S150).
상기 S150 단계에서의 판단결과, 조건(|THS- THR| < X℃)을 어긋나면 시작 단계로 되돌리고, 조건(|THS- THR| < X℃)이 충족 되면, 연속해서 보일러 가동 후 사용자측 환수온도의 변화량(ΔTLR)을 제어부에 설정된 설정온도(Y℃)와 비교하여 ΔTLR < Y℃ 인지가 판단된다(S160).
상기 S160 단계에서의 판단결과, 조건(ΔTLR < Y℃)을 벗어나면 시작 단계로 되돌리고, 조건(ΔTLR < Y℃)이 충족 되면, 펌프 고장이거나 배관 막힘으로 검지 된다(S170).
이와 같이 본 발명은, 보일러의 1/2차 가동 후 보일러측 출탕온도와 환수온도를 확인하고, 임의의 시간 동안 사용자측 환수온도의 변화량을 확인, 보일러측 출탕온도와 환수온도의 온도차와 사용자측 환수온도의 변화량을 확인하여 펌프 고장 및 배관 막힘을 검지할 수 있게 된다.
보일러의 캐스케이드 시스템 제어로 제어되는 본 발명은 다수의 보일러를 포함하는 보일러측에 대하여 부하 배관을 갖는 사용자측에 펌프를 설치하고 별도의 응답 없이 펌프의 작동을 검지, 펌프의 고장이나 이상 상태를 사용자측에서 검지할 수 있으므로 캐스케이드 시스템에 최적화될 수 있다.
본 발명은, 보일러의 캐스케이드 시스템 운용에서 펌프의 설치 위치를 사용자측에 설정할 수 있으므로 설치 제약의 한계를 해소하고 자유롭게 설치할 수 있는 이점이 있다.
보일러의 동작상태를 알려줄 수 있는 펌프 사양의 선택에서 다양한 사양의 펌프를 선택하여 적용할 수 있는 이점이 있다.
보일러 사용자측에서 배관 막힘을 검지하여 즉각적인 조치를 취할 수 있는 이점이 있다.
보일러의 캐스케이드 시스템 운용에서 배관 막힘 또는 펌프고장으로 인한 보일러의 내구성 저하를 방지할 수 있는 이점이 있다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 실시 예로 한정되지 않으며 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있으며 수정과 변형이 이루어진 것은 본 발명의 기술 사상에 포함된다.
100: 보일러의 캐스케이드 시스템
200: 보일러측 210: 보일러
300: 사용자측(부하 배관) 310: 펌프(순환)
400: 유량보상부

Claims (6)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 사용자측 부하 배관에 펌프를 구비하고, 상기 펌프의 작동을 검지하는 보일러 캐스케이드 시스템의 펌프 작동 검지 방법에 있어서,
    보일러 가동 후 1차 확인시간 경과 후 보일러측 출탕온도와 보일러측 환수온도의 온도차(|THS - THR|)가 제어부에 설정된 온도(X℃)와 비교하여 |THS - THR| < X℃의 조건인지를 판단하고 보일러측 출탕온도와 환수온도를 확인하는 제1 단계;
    보일러 가동 후 2차 확인시간 경과 후 사용자측 환수온도의 변화량(ΔTLR)을 제어부에 설정된 온도(Y℃)와 비교하여 ΔTLR < Y℃의 조건인지를 판단하고 임의의 시간 동안 사용자측 환수온도의 변화량을 확인하는 제2 단계; 및
    상기 보일러측 출탕온도와 환수온도의 온도차와 사용자측 환수온도의 변화량을 체크하여 상기 제1 및 제2 단계의 조건인 경우, 사용자측 부하배관에 설치된 펌프의 고장 또는 사용자측 부하배관의 막힘을 검지하는 제3 단계;를 포함하는 보일러 캐스케이드 시스템의 펌프 작동 검지 방법.
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