KR102208830B1

KR102208830B1 - 모터펌프의 모니터링 장치 및 방법

Info

Publication number: KR102208830B1
Application number: KR1020190154432A
Authority: KR
Inventors: 양오; 옥승규; 김순영
Original assignee: 청주대학교 산학협력단; 김순영
Priority date: 2019-11-27
Filing date: 2019-11-27
Publication date: 2021-01-28

Abstract

모터펌프의 모니터링 장치 및 방법이 개시된다. 모터펌프의 모니터링 장치는, 모터펌프에 장착되어, 모터펌프의 동작 상태를 측정하는 센서부, 모터펌프의 구동을 제어하는 모터제어부, 모터펌프의 가동명령이 입력되면, 모터펌프의 모터가 성능시험을 위한 테스트 구동을 하도록 모터제어부를 제어하고, 센서부를 통해 모터펌프의 동작 상태를 측정하여 모니터링하고, 모니터링 결과, 측정된 센서데이터가 미리 설정된 정상치 범위를 벗어나는 경우, 모터의 구동을 정지시키고, 테스트 결과 모터펌프가 비정상임을 나타내는 알림 메시지 및 알람신호를 출력하는 테스트부 및 모니터링 결과, 측정된 센서데이터가 정상치 범위에 포함되는 경우, 모터가 미리 설정된 운전조건에 따라 구동하도록 모터제어부를 제어하고, 모터펌프의 동작 상태를 모니터링하는 모니터링부를 포함한다.

Description

모터펌프의 모니터링 장치 및 방법{Apparatus and method for monitoring of motor pump}

본 발명은 모터펌프의 모니터링 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 모터펌프는 펌프와 모터가 일체로 구성된 펌프로, 펌프 케이스의 일측에 고정자와 회전자로 이루어진 모터가 구성되고, 모터에 의해 회전하면서 유체를 펌핑하는 임펠러가 펌프 케이스의 타측에 구성된 것이다. 이러한 모터펌프는 소음과 진동이 적고, 구조가 간단하여 설치와 취급이 용이하여 상하수도, 급배수 등에 많이 이용되고 있다.

모터펌프의 모터는 고정자와 회전자의 간격이 좁을수록 출력 향상에 유리한 반면, 모터펌프의 작동 중에 발생되는 열에 의한 고정자와 회전자의 팽창으로 인하여 고정자와 회전자가 접촉하면서 회전자의 회전이 정지하게 되는 사고 발생의 위험성이 높다. 그래서, 모터펌프에는 모터에서 발생하는 열을 냉각하기 위한 별도의 냉각팬 등의 냉각수단이 마련되어 있다.

그러나, 냉각팬의 작동이 정지되는 경우, 모터에서 발생되는 열에 의하여 고정자와 회전자가 급격하게 팽창하고, 결국 고정자와 회전자가 상호 밀착되어 회전자의 회전이 강제적으로 정지되면서 고정자와 회전자의 손상이 발생될 뿐만 아니라, 고열로 인하여 코일 등의 모터를 구성하는 부품의 소손이 발생할 수 있다.

또한, 모터펌프는 노후화, 사용자 부주의, 설치 환경의 영향, 외부 충격 등으로 인하여, 작동 중에 모터의 과부하, 코일 단락, 코일 단선, 고조파 이상 등과 같은 전기적 원인에 의한 이상이나 고장이 발생할 수 있다.

따라서, 모터펌프의 운용 중에 이상 여부를 감시하고 고장 여부를 감지할 수 있는 기술이 필요하다.

대한민국공개특허공보 제10-2017-0128326호(2017.11.22)

본 발명은 모터펌프의 작동 중에 모터펌프의 이상 여부를 감시하고 고장 여부를 감지하는 모니터링을 수행하고, 사용자에게 모니터링 정보를 제공하는 모터펌프의 모니터링 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 모터펌프의 모니터링 장치가 개시된다.

본 발명의 실시예에 따른 모터펌프의 모니터링 장치는, 상기 모터펌프에 장착되어, 상기 모터펌프의 동작 상태를 측정하는 센서부, 상기 모터펌프의 구동을 제어하는 모터제어부, 상기 모터펌프의 가동명령이 입력되면, 상기 모터펌프의 모터가 성능시험을 위한 테스트 구동을 하도록 상기 모터제어부를 제어하고, 상기 센서부를 통해 상기 모터펌프의 동작 상태를 측정하여 모니터링하고, 상기 모니터링 결과, 측정된 센서데이터가 미리 설정된 정상치 범위를 벗어나는 경우, 상기 모터의 구동을 정지시키고, 테스트 결과 상기 모터펌프가 비정상임을 나타내는 알림 메시지 및 알람신호를 출력하는 테스트부 및 상기 모니터링 결과, 상기 측정된 센서데이터가 상기 정상치 범위에 포함되는 경우, 상기 모터가 미리 설정된 운전조건에 따라 구동하도록 상기 모터제어부를 제어하고, 상기 모터펌프의 동작 상태를 모니터링하는 모니터링부를 포함한다.

상기 센서부는, 상기 모터펌프의 펌프본체의 내부 압력을 측정하는 압력센서, 상기 펌프본체 내부의 저수위를 감지하는 수위센서, 상기 펌프본체로부터 누수된 물을 감지하는 물감지센서, 상기 모터펌프의 진동을 측정하는 진동센서, 상기 모터의 온도를 측정하는 온도센서, 상기 모터의 전류를 측정하는 전류계 및 상기 펌프본체로부터 펌핑되는 유체의 유량을 측정하는 유량계를 포함한다.

상기 테스트부는 상기 모터가 최저, 최대 및 평균 속도로 각각 일정시간 구동하는 상기 테스트 구동을 하도록 제어한다.

상기 모니터링부는 상기 센서부를 통해 측정된 센서데이터를 수집하여 저장하고, 상기 수집된 센서 데이터를 사용자 단말로 전송하고, 상기 수집된 센서데이터를 분석하여 상기 모터펌프가 이상상태인지 여부 또는 고장상태인지 여부를 판단하고, 상기 이상상태인 경우, 주의메시지를 출력하고 상기 사용자 단말로 전송하고, 상기 고장상태인 경우, 상기 모터의 구동을 강제로 정지시키고, 경고메시지를 출력하고 상기 사용자 단말로 전송한다.

상기 모니터링부는, 상기 내부 압력, 상기 온도, 상기 진동 또는 상기 전류가 미리 설정된 이상상태 범위에 포함되거나, 상기 저수위 또는 상기 누수된 물이 감지되는 경우, 상기 모터펌프가 상기 이상상태인 것으로 판단하고, 상기 내부 압력, 상기 온도, 상기 진동 또는 상기 전류가 미리 설정된 고장상태 범위에 포함되거나, 상기 저수위 또는 상기 누수된 물의 감지가 일정 시간이상 지속되는 경우, 상기 모터펌프가 상기 고장상태인 것으로 판단한다.

상기 모니터링부는, 상기 진동이 미리 설정된 진동허용크기를 초과하고 진동발생주기가 상기 모터의 1회전시간 미만일 경우, 상기 모터펌프의 베어링에 마모가 발생한 이상상태인 것으로 판단하고, 상기 진동발생주기가 상기 1회전시간의 1/2 미만인 경우, 상기 모터펌프가 고장상태인 것으로 판단한다.

상기 모니터링부는, 상기 진동발생주기가 상기 1회전시간의 1/2 미만인 경우, 상기 베어링이 25% 이상 마모한 것으로 판별하고, 상기 진동발생주기가 상기 1회전시간의 1/4 미만인 경우, 상기 베어링이 50% 이상 마모한 것으로 판별하고, 상기 진동발생주기가 상기 1회전시간의 1/8 미만인 경우, 상기 베어링이 75% 이상 마모한 것으로 판별한다.

상기 주의메시지는 펌프 내부 압력, 모터의 온도, 모터펌프의 진동, 모터로 공급되는 전류가 이상징후를 나타내고, 펌프가 누수되고, 저수위로 인하여 모터의 공회전이 발생하고 있으니, 점검이 필요하다는 내용을 포함하고, 상기 경고메시지는 펌프 내부 압력, 모터의 온도, 모터펌프의 진동, 모터로 공급되는 전류, 펌프의 누수, 저수위로 인한 모터의 공회전이 위험수준에 도달하였으니, 즉시 부품 교체 및 정비가 필요하다는 내용을 포함한다.

상기 모터펌프의 모니터링 장치는, 명령을 입력받기 위한 사용자 인터페이스(user interface), 상기 모터펌프의 모니터링 장치가 획득한 센서 데이터나 처리한 정보를 표시하는 디스플레이 및 음성으로 알림메시지를 출력하거나 음향으로 알람신호를 출력하는 소리출력수단을 포함하는 입출력부 및 유무선 통신을 통해 사용자 단말과 데이터를 송수신하는 통신부를 더 포함한다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 모니터링 장치가 모터펌프에 장착된 센서를 이용하여 수행하는 모터펌프의 모니터링 방법이 개시된다.

본 발명의 실시예에 따른 모터펌프의 모니터링 방법은, 상기 모터펌프의 가동명령이 입력되면, 상기 모터펌프의 모터가 성능시험을 위한 테스트 구동을 하도록 제어하는 단계, 상기 센서를 통해 상기 모터펌프의 동작 상태를 측정하여 모니터링하는 단계, 상기 모니터링 결과, 측정된 센서데이터가 미리 설정된 정상치 범위를 벗어나는 경우, 상기 모터의 구동을 정지시키고, 테스트 결과 상기 모터펌프가 비정상임을 나타내는 알림 메시지 및 알람신호를 출력하는 단계, 상기 모니터링 결과, 상기 측정된 센서데이터가 상기 정상치 범위에 포함되는 경우, 상기 모터가 미리 설정된 운전조건에 따라 구동하도록 제어하는 단계 및 상기 모터펌프의 동작 상태를 모니터링하는 단계를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따른 모터펌프의 모니터링 장치 및 방법은, 모터펌프의 작동 중에 모터펌프의 이상 여부를 감시하고 고장 여부를 감지하는 모니터링을 수행하고, 사용자에게 모니터링 정보를 제공함으로써, 모터펌프의 고장을 예방하고, 모터펌프의 유지관리가 용이하게 이루어지게 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 다양한 실시예가 구현될 수 있는 시스템 환경을 개략적으로 예시하여 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 모터펌프의 모니터링 장치의 구성을 개략적으로 예시하여 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 모터펌프에 설치되는 다양한 센서를 예시하여 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 모터펌프의 모니터링 장치의 출력화면을 예시하여 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 모터펌프의 모니터링 장치가 수행하는 모터펌프의 모니터링 방법을 나타낸 흐름도.
도 6은 도 5의 S560 단계의 세부단계를 나타낸 흐름도.

본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

이하, 본 발명의 다양한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상술하겠다.

도 1은 본 발명의 다양한 실시예가 구현될 수 있는 시스템 환경을 개략적으로 예시하여 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 모터펌프의 모니터링 장치(100)는 모터펌프(10)와 유무선을 통해 연결되며, 사용자 단말(30, 40)과는 유무선 통신을 수행한다.

본 발명의 실시예에 따른 모터펌프의 모니터링 장치(100)는 모터펌프(10)를 구동시키며, 모터펌프(10)에 설치된 다수의 센서를 이용하여 획득된 센서 데이터를 분석하여 모터펌프(10)의 동작 상태를 모니터링하고, 모니터링 결과에 따라 모터펌프(10)의 동작을 제어한다.

이를 위하여, 모니터링 장치(100)는 모터펌프(10)의 압력, 진동, 온도, 전류나 전압, 유량 등을 측정하거나 저수위, 누수 등을 감지하는 각종 센서를 구비할 수 있으며, 각 센서는 모터펌프(10) 상에 장착될 수 있다.

한편, 모니터링 장치(100)는 유무선 통신을 통해 사용자 단말(30, 40)로 모니터링 정보를 실시간 제공하며, 이에 따라 사용자도 원격지에서 실시간으로 모터펌프(10)를 모니터링할 수 있다.

예를 들어, 사용자 단말(30, 40)은 PC(30) 및 스마트폰(40)을 포함할 수 있다. 여기서, PC(30)는 이더넷과 같은 네트워크를 통해 모니터링 장치(100)와 데이터를 송수신할 수 있고, 스마트폰(40)은 이동통신시스템이나 근거리 무선 통신을 통해 모니터링 장치(100)와 데이터를 송수신할 수 있다.

이와 같은 본 발명의 실시예에 따른 모터펌프의 모니터링 장치(100)의 구성 및 동작에 대해서는 이후 도 2 내지 도 6을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 모터펌프의 모니터링 장치의 구성을 개략적으로 예시하여 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따라 모터펌프에 설치되는 다양한 센서를 예시하여 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 모터펌프의 모니터링 장치의 출력화면을 예시하여 나타낸 도면이다. 이하, 도 2를 중심으로 본 발명의 실시예에 따른 모터펌프의 모니터링 장치(100)의 구성을 설명하되, 도 3 및 도 4를 참조하기로 한다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 모터펌프의 모니터링 장치(100)는 센서부(110), 모터제어부(120), 테스트부(130), 모니터링부(140), 입출력부(150) 및 통신부(160)를 포함하여 구성될 수 있다.

센서부(110)는 모터펌프(10)에 장착되어, 모터펌프(10)의 동작 상태를 측정한다. 즉, 센서부(110)는 모터펌프(10)의 펌핑 유량, 압력, 진동, 온도, 전류나 전압을 측정하고, 미리 설정된 저수위 및 누수된 물을 감지할 수 있다.

예를 들어, 도 3을 참조하면, 모터펌프(10)는 흡입구(12) 및 배출구(13)가 형성된 펌프본체(11), 축연결부(19)를 통해 연결된 주축(15)을 회전시키는 모터(20), 주축(15)과 연결되어 펌프본체(11) 내부에서 회전하면서 유체를 펌핑하는 임펠러(14), 펌프본체(11)의 주축(15)이 관통하는 부분에 설치되는 패킹(16), 주축(15)의 외주면을 따라 접촉하는 복수의 베어링(18)을 포함하는 베어링 박스(17)를 포함하여 구성될 수 있다.

그리고, 센서부(110)는 펌프본체(11) 내부에 설치되어 펌프 내부 압력을 측정하는 압력센서(111), 펌프본체(11) 내부에 설치되어 펌프 내부의 저수위를 감지하는 수위센서(112), 펌프본체(11)의 주축(15)이 관통하는 부분에 설치되어 패킹(16)이 누수되면 누수된 물을 감지하는 물감지센서(113), 베어링 박스(17)에 설치되어 진동을 측정하는 진동센서(114), 모터(20) 상에 설치되어 모터(20)의 온도를 측정하는 온도센서(115), 모터(20)와 전기적으로 연결되어 모터(20)의 전류를 측정하는 전류계(116) 및 펌프본체(11)에 설치되어 펌핑되는 유체의 유량을 측정하는 유량계(117)를 포함할 수 있다.

여기서, 압력센서(111)는 모터펌프(10)의 흡입압력 및 배출압력을 측정하기 위하여 펌프본체(11)의 흡입구(12) 및 배출구(13)에 각각 더 설치될 수 있다.

그리고, 전류계(116)는 모터(20)로 전력을 공급하기 위하여 모터(20)와 연결된 전선 상에 설치된 전류변환기(CT: Current Transformer)에 연결되어 모터(20)로 공급되는 전류를 측정할 수 있다.

입출력부(150)는 사용자로부터 각종 명령을 입력받기 위한 사용자 인터페이스(user interface), 모니터링 장치(100)가 획득한 센서 데이터나 처리한 정보를 표시하는 디스플레이 및 음성으로 알림메시지를 출력하거나 음향으로 알람신호를 출력하는 소리출력수단을 포함한다.

예를 들어, 사용자 인터페이스와 디스플레이는 일체로 형성된 터치스크린일 수 있다. 즉, 디스플레이는 터치 동작을 감지하는 센서가 상호 레이어 구조를 이루는 터치스크린으로 제작되어 출력 및 입력 기능을 동시에 구비할 수 있다.

통신부(160)는 유무선 통신을 통해 사용자 단말(30, 40)과 데이터를 송수신한다. 예를 들어, 통신부(160)는 이동통신모듈, 근거리 무선통신모듈, 근거리 유선통신모듈 등을 포함할 수 있으며, 이를 통해 사용자의 PC(30) 및 스마트폰(40)과 데이터를 송수신할 수 있다. 그리고, 통신부(160)는 모니터링 장치(100)가 모터펌프(10)의 모니터링에 따라 생성한 모니터링 정보를 사용자 단말(30, 40)로 전송할 수 있다.

모터제어부(120)는 모터펌프(10)의 모터(20)의 구동을 제어한다.

예를 들어, 모터제어부(120)는 모터(20)와 연결되어 모터로 3상 전류를 공급하면서 각 상의 전류의 공급을 제어하는 인버터를 포함할 수 있다. 이때, 모터(20)와 인버터 사이에는, 모터로 공급되는 전류를 측정하기 위한 전류변화기 및 전류변환기와 연결된 전류계(116)가 설치될 수 있다.

테스트부(130)는 입출력부(150)를 통해 사용자로부터 가동명령이 입력되면, 모터펌프(10)의 모터(20)가 본격적인 구동을 하기에 앞서 성능시험을 위한 테스트 구동을 하도록 모터제어부(120)를 제어한다. 예를 들어, 테스트부(130)는 모터펌프(10)의 모터(20)가 최저, 최대 및 평균 속도로 각각 일정시간 구동하도록 모터제어부(120)를 제어할 수 있다. 이어, 테스트부(130)는 모터펌프(10)의 모터(20)의 테스트 구동에 따라 센서부(110)를 통해 모터펌프(10)의 동작 상태를 측정하여 모니터링한다. 이때, 테스트부(130)는 모니터링 결과로서, 센서부(110)를 통해 측정된 센서데이터 및 측정된 센서데이터로부터 산출되는 데이터를 입출력부(150)를 통해 출력하고, 사용자 단말(30, 40)로 전송할 수 있다. 예를 들어, 테스트부(130)는 모터펌프(10)의 펌핑 유량, 흡입압력, 배출압력, 전압, 전류, 역률, 전력, 온도, 효율 및 주파수를 입출력부(150)를 통해 출력할 수 있다.

그리고, 테스트부(130)는 모니터링 결과, 측정된 센서데이터가 미리 설정된 정상치 범위를 벗어나는 경우, 모터제어부(120)가 모터펌프(10)의 모터(20)의 구동을 정지시키도록 제어하고, 테스트 결과 모터펌프(10)가 비정상임을 나타내는 알림 메시지 및 알람신호를 입출력부(150)를 통해 출력할 수 있다.

이때, 사용자는 알림 메시지 및 알람신호의 출력에 따라 모터펌프(10)에 조치를 취할 수 있다. 이후, 테스트부(130)는 사용자가 조치 후, 재가동 명령이 입력되면, 다시 성능 시험을 수행하여 모터펌프(10)의 정상 여부를 판단할 수 있다.

모니터링부(140)는 테스트부(130)의 모니터링 결과, 모터펌프(10)의 상태가 정상인 경우 즉, 측정된 센서데이터가 미리 설정된 정상치 범위에 포함되는 경우, 모터펌프(10)의 모터(20)가 본격적인 구동을 하도록 모터제어부(120)를 제어한다. 예를 들어, 모니터링부(140)는 모터펌프(10)의 모터(20)가 미리 설정된 운전조건에 따라 구동하도록 모터제어부(120)를 제어할 수 있다.

모니터링부(140)는 모터펌프(10)의 본격적인 구동에 따라 모터펌프(10)의 동작 상태를 모니터링한다.

우선, 모니터링부(140)는 모터펌프(10)에 장착된 센서부(110)를 통해 측정된 센서데이터를 수집하여 저장한다. 이때, 모니터링부(140)는 사용자에게 모니터링 정보를 제공하기 위하여, 도 4에 도시된 출력화면과 같이, 실시간으로 수집된 센서 데이터를 출력하고, 사용자 단말(30, 40)로 전송할 수 있다. 이어, 모니터링부(140)는 수집된 센서데이터를 분석하여 모터펌프(10)가 이상상태인지 여부 또는 고장상태인지 여부를 판단한다.

즉, 압력센서(111)의 의하여 측정된 펌프 내부 압력이 미리 설정된 이상상태 범위에 포함되거나, 온도센서(115)에 의하여 측정된 모터(20)의 온도가 미리 설정된 이상상태 범위에 포함되거나, 진동센서(114)에 의하여 측정된 진동이 미리 설정된 이상상태 범위에 포함되거나, 전류계(116)에 의하여 측정된 모터(20)로 공급되는 전류가 미리 설정된 이상상태 범위에 포함되거나, 물감지센서(113)에 의하여 누수가 감지되거나, 수위센서(112)에 의하여 저수위가 감지되는 경우, 모니터링부(140)는 모터펌프(10)가 이상상태인 것으로 판별할 수 있다.

그리고, 압력센서(111)의 의하여 측정된 펌프 내부 압력이 미리 설정된 고장상태 범위에 포함되거나, 온도센서(115)에 의하여 측정된 모터(20)의 온도가 미리 설정된 고장상태 범위에 포함되거나, 진동센서(114)에 의하여 측정된 진동이 미리 설정된 고장상태 범위에 포함되거나, 전류계(116)에 의하여 측정된 모터(20)로 공급되는 전류가 미리 설정된 고장상태 범위에 포함되거나, 물감지센서(113)에 의하여 감지되는 누수가 미리 설정된 시간이상 지속되거나, 수위센서(112)에 의하여 감지되는 저수위가 미리 설정된 시간이상 지속되는 경우, 모니터링부(140)는 모터펌프(10)가 고장상태인 것으로 판별할 수 있다.

예를 들어, 모니터링부(140)는 진동센서(114)에 의하여 측정된 진동이 미리 설정된 진동허용크기를 초과하고 진동발생주기가 모터(20)의 1회전시간 미만일 경우, 모터펌프(10)의 베어링(18)에 마모가 발생한 이상상태인 것으로 판별할 수 있다.

그리고, 모니터링부(140)는 진동발생주기가 모터(20)의 1회전시간의 1/2 미만인 경우, 베어링(18)이 25% 이상 마모한 것으로 판별할 수 있고, 진동발생주기가 모터(20)의 1회전시간의 1/4 미만인 경우, 베어링(18)이 50% 이상 마모한 것으로 판별할 수 있고, 진동발생주기가 모터(20)의 1회전시간의 1/8 미만인 경우, 베어링(18)이 75% 이상 마모한 것으로 판별할 수 있다. 이와 같은 경우, 모니터링부(140)는 베어링(18)의 교체가 필요한 고장상태인 것으로 판별할 수 있다. 즉, 모니터링부(140)는 진동발생주기가 모터(20)의 1회전시간의 1/2 미만인 경우, 모터펌프(10)가 고장상태인 것으로 판별할 수 있다.

모니터링부(140)는 수집된 센서데이터의 분석 결과, 모터펌프(10)가 이상상태인 경우, 주의메시지를 출력하고 사용자 단말(30, 40)로 전송한다.

예를 들어, 주의메시지는 펌프 내부 압력, 모터(20)의 온도, 모터펌프(10)의 진동, 모터(20)로 공급되는 전류가 이상징후를 나타내고, 펌프가 누수되고, 저수위로 인하여 모터(20)의 공회전이 발생하고 있으니, 점검이 필요하다는 내용을 포함할 수 있다.

한편, 모니터링부(140)는 수집된 센서데이터의 분석 결과, 모터펌프(10)가 고장상태인 경우, 모터펌프(10)의 구동을 강제로 정지시키고, 경고메시지를 출력하고 사용자 단말(30, 40)로 전송한다.

예를 들어, 경고메시지는 펌프 내부 압력, 모터(20)의 온도, 모터펌프(10)의 진동, 모터(20)로 공급되는 전류, 펌프의 누수, 저수위로 인한 모터(20)의 공회전이 위험수준에 도달하였으니, 즉시 부품 교체 및 정비가 필요하다는 내용을 포함할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 모터펌프의 모니터링 장치(100)는 펌프 내부 압력, 모터(20)의 온도, 모터펌프(10)의 진동, 모터(20)로 공급되는 전류, 펌프의 누수, 저수위로 인한 모터(20)의 공회전의 이상상태를 고장상태 발생 전에 감지하여 고장을 예방할 수 있으며, 이상상태가 지속되어 고장상태가 발생하더라도 고장 전에 사용자가 조치를 취하도록 모터펌프(10)를 제어할 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 모터펌프의 모니터링 장치가 수행하는 모터펌프의 모니터링 방법을 나타낸 흐름도이다.

S510 단계에서, 모니터링 장치(100)는 사용자로부터 가동명령이 입력됨에 따라 모터펌프(10)의 모터(20)를 구동시킨다. 여기서, 모니터링 장치(100)는 모터(20)가 본격적인 구동을 하기에 앞서 성능시험을 위한 테스트 구동을 하도록 제어할 수 있다.

예를 들어, 모니터링 장치(100)는 모터펌프(10)의 모터(20)가 최저, 최대 및 평균 속도로 각각 일정시간 구동하도록 제어할 수 있다.

S520 단계에서, 모니터링 장치(100)는 모터(20)의 성능 시험을 수행한다.

즉, 모니터링 장치(100)는 모터(20)의 테스트 구동에 따라 모터펌프(10)의 동작 상태를 측정하여 모니터링한다. 이때, 모니터링 장치(100)는 모니터링 결과로서, 측정된 센서데이터 및 측정된 센서데이터로부터 산출되는 데이터를 출력하고, 사용자 단말(30, 40)로 전송할 수 있다.

S530 단계에서, 모니터링 장치(100)는 성능 시험을 통해 모터펌프(10)의 상태가 정상인지 여부를 판단한다.

즉, 모니터링 장치(100)는 모니터링 결과, 측정된 센서데이터가 미리 설정된 정상치 범위를 벗어나는 경우, 모터펌프(10)의 상태가 비정상인 것으로 판단할 수 있다.

S540 단계에서, 모니터링 장치(100)는 모터펌프(10)의 상태가 비정상인 경우, 모터펌프(10)의 모터(20)가 구동을 정지하도록 제어하고, 테스트 결과 모터펌프(10)가 비정상임을 나타내는 알림 메시지 및 알람신호를 출력한다.

S560 단계에서, 모니터링 장치(100)는 모터펌프(10)의 상태가 정상인 경우 즉, 측정된 센서데이터가 미리 설정된 정상치 범위에 포함되는 경우, 모터펌프(10)의 모터(20)가 본격적인 구동을 하도록 제어한다.

예를 들어, 모니터링 장치(100)는 모터펌프(10)의 모터(20)가 미리 설정된 운전조건에 따라 구동하도록 제어할 수 있다.

S560 단계에서, 모니터링 장치(100)는 모터펌프(10)의 본격적인 구동에 따라 모터펌프(10)의 동작 상태를 모니터링한다.

S570 단계에서, 모니터링 장치(100)는 모터펌프(10)의 정지 여부를 판단한다. 즉, 모니터링 장치(100)는 사용자로부터 정지명령이 입력되면 모터펌프(10)의 모터(20)의 구동을 정지시킨다.

도 6은 도 5의 S560 단계의 세부단계를 나타낸 흐름도이다.

S610 단계에서, 모니터링 장치(100)는 모터펌프(10)에 장착된 센서부(110)를 통해 측정된 센서데이터를 수집하여 저장한다. 이때, 모니터링 장치(100)는 사용자에게 모니터링 정보를 제공하기 위하여, 실시간으로 수집된 센서 데이터를 사용자 단말(30, 40)로 전송할 수 있다.

S620 단계에서, 모니터링 장치(100)는 수집된 센서데이터를 분석한다.

S630 단계에서, 모니터링 장치(100)는 센서데이터의 분석에 따라 모터펌프(10)가 이상상태인지 여부를 판단한다.

즉, 모니터링 장치(100)는 압력센서(111)의 의하여 측정된 펌프 내부 압력이 미리 설정된 이상상태 범위에 포함되거나, 온도센서(115)에 의하여 측정된 모터(20)의 온도가 미리 설정된 이상상태 범위에 포함되거나, 진동센서(114)에 의하여 측정된 진동이 미리 설정된 이상상태 범위에 포함되거나, 전류계(116)에 의하여 측정된 모터(20)로 공급되는 전류가 미리 설정된 이상상태 범위에 포함되거나, 물감지센서(113)에 의하여 누수가 감지되거나, 수위센서(112)에 의하여 저수위가 감지되는 경우, 모터펌프(10)가 이상상태인 것으로 판별할 수 있다.

S640 단계에서, 모니터링 장치(100)는 모터펌프(10)가 이상상태인 경우, 주의메시지를 출력하고 사용자 단말(30, 40)로 전송한다. 예를 들어, 주의메시지는 펌프 내부 압력, 모터(20)의 온도, 모터펌프(10)의 진동, 모터(20)로 공급되는 전류가 이상징후를 나타내고, 펌프가 누수되고, 저수위로 모터(20)의 공회전이 발생하고 있으니 점검이 필요하다는 내용을 포함할 수 있다.

S650 단계에서, 모니터링 장치(100)는 센서데이터의 분석에 따라 모터펌프(10)가 고장상태인지 여부를 판단한다.

즉, 모니터링 장치(100)는 압력센서(111)의 의하여 측정된 펌프 내부 압력이 미리 설정된 고장상태 범위에 포함되거나, 온도센서(115)에 의하여 측정된 모터(20)의 온도가 미리 설정된 고장상태 범위에 포함되거나, 진동센서(114)에 의하여 측정된 진동이 미리 설정된 고장상태 범위에 포함되거나, 전류계(116)에 의하여 측정된 모터(20)로 공급되는 전류가 미리 설정된 고장상태 범위에 포함되거나, 물감지센서(113)에 의하여 감지되는 누수가 미리 설정된 시간이상 지속되거나, 수위센서(112)에 의하여 감지되는 저수위가 미리 설정된 시간이상 지속되는 경우, 모터펌프(10)가 고장상태인 것으로 판별할 수 있다.

S660 단계에서, 모니터링 장치(100)는 모터펌프(10)가 고장상태인 경우, 모터펌프(10)의 구동을 강제로 정지시킨다.

S670 단계에서, 모니터링 장치(100)는 경고메시지를 출력하고 사용자 단말(30, 40)로 전송한다.

한편, 전술된 실시예의 구성 요소는 프로세스적인 관점에서 용이하게 파악될 수 있다. 즉, 각각의 구성 요소는 각각의 프로세스로 파악될 수 있다. 또한 전술된 실시예의 프로세스는 장치의 구성 요소 관점에서 용이하게 파악될 수 있다.

또한 앞서 설명한 기술적 내용들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예들을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 하드웨어 장치는 실시예들의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

상기한 본 발명의 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

10: 모터펌프
30, 40: 사용자 단말
100: 모터펌프의 모니터링 장치
110: 센서부
120: 모터제어부
130: 테스트부
140: 모니터링부
150: 입출력부
160: 통신부

Claims

모터펌프의 모니터링 장치에 있어서,
상기 모터펌프에 장착되어, 상기 모터펌프의 동작 상태를 측정하는 센서부;
상기 모터펌프의 구동을 제어하는 모터제어부;
상기 모터펌프의 가동명령이 입력되면, 상기 모터펌프의 모터가 성능시험을 위한 테스트 구동을 하도록 상기 모터제어부를 제어하고, 상기 센서부를 통해 상기 모터펌프의 동작 상태를 측정하여 모니터링하고, 상기 모니터링 결과, 측정된 센서데이터가 미리 설정된 정상치 범위를 벗어나는 경우, 상기 모터의 구동을 정지시키고, 테스트 결과 상기 모터펌프가 비정상임을 나타내는 알림 메시지 및 알람신호를 출력하는 테스트부; 및
상기 모니터링 결과, 상기 측정된 센서데이터가 상기 정상치 범위에 포함되는 경우, 상기 모터가 미리 설정된 운전조건에 따라 구동하도록 상기 모터제어부를 제어하고, 상기 모터펌프의 동작 상태를 모니터링하는 모니터링부를 포함하되,
상기 센서부는,
상기 모터펌프의 펌프본체의 내부 압력을 측정하는 압력센서;
상기 펌프본체 내부의 저수위를 감지하는 수위센서;
상기 펌프본체로부터 누수된 물을 감지하는 물감지센서;
상기 모터펌프의 진동을 측정하는 진동센서;
상기 모터의 온도를 측정하는 온도센서;
상기 모터의 전류를 측정하는 전류계; 및
상기 펌프본체로부터 펌핑되는 유체의 유량을 측정하는 유량계를 포함하고,
상기 모니터링부는,
상기 센서부를 통해 측정된 센서데이터를 수집하여 저장하고, 상기 수집된 센서 데이터를 사용자 단말로 전송하고, 상기 수집된 센서데이터를 분석하여 상기 모터펌프가 이상상태인지 여부 또는 고장상태인지 여부를 판단하고, 상기 이상상태인 경우, 주의메시지를 출력하고 상기 사용자 단말로 전송하고, 상기 고장상태인 경우, 상기 모터의 구동을 강제로 정지시키고, 경고메시지를 출력하고 상기 사용자 단말로 전송하고,
상기 진동이 미리 설정된 진동허용크기를 초과하고 진동발생주기가 상기 모터의 1회전시간 미만일 경우, 상기 모터펌프의 베어링에 마모가 발생한 이상상태인 것으로 판단하고,
상기 진동발생주기가 상기 1회전시간의 1/2 미만인 경우, 상기 모터펌프가 고장상태인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 모터펌프의 모니터링 장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 테스트부는 상기 모터가 최저, 최대 및 평균 속도로 각각 일정시간 구동하는 상기 테스트 구동을 하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 모터펌프의 모니터링 장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 모니터링부는,
상기 내부 압력, 상기 온도, 상기 진동 또는 상기 전류가 미리 설정된 이상상태 범위에 포함되거나, 상기 저수위 또는 상기 누수된 물이 감지되는 경우, 상기 모터펌프가 상기 이상상태인 것으로 판단하고,
상기 내부 압력, 상기 온도, 상기 진동 또는 상기 전류가 미리 설정된 고장상태 범위에 포함되거나, 상기 저수위 또는 상기 누수된 물의 감지가 일정 시간이상 지속되는 경우, 상기 모터펌프가 상기 고장상태인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 모터펌프의 모니터링 장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 모니터링부는,
상기 진동발생주기가 상기 1회전시간의 1/2 미만인 경우, 상기 베어링이 25% 이상 마모한 것으로 판별하고,
상기 진동발생주기가 상기 1회전시간의 1/4 미만인 경우, 상기 베어링이 50% 이상 마모한 것으로 판별하고,
상기 진동발생주기가 상기 1회전시간의 1/8 미만인 경우, 상기 베어링이 75% 이상 마모한 것으로 판별하는 것을 특징으로 하는 모터펌프의 모니터링 장치.
제1항에 있어서,
상기 주의메시지는 펌프 내부 압력, 모터의 온도, 모터펌프의 진동, 모터로 공급되는 전류가 이상징후를 나타내고, 펌프가 누수되고, 저수위로 인하여 모터의 공회전이 발생하고 있으니, 점검이 필요하다는 내용을 포함하고,
상기 경고메시지는 펌프 내부 압력, 모터의 온도, 모터펌프의 진동, 모터로 공급되는 전류, 펌프의 누수, 저수위로 인한 모터의 공회전이 위험수준에 도달하였으니, 즉시 부품 교체 및 정비가 필요하다는 내용을 포함하는 것을 특징으로 하는 모터펌프의 모니터링 장치.
제1항에 있어서,
상기 모터펌프의 모니터링 장치는,
명령을 입력받기 위한 사용자 인터페이스(user interface), 상기 모터펌프의 모니터링 장치가 획득한 센서 데이터나 처리한 정보를 표시하는 디스플레이 및 음성으로 알림메시지를 출력하거나 음향으로 알람신호를 출력하는 소리출력수단을 포함하는 입출력부; 및
유무선 통신을 통해 사용자 단말과 데이터를 송수신하는 통신부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모터펌프의 모니터링 장치.
모니터링 장치가 모터펌프에 장착된 센서를 이용하여 수행하는 모터펌프의 모니터링 방법에 있어서,
상기 모터펌프의 가동명령이 입력되면, 상기 모터펌프의 모터가 성능시험을 위한 테스트 구동을 하도록 제어하는 단계;
상기 센서를 통해 상기 모터펌프의 동작 상태를 측정하여 모니터링하는 단계;
상기 모니터링 결과, 측정된 센서데이터가 미리 설정된 정상치 범위를 벗어나는 경우, 상기 모터의 구동을 정지시키고, 테스트 결과 상기 모터펌프가 비정상임을 나타내는 알림 메시지 및 알람신호를 출력하는 단계;
상기 모니터링 결과, 상기 측정된 센서데이터가 상기 정상치 범위에 포함되는 경우, 상기 모터가 미리 설정된 운전조건에 따라 구동하도록 제어하는 단계; 및
상기 모터펌프의 동작 상태를 모니터링하는 단계를 포함하되,
상기 센서는,
상기 모터펌프의 펌프본체의 내부 압력을 측정하는 압력센서;
상기 펌프본체 내부의 저수위를 감지하는 수위센서;
상기 펌프본체로부터 누수된 물을 감지하는 물감지센서;
상기 모터펌프의 진동을 측정하는 진동센서;
상기 모터의 온도를 측정하는 온도센서;
상기 모터의 전류를 측정하는 전류계; 및
상기 펌프본체로부터 펌핑되는 유체의 유량을 측정하는 유량계를 포함하고,
상기 모터펌프의 동작 상태를 모니터링하는 단계는,
상기 센서를 통해 측정된 센서데이터를 수집하여 저장하는 단계;
상기 수집된 센서 데이터를 사용자 단말로 전송하는 단계;
상기 수집된 센서데이터를 분석하여 상기 모터펌프가 이상상태인지 여부 또는 고장상태인지 여부를 판단하는 단계;
상기 이상상태인 경우, 주의메시지를 출력하고 상기 사용자 단말로 전송하는 단계;
상기 고장상태인 경우, 상기 모터의 구동을 강제로 정지시키고, 경고메시지를 출력하고 상기 사용자 단말로 전송하는 단계를 포함하고,
상기 모터펌프가 이상상태인지 여부 또는 고장상태인지 여부를 판단하는 단계는,
상기 진동이 미리 설정된 진동허용크기를 초과하고 진동발생주기가 상기 모터의 1회전시간 미만일 경우, 상기 모터펌프의 베어링에 마모가 발생한 이상상태인 것으로 판단하고,
상기 진동발생주기가 상기 1회전시간의 1/2 미만인 경우, 상기 모터펌프가 고장상태인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 모터펌프의 모니터링 방법.