KR20000001356A - 배관 시스템의 최적 설계를 위한 단말부 유량 및 유압에 대한밸런싱 분석에 따른 배관경 설정 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배관 시스템의 최적 설계를 위한 단말부 유량 및 유압에 대한 밸런싱 분석에 따른 배관경 설정방법에 관한 것으로, 유압 배관 설계 시스템에서 설계될 배관 시스템의 유량과 유압간의 밸런스 상태에 따라 배관경을 선택하여 최적의 배관 시스템을 시공할 수 있도록 한 베관경 설정방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

이를 위해 본 발명은, 시공하고자 하는 배관 시스템의 설계 정보, 선정된 펌프의 특성 곡선, 각 터미널에서 요구되는 유량 및 유압값을 입력하고, 상기 입력된 정보를 근거로 상기 선정된 펌프의 양정을 계산하며, 상기 펌프와 각 터미널간 경로에 의거하여 각 배관별 유량을 계산한다. 그리고, 상기 계산된 각각의 배관별 유량에 따른 각 배관에서의 마찰 손실을 계산한 다음, 각 경로별 총 마찰손실을 계산하고, 상기 펌프의 양정과 상기 계산된 각 경로별 총 마찰손실의 차액을 구해 상기 차액이 임의의 지정값 이하이면 현재 선정된 배관경을 선택하며, 상기 차액이 임의의 지정값보다 크면 배관경을 재산정하여 각 배관별 마찰손실을 계산하는 과정 이하를 반복한다.

Description

배관 시스템의 최적 설계를 위한 단말부 유량 및 유압에 대한 밸런싱 분석에 따른 배관경 설정방법

본 발명은 유압 배관 시스템의 최적 설계를 위한 단말부 유량 및 유압에 대한 밸런싱 분석에 따른 배관경 설정방법에 관한 것으로, 특히 유압 배관 시스템의 각 터미널에서 발생될 수 있는 압력 및 유량과의 언밸런스에 따른 문제를 해결하기 위해 설계 시스템에서 유압 배관 시스템의 설계시 각 단말 부분에서의 유량 및 유압의 밸런싱이 이루어지도록 최적의 배관경을 설정하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 종래에는 유압 배관 시스템의 시공시에 작업자의 수작업에 의해 유량 유압간의 밸런싱 문제를 해결하였다. 즉, 종래에는 작업자가 설계도면을 참조하여 펌프에서 터미널까지의 압력 손실 값 ΔP 를 구하고, 시공하고자 하는 펌프 특성 곡선에 의하여 총 요구 유량에 따른 펌프에서의 토출되는 유체의 압력값 P_pump 을 구한다. 그리고, 펌프에서의 압력값 P_pump 에서 각 터미널까지의 압력 손실 값 ΔP 를 뺀 값 P_unbalance 을 구하고, 이 구해진 P_unbalance 값들에서 터미널에서 요구되는 압력값을 제외한 나머지 압력값 P_delete을 구한다. 그런 다음, 이렇게 구해진 각각의 압력값 P_delete만큼을 수작업에 의한 밸브 조절을 통해 보정하였다.

이와 같은 종래의 방법은 정확한 계산에 의한 각 발단부의 압력차를 계산하기 어려울 뿐만 아니라 동시 다중 제어를 통한 단말부에서의 유량 및 유압에 대한 밸런싱을 조절하기가 거의 불가능하여 시공 후 많은 가동 시험 기간을 필요로 하였으며, 최적의 배관경을 선정하기 어려워 많은 경제적 손실 및 사용자의 요구를 최대한 충족시킬 수 없는 문제점이 있었다.

따라서, 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 유압 배관 설계 시스템에서 설계될 배관 시스템의 유량 및 유압에 대한 밸런스 상태를 파악하고, 이에 따라 배관경을 선택함으로써, 최적의 배관 시스템을 시공할 수 있도록 하는 유량과 유압의 밸런싱에 따른 배관경 설정방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도1은 본 발명에 따른 배관경 설정방법의 전체 흐름도.

도2는 본 발명에 따른 배관경 재산정 처리 흐름도.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 유압 배관 설계 시스템에 적용되는 유량과 유압간의 밸런싱에 따른 배관경 설정방법에 있어서, 시공하고자 하는 배관 시스템의 설계 정보, 선정된 펌프의 특성 곡선, 각 터미널에서 요구되는 유량 및 유압값을 입력하는 제1단계; 상기 입력된 정보를 근거로 상기 선정된 펌프의 양정을 계산하고, 상기 펌프와 각 터미널간 경로에 의거하여 각 배관별 유량을 계산하는 제2단계; 상기 제2단계에서 계산된 각각의 배관별 유량에 따른 각 배관에서의 마찰 손실을 계산한 다음, 각 경로별 총 마찰손실을 계산하는 제3단계; 상기 펌프의 양정과 상기 계산된 각 경로별 총 마찰손실의 차액을 구해 상기 차액이 임의의 지정값 이하인지를 확인하는 제4단계; 상기 차액이 임의의 지정값 이하이면 현재 선정된 배관경을 선택하는 제5단계; 및 상기 차액이 임의의 지정값보다 크면 배관경을 재산정하여 각 배관별 마찰손실을 계산하는 상기 제3단계 이하를 반복하는 제6단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 일 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

먼저, 본 발명은 일반적인 컴퓨터에서 구동되는 유압 배관 설계 시스템에 적용된다.

본 발명의 설계 시스템은 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)를 통해 계산에 필요한 각 파라메터를 입력받으며, 이의 결과를 그래픽 사용자 인터페이스를 통해 출력한다.

본 발명에서는 본 발명의 실현을 위해 필요한 구성인 일반적인 컴퓨터의 구조와 설계 시스템에 대해서는 설명을 생략하기로 한다.

도1은 본 발명에 따른 유량 및 유압에 대한 밸런싱에 따른 배관경 설정방법의 전체 흐름도이다.

도2를 참조하여 본 발명을 설명하면, 먼저 시공하고자 하는 유압 배관 시스템의 각 배관에 대한 설계 정보와 그래픽 정보와, 선정된 펌프의 특성 곡선에 대한 값 및 각 터미널에서 요구되는 유량과 유압값을 각각 입력한다(101 내지 103). 이 때, 선정된 펌프의 특성 곡선은 펌프에서의 토출 유량에 따르는 펌프의 양정 변화를 나타내는 곡선으로 나타나는데, 이를 유한한 영역으로 분할하여 각각의 영역에 대한 값을 산출하여 순차적으로 입력한다.

이와 같이 필요한 파라메터 값들이 모두 입력되면 각 터미널에서의 요구 유량을 합산한 값 Q_total 을 구한 다음, 총 요구유량 Q_total 에 의거하여 펌프 특성 곡선 데이터를 기준으로 펌프 양정 H_p 를 계산한다(104). 그리고, 펌프에서 각 터미널에 이르는 경로를 추적한 다음(105), 추적이 완료된 경로에 의거하여 각 배관별 유량을 계산한다(106).

이렇게 계산된 각각의 배관별 유량과 현재의 배관경을 기준으로 각각의 배관에서의 마찰 손실을 계산하고(107), 계산된 마찰 손실값을 펌프에서 각 터미널에 이르는 경로에 의거하여 합산한다(108). 이렇게 계산된 각 경로별 마찰 손실의 합산값은 터미널의 개수와 동일한 개수로 구해진다.

그런 다음, 펌프의 양정과 각각의 터미널 별로 구해진 마찰 손실의 합산값의 차액을 구해 각각의 터미널 별로 계산된 차액의 범위가 임의의 지정값 이하일 때는 현재 선정된 배관경을 선택한다(109, 110, 112).

한편, 각각의 터미널 별로 계산된 차액의 범위가 임의의 지정값보다 클 경우에는 터미널에서 펌프로의 순서로 계산된 차액만큼의 범위에서 배관경을 증감시켜 배관경을 재산정한 다음 각 배관별 마찰 손실을 계산하는 단계(107) 이하를 반복 수행한다(110, 111).

도2는 도1에 도시된 111 단계의 배관경 재산정에 대한 처리 흐름도이다.

먼저, 펌프양정에서 펌프와 터미널간 총 마찰 손실값과 터미널에서의 요구 토출 유압값을 뺀 차액을 계산하여 각 터미널별 언밸런스 값을 획득한다(201). 그리고, 이 획득한 언밸런스값과 터미널 번호를 기준으로 언밸런스 값이 가장 큰 터미널 순으로 재정렬 하고(202), 재정렬된 터미널 번호 순으로 모든 터미널에 대해 터미널에서 가장 가까운 배관순으로 언밸런스 값이 0보다 큰지를 확인한다(203).

확인결과, 언밸런스 값이 0보다 클 경우에는 배관경을 1단계 감소시키고(204), 이와 반대로 언밸런스 값이 0보다 작을 경우에는 배관경을 1단계 증가시킨다(205). 이렇게 배관경의 크기를 변경한 후, 변경된 배관경과 그 배관을 지나는 유량에 의거하여 변경된 배관경에서의 압력 손실값을 계산하고(206), 변경하기전 그 배관에서의 압력손실값에서 변경된 후의 압력손실값에 대한 차액을 계산한다(207).

그리고, 언밸런스값에서 계산된 압력 손실값의 차액에 대한 차액을 계산하고(208), 계산된 차액을 언밸런스 값으로 대치한다(209). 그런 다음, 대치된 언밸런스 값과 대치되기전 언밸런스 값을 비교하여 그 값이 음수에서 양수로 또는 양수에서 음수로 변경되었는지 확인한다(210).

확인 결과, 변경되지 않았으면 그 다음 순서의 배관경에 대하여 언밸런스 값이 0보다 큰지를 확인하는 203 단계 이하를 반복한다. 한편, 확인 결과, 언밸런스 값이 음수에서 양수 또는 양수에서 음수로 변경되었으면 변경된 배관경을 선택하고, 도1의 107 단계로 복귀한다(211).

상기와 같이 이루어지는 본 발명은 펌프에서 각 말단부까지의 소모되는 압력 손실을 정확하게 계산하여 설계하고자 하는 배관 시스템의 유량과 유압에 따른 최적의 밸런싱이 이루어지도록 함으로써, 시공된 배관 시스템의 펌프가 최적의 성능을 발휘할 수 있도록 한다.

또한, 본 발명은 배관 시스템에서 불필요한 밸브 삽입을 최대한 억제할 수 있도록 하며, 설계 단계에서 유량과 유압의 밸런싱 상태를 확인함으로써, 현장에서의 이에 필요한 인력 및 소요 시간을 최대한 감소시켜 가장 경제적인 배관 시스템을 시공할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 유압 배관 설계 시스템에 적용되는 유량 및 유압에 대한 밸런싱 분석에 따른 배관경 설정방법에 있어서,

   시공하고자 하는 배관 시스템의 설계 정보, 선정된 펌프의 특성 곡선, 각 터미널에서 요구되는 유량 및 유압값을 입력하는 제1단계;

   상기 입력된 정보를 근거로 상기 선정된 펌프의 양정을 계산하고, 상기 펌프와 각 터미널간 경로에 의거하여 각 배관별 유량을 계산하는 제2단계;

   상기 제2단계에서 계산된 각각의 배관별 유량에 따른 각 배관에서의 마찰 손실을 계산한 다음, 각 경로별 총 마찰손실을 계산하는 제3단계;

   상기 펌프의 양정과 상기 계산된 각 경로별 총 마찰손실의 차액을 구해 상기 차액이 임의의 지정값 이하인지를 확인하는 제4단계;

   상기 차액이 임의의 지정값 이하이면 현재 선정된 배관경을 선택하는 제5단계; 및

   상기 차액이 임의의 지정값보다 크면 배관경을 재산정하여 각 배관별 마찰손실을 계산하는 상기 제3단계 이하를 반복하는 제6단계를 포함하여 이루어진 유압 배관 설계 시스템에서의 배관경 설정방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제6단계의 배관경 재산정 단계는,

   상기 펌프 양정에서 상기 펌프와 터미널간 총 마찰손실값과 터미널에서의 요구 토출유압값을 뺀 값인 언밸런스값을 계산한 다음, 상기 언밸런스값이 가장 큰 터미널 순으로 터미널의 최근접 배관부터 언밸런스 값이 임의의 값보다 큰지를 확인하는 단계;

   언밸런스 값이 임의의 값보다 크면 현재의 배관경을 소정의 양만큼 감소시키는 단계;

   언밸런스 값이 임의의 값보다 작으면 현재의 배관경을 소정의 양만큼 증가시키는 단계;

   상기 변경된 배관경의 압력 손실값을 계산한 다음, 변경전 배관경의 압력손실값과의 차액을 계산하는 단계;

   언밸런스값에서 상기 계산된 변경된 배관경의 압력손실값과 변경전 배관경의 압력손실값과의 차액의 감산하여 상기 감산값과 이전의 언밸런스 값을 비교하는 단계;

   상기 감산값과 이전의 언밸런스 값의 비교 값이 음수에서 양수 또는 양수에서 음수로 변경되었으면 변경된 배관경을 선택한 후 리턴하는 단계; 및

   상기 감산값과 이전의 언밸런스 값의 비교 값이 음수에서 양수 또는 양수에서 음수로 변경되지 않았으면 터미널의 그 다음 근접 배관의 언밸런스 값이 임의의 값보다 큰지를 확인하는 단계 이하를 반복하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 유압 배관 설계 시스템에서의 배관경 설정방법.
3. 제 1 항에 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 제1단계의 선정된 펌프의 특성 곡선의 입력시에는 상기 펌프의 양정 변화 곡선을 유한한 영역으로 분할하여 각각의 영역에 대한 값을 산출하여 순차적으로 입력하는 것을 특징으로 하는 유압 배관 설계 시스템에서의 배관경 설정방법.
4. 제 1 항에 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 펌프 양정은 각 터미널의 요구 유량을 합산하여 총 유량을 계산하고, 상기 총유량에 의거하여 펌프 특성 곡선을 데이타를 기준으로 계산되는 것을 특징으로 하는 유압 배관 설계 시스템에서의 배관경 설정방법.