KR20070082616A - Water hammer preventive system - Google Patents

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KR20070082616A
KR20070082616A KR1020060015405A KR20060015405A KR20070082616A KR 20070082616 A KR20070082616 A KR 20070082616A KR 1020060015405 A KR1020060015405 A KR 1020060015405A KR 20060015405 A KR20060015405 A KR 20060015405A KR 20070082616 A KR20070082616 A KR 20070082616A
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Abstract

A water hammer preventing system is provided to perceive and cope with, in real time, water hammering occurring in the system when a pump suddenly operates or stops by comparing the water hammering with a preset reference value. A water hammering preventing system includes an upper level switch(SH) and a lower level switch(SL), a level unit(30), a contact switch(31), a pressure unit(40), a controller(10), a display(50), a storage unit(60), and an alarm unit(70). The upper and lower level switches are arranged in an air chamber(3), and generate signals when the stored fluid has reached a predetermined level. The level unit is arranged inside or outside the air chamber, and generates a signal by sensing the level of the stored fluid. The contact switch is arranged in the air chamber, and generates a signal when the fluid is sensed. The pressure unit is arranged in the air chamber, and senses the variation of pressure and outputs a signal. The controller outputs a control signal in accordance with the set value input through a control panel(11) and the signals from the level switches, the level unit, the contact switch and the pressure unit. The display displays operating status of the system in accordance with the signal output from the controller. The storage unit stores the operating status of the system in accordance with the signal output from the controller. The alarm unit generates emergency alarm sound in accordance with the signal output from the controller.

Description

수충격 방지시스템{WATER HAMMER PREVENTIVE SYSTEM}Water Shock Prevention System {WATER HAMMER PREVENTIVE SYSTEM}

도 1은 본 발명에 의한 수충격 방지시스템을 개략적으로 나타낸 블록구성도,1 is a block diagram schematically showing a water shock prevention system according to the present invention;

도 2는 도 1의 수충격 방지시스템에서 수충격의 정보를 외부의 저장장치로 전송하고, 외부콘트롤패널에서 수충격 방지시스템을 제어하는 동작을 개략적으로 나타내는 블록구성도.FIG. 2 is a block diagram schematically illustrating an operation of transmitting water shock information to an external storage device in the water shock prevention system of FIG. 1 and controlling the water shock prevention system from an external control panel.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

1 : 메인파이프 2 : 연결파이프1: main pipe 2: connection pipe

3 : 에어챔버 4 : 차단밸브3: air chamber 4: shutoff valve

5 : 배수밸브 6 : 배기밸브5: drain valve 6: exhaust valve

7 : 공기압축기1 8 : 공기압축기27: air compressor 1 8: air compressor 2

10 : 제어부 11 : 콘트롤패널10 control unit 11 control panel

20 : 레벨스위치 21 : 상한 레벨스위치 SH 20: Level switch 21: Upper limit level switch S H

22 : 하한 레벨스위치 SL 30 : 레벨부22: lower limit level switch S L 30: level

31 : 접점스위치 40 : 압력부31: contact switch 40: pressure part

41 : 상한압력부 42 : 하한압력부41: upper limit pressure part 42: lower limit pressure part

50 : 디스플레이 60 : 저장부50: display 60: storage

70 : 경보부 80 : 통신모듈70: alarm unit 80: communication module

81 : 송수신안테나 100 : 시스템 본체81: transmit and receive antenna 100: system main body

110: 외부저장장치 111 : 수신안테나110: external storage device 111: receiving antenna

120 : 외부콘트롤패널 121 : 송신안테나 120: external control panel 121: transmission antenna

본 발명은 펌프 시스템에 관한 것으로, 특히 펌프의 급작스런 가동이나 정지시에 시스템에 발생하는 수충격을 미리 설정된 기준값과 비교하여 실시간으로 파악하고, 이에 대응할 수 있도록 제어하는 수충격 방지시스템에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pump system, and more particularly, to a water shock prevention system for controlling a water shock generated in a system at a sudden start or stop of a pump in real time by comparing it with a preset reference value and controlling the water shock.

또한, 시스템의 지속적인 데이타변화량을 저장할 수 있도록 외부저장장치가 구비되고, 외부콘트롤패널을 통해 직접 제어부를 설정값을 입력함으로써 무인시스템을 실현할 수 있는 수충격 방지시스템에 관한 것이다. In addition, an external storage device is provided to store a continuous amount of data change of the system, and relates to a water shock prevention system that can realize an unmanned system by inputting a control value directly through the external control panel.

유체의 흐름 중에 유로저항이 변화하면 유체의 압력이 변화된다. 압축성 유체인 기체의 경우 유로저항의 변화는 단순한 압력의 변화로 그치게 되지만, 비압축성 유체인 액체의 경우에는 수두(水頭) 자체가 변화하게 된다. 예를 들어 급격한 밸브의 조작으로 유속이 변할 때, 밸브를 급히 닫거나 열 때, 펌프의 기동 및 정지시 급격한 압력변동이 발생하는데 이를 '수격현상(Water Hammer)'이라 한다.When the flow resistance changes during the flow of the fluid, the pressure of the fluid changes. In the case of a gas which is a compressive fluid, the change in flow resistance is merely a change in pressure, but in the case of a liquid which is an incompressible fluid, the head itself changes. For example, when the flow rate changes due to a sudden operation of the valve, when the valve is rapidly closed or opened, a sudden pressure change occurs when the pump is started and stopped. This is called a 'water hammer'.

수격 현상은 파이프 속에 가득찬 상태로 흐르는 수류를 밸브로 급격히 차단하는 경우, 수압의 급격한 상승으로 인하여 침압(Surging Pressure)이 발생하고, 이로 인해 수격파가 파이프내를 왕복하면서 소음과 진동이 발생한다. 이와 같이 발생된 소음과 진동은 파이프를 거쳐 주위 구조물로 전달되어 파이프 내에서의 충격파의 발생현상인 수격현상을 야기하게 된다. 특히 파이프 등과 같이 제한된 단면 내로 액체가 공급되는 경우에는 이러한 압력의 변화에 대한 문제는 더욱 심각해진다.Water hammer phenomenon occurs when the water flow flowing full in the pipe is shut off by the valve, and the surging pressure occurs due to the rapid rise of the water pressure, which causes the water hammer to reciprocate in the pipe and generate noise and vibration. . The noise and vibration generated as described above are transmitted to the surrounding structure through the pipe, causing water hammer, which is a phenomenon of shock waves in the pipe. In particular, when the liquid is supplied into a limited cross section such as a pipe, the problem of the change in pressure becomes more serious.

다시말해, 흐르고 있는 관로의 밸브를 갑자기 닫거나 펌프를 정지하는 등 유속의 변화가 있는 경우, 유체가 가지고 있던 운동에너지가 압력에너지로 변화기 때문에 이 압력변화가 전파속도로 전달된다. 이 압력파는 되돌아올 때 압력의 부호가 반대로 되고, 관로내를 계속 왕복하게 되어 수격작용을 일으키게 된다. In other words, when there is a change in flow rate such as suddenly closing a valve of a flowing pipeline or stopping a pump, the change in pressure is transmitted at a propagation speed because the kinetic energy of the fluid is changed to pressure energy. When the pressure wave returns, the sign of the pressure is reversed, and the pressure wave continues to reciprocate in the pipeline, causing water hammer.

상기 수격작용은 유속이 빠를수록, 유속의 변화시간이 짧을수록 그 정도는 커지게 되며, 이때의 압력은 심할 경우 부압은 물의 포화증기압이하가 됨으로써 증기공동(Vapor Cavity)이 형성되어 수주분리현상 또는 파이프의 좌굴(Collapse)이 발생하기도 한다. The water hammer action is faster the flow rate, the shorter the change time of the flow rate, the greater the degree, and if the pressure is severe, the negative pressure is less than the saturated steam pressure of the water to form a cavity cavity (Vapor Cavity) to form a water column separation or Collapse of the pipe may occur.

상기와 같은 수격현상은 대표적으로 5가지 문제점을 일으킨다. The water hammer as described above typically causes five problems.

첫째, 압력저하에 의해 관로가 좌굴 등에 의해 파손된다. First, the pipeline is broken by buckling due to the pressure drop.

둘째, 압력상승에 의해 관로, 펌프와 밸브 등이 파손된다.Second, pipelines, pumps and valves are damaged due to the pressure rise.

셋째, 역류방지밸브 등 역류방지대책이 미흡한 경우 역류, 역전에 의해 펌프 및 구동장치에 기계적 사고가 발생된다.Third, if the counter flow prevention measures such as the non-return valve are insufficient, a mechanical accident occurs in the pump and the driving device due to the reverse flow and reversal.

넷째, 공기밸브가 작동하거나 수주분리현상에 의해 생긴 압력변동은 압력의 상승, 하강 정도가 심하고, 파이프 및 기기가 진동하는 소음을 발생시킨다. Fourth, the pressure fluctuations caused by the operation of the air valve or the separation of the water column cause a significant increase in pressure and a decrease in pressure, and generate noise in which pipes and equipment vibrate.

이때, 상기 수주분리(Column separation)현상이란, 제한된 관로 내에서의 액체의 흐름은 이외에도 고장 및 정전 등에 의해 펌프가 정지하는 경우 액체가 압력강하에 의해 급격히 비등하게 되어 액체 내에 기포를 발생시키는 것을 의미한다. In this case, the column separation phenomenon means that the liquid is rapidly boiled due to the pressure drop when the pump stops due to failure or power failure, in addition to the flow of the liquid in the restricted pipeline, thereby generating bubbles in the liquid. do.

다섯째, 압력에 의해 동작하는 펌프시스템 등의 오동작을 유발한다. Fifth, it causes a malfunction of the pump system or the like operated by the pressure.

따라서, 상기 수격현상을 감소시키기 위해 해당업계에서는 지속적인 연구개발을 수행하여 저속 회전식 나사밸브, 공압이나 유압을 이용한 밸브 등이 개발되었으나 이는 또 다른 문제점이 노출되어, 수격현상을 자동으로 인식하고 이를 대응하는 새로운 수충격 방지시스템의 필요성이 대두되었다. Therefore, in order to reduce the water hammer phenomenon, the relevant research and development has been carried out in the industry to develop a low-speed rotary screw valve, a valve using pneumatic or hydraulic pressure, etc. This is another problem is exposed, the water hammer phenomenon is automatically recognized and responded to There is a need for a new water hammer prevention system.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 특히 펌프의 급작스런 가동이나 정지시에 시스템에 발생하는 수충격을 미리 설정된 기준값과 비교 하여 실시간으로 파악하고, 이에 대응할 수 있도록 제어하는 수충격 방지시스템을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve such a problem, in particular, the water shock prevention system for controlling the water shock generated in the system during the sudden start or stop of the pump compared with a predetermined reference value in real time, and control to respond thereto The purpose is to provide.

또한, 시스템의 지속적인 데이타변화량을 저장할 수 있도록 외부저장장치가 구비되고, 별도의 외부콘트롤패널을 통해 직접 제어부를 수동제어할 수 있도록 한 수충격 방지시스템을 제공함에 다른 목적이 있다. In addition, an external storage device is provided to store a continuous amount of data change of the system, and another object is to provide a water shock prevention system that allows manual control of the control unit directly through a separate external control panel.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 수충격 방지시스템은 에어챔버에 레벨부와 접점스위치 및 압력부를 설치하여 수위변화량 및 압력변화량을 계측하고, 제어부에서 상기 수위변화량 또는 압력변화량에 따라 설정된 인식방법에 따라 수충격을 판단하며, 공기압축기 또는 배기밸브를 선택적으로 제어하고, 상기 제어부의 데이터값을 통신모듈을 통해 외부저장장치에 실시간으로 저장하며, 외부콘트롤패널을 통해 관리자가 직접 상기 제어부를 수동제어할 수 있도록 구성됨에 그 기술적특징이 있다. Water shock prevention system according to the present invention for achieving the above object is installed in the air chamber, the level unit and the contact switch and the pressure unit to measure the water level change amount and the pressure change amount, the recognition method set in accordance with the water level change amount or pressure change amount in the control unit Determining the water shock according to, selectively controlling the air compressor or exhaust valve, and stores the data value of the control unit in real time to the external storage device through the communication module, the administrator manually controls the control unit through the external control panel It is configured to be able to control its technical features.

본 발명에서는 수충격에 대한 명확한 인식을 위해 파이프내 유체의 흐름을 크게 시간의 영향을 받지 않고 일정한 흐름을 유지하는 정상류와, 시간에 따라 유량이 변화하는 부정류로 구별하며, 상기 부정류는 다시 유체의 관성이나 탄성이 관내유체의 운동에 영향을 주지 않는 유사정상유동(Quasi-steady flow)과, 유체의 관성이나 탄성이 파이프내 유체의 운동에 영향을 주는 부정류유동으로 세분한다. In the present invention, in order to clearly recognize the water shock, the flow of fluid in the pipe is divided into a steady flow that maintains a constant flow without being largely influenced by time, and a flow that changes in flow rate with time. It is subdivided into quasi-steady flow, where the inertia or elasticity of the fluid does not affect the motion of the fluid in the tube, and the unsteady flow, where the inertia or elasticity of the fluid affects the motion of the fluid in the pipe.

이때, 수격(이하에서는 '수충격'과 혼용하여 사용한다)현상에 영향을 주는 것은 상기 부정류유동으로서, 관성효과가 중요하고, 파이프와 유체의 압축성 효과가 아주 작거나 무시할 수 있을 경우의 강성주유동이다. In this case, it is the non-current flow that affects the water hammer (hereinafter referred to as 'water hammer'). The inertia effect is important, and the rigidity of the pipe and fluid when the compressibility effect is very small or negligible. It is flow.

시스템의 가동시 수격현상은 필연적으로 발생되므로 그 피해를 최소화하기 위해 관리자는 다섯가지 원칙을 준수해야 한다. Water hammer in operation will inevitably occur, and administrators must follow five principles to minimize the damage.

첫째, 유속의 급변 방지.First, to prevent sudden changes in flow rate.

적절한 밸브조작과 펌프의 운전/정지 조작에 의해 유속이 급격하게 변동되지 않도록 한다. Proper valve operation and pump run / stop operation ensure that the flow rate does not fluctuate rapidly.

둘째, 기기의 내압이하로 상승압을 유지.Second, maintain the elevated pressure below the internal pressure of the device.

수격현상으로 인한 상승압이 기기의 내압이상으로 상승하지 않도록 밸브 및 펌프를 수시로 점검하여 제어한다.Check and control the valve and pump from time to time so that the upward pressure due to water hammer does not rise above the internal pressure of the equipment.

셋째, 부압 발생 방지.Third, to prevent the occurrence of negative pressure.

압력이 유체의 포화증기압 이하로 떨어지게 되면 유체가 액체상태에서 기체상태로 되어 문제를 야기시킬 수 있으므로, 기포가 발생하고 소멸하는 과정에서 압력이 변동에 유의하여 적절하게 부압을 제어한다. If the pressure falls below the saturated vapor pressure of the fluid, the fluid may be in a gaseous state from a liquid state to cause a problem, so that the pressure is controlled in consideration of the fluctuation in the process of generating and dissipating bubbles, so that the negative pressure is properly controlled.

넷째, 관로의 공기유입 최소화 Fourth, minimize the inflow of air into the pipeline

관로상에 공기가 유입되더라도 그 양이 많지 않고 적절한 유속이 있는 경우 파이프시스템에는 문제가 발생하지 않는다. 그러나, 유입된 공기량이 많고 파이프시스템의 공기배출이 원할하지 않는 경우 공기는 파이프내에 지속적으로 체류하게 되며, 체류된 공기로 인해 동력의 낭비, 유량의 저하, 소음발생, 부식 등 여러가지 문제가 발생한다.Even if air is introduced into the pipeline, if the quantity is not large and there is an appropriate flow rate, the pipe system does not have a problem. However, when the amount of air introduced is large and the air discharge of the pipe system is not desired, the air stays in the pipe continuously, and various problems such as waste of power, decrease of flow rate, noise generation, and corrosion occur due to the air stayed. .

다섯째, 적정한 관로부설 및 파이프 내경의 선택Fifth, select proper pipe laying and pipe inner diameter

관로의 파이프 내경이 작은 경우 유속의 변화가 크게 되어 수격현상 발생시 압력 변동폭이 크게 될 수 있으므로, 적정한 파이프의 선정이 중요하고, 관로부설시 안전을 고려한 종단도 및 보호장치의 배치가 필요하다. If the pipe inner diameter of the pipeline is small, the change in flow velocity can be large, and the pressure fluctuation can be large when water hammer occurs. Therefore, it is important to select the proper pipe and to arrange the longitudinal view and protection device considering safety when laying the pipeline.

이하에서는 본 발명에 의한 수충격 방지시스템을 첨부 도면을 참고하여 상세히 설명한다. Hereinafter, a water hammer prevention system according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 의한 수충격 방지시스템을 개략적으로 나타낸 블록구성도이고, 도 2는 도 1의 수충격 방지시스템에서 수충격 정보를 외부의 저장장치로 전송하고, 외부콘트롤패널에서 수충격 방지시스템을 제어하는 동작을 개략적으로 나타내는 블록구성도이다.1 is a block diagram schematically showing a water shock prevention system according to the present invention, Figure 2 is a water shock prevention system of Figure 1 transmits the water shock information to an external storage device, water shock prevention in the external control panel A block diagram schematically showing an operation for controlling a system.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 수충격 방지시스템은 메인파이프(1)에 흐르는 유체가 차단밸브(4) 및 배수밸브(5)가 구비된 연결파이프(2)를 통해 에어챔버(3)에 연결되고, 상기 에어챔버(3)에서는 공기압축기(7)(8) 및 배기밸브(6)를 제어하여 메인파이프(1)의 수충격을 감소시키는 수충격 방지시스템에 있어서, 상기 에어챔버(3)의 내측 상부 및 하부 각각 구비되며, 저장된 유체가 특정 수위에 도달하면 소정의 전기적 신호를 발생하는 레벨스위치(20)와; 상기 에어챔버 (3)의 내측 또는 외측에 구비되며, 저장된 유체의 수위를 감지하여 소정의 전기적 신호를 발생하는 레벨부(30)와; 상기 에어챔버(3)의 내측에 수직방향으로 일정간격마다 복수 개 설치되어, 유체가 감지되는 경우 소정의 전기적신호를 발생하는 접점스위치(31)와; 상기 에어챔버(3)의 내측 상부 및 하부에 각각 구비되며, 상부 및 하부의 압력차를 통해 수위의 변화량을 감지하고, 이를 전기적신호로 변환하여 출력하는 압력부(40)와; 콘트롤패널(11)을 통해 입력된 설정값과, 상기 레벨스위치(20)와 레벨부(30)와 접점스위치(31) 및 압력부(40)의 입력신호에 따라 소정의 제어신호를 발생하는 제어부(10)와; 상기 제어부(10)의 출력신호에 따라 시스템의 작동상태를 시각적으로 표시하는 디스플레이(50)와; 상기 제어부(10)의 출력신호에 따라 현재 시스템의 작동상태를 실시간으로 저장하는 저장부(60)와; 상기 제어부(10)의 출력신호에 따라 비상경보음을 발생하는 경보부(70)로 구성되어 있다. As shown in FIG. 1, in the water shock prevention system according to the present invention, the fluid flowing through the main pipe 1 is connected to an air chamber through a connection pipe 2 having a shutoff valve 4 and a drain valve 5. 3), in the air chamber (3) to control the air compressor (7) (8) and the exhaust valve (6) to reduce the water shock of the main pipe (1) in the water shock prevention system, the air A level switch 20 provided at each of the inner upper and lower portions of the chamber 3 and generating a predetermined electrical signal when the stored fluid reaches a specific level; A level unit 30 provided inside or outside the air chamber 3 to detect a level of the stored fluid and generate a predetermined electrical signal; A plurality of contact switches (31) installed inside the air chamber (3) at predetermined intervals in a vertical direction at a predetermined interval and generating a predetermined electrical signal when a fluid is detected; A pressure unit (40) provided at each of the inner upper and lower portions of the air chamber (3), for detecting an amount of change in the water level through a pressure difference between the upper and lower parts, and converting the level into an electrical signal; Control unit for generating a predetermined control signal in accordance with the set value input through the control panel 11 and the input signal of the level switch 20, the level unit 30, the contact switch 31 and the pressure unit 40 10; A display 50 for visually displaying the operating state of the system according to the output signal of the controller 10; A storage unit 60 for storing the operating state of the current system in real time according to the output signal of the controller 10; It is composed of an alarm unit 70 for generating an emergency alarm sound in accordance with the output signal of the control unit 10.

이때, 상기 레벨스위치(20)는 에어챔버(3) 내부에 저장된 유체가 지정된 최고수위 또는 최저수위에 도달하는 경우 소정의 전기적 신호를 발생하도록 구성되어 있으며, 유체 외측인 에어챔버(3) 상부에 존재하는 상한 레벨스위치 SH(21)와, 유체의 내측인 에어챔버(3) 하부에 위치되는 하한 레벨스위치 SL(22)로 구분된다. At this time, the level switch 20 is configured to generate a predetermined electrical signal when the fluid stored in the air chamber 3 reaches a specified high or low water level, and is located above the air chamber 3 that is outside the fluid. The upper limit level switch S H 21 which exists exists, and the lower limit level switch S L 22 which are located in the lower part of the air chamber 3 which are inside of a fluid.

따라서, 상기 상한 레벨스위치 SH(21)에서 전기적 신호가 출력되면 에어챔버(3) 내부의 수위가 최고점에 도달된 것이고, 상기 하한 레벨스위치 SL(22)에서 전기적 신호가 출력되면 에어챔버(3) 내부의 수위가 최하점에 도달된 것이므로, 그 내 용에 대한 데이타값을 저장부(60)에 기록하고, 경보부(70)를 통해 비상경보신호를 발생함과 동시에 공기압축기1(7) 및 배기밸브(6)의 작동을 중지시키게 된다. Therefore, when the electrical signal is output from the upper limit level switch S H 21, the water level inside the air chamber 3 reaches the highest point, and if the electrical signal is output from the lower limit level switch S L 22, the air chamber ( 3) Since the internal water level has reached the lowest point, the data value of the contents is recorded in the storage unit 60, and an alarm signal is generated through the alarm unit 70, and at the same time, the air compressor 1 (7) and The operation of the exhaust valve 6 is stopped.

또한, 상기 공기압축기(7)의 불량시 시스템에 결정적인 손실이 발생되므로, 본 발명에서는 일 실시례로서 보조공기압축기인 공기압축기2(8)를 구비하고 있으며, 교대로 동작하여 공기압축기(7)(8)의 불량을 사전에 예방하는 것이 바람직하다. 물론, 필요시 다수의 공기압축기를 혼용할 수 있다. In addition, since a critical loss occurs in the system when the air compressor 7 is defective, the present invention includes an air compressor 2 (8), which is an auxiliary air compressor, as an embodiment. It is preferable to prevent the defect of (8) beforehand. Of course, a plurality of air compressors may be mixed if necessary.

한편, 상기 레벨부(30)는 에어챔버(3)의 내부에 저장된 유체의 수위변화량 △H을 실시간으로 체크하고, 그에 해당하는 소정의 전기적신호를 출력하여 제어부(10)에 전달한다. 이때, 상기 레벨부(30)는 일측이 항상 유체에 접촉됨으로써, 그 표면부에 이물질이 끼는 경우가 있으며, 그로 인해 부정확한 신호가 출력될 수 있다. Meanwhile, the level unit 30 checks in real time the amount of change in the water level ΔH of the fluid stored in the air chamber 3, outputs a predetermined electrical signal corresponding thereto, and transmits it to the controller 10. At this time, one side of the level portion 30 is always in contact with the fluid, foreign matter may be caught in the surface portion, thereby causing an incorrect signal can be output.

또한, 본 발명에서는 에어챔버(3)의 수위변화량 △H을 보다 명확하게 파악하기 위해 복수 개의 접점스위치(31)가 구비되어 있다. Further, in the present invention, a plurality of contact switches 31 are provided in order to more clearly grasp the level change amount ΔH of the air chamber 3.

상기 접점스위치(31)는 에어챔버(3)의 내측에 수직방향으로 일정간격마다 설치됨으로써, 수위의 변화량을 정확하게 계측할 수 있게 된다. Since the contact switch 31 is installed at regular intervals in the vertical direction inside the air chamber 3, it is possible to accurately measure the amount of change in the water level.

그러나, 상기 접점스위치(31)는 급격하게 변동하는 압력으로 인해 저장된 유체가 상부로 비산되어 특정 접점스위치(31)의 오동작을 유발하는 문제점에 노출되 어 있다.However, the contact switch 31 is exposed to a problem that the stored fluid is scattered upward due to the rapidly changing pressure causing a malfunction of the specific contact switch 31.

이를 방지하기 위해 본 발명에서는 에어챔버(3) 내부의 압력변화량 △P을 측정하는 압력부(40)를 추가로 구비한다. In order to prevent this, the present invention further includes a pressure unit 40 for measuring the pressure change amount? P inside the air chamber 3.

상기 압력부(40)는 에어챔버 상부(공기)에 설치되는 상한압력부(41)와, 에어챔버(3) 하부(유체)에 설치되는 상기 하한압력부(42)로 구분하여 구성되며, 초기 위치가 셋팅되어 있으므로 수위변화로 인해 상·하한압력부(41)(42)에 압력의 변화량이 발생되면 이를 전기적신호를 변환하여 제어부(10)에 전달하게 된다. The pressure part 40 is divided into an upper limit pressure part 41 installed at an upper part of the air chamber (air) and the lower limit pressure part 42 installed at a lower part (fluid) of the air chamber 3. Since the position is set, if a change in pressure occurs in the upper and lower pressure parts 41 and 42 due to the water level change, the electric signal is converted and transmitted to the controller 10.

한편, 상기 제어부(10)에는 콘트롤패널(11)에 의해 관로의 설정값이 입력되는데, 상기 설정값은 펌프시스템에서 어떻게 관로를 설계하는가에 따라 결정되는 것으로서 기준수위 Hr , 기준압력 Pr, 설정시간 T을 포함한다. On the other hand, the control unit 10 is input to the set value of the conduit by the control panel 11, the set value is determined by how to design the conduit in the pump system, reference level H r , reference pressure P r , It includes the set time T.

이때, 상기 설정값은 시스템 설계단계에서 유체의 체적탄성률, 파이프의 종탄성 계수, 파이프내경, 파이프 두께의 데이타값 등을 후술하는 수학식에 의해 연산하여 압력파 전파속도 a를 계산하고, 다시 상기 압력파 전파속도 a 및 파이프의 길이 L을 통해 압력파 도달시간 μ를 연산함으로써 구해진다. At this time, the set value is calculated by the following equation to calculate the volume modulus of elasticity of the fluid, the longitudinal modulus of the pipe, the pipe diameter, the pipe thickness, etc. It is obtained by calculating the pressure wave arrival time μ through the pressure wave propagation speed a and the length L of the pipe.

물론, 상기 설정값 대신에 사전에 반복된 실험을 통해 도출된 실험값을 사용할 수도 있다. Of course, instead of the set value, it is also possible to use an experimental value derived through a previously repeated experiment.

따라서, 상기 제어부(10)에서는 레벨부(30)의 신호, 접점스위치(31)의 신호를 통해 에어챔버(3)의 수위변화량 △H을 인식하고, 압력부(40)의 신호를 통해 에어챔버(3)의 압력변화량 △P을 인식하며, 설정값 또는 실험값을 기준으로 상기 수위변화량 △H 또는 압력변화량 △P가 수충격에 해당하는 지를 판단하게 된다. Therefore, the control unit 10 recognizes the level change amount ΔH of the air chamber 3 through the signal of the level unit 30 and the signal of the contact switch 31, and the air chamber through the signal of the pressure unit 40. The pressure change amount ΔP of (3) is recognized, and it is determined whether the water level change amount ΔH or the pressure change amount ΔP corresponds to the water shock based on the set value or the experimental value.

또한, 제어부(10)는 공기압축기(7)(8)와 배기밸브(6)를 선택적으로 동작하여 수충격에 대응하도록 에어챔버(3)를 제어하며, 복수의 제어부(10)가 병렬연결되어, 어느 하나의 제어부(10)가 작동되지 않아도 안정된 동작을 수행할 수 있도록 시스템을 구성할 수 있다. In addition, the controller 10 selectively operates the air compressors 7 and 8 and the exhaust valve 6 to control the air chamber 3 so as to respond to water shock, and the plurality of controllers 10 are connected in parallel. In addition, the system may be configured to perform a stable operation even when any one of the controllers 10 is not operated.

이때, 에어챔버(3)를 제어하는 동작은 종래의 공지기술이므로 이하에서 상세한 설명은 생략한다. At this time, since the operation of controlling the air chamber 3 is a conventional known technique, detailed description thereof will be omitted below.

상기 제어부(10)의 출력신호는 디스플레이(50)에 전달되어 관리자가 현재의 상황(압력파 전달속도, 압력파 도달시간, 수위변화량 △H, 압력변화량 △P, 수충격발생일시, 기기의 가동일시 및 횟수 등)을 시각적으로 확인할 수 있다. The output signal of the controller 10 is transmitted to the display 50 so that the manager can change the current situation (pressure wave propagation speed, pressure wave arrival time, level change amount ΔH, pressure change amount ΔP, water shock occurrence time, operation of the device). Date and time, etc.).

또한, 제어부(10)의 출력신호는 저장부(60)에 전달되고, 전술한 현재의 상황이 실시간으로 저장됨으로써, 추후 데이타분석을 통해 시스템의 문제점을 보완할 수 있도록 하며, 상기 저장부(60)에는 메모리카드, 메모리스틱, USB메모리를 포함하는 이동식 저장장치에 데이타를 전송할 수 있도록 별도의 출력포트를 구비된다. In addition, the output signal of the control unit 10 is transmitted to the storage unit 60, and the above-described current situation is stored in real time, so that it is possible to supplement the problem of the system through the data analysis later, the storage unit 60 ) Has a separate output port to transfer data to a removable storage device including a memory card, a memory stick and a USB memory.

또한, 제어부(10)의 출력신호는 경보부(70)에 전달되어 비상신호를 발생함으로써, 관리자 또는 작업자의 주위를 환기시킬 수 있다.In addition, the output signal of the controller 10 is transmitted to the alarm unit 70 to generate an emergency signal, it is possible to ventilate the surroundings of the manager or operator.

이하에서는 본 발명에 사용되는 수학식을 정리하고, 일 실시례로서, 기본조건하에 그 계산값을 구한다. In the following, the equations used in the present invention are summarized and, as an example, the calculated values are obtained under basic conditions.

1. 압력파 전파속도1. Pressure wave propagation speed

Figure 112006011680961-PAT00001
Figure 112006011680961-PAT00001

a : 압력파 전파속도 (m/sec), K : 액체의 체적탄성율 (2.07 × 108㎏/㎡)  a: Pressure wave propagation speed (m / sec), K: Volumetric elastic modulus of liquid (2.07 × 108㎏ / ㎡)

E : 파이프재료의 종탄성 계수 (2.1 × 1010㎏/㎡),   E: Longitudinal modulus of elasticity of pipe material (2.1 × 1010㎏ / ㎡),

D : 파이프 내경 (697.2mm), t : 파이프 두께 (7mm)  D: pipe inner diameter (697.2mm), t: pipe thickness (7mm)

2. 관로상수 2. Pipe Constant

Figure 112006011680961-PAT00002
Figure 112006011680961-PAT00002

Vo : 정상유속시 관로유속 (m/sec), Ho : 정상운전시의 펌프양정 (m)  Vo: Pipe velocity at normal flow rate (m / sec), Ho: Pump lift at normal operation (m)

3. 압력파 전달시간3. Pressure wave transmission time

Figure 112006011680961-PAT00003
Figure 112006011680961-PAT00003

L : 파이프 길이  L: pipe length

4. 회전부문의 관성효과 4. Inertial Effect of Rotating Sector

Figure 112006011680961-PAT00004
Figure 112006011680961-PAT00004

GD1 2 : 펌프 관성효과 , GD2 2= MOTOR 관성효과GD 1 2 : Pump inertia effect, GD 2 2 = motor inertia effect

5. 펌프측 토크5. Pump side torque

Figure 112006011680961-PAT00005
Figure 112006011680961-PAT00005

6. 관성계수 6. Inertia coefficient

Figure 112006011680961-PAT00006
Figure 112006011680961-PAT00006

[ 기본 조건(증설펌프 기준) ][Basic condition (expansion pump basis)]

송수 PUMP : 설치대수 2대(증설) (내 1대예비) , 기존 3대(내 1대예비)Water Pump: 2 units installed (extended) (1 reserved), 3 existing units (1 reserved)

정격토출량 : 38,100㎥/day(4,5,6단계 계획유량)Rated discharge amount: 38,100㎥ / day (4,5,6 stage planned flow rate)

송수파이프 내경 : 700 mmWater Pipe Inner Diameter: 700 mm

정격전양정 : 80mRated head: 80m

정격회전수 : 1,750rpmRated Rotation: 1,750rpm

모타동력 : 280kWMotor power: 280kW

정격펌프효율 : 77%Rated pump efficiency: 77%

전동기 GD2치 : 63.0㎏-㎡Motor GD2 value: 63.0㎏-㎡

펌프 GD2치 : 상동Pump GD2 value: Same as above

상기 기본조건하에서, 압력파 전파속도 a = 1,012m/sec이며, 관로상수 2ρ = 1.47, 압력파 전달시간 μ= 15.81sec, 회전부문의 관성효과 GD2 = 63㎏㎡, 펌프측 토크 T = 155.84㎏m, 관성계수 K= 0.53sec-1로 계산된다. Under the above basic conditions, the pressure wave propagation speed a = 1,012 m / sec, the pipeline constant 2ρ = 1.47, the pressure wave propagation time μ = 15.81sec, the inertia effect of the rotating section GD 2 = 63 kg 2, pump-side torque T = 155.84 kgm, inertia coefficient K = 0.53 sec -1 .

한편, 본 발명에서는 종래의 시스템 내부에 구비된 저장부(60)의 제한된 효과를 개선하기 위해 도 2에 도시된 바와 같이 별도의 외부저장장치(111)를 구비하며, 통신모듈(80)를 통해 전달받아 저장하게 된다. On the other hand, the present invention is provided with a separate external storage device 111, as shown in Figure 2 to improve the limited effect of the storage unit 60 provided in the conventional system, through the communication module 80 It receives and stores.

즉, 시스템 본체(100)의 내측에 구비된 제어부(10)에서는 현재의 상황(압력 파 전달속도, 압력파 도달시간, 수위변화량, 압력변화량, 수충격 발생일시, 기기의 가동일시 및 횟수 등)을 통신모듈(80)에 전달한다. That is, in the control unit 10 provided inside the system main body 100, the current situation (pressure wave propagation speed, pressure wave arrival time, water level change amount, pressure change amount, water shock occurrence date and time, operation time and frequency of the device, etc.) To the communication module 80.

상기 통신모듈(80)은 유선통신망(RS-232, RS-422, RS-485, S-ATA, IDE, USB,IEEE 1394, TCPIP 프로토콜을 이용한 인터넷망을 포함한다)과 송수신안테나(81) 등의 무선통신망(특정주파수를 이용하는 통신, 적외선통신망, 레이저통신망 핸드폰 무선망을 포함한다)을 통해 상기 현재의 상황에 대한 데이타값을 외부저장장치(110)에 전달한다. The communication module 80 may include a wired communication network (including an RS-232, RS-422, RS-485, S-ATA, IDE, USB, IEEE 1394, Internet network using a TCPIP protocol), a transmit / receive antenna 81, and the like. It transmits the data value of the current situation to the external storage device 110 through a wireless communication network (including a communication using a specific frequency, an infrared communication network, a cellular communication wireless network).

이때, 외부저장장치(110)에서는 상기 전달된 데이타값을 별도의 인덱스(INDEX; 색인)가 포함하도록 저장하는 것이 바람직하다. In this case, the external storage device 110 preferably stores the transferred data value to include a separate index.

따라서, 상기 인덱스로는 일자를 지정하면, 해당 일자의 모든 데이타값이 발생일시를 기준으로 정렬되며, 인덱스로 수위변동폭을 지정하면 상기 수위변동량 이내의 모든 데이타값들이 발생일시를 기준으로 정렬되고, 인덱스로 압력변동량을 지정하면 상기 압력변동량 이내의 모든 데이타값들이 발생일시를 기준으로 정렬되어, 추후 관리자의 상황분석을 편의성을 향상시킬 수 있다. Therefore, when the date is specified as the index, all data values of the corresponding date are sorted based on the date and time of occurrence. When the level fluctuation range is specified as an index, all data values within the level variation are sorted based on the date and time of occurrence. When the pressure fluctuation amount is designated as an index, all data values within the pressure fluctuation amount are sorted based on the date and time of occurrence, thereby improving convenience of a manager's situation analysis later.

한편, 상기 통신모듈(80)은 유선통신망 또는 무선통신망을 통해 외부콘트롤패널과 연결된다. On the other hand, the communication module 80 is connected to the external control panel through a wired communication network or a wireless communication network.

즉, 외부 콘트롤패널(20)에서는 전술한 유선통신망 또는 송신안테나(121)를 통해 사용자가 외부에서 입력한 설정값을 제어부(10)에 전달함으로써, 무인시스템 을 구현할 수 있다. That is, the external control panel 20 may implement an unmanned system by transmitting the setting value input by the user to the controller 10 through the above-described wired communication network or the transmission antenna 121.

이때, 상기 유선통신망 또는 무선통신망을 통해 데이타값과 제어신호가 이동하는 것은 종래의 전자장치에 적용된 공지의 기술이므로 이하에서 상세한 설명은 생략한다. In this case, the movement of the data value and the control signal through the wired communication network or the wireless communication network is a well-known technique applied to a conventional electronic device, and thus the detailed description thereof will be omitted below.

한편, 본 발명의 일 실시례로서, 상기 제어부에는 공급전원이 차단된 경우 일정시간 시스템 전원의 공급을 대신할 수 있도록 무정전전원장치(UPS; Uninterrupted Power Supply)가 연결된다. 이때, 제어부(10)에서 무정전전원장치의 동작이 감지되면, 유지관리의 편의성을 위해 시스템의 설정값과 현재의 작동상태를 저장부(60)로 저장하게 된다. On the other hand, as an embodiment of the present invention, the uninterrupted power supply (UPS) is connected to the control unit to replace the supply of system power for a predetermined time when the supply power is cut off. At this time, when the operation of the uninterruptible power supply is detected by the control unit 10, the storage unit 60 stores the set value of the system and the current operating state for the convenience of maintenance.

상기와 같은 본 발명은 상술한 특정의 실시례에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.The present invention as described above is not limited to the above-described specific embodiments, and various changes can be made by those skilled in the art without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. will be.

본 발명에 의한 수충격 방지시스템은 펌프의 급작스런 가동이나 정지시에 시스템에 발생하는 수충격을 미리 설정된 기준값과 비교하여 실시간으로 파악하고, 이에 대응할 수 있도록 제어하여 수충격을 사전에 예방할 수 있는 효과가 있다. The water shock prevention system according to the present invention compares the water shock generated in the system at the time of sudden operation or stop of the pump with a preset reference value in real time, and controls to cope with the effect to prevent water shock in advance. There is.

또한, 시스템의 지속적인 데이타변화량을 저장할 수 있도록 외부저장장치(110)가 구비되어 시스템 개선을 위한 데이타분석이 용이한 효과가 있다. In addition, the external storage device 110 is provided to store the amount of continuous data change of the system has an easy data analysis for system improvement.

또한, 외부콘트롤패널(120)을 통해 직접 제어부(10)에 설정값를 수동제어할 수 있으므로, 무인시스템으로 관리가능한 효과가 있다. In addition, since the control value can be manually controlled by the control unit 10 directly through the external control panel 120, there is an effect that can be managed by an unmanned system.

Claims (6)

메인파이프에 흐르는 유체가 차단밸브 및 배수밸브가 구비된 연결파이프를 통해 에어챔버에 연결되고, 상기 에어챔버에서는 공기압축기 및 배기밸브를 제어하여 메인파이프의 수충격을 감소시키는 수충격 방지시스템에 있어서, In the water shock prevention system, the fluid flowing in the main pipe is connected to the air chamber through a connecting pipe having a shutoff valve and a drain valve, and the air chamber controls the air compressor and the exhaust valve to reduce the water shock of the main pipe. , 에어챔버의 내측 상부 및 하부 각각 구비되며, 저장된 유체가 특정 수위에 도달하면 소정의 전기적 신호를 발생하는 상·하한 레벨스위치 SH 및 SL과;The upper and lower limit switches S H are provided, respectively, to generate a predetermined electrical signal when the stored fluid reaches a specific level. And S L ; 상기 에어챔버의 내측 또는 외측에 구비되며, 저장된 유체의 수위를 감지하여 소정의 전기적 신호를 발생하는 레벨부와;A level unit provided inside or outside the air chamber and configured to generate a predetermined electrical signal by sensing a level of the stored fluid; 상기 에어챔버의 내측에 수직방향으로 일정간격마다 복수 개 설치되어, 유체가 감지되는 경우 소정의 전기적신호를 발생하는 접점스위치와;A plurality of contact switches installed at predetermined intervals in a vertical direction inside the air chamber and generating a predetermined electrical signal when a fluid is detected; 상기 에어챔버의 내측에 상부 및 하부에 각각 구비되며, 상부 및 하부의 압력차를 통해 압력변화량을 감지하고, 이를 전기적신호로 변환하여 출력하는 압력부와;A pressure unit which is provided at an upper side and a lower side of the air chamber, respectively, and detects a pressure change amount through a pressure difference between upper and lower sides, and converts the pressure change amount into an electrical signal; 콘트롤패널을 통해 입력된 설정값과, 상기 레벨스위치와 레벨부와 접점스위치 및 압력부의 입력신호에 따라 소정의 제어신호를 발생하는 제어부와; A control unit for generating a predetermined control signal according to a set value input through a control panel and input signals of the level switch, the level unit, the contact switch, and the pressure unit; 상기 제어부의 출력신호에 따라 시스템의 작동상태를 시각적으로 표시하는 디스플레이와;A display for visually displaying an operating state of the system according to the output signal of the controller; 상기 제어부의 출력신호에 따라 현재 시스템의 작동상태를 실시간으로 저장 하는 저장부와;A storage unit which stores the operating state of the current system in real time according to the output signal of the controller; 상기 제어부의 출력신호에 따라 비상경보음을 발생하는 경보부로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 수충격 방지시스템.Water shock prevention system, characterized in that consisting of an alarm unit for generating an emergency alarm sound in accordance with the output signal of the control unit. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 저장부는 메모리카드, USB메모리를 포함하는 이동식 저장장치에 데이타를 전송할 수 있도록 별도의 출력포트를 구비하는 것을 특징으로 하는 수충격 방지시스템.The storage unit is characterized in that the water shock prevention system having a separate output port for transmitting data to a removable storage device including a memory card, USB memory. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제어부는 현재의 상황(압력파 전달속도, 압력파 도달시간, 수위변화량, 압력변화량, 수충격 발생일시, 기기의 가동일시 및 횟수 등)을 통신모듈에 전달하고, 상기 통신모듈은 유선통신망 또는 무선통신망 중 어느 하나에 의해 외부저장장치에 저장하는 것을 특징으로 하는 수충격 방지시스템.The control unit transmits the current situation (pressure wave transmission speed, pressure wave arrival time, water level change amount, pressure change amount, water shock occurrence date and time, operation date and time of the device, etc.) to the communication module, and the communication module is a wired communication network or Water shock prevention system, characterized in that for storing in the external storage device by any one of the wireless communication network. 제 3항에 있어서, The method of claim 3, wherein 상기 외부저장장치에는 일자, 수위변동량, 압력변동량 중 어느 하나 이상의 인덱스를 포함하여 데이타값이 분류 저장되는 것을 특징으로 하는 수충격 방지시스템.The external storage device is a water shock prevention system, characterized in that the data values are classified and stored, including any one or more of the index of the date, water level fluctuations, pressure fluctuations. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제어부는 통신모듈의 통해 외부콘트롤패널과 연결되되, The control unit is connected to the external control panel through the communication module, 상기 외부콘트롤패널에서는 유선통신망 또는 무선통신망 중 어느 하나에 의해 특정제어신호를 출력함으로써, 제어부에 설정값을 전송하는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 수충격 방지시스템.The external control panel is characterized in that the water shock prevention system characterized in that for outputting a specific control signal by any one of a wired communication network or a wireless communication network, the setting value to the control unit. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제어부는 공급전원이 차단된 경우 일정시간 시스템 전원의 공급을 대신할 수 있도록 무정전전원장치(UPS)가 연결되되,The control unit is connected to the uninterruptible power supply (UPS) to replace the supply of system power for a predetermined time when the supply power is cut off, 무정전전원장치의 동작이 감지되면 시스템의 설정값과 현재의 작동상태를 저장부로 저장하는 것을 특징으로 하는 수충격 방지시스템.When the operation of the uninterruptible power supply is detected, the water shock prevention system, characterized in that for storing the set value of the system and the current operating state to the storage unit.
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