KR20160077524A - Invert imbedded feed pump system capable of controlling flow and pressure simultaneously - Google Patents

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Abstract

Disclosed is an inverter built-in feed water pump system for supplying a fluid to a load (60) side through a pipe (T). More specifically, the inverter built-in feed water pump system, comprises: a feed water booster pump (10) which discharges a fluid to the pipe (T) side; a control panel (20) including a pump controller (22) and an inverter; a flow rate sensor (30) for sensing a flow rate of a fluid in the pipe; a pressure sensor (40) for sensing pressure of the fluid in the pipe; and a flow rate control valve (50) for adjusting the flow rate of the fluid in the pipe. In regards to this, the pump controller receives a value sensed by the flow rate sensor and a value sensed by the pressure sensor, and accordingly, controls a rotation speed of the feed water booster pump and an opening rate of the flow rate control valve in real time to consistently maintain set flow rate and pressure.

Description

유량과 압력을 동시에 제어하는 인버터 내장형 급수펌프 시스템{INVERT IMBEDDED FEED PUMP SYSTEM CAPABLE OF CONTROLLING FLOW AND PRESSURE SIMULTANEOUSLY}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a water pump system having an inverter,

본 발명은 인버터 내장형 급수펌프 시스템에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 유량과 압력을 동시에 제어하는 인버터 내장형 급수펌프 시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an inverter built-in feedwater pump system, and more particularly, to an inverter built-in feedwater pump system that simultaneously controls a flow rate and a pressure.

급수펌프 시스템은 일반적으로 1 내지 8 대의 병렬 연결된 펌프, 펌프 제어 판넬, 그리고 제어용 센서로 구성되며, 제어 판넬은 펌프 컨트롤러와 인버터(Variable Frequency Drive, VFD)를 포함하고 있다.The feed pump system generally consists of 1 to 8 pumps connected in parallel, a pump control panel and a control sensor. The control panel includes a pump controller and an inverter (Variable Frequency Drive, VFD).

기존의 인버터 내장형 급수펌프 시스템의 제어방식으로서는 펌프 토출 측의 배관 압력을 측정하여 소비되는 수량의 변동에 따라 펌프 토출 압력이 일정하도록 유지하는 정압 제어 방식이 주로 사용되고 있다. 이와 같이 정압 제어 방식을 사용하고 있는 일 예는 대한민국등록특허 제10-1183907호(2012년 09월 12일자 등록)에 개시되어 있다.As a conventional control method of the built-in inverter type feed pump system, a constant pressure control method is mainly used in which the piping pressure on the pump discharge side is measured and the pump discharge pressure is kept constant in accordance with the fluctuation of the consumed quantity. An example of such a static pressure control system is disclosed in Korean Patent No. 10-1183907 (registered on September 12, 2012).

한편, 기존의 이러한 정압 제어 방식에서 더 나아가 인버터 내장형 급수펌프 시스템이 일정온도제어 및 일정유량제어 등의 기능을 추가로 갖도록 하기 위해 타 종류의 센서를 추가하여 급수 펌프 시스템 제어에 적용하는 것이 고려될 수 있으나, 현재로서는 서로 다른 종류의 두 가지 센서로부터의 센싱 값을 받아서 두 가지 제어 목표를 동시에 만족시키도록 하는 급수펌프 시스템은 존재하지 않는다.Further, in addition to the conventional static pressure control system, it is considered that the inverter built-in water supply pump system further includes other kinds of sensors for controlling the water supply pump system in order to have additional functions such as constant temperature control and constant flow control At present, however, there is no feedwater pump system that receives sensing values from two different types of sensors and satisfies both control objectives simultaneously.

두 가지 제어 목표를 동시에 달성하기 위한 특수형 급수펌프 시스템을 구현하고자 하는 경우, 펌프 컨트롤러를 포함하는 단일 패키지 구성은 제품화되어 있지 않고, 기존의 급수펌프 시스템을 바탕으로 제어 로직 설계와 장비 패키지 설계가 가능한 업체가 특수 기기를 반영하여 특수한 현장의 용도에 맞게 필요시 설계를 해야만 가능하다. 하지만, 이러한 실정에서는 설계 과정에서 성능 검증을 위한 시뮬레이션이나 시운전 과정에서의 설계 변경이나 튜닝에 필요한 소요 시간이 길어지는 단점이 있다.In order to realize a special type feedwater pump system for achieving both control objectives simultaneously, the single package configuration including the pump controller is not commercialized, and the control logic design and the equipment package design are possible based on the existing feedwater pump system It is only possible for a company to design a specific device to meet the specific application of the field, if necessary. However, in this case, there is a disadvantage in that the time required for design modification or tuning in the simulation or test run process for the performance verification in the design process is prolonged.

따라서, 이러한 단점을 극복할 수 있도록 특히 유량과 압력이라는 두 가지 인자를 동시에 만족시키도록 하는 시스템을 제공하면서도, 더 나아가 배관시스템의 종합적인 안전성 확보와, 동력비 절감 및 유지보수의 편리성도 도모할 수 있는 인버터 내장형 급수펌프 시스템의 개발이 당해 기술 분야에서 요구되고 있다.Therefore, in order to overcome such drawbacks, it is possible to provide a system that satisfies both of the two factors of flow and pressure at the same time, and furthermore, it is possible to secure the comprehensive safety of the piping system, There is a need in the art for the development of an inverter built-in feedwater pump system.

대한민국등록특허 10-1183907(2012년 09월 12일자 등록)Korean Registered Patent No. 10-1183907 (registered on September 12, 2012)

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 유량과 압력 조건을 동시에 만족시키도록 하여, 펌프에서 공급되는 유체의 유량이 일정함에 따라 유체에 약품이나 첨가물 투입량을 결정하는 것이 쉬워지며 약품(첨가물) 주입장치의 주입량 정밀도를 높일 수 있으며, 부하측에서의 유체 사용량이 변동하더라도 항상 일정한 농도의 약품이 배관을 흐르도록 하고, 일정압력으로 제어하므로 패키지에 추가되는 비례 밸브의 제어성능을 더욱 안정시키는 인버터 내장형 급수 펌프 시스템을 제공하는 것이다.A problem to be solved by the present invention is to satisfy both the flow rate and the pressure condition at the same time, and it becomes easy to determine the amount of drug or additive to be supplied to the fluid as the flow rate of the fluid supplied from the pump is constant, It is possible to increase the precision and to keep constant concentration of chemicals flowing through the piping even when the fluid usage on the load side fluctuates and to control the proportioning valve added to the package by controlling the pressure at a constant pressure. .

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 인버터 내장형 급수 펌프 시스템은, 상기 배관 측으로 유체를 토출하는 급수 부스터 펌프와, 펌프 컨트롤러 및 인버터를 갖는 제어 판넬과, 상기 배관 내의 유체의 유량을 센싱하는 유량 센서와, 상기 배관 내의 유체의 압력을 센싱하는 압력 센서와, 상기 배관 내의 유체의 유량을 조절하기 위한 유량 제어 밸브를 포함하되, 상기 펌프 컨트롤러는 상기 유량 센서에서 센싱된 값과 상기 압력 센서에서 센싱된 값을 입력받고 이에 따라 상기 급수 부스터 펌프의 회전수 및 상기 유량 제어 밸브의 개도율을 실시간으로 제어하여 설정된 유량과 압력으로 일정하게 유지한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an inverter built-in feed pump system including a water supply booster pump for discharging fluid to the pipe side, a control panel having a pump controller and an inverter, A pressure sensor for sensing the pressure of the fluid in the pipe; and a flow rate control valve for controlling the flow rate of the fluid in the pipe, wherein the pump controller detects the value sensed by the flow sensor, And controls the rotation speed of the water booster pump and the opening rate of the flow control valve in real time to maintain a constant flow rate and pressure.

일 실시예에 따라, 상기 유량 센서는 상기 급수 부스터 펌프의 토출부 측에 설치되고, 상기 압력 센서는 상기 토출부와 상기 유량 밸브 사이의 상기 배관 상의 임의의 위치에 설치되며, 상기 유량 제어 밸브는 상기 배관의 말단부에 설치된다.According to one embodiment, the flow sensor is provided on the discharge side of the water booster pump, and the pressure sensor is installed at an arbitrary position on the pipe between the discharge portion and the flow rate valve, And is installed at the distal end of the pipe.

일 실시예에 따라, 상기 펌프 컨트롤러는 상기 유량 센서에서 센싱된 값에 따라 상기 유량 제어 밸브의 개도율을 PI제어하기 위한 밸브개도용 PI제어기를 포함한다.According to one embodiment, the pump controller includes a valve opening PI controller for PI control of the opening rate of the flow control valve according to a value sensed by the flow sensor.

일 실시예에 따라, 상기 인버터 내장형 급수 펌프 시스템은 상기 급수 부스터 펌프에서의 물 토출시의 압력에 따른 충격을 흡수하기 위한 압력 탱크를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment, the inverter built-in water supply pump system may further include a pressure tank for absorbing shocks caused by pressure of water discharged from the water booster pump.

일 실시예에 따라, 상기 인버터 내장형 급수 펌프 시스템은 상기 배관 내의 물에 약품을 주입하기 위한 약품 주입 펌프를 더 포함할 수 있다.According to one embodiment, the inverter built-in water supply pump system may further include a chemical injection pump for injecting the medicine into the water in the pipe.

일 실시예에 따라, 상기 유량 제어 밸브는 글로브 밸브(globe valve), 볼 밸브(ball valve), 및 버터플라이 밸브(butterfly valve) 중 어느 하나이다.According to one embodiment, the flow control valve is any one of a globe valve, a ball valve, and a butterfly valve.

일 실시예에 따라, 상기 유량 제어 밸브는 대용량을 고정밀로 구현하기 위해 병렬로 복수 개 구비될 수 있다.According to one embodiment, a plurality of the flow control valves may be provided in parallel in order to realize a large capacity with high precision.

일 실시예에 따라, 상기 인버터 내장형 급수 펌프 시스템은, 설정압력의 변동시 기설정유량은 순간적으로 변동이 일어나지만 펌프 컨트롤러의 제어에 의한 유량 제어 밸브 또는 급수 부스터 펌프의 회전수 또는 가동되는 급수 부스터 펌프의 대수의 조절로 기설정유량값에 서서히 수렴하고, 설정유량의 변동시 기설정압력은 순간적으로 변동이 일어나지만 펌프 컨트롤러의 제어에 의한 유량 제어 밸브 또는 급수 부스터 펌프의 회전수 또는 가동되는 급수 부스터 펌프의 대수의 조절로 기설정압력값에 서서히 수렴하게 된다.According to one embodiment, in the inverter built-in water supply pump system, when the set pressure fluctuates, the preset flow rate instantaneously changes, but the rotation speed of the flow control valve or the water booster pump under the control of the pump controller, The flow rate of the flow control valve or the water booster pump controlled by the pump controller or the water supply amount of the booster pump, which is controlled by the pump controller, The adjustment of the number of booster pumps gradually converges to the preset pressure value.

본 발명은 유량과 압력 조건을 동시에 만족시키는 인버터 내장형 급수 펌프 시스템을 제공함으로써, 펌프에서 공급되는 유체의 유량이 일정하여 유체에 약품이나 첨가물 투입량을 결정하기 쉬워지며, 약품(첨가물) 주입장치의 주입량 정밀도가 높아져 농도조절 실패를 줄일 수 있도록 하며, 부하측에서의 유체 사용량이 변동하더라도 항상 일정한 농도의 약품이 배관을 흐르도록 해주며, 일정압력으로 제어함에 따라 패키지에 추가되는 비례밸브의 제어성능을 더욱 안정화하는 효과를 갖는다.The present invention provides an inverter built-in feed pump system that simultaneously satisfies both flow rate and pressure conditions, so that the flow rate of the fluid supplied from the pump is constant, and the amount of the drug or additive introduced into the fluid can be easily determined. It is possible to reduce the concentration control failure due to high accuracy and to keep constant concentration of chemicals flowing through the pipe even when the fluid usage at the load fluctuates. By controlling at a constant pressure, the control performance of the proportional valve added to the package can be further improved Stabilizing effect.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 유량과 공급 압력을 동시 제어하는 특수형 급수 부스터 펌프 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 압력 센서(40)를 급수 부스터 펌프(10)의 토출부(T1) 측에 설치한 경우 펌프 컨트롤러(22)에서 급수 부스터 펌프(10)의 토출 압력이 항상 일정하도록 제어하는 것을 설명하기 위한 그래프이다.
도 3은 도 1의 유량 제어 밸브(50)로서 사용가능한 밸브 유형의 예들을 도시한 도면이다.
도 4는 유량 제어 밸브(50)의 유형에 따른 유량 제어 특성 곡선으로서, 밸브의 개도율(%) 대비 토출 유량(%)의 변동 특성을 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 급수 펌프 시스템에서 적용가능한 유형의 유량 제어 밸브의 유량 제어 패턴을 보인 그래프이다.
도 6은 도 5에서와 같은 유량 제어 패턴으로 제어가능한 글로브 밸브와 밸브개도용 PI제어기를 채용하여 운전가능한, 급수 펌프 시스템의 일부분의 개략도이다.
도 7은 유량 제어 밸브(50)로서 3 대의 글로브 밸브(501, 502, 503)를 서로 병렬 연결한 상태를 보인 도면이다.
도 8은 유량 제어 밸브(50)로서 1 대의 글로브 밸브를 연결하여 제어하는 경우와 3 대의 글로브 밸브를 서로 병렬 연결하여 제어하는 경우의 개도율(%) 대비 전체 유량(%) 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 인버터 내장형 급수 펌프 시스템에서 급수 부스터 펌프(10)의 운전을 통해 사용자가 자유롭게 설정할 수 있는 유량과 압력의 범위를 설명하기 위한 그래프이다.
도 10은 유량 제어 밸브(50)로서 비례제어형 전동 볼밸브를 적용한 경우의 실험 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 부하(60g, 60h, 60i)를 고려하여 사용 유량 변동 조건에서의 유량과 압력을 동시 제어하는 실험 예를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 1 is a diagram illustrating a special type feedwater booster pump system for simultaneously controlling a flow rate and a supply pressure according to an embodiment of the present invention.
Fig. 2 is a view showing a state in which when the pressure sensor 40 shown in Fig. 1 is installed on the discharge portion T1 side of the water booster pump 10, the pump controller 22 controls the discharge pressure of the water booster pump 10 to be constant Fig.
FIG. 3 is a diagram showing examples of valve types usable as the flow control valve 50 of FIG.
4 is a graph showing variation characteristics of the discharge flow rate (%) versus the valve opening rate (%) as a flow rate control characteristic curve according to the type of the flow control valve 50.
FIG. 5 is a graph showing a flow control pattern of a flow control valve of a type applicable in a water supply pump system according to an embodiment of the present invention.
6 is a schematic view of a part of a water supply pump system which can be operated by employing a globe valve which can be controlled by a flow control pattern as shown in Fig. 5 and a PI controller for opening the valve.
7 is a view showing a state in which three globe valves 501, 502, 503 as a flow control valve 50 are connected in parallel to each other.
FIG. 8 is a graph of the total flow rate (%) versus the opening ratio (%) in the case of controlling by connecting one globe valve as the flow control valve 50 and controlling by connecting the three globe valves in parallel with each other.
9 is a graph for explaining a range of a flow rate and a pressure that can be freely set by a user through operation of the water booster pump 10 in an inverter built-in water pump system according to an embodiment of the present invention.
10 is a diagram for explaining an experimental example in which a proportional-control type electrically operated ball valve is used as the flow control valve 50. Fig.
11 is a diagram for explaining an experimental example in which the flow rate and the pressure are simultaneously controlled under the use flow rate fluctuation conditions in consideration of the loads 60g, 60h, and 60i.

본 발명은 유량과 압력 조건을 동시 제어하는 특수형 급수 부스터 펌프 시스템을 제공한다. 이와 같이 두 가지 제어 목표를 동시에 제어하는 부스터 펌프 시스템은 기존의 급수용 부스터 시스템에 특수 설비가 필수적으로 추가되어야 하는데, 특히, 유량과 압력을 동시에 만족시키고자 하는 경우, 유량 제어 밸브(예컨대, 비례제어용 2방 밸브), 밸브개도용 PI제어기, 유량 센서 등을 추가로 필요로 한다.The present invention provides a special type feedwater booster pump system that simultaneously controls flow rate and pressure conditions. The booster pump system, which controls both control targets simultaneously, must be equipped with special equipment in the existing booster system. Especially, when the flow rate and the pressure are to be satisfied at the same time, the flow rate control valve Control two-way valve), PI controller for valve opening, and flow sensor.

이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 관하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

먼저, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 유량과 공급 압력을 동시 제어하는 특수형 급수 부스터 펌프 시스템을 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 시스템은, 여러 개소(60a, 60b, 60c, 60d, 60e)에 설치된 부하, 즉 물 소비자의 사용 패턴이 다양하게 변화하여도, 급수 부스터 펌프(10)에서 운전되는 유량은 펌프 관리자가 미리 설정한 값으로 유지되며, 부하측 말단부(T2)의 배관(T)에서의 수압도 또한 펌프 관리자가 설정한 값으로 유지 가능하다. 이를 위해, 펌프 컨트롤러(22)는 두 가지 센서(유량 센서(30), 압력 센서(40))로부터 센싱된 값을 입력받아 PID(Proportional Integral Derivative) 제어를 통한 펌프 가변속 제어 및 말단부의 전동 밸브, 즉 유량 제어 밸브(50)를 비례 제어하게 된다. 펌프 컨트롤러(22)는 물 소비자들의 물 소비량이 많아지면 말단 배관의 유량 제어 밸브 개도율을 PI(Proportional Integral) 제어를 통해 줄여주고 펌프의 회전수를 가속시켜 말단부 수압이 감소하지 않도록 해준다. 이에 따라, 유량 센서(30) 후단부는 펌프 관리자가 설정한 일정 유량으로 유지되고, 그리하여 약품 주입 펌프를 사용하고자 할 경우, 약품 투입량의 계산과 농도 관리를 쉽게 할 수 있도록 해준다.1 is a diagram illustrating a special type water booster pump system for simultaneously controlling a flow rate and a supply pressure according to an embodiment of the present invention. The system shown in Fig. 1 is configured such that even if the usage patterns of loads installed in various places 60a, 60b, 60c, 60d, and 60e, that is, And the water pressure at the piping T of the load side end portion T2 can also be maintained at a value set by the pump manager. To this end, the pump controller 22 receives the sensed values from the two sensors (the flow sensor 30 and the pressure sensor 40), and controls the pump variable speed control through PID (Proportional Integral Derivative) That is, the flow control valve 50 is proportionally controlled. The pump controller 22 reduces the opening rate of the flow control valve of the end pipe through proportional integral control (PI) control when the water consumption of the water consumers becomes large, and accelerates the rotation speed of the pump so that the end water pressure is not reduced. Accordingly, the rear end of the flow sensor 30 is maintained at a predetermined flow rate set by the pump manager, and thus, when the drug infusion pump is used, the calculation of the medicine dosing amount and the concentration management are facilitated.

도 1을 참조하여 구체적으로 살펴보면, 본 발명의 일 실시예에 따라 배관(T)을 통해 부하(60a, 60b, 60c, 60d, 60e) 측으로 유체를 공급하기 위한 인버터 내장형 급수 펌프 시스템은, 배관(T) 측으로 유체를 토출하는 한 대 이상의 급수 부스터 펌프(10), 펌프 컨트롤러(22) 및 인버터(24)를 갖는 제어 판넬(20), 배관(T) 내의 유체의 유량을 센싱하는 유량 센서(30), 배관(T) 내의 유체의 압력을 센싱하는 압력 센서(40), 그리고 배관(T) 내의 유체의 유량을 조절하기 위한 유량 제어 밸브(50)를 포함한다.1, an inverter-equipped water supply pump system for supplying fluid to the loads 60a, 60b, 60c, 60d, and 60e through a pipe T according to an embodiment of the present invention includes a pipe A control panel 20 having a pump controller 22 and an inverter 24 for discharging the fluid to the side of the pipe T, a flow sensor 30 for sensing the flow rate of the fluid in the pipe T, A pressure sensor 40 for sensing the pressure of the fluid in the pipe T and a flow control valve 50 for regulating the flow rate of the fluid in the pipe T. [

펌프 컨트롤러(22)는 유량 센서(30)에서 센싱된 값과 압력 센서(40)에서 센싱된 값을 입력받고(C1, C2), 이들 센싱 유량 값 및 센싱 압력 값에 따라 급수 부스터 펌프(10)의 회전수 및 유량 제어 밸브(50)의 개도율을 실시간으로 제어한다(C3). 펌프 컨트롤러(22)는 압력 센서(40)와 유량 센서(30)에서의 센싱 값을 동시에 입력받아 두 가지 인자가 모두 일정해지도록 하기 위해, 펌프의 회전수를 PID(Propertional Integral Derivative) 제어함과 동시에 유량 제어 밸브(50), 예컨대 2방 비례 제어 밸브의 개도율을 PI(Propertional Integral) 제어한다. 따라서, 펌프 컨트롤러(22)는 유량 센서(30)에서 센싱된 값에 따라 유량 제어 밸브(50)의 개도율을 PI제어하기 위한 밸브개도용 PI제어기(도 6의 221 참조)를 포함한다.The pump controller 22 receives the sensed value from the flow sensor 30 and the sensed value from the pressure sensor 40 and supplies it to the water booster pump 10 according to the sensed flow rate value and sensed pressure value, And the opening rate of the flow control valve 50 in real time (C3). The pump controller 22 receives the sensed values from the pressure sensor 40 and the flow sensor 30 at the same time and controls the rotational speed of the pump to be PID (Proper Integral Derivative) At the same time, the opening rate of the flow control valve 50, for example, the two-room proportional control valve is PI (Proper Integral Integral). Therefore, the pump controller 22 includes a valve opening PI controller (see 221 in Fig. 6) for PI control of the opening rate of the flow control valve 50 in accordance with the value sensed by the flow sensor 30.

도 1에 도시된 바와 같이, 유량 센서(30)는 급수 부스터 펌프(10)의 토출부(T1) 측에 설치되고, 압력 센서(40)는 배관(T) 상에서 토출부(T1)와 유량 제어 밸브(50) 사이의 임의의 위치에 설치되며, 유량 제어 밸브(50)는 배관(T)의 말단부(T2)에 설치된다. 다시 말해, 압력 센서(40)는 배관(T) 상에서 그 설치 위치를 가변시킬 수 있으며, 펌프 컨트롤러(22)는 압력 센서(40)가 설치된 위치를 기준으로 하여 압력이 일정하도록 제어한다. 급수 부스터 펌프(10)와 배관(T)의 설명에서, 토출부(T1)는 급수 부스터 펌프(10)와 배관(T)의 연결부분, 급수 부스터 펌프(10)의 후단, 또는 급수 부스터 펌프(10) 후단의 배관(T)의 시작 부분을 의미하고, 말단부(T2)는 부하(60e) 후단의 배관(T)의 일부분을 일컫는다.1, the flow sensor 30 is provided on the side of the discharge portion T1 of the water booster pump 10 and the pressure sensor 40 is connected to the discharge portion T1 and the flow rate control And the flow control valve 50 is installed at the distal end portion T2 of the piping T. The flow control valve 50 is installed at a predetermined position between the valves 50, In other words, the pressure sensor 40 can change its mounting position on the pipe T, and the pump controller 22 controls the pressure to be constant based on the position where the pressure sensor 40 is installed. In the description of the water booster pump 10 and the pipe T, the discharge portion T1 is connected to the connection portion of the water booster pump 10 and the pipe T, the rear end of the water booster pump 10, And the distal end portion T2 refers to a portion of the tubing T at the rear end of the load 60e.

본 발명의 일 실시예에 따른 급수 펌프 시스템은 급수 부스터 펌프(10)에서의 물 토출시의 압력에 따른 충격을 흡수하기 위한 압력 탱크(70)를 더 포함할 수 있고, 배관(T) 내의 물에 약품을 주입하기 위한 약품 주입 펌프(80)를 더 포함할 수 있다.The water supply pump system according to an embodiment of the present invention may further include a pressure tank 70 for absorbing impacts due to the pressure of water discharge in the water booster pump 10, And a drug infusion pump 80 for injecting the medicament.

도 2는 도 1의 압력 센서(40)를 급수 부스터 펌프(10)의 토출부(T1) 측에 설치한 경우 펌프 컨트롤러(22)에서 급수 부스터 펌프(10)의 토출 압력이 항상 일정하도록 제어하는 것을 설명하기 위한 그래프이다. 도 2에서, X축은 토출 유량(Q)을 백분율(%)로 나타내었고, Y축은 토출 압력(H)을 백분율로 나타내었다. 급수 부스터 펌프(10)의 RPM의 증가에 따라 펌프의 성능 곡선은 상승하는 특성이 있으며, 특정 RPM에서, 유량(Q)이 감소함에 따라 압력(H)이 증가하는 특성을 보인다. 본 발명의 경우, 그래프 상에서 청색으로 표시된 것과 같이 펌프 컨트롤러(22) 및 인버터(24)를 포함하는 제어 판넬(20)을 이용하여 토출 유량(Q)의 변화에 따라 토출 압력(H)이 항상 일정하도록 제어한다.Fig. 2 is a view showing a state in which when the pressure sensor 40 shown in Fig. 1 is installed on the discharge portion T1 side of the water booster pump 10, the pump controller 22 controls the discharge pressure of the water booster pump 10 to be constant Fig. In Fig. 2, the X axis represents the discharge flow rate Q in percentage (%), and the Y axis represents the discharge pressure H in percentage. As the RPM of the water booster pump 10 increases, the performance curve of the pump increases. At a specific RPM, the pressure H increases as the flow Q decreases. In the case of the present invention, the discharge pressure H is always kept constant in accordance with the change of the discharge flow rate Q by using the control panel 20 including the pump controller 22 and the inverter 24, .

도 3은 도 1의 유량 제어 밸브(50)로서 사용가능한 밸브 유형의 예들을 도시한 도면이고, 도 4는 유량 제어 밸브(50)의 유형에 따른 유량 제어 특성 곡선으로서, 밸브의 개도율(%) 대비 토출 유량(%)의 변동 특성을 나타낸 그래프이다.Fig. 3 is a view showing examples of valve types usable as the flow control valve 50 of Fig. 1, Fig. 4 is a flow control characteristic curve according to the type of the flow control valve 50, (%) Relative to the discharge flow rate (%).

도 3의 (a)는 글로브 밸브(globe valve)이고, (b)는 버터플라이 밸브(butterfly valve)이고, (c)는 볼 밸브(ball valve)이다. 본 발명에서는 유량 제어 성능이 우수한 글로브 밸브((a))가 가장 선호되고, 다음으로 볼 밸브((c)) 및 버터플라이 밸브((b)) 순이다. 도 4에서 변동 특성은 선형(linear)(곡선 (1))이 이상적이고 따라서 유량 제어 밸브(50)는 이에 가장 가까운 것이 바람직하다. 도 3의 (a)에 예시한 글로브 밸브의 변동 특성 곡선은 곡선 (2)에 해당한다.3 (a) is a globe valve, (b) is a butterfly valve, and (c) is a ball valve. In the present invention, the globe valve (a) having the excellent flow control performance is the most preferred, followed by the ball valve (c) and the butterfly valve (b). In FIG. 4, it is preferable that the variation characteristic is linear (curve (1)) and therefore the flow control valve 50 is closest thereto. The variation characteristic curve of the globe valve shown in Fig. 3 (a) corresponds to the curve (2).

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 급수 펌프 시스템에서 적용가능한 유형의 유량 제어 밸브(50)의 유량 제어 패턴을 보인 그래프이고, 도 6은 도 5에서와 같은 유량 제어 패턴으로 제어가능한 글로브 밸브(50)와 밸브개도용 PI제어기(221)를 채용하여 운전가능한 급수 펌프 시스템의 일부분의 개략도이다.FIG. 5 is a graph showing a flow control pattern of a flow control valve 50 of a type applicable in a feed water pump system according to an embodiment of the present invention, FIG. 6 is a graph showing a flow control pattern of a globe valve And a valve opening PI controller 221. The water supply pump system shown in Fig.

도 6에 도시된 바와 같이, 밸브개도용 PI 제어기(221)는 배관(T) 상에 설치된 유량 센서(30)로부터 유량 값을 실시간으로 피드백받아 밸브의 개도율을 재수정하여 제어할 수 있는데, 이러한 밸브개도용 PI 제어기(221)가 펌프 컨트롤러(22) 내에 추가된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 글로브 밸브의 경우 선형으로 제어가능한 범위가 넓어(20% ~ 80%), 펌프 관리자가 원하는 유량 값으로 제어하기에 용이하다. 따라서, 이와 같이 유량 제어 성능이 우수한 글로브 밸브가 본 발명의 유량 제어 밸브(50)로서 바람직하다.As shown in FIG. 6, the valve opening PI controller 221 can feedback the flow rate value from the flow rate sensor 30 installed on the pipe T in real time to re-control the opening rate of the valve. A valve opening PI controller 221 is added to the pump controller 22. As shown in FIG. 5, in the case of the globe valve, the linearly controllable range is wide (20% to 80%), and it is easy for the pump manager to control the desired flow rate value. Therefore, a globe valve having such excellent flow control performance is preferable as the flow control valve 50 of the present invention.

한편, 유량 제어 특성이 우수한 글로브 밸브인 경우에도 밸브 1 대의 0~20% 부분과 80~100% 유량 구간 부분은 정밀한 제어가 곤란하다. 이를 보완하기 위해, 유량 제어 밸브(50)를 복수 개로 구성하여 서로 병렬 연결할 수 있다. 이에 관하여 도 7 및 도 8을 참조하여 이하에서 설명하도록 한다.On the other hand, even in the case of a globe valve having excellent flow control characteristics, it is difficult to precisely control the 0 to 20% portion and the 80 to 100% flow rate section of one valve. In order to compensate for this, a plurality of flow control valves 50 may be provided and connected in parallel with each other. This will be described below with reference to Figs. 7 and 8. Fig.

도 7은 유량 제어 밸브(50)로서 3 대의 글로브 밸브(501, 502, 503)를 서로 병렬 연결한 상태를 보인 도면이고, 도 8은 유량 제어 밸브(50)로서 1 대의 글로브 밸브를 연결하여 제어하는 경우와 3 대의 글로브 밸브를 서로 병렬 연결하여 제어하는 경우의 개도율(%) 대비 전체 유량(%) 그래프이다. 도시된 바와 같이, 유량 제어 밸브를 1 대의 글로브 밸브로 제어하는 경우를 고려해 보면, 그래프(g1)로 보여지는 바와 같이, 1 대의 0~20% 부분과 80~100% 유량 구간 부분은 정밀한 제어가 곤란하게 된다. 이에 비해, 그래프(g2)로 보여지는 바와 같이, 3 대의 글로브 밸브(501, 502, 503)를 서로 병렬 연결하여 제어하는 경우, 부분적으로 오프시켜 대수를 조절하여 PI 제어할 수 있으므로, 대유량을 정밀하게 제어하기에 유리해 질 수 있다.7 is a view showing a state in which three globe valves 501, 502, 503 are connected in parallel to each other as a flow control valve 50. Fig. 8 is a flow control valve 50 in which one globe valve is connected (%) Versus the total flow rate (%) when three glove valves are controlled in parallel with each other. As shown in the graph (g1), when the flow control valve is controlled by a single globe valve, one 0 to 20% portion and 80 to 100% flow portion are precisely controlled It becomes difficult. In contrast, as shown in the graph (g2), when the three glove valves 501, 502, 503 are controlled by being connected in parallel to each other, the PI control can be performed by partially turning off the valve and controlling the logarithm. It can be advantageous for precise control.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 인버터 내장형 급수 펌프 시스템에서 급수 부스터 펌프(10)의 운전을 통해 펌프 관리자가 자유롭게 설정할 수 있는 유량과 압력의 범위를 설명하기 위한 그래프이다. 도 9에서, A 구간은 급수 부스터 펌프(10)의 최소유량구간에 해당하므로 장시간 운전시 펌프 고장을 유발할 수 있는 구간이므로, 압력과 유량을 동시 제어가능한 구간으로서는 바람직하지 않다. C 구간은 시스템 저항곡선의 아래 구간으로서 이 구간에서는 배관 저항으로 인해 운전이 불가능하다. D 구간은 급수 부스터 펌프(10)의 최저속도 이하인 구간으로서 연속 운전이 불가능한 구간이다. 마지막으로, B 구간은 급수 부스터 펌프(10)를 사용하여 유량과 압력을 펌프 관리자가 원하는 대로 운전가능한 구간으로서, 이 구간 내에서 일정 압력과 일정 유량을 동시 제어할 수 있는 구간이다.FIG. 9 is a graph for explaining the range of flow rate and pressure that a pump manager can freely set through operation of a water booster pump 10 in an inverter built-in water pump system according to an embodiment of the present invention. In FIG. 9, since the section A corresponds to the minimum flow rate section of the water booster pump 10, it is a section that can cause the pump failure in the long-time operation, and therefore is not preferable as a section capable of simultaneously controlling the pressure and the flow rate. C section is the lower section of the system resistance curve. In this section, it is impossible to operate due to piping resistance. The section D is a section that is below the minimum speed of the water booster pump 10 and is a section in which continuous operation is impossible. Finally, section B is a section in which the flow rate and pressure can be operated as desired by the pump manager using a water booster pump (10), and a constant pressure and a constant flow rate can be simultaneously controlled within this section.

이하에서는 도 10 및 도 11을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 인버터 내장형 급수 펌프 시스템에 관한 구체적인 실험 예들을 설명하도록 한다. 도 10은 유량 제어 밸브(50)로서 비례제어형 전동 볼 밸브를 적용한 경우의 실험 예를 설명하기 위한 도면이고, 도 11은 부하(60g, 60h, 60i)를 고려하여 사용 유량 변동 조건에서의 유량과 압력을 동시 제어하는 실험 예를 설명하기 위한 도면이다.
Hereinafter, specific experimental examples related to the inverter built-in water supply pump system according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 10 and 11. FIG. 10 is a view for explaining an experimental example in which a proportional control type electric ball valve is applied as the flow control valve 50. Fig. 11 is a graph for explaining an experimental example in which the proportional control type electric ball valve is applied as the flow control valve 50, FIG. 3 is a view for explaining an experimental example of simultaneous control of pressure; FIG.

실험 예 1Experimental Example 1

도 10에 도시된 바와 같이, 실험 예 1에서는 비례제어형 전동 볼 밸브(규격 : 40A)(50), 40A의 압력 센서(4~20mA)(40), 터빈방식의 40A 유량 센서(30) 및 부스터 펌프(10)를 적용하였고, 압력 센서(40)와 유량 센서(30) 간은 400cm 간격, 유량 센서(30)와 비례제어형 전동 볼 밸브(50) 간은 300cm, 그리고 비례제어형 전동 볼 밸브(50)와 말단부(T2) 간은 200cm 간격으로 위치하도록 하였고, 물탱크(90)로 환수되기 전 단계에서 최대 유량을 8m3/h로 조절하기 위해 32A 규격의 볼 밸브(110)를 말단부(T2)의 후단에 설치하였다. 여기서, 펌프 컨트롤러(22)는 유량 센서(30)로부터의 센싱 값을 받아서 볼 밸브(50)를 PI 제어한다.10, in Experimental Example 1, proportional control type electric ball valves (spec. 40A) 50, pressure sensors 40A (40 to 40 mA) 40, turbine type 40A flow sensors 30, The pump 10 is applied and the distance between the pressure sensor 40 and the flow rate sensor 30 is 400 cm, the flow rate sensor 30 is 300 cm between the proportional control type electric ball valve 50 and the proportional control type electric ball valve 50 ) and the end (T2) liver was positioned to 200cm intervals, the water tank (90) 32A ball end (T2 the valve 110 in the standard in order to control the maximum flow rate to 8m 3 / h in the previous step to water exchange with) As shown in FIG. Here, the pump controller 22 receives the sensed value from the flow sensor 30 and PI-controls the ball valve 50.

이 실험 예에 따른 결과를 정리하면 이하와 같다.The results of this experimental example are summarized as follows.

(1) 유량 제어 : 유량 센서(30)의 센싱 값을 펌프 컨트롤러(22)가 입력받아서 전동 볼 밸브(50)가 유량을 유지하도록 제어함.(1) Flow control: The pump controller 22 receives the sensed value of the flow sensor 30 and controls the electric ball valve 50 to maintain the flow rate.

(2) 압력 제어 : 전동 볼 밸브(50) 전단의 압력 센서(40)의 센싱 값을 받아서 부스터 펌프(10)가 압력을 유지하도록 제어함.(2) Pressure control: It controls the booster pump 10 to maintain the pressure by receiving the sensing value of the pressure sensor 40 at the front end of the electric ball valve 50.

유량 및 압력을 동시 제어한 결과, 운전 가능한 구간 중 대체로 압력과 유량을 원하는 대로 제어가능하며, 유량 헌팅이 적고 약 10~15초 경과 후 설정값을 유지하기 시작하였다. 이는 전동 볼 밸브(50) 전단의 압력을 부스터 펌프(10)가 설정된 압력으로 단시간에 안정시키는 것에 따라 전동 볼 밸브(50)가 서서히 제어되어 설정된 유량 값에 수렴하고(약 15초 경과), 전동 볼 밸브(50)의 움직임이 있더라도 부스터 펌프(10)는 전동 볼 밸브(50) 전단의 압력을 설정압력으로 신속히 일정하게 유지해주며, 부스터 펌프(10)와 전동 볼 밸브(50) 사이의 구간은 설정 압력과 유량으로 유지된다(약 20초 소요). 다시 말해, 펌프 관리자가 설정압력을 변동시키더라도 기설정유량은 순간적으로 변동이 일어나지만 펌프 컨트롤러(22)의 제어에 의한 유량 제어 밸브(50) 또는 급수 부스터 펌프(10)의 회전수 또는 가동되는 급수 부스터 펌프(10)의 대수 등의 조절로 기설정유량값에 서서히 수렴하고, 마찬가지로 펌프 관리자가 설정유량을 변동시키더라도 기설정압력은 순간적으로 변동이 일어나지만 펌프 컨트롤러(22)의 제어에 의한 유량 제어 밸브(50) 또는 급수 부스터 펌프(10)의 회전수 또는 가동되는 급수 부스터 펌프(10)의 대수 등의 조절로 기설정압력값에 서서히 수렴하게 되는 것이다. 여기서, 본 발명은 유량 제어 밸브(50) 후단의 압력까지 설정압력으로 유지시키는 것은 아니다.As a result of controlling the flow and pressure simultaneously, it is possible to control the pressure and the flow amount as desired in the operable section, and the flow hunting is small and the setting value is maintained after about 10 ~ 15 seconds. This causes the pressure of the front end of the electric ball valve 50 to be stabilized in a short time with the pressure set by the booster pump 10 so that the electric ball valve 50 is gradually controlled to converge to the set flow rate value The booster pump 10 quickly maintains the pressure at the front end of the electric ball valve 50 at a predetermined pressure even if there is movement of the ball valve 50 and the interval between the booster pump 10 and the electric ball valve 50 is It is maintained at set pressure and flow rate (takes about 20 seconds). In other words, even if the pump manager fluctuates the set pressure, the preset flow rate instantaneously fluctuates, but the flow rate of the flow control valve 50 or the water booster pump 10 under the control of the pump controller 22, Even if the pump manager changes the set flow rate, the predetermined pressure fluctuates instantaneously, but the flow rate of the booster pump 10 is controlled by the pump controller 22 The speed of the flow control valve 50 or the water booster pump 10 or the number of water booster pumps 10 to be operated is gradually converged to the preset pressure value. Here, the present invention does not hold the pressure at the rear end of the flow control valve 50 at the set pressure.

따라서, 실험 예 1에 따른 인버터 내장형 급수 펌프 시스템을 종래의 방식들과 비교해 보면, 다음과 같은 특징이 있다.Therefore, when the inverter built-in water supply pump system according to Experimental Example 1 is compared with the conventional systems, there are the following features.

유량 센서와 변속 펌프만을 사용하는 종래의 변속 펌프의 유량 제어의 경우, 우수한 유량 제어가 가능하지만, 토출 압력은 부하측 배관 환경에 따라 수력학적 변동이 발생할 뿐만 아니라, 부하측 저항의 증가에 따라 유량을 유지하려면 펌프의 속도 및 토출 압력의 상승이 불가피해지는 단점이 있다. 또한, 도징 펌프를 사용하는 종래의 정량 펌프의 유량 제어는 정밀한 유량 제어가 가능하나, 마찬가지로 토출 압력이 부하측 환경에 따라 수력학적 변동이 발생하며, 부하측 저항의 증가에 따라 토출 압력이 상승하는 단점이 있다. 이에 비해, 본 발명에 따라 유량과 공급 압력을 동시 제어하도록, 유량 센서, 압력 센서, 유량 제어 밸브와 변속 펌프를 채용하는 경우, 유량 제어가 용이(+/- 2% 정밀도)할 뿐만 아니라, 펌프 토출부와 유량 제어 밸브 사이의 정압 제어도 가능해진다. 즉 펌프 관리자가 유량 제어 밸브의 전단까지 펌프의 유량과 토출 압력을 펌프의 성능 범위 내에서 자유롭게 조절가능하다는 장점이 있다.In the case of controlling the flow rate of a conventional shift pump using only the flow sensor and the speed change pump, although excellent flow control is possible, the discharge pressure not only causes hydrostatic fluctuation according to the load side piping environment but also maintains the flow rate The speed of the pump and the discharge pressure are inevitably increased. In addition, although the flow rate control of a conventional metering pump using a dosing pump enables precise flow control, there is a disadvantage in that the discharge pressure also fluctuates according to the load side environment and the discharge pressure rises as the load side resistance increases have. In contrast, when the flow rate sensor, the pressure sensor, the flow rate control valve, and the speed change pump are used to control the flow rate and the supply pressure simultaneously according to the present invention, not only the flow rate control is easy (+/- 2% The static pressure control between the discharge portion and the flow rate control valve becomes possible. That is, the pump manager has an advantage that the flow rate of the pump and the discharge pressure can be freely adjusted to the front end of the flow control valve within the performance range of the pump.

실험 예 1에서 볼 밸브 대신에 제어 성능이 가장 우수한 글로브 밸브를 복수 개 병렬로 연결하여 사용하는 것도 고려될 수 있다. 더 나아가, 유량 제어 밸브(50)를 부스터 펌프(10)로부터 더 먼 거리로 이격시켜 설치하면 유량과 압력을 동시에 제어할 수 있는 배관 구간이 더 길어지는 이점이 있다.
In Experimental Example 1, it is also conceivable to use a plurality of globe valves having the best control performance instead of the ball valves in parallel. Furthermore, if the flow control valve 50 is disposed at a greater distance from the booster pump 10, there is an advantage that the piping section that can simultaneously control the flow rate and the pressure is longer.

실험 예 2Experimental Example 2

실험 예 2는 도 11에 도시된 바와 같이, 부하를 고려하여 사용 유량 변동 조건에서의 유량과 압력을 동시 제어하는 경우이다. 배관(T) 내에서 적색으로 나타낸 구간은 원하는 유량과 압력으로 제어할 수 있는 구간이다. 이 적색 배관 구간 내에서 소 유량의 변화가 있더라도, 이에 대응하여 펌프 측에서는 정해진 유량이 흐르도록 유량 제어 밸브를 제어할 수 있다.Experimental Example 2 is a case where the flow rate and the pressure are simultaneously controlled under the use flow rate fluctuation condition in consideration of the load as shown in FIG. The section indicated in red in the pipe (T) is a section that can be controlled by the desired flow rate and pressure. Even if there is a change in the flow rate in the red piping section, the flow control valve can be controlled so that a predetermined flow rate flows from the pump side.

유량 센서(30)와 유량 제어 밸브(50) 사이에 부하로서 고려되는 3 개의 볼 밸브(60g, 60h, 60i)를 설치하여 운전 유량에 변동을 줄 수 있도록 제작하여 실험하였다. 유량과 압력이 안정화된 상태에서 볼 밸브(60h)를 부분적으로 개방하여 유량에 변동을 준 상태에서, 1 분 이내에 헌팅이 적은 상태로 유량과 압력이 설정 값으로 다시 안정화되는지를 관찰하였다.Three ball valves 60g, 60h, and 60i, which are considered as a load, are provided between the flow sensor 30 and the flow control valve 50, so that the flow rate can be varied. In the state where the flow rate and the pressure are stabilized, the ball valve 60h is partially opened to observe whether the flow rate and the pressure are stabilized again in a state in which the hunting is small within one minute while the flow rate is varied.

이하의 표 1은 실험 예 2의 최종 실험 결과를 운전 조건과 운전 내용 별로 정리한 것이다.Table 1 below summarizes the final experimental results of Experimental Example 2 by operating conditions and operation contents.

운전조건Operating condition 운전 내용Operation contents
유량 변동 조건
Flow rate fluctuation condition
설정값 100LPM x 2.7bar로 운전중(볼 밸브 폐쇄 상태) :

-> 121LPM으로 설정 유량 값 변경시 46초만에 안정됨
(121LPM x 2.7bar)
-> 볼 밸브 1개를 50% 개방 -> 40초만에 안정됨
(121LPM x 2.7bar)
-> 볼 밸브 1개를 80% 개방 -> 50초만에 안정됨
(121LPM x 2.7bar)
-> 볼 밸브를 모두 잠금 -> 46초만에 안정됨
(121LPM x 2.7bar)
-> 유량 설정값 141LPM으로 변경 -> 약 1분만에 안정됨
(141LPM x 2.7bar)
Set value 100LPM x 2.7bar while operating (ball valve closed state):

-> Set to 121LPM Stable in 46 seconds when changing flow value
(121LPM x 2.7 bar)
-> 50% open ball valve -> stable in 40 seconds
(121LPM x 2.7 bar)
-> 80% open ball valve -> stable in 50 seconds
(121LPM x 2.7 bar)
-> Lock all ball valves -> stable in 46 seconds
(121LPM x 2.7 bar)
-> Change the flow rate to 141LPM -> stable in about 1 minute
(141 LPM x 2.7 bar)

압력 변동 조건
Pressure fluctuation conditions
설정값 141LPM x 2.7bar로 운전중(볼 밸브 1개 50% 개방 상태):

-> 볼 밸브 모두 잠금 -> 60초만에 안정됨
(141LPM x 2.7bar)
-> 볼 밸브 1개를 80% 개방 -> 60초만에 안정됨
(141LPM x 2.7bar)
-> 설정압력을 2.3bar로 낮춤 -> 60초만에 안정됨
(141LPM x 2.3bar)
-> 볼 밸브를 모두 잠금 -> 적은 헌팅으로 안정됨
(141LPM x 2.3bar : 안정화에 다소 시간이 걸림)
원인(추정) : 펌프 성능 곡선 끝부분이며 낮은 속도로 운전되는
부분으로 파악됨.
Setting value: 141LPM x 2.7bar in operation (one ball valve 50% open state):

-> Lock all ball valves -> stable in 60 seconds
(141 LPM x 2.7 bar)
-> 80% open ball valve -> stable in 60 seconds
(141 LPM x 2.7 bar)
-> Set pressure down to 2.3 bar -> stable in> 60 seconds
(141 LPM x 2.3 bar)
-> Lock all ball valves -> stable with little hunting
(141LPM x 2.3bar: stabilization takes some time)
Cause (estimated): The end of the pump performance curve and operating at low speed
Part.

이 실험 예에 따른 결과를 설정 값 변동 조건과 사용 유량 변동 조건별로 살펴보면 이하와 같다.The results of this experimental example will be described below for each of the set value change condition and the used flow rate change condition.

1. 설정 값 변동 조건1. Setting value change condition

- 압력 제어 특성 : 급수 부스터 펌프(10)의 토출 압력은 비압축성인 물에 의해 전달되므로 전달 속도가 빠른 편이므로, 펌프 속도 제어로 신속히 설정 압력으로 안정화 가능함(급수 부스터 펌프(10)의 변속 제어로 약 5초 이후 안정화 단계에 진입 가능)- Pressure Control Characteristics: Since the discharge pressure of the water booster pump (10) is transmitted by incompressible water, the transfer speed is high, so that it can be stabilized to the set pressure quickly by the pump speed control (the shift control of the water booster pump After about 5 seconds, it can enter stabilization phase)

- 유량 제어 특성 : 급수 부스터 펌프(10)의 유량 변동은 유량 센서(30)의 특성이 우수한 경우 5~10초 소요됨. 반응이 느린 유량 센서를 적용하면 20~40초가 소요될 수 있음(예컨대, 초음파 타입). 입력받은 유량 센서(30)의 센싱 값에 따라서 PI 제어로 반응해야 하므로 전동 제어 밸브(50)의 반응 시간은 유량 센서(30)의 반응 시간보다 느리게 설정해야 함(적정 반응 시간 : 30 ~ 50초). 이는 유량 센서(30)와 전동 제어 밸브(50) 간의 상호 영향을 주는 것을 방지하기 위함. 유량 센서(30)와 전동 제어 밸브(50)의 느린 반응 특성으로 인해 유량 제어는 50 ~ 70초 만에 헌팅이 낮은 상태로 안정화되는 추세를 보인다면 정상적인 제어로 볼 수 있음.- Flow control characteristics: The flow rate change of the water booster pump (10) takes 5 ~ 10 seconds when the flow sensor (30) has excellent characteristics. It may take 20 to 40 seconds to apply a slow flow sensor (for example, ultrasonic type). The reaction time of the electric control valve 50 must be set to be slower than the reaction time of the flow sensor 30 (appropriate reaction time: 30 to 50 seconds) because the PI control must be performed according to the sensed value of the input flow sensor 30 ). This is to prevent mutual influence between the flow sensor 30 and the electric control valve 50. [ Due to the slow response characteristics of the flow sensor 30 and the electric control valve 50, the flow control can be regarded as a normal control if the hunting is stabilized to a low state in 50 to 70 seconds.

2. 사용 유량 변동 조건2. Use flow rate fluctuation condition

- 압력 제어 특성 : 급수 부스터 펌프(10)의 사용 유량이 변동하여도 토출 압력 센서(40)는 반응이 빠르므로 펌프 속도 제어로 신속히 설정 압력으로 안정화 가능함. 특히, 전동 제어 밸브(50) 전단의 압력을 신속히 안정화시킬수록 제어에 유리해짐.- Pressure Control Characteristics: Even if the flow rate of the water booster pump (10) is changed, the discharge pressure sensor (40) responds quickly and can be quickly stabilized to the set pressure by the pump speed control. In particular, the more quickly the pressure at the front end of the electric control valve 50 is stabilized, the better the control becomes.

- 유량 제어 특성 : 사용 유량이 변동하면 유량 센서(30)가 변동을 감지하는데 5~10초 소요됨. 5~10초만에 받은 유량값을 이용하여 전동 제어 밸브(50)의 PI 제어를 시작하고, 헌팅을 줄이기 위해 서서히 유량 값에 영향을 줌. 또한 펌프의 변속 제어 범위 중에 성능 곡선의 끝부분이거나 압력이 낮은 아래 부분인 경우 안정화에 다소 시간이 더 걸림.
- Flow control characteristic: It takes 5 ~ 10 seconds for the flow sensor (30) to detect the fluctuation when the used flow rate fluctuates. PI control of the electric control valve 50 is started using the flow rate value obtained in 5 to 10 seconds, and the flow rate value is gradually influenced to reduce hunting. It also takes some time to stabilize at the end of the performance curve or under low pressure during the pump's shift control range.

위에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따라 유량과 압력 조건을 동시에 만족시키는 인버터 내장형 급수 펌프 시스템은 펌프에서 공급되는 유체의 유량이 일정하여 유체에 약품이나 첨가물 투입량을 결정하기 쉬워지며, 약품(첨가물) 주입장치의 주입량 정밀도가 높아져 농도조절 실패를 줄일 수 있도록 해주며, 부하측에서의 유체 사용량이 변동하더라도 항상 일정한 농도의 약품이 배관을 흐르도록 할 수 있어, 일정 압력으로 제어함에 따라 패키지에 추가되는 비례밸브의 제어성능을 더욱 안정화시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 인버터 내장형 급수 펌프 시스템은 정수장, 하수처리장, 각종 제조 공장의 프로세스 배관상 약품투입이 필요한 경우, 약품투입량 제어를 간편하게 해줄 수 있으므로 이러한 산업분야를 포함하여 다양한 분야에 적용될 수 있으며, 특히 배관 시스템의 종합적인 안정성을 확보하고, 부수적으로는 동력비 절감 및 유지 보수의 편리성도 고려되어야 할 분야에 널리 적용될 수 있다.As described above, according to the present invention, since the flow rate of the fluid supplied from the pump is constant, it is easy to determine the input amount of the chemical and the additive in the fluid, and the chemical (additive) injection This makes it possible to reduce the concentration control failure by increasing the injection amount precision of the device. Even if the fluid usage amount at the load side fluctuates, the constant concentration of the medicine can always flow through the piping. It is possible to further stabilize the control performance. In addition, the inverter-equipped feed pump system according to the present invention can be applied to various fields including industrial fields because it can easily control the input amount of the chemical when the chemical is to be input on the process piping of the purification plant, the sewage treatment plant, Especially, it can be widely applied to the areas where the overall stability of the piping system is ensured and, incidentally, the power cost reduction and the maintenance convenience are considered.

또한, 본 발명은 부하측 사용량에 따라 유량이 수동적으로 변하는 종래의 급수 펌프 시스템과는 달리, 펌프 관리자가 능동적으로 설정한 유량과 압력으로 부하측에 유체를 이송하는 펌핑 방식이다.Further, unlike the conventional water supply pump system in which the flow rate is manually changed according to the usage amount on the load side, the present invention is a pumping method in which the pump manager transfers the fluid to the load side with the flow rate and pressure actively set.

이상에서, 첨부된 도면들을 참조한 본 발명에 관한 상세한 설명은 본 발명의 범위를 한정하려는 의도로 기술된 것은 아니고, 당해 기술 분야에서 통상의 기술을 가진 자로 하여금 본 발명에 관한 이해를 돕기 위한 의도로 예시된 것이며, 본 발명의 범위는 이하의 청구범위로 정해지는 것에 유의하여야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It should be noted that the scope of the present invention is defined by the following claims.

10 : 급수 부스터 펌프 20 : 제어 판넬
22 : 펌프 컨트롤러 30 : 유량 센서
40 : 압력 센서 50 : 유량 제어 밸브
60 : 부하 70 : 압력 탱크
80 : 약품 주입 펌프
221 : 밸브개도용 PI제어기
501, 502, 503 : 글로브 밸브10: Water booster pump 20: Control panel
22: Pump controller 30: Flow sensor
40: Pressure sensor 50: Flow control valve
60: load 70: pressure tank
80: Chemical injection pump
221: PI controller for valve opening
501, 502, 503: Globe valve

Claims (8)

배관(T)을 통해 부하(60) 측으로 유체를 공급하기 위한 인버터 내장형 급수 펌프 시스템으로서,
상기 배관(T) 측으로 유체를 토출하는 급수 부스터 펌프(10);
펌프 컨트롤러(22) 및 인버터를 갖는 제어 판넬(20);
상기 배관 내의 유체의 유량을 센싱하는 유량 센서(30);
상기 배관 내의 유체의 압력을 센싱하는 압력 센서(40); 및
상기 배관 내의 유체의 유량을 조절하기 위한 유량 제어 밸브(50)를 포함하되,
상기 펌프 컨트롤러는 상기 유량 센서에서 센싱된 값과 상기 압력 센서에서 센싱된 값을 입력받고 이에 따라 상기 급수 부스터 펌프의 회전수 및 상기 유량 제어 밸브의 개도율을 실시간으로 제어하여 설정된 유량과 압력으로 일정하게 유지하는 것을 특징으로 하는 인버터 내장형 급수 펌프 시스템.An in-line feed water pump system for supplying fluid to a side of a load (60) through a pipe (T)
A water booster pump 10 for discharging fluid to the pipe T side;
A control panel (20) having a pump controller (22) and an inverter;
A flow rate sensor (30) for sensing a flow rate of the fluid in the pipe;
A pressure sensor (40) for sensing a pressure of the fluid in the pipe; And
And a flow control valve (50) for controlling a flow rate of the fluid in the pipe,
The pump controller receives the sensed value from the flow rate sensor and the sensed value from the pressure sensor and controls the rotation speed of the water supply booster pump and the rate of opening of the flow rate control valve in real time, Of the water supply pump system. 제 1 항에 있어서,
상기 유량 센서는 상기 급수 부스터 펌프(10)의 토출부(T1) 측에 설치되고, 상기 압력 센서는 상기 토출부와 상기 유량 밸브 사이의 상기 배관 상의 임의의 위치에 설치되며, 상기 유량 제어 밸브는 상기 배관의 말단부(T2)에 설치되는 것을 특징으로 하는 인버터 내장형 급수 펌프 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the flow rate sensor is provided on a side of the discharge portion (T1) of the water booster pump (10), the pressure sensor is installed at an arbitrary position on the piping between the discharge portion and the flow rate valve, Is installed at an end portion (T2) of the pipe. 제 1 항에 있어서,
상기 펌프 컨트롤러는 상기 유량 센서에서 센싱된 값에 따라 상기 유량 제어 밸브의 개도율을 PI제어하기 위한 밸브개도용 PI제어기(221)를 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터 내장형 급수 펌프 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the pump controller includes a valve opening PI controller (221) for PI control of the opening rate of the flow control valve according to a value sensed by the flow sensor. 제 1 항에 있어서,
상기 인버터 내장형 급수 펌프 시스템은, 상기 급수 부스터 펌프에서의 물 토출시의 압력에 따른 충격을 흡수하기 위한 압력 탱크(70)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터 내장형 급수 펌프 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the inverter built-in water supply pump system further comprises a pressure tank (70) for absorbing shocks caused by the pressure of water to be discharged from the water booster pump. 제 1 항에 있어서,
상기 인버터 내장형 급수 펌프 시스템은, 상기 배관 내의 물에 약품을 주입하기 위한 약품 주입 펌프(80)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터 내장형 급수 펌프 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the inverter built-in feedwater pump system further comprises a chemical injection pump (80) for injecting a medicine into the water in the pipe. 제 1 항에 있어서,
상기 유량 제어 밸브는 글로브 밸브(globe valve), 볼 밸브(ball valve), 및 버터플라이 밸브(butterfly valve) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 인버터 내장형 급수 펌프 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the flow control valve is any one of a globe valve, a ball valve, and a butterfly valve. 제 1 항에 있어서,
상기 유량 제어 밸브는 병렬로 복수 개 구비되는 것을 특징으로 하는 인버터 내장형 급수 펌프 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the plurality of flow control valves are provided in parallel. 제 1 항에 있어서,
상기 인버터 내장형 급수 펌프 시스템은, 설정압력의 변동시 기설정유량은 순간적으로 변동이 일어나지만 펌프 컨트롤러(22)의 제어에 의한 유량 제어 밸브(50) 또는 급수 부스터 펌프(10)의 회전수 또는 가동되는 급수 부스터 펌프(10)의 대수의 조절로 기설정유량값에 서서히 수렴하고, 설정유량의 변동시 기설정압력은 순간적으로 변동이 일어나지만 펌프 컨트롤러(22)의 제어에 의한 유량 제어 밸브(50) 또는 급수 부스터 펌프(10)의 회전수 또는 가동되는 급수 부스터 펌프(10)의 대수의 조절로 기설정압력값에 서서히 수렴하는 것을 특징으로 하는 인버터 내장형 급수 펌프 시스템.
The method according to claim 1,
In the inverter built-in water supply pump system, when the set pressure fluctuates, the predetermined flow rate instantaneously changes, but the flow rate control valve 50 or the water booster pump 10 controlled by the pump controller 22, The flow rate control valve 50 is controlled by the pump controller 22 so as to gradually converge to the predetermined flow rate value by adjusting the number of the booster pumps 10, ) Or the water booster pump (10) or the number of driven water booster pumps (10) is gradually converged to a preset pressure value.
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