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WO2011111942A2 - 복수개의 센서를 구비하여 정밀하고 신뢰성 있는 압력탱크의 수위제어 방법 - Google Patents

복수개의 센서를 구비하여 정밀하고 신뢰성 있는 압력탱크의 수위제어 방법 Download PDF

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Publication number
WO2011111942A2
WO2011111942A2 PCT/KR2011/001417 KR2011001417W WO2011111942A2 WO 2011111942 A2 WO2011111942 A2 WO 2011111942A2 KR 2011001417 W KR2011001417 W KR 2011001417W WO 2011111942 A2 WO2011111942 A2 WO 2011111942A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
level sensor
level
pressure tank
value
deviation value
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/KR2011/001417
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English (en)
French (fr)
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WO2011111942A3 (ko
Inventor
양재구
양지석
오상기
김미정
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Flowtech Co Ltd
Original Assignee
Flowtech Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Priority to EP11753547.6A priority patent/EP2546562A4/en
Priority to US13/583,633 priority patent/US20130000739A1/en
Publication of WO2011111942A2 publication Critical patent/WO2011111942A2/ko
Publication of WO2011111942A3 publication Critical patent/WO2011111942A3/ko
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/80—Arrangements for signal processing
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F25/00—Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume
    • G01F25/20—Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume of apparatus for measuring liquid level
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/0318—Processes
    • Y10T137/0324—With control of flow by a condition or characteristic of a fluid
    • Y10T137/0329—Mixing of plural fluids of diverse characteristics or conditions

Definitions

  • the present invention relates to a method for controlling the level of a pressure tank, and more particularly, to a method for precisely and reliably controlling the level of a pressure tank by detecting an abnormality of a sensor in a pressure tank having a plurality of level sensors. will be.
  • each tank is provided with a pressure tank (in the former case, a water shock prevention tank, and in the latter case, an expansion tank).
  • the pressure tank has a volume of gas, a compressible fluid that absorbs the shock wave or introduces liquid into the piping system to prevent low pressure of the pipe when expansion or water shock occurs in the piping system.
  • the accurate and reliable maintenance of the proper level is to maintain the energy source for the stabilization of the expansion or shock pressure wave, and the change in the level of the pressure tank means the change of the reference pressure in the piping system as a whole.
  • the piping or equipment of piping system may be damaged, and if the pressure drops and becomes lower than the saturated steam pressure of the liquid, it may damage the equipment or piping by shock waves when recombining after order separation. It should be controlled so that it is always maintained in the proper level range.
  • This level control of the pressure tank is performed by filling or exhausting a gas such as air or nitrogen in the pressure tank.
  • the water level of the real-time pressure tank 100 is sensed by the level sensor LT in a water shock prevention device of an open piping system in which an appropriate level level of the pressure tank is maintained.
  • the filling valve S1 is opened to fill gas into the pressure tank 100 from the gas supply device 200 to lower and adjust the water level to an appropriate level, and when the water level drops, the exhaust valve S2 is opened. To exhaust the gas from the pressure tank 100 to the outside to increase the water level.
  • the pressure tank in order to control the water level of the pressure tank, the pressure tank should be provided with a level sensor.
  • a level sensor In the conventional system, when only one level sensor is provided for each pressure tank, an error or malfunction of the level sensor occurs. Unnecessary filling or exhausting operations are carried out to change the operating pressure of the system, resulting in a failure of the water shock protection device or expansion control device as well as a change in pressure throughout the piping system, resulting in a water shock prevention device and an expansion control device.
  • There existed a problem of preventing the high and low pressure surge (water shock) which is the purpose of and the inability of expansion control by temperature change.
  • the present invention was devised to solve the problem in the method of controlling the water level of the pressure tank in the conventional piping system as described above, and detects the abnormality of a specific sensor and excludes the value measured by the sensor when determining the control reference value. It is therefore an object of the present invention to provide a control method of a pressure tank capable of level control corresponding to actual system conditions.
  • the pressure tank provided for water shock prevention control or expansion control in the piping system;
  • a first level sensor, a second level sensor, and a third level sensor for independently measuring the level of the pressure tank;
  • a gas supply device for supplying gas to the pressure tank;
  • a filling valve for filling gas into the pressure tank from the gas supply device;
  • the set deviation value is defined as the maximum value of the allowable deviation when each level sensor is in a normal state.
  • the measured deviation value between the level sensors is less than or equal to the set deviation value, it is determined that all the level sensors are normal and the average value of the measured values of the first level sensor, the second level sensor, and the third level sensor is output as the control reference value. and; The measurement deviation value between the first level sensor and the second level sensor and the measurement deviation value between the second level sensor and the third level sensor are respectively greater than the set deviation value, and the measurement deviation value between the third level sensor and the first level sensor is If less than or equal to the set deviation value, determine that the value is equal to or greater than the second level sensor, and output the average value of the first level sensor and the third level sensor measured values as the control reference value; The measurement deviation value between the first level sensor and the second level sensor is equal to or less than the setting deviation value, and the measurement deviation value between the second level sensor and the third level sensor and the measurement deviation value between the third level sensor and the first level sensor are set, respectively.
  • the measurement deviation value between the first level sensor and the second level sensor and the measurement deviation value between the third level sensor and the first level sensor are larger than the set deviation value, respectively, and the measurement deviation value between the second level sensor and the third level sensor is set.
  • it is less than the deviation value it is determined as the first level sensor or more, and the average value of the measured values of the second level sensor and the third level sensor is output as the control reference value.
  • the plurality of pressure tanks are connected in parallel to each other.
  • the present invention by detecting the abnormality of a specific sensor by using the measured values of three or more level sensors, and excludes the measured value of the sensor that is determined to have an abnormality when determining the control reference value precision corresponding to the actual system state
  • a plurality of pressure tanks and level sensors are installed so that even if one pressure tank and level sensor are separated from the system for failure or inspection, the measured values of the remaining level sensors Since control is possible, the system can be continuously controlled without interrupting the entire piping system or excluding the water level control function.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a piping system having a conventional pressure tank
  • FIG. 2 is a view showing an example of a piping system including a pressure tank having a plurality of sensors according to a preferred embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a view showing a more detailed configuration of the system shown in FIG.
  • FIG. 5 is a view illustrating a specific control method of the pressure tank according to the state of each sensor.
  • FIG. 2 shows an example of a piping system including a pressure tank 100 equipped with a plurality of sensors according to a preferred embodiment of the present invention.
  • the piping system according to the invention can be configured to include one pressure tank 100 having three different level sensors (LT1, LT2, LT3), As shown in (b) of FIG. 2, two different pressure tanks may be provided, but one pressure tank may include two level sensors, and the other pressure tank may include one level sensor.
  • two different pressure tanks may be provided, but one pressure tank may include two level sensors, and the other pressure tank may include one level sensor.
  • (c) of Figure 2 may be configured to include three different pressure tanks each having a separate level sensor, as shown in (d) of Figure 2, each separate It may be configured to include four or more different pressure tanks having a level sensor of.
  • Figure 3 is a view showing a more detailed configuration of the system shown in Figure 2 (c)
  • Figure 4 is a flow chart of the pressure tank level control method according to the invention
  • Figure 5 is a pressure tank according to the state of each sensor A control method is illustrated in FIG.
  • the controller 400 in order to control the water level of the pressure tank 100 having a plurality of sensors, first, the controller 400 includes a first level sensor LT1, a second level sensor LT2, and a first level sensor LT2. It receives and stores the water level measurement value of each pressure tank measured from the 3 level sensor LT2. Next, the controller 400 calculates an absolute value (hereinafter, referred to as a 'measurement deviation value') of the difference value between the stored water level measurement values of each level sensor, and compares the calculated measurement deviation value with a preset setting deviation value. do.
  • a 'measurement deviation value' an absolute value
  • the set deviation value is defined as the maximum value of the allowable deviation when each level sensor is in a normal state, and this value can be empirically arbitrarily set according to the level reference value of the pressure tank. For example, when the maximum water level of the pressure tank is 3700 mm, it is preferable that it is about 370 mm, which is about 10%, and when the maximum water level is 1000 mm, it is preferable to set it to 100 mm or more.
  • the controller 400 determines whether there is an abnormality in each level sensor, excludes the measured value of the level sensor determined that an abnormality has occurred as a result of the determination, and controls the control reference value (the pressure tank). It determines whether the water level rises or falls, and determines and outputs a reference value for controlling the filling or exhaust of the gas. Then, it is determined whether the pressure tank is raised or lowered by comparing the control reference value with the water level reference value, and the filling valves S1, S1 ', S1 "or exhaust valves S2, S2 provided in each pressure tank according to the determination result. ', S2') to open and close the gas filling or exhaust to control the level of each pressure tank at the same time.
  • FIG. 5 shows a result of determining whether there is an abnormality of the sensor and a control reference value determining method according to a result of comparing the measured deviation value and the set deviation value.
  • the maximum level of the water level of the pressure tank is set to 3700 mm, and the level reference value of 1800 mm is set to 370 mm. For convenience, the unit is omitted.
  • the result of comparing the measurement deviation value and the setting deviation value of each level sensor may be divided into five cases.
  • A is the measurement deviation value
  • B is the measurement of the second level sensor LT2 and the third level sensor LT3.
  • , C is defined as the measurement deviation value
  • the control unit 400 determines that all the level sensors are normal.
  • the water level of each pressure tank is simultaneously controlled based on the average value of the first level sensor LT1, the second level sensor LT2, and the third level sensor LT3. That is, when the average value of the measured values of the first level sensor LT1, the second level sensor LT2, and the third level sensor LT3 is greater than the level reference value (normal level) of the pressure tank, the filling valves S1 and S1 ′ are measured.
  • the measured value of the first level sensor LT1 is 1700
  • the measured value of the second level sensor LT2 is 1750
  • the measured value of the third level sensor LT3 is 1650
  • A, B, and C are all less than or equal to the set deviation value 370, it is determined that all three level sensors are normal, and 1700, which is the average value of the measured values of each level sensor, is output as the control reference value and is less than 1800, which is the water level reference value of the pressure tank. Therefore, the gas in each pressure tank is exhausted.
  • the controller 400 determines that the second level sensor LT2 is commonly associated with A and B, and determines The measured value of the second level sensor LT2 is discarded and the level of each pressure tank is controlled by the average value of the measured values of the first level sensor LT1 and the third level sensor LT3. That is, when the average value of the measured value of the first level sensor LT1 and the measured value of the third level sensor LT3 is larger than the level reference value of the pressure tank, the filling valves S1, S1 ', and S1 "are opened to fill gas. By lowering the water level, the water level is adjusted to correspond to the water level reference value.
  • the exhaust valve S2, S2 ', S2 When the average value of the measured value of the first level sensor LT1 and the measured value of the third level sensor LT3 is smaller than the water level reference value of the pressure tank, the exhaust valve S2, S2 ', S2 ") is opened to exhaust the gas to raise the water level to adjust to the water level reference value.
  • the measured value of the first level sensor LT1 is 1500
  • the measured value of the second level sensor LT2 is 2000
  • the measured value of the third level sensor LT3 is 1550
  • the second level sensor LT2 commonly involved in A and B having a value larger than the set deviation value is determined as abnormal.
  • the average value 1525 of 1500, the measured value of the first level sensor LT1, and 1550, the measured value of the third level sensor LT3, except for the measured value of the second level sensor LT2 is output as a control reference value. Since this pressure tank is smaller than the water level reference value, the gas in each pressure tank is exhausted.
  • the control unit 400 determines that the third level sensor LT3 is commonly associated with B and C.
  • the measured value of the third level sensor LT3 is discarded, and the water level of each pressure tank is controlled by the average value of the measured values of the first level sensor LT1 and the second level sensor LT2. That is, when the average value of the measured values of the first level sensor LT1 and the second level sensor LT2 is larger than the level reference value of the pressure tank, the level is lowered by opening the filling valves S1 and S1 'to fill gas into the pressure tank.
  • the exhaust valves S2, S2 ', and S2 are opened. By raising the water level by exhausting the gas to adjust to the level reference value.
  • the measured value of the first level sensor LT1 is 1500
  • the measured value of the second level sensor LT2 is 1550
  • the measured value of the third level sensor LT3 is 2000
  • the controller determines that the third level sensor LT3 is equal to or larger than the third level sensor LT3 commonly associated with B and C. Except the measured value, 1525, which is an average value of 1500, which is the measured value of the first level sensor LT1, and 1550, which is the measured value of the second level sensor LT2, is output as a control reference value, and is lower than 1800, which is the water level reference value of the pressure tank. As it is small, it exhausts the gas in each pressure tank.
  • the control unit 400 determines that the first level sensor LT1 or more is commonly involved in C and A, The measured value of the first level sensor LT1 is discarded, and the water level of each pressure tank is controlled by the average value of the measured values of the second level sensor LT2 and the third level sensor LT3. That is, when the average value of the measured value of the second level sensor LT2 and the measured value of the third level sensor LT3 is larger than the reference level of the pressure tank, the filling valves S1, S1 ', and S1 "are opened to fill gas. By lowering the water level, the water level is adjusted to correspond to the water level reference value.
  • the exhaust valve S2, S2 ', S2 When the average value of the measured value of the second level sensor LT2 and the measured value of the third level sensor LT3 is smaller than the water level reference value of the pressure tank, the exhaust valve S2, S2 ', S2 ") is opened to exhaust the gas to raise the water level to adjust to the water level reference value.
  • the measured value of the first level sensor LT1 is 2500
  • the measured value of the second level sensor LT2 is 2000
  • the measured value of the third level sensor LT3 is 2050
  • a and C are larger than the set deviation value 370 and B is equal to or less than the set deviation value 370, it is determined to be equal to or greater than the first level sensor LT1 and the second level sensor is excluded except for the measured value of the first level sensor LT1.
  • A, B, and C are all greater than 370 (e.g., when the measured values of each level sensor are 1500, 2000, 2500), it is determined that two or more level sensors are abnormal to generate an alarm and stop the system. After that, it is desirable to check or temporarily control the average or median value of the three level sensors. However, it is extremely rare for all three sensors to fail at the same time, allowing the system to operate reliably.
  • This method is commonly applicable to all systems shown in FIG. 2, and particularly in systems with more than three level sensors, as shown in FIG. 2D, any three level sensors. It is preferable to control the level of each pressure tank simultaneously by selecting the control reference value through the above abnormality determination method.
  • the present invention as described above is industrially available for the control of the water level of the pressure tank for air conditioning and heating system.

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Abstract

본 발명은 압력탱크와; 압력탱크의 수위를 독립적으로 측정하는 제1레벨센서, 제2레벨센서 및 제3레벨센서와; 압력탱크에 기체를 공급하기 위한 기체공급장치와; 기체공급장치로부터 압력탱크에 기체를 충진하기 위한 충진밸브와; 압력탱크로부터 기체를 배기시키기 위한 배기밸브를 구비하는 배관 시스템의 압력탱크 수위 제어 방법으로서, 각 레벨센서로 압력탱크의 수위를 측정하는 단계와; 각 레벨센서에 의해 측정된 압력탱크의 수위 측정값 사이의 차이값의 절대치를 계산하여 각 레벨센서간 측정편차값을 산출하는 단계와; 산출된 각 레벨센서간 측정편차값을 미리 설정된 설정편차값과 비교하는 단계와; 측정편차값과 설정편차값의 비교 결과에 따라 각 레벨센서의 이상 유무를 판정하는 단계와; 이상이 있는 것으로 판정된 레벨센서의 측정값을 배제한 나머지 레벨센서의 측정값의 평균값을 압력탱크의 수위 제어기준값으로 출력하는 단계와; 출력된 제어기준값을 미리 설정된 압력탱크 수위기준값과 비교하여 압력탱크내 수위의 상승 또는 하강 여부를 판정하고, 판정 결과에 따라 압력탱크에 기체를 충진 또는 배기하는 단계를 포함한다.

Description

복수개의 센서를 구비하여 정밀하고 신뢰성 있는 압력탱크의 수위제어 방법
본 발명은 압력탱크의 수위 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 복수개의 레벨 센서를 구비하는 압력탱크에서 센서의 이상 유무를 검출하여 압력탱크의 수위를 정밀하고 신뢰성 있게 제어하기 위한 방법에 관한 것이다.
냉난방을 위한 순환배관 시스템 또는 유체이송 배관 시스템에서는 펌프의 급정지나 밸브 급폐쇄의 경우 유량과 압력이 급격히 변화함으로써 발생되는 수충격을 방지하거나, 순환 배관계의 배관수 팽창으로 인한 배관계의 파손을 방지하기 위해 각각 압력탱크(전자의 경우 수충격 방지탱크라 하고, 후자의 경우 팽창탱크라 칭함)를 구비한다. 이러한 압력탱크의 수위는 배관계에서 팽창 또는 수충격이 발생하였을때, 수면위의 기체 체적의 압축성유체 특성상 그 충격파를 흡수하거나 배관계로 액체를 유입시켜 배관의 저압을 방지시키는 압축성유체인 기체의 부피를 결정하는 것이므로, 적정수위의 정밀하고 신뢰성 있는 유지는 곧 팽창 또는 수충격 압력파의 안정화를 위한 에너지원을 유지하는 것이며, 압력탱크의 수위 변동은 배관시스템 전체의 기준압력 변동을 의미하고, 이는 압력이 상승할 때에는 배관계의 장비나 배관을 파손시킬 수 있으며, 압력이 하강하여 액체의 포화증기압 이하로 낮아지면 수주분리 후 재결합시 충격파로 장비나 배관을 파손시킬 수 있어 배관 시스템을 안정적으로 유지시키기 위해 적정수위 범위로 항시 유지되도록 제어되어야 한다.
이러한 압력탱크의 수위 제어는 압력탱크 내 공기 또는 질소와 같은 기체의 충진 또는 배기에 의해 수행된다.
즉, 도 1 의 (a)에 도시된 바와 같이, 압력탱크의 적정범위의 레벨유지가 목표인 개방 배관계의 수충격 방지장치에서 레벨 센서(LT)에 의해 실시간 압력탱크(100)의 수위를 감지하여, 수위 상승시 충진밸브(S1)를 개방하여 기체공급장치(200)로부터 압력탱크(100) 내부에 기체를 충진함으로써 수위를 적정 수위로 낮추어 조정하고, 수위 하락시에는 배기밸브(S2)를 개방하여 압력탱크(100)로부터 기체를 외부로 배기시켜 수위를 상승시킨다. 그리고, 도 1 의 (b) 및 (c)에 도시된 바와 같이, 순환배관계(개방단 수조를 갖는 일과성배관계 또는 축열조를 갖는 순환배관계)의 팽창탱크 시스템에서도 배관수의 팽창 및 수축에 따라 동일한 방법으로 탱크내 레벨 제어가 수행된다. 참고로 도 1 의 (b) 및 (c)는 압력탱크의 연결 위치만 상이할 뿐 나머지 시스템 구성은 동일하므로 레벨 제어 방법 또한 동일하다 할 것이다.
이와 같이, 압력탱크의 수위 제어를 위해서는 압력탱크에 레벨 센서가 구비되어야 하는데, 종래의 시스템에서는 압력탱크 1개 당 단지 1개의 레벨 센서를 구비함으로써 상기 레벨 센서의 오차가 발생하거나 오작동이 수행되는 경우 필요이상의 충진 또는 배기 작동이 수행되어 시스템의 운전압력을 변화시키고, 이로 인하여 수충격 방지 장치 또는 팽창 제어 장치의 고장뿐만 아니라 배관 시스템 전체의 압력 변화를 가져와, 결과적으로 수충격 방지 장치 및 팽창 제어 장치의 목적인 고저압력서지(수충격)의 방지 및 온도변화에 의한 팽창제어의 불능을 야기하는 문제점이 존재하였다.
따라서, 지역냉난방 배관 시스템, 액체이송 시스템, 플랜트 등 고신뢰성이 요구되는 배관 시스템에서 압력탱크의 정밀하고 신뢰성 있는 수위 제어를 위해 복수개의 레벨 센서를 사용할 필요성이 대두된다.
한편, 복수개의 레벨 센서를 사용하는 경우라도, 특정 센서에 오차가 발생하거나 오작동, 고장이 발생하게 되면 역시 정밀한 제어가 불가능하기 때문에, 특정 센서의 이상 발생을 감지하고, 이상이 발생된 센서의 측정값을 제어기준값으로부터 배제함으로써 압력탱크 수위를 시스템의 상태에 상응하게 정밀 제어할 수 있는 방법의 도입이 요구되고 있는 실정이다.
따라서, 본 발명은 상술한 바와 같은 종래 배관 시스템에서 압력탱크의 수위 제어 방법상 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 특정 센서의 이상 유무를 검출하여 해당 센서에 의해 측정된 값을 제어기준값 결정시 배제함으로써 실제 시스템 상태에 상응하는 레벨 제어가 가능한 압력탱크의 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 배관 시스템에서 수충격 방지제어 또는 팽창 제어를 위해 구비되는 압력탱크와; 상기 압력탱크의 수위를 각각 독립적으로 측정하는 제1레벨센서, 제2레벨센서 및 제3레벨센서와; 상기 압력탱크에 기체를 공급하기 위한 기체공급장치와; 상기 기체공급장치로부터 압력탱크에 기체를 충진하기 위한 충진밸브와; 상기 압력탱크로부터 기체를 배기시키기 위한 배기밸브를 구비하는 배관 시스템의 압력탱크 수위 제어 방법으로서, 상기 각 레벨센서로 압력탱크의 수위를 측정하는 단계와; 상기 각 레벨센서에 의해 측정된 압력탱크의 수위 측정값 사이의 차이값의 절대치를 계산하여 각 레벨센서간 측정편차값을 산출하는 단계와; 산출된 각 레벨센서간 측정편차값을 미리 설정된 설정편차값과 비교하는 단계와; 상기 측정편차값과 설정편차값의 비교 결과에 따라 각 레벨센서의 이상 유무를 판정하는 단계와; 이상이 있는 것으로 판정된 레벨센서의 측정값을 배제한 나머지 레벨센서의 측정값의 평균값을 압력탱크의 수위 제어기준값으로 출력하는 단계와; 출력된 제어기준값을 미리 설정된 압력탱크 수위기준값과 비교하여 압력탱크내 수위의 상승 또는 하강 여부를 판정하고, 판정 결과에 따라 압력탱크에 기체를 충진 또는 배기하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 설정편차값은 각 레벨센서들이 모두 정상 상태일 경우 허용가능한 편차의 최대값으로 정의된다.
그리고, 각 레벨센서들 사이의 측정편차값이 모두 설정편차값 이하인 경우, 모든 레벨센서가 정상인 것으로 판정하여 제1레벨센서, 제2레벨센서 및 제3레벨센서 측정값의 평균값을 제어기준값으로 출력하고; 제1레벨센서와 제2레벨센서간 측정편차값과, 제2레벨센서와 제3레벨센서간 측정편차값이 각각 설정편차값 보다 크고, 제3레벨센서와 제1레벨센서간 측정편차값이 설정편차값 이하인 경우, 제2레벨센서 이상으로 판정하여 제1레벨센서 및 제3레벨센서 측정값의 평균값을 제어기준값으로 출력하고; 제1레벨센서와 제2레벨센서간 측정편차값이 설정편차값 이하이고, 제2레벨센서와 제3레벨센서간 측정편차값과 제3레벨센서와 제1레벨센서간 측정편차값이 각각 설정측정값 보다 큰 경우, 제3레벨센서 이상으로 판정하여 제1레벨센서와 제2레벨센서 측정값의 평균값을 제어기준값으로 출력하고; 제1레벨센서와 제2레벨센서간 측정편차값과 제3레벨센서와 제1레벨센서간 측정편차값이 각각 설정편차값 보다 크고, 제2레벨센서와 제3레벨센서간 측정편차값이 설정편차값 이하인 경우, 제1레벨센서 이상으로 판정하여, 제2레벨센서 및 제3레벨센서 측정값의 평균값을 제어기준값으로 출력한다.
여기서, 각 레벨센서들 사이의 측정편차값이 모두 설정편차값 보다 큰 경우, 2개 이상의 센서가 이상인 것으로 판정한다.
그리고, 상기 압력탱크는 복수개가 상호 병렬로 연결되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 3개 이상의 레벨센서의 측정값을 이용하여 특정 센서의 이상 유무를 검출하고, 이상이 발생된 것으로 판정된 센서의 측정값을 제어기준값 결정시 배제함으로써 실제 시스템 상태에 상응하는 정밀하고 신뢰성 있는 압력탱크의 수위 제어가 가능할 뿐만 아니라, 압력탱크와 레벨센서가 복수개 설치되므로 고장이나 점검을 위해 한 개의 압력탱크와 레벨센서를 시스템과 분리하더라도, 나머지 레벨센서의 측정값에 의해 시스템의 제어가 가능하므로, 배관시스템 전체의 작동을 중단시키거나 수위제어 기능을 제외시키지 않고 시스템을 연속적으로 제어가능한 상태에 있게 할 수 있는 장점을 갖는다.
도 1 은 종래 압력탱크를 구비하는 배관 시스템의 구성도,
도 2 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복수개의 센서가 구비된 압력탱크를 포함하는 배관 시스템의 예가 도시된 도면,
도 3 은 도 2 의 (c)에 도시된 시스템을 구성을 보다 구체화한 도면이며,
도 4 는 본 발명에 따른 압력탱크 수위 제어 방법의 순서도,
도 5 는 각 센서들의 상태에 따른 압력탱크의 구체적인 제어 방법이 도시된 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 복수개의 센서를 구비하는 압력탱크의 수위 제어 방법을 바람직한 실시예와 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명하기로 한다.
도 2 에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복수개의 센서가 구비된 압력탱크(100)를 포함하는 배관 시스템의 예가 도시된다. 도 2 의 (a)에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 배관 시스템은 서로 다른 3개의 레벨 센서(LT1,LT2,LT3)를 구비하는 1개의 압력탱크(100)를 포함하도록 구성될 수 있으며, 도 2 의 (b)에 도시된 바와 같이, 서로 다른 2개의 압력탱크를 구비하되 하나의 압력탱크에는 2개의 레벨 센서를 구비하고 다른 압력탱크에는 1개의 레벨센서가 구비되도록 구성될 수도 있다. 그리고, 도 2 의 (c)에 도시된 바와 같이, 각각 별도의 레벨 센서를 구비하는 서로 다른 3개의 압력탱크를 포함하도록 구성될 수도 있으며, 도 2 의 (d)에 도시된 바와 같이, 각각 별도의 레벨 센서를 구비하는 서로 다른 4개 이상의 압력탱크를 포함하도록 구성될 수도 있다.
도 2에서 예로든 시스템들은 압력탱크의 개수와 레벨 센서의 설치 위치 및 개수가 서로 상이하기는 하나, 압력탱크가 모두 주배관에 병렬로 연결되어 있기 때문에 각 압력탱크의 수위는 이론상 모두 동일하고, 전체 배관 시스템의 압력 상태에 따라 동시에 동일한 작동이 수행되어야 한다. 즉, 어느 압력탱크에는 충진하고 어느탱크에서는 배기시켜서는 안된다. 따라서, 본 발명에 따른 압력탱크의 수위 제어 방법은 도 2 에 예로든 모든 시스템에 공통적으로 적용된다 할 것이며, 이하에서는, 도 2 의 (c)에 도시된 시스템을 기준으로 설명하기로 한다.
한편, 도 3 은 도 2 의 (c)에 도시된 시스템을 구성을 보다 구체화한 도면이며, 도 4 는 본 발명에 따른 압력탱크 수위 제어 방법의 순서도, 도 5 는 각 센서들의 상태에 따른 압력탱크의 구체적인 제어 방법이 도시된 도면이다.
도 3 에 도시된 바와 같이, 복수개의 센서를 구비하는 압력탱크(100)의 수위 제어를 위해, 먼저, 제어부(400)는 제1레벨센서(LT1), 제2레벨센서(LT2), 그리고 제3레벨센서(LT2)로부터 측정된 각 압력탱크의 수위측정값을 받아 저장한다. 그 다음, 제어부(400)는 저장된 각 레벨센서의 수위측정값 사이의 차이값의 절대치(이하, '측정편차값'이라 칭함)을 산출하고, 산출된 측정편차값을 미리 설정된 설정편차값과 비교한다.
여기서, 상기 설정편차값은 각 레벨센서들이 모두 정상 상태일 경우 허용가능한 편차의 최대값으로 정의되며, 이 값은 압력탱크의 수위기준값에 따라 경험적으로 임의 설정 가능하다. 예컨대, 압력탱크의 수위최대값이 3700mm인 경우 10% 정도인 370mm 정도인 것이 바람직하며, 수위최대값이 1000mm인 경우에는 100mm이상으로 설정하는 것이 바람직하다.
측정편차값과 설정편차값의 비교 결과에 따라 제어부(400)는 각 레벨센서의 이상 유무를 판정하고, 판정결과 이상이 발생한 것으로 판정된 레벨센서의 측정값을 배제하고, 제어기준값(압력탱크의 수위 상승 또는 하강 여부를 판정하여 기체의 충진 또는 배기를 제어하기 위한 기준값)을 결정 출력한다. 그리고, 제어기준값과 수위기준값을 비교하여 압력탱크의 수위 상승 또는 하강 여부를 판정하고, 판정 결과에 따라 각 압력탱크에 구비된 충진밸브(S1,S1',S1") 또는 배기밸브(S2,S2',S2")를 개폐하여 기체를 충진 또는 배기시킴으로써 각 압력탱크의 수위를 동시 제어한다.
도 5 에는 측정편차값과 설정편차값의 비교 결과에 따른 센서의 이상 유무 판정 결과 및 제어기준값 결정 방법을 정리 도시하였다. 도 5 에서는, 압력탱크의 수위최대값을 3700mm, 수위기준값을 1800mm 설정편차값은 370mm로 설정하였고, 편의상 단위는 생략하였다.
도 5 에 도시된 바와 같이, 각 레벨센서들의 측정편차값과 설정편차값의 비교 결과는 5가지 경우의 수로 나누어 볼 수 있다. 여기서, A 는 제1레벨센서(LT1)과 제2레벨센서(LT2)의 측정편차값(|LT1-LT2|), B 는 제2레벨센서(LT2)와 제3레벨센서(LT3)의 측정편차값(|LT2-LT3|), C 는 제3레벨센서(LT3)와 제1레벨센서(LT1)의 측정편차값 (|LT3-LT1|)으로 정의된다.
먼저, 측정편차값 A, B, C 가 모두 설정편차값 370 이하인 경우에는 각 레벨센서들의 편차가 정상 상태의 허용가능한 편차 범위 이내인 것을 의미하므로, 제어부(400)는 모든 레벨센서가 정상인 것으로 판정하고, 제1레벨센서(LT1)와 제2레벨센서(LT2), 그리고 제3레벨센서(LT3) 측정값의 평균값을 기준으로 각 압력탱크의 수위를 동시 제어한다. 즉, 제1레벨센서(LT1), 제2레벨센서(LT2) 및 제3레벨센서(LT3) 측정값의 평균값이 압력탱크의 수위기준값(정상 상태의 수위) 보다 크면 충진밸브(S1,S1',S1")를 개방하여 기체를 충진함으로써 수위를 낮추어 수위기준값에 상응하게 조절하고, 제1레벨센서(LT1)와 제2레벨센서(LT2) 측정값의 평균값이 압력탱크의 수위기준값 보다 작으면 배기밸브(S2,S2',S2")를 개방하여 기체를 배기시킴으로써 수위를 상승시켜 수위기준값에 상응하게 조절한다.
예컨대, 제1레벨센서(LT1)의 측정값이 1700, 제2레벨센서(LT2)의 측정값이 1750, 그리고 제3레벨센서(LT3)의 측정값이 1650 인 경우,
A = |LT1-LT2| = |1700-1750| = 50 370,
B = |LT2-LT3| = |1750-1650| = 100 370,
C = |LT3-LT1| = |1650-1700| = 50 370 로서,
A, B, C 모두 설정편차값 370 이하이므로, 세 개의 레벨센서가 모두 정상인 것으로 판정하여, 각 레벨센서의 측정값의 평균값인 1700을 제어기준값으로 출력하고, 압력탱크의 수위기준값인 1800보다 작으므로 각 압력탱크 내의 기체를 배기시킨다.
두 번째로, 측정편차값 A 와 B 가 설정편차값 370 보다 크고, C 만 370 이하인 경우, 제어부(400)는 A 와 B에 공통으로 관여된 제2레벨센서(LT2) 이상으로 판정하여, 제2레벨센서(LT2)의 측정값을 버리고 제1레벨센서(LT1)와 제3레벨센서(LT3)의 측정값의 평균값으로 각 압력탱크의 수위를 제어한다. 즉, 제1레벨센서(LT1)의 측정값과 제3레벨센서(LT3)의 측정값의 평균값이 압력탱크의 수위기준값 보다 크면 충진밸브(S1,S1',S1")를 개방하여 기체를 충진함으로써 수위를 하강시켜 수위기준값에 상응하게 조절하고, 제1레벨센서(LT1)의 측정값과 제3레벨센서(LT3)의 측정값의 평균값이 압력탱크의 수위기준값 보다 작으면 배기밸브(S2,S2',S2")를 개방하여 기체를 배기시킴으로써 수위를 상승시켜 수위기준값에 상응하게 조절한다.
예컨대, 제1레벨센서(LT1)의 측정값이 1500, 제2레벨센서(LT2)의 측정값이 2000, 그리고 제3레벨센서(LT3)의 측정값이 1550인 경우,
A = |LT1-LT2| = |1500-2000| = 500 > 370,
B = |LT2-LT3| = |2000-1550| = 450 > 370,
C = |LT3-LT1| = |1550-1500| = 50 370 로서,
A, B 가 설정편차값 370 보다 크고, C 는 설정편차값 370 이하이므로, 설정편차값 보다 큰 값이 나온 A와 B에 공통으로 관여된 제2레벨센서(LT2)를 이상으로 판정하여, 제2레벨센서(LT2)의 측정값을 제외하고, 제1레벨센서(LT1)의 측정값인 1500과 제3레벨센서(LT3)의 측정값인 1550의 평균값 1525을 제어기준값으로 출력하고, 그 값이 압력탱크의 수위기준값인 보다 작으므로 각 압력탱크 내 기체를 배기시킨다.
세 번째로, 측정편차값 A 는 설정편차값 370 이하이고, B 및 C 는 370 보다 큰 경우, 제어부(400)는 B 와 C에 공통으로 관여된 제3레벨센서(LT3) 이상으로 판정하여, 제3레벨센서(LT3)의 측정값을 버리고, 제1레벨센서(LT1)와 제2레벨센서(LT2) 측정값의 평균값으로 각 압력탱크의 수위를 제어한다. 즉, 제1레벨센서(LT1)와 제2레벨센서(LT2) 측정값의 평균값이 압력탱크의 수위기준값 보다 크면 충진밸브(S1,S1')를 개방하여 압력탱크 내에 기체를 충진시킴으로써 수위를 하강시켜 수위기준값에 상응하게 조절하고, 제1레벨센서(LT1)와 제2레벨센서(LT2) 측정값의 평균값이 압력탱크의 수위기준값 보다 작으면 배기밸브(S2,S2',S2")를 개방하여 기체를 배기시킴으로써 수위를 상승시켜 수위기준값에 상응하게 조절한다.
예컨대, 제1레벨센서(LT1)의 측정값이 1500, 제2레벨센서(LT2)의 측정값이 1550, 그리고 제3레벨센서(LT3)의 측정값이 2000인 경우,
A = |LT1-LT2| = |1500-1550| = 50 370,
B = |LT2-LT3| = |1550-2000| = 450 > 370,
C = |LT3-LT1| = |2000-1500| = 500 > 370 로서,
B, C 가 설정편차값 370 보다 크고, A는 설정편차값 370 이하이므로, 제어부는 B와 C에 공통으로 관여된 제3레벨센서(LT3) 이상으로 판정하여, 제3레벨센서(LT3)의 측정값을 제외하고, 제1레벨센서(LT1)의 측정값인 1500와 제2레벨센서(LT2)의 측정값인 1550의 평균값인 1525을 제어기준값으로 출력하고, 압력탱크의 수위기준값인 1800 보다 작으므로 각 압력탱크 내 기체를 배기시킨다.
네 번째로, 측정편차값 C 와 A 가 설정편차값 370 보다 크고, B 만 370 이하인 경우, 제어부(400)는 C 와 A에 공통으로 관여된 제1레벨센서(LT1) 이상으로 판정하여, 제1레벨센서(LT1)의 측정값을 버리고, 제2레벨센서(LT2)와 제3레벨센서(LT3) 측정값의 평균값으로 각 압력탱크의 수위를 제어한다. 즉, 제2레벨센서(LT2)의 측정값과 제3레벨센서(LT3)의 측정값의 평균값이 압력탱크의 수위기준값 보다 크면 충진밸브(S1,S1',S1")를 개방하여 기체를 충진함으로써 수위를 하강시켜 수위기준값에 상응하게 조절하고, 제2레벨센서(LT2)의 측정값과 제3레벨센서(LT3)의 측정값의 평균값이 압력탱크의 수위기준값 보다 작으면 배기밸브(S2,S2',S2")를 개방하여 기체를 배기시킴으로써 수위를 상승시켜 수위기준값에 상응하게 조절한다.
예컨대, 제1레벨센서(LT1)의 측정값이 2500, 제2레벨센서(LT2)의 측정값이 2000, 그리고 제3레벨센서(LT3)의 측정값이 2050인 경우,
A = |LT1-LT2| = |2500-2000| = 500 > 370,
B = |LT2-LT3| = |2000-2050| = 50 370,
C = |LT3-LT1| = |2500-2050| = 450 > 370 로서,
A, C 가 설정편차값 370 보다 크고, B 는 설정편차값 370 이하이므로, 제1레벨센서(LT1) 이상으로 판정하여, 제1레벨센서(LT1)의 측정값을 제외하고, 제2레벨센서(LT2)의 측정값인 2000와 제3레벨센서(LT3)의 측정값인 2050의 평균값 2025를 제어기준값으로 출력하고, 그 값이 압력탱크의 수위기준값인 1800 보다 크므로 각 압력탱크 내에 기체를 충진한다.
마지막으로, A, B, C 가 모두 370 보다 큰 경우(예컨대, 각 레벨센서들의 측정값이 1500, 2000, 2500 인 경우)에는 2개 이상의 레벨센서가 이상인 것으로 판정하여 알람을 발생시키고 시스템을 정지한 후 점검하거나, 임시적으로 3개 레벨센서의 평균값 또는 중간값으로 제어하는 것이 바람직하다. 그러나 센서3개가 동시에 고장나는 일은 극히 드물게 되므로 시스템을 안정적으로 운전할 수 있게 된다.
이러한 방법은 도 2에 도시된 모든 시스템에 공통적으로 적용가능하며, 특히, 도 2 의 (d)에 도시된 바와 같이, 3개를 초과하는 레벨센서를 구비하는 시스템에서는, 임의의 3개의 레벨센서를 선택하여 위와 같은 이상 판정 방법을 거쳐 제어기준값을 결정하여 각 압력탱크의 수위를 동시 제어하는 것이 바람직하다.
이와 같은 방법으로, 복수개의 레벨센서가 구비된 압력탱크를 포함하는 배관 시스템에서 특정 레벨센서의 이상 유무를 판정하여 이상이 발생한 센서의 측정값을 제어기준값 결정시 배제함으로써 정밀하고 신뢰성 있는 압력탱크의 수위 제어가 가능하게 된다.
지금까지, 본 발명의 실시예를 기준으로 상세히 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시예와 실질적 균등범위까지 포함된다 할 것이다.
상기한 바와 같은 본 발명은 냉난방 시스템용 압력탱크의 수위 제어를 위하여 산업상 이용 가능하다.

Claims (5)

  1. 배관 시스템에서 수충격 방지제어 또는 팽창 제어를 위해 구비되는 압력탱크와; 상기 압력탱크의 수위를 각각 독립적으로 측정하는 제1레벨센서, 제2레벨센서 및 제3레벨센서와; 상기 압력탱크에 기체를 공급하기 위한 기체공급장치와; 상기 기체공급장치로부터 압력탱크에 기체를 충진하기 위한 충진밸브와; 상기 압력탱크로부터 기체를 배기시키기 위한 배기밸브를 구비하는 배관 시스템의 압력탱크 수위 제어 방법으로서,
    상기 각 레벨센서로 압력탱크의 수위를 측정하는 단계와;
    상기 각 레벨센서에 의해 측정된 압력탱크의 수위 측정값 사이의 차이값의 절대치를 계산하여 각 레벨센서간 측정편차값을 산출하는 단계와;
    산출된 각 레벨센서간 측정편차값을 미리 설정된 설정편차값과 비교하는 단계와;
    상기 측정편차값과 설정편차값의 비교 결과에 따라 각 레벨센서의 이상 유무를 판정하는 단계와;
    이상이 있는 것으로 판정된 레벨센서의 측정값을 배제한 나머지 레벨센서의 측정값의 평균값을 압력탱크의 수위 제어기준값으로 출력하는 단계와;
    출력된 제어기준값을 미리 설정된 압력탱크 수위기준값과 비교하여 압력탱크내 수위의 상승 또는 하강 여부를 판정하고, 판정 결과에 따라 압력탱크에 기체를 충진 또는 배기하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 압력탱크의 수위 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 설정편차값은 각 레벨센서들이 모두 정상 상태일 경우 허용가능한 편차의 최대값으로 정의되는 것을 특징으로 하는 압력탱크의 수위 제어 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    각 레벨센서들 사이의 측정편차값이 모두 설정편차값 이하인 경우, 모든 레벨센서가 정상인 것으로 판정하여 제1레벨센서, 제2레벨센서 및 제3레벨센서 측정값의 평균값을 제어기준값으로 출력하고;
    제1레벨센서와 제2레벨센서간 측정편차값과, 제2레벨센서와 제3레벨센서간 측정편차값이 각각 설정편차값 보다 크고, 제3레벨센서와 제1레벨센서간 측정편차값이 설정편차값 이하인 경우, 제2레벨센서 이상으로 판정하여 제1레벨센서 및 제3레벨센서 측정값의 평균값을 제어기준값으로 출력하고;
    제1레벨센서와 제2레벨센서간 측정편차값이 설정편차값 이하이고, 제2레벨센서와 제3레벨센서간 측정편차값과 제3레벨센서와 제1레벨센서간 측정편차값이 각각 설정측정값 보다 큰 경우, 제3레벨센서 이상으로 판정하여 제1레벨센서와 제2레벨센서 측정값의 평균값을 제어기준값으로 출력하고;
    제1레벨센서와 제2레벨센서간 측정편차값과 제3레벨센서와 제1레벨센서간 측정편차값이 각각 설정편차값 보다 크고, 제2레벨센서와 제3레벨센서간 측정편차값이 설정편차값 이하인 경우, 제1레벨센서 이상으로 판정하여, 제2레벨센서 및 제3레벨센서 측정값의 평균값을 제어기준값으로 출력하는 것을 특징으로 하는 압력탱크의 수위 제어 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    각 레벨센서들 사이의 측정편차값이 모두 설정편차값 보다 큰 경우, 2개 이상의 센서가 이상인 것으로 판정하는 것을 특징으로 하는 압력탱크의 수위 제어 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 압력탱크는 복수개가 상호 병렬로 연결된 것을 특징으로 하는 압력탱크의 수위 제어 방법.
PCT/KR2011/001417 2010-03-11 2011-03-02 복수개의 센서를 구비하여 정밀하고 신뢰성 있는 압력탱크의 수위제어 방법 Ceased WO2011111942A2 (ko)

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