공장 구역의 깊은 우물을 이용한 가변 주파수 급수와 비부압 급수의 장단점을 분석하고, 정압 가변 주파수 및 비부압 급수의 원리를 소개합니다.
추상적인
기존 공장과 대용량 급수 시스템은 2차 가압 방식을 사용하고, 급수탑을 건설하며, 고층에 물탱크를 설치하여 공장 내 모든 부분의 급수 압력 요건을 충족합니다. 그러나 에너지 낭비와 수원 오염이라는 문제가 존재합니다. 과학기술의 발전으로 가변 주파수 급수 시스템을 도입하면 에너지는 어느 정도 절감할 수 있지만, 수원 오염이라는 문제는 여전히 존재합니다. 비부압 급수 방식은 이러한 문제를 해결하고 에너지 절약, 절수, 2차 오염 방지라는 두 가지 효과를 동시에 제공합니다.
일반적인 물 공급 방법
- 급수탑으로부터의 물 공급 – “가장 오래된” 고층 건물 급수 방식은 급수탑 급수입니다. 심층 우물물은 심층 펌프를 통해 급수탑으로 이송되고, 최종적으로 급수탑과 건물 사이의 압력 차이를 통해 공급됩니다. 중력식 급수 방식입니다. 단점은 급수탑이 차지하는 면적이 크고, 건설 비용이 높으며, 2차 오염이 심각하다는 것입니다. 도시 건물이 점점 더 높아짐에 따라 급수탑의 높이는 더 이상 현재의 수요를 충족할 수 없어 결국 폐기될 것입니다.
- 물탱크에서 물 공급 – 물탱크 및 저수지의 급수는 깊은 우물에서 펌프를 통해 저수지 또는 물탱크로 물을 이송하는 것입니다. 물탱크의 급수는 두 단계로 나뉩니다. 첫 번째 단계는 “우물 + 펌프 + 저수지 또는 물탱크” 방식입니다. 물은 저장 탱크로 가압된 후, 고정 속도 펌프를 통해 가압되어 사용자에게 공급됩니다. 물탱크는 최대 및 최소 피크 사용량을 조절하는 역할을 합니다. 두 번째 단계는 “저장 탱크 + 가변 주파수 속도 조절 물펌프” 방식입니다. 물펌프의 급수 압력을 설정한 후 주파수 변환기의 제어를 받아 물의 양에 따라 물펌프의 속도가 변경됩니다. 속도를 낮추면 에너지 소비량이 감소합니다. 전력 소모 감소는 에너지 소비를 어느 정도 감소시킵니다.
- 비음압수 공급 – 비음압 급수는 심수 펌프의 잔류 압력을 직접 활용하고, 심수 펌프 압력을 기준으로 급수를 직접 중첩합니다. 심수 펌프를 급수 펌프의 급수구에 펌핑하면 잔류 압력을 중첩하여 수두를 활용할 수 있습니다. 급수 펌프는 설정 수압과 잔류 압력 중 부족한 부분만 보충하므로 에너지 절감 효과가 뚜렷합니다.
주파수 변환 정압 급수
- 작동 원리 – 급수 압력 값은 워터 펌프에 미리 설정됩니다. 압력 센서는 배관망의 압력을 감지하여 컨트롤러 또는 마이크로컴퓨터 컨트롤러로 신호를 전송합니다. 분석 및 처리 후, 신호는 주파수 변환기로 전송되어 워터 펌프의 작동을 제어합니다. 물 소비량이 증가하면 출력 전압과 주파수가 증가하고, 워터 펌프 속도가 증가하여 출력이 증가합니다. 물의 양이 감소하면 워터 펌프 속도가 감소하여 출력이 감소하여 배관망 압력이 설정 압력 값을 유지합니다. 여러 대의 워터 펌프가 작동하는 경우, 각 워터 펌프는 하나씩 소프트 스타트되고, 압력과 유량이 충족될 때까지 가변 주파수가 주전원 주파수로 변환되어 워터 펌프의 순환 제어가 실현됩니다. 그러나 야간 저유량 운전 시에는 가변 주파수 워터 펌프를 사용하여 작동을 유지하고, 가변 주파수 급수 펌프를 정지시켜 압력을 유지할 수 있습니다.
- 가변주파수 급수제어시스템의 구성 – 자동 모니터링 시스템은 저수지의 수량과 배관망의 수압을 실시간으로 모니터링합니다.배관망 수압 모니터링: 급수 시스템의 주요 배관에 압력 센서를 설치합니다.압력 센서는 수집된 데이터를 전기 신호로 변환하여 주파수 변환기로 전송합니다.주파수 변환기는 해당 논리 연산을 통해 출력 전력을 변경하여 주파수 변환 펌프의 속도를 조정합니다.마지막으로, 가변 주파수 펌프의 수압은 사용자의 수압과 균형을 유지합니다.저수지의 수량 모니터링: 저수지에 플로트 레벨 센서를 설치하여 저수지의 수량을 모니터링합니다.수영장의 수량이 너무 적으면 감지 시스템이 현재 상황을 제어 시스템에 피드백하고 급수 시스템은 자동 보호 기능을 실행합니다.
(1) 주파수 변환 펌프 유닛 – 이 시스템은 전기 모터 유닛과 여러 대의 워터 펌프로 구성됩니다. 물 사용량이 크게 변하지 않을 때는 주파수 변환 및 속도 조절 기능을 갖춘 워터 펌프가 작동하여 사용량 변화에 따라 물을 공급합니다. 물 사용량이 증가하면 배관 시스템 내 압력이 감소합니다. 물의 양이 한 펌프의 출력량보다 많으면 첫 번째 펌프는 상용 주파수 운전으로 전환되고, 두 번째 펌프는 가변 주파수 속도 조절 운전을 시작합니다. 물 사용량이 두 펌프의 출력량보다 적으면 한 대 또는 두 대의 펌프 작동을 자동으로 정지시킬 수 있습니다. 전체 작동 기간 동안 시스템의 압력은 항상 일정하게 유지됩니다.
(2) 자동 제어 시스템 – 주요 기능은 배관망의 수압과 공장 내 물 사용량에 따라 주파수 변환기의 주파수를 자동으로 조절하여 워터 펌프의 운전 속도를 조절하고, 궁극적으로 일정한 수압의 물 공급을 보장하는 것입니다. 일반적으로 주파수 변환기, PLC, 전자 제어 장비가 포함됩니다.
(3) 컴퓨터 모니터링 시스템 – 모든 시스템의 작동 상태를 표시하고 제어하는 데 사용됩니다. 작업자는 이 시스템을 사용하여 전체 급수 시스템의 작동 상태를 파악할 수 있습니다. 수압 설정값과 제어 방식은 시스템에 따라 편리하고 빠르게 변경할 수 있으며, 제어 시스템의 가동 및 정지도 유연하게 수행할 수 있습니다.
비음압 물 공급
- 시스템 구성 – 비부압 급수는 주로 비부압 정상류 탱크, 압력 탱크(다이어프램형 또는 에어백형 팽창 탱크), 비부압 제어 캐비닛, 급수 펌프, 모터, 부압 제거기, 필터, 역류 방지기, 센서, 전기 접촉 압력계, 배관 부품, 베이스 등으로 구성됩니다. 유량 안정기는 도시 관망과 급수 펌프 사이에 연결되는 장치로, 주요 기능은 부압의 영향을 제거하고 유량을 안정 및 조절하는 것입니다.
- 음압 기술 없음 – 비부압 급수 시스템은 마이크로컴퓨터 주파수 변환 기술과 효과적인 부압 처리 기술을 채택하여 중복 압력 급수를 실현합니다. 이 장비는 배관망 압력계, 진공 억제기, 정상류 보상기의 모니터링 장치를 통해 정상류 보상기의 진공도 및 수위 신호를 수집하여 실시간 피드백을 제공하고, 마이크로컴퓨터를 통해 진공 억제기와 정상류 보상기의 특수 매개변수를 제어합니다. 이 장치는 부압 발생을 억제하고 장비가 심수 펌프에 영향을 미치지 않도록 작동합니다.
이 시스템은 심수 펌프에 음압을 발생시키지 않습니다. 심수 펌프의 수압이 감소하거나 정지하더라도, 정상 유량 보상기의 입수 및 출수 시간 변화가 음압으로 나타나거나 수압이 전기 접점 압력계에 설정된 하한 압력까지 떨어질 때까지 펌프 장치는 계속 작동합니다. 간단한 제어 방식으로 물이 유입되면 자동으로 정지하고 다시 작동할 수 있습니다. 정전 시에는 펌프 장치가 작동을 멈춥니다. 전화가 오면 펌프 장치가 자동으로 켜지고 정상적인 물 공급이 재개됩니다.
가변 주파수 정압 급수 및 비음압 급수의 장단점
가변 주파수 급수의 장단점
- 장점– 기존 급수탑 급수 시스템과 비교했을 때, 기본 구조가 간단하고, 시스템 구성이 간단하며, 작은 급수실(여러 대의 급수 펌프, 제어 캐비닛)만 필요하고 차지하는 면적도 작습니다. 장비의 신뢰성이 높고 수명이 길어 고층 빌딩의 수요를 충족할 수 있습니다. 또한, 물을 저장하는 저수조가 있어 도시 관망에 물이 고갈될 경우에도 단기간 연속 급수를 유지할 수 있습니다.
- 단점 – 외부 네트워크 수압을 사용할 수 없고, 수력 에너지 소비량이 많으며, 설치, 청소 및 유지 관리가 번거롭습니다. 2차 급수이기 때문에 수질 오염 문제가 여전히 존재합니다. 심할 경우 붉은 벌레가 나타나기도 하고, 장비 가동 시 펌프 진동 및 소음 발생 등 장애가 발생합니다.
음압 없이 물 공급의 장단점
- 장점 – 도시 배관망의 압력을 최대한 활용하면 에너지를 크게 절약할 수 있습니다. 이 시스템은 물의 2차 오염을 방지하기 위해 완전히 밀폐된 방식으로 작동합니다. 저수지를 설치할 필요가 없어 바닥 공간과 투자 비용을 절약할 수 있습니다. 시중에는 유입관과 유출관만 연결하면 되는 비부압 장비 세트가 있습니다. 설치가 간편하고 관리 및 유지보수가 용이합니다. 운영 비용을 절감하고 일정한 압력을 유지할 수 있습니다. 장비에 정전이 발생하더라도 도시 배관망을 통해 물을 공급받을 수 있으며, 건물에는 지속적인 용수 공급이 가능합니다.
- 단점 – 비부압 급수에는 물탱크가 없기 때문에 몇 가지 단점이 있습니다. 도시 상수도망이 폐쇄되면 사용자는 곧 물을 공급받지 못하게 됩니다.
가변 주파수 정압 급수 장비 소개:
가변 주파수 정압 급수 시스템은 급수관망의 물 사용량이 변하더라도 출구 압력이 변하지 않는 급수 방식을 말합니다. 급수관망의 출구 압력 값은 사용자의 필요에 따라 결정됩니다. 기존의 정압 급수 방식은 급수탑, 고수조, 가압 탱크 등의 설비를 이용하여 이루어집니다.
- 작동 원리 – 장비 요구 사항에 따라 먼저 급수 압력 값을 설정한 후 전원을 켜서 작동시킵니다. 압력 센서는 배관망 압력을 모니터링하고 이를 전기 신호로 변환하여 프로그래머블 컨트롤러 또는 마이크로컴퓨터 컨트롤러로 전송합니다. 분석 및 처리 후, 신호는 제어를 위해 주파수 변환기로 전송됩니다. 워터 펌프가 작동 중일 때 물 소비량이 증가하면 출력 전압과 주파수가 증가하고 펌프 회전 수가 증가하여 물 출력이 증가합니다. 물의 양이 감소하면 워터 펌프 회전 수가 감소하여 물 출력이 감소하여 배관망 압력이 설정 압력 값을 유지합니다. 여러 대의 펌프가 작동 중일 때 각 기계는 소프트 스타트되고, 압력과 유량이 충족될 때까지 가변 주파수가 산업용 주파수로 변환되어 워터 펌프의 순환 제어가 실현됩니다. 야간에 유량이 적은 경우 가변 주파수 워터 펌프를 사용하여 작업을 유지할 수 있습니다. 가변 주파수 워터 펌프는 압력을 유지하기 위해 정지될 수 있습니다.
- 장비 구성 – 가변 주파수 정압 급수 장치는 주로 펌프 유닛, 압력 측정 및 안정화 탱크, 압력 센서, 가변 주파수 제어 캐비닛 등으로 구성됩니다. 압력계 압력(사용자 배관망 수압)을 사용자가 설정한 값과 항상 동일하게 유지할 수 있습니다. 일반 가정용 또는 생산용 급수에 사용할 수 있습니다.
급수 시스템은 다음으로 구성됩니다.
- 주파수 변환 급수 장비는 공장의 심수정에 연결되어 정압 급수를 제공합니다. 급수 압력이 수요를 충족하면 모든 펌프가 자동으로 작동을 멈춥니다. 그렇지 않으면 정압 급수 장비가 수압을 높여 수요를 충족합니다.
- 소형 펌프나 가압 탱크를 부착하세요. 저유량 또는 무유량 급수로 인한 전력 소비를 완전히 없애기 위해 보조 소형 펌프나 보조 가압 탱크를 추가할 수 있습니다. 급수 압력이 낮으면 메인 펌프가 자동으로 정지되어 소형 펌프나 가압 탱크가 작동합니다.
특징
- 프로그래밍 가능한 컨트롤러를 사용하여 프로그램은 유연하고 변경 가능하며, 높은 정밀도, 강력한 신뢰성, 다양한 기능 및 빠른 응답 속도를 제공합니다.
- 모든 제품에는 전압 안정화 펌프 또는 전압 안정화 탱크가 장착되어 있습니다. 물 소비량이 일정 수준에 도달하면 메인 펌프가 작동을 멈추어 워터 펌프 모터의 기계적 마모를 줄이고 전력을 절약할 수 있습니다.
- 모든 수중 펌프는 소프트 스타트 방식으로 작동하여 장비의 수명을 연장하고 기동 전류가 전력망에 미치는 영향을 제거합니다.
- 물 소비량 변화에 따라 워터 펌프는 순환 주파수 변환 방식으로 작동하여 먼저 가동하고 먼저 정지함으로써 워터 펌프가 균형 있게 작동하도록 합니다. 한 펌프가 6시간 또는 24시간 가동되면 자동으로 다른 펌프로 전환됩니다.
- 가장 큰 특징은 이중 정전압 제어로, 가정용 소방 장비의 공통 세트로 사용할 수 있어 사용자의 투자 비용을 절감할 수 있습니다. 또한, 한 대의 기기를 두 가지 용도로 사용할 수 있어 사용 효율이 크게 향상됩니다.
- 컴팩트한 구조, 작은 설치 공간, 빠른 설치, 낮은 투자비, 안정적인 작동. 오염 없음.
적용 범위
- 주민을 위한 생활용수.
- 고층 빌딩, 주거지역, 빌라.
- 산업 및 광산 기업의 생산 및 생활용수 사용.
- 방화 프로젝트, 정원 관개, 호텔, 사무실 건물 및 기타 형태의 물 공급 변환.
비음압 급수 장비 원리 소개
비음압 급수 장치는 공장의 심정 펌프에 직접 연결된 가압 급수 장치입니다. 심정 펌프의 잔류 압력을 기준으로 공장 배관망의 압력이 설정 보호 압력(압력 대비 0 압력일 수 있음) 이상인지 확인하기 위해 급수를 직렬로 중첩합니다. 압력이 0 미만일 경우 부압(부압) 2차 가압 급수 장치라고 합니다. 배관망 중첩(부압 없음) 급수 장치의 핵심은 2차 가압 급수 시스템 작동 중 부압 발생을 방지하고, 장치 작동이 심정 펌프에 미치는 영향을 제거하며, 다른 용수 사용에 영향을 미치지 않고 안전성을 확보하여 신뢰성 있고 안정적이며 지속적인 급수를 제공하는 것입니다. 비음압 급수 장치는 관망 중첩 급수 장치라고도 합니다. 현재 시중에는 주로 탱크형 비음압 급수 장치와 박스형 비음압 급수 장치가 있습니다. 영어: 음압 급수 장비의 물 유입 파이프는 수돗물 파이프 네트워크에 직접 연결됩니다.물은 심수 펌프의 잔류 압력에 의해 구동되는 장비 유입 파이프로 강제로 유입됩니다.장비의 가압 수 펌프는 유입수의 잔류 압력에 따라 계속 가압하여 사용자에게 공급되는 물 압력을 높입니다.필요한 압력에 도달한 후 물이 유출 파이프 네트워크에 공급됩니다.장비의 물 소비량이 심수 펌프의 물 공급량보다 많으면 물 유입 파이프 네트워크의 압력이 떨어집니다.장비의 물 유입구 압력이 0(또는 설정된 파이프 네트워크 보호 압력) 미만의 절대 압력으로 떨어지면 장비 내의 음압 방지 및 제어 장치가 자동으로 작동을 시작하고 장비의 작동 상태를 조정하여 장비가 꺼지고 대기 상태가 되어 물 유입 파이프 네트워크의 압력이 더 이상 감소하지 않고 심수 펌프에 부정적인 영향을 미치지 않도록 합니다. 심수 펌프의 급수 용량이 복구되면, 급수 파이프 네트워크의 압력이 보호 압력 이상으로 돌아오면 장비가 자동으로 시동되어 정상적인 급수를 재개합니다.심수 펌프의 잔여 압력이 장비의 급수 요구 사항을 충족하면 장비는 자동으로 휴면 상태로 전환되고 심수 펌프는 사용자에게 직접 물을 공급합니다.급수량이 부족하면 장비는 자동으로 작동을 재개합니다.사용자가 물을 사용하지 않거나 물 소비량이 매우 적으면 장비는 자동으로 정지 및 휴면 상태로 전환됩니다.장비의 물 배출구 쪽에 위치한 소유량 압력 안정화 및 유지 탱크는 장비에서 사용하는 소량의 물과 파이프 네트워크의 누수를 유지합니다.장비 수압 안정화 및 유지 탱크 급수 네트워크의 필요한 압력을 유지할 수 없는 경우 장치는 자동으로 깨어나 정상 작동을 재개합니다. 장비 작동 중에는 심수 펌프의 남은 압력을 최대한 활용하여 심수 펌프에 부정적인 영향을 미치지 않고 항상 장비의 필요 사항을 최대한 충족시키고, 급수 에너지 소비를 줄이며, 급수 시스템의 최적 작동을 달성합니다.
작동 원리:
- 음압 유량 제어기 없음 – 비부압 제어기는 심수 펌프와 보상 탱크의 압력을 상시 모니터링하고 제어하는 데 사용됩니다. 심수 펌프의 압력이 부족하면 비부압 제어기가 작동하여 심수정의 수압에 영향을 미치지 않도록 합니다. 상수도공사 문서 제135호는 시정 수압이 2kg 미만일 수 없다고 규정하고 있습니다. 비부압 유량 제어기는 장비에 사용되는 물의 안전성과 안정성을 보장할 뿐만 아니라 심수 펌프 압력의 안정성도 보장합니다.
- 양방향 보상 장치 – 에너지 저장 및 방출 조절 장치는 양방향 보상에 사용되며, 심수 펌프의 연속적인 물량을 자동으로 보상할 수 있습니다. 또한 장비 배관망을 안정화하고 보상하여 장비가 심수 펌프에 부압을 생성하지 않도록 하는 역할도 합니다. 저피크 급수 양방향 보상기는 작동 시, 급수 펌프 출구 단의 고압수를 저압실로 보내 저압실로 물을 보충합니다. 저압실이 가득 차면 닫히고 고압실로 물을 계속 보충합니다. 수위가 점차 상승하면 가압된 불활성 기체가 에너지 저장 장치로 다시 압축됩니다. 이렇게 하여 저피크 기간 동안 탱크 내 물 보충 과정이 완료됩니다. 피크 기간 동안 급수 또는 심수 펌프의 압력이 떨어지면 양방향 보상 장치가 저압실에서 정압실로 물을 보충합니다. 동시에 에너지 저장 장치는 에너지를 방출하고 물을 축적합니다. 고압 챔버의 물은 저압 챔버로 보충되고, 정압 챔버의 심수 펌프는 물을 보충하는 데 사용됩니다. 이로써 사용량이 많은 시간대에 사용자에게 물을 보충하는 과정이 완료됩니다.
- 에너지 저장 – 이 시스템은 물에 뜨지 않고 가압 상태인 불활성 가스가 내장된 에너지 저장 장치를 사용합니다. 성수기에 물이 공급되면 에너지가 방출되어 고압 챔버의 물을 압축하여 저압의 물을 보충합니다. 에너지 보존 법칙을 최대한 활용하여 성수기 동안 장비에 물을 보충하고, 탱크 내 물이 장비 배관망으로 최대한 공급되도록 하여 부압 발생을 억제하고 도시의 심층수 펌프에 영향을 미치지 않도록 합니다.
결론
이 글에서는 가변 주파수 급수와 비부압 급수의 원리, 장단점을 간략하게 분석합니다. 일반적으로 비부압 급수는 가변 주파수 급수의 연장이자 발전된 형태입니다. 낮은 투자비, 높은 자동화 수준, 그리고 에너지 절약이라는 장점이 있습니다. 오염 방지 등의 특성은 홍보 및 적용 가치가 있습니다. 그러나 플랜트의 실제 조건을 고려할 때, 심수 펌프의 잦은 가동을 방지하기 위해 저수조를 설치해야 합니다.
