1) Title & Author

Source: Energy Conversion and Management 51 (2010) 1319?1325
Title: Estimation of pump operational state with model-based methods
Author: Tero Ahonen, Jussi Tamminen, Jero Ahola, Juha Viholainen, Niina Aranto, Juha Kestila


2) Summary of Paper

산업 공정에서 펌프가 에너지 소비의 20%이상을 차지하고 있기에, 이에 대한 효율적인 에너지 소비를 위해 수두와 유량을 조절할 수 있는 frequency inverter의 필요성이 요구됩니다.
이 논문에서는 펌프의 운전을 추정하기 위해 두가지 모델에 기초로 하며, 이의 정확성에 영향을 주는 여러 인자를 분석하였습니다. 또한, 이를 실험데이터에 적용하였으며, 결과적으로, 펌프 운전의 제어와 분석에 적용됩니다.
펌프를 통한 수두와 유량을 추정하기 위해 다음의 두가지 방법을 이용합니다.
1. QP curve-based estimation method
이 방법은 펌프의 유량(Q)과 에너지 소비(P) curve를 기초로 합니다. 우선 유량, 수두, 그리고 에너지와 펌프 모터 회전수의 관계는 affinity equtation을 이용합니다.
 
2. Process-curve-based estimation method
Centrifugal 펌프는 펌프와 process QH curve와의 교차점에서 운전되기 때문에 process curve는 펌프 운전점의 위치에 대한 기본 정보를 줍니다. 따라서 process curve에 대한 정보가 필요한데, 이는 piping과 state head를 통해 얻거나, test measurement를 통해 구할 수 있습니다. 일반적인 process curve shape은 다음과 같습니다.
 
랩스케일 파일럿 운전을 통한 결과는 다음과 같다. 아래에 보이는 그림.8과 같이 유량을 기준으로 기본 운전, 50%, 그리고 140%의 조건에서 측정된 자료와 모델을 통해 나온 값을 비교하고 있다.
 

3) Originality & Creativity

1. 이 논문은 variable frequency drive를 위한 모터 회전수 조절에 대한 펌프-모터 모델을 제안하고, 여러 가지 운전에 대한 펌프 운전을 추정하고 있습니다.

4) Contribution to ESEL

해수담수화 공정이 아닌 다른 공정의 펌프 성능 곡선과 process curve의 교차점인 운전점을 찾기 위한 모델을 도입해서 실제 해수담수화 공정에 있어서 variable frequency drive (VFD)를 위한 펌프-모터-밸브의 혼합 모델로 활용될 수 있을 것으로 판단됩니다.

5) 리뷰어 : lyg@gist.ac.kr