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펌프장의 인버터 적용 사례성림산업개발주식회사인버터 개요건물이나 공장에서 널리 사용되는 기계 중 유체 기계인 펌프와 송풍기는 설계 시 최대 부하를 기준으로 용량을 선정하고, 또한 안전율을 적용하기 때문에 평상 운전 시에는 부분 부하로 가동되어 에너지 소비 효율이 떨어진다. 사용 부하에 따라 송출 유량을 밸브 등 적절한 방법으로 줄여 동력을 다소 줄일 수 있다. 그러나 사용 처의 부하 변동이 클 때에는 수동적인 방법으로는 되지 않고, 유량이나 압력의 변화를 감지해 이를 일정하게 유지시키는 방법으로 유체 기계의 회전수를 조정하는 방법이 있다.이렇게 회전수를 제어하는 방법으로 인버터(Inverter)가 있으며, 이는 유량 또는 압력 신호를 받아 주파수를 변화시켜 유체 기계의 회전수를 변화시킴으로써 소비 동력을 크게 줄인다. 회전수와 주파수는 비례(rpm=120f/p)하므로 주파수를 줄이면 회전수도 감소하는데, 회전수에 따른 동력은 ‘상사의 법칙(Affinity Law)’에 따라 회전수의 3승에 비례하여 줄어든다.유도전동기의 속도 제어에는 극수 변환 전동기의 사용, 전압 변경 혹은 권선형의 2차 저항을 변경시켜 슬립(Slip)을 높이는 방법 등도 있으나, 극수 변환 전동기는 2가지 혹은 3가지의 속도로 밖에 변환할 수 없다. 전압 변경 방식은 효율이 아주 낮고 속도 변동 범위가 한정되므로 수요가 한정되고 정밀한 속도 변환을 위해서는 불가피하게 직류 전동기를 많이 사용할 수밖에 없다.인버터는 고가임에도 불구하고 작업의 신뢰성이 확보되지 않아 실용화되지 않았었다. 그러나 최근 반도체 소자의 발전으로 가격이 점차 낮아지고 생산 기술의 발전으로 신뢰성이 입증됨에 따라 소형 전동기부터 대용량 전동기까지 많이 사용되고 있다.인버터의 원리 및 구조인버터는 전력용 반도체 Diode, Thyristor, Transistor, IGBT, GTO 등으로 구성되어 있다. 상용 전원이 인버터에 공급되면, 먼저 정류기에 의해 교류를 직류로 변환시킨다. 이렇게 변환된 직류가 인버터 부에 의해 다시 교류로 변환된다. 이때 변환된 파형의 형태에 따라 PAM(Pulse Amplitude Modulation)방식과 PWM(Pulse Wide Modulation)방식으로 구분된다.PAM 제어컨버터(Converter) 부에서 교류전압을 직류전압으로 변환 시 DIODE MODULE 대신 SCR MODULE을 사용해 위상 제어기법으로 직류전압을 제어하고 동시에 인버터 부에서 주파수를 제어하는 방식이다.  PWM 제어컨버터 부에서 DIODE MODULE을 이용해 교류전압을 직류전압으로 정류시켜 콘덴서로 평활시킨 다음, 인버터 부에서 직류전압을 CHOPPING하여 펄스 폭을 변화시켜서 인버터 출력 전압을 변화시키며, 동시에 주파수를 제어하는 방식이다.이렇게 주파수와 전압으로 변환된 출력이 모터의 입력 전원으로 공급됨으로써 원하는 속도로 모터를 제어할 수 있다.인버터의 사전적 의미는 직류전원을 교류전원으로 변환하는 전원변환장치를 일컫는다. 하지만 일반적으로는 교류전원의 전압 및 주파수를 제어하기 위한 전력 변환 장치를 통칭한다.실제는 △상용 교류전원을 직류전원으로 변환하는 컨버터 부분 △직류전원을 재단하여 전압 및 주파수가 변화된 교류전원으로 변환하는 인버터 부분 등으로 복잡하게 구성돼 있으나 간단히 인버터라고 부른다.IGBT : Insulated Gate Bipoler TransistorGTO : Gate turn off Thyristor 시스템 특징인버터 사용 목적△에너지 절약 △제품 품질의 향상 △보수성의 향상 △설비의 소형화 △환경의 쾌적성인버터 사용 시 장점△연속적인 광범위 가변속 운전 가능 △유도 전동기 제어로 보수성과 내환경성 우수 △Soft stop/start △기동전류 저하 △전기적 제동이 용이 △고속 운전 가능 △전력 절감에너지 절약 적용분야에너지 절약 효과 및 적용 사례대상 설비 용량 및 수량·영천댐 용수 공급을 위한 가압 펌프에 인버터 적용·1,500㎾ 총 6대(설계기준 4대 운전 2대 예비) 중 인버터 2기 적용연간 전력 사용량 ·교체 전 : 17,507,186㎾ ·교체 후 : 13,638,098㎾연간 전력 절감량과 금액 ·3,869,088㎾h/년(절감률 : 22.1%) · 229,161,000원/년총 투자비 ·961,653,000원투자비 회수기간(총 투자비/절감금액) ·4.2년 한국수자원공사 임하가압장 적용 사례회사 개요(투자업체 소개)소재지 : 경북 안동시 임하면 천전리전화 : 054-820-2220설립 연월일 : 2001. 5.종업원 수 : 80생산품목 : 생활용수 및 공업용수에너지 사용 현황(투자 년도 기준)연료(toe/년) : ―전기(MWh/년) : 17,507계(TOE/년) : 4,376.75투자 사례(인버터 시스템) 개요시설용량 : 407,000 ㎥/일일일 평균 공급 유량 : 240,500 ㎥시설 용량 대비 이용률 : 59.09%대상 설비 : 1500㎾ × 4242㎥/h × 87m Pump 총 6대(설계 기준 4대 운전 2대 예비)중 인버터 2기 적용개선 내용개선 전 : 설계 기준 Pump 4대 중 통상 2대를 정속 운전하고 수동으로 밸브를 교축하여 송수량 조절(V/V 교축 손실양정 약 25m)개선 후 : V/V를 Full Open한 상태에서 가변속 제어장치(인버터)를 설치하여 교축 손실 최소화기대 효과투자비 : 961백만 원절감액 : 229백만 원절감량 : 967 toe/년회수기간 : 4.2년ESCO 업체 소개
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