에스에스앤아이 - Hydraulic Pump 테스트 시스템

Author(s):
윤정웅 대리 - 에스에스앤아이

Industry:
Machines/Mechanics

Products:
LabVIEW, GPIB

The Challenge:
현 펌프의 기존 검사 방법은 작업자가 수동으로 밸브를 조정하여 사용자가 원하는 기준점을 측정하는 방식으로 많은 시간이 필요하며 아날로그 게이지에 의한 것이어서 보다 정확한 측정 및 보고서 작성이 필요하였다.

The Solution:
Hydraulic Pump Test System은 기존의 검사 방식과는 달리 3개 라인의 검사가 동시에 이루어 질 수 있으며, 이로써 수동으로 특성을 검사하는 것보다 빠른 특성 검사가 이루어 질 수 있고 아날로그 게이지에 의한 시각에 의존한 측정이 아닌 정확한 센서의 이용으로 보다 신뢰성 있는 제품의 특성을 검출 할 수 있게 되었다.

요약 :
Hydraulic Pump Test System은 가정용에서 농업용, 공업용에 이르기까지 각 분야에 사용되는 펌프의 효율 및 여러 측정 기준 값들을 검사하는 시험기이다.
각 펌프 테스트 라인은 기성품으로 제작되는 펌프가 아닌 소비자의 정해진 스펙 값에 대한 테스트를 위한 목적으로 펌프에 연결되는 연결파이프의 구경 별로 11개의 라인이 존재하며, 각 라인은 성능에 대한 측정을 목적으로 데이터 검출 센서가 통합 설치되어 있다.
펌프의 성능은 소비자의 제품 신뢰성과 직결되므로 각 스펙값에 대한 정확한 측정 및 특성이 중요한데, 이러한 펌프의 특성은 구체적으로 정해진 유량 점에 대한 흡입 압력, 토출 압력, 전압, 전류, 전력, 온도, RPM, Torque값 등이 있다.
위에 열거한 전기적 출력 특성은 SCXI-1338 및 cFP-AI-110을 이용하여 계측하였고, 펌프의 모터에 사용되는 전압, 전류, 전력 및 RPM, Torque는 GPIB 통신을 이용하여 계측하였다. 각 펌프 라인에는 전동 밸브를 설치하고 이들의 Open/Close 정도를 SCXI-1124 및 cFP-AO-200에 연결하여 LabVIEW 프로그램에 의해 자동 제어할 수 있도록 하였다.
Hydraulic Pump Test System은 기존의 검사 방식과는 달리 3개 라인의 검사가 동시에 이루어 질 수 있으며, 이로써 수동으로 특성을 검사하는 것보다 빠른 특성 검사가 이루어 질 수 있고 아날로그 게이지에 의한 시각에 의존한 측정이 아닌 정확한 센서의 이용으로 보다 신뢰성 있는 제품의 특성을 검출 할 수 있게 되었다.

개발 배경 :
펌프는 사용되는 물의 압력을 높임으로써 생활에서 보다 편리하고 실용성 있는 물의 사용을 제공하는 역할을 한다. 특히 현 라인에서 검사하는 펌프의 경우 정해진 스펙에 의한 기성 펌프가 아닌 각 현장에서 소비자가 원하는 사양의 펌프를 제작하여 출하하므로 정확하고 철저한 내용의 검사 및 보고서가 없다면 이로 인한 손실은 제품 자체의 출고에 영향을 미치며 제조사 이미지 손실에 대한 손해는 막대하다고 할 수 있다.
현 펌프의 기존 검사 방법은 작업자가 수동으로 밸브를 조정하여 사용자가 원하는 기준점을 측정하는 방식으로 많은 시간이 필요하며 아날로그 게이지에 의한 것이어서 보다 정확한 측정 및 보고서 작성이 필요하였다. 이로 인하여 당사와 관계사가 Hydraulic Pump 테스트 시스템을 PC 기반으로 개발하기로 하였다.

본론 :

하드웨어
테스트 라인은 11개의 테스트 라인으로 구성되어있다. 각 라인은 펌프의 종류 및 연결되는 파이프 구경에 따라 분류되어 있으며, 측정에 필요한 유량 센서 및 토출 압력 센서, 흡입 압력 센서가 연결되어있다.

그림 1. 펌프 테스트 라인의 구조

소프트웨어
Hydraulic Pump 테스트 세스템은 3개 라인의 펌프 테스트 및 별도의 온도 측정 프로그램이 각각 작동하게 되어있으며, Loop의 사용을 최소화하고, 프로그램의 수정이 용이하도록 State Machine을 사용하였다. 아래 그림 2는 전체적인 소프트웨어 구성을 나타내며 그림 3은 LabVIEW 블록다이어그램을 부분적으로 나타내고 있다.

그림 2. S/W 구성도

각 채널에 연결된 센서의 출력에 대한 물리적 값을 설정하며, 데이터의 저장 여부, 리포트 양식 설정, 라인의 선택 및 연결된 파워 미터 선택 등을 설정한다. 하단부에 존재하는 Specification for Pump & Motor 값은 보고서에 입력되는 펌프의 기본 사양으로 모델명 및 전력 등을 기입한다.

그림 3. Program Setting

펌프는 테스트 라인에 연결 후 화면의 시작 버튼에 의한 모든 검사를 자동으로 수행하고 이에 대한 결과를 기존에 사용되는 양식의 보고서에 자동으로 입력 및 저장한다. 프로그램은 LabVIEW 8.0 (한글판)을 사용하였고, 보고서 작성을 위하여 Report Generation Toolkit을 사용하였다.

그림 4. Main 화면

프로그램의 기능은 다음과 같다.
1) 지정된 유량 점의 검출
2) 지정된 Spec에서의 흡입 및 토출 압력
3) 펌프에 사용되는 전압, 전류, 전력 측정
4) 온도 센서에 의한 펌프 구동 시 온도 측정
5) rpm 및 Torque 측정

측정한 유량 및 압력 등의 값에 의하여 보고서에 자동으로 기입되며 특성곡선의 그래프가 그려진다. 이와 같은 펌프의 특성을 나타내는 보고서는 3가지 종류가 있으며 모든 양식은 셋팅 창에 있는 보고서 선택 부분에 의해 결정되고 작성된다.

그림 5. Excel Report 화면

결론 및 솔루션 개발 후 얻게 된 이점 :

Hydraulic Pump 테스트 시스템 구축하여 다음과 같은 이점을 얻게 되었다.
1. 공정 운영 효율화: 작업자의 인력이 감소하여 효율적인 인력 운영이 가능해짐
2. 효율적인 데이터 관리: 각 모델 별, 검사 날짜 및 시간에 따른 데이터 저장으로 보다 안정적이고 체계적인 데이터 관리가 가능해짐
3. 기업 이윤 증가: 신뢰할 수 있는 데이터의 측정으로 소비자의 제품에 대한 신뢰도를 높여 기업 이윤이 증가하게 됨
4. 생산성 향상: 자동검사 시스템의 도입으로 동시에 3개 라인의 검사가 이루어지므로 제품의 생산성이 향상됨
5. 공정 운영 효율화: 검사 공정 작업자의 인력 소요가 감소되어 작업 인력의 효율적인 운영이 가능해짐

위와 같은 직/간접적인 효과가 발생하였으며, 금전적인 가치는 시스템 구현에 소요된 비용과 비교할 수 없을 정도로 크다. 당사와 관계사는 이 시스템을 현지의 공장에 설치하여 운영 중에 있다.

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