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왕복동식 펌프의 점진적인 성능 저하 진단을 위한 FPGA 기반 에뮬레이터 구현에 관한 연구

Study on FPGA-Based Emulator for the Diagnosis of Gradual Degradation in Reciprocating Pump

  • 임상선 (세종대학교 정보통신공학과) ;
  • 김우식 (세종대학교 정보통신공학과) ;
  • 김태윤 (아주대학교 기계공학과) ;
  • 채장범 (아주대학교 기계공학과)
  • 투고 : 2016.02.01
  • 심사 : 2016.09.08
  • 발행 : 2017.01.01

초록

이 논문의 목적은 원자력 발전소의 급수 펌프인 왕복동식 펌프의 연속적인 사용으로 인한 점진적인 성능저하의 정도를 진단하는 방법을 개발하는 것이다. 일반적으로 이러한 점진적인 성능 저하는 너무 서서히 진행되기 때문에 기존의 진단 방법으로는 그 성능 저하의 정도를 판단하기 어렵다. 하지만 정상 상태의 파라미터들을 제공하는 기계가 있다면, 현재의 상태와 비교하여 성능 저하의 정도를 파악하는 것이 가능해 진다. 이 논문은 점진적인 성능 저하를 식별하는데 사용할 수 있는 새로운 방법을 제안한다. 건강한 상태의 펌프의 정보를 제공하는 에뮬레이터를 FPGA 사용하여 개발하는 과정을 보이고, 실제 펌프로부터 수집한 데이터와 비교하여 에뮬레이터가 동작한다는 것을 보인다.

The purpose of this study is to develop a method for diagnosing the degree of gradual degradation of a reciprocating pump caused by continuous use as a water supply pump in a nuclear power plant. Normally, the progress of such degradation is too slow to be noticed. Hence, it is difficult to determine the degree of degradation using the existing diagnostic methods. In this paper, we propose a new method by which the normal state and the degraded state of the pump can be differentiated, so that the degree of degradation can be identified. First, an emulator was developed using FPGA by providing the parameters of the pump under normal state, so that the emulator generates the information of the pump in the healthy state. Then, by comparing this information with the parameters received from various output sensors of the emulator during the current state, it is possible to identify and measure the degree of gradual degradation. This paper presents some of the results obtained during the development process, and results that show how the emulator operates, by comparing the data collected from an actual pump.

키워드

참고문헌

  1. Shankar, R., 2006, "Fleetwide Monitoring for Equipment Condition Assessment," EPRI, California USA.
  2. Jeong, J. K., 2015 "Study on the Diagnosis of a Reciprocating Pump Using Simulation Model," Master's Thesis, Ajou Univ. Suwon Korea.
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  4. Shulin, L., Haifeng, Z., Hui, W. and Rui, M., 2007, "Application of Improved EMD Algorithm for the Fault Diagnosis of Reciprocating Pump Valves with Spring Failure.," In: Signal Processing and its Applications (ISSPA) 2007, 9th International Symposium on, pp. 1-4.
  5. Singh, P. J. and Mandavan, N. K., 1987, "Complete Analysis and Simulation of Reciprocating Pumps Including System Piping," Ingersoll-Rand Company Phillipsburg, New Jersey.