KR0137238Y1 - G값 표시기를 갖춘 응집기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 G값(Velocity Gradiant:속도경사값) 표시기를 갖춘 응집기에 관한 것으로 응집기의 감속기에 회전토오크 측정수단을 부착 설치하며 날개축에 회전수 측정수단을 부착 설치하고 점도 측정수단을 물에 잠기게 설치하여 응집기의 날개축과 연결된 전동기 용량에 관계없이 정확한 G값을 측정하여 날개의 회전속도를 정확하게 운전토록 하므로서 응집기의 효율을 높이게 한 것이다.

Description

G값 표시기를 갖춘 응집기

제1도는 본 고안이 설치된 수직형 응집기 표시도.

제2도는 본 고안이 설치된 수평형 응집기 표시도.

제3도는 감속기에 회전토오크 검출기가 설치된 상태를 나타낸 예시도.

제4도는 제3도의 가-가선 확대 단면도.

제5도는 감속기에 인장력측정기를 설치하여 회전토오크를 구하는 다른 실시예도.

제6도는 제5도의 우측면도.

제7도는 응집기의 측정 제어 계통도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 전동기 2 : 감속기

3 : 날개축 4 : 날개

5 : 회전토오크 측정수단 6 : 회전수 측정수단

7 : 점도 측정수단 8 : G값 연산표시기

9 : 회전속도제어기 10 : 제어반

상수도 침전시설에서 응집기는 빼놓을 수 없는 중요한 기계장치로서 매우 널리 사용되고 있으며 응집기 운전에서 가장 기본적인 사항은 G값(Velocity Gradient : 속도경사값)이다.

그런데 종래의 응집기는 G값 표시기가 없어서, 응집기의 정확한 운전이 매우 어려웠으며, G값 표시기가 있더라도 응집기 제작상태에 따라서는 정확한 G값 표시가 어려운 경우가 많아서 응집기 운전에 어려움이 있었다.

본원 출원인의 선출원 고안인 응집기(실용 공고번호 94-2655)는 매우 유용하고 G값 표시원리에 충실한 실용성을 갖춘 고안이었으나, 전동기측의 전력을 집적 측정하는 방식으로는 전동기 동력용량크기와 실제 응집에 필요한 동력에 큰 차이가 나는 경우에는 인버터효율, 전동기효율등이 부하율에 따라 큰 값으로 변하기 때문에 정확한 G값을 표시하기에 어려움이 있었다.

본 고안은 이러한 종래의 G값 표시기를 갖춘 응집기의 결점을 해결하기 위한 것으로, 이를 첨부도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

G값은 공지된 바와 같이 다음식으로 표시된다.

여기서 P:응집에 소요된 수동력(Water Power), kgf·m/s

임의 온도 t에 있어서의 물의 점성계수는 근사적으로 다음과 같다.

(Ⅰ)~(Ⅳ)식을 정리하면

(Ⅴ)식에서 알 수 있는 바와같이 응집기에 작용하는 토오크 T와 회전수 N, 그리고 점성 또는 수온을 측정하면(나머지는 전부 설계시에 정해지는 고유상수들로서 공지되어 있다.) G값을 알 수 있다.

선출원 고안(실용공고 94-112655)에서는 전력을 측정하여 G값을 계산하였는데, 전동기는 무부하시에도 무효전력이 소비되므로 부하가 없더라도 소요전력이 영(0)이 되지는 않는다.

어떤 경우에도 응집이 필요한 전력보다 전동기 규격(용량)이 훨씬 크게 되어 있어서, 부하율이 낮게 되고, 무효전력의 영향과 전동기효율의 급격한 하락등의 원인으로 실제 응집에 소비된 전력을 정확하게 측정하기 어려워서 G값을 정확히 표시하기가 어려웠다.

응집기 속도제어를 VVVF형 인버터로 하는 경우에는 이러한 현상이 많이 개선되지만 낮은 부하율에서는 여전히 부정확하다는 문제가 남는다.

본 고안은 이와 같은 결점을 해결하기 위하여 소요동력을 측정하는데 전력계를 사용하지 않고 회전토오크 T와 응집기 회전수 N을 측정하여 식(Ⅳ)에서와 같이 동력을 측정하고 식(Ⅴ)에서와 같이 물의 점도 또는 수온을 측정하므로서 전동기효율, 역률등의 변수를 제거하여 낮은 부하율의 크기에 관계없이 G값을 정확히 표시할 수 있게 하였다.

이 응집기의 구성은 제1도와 제2도에 나타내었다.

제1도는 수직형 응집기에 회전토오크 측정수단(5)와 회전수 측정수단(6) 및 점도측정수단(7)을 설치한 상태를 나타내는데 전동기(1), 감속기(2), 날개축(3), 날개(4)로 구성된 응집기에 감속기의 출력단에 작용하는 회전토오크 회전수측정수단(6)을 날개축(3)에 부착하여 설치하고, 물의 점도를 측정하기 위한 점도 측정수단(7)을 물에 잠기게 설치하였으며, 제어반(10)에는 G값 계산, 표시를 위한 G값 연산표시기(8)와 회전속도 제어기(9)를 설치하였다.

제2도는 수평형 응집기에 회전토오크 측정수단(5)와 회전수 측정수단(6) 및 점도 측정수단(7)을 설치한 상태를 나타내는데 회전토오크 측정수단(5)을 감속기(2)에 부착하여 설치하며 회전수 측정수단(6)을 날개축(3)에 연결된 출력축에 부착하여 설치하고 점도측정수단(7)을 물에 잠기게 설치하였다.

도면중 미설명부호(11)은 연결카플링, (12)는 축봉장치, (13)은 날개축연결카프링, (14)는 수중축수이다.

회전토오크는 통상적으로 감속기에 일체로 부착되어 있는 것으로서 측정범위는 0~100%이고, 전기적 출력이 가능한 것을 사용하여 측정하거나, 기타의 방법으로 측정한다.

감속기에 회전토오크 검출기가 부착된 예를 들면 제3도에서와 같이 전동기가 부착된 감속기에서 감속기 케이싱(A)내에 내치차(B)가 회전자재하게 내장되어 있고, 내치차(B)에 한쪽끝에 고정삽입되어 있고 중간은 감속기 케이싱(A)에 지지되어 있고 다른끝은 압축스트레인 게이지(D)에 양쪽으로 접촉되어 있는 전달레버(C)와 케이싱(A)에 볼트(F)로 견고하게 고정된 케이스(E)로 구성되어 있는 토오크 측정기를 예로 들수 있는데 내치차(B)에는 출력축(B-1)에 작용하는 회전토오크와 같은 크기의 토오크가 반력으로 작용하며 이 토오크는 전달레버(C)에 의하여 스트레인 게이지(D)에 전달되어 여기서 회전토오크에 비례한 전기신호로 변환 전송된다.

또 다른 예를 들면 제5도에서와 같이 날개축(3)에 감속기(2)의 출력측(중공축)을 삽입하면서 설치하는 경우로서 이때는 감속기(2) 지지바(2-1)에 스트레인게이지를 사용한 인장력 측정기(5')를 설치하여 인장력(Pt)과 축중심에서 지지바까지의 거리(R)를 곱하여 회전토오크를 구하는 것으로 한다.

수직형 응집기의 경우에는 응집기날개를 중간베이스를 만들어서 회전자재하게 고정하고 감속기를 설치하므로서 동일한 방법으로 회전토오크를 구할 수가 있다.

회전수 측정수단(6)을 예로 들면 광선의 반사를 이용한 회전수계, 자력을 이용한 회전수계, 근접스위치를 이용한 회전수계등을 사용할 수 있다.

점도 측정수단(7)은 점도계 또는 온도센서를 이용할 수 있다.

온도센서를 사용한 경우에는 식(Ⅱ) 및 식(Ⅴ)에 의하여 점도가 계산된다.

제7도는 응집기의 측정제어계통을 나타내는데,

회전토오크 측정수단(5)과 회전수측정수단(6) 및 점도측정수단(7)으로부터의 신호는 G값 연산표시기(8)에 입력된다.

G값 연산표시기(8)는 G값 계산수단에서 G값을 자동적으로 연속하여 G값 표시수단에 출력하여 G값을 표시하고, 회전토오크, 회전수, 점도 측정수단(7)등에 이상이 발생할 때에는 즉시 이를 검출 진단하여 고장진단 표시수단에 의하여 고장표시 및 경보를 할 수 있게 구성한다.

또한 G값 설정수단은 수동설정 또는 컴퓨터 등에 의한 자동설정이 가능하게 구성하며 회전속도 제어수단은 설정된 G값에 맞게 응집기가 운전되도록 적절한 속도를 낼 수 있는 인버터 속도제어기의 입력신호를 출력하도록 하였다.

수동설정의 경우는 G값 설정외에도 속도값을 설정하여 표시기의 G값이 원하는 값이 되게 운전하는 것도 가능케하였다.

이와같이 구성된 응집기는 전동기 용량과 부하율 및 인버터등 감속기 앞쪽에 설치하는 기기의 특성에는 관계없이 회전토오크가 0~100% 사이에서 정확하게 측정되므로 항상 정확한 G값을 늘 표시할 수 있고 따라서 항상 적절한 속도로 정확하게 운전되므로 응집기의 효율을 높일 수 있는 것이다.

또한 이와 같은 G값 표시 및 제어기능은 응집기외에도 혼화기 및 각종 교반기에도 그대로 적용할 수 있다.

기타 연동제어나 CPU 사용등은 선출원 고안과 동일하게 응용할 수 있다.

Claims (2)

1. 수직형 응집기나 수평형의 응집기에서 응집기 날개(3)를 전동기(1)와 감속기(2)를 사용하여 회전시키는 것에 있어서 감속기쪽에서 회전토오크 측정수단(5)과 회전수 측정수단(6)을 설치하며 응집기내의 물속 적당한 위치에 점도 측정수단(7)을 설치하여서 됨을 특징으로 하는 G값 표시기를 갖춘 응집기.
2. 제1항에 있어서, 회전토오크 측정수단(5)에 중공축 출력형 감속기(2)를 날개축(3)에 삽입설치하고 감속기 지지바(2-1)에 인장력 측정기(5')를 설치하여 지지바(2-1)와 인장력측정기(5')로 회전토오크를 측정하게 한 것을 특징으로 하는 G값 표시기를 갖춘 응집기.