KR100250504B1 - 열 교환기 자동 온도조절장치 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열교환기 자동 온도조절장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 산소 공장에 있는 열교환기의 온도를 자동으로 조절해 주는 열교환기 자동온도조절 장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 산소 공장에서 열교환기의 온도를 자동으로 제어해 주는 장치에 있어서, 각각의 열교환기의 온도를 제어하는 온도조절부(4)에 설정된 온도를 기준으로 하여 온도 변화의 상,하한치를 정해 주는 각각의 리미트(1)에 설정 온도를 정해주는 온도설정부(5)와, 각각의 열교환기 내의 온도를 감지하는 다수의 온도센서(7)와, 상기 다수의 온도센서(7)에 의해 감지된 각각의 열교환기 내 온도의 평균치를 구하여 그 평균치를 설정 온도로 하여 상기 온도설정부(5)에 입력시켜 주는 평균연산부(6)로 구성된다.

Description

열 교환기 자동 온도조절장치 및 그 제어방법

제1도는 종래 온도조절장치의 블록도.

제2도는 본 발명에 따른 열교환기 자동 온도조절장치의 블럭도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : H/L 리미트 2 : 트랜스퍼

3 : 딜레이 4 : 온도조절부

5 : 온도설정부 6 : 평균연산부

7 : 온도센서

본 발명은 열교환기 자동 온도조절장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 산소공장에 있는 열교환기의 온도를 자동으로 조절해주는 열교환기 자동 온도조절장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로, 산소공장에 있는 열교환기는 산소를 제조하는 설비의 핵심고정을 담당하며 열교환기능 이외에도 공기속에 함유되어 있는 수분 및 이산화탄소를 제거해 주는 것으로, 이를 위해서는 열교환기의 온도를 균일하게 유지해주어야 한다.

따라서, 열교환기는 증부(蒸部)의 온도를 일정하게 유지해주기 위한 제어장치가 구비된다.

즉, 정상적인 조업 상태라면 설정온도를 -100℃로 하였을 때 조업온도는 -95~-105℃ 이내로 유지되어야 한다.

그러나, 산소 생산량에 따라 열교완기에 공급되는 공기량이 변하게 되므로 열교환기 내의 온도도 변화하게 된다.

즉, 공기량이 증가하면 온도는 하락하고 공기량이 감소하면 온도는 상승하게 된다.

종래 열교환기의 온도조절장치는 제1도에 도시한 바와 같이, 온도조절밸브를 제어하는 온도조절부(4)와, 조업자가 열교환기 내의 온도를 설정할 수 있는 온도설정부(5)와, 상기 온도설정부(5)에서 설정된 오노드이 상,하한값의 변화범위를 제한하는 H/L 리미트(1)와, 상기 H/L 리미트(1)로부터 설정된 온도범위를 입력받아 상기 온도조절부(4)로부터 피이드백 받은 온도를 서로 비교한 후 그 결과를 출력하는 트랜스퍼(2)와, 상기 트랜스퍼(2)로부터 출력되는 신호를 지연시키는 딜레이(3)로 구성된다.

또한, 이와 같이 구성된 온도조절장치를 이용하여 증부온도를 제어하는 방법은 각 열교관기의 코어(CORE)에서 나오는 산소 발생량을 가감함으로써 가능하게 된다.

그런데, 온도가 저온으로 내려간다고 해서 온도제어밸브를 닫아 버리면 산소 생산량이 전체적으로 줄어들게 되는 문제가 있다.

그래서, 현재에는 산소생산량의 증감에 따라 운전자가 수동조작함으로써 산소생산량의 감소에 따른 산소 압축기의 흡입압력이 로우(LOW) 상태로 트립(TRIP)되는 것을 방지하고 있는 실정이다.

뿐만 아니라, 운전자가 수동으로 조작하다보니 열교환기의 온도전체가 난조현상을 일으키게 되는 문제가 새롭게 대두되었고 이를 해결할 수 있는 방안이 시급히 요청되었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 요청에 의해 이를 해결하고자 창출된 것으로, 산소의 생산량이 증감될 때에 이에 따라 열교환기의 증부온도 설정치도 자동으로 증감되도록 하여 생산설비가 트립되는 현상을 제거하고 생산량의 감소를 방지할 수 있도록 한 열교환기의 자동 온도조절장치 및 그 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 이러한 목적은 열교환기의 온도를 제어하는 온도조절부에 설정된 온도를 기준으로 하여 온도변화의 상, 하한치를 정해주는 각각의 리미트에 설정온도를 정해주는 온도설정부와, 각 열교환기 내의 온도를 감지하는 다수의 온도센서와, 상기 온도센서에 의해 감지된 각 온도의 평균치를 구하여 그 평균치를 설정온도로 입력하는 평균연산부로 구성함에 의해 달성된다.

또한, 본 발명의 이러한 목적은 열교환기의 온도를 제어하여 산소의 생산량을 일정하게 유지하기 위해 각 열교환기 내의 온도를 감지한 다음, 각 온도를 이용하여 평균치를 구한 후 이 평균치가 열교환기 내의 설정온도로 입력되도록 하고 이 평균치가 하락할 때에는 설정온도도 하락하고, 평균치가 상승할 때에는 열교환기의 설정온도도 상승되도록 함으로써 산소의 생산량이 일정하게 유지되도록 제어함에 의해 달성된다.

이하에서는, 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 첨부도면에 따라 예시적으로 상세히 설명한다.

제2도는 본 발명에 따른 열교환기 자동 온도조절장치의 블록도이다.

도시와 같이, 온도설정부(5)는 각 열교환기의 온도를 제어하는 온도조절부(4)에서 설정된 온도를 기준으로 하여 온도변화의 상,하한치를 정해주는 각 H/L(HIGH/LOW) 리미트(1)에 설정온도를 송출하는 수단이다.

이를 위해, 상기 온도설정부(5)는 평균연산부(6)와 연결되고 각 열교환기의 H/L 리미트(1)와 전기적으로 연결된다.

평균연산부(6)는 각 열교환기에 부착된 온도센서(7)에 의해 검출된 온도값의 평균치를 산출하여 이를 상기 온도설정부(5)로 송출하는 수단이다.

온도센서(7)는 산소공장 내에 설치된 다수의 열교환기의 증부온도를 검출하도록 설치된 센서로, 예컨대 도시와 같이 8개의 열교환기에 각각 별도로 부착되되 각 센서(7)는 상기 평균연산부(6)와 전기적으로 연결되어 있어 각 열교환기에서 검출된 온도가 상기 평균연산부(6)로 집산되게 된다.

그 외 H/L 리미트(1), 트랜스퍼(2), 딜레이(3) 및 온도조절부(4)의 구성은 기존과 동일하다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명의 온도조절장치는 다음 단계에 따라 제어된다.

먼저, 산소공장에 부설된 각 열교환기에 설치된 온도에서(7)는 각 열교환기 내의 온도를 검출하는 과정을 수행한다.

이어, 각 온도센서(7)에서 검출된 각 열교환기의 온도는 평균연산부(6)로 송출되고, 상기 평균연산부(6)에서는 송신받은 각 열교환기의 온도를 취합하여 평균온도를 산출하는 과정을 수행하게 된다.

상기 과정을 통해 열교환기 온도의 평균치가 산출되면, 상기 평균치는 상기 평균연산부(6)와 전기적으로 연결된 온도설정부(5)를 통해 모든 열교환기의 설정온도로 세팅되는 과정이 수행된다.

이러한 과정을 통해 설정된 온도값은 각 H/L 리미트(1)에 입력되며, 상기 H/L 리미트(1)는 설정온도에 따라 온도제어밸브의 개폐를 조절하게 된다.

예컨데, -100℃가 설정온도로 정해지면 상기 H/L 리미트(1)는 제어온도가 ±5℃인 -95 ~ -105℃의 범위 내에서만 변화하도록 해주고, 트랜스퍼(2)는 온도조절부(4)로부터 피이드백되어 오는 온도와 상기 H/L 리미트(1)의 출력을 비교하여 그 결과를 온도조절부(4)로 재출력시켜 상기 온도조절부(4)에 연결된 온도제어밸브(미도시)를 제어하게 된다.

한편, 딜레이(3)는 상기 H/L 리미트(1)의 출력을 지연시켜 주는데 그 이유는 온도제어 싸이클이 너무 빠르면 온도제어 싸이클에 발진이 생기는 현상을 제거하기 위한 것이며, 그 지연시간은 열교환기의 용량이나 성능에 따라 달리 설정할 수 있다.

이와 같은 방식으로 동작제어됨으로써 각 열교환기의 온도제어밸브의 설정치는 열교환기 전체의 평균온도로 입력되어 제어되기 때문에 평균온도가 상승하면 각 온도제어밸브의 설정치도 상승하게 되고, 평균온도가 하강하게 되면 각 제어밸브의 설정치도 하강하게 되므로 열교환기를 별개로 온도제어 할 필요가 없어 산소생산량과 무관하게 일정한 제어가 가능하게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 자동 온도조절장치 및 그 제어방법은 다음과 같은 효과를 제공한다.

즉, 산소의 생산량에 따라 열교환기 증부의 온도를 자동으로 증감시킬 수 있게 됨으로써 생산설비가 트립되는 현상 없이 신뢰성 있게 운전제어 될 수 있게 되어 생산량의 감소를 방지하게 되는 장점을 구유한다.

Claims (2)

1. 산소공장에 설비된 다수의 열교환기에 각각 부착되어 그 증부온도를 검출하는 다수의 온도센서(7)와; 상기 온도센서(7)와 연결되고 상기 센서(7)에서 검출된 온도의 평균치를 산출하는 평균연산부(6)와; 상기 평균연산부(6)와 연결되고 상기 연산부(6)에서 산출된 평균치를 H/L 리미트(1)로 입력하여 온도조절부(4)에 부착된 온도제어밸브의 개폐를 결정하는 상기 각 열교환기의 설정온도로 세팅하도록 한 온도설정부(5)로 구성되는 것을 특징으로 하는 열교환기 자동 온도조절장치.
2. 각 열교환기에 설치된 온도센서(7)로부터 각 열교환기의 증부온도를 검출하는 과정과; 상기 과정을 거쳐 검출된 각 온도값을 송신받아 평균연산부(6)에서 각 열교환기의 온도를 취합하여 평균치를 산출하는 과정과; 상기 과정을 통해 열교환기 온도의 평균치가 산출된 후 그 평균치가 온도설정부(5)를 통해 모든 열교환기의 설정온도로 세팅되는 과정과; 상기 과정을 통해 열교환기 온도의 평균치가 산출된 후 그 평균치가 온도설정부(5)를 통해 모든 열교환기의 설정온도로 세팅되는 과정과; 상기 과정을 통해 세팅된 평균치는 각 H/L 리미트(1)에 입력되며, 상기 H/L 리미트(1)는 설정온도에 따라 온도제어밸브의 개폐를 조절하여 산소 생산량의 증감을 조절하는 과정과; 온도조절부(4)로부터 피이드백되어 오는 온도값과 상기 H/L 리미트(1)의 출력을 비교하여 그 결과를 온도조절부(4)로 재출력시켜 상기 온도조절부(4)에 연결된 온도조절밸브를 재조절하는 과정으로 구성되는 것을 특징으로 하는 열교환기 자동 온도조절장치의 제어방법.