KR100395142B1

KR100395142B1 - 열풍로의 충풍시 압력변화 제어장치 및 방법

Info

Publication number: KR100395142B1
Application number: KR10-1999-0031604A
Authority: KR
Inventors: 강대호; 박성식; 김재식
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 1999-07-31
Filing date: 1999-07-31
Publication date: 2003-08-21
Also published as: KR20010011971A

Abstract

본 발명은 열풍로의 충풍시 압력변화 제어장치 및 방법에 관한 것으로, 특히연소 후, 송풍이 진행되면서 냉풍압력설정 및 송풍지령, 균압지령이 입력되는 입력부(5)와; 냉풍유량계(10-1)로부터 냉풍유량을 검출하고, 냉풍압력계(10-2)로부터 냉풍압력을 검출하면서 송풍로압력계(10-3)로부터 로내압력을 검출하는 검출부(6)와; 상기 입력부(5)와 검출부(6)로부터 입력되는 데이터를 연산하여 속도연산부(11-1)에서 풍량 및 풍압의 변화속도를 산출하고, 충풍진행판단부(11-2)에서 냉풍압력, 송풍로의 로내압력변화량을 이용하여 정상적인 충풍진행여부를 판단하며, 상기 충풍진행판단부(11-2)의 균압진행판단에 따라 균압변개도연산부(11-3)에서 냉풍압력변화에 따른 균압제어변의 제어값을 산출하여 압력변화를 제어하거나 경보치산출부(11-4)에서 경보치를 산출하는 연산부(11)와; 상기 연산부(11)에 입력되는 데이터를 연속적으로 감시하는 메모리부(7)와; 운전자에 의해 연산부(11)의 진행상태가 감시될 수 있는 조작감시부(8)와; 상기 입력부(5)와 검출부(6), 연산부(11)에서 산출된 값을 이용하여 충풍진행여부와 압력변화를 최소화하기 위한 균압밸브의 제어를 하는 조작부(9)로 구성되는 것을 특징으로 하는 열풍로의 충풍시 압력변화 제어장치에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 연소가 끝나고 송풍진행을 위한 동작으로 송풍지령이 출력되면 균압지령에 의한 송풍기의 충풍시작신호와 균압밸브(3-1)가 개방되고, 검출부(6)에서 풍량 및 풍압을 검출하여 연산부(11)에 입력하는 단계와; 상기 연산부(11)의 속도연산부(11-1)에서 풍량변화속도와 풍압변화속도, 로내압력변화속도를 산출하는 단계와; 충풍진행판단부(11-2)에서 상기 속도연산부(11-1)의 산출값을 이용하여 균압진행여부를 판단하는 단계와; 상기 충풍진행판단부(11-2)의 균압진행판단에 따라 균압변개도연산부(11-3)에서 냉풍압력변화에 따른 균압제어변의 제어값을 산출하여 압력변화를 제어하거나 경보치산출부(11-4)에서 경보치를 산출하는 단계와; 상기 균압변개도연산부(11-3)에서 산출된 개도값에 따라 균압제어변(11-3)이 개방되면서 균압이 진행된 후, 냉풍압력과 송풍로의 로내압력을 비교하여 200[g/㎠]이내이면 균압완료와 송풍기의 충풍종료를 하는 단계와; 충풍종료 후 냉풍압력상승이 설정압력이상이면 배압제어밸브(3-7)를 개방 제어하여 압력상승을 방지하고, 설정압력미만이면 균압제어변(3-2)을 닫고 송풍을 진행하는 단계로 구성된 것을 특징으로 한 열풍로의 충풍시 압력변화 제어방법에 관한 것이다.

Description

열풍로의 충풍시 압력변화 제어장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING PRESSURE CHANGE ON CHARGING HOT STOVE WITH WIND}

본 발명은 열풍로의 충풍시 압력변화 제어장치 및 방법에 관한 것으로, 특히균압시 냉풍유량, 냉풍압력, 송풍로 압력을 검출하고 각각의 변화량을 산출 비교하여 정상적인 충풍진행여부를 판단하고, 판단자료를 근거로 정상으로 판단시 냉풍압력 변화에 따른 균압 제어밸브를 정밀제어함으로써 송풍압력의 근본인 냉풍압력을 균일하게 하여 안정된 조업을 할 수 있도록 하는 열풍로의 충풍시 압력변화 제어장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 도1에 도시한 바와같이 고로(1)의 열풍로(3)는 연소를 통해 열을 축적한 후 고로(1)에서 요구하는 열풍을 송풍하게 되는데, 이때 주기적으로 열풍로(3)의 연소와 송풍이라는 두가지 기능이 교체 운전되며 특히, 균압을 위한 충풍(균압이라함은 열풍로가 연소시 대기압에서 이루어지므로 송풍시에는 송풍압력, 4102g/㎠이 갑자기 미치게 되면 열풍로의 축열실 및 연소실에 많은 양의 냉풍이 소요되어 냉풍압력 및 송풍압력이 떨어지게 되고, 축열실 및 연소실의 연와붕괴 원인이 되어 일정량의 냉풍유량을 증가시켜 송풍로에 송풍압으로 채우는 작업을 균압 즉, 충풍진행이라 함)시 독립된 송풍기(2)와 고로열풍로설비가 설치되어 냉풍유량제어에 따른 압력변화가 생겨 송풍압력변화가 발생되는데, 이는 로내 장입물의 분포를 흐트릴 수 있고 가스흐름의 변화로 취발(장입물이 붕괴되어 로정까지 압력이 미치는 현상)의 위험이 있다.

그리고, 종래에 있어 송풍시 균압방법은 도2의 순서도와 같이 실시하게 되는데, 유형별 문제점중 만일 열풍로의 연소공정이 끝난후 송풍지령이 출력되면 연소계통밸브(미도시)가 모두 닫히고 균압제어밸브(도 1의 '3-2')와 송풍기(2)의 제어를 통한 충풍시작이 동시에 이루어지고 있다.

이때, 냉풍제어밸브(3-4) 및 균압제어밸브(3-2)는 시간에 의해 제어됨으로써 각각 독립된 설비의 진행이 틀리거나 고장으로 인한 냉풍의 압력변화가 불가피하게 된다.

한편, 종래의 송풍시 균압방법은 송풍에 따른 균압시퀀스진행시 송풍설비에 고장이 발생되면 균압제어밸브(3-2)가 시간베이스에 의해 계속 증가하여 냉풍압력을 급하강시키게 되고, 송풍기(2)의 정상충풍시 균압제어밸브의 고장으로 개방동작이 불가능할 때 냉풍압력이 급상승하게 된다.

또한, 송풍에 따른 균압시퀀스의 진행시 송풍기(2)의 압력이 냉풍압력범위에 도달할 경우 균압완료신호에 의해 균압이 완료되는데 너무 늦게 검출시 냉풍압력이 상승하는 경우가 있다.

그리고, 정상적인 균압시퀀스의 진행시 균압제어밸브(3-2)가 타임베이스(Time Base)에 의한 제어를 함으로써 냉풍압력변화에 따른 압력제어가 이루어지지 않아 압력변화가 생기는 등의 문제가 발생하여 최종적인 송풍압력 변화에 의한 고로 장입물 분포가 흐트러지고 고로내의 가스흐름이 일정치 못하여 로황관리에 문제가 되고 있다.여기에서, 미설명부호 '3-1'은 균압밸브, '3-3'은 냉풍밸브이다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 균압시 냉풍유량, 냉풍압력, 송풍로 압력을 검출하고 각각의 변화량을 산출 비교하여 정상적인 충풍 진행여부를 판단하고, 판단 자료를 근거로 정상적인 판단시 냉풍압력변화에 따른 균압제어밸브를 정밀제어함으로써 송풍압력의 근본인 냉풍압력을 균일하게 하며, 고로내 가스흐름을 일정하게 하여 안정된 조업을 할 수 있도록 하는 열풍로의 충풍시 압력변화 제어장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도1은 고로열풍로설비를 나타내는 구성도.

도2는 종래기술에 따른 열풍로의 충풍시 압력변화 제어방법을 나타내는 순서도,.

도3은 본 발명에 따른 열풍로의 충풍시 압력변화 제어장치들의 연결상태를 보인 제어회로 계통도,

도4는 본 발명에 따른 열풍로의 충풍시 압력변화 제어방법을 나타내는 순서도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 고로 2: 송풍기 3: 열풍로 3-1: 균압밸브 3-2: 균압제어밸브 3-3: 냉풍밸브 3-4: 냉풍제어밸브 3-6: 배압밸브 3-7: 배압제어밸브 5: 입력부 6: 검출부 7: 메모리부 8: 조작감시부 9: 조작부

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 연소 후, 송풍이 진행되면서 냉풍압력설정 및 송풍지령, 균압지령이 입력되는 입력부와; 냉풍유량계로부터 냉풍유량을 검출하고, 냉풍압력계로부터 냉풍압력을 검출하면서 송풍로압력계로부터 로내압력을 검출하는 검출부와; 상기 입력부와 검출부로부터 입력되는 데이터를 연산하여 속도연산부에서 풍량 및 풍압의 변화속도를 산출하고, 충풍진행판단부에서 냉풍압력, 송풍로의 로내압력변화량을 이용하여 정상적인 충풍진행여부를 판단하며, 상기 충풍진행판단부의 균압진행판단에 따라 균압밸브개도연산부에서 냉풍압력변화에 따른 균압제어밸브의 제어값을 산출하여 압력변화를 제어하거나 경보치산출부에서 경보치를 산출하는 연산부와; 상기 연산부에 입력되는 데이터를 연속적으로 감시하는 메모리부와; 운전자에 의해 연산부의 진행상태가 감시될 수 있는 조작감시부와; 상기 입력부와 검출부, 연산부에서 산출된 값을 이용하여 충풍진행여부와 압력변화를 최소화하기 위한 균압밸브의 제어를 하는 조작부로 구성되는 것을 특징으로 하는 열풍로의 충풍시 압력변화 제어장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 연소가 끝나고 송풍진행을 위한 동작으로 송풍지령이 출력되면 균압지령에 의한 송풍기의 충풍시작신호와 균압밸브가 개방되고, 검출부에서 풍량 및 풍압을 검출하여 연산부에 입력하는 단계와; 상기 연산부의 속도연산부에서 풍량변화속도와 풍압변화속도, 로내압력변화속도를 산출하는 단계와; 상기 속도연산부의 산출값을 이용하여 충풍진행판단부에서 균압진행여부를 판단하는 단계와; 상기 충풍진행판단부의 균압진행판단에 따라 균압밸브개도연산부에서 냉풍압력변화에 따른 균압제어밸브의 제어값을 산출하여 압력변화를 제어하거나 경보치산출부에서 경보치를 산출하는 단계와; 상기 균압밸브개도연산부에서 산출된 개도값에 따라 균압제어밸브가 개방되면서 균압이 진행된 후, 냉풍압력과 송풍로의 로내압력을 비교하여 200[g/㎠]이내이면 균압완료와 송풍기의 충풍종료를 하는 단계와; 충풍종료 후 냉풍압력상승이 설정압력 이상이면 배압제어밸브를 개방 제어하여 압력상승을 방지하고, 설정압력 미만이면 균압제어밸브를 닫고 송풍을 진행하는 단계로 구성된 것을 특징으로 한 열풍로의 충풍시 압력변화 제어방법을 제공한다.

본 발명의 구성에 대해서 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도3은 본 발명에 따른 열풍로의 충풍시 압력변화 제어장치들의 연결상태를 보인 제어회로 계통도이고, 도4는 본 발명에 따른 열풍로의 충풍시 압력변화 제어방법을 나타내는 순서도이다.

고로 열풍로의 로체에 따른 균압시 압력변화 제어장치에 있어서, 입력부(5)에는 연소가 끝나고 송풍진행을 위한 동작으로써 냉풍압력설정 및 송풍지령, 균압지령이 입력된다.

그리고, 검출부(6)에서는 냉풍유량계(10-1)로부터 냉풍유량을 검출하고, 냉풍압력계(10-2)로부터 냉풍압력을 검출하면서 송풍로압력계(10-3)로부터 로내압력을 검출하여 연산부(11)로 전송하게 된다.

이때, 연산부(11)에서는 입력부(5)와 검출부(6)에서 입력되는 데이터를 연산하여 풍량 및 풍압의 변화속도를 산출하고, 이로부터 충풍의 정상진행여부를 판단하게 된다.

즉, 속도연산부(11-1)에서는 풍량 및 풍압의 변화속도를 다음과 같은 수학식에 의해 산출하게 된다.

풍량변화속도=[HQ - HQ']/T

이때, HQ는 현재풍량이고, HQ'는 T초전 풍량을 나타내며, T는 샘플주기를 나타낸다.

풍압변화속도=[HP - HP']/T

이때, HP는 현재압력을 나타내고, HP'는 T초전 압력을 나타내며, T는 샘플주기를 나타낸다.

로내압력변화속도=[HP1 - HP1']/T

이때, HP1은 현재의 로내압력이고, HP1'은 T초전 로내압력이며, T는 샘풀주기를 나타낸다.

그리고, 속도연산부(11-1)에서 상기의 수학식을 이용하여 각각의 변화량을 산출하게 되면 충풍진행판단부(11-2)에서는 냉풍압력, 송풍로의 로내압력변화량을 이용한 정상적인 충풍진행여부를 하기 표1을 근거로 판단하게 된다.

표1.

구분	균압지령	냉풍압력변화	송풍로압력변화	출력	비고
1	Yes	없음	증가	정상진행	정상적인시퀀스진행
2	Yes	감소	증가	균압밸브 닫힘	송풍설비의 충풍진행정지
3	Yes	증가	감소	충풍진행정지	균압변의 동작정지
4	Yes	증가	증가	균압제어밸브제어	송풍로의 균압검지불량

여기서, 충풍진행판단부(11-2)에서 정상적인 균압진행으로 판단되면 균압밸브개도연산부(11-3)에서 냉풍압력변화에 따른 균압제어밸브의 제어값을 다음의 수학식4로부터 산출하여 압력변화를 제어하게 된다.

균압제어밸브개도값 = [(△T × ratio) + A] × △P

이때, △T × ratio는 시스템스캔타임(SYSTEM SCAN TIME) 및 밸브응답속도이고, A는 밸브의 개도를 나타내며, △P는 냉풍압력변화량에 의한 보상값을 나타낸다.

그러나, 충풍진행판단부(11-2)에서 비정상적인 균압진행으로 판단되면 경보치산출부(11-4)에서 경보치를 산출하게 된다.

한편, 메모리부(7)에서는 연산부(11)에 입력되는 데이터를 연속적으로 감시하게 되고, 조작감시부(8)에서는 운전자가 연산부(11)의 진행상태를 감시할 수 있게 된다.

그리고, 조작부(9)에서는 입력부(5), 검출부(6), 연산부(11)에서 산출된 값을 이용하여 충풍진행여부와 압력변화를 최소화하기 위한 균압밸브의 제어를 하게 된다.

이하, 본 발명에 따른 작용을 상세히 설명한다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 고로열풍로의 로체에 따른 균압시 압력변화 제어방법에 있어서 연소가 끝나고 송풍진행을 위한 동작으로 송풍지령이 출력되면 균압지령에 의한 송풍기의 충풍시작신호와 균압밸브(3-1)가 개방되고, 풍량 및 풍압을 검출하여 연산부(11)에 입력하게 된다(S11,S12,S13,S14).

이때, 연산부(11)에서는 입력된 각각의 냉풍유량, 냉풍압력, 송풍로압력을 이용하여 정상적인 충풍진행여부를 판단하기 위해 풍량 및 풍압변화속도를 산출하여 정상유무를 판단한다.

예컨대, 스캔(SCAN) 간격, 즉 샘플주기가 2 SEC라고 하고 현재 유지할 냉풍압이 4160, 2 SEC전의 냉풍압이 4020 이었다면,냉풍압력변화속도 = {HP[g/㎠]-HP'[g/㎠]}/T[SEC]

= {4160[g/㎠] - 4020[g/㎠]}/2[SEC]

= 70[g/㎠]/SEC 이고,이와 같은 임의의 시점에서 현재 로내압이 26이고, 2 SEC전의 노내압이 1.2 이었다면,

로내압력변화속도 = {HP1[g/㎠] - HP1'[g/㎠]} / T[SEC]

= {26[g/㎠] - 1.2[g/㎠]} / 2[SEC]

= 12.4[g/㎠]/SEC와 같이 산출될 수 있다.

이것은, 상기 표 1에서의 의미를 수치적으로 확인시키기 위한 것으로 이러한 계산을 임의의 시간 구간내에서 다수회 산출하였을 때 그 냉풍압력변화속도가 증가하거나 감소할 때, 또 그때 산출된 로내압력변화속도가 증가하거나 감소함에 따라 상기 표 1의 1,2,3,4 항목중 어느 하나에 해당되어 송풍설비의 충풍이 정상인지 아닌지를 판단할 수 있게 되는 것이다.특히, 장기간 조업에 따른 경험칙상 냉풍압력 및 로내압력은 그 변화값이 25[g/㎠]/SEC를 기준으로 판단하였을 때가 가장 쉽게 판독될 수 있는 것으로 확인하였기 때문에 이를 기준하여 그 판단의 기초로 할 수 있다.즉, 냉풍압력변화값이 25[g/㎠]/SEC 이하이고, 로노내압력변화값이 25[g/㎠]/SEC 이상일 때에는 충풍이 안되고 있는 상황으로 인식할 수 있으며 이러한 상황에서 로내압은 계속 증가되고 있으므로 현격한 노황불량의 문제를 일으키게 되는 것으로 판단할 수 있게 된다(S15,S30).따라서, 이때에는 송풍기이 충풍진행을 정지시킴과 동시에 균압밸브를 닫으면서 경보를 발령하여 작업자로 하여금 점검케 하여야 한다(S31,S32,S33).반면, 상기 판단범위에 들지 않을 경우에는 곧바로 냉풍압력변화값이 25[g/㎠]SEC 이상이고, 로내압력변화값이 0[g/㎠]/SEC 인지를 판단하게 되는데, 이는 냉풍공급은 정상이어서 충풍은 이루어지고 있는데 로내부로 공급되지 않아 로내압력이 변화되지 않는 경우로서 균압밸브에 이상이 발생된 것으로 판단할 수 있다(S16,S40).이때에도, 충풍을 정지시킴과 동시에 균압밸브를 닫고 경보를 출력하도록 한후 작업자로 하여금 조치케 하여야 한다(S31,S32,S33).상술한 과정에 해당되지 않을 경우에는 정상조업조건이라고 보고 냉풍압력변화에 따른 균압밸브의 제어를 실시하여 균압이 진행되도록 한다(S17,S18).

이때, 충풍진행판단부(11-2)에서 정상적인 균압진행으로 판단되면 균압밸브개도연산부(11-3)에서는 냉풍압력변화에 따른 균압제어밸브의 제어값을 산출한다.

예컨대, 임의의 시점에서 타임스캔 0.2 SEC일 때 밸브의 개도가 25%인 경우 냉풍압력변화값이 1.12로 나타났다면 냉풍압력변화에 따른 균압제어밸브의 제어값을 다음과 같이 산출 판단할 수 있는 것이며, 이는 제어를 위해 수치화시키는 과정을 예시적으로 보여주는 것에 지나지 않는다.

균압제어밸브개도값 = [△T(0.2) × ratio(0.4)] + [A(25%)]× [△P(1.12)]

= 25.08 × 1.12 ＝ 28.08 % 가 된다.

그리고, 냉풍압력과 송풍로의 로내압력을 비교하여 200[g/㎠]이내이면 균압 완료와 송풍기의 충풍종료를 하게 되며, 그렇지 않을 경우에는 균압진행을 지속하게 된다(S19,S20,S21).

이때, 충풍종료 후 냉풍압력상승이 설정압력 즉, 100[g/㎠]이상이면 배압제어밸브(3-7)를 개방 제어하여 압력상승을 방지한다(S22,S23).

또한, 냉풍압력상승이 정상이면 균압제어밸브(3-2)를 폐쇄하고 송풍을 진행하여 송풍압력의 근본인 냉풍압력을 균일하게 하여 준다(S22,S24,S25).이로써 고로내 가스흐름을 일정하게 하고, 안정된 조업을 할 수 있게 된다.도면중 미설명 부호 '3-6'은 배압밸브이다.

본 발명은 균압시 냉풍유량, 냉풍압력, 송풍로 압력을 검출하고 각각의 변화량을 산출 비교하여 정상적인 충풍 진행여부를 판단하여 압력의 급격한 변화를 방지하고, 냉풍압력변화에 따른 균압제어밸브를 정밀 제어함으로써 송풍압력의 근본인 냉풍압력을 균일하게 하여 고로열풍로의 로체시 압력의 변화를 사전에 방지하고, 이로써 고로내 가스흐름을 일정하게 하여 안정된 조업을 유도할 수 있는 효과를 제공하게 된다.

Claims

연소 후, 송풍이 진행되면서 냉풍압력설정 및 송풍지령, 균압지령이 입력되는 입력부(5)와;

냉풍유량계(10-1)로부터 냉풍유량을 검출하고, 냉풍압력계(10-2)로부터 냉풍압력을 검출하면서 송풍로압력계(10-3)로부터 로내압력을 검출하는 검출부(6)와;

상기 입력부(5)와 검출부(6)로부터 입력되는 데이터를 연산하여 속도연산부(11-1)에서 풍량 및 풍압의 변화속도를 산출하고, 충풍진행판단부(11-2)에서 냉풍압력, 송풍로의 로내압력변화량을 이용하여 정상적인 충풍진행여부를 판단하며, 상기 충풍진행판단부(11-2)의 균압진행판단에 따라 균압밸브개도연산부(11-3)에서 냉풍압력변화에 따른 균압제어밸브(3-2)의 제어값을 산출하여 압력변화를 제어하거나 경보치산출부(11-4)에서 경보치를 산출하는 연산부(11)와;

상기 연산부(11)에 입력되는 데이터를 연속적으로 감시하는 메모리부(7)와;

운전자에 의해 연산부(11)의 진행상태가 감시될 수 있는 조작감시부(8)와;

상기 입력부(5)와 검출부(6), 연산부(11)에서 산출된 값을 이용하여 충풍진행여부와 압력변화를 최소화하기 위한 균압밸브(3-1)의 제어를 하는 조작부(9)로 구성되는 것을 특징으로 하는 열풍로의 충풍시 압력변화 제어장치.
연소가 끝나고 송풍진행을 위한 동작으로 송풍지령이 출력되면 균압지령에 의한 송풍기의 충풍시작신호와 균압밸브(3-1)가 개방되고, 검출부(6)에서 풍량 및 풍압을 검출하여 연산부(11)에 입력하는 단계와;

상기 연산부(11)의 속도연산부(11-1)에서 풍량변화속도와 풍압변화속도, 로내압력변화속도를 산출하는 단계와;

상기 속도연산부(11-1)의 산출값을 이용하여 충풍진행판단부(11-2)에서 균압진행여부를 판단하는 단계와;

상기 충풍진행판단부(11-2)의 균압진행판단에 따라 균압밸브개도연산부(11-3)에서 냉풍압력변화에 따른 균압제어밸브(3-2)의 제어값을 산출하여 압력변화를 제어하거나 경보치산출부(11-4)에서 경보치를 산출하는 단계와;

상기 균압밸브개도연산부(11-3)에서 산출된 개도값에 따라 균압제어밸브(3-2)가 개방되면서 균압이 진행된 후, 냉풍압력과 송풍로의 로내압력을 비교하여 200[g/㎠]이내이면 균압완료와 송풍기의 충풍종료를 하는 단계와;

충풍종료 후 냉풍압력상승이 설정압력 이상이면 배압제어밸브(3-7)를 개방 제어하여 압력상승을 방지하고, 설정압력 미만이면 균압제어밸브(3-2)를 닫고 송풍을 진행하는 단계로 구성된 것을 특징으로 한 열풍로의 충풍시 압력변화 제어방법.