KR100417082B1 - 연속 계량 장치의 이상 검출 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연속계량 장치의 벨트 콘베어 구동용 모터의 부하가 벨트상에 이송되는 원료의 불출량과 비례한다는 사실과, 현재 사용되고 있는 불출량 검출에 사용되는 단위 중량검출과 벨트속도 검출에 의한 불출량 검출 방법과는 완전 독립적으로 불출량을 계산할 수 있다는 사실에 착안하여, 부하를 효율적으로 검출할 수 있는 장치를 설치하여 부하에 비례하는 불출량과, 현재의 중량검출 장치와 속도검출기에 의해 검출되는 실제 불출량과 비교하여 이상 검출을 즉시 검출할 수 있고, 이상 검출 발생시 즉시 제어가 가능하도록 하여 안정된 소결광 품질확보는 물론 후공정인 고로 조업 향상을 크게 향상시킬 수 있는 연속 계량 장치의 이상 검출 장치 및 방법을 제공한다.

Description

연속 계량 장치의 이상 검출 장치 및 방법{Method and apparatus of detecting for derangement in a sequence weighing apparatus}

본 발명은 원료, 소결, 코크스 공장에서 해당 제품생산을 위해 필요로 한 광석 및 각종 부 원료들을 일정 비율로 불출 및 배합하기 위한 연속 계량 장치의 이상 검출 장치 및 방법에 관한 것이다.

연속 계량 장치는 벨트상의 중량 검출 값과 벨트속도 검출 값에 의해 불출량을 검출한다. 여기서 중량검출기 또는 속도검출기의 오동작에 의해 규사, 석회석,사문암 등 성분관련 부 원료가 설정된 불출량보다 많거나 적게 불출, 배합되어 소결광이 생산될 경우, 소결 공정의 특성상 원료 배합시점으로부터 시험실에서 소결광의 성분확인 시점까지 많은 시간이 소요된다. 그러므로, 성분을 확인하기 전에 소결광이 후 공정인 고로로 공급, 사용되므로 고로 조업에 직접적인 영향을 미친다. 또한 코크스, 생석회 등 연소관련 부 원료가 설정된 불출량보다 많이 불출, 배합되어 소결기 상에서 소성시 과잉 연소에 의한 화재가 유발된다.

도 1은 종래의 연속 계량 장치의 구성도 이다.

연속 계량 장치의 불출량 검출 방법을 도 1을 이용하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

불출량은 벨트 콘베어상의 단위 중량과 벨트의 속도의 곱으로 계산된다. 여기서 단위중량은 2개의 아이들 롤러(5) 사이에 있는 웨잉 롤러(4)에 미치는 중량을 로드셀(6)에 의해 미리 볼트(mV)신호로 검출한다. 상기 로드셀(6)에 의해 검출된 신호는 로드셀 변환기(21)에 의해 표준신호로 변환하여, 계량 제어 수단(20)의 아날로그 입출력 카드(25)로 입력한다. 그리고, 벨트속도는 벨트를 구동하는 직류 모터(3)의 회전수를 속도검출기(8)에서 검출하고, 속도변환기(22)에 의해 표준신호로 변환하여 계량 제어 수단(20)의 아날로그 입출력 카드(25)로 공급한다. 이때, 감속기(9)의 감속비, 헤드 풀리(2)의 두레를 이용하여 벨트속도를 계산하고, 여기에다 단위중량을 곱하여 불출량을 검출한다. 여기서, 설명되지 않은 도면부호 10은 현장 조작기, 23은 전원, 24는 연산처리부, 그리고 26은 디지털 입출력부를 각각 나타낸다.

따라서, 단위중량 또는 벨트속도가 실제보다 적게 검출될 경우, 설정된 불출량을 맞추기 위해 불출량 제어기인 모터 속도제어기(7)에 의해 벨트 속도를 증가시켜 설정된 불출량보다 과다한 부 원료가 불출되도록 하여 다른 원료 및 부 원료와 배합되도록 함으로써 소결광이 생산되어 성분 불량의 소결광이 생산되게 된다.

반대로 단위중량 또는 벨트속도가 실제보다 많이 검출될 경우, 불출량은 실제보다 적게 불출되어, 원료 및 부 원료와 배합되므로 소결광 품질에 문제점이 있다.

그러나, 현재까지 특별한 이상불출에 대한 검출장치가 없어 이상불출이 발생된 경우 불량한 원료 및 부 원료 배합에 의해 문제가 발생된 후 조치가 불가피 하였다. 그러나, 소결 공정 특성상 연속 계량 장치의 원료 및 부 원료의 배합시점부터 소결광이 생산되어 샘플에 의한 품질검사 시점까지는 거의 7시간이나 소요되어 불량한 소결광이 후 공정의 고로에 장입된 후에 문제점을 확인할 수가 있으므로, 고로 조업에 큰 문제를 야기하였다. 또한, 코크스, 생석회 등 연소관련 부 원료의 이상 절출인 경우 결과가 연소 중에 발생하여 화재를 유발하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 사전에 방지할 수 있는 장치 및 방법으로서, 연속계량 장치의 벨트 콘베어 구동용 모터의 부하가 벨트상에 이송되는 원료의 불출량과 비례한다는 사실과, 현재 사용되고 있는 불출량 검출에 사용되는 단위 중량검출과 벨트속도 검출에 의한 불출량 검출 방법과는 완전 독립적으로 불출량을 계산할 수 있다는 사실에 착안하여, 부하를 효율적으로 검출할 수 있는 장치를 설치하여 부하에 비례하는 불출량과, 현재의 중량검출 장치와 속도검출기에 의해 검출되는 실제 불출량과 비교하여 이상 검출을 즉시 검출할 수 있고, 이상 검출 발생시 즉시 제어가 가능하도록 하여 안정된 소결광 품질확보는 물론 후공정인 고로 조업 향상을 크게 향상시킬 수 있는 연속 계량 장치의 이상 검출 방법 및 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 연속 계량 장치의 이상 검출 장치는 2개의 아이들 롤러 사이에 있는 웨잉 롤러에 미치는 중량을 검출하기 위한 로드셀, 상기 로드셀에 의해 검출된 신호를 표준신호로 변환하기 위한 로드셀 변환기, 아날로그 입출력 카드, 벨트를 구동하는 직류 모터, 상기 직류 모터를 제어하기 위한 모터 제어기, 상기 직류 모터의 회전수를 검출하기 위한 속도검출기, 속도검출기로부터 검출된 신호를 표준신호로 변환하여 아날로그 입출력 카드로 공급하는 속도변환기, 감속기의 감속비, 헤드 풀리의 두레를 이용하여 벨트속도를 계산하고, 단위중량을 곱하여 불출량을 검출하는 계량 제어 수단으로 구성된 연속 계량 장치에 있어서, 상기 모터 제어기 및 직류 모터간에 연결된 전원선에 설치되어 부하 전류를 검출하기 위한 부하검출기와, 상기 부하검출기에 의해 검출된 부하전류를 입력으로 하여 직류 모터의 이상 유무를 검출하기 위한 이상 검출 수단을 더 포함하여 구성되고, 상기 이상 검출 수단에서 이상 검출을 실행하기 위한 실제 불출량 정보를 얻기 위해 상기 계량 제어 수단의 아날로그 입출력 카드를 통해 불출량을 입력받아, 이상 검출을 실행한 후, 그 결과를 상기 계량 제어 수단으로 공급하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 연속 계량 장치의 이상 검출 방법은 직류 모터의 전기자 전원선에 저항을 설치하여 벨트 콘베어 상의 불출량에 비례하는 부하 신호를 검출하는 제 1 단계와, 상기 부하 신호와 상기 이상 검출 수단의 아날로그 입력카드로부터 공급되는 신호를 연산처리장치를 이용하여 불출량을 계산하는 제 2 단계와, 상기 실제 불출량과 계산된 불출량을 이용하여 계량 제어 수단의 이상 검출 및 제어를 수행하는 제 3 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래의 연속 계량 장치의 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 연속 계량 장치의 이상 검출 장치의 구성도.

도 3은 본 발명의 이상 검출 장치의 상세도.

도 4는 본 발명에 따른 연속 계량 장치의 이상 검출 방법을 설명하기 위해 도시한 플로우 챠트도.

도 5는 본 발명의 부하전류와 불출량과의 상관 그래프를 나타낸 도면.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1. 호퍼 2. 헤드 풀리(head pulley)

3. 직류 모터(DC motor) 4. 웨이잉 롤러(weighing roller)

5. 아이들 롤러(idle roller) 6.로드셀(L/C)

7. 모터 속도제어기 8. 속도검출기

9. 감속기 10. 현장조작기

20. 계량 제어 수단 30. 부하검출기

31. 이상 검출 수단

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 실시를 위한 이상 검출 장치 구성도이고, 도 3은 본 발명의 이상 검출 장치의 상세도를 나타낸 것이며, 도 4는 본 발명의 이상 검출 및 제어 플로우 챠트도 이고, 도 5는 본 발명의 핵심요소인 부하전류와 불출량간의 상관 관계를 표시한 도면이다.

상기 도 2는 본 발명에 따른 연속 계량 장치의 이상 검출 장치의 구성도로서, 부하를 검출하기 위해 모터 제어기(7)와 직류 모터(3) 간에 연결된 전원선에 부하검출기(30)를 설치하고, 부하검출기(30)에 의해 검출된 부하 신호를 이상 검출 수단(31)으로 공급한다. 그리고, 이상 검출 수단(31)에서 이상 검출을 실행하기 위한 실제 불출량 정보를 얻기 위해 계량 제어 수단(20)의 아날로그 입출력 카드(25)를 통해 불출량을 입력받아, 이상 검출을 수행한 후 연속 계량 장치의 제어를 위해 결과를 다시 계량 제어 수단(20)으로 전송하도록 구성된다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명을 도 3과 도 4를 중심으로 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 1단계는 벨트 콘베어 상의 불출량에 비례하는 부하를 검출하는 단계로서, 도 3의 직류 모터(3)는 감속기(7)를 통해 벨트 콘베어의 헤드 풀리(2)에 연결되어 있다. 직류 모터(3)는 모터 속도제어기(7)로부터 항상 일정하게 공급되는 계자(3c) 전압(7c, 7d)과 속도에 따라 가변되는 전기자(3a) 전압(7a, 7b)에 의해 제어된다. 여기서, 아래 [수학식 1]과 같이 직류 모터의 부하 토크 T는 토크상수 k_t,계자 자속φ, 전기자 전류 ι에 비례한다. 그러나, 토크상수와 계자 자속은 일정하므로 부하는 전기자 전류에 비례하므로 전기자 전류를 검출할 수 있으면 부하에 비례하는 불출량과의 관계를 얻을 수 있다.

T = k_t* φ* ι

전기자 전류를 얻기 위해 전기자 전원선에 0.01 오옴의 미세한 저항(32)을 삽입하면, 전기자 전류가 10 암페어(A)일 경우, 오옴의 법칙에 의거 저항양단에 0~100 미리 볼트(mV) 전압이 발생한다. 상기 전압을 측정하여 표준신호(1~5DC)로 변환할 수 있는 부하변환기(33)를 설치하여 전류에 비례하는 출력신호를 이상 검출 수단(31)으로 공급한다.

2단계는 부하 신호를 이용하여 불출량을 계산하는 단계로서, 부하변환기(33)로부터 공급되는 신호와 이상검출장치(31)의 아날로그 입력카드(35)로부터 공급되는 신호를 연산처리장치(37)에서 연산을 수행한다.

상기 연산처리 과정은 도 4를 이용하여 설명하면, 시작신호(40)로부터 부하변환기의 출력인 부하전류 신호를 입력(41)받아 아날로그/디지털처리기를 거친(42)후 실 작업을 통해 측정한 도 5의 부하전류와 불출량의 상관 그래프를 이용 불출량 계산이 가능하다.

따라서, 부하전류와 불출량과의 상관 그래프로부터 5개의 포인트(45)에 대해 하기 [표 1]과 같이 작성하였다.

전류(yo)	불출량(xo)
y1 = 4.5Ay2 = 4.6Ay3 = 4.8Ay4 = 5.0Ay5 = 5.3A	x1 = 0t/hx2 = 50t/hx3 = 100t/hx4 = 150t/hx5 = 200t/h

상기 [표 1]과 하기 불출량 계산식(46)인 [수학식 2]를 이용하면 임의의 전류에 대한 불출량을 계산할 수 있다.

X₀= (Y_n+1- Y_n)Y₀/ (X_n+1- X_n)

여기서 X_o: 계산된 불출량

X_n, X_n+1: 기준 불출량

Y₀: 측정된 전류량

Y_n, Y_n+1 : 기준 전류량

마지막 3단계는 실제 불출량과 계산된 불출량을 이용하여 연속 계량 장치의 이상 검출 및 제어를 수행하는 단계로서, 먼저 실제 불출량은 기존 계량 제어 수단(20)의 아날로그 입출력 카드(25)로부터 신호를 인출하여 이상 검출 수단(31)의 아날로그 입력카드(35)를 통해 불출량 신호를 입력(43)받아 아날로그/디지털 신호변환(44)후 얻어진다. 본 발명의 부하검출기(30)로부터 구해진 계산 불출량과 기존 연속 계량 장치에서 구해진 실제 불출량의 편차를 감시함으로써, 실제 불출량 검출에 직접 관련이 있는 단위 중량검출과 벨트속도 검출의 이상발생에 의한 불출량의 이상불출을 즉시 검출할 수 있다.

따라서, 두 불출량의 편차를 계산(47)하여 이상불출의 기준이 될 수 있는 값을 설정(49)하여 편차의 절대치가 설정치 보다 크게되면, 이상검출로 판단하여 경보를 생성(50)한다. 통상 설정치는 계산 불출량의 오차를 고려하여, 설정 불출량의 10%정도를 조업여건을 감안 설정하면 된다. 이상불출에 의한 경보가 생성되면 이상검출장치의 디지털 출력카드를 통해 연속 계량 장치의 정지(52)를 위해 디지털 신호를 출력(51)하게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 지금까지 이상불출의 원인이 되었던 단위중량검출과 벨트속도검출에 의한 불출량 검출방법과는 완전 독립적으로 불출량을 검출할 수 있는 부하에 비례하는 불출량과, 현재의 실제 불출량과 비교하여 이상검출을 즉시 검지 할 수 있고, 이상검출 발생시 즉시 제어가 가능하도록 하여 안정된 소결광의 품질확보는 물론 후공정인 고로 조업 향상을 크게 기대할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함으로 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니다.

Claims (3)

1. 2개의 아이들 롤러 사이에 있는 웨잉 롤러에 미치는 중량을 검출하기 위한 로드셀, 상기 로드셀에 의해 검출된 신호를 표준신호로 변환하기 위한 로드셀 변환기, 아날로그 입출력 카드, 벨트를 구동하는 직류 모터, 상기 직류 모터를 제어하기 위한 모터 제어기, 상기 직류 모터의 회전수를 검출하기 위한 속도검출기, 속도검출기로부터 검출된 신호를 표준신호로 변환하여 아날로그 입출력 카드로 공급하는 속도변환기, 감속기의 감속비, 헤드 풀리의 두레를 이용하여 벨트속도를 계산하고, 단위중량을 곱하여 불출량을 검출하는 계량 제어 수단으로 구성된 연속 계량 장치에 있어서,

   상기 모터 제어기 및 직류 모터간에 연결된 전원선에 설치되어 부하 전류를 검출하기 위한 부하검출기와,

   상기 부하검출기에 의해 검출된 부하전류를 입력으로 하여 직류 모터의 이상 유무를 검출하기 위한 이상 검출 수단을 더 포함하여 구성되고,

   상기 이상 검출 수단에서 이상 검출을 실행하기 위한 실제 불출량 정보를 얻기 위해 상기 계량 제어 수단의 아날로그 입출력 카드를 통해 불출량을 입력받아, 이상 검출을 실행한 후, 그 결과를 상기 계량 제어 수단으로 공급하도록 구성된 것을 특징으로 하는 연속 계량 장치의 이상검출 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 부하검출기는 모터 제어기 및 직류 모터간에 연결된 전원선에 설치되어 전기자 전류를 얻기 위한 저항과,

   상기 전기자 전류를 표준신호인 부하 신호로 변환하기 위한 부하변환기를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 연속 계량 장치의 이상검출 장치.
3. 직류 모터의 전기자 전원선에 저항을 설치하여 벨트 콘베어 상의 불출량에 비례하는 부하 신호를 검출하는 제 1 단계와,

   상기 부하 신호와 상기 이상 검출 수단의 아날로그 입력카드로부터 공급되는 신호를 연산처리장치를 이용하여 불출량을 계산하는 제 2 단계와,

   상기 실제 불출량과 계산된 불출량을 이용하여 계량 제어 수단의 이상 검출 및 제어를 수행하는 제 3 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 연속 계량 장치의 이상검출 방법.