KR100629440B1

KR100629440B1 - 온도센서를 이용한 스팀트랩

Info

Publication number: KR100629440B1
Application number: KR1020040080238A
Authority: KR
Inventors: 박동철; 송강섭
Original assignee: 박동철; 송강섭
Priority date: 2004-10-08
Filing date: 2004-10-08
Publication date: 2006-09-27
Also published as: KR20060031268A

Abstract

본 발명은 증기시스템의 증기가 응축하여 발생된 응축수를 배출하는 스팀트랩(Steam Trap)에서, 증기 또는 응축수를 보관할 수 있는 탱크(Tank); 증기시스템의 메인스팀파이프(Main Steam Pipe)와 상기 탱크를 연결하는 유입관(Pipe-In); 상기 탱크로부터 응축수를 배출하는 배출관(Pipe-Out); 상기 배출관 상에 구비되는 밸브; 상기 탱크 내부면에 수직방향으로 소정의 간격을 유지하면서 설치되는 다수 개의 온도센서; 및, 상기 온도센서로부터 수신된 신호에 따라 상기 밸브의 개폐작용을 조절하는 콘트롤러;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 온도센서를 이용한 스팀트랩에 관한 것이다.

탱크(Tank), 유입관(Pipe-In), 배출관(Pipe-Out), 밸브, 온도센서, 콘트롤러

Description

온도센서를 이용한 스팀트랩{Steam trap equipped with Temperature Sensor}

도1은 본 발명의 구체적 실시예의 구성요소들을 도시하는 개략적인 구성도이다.

도2는 본 발명의 구체적 실시예에 따른 증기 및 응축수의 유동과정을 도시하는 전체적인 흐름도이다.

도3은 종래의 써모다이나믹 트랩(디스크 트랩)의 개략도이다.

도4는 종래의 압력평형식 스팀트랩의 개략도이다.

도5는 종래의 바이메탈식 스팀트랩의 개략도이다.

도6은 종래의 볼후로트 스팀트랩의 개략도이다.

도7은 종래의 버켓트식 스팀트랩의 개략도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100:탱크(Tank)

110:온도센서

111:제1센서 112:제2센서

113:제3센서

200:메인스팀파이프(Main Steam Pipe)

400:유입관(Pipe-In)

500:배출관(Pipe-Out) 510:밸브

600:콘트롤러 610:정보전달수단

기술분야

본 발명은 증기공간 내에서 증기가 응축하여 발생된 응축수를 효율적으로 제거하고 증기의 누출은 방지하도록 설계된 자동밸브의 일종인 스팀트랩(Steam trap)에 관한 발명이다.

종래기술

스팀트랩은 증기와 응축수를 공학적 원리 및 내부 구조에 의하여 분리하여 자동적으로 밸브를 개폐 또는 조절함으로써 응축수만을 배출하는 자동밸브의 일종이다.

스팀트랩은 응축수와 증기를 구분하여 응축수만을 배출할 수 있도록 밸브의 개폐작용이 이루어지는 기능을 가지고 있으며, 스팀트랩에서 증기가 누출되면 ⅰ) 증기의 잠열이 이용되지 못하고 방출됨으로써 에너지의 손실이 발생되고, ⅱ) 응축수 회수관 내의 압력이 상승되어 다른 스팀트랩에 배압으로 작용하게 되어 전체적인 증기이용의 효율성이 저하되고, ⅲ) 응축수 회수관 내에서의 워터해머 등의 원인이 되고 밸브와 휘팅류의 수명이 저하될 수 있다.

따라서 스팀트랩은 주변 배관시스템의 중요한 일부분으로서 관리되어야 한다.

증기사용 설비에서 응축수가 발생되는 형태는 설비의 운전조건에 따라 모두 다르게 되며, 증기사용 설비에서 요구하는 응축수의 배출형태도 다르게 되는 바, 설비의 운전조건, 부하조건 및 응축수 배출요구 조건에 따라 여러 종류의 스팀트랩이 현재 개발되어 사용되고 있으며 그 종류는 다음과 같다.

(1) 써모다이나믹 트랩(디스크 트랩)

도3에 도시된 써모다이나믹 트랩은 유체의 속도가 빨라지면(즉 동압이 증가하면) 정압은 감소한다는 베루누이 정리를 이용한 것으로서, 작동부분이 디스크 하나뿐이므로 구조가 간단하며, 고장이 적으며, 정비보수가 용이하다.

그러나 써모다이나믹 트랩은 입구압력이 낮거나 배압이 높을 경우에는 제대로 작동하지 않으며, 초기 가동시 압력을 너무 빨리 상승시키면 공기에 의한 에어바인딩(공기장애현상)이 생겨 더 이상 응축수를 배출할 수가 없으며, 외기 온도가 너무 낮거나 우기에는 디스크상부캡에서 방열속도가 증가하여 너무 자주 트랩이 작동되어 과도한 마모에 의해 수명이 단축되고 증기의 손실이 생길 수도 있으며, 작동시에 소음이 발생하게 되어 소음이 문제되는 곳에서는 사용이 곤란한 문제점이 있다.

(2) 압력평형식 스팀트랩

도4에 도시된 압력평형식 스팀트랩은 외부의 보호판 내부에 다이아프램 2장이 용접되어 있고 포화온도보다 약간 낮은 온도에서 증발하는 액체가 봉입되고 상 부 다이아프램의 중앙에는 볼 밸브가 용접되어 있는 구조이나, 응축수가 증기포화온도보다 낮은 온도에서 배출되므로 응축수가 정체되면 곤란한 설비에는 사용할 수 없는 문제점이 있다.

(3) 바이메탈식 스팀트랩

도5에 도시된 바이메탈식 스팀트랩은 중기포화곡선을 따라 응축수를 배출하도록 설계된 다수 개의 바이메탈로 구성되나, 온도변화에 서서히 반응하여 작동되므로 갑작스러운 부하변동이나 압력변화에 대처하기 곤란하며, 포화증기보다 낮은 온도에서응축수를 배출하므로 워터로킹을 피할 수 없어 일반적으로 공정설비에 사용하기가 곤란하며, 배압에 영향을 받으며 정상시보다 낮은 온도에서 응축수를 배출하는 문제점이 있다.

(4) 볼후로트 스팀트랩

도6에 도시된 볼후로트 스팀트랩은 볼후로트와 레버에 의하여 작동하는 것이나, 워터해머에 내부가 손상을 입을 수 있으며, 동파의 위험이 있으므로 실외 설치시 별도의 보온수단을 설치하여야 하며, 증기압력에 따라 오리피스경을 바꾸어 주어야 하는 문제점이 있다.

(5) 버켓트식 스팀트랩

도7에 도시된 버켓트식 스팀트랩은 버켓트와 레버에 의해 작동되며 증기가 유입되면 버켓트가 부력을 받아 떠올라 밸브는 닫히게 되고 응축수가 버켓트 내에 차게되면 버켓트가 가라 앉아 밸브가 열리게 되는 구조이나, 버켓트 상부의 조그만 벤트홀은 에어벤트를 위한 것이나 에어벤팅이 매우 서서히 이루어지게 되어 별도의 에어벤트 설치가 요구되며, 버켓트 하부에는 항상 워터실이 유지되어야 하며 워터실이 파괴되면 증기가 누출되며, 동파의 위험이 있는 문제점이 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 다음과 같다.

첫째, 응축수가 저장되는 탱크 내부에 다수 개의 온도센서를 설치하여 각각의 온도센서에서 감지되는 온도차를 이용함으로써 스팀트랩의 구조를 단순화 할 수 있는 수단을 제공함을 본 발명의 목적으로 한다.

둘째, 다수 개의 온도센서를 탱크 내부에 설치하여 탱크 내부에 저장되는 응축수의 수위에 따른 밸브의 개폐 여부를 자유롭게 선택하여 실재 운용되는 증기시스템의 상황에 따라 응축수의 배출량과 배출주기 등을 자유롭게 조절할 수 있는 수단을 제공함을 본 발명의 다른 목적으로 한다.

셋째, 열에 강한 열전대 또는 측온 저항체를 온도센서로 사용하고, 온도센서와 콘트롤러를 소정의 거리만큼 이격되도록 설치하여 고온에 의하여 콘트롤러의 기능이 저하되는 것을 방지하여 제품의 신뢰성과 내구성을 향상시킬 수 있는 수단을 제공함을 본 발명의 또 다른 목적으로 한다.

넷째, 각각의 스팀트랩에 관한 정보를 증기시스템을 관리하는 컴퓨터로 전달하여 스팀트랩의 작동상태, 고장유무 등을 한 눈에 파악할 수 있는 바, 이를 통하여 증기시스템의 항상 최적의 상태로 유지할 수 있으며, 증기시스템의 유지보수 비용을 획기적으로 절감할 수 있는 수단을 제공함을 본 발명의 또 다른 목적으로 한 다.

상기한 기술적 과제를 해결하기 위하여 창작된 본 발명의 구성은 다음과 같다.

본 발명은 증기시스템의 증기가 응축하여 발생된 응축수를 배출하는 스팀트랩(Steam Trap)에서, 증기 또는 응축수를 보관할 수 있는 탱크(Tank); 증기시스템의 메인스팀파이프(Main Steam Pipe)와 상기 탱크를 연결하는 유입관(Pipe-In); 상기 탱크로부터 응축수를 배출하는 배출관(Pipe-Out); 상기 배출관 상에 구비되는 밸브; 상기 탱크 내부면에 수직방향으로 소정의 간격을 유지하면서 설치되는 다수 개의 온도센서; 및, 상기 온도센서로부터 수신된 신호에 따라 상기 밸브의 개폐작용을 조절하는 콘트롤러;를 포함하여 구성되고, 상기 온도센서 각각에서 감지되는 응축수의 온도와 증기의 온도 차이에 의하여 상기 탱크 내부의 응축수 수위가 판단되고 상기 밸브의 개폐여부가 결정되는 것을 특징으로 하는 온도센서를 이용한 스팀트랩이다.

이하에서는 본 발명의 구체적 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도1에는 본 발명의 구체적 실시예의 구성요소들이 도시되어 있으며, 도2에는 증기 및 응축수의 유동과정이 도시되어 있다.

본 발명은 증기시스템의 증기가 응축하여 발생된 응축수를 배출하는 스팀트랩(Steam Trap)에 관한 것으로서, 증기 또는 응축수를 보관할 수 있는 탱크(100); 증기시스템의 메인스팀파이프(200)와 상기 탱크(100)를 연결하는 유입관(400); 상기 탱크(100)로부터 응축수를 배출하는 배출관(500); 상기 배출관(500) 상에 구비되는 밸브(510); 상기 탱크(100) 내부면에 수직방향으로 소정의 간격을 유지하면서 설치되는 다수 개의 온도센서(110); 및, 상기 온도센서(110)로부터 수신된 신호에 따라 상기 밸브(510)의 개폐작용을 조절하는 콘트롤러(600);를 포함하여 구성되며, 배출관(500)으로 배출된 응축수는 응축수회수관(Recovery Pipe)을 통하여 응축수회수탱크로 회수된다.

메인스팀파이프(200)는 도2에 도시된 바와 같이 증기를 사용하는 생산설비에서 증기가 이동하는 통로 기능을 수행하는 것으로서 그 내부는 증기공간을 구성하게 된다.

이와 같이 증기공간을 구성하는 메인스팀파이프(200)의 내부는 증기만으로 채워져 있는 것이 바람직한 바 증기가 응축되어 발생되는 응축수는 빠른 시간 내에 제거되어야만 한다.

유입관(400)은 도2에 도시된 바와 메인스팀파이프(200)의 내부를 채우고 있는 증기의 일부가 응축되어 발생되는 응축수를 제거하기 위하여 메인스팀파이프(200)에 소정의 간격을 유지하면서 설치되고 유입관(400)의 출구측 단부는 탱크(100)의 상부와 연결된다.

메인스팀파이프(200)의 내부에서 발생된 응축수는 도2에 도시된 바와 같이 유입관(400)을 통하여 탱크(100)로 이동하게 된다.

탱크(100)는 도1 및 도2에 도시된 바와 같이 유입관(400)을 통하여 수집된 응축수를 1차적으로 저장하는 장소가 된다.

탱크(100)에 저장되는 응축수가 소정의 범위를 초과하는 경우에는 탱크(100)에 저장된 응축수를 배출관(500)을 통하여 배출시켜 탱크(100)의 저장용량을 확보하여야 한다.

배출관(500)은 도1 및 도2에 도시된 바와 같이 탱크(100)에 저장된 응축수가 소정의 범위를 초과하는 경우에 탱크(100)에 저장된 응축수가 배출되는 통로가 된다.

배출관(500)은 탱크(100)의 상부를 관통하여 배출관(500)의 입구측 단부가 탱크(100)의 하부면에 도달하도록 결합된다.

이와 같은 결합구조는 탱크(100)의 상부에서 하부를 향하도록 나사산이 구비된 구멍을 형성하고 상기 구멍에 배출관(500)을 삽입하여 나사결합하는 방법으로 이루어지거나, 탱크(100)의 상부에서 하부를 향하도록 구멍을 형성하고 상기 구멍에 배출관(500)을 삽입하고 용접을 하는 방법 등으로 이루어질 수 있다.

배출관(500)으로 배출된 응축수는 도2에 도시된 바와 같이 응축수회수관(Recovery Pipe)을 통하여 응축수회수탱크로 회수되어 재가열 등의 방법을 통하여 증기로 재생되어 메인스팀파이프(200)로 재순환될 수 있다.

응축수회수관(Recovery Pipe)은 도2에 도시된 바와 같이 다수 개의 배출관(500)으로부터 회수된 응축수를 응축수회수탱크로 보낸다.

온도센서(110)는 탱크(100)의 내부에 수직방향으로 소정의 거리를 유지하도록 다수 개가 설치되며, 도1에 도시된 바에 의하면 탱크(100)의 하부, 중심부 및 상부에 각각 제1센서(111), 제2센서(112) 및 제3센서(113)가 설치된다.

콘트롤러(600)는 온도센서(110)로부터 수신된 신호에 따라 밸브(510)의 개폐작용을 조절하는 기능을 수행한다.

밸브(510)는 배출관(500) 상에 설치되어 콘트롤러(600)에 의하여 개방되는 경우 탱크(100)에 저장된 응축수를 배출관(500)을 통하여 응축수회수관(Recovery Pipe)으로 배출하게 된다.

다시 말하면, 밸브(510)가 개방되는 경우 응축수회수관(Recovery Pipe)의 배압과 탱크(100) 내부의 증기의 압력 차이에 의하여 탱크(100)에 저장된 응축수가 배출관(500)을 따라 상승되어 탱크(100) 외부로 배출된다.

도1에 도시된 바와 같이 배출관(500)의 입구측 단부가 탱크(100)의 하부면에 도달되어 있는 바, 밸브(510)가 개방되더라도 탱크(100) 내부의 응축수 수위가 하강하여 탱크(100)의 하부면에 도달할 때까지는 배출관(500)을 통한 증기의 배출은 이루어지지 않는다.

탱크(100)에 저장된 응축수가 소정의 범위 이내로 감소되면 다시 콘트롤러(600)에 의하여 밸브(510)는 닫히게 되어 배출관(500)을 통한 응축수의 배출작용을 차단시킨다.

본 발명은 온도센서(110) 각각에서 감지되는 응축수의 온도와 증기의 온도 차이에 의하여 탱크(100) 내부의 응축수 수위가 판단되고 상기 밸브의 개폐여부가 결정되는 것을 특징하고 있으며, 본 발명의 구체적 실시예의 작동과정은 다음과 같다.

메인스팀파이프(200)에서 발생된 응축수가 증기가 함께 유입관(400)을 통하여 탱크(100)의 내부로 들어오게 된다. 유입관(400)은 원래 응축수를 탱크로 보내기 위한 것이나 실질적으로는 응축수와 함께 증기도 탱크(100) 내부로 유입되며 만약 응축수가 없다면 증기만 탱크(100) 내부로 유입된다. 왜냐하면 유입관(400)에는 별도의 개폐장치가 없이 메인스팀파이프(200)와 탱크(100)를 연결하고 있기 때문이다.

탱크(100) 내부로 유입된 응축수의 수위가 제1센서(111)에 도달하게 되면 제1센서(111)에서 감지되는 온도와 제2센서(112) 및 제3센서(113)에서 감지되는 온도는 소정의 범위에서 차이가 발생하게 된다.

다시 말하면, 탱크(100)에서 작용하는 소정의 압력 하에서 제1센서(111)에서는 응축수의 온도를 감지하고, 제2센서(112) 및 제3센서(113)에서는 증기의 온도를 감지하며, 이와 같이 제1센서(111), 제2센서(112) 및 제3센서(113)에서 감지된 신호는 콘트롤러(600)로 전달된다.

탱크(100) 내부로 유입되거나 탱크(100) 내부에서 응축되어 발생되는 응축수가 계속 증가하여 응축수의 수위가 제2센서(112)에 도달하게 되면, 제1센서(111) 및 제2센서(112)는 응축수의 온도를 감지하고, 제3센서(113)는 증기의 온도를 감지하며, 이와 같이 제1센서(111), 제2센서(112) 및 제3센서(113)에서 감지된 신호는 콘트롤러(600)로 전달된다.

탱크(100) 내부의 응축수 수위가 제2센서(113) 이상 상승하면 밸브(510)를 개방하고 응축수의 수위가 제1센서(111) 이하로 하강하면 밸브(510)를 닫도록 설정되어 있는 경우, 상기한 바와 같이 콘트롤러(600)로 전송된 신호에 따라 콘트롤러(600)는 탱크(100) 내부의 응축수 수위를 소정의 범위 이내로 유지시킬 수가 있다.

다시 말하면, 제1센서(111) 및 제2센서(112)에서 응축수의 온도가 감지되고 제3센서(113)에서는 증기의 온도가 감지되는 경우, 증기의 온도가 응축수의 온도보다 높게 나타나게 되고 이와 같은 소정의 수치 이상의 온도차이가 콘트롤러(600)로 전달되면 콘트롤러(600)는 응축수의 수위가 제2센서(112)와 제3센서(113) 사이에 머물고 있는 것으로 판단하여 밸브(510)의 개방을 지시하고, 콘트롤러(600)의 지시에 따라 밸브(510)가 개방되어 탱크(100) 내부의 응축수가 배출관(500)을 통하여 응축수회수관(Recovery Pipe)으로 배출된다.

응축수의 배출로 인하여 응축수의 수위가 제2센서(112)보다 밑으로 하강하게 되면 제2센서(112) 및 제3센서(113)에서는 증기의 온도가 감지되고 제1센서(111)에서는 응축수의 온도가 감지된다. 이와 같이 제1센서(111)에서 감지되는 온도가 제2센서(112) 및 제3센서(113)에서 감지되는 온도보다 소정의 수치 이상으로 낮은 경우 콘트롤러(600)는 응축수의 수위가 제1센서(111)와 제2센서(112) 사이에 머물고 있는 것으로 판단하여 밸브(510)의 개방 상태를 유지하게 된다.

응축수의 배출이 계속 진행되어 응축수의 수위가 제1센서(111)보다 밑으로 하강하게 되면 제1센서(111), 제2센서(112) 및 제3센서(113) 각각에서 증기의 온도만 검출된다.

다시 말하면 제1센서(111)에서 감지되는 온도와 제2센서(112) 및 제3센서(113)에서 감지되는 온도의 차이가 소정의 범위 이내로 감소되면 콘트롤러(600)는 응축수의 수위가 제1센서(111)와 탱크(100)의 바닥면 사이에 머물고 있는 것으로 판단하여 밸브의 폐쇄를 지시하고, 콘트롤러(600)의 지시에 따라 밸브(510)가 닫히게 되어 배출관(500)을 통한 응축수의 배출을 차단한다.

예를 들어, 탱크(100) 내부의 증기압력이 16 Kgf/㎠ 일 경우 증기의 온도는 약 240℃가 되고 응축수의 온도는 포화온도(203.22℃)보다 낮은 온도인 203℃ 내지 196℃ 정도가 된다.

따라서 응축수의 수위에 따라 제1센서(111), 제2센서(112) 및 제3센서(113) 각각에서 감지되는 온도는 40℃ 정도의 차이가 발생하게 되고, 콘트롤러(600)는 상기한 방법으로 제1센서(111), 제2센서(112) 및 제3센서(113) 각각에서 감지된 온도의 차이에 따라 응축수의 수위를 판단할 수 있게 된다.

상기한 본 발명의 구체적 실시예에 의하여 탱크(100) 내부의 응축수 수위가 제2센서(112) 이상으로 상승할 경우 밸브(510)를 개방하여 응축수를 배출하기 시작하고, 응축수의 수위가 제1센서(111) 이하로 하강하면 밸브(510)가 닫히도록 하여 배출관(500)을 통한 증기의 손실을 사전에 방지한다.

첨부도면에는 별도로 도시하지 않았으나 온도센서(110)는 도1에 도시된 바와 같이 3개로 한정되는 것이 아니며 필요에 따라서는 3개 이상을 설치할 수도 있다.

다시 말하면, 온도센서(110)를 보다 많이 설치하는 경우에는 필요에 따라 보다 정밀한 응축수 수위 조절이 가능하다.

예를 들어, 탱크(100) 내부에 수직 방향으로 소정의 간격을 유지하도록 탱크(100) 하부로부터 센서#1, 센서#2, 센서#3, 센서#4 및 센서#5와 같이 5개의 온도센서(110)를 순차적으로 설치하는 경우 밸브(510)가 개방되기 시작하는 응축수의 수위를 센서#2 내지 센서#5 가운데 어느 하나를 자유롭게 선택할 수 있으며, 개방된 밸브(510)가 다시 닫히는 응축수의 수위도 밸브(510)가 개방되도록 선택된 온도센서(110) 하부에 설치된 온도센서(110) 가운데 어느 하나를 자유롭게 선택할 수 있다. 즉, 밸브(510)가 개방되기 시작하는 응축수의 수위를 센서#4로 선택한 경우 밸브(510)가 닫히기 시작하는 응축수의 수위는 센서#1 내지 센서#3 가운데 어느 하나를 자유롭게 선택할 수 있다.

따라서 실재 운용되는 증기시스템의 상황에 따라 응축수의 배출량과 배출주기 등을 자유롭게 조절할 수 있게 된다.

본 발명에 적용되는 온도센서(110)는 특별한 제한이 있는 것이 아니나 설치 및 유지관리의 용이성 및 고온이 작용하는 증기시스템에 사용된다는 점을 고려하여 열전대(Thermo Couple) 또는 측온 저항체(Resistance Temperature Detector)가 사 용됨이 바람직하다.

콘트롤러(600)에 의하여 작동하는 밸브(510)는 여러가지 종류가 사용될 수 있으나 응축수의 효과적인 배출을 위하여 전동식볼밸브(Electromotive Ball Valve)가 사용됨이 바람직하다.

전동식볼밸브의 경우 닫힌 상태에서 밀폐효과가 탁월하고 개방상태에서 토출 구경이 종래의 스팀트랩에 장착되는 통상적인 오리피스의 구경보다 상대적으로 큰 바, 응축수의 배출효과도 탁월하며, 제품의 내구성도 좋은 장점이 있다.

전동식볼밸브의 경우 수동조작이 가능하도록 별도의 수동조작손잡이가 마련되어 있어 필요시에는 수동으로 밸브(510)의 개폐가 가능하다.

콘트롤러(600)는 도1 및 도2에 도시된 바와 같이 밸브(510)와 일체로 결합되고 탱크(100)로부터 소정의 거리만큼 이격되어 있다.

따라서 탱크(100)로부터 전달되는 고온에 의한 콘트롤러(600)의 기능저하를 방지할 수 있다.

또한 콘트롤러(600)는 온도센서(110)로부터 각각 수신된 온도를 포함하는 정보를 증기시스템 관리용 컴퓨터로 전달하는 정보전달수단(610)을 더 포함할 수 있다.

정보전달수단(610)을 통하여 전달되는 정보에는 해당 스팀트랩을 구별할 수 있는 고유번호 및 온도센서(110)에서 감지되는 온도와 함께 밸브(510)의 개폐 여부 등과 같은 작동상태에 관한 정보도 포함된다.

이와 같이 정보전달수단(610)이 더 포함되는 경우 증기시스템 관리하는 컴퓨터로 각각의 스팀트랩에 관한 정보가 전달되어 스팀트랩의 작동상태, 고장유무 등을 한 눈에 파악하게 된다.

예를 들어 응축수의 수위가 도1에 도시된 제2센서(112)보다 상승하는 경우 밸브(510)가 개방되도록 설정된 스팀트랩에서, 유입관(400)을 통하여 탱크(100) 내부에 작용하는 증기압력이 16 Kgf/㎠ 일 경우 증기의 온도는 약 240℃가 되고 응축수의 온도는 포화온도(203.22℃)보다 낮은 온도인 203℃ 내지 196℃ 정도가 된다.

이와 같은 경우 제1센서(111)에서 감지되는 온도가 200℃이고 제2센서(112)에서 감지되는 온도가 200℃이고 제3센서(113)에서 감지되는 온도가 240℃라면 응축수의 수위는 제2센서(112)와 제3센서(113) 사이에 머물고 있는 것이 되며 밸브(510)는 개방되어야 한다.

그러나 만약 밸브(510) 또는 콘트롤러(600)에 고장이 발생하여 밸브(510)가 제대로 개방되지 않는 경우 정보전달수단(610)을 통하여 해당 스팀트랩의 온도센서(110)에서 감지된 각각의 온도와 밸브(510)의 개폐 여부에 대한 정보가 증기시스템을 관리하는 컴퓨터로 전달됨에 따라 고장이 발생된 스팀트랩을 실시간으로 용이하게 발견할 수 있어 조기에 고장난 스팀트랩의 수리 및 교체가 가능하다.

이와 같은 기능을 수행하는 정보전달수단(610)은 유무선 방식이 증기시스템의 실재 상황에 따라 적절하게 선택되어 사용될 수 있다.

FM통신과 같은 무선 방식이 사용될 경우 정보전달과정에서 전송장애가 발생 할 가능성이 많으므로 이와 같이 무선 방식을 채택할 경우에는 별도의 중계기를 설치할 필요가 있으나, RS485 또는 RS232 등과 같은 유선통신모듈을 사용할 경우에는 별도의 중계기를 설치할 필요가 없으며 전송장애와 같은 문제점의 발생도 방지할 수 있다.

상기한 구성의 본 발명에 따른 기술적 효과는 다음과 같다.

첫째, 응축수가 저장되는 탱크 내부에 다수 개의 온도센서를 설치하여 각각의 온도센서에서 감지되는 온도차를 이용함으로써 스팀트랩의 구조를 단순화 할 수 있다.

둘째, 다수 개의 온도센서를 탱크 내부에 설치하여 탱크 내부에 저장되는 응축수의 수위에 따른 밸브의 개폐 여부를 자유롭게 선택하여 실재 운용되는 증기시스템의 상황에 따라 응축수의 배출량과 배출주기 등을 자유롭게 조절할 수 있다.

셋째, 열에 강한 열전대 또는 측온 저항체를 온도센서로 사용하고, 온도센서와 콘트롤러를 소정의 거리만큼 이격되도록 설치하여 고온에 의하여 콘트롤러의 기능이 저하되는 것을 방지하여 제품의 신뢰성과 내구성을 향상시킬 수 있다.

넷째, 각각의 스팀트랩에 관한 정보를 증기시스템을 관리하는 컴퓨터로 전달하여 스팀트랩의 작동상태, 고장유무 등을 한 눈에 파악할 수 있는 바, 이를 통하여 증기시스템의 항상 최적의 상태로 유지할 수 있으며, 증기시스템의 유지보수 비용을 획기적으로 절감할 수 있다.

Claims

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증기시스템의 증기가 응축하여 발생된 응축수를 배출하는 스팀트랩(Steam Trap)에서,

증기 또는 응축수를 보관할 수 있는 탱크(Tank);

증기시스템의 메인스팀파이프(Main Steam Pipe)와 상기 탱크를 연결하는 유입관(Pipe-In);

상기 탱크로부터 응축수를 배출하는 배출관(Pipe-Out);

상기 배출관 상에 구비되는 밸브;

상기 탱크 내부면에 수직방향으로 소정의 간격을 유지하면서 설치되는 다수 개의 온도센서; 및,

상기 온도센서로부터 수신된 신호에 따라 상기 밸브의 개폐작용을 조절하는 콘트롤러;

를 포함하여 구성되되,

상기 온도센서 각각에서 감지되는 응축수의 온도와 증기의 온도 차이에 의하여 상기 탱크 내부의 응축수 수위가 판단되고 상기 밸브의 개폐여부가 결정되는 것을 특징으로 하는 온도센서를 이용한 스팀트랩.
제2항에서,

상기 유입관은 출구측 단부가 상기 탱크의 상부와 연결되고,

상기 배출관은 상기 탱크의 상부를 관통하여 상기 배출관의 입구측 단부가 상기 탱크의 하부면에 도달하도록 결합되는 것을 특징으로 하는 온도센서를 이용한 스팀트랩.
제3항에서, 상기 온도센서는,

열전대(Thermo Couple) 또는 측온저항체(Resistance Temperature Detector)인 것을 특징으로 하는 온도센서를 이용한 스팀트랩.
제3항에서, 상기 콘트롤러는,

상기 온도센서로부터 각각 수신된 온도가 포함된 정보를 증기시스템 관리용 컴퓨터로 전달하는 정보전달수단;

을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 온도센서를 이용한 스팀트랩.
제3항에서, 상기 밸브는,

전동볼밸브(Electromotive Ball Valve)인 것을 특징으로 하는 온도센서를 이용한 스팀트랩.
제4항에서, 상기 콘트롤러는 상기 밸브와 일체로 결합되며 상기 탱크로부터 소정의 거리만큼 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 온도센서를 이용한 스팀트랩.
제5항에서, 상기 정보전달수단은,

유선통신모듈인 것을 특징으로 하는 온도센서를 이용한 스팀트랩.