KR100742510B1 - 코크스 오븐의 타이로드 길이 보정을 위한 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 코크스 오븐의 연와를 지지하고 있는 코크스 오븐 브레이싱 시스템에 관한 것으로 특히, 노상부 타이로드의 온도를 구간별로 측정하여 타이로드의 길이가 온도에 따라 변하는 값을 보정하는 코크스 오븐의 타이로드 길이 보정을 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

복수의 연소실로 구성된 노체 양끝에서 상기 노체를 지지하는 벅스테이와, 상기 양끝의 벅스테이를 관통하는 타이로드와, 상기 타이로드의 양끝부에 장착되는 스프링으로 구성된 코크스 오븐의 타이로드 길이 보정을 위한 장치에 있어서, 상기 타이로드에 결합되어 온도를 감지하는 복수의 온도 센서와, 상기 스프링의 하부 일측에 설치되어 상기 스프링의 길이를 측정하는 거리측정기를 포함하는 측정부;와 상기 측정부와 연결되며, 상기 측정부에서 받아들인 테이터를 변환하고 제어하는 데이터 처리부;와 상기 데이터 처리부와 연결되며, 상기 데이터 처리부로 부터 받아들인 제어신호를 이용하여 상기 스프링과 타이로드의 연신값을 보정하는 제어부;로 구성된 것을 특징으로 한다.

코크스, 오븐, 연와, 타이로드, 연소실, 벅스테이

Description

코크스 오븐의 타이로드 길이 보정을 위한 장치 및 방법{Apparatus and the method for revision tie rod length of coke oven}

도 1은 종래 기술에 따른 노체 상부 지지 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 길이 보정 장치가 설치된 노체 상부의 구성도.

도 3은 본 발명에 따른 데이터 처리부의 구성도.

도 4는 본 발명에 따른 지지스프링 보정치 산출 및 보정 방법의 흐름도.

도 5는 본 발명에 따른 스프링 길이 조절장치의 일측면도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1: 타이로드 3: 지지스프링

5: 벅스테이 6: 연소실

52: 전동밸브 54: 초음파 거리측정기

본 발명은 코크스 오븐의 연와를 지지하고 있는 코크스 오븐 브레이싱 시스템(Coke Oven Bracing System)에 관한 것으로 특히, 노상부 타이로드의 온도를 구간별로 측정하여 타이로드의 길이가 온도에 따라 변하는 값을 보정하는 코크스 오 븐의 타이로드 길이 보정을 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

코크스로는 최초 냉간 상태에서 연와로 조적이 되어 조업온도까지 승온시켜 온도를 하락시키지 않고 코크스로가 폐쇄될때까지 코크스로 팽창을 억제하는 일정한 힘을 유지해야한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 코크스로의 지지력은 노체 양끝 길이방향으로 크로스 타이로드(11)가 철구조물인 벅스테이(5)를 지지하고 지지되는 그 힘은 지지스프링(3)에 의해 노체에 전달된다.

상기 전달된 힘은 노체 연와(2)에 균일하게 전달하게 되고 노체 연와가 온도나 수직하중등에 의해 외부로 팽창하는 것을 막아 주는 역할을 한다. 이때, 노체 연와가 외부로 팽창하기 못하도록 하기 위해서 조업중 주기적으로 지지스프링(3)의 길이를 측정자를 이용하여 측정한후 그 길이를 하기의 표 1의 내용과 같은 기준치와 비교후 조정하고 있다.

스프링 종류	조업기준		즉시조정 작업대상	전체조정 작업실시	스프링의 검사대상	스프링의 교체대상
	길이(mm)	힘(KN)
S-1-1	290~292	97	293이상	286~289	276~285	275이하
S-1-2	288~289.5	102	291이상	283~287	275~282	274이하
S-2-1	290~293	96	294이상	285~289	275~284	274이하
S-2-2	294~296	72	297이상	290~293	278~289	277이하

(단위:mm)

상기와 같은 종래의 방법은 코크스 오븐 롱타이로드 수축, 팽창시 타이로드(1)의 끝부분에 로드셀을 장착하여 힘의 변화에 따라 타이로드의 끊김 및 미치는 힘을 일정한 값으로 자동으로 조정해주는 장치이나 이것은 현재 수동으로 실시하는 작업을 자동화하는 수준으로써 또한 본 발명이 구현하고자 하는 측정, 보정 및 조정의 내용을 수용하지 못하는 문제점이 있다.

또다른 종래의 실시예로서 사용환경 적응형 타이로드 신축관의 경우 내부에 유체가 흐르는 배관에 관한 것으로써 축 길이방향의 변화 및 힘을 감지하여 스스로 조정하는 역할을 수행하나, 환경의 변화 및 연소조건의 변화에 따라 타이로드(1)의 온도가 변화하여 그 연신율이 변화하고 그에 따라 스프링(3)의 길이도 달라지는데 이를 해결하지 못하는 문제점을 안고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 타이로드의 온도변화에 따른 연신값을 보정함으로써, 스프링 길이변화는 연와 팽창량에 의한 값만을 반영하여 변화하도록 하여 스프링 길이를 조정함에 따라 오븐 브레이싱 시스템에 의해 노체에 미치는 힘을 상시 일정하게 할 수 있는 코크스 오븐의 타이로드 길이 보정을 위한 장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 복수의 연소실로 구성된 노체 양끝에서 상기 노체를 지지하는 벅스테이와, 상기 양끝의 벅스테이를 관통하는 타이로드와, 상기 타이로드의 양끝부에 장착되는 스프링으로 구성된 코크스 오븐의 타이로드 길이 보정을 위한 장치에 있어서, 상기 타이로드에 결합되어 온도를 감지하는 복수의 온도 센서와, 상기 스프링의 하부 일측에 설치되어 상기 스프링의 길 이를 측정하는 거리측정기를 포함하는 측정부;와 상기 측정부와 연결되며, 상기 측정부에서 받아들인 테이터를 변환하고 제어하는 데이터 처리부;와 상기 데이터 처리부와 연결되며, 상기 데이터 처리부로 부터 받아들인 제어신호를 이용하여 상기 스프링과 타이로드의 연신값을 보정하는 제어부;로 구성된 것을 특징으로 하는 코크스 오븐의 타이로드 길이 보정을 위한 장치가 제공 된다.

또한, 복수의 연소실로 구성된 노체 양끝에서 상기 노체를 지지하는 벅스테이와, 상기 양끝의 벅스테이를 관통하는 타이로드와, 상기 타이로드의 양끝부에 장착되는 스프링으로 구성된 코크스 오븐의 타이로드 길이 보정을 위한 방법에 있어서, 상기 타이로드에서 측정된 온도 중 최소값과 최대값을 설정하는 설정단계;와 상기 최소값과 최대값을 이용하여 연신율을 계산하는 계산단계;와 상기 계산된 연신율을 기준값과 비교하여 정해진 정도를 벗어나면 기준값으로 조정되는 조정단계;와 상기 조정단계의 결과를 데이터 처리부를 통해 데이터를 정리하고, 제어부를 통해 상기 스프링의 길이와 타이로드의 연신값을 보정하는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 하는 코크스 오븐의 타이로드 길이 보정을 위한 방법이 제공 된다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작용을 보다 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 길이 보정 장치가 설치된 노체 상부의 구성도, 도 3은 본 발명에 따른 데이터 처리부의 구성도이고, 도 4는 본 발명에 따른 지지스프링 보정치 산출 및 보정 방법의 흐름도이며, 도 5는 본 발명에 따른 스프링 길이 조절장치의 일측면도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 발명은 타이로드(1)의 온도를 감지하는 온도센서(53), 스프링(3)의 길이변화를 감지하는 초음파 거리 측정기(54)로 이루어지는 측정부와, 상기 측정부로 부터 받아들인 데이터를 변환하고, 가공하여 제어하기 위한 데이터 처리부(51)가 있으며, 상기 데이터 처리부(51)로 부터 받아들인 제어신호를 이용하여 스프링(3) 및 타이로드(1)의 연신값을 보정하여 제어하는 제어부(52)로 구성되어 있다.

테이터 처리부(51)는 도 4와 같은 흐름을 가지며 특히 연신율의 계산은 다음과 같은 개념을 갖는다. 오븐의 상부에 위치한 타이로드(1)는 일정한 간격을 두고 설치된 34개의 연소실(6) 위를 지나게 되므로 타이로드의 길이방향을 따라 온도는 일정한 주기를 가지는 파형(21)을 그리게 되는데 본 발명에서는 그 파형을 싸인파 곡선 회귀식으로 개략화 하였다.

t =(T_max - T_min)[Sin(LS/2)X + T_min/T_s] ---------- (1)식

여기서, t: 타이로드 온도(℃)

T_max: 타이로드 측정온도 최대지점

T_min: 타이로드 측정온도 최소지점

LS: T_max간 거리(mm)

X: 타이로드 길이(mm)

T_s: 타이로드 연신율 계산을 위한 기준온도(℃)

또한, 크롬(Cr)이 따량 함유된 타이로드(1)의 연신율은 코크스 오븐의 조업조건에 기인한 타이로드(1) 온도변화에 따라 달라지며 그 값은 온도에 따라 변화하는데 실측결과의 값을 나타내며, 타이로드(1)가 설치된 온도범위에서 온도에 따른 연신율은 선형값을 가지며 식으로 표현하면 다음과 같다.

ε= 1.26 ×10^-5 + 1.2 ×10^-8t ---------------- (2)식

여기서, ε: 연신율(mm/mm℃)

t : 타이로드 온도(℃)

위의 식(1)을 식(2)에 대입하여 풀고 타이로드이 온도변화가 심한구간(도 2 L 구간)에 대해 적분하면 다음과 같은 식(3)이 된다.

----- (3)식

여기서, A=1.26 ×10^-5

B=1.2 ×10^-8

상기 식(3)에서의 T_min, T_max는 측정된 온도이다.

상기와 같이 계산된 연신율(ε)을 스프링(3)의 제어로 연결시키는 장치는 제어부의 전동밸브(52)형의 장치로써, 도 5에 도시된 바와 같이, 모터의 회전에 따라 스프링을 길이를 조절하는 스핀들이 전후로 움직이도록 되어 있다.

도 5에서 52-000으로 명명된 것은 도 2에 도시된 제어부(52)의 부속품을 의 미한다.

이하, 도 5를 참조하여 제어부를(52)를 설명한다.

전동으로 구동되는 밸브는 데이터를 받아들이고 이를 모터에서 수용가능한 신호로 전환해주는 부분(52-3)과 모터부분(52-2) 그리고 감속기(52-1)로 이루어지며, 스프링(3)과 밀착되어 전동밸브(52)를 보호해주는 판(52-SP), 그리고 모터의 회전력에 의해 전동밸브가 회전하는 것을 방지하기 위한 벅스테이(5)에 부착된 고정봉(52-FB), 판에 구멍을 뚫어 고정봉이 통과하게 하여 전동밸브의 좌우회전을 방지하는 고정판(52-FP)으로 이루어진다. 참고로, 전동밸브(52)의 말단부에 연결된 선(52-4)은 제어 및 전력공급선이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면, 온도센서(53)로 부터 받아들인 온도는 데이터 변환기(55)와 컴퓨터(56)와 제어부로의 송신부(57)로 이루어진 데이터 처리부(51)에서 (3)식을 이용하여 연신율로 계산된다.

상기 계산된 연신율은 데이터 처리부내 프로그램(도 5 참조)에서 타이로드(1) 기준길이(L_stt)와 비교(74)되며, 상기 비교결과의 오차가 5%내에 들어오며 연신율에 의한 길이보정은 없게 된다.

그러나 비교결과의 오차가 5%를 벗어나면 연신율 타이로드(1)의 길이에서 연시된 길이만큼을 빼 주어야 한다.(75)

참고로, 본 발명에 따른 코크스 오븐의 타이로드 길이 보정을 위한 장치에서 이러한 작용은 전동밸브(52)의 길이 조정 장치를 이용하게 된다.

상기와 같은 작용은 타이로드(1)의 온도가 변하여 연신된 만큼을 감해줌으로써 스프링(3)의 길이만으로 노체의 팽창관계를 확인하기 위한 것이다.

스프링(3)의 길이는 초음파 거리측정기(54)에 의해서 측정이 되며, 데이터 처리부에서는 측정된 스프링(3)의 길이를 기준길이(L_st)와 비교(76)하여 오차가 10%범위내에 있으면 길이보정을 하지 않고, 측정된 길이가 기준길이(L_so)에서 10% 이상을 벗어나면 스프링(3)의 길이는 기준길이로 조정된다.(77)

상기한 바와 같이 본 발명에 따르면 노체를 지지하고 있는 타이로드의 장력을 지지하는 스프링의 길이를 보정하여 타이로드의 스프링에 미치는 장력의 변화를 스프링에 제대로 반영하도록 함으로써 오븐 지지구조의 안정적인 관리의 효과를 얻을수 있다.

Claims (2)

1. 복수의 연소실로 구성된 노체 양끝에서 상기 노체를 지지하는 벅스테이와, 상기 양끝의 벅스테이를 관통하는 타이로드와, 상기 타이로드의 양끝부에 장착되는 스프링으로 구성된 코크스 오븐의 타이로드 길이 보정을 위한 장치에 있어서,

   상기 타이로드에 결합되어 온도를 감지하는 복수의 온도 센서와, 상기 스프링의 하부 일측에 설치되어 상기 스프링의 길이를 측정하는 거리측정기를 포함하는 측정부;와

   상기 측정부와 연결되며, 상기 측정부에서 받아들인 테이터를 변환하고 제어하는 데이터 처리부;와

   상기 데이터 처리부와 연결되며, 상기 데이터 처리부로 부터 받아들인 제어신호를 이용하여 상기 스프링과 타이로드의 연신값을 보정하는 제어부;로 구성된 것을 특징으로 하는 코크스 오븐의 타이로드 길이 보정을 위한 장치.
2. 복수의 연소실로 구성된 노체 양끝에서 상기 노체를 지지하는 벅스테이와, 상기 양끝의 벅스테이를 관통하는 타이로드와, 상기 타이로드의 양끝부에 장착되는 스프링으로 구성된 코크스 오븐의 타이로드 길이 보정을 위한 방법에 있어서,

   상기 타이로드에서 측정된 온도 중 최소값과 최대값을 설정하는 설정단계;와

   상기 최소값과 최대값을 이용하여 연신율을 계산하는 계산단계;와

   상기 계산된 연신율을 기준값과 비교하여 정해진 정도를 벗어나면 기준값으 로 조정되는 조정단계;와

   상기 조정단계의 결과를 데이터 처리부를 통해 데이터를 정리하고, 제어부를 통해 상기 스프링의 길이와 타이로드의 연신값을 보정하는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 하는 코크스 오븐의 타이로드 길이 보정을 위한 방법.

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