KR100865307B1 - Method for estimating inclined angle of gas holder piston - Google Patents
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Abstract
본 발명은 가스홀더 피스톤의 기울기 각도 판정방법에 관한 것으로, BFG의 수급을 조절하는 가스홀더 내부에 동서남북 대칭형태로 초음파레벨계를 설치하는 과정과; 상기 가스홀더내 씰오일의 표준상태를 기준점으로 하는 레벨계 대칭기준점을 설정하는 과정과; 상기 각 초음파레벨계에 전원장치, 신호전송기, 제어시스템 및 디스플레이를 케이블로 연결하여 통전 및 계측, 산술, 분석 가능한 상태로 유지시키는 과정과; 씰오일의 레벨 승하강 및 씰러버의 마모에 따라 기울어지는 피스톤의 각도를 피타고라스정리로부터 도출된 삼각함수의 하기한 식에 의해 구하는 과정을 포함하여 구성된다.The present invention relates to a method for determining the tilt angle of a gas holder piston, comprising: installing an ultrasonic level meter in a symmetrical form of east, west, north and south inside a gas holder for controlling supply and demand of BFG; Setting a level gauge symmetry reference point based on a standard state of the seal oil in the gas holder; Connecting power supplies, signal transmitters, control systems, and displays to the respective ultrasonic level meters to maintain energization, measurement, arithmetic, and analysis; It includes a process of obtaining the angle of the piston inclined according to the level rise and fall of the seal oil and the wear of the seal rubber by the following equation of the trigonometric function derived from the Pythagorean theorem.
(식)(expression)
피스톤의 기울기 각도 = COS-1(COS A')Tilt angle of the piston = COS -1 (COS A ')
(COS A'은 각 초음파레벨계를 통해 측정되는 값으로 직각삼각형의 밑변을 빗변으로 나눈 값이며, 이때 A'은 변수인 빗변과 밑변이 일정한 값으로 정해졌을 때 결정되는 임의의 각도이다)(COS A 'is the value measured by each ultrasonic level meter, and the base side of the right triangle is divided by the hypotenuse, where A' is an arbitrary angle determined when the hypotenuse and the base side are fixed to constant values.)
본 발명에 따르면, 가스홀더의 내벽측에 초음파레벨계를 설치하고 피스톤의 기울기 기준점 대비 그 기울기의 변화량을 연속적으로 측정하여 씰러버의 소모시기를 예측할 수 있게 된다.According to the present invention, it is possible to estimate the consumption time of the seal rubber by installing an ultrasonic level meter on the inner wall side of the gas holder and continuously measuring the change amount of the tilt relative to the tilt reference point of the piston.
Description
도 1은 일반적인 가스홀더에 의한 고로가스 수배급 관계를 보인 블럭도,1 is a block diagram showing the blast furnace gas distribution relationship by a general gas holder,
도 2는 종래 기술에 따른 가스홀더내 피스톤의 기울기 측정과정을 보인 예시도,Figure 2 is an exemplary view showing a tilt measurement process of the piston in the gas holder according to the prior art,
도 3은 본 발명 초음파레벨계를 구비한 가스홀더내 피스톤의 측벽을 보인 단면도,Figure 3 is a cross-sectional view showing a side wall of the piston in the gas holder with an ultrasonic level meter of the present invention,
도 4는 본 발명 초음파레벨계가 설치된 가스홀더의 평면도,4 is a plan view of a gas holder equipped with an ultrasonic level meter of the present invention;
도 5는 본 발명에 따른 씰오일 전송 및 제어시스템에 의한 피스톤의 기울기 각도 판단을 위한 구성블럭도,Figure 5 is a block diagram for determining the inclination angle of the piston by the seal oil transmission and control system according to the present invention,
도 6 및 도 7은 본 발명을 설명하기 위한 씰오일의 레벨과 피스톤의 상관관계를 보인 개념도.6 and 7 are conceptual views showing the correlation between the level of the seal oil and the piston for explaining the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
1....가스홀더 2....피스톤1 .... gas holder 2 .... piston
22....홀더측벽 24....씰오일22..Holder
25....씰러버 29....피스톤측벽25 .... Seal
106....동측레벨계 107....서측레벨계
106..
108....남측레벨계 109....북측레벨계108..South Level Meter 109 .... North Level Meter
117....디스플레이117 ... Display
본 발명은 가스홀더의 내벽측에 초음파레벨계를 설치하고 피스톤의 기울기 기준점 대비 그 기울기의 변화량을 연속적으로 측정하여 씰러버의 소모시기를 예측할 수 있도록 한 가스홀더 피스톤의 기울기 각도 판정방법에 관한 것이다.The present invention relates to an inclination angle determination method of a gas holder piston provided with an ultrasonic level meter on the inner wall side of the gas holder and continuously measuring the change amount of the inclination relative to the inclination reference point of the piston to predict the consumption time of the seal rubber.
일반적으로, 용선을 생산하는 과정에서 부생되는 고로가스(이하 "BFG(BLAST FURNACE GAS)"라 함)는 회수된 후 발전소, 코크스공장 및 열연가열로 등에서 열원으로 사용된다.In general, blast furnace gas (hereinafter referred to as "BFG (BLAST FURNACE GAS)") produced in the process of producing molten iron is recovered and used as a heat source in power plants, coke plants and hot-rolled furnaces.
이러한 BFG는 가스홀더에 포집된 후 수급관리되게 되는 바, 종래에는 도 1 및 도 2의 도시와 같이, BFG의 사용량에 맞춰 가스홀더(1)의 레벨을 조절하게 됨으로써 가스홀더(1)는 수시로 상하운동을 실시하게 되며, 피스톤(2)도 가스량에 따라 상하유동되게 된다.The BFG is collected and supplied to the gas holder to be supplied and managed. In the related art, as illustrated in FIGS. 1 and 2, the
이때, 상기 피스톤(2)은 피스톤측벽(29)에 연결되고 지지대(28)에 의해 씰러버(25)와 연결되어 내부의 씰오일(24) 위에 부유될 수 있도록 구성된다.At this time, the
상기 씰오일(24)은 일정수준이 유지되도록 관리되어야 하는데 가스홀더(1)의 상하운동에 의해 홀더측벽(22)과 씰러버(25) 사이에서 씰오일(24)이 소모되기 때문에 그 소모량은 수시로 보충되어야 한다.
The
그러나, 피스톤(2)의 상하운동 반복으로 씰러버(25)의 소모가 빠르고 또한, 피스톤(2)의 이상이나 씰오일(24)의 이상시 피스톤(2)이 기울어지게 되어 가스홀더(1)의 작용이 원활하게 유지되지 않게 됨으로써 BFG의 수급조절이 어렵게 된다.However, the repetition of the up and down movement of the
이러한 현상을 방지하기 위해 작업자는 피스톤측벽(29)에 육안측정자(21)를 4개소 설치하고 한달을 점검주기로 하여 가스홀더(1)의 상부에서 승강기를 타고 공기층(13)을 경유하여 일정깊이 내려간 다음 4개소의 레벨을 확인하고 기록한 후 그 기록된 씰오일(24)의 레벨을 통해 피스톤(2)의 기울기 및 씰러버(25)의 소모상태를 판단하여 교체시기를 결정하였다.In order to prevent such a phenomenon, the operator installs four
그런데, 수작업에 의한 판단과정에서 정확도가 떨어짐은 물론 측정주기가 길어 씰러버(25)의 마모상태를 신속하고 정확하게 파악할 수 없어 가스홀더(1)의 이상발생시 BFG발생공장(6)에서 부생되는 BFG를 전량 방산하여야 하는 자원의 낭비를 초래하였음은 물론 설비사고를 유발시켰다.However, in the process of judgment by manual operation, the measurement cycle is long, and the wear cycle of the
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로, 피스톤에 연결된 피스톤측벽에 동측레벨, 서측레벨, 남측레벨, 북측레벨을 측정할 수 있는 초음파레벨계를 마주보도록 대칭형으로 설치하고 피스톤기울기의 기준점을 설정한 후 씰오일의 레벨 상승 및 하강에 따른 피스톤 기울기 각도를 연속측정하여 BFG의 수배급 과정에서 생기는 피스톤의 이상 기울림을 판단함과 동시에 씰러버의 마모상태를 즉시 확인하여 그 교체시기를 용이하게 판단할 수 있도록 한 가스홀더 피스톤 의 기울기 각도 판정방법을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention was devised to solve the above problems, and installed in a symmetrical form so as to face an ultrasonic level meter capable of measuring the ipsilateral level, the western level, the south level, and the north level on the piston side wall connected to the piston, and the reference point of the piston tilt. After setting the oil pressure, the piston tilt angle according to the rise and fall of the seal oil is continuously measured to determine the abnormal tilt of the piston that occurs during the water distribution process of the BFG. It is an object of the present invention to provide a method for determining an inclination angle of a gas holder piston that can be easily determined.
본 발명의 상기한 목적은, BFG의 수급을 조절하는 가스홀더 내부에 동서남북 대칭형태로 초음파레벨계를 설치하는 과정과; 상기 가스홀더내 씰오일의 표준상태를 기준점으로 하는 레벨계 대칭기준점을 설정하는 과정과; 상기 각 초음파레벨계에 전원장치, 신호전송기, 제어시스템 및 디스플레이를 케이블로 연결하여 통전 및 계측, 산술, 분석 가능한 상태로 유지시키는 과정과; 씰오일의 레벨 승하강 및 씰러버의 마모에 따라 기울어지는 피스톤의 각도를 피타고라스정리로부터 도출된 삼각함수의 후술할 식에 의해 구하는 과정을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 가스홀더 피스톤의 기울기 각도 판정방법을 제공함에 의해 달성된다.The above object of the present invention, the process of installing an ultrasonic level meter in the symmetrical form of the north-west, north-west inside the gas holder to control the supply and demand of the BFG; Setting a level gauge symmetry reference point based on a standard state of the seal oil in the gas holder; Connecting power supplies, signal transmitters, control systems, and displays to the respective ultrasonic level meters to maintain energization, measurement, arithmetic, and analysis; Determination of the inclination angle of the gas holder piston comprising the step of obtaining the angle of the piston inclined according to the level rise and fall of the seal oil and the wear of the seal rubber by the following equation of the trigonometric function derived from the Pythagorean theorem. By providing a method.
이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도 3을 참조하면, 원형으로된 홀더측벽(22)과 거리를 두고 피스톤(2)이 가운데 위치하고, 상기 홀더측벽(22)과 피스톤측벽(29) 사이에는 씰오일(24)이 일정 레벨을 유지하게 되며, 씰오일(24)의 레벨을 측정할수 있는 비접촉식 초음파레벨계(104)가 도 4 및 도 5와 같이, 가스홀더(1)의 동,서,남,북으로 대칭선(150,151)을 따라 동측레벨계(106), 서측레벨계(107), 남측레벨계(108), 북측레벨계(109)로 분할되어 각각 설치되어 오일레벨을 연속 측정하게 된다.Referring to FIG. 3, the
상기 각 레벨계(106,107,108,109)들은 레벨계케이블(111)에 의해 전원장치(112)에 연결되고 전원을 공급받아 동작될 수 있도록 구성된다.Each of the
측정된 레벨은 전송케이블(113) 증폭용 신호전송기(114)를 통하여 제어시스 템(115)에 입력되고, 디지털로 변화되어 모니터링 가능한 디스플레이(117)와 광케이블(116)에 의해 데이터를 전송가능하게 네트워킹된다.The measured level is input to the
상기 디스플레이(117)에는 셋팅값을 벗어날 경우 경보출력(121)을 할 수 있도록 경보기가 부설되며, 피스톤의 기울기(119), 씰오일레벨(120) 등이 디스플레이될 수 있도록 화면 구성된다.The
도 6 및 도 7과 같이, 씰오일의 레벨 상승 및 하강에 따른 피스톤기울기를 예측하기 위하여 일정량의 씰오일(24)은 피스톤의 기울기가 변할 경우 오일이 저장된 피스톤밑면(153)의 기울림에 수평을 이룬 레벨이 상승하게 되므로 피스톤기울기에 대한 기준점(100)을 만들고 레벨계의 대칭기준점(A)을 기준으로 대칭대는 동측레벨계(106), 서측레벨계(107) 사이에 빗변(c,c`)이 정의되고, 피스톤기울기 기준점(100)을 기준으로 씰오일 레벨의 최고점(103)과 최저점(101) 사이에는 높이(a,a`)가 정의되게 되며, 레벨계기준점(A)의 동측 및 서측레벨계(106,107) 사이에는 밑변(b,b`)이 정의되게 된다.6 and 7, in order to predict the piston tilt as the level of the seal oil rises and falls, a certain amount of the
따라서, 형성된 밑변(b), 높이(a), 빗변(c)의 직삼각형을 기준으로 피타고라스의 정리를 통해 레벨계 대칭기준점(A)에 의한 cos(A')=밑변/빗변(A'은 그 사이각이라고 할 때) 을 구할 수 있으며, 이때 우리가 원하는 피스톤의 기울기 각도는 그 일반화된 식 일반각(Θ)= cos-1(cosA)로 부터 구할 수 있게 된다.Therefore, cos (A ') = base / hyperside A' by the symmetry reference point A through the Pythagorean theorem based on the right triangle of the formed base side (b), height (a), and hypotenuse (c). The angle of inclination of the piston we want can be obtained from the generalized equation of the general angle (Θ) = cos -1 (cosA).
즉, 각 레벨계를 통해 가변되는 밑변, 빗변, 높이값은 알 수 있으므로 그때의 각도에 대한 코사인값(각도를 모르더라도 가능)을 구할 수 있게 되며, 그 코사 인값을 상기 식 아크코사인에 각도값을 대입시킴으로써 실제 각도를 구할 수 있게 되는 것이다.That is, since the base, hypotenuse, and height values that are variable through each level meter can be known, the cosine value (even if the angle is not known) for the angle at that time can be obtained. By substituting, the actual angle can be obtained.
이러한 것은 상술하였지만, 반드시 직각삼각형을 이룬다는 조건하에서 가능한 것이며, 사실적으로 본 발명에서는 대칭기준점(A)을 중심으로 언제나 직각삼각형을 이루게 된다.Although this is described above, it is possible only under the condition that a right triangle is formed, and in fact, the present invention always forms a right triangle with respect to the symmetry reference point A.
또한, 밑변(b`), 높이(a`), 빗변(c`)에 대한 것도 동일한 과정을 통해 구할 수 있게 된다. 이때, 구해진 피스톤의 기울기 각도는 구해진 값에 -를 곱해줌으로써 실측값으로 바꿀 수 있게 된다.In addition, the base side (b`), the height (a`), the hypotenuse (c`) can also be obtained through the same process. At this time, the obtained tilt angle of the piston can be changed to the actual value by multiplying the obtained value by-.
이러한 것들은 표 1에 도식화하여 나타내었으며, 그 측정에 대한 실 예를 표 2에 나타내었다.These are shown schematically in Table 1, an example of the measurement is shown in Table 2.
아울러, 계산된 피스톤의 기울기 각도의 변화를 표 3에 그래프로 나타내었다. In addition, the change in the inclination angle of the calculated piston is shown graphically in Table 3.
즉, 레벨과 피스톤의 상관관계 그래프에 의한 기울기(cosA)를 연속측정하여 각도를 판정하는 기울기 연속측정 및 각도 판정부는 도 6에서 산출된 피스톤기울기의 기준점(100)을 중심으로 피스톤기울기의 상한점(PH), 하한점(PL)을 설정하여 높이(a), 레벨계 대칭기준점(A)을 중심으로 높이(a`)사이에 사선이 형성된다.That is, the inclination continuous measurement and the angle determination unit which continuously determine the angle by determining the slope (cosA) based on the correlation graph between the level and the piston, and the upper limit point of the piston slope around the
이때, 피스톤밑면(153)은 피스톤(2)이 정상시 씰오일 제로점인 최저점(101)과 동일하나 피스톤(2)의 기울림이 발생하여 서측에서 동측으로 피스톤 기울기가 형성될 경우 높이(a)는 증가하여 세타각(Θ)은 증가하고 반대편의 높이(a`)는 감소하여 세타각(Θ')은 감소하게 된다.At this time, the
이와 같이 피스톤의 기울기와 반대로 동작하는 레벨계에 기울기 기준점(100)을 지정함으로서 레벨계 대칭기준점(A)=cosA에도 밑변(b), 높이(a), 빗변(c)의 직삼각형이 생겨나서 일반각(Θ)= 아크코사인(cosA)라는 식을 통해 기울기를 산출할 수 있게 된다.By assigning the
레벨이 하락한 반대편 또한 밑변(b`), 높이(a`), 빗변(c`)을 갖는 직삼각형이 생겨나고 일반각(Θ`) = 아크코사인(cosA)를 돌출후 그 기울기 각을 마이너스 각(-Θ)으로 하는 피타고라스 정의로 이루어진다.On the other side of the level decline, a right triangle with base (b`), height (a`) and hypotenuse (c`) is formed, and after the normal angle (Θ`) = arc cosine (cosA) is extruded, the slope angle -Θ).
이와 같이 구성된 본 발명의 작용에 관하여 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the present invention configured as described above are as follows.
동,서,남,북의 대칭형으로 설치된 초음파레벨계(104)는 피스톤(2)과 홀더측벽(22) 사이에 저장된 씰오일(24)을 접촉하지 않으면서 전원장치(112)에서 전원을 공급받아 대칭형으로 설치된 동측레벨계(106), 서측레벨계(107), 남측레벨계(108), 북측레벨계(109)에서 씰오일(24)에 대한 레벨을 측정하여 제어시스템(115)과 디스플레이(117)을 통하여 최종적으로 씰오일의 레벨을 분석할수 있으며, 피스톤기울기가 적용된 가스홀더 및 피스톤에 대한 경향분석을 할 수 있게 된다.The
즉, 상기 디스플레이(117)에 등록된 초음파레벨계(104)에 의한 기울기 각도를 유도하기 위해서는 도 6의 씰오일 레벨 상승 및 하강에 따른 피스톤기울기를 예측하는 그래프에서 보이는 바와 같이, 피스톤기울기 기준점(100)을 정립하여 피스톤(2)의 기울기 예상각을 씰오일의 레벨의 최고점으로 하면 대칭된 동측레벨계(106)와 서측레벨계(106) 사이는 레벨계 대칭기준점(A)을 중심으로 대칭대는 직삼각형이 안출되는데 이 직삼각형을 표1에 의해 기울기 각도(Θ)을 유도하고 그 구하는 식에 대입하여 산출할 수 있게 된다.That is, in order to induce the inclination angle by the
표 2에서와 같이, 피스톤기울기 각도를 연속측정표로 작성하여 연속적으로 변하는 높이(a)(a`)에 피스톤(2) 기울기 각도에 대한 상한점(PH) 및 하한점(PL)을 설정한후 레벨 대칭기준점(A)에 대칭으로 생성된 삼각형에 대한 일반각(Θ),(Θ`)을 현재 제철소에서 사용하는 가스홀더(1) 및 피스톤(2)의 기울기에 적용하는 표2를 작성후 레벨에 의한 기울기 각도(Θ)를 구하고, 기울린 피스톤밑면(154)을 최종적으로 판정하기 위해 그 각을 역변환하게 되면 최종적으로 피스톤의 기울기 각도를 알게 된다.As shown in Table 2, after setting the tilt angle of the piston in the continuous measurement table, the upper limit PH and the lower limit PL for the tilt angle of the
이러한 상황을 실시간적으로 디스플레이(117)를 통해 감시함으로써 피스톤의 기울기 각도의 변화를 쉽게 관측할 수 있게되고, 그에 따른 씰러버의 마모상태를 충분히 예측할 수 있게 된다.By monitoring such a situation in real time through the
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 피스톤의 기울기 각도를 연속적으로 감시함으로써 씰오일의 점도이상에 의한 피스톤의 흔들림과 가스저장층의 언발란스에 의한 피스톤 흔들림을 알 수 있게 되되어 설비의 대형사고를 예방하고, 특히 가스상승 및 하강시 홀더측벽과 연속적으로 마찰됨으로 인하여 발생된 씰러버의 마모도를 예측할 수 있어 그 교체시기를 정확히 판단할 수 있는 장점이 있다.As described in detail above, the present invention by continuously monitoring the inclination angle of the piston it is possible to know the piston shake due to the abnormal viscosity of the seal oil and the piston shake due to the unbalance of the gas storage layer to avoid large accidents of equipment In particular, it is possible to predict the wear degree of the seal rubber generated due to continuous friction with the holder side wall during gas ascension and descending, and thus it is possible to accurately determine the replacement time.
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