KR100916092B1 - 절연저항 저하에 따른 온도검출기의 검출온도 보상 장치 - Google Patents

절연저항 저하에 따른 온도검출기의 검출온도 보상 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고로 노저부에 설치된 온도검출기에 관한 것으로,
고로 노저부에 설치되고, 플러스(+)열전대와 마이너스(-)열전대 사이에 발생하는 기전력을 이용하여 온도를 검출하는 온도검출기의 절연저항 저하에 따른 검출온도 보상장치에 있어서, 상기 온도검출기의 상기 플러스(+)열전대(201)와 지면과의 절연저항을 측정하는 절연저항 측정기(301)와, 상기 절연저항 측정기(301)에 의해 측정된 절연저항값에 따른 온도오차값을 계산하는 절연저항/온도오차 계산기(303)와, 상기 절연저항/온도오차 계산기(303)에서 계산된 온도오차값과 상기 온도검출기에 의해 검출된 온도검출값을 연산하여, 절연저항 저하에 따른 온도오차가 수정된 보상온도를 계산하는 보상온도 연산기(304)를 포함하는 절연저항 저하에 따른 온도검출기의 검출온도 보상 장치를 제공한다.
본 발명에 의하면, 보다 정확한 고로 노저부의 온도관리가 가능하게 되며, 이로 인해 고로 조업이 향상되고, 고로 수명이 연장되는 우수한 효과가 있다.
Figure R1020020079461
온도검출기, 열전대, 고로, 노저부, 절연저항

Description

절연저항 저하에 따른 온도검출기의 검출온도 보상 장치{A Apparatus for Compensating for Output Temperature in Dependence on Decrease of Insulation Resistance}
도 1은 일반적인 고로설비를 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명에 사용되는 온도검출기의 구조도이다.
도 3은 본 발명에 따른 절연저항 저하에 따른 온도검출기의 검출온도 보상 장치의 구성도이다.
도 4는 절연저항의 저하에 따른 온도출력값의 변동을 도시한 그래프 및 표이다.
도 5는 절연저항의 저하에 따른 온도오차값을 도시한 그래프이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 고로 101, 200 : 온도검출기
201 : 플러스(+)열전대 202 : 마이너스(-)열전대
301 : 절연저항 측정기 302 : 신호변환기
303 : 절연저항/온도오차 계산기 304 : 보상온도 연산기
본 발명은 고로 노저부에 설치된 온도검출기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고로 노저부에 설치된 온도검출기의 절연저항이 외부 요인으로 인해 저하될 때 발생하는 검출온도의 오차를 보상하는 절연저항 저하에 따른 온도검출기의 검출온도 보상장치에 관한 것이다.
일반적으로, 고로 조업에서는 도 1에 도시된 바와 같이 고로 내부에는 코크스(cokes)의 환원작용에 의해 용선이 생산되어 고로 하부에 모이고, 고로의 하부인 노저부(102)에는 온도검출기(101)를 설치하여 온도를 검출한다. 이는 고로 내부의 용손침식 및 노저부 연와 상태를 파악하기 위한 것으로 약 200개의 온도검출기를 상하 8단으로 설치하여 온도를 검출되며, 검출되는 온도는 단별로 통상 100℃ 내지 300℃ 정도이다. 상기 온도검출기(101)에 의해 검출되는 고로 노저부(102)의 온도는 로컬 박스(local box)(121)와 신호변환기(122)를 거쳐 디스플레이부(123)에 표시되며, 설비 운전자는 상기 디스플레이부(123)에 표시되는 고로 노저부(102)의 온도를 감시, 관리한다. 이와 같은 고로 노저부(102)의 온도 관리는 고로 조업의 향상 및 고로 수명의 연장을 위해서 매우 중요한 것이므로, 상기 온도검출기(101)에서 검출되는 온도검출값은 매우 정확하고 신뢰성 있는 것이어야 한다.
한편, 고로 내부에서 발생하는 고온의 열(약 2000℃)에 의해 고로 외부의 표 면(105)이 손상되는 것을 방지하기 위해 냉각수를 사용하여 고로의 표면(105)을 냉각시킨다. 냉수조(111)에 저장된 냉각수는 고압의 펌프(112)에 의해 냉각수 급수관(113)을 통해 고로 표면(105)을 냉각시키고, 냉각에 사용된 냉각수는 집수통(114)을 거쳐 냉각수 배수관(115)을 통해 냉각수 재생조(106)에 저장되고, 다시 냉각시켜 재사용한다.
이와 같이 고로의 표면(105)에는 상기 냉각수에 의해 상시 수분이 존재하게 되고, 온도검출기(101)를 장시간 사용하는 경우 상기 수분에 의해 온도검출기(101)의 절연저항이 저하된다. 이러한 온도검출기(101)의 절연저항의 저하는 상기 온도검출기(101)에 의해 검출되는 온도검출값의 정확도를 떨어뜨리는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 온도검출기의 절연저항 감소에 따른 검출온도의 편차를 보정함으로써 안정적으로 고로 노저부의 온도를 파악할 수 있는 절연저항 저하에 따른 온도검출기의 검출온도 보상 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 고로 노저부에 설치되고, 플러스(+)열전대와 마이너스(-)열전대 사이에 발생하는 기전력을 이용하여 온도를 검출하는 온도검출기의 절연저항 저하에 따른 검출온도 보상장치에 있어서,
상기 온도검출기의 플러스(+)열전대(201)와 지면과의 절연저항을 측정하는 절연저항 측정기와, 상기 절연저항 측정기(301)에 의해 측정된 절연저항값에 따른 온도오차값을 계산하는 절연저항/온도오차 계산기와, 상기 절연저항/온도오차 계산기에서 계산된 온도오차값과 상기 온도검출기에 의해 검출된 온도검출값을 연산하여, 절연저항 저하에 따른 온도오차가 수정된 보상온도를 계산하는 보상온도 연산기를 포함하는 절연저항 저하에 따른 온도검출기의 검출온도 보상 장치를 제공하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 절연저항 저하에 따른 온도검출기의 검출온도 보상 장치의 구성을 보다 상세하게 설명한다. 본 발명에 참조된 도면에서 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성요소들은 동일한 부호를 사용할 것이다.
도 2는 본 발명에 사용되는 온도검출기의 구조를 도시한 것으로, 도 2를 참조하면, 본 발명에 사용되는 온도검출기(200)는 플러스(+)열전대(201)와, 상기 플러스(+)열전대와는 다른 물질로 이루어진 마이너스(-)열전대(202)와, 절연재(203)와 외피(204) 및 온도변환기(206)를 포함하여 구성된다. 상기 플러스(+)열전대(201)와 마이너스(-)열전대(202)의 접합점(205)에 온도가 인가된 후 온도의 변화가 발생하면, 접합점(205)에서는 접촉 전위차 불평형이 발생하면서, 저온측 접합점에서 고온측 접합점으로 열전류가 이동하게 되면서 기전력이 발생하고, 이 기전력을 상기 온도변환기(206)에서 온도값으로 변환함으로써 온도의 검출이 이루어진다. 또한, 상기 절연재(203)는 마그네슘 분말을 사용하며, 상기 외피(204)는 스테인레스 강으로 이루어져 외부의 충격 및 수분에 의한 열전대의 손상을 방지한다.
도 3은 본 발명에 따른 절연저항 저하에 따른 온도검출기(200)의 검출온도 보상장치의 구성도로서, 도 3을 참조하면, 본 발명은 온도검출기의 플러스(+)열전대(201)와 지면과의 절연저항을 측정하는 절연저항 측정기(301)와, 측정된 절연저항값에 따른 온도오차값을 계산하는 절연저항/온도오차 계산기(303)와, 상기 절연저항/온도오차 계산기(303)에서 계산된 온도오차값과 상기 검출온도 변환기(206)에서 출력되는 온도검출값을 연산하여, 절연저항 저하에 따른 온도오차가 보상된 보상온도를 계산하는 보정온도 연산기(304)를 포함하여 구성된다.
상기 절연저항 측정기(301)는 온도검출기(200)의 플러스(+)열전대(201)와 지면(접지)과의 절연저항을 측정한다. 상기 절연저항은 이론적으로 무한대인 경우 가장 정확한 온도검출이 가능하게 되지만, 실제로는 전술한 바와 같이 고로의 표면(105)에는 냉각수에 의해 상시 수분이 존재하고, 이 수분에 의해 온도검출기(200)의 절연저항은 수백 옴(Ω)까지 저하된다. 이와 같이 온도검출기(200)의 절연저항이 저하되면, 상기 온도검출기(200)에 의해 검출되는 온도검출값은 실제값보다 작게 측정되어 오차가 발생하게 된다.
상기 절연저항/온도오차 계산기(303)는 상기 절연저항 측정기(301)에 의해 측정된 절연저항에 따른 온도오차를 계산한다. 전술한 바와 같이 절연저항이 저하되면, 측정되는 온도측정값에 오차가 발생하는데, 상기 절연저항/온도오차 계산기(303)에는 절연저항의 저하에 따른 온도오차값이 미리 저장되어 있다. 도 4는 절연저항의 저하에 따른 온도변화의 실험치를 그래프 및 표로 나타낸 것으로, 도 4a를 참조하면, 기준온도를 100℃, 200℃, 300℃ 및 400℃로 하였을 때 절연저항의 저하에 따라 온도측정값이 감소함을 알 수 있다. 도 4b는 상기 도 4a에 나타난 절연저항 저하에 따른 온도측정값의 감소를 표로서 나타낸 것으로, 기준온도를 100℃로 한 경우, 절연저항이 0.001㏁일 때에는 온도측정값이 100℃이지만, 절연저항이 저하됨에 따라 온도측정값이 점점 감소하여, 절연저항이 0.0001㏁일 때는 온도측정값이 75℃까지 감소하여 실제 온도인 100℃와 25℃의 오차가 발생함을 알 수 있다. 마찬가지로 기준온도를 200℃, 300℃ 및 400℃로 하였을 때도 절연저항이 감소함에 따라 온도검출기에 의해 측정되는 온도측정값이 실제 온도보다 낮게 측정되는 것을 알 수 있다.
도 5는 절연저항 저하에 따른 온도오차를 그래프로 나타낸 것으로, 도 5a를 참조하면, 각 기준 온도별로 기준 절연저항이 저하될수록 온도오차가 점점 커짐을 알 수 있다. 또한, 절연저항 저하에 따른 온도오차는 각 기준온도에 따라 거의 차 이가 없음을 알 수 있다. 따라서, 도 5b와 같이 절연저항 저하에 따른 온도오차값의 평균을 내어 상기 절연저항/온도오차 계산기(303)에서 절연저항에 따른 온도오차를 계산하는데 사용할 수 있다. 즉, 상기 절연저항/온도오차 계산기(303)는 상기 도 5b에 도시된 그래프에 따라 절연저항의 감소에 따른 온도오차값을 계산하도록 미리 프로그램 될 수 있다. 예를 들어, 상기 절연저항/온도오차 계산기(303)는, 절연저항 측정기(301)에 의해 측정되는 절연저항이 0.0007㏁이면, 온도오차값을 2.5℃로 계산하고, 상기 절연저항 측정기(301)에 의해 측정되는 절연저항이 0.0004㏁이면 온도오차값을 6℃로 계산한다.
상기 보상온도 연산기(304)는 상기 온도검출기(200)에서 검출되는 온도검출값과 상기 절연저항/온도오차 계산기(303)에서 계산된 온도오차값을 합산한 보상온도값을 연산한다. 다시 설명하면, 상기 온도검출기(200)에서 검출되는 온도검출값은 절연저항의 저하에 의해 실제 온도보다 낮은 온도를 검출하므로, 상기 보상온도 연산기(304)는 절연저항의 저하에 따른 온도오차값을 온도검출값에 더해주어 정확한 실제 온도를 검출할 수 있게 된다. 상기 온도검출값은 전술한 바와 같이 상기 온도검출기(200)의 플러스(+)열전대(201)와 마이너스(-)열전대(202)의 기전력 차이를 온도값으로 변환해주는 온도변환기(206)에서 출력된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 더하여 상기 절연저항 측정기(301)와 상기 절연저항/온도오차 계산기(303) 사이에 신호변환기(302)가 포함될 수 있다. 신호변 환기는 절연저항 측정기(301)에서 측정되는 저항값(단위 : ㏁)을 절연저항/온도오차 계산기(303)에서 사용할 수 있는 형태의 신호(예를 들어, 전류(단위 : A))로 변환하는 역할을 하는 것이다. 또한, 상기 보상온도 연산기(304)에서 연산되는 상기 보상온도값을 설비 운전자가 시각적으로 인식할 수 있도록 디스플레이하는 디스플레이부(306)가 더 포함될 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 동작을 도 3을 참조하여 상세하게 설명한다. 먼저, 고로의 노저부(102)에 설치된 온도검출기(200)는 플러스(+)열전대(201)와 마이너스(-)열전대의 기전력 차이를 이용하여 고로 노저부(102)의 온도를 검출한다. 이때, 온도 변환기(206)는 상기 플러스(+)열전대(201)와 마이너스(-)열전대의 기전력 차이를 온도값으로 변환하여 고로 노저부(102)의 온도검출값을 출력한다. 이 온도검출값은 온도검출기(200)의 절연저항값에 따려 변동되는 것으로 실제 온도와는 소정의 오차를 갖는다. 한편, 절연저항 측정기(301)는 상기 플러스(+)열전대(201)와 지면(접지)과의 절연저항을 측정한다. 상기 절연저항 측정기(301)에 의해 측정된 절연저항은 신호변환기(302)를 거쳐 절연저항/온도오차 계산기(303)에 입력된다. 상기 절연저항/온도오차 계산기(303)는 입력된 절연저항값에 따른 온도오차를 계산한다. 절연저항값에 따른 온도오차값은 사전에 실험적으로 측정하여 미리 상기 절연저항/온도오차 계산기(303)에 프로그램된 것이다.
이어, 보상온도 연산기(304)는 상기 온도검출값과 상기 온도오차값을 합산하여 실제 고로 노저부의 온도인 보상온도를 연산한다. 상기 보상온도는 절연저항의 저하에 따라 오차가 발생한 온도측정값에 오차를 수정한 온도로서, 이 보상온도는 디스플레이부(306)에 시각적으로 나타남으로써 설비 운전자가 정확한 고로 노저부의 온도를 인식하고 그에 따라 고로 노저부 온도를 관리할 수 있게 된다.
상술한 본 발명에 의하면, 고로 노저부의 온도를 검출하는 온도검출기의 절연저항 저하에 의해 발생하는 온도 검출 오차를 수정함으로써, 보다 정확한 고로 노저부의 온도관리가 가능하게 되며, 이로 인해 고로 조업이 향상되고, 고로 수명이 연장되는 우수한 효과가 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형, 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

Claims (2)

  1. 삭제
  2. 고로 노저부에 설치되고, 플러스(+)열전대와 마이너스(-)열전대 사이에 발생하는 기전력을 이용하여 온도를 검출하는 온도검출기(200)의 절연저항 저하에 따른 검출온도 보상장치에 있어서,
    상기 온도검출기의 플러스(+)열전대(201)와 지면과의 절연저항을 측정하는 절연저항 측정기(301);
    상기 절연저항 측정기(301)에 의해 측정된 절연저항값에 대응하는 기설정된 기준온도별 온도오차들의 산술평균인 평균온도오차를 계산하는 절연저항/온도오차 계산기(303); 및
    상기 절연저항/온도오차 계산기(303)에서 계산된 평균온도오차와 상기 온도검출기에 의해 검출된 온도검출값을 연산하여, 절연저항 저하에 따른 온도오차가 수정된 보상온도를 계산하는 보상온도 연산기(304);
    를 포함하며,
    상기 절연저항/온도오차 계산기(303)는,
    상기 온도검출기(200)의 절연저항 저하에 따른 기설정된 기준온도별 온도오차들의 데이터가 저장되어 있음을 특징으로 하는 절연저항 저하에 따른 온도검출기의 검출온도 보상 장치.
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