KR101009897B1 - 제강공정 설비의 전력 제어방법 - Google Patents

제강공정 설비의 전력 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 제강공정 설비의 공정상태에 따라 차등하여 전력을 공급하는 제강공정 설비의 전력 제어방법에 관한 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 제강공정 설비의 전력 제어방법은 적어도 하나 이상의 제강공정 설비 전체에 대한 제한 총전력량을 설정하고, 적어도 하나 이상의 제강공정 설비로 공급되는 전원을 소정 시간동안 측정하여 적산 총전력량을 산출하는 제1 단계; 적산 총전력량과 제한 총전력량을 비교하는 제2 단계; 제2 단계에서의 비교 결과 적산 총전력량이 제한 총전력량 보다 크다면 부하제한 모드로 설정하는 제3 단계; 및 제3 단계의 판단 결과 부하제한 모드이면, 적어도 하나 이상의 제강공정 설비 각각에 대한 조업데이터를 근거로 조업상태를 판단하고, 적어도 하나 이상의 제강공정 설비 각각에 대한 조업상태에 따라 선별적으로 전원공급을 차단하는 제4 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
제강공정, 총전력량, 절전

Description

제강공정 설비의 전력 제어방법{Method for controlling power of process}
본 발명은 제강공정 설비의 전력 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 제강공정 설비의 공정상태에 따라 차등하여 전력을 공급하는 제강공정 설비의 전력 제어방법에 관한 것이다.
제철공장에서 제강공정은 일반적으로 다수의 제강공정 설비, 즉, 전기로(electric furnace)에 원료를 장입한 후 내부에 설치된 전극에 고전류를 인가하여 이때 발생되는 열에너지에 의해 원료를 용해하게 된다. 여기서, 제철공장의 전기로에는 여러 차례 고철이 장입되는데, 먼저 장입된 고철을 용해하고 거의 용해되면 고철을 재차 장입하여 용해하는 방식으로 진행된다. 그리고, 전기로 내의 고철이 전부 액체로 변하면 그때부터 정련기라고 하며 정련 초기의 온도는 1520℃정도이고, 정련 말 즉 출강시 온도는 1580℃정도이다.
한편, 제철공장은 한전과 최대수요전력(㎾) 등의 산업용 전력의 기본공급계약을 체결하여 전력을 사용하게 되며, 최대수요전력(15분 누계 ㎾)의 상승에 따른 기본요금 부담액이 증가하므로 최대수요전력(㎾)을 제한하여 사용하게 된다.
그래서, 종래에는 제철공장은 상기와 같이 한전과 산업용 전력 기본공급계약 의 체결에 따라 다수의 제강공정 설비에 대한 적산 총전력량이 최대수요전력을 초과하지 않도록 상황에 따라 제강공정 설비로의 전원공급을 차단하는 방식으로 제강공정 설비의 전력을 제어하고 있다.
그러나, 종래 기술에 따른 제강공정 설비의 전력 제어방법은 총전력량 적산부의 총전력량이 최대수요전력을 초과하게 되면 전기로의 상태 즉 용해기의 전기로인지 정련기의 전기로인지의 구분없이 무작위로 전원을 차단하기 때문에 정련기의 전기로로 공급되는 전원이 차단되게 되면 정련기의 전기로내 1520~1580℃ 정도의 고온의 용강이 가열되지 않아 주위 온도와의 차이로 인하여 용강의 온도가 급속히 저하되게 됨으로써 전원이 차단된 전기로에 전원을 재공급하여 재조업을 할 경우 많은 에너지가 투입되게 되므로 원가가 상승하게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 제강공정 설비로 공급되는 전체의 총전력량이 설정 총전력량을 초과할 경우 전기로의 조업에 따라 정련기 이외의 조업상태인 전기로에 공급되는 전원을 선택적으로 차단하고 정련기의 전기로는 계속 조업을 하여 기설정된 최대수요 전력내에서 전력을 제어하기 위한 제강공정 설비의 전력 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명 실시예에 따른 제강공정 설비의 전력 제어방법은 제강공정 설비 전체에 대한 제한 총전력량을 설정하고, 전원이 공급되고 있는 제강공정 설비 각각으로 공급되는 전원을 소정 시간동안 측정하여 적산 총전력량을 산출하는 제1 단계; 상기 적산 총전력량과 상기 제한 총전력량을 비교하는 제2 단계; 상기 제2 단계에서의 비교 결과 상기 적산 총전력량이 상기 제한 총전력량 보다 크다면 부하제한 모드로 설정하는 제3 단계; 및 상기 제3 단계의 판단 결과 부하제한 모드이면, 상기 전원이 공급되고 있는 제강공정 설비 각각에 대한 조업데이터를 근거로 조업상태를 판단하고, 상기 전원이 공급되고 있는 제강공정 설비 각각에 대한 조업상태에 따라 선별적으로 전원공급을 차단하는 제4 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
제4 단계는, 적산 총전력량이 제한 총전력량 보다 일정비율 작아질 때까지 전원이 공급되고 있는 제강공정 설비로의 전원공급을 순차적으로 차단하는 것이 바람직하다.
전원이 공급되고 있는 제강공정 설비 각각에 대한 우선순위 레벨을 설정하는 제5 단계;를 더 포함하고, 제4 단계는, 전원이 공급되고 있는 제강공정 설비 각각에 대한 우선순위 레벨에 따라 전원공급을 차단하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면 제강공정 설비 전체에 공급되는 전력의 적산 총전력량이 기설정된 총전력량을 초과할 경우 전기로의 조업에 따라 정련기 이외의 전기로로 공급되는 전원을 선택적으로 차단함으로써 기설정된 최대수요전력내에서 전력을 제어할 수 있는 효과가 있다.
이를 통해, 제강공정 설비 전체의 설정 총전력량을 초과할 경우 전기로의 조업에 따라 정련기 이외의 전기로로 공급되는 전원만을 선택적으로 차단하고 정련기의 전기로의 조업은 지속시켜 전원차단에 의한 열손실을 최소화함으로써 원가를 낮출 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명에 따른 제강공정 설비의 전력 제어방법의 바람직한 실시예에 대하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명이 적용되는 제강공정 설비의 시스템 구성의 일실시예를 나타낸 도면으로, 제 1 내지 제 n 부하(11a~11n)와, 제어부(12)와, 전원 차단 제어부(13)와, 제 1 내지 제 n 전원 차단부(14a~14n)와, 제 n+1 전원 차단부(15)와, 제 1 내지 제 n 로용 변압부(16a~16n)와, 제 n+1 전력량 적산부(17)와, 제 1 내지 제 n 전력량 적산부(18a~18n) 및 각 제강공정 설비에 대한 조업정보를 저장하는 조업DB(100)를 포함하여 구성된다.
제 1 내지 제 n 부하(11a~11n)는 각각 전기로(미부호)와 전극(미부호)으로 구성된다.
제어부(12)는 제 1 내지 제 n 부하(11a~11n)에서 소비되는 전력량을 제어하게 된다.
전원 차단 제어부(13)는 제어부(12)의 제어신호에 따라 제 1 내지 제 n 전원 차단부(15a~15n)를 통해 공급되는 전원을 차단하기 위한 제어신호를 출력하게 된다.
제 1 내지 제 n 전원 차단부(14a~14n)는 전원 차단 제어부(13)로부터 출력된 전원 차단 제어신호에 따라 제 1 내지 제 n 부하(11a~11n)로 각각 공급되는 전원을 각각 차단하게 된다.
제 n+1 전원 차단부(15)는 인입선으로부터 공급되는 전력의 과부하시 제 1 내지 제 n 전원 차단부(14a~14n)로 공급되는 전원을 차단하게 된다.
제 1 내지 제 n 로용 변압부(16a~16n)는 제 1 내지 제 n 전원 차단부(14a~14n)를 통해 공급되는 전원을 설정된 전원으로 각각 변압하여 제 1 내지 제 n 부하(11a~11n)에 각각 공급하게 된다.
제 n+1 전력량 적산부(17)는 제 1 내지 제 n 로용 변압부(16a~16n)에서 각각 변압되어 제 1 내지 제 n 부하(11a~11n)에서 각각 소비되는 전력량의 총량을 적산하여 출력하게 된다.
제 1 내지 제 n 전력량 적산부(18a~18n)는 제 1 내지 제 n 로용 변압부(16a~16n)에서 각각 변압되어 제1 내지 제 n 부하(11a~11n)에서 각각 소비되는 전력량을 각각 적산하여 출력하게 된다.
조업DB(100)는 제강공정 설비의 공정일정에 따라 시간별로 진행되는 각각의 제강공정 설비의 조업상태 정보를 저장한다. 이러한 조업상태 정보는 운전실의 PLC 등과 같은 제어수단으로부터 해당 제강공정 설비에 대한 조업 상태를 직접 입력받아서 저장하거나 미리 설정하여 저장할 수 있다.
이하, 제강공정 설비의 전력 제어방법을 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 설명에 있어서, 상술한 제강공정 설비의 시스템을 예로 설명하도록 한다.
도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 제강공정 설비의 전력 제어방법을 도시한 순서도이다.
상술한 바와 같이 제철공장은 한전과 최대수요전력(㎾) 등의 산업용 전력의 기본공급계약을 체결하여 전력을 사용하게 되며, 최대수요전력(15분 누계 ㎾)의 상승에 따른 기본요금 부담액이 증가하므로 최대수요전력(㎾)을 제한하여 사용하게 된다.
본 발명에 따른 제강공정 설비의 전력 제어방법은 계략적으로, 적어도 하나 이상의 제강공정 설비 전체에 대한 제한 총전력량을 설정하고, 상기 적어도 하나 이상의 제강공정 설비로 공급되는 전원을 소정 시간동안 측정하여 적산 총전력량을 산출하는 제1 단계; 적산 총전력량과 상기 제한 총전력량을 비교하는 제2 단계; 제2 단계에서의 비교 결과 상기 적산 총전력량이 상기 제한 총전력량 보다 크다면 부하제한 모드로 설정하는 제3 단계; 및 제3 단계의 판단 결과 부하제한 모드이면, 상기 적어도 하나 이상의 제강공정 설비 각각에 대한 조업데이터를 근거로 조업상 태를 판단하고, 상기 적어도 하나 이상의 제강공정 설비 각각에 대한 조업상태에 따라 선별적으로 전원공급을 차단하는 제4 단계를 포함한다. 이러한 제강공정 설비의 전력 제어방법을 도 1에 도시된 실시예를 예로 설명하도록 한다.
우선, 제강공정 설비는 정해진 일정에따라 전원이 공급되어 조업이 진행된다(S10). 즉, 제강공정 설비에 전원이 공급하게 되는데, 전력선을 통해 전원이 공급되어 제 1 내지 제 n 부하(11a~11n)내 전극에서 공급된 전원에 따라 전기 아크(ARC)를 발생되게 되면 제 1 내지 제 n 부하(11a~11n)내 전기로에서는 장입된 고철과 부원료를 용해(용해기)가 진행된다. 이후, 제 1 내지 제 n 부하(11a~11n)내 전기로에서는 용해된 용강의 불순물을 제거(정련기)한다. 그리고, 제 1 내지 제 n 부하(11a~11n)내 전기로는 출강구를 통해 용강을 배출(출강)하는 순으로 조업을 반복하여 수행하게 된다. 제 1 내지 제 n 부하(11a~11n)는 각각 전기로(미부호)와 전극(미부호)으로 구성된다.
이때, 제 1 내지 제 n 로용 변압부(16a~16n)는 제 n+1 전원 차단부(15)와 제 1 내지 제 n 전원 차단부(14a~14n)를 통해 공급되는 전원을 설정된 전원으로 각각 변압하여 제 1 내지 제 n 부하(11a~11n)에 각각 공급하게 된다. 그러면 제 1 내지 제 n 부하(11a~11n)내 전극은 공급된 전원에 따라 전기 아크(ARC)를 발생하여 전기로에 장입된 고철과 부원료를 용해하게 된다. 물론 전기로는 장입과 용해를 상황에 따라 여러번 반복하게 된다.
이때, 제 n+1 전력량 적산부(17)는 제 1 내지 제 n 로용 변압부(16a~16n)에서 각각 변압된 전원이 제 1 내지 제 n 부하(11a~11n)에서 각각 소비되는 전력량의 총량을 적산하여 출력하게 된다.
그러면 제어부(12)는 제 n+1 전력량 적산부(17)로부터 출력된 적산 총전력량과 제 1 내지 제 n 전력량 적산부(18a~18n)로부터 출력된 적산 전력량을 수신한 후 적산 총전력량과 상기 제한 총전력량을 비교하고, 그 비교 결과 적산 총전력량이 상기 제한 총전력량 보다 크다면 부하제한 모드로 설정하게 된다.
이후, 제어부(12)는 판단 결과가 부하 제한 모드인지를 판단하게 된다(S20). 이때, 부하 제한 모드일 경우 제어부(12)는 해당 제강공정 설비에 대한 조업상태 등이 저장된 조업DB(100)로부터 적어도 하나 이상의 제강공정 설비 각각에 대한 조업데이터를 근거로 조업상태를 판단한다(S40). 즉, 부하 제한 모드일 경우 제어부(12)는 제 1 내지 제 n 부하(11a~11n)에 대한 조업상태 등이 저장된 조업DB(100)로부터 제 1 내지 제 n 부하(11a~11n)에 대한 조업데이터를 로딩하고 이를 근거로 제 1 내지 제 n 부하(11a~11n) 각각에 대한 조업상태를 판단한다(S40).
이후, 제어부(12)는 적어도 하나 이상의 제강공정 설비 각각에 대한 조업상태에 따라 선별적으로 전원공급을 차단하게 된다. 즉, 제어부(12)는 적산 총전력량이 제 1 내지 제 n 제철공장 전체의 설정 총전력량보다 크거나 같다면 제어부(12)에서는 해당 제강설비의 조업상태에 따라 단계적으로 제 1 내지 제 n 전기로로 공급되는 전원을 차단하게 된다(S70).
여기서, 제어부(12)는 조업상태 정보르 근거로 해당 부하가 정련기인 것으로 판단되면 해당 전기로의 전원공급은 지속한다(S50, S70)). 즉 제어부(12)에서는 조업데이터를 근거로 정련기의 전기로로 판단되면 제 1 내지 제 n 부하(11a~11n) 중 해당 부하로의 전원공급은 지속하게 되며, 제어부(12)는 상술한 총전력량이 제한 총전력량 보다 일정비율 작아질 때까지 정련기 이외의 조업상태를 갖는 제 1 내지 제 n 부하(11a~11n) 들로의 전원공급을 순차적으로 차단하게 된다.
즉, 제어부(12)에서는 해당 제강공정 설비의 조업상태에 따라 상술한 적산 총전력량이 제한 총전력량 보다 일정비율 작아질 때까지 해당 제강공정 설비로 공급되는 전원을 차단하기 위한 제어신호를 출력하게 된다. 이에 따라 전원 차단 제어부(13)는 제어부(12)의 제어신호에 따라 해당 전원 차단부를 통해 해당 부하의 전기로로 공급되는 전원을 차단하기 위한 제어신호를 출력하게 된다. 그러면 해당 전원 차단부는 전원 차단 제어부(13)의 전원 차단 제어신호에 따라 해당 부하의 전기로로 공급되는 전원을 차단하게 되는 것이다.
한편, 본 발명에 따른 제강공정 설비의 전력 제어방법에서는 적어도 하나 이상의 제강공정 설비 각각에 대한 우선순위 레벨을 설정하는 제5 단계를 더 포함할 수 있다. 그래서, 상술한 제4 단계에서 적어도 하나 이상의 제강공정 설비 각각에 대한 우선순위 레벨에 따라 전원공급을 차단하게 된다(S30). 즉, S20 단계에서, 제어부(12)는 부하제한모드 일 때, 기설정된 제 1 내지 제 n 부하(11a~11n)에 대한 전력레벨이 안전레벨(A)일 때는 해당 제강공정 설비의 조업상태에 따라 상술한 적산 총전력량이 제한 총전력량 보다 일정비율 작아질 때까지 제 1 내지 제 n 부하(11a~11n) 들로의 전원공급을 순차적으로 차단하게 된다. 또, 즉, S20 단계에서, 제어부(12)는 부하제한모드 일 때, 기설정된 제 1 내지 제 n 부하(11a~11n)에 대한 전력레벨이 위험레벨(B)일 때는 조업상태에 상관없이 제강공정 설비의 전체에 대한 전원공급을 모두 차단하게 된다.
즉, 제어부(12)에서는 해당 제강공정 설비의 조업상태에 따라 상술한 적산 총전력량이 제한 총전력량 보다 일정비율 작아질 때까지 해당 제강공정 설비로 공급되는 전원을 차단하기 위한 제어신호를 출력하게 된다. 이에 따라 전원 차단 제어부(13)는 제어부(12)의 제어신호에 따라 해당 전원 차단부를 통해 해당 부하의 전기로로 공급되는 전원을 차단하기 위한 제어신호를 출력하게 된다. 그러면 해당 전원 차단부는 전원 차단 제어부(13)의 전원 차단 제어신호에 따라 해당 부하의 전기로로 공급되는 전원을 차단하게 되는 것이다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 제강공정 설비로 공급되는 전체의 적산 총전력량이 제한 총전력량을 초과할 경우 전기로의 조업에 따라 정련기 이외의 조업상태인 전기로에 공급되는 전원을 선택적으로 차단하고 정련기의 전기로는 계속 조업을 하여 기설정된 최대수요 전력내에서 전력을 제어하기 위한 제강공정 설비의 전력 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
도 1은 본 발명이 적용되는 제강공정 설비의 시스템 구성의 일실시예를 나타낸 예시도.
도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 제강공정 설비의 전력 제어방법을 도시한 순서도.
<도면의 주요부분에 대한 설명>
11a~11n : 제 1 내지 제 n 부하 12 : 제어부
13 : 전원 차단 제어부 14a~14n : 제 1 내지 제 n 전원 차단부
15 : 제 n+1 전원 차단부 16a~16n : 제 1 내지 제 n 로용 변압부
17 : 제 n+1 전력량 적산부 18a~18n : 제 1 내지 제 n 전력량 적산부
100 : 조업DB

Claims (4)

  1. 제강공정 설비 전체에 대한 제한 총전력량을 설정하고, 전원이 공급되고 있는 제강공정 설비 각각으로 공급되는 전원을 소정 시간동안 측정하여 적산 총전력량을 산출하는 제1 단계;
    상기 적산 총전력량과 상기 제한 총전력량을 비교하는 제2 단계;
    상기 제2 단계에서의 비교 결과 상기 적산 총전력량이 상기 제한 총전력량 보다 크다면 부하제한 모드로 설정하는 제3 단계; 및
    상기 제3 단계의 판단 결과 부하제한 모드이면, 상기 전원이 공급되고 있는 제강공정 설비 각각에 대한 조업데이터를 근거로 조업상태를 판단하고, 상기 전원이 공급되고 있는 제강공정 설비 각각에 대한 조업상태에 따라 선별적으로 전원공급을 차단하는 제4 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 제강공정 설비의 전력 제어방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제4 단계는,
    상기 적산 총전력량이 상기 제한 총전력량 보다 일정비율 작아질 때까지 상기 전원이 공급되고 있는 제강공정 설비의 전원공급을 순차적으로 차단하는 것을 특징으로 하는 제강공정 설비의 전력 제어방법.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 전원이 공급되고 있는 제강공정 설비 각각에 대한 우선순위 레벨을 설정하는 제5 단계;를 더 포함하고,
    상기 제4 단계는, 상기 전원이 공급되고 있는 제강공정 설비 각각에 대한 우선순위 레벨에 따라 전원공급을 차단하는 것을 특징으로 하는 제강공정 설비의 전력 제어방법.
  4. 삭제
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