KR101171730B1

KR101171730B1 - 전기 침투 탈수기의 전기 절감형 전압 입력 장치

Info

Publication number: KR101171730B1
Application number: KR1020120060096A
Authority: KR
Inventors: 이상준
Original assignee: 주식회사 화인
Priority date: 2012-06-05
Filing date: 2012-06-05
Publication date: 2012-08-06
Also published as: WO2013183820A1; JP2015527180A

Abstract

본 발명은 전기 침투 탈수기의 전기 절감형 전압 입력 장치로서, 설정 전압값이 입력되는 입력부와; 입력된 설정 전압값을 필터링하고, 지연시키는 필터부 및 소프트 스타트 회로부와; 전기 침투 탈수기를 통과한 전압을 입력받아 설정 전압값에 맞도록 제어하는 비례적분 제어기와; 비례적분 제어기를 통해 출력된 신호가 SCR 게이트 신호에 맞도록 조정하는 SCR 드라이버와; SCR 드라이버를 통해 출력된 신호를 절연시켜 SCR 게이트로 출력하는 펄스 변압기;를 포함한다. 본 발명에 따르면 주전압과 저전압을 반복적으로 공급함으로써 연속적으로 전압을 공급하는 것과 같은 효과를 얻을 수 있으므로 전기를 절감할 수 있고, 특히 본 실시예에 따른 장치로는 15~25% 정도의 전기 절감이 가능한 효과가 있다.

Description

전기 침투 탈수기의 전기 절감형 전압 입력 장치{APPARATUS FOR INPUTTING VOLTAGE OF ELECTROPHORESIS STYLE DEHYDRATOR}

본 발명은 전기 절감형 전압 입력 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 주전압과 저전압을 반복적으로 공급함으로써 전기를 절감할 수 있는 전기 침투 탈수기의 전기 절감형 전압 입력 장치에 관한 것이다.

일반적으로 전기 침투 탈수기는 슬러지와 결합된 물을 전기영동성으로 제거하기 위한 전기장을 형성시키기 위하여 직류전원이 인가되고, 그 전압차에 의해 슬러지의 함수를 탈수시키는 장치이다.

이러한 전기영동식 전기 침투 탈수기는 '전기 침투 탈수기(출원번호: 10-2004-7759호)', '위상제어형 전기 탈수기(출원번호: 10-2005-9928호)', '전기 침투 탈수기(출원번호: 10-2007-46494호)', 및 '삼상교류전원을 이용한 위상제어형 전기영동식 전기 침투 탈수기(출원번호: 10-2008-44901호)' 등에 기재되어 주지된 바와 같이, 그 구조는 크게 양극(＋) 또는 음극(－)이 인가된 드럼, 드럼과 일정 공간부를 두고 설치되어 전체에 음극(－) 또는 양극(＋)이 인가된 캐터필러, 드럼과 캐터필러의 사이에 슬러지의 이송 및 탈수를 위해 권취된 여과포 벨트 등으로 구성된다.

이러한 전기 침투 탈수기는 교류 전압(AC)을 공급받아, SCRSilicon Controlled Rectifier, thyristor; 사이리스터)을 이용하여 직류 전압(DC)으로 변환하여 탈수하는 동력으로 사용한다. 그런데, 정전압 방식을 주로 사용하므로, 부하의 양에 따라 전류가 변하는 문제점이 있다. 따라서, 이러한 전기 침투 탈수기는 전기 소모량이 많고, 이로 인하여 전기 침투 탈수기의 보급에 큰 걸림돌로 작용하고 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 그 목적은 전기 소모량을 줄일 수 있는 전기 침투 탈수기의 전기 절감형 전압 입력 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 직류 전압 출력에 펄스를 인가하는 방식을 사용하여 전기를 절감할 수 있는 전기 침투 탈수기의 전기 절감형 전압 입력 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 설정된 주전압과 저전압을 반복적으로 공급하여 전기가 절감될 수 있는 전기 침투 탈수기의 전기 절감형 전압 입력 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 주전압과 저전압 사이의 간격을 최소한으로 짧게 하여 전기가 절감될 수 있는 전기 침투 탈수기의 전기 절감형 전압 입력 장치를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전기 침투 탈수기의 전기 절감형 전압 입력 장치는, 설정 전압값이 입력되는 입력부와; 상기 입력된 설정 전압값을 필터링하고, 지연시키는 필터부 및 소프트 스타트 회로부와; 전기 침투 탈수기를 통과한 전압을 입력받아 상기 설정 전압값에 맞도록 제어하는 비례적분 제어기와; 상기 비례적분 제어기를 통해 출력된 신호가 SCR(Silicon Controlled Rectifier, thyristor; 사이리스터) 게이트 신호에 맞도록 조정하는 SCR 드라이버와; 상기 SCR 드라이버를 통해 출력된 신호를 절연시켜 SCR 게이트로 출력하는 펄스 변압기;를 포함한다.

그리고 본 발명에 따른 전기 침투 탈수기의 전기 절감형 전압 입력 장치의 상기 입력부는, 주전압을 75V, 저전압을 25V로 설정하는 것에 특징이 있다.

또한, 본 발명에 따른 전기 침투 탈수기의 전기 절감형 전압 입력 장치의 상기 비례적분 제어기는, 상기 주전압 시간 및 저전압 시간을 1/100sec로 설정하여, 상기 입력되는 전압값이 펄스 형태가 되도록 하는 것에 특징이 있다.

그리고 본 발명에 따른 전기 침투 탈수기의 전기 절감형 전압 입력 장치는 상기 전기 침투 탈수기의 외부 고장 신호를 검출하고, 검출된 값을 상기 SCR 드라이버로 출력하는 고장 신호 검출부를 더 포함하는 것에 특징이 있다.

본 발명에 따르면 주전압과 저전압을 반복적으로 공급함으로써 연속적으로 전압을 공급하는 것과 같은 효과를 얻을 수 있으므로 전기를 절감할 수 있고, 특히 본 실시예에 따른 장치로는 15~25% 정도의 전기 절감이 가능한 효과가 있다.

그리고 출력되는 전압값에 비례적분 제어기를 사용하여 주전압과 저전압 간 시간 및 간격을 짧게 함으로써 펄스를 인가하는 것과 같은 효과를 주어, 절기 절감 및 최적의 절전형 장치가 구성될 수 있는 효과가 있다.

또한, 주전압과 저전압을 반복적으로 공급하여 전하의 이동이 반복되므로, 고효율로 인한 작업 능률 향상의 효과도 있다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되나, 이는 예시적인 것이며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 전기 침투 탈수기의 전기 절감형 전압 입력 장치를 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 전기 침투 탈수기의 전기 절감형 전압 입력 장치의 전압 공급 상태를 나타낸 좌표이다.
도 3은 본 발명에 따른 전기 침투 탈수기의 전기 절감형 전압 입력 장치의 회로도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기 침투 탈수기의 전기 절감형 전압 입력 장치를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 전기 침투 탈수기의 전기 절감형 전압 입력 장치를 나타낸 블록도이고, 도 2는 본 발명에 따른 전기 침투 탈수기의 전기 절감형 전압 입력 장치의 전압 공급 상태를 나타낸 좌표이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 전기 침투 탈수기의 전기 절감형 전압 입력 장치(100)는 입력부(10), 필터부 및 소프트 스타트 회로부(20), 비례적분 제어기(30), SCR 드라이버(40), 펄스 변압기(50), 및 고장 신호 검출부(60)로 구성된다.

입력부(10)로는 설정 전압값이 입력된다. 입력부(10)는 본 실시예에 따른 전기 침투 탈수기가 전기를 절감시켜 동작할 수 있는 전압을 설정하여 입력한다. 예컨대, 입력부(10)로는 주전압 75V, 저전압 25V의 전압값이 설정되어 입력된다. 입력부(10)로 설정된 전압값, 예컨대 주전압 75V, 저전압 25V로 본 실시예에 따른 전기 침투 탈수기는 동작된다. 이러한 동작 상태가 도 2에 도시된다.

주전압을 계속적으로 공급하는 것보다, 본 실시예와 같이, 주전압과 저전압을 반복적으로 공급하면, 특히 이 때 주전압과 저전압 사이의 간격을 최소한으로 짧게 하면, 주전압을 계속적으로 공급하는 것과 같은 효과를 가지면서도 전기가 절감되는 효과가 있다. 본 실시예에서 주전압을 75V, 저전압을 25V인 것을 예로 들어 설명하는데, 이는 본 출원인의 실험 데이터를 통해 가장 효율적인 전압인 것을 예로 들어 설명하는 것으로서, 이러한 형태에 한정되는 것은 아니다.

필터부 및 소프트 스타트(soft start) 회로부(20)는 입력부(10)를 통해 입력된 설정 전압값을 필터링하고, 지연시킨다. 필터부(20)는 입력부(10)를 통해 입력되는 정류기의 출력 전압값을 필터링하고, 소프트 스타트 회로부(20)는 공지된 바와 같이, 설정된 고압의 전압이 바로 가해지는 경우, 문제가 발생될 수 있으므로 이를 보호하기 위해 전압값을 지연시킨다. 소프트 스타트 회로부(20)를 통해 전압이 서서히 주전압값으로 상승되어 공급되는 것이 도 2에 도시된다.

비례적분 제어기(PI(Proportional-Integral) controller; 30)는 전기 침투 탈수기를 통과한 전압을 입력받아 입력부(10)로 입력된 설정 전압값에 맞도록 제어한다. 비례적분 제어기(30)는 입력부(10)로부터 입력된 설정 전압값과 전기 침투 탈수기를 통과한 전압값, 즉 피드백(feedback) 전압값을 비교하여, 피드백 전압값이 설정 전압값에 맞도록 제어한다. 이 때, 비례적분 제어기(30)는 주전압 시간 및 저전압 시간을 최소한 짧게, 예컨대 1/100sec로 설정한다. 이로 인하여, 짧은 시간 간격을 두고 주전압과 저전압이 반복적으로 공급되므로, 전기 침투 탈수기에 입력되는 전압값은 펄스 형태가 되고, 이로 인하여 최적의 절전 장치 구성될 수 있는 효과가 있다.

SCR 드라이버(40)는 비례적분 제어기(30)를 통해 출력된 신호가 SCR(Silicon Controlled Rectifier, thyristor; 사이리스터) 게이트 신호에 맞도록 조정한다. 이 때, SCR 드라이버(40)는 고장 신호가 발생하지 않는 조건에 한하여 신호를 조정하여 출력한다. 여기서, 고장 신호는 고장 신호 검출부(60)를 통해 출력된다.

고장 신호 검출부(60)는 전기 침투 탈수기의 외부 고장 신호를 검출하고, 검출된 값을 SCR 드라이버(40)로 출력한다.

펄스 변압기(pulse transformer; 50)는 SCR 드라이버(40)를 통해 출력된 신호를 절연시켜 SCR 게이트로 출력한다. 펄스 변압기(50)를 통과한 신호는 절연되고, 절연된 신호는 각각의 SCR 게이트로 출력된다.

이러한 본 실시예에 따른 전기 침투 탈수기의 전기 절감형 전압 입력 장치(100)에 따른 전력량과 함수율을 비교한 표가 하기된다.

	DC 전압(V)	전력량(kwh)	함수율(wt%)
1	65	3.16	55.10
2	65	3.193	52.19
3	70	3.309	51.40
4	70	3.145	52.23
5	75	3.201	63.04
6	75	3.195	57.28

	DC 전압(V)	전력량(kwh)	함수율(wt%)
1	65	2.370	56.32
2	65	2.330	54.71
3	70	2.406	54.60
4	70	2.465	53.13
5	75	2.566	50.51
6	75	2.501	53.32

[표 1]은 종래기술에 따른 결과(티타늄 드럼 + 구 SCR)이고, [표 2]는 본 실시예에 따른 결과(티타늄 드럼 + 신 펄스)를 나타낸 표이다. [표 1] 및 [표 2]에 나타난 바와 같이, 본 실시예를 적용할 경우 함수율은 유사한 반면, 전력량이 적게 드는 것을 알 수 있다. 한편, 표에 나타난 결과는 속도 1.2m/min, 공압 2kgf/㎠, 인입두께 8mm, 시료량 6kg, 시간 9min의 운전 조건 하에서 진행된 것이다.

이러한 결과를 토대로 하여, 본 실시예 적용 시 전기 절감율을 분석한 표가 [표 3]에 나타난다.

전압	65V	70V	75V	비교
티타늄 드럼 + 기존SCR	3.176	3.227	3.198
티타늄 드럼 + 신펄스	2.350	2.435	2.533
전기 절감량 (kwh)	0.826	0.792	0.665
전기 절감율 (%)	26.0	24.5	20.8	평균 23.76

[표 3]에 나타나는 바와 같이, 본 실시예를 적용할 경우, 전기 절감율이 평균 23.76%인 것을 알 수 있다.

이러한 본 실시예에 따른 전기 침투 탈수기의 전기 절감형 전압 입력 장치(100)의 회로도가 도 3에 도시된다. 도 3은 본 발명에 따른 전기 침투 탈수기의 전기 절감형 전압 입력 장치의 회로도이다.

도 3은 전기 절감형 전압 입력 장치(100)의 일례로서, 이러한 형태에 한정되는 것은 아니다.

한편, 본 실시예에 따른 전기 침투 탈수기의 전기 절감형 전압 입력 장치는 전술한 형태에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 중심 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 이는 본원발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자라면 쉽게 알 수 있을 것이다.

100; 전기 침투 탈수기의 전기 절감형 전압 입력 장치
10; 입력부
20; 필터부 및 소프트 스타트 회로부
30; 비례적분 제어기
40; SCR 드라이버
50; 펄스 변압기
60; 고장 신호 검출부

Claims

주전압 및 저전압을 갖는 펄스 형태의 설정 전압값이 입력되는 입력부와;
상기 입력된 설정 전압값을 필터링하고, 지연시키는 필터부 및 소프트 스타트 회로부와;
전기 침투 탈수기를 통과한 전압을 입력받아 상기 설정 전압값에 맞도록 제어하는 비례적분 제어기와;
상기 비례적분 제어기를 통해 출력된 신호가 SCR(Silicon Controlled Rectifier, thyristor; 사이리스터) 게이트 신호에 맞도록 조정하는 SCR 드라이버와;
상기 SCR 드라이버를 통해 출력된 신호를 절연시켜 SCR 게이트로 출력하는 펄스 변압기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 침투 탈수기의 전기 절감형 전압 입력 장치.
제1 항에 있어서, 상기 입력부는,
상기 주전압을 75V, 상기 저전압을 25V로 설정하는 것을 특징으로 하는 전기 침투 탈수기의 전기 절감형 전압 입력 장치.
제2 항에 있어서, 상기 비례적분 제어기는,
주전압 시간 및 저전압 시간을 1/100sec로 설정하여, 상기 입력되는 전압값이 펄스 형태가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 전기 침투 탈수기의 전기 절감형 전압 입력 장치.
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