KR101328066B1

KR101328066B1 - 비례제어식 수평형 원심분리기

Info

Publication number: KR101328066B1
Application number: KR1020130087519A
Authority: KR
Inventors: 윤종천
Original assignee: 주식회사 무한기술
Priority date: 2013-07-24
Filing date: 2013-07-24
Publication date: 2013-11-13

Abstract

본 발명은 비례제어식 수평형 원심분리기가 최적의 작동 효율을 얻을 수 있도록 지지 구조물 위에 방진장치와 구동모터가 부착된 프레임과 케이싱 내부에 회전가능하게 결합되는 회전 보올과 내동 스크류 컨베이어, 차속조절기가 조립되어 베어링블록으로 장착된 비례제어식 수평형 원심분리기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 투입되는 슬러지에 함유하는 액체 상등수와 고체 고형물을 원심분리하는 것으로서, 회전 보올이 수평부와 원추부로 결합 구성되어지고, 보올 내면에 길이 방향으로 원추 끝단 고형물 토출 측 까지 수개의 레일플레이트를 구성하여, 피드 파이프를 통해 투입되는 슬러지 중 고형물이 상기 회전 보올, 보올 내면으로 침강하면 회전 보올 원추 측으로 내동 스크류 컨베이어가 침강고형물 이송 시 침강고형물의 회전슬립과 회전 보올의 내면 마모를 방지하면서 평행하게 직선으로 이송하므로 원심력에 따른 고형물 압밀력과 압착력을 높여 배출고형물의 합수 분을 저감시켜 효율을 증가 시키고, 상기 내동 스크류 컨베이어에 차동회전을 인가하는 컨트롤러는 운전 토오크 부하를 감소시킨다.
또한 상기 비례제어식 수평형 원심분리기는 보올 내부에 스크루 컨베이어가 설치되고. 상기 외통 보올과 스크루 컨베이어에는 각 인버터에 의해 제어되어 상기 외통 보올과 스크루 컨베이어를 회전시키는 주 모터와 차 속 모터가 설치되고 상기 인버터를 통해 상기 외통 보올과 스크루 컨베이어의 회 전시 차 속을 두어 상기 외통 보올 내부로 투입되는 슬러지를 배출고형물과 분리액으로 분리 배출시키며, 상기 컨트롤러는 인버터 및 차속 모터와 전기적으로 연결되어 투입되는 슬러지의 농도와 고형물 배출압력에 따라 상기 차 속 모터에 걸리는 부하전류 값을 상기 인버터로부터 입력 받아 상기 부하전류 값이 기 설정된 슬러지의 농도와 고형물 배출압력 및 반송 토크에 따른 제동전류의 설정 범위와 비교 판단하고, 그 차 속 제어 값을 상기 인버터로 출력하여 상기 인버터가 차 속 제어 값에 따라 차 속 모터를 차 속 전류 값에 따라 비례제어 하며, 상기 인버터는 내부의 제동저항기를 통해 차 속 모터를 구동시켜 소비되고 남은 잉여 와전류를 주 모터의 인버터로 회생전기로서 인가하는 것을 특징으로 하는 원심분리기의 자동 차 속 비례 제어장치로 구성되어 소비 에너지를 절감 할 수 있다.
또한 상기 컨트롤러는 운전 중 공급 슬러지의 농도 변화가 수시로 발생하더라도 스크류 컨베이어의 날 끝에 걸리는 이송 고형물 부하 토오크를 감지하여 차동 부하 값에 다른 변환 차동을 정확하고 빠르게 대응토록 제동하는 차속 모터를 비례제어 컨트롤러로 제어하여 배출고형물의 함수율을 항상 일정하게 유지토록 하며, 순간적으로 불순물이나 높은 농도의 슬러지가 유입되어도 막히거나 파손되지 않고 자동 비례제어 운전토록 한다.
또한 상기 컨트롤러는 미리 선택된 초기 가동시 최저 차속값(Start diff)으로부터 부하전류 대 차속값의 변화량(Slope)에 따라 상기 주모터와 차속모터의 회전속도가 항상 일정한 차속을 유지하도록 연속적으로 비례제어를 수행하며, 또한 상기 부하전류 대 차속값의 변화량(Slope)으로 운전 중, 차속모터의 부하가 계속하여 설정값(Pstop LD) 보다 증가하면 일시적으로 투입펌프를 정지시키고, 차속모터의 부하가 전체정지 설정값(Over LD)보다 증가하면 운전을 정지시킨다.
또한 상기 컨트롤러는 차속부하와 차속값을 상기 부하전류 대 차속값의 변화량(Slope)에 따라 운전하며, 차속부하에 비례하여 차속값을 연속적으로 비례하여 가동시키되, 상기 컨트롤러에 입력되는 신호의 이상이나 차속제어에 이상이 발생할 경우 에러 내용을 표시하며 원심분리기의 기동을 정지시키며, 상기 에러내용은 주모터에 의해 회전되는 보올의 회전수를 감지하는 센서의 라인단선 또는 센서의 파손으로 인한 에러, 차속모터에 의해 회전되는 내동 스크류 컨베이어의 회전수를 감지하는 센서의 라인단선 또는 센서의 파손으로 인한 에러, 차속모터 벨트 슬립 또는 차속값이 설정치 값을 벗어났을 때의 에러, 차속모터 인버터의 부하전류 신호 라인 이상 시 에러, 기설정된 과부하(Over LD) 설정치보다 높은 부하전류 인가에 의한 에러 중 적어도 하나 이상을 표시하거나 알람한다.

Description

비례제어식 수평형 원심분리기{COMPARISON CONTROL MODE HORIZONTAL TYPE CENTRIFUGAL SEPARATOR}

본 발명은 비례제어식 수평형 원심분리기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 지지 구조물위에 방진장치와 프레임에 케이싱이 조립되고, 상기 케이싱내부에 베어링블록으로 회전가능하게 결합되는 회전 보올과, 보올 내면에 구성된 레일플레이트와, 상기 보올 내면에 보올과 동일 방향으로 회전하는 내동 스크류 컨베이어가 삽입되며 기어박스와 차속모터가 벨트로 연결되어 컨트롤러로 리니어(Linear)하게 연속적인 비례제어 방식으로 차속 운전하는 비례제어식 수평형 원심분리기에 관한 것이다.

일반적으로 종래의 수평형 원심분리기는 보올(즉, 회전통) 내면이 아무런 형상이 없이 밋밋하게 구성되거나, 철망이나 양탄자와 같은 형상과 재질로 보올 내면을 코팅 또는 삽입하는 방식으로 구성된다.

이러한 종래의 수평형 원심분기는 보올 내면으로 침강하는 고형물을 보올 원추 측으로 이송될 때 고형물이 보올 내면으로 붙게 되고, 붙은 고형물은 보올과 차속회전 하는 내동 스크류 컨베이어 나선이 길잡이가 되어 보올 원추 측으로 이송하여 고형물 배출구로 배출되는 원리로 작동한다.

그러나 상기와 같은 종래의 수평형 원심분리기는 보올 내면이 밋밋하여 침강 고형물이 보올의 일측 내면에서 보올 원추 측으로 이송하면서 회전슬립이 발생하여 원심력에 따른 압착력이 저하되고, 또한 상기 회전슬립에 따라 보올 내면과 내동 스크류 컨베이어의 날끝 마모가 심하게 진행되는 문제점이 있다.

또한 철망이나 양탄자와 같은 형상과 재질로 보올 내면을 코팅 또는 삽입하는 방법은 보올 내면에서 슬립과 보올 내면 마모를 방지할 수는 있으나, 상술한 수평형 원심분리기 작동 원리에서와 같이, 보올 침강 측에서 보올 원추 측으로 직선으로 수평하게 이송해야 효율이 높게 되는데, 상기 철망이나 양탄자 같은 재질과 구조는 높은 원심력에 따른 압밀력으로 침강 고형물이 철망이나 양탄자에 달라붙게 되어 미끄럼 운동이 저하되기 때문에 오히려 평행하게 수평이송이 어렵게 되는 문제점이 발생한다.

또한 종래의 수평형 원심분리기의 감속기는 미리 설정된 감속회전으로 회전하고, 상황에 따라 수동으로 기어변속을 수행하고, 모터에서 소비되는 전류치를 제어 연산하여 감속회전을 조절하는 방법 등이 있으나, 상기 종래의 수평형 원심분리기의 감속기에서 감속회전을 조절하는 방식은, 직접적으로 감속기에 모터 회전이 전달될 때만 가능하고, 하나의 회전 전달체에서 두 회전체가 연동회전 상에서 각각에 걸리는 회전 부하를 상이한 회전으로 차속하면서 차속 측에서 변환이 발생되는 토르크를 검출하여 차속회전을 조절하지 못하기 때문에 차속 컨트롤 정밀도가 떨어지는 문제점이 있다.

본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허 10-0945274호(2010.02.24.등록, 고농도 유기폐수의 원심 탈수장치)에 개시되어 있다.

이에 본 발명은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로써, 지지 구조물위에 방진장치와 프레임에 케이싱이 조립되고, 상기 케이싱내부에 베어링블록으로 회전가능하게 결합되는 회전 보올과, 보올 내면에 구성된 레일플레이트와, 상기 보올 내면에 보올과 동일 방향으로 회전하는 내동 스크류 컨베이어가 삽입되며 기어박스와 차속모터가 벨트로 연결되어 컨트롤러로 리니어하게 연속적인 비례제어 방식으로 차속 운전하는 비례제어식 수평형 원심분리기를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한 본 발명은 미리 선택된 초기 가동시 최저 차속값(Start diff)으로부터 부하전류 대 차속값의 변화량(Slope)에 따라 상기 주모터와 차속모터의 회전속도가 항상 일정한 차속을 유지하도록 연속적으로 비례제어를 수행하며, 또한 상기 부하전류 대 차속값의 변화량(Slope)으로 운전 중, 차속모터의 부하가 설정값(Pstop LD)보다 증가하면 일시적으로 투입펌프를 정지하였다가, 차속모터의 부하가 설정값 (Pstop LD)이내로 감소토록 투입펌프가 정지.가동을 몇 차례 반복 운전하여 설정값(Pstop LD)이내이면 정상 운전되고 초과하면 펌프가 정지된다, 또한 차속모터의 부하가 원심분리기 전체정지 설정값(Over LD)보다 증가하면 운전을 정지시키고 점검모드로 전환되는 비례제어식 수평형 원심분리기를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한 본 발명은 차속부하와 차속값을 상기 부하전류 대 차속값의 변화량(Slope)에 따라 운전하며, 차속부하에 비례하여 차속값을 연속적으로 비례하여 가동시키되, 주모터의 회전속도나 차속모터의 회전속도를 검출하는 신호의 이상이나 차속제어에 이상이 발생할 경우 에러 내용을 표시하고 원심분리기의 기동을 정지시키는 비례제어식 수평형 원심분리기를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 비례제어식 수평형 원심분리기는, 지지 구조물 위에 방진장치와 주모터가 부착된 프레임과 케이싱 내부에 회전가능하게 결합되는 회전 보올과 내동 스크류 컨베이어, 기어박스가 조립되어 베어링블록에 장착되며 컨트롤러를 이용해 회전 보올과 내동 스크류 컨베이어에 차속을 두어 상기 회전 보울 내부로 투입되는 공급 슬러지를 배출 고형물과 분리액으로 분리 배출하는 수평형 원심분리기에 있어서, 상기 수평형 원심분리기에 투입되는 고형물이 원심력으로 보올 내면으로 침강하여 보올 원추부로 이송 배출시 회전슬립과 전단력을 방지하기 위해 보올 내면의 원주를 따라 일정한 간격과 두께를 가진 복수개의 레일플레이트를 장착하며, 회전 보올이 침강고형물을 내동 스크류 컨베이어의 나선을 따라 원추부로 회전 이송 시, 상기 레일플레이트에 걸려 회전슬립하지 않고 수평으로 평행하게 보올 원추부 측으로 원활하게 이송시키되, 기어박스 토오크 부하값을 최소화 하면서 이송 배출시키며, 상기 회전 보올 내부에 배치되는 내동 스크류 컨베이어와 상기 회전 보올 간의 회전 속도 차이로 연동회전 선상에서 운전 중 공급 슬러지의 농도 변화가 수시로 발생하더라도, 상기 내동 스크류 컨베이어의 날개 끝에 걸리는 이송 고형물 부하 토오크를 검출하여 차속 부하값에 따른 변환 차속을 정확하고 빠르게 상기 컨트롤러를 통해 비례제어 하도록 상기 기어박스가 상기 회전 보올의 일 측 샤프트에 장착되어 상기 컨트롤러에서 리니어하게 연속으로 비례제어를 수행하여 배출고형물의 함수율을 항상 일정하게 유지시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 비례제어식 수평형 원심분리기는, 상기 원심분리기에 투입되는 슬러지의 고형물이 원심력으로 보올 내면으로 침강하여 내동 스크류 컨베이어의 나선을 따라 보올 원추부로 이송 배출시 회전슬립과 전단력을 방지하기 위해 보올 내면의 원주를 따라 일정한 간격과 두께를 가진 복수개의 레일플레이트를 장착하고, 상기 회전 보올이 침강고형물을 내동 스크류 컨베이어의 나선을 따라 원추부로 회전 이송시 각각의 레일플레이트에 걸려 회전슬립하지 않고 수평으로 평행하게 보올 원추부 측으로 원활하게 이송하면서 원추부에서의 전단력을 최소화하면서 압착력을 가해 배출고형물의 수분을 저감 시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 비례제어식 수평형 원심분리기는, 주모터 또는 구동모터에 의해 회전하는 보올의 회전수를 감지하는 보올회전수 감지부; 차속모터 또는 백모터에 의해 회전하는 내동 스크류 컨베이어의 회전수를 감지하는 차속회전수 감지부; 상기 주모터 또는 차속모터의 부하 전류를 검출하는 전류 검출부;를 더 포함하고, 상기 컨트롤러는 미리 선택된 초기 가동시 최저 차속값(Start diff)으로부터 부하전류 대 차속값의 변화량(Slope)에 따라 상기 주모터와 차속모터의 회전속도가 항상 일정한 차속을 유지하도록 연속적으로 비례제어를 수행하며, 또한 상기 부하전류 대 차속값의 변화량(Slope)으로 운전 중, 차속모터의 부하가 설정값(Pstop LD)보다 증가하면 일시적으로 투입펌프를 정지하였다가, 차속모터의 부하가 설정값 (Pstop LD)이내로 감소토록 투입펌프가 정지.가동을 몇 차례 반복 운전하여 설정값(Pstop LD)이내이면 정상 운전되고 초과하면 펌프가 정지된다, 또한 차속모터의 부하가 원심분리기 전체정지 설정값(Over LD)보다 증가하면 운전을 정지시키고 점검모드로 전환시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 컨트롤러는, 차속부하와 차속값을 상기 부하전류 대 차속값의 변화량(Slope)에 따라 운전하며, 차속부하에 비례하여 차속값을 연속적으로 비례하여 가동시키되, 상기 컨트롤러에 입력되는 신호의 이상이나 차속제어에 이상이 발생할 경우 에러 내용을 표시하고 원심분리기의 기동을 정지시키며, 상기 에러 내용은 주모터에 의해 회전되는 보올의 회전수를 감지하는 센서의 라인단선 또는 센서의 파손으로 인한 에러, 차속모터에 의해 회전되는 내동 스크류 컨베이어의 회전수를 감지하는 센서의 라인단선 또는 센서의 파손으로 인한 에러, 차속모터 벨트 슬립 또는 차속값이 설정치 값을 벗어났을 때의 에러, 차속모터 인버터의 부하전류 신호 라인 이상 시 에러, 기설정된 과부하(Over LD) 설정치보다 높은 부하전류 인가에 의한 에러 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 비례제어식 수평형 원심분리기는, 초기 설정운전 값으로 운전 중 투입 슬러지 변화 농도에 따라 내동 스크루 컨베이어에 걸리는 기계적 토오크 값이 기어박스에서 차속 모터로 전기적 전류 값으로 전달되면, 상기 컨트롤러에서 설정 값 사이의 편차를 제어대상 인버터에 주파수 편차 제어 량으로 차속 모터 주파수를 제어하여 원하는 성상의 배출고형물을 얻을 수 있도록 목표 값과 설정 값이 일치 비례하도록 리니어하게 연속으로 제어하는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 비례제어식 수평형 원심분리기에서 투입되는 슬러지가 원심력으로 보올 내면으로 침강하여 보올 원추부로 이송 배출시 회전슬립과 전단력을 방지하기 위해 보올 내면의 원주를 따라 일정한 간격과 두께를 가진 수개의 레일플레이트를 장착하여 회전 보올의 회전 이송시 각각의 레일플레이트 사이사이에 걸려 회전슬립하지 않고 수평으로 평행하게 보올 원추부 측으로 원활하게 이송토록 보올 내면에 레일플레이트를 구성 안배하고, 또한 차속을 발생시키는 기어박스와 컨트롤러가 내동 스크류 컨베이어에 걸리는 투입 슬러지의 고형물량의 변화에 따라 토오크 변화를 이용하여 비례제어식 수평형 원심분리기 회전 보올의 회전수와 투입 슬러지 량을 일정하게 하고, 정상운전에서 투입슬러지의 고형물농도가 수시로 변화 하여도 배출고형물의 함수율을 일정하게 배출토록 차속 부하 값에 다른 변환 차속을 정확하고 빠르게 비례제어하도록 기어박스를 컨트롤러로 비례제어하여 배출고형물의 함수율을 일정하게 유지할 수 있도록 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비례제어식 수평형 원심분리기 구성을 설명하기 위한 단면도.
도 2는 상기 도1에 있어서, 비례제어식 수평형 원심분리기의 회전 보올 내면의 레일플레이트의 구성을 보인 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 비례제어식 수평형 원심분리기의 차속 비례제어 방법을 설명하기 위한 예시도.
도 4는 상기 도 3에 있어서, 차속제어 컨트롤러의 사용자 인터페이스부를 보인 예시도.
도 5는 상기 도 3에 있어서, 비례제어식 수평형 원심분리기의 차속 비례제어 방법을 설명하기 위한 그래프.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 비례제어식 수평형 원심분리기의 일 실시예를 설명한다.

이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비례제어식 수평형 원심분리기 구성을 설명하기 위한 단면도이다.

도 1을 참조하면, 프레임(102)에 베어링블록(110)으로 회전되게 조립된 회전 보올(104)과, 상기 회전 보올(104) 내측에 삽입된 내동 스크류 컨베이어(105)를 포함하고, 상기 회전 보올(104)은 케이싱(103)으로 밀폐되고, 구동모터(또는 주모터)(101)의 회전을 브이벨트로 차속조절풀리(214)에 전달하는 회전구동 수단에 의하여, 예를 들면 2,000∼3,500rpm의 고속으로 회전하고, 분리, 농축, 탈수, 배출에 필요한 원심력(G)을 발생한다.

한편 투입수단으로서 피드파이프(300)를 통해 회전 보올(104)의 내면(106)으로 투입된 슬러지는 원심력에 의해 상등 분리액과 침강 고형물로 분리되어 분리액은 분리액 배출구(400)로 배출된다. 회전 보올(104) 내면(106)으로 침강되는 고형물은 레일플레이트(107) 레일에 걸려 회전슬립하지 않고, 수평으로 평행하게 보올 원추부(217)측으로 이송하게 된다.

상기 침강 고형물의 이송은 기어박스(200), 차속 모터(109), 컨트롤러(108) 등을 포함하는 차속 연동 제어수단을 연개로 회전 보올(104)과 연동하고, 상기 회전 보올(104)보다 3∼30(rpm/min) 정도 느린 회전수로 차속 회전하는 내동 스크루 컨베이어(105)에 의해 농축과 탈수가 이루어지면서 분리된 침강 고형물을 고형물 배출구(401)측으로 배출하고, 상등액으로 분리된 분리액은 분리액 배출구(400)측으로 연속 배출한다.

이때 상기 차속회전은 기어박스(200)와 컨트롤러(108)의 제어에 의해 필요한 차속 회전차를 얻을 수 있게 비례제어 된다.

도 2는 상기 도1에 있어서, 비례제어식 수평형 원심분리기의 회전 보올 내면의 레일플레이트의 구성을 보인 사시도이다.

도 2를 참조하면, 비례제어식 수평형 원심분리기에 있어서, 회전 보올(104)의 내면(106)에 침강된 고형물을 보올 원추부(217)로 이송되는 원리가 회전 보올(104)보다 조금 느리게 차속 회전하는 내동 스크류 컨베이어(105) 나선이 고형물 이송 길잡이가 되고, 보올 내면(106)으로 침강되는 고형물은 원심 압밀력으로 상기 보올 내면(106)으로 침강밀착하게 된다.

상기 내동 스크류 컨베이어(105)의 회전 보다 조금 빠르게 회전하는 회전 보올(104)이 보올 내면(106)에 침강 밀착된 고형물을 상기 내동 스크류 컨베이어(105)의 나선을 따라 보올 원추부(217)로 이송되어 고형물 배출구(401)로 연속 배출되는 구조이다.

상기와 같이 보올 내면에 침강된 고형물을 내동 스크류 컨베이어(105)의 나선을 따라 회전 보올의 내면으로 이송 시 보올 수평부(216)에서는 회전슬립이 일어나고 특히 보올 원추부(217)에서는 회전슬립과 전단력에 따른 미끄러짐이 심하게 발생하게 된다.

상기와 같은 회전슬립과 전단력을 방지하기 위해 보올 내면의 원주를 따라 일정한 간격과 두께를 가진 수개의 레일플레이트(107)를 장착하여 회전 보올(104)의 회전 이송시 각각의 레일플레이트(107) 사이사이에 걸려 회전슬립하지 않고 수평으로 평행하게 보올 원추부(217) 측으로 이송되면서 배출고형물 함수율이 조절 탈수되어 고형물 배출구(401)로 연속배출 된다.

상기와 같이 침강 고형물 배출시 보올 내면(106)에서 원심 압밀력에 따른 회전슬립 없이 수평으로 평행하게 보올 원추부(217)로 이송시키면서 배출고형물에 압착력을 높이는 레일플레이트(107)와 회전 보올(104) 내면에서 내동 스크루 컨베이어(105)가 연동회전 선상에서 상이한 회전으로 차속하면서 유입 슬러지 농도에 따라 자동적으로 배출고형물을 일정 함수율로 컨트롤 회전 조절토록 회전 보올(104)과 내동 스크류 컨베이어(105)가 회전차로 차속이 제어되게 구성된다.

다시 말해, 본 발명에 따른 비례제어식 수평형 원심분리기는 회전 보올(104)과 내동 스크류 컨베이어(105)가 회전차를 갖도록 연결 구성되어 배출고형물은 일정 함수율로 배출함에 있어서, 예를 들면, 분리 처리해야 할 슬러지의 공급량, 공급 슬러지의 고형물농도 및 분리기의 운전조건 등이 모두 일정하면 배출고형물농도도 일정하게 유지되지만, 공급 슬러지의 고형물농도가 변화하면 그 변화에 동반하여 분리 고형물의 농도도 변화되어 분리고형물농도를 일정하게 유지한다고 하는 목적을 달성할 수 없게 된다.

따라서 상기와 같이 공급슬러지의 고형물농도가 변화할 경우에 분리 처리해야 할 슬러지 공급량 및 원심분리기의 운전조건 중 회전 보올(104)의 매분 회전수의 변경 없이 분리고형물의 농도를 소정의 일정치로 유지하는 것이 바람직하며, 이러한 분리고형물의 농도를 일정치로 유지하는 것은 비례제어식 수평형 원심분리기의 회전 보올(104)과 내동 스크류 컨베이어(105)의 매분 회전수 차속을 조절하여 달성할 수 있다.

그러나 비례제어식 수평형 원심분리기에서 상기 회전 보올(104)과 내동 스크류 컨베이어(105)의 회전수 차의 조절은 해당 수평형 원심분리기를 사용하는 슬러지 분리장치(미도시)를 포함한 슬러지처리 시스템(미도시) 전체에서 연속적으로 대량의 슬러지를 처리하는데 있어서 인위적으로 실시하기 어려우므로, 상기와 같이 하는 것은 사실상 불가능에 가깝다.

따라서 본 발명은 수평형 원심분리기에서 분리 고형물농도 조절에 중요한 역할을 수행하고 있는 회전 보올(104)과 내동 스크류 컨베이어(105) 간의 회전 차속을 자동적으로 제어하는 기어박스(200)와 컨트롤러(108)를 본 발명의 비례제어식 수평형 원심분리기에 장착하여 수평형 원심분리기에 공급슬러지의 고형물농도가 수시로 변화하더라도 상기의 기어박스(200)를 컨트롤러(108)의 자동제어 작용에 의해 배출고형물농도를 기 설정한 일정 함수율로 유지 배출할 수 있도록 한다.

상기와 같이 본 발명은 수평형 원심분리기에서 배출고형물의 일정 함수율 조절에 중요한 역할을 수행하고 있는 회전 보올(104)과 내동 스크류 컨베이어(105) 간의 차속 회전차를 조절 제어하는 기어박스(200)와 컨트롤러(108)를 상기 수평형 원심분리기에 장착하여 해당 원심분리기에 있어서 공급슬러지의 고형물농도가 수시로 변화하는 경우에도 상기 기어박스(200)를 제어하여 배출고형물 함수율을 기설정한 일정 함수율로 유지 배출할 수 있도록 한다.

상기와 같이 본 발명은 비례제어식 수평형 원심분리기에 투입되는 슬러지가 원심력으로 회전 보올(104) 내면으로 침강하여 보올 원추부(217)로 이송 배출시 회전슬립과 전단력을 방지하기 위해 회전 보올(104)의 내면 원주를 따라 일정한 간격과 두께를 가진 수개의 레일플레이트(107)를 장착하여 회전 보올(104) 회전 이송시 각각의 레일플레이트(107) 사이사이에 걸려 회전슬립하지 않고 수평으로 평행하게 보올 원추부(217) 측으로 원활하게 이송토록 보올 내면에 레일플레이트(107)를 구성 안배하고, 또한 배출고형물의 일정 수분 조절에 중요한 역할을 수행하고 있는 회전 보올(104)과 내동 스크류 컨베이어(105)간의 회전차속을 정밀하고 빠르게 피드백제어 하기 위한 컨트롤러(108)를 포함한다.

또한 본 발명에 따른 비례제어식 수평형 원심분리기에 피드파이프(300)를 통해 슬러지를 투입하면 투입슬러지의 고형물이 회전 보올(104)의 원심력작용에 의해 상기 보올 내면으로 분산되어 분리액과 고형물로 분리되어 상등액으로 분리된 분리액은 분리액 배출구(400)로 연속 배출되고, 상기 보올 내면으로 침강하는 고형물은 보올 원추부(217)로 이송 배출시 회전슬립과 전단력을 방지하기 위해 보올 내면의 원주를 따라 일정한 간격과 두께를 가진 수개의 레일플레이트(107)를 장착하여 회전 보올(104)의 회전 이송시 각각의 레일플레이트(107) 사이사이에 걸려 회전슬립하지 않고 수평으로 평행하게 보올 원추부(217) 측으로 원활하게 이송토록 보올 내면(106)에 레일플레이트(107)를 구성 안배하고, 침강 고형물을 내동 스크류 컨베이어(105)의 나선을 따라 보올 원추부(217)로 이송함에 있어, 기어박스(200)의 시작 설정 차속값의 속도로 상기 내동 스크류 컨베이어(105)가 고형물 배출구(401) 방향으로 작용하게 된다.

이때 투입되는 슬러지의 고형물농도가 변화하면서 상기 내동 스크류 컨베이어(105)의 날개에 걸리는 고형물량이 많아지면, 상기 내동 스크류 컨베이어(105)를 차속하는 기어박스(200)의 태양기어(210)의 구름회전 토오크가 커지고, 반대로 고형물농도가 낮으면 토오크가 작아진다.

상기 태양기어(210) 회전 토오크가 차속풀리(214)로 전달되는 기계적 토오크 변화 값이 차속 모터(109)로 인가되고, 차속 모터(109)의 전류 변화값이 전류변환기 인버터로 인가되어 인버터와 연결된 컨트롤러(108)에서 검출 연산하여 다시 인버터를 피드백 제어하여 비례제어식 수평형 원심분리기에 투입되는 슬러지의 고형물농도가 수시로 변화 하여도 차속 부하 값에 다른 변환 차속을 정확하고 빠르게 피드백 제어토록 기어박스(200)를 컨트롤러(108)로 제어하여 항상 일정한 배출고형물의 함수율을 얻을 수 있는 것이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 비례제어식 수평형 원심분리기의 차속 비례제어 방법을 설명하기 위한 예시도이다.

통상 폐수처리 공정에서 발생하는 슬러지의 특성은 계절적 요인, 유입원수의 농도, 운영 방법에 따라 원심분리기(탈수, 농축)로 유입되는 슬러지의 농도는 일정 시간에 따라 변화된다.

따라서 원심분리기(탈수, 농축)의 운전에서 유입 슬러지 농도의 최대치에 맞추어 내동 스크류 컨베이어(105)의 이송속도를 최대한 크게하여 고정 운전하게 되면 탈수된 고형물(CAKE)의 함수율은 매우 높게 되며, 탈수된 고형물의 함수율이 높게 되면 고형물의 폐기 비용이 늘어난다. 이와 같이 유입 슬러지 농도의 변화에 대응하여 항상 고형물의 함수율을 낮게 배출하고자 할 때 자동 차속제어가 필요하다.

원심분리기의 운전에서 낮은 고형물 함수율의 달성은 고형물 농도에 맞추어 최대한 내동 스크류 컨베이어(105)의 스크롤 속도(차속)를 줄여야만 고형물이 원심분리기 내부에서 체류 시간이 증가하여 함수율이 떨어진다.

예컨대 투입유량이 일정할 때 유입되는 슬러지 농도가 2%에서 3%로 증가할 경우, 원심분리기에서 처리해야 할 슬러지 총량은 50%가 증가한다.

이때 탈수된 고형물이 50%로 증가한 만큼 원심분리기에서 증가된 고형물만큼 자동으로 대응하여 고형물을 연속적으로 빠르게 배출시켜야만 원활하게 슬러지를 처리할 수 있으며, 그 방법으로 원심분리기 내부의 내동 스크류 컨베이어(105)의 스크롤 속도(차속)를 증가시켜야 한다.

예컨대 유입되는 슬러지 농도가 2%일 때 차속이 4(RPM)으로 운전되고 있을 때 유입슬러지 농도가 3%로 증가하게 되면 자동적으로 차속이 6(RPM)으로 커져야 고형물 함수율 및 고형물(SS)회수율 등 최적의 성능을 낼 수 있다. 이때 상기 슬러지 농도가 2%에서 갑자기 3%로 증가되는 것이 아니라, 서서히 연속적으로 증가되기 때문에, 원심분리기의 차속도 그에 비례하여 4(RPM)에서 6(RPM)으로 서서히 연속적으로 커져야 항상 일정한 함수율을 유지할 수 있게 된다.

따라서 본 발명은 초기의 운전설정에 따라 일정한 차속으로 가동중 원심분리기 내부에 고형물양의 변화에 따른 차속모터(109)에 받는 부하가 고형물량에 비례하여 검출되며, 이 검출된 부하값을 제어연산 처리하여 차속모터 인버터(610)에 속도지령을 내려 연속적으로 제어된다. 상기 속도지령 후 회전수를 검출하여 속도지령과 검출치의 편차 및 부하 값의 변화 등을 비교 연산하여 연속적으로 수행하여 고형물 농도에 맞는 최적의 차속으로 연속운전 된다. 그리고 차속모터(109)에서 발생하는 제동 에너지를 주모터 인버터(620)로 회생시켜 전체적인 소비전력을 줄일 수 있다.

본 발명에 따른 비례제어식 수평형 원심분리기의 컨트롤러(108)는 보올 스피드(보올 회전속도)를 기준으로 일정 차속을 유지하기 위한 차속 제어(즉, 비례제어식 차속 제어)를 수행한다. 예컨대 기존에는 지정된 차속모터(또는 백모터)(109)의 속도를 고정값으로 지정하여 주모터(또는 메인모터)(101)의 부하 전류에 따라 몇 개의 단계(스텝)를 설정하여(즉, 계단식으로) 제어하는 방식이 전부였다.

그러나 본 발명에 따른 상기 컨트롤러(108)는 제어하고자 하는 차속만 설정하면 보올 속도에 대응하여 차속모터(109)의 속도를 능동적으로 제어하여 설정된 차속을 일정하게 유지하고, 주모터(101)의 부하 전류에 따라 기존 스텝 방식(또는 계단식)의 제어가 아니라, 리니어한(즉, 연속적인) 제어를 수행한다.

상기 컨트롤러(108)를 이용해 정상운전을 수행하는 방법을 설명한다.

상기 컨트롤러(108)는 시스템(즉, 원심분리기)의 시작(기동)을 감지한다.

그리고 보올회전수 감지부(630)와 차속회전수 감지부(640)를 통해 주모터(101)와 차속모터(109)의 회전속도(또는 회전수)(RPM)를 입력받고(즉, 검출하고), 주모터(101)의 부하 전류를 입력받는다(즉, 검출한다). 상기 주모터(101) 또는 차속모터(109)의 부하 전류를 검출하기 위하여 전류 검출부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 보올회전수 감지부(630) 및 차속회전수 감지부(640)는 각기 회전속도(또는 회전수)를 감지하기 위한 센서를 포함한다.

그리고 각 모터의 회전속도(RPM) 입력 유무와 주모터(101)의 부하전류 입력의 신호 건전성을 확인하고, 만약 이상 발생 시 에러 릴레이(미도시) 출력 및 엘시디(LCD) 화면(즉, 차속제어 컨트롤러의 사용자 인터페이스부에서 설정화면)(도 4 참조)에 해당 내용을 디스플레이 한다.

그리고 상기 컨트롤러(108)는 주모터(101)의 속도 변화에 따른 차속모터(109)의 속도제어를 시작한다. 이때 입력되는 두 회전속도(RPM)를 차속 계산식을 이용해 수치화 후, 그 값(즉, 회전속도 값)의 차이에 따라 차속모터(109)의 제어 전류를 비례제어 한다. 즉, 주모터(101)의 회전속도가 변하더라도 차속을 항상 일정하게 유지시키기 위하여 차속모터(109)의 회전속도를 연속적으로 제어한다.

만약, 정상 동작 중 설정된 펌프스톱(Pump Stop), 과부하(Over Load) 값과 입력되는 주모터(101)의 부하전류를 비교하여 이상이 발생할 경우, 상기 컨트롤러(108)는 펌프스톱(Pump Stop), 과부하(Over Load) 릴레이(미도시)를 작동한다.

상기 컨트롤러(108)를 이용해 자동운전을 수행하는 방법을 설명한다.

상기 정상운전 중 주모터 부하전류(Main Load Current)가 설정한 자동부하(Auto Load) 이상의 값이 입력되면 자동부하(Auto Load) 운전을 시작한다. 즉, 주모터(101)의 부하전류 변화량(또는 주모터의 회전속도)에 비례하여 차속모터의 전류를 제어한다(즉, 차속모터의 회전속도를 제어한다).

도 5를 참조하여 구체적으로 설명하겠지만, 이해를 위하여 간략하게 설명하면, 기존의 원심분리기는 미리 설정된 몇 개의 스텝을 지정하여, 그 지정된 스텝 사이에 부하전류 값이 검출되면 해당 스텝으로 차속모터를 제어하였으나, 본 발명에서는 주모터 부하전류 변화량에 따라 리니어(Linear)하게 차속모터를 제어함으로써 효율성을 최대화시킨다.

이하 차속제어 컨트롤러 설정과 그 제어방법에 대해서 설명한다.

도 4는 상기 도 3에 있어서, 차속제어 컨트롤러의 사용자 인터페이스부를 보인 예시도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 차속제어 컨트롤러의 사용자 인터페이스부는, 설정화면(또는 설정값 표시화면)(711), 다수의 기능 키(버튼, 스위치)(712 ~ 718)을 포함한다.

상기 설정화면(또는 설정값 표시화면)(711)은 원심분리기의 동작을 직관적으로 이해할 수 있는 그래픽 이미지를 표시하고, 에러코드 및 운전상태 정보, 보올 회전속도(Bowl speed rpm), 차속(Diff speed rpm), 백회전수(Back speed rpm) 및 부하전류(Load current %)를 0~100% 단위로 표시한다.

상기 설정화면(또는 설정값 표시화면)(711)은 파라미터 변경을 취소하고 메인 디스플레이로 이동시키는 스위치(ESC)(713)가 입력되면, 상기 설정화면(711)에는 보올 회전속도(Bowl Speed)(RPM), 차속모터 회전속도(Back Speed 또는 Back 폴리 회전속도)(RPM), 현재 가동되고 있는 차속값(Diff Speed)(RPM) 및 차속모터의 부하전류(Load Current)(%)를 표시한다. 이때 상기 부하전류는 인버터 정격 100%를 기준으로 하는 상대값이다.

상기 각각의 키(버튼, 스위치)(712 ~ 718)들의 기능에 대해서 설명한다.

상기 각각의 키(버튼, 스위치)(712 ~ 718)들은 자동 및 수동 선택 스위치(718), 파라미터 설정용 계수증가 스위치(716), 파라미터 설정용 계수감소 스위치(717), 오퍼레이터 세팅모드 스위치(F1)(715a), 그리스(Grease) 공급 세팅모드 스위치(F2)(715b), 그래프 디스플레이 모드 스위치(F3)(715c), 엔지니어 세팅 모드 스위치(F4)(715d), 파라미터 변경을 취소하고 메인 디스플레이로 이동시키는 스위치(ESC)(713), 에러 리셋 및 커서 이동 스위치(RESET)(714), 파라미터 업데이트 스위치(ENTER)(712)를 포함한다.

상기 오퍼레이터 세팅모드 스위치(715a)를 통해서 다음과 같은 파라미터 설정이 가능하다.

예컨대 슬로프(Slope)는 오토로드(Auto Load) 설정 값에 따라 차속 제어를 시작 할 경우, 부하(Load) 변화에 따른 차속 모터의 제어값의 변화량을 설정 하는 파마미터(Parameter)이고, 시작 차속(Start Diff)는 초기 운전과 부하 입력(Load input)이 오토로드(Auto Load) 값을 넘지 않았을 경우의 제어값 파라미터이고, 펌프 스톱(Pump Stop)은 차속 모터 부하(Load) 입력에 따라 펌프(pump)를 정지시키는 파라미터이며, 차속 모터의 부하(Load)가 설정 값을 초과 하면 작동하고, 차속 모터의 부하(load)가 펌프 스톱 파라미터(Pump Stop Parameter) 보다 소정 비율(예 : 10%) 떨어지면 펌프 스톱 릴레이(Pump stop Relay)(미도시)를 오프시켜 펌프를 가동한다. 그리고 과부하(Over load)는 차속 모터의 부하(Load) 입력이 과부하 파라미터(Over Load Parameter)를 초과 하면 과부하 릴레이(Over Load Relay)(미도시)를 온(On)시켜 시스템을 정지 한다. 그리고 시작 시간(Start Time)은 보올 모터(구동모터, 주모터)와 차속모터(백모터)의 설정 속도 도달을 위한 시간을 지정 하는 파라미터로서, 설정된 시간 후 부터 정상적인 제어를 시작한다.

상기 그리스 공급 세팅모드 스위치(715b)를 통해서 다음과 같은 파라미터 설정이 가능하다.

예컨대 오토/매뉴얼(Auto/Manual)은 그리스(Grease) 급유를 자동/수동으로 선택하는 파라미터이고, 그리스 타임(Grease Time)은 그리스 공급 릴레이(Grease Supply Relay)(미도시) 작동 시간을 설정 하는 파라미터(Auto/Manual 이 Auto일때의 파라미터)이고, 그리스 릴레이(Grease Relay)는 오토(Auto)로 설정 되었을 경우 릴레이(미도시)를 얼마동안 작동 할지를 설정하는 파라미터이고, 그리스 타임 카운트(Grease Time Count)는 그리스의 다음 작동 시간을 카운터하여 표시하는 파라미터이며, 엘시디 인텐시티(Lcd Intensity)는 엘시디 화면(즉, 설정화면)의 밝기를 지정하는 파라미터이다.

상기 그래프 디스플레이 모드 스위치(715c)를 통해서는 차속모터(또는 백모터)의 회전속도, 차속(Diff Speed), 차속모터의 부하를 소정시간 단위(예 : 10분, 1시간, 10시간, 100시간 등)로 기록하고 그래프로 디스플레이할 수 있다.

상기 엔지니어 세팅 모드 스위치(715d)는 엔지니어에 의해서 각종 값들을 설정하는 것으로 상술한 각종 값들 뿐만 아니라, 그리스의 테스트 및 동작 보정을 위한 값들을 설정할 수 있다.

상기 오토 로드(Auto Load), 상기 부하전류 대 차속값의 변화량(Slope), 초기 가동시 최저 차속값(Start diff), 펌프스톱 부하(Pstop LD = Pstop Load), 과부하(Over LD = Over Load) 등은 도 5에 도시된 그래프를 참조하여 알 수 있다.

도 5는 상기 도 3에 있어서, 비례제어식 수평형 그리스의 차속 비례제어 방법을 설명하기 위한 그래프이다. 즉, 도 5는 차속모터 부하와 차속값의 상관관계에 의한 차속제어 운전을 도식화한 그래프이다.

본 발명에 따른 비례제어식 수평형 원심분리기의 운전은, 상기 도 3 내지 도 4를 참조하여 설명한 바와 같이, 상기 설정된 파라미터에 의해 항상 차속부하와 차속값이 비례하여 가동되도록 프로그램 되어 있다.

도 5를 참조하면, 상기 부하전류 대 차속값의 변화량(Slope)은 기울기 각도가 45도 일 때 차속부하(Load Current)가 10% 증가하면 차속(Diff Speed)이 10%(3차속) 증가하고, 기울기 각도가 56도 일 때는 2차속, 기울기 각도가 71도 일 때는 1차속이 증가함을 알 수 있다.

상기와 같이 원심분리기(탈수, 농축)는 가동하기 전에 운전에 필요한 설정값을 상기 파라미터 설정화면에서 입력하여 운전할 수 있으며 운전 중 설정 값을 변경할 수 있다.

상기 원심분리기는 운전 중 주모터(101)의 속도(회전속도) 및 차속모터(109)의 속도를 수동모드 혹은 매뉴얼 모드에서 사용자가 직접 조절할 수 있으며, 오토(AUTO)모드 일 때는 컨트롤러(108)에서 자동으로 차속모터 인버터(610)를 제어하여 차속모터의 회전속도를 조절할 수 있다. 예컨대 상기 차속모터의 회전속도를 제어하기 위하여 4 ~ 20(mA)로 전류를 제어할 수 있다.

참고로 상기 컨트롤러(108)는 상기 차속제어를 위해 상기 주모터 인버터(620), 또는 상기 차속모터 인버터(610)를 피드백 제어할 수 있으며, 오토모드나 수동모드에서 제어하고자 하는 모터 회전속도에 해당하는 주파수 제어신호(또는 속도 제어신호)를 출력한다. 다만 상기 인버터(610, 620)를 제어하는 방식 자체는 공지된 기술을 이용할 수 있으므로, 본 발명의 실시예에서는 그 구체적인 설명은 생략한다.

한편 만약 에러 메시지(Error Message)에 의해 원심분리기가 정지할 경우, 에러 원인을 파악하여 해제하고, 리셋키(714)를 통해 리셋하여 정지를 해제할 수 있다.

이때 상기 각 모드에서의 설정값의 변경은 계수 증가/감소 스위치(716, 717)를 이용하여, 설정값을 높이거나 낮출 수 있다.

한편 운전 중 상기 부하전류 대 차속값의 변화량(Slope) 값의 설정이 너무 높게 설정되면 차속모터의 부하가 계속 증가하여 펌프정지 및 과부하로 원심분리기가 정지하며, 상기 부하전류 대 차속값의 변화량(Slope) 값의 설정이 너무 낮으면 차속부하가 낮게 운전되어 함수율이 높아진다.

상기 컨트롤러(108)는 자동 모드(Auto Mode)로 운전 중 입력신호(또는 검출신호)의 이상 및 차속제어에 이상이 발생할 경우, 해당하는 에러를 표시하며, 원심분리기를 자동으로 정지시킨다. 상기 에러표시는 상기 설정화면(또는 설정값 표시화면)(711)을 통해 그 상세한 에러 내용을 표시할 수도 있다.

예컨대 상기 컨트롤러(108)는 보올회전수 감지부(630)에서 주모터(101)에 의해 회전되는 보올의 회전수(또는 회전속도)를 검출하는 센서의 라인단선 또는 센서의 파손으로 인한 에러를 표시할 수 있다(예 : Main RPM Miss!). 이에 사용자(또는 운용자)는 선로 확인 및 센서 고장 유/무 확인과 센서 근접거리 등을 확인하여 에러 조치를 취할 수 있다.

또한 상기 컨트롤러(108)는 차속회전수 감지부(640)에서 차속모터(109)에 의해 회전되는 내동 스크류 컨베이어(105)의 회전수(또는 회전속도)를 검출하는 센서의 라인단선 또는 센서의 파손으로 인한 에러를 표시할 수 있다(예 : Back RPM Miss!). 이에 사용자(또는 운용자)는 선로 확인 및 센서 고장 유/무 확인과 센서 근접거리 등을 확인하여 에러 조치를 취할 수 있다.

또한 상기 컨트롤러(108)는 차속모터(109) 벨트 슬립 또는 차속값이 설정치 값을 벗어났을 때 에러를 표시할 수 있다(예 : Diff Err!). 이에 사용자(또는 운용자)는 차속모터 벨트 파손 및 슬립을 확인하여 에러 조치를 취할 수 있다.

또한 상기 컨트롤러(108)는 차속모터 인버터(610)의 부하전류 신호 라인 이상 시 에러를 표시할 수 있다(예 : Back Load Miss!). 이에 사용자(또는 운용자)는 라인 점검 및 차속모터 인버터(610)의 고장 유/무를 확인하여 에러 조치를 취할 수 있다.

또한 상기 컨트롤러(108)는 상기 설정화면(또는 설정값 표시화면)(711)에서 설정된 과부하(Over LD) 설정치보다 높은 부하전류 인가 시 알람(Alarm)을 표시할 수 있다(예 : Over Load Alarm!). 이에 사용자(또는 운용자)는 차속모터(109)의 과부하 상태를 확인할 수 있다.

상기 컨트롤러(108)는 상기 부하전류 대 차속값의 변화량(Slope)에 따른 비례제어 및 상기 에러 동작을 수행하기 위한 프로그램을 저장하는 메모리(미도시)를 더 포함할 수 있다.

한편 매뉴 모드(즉, 수동모드 혹은 매뉴얼 모드)로 운전할 경우에는 펌프스톱 부하(Pstop LD), 과부하(Over LD)만 작동하여 확인할 수 있다.

상기와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

100 : 방진장치 101 : 구동모터
102 : 프레임 103 : 케이싱
104 : 회전 보올 105 : 내동 스크류 컨베이어
106 : 보올 내면 107 : 레일플레이트(rail-plate)
108 : 컨트롤러 109 : 차속 모터
110 : 베어링블록 200 : 기어박스
212 : 기어박스 아답터 214 : 차속 풀리
215 : 슬러지 토출구 216 : 보올 수평부
217 : 보올 원추부 300 : 피드 파이프
303 : 고형물 토출구 400 : 분리액 배출구
401 : 고형물 배출구 610 : 차속모터 인버터
620 : 주모터 인버터 630 : 보올회전수 감지부
640 : 차속회전수 감지부 711 : 설정화면
712 ~ 718 : 기능키

Claims

지지 구조물 위에 방진장치와 주모터가 부착된 프레임과 케이싱 내부에 회전가능하게 결합되는 회전 보올과 내동 스크류 컨베이어, 기어박스가 조립되어 베어링블록에 장착되며 컨트롤러를 이용해 회전 보올과 내동 스크류 컨베이어에 차속을 두어 상기 회전 보울 내부로 투입되는 공급 슬러지를 배출 고형물과 분리액으로 분리 배출하는 수평형 원심분리기에 있어서,
상기 수평형 원심분리기에 투입되는 고형물이 원심력으로 보올 내면으로 침강하여 보올 원추부로 이송 배출시 회전슬립과 전단력을 방지하기 위해 보올 내면의 원주를 따라 일정한 간격과 두께를 가진 복수개의 레일플레이트를 장착하며, 회전 보올이 침강고형물을 내동 스크류 컨베이어의 나선을 따라 원추부로 회전 이송 시, 상기 레일플레이트에 걸려 회전슬립하지 않고 수평으로 평행하게 보올 원추부 측으로 원활하게 이송시키되, 기어박스 토오크 부하값을 최소화 하면서 이송 배출시키며,
상기 회전 보올 내부에 배치되는 내동 스크류 컨베이어와 상기 회전 보올 간의 회전 속도 차이로 연동회전 선상에서 운전 중 공급 슬러지의 농도 변화가 수시로 발생하더라도, 상기 내동 스크류 컨베이어의 날개 끝에 걸리는 이송 고형물 부하 토오크를 검출하여 차속 부하값에 따른 변환 차속을 정확하고 빠르게 상기 컨트롤러를 통해 비례제어 하도록 상기 기어박스가 상기 회전 보올의 일 측 샤프트에 장착되어 상기 컨트롤러에서 리니어하게 연속으로 비례제어를 수행하여 배출고형물의 함수율을 항상 일정하게 유지시키며,
주모터 또는 구동모터에 의해 회전하는 보올의 회전수를 감지하는 보올회전수 감지부; 차속모터 또는 백모터에 의해 회전하는 내동 스크류 컨베이어의 회전수를 감지하는 차속회전수 감지부; 상기 주모터 또는 차속모터의 부하 전류를 검출하는 전류 검출부; 및 각종 파라미터 설정이나 동작 상태를 표시하는 사용자 인터페이스부;를 포함하고,
상기 컨트롤러는 미리 선택된 초기 가동시 최저 차속값(Start diff)으로부터 부하전류 대 차속값의 변화량(Slope)에 따라 상기 주모터와 차속모터의 회전속도가 항상 일정한 차속을 유지하도록 연속적으로 비례제어를 수행하며, 또한 상기 부하전류 대 차속값의 변화량(Slope)으로 운전 중, 차속모터의 부하가 설정값(Pstop LD)보다 증가하면 일시적으로 투입펌프를 정지하였다가, 차속모터의 부하가 설정값 (Pstop LD)이내로 감소토록 투입펌프가 정지.가동을 몇 차례 반복 운전하여 설정값(Pstop LD)이내이면 정상 운전되고 초과하면 펌프를 정지시키며, 또한 차속모터의 부하가 원심분리기 전체정지 설정값(Over LD)보다 증가하면 운전을 정지시키고 점검모드로 전환시키며,
상기 사용자 인터페이스부는 원심분리기의 동작을 직관적으로 이해할 수 있는 그래픽 이미지를 표시하고, 에러코드 및 운전상태 정보, 보올 회전속도(Bowl speed rpm), 차속(Diff speed rpm), 백회전수(Back speed rpm) 및 부하전류(Load current %)를 0~100% 단위로 표시하는 설정화면, 자동 및 수동 선택 스위치, 파라미터 설정용 계수증가 스위치, 파라미터 설정용 계수감소 스위치, 오퍼레이터 세팅모드 스위치, 그리스(Grease) 공급 세팅모드 스위치, 그래프 디스플레이 모드 스위치, 엔지니어 세팅 모드 스위치, 파라미터 변경을 취소하고 메인 디스플레이로 이동시키는 스위치, 에러 리셋 및 커서 이동 스위치, 파라미터 업데이트 스위치가 포함되는 것을 특징으로 하는 비례제어식 수평형 원심분리기.
제 1항에 있어서, 상기 비례제어식 수평형 원심분리기는,
상기 원심분리기에 투입되는 슬러지의 고형물이 원심력으로 보올 내면으로 침강하여 내동 스크류 컨베이어의 나선을 따라 보올 원추부로 이송 배출시 회전슬립과 전단력을 방지하기 위해 보올 내면의 원주를 따라 일정한 간격과 두께를 가진 복수개의 레일플레이트를 장착하고,
상기 회전 보올이 침강고형물을 내동 스크류 컨베이어의 나선을 따라 원추부로 회전 이송시 각각의 레일플레이트에 걸려 회전슬립하지 않고 수평으로 평행하게 보올 원추부 측으로 원활하게 이송하면서 원추부에서의 전단력을 최소화하면서 압착력을 가해 배출고형물의 수분을 저감 시키는 것을 특징으로 하는 비례제어식 수평형 원심분리기.
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제 1항에 있어서, 상기 컨트롤러는,
차속부하와 차속값을 상기 부하전류 대 차속값의 변화량(Slope)에 따라 운전하며, 차속부하에 비례하여 차속값을 연속적으로 비례하여 가동시키되, 상기 컨트롤러에 입력되는 신호의 이상이나 차속제어에 이상이 발생할 경우 에러 내용을 표시하고 원심분리기의 기동을 정지시키며,
상기 에러 내용은 주모터에 의해 회전되는 보올의 회전수를 감지하는 센서의 라인단선 또는 센서의 파손으로 인한 에러, 차속모터에 의해 회전되는 내동 스크류 컨베이어의 회전수를 감지하는 센서의 라인단선 또는 센서의 파손으로 인한 에러, 차속모터 벨트 슬립 또는 차속값이 설정치 값을 벗어났을 때의 에러, 차속모터 인버터의 부하전류 신호 라인 이상 시 에러, 기설정된 과부하(Over LD) 설정치보다 높은 부하전류 인가에 의한 에러 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 비례제어식 수평형 원심분리기.
제 1항에 있어서, 상기 비례제어식 수평형 원심분리기는,
초기 설정운전 값으로 운전 중 투입 슬러지 변화 농도에 따라 내동 스크루 컨베이어에 걸리는 기계적 토오크 값이 기어박스에서 차속 모터로 전기적 전류 값으로 전달되면, 상기 컨트롤러에서 설정 값 사이의 편차를 제어대상 인버터에 주파수 편차 제어 량으로 차속 모터 주파수를 제어하여 원하는 성상의 배출고형물을 얻을 수 있도록 목표 값과 설정 값이 일치 비례하도록 리니어하게 연속으로 제어하는 것을 특징으로 하는 비례제어식 수평형 원심분리기.