KR101780031B1 - 원료적재높이 측정장치 - Google Patents

원료적재높이 측정장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101780031B1
KR101780031B1 KR1020160120956A KR20160120956A KR101780031B1 KR 101780031 B1 KR101780031 B1 KR 101780031B1 KR 1020160120956 A KR1020160120956 A KR 1020160120956A KR 20160120956 A KR20160120956 A KR 20160120956A KR 101780031 B1 KR101780031 B1 KR 101780031B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
powder
level
storage tank
sensor unit
measurement sensor
Prior art date
Application number
KR1020160120956A
Other languages
English (en)
Inventor
김동식
이착표
김용택
임재일
Original Assignee
(주)세네카
한국남동발전 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)세네카, 한국남동발전 주식회사 filed Critical (주)세네카
Priority to KR1020160120956A priority Critical patent/KR101780031B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101780031B1 publication Critical patent/KR101780031B1/ko

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/28Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
    • G01F23/284Electromagnetic waves
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65DCONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
    • B65D90/00Component parts, details or accessories for large containers
    • B65D90/48Arrangements of indicating or measuring devices

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)

Abstract

본 발명은 저장 탱크 내에 저장되는 원료 분체의 적재된 높이를 측정하는 원료적재높이 측정장치에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는, 저장 탱크 내에 좁은 공간에서도 설치가 용이하고, 설치공간을 작게 차지하면서도 모터구동회로에서 발생되는 노이즈 신호에 의한 측정장치의 오류발생을 방지하고, 원료 분체의 적재으로 발생되는 압축열에 의한 발진파의 온도영향을 보정하여 보다 정확하게 원료분체의 레벨을 측정할 수 있으며, 정확한 적재높이 측정을 위해 측정장치의 발진부 및 구동부가 저장탱크 내에 설치되는 경우에도 분진의 영향없이 장시간 정확한 작동 및 측정이 가능한 원료적재높이 측정장치에 관한 것으로,
본 발명에 따른 원료적재높이 측정장치(1)는, 저장탱크(Silo) 내에 저장되는 석탄이나 회분 등과 같은 원료 분체의 적재 높이를 측정하는 원료 적재높이 측정장치에 있어서, 소정의 주파수값, 파장값 및 진폭값을 가지는 밀리미터파(EHF, Extremely High Frequency)를 상기 저장 탱크(110) 내의 원료 분체(120)로 발산시키고, 발산된 상기 밀리미터파가 상기 원료 분체(120)에서 반사되어 되돌아오는 반사파를 검출 측정하는 레벨측정 센서부(10); 내부에 수용공간이 마련되고, 상기 내부 수용공간에는 상기 레벨측정 센서부(10)가 수용되며, 타측 단부에는 렌즈(Lens)(21)가 구비되는 혼(Horn)(20); 일측은 상기 저장 탱크(110)의 상부에 외부로 돌출되게 고정결합되고, 타측은 상기 저장 탱크(110)를 관통하여 내부에 구비되는 고정 프레임(30); 일측은 상기 고정 프레임(30)의 타측에 회전가능하게 결합되고, 타측에는 한 쌍의 지지대(41)가 마련되며, 상기 혼(20)이 상기 한 쌍의 지지대(41) 사이에 회전가능하게 구비되는 회전 프레임(40); 상기 고정 프레임(30)의 타측에 구비되고, 상기 회전 프레임(40)을 회전이동시키는 제1구동모터(50); 상기 회전 프레임(40)에 구비되고, 상기 혼(20)을 회전이동시키는 제2구동모터(51); 상기 제1구동모터(50) 및 제2구동모터(51)의 동작을 제어하며, 상기 레벨측정 센서부(10)에서 분체(120)를 향해 소정의 주파수값, 파장값 및 진폭값을 가지는 밀리미터파가 발진되게 상기 레벨정 센서부(10)로 작동신호를 출력하고, 상기 레벨측정 센서부(10)로부터 측정값을 입력받아 원료 분체 레벨을 연산하며, 연산된 분체 레벨 데이터를 외부로 출력하는 제어부(60); 상기 제어부(60)로부터 소정거리 이격된 원거리 위치에 구비되며, 상기 제어부(60)로부터 분체 레벨 데이터를 입력받아 저장하고, 저장된 분체 레벨 데이터를 연산하여 상기 저장 탱크(110) 내의 분체 레벨을 3차원으로 형상화시켜 외부로 표시하는 주 표시부(70); 상기 고정 프레임(30)의 일측에 구비되어 상기 제어부(60)로부터 분체레벨 데이터를 입력받아 외부로 표시하는 현장 표시부(90); 및, 사용자로부터 저장 탱크(110) 내부의 분체 레벨을 측정할 다수의 위치를 입력받아 상기 제어부(60)로 출력하는 사용자입력부(80);를 포함하여 구성되고, 상기 제어부(60)는, 상기 제1구동모터(50) 및 제2구동모터(51)에 각각 전원을 공급하고 동작을 제어하는 모터구동 회로기판(61); 및 상기 레벨측정 센서부(10)에서 분체(120)를 향해 소정의 주파수값, 파장값 및 진폭값을 가지는 밀리미터파가 발진되게 상기 레벨측정 센서부(10)의 동작을 제어하고, 상기 레벨측정 센서부(10)로부터 측정값을 입력받아 원료 분체 레벨을 연산하며, 연산된 분체 레벨 데이터를 외부로 출력하는 주 회로기판(62);을 포함하여 구성되고, 상기 주 회로기판(62)의 상측에는 상기 모터구동 회로기판(61)이 구비되고, 상기 주 회로기판(62)의 배면에는 방열판(63)이 구비되며, 상기 주 회로기판(62) 및 모터구동 회로기판(61) 사이에는 알루미늄 소재의 노이즈 차폐판(64)이 개재되어, 상기 모터구동 회로기판(61)에서 상기 제1구동모터(50) 및 제2구동모터(51)의 동작 제어시 발생되는 노이즈 신호가 상기 주 회로기판(62)으로 전달되지 않게 차폐시켜 주는 것을 특징으로 한다.

Description

원료적재높이 측정장치{The Measuring Device of Powdering Material level}
본 발명은 저장 탱크 내에 저장되는 원료 분체의 적재된 높이를 측정하는 원료적재높이 측정장치에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는, 저장 탱크 내에 좁은 공간에서도 설치가 용이하고, 설치공간을 작게 차지하면서도 모터구동회로에서 발생되는 노이즈 신호에 의한 측정장치의 오류발생을 방지하고, 원료 분체의 적재으로 발생되는 압축열에 의한 발진파의 온도영향을 보정하여 보다 정확하게 원료분체의 레벨을 측정할 수 있으며, 정확한 적재높이 측정을 위해 측정장치의 발진부 및 구동부가 저장탱크 내에 설치되는 경우에도 분진의 영향없이 장시간 정확한 작동 및 측정이 가능한 원료적재높이 측정장치에 관한 것이다.
일반적으로 화력발전소, 제철소, 시멘트 공장 및, 곡물 저장소에서는 원료 분체를 별도의 저장 탱크(Silo)에 저장 보관해 사용하고 있으며, 각각의 공정에서의 공정 제어 및 재고량 파악을 위해 저장 탱크 내에 저장된 저장물의 양을 측정하여 관리하게 된다.
저장 탱크 내에 저장된 저장물의 양을 측정하는 측정장치로는 저장 탱크 내에 저장된 물질과 측정장비가 직접 접하면서 측정하는 접촉식과 접촉하지 않고 측정하는 비접촉식이 있다. 접촉식으로는 저장 탱크 내에 설치된 로프에 의해 서로 연결된 두 개의 추를 이용하여 저장 탱크 내에 설치된 추가 분체 원료 위에 닿았을 때 저장 탱크 외부에 설치딘 레벨 지시기가 가리키는 레벨 표시판을 보고 저장 탱크 내의 저장물의 저장량을 측정하는 방법과 용기와 물질 사이에 전압을 걸어 충전되는 전기 용량이 저장물의 레벨에 따라 달라지는 성질을 이용하여 레벨값을 측정하는 방법이다. 비접촉식으로는 초음파, 레이더 신호, 마이크로웨이브 등의 신호를 내보낸 후에 저장물에 부딪혀 되돌아오는 신호를 측정하는 방식으로, 내보내져서 돌아오는 시간과 신호의 전파속도와의 관계로부터 거리를 측정하는 방법이다.
접촉식의 경우, 측정장치를 저장 탱크 내에 설치하기 어렵고, 분체 원료의 크기가 미세한 경우 정확한 저장양을 측정하기 어려운 문제점이 있으며, 비접촉식의 경우, 저장 탱크 내부에 분체원료가 인입 또는 인출되는 경우, 분체원료의 적재 높이가 매우 불규칙하기 때문에 정확한 레벨 측정이 어려운 문제점이 있다. 이에 공개특허 제10-2002-0016008호(발명의 명칭:'초음파 센서를 이용한 분체레벨 측정장치')에서는, 도 1a에 도시된 바와 같이, 저장 탱크(110) 상부에 가로 및 세로로 설치되는 가이드 부재(120, 130)를 따라 초음파 센서(140)를 이동시켜 다수의 위치에서 분체원료의 레벨을 측정하도록 하고 있으나, 상기 초음파 센서(140)를 이동시키기 위한 가로 및 세로 가이드 부재(120, 130)를 저장 탱크(110) 상부에 가로질러 설치하기 어려운 문제점이 있으며, 1차원적으로 분체원료의 레벨만을 표시하여 사용자가 분체레벨의 즉각적인 변화나 적재상황을 파악하는데 어려움이 있었으며, 이를 해결하기 위해 등록특허 제10-0428894호(발명의 명칭:'탱크 내의 분체원료의 3차원 적재측정방법')에서는, 도 1b에 도시된 바와 같이, 각각의 저장 탱크(110) 내부의 좌, 우측 및 중심에 각각 포인트 센서(150)를 설치하고, 하나의 저장 탱크(110) 내부에 설치된 상기 3개의 포인트 센서(150)를 통해 분체원료의 레벨을 3차원 측정하도록 하고 있으나, 3개의 포인트 센서(150)를 사용함으로써, 저장 탱크(110) 내 설치가 어렵고, 설치 및 유지보수 비용이 증가되는 문제점이 있다.
이에, 공개특허 제10-2012-0070167호(발명의 명칭:'다점 측정형 장입물 레벨 측정장치')에서는, 도 2에 도시된 바와 같이, 고로(100)의 상부로 소정거리 돌출되게 고로조립부재(12)가 구비되고, 상기 고로조립부재(12)의 상부에 스윙부(10)가 상,하 베어링(B)의 지지를 받으며 스윙회전하게 형성되며, 상기 스윙부(10)의 상측에는 소정각도의 한정된 범위내에서만 틸팅회전되게 틸팅부(30)가 구비되고, 여러개의 기어 조합 및 상, 하 베어링의 지지를 통해 제1구동모터(26)의 구동력을 전달받아 스윙부(10)의 스윙부재(14)가 스윙회전하며, 벨트를 통해 제2구동모터(47)의 구동력을 전달받아 틸팅부(30)의 틸팅블럭(34)가 틸팅회전하여 하나의 측정 센서를 사용해 원료적재 높이를 측정할 수 있도록 구성되어 있으나,
상기 레벨계(50)를 스윙회전 및 틸팅회전시키기 위한 기계 기구적인 구조가 복잡하고, 복잡한 기계 기구적인 구성으로 상기 레벨계(50)를 고로(100)에 장착하는 것 또한 불편하며,
특히, 도 3에 도시된 바와 같이, 고로(100)의 상부로 소정거리 돌출되게 구비되는 고로조립부재(12)의 고로 상부 돌출거리 및, 상기 고로조립부재(12)의 상측으로 내부 이격되게 구비되는 레벨계(50)의 내부 이격거리 만큼, 상기 레벨계(50)가 상기 고로(100)로부터 상측 내부로 이격된 위치의 협소한 공간에 구비되어, 레벨계(100)에서 고로(100) 내부로 발진시킬 수 있는 마이크로파의 틸팅각도가 한정되고, 이로 인해, 고로 내부에 적재되는 분체의 높이가 높은 경우에는, 도 3에 도시된 바와 같이, 마이크로파(Microwave)가 도달되지 못하는 음영지역이 발생하여 고로 내부의 전체 분체레벨을 측정하지 못하는 문제점있고, 이를 해결하기 위해, 고로 내부에 측정장치를 설치하는 경우에는, 각종 구동모터 및 기어 등에 원료분체가 침착되어 작동오류가 발생되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로, 단순한 구성으로 설치 및 유지 보수비용을 현저히 절감할 수 있도록 하고, 원료적재높이를 보다 정확하게 측정하기 위해 저정탱크 내에 설치가능하도록 함과 함께, 저장탱크 내 원료 분체가 측정장치의 각종 구동모터 및 기어 등에 침착되는 것을 방지할 수 있도록 하며,
또한, 모터 구동시 모터구동회로에서 발생되는 노이즈 신호에 의한 측정장치의 오류발생을 방지할 수 있도록 하고, 저장탱크 내 원료 분체의 적재으로 발생되는 압축열에 의한 발진파의 온도영향을 보정하여 보다 정확하게 원료분체의 레벨을 측정할 수 있도록 한다.
상기 전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 형태에서는, 저장탱크(Silo) 내에 저장되는 석탄이나 회분 등과 같은 원료 분체의 적재 높이를 측정하는 원료 적재높이 측정장치에 있어서, 소정의 주파수값, 파장값 및 진폭값을 가지는 밀리미터파(EHF, Extremely High Frequency)를 상기 저장 탱크(110) 내의 원료 분체(120)로 발산시키고, 발산된 상기 밀리미터파가 상기 원료 분체(120)에서 반사되어 되돌아오는 반사파를 검출 측정하는 레벨측정 센서부(10); 내부에 수용공간이 마련되고, 상기 내부 수용공간에는 상기 레벨측정 센서부(10)가 수용되며, 타측 단부에는 렌즈(Lens)(21)가 구비되는 혼(Horn)(20); 일측은 상기 저장 탱크(110)의 상부에 외부로 돌출되게 고정결합되고, 타측은 상기 저장 탱크(110)를 관통하여 내부에 구비되는 고정 프레임(30); 일측은 상기 고정 프레임(30)의 타측에 회전가능하게 결합되고, 타측에는 한 쌍의 지지대(41)가 마련되며, 상기 혼(20)이 상기 한 쌍의 지지대(41) 사이에 회전가능하게 구비되는 회전 프레임(40); 상기 고정 프레임(30)의 타측에 구비되고, 상기 회전 프레임(40)을 회전이동시키는 제1구동모터(50); 상기 회전 프레임(40)에 구비되고, 상기 혼(20)을 회전이동시키는 제2구동모터(51); 상기 제1구동모터(50) 및 제2구동모터(51)의 동작을 제어하며, 상기 레벨측정 센서부(10)에서 분체(120)를 향해 소정의 주파수값, 파장값 및 진폭값을 가지는 밀리미터파가 발진되게 상기 레벨정 센서부(10)로 작동신호를 출력하고, 상기 레벨측정 센서부(10)로부터 측정값을 입력받아 원료 분체 레벨을 연산하며, 연산된 분체 레벨 데이터를 외부로 출력하는 제어부(60); 상기 제어부(60)로부터 소정거리 이격된 원거리 위치에 구비되며, 상기 제어부(60)로부터 분체 레벨 데이터를 입력받아 저장하고, 저장된 분체 레벨 데이터를 연산하여 상기 저장 탱크(110) 내의 분체 레벨을 3차원으로 형상화시켜 외부로 표시하는 주 표시부(70); 상기 고정 프레임(30)의 일측에 구비되어 상기 제어부(60)로부터 분체레벨 데이터를 입력받아 외부로 표시하는 현장 표시부(90); 및, 사용자로부터 저장 탱크(110) 내부의 분체 레벨을 측정할 다수의 위치를 입력받아 상기 제어부(60)로 출력하는 사용자입력부(80);를 포함하여 구성되고, 상기 제어부(60)는, 상기 제1구동모터(50) 및 제2구동모터(51)에 각각 전원을 공급하고 동작을 제어하는 모터구동 회로기판(61); 및 상기 레벨측정 센서부(10)에서 분체(120)를 향해 소정의 주파수값, 파장값 및 진폭값을 가지는 밀리미터파가 발진되게 상기 레벨측정 센서부(10)의 동작을 제어하고, 상기 레벨측정 센서부(10)로부터 측정값을 입력받아 원료 분체 레벨을 연산하며, 연산된 분체 레벨 데이터를 외부로 출력하는 주 회로기판(62);을 포함하여 구성되고, 상기 주 회로기판(62)의 상측에는 상기 모터구동 회로기판(61)이 구비되고, 상기 주 회로기판(62)의 배면에는 방열판(63)이 구비되며, 상기 주 회로기판(62) 및 모터구동 회로기판(61) 사이에는 알루미늄 소재의 노이즈 차폐판(64)이 개재되어, 상기 모터구동 회로기판(61)에서 상기 제1구동모터(50) 및 제2구동모터(51)의 동작 제어시 발생되는 노이즈 신호가 상기 주 회로기판(62)으로 전달되지 않게 차폐시켜 주는 것을 특징으로 하는 원료적재높이 측정장치(1)를 제공한다.
본 발명의 일 형태에 따른 원료적재높이 측정장치(1)에 있어서, 저장탱크의 상부 중앙에서 내부로 소정거리 돌출되게 구비되고, 세라믹 소재로 형성되며, 내부에 수용공간이 마련되어 상기 혼(20), 고정 프레임의 타측 단부, 회전 프레임(40), 제1구동모터(50) 및, 제2구동모터(51)가 밀폐 수용되는 분진차단 밀폐 케이스(65);를 더 포함하여 구성될 수 있으며,
바람직하게는, 상기 분진차단 밀폐케이스의 내부 일측에는, 온도측정 센서부(67)가 구비되고, 상기 온도측정 센서부(67)는, 실시간으로 측정한 온도값을 상기 제어부(60)의 주 회로기판(62)으로 전달하며, 상기 제어부(60)의 주 회로기판(62)은 상기 온도측정 센서부(67)로부터 전달받은 온도값에 따라 온도 보정된 소정의 주파수값, 파장값 및 진폭값을 가지는 밀리미터파가 발진되게 상기 레벨측정 센서부(10)의 동작을 제어할 수 있다.
본 발명에 따른 원료적재높이 측정장치는, 단순한 구성을 통해 설치 및 유지 보수비용을 현저히 절감할 수 있고, 저장 탱크 내에 원료 분체측으로 돌출되게 구비되어 음영지역 없이 보다 정확하게 원료적재높이를 측정할 수 있으며, 정확한 측정을 위해 측정장치가 저장 탱크 내에 설치되는 경우에도, 저장탱크 내 원료 분체가 측정장치의 각종 구동모터 및 기어 등에 침착되는 것을 방지할 수 있고,
또한, 모터 구동시 모터구동회로에서 발생되는 노이즈 신호에 의한, 발진파의 발진 및 측정을 제어 및 연산하는 주회로 기판의 작동오류를 방지할 수 있으며, 저장탱크 내 원료 분체의 적재으로 발생되는 압축열에 의한 발진파의 온도영향을 보정하여 보다 정확하게 원료분체의 레벨을 측정할 수 있게 된다.
도 1a는 종래 분체레벨 측정장치의 초음파 센서가 저장 탱크의 상부에 설치되는 것을 나타내는 평면도;
도 1b는 종래 분체원료의 3차원 적재측정방법에 있어서, 각각의 저장 탱크의 좌, 우측 및 중앙부에 포인트 센서가 각각 설치되는 것을 나타내는 개략도;
도 2는 종래 원료적재높이 측정장치에 있어서, 측정장치가 저장탱크 내 분진이 장치에 침착되지 않도록 저장탱크 상측 내부로 만입되어 설치되는 것을 나타내는 단면도;
도 3은 저장탱크 내 분진이 장치에 침착되지 않도록 저장탱크 상측 내부로 만입되어 설치되는 경우에, 저장탱크 내 원료 분체의 높이를 측정할 수 없는 음영지역이 존재하는 것을 나타내는 개략도;
도 4는 본 발명에 따른 원료적재높이 측정장치의 구성을 나타내는 시스템 구성도;
도 5은 본 발명에 따른 원료적재높이 측정장치에 있어서, 저장 탱크 내에 설치된 것을 나타내는 설치 상태도;
도 6은 본 발명에 따른 원료적재높이 측정장치에 있어서, 본체 케이스 내부에 구비되는 제어부의 구성을 나타내는 단면도;
도 7은 본 발명에 따른 원료적재높이 측정장치에 있어서, 레벨측정 센서부를 이동시켜 원료적재높이를 측정하기 위한 저장 탱크 내 좌표값 설정을 나타내는 개략도; 및
도 8a 및 도 8b는 본 발명에 따른 원료적재높이 측정장치에 있어서, 주 표시부를 통해 저장 탱크 내의 분체레벨 측정값이 3차원으로 형상화되어 나타나는 실시예를 보여주는 분체레벨 3차원 형상화 그래픽;이다.
이하 상기 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예들을 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 부호가 사용되며, 이에 따른 부가적인 설명은 하기에서 생략된다.
도 4는 본 발명에 따른 원료적재높이 측정장치(1)의 구성을 나타내는 시스템 구성도이며, 도 5은 본 발명에 따른 원료적재높이 측정장치(1)에 있어서, 저장 탱크 내에 설치된 것을 나타내는 설치 상태도이이고, 도 6은 본 발명에 따른 원료적재높이 측정장치(1)에 있어서, 본체 케이스(66) 내부에 구비되는 제어부(60)의 구성을 나타내는 단면도이다.
또한, 도 7은 본 발명에 따른 원료적재높이 측정장치(1)에 있어서, 레벨측정 센서부(10)를 이동시켜 원료적재높이를 측정하기 위한 저장 탱크 내 좌표값 설정을 나타내는 개략도이고, 도 8a 및 도 8b는 본 발명에 따른 원료적재높이 측정장치(1)에 있어서, 주 표시부(70)를 통해 저장 탱크 내의 분체레벨 측정값이 3차원으로 형상화되어 나타나는 실시예를 보여주는 분체레벨 3차원 형상화 그래픽이다.
본 발명에 따른 원료적재높이 측정장치(1)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 크게, 밀리미터파(EHF, Extremely High Frequency)를 분체(120)로 발산시키고, 분체(120)에서 반사되어 되돌아오는 반사파를 검출 측정하는 레벨측정 센서부(10)와, 상기 레벨측정 센서부(10)가 내부에 구비되는 혼(Horn)(20)과, 상기 저장 탱크(110)를 내, 외부로 관통하여 상기 저장 탱크(110)의 상부에 고정결합되는 고정 프레임(30)과, 상기 고정 프레임(30)에 회전가능하게 결합되고 한 쌍의 지지대(41)에 상기 혼(20)이 회전가능하게 결합되는 회전 프레임(40)과, 상기 회전 프레임(40) 및 상기 혼(20)을 각각 회전이동시키는 제1구동모터(50) 및 제2구동모터(51)와, 상기 제1구동모터(50), 제2구동모터(51) 및 상기 레벨측정 센서부(10)의 동작으로 제어하는 제어부(60)와, 상기 제어부(60)로부터 데이터를 입력받아 저장하고, 상기 저장된 데이터를 연산하여 상기 저장 탱크(110) 내의 분체 레벨을 3차원으로 영상화시켜 외부로 표시하는 주 표시부(70)와, 상기 고정 프레임(30)의 일측에 구비되어 상기 제어부(60)로부터 분체레벨 데이터를 입력받아 측정장치(1)가 설치되는 현장에서 분체 레벨을 표시하는 현장 표시부(90) 및, 사용자 입력부(80)를 포함하여 구성된다.
상기 레벨측정 센서부(10)는, 도 4와 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제어부(60)로부터 작동신호를 입력받아 소정의 주파수값, 파장값 및 진폭값을 가지는 밀리미터파(EHF, Extremely High Frequency)를 상기 저장 탱크(110) 내의 분체(120)로 발산시키고, 발산된 상기 밀리미터파가 분체(120)에서 반사되어 되돌아오는 반사파를 검출하며, 상기 반사파의 주파수값, 파장값 및 진폭값을 측정하여 상기 제어부(60)로 출력하게 된다. 바람직하게는, 상기 밀리미터파에 소정 펄스파를 실어 분체(120)로 발산시키고, 분체(120)에서 반사되어 되돌아오는 반사파의 검출은 발산시 밀리미터파와 함께 실린 소정 펄스파가 측정되는 반사파만을 골라 검출해 냄으로써, 저장 탱크(110) 내 분진이나 주변의 소음에 따른 노이즈의 영향없이 반사파만을 정확하게 식별해 낼 수 있도록 한다.
상기 혼(Horn)(20)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 내부의 수용공간에 상기 레벨측정 센서부(10)가 구비되어 상기 레벨측정 센서부(10)에서 발진되는 밀리미터파가 이동하는 통로역할을 하며, 타측 단부에는 렌즈(Lens)(21)가 구비된다. 상기 렌즈(21)는 상기 레벨측정 센서부(10)에서 발진되는 밀리미터파의 지향각(Beam Angle)을 좁혀주는 기능을 하며, 레벨을 측정하고자 하는 위치의 분체(120)에 밀리미터파가 정확하게 도달할 수 있게 집중시켜 주는 기능을 한다.
상기 고정 프레임(30)은, 도 4와 도 5에 도시된 바와 같이, 일측은 상기 저장 탱크(110)의 상부에 외부로 돌출되게 고정결합되고, 돌출 단부에는 본체 케이스(66)가 형성되며, 상기 본체 케이스(66) 내부에는 수용공간이 구비되어 제어부(60)가 수용되고, 본체 케이스(66) 전면에는 현장 표시부(90) 및 사용자 설정부가 구비된다. 상기 고정 프레임의 타측은, 상기 저장 탱크(110)를 외부에서 내부로 관통하여 저장탱크 내부에 구비된다.
상기 회전 프레임(40)은, 도 4와 도 5에 도시된 바와 같이, 일측은 상기 고정 프레임(30)의 타측에 회전가능하게 결합되고, 타측에는 좌, 우로 한 쌍의 지지대(41)가 마련되며, 상기 한 쌍의 지지대(41) 사이에는 상기 혼(20)이 위치하고, 상기 혼(20)은 좌, 우측에 구비되는 회전축에 의해 상기 한 쌍의 지지대(41)에 지지를 받으며 회전가능하게 결합된다.
상기 제1구동모터(50)는 저장 탱크(110)의 내부에 구비되는 고정 프레임(30)의 타측에 고정결합되고, 상기 회전 프레임(40)과 벨트연결되어 상기 회전 프레임(40)을 회전이동시키게 되고, 상기 제2구동모터(51)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 지지대(41) 중 일측 지지대(41)에 고정 결합되고, 상기 혼(20)의 좌, 우 측에 돌출되게 구비되어 상기 한 쌍의 지지대(41)에 회전가능하게 결합되는 회전축과 기어연결되어 상기 회전축 및 혼(20)을 회전이동시키게 된다.
상기 제어부(60)는, 도 4와 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제1구동모터(50) 및 제2구동모터(51)의 동작을 제어하며, 상기 레벨측정 센서부(10)에서 분체(120)를 향해 소정의 주파수값, 파장값 및 진폭값을 가지는 밀리미터파가 발진되게 제어신호를 출력하고, 발진되 밀리미터파가 분체(120)에서 반사되어 되돌아오는 반사파를 측정한 상기 레벨측정 센서부(10)로부터 측정값을 입력받아 분체레벨을 연산하게 되며, 연산된 분체 레벨 데이값들을 외부로 출력하게 된다. 분체레벨 연산은 종래 초음파 센서를 사용하여 분체레벨을 측정하 분체레벨 연산방법과 동일한데, 밀리미터파가 발산되는 시점부터 반사파를 검출 측정하게 되는 시점까지의 시간을 측정하는 한편, 밀리미터파의 주파수를 분석하여 분체(120)와의 거리값 및 분체레벨을 연산하게 된다.
바람직하게는, 분체레벨을 측정하고자 하는 동일 위치의 분체(120)에 밀리미터파를 발진하고, 반사파를 측정하여 분체레벨을 연산하는 과정을 소정 횟수로 다수 반복하고, 상기 반복된 과정을 통해 동일 위치의 분체(120)에 대하여 구해진 다수의 분체레벨 데이터들 중에서 오차가 크게 발생되는 값을 제외한 후, 그 평균값을 산출함으로써, 보다 정확하게 분체레벨을 측정할 수 있도록 한다.
또한, 도 4과 도 7에 도시된 바와 같이, 사용자로부터 상기 저장 탱크(110) 내부의 분체레벨을 측정할 다수의 위치를 입력받아 상기 제어부(60)로 출력하는 사용자입력부(80)를 마련하고, 상기 제어부(60)는 상기 사용자입력부(80)로부터 입력받은 저장 탱크(110) 내부의 분체레벨을 측정할 다수의 위치에 따라 상기 레벨측정 센서부(10), 제1구동모터(50) 및, 제2구동모터(51)의 동작을 제어할 수 있게 하여 사용자가 원하는 다수의 위치에 분포하는 분체레벨을 용이하게 측정할 수 있도록 하며, 상기 사용자입력부(80)를 통해서는 저장 탱크(110) 내부의 높이, 넓이, 분체(120)의 유출,유입 속도 및, 분체(120)의 비중값 등을 입력받아 상기 제어부(60)의 보다 정확한 연산 및 분체레벨 측정에 활용할 수 있도록 한다.
특히, 본 발명에 따른 원료적재높이 측정장치(1)에서, 상기 제어부(60)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제1구동모터(50) 및 제2구동모터(51)에 각각 전원을 공급하고 동작을 제어하는 모터구동 회로기판(61) 및, 상기 레벨측정 센서부(10)에서 분체(120)를 향해 소정의 주파수값, 파장값 및 진폭값을 가지는 밀리미터파가 발진되게 상기 레벨측정 센서부(10)의 동작을 제어하고 상기 레벨측정 센서부(10)로부터 측정값을 입력받아 원료 분체 레벨을 연산하며 연산된 분체 레벨 데이터를 외부로 출력하는 주 회로기판(62)으로 나누어 구성하고, 상기 주 회로기판(62)의 상측에는 상기 모터구동 회로기판(61)을 설치하고, 상기 주 회로기판(62)의 배면에는 방열판(63)을 구비하여 상기 주 회로기판(62)의 연산 작동시 발생되는 열을 효과적으로 냉각시킬 수 있도록 하며, 상기 주 회로기판(62) 및 모터구동 회로기판(61) 사이에는 알루미늄 소재의 노이즈 차폐판(64)을 개재시켜, 상기 모터구동 회로기판(61)에서 상기 제1구동모터(50) 및 제2구동모터(51)의 동작 제어시 발생되는 노이즈 신호가 상기 주 회로기판(62)으로 전달되지 않게 차폐시켜 줌으로써, 종래 하나의 회로기판으로 구성되어 모터 작동 제어시 발생되는 노이즈에 의한 상기 제어부(60)의 연산 작동 오류나 발진파의 발진 제어 오류 등의 오류 발생을 방지할 수 있도록 한다.
상기 주 표시부(70)는, 도 4와 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 제어부(60)로부터 연산된 분체 레벨 데이터를 입력받고, 이를 다시 통상의 3D 맵핑 연산을 통해 상기 저장 탱크(110) 내의 분체 레벨을 3차원으로 형상화시켜 외부로 표시해준다. 바람직하게는, 상기 제어부(60)는 상기 저장 탱크(110) 외부에 구비되는 상기 고정 프레임(30)의 일측에 고정결합하고, 상기 주 표시부(70)는 상기 제어부(60)와는 소정거리 이격된 원격지의 중앙통제실에 구비시키며, 상기 저장 탱크(110) 외부에 구비되는 상기 고정 프레임(30)의 일측에 제어부(60)와 함께 현장 표시부(90)를 마련하여 상기 제어부(60)로부터 입력되는 분체레벨 데이터를 외부로 표시하도록 함으로써, 상기 저장 탱크(110)로부터 멀리 떨어진 원격지의 중앙통제실에서는 상기 주 표시부(70)에 3차원으로 표현되는 분체레벨의 영상을 통해 상기 저장 탱크(110) 내 분체레벨의 변화를 실시간 모니터링 할 수 있으며, 아울러 저장 탱크(110)가 위치하는 현장에서도, 상기 중앙 통제실과의 별도 연락없이, 상기 현장 표시부(90)를 통해, 현장 작업자가 용이하게 저장 탱크(110) 내 분체레벨을 확인할 수 있게 되어 보다 안정적으로 분체원료의 유출, 유입량 및 저장량을 관리할 수 있도록 한다.
바람직하게는, 도 5에 도시된 바와 같이, 저장탱크(110) 내부에 돌출 위치하는 상기 고정 프레임의 타측에 분진차단 밀폐 케이스(65)를 구비하고, 상기 분진차단 밀폐 케이스(65) 내부의 수용공간에 상기 혼(20), 고정 프레임의 타측 단부, 회전 프레임(40), 제1구동모터(50) 및, 제2구동모터(51)를 밀폐 수용시켜, 저장 탱크 내 측정 음영지역 없이 보다 정확한 원료 레벨 측정을 위해 저장 탱크 내부로 측정장치(1)의 혼(20)을 설치하는 경우에, 저장 탱크 내부의 원료 분진 침착에 의한 구동모터 및 각종 작동부의 고장 및 작동오류 발생을 방지할 수 있도록 한다.
또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 분진차단 밀폐케이스의 내부 일측에는 온도측정 센서부(67)를 구비하고, 상기 온도측정 센서부(67)는, 실시간으로 측정한 온도값을 상기 제어부(60)의 주 회로기판(62)으로 전달하며, 상기 제어부(60)의 주 회로기판(62)은 상기 온도측정 센서부(67)로부터 전달받은 온도값에 따라 온도 보정된 소정의 주파수값, 파장값 및 진폭값을 가지는 밀리미터파가 발진되게 상기 레벨측정 센서부(10)의 동작을 제어하여, 저장탱크 내 원료 분체의 적재으로 발생되는 압축열에 의한 발진파의 온도영향을 보정하여 보다 정확하게 원료분체의 레벨을 측정할 수 있도록 한다.
이와 같이, 본 발명에 따른 원료적재높이 측정장치(1)는, 단순한 구성을 통해 설치 및 유지 보수비용을 현저히 절감할 수 있고, 저장 탱크 내에 원료 분체측으로 돌출되게 구비되어 음영지역 없이 보다 정확하게 원료적재높이를 측정할 수 있으며, 정확한 측정을 위해 측정장치(1)가 저장 탱크 내에 설치되는 경우에도, 저장탱크 내 원료 분체가 측정장치(1)의 각종 구동모터 및 기어 등에 침착되는 것을 방지할 수 있고,
또한, 모터 구동시 모터구동회로에서 발생되는 노이즈 신호에 의한, 발진파의 발진 및 측정을 제어 및 연산하는 주회로 기판의 작동오류를 방지할 수 있으며, 저장탱크 내 원료 분체의 적재으로 발생되는 압축열에 의한 발진파의 온도영향을 보정하여 보다 정확하게 원료분체의 레벨을 측정할 수 있게 된다.
위에서 몇몇의 실시예가 예시적으로 설명되었음에도 불구하고, 본 발명의 이의 취지 및 범주에서 벗어남 없이 여러 다른 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다.
따라서, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아닌 예시적인 것으로 여겨져야 하며, 첨부된 청구항 및 이의 동등 범위 내의 모든 실시예는 본 발명의 범주 내에 포함된다.
1: 원료 적재높이 측정장치
10 : 레벨측정 센서부 20 : 혼(Horn)
21 : 렌즈(Lens) 30 : 고정 프레임
40 : 회전 프레임 41 : 지지대
50 : 제1구동모터 51 : 제2구동모터
60 : 제어부 61 : 모터구동 회로기판
62 : 주 회로기판 63 : 방열판
64 : 노이즈 차폐판 65 : 분진차단 밀폐 케이스
66 : 본체 케이스 67 : 온도측정 센서부
70 : 주 표시부
80 : 사용자 입력부 90 : 현장 표시부
110 : 저장 탱크 120 : 분체

Claims (3)

  1. 저장탱크(Silo) 내에 저장되는 석탄이나 회분 등과 같은 원료 분체의 적재 높이를 측정하는 원료 적재높이 측정장치에 있어서,
    소정의 주파수값, 파장값 및 진폭값을 가지는 밀리미터파(EHF, Extremely High Frequency)를 상기 저장 탱크(110) 내의 원료 분체(120)로 발산시키고, 발산된 상기 밀리미터파가 상기 원료 분체(120)에서 반사되어 되돌아오는 반사파를 검출 측정하는 레벨측정 센서부(10);
    내부에 수용공간이 마련되고, 상기 내부 수용공간에는 상기 레벨측정 센서부(10)가 수용되며, 타측 단부에는 렌즈(Lens)(21)가 구비되는 혼(Horn)(20);
    일측은 상기 저장 탱크(110)의 상부에 외부로 돌출되게 고정결합되고, 타측은 상기 저장 탱크(110)를 관통하여 내부에 구비되는 고정 프레임(30);
    일측은 상기 고정 프레임(30)의 타측에 회전가능하게 결합되고, 타측에는 한 쌍의 지지대(41)가 마련되며, 상기 혼(20)이 상기 한 쌍의 지지대(41) 사이에 회전가능하게 구비되는 회전 프레임(40);
    상기 고정 프레임(30)의 타측에 구비되고, 상기 회전 프레임(40)을 회전이동시키는 제1구동모터(50);
    상기 회전 프레임(40)에 구비되고, 상기 혼(20)을 회전이동시키는 제2구동모터(51);
    상기 제1구동모터(50) 및 제2구동모터(51)의 동작을 제어하며, 상기 레벨측정 센서부(10)에서 분체(120)를 향해 소정의 주파수값, 파장값 및 진폭값을 가지는 밀리미터파가 발진되게 상기 레벨측정 센서부(10)로 작동신호를 출력하고, 상기 레벨측정 센서부(10)로부터 측정값을 입력받아 원료 분체 레벨을 연산하며, 연산된 분체 레벨 데이터를 외부로 출력하는 제어부(60);
    상기 제어부(60)로부터 소정거리 이격된 원거리 위치에 구비되며, 상기 제어부(60)로부터 분체 레벨 데이터를 입력받아 저장하고, 저장된 분체 레벨 데이터를 연산하여 상기 저장 탱크(110) 내의 분체 레벨을 3차원으로 형상화시켜 외부로 표시하는 주 표시부(70);
    상기 고정 프레임(30)의 일측에 구비되어 상기 제어부(60)로부터 분체레벨 데이터를 입력받아 외부로 표시하는 현장 표시부(90); 및,
    사용자로부터 저장 탱크(110) 내부의 분체 레벨을 측정할 다수의 위치를 입력받아 상기 제어부(60)로 출력하는 사용자입력부(80);를 포함하여 구성되고,

    상기 제어부(60)는,
    상기 제1구동모터(50) 및 제2구동모터(51)에 각각 전원을 공급하고 동작을 제어하는 모터구동 회로기판(61); 및
    상기 레벨측정 센서부(10)에서 분체(120)를 향해 소정의 주파수값, 파장값 및 진폭값을 가지는 밀리미터파가 발진되게 상기 레벨측정 센서부(10)의 동작을 제어하고, 상기 레벨측정 센서부(10)로부터 측정값을 입력받아 원료 분체 레벨을 연산하며, 연산된 분체 레벨 데이터를 외부로 출력하는 주 회로기판(62);을 포함하여 구성되고,

    상기 주 회로기판(62)의 상측에는 상기 모터구동 회로기판(61)이 구비되고, 상기 주 회로기판(62)의 배면에는 방열판(63)이 구비되며, 상기 주 회로기판(62) 및 모터구동 회로기판(61) 사이에는 알루미늄 소재의 노이즈 차폐판(64)이 개재되어, 상기 모터구동 회로기판(61)에서 상기 제1구동모터(50) 및 제2구동모터(51)의 동작 제어시 발생되는 노이즈 신호가 상기 주 회로기판(62)으로 전달되지 않게 차폐시켜 주는 것을 특징으로 하는 원료적재높이 측정장치(1).
  2. 제1항에 있어서,
    저장탱크의 상부 중앙에서 내부로 소정거리 돌출되게 구비되고, 세라믹 소재로 형성되며, 내부에 수용공간이 마련되어 상기 혼(20), 고정 프레임의 타측 단부, 회전 프레임(40), 제1구동모터(50) 및, 제2구동모터(51)가 밀폐 수용되는 분진차단 밀폐 케이스(65);를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 원료적재높이 측정장치(1).
  3. 제2항에 있어서,
    상기 분진차단 밀폐케이스의 내부 일측에는, 온도측정 센서부(67)가 구비되고,
    상기 온도측정 센서부(67)는, 실시간으로 측정한 온도값을 상기 제어부(60)의 주 회로기판(62)으로 전달하며, 상기 제어부(60)의 주 회로기판(62)은 상기 온도측정 센서부(67)로부터 전달받은 온도값에 따라 온도 보정된 소정의 주파수값, 파장값 및 진폭값을 가지는 밀리미터파가 발진되게 상기 레벨측정 센서부(10)의 동작을 제어하는 것을 특징으로하는 원료적재높이 측정장치(1).
KR1020160120956A 2016-09-21 2016-09-21 원료적재높이 측정장치 KR101780031B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160120956A KR101780031B1 (ko) 2016-09-21 2016-09-21 원료적재높이 측정장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160120956A KR101780031B1 (ko) 2016-09-21 2016-09-21 원료적재높이 측정장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101780031B1 true KR101780031B1 (ko) 2017-11-07

Family

ID=60384741

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160120956A KR101780031B1 (ko) 2016-09-21 2016-09-21 원료적재높이 측정장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101780031B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108820613A (zh) * 2018-07-17 2018-11-16 河南潜合自动化科技有限公司 一种粉料仓安全监控系统
KR20230021441A (ko) * 2021-08-05 2023-02-14 주식회사 가가 밀폐된 구조물 내부를 관찰할 수 있는 3d 레이더 센서

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006219998A (ja) 2005-02-08 2006-08-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd シーリングファン

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006219998A (ja) 2005-02-08 2006-08-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd シーリングファン

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108820613A (zh) * 2018-07-17 2018-11-16 河南潜合自动化科技有限公司 一种粉料仓安全监控系统
CN108820613B (zh) * 2018-07-17 2024-03-15 河南潜合自动化科技有限公司 一种粉料仓安全监控系统
KR20230021441A (ko) * 2021-08-05 2023-02-14 주식회사 가가 밀폐된 구조물 내부를 관찰할 수 있는 3d 레이더 센서
KR102619507B1 (ko) * 2021-08-05 2023-12-29 주식회사 가가 밀폐된 구조물 내부를 관찰할 수 있는 3d 레이더 센서

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111656148B (zh) 填充水平测量设备
CA3013695C (en) A method and a system for assessing the amount of content stored within a container
EP2963397B1 (en) Radar level gauge inclination system
US10215613B2 (en) System and method for non-intrusive and continuous level measurement of a liquid
KR101780031B1 (ko) 원료적재높이 측정장치
US10260928B2 (en) Determining a topology of the surface of a material filled into a container
US4219814A (en) Scanning radar
ES2746986B9 (es) Indicador de nivel por radar para medir el volumen de productos a granel en tanques
JP7257326B2 (ja) 測量装置、測量システム、測量方法および測量用プログラム
CN105717497A (zh) 用于校准距离测量装置的系统
KR20180014043A (ko) 금속판의 레그 사이의 굽힘각을 측정하기 위한 굽힘 기계용 전자 각도 측정 장치
BRPI0905036B1 (pt) dispositivo de medição e processo de medição para um alto-forno, alto-forno com um tal dispositivo e dispositivo de pivotamento para ao menos uma sonda de medição
CN116500610A (zh) 具有容器状态识别和分时测量功能的高精度3d扫描雷达
ES2787925T3 (es) Procedimiento para obtener una altura de un material apilado en un horno de coque
CN112649064A (zh) 仓位检测装置及系统
JP5441730B2 (ja) 高炉内装入物のプロフィル測定装置
US10254146B2 (en) Fill level measurement by means of surface topology determination together with center of rotation correction
US20070169700A1 (en) Sensing system and method for determining the alignment of a substrate holder in a batch reactor
JP5839284B2 (ja) γ線反射型計測装置
CN108168434A (zh) 一种并联机构式坐标测量仪
KR101174384B1 (ko) 방사선측정장비의 교정용 감마선 조사장치의 제어방법
CN112212942A (zh) 原煤仓料位测量方法及系统
CN105758366A (zh) 新型三维激光扫描设备
RU2541704C2 (ru) Способ калибровки и настройки системы лазерных датчиков и устройство для его осуществления
JP3574505B2 (ja) 測量機

Legal Events

Date Code Title Description
GRNT Written decision to grant