KR101932233B1 - 용광로의 용융물 높이측정장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

용광로의 용융물 높이측정장치 및 방법에 관한 것으로, 용광로의 표면에 설치되고 용융물의 높이 변화에 의한 용광로 표면의 수직 방향과 수평 방향 변형률을 측정하는 측정부 및 상기 측정부에서 측정된 수직 방향과 수평 방향 변형률을 이용해서 용융물의 높이를 모니터링하고 모니터링 결과에 기초해서 용광로의 조업동작을 제어하는 제어부를 포함하는 구성을 마련하여, 광섬유 격자센서가 적용된 변형률 센서를 이용해서 용광로 표면의 수직 방향 및 수평 방향의 변형률을 측정하고, 용융물의 양에 따른 변형률 변화에 기초해서 융용물의 높이를 측정할 수 있다.

Description

용광로의 용융물 높이측정장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR MELT HEIGHT MEASURING OF BLAST FURNACE}
본 발명은 용광로의 용융물 높이측정장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광섬유 격자센서가 적용된 변형률 센서를 이용해서 용광로에 용융된 용융물의 높이를 측정하는 용광로의 용융물 높이측정장치 및 방법에 관한 것이다.
용광로는 금속광석에서 맥석(脈石)을 분리하여 용융 상태의 금속을 얻는 공정(금속용융정련)에 쓰이는 노(爐)로서, 내화벽돌을 쌓아 만든 직립로로 구성된다.
일반적으로, 용광로에는 상부 노정에서 원료인 철광석과 코크스를 장입하고, 하부 풍구에서 약 1,000 내지 1,200℃의 고온 열풍과 5 내지 50g/N㎥의 수분을 풍구로 송풍하며, 보조연료인 미분의 유연탄을 취입하며, 상부에서 장입된 연료는 하부에서 송풍된 고온의 열풍과 만나 산화시켜 생성된 탄산가스를 상부에서 장입된 원료인 철광석과 만나 철광석중 산소와 결합하여 이산화탄소 가스를 생성하여 용광로 상부로 빠져나간다.
이러한 용광로는 장입된 장입물의 양(부피)이 과도하게 증가하면, 용광로가 깨져서 외부로 새거나 장입물의 용광로의 상단을 따라 넘칠 수 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 용광로의 조업도중에는 용광로에 장입되어 용융된 장입물의 높이를 일정하게 유지하기 위해, 장입물의 레벨을 지속적으로 측정한다.
예를 들어, 하기의 특허문헌 1에는 용광로의 장입물 레벨측정장치 구성이 개시되어 있다.
특허문헌 1에는 밸브몸체가 맨홀과 용광로 사이의 단관에 내통되도록 수평 결합되고, 상기 밸브몸체에 차단판이 밸브실린더에 의해 좌우이동되도록 내장되는 밸브부와; 상기 밸브몸체의 상부에 실린더가 상기 단관의 좌우측에 각각 위치하도록 관통되고, 상기 실린더의 로드 하단에 각각 압착판이 부착되는 차단판압착부와; 상기 밸브몸체의 상부측 단관에 드레인관이 결합되고, 상기 드레인관에 레벨스위치에 의해 개폐돠는 밸브가 부착되며, 수봉변에 의해 개폐되는 수봉라인이 상기 드레인관의 상부측에 위치하도록 상기 단관에 결합되는 수봉변으로 구성되는 용광로의 장입물 레벨측정장치의 구성이 기재되어 있다.
대한민국 실용신안등록번호 제20-0264861호(2002년 4월 13일 공고) 대한민국 특허 등록번호 제10-0935984호(2010년 1월 8일 공고)
그러나 종래기술에 따른 용광로의 장입물 레벨측정장치는 와이어의 하단에 설치된 추를 권상 또는 권하해서 장입물의 레벨을 측정함에 따라, 측정 정밀도가 저하되고, 추의 탈락시 장입물의 레벨을 측정하지 못하는 문제점이 있었다.
이에 따라, 종래기술에 따른 용광로의 장입물 레벨측정장치는 조업도중에 추가 탈락하는 경우, 감풍조업 및 휴풍조업을 실시한 후, 추를 효관 및 재설치해야 함에 따라, 로황의 불안정이 발생하고, 작업의 생산성이 저하되는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해소하기 위해, 특허문헌 1은 조업도중에 레벨측정용 추가 탈락되는 비상사태가 발생될 경우, 조업에 영향을 미치지 않는 동시에 용광로 내의 가스역류를 차단하면서 추를 교환하는 방안을 제안하였으나, 특허문헌 1을 이용하더라도, 추의 탈락시 발생하는 문제점을 해소하지 못하는 문제점이 있었다.
특히, 용광로에서는 조업 도중에 다량의 산화 가스나 부식성 가스가 발생하고, 다량의 수분이 존재함에 따라, 저항 등을 이용한 전기식 센서를 적용하는 경우, 측정 정밀도가 저하되고, 부식으로 인해 수명이 짧아지는 문제점이 있었다.
한편, 본 출원인은 상기의 특허문헌 2 등 다수에 광섬유 격자센서를 적용한 변형률 센서 기술을 개시하여 특허 출원해서 등록받은 바 있다.
따라서 광섬유 격자센서가 적용된 변형률 센서를 이용해서 장입물의 양에 따라 변화하는 용광로의 변형을 측정하여 용융물의 높이를 측정하는 기술의 개발이 요구되고 있다.
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 용광로에 장입되어 용융된 용융물의 양을 측정해서 실시간으로 모니터링하는 용광로의 용융물 높이측정장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 광섬유 격자센서가 적용된 변형률 센서를 이용해서 용융물의 양에 따른 압력 변화에 의한 용광로의 표면의 변형률을 측정하여 용융물의 높이를 산출하는 용광로의 용융물 높이측정장치 및 방법을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 용광로의 용융물 높이측정장치는 용광로의 표면에 설치되고 용융물의 높이 변화에 의한 용광로 표면의 수직 방향과 수평 방향 변형률을 측정하는 측정부 및 상기 측정부에서 측정된 수직 방향과 수평 방향 변형률을 이용해서 용융물의 높이를 모니터링하고 모니터링 결과에 기초해서 용광로의 조업동작을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 용광로의 용융물 높이측정방법은 (a) 용광로의 표면에 상하 방향을 따라 설치된 복수의 변형률 센서를 이용해서 용광로 표면의 수직 방향과 수평 방향 변형률을 측정하는 단계, (b) 제어부의 산출부를 이용해서 측정된 수직 방향과 수평 방향 변형률을 이용해서 용융액의 양에 따른 압력 변화에 의한 수직 방향 변형률을 산출하는 단계 및 (c) 판단부를 이용해서 상기 산출부에 의해 산출된 수직 방향 변형률과 미리 저장된 용융물의 높이 변화에 따른 변형률 테이블을 비교해서 용융물의 높이를 산출하고 정상 여부를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 용광로의 용융물 높이측정장치 및 방법에 의하면, 광섬유 격자센서가 적용된 변형률 센서를 이용해서 용광로 표면의 수직 방향 및 수평 방향의 변형률을 측정하고, 용융물의 양에 따른 변형률 변화에 기초해서 융용물의 높이를 측정할 수 있다는 효과가 얻어진다.
그리고 본 발명에 의하면, 용융물의 높이를 실시간으로 모니터링해서 용융물의 높이가 정상범위를 이탈하거나, 용광로의 손상이나 파손으로 인해 급격하게 변화하는 경우, 관리자에게 이상상태를 신속하게 통지할 수 있다는 효과가 얻어진다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 용광로의 높이측정장치의 구성도,
도 2 및 도 3은 용광로에 설치된 측정부의 구성을 예시한 도면,
도 4는 도 2에 도시된 제1 변형률 센서의 상세 구성도,
도 5는 도 4의 부분 확대도,
도 6은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 용광로의 용융물 높이측정방법을 단계별로 설명하는 흐름도.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 용광로의 용융물 높이측정장치 및 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 용광로의 높이측정장치의 구성도이고, 도 2 및 도 3은 용광로에 설치된 측정부의 구성을 예시한 도면이다.
도 2에는 측정부가 설치되는 용광로의 정면도가 도시되어 있고, 도 3에는 용광로의 측단면도가 도시되어 있다.
이하에서는 '좌측', '우측', '전방', '후방', '상방' 및 '하방'과 같은 방향을 지시하는 용어들은 각 도면에 도시된 상태를 기준으로 각각의 방향을 지시하는 것으로 정의한다.
본 발명은 용광로 내부에 장입되어 용융된 용융물의 온도 및 압력에 의한 용광로 표면의 수평 및 수직 방향 변형을 측정하고, 측정된 수평 및 수직 방향 변형률을 이용해서 용융물의 높이를 측정한다.
용광로는 내부에서 용융된 융융물의 온도, 즉 열에 의해 용광로 표면의 수직 방향 및 수평 방향을 따른 상하 방향 길이(이하 '높이'라 함)와 원주 방향 길이(이하 '둘레'라 함)가 변화하고, 용융물의 양에 따른 용광로에 가해지는 압력이 변화함에 따라 용광로의 둘레가 변화한다.
따라서, 본 발명에서는 용광로의 표면에 수직 방향 및 수평 방향을 따라 한 쌍의 변형률 센서를 설치해서 용융물의 양에 따른 압력변화에 의한 둘레의 변형륭를 측정하고, 측정된 둘레의 변형률을 이용해서 용융물의 높이를 산출할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 용광로의 융융물 높이측정장치(10)는 도 1에 도시된 바와 같이, 용광로(11)의 표면에 설치되고 용융물의 높이 변화에 의한 용광로 표면의 수직 방향 및 수평 방향 변형률을 측정하는 측정부(20) 및 측정부(20)에서 측정된 수직 방향 및 수평 방향 변형률을 이용해서 용융물의 높이를 모니터링하고 모니터링 결과에 기초해서 용광로(11)의 조업동작을 제어하는 제어부(30)를 포함한다.
그리고 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 용광로의 용융물 높이측정장치(10)는 제어부(30)의 제어신호에 따라 모니터링 결과를 출력하는 출력부(40)를 더 포함할 수 있다.
출력부(40)는 모니터링 결과를 수치나 그래프로 화면에 표시하는 표시패널이나 모니터링 결과에 따라 다수의 램프를 점등 또는 점멸 동작시키는 표시반으로 마련될 수 있다.
이와 함께, 출력부(40)는 모니터링 결과에 따라 음성이나 음향을 출력하는 스피커를 더 포함할 수 있다.
측정부(20)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 용광로(11)의 외주면에 상하 방향을 따라 미리 설정된 간격마다 설치되는 복수, 예컨대 제1 내지 제5 변형률 센서(21 내지 25)를 포함할 수 있다.
본 실시 예에서 제1 내지 제5 변형률 센서(21 내지 25)는 용광로(11)의 하단에서 상단까지 미리 설정된 간격, 예컨대 용광로의 높이가 40m인 경우, 약 10m 간격으로 설치될 수 있다.
특히, 주로 용융물이 충진되는 용광로(11)의 하단부에 설치되는 제1 변형률 센서(21)는 용광로(11)의 최하단과 약 10m 사이에 2m 간격으로 5개(211 내지 215)가 설치될 수 있다.
물론, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 용광로의 높이에 따라 변형률 센서의 개수 및 각 변형률 센서 사이의 간격을 조절해서 다수의 변형률 센서를 설치하도록 변경될 수 있다.
제1 내지 제5 변형률 센서(21 내지 25)는 서로 동일한 구조로 구성됨에 따라, 본 실시 예에서는 도 4 및 도 5를 참조하여 제1 변형률 센서(21) 중 하나의 구성을 상세하게 설명한다.
도 4는 도 2에 도시된 제1 변형률 센서의 상세 구성도이고, 도 5는 도 4의 부분 확대도이다.
제1 변형률 센서(21)는 도 4에 도시된 바와 같이, 용광로(11)의 표면에 수직 방향을 따라 설치되는 수직 센서(26)와 수평 방향을 따라 설치되는 수평 센서(27)를 포함할 수 있다.
수직 센서(26)는 용광로(11) 표면의 상하 방향 변형률을 측정하기 위해 미리 설정된 계측거리만큼 이격 설치되는 한 쌍의 고정판(51), 한 쌍의 고정판(51)에 의해 양단이 고정되는 보호관(52) 및 보호관(52) 내부에 설치되고 중앙부에 광섬유 격자센서가 인장된 상태로 마련되는 광섬유(53)를 포함할 수 있다.
보호관(52)의 양단에는 도 5에 도시된 바와 같이, 각각 한 쌍의 고정판(51)에 고정시 상하 좌우 방향으로 설치각도의 조절이 가능하도록 볼(54)이 설치될 수 있다.
광섬유(53)의 양단은 각각 보호관(52)의 양단에 각각 설치된 설치블록(55)의 일측을 관통해서 체결되는 체결볼트(56)에 의해 미리 설정된 인장력을 갖는 인장 상태로 고정될 수 있다.
체결볼트(56)는 광섬유(53)의 인장 상태를 해제하거나 세팅하는 기능을 한다.
여기서, 보호관(52)의 외측으로 연장된 광섬유(53)의 일단은 제어부(30)와 연결됨에 따라, 제어부(30)는 광섬유(53)에 마련된 광섬유 격자센서의 인장 상태에 따른 측정신호를 전달받을 수 있다.
고정판(51)은 상부 및 하부에서 서로 결합되는 상부 및 하부 고정판(57,58)을 포함하고, 하부 고정판(58)의 양단에는 각각 플랜지(59)가 형성되며, 각 플랜지(59)에는 변형률을 측정하고자 하는 대상, 즉 용광로(11)의 표면에 설치 가능하도록 볼트가 체결되는 체결홈 또는 체결공이 형성될 수 있다.
물론, 하부 고정판(58)은 용접 방식 등에 의해 용광로의 표면에 접합될 수도 있다.
그리고 상부 고정판(57)의 하면과 하부 고정판(58)의 상면에는 각각 수직 센서(26)를 설치하고자 하는 각도에 따라 볼(54)이 회전 가능하도록, 볼(54)의 형상에 대응되는 회전홈이 형성될 수 있다.
이와 같이 구성되는 수직 센서(26)는 용광로(11)의 표면에 수직 방향을 따라 설치될 수 있다.
그리고 수평 센서(27)는 수직 센서(26)와 동일한 구조로 구성되고, 다만 용광로(11)의 표면에 수평 방향을 따라 설치됨에 따라, 중복되는 수평 센서(27)의 상세 구성 설명은 생략한다.
한편, 본 실시 예에서는 용광로(11)의 표면에 제1 내지 제5 변형률 센서(21 내지 25)가 미리 설정된 간격만큼 이격 설치되는 것으로 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
즉, 본 발명은 측정 정밀도를 높이기 위해, 각 변형률 센서(21 내지 25)에 복수의 수직 센서(26)와 수평 센서(27)를 연속적으로 설치하도록 변경될 수 있다.
또한, 본 발명은 용광로(11)의 표면에 수직 및 수평 방향을 따라 연속적으로 다수의 변형률 센서를 설치하도록 변경될 수도 있다.
한편, 본 실시 예에서는 도 4에 도시된 변형률 센서의 구성을 이용해서 설명하였으나, 본 발명은 반드시 도 4에 도시된 변형률 센서의 구성에 한정되는 것은 아니며, 광섬유 격자센서가 적용된 다양한 형상 및 구조의 변형률 센서를 용광로의 표면에 수직 및 수평 방향으로 설치해서 용융물의 높이를 측정하도록 변형될 수 있음에 유의하여야 한다.
다시 도 1에서, 제어부(30)는 용광로의 조업동작을 제어하는 메인 컨트롤러로 마련되거나, 메인 컨트롤러와 통신 가능하게 연결되는 별도의 제어단말 또는 컨트롤러로 마련될 수 있다.
이러한 제어부(30)는 측정부(20)에 마련된 각 변형률 센서(21 내지 25)의 측정신호를 수신하고, 수신된 측정신호를 이용해서 용융물의 높이를 측정할 수 있다.
상세하게 설명하면, 제어부(30)는 각 변형률 센서(21 내지 25)에 마련된 수평 센서(27)에서 측정된 수평 방향 변형률, 즉 둘레 변형률 값에서 수직 센서(26)에서 측정된 수직 방향 변형률, 즉 높이 변형률 값을 감산해서 순수하게 용융물의 양 변화에 따른 압력 변화에 의한 변형률 값을 산출하고, 산출된 변형률을 실험 결과에 기초해서 미리 저장된 변형률 테이블과 매칭시켜 용융물의 높이를 산출해서 정상 여부를 판단할 수 있다.
상기 변형률 테이블은 용융물의 높이를 변화시키면서 각 변형률 센서별로 측정되는 데이터를 용융물의 높이와 매칭시켜 높이별로 정리한 테이블이다.
이를 위해, 제어부(30)는 수평 센서(27)에서 측정된 변형률 값에서 수직 센서(26)에서 측정된 변형률 값을 감산해서 순수하게 용융물의 양 변화에 따른 압력 변화에 의한 변형률 값을 산출하는 산출부(31), 상기 변형률 테이블을 저장하는 저장부(32) 및 산출된 변형률과 변형률 테이블을 비교해서 용융물의 높이를 산출해서 정상 여부를 판단하는 판단부(33)를 포함할 수 있다.
그리고 제어부(30)는 최종 측정된 용융물의 높이를 미리 설정된 정상범위와 비교하고, 비교결과 측정된 용융물의 높이가 정상범위를 이탈한 경우, 출력부(40)를 통해 알람신호를 발생하도록 제어신호를 발생하는 신호발생부(34)를 더 포함할 수 있다.
제어부(30)는 용광로(11)의 조업동작시 용융물의 높이를 실시간으로 모니터링하고, 모니터링 결과 용광로(11)의 손상이나 파손에 의해 용융물이 새면서 측정된 높이가 급격하게 변화해서 미리 설정된 한계변화량을 초과하는 경우, 신호발생부(34)는 관리자에게 용광로(11)의 점검을 안내하도록 출력부(40)의 구동을 제어하는 제어신호를 발생할 수도 있다.
이와 같이, 본 발명은 광섬유 격자센서가 적용된 변형률 센서를 이용해서 용광로 표면의 수직 방향 및 수평 방향의 변형률을 측정하고, 용융물의 양에 따른 변형률 변화에 기초해서 융용물의 높이를 측정할 수 있다.
그리고 본 발명은 용융물의 높이를 실시간으로 모니터링해서 용융물의 높이가 정상범위를 이탈하거나, 용광로의 손상이나 파손으로 인해 급격하게 변화하는 경우, 관리자에게 이상상태를 신속하게 통지할 수 있다.
다음, 도 6을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 용광로의 용융물 높이측정방법을 상세하게 설명한다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 용광로의 용융물 높이측정방법을 단계별로 설명하는 흐름도이다.
도 6의 S10단계에서 용광로(11)의 표면에 상하 방향을 따라 미리 설정된 간격만큼 이격시켜 복수, 예컨대 제1 내지 제5 변형률 센서(21 내지 25)가 설치된 상태에서, 제어부(30)는 용광로(11)에 원료와 열풍, 보조연료 등을 공급해서 조업을 시작하도록 각 장치의 구동을 제어한다.
S12단계에서 용광로(11)의 표면에 설치된 제1 내지 제5 변형률 센서(21 내지 25)의 수직 센서(26) 및 수평 센서(27)는 각각 용융물의 양 및 온도 변화에 따른 용광로(11) 표면의 수직 및 수평 방향 변형률, 즉 높이 변형률과 둘레 변형률을 측정한다.
이때, 용광로(11) 내부의 온도는 약 1000℃ 이상으로 상승하나, 용광로(11)의 표면은 용광로(11)의 측벽 내부에 마련된 냉각수 유로를 통해 순환되는 냉각수에 의해 냉각되어 약 80℃ 정도의 온도로 일정하게 유지될 수 있다.
이에 따라, 측정부(20)의 각 변형률 센서(21 내지 25)는 용광로(11)의 조업 과정에서 열에 의한 손상이 방지될 수 있다.
S14단계에서 제어부(30)의 산출부(31)는 각 변형률 센서서(21 내지 25)로부터 측정신호를 수신하고, 각 변형률 센서(21 내지 25)의 수평 센서(27)에서 측정된 둘레 변형률 값에서 수직 센서(26)에서 측정된 높이 변형률 값을 감산해서 용융물의 양 변화에 따른 압력 변화에 의한 변형률 값을 산출한다.
그러면 판단부(33)는 산출부(31)에서 산출된 변형률과 저장부(32)에 저장된 변형률 테이블을 비교해서 용융물의 높이를 산출하고 정상 여부를 판단한다(S16).
즉, S18단계에서 제어부(30)는 측정된 용융물의 높이와 미리 설정된 정상범위를 비교한다.
S18단계의 비교결과 측정된 용융물의 높이가 정상범위를 이탈한 경우, 제어부(30)의 신호발생부(34)는 출력부(40)를 통해 알람신호를 출력하도록 제어신호를 발생한다. 그래서 출력부(40)는 용융물의 이상 상태에 따른 알람신호를 출력한다(S20).
반면, S18단계의 비교결과 측정된 용융물의 높이가 정상범위 이내이면, 제어부(30)는 용융물의 높이를 실시간으로 모니터링하고, 모니터링 결과 용융물의 높이 변화량이 미리 설정된 한계변화량을 초과하는지를 검사한다(S22).
만약, S22단계의 검사결과 용광로(11)의 손상이나 파손에 의해 용융물이 새면서 측정된 높이 변화량이 상기 한계변화량을 초과하는 경우, 신호발생부(34)는 관리자에게 용광로(11)의 이상상태를 통지하도록, 출력부(40)의 구동을 제어하는 제어신호를 발생한다. 그래서 출력부(40)는 용광로(11)의 이상상태를 통지하는 이상신호를 출력한다(S24).
S26단계에서 제어부(30)는 S20단계 또는 S24단계의 이상이 발생한 상태이거나, 또는 용광로(11)의 조업동작이 완료되어 관리자로부터 조업 중지 신호가 입력되는지를 검사하고, 상기 조업 중지 신호가 입력될 때까지 S12단계 내지 S26단계를 반복 수행하도록 제어한다.
만약, S26단계에서 조업 중지 신호가 입력되면, 제어부(30)는 용광로(11)의 조업동작을 중지하도록 각 장치의 구동을 중지하고, 종료한다.
상기한 바와 같은 과정을 통하여, 본 발명은 광섬유 격자센서가 적용된 변형률 센서를 이용해서 용광로 표면의 수직 방향 및 수평 방향의 변형률을 측정하고, 용융물의 양에 따른 변형률 변화에 기초해서 융용물의 높이를 측정할 수 있다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.
본 발명은 광섬유 격자센서가 적용된 변형률 센서를 이용해서 용광로 표면의 수직 방향 및 수평 방향의 변형률을 측정하여 용융물의 양에 따른 변형률 변화에 기초해서 융용물의 높이를 측정하는 기술에 적용된다.
10: 용광로의 용융물 높이측정장치
11: 용광로 20: 측정부
21 내지 25: 제1 내지 제5 변형률 센서
26: 수직 센서 27: 수평 센서
30: 제어부 31: 산출부
32: 저장부 33: 판단부
34: 신호발생부 40: 출력부
51: 고정판 52: 보호관
53: 광섬유 54: 볼
55: 설치블록 56: 체결볼트
57,58: 상부,하부 고정판 59: 플랜지

Claims (9)

  1. 용광로의 표면에 설치되고 용융물의 높이 변화에 의한 용광로 표면의 수직 방향과 수평 방향 변형률을 측정하는 측정부 및
    상기 측정부에서 측정된 수직 방향과 수평 방향 변형률을 이용해서 용융물의 높이를 모니터링하고 모니터링 결과에 기초해서 용광로의 조업동작을 제어하는 제어부를 포함하며,
    상기 측정부는 용광로의 외주면에 상하 방향을 따라 미리 설정된 간격마다 설치되는 복수의 변형률 센서를 포함하고,
    각 변형률 센서는 용광로의 표면에 수직 방향을 따라 설치되며 용융물의 열에 의한 용광로 표면의 높이 변형률을 측정하는 수직 센서와
    용광로의 표면에 수평 방향을 따라 설치되고 용융물의 열과 압력에 의한 용광로 표면의 둘레 변형률을 측정하는 수평 센서를 포함하며,
    상기 제어부는 상기 각 변형률 센서에 마련된 수평 센서에서 측정된 변형률 값에서 수직 센서에서 측정된 변형률 값을 감산해서 용융물의 양 변화에 따른 압력 변화에 의한 변형률 값을 산출하는 산출부,
    용융물의 높이 변화에 따른 각 변형률 센서별 측정 데이터를 테이블화한 변형률 테이블을 저장하는 저장부 및
    상기 산출부에서 산출된 변형률과 상기 변형률 테이블을 비교해서 용융물의 높이를 산출해서 정상 여부를 판단하는 판단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 용광로의 용융물 높이측정장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 수직 센서와 수평 센서는 각각
    용광로의 표면에 상하 또는 좌우 방향을 따라 미리 설정된 계측거리만큼 이격 설치되는 한 쌍의 고정판,
    상기 한 쌍의 고정판에 의해 양단이 고정되는 보호관 및
    상기 보호관 내부에 설치되고 중앙부에 광섬유 격자센서가 인장된 상태로 마련되는 광섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 용광로의 용융물 높이측정장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 보호관의 양단에는 각각 상기 한 쌍의 고정판에 고정시 상하 좌우 방향으로 설치각도의 조절 가능하도록 볼이 설치되고,
    상기 광섬유의 양단은 각각 상기 보호관의 양단에 각각 설치된 설치블록의 일측을 관통해서 체결되는 체결볼트에 의해 미리 설정된 인장력을 갖는 인장 상태로 고정되는 것을 특징으로 하는 용광로의 용융물 높이측정장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어부의 제어신호에 기초해서 모니터링 결과를 출력하는 출력부를 더 포함하고,
    상기 제어부는 측정된 용융물의 높이를 미리 설정된 정상범위와 비교하고, 비교결과 측정된 용융물의 높이가 정상범위를 이탈한 경우, 상기 출력부를 통해 알람신호를 발생하도록 제어신호를 발생하는 신호발생부를 더 포함하며,
    용광로의 조업동작시 용융물의 높이를 실시간으로 모니터링하고, 모니터링 결과 용융물의 높이 변화량이 미리 설정된 한계변화량을 초과하는 경우, 관리자에게 용광로의 점검을 안내하도록 상기 출력부의 구동을 제어하는 것을 특징으로 하는 용광로의 용융물 높이측정장치.
  7. (a) 용광로의 표면에 상하 방향을 따라 설치된 복수의 변형률 센서를 이용해서 용융물의 열에 의한 용광로 표면의 수직 방향과 수평 방향 변형률을 측정하는 단계,
    (b) 제어부의 산출부를 이용해서 측정된 수직 방향과 수평 방향 변형률을 이용해서 용융액의 양에 따른 압력 변화에 의한 수직 방향 변형률을 산출하는 단계 및
    (c) 판단부를 이용해서 상기 산출부에 의해 산출된 수직 방향 변형률과 미리 저장된 용융물의 높이 변화에 따른 변형률 테이블을 비교해서 용융물의 높이를 산출하고 정상 여부를 판단하는 단계를 포함하고,
    상기 (a)단계는 각 변형률 센서에서 용광로의 표면에 수직 방향을 따라 설치되는 수직 센서를 이용해서 용융물의 열에 의한 용광로 표면의 높이 변형률을 측정하며,
    용광로의 표면에 수평 방향을 따라 설치되는 수평 센서를 이용해서 용융물의 열과 압력에 의한 용광로 표면의 둘레 변형률을 측정하고,
    상기 (c)단계에서 산출부는 상기 각 변형률 센서의 상기 수평 센서에서 측정된 둘레 변형률 값에서 상기 수직 센서에서 측정된 높이 변형률 값을 감산해서 용융물의 양 변화에 따른 압력 변화에 의한 변형률 값을 산출하는 것을 특징으로 하는 용광로의 용융물 높이측정방법.
  8. 제7항에 있어서,
    (d) 상기 판단부의 판단결과 측정된 용융물의 높이가 미리 설정된 정상범위를 이탈하는 경우, 출력부를 통해 알람신호를 발생하는 단계 및
    (e) 측정된 용융물의 높이 변화량이 미리 설정된 한계 변화량을 초과하는 경우, 관리자에게 용광로의 점검을 안내하도록 상기 출력부를 통해 이상신호를 발생하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용광로의 용융물 높이측정방법.
  9. 삭제
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