KR102134777B1 - 포트 장치와 포트 장치를 운영하기 위한 시스템 - Google Patents

포트 장치와 포트 장치를 운영하기 위한 시스템 Download PDF

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Abstract

실시예에 의한 포트 장치와 포트 장치를 운영하기 위한 시스템이 개시된다. 상기 포트 장치는 포트 바디와 상기 포트 바디의 일측에 일단이 결합되고 가스 이송 배관의 저부에 타단이 결합된 드레인 배관과 상기 포트 바디의 타측에 결합된 오버플로관을 포함하는 포트 조립체; 상기 오버플로관에 결합되고, 상기 오버플로관을 통해 분출되는 가스의 압력에 의해 회전 구동됨에 따라 감지 신호를 발생하는 가스 감지부; 상기 발생된 감지 신호에 따라 구동 신호를 발생하는 조작부; 및 상기 발생된 구동 신호에 의해 경보를 출력하는 경보 출력부를 포함한다.

Description

포트 장치와 포트 장치를 운영하기 위한 시스템{POT APPARATUS AND SYSTEM FOR OPERATING POT APPARATUS}
실시예는 포트 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가스 분출 사고의 즉각적인 인지와 대처가 가능한 포트 장치와 포트 장치를 운영하기 위한 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 제철소에서 조업 중에 발생되는 고열량 및 유독성인 고로 가스(Blast Furnace Gas: BFG), 코크스 가스(Coke Oven Gas: COG), 전로 가스(Linz Donawitz Gas: LDG) 등 부생 가스는 이송 배관을 이용하여 사용 공장으로 보내진다. 이러한 부생 가스 중에는 수분과 분진 및 오염 물질이 다량 포함되어 있기 때문에 이송 배관 내 가스의 흐름을 방해하고 이송 배관의 부식과 사용 공장에서의 심각한 설비 장애를 발생시키게 된다. 이를 위하여 이송 배관의 100m~150m정도의 길이마다 이송 배관의 저부를 관통시켜 불순물들이 침적하여 제거되도록 하기 위한 시일 포트(Seal Pot) 장치가 설치되어 운영되고 있다.
도 1a 내지 도 1b는 종래 기술에 따른 포트 장치를 나타내는 도면이고, 도 2a 내지 도 2b는 도 1에 도시된 포트 장치의 동작 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 1a 내지 도 1b를 참조하면, 종래 기술에 따른 포트 장치(60)는 가스 이송 배관(1)과 연결된 드레인 배관(10), 포트 바디(50), 오버플로(Over Flow)관(30)을 포함한다. 포트 장치(60)는 오버플로관(30)의 내부에 일정 높이까지 물이 담긴 상태로 유지되며 내부의 물은 이송 배관(1) 내 가스 압력의 1.5배에 해당하는 수두압이 유지되도록 설계된다. 이러한 포트 장치(60)는 물을 이용하여 이송 배관(1) 내의 가스유출을 차단하고 비중차에 의해 물과 기타 불순물들이 드레인 배관(20)을 통해 낙하하여 하부의 포트 바디(50)에 모이면 최종적으로 오버플로관(30)을 통해 외부로 배출시킨다.
종래의 포트 장치(60)는 다수 개가 구비되고, 서로 다른 이송 배관에 설치될 수 있는데, 예컨대, 도 1b와 같이 다수 개의 포트 장치(60A, 60B, 60C) 각각은 BFG용 이송 배관, COG용 이송 배관, LDG용 이송 배관에 연결되도록 설치될 수 있다.
도 2a 내지 도 2b를 참조하면, 종래의 포트 장치(60)는 도 2a와 같이 내부에 규정된 수량의 물이 존재해야 그 기능을 수행하는 것이 가능하지만 내부의 물이 어떠한 사유로 인하여 손실되어 부족하게 되면 내부의 가스를 차단하고 있는 수두압의 균형이 상실되어 가스가 외부로 분출되거나, 이송되는 가스의 압력이 급변하여 규정된 압력 이상으로 상승하게 되면 내부의 가스를 수두압으로 차단하고 있는 물이 외부로 밀려서 빠져나가 수두압의 균형이 상실되어 가스가 외부로 분출되는 위험한 사고가 발생하게 된다.
그런데 제철소 전체에 포설된 부생 가스의 이송 배관의 길이가 광양 제철소의 경우 BFG배관, COG배관 및 LDG 배관 등이 수십Km 포설되어 있으며, 이송 배관의100m~150m정도의 길이마다 이송 배관의 저부를 관통시켜 불순물들이 침적하여 제거되도록 하기 위한 시일 포트(Seal Pot) 장치가 설치되어 운영하고 있으며, 이송되는 가스의 종류가 다르고 가스의 압력 또한 이송 배관마다 상이하기 때문에 관리에 많은 어려움이 있다.
또한, 포트 장치(60)에서 가스가 분출되는 사고가 발생되어도 이를 근무자가 즉시 발견하기는 불가능하며 근무자가 우연히 육안으로 확인하거나 또는 주변설비에 설치된 가스 검지기에 가스가 측정되어 가스 유출지점을 찾는 과정에서 발견되는 경우가 대부분이다. 근무자가 다수의 포트 장치(60)의 이상 유무를 확인할 수 있는 방법은 직접 육안으로 하나하나 점검하는 방법만이 유일하다. 이때, 포트 장치(0)의 가스 분출을 확인하게 되면 주변 인원을 대피시키고 공기호흡기와 유해화학물질 취급복을 착용하고 포트 장치(60)의 드레인 배관(10)에 설치된 수동 차단변(20)을 전폐시켜 가스와 응축수의 분출을 차단하고 이후에 물을 포트 장치(60) 내로 주입하여 적정 수위를 맞춘 다음 가스 압력이 정상화되면 드레인 배관(10)의 차단변(20)을 전개하여 정상적인 포트 장치(60)로서의 기능을 갖도록 한다.
그러나, 이러한 기존의 점검 방법은 앞에서 설명한 바와 같이 일련의 번거롭고 위험한 작업을 수행해야 하는 한편, 외지고 쉽게 눈에 보이지 않는 개소에 위치한 포트 장치(60)의 경우 분출 즉시 인지하는 것은 불가능하여 짧게는 1시간에서 길게는 수주일 간 포트 장치(60)에서 장시간 가스 분출이 방치되고, 이로 인한 유독성 및 가연성 가스의 유출로 화재 폭발사고와 가스중독 사고의 위험 그리고 오염수의 유출로 인한 환경 오염이 발생되는 심각한 문제점이 발생되고 있다.
등록특허공보 제10-1606985호 공개특허공보 제10-2013-0059754호
실시예는, 가스 분출 사고의 즉각적인 인지와 대처가 가능하도록 한 포트 장치와 포트 장치를 운영하기 위한 시스템을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 포트 장치는 포트 바디와 상기 포트 바디의 일측에 일단이 결합되고 가스 이송 배관의 저부에 타단이 결합된 드레인 배관과 상기 포트 바디의 타측에 결합된 오버플로관을 포함하는 포트 조립체; 상기 오버플로관에 결합되고, 상기 오버플로관을 통해 분출되는 가스의 압력에 의해 회전 구동됨에 따라 감지 신호를 발생하는 가스 감지부; 상기 발생된 감지 신호에 따라 구동 신호를 발생하는 조작부; 및 상기 발생된 구동 신호에 의해 경보를 출력하는 경보 출력부를 포함할 수 있다.
상기 포트 조립체는 상기 드레인 배관의 상단부에 장착되고, 외부 출력 신호를 수신하면 상기 드레인 배관을 개폐시키는 수동 밸브; 및 상기 드레인 배관의 하단부에 장착되고, 상기 조작부로부터 발생된 구동 신호에 의해 상기 드레인 배관을 개폐시키는 전동 밸브를 더 포함할 수 있다.
상기 가스 감지부는 상기 오버플로관의 출력단에 결합되는 가스 분출관; 상기 가스 분출관의 일측면에 힌지 결합되고 상기 가스 분출관의 개구를 통해 분출되는 가스의 압력에 의해 회전 구동되는 회전 구동체; 및 상기 회전 구동체에 의해 눌려 상기 감지 신호를 발생하는 리미트 스위치를 포함할 수 있다.
상기 회전 구동체는 상기 가스 분출관의 개구를 개폐하는 회전판; 상기 회전판의 외주면에 결합된 리미트 터치바; 및 상기 리미트 터치바의 일측에 일단이 결합되고, 상기 가스 분출관의 외주면에 타단이 결합되고, 상기 가스 분출관의 개구를 통해 분출되는 가스의 압력에 의해 상기 회전판이 회전 구동되도록 하는 힌지를 포함할 수 있다.
상기 리미트 터치바는 상기 회전판과 소정의 틸팅 각도로 결합되고, 상기 소정의 틸팅 각도는 둔각일 수 있다.
상기 리미트 터치바의 타단부에는 돌기가 형성되고 상기 돌기는 상기 회전판의 회전 구동에 의해 상기 리미트 스위치를 누를 수 있다.
상기 조작부는 상기 발생된 감지 신호에 따라 구동 신호를 발생하는 개폐 스위치; 및 상기 발생된 구동 신호에 따라 상기 가스 분출이 감지된 포트 장치의 식별 번호를 포함하는 상태 신호를 통합 감시 센터에 발신하는 무선 발신기를 포함할 수 있다.
상기 포트 장치는 전원을 공급하는 전원 공급부를 더 포함하고, 상기 전원 공급부는, 태양광을 수신하여 전기를 생산하는 태양광 전지모듈, 상기 생산된 전기를 저장하는 축전지, 상기 저장된 전기를 공급하는 전원 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 시일 포트를 운영하기 위한 시스템은 포트 바디와 상기 포트 바디의 일측에 일단이 결합되고 가스 이송 배관의 저부에 타단이 결합된 드레인 배관과 상기 포트 바디의 타측에 결합된 오버플로관을 포함하는 포트 조립체, 상기 오버플로관을 통해 분출되는 가스의 압력에 의해 구동됨에 따라 감지 신호를 발생하는 가스 감지부, 상기 발생된 감지 신호에 따라 상기 가스 분출이 감지된 포트 장치의 식별 번호를 포함하는 상태 신호를 발신하는 무선 발신기를 각각 포함하는 복수 개의 포트 장치; 및 상기 복수 개의 포트 장치 각각으로부터 상기 상태 신호를 수신하고, 상기 수신된 상태 신호를 기초로 전자 지도 상에 해당 포트 장치의 상태를 표시하는 통합 감시 센터를 포함할 수 있다.
상기 가스 감지부는 상기 오버플로관의 일단부에 결합되는 가스 분출관; 상기 가스 분출관의 일측면에 힌지 결합되고 상기 가스 분출관의 개구를 통해 분출되는 가스의 압력에 의해 회전 구동되는 회전 구동체; 및 상기 회전 구동체에 의해 눌려져 상기 감지 신호를 발생하는 리미트 스위치를 포함할 수 있다.
상기 회전 구동체는 상기 가스 분출관의 개구를 개폐하는 회전판; 상기 회전판의 외주면에 결합된 리미트 터치바; 및 상기 리미트 터치바의 일측에 일단이 결합되고, 상기 가스 분출관의 외주면에 타단이 결합되고, 상기 가스 분출관의 개구를 통해 분출되는 가스의 압력에 의해 상기 회전판을 회전 구동시키는 힌지를 포함할 수 있다.
상기 통합 감시 센터는 상기 상태 신호를 수신하면, 상기 수신된 상태 신호에 포함된 해당 포트 장치의 식별 정보를 확인하고, 상기 식별 정보가 확인된 포트 장치의 상태를 상기 전자 지도 상에 표시하면서 미리 정해진 알람을 발생시킬 수 있다.
상기 전자 지도는 부생 가스가 발생되는 발생 공장, 상기 부생 가스를 사용하는 사용 공장과 도로, 가스 이송배관, 포트 장치를 도식화한 지도일 수 있다.
실시예에 따르면, 포트 장치 내 오버플로관의 출력단에 결합된 가스 분출관을 통해 가스가 분출되는 경우 분출되는 가스의 압력에 의해 가스 분출관의 일측에 결합된 회전 구동체가 회전 구동하여 리미트 스위치를 눌러 감지 신호를 발생시키고, 발생된 감지 신호에 의해 드레인 배관을 차단하면서 경보를 출력하고, 가스가 분출된 포트 장치의 식별 정보를 포함하는 상태 신호를 통합 감시 센터에 발신하여 통합 감시 센터가 전자 지도 상에 해당 포트 장치의 상태를 표시하도록 함으로써, 중앙 운전실에서 근무자가 해당 포트 장치의 종류와 설치 위치 확인이 가능하고 이로 인해 신속한 현장 출장과 포트 장치의 원격 복구와 같은 즉각적인 대응이 가능할 수 있다.
실시예에 따르면, 포트 장치의 원격 복구가 가능하기 때문에, 유독 가스 현장에서 수작업으로 복구 조치를 해야 하는 근무자의 위험한 작업 공정이 감소될 수 있다.
실시예에 따르면, 즉각적인 인지와 대응이 가능하기 때문에, 포트 장치에서 장시간 유출된 유독 가스에 의한 가스 중독 사고와 가연성 가스에 의한 폭발 화재사고 위험과 농축된 오염수의 유출에 의한 환경오염 사고발생을 방지할 수 있다.
도 1a 내지 도 1b는 종래 기술에 따른 포트 장치를 나타내는 도면이다.
도 2a 내지 도 2b는 도 1에 도시된 포트 장치의 동작 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 포트 장치 운영 시스템을 나타내는 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 포트 장치의 상세 구성을 나타내는 도면이다.
도 5a 내지 도 5b는 포트 장치의 동작 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 4에 도시된 가스 감지부의 상세 구성을 나타내는 도면이다.
도 7은 도 4에 도시된 조작부의 상세 구성을 나타내는 도면이다.
도 8은 도 4에 도시된 전원 공급부의 상세 구성을 나타내는 도면이다.
도 9a 내지 도 9b는 포트 장치의 동작 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템 운영 절차를 보여주는 도면이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 포트 장치 전체 운영 현황을 보여주는 도면이다.
도 12는 도 11의 가스별 포트 장치 운영 현황을 보여주는 도면이다.
도 13a 내지 도 13b는 도 12의 포트 장치별 운영 상태를 보여주는 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
실시예에서는, 포트 장치 내 오버플로관의 출력단에 결합된 가스 분출관을 통해 가스가 분출되는 경우 분출되는 가스의 압력에 의해 가스 분출관의 일측에 결합된 회전 구동체가 회전 구동하여 리미트 스위치를 눌러 감지 신호를 발생시키고, 발생된 감지 신호에 의해 드레인 배관을 차단하면서 경보를 출력하고, 가스가 분출된 포트 장치의 식별 정보를 포함하는 상태 신호를 통합 감시 센터에 발신하여 통합 감시 센터가 전자 지도 상에 해당 포트 장치의 상태를 표시하도록 한 새로운 방안을 제안한다. 여기서 포트 장치는 시일 포트(seal pot) 장치를 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 포트 장치 운영 시스템을 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 포트 장치를 운영하기 위한 시스템은 포트 장치(100), 무선 중계기(200), 통합 감시 센터(300)를 포함할 수 있다.
포트 장치(100)는 가스 이송 배관에 결합되고, 결합된 가스 이송 배관으로부터 가스가 외부로 분출되는 경우 감지 신호를 발생시키고, 그 발생된 감지 신호에 의해 드레인 배관을 차단하면서 경보를 출력하고, 가스가 분출된 해당 포트 장치의 식별 정보를 포함하는 상태 신호를 통합 감시 센터(300)에 발신할 수 있다.
이러한 포트 장치(100)는 서로 다른 이송 배관에 설치되고, 이송 배관마다 다수 개가 설치될 수 있는데, 예컨대, 다수 개의 포트 장치(100) 각각은 BFG용 이송 배관, COG용 이송 배관, LDG용 이송 배관에 연결되도록 설치될 수 있다.
무선 중계기(200)는 포트 장치(100)와 통합 감시 센터(300) 사이에 설치되고, 포트 장치(100)로부터 전송된 상태 신호를 통합 감시 센터(300)에 전달하고, 통합 감시 센터(300)로부터 전송된 제어 신호를 포트 장치(100)에 전달할 수 있다. 이러한 중계기(200)는 거리가 먼 무선 송신기에서 발생된 신호를 증폭시켜 무선 수신기로 전달할 수 있도록 일정 거리마다 설치될 수 있다.
통합 감시 센터(300)는 서로 다른 이송 배관마다 설치된 모든 포트 장치의 상태를 감시하고 원격 제어할 수 있다. 예컨대, 통합 감시 센터(300)는 복수 개의 포트 장치 각각으로부터 상태 신호를 수신하고, 수신된 상태 신호를 기초로 전자 지도 상에 해당 포트 장치의 상태를 전자 지도 상에 표시할 수 있다.
이때, 통합 감시 센터(300) 내 운전자는 전자 지도 상에 표시된 포트 장치의 상태를 기초로 가스가 분출된 포트 장치를 확인하고, 이를 현장 근무자에게 통보한다. 현장 근무자는 가스가 분출된 포트 장치를 확인하고 가스 압력이 정상화되면 시일 용액을 보충하고 차단되었던 드레인 배관을 오픈시켜 포트 장치가 정상 운전되도록 하고 조치 완료를 운전자에게 통보한다. 그리고나면, 운전자는 조치 완료를 통보 받아 해당 포트 장치의 상태를 리셋 처리한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 포트 장치의 구성을 나타내는 도면이고, 도 5는 도 4에 도시된 시일 포트 조립체의 상세 구성을 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 포트 장치(100)는 시일 포트 조립체(110), 가스 감지부(120), 조작부(130), 경보 출력부(140), 전원 공급부(150)를 포함할 수 있다.
시일 포트 조립체(110)는 가스 이송 배관에 결합될 수 있다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 시일 포트 조립체(110)는 포트 바디(111), 드레인 배관(112), 수동 밸브(113), 전동 밸브(114), 오버플로관(115), 배수관(116)을 포함할 수 있다.
포트 바디(111) 내부에는 시일 용액 예컨대, 시일 수(seal water)가 담길 수 있다.
드레인 배관(112)은 일단이 포트 바디(111)의 일측에 결합되고 타단이 가스 이송 배관의 저부에 연결되어, 가스 이송 배관으로부터 가스가 유입될 수 있다.
수동 밸브(113)는 드레인 배관의 상단부에 장착되고, 외부 출력 신호 예컨대, 사용자 조작에 의해 발생된 출력 신호를 수신하면 드레인 배관을 수동으로 개폐시킬 수 있다.
전동 밸브(114)는 드레인 배관의 하단부에 장착되고, 구동 신호에 의해 드레인 배관을 자동으로 개폐시킬 수 있다. 이때, 전동 밸브(114)는 가스 분출이 감지된 후 차단 구동되는 시간은 타이머(도시되지 않음)를 이용하여 적절하게 조절될 수 있다. 부연 설명하면, 가스 이송 배관의 높아진 압력이 해소되지 않은 상태에서 가스가 분출된 포트 장치의 드레인 배관 내 전동 밸브를 즉시 차단하게 되면 또 다른 포트 장치에서 연속적으로 가스 분출이 발생할 수 있기 때문에, 높아진 압력이 어느 정도 해소되고 난 후 차단하는 것이 더 효과적이다.
오버플로관(115)은 포트 바디(111)의 타측에 결합되고 시일 용액이 내부에 일정 높이까지 담긴 상태로 유지되고, 드레인 배관을 통해 낙하하여 포트 바디 내부에 모인 용액과 기타 불순물을 배수관(116)을 통해 외부로 배출시킬 수 있다.
가스 감지부(120)는 오버플로관(115)의 출력단에 결합되고, 오버플로관(115)을 통해 외부로 분출되는 가스의 압력에 의해 구동되어, 가스 분출을 알리는 감지 신호를 발생시킬 수 있다.
도 6은 도 4에 도시된 가스 감지부의 상세 구성을 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 감지부(120)는 가스 분출관(121), 회전 구동체(122), 힌지(123), 리미트 스위치(124)를 포함할 수 있다.
가스 분출관(121)은 오버플로관의 출력단에 결합될 수 있다. 이러한 가스 분출관(121)은 예컨대, 원통형 관으로 형성하고, 오버플로관의 직경보다 크게 형성되어 오버플로관의 출력단의 일측에 적어도 하나의 결합 부재(125)에 의해 결하될 수 있다.
회전 구동체(122)는 가스 분출관(121)의 일측에 힌지 결합되고 가스 분출관(121)의 개구를 통해 분출되는 가스의 압력에 의해 회전 구동될 수 있다. 회전 구동체(122)는 원 형상의 회전판(122a)과 바 형상의 리미트 터치바(122b)로 구성될 수 있다.
회전판(122a)은 가스 분출관(121)의 개구를 덮도록 배치되고, 가스 분출관(121)을 통해 분출되는 가스의 압력에 의해 회전 구동되어 가스 분출관(121)의 개구를 열거나 닫을 수 있다. 이때, 회전판(122a)에는 싸이폰 방지를 위한 관통홀(h)이 중앙부에 형성된다.
리미트 터치바(122b)는 회전판(122a)의 외주면에 결합되고, 회전판(122a)과 함게 회전 구동될 수 있다. 이때, 리미트 터치바(122b)는 회전판(122a)과 소정의 틸팅 각도로 결합되는데, 여기서 소정의 틸팅 각도는 둔각이고 바람직하게 160도일 수 있다.
힌지(123)는 일단이 리미트 터치바(122b)의 일측에 결합되고 타단이 가스 분출관(121)의 외주면에 결합되어, 가스 분출관(121)의 개구를 통해 가스가 분출되지 않는 경우에는 회전판(122a)이 가스 분출관의 개구를 덮도록 하고, 가스가 분출되는 경우에는 가스의 압력에 의해 회전판(122a)이 회전 구동되도록 돕는다.
리미트 스위치(124)는 가스 분출관(121)의 외주면에 결합되고, 힌지(123)로부터 소정 거리 이격되고, 리미트 터치바(122b)에 의해 눌려질 수 있다. 이때, 리미트 스위치(124)는 리미트 터치바(122b)에 의해 누름 동작이 시도되는 경우 감지 신호를 생성하고 누름 동작이 해지되는 경우 감지 신호가 발생되지 않는다.
조작부(130)는 가스 감지부(120)로부터 발생된 감지 신호에 따라 구동 신호를 발생시킬 수 있다.
도 7은 도 4에 도시된 조작부의 상세 구성을 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 조작부(130)는 선택 스위치(131), 개폐 스위치(132), 무선 발신기(133)를 포함할 수 있다.
선택 스위치(131)는 개폐 스위치(132)의 자동 모드와 수동 모드를 설정할 수 있다. 즉, 선택 스위치(131)가 자동 모드로 설정된 경우 개폐 스위치(132)가 자동으로 온/오프되는 상태가 되고, 수동 모드로 설정된 경우 개폐 스위치(132)가 사용자의 조작에 의해 수동으로 온/오프되는 상태가 된다.
개폐 스위치(132)는 구동 신호를 발생시켜 드레인 배관의 전동 밸브를 구동시키거나 경보 출력부를 구동시키거나 무선 발신기(133)를 구동시킬 수 있다. 이때, 개폐 스위치(132)는 자동 모드에서 감지 신호에 따라 구동 신호를 발생시키고, 수동 모드에서 사용자의 조작에 따라 구동 신호를 발생시킬 수 있다.
무선 발신기(133)는 구동 신호에 따라 가스 이송 배관 내의 가스가 분출되는지 여부를 알려주는 상태 신호를 생성하여 통합 감시 센터에 발신할 수 있다. 무선 발신기(133)는 각 포트 장치와 1대1로 대응되고 서로 구분되도록 고유한 식별 정보를 갖는다.
이때, 조작부(130)는 리미트 스위치와 신호 연결선으로 연결되고, 전동 밸브, 경보 출력부와 제어 케이블로 연결되며, 조작용 스위치 즉, 선택 스위치와 개폐 스위치로 제어가 가능하다.
경보 출력부(140)는 구동 신호에 의해 경보를 출력할 수 있다. 이러한 경보 출력부(140)는 예컨대, 빛에 의한 경광등, 소리에 의한 경보기 등을 포함할 수 있다.
전원 공급부(150)는 조작부(130)에 전기를 공급할 수 있다. 이때, 전원 공급부(150)는 조작부(130)에 전기 에너지를 공급하도록 전원 케이블로 연결될 수 있다.
도 8은 도 4에 도시된 전원 공급부의 상세 구성을 나타내는 도면이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 공급부(150)는 태양광 전지모듈(151), 축전지(152), 전원 제어부(153)를 포함할 수 있다. 여기서는 태양광을 이용하여 전기를 공급하는 경우를 일 예로 설명하고 있지만 반드시 이에 한정되지 않는다.
태양광 전지모듈(151)은 태양광을 수신하여 전기를 생산하고, 축전지(152)는 생산된 전기를 저장할 수 있다.
전원 제어부(153)는 축전지(152)에 저장된 전기를 공급하거나 차단할 수 있다.
도 9a 내지 도 9b는 포트 장치의 동작 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 9a를 참조하면, 포트 장치(100)는 오버플로관의 내부에 일정 높이까지 물이 담긴 상태로 유지되며 내부의 물은 가스 이송 배관 내 가스 압력의 1.5배에 해당하는 수두압이 유지되도록 설계된다. 이러한 포트 장치(100)는 물을 이용하여 이송 배관 내의 가스 유출을 차단하고 비중차에 의해 물과 기타 불순물들이 드레인 배관을 통해 낙하하여 하부의 포트 바디에 모이면 최종적으로 오버플로관을 통해 외부로 배출시킨다.
이때, 가스 분출관(121)의 개구를 통한 가스 분출이 이루어지지 않는 정상 상태인 경우 회전 구동체(122)가 가스 분출관(121)의 개구를 덮고 있는 수평한 상태를 유지할 수 있다.
도 9b를 참조하면, 가스 분출관(121)의 개구를 통한 가스 분출이 이루어지는 불량 상태인 경우 가스의 압력에 의해 회전 구동체(122)가 회전 구동되어 가스 분출관(121)의 개구가 개방되고, 리미트 스위치가 누름 상태가 될 수 있다. 이러한 가스 분출 현상은 가스 이송 배관 내 가스 압력이 기준치를 초과하는 경우이거나 포트 장치 내 시일 용액이 부족한 경우에 발생할 수 있다.
이렇게 회전 구동된 회전 구동체(122)는 더 이상 가스 분출이 발생하지 않게 되면 자체 중량에 의해 다시 원래의 위치로 회전하여 내려오게 된다.
도 10은 도 1에 도시된 통합 감시 센터의 상세 구성을 나타내는 도면이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 통합 감시 센터(300)는 무선 수신기(310), 감시 장치(320), 데이터베이스(330)를 포함할 수 있다.
무선 수신기(310)는 포트 장치(100)와 연동하여 각종 신호를 수신할 수 있다. 예컨대, 무선 수신기(310)는 포트 장치(100)로부터 상태 신호를 수신할 수 있다.
감시 장치(320)는 수신된 상태 신호를 기초로 전자 지도 상에 해당 포트 장치의 상태를 표시할 수 있다. 여기서, 전자 지도는 제철소 내 모든 포트 장치, 가스 이송 배관과 제철소 내 각 공장 즉, 부생 가스가 발생되는 발생 공장, 부생 가스를 사용하는 사용 공장과 도로를 포함하는 지도를 전자화한 것이다.
감시 장치(320)는 복수 개의 포트 장치와 연동하되, 복수 개의 포트 장치 각각을 개별적으로 분리 호출이 가능하여 감시 및 제어가 가능할 수 있다.
이러한 감시 장치(320)는 예컨대, PLC(Programmable Logic Control) 제어부, 디스플레이부를 포함하여 구성될 수 있다. PLC 제어부는 수신된 상태 신호를 전자 기초로 전자 지도 상에 포트 장치의 이상 유무 상태가 표시되도록 구성하고, 디스플레이부는 화면을 통해 전자 지도 상에 포트 장치의 이상 유무 상태를 표시할 수 있다. 여기서 디스플레이부는 감시와 조작이 가능한 HMI(Human Machine Interface)일 수 있다.
데이터베이스(330)는 미리 제작된 전자 지도와 관련 정보를 저장 및 갱신할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템 운영 절차를 보여주는 도면이다.
도 11을 참조하면, 먼저 가스 이송 배관의 이상 압력이 발생하거나 포트 장치에 담긴 시일 용액이 부족한 경우(S1101) 해당 포트 장치로부터 가스가 분출할 수 있다(S1102).
다음으로, 가스가 분출되면, 가스 감지부 내 회전판이 회전 구동하여 리미트 스위치를 눌러 리미트 스위치로부터 감지 신호가 발생되고 발생된 감지 신호는 조작부로 전달될 수 있다(S1103).
다음으로, 조작부는 감지 신호를 수신하면, 구동 신호를 발생시켜(S1104) 구동 신호에 의해 드레인 배관에 설치된 전동 밸브를 구동시켜 드레인 배관을 차단하고(S1107), 경보 출력부를 구동시켜 경보를 출력하면서(S1105), 무선 발신기를 통해 가스가 분출된 포트 장치의 식별 정보를 포함하는 상태 신호를 생성하여 통합 감시 센터로 발신할 수 있다(S1106).
다음으로, 통합 감시 센터는 상태 신호를 수신하면, 수신된 상태 신호에 포함된 해당 포트 장치의 식별 정보를 확인할 수 있다(S1108).
다음으로, 통합 감시 센터는 전자 지도 상에 식별 정보가 확인된 포트 장치를 표시하면서 미리 정해진 알람을 발생시킴으로써(S1109), 운전자가 이상 내용 즉, 가스 분출을 확인하도록 한다(S1110).
다음으로, 운전자는 가스 분출이 감지된 포트 장치에 대한 현장팀 이동 및 조치를 요청하고, 해당 포트 장치가 위치한 주변공장으로 유선 전파할 수 있다(S1111).
다음으로, 운전자는 해당 포트 장치에 대한 조치가 완료되면(S1112) 알람을 리셋할 수 있다(S1113).
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 포트 장치 전체 운영 현황을 보여주는 도면이고, 도 13은 도 12의 가스별 포트 장치 운영 현황을 보여주는 도면이고, 도 14a 내지 도 14b는 도 13의 포트 장치별 운영 상태를 보여주는 도면이다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 통합 감시 센터는 화면 상에 포트 장치를 가스(BFG, COG, LDG)별로 식별 정보를 기초로 그룹화하여 상태를 보여줄 수 있다.
이때, 가스 분출이 감지된 포트 장치가 존재하는 경우, 가스 분출이 감지된 포트 장치가 속하는 그룹을 식별 또는 인지 가능하도록 표시할 수 있다. 예컨대, 해당 그룹(1200)은 다른 그룹과 구별되도록 미리 설정된 색상(빨강색)으로 표시될 수 있다.
도 13을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 통합 감시 센터는 화면 상에 현장과 동일하게 가스(BFG, COG, LDG)별 가스 이송 배관과 포트 장치의 상태를 보여줄 수 있다.
이때, 가스 분출이 감지된 포트 장치는 식별 또는 인지 가능하도록 표시할 수 있다. 예컨대, 가스 분출이 감지된 포트 장치(100B)는 미리 설정된 색상(빨강색)으로 표시되고, 감지되지 않은 포트 장치(100A)는 다른 색상(초록색)으로 표시될 수 있다.
도 14a 내지 도 14b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 통합 감시 센터는 포트 장치마다 가스 분출 여부를 나타내는 상태창(1430)을 표시하면서 해당 포트 장치의 주변 공장(1410a, 1410b)과 근접 도로(1420)를 표시하여 포트 장치를 현장에서 보다 신속하게 위치 확인이 가능하도록 할 수 있다. 여기서 상태창의 알람(alarm)을 가스 분출이 감지되지 않는 경우 초록색으로 표시하고, 가스 분출이 감지되는 경우 빨간색으로 한다.
또한 가스 분출이 감지된 포트 장치에 대한 조치가 완료되어 정상적으로 동작하게 되면 상태창(1430)의 리셋(reset)을 이용하여 알람을 초록색으로 변경시킨다.
본 실시예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA(field-programmable gate array) 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 포트 장치
110: 시일 포트 조립체
120: 가스 감지부
130: 조작부
140: 경보 출력부
150: 전원 공급부
200: 무선 중계기
300: 통합 감시 센터

Claims (13)

  1. 포트 바디와 상기 포트 바디의 일측에 일단이 결합되고 가스 이송 배관의 저부에 타단이 결합된 드레인 배관과 상기 포트 바디의 타측에 결합된 오버플로관을 포함하는 포트 조립체;
    상기 오버플로관에 결합되고, 상기 오버플로관을 통해 분출되는 가스의 압력에 의해 회전 구동됨에 따라 감지 신호를 발생하는 가스 감지부;
    상기 발생된 감지 신호에 따라 구동 신호를 발생하는 조작부; 및
    상기 발생된 구동 신호에 의해 경보를 출력하는 경보 출력부를 포함하고,
    상기 가스 감지부는
    상기 오버플로관의 출력단에 결합되는 가스 분출관;
    상기 가스 분출관의 일측면에 힌지 결합되고 상기 가스 분출관의 개구를 통해 분출되는 가스의 압력에 의해 회전 구동되는 회전 구동체; 및
    상기 회전 구동체에 의해 눌려 상기 감지 신호를 발생하는 리미트 스위치를 포함하고,
    상기 회전 구동체는
    상기 가스 분출관의 개구를 개폐하는 회전판;
    상기 회전판의 외주면에 결합된 리미트 터치바; 및
    상기 리미트 터치바의 일측에 일단이 결합되고, 상기 가스 분출관의 외주면에 타단이 결합되고, 상기 가스 분출관의 개구를 통해 분출되는 가스의 압력에 의해 상기 회전판이 회전 구동되도록 하는 힌지를 포함하는, 포트 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 포트 조립체는,
    상기 드레인 배관의 상단부에 장착되고, 외부 출력 신호를 수신하면 상기 드레인 배관을 개폐시키는 수동 밸브; 및
    상기 드레인 배관의 하단부에 장착되고, 상기 조작부로부터 발생된 구동 신호에 의해 상기 드레인 배관을 개폐시키는 전동 밸브;를 더 포함하는, 포트 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 리미트 터치바는 상기 회전판과 소정의 틸팅 각도로 결합되고, 상기 소정의 틸팅 각도는 둔각인, 포트 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 리미트 터치바의 타단부에는 돌기가 형성되고,
    상기 돌기는 상기 회전판의 회전 구동에 의해 상기 리미트 스위치를 누르는, 포트 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 조작부는,
    상기 발생된 감지 신호에 따라 구동 신호를 발생하는 개폐 스위치; 및
    상기 발생된 구동 신호에 따라 상기 가스 분출이 감지된 포트 장치의 식별 번호를 포함하는 상태 신호를 통합 감시 센터에 발신하는 무선 발신기;를 포함하는, 포트 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    전원을 공급하는 전원 공급부를 더 포함하고,
    상기 전원 공급부는, 태양광을 수신하여 전기를 생산하는 태양광 전지모듈, 상기 생산된 전기를 저장하는 축전지, 상기 저장된 전기를 공급하는 전원 제어부를 포함하는, 포트 장치.
  9. 포트 바디와 상기 포트 바디의 일측에 일단이 결합되고 가스 이송 배관의 저부에 타단이 결합된 드레인 배관과 상기 포트 바디의 타측에 결합된 오버플로관을 포함하는 포트 조립체, 상기 오버플로관을 통해 분출되는 가스의 압력에 의해 구동됨에 따라 감지 신호를 발생하는 가스 감지부, 상기 발생된 감지 신호에 따라 상기 가스 분출이 감지된 포트 장치의 식별 번호를 포함하는 상태 신호를 발신하는 무선 발신기를 각각 포함하는 복수 개의 포트 장치; 및
    상기 복수 개의 포트 장치 각각으로부터 상기 상태 신호를 수신하고, 상기 수신된 상태 신호를 기초로 전자 지도 상에 해당 포트 장치의 상태를 표시하는 통합 감시 센터를 포함하고,
    상기 가스 감지부는
    상기 오버플로관의 일단부에 결합되는 가스 분출관;
    상기 가스 분출관의 일측면에 힌지 결합되고 상기 가스 분출관의 개구를 통해 분출되는 가스의 압력에 의해 회전 구동되는 회전 구동체; 및
    상기 회전 구동체에 의해 눌려져 상기 감지 신호를 발생하는 리미트 스위치를 포함하고,
    상기 회전 구동체는
    상기 가스 분출관의 개구를 개폐하는 회전판;
    상기 회전판의 외주면에 결합된 리미트 터치바; 및
    상기 리미트 터치바의 일측에 일단이 결합되고, 상기 가스 분출관의 외주면에 타단이 결합되고, 상기 가스 분출관의 개구를 통해 분출되는 가스의 압력에 의해 상기 회전판을 회전 구동시키는 힌지를 포함하는, 포트 장치를 운영하기 위한 시스템.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제9항에 있어서,
    상기 통합 감시 센터는,
    상기 상태 신호를 수신하면, 상기 수신된 상태 신호에 포함된 해당 포트 장치의 식별 정보를 확인하고,
    상기 식별 정보가 확인된 포트 장치의 상태를 상기 전자 지도 상에 표시하면서 미리 정해진 알람을 발생시키는, 포트 장치를 운영하기 위한 시스템.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 전자 지도는,
    부생 가스가 발생되는 발생 공장, 상기 부생 가스를 사용하는 사용 공장과 도로, 가스 이송배관, 포트 장치를 도식화한 지도인, 포트 장치를 운영하기 위한 시스템.
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