KR102183933B1 - 자가 진단 및 회복 기능을 갖는 교반기 - Google Patents

자가 진단 및 회복 기능을 갖는 교반기 Download PDF

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KR102183933B1 KR1020200056963A KR20200056963A KR102183933B1 KR 102183933 B1 KR102183933 B1 KR 102183933B1 KR 1020200056963 A KR1020200056963 A KR 1020200056963A KR 20200056963 A KR20200056963 A KR 20200056963A KR 102183933 B1 KR102183933 B1 KR 102183933B1
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Abstract

자가 진단 및 회복 기능을 갖는 교반기가 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따른 교반기는, 모터, 감속기 및 베이스 하우징을 구비하고, 감속기에 임펠러축이 결합되는 교반기에 있어서, 모터의 온도를 측정하는 모터 측온센서와, 감속기의 온도를 측정하는 감속기 측온센서와, 감속기의 진동을 감지하는 감속기 진동센서와, 상호 직교되도록 배치되어 임펠러축의 축변위를 검지하는 축변위센서와, 모터의 전류값을 측정하는 전류측정수단과, 모터의 온도, 감속기의 온도, 감속기의 진동, 임펠러축의 축변위, 모터의 전류값을 정상 동작 상태와 비교해서 비정상 작동 여부를 파악하고, 비정상 작동 상태인 것으로 판단되는 경우 회전 속도를 줄이거나 또는 정지하도록 제어하는 제어장치를 포함한다.

Description

자가 진단 및 회복 기능을 갖는 교반기{AGITATOR WITH SELFDIAGNOSIS AND RECOVERY FUNCTION}
본 발명은 저전류, 과전류, 과열, 진동 및 축 흔들림 등과 같은 비정상적인 상황을 조기에 포착하는 자가 진단 기능과 이를 기초로 정상적인 상황으로의 조치를 취할 수 있는 회복 기능을 갖는 교반기에 관한 것이다.
교반기는 상하수, 폐수 및 발전 탈황 처리 공정에서 교반 설비로 사용되는 것으로 공정 효율에 직접적인 영향을 미치는 핵심 설비에 해당한다. 교반기는 각 설비 내에서 침전물의 발생 및 부패 방지, 고형물(유기물 또는 무기물)의 균등 교반, 원활한 슬러지의 이송을 위한 균일 농도 유지, 유기물의 접촉 증대, 응집제의 확산, 플록 형성 등의 역할을 한다.
종래의 교반기는 비정상적인 상황이 발생하는 것을 탐지하기 위해서 과전류, 과열 및 진동을 검출하고, 이를 검출하기 위해 센서를 부착한 후 알림(경보 램프, 경보음 등) 등을 이용해서 고장 여부를 확인한다. 그리고 고장이 발생한 경우 작업자가 교반기를 정지시켜서 점검한다.
그러나 교반기의 파손이나 고장은 비정상적인 상황이 발생한 후 순식간에 나타나기 때문에, 작업자가 교반기에서 발생하는 알림을 확인한 후 현장의 교반기를 확인하면 이미 파손이 진행된 경우가 빈번하다. 그리고 과전류, 과열 및 진동 측정값만으로는 교반기에 대한 문제점을 전체적으로 검출 및 분석하는 것은 기술적으로 상당한 어려움을 초래한다. 예를 들면, 교반기의 임펠러에 협잡물(머리카락 등)이 감겨서 임펠러의 불평형 하중에 의한 축 변위로 인해서 구동부(모터 및 감속기 등)가 파손된 경우에도 교반기의 진동 측정값은 정상적으로 나타나는 경우가 빈번하게 발생한다.
따라서 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로서, 교반기의 파손이 발생하기 이전에 이를 회피하기 위한 선제적인 조치를 취할 수 있는 자가 진단 및 회복 기능을 갖는 교반기를 제공하고자 한다.
본 발명의 다른 목적들은 이하에 서술되는 실시예를 통하여 더욱 명확해질 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 교반기는, 모터, 감속기 및 베이스 하우징을 구비하고, 감속기에 임펠러축이 결합되는 교반기에 있어서, 모터의 온도를 측정하는 모터 측온센서와, 감속기의 온도를 측정하는 감속기 측온센서와, 감속기의 진동을 감지하는 감속기 진동센서와, 상호 직교되도록 배치되어 임펠러축의 축변위를 검지하는 축변위센서와, 모터의 전류값을 측정하는 전류측정수단과, 모터의 온도, 감속기의 온도, 감속기의 진동, 임펠러축의 축변위, 모터의 전류값을 정상 동작 상태와 비교해서 비정상 작동 여부를 파악하고, 비정상 작동 상태인 것으로 판단되는 경우 회전 속도를 줄이거나 또는 정지하도록 제어하는 제어장치를 포함한다.
본 발명에 따른 교반기는 다음과 같은 실시예들을 하나 또는 그 이상 구비할 수 있다. 예를 들면, 제어장치는 교반기의 임계속도와 회전 속도를 비교해서 임계속도 이상의 회전 속도를 나타내는 경우 교반기의 정지 여부를 결정할 수 있다.
감속기 진동센서는 감속기의 각각 다른 세 개의 면에 부착될 수 있다.
모터 측온센서는 모터의 외측면에 부착되고, 감속기 측온센서는 감속기의 외측면에 부착될 수 있다.
모터의 전류값은 인버터 또는 직기동 제어반을 이용하여 전압 출력값을 감지함으로써 얻을 수 있다.
제어장치는, 기능설정수단과, 기능설정수단에서 입력된 신호를 변환하는 디지털입력부와, 모터 측온센서 및 감속기 측온센서, 감속기 진동센서, 축변위센서에서 입력되는 신호를 변환하는 변환입력부와, 디지털입력부 및 변환입력부에서 입력된 신호를 이용하여 회전 속도를 제어하기 위한 제어신호를 생성하는 제어부와, 제어부의 제어신호에 의해서 모터의 회전 속도를 제어하는 모터제어기를 포함할 수 있다.
제어장치는 모터의 온도, 감속기의 온도, 감속기의 진동, 임펠러축의 변위, 모터의 전류값의 정상 또는 비정상을 나타내는 디지털출력부를 추가로 포함할 수 있다.
모터제어기는 모터와 연결된 인버터 또는 서보변속기구일 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명의 과제 해결 수단에 의하면 다음과 같은 사항을 포함하는 다양한 효과를 기대할 수 있다. 다만, 본 발명은 아래의 효과를 모두 발휘해야 성립되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 교반기를 예시하는 도면이다.
도 2는 축변위 센서를 예시하는 도면이다.
도 3은 감속기에 진동 센서가 부착된 상태를 예시하는 도면이다.
도 4는 모터 및 감속기에 측온센서가 부착된 상태를 예시하는 도면이다.
도 5는 블레이드의 이탈로 인해 저전류가 측정되어 경고가 발생하는 상태를 예시하는 도면이다.
도 6은 교반기의 임계속도를 측정하기 위한 각종 측정값을 정의하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 교반기의 제어장치를 예시하는 도면이다.
도 8은 진동을 이용한 제어 방법을 예시하는 순서도이다.
도 9는 온도를 이용한 제어 방법을 예시하는 순서도이다.
도 10은 임펠러 축의 변위를 이용한 제어 방법을 예시하는 순서도이다.
도 11은 전류 측정값을 이용한 제어 방법을 예시하는 순서도이다.
도 12는 임계 속도값을 이용한 제어 방법을 예시하는 순서도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
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.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 교반기(100)를 예시하는 도면이다. 그리고 도 2는 축변위 센서(150)를 예시하는 도면이고, 도 3은 감속기(120)에 감속기 진동센서(124)가 부착된 상태를 예시하는 도면이다. 그리고 도 4는 모터(112) 및 감속기(120)에 측온센서(114, 122)가 부착된 상태를 예시하는 도면이고, 도 5는 블레이드(144)의 이탈로 인해 저전류가 측정되어 경고가 발생하는 상태를 예시하는 도면이다. 그리고 도 6은 교반기(100)의 임계속도를 측정하기 위한 각종 측정값을 정의하는 도면이다.
도 1 내지 도 6을 참고하면, 본 실시예에 따른 교반기(100)는 기본적으로 구조물(110)의 상부에 설치되어 구조물(110) 내부의 유체를 교반하는 역할을 한다. 그리고 교반기(100)는 각종 센서를 구비해서 자가 진단 기능을 갖고, 제어장치(170)를 구비해서 교반기(100)가 정상 작동 범위에서 벗어난 경우 이를 제어해서 속도를 줄이거나 동작을 멈추게 할 수 있다. 교반기(100)가 설치되는 구조물은 정수 처리장, 하수 처리장 또는 발전소 등 다양한 용도의 구조물에 해당할 수 있다.
교반기(100)는 모터(112), 감속기(120), 베이스하우징(130), 임펠러축(140) 및 제어장치(170)를 구비한다. 제어장치(170)는 교반기(100)에 인접해서 배치되거나 또는 이격되어 배치될 수 있다. 그리고 모터(112) 및 감속기(120)는 구동부를 형성한다.
도 2를 참고하면, 베이스하우징(130)의 내부에는 축변위센서(150)가 구비되어 있다. 축변위센서(150)는 한 쌍이 임펠러축(140)을 사이에 두고 상호 대향되도록 배치되어 있으며, 상호 직각으로 배치된 두 쌍이 구비된다. 두 쌍의 축변위센서(150)는 임펠러축(140)의 변위를 x축 방향 및 y축 방향으로 각각 감지해서 제어장치(170)에 전달한다. 그리고 제어장치(170)는 임펠러축(140)의 변위에 대한 기준값(설정값)과 변위 측정치를 비교해서, 임펠러축(140)의 변위가 위험 상태에 있는 것으로 판단되면 모터제어기(182)에 제어신호를 전송해서 모터(112)의 속도를 줄이거나 또는 정지하도록 제어한다.
도 3을 참고하면, 감속기(120)의 서로 다른 세 개의 면에는 감속기 진동센서(124)가 부착될 수 있다. 감속기(120)가 육면체 형상을 갖는 경우, 감속기(120)의 상면, 측면 및 정면에 각각 하나의 감속기 진동센서(124)가 부착될 수 있다. 각각의 감속기 진동센서(124)는 감속기(120)의 진동을 감지해서 제어장치(170)에 전달한다. 그리고 제어장치(170)는 감속기(120)의 진동에 대한 기준값과 진동 측정치를 비교해서, 감속기(120)의 진동이 위험 상태에 있는 것으로 판단되면 모터제어기(182)에 제어신호를 전송해서 모터(112)의 속도를 줄이거나 또는 정지하도록 제어한다.
도 4를 참고하면, 모터(112) 및 감속기(120)의 측면에는 각각 모터 측온센서(114) 및 감속기 측온센서(122)가 부착될 수 있다. 각각의 측온센서(114, 122)는 모터(112) 및 감속기(120)의 온도를 측정하고 그 측정값을 제어장치(170)에 전달한다. 제어장치(170)는 모터(112) 및 감속기(120)의 온도에 대한 기준값과 온도 측정치를 비교해서, 모터(112) 및 감속기(120)의 온도가 위험 상태에 있는 것으로 판단되면 모터제어기(182)에 제어신호를 전송해서 모터(112)의 속도를 줄이거나 또는 정지하도록 제어한다.
도 5를 참고하면, 부하 상태에서 임펠러축(140)에 결합된 블레이드(144)가 이탈하는 경우 저전류가 탐지된다. 제어장치(170)는 모터(112)와 연결된 인버터(도시하지 않음)에서 받은 정보를 이용해서 전류값을 측정할 수 있고, 이를 이용해서 저전류 또는 과전류를 측정할 수 있다. 도 5에 예시된 바와 같이 블레이드(144)의 탈락이 발생하는 경우에 저전류가 발생하는데, 이때 제어장치(170)는 저전류 발생을 탐지하고 모터제어기(182)에 제어신호를 전송해서 모터(112)의 속도를 줄이거나 또는 정지하도록 제어한다.
본 실시예에 따른 교반기(100)는 임펠러축(140), 허브(142) 및 블레이드(144)의 질량 및 직경 등을 이용해서 교반기의 고유 진동수와 일치해서 발생하는 회전 위험 속도인 임계 속도값을 측정하고, 이를 교반기의 현재 속도값과 비교해서 임계 속도값에 도달하지 않도록 제어함으로써 교반기의 구조적인 안정성을 확보할 수 있다.
임계 속도값을 구하는 식은 도 6에 기재되어 있다. 도 6에서, Nc는 임계 속도값(rpm)을 의미하고, d는 임펠러축(140)의 직경, Ey는 탄성율(modulus of elasticity)(kgf/cm2), pm은 임펠러축(140) 재질의 비중(metal density)(kg/cm3), L은 임펠러축(140)의 길이, Li는 허브(142)에서 임펠러축(140)의 단부까지 길이, Lb는 베어링 간격, We는 등가 중량(equivalent weight), Wi는 임펠러 중량, Ws는 샤프트 중량에 해당한다. 이와 같은 값들을 도 6의 식에 입력함으로써 임계 속도값을 구할 수 있다.
제어장치(170)는 현재 교반기의 회전 속도를 임계 속도와 비교함으로써 교반기의 파손 위험성을 예측할 수 있다. 예를 들면, 현재 회전 속도가 임계 속도의 약 75%에 해당하는 경우, 교반기 파손 가능성이 높은 것으로 판단해서 속도를 줄이거나 또는 정지하도록 할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 교반기(100)의 제어장치(170)를 예시하는 도면이다.
도 7을 참고하면, 제어장치(170)는 센서들(114, 122, 124, 150)로부터 교반기(100)의 온도, 축변위, 진동 및 전류값을 받아서 이상 작동 여부를 판단하고, 이상 작동으로 판단되는 경우 정상 작동하도록 유도하거나 또는 교반기의 파손을 방지하기 위해서 정지하도록 제어한다. 제어장치(170)에 의한 자가 진단 및 회복 제어 내용은 아래 표와 같다.
고장 내용 공정에 미치는 영향 나타나는 현상 자가진단 후 회복 제어 결과
축 및 임펠러의 이탈 교반 능력 완전 상실 저전류 설정값에 비해 전류감소(저전류) 감지 후 경보 후 가동 정지
블레이드 조립 불량 및 이탈 교반 능력 일부 상실 축 변위 증가 설정값에 비해 큰 축 변위 감지 후
- 회전 속도 감소 후 축 변위 설정값 이내로 제어
- 경보
- 가동 정지
감속기 내부 부품 손괴
(기어 및 베어링류)		 교반 상태는 정상 구동부 진동 증가
모터 과전류
구동부 온도 상승		 설정값에 비해 큰 진동, 과전류, 고온 감지 후
- 회전 속도 감소 후 진동, 전류 및 온도 설정값 이내로 제어
- 경보
-가동정지
교반기 조립 불량 교반 능력 일부 상실 구동부 진동 증가축 변위 증가 설정값에 비해 큰 축 진동 및 변위 감지 후
- 회전 속도 감소 후 축 진동 및 변위 설정값 이내로 제어
- 경보
- 가동 정지
감속기 내부 오일 부족 교반 상태는 정상 구동부 온도 상승 설정값에 비해 큰 고온 감지 후
-회전 속도 감소 후 온도 설정값 이내로 제어
- 경보
-가동정지
수중부 임펠러에 이물질 감김 교반 능력 일부 상실 축 변위 증가 설정값에 비해 큰 축 변위 감지 후 - 회전 속도 감소 후 축 변위 설정값 이내로 제어
- 경보
- 가동 정지
저수면이 임펠러 근처일때 교반 상태는 정상 축 변위 증가 설정값에 비해 큰 축 변위 감지 후 - 회전 속도 감소 후 축 변위 설정값 이내로 제어
- 경보
- 가동 정지
유체 수류 유속 증가 교반 능력 일부 상실 축 변위 증가 설정값에 비해 큰 축 변위 감지 후 - 회전 속도 감소 후 축 변위 설정값 이내로 제어
- 경보
- 가동 정지
교반기 설계, 제작, 설치 및 운전 속도 문제 (임계 속도 문제) 교반 상태는 정상 축 변위. 진동
증가		 설정값에 비해 임계 속도가 크게 감지 후
- 회전 속도 감소 후 임계 속도 설정값 이내로 제어
- 경보
- 가동 정지
제어장치(170)는 기능설정수단(183)을 구비할 수 있다. 기능설정수단(183)은 수동/자동 전환 스위치(184), 현장/중앙 제어실 전환 스위치(186), 바이패스(bypass)/인버터(inverter) 전환 스위치(188), 현장 기동 전환 스위치(190), 현장 정지 전환 스위치(192), 현장 회전 속도 제어 스위치(194), 진동/온도/변위 제어 설정값 스위치(196), 회전수 펄스(pulse) 스위치(198), 임계 속도 관련 변수 입력(200)을 포함할 수 있다.
수동/자동 전환 스위치(184)는 교반기(100)의 작동을 수동 또는 자동으로 제어할 수 있도록 선택할 수 있게 한다. 현장/중앙 제어실 전환 스위치(186)는 교반기(100)의 제어를 설치 현장에서 수행할지 또는 교반기(100)에서 이격된 중앙 제어실에서 진행할지 여부를 선택할 수 있게 한다. 바이패스(bypass)/인버터(inverter) 전환 스위치(188)는 모터(112)의 작동 제어를 인버터를 이용할지 또는 인버터를 이용하지 않고 바이패스할지 여부를 선택할 수 있게 한다. 모터(112)를 바이패스에 의해서 제어하는 경우 모터는 예를 들면 60Hz로 제어할 수 있다. 현장 기동 전환 스위치(190)는 교반기(100)를 현장에서 기동할 수 있게 한다. 또한, 현장 정지 전환 스위치(192)는 교반기(100)를 현장에서 정지할 수 있게 한다. 그리고 현장 회전 속도 제어 스위치(194)는 교반기(100)의 속도를 현장에서 제어할 수 있게 한다.
진동/온도/변위 제어 설정값 스위치(196)는 비정상 작동을 판단하기 위한 진동/온도/변위에 대한 기준값을 설정할 수 있게 한다. 그리고 회전수 펄스 스위치(198)는 모터(112)의 회전수를 제어하는 역할을 한다. 또한, 임계 속도 관련 변수 입력(200)은 교반기(100)의 임계 속도를 산정하기 위한 값을 입력할 수 있게 한다.
기능설정수단(183)에 의해서 입력된 각종 데이터 및 입력값은 디지털 입력부(174)를 거쳐서 제어부(172)에 입력된다. 그리고 제어부(172)는 측온센서(114, 122), 감속기 진동센서(124), 축변위센서(150)에서 받은 온도, 진동 및 축변위 측정값을 이용해서 교반기(100)의 비정상 작동 여부를 판단한 후 비정상인 경우 모터 제어기(182)에 제어 신호를 전달해서 모터(112)를 제어하도록 할 수 있다. 측온센서(114, 122), 감속기 진동센서(124), 축변위센서(150)의 측정값은 변환입력부(178)를 통해서 제어부(172)에 전달될 수 있다. 제어부(172)의 제어 방법은 도 8 내지 도 12에 도시된 순서도에 예시되어 있다.
제어부(172)의 제어신호는 변환출력부(180)를 통해서 모터제어기(182)에 전달될 수 있다. 모터제어기(182)는 모터(112)와 연결된 인버터 또는 서보변속기구(도시하지 않음)에 해당할 수 있다. 이와 같은 모터제어기(182)는 모터(112)의 회전수를 제어하는 역할을 한다.
교반기(100)에 대한 제어부(172)의 정상 또는 비정상 작동 여부 등은 디지털출력부(176)를 통해서 디스플레이될 수 있다. 디지털출력부(176)는 교반기(100)의 저전류 또는 과전류 여부, 모터(112) 온도 정상 여부, 감속기(120) 온도 정상 여부, 구동부(112, 120) 진동 정상 여부, 감속기(120) 축 변위 상태 정상 여부, 교반기 상태에 대한 디스플레이, 인버터 상태 정상 여부, 임계 속도값 및 측정값을 표시할 수 있다.
이하에서는 도 8 내지 도 12를 참고하면서 본 실시예에 따른 교반기(100)의 제어 방법에 대해서 설명하기로 한다.
도 8은 진동을 이용한 제어 방법을 예시하는 순서도이고, 도 9는 온도를 이용한 제어 방법을 예시하는 순서도이다. 그리고 도 10은 임펠러 축(140)의 변위를 이용한 제어 방법을 예시하는 순서도이고, 도 11은 전류 측정값을 이용한 제어 방법을 예시하는 순서도이다. 또한, 도 12는 임계 속도값을 이용한 제어 방법을 예시하는 순서도이다.
도 8을 참고하면, 제어부(172)는 감속기 진동센서(124)에서 입력된 감속기(120)의 진동 측정값을 진동 설정값과 비교해서, 측정값이 설정값 미만인 경우 교반기(100)를 계속 운전하게 한다. 그리고 진동 측정값이 설정값 이상인 경우 최초 60초 동안은 교반기(100)의 회전 속도가 감소하도록 제어한다. 그리고 속도 감소 제어를 실시한 60초 이후에도 진동 측정값이 기준값을 초과하는 경우 60초 이후에 교반기(100)를 중지시킨다. 교반기(100)가 속도 제어 또는 정지되는 경우 그 진동 측정값이 기록될 수 있다. 그리고 제어부(172)가 교반기(100)의 회전 속도를 줄일 때 교반기(100)의 진동, 전류 및 온도를 설정값 이내로 제어하고 작업자에게 경보 신호를 발송할 수 있다.
상기 표를 참고하면, 감속기(120)의 진동이 증가하는 이유는 감속기 내부의 기어 및 베어링 등 부품이 파손된 것으로, 이는 교반 상태에는 영향을 미치지 않을 수 있다.
도 9를 참고하면, 제어부(172)는 모터(112) 및 감속기(120)의 온도 측정값을 설정값과 비교해서, 측정값이 설정값 미만인 경우 교반기(100)의 운전을 계속한다. 그리고 온도 측정값이 설정값 이상인 상태가 60초 미만인 경우 교반기(100)의 회전 속도를 줄이고, 60초 이상인 경우 교반기(100)를 중지시킨다. 교반기(100)의 회전 속도 감소는 모터(120) 및 감속기(120)의 온도가 설정치 이하일때까지 지속될 수 있다.
상기 표를 참고하면, 모터(112) 및 감속기(120)의 온도 증가는 교반기 내부 오일 부족에 의한 것일 수 있고, 이때 교반 상태는 정상일 수 있다.
도 10을 참고하면, 제어부(172)는 축변위센서(150)에서 입력된 임펠러축(140)의 축변위를 설정값과 비교해서, 측정값이 설정값 미만인 경우 교반기(100)를 계속 운전하게 한다. 그리고 축 변위가 설정값 이상인 상태가 30초 미만으로 지속되는 경우 교반기(100)의 회전 속도를 줄이고, 30초 이상인 경우 교반기(100)를 중지시킨다. 교반기(100)의 회전 속도 감소는 임펠러축(140)의 축변위가 설정치 이하일때까지 지속될 수 있다.
상기 표를 참고하면, 임펠러축의 변위가 증가하는 것은 블레이드 조립 불량 및 이탈, 수중부 임펠러에 이물질 감김, 저수면이 임펠러 근처일 때, 유체 수류 유속 증가, 교반기 설계, 제작, 설치 및 운전 속도 문제 등 다양한 원인에 의해서 발생할 수 있다. 교반기(100)의 축변위가 설정치 이상인 경우, 제어부(172)는 교반기(100)의 회전 속도를 줄여서 축변위 측정값이 설정값 미만으로 되도록 회전 제어를 실시한다. 회복 제어 실시 후 30초 동안에도 축변위 측정값이 설정값 미만으로 떨어지지 않는 경우, 제어부(172)는 교반기(100)를 중단시킬 수 있다.
도 11을 참고하면, 제어부(172)는 전류 측정값을 저전류 및 고전류로 구분해서 정상 작동 여부를 판단한다.
제어부(172)는 저전류인 경우 전류 측정값이 전류 설정값 이하인 경우 교반기(100)의 작동을 중지시키고 교반기를 점검할 수 있도록 관리자에게 정보를 제공한다. 상기 표를 참고하면, 교반기(100)에서 저전류가 발생하는 원인은 임펠러축(140)이나 블레이드(144)가 이탈한 경우에 발생하는 것으로, 이로 인해 교반 능력이 완전히 상실될 수 있다. 따라서 저전류가 감지되는 경우 제어부(172)는 교반기(100)의 작동을 즉시 중단할 수 있다.
제어부(172)는 고전류인 경우 전류 측정값이 전류 설정값 이상인 경우, 이와 같은 현상이 일정 시간(예를 들면, 1초 이내) 지속되는 경우 교반기(100)의 속도를 줄일 수 있고, 일정 시간(예를 들면, 4초 이내) 지속되는 경우 교반기(100)를 중지시킬 수 있다. 상기 표를 참고하면, 모터(112)에서 과전류가 발생하는 것은 감속기 내부 부품의 파손에 의해서 발생하는 것으로, 이때 제어부(172)는 회전 속도를 줄이거나 또는 일정 시간 후 모터(112)를 중단시킬 수 있다.
도 12를 참고하면, 제어부(172)는 임계 속도값과 임계 설정값을 비교해서 부하 상태와 무부하 상태로 구분해서 교반기(100)의 중단 여부를 결정한다.
무부하 상태인 경우 임계 속도값이 임계 설정값의 70% 이하인 경우 교반기(100)의 작동을 계속하고, 70% 초과인 경우 위험 운전에 해당하는 것으로 판단해서 교반기(100)를 중단시킨다. 그리고 부하 상태인 경우 임계 속도값이 임계 설정값의 75% 이하인 경우 교반기(100)의 작동을 계속하고, 75% 초과인 경우 위험 운전에 해당하는 것으로 판단해서 교반기(100)를 중단시킨다.
도 8 내지 도 12에 기재된 교반기 회전 속도 제어를 위한 지연 시간(delay time)은 교반기의 크기, 설치 위치, 모터(112) 및 감속기(120)의 출력 및 성능 등에 따라서 변경될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 일 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 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: 교반기
110: 구조물
112: 모터
114: 모터 측온센서
120: 감속기
122: 감속기 측온센서
124: 감속기 진동센서
130: 베이스하우징
140: 임펠러축
150: 축변위센서
170: 제어장치

Claims (8)

  1. 모터, 감속기 및 베이스 하우징을 구비하고, 상기 감속기에 임펠러축이 결합되는 교반기에 있어서,
    상기 모터의 온도를 측정하는 모터 측온센서와, 상기 감속기의 온도를 측정하는 감속기 측온센서;
    상기 감속기의 진동을 감지하는 감속기 진동센서;
    상호 직교되도록 배치되어 상기 임펠러축의 x축 방향 및 y축 방향의 축변위를 검지하는 축변위센서;
    상기 모터의 전류값을 측정하는 전류측정수단; 및
    상기 모터의 온도, 상기 감속기의 온도, 상기 감속기의 진동, 상기 임펠러축의 축변위, 상기 모터의 전류값을 정상 동작 상태와 비교해서 비정상 작동 여부를 파악하고, 비정상 작동 상태인 것으로 판단되는 경우 회전 속도를 줄이거나 또는 정지하도록 제어하는 제어장치를 포함하되,
    상기 제어장치는 상기 교반기의 부하상태 및 무부하 상태로 구분하여 임계 속도를 다르게 설정하고, 상기 교반기의 상태에 따라 다르게 설정된 임계 속도와 회전 속도를 비교해서 상기 임계 속도 이상의 회전 속도를 나타내는 경우 상기 교반기의 정지 여부를 결정하며,
    상기 모터의 전류값은 인버터 또는 직기동 제어반을 이용하여 전압 출력값을 감지하고, 상기 전압 출력값으로부터 저전류 및 과전류를 측정하여 비정상 작동 여부를 판단하는 자가 진단 및 회복 기능을 갖는 교반기.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 감속기 진동센서는 상기 감속기의 각각 다른 세 개의 면에 부착되는 것을 특징으로 하는 자가 진단 및 회복 기능을 갖는 교반기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 모터 측온센서는 상기 모터의 외측면에 부착되고,
    상기 감속기 측온센서는 상기 감속기의 외측면에 부착되는 것을 특징으로 하는 교반기.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어장치는, 기능설정수단과, 상기 기능설정수단에서 입력된 신호를 변환하는 디지털입력부와, 상기 모터 측온센서 및 감속기 측온센서, 감속기 진동센서, 축변위센서에서 입력되는 신호를 변환하는 변환입력부와, 상기 디지털입력부 및 변환입력부에서 입력된 신호를 이용하여 회전 속도를 제어하기 위한 제어신호를 생성하는 제어부와, 상기 제어부의 제어신호에 의해서 상기 모터의 회전 속도를 제어하는 모터제어기를 포함하는 자가 진단 및 회복 기능을 갖는 교반기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어장치는 상기 모터의 온도, 상기 감속기의 온도, 상기 감속기의 진동, 상기 임펠러축의 변위, 상기 모터의 전류값의 정상 또는 비정상을 나타내는 디지털출력부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 자가 진단 및 회복 기능을 갖는 교반기.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 모터제어기는 상기 모터와 연결된 인버터 또는 서보변속기구인 것을 특징으로 하는 자가 진단 및 회복 기능을 갖는 교반기.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114228034A (zh) * 2021-12-15 2022-03-25 长虹美菱股份有限公司 一种用于冰箱柜的发泡料罐搅拌轴检测系统及检测方法
CN116637549A (zh) * 2023-07-27 2023-08-25 浙江汉信科技有限公司 一种锂电池浆料初步形成阶段的搅拌控制方法及装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07256078A (ja) * 1994-03-18 1995-10-09 Hitachi Ltd 撹拌装置の振動監視システム
KR100449924B1 (ko) * 2001-12-05 2004-10-01 (주)우진 이상진단 자기제어 시스템을 갖춘 교반기
KR101098974B1 (ko) * 2009-07-14 2011-12-28 (주)우진 원격 진단 및 이상 진단 기능을 가지는 교반기

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07256078A (ja) * 1994-03-18 1995-10-09 Hitachi Ltd 撹拌装置の振動監視システム
KR100449924B1 (ko) * 2001-12-05 2004-10-01 (주)우진 이상진단 자기제어 시스템을 갖춘 교반기
KR101098974B1 (ko) * 2009-07-14 2011-12-28 (주)우진 원격 진단 및 이상 진단 기능을 가지는 교반기

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114228034A (zh) * 2021-12-15 2022-03-25 长虹美菱股份有限公司 一种用于冰箱柜的发泡料罐搅拌轴检测系统及检测方法
CN116637549A (zh) * 2023-07-27 2023-08-25 浙江汉信科技有限公司 一种锂电池浆料初步形成阶段的搅拌控制方法及装置
CN116637549B (zh) * 2023-07-27 2023-10-03 浙江汉信科技有限公司 一种锂电池浆料初步形成阶段的搅拌控制方法及装置

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