KR102261180B1 - 석탄 미분도 측정장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 석탄 미분도 측정장치에 관한 것이다. 이는, 미분탄이송관의 내부를 가로지르는 방향으로 연장되며 미분탄을 받아들이는 채취튜브, 채취튜브내에 포집된 미분탄을 미분탄이송관의 외부로 배출하는 배출스크류를 갖는 채취부와; 배출스크류에 의해 배출되는 미분탄을 받아 임시 수용하고 하단부에 출구를 갖는 유도챔버, 유도챔버에 내장되고 유도챔버에 모이는 미분탄이 설정부피에 도달할 때 신호를 발생하여 출구를 개방하게 하는 센서가 포함된 미분탄공급부와; 미분탄공급부로부터 전달받은 미분탄의 중량을 측정하는 메인중량센서와; 미분탄공급부로부터 전달받은 미분탄을 입도별로 분리하는 입도분리부와; 입도분리부에서 분류된 입도별 미분탄의 무게를 측정하는 개별중량측정부를 포함한다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명의 석탄 미분도 측정장치는, 미분탄 이송관으로부터 채취한 석탄 입자의 미분도와 입도별 비율을 현장에서 실시간으로 파악 할 수 있어, 보일러로 향하는 미분탄의 신속 관리 및 제어가 가능하고 그에 따라 보일러 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 미분도 파악을 위해 다층구조의 메시시트를 이용하므로, 전체적인 구조가 간단하고, 진동이 심한 열악한 환경에서도 성능 저하가 없다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명의 석탄 미분도 측정장치는, 미분탄 이송관으로부터 채취한 석탄 입자의 미분도와 입도별 비율을 현장에서 실시간으로 파악 할 수 있어, 보일러로 향하는 미분탄의 신속 관리 및 제어가 가능하고 그에 따라 보일러 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 미분도 파악을 위해 다층구조의 메시시트를 이용하므로, 전체적인 구조가 간단하고, 진동이 심한 열악한 환경에서도 성능 저하가 없다.
Description
본 발명은 화력발전소에서 연료로 사용되는 석탄의 미분도(微粉度)를 측정하기 위한 미분도 측정장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 석탄의 입도별 비율을 정확하고 신속하게 파악할 수 있는 석탄 미분도 측정장치에 관한 것이다.
화력 발전소는 화석에너지를 사용하기 때문에 공해물질을 발생한다는 단점을 가지지만, 발전소 건설비용이 다른 방식의 발전소에 비해 상대적으로 저렴하고, 기능적인 면에서도, 예열 없이, 발전 즉시 전기를 얻을 수 있다는 특징을 갖는다.
또한, 공해문제에 있어서도, 근래에는, 발전소의 건축, 전기, 운전, 통신, 계측 등 다양한 하드웨어와, 이것을 제어하고 관리하는 첨단 소프트웨어를 통합하여, 실시간 발전효율 모니터링 및 제어를 통해 공해 방지를 최소화 하고 있기도 하다.
화력 발전에서의 석탄의 연소효율은, 전체 발전 효율에 직접적으로 영향을 미치는 매우 중요한 요소이다. 석탄의 연소효율에 관계 되는 인자에는, 석탄의 종류, 건조도, 혼탄기술, 공기의 온도, 미분탄의 유속 및 유량, 각종 팬의 개도, 석탄의 미분도 등이 있다.
석탄의 미분도를 측정하는 방식으로서, 레이저에 의한 입도 분석, 대전된 입자의 정전기적 전하량의 측정방식, 기계적인 메시(mesh) 체에 의한 방법 등이 알려져 있다.
레이저에 의한 입도분석은, 레이저 입도분석기를 이용해 석탄 입자에 레이저빔을 조사하고, 입자에서 반사된 산란광을 디텍터로 측정하는 분석방법으로서 입자의 크기를 정량적으로 측정 가능하다. 그런데, 이러한 레이저 입도분석은, 분석을 위한 준비절차가 복잡하고, 오염이나 진동 등의 다양한 인자에 의해 결과 값의 편차가 크다는 단점을 갖는다. 이에 따라 화력발전소의 현장과 같이 가혹한 환경에서는 신뢰성이 문제되어 현실적으로 적용하기가 힘들다.
정전기적 전하량을 이용한 측정방식은, 일정한 전하량으로 대전된 입자들이 배관을 통과할 때, 배관 속으로 검출기를 삽입하여 입자들의 정전기적 전하량을 측정하고, 측정된 값에 기초하여 입자의 사이즈를 알아내는 측정법이다. 그런데 전하량을 이용한 측정은, 정확한 입자의 사이즈를 측정하기 보다는 대략 적인 입자 크기의 분포를 나타내는 데 주로 활용되는 것으로서, 입자의 종류, 특성, 상태에 따라서 표준 값을 보정을 해주어야 하기 때문에 다양한 탄종을 사용하는 곳에서는 적용이 곤란하다는 단점을 갖는다. 더욱이, 입도분석 자체의 정확성이 떨어져 신뢰성이 낮으며 비용도 고가이다.
이에 비해 메시(mesh) 체에 의한 기계적 방법은, 다양한 사이즈의 메시를 사용하여 입도를 분석하는 것으로서, 구조가 간단하고 가격이 저렴하며, 특히 입자의 미분도를 정확하고 신속하게 결정할 수 있다는 장점을 갖는다. 하지만 종래 메시체를 이용한 측정은, 시료의 채취부터 입도 분석에 이르기까지 거의 수동으로 진행된다는 문제를 갖는다. 진동이나 오염 등에 노출된 열악한 현장이라 하더라도, 용이하게 적용하고 정확한 측정 결과를 출력할 수 있는 구조의 자동화된 측정장치가 필요한 것이다.
본 발명은 상기 문제점을 해소하고자 창출한 것으로서, 보일러로 향하는 미분탄의 신속 관리 및 제어를 통해 보일러 효율을 향상시킬 수 있고, 미분탄이송관으로부터의 미분탄 채취가 용이하며, 진동이 심한 열악한 환경에서도 성능 저하가 없는 석탄 미분도 측정장치를 제공함에 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 과제의 해결수단으로서의 본 발명의 석탄 미분도 측정장치는, 미분탄이송관의 내부를 가로지르는 방향으로 연장되며 유입슬릿을 통해 일부 미분탄을 받아들이는 채취튜브, 상기 채취튜브의 내부에 축회전 가능하도록 설치되고 채취튜브내에 포집된 미분탄을 미분탄이송관의 외부로 배출하는 배출스크류, 상기 배출스크류를 축회전시키는 구동부를 갖는 채취부와; 상기 채취튜브의 연장단부에 설치되며 배출스크류에 의해 배출되는 미분탄을 받아 임시 수용하고 하단부에 출구를 갖는 유도챔버, 상기 출구를 개폐하는 개폐모터, 상기 유도챔버에 내장되고 유도챔버에 모이는 미분탄이 설정부피에 도달할 때 신호를 발생하여 상기 개폐모터로 하여금 출구를 개방하게 하는 센서가 포함된 미분탄공급부와; 상기 미분탄공급부로부터 전달받은 미분탄의 중량을 측정하는 메인중량센서와; 상기 미분탄공급부로부터 전달받은 미분탄을 입도별로 분리하는 입도분리부와; 상기 입도분리부에서 분류된 입도별 미분탄의 무게를 측정하는 개별중량측정부를 포함한다.
또한, 상기 배출스크류는, 상기 채취튜브의 길이방향으로 연장된 수평샤프트와, 상기 수평샤프트의 외주면에 고정되며 나선형으로 연장된 나선날개를 구비하고, 상기 구동부는, 상기 수평샤프트와 축이음 되어 배출스크류를 축회전시키는 모터이다.
또한, 상기 배출스크류는, 상기 채취튜브의 길이방향으로 연장된 수평샤프트와, 상기 수평샤프트의 외주면에 고정되며 나선형으로 연장된 나선날개를 구비하고, 상기 구동부는, 미분탄이송관의 이송통로 내부에 설치되며 미분탄이송관을 통과하는 미분탄의 운동에너지를 받아 회전하고 회전력을 상기 수평샤프트에 전달하는 로터이다.
아울러, 상기 입도분리부는; 미분탄을 수용하는 내부공간을 제공하며 상하로 개방된 케이스와, 상기 케이스의 하단에 구비된 메시시트로 이루어지고, 상하로 분리 가능하도록 적층되어 있는 다수의 메시챔버를 갖는 케이스적층체와, 상기 케이스적층체에 진동을 가하여, 미분탄이 케이스적층체 내에서 메시시트를 하향 통과해 하강하며 입도별로 나누어지게 하는 진동발생기를 구비한다.
또한, 상기 각 메시챔버의 측부에는, 외부로부터 인가된 상승력을 전달받는 전동브라켓이 설치되고, 상기 개별중량측정부는; 상기 전동브라켓을 통해 메시챔버를 개별적으로 상승시키되, 최상층 메시챔버부터 순차적으로 상승시켜, 각 메시챔버가 상하 방향으로 이격되게 하는 리프팅부와, 상기 리프팅부에 의해 들어 올려진 각 메시챔버의 개별 중량을 감지하는 개별중량센서를 포함한다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명의 석탄 미분도 측정장치는, 미분탄 이송관으로부터 채취한 석탄 입자의 미분도와 입도별 비율을 현장에서 실시간으로 파악 할 수 있어, 보일러로 향하는 미분탄의 신속 관리 및 제어가 가능하고 그에 따라 보일러 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 미분탄이송관으로부터의 미분탄 채취가 용이하며, 전체적인 구조가 간단하고, 진동이 심한 열악한 환경에서도 성능 저하가 없다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 석탄 미분도 측정장치의 컨셉을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 석탄 미분도 측정장치의 전체적인 구성을 설명하기 위한 구성도이다.
도 3은 도 2에 도시한 채취부를 상세히 도시한 도면이다.
도 4는 도 2의 메시챔버를 개별중량측정부와 함께 도시한 절제 사시도이다.
도 5a 내지 5d는 본 발명의 일 실시예에 따른 석탄 미분도 측정장치의 작동 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 석탄 미분도 측정장치의 변형 예를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 석탄 미분도 측정장치의 전체적인 구성을 설명하기 위한 구성도이다.
도 3은 도 2에 도시한 채취부를 상세히 도시한 도면이다.
도 4는 도 2의 메시챔버를 개별중량측정부와 함께 도시한 절제 사시도이다.
도 5a 내지 5d는 본 발명의 일 실시예에 따른 석탄 미분도 측정장치의 작동 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 석탄 미분도 측정장치의 변형 예를 도시한 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 하나의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 석탄 미분도 측정장치의 기본 컨셉을 설명하기 위한 도면이다.
도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 석탄 미분도 측정장치는, 미분탄이송관(11)을 통과하는 미분탄의 일부를 채취하고, 채취한 시료의 전체무게를 측정한 후, 입도별로 분류하고, 각 입도별 무게를 측정하는 구조를 갖는다. 입도별 무게를 측정함으로써, 미분탄이송관(11)을 통해 보일러로 향하는 미분탄의 미분도를 판단할 수 있다.
상기한 일련의 과정은 현장(in-situ)에서 정기적 또는 비정기적으로 진행되며, 측정된 정보는 중앙통제실(13)로 실시간 전달되어 데이터베이스(15)에 저장 및 축적된다.
중앙통제실(13)에는 미분도 측정장치(도 2의 20)를 원격 제어하기 위한 다양한 장비(미도시)가 채워져 있다. 현장의 열악한 환경을 감안하여 미분도 측정장치(20)와 중앙통제실(13)은 유선통신망을 통해 접속된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 석탄 미분도 측정장치의(20) 전체적인 구성을 설명하기 위한 구성도이다.
도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 석탄 미분도 측정장치(20)는, 채취부(30), 미분탄공급부, 메인중량센서(51), 입도분리부, 개별중량측정부(63)를 구비한다.
채취부(30)는, 미분탄이송관(11)에 장착된 상태로, 미분탄이송관을 통과하는 미분탄의 일부를 포집하여 미분탄이송관 외부로 꺼내는 역할을 한다. 미분탄이송관(11)으로 부터 배출된 미분탄은, 입도분석을 위한 시료로서 유도챔버(37)에 모아진 후 케이스적층체(40)로 전달된다.
도 3에 채취부(30)를 보다 자세히 도시하였다.
도 3에 도시한 바와 같이, 채취부(30)는, 채취튜브(31), 배출스크류(33), 구동수단으로서의 모터(36)를 구비한다.
채취튜브(31)는, 일정직경을 가지며, 미분탄이송관(11)의 내부를 가로지르는 방향으로 연장된 파이프형 부재로서, 미분탄이송관(11)의 상류측 방향으로 개방된 유입슬릿(31b)을 갖는다. 미분탄이송관(11)의 내부를 가로지르는 방향이라 함은, 미분탄이송관의 길이방향에 직교하는 방향을 의미한다.
또한, 채취튜브(31)의 일단부는 미분탄이송관(11)의 내주면에 고정되고, 타단부는 미분탄이송관(11)의 외부로 연장되어 유도챔버(37)와 결합한다. 유입슬릿(31b)은 채취튜브(31)의 길이방향으로 연장되며 일정폭을 갖는 슬릿형 통로로서, 보일러로 향하는 미분탄의 일부를 통과시킨다. 유입슬릿(31b)을 통과한 미분탄은 채취튜브(31)의 내부공간(31a)에 수용되며, 배출스크류(33)에 의해 화살표 a방향으로 배출된다.
배출스크류(33)는, 채취튜브(31)의 내부에 축회전 가능하도록 설치된 수평샤프트(33b)와, 수평샤프트(33b)의 주연부에 고정되며 나선 방향으로 연장된 나선날개(33a)로 이루어진다. 배출스크류(33)는 모터(36)에 의해 회전하며 내부공간(31a)에 모인 미분탄을 유도챔버(37)로 내보낸다.
모터(36)는 미분탄이송관(11)의 외부에 장착된 상태로, 제어부(65)의 신호를 받아, 배출스크류(33)의 수평샤프트(33b)에 회전력을 전달한다. 도면부호 35는 모터(36)를 받쳐 지지하는 모터고정대이다. 모터고정대(35)는 미분탄이송관(11)의 외측면에 용접 고정되며, 고정밴드(35a)를 이용해 모터(36)를 고정한다.
미분탄공급부는, 채취튜브(31)의 연장단부에 설치되며 배출스크류(33)에 의해 배출되는 미분탄을 받아 임시 수용하고 하단부에 출구(37a)를 갖는 유도챔버(37), 출구(37a)를 개폐하는 개폐모터(38), 유도챔버에 내장되고 유도챔버에 모이는 미분탄이 설정부피에 도달할 때 신호를 발생하여 상기 개폐모터로 하여금 출구를 개방하게 하는 상부센서(37e) 및 하부센서(37f)를 구비한다.
유도챔버(37)는 채취튜브(31)의 연장단부에 고정되며, 배출스크류(33)에 의해 배출된 미분탄(Z)을 일단 수용하는 용기로서, 하단부에 출구(37a)를 갖는다. 출구(37a)는 슬라이딩셔터(37b)에 의해 개폐된다. 슬라이딩셔터(37b)는, 수평방향으로 슬라이딩 이동 가능하도록 지지된 판상부재로서, 상면에 랙기어(미도시)를 갖는다. 슬라이딩셔터(37b)는 개폐모터(38)에 의해 동작하여, 출구(37a)를 개방 또는 차단한다.
개폐모터(38)는 유도챔버(37)의 외측부에 고정되며 구동축에 기어휠(38a)을 갖는다. 기어휠(38a)은 슬라이딩셔터(37b)의 랙기어에 치합하며, 개폐모터(38)의 작동에 의해 회전하여 슬라이딩셔터(37b)를 동작시킨다. 결국 출구(37a)가 개폐모터(38)에 의해 개폐되는 것이다. 개폐모터(38)도 제어부(65)에 의해 동작한다.
아울러, 유도챔버(37)의 내부에는 상부센서(37e) 및 하부센서(37f)가 위아래로 이격 배치된다. 상부센서(37e) 및 하부센서(37f)는 유도챔버(37) 에 모인 미분탄(Z)의 부피를 감지하고, 감지한 정보를 제어부(65)로 전달한다.
상부센서(37e) 및 하부센서(37f)는 감지신호를 주고받는 센서로서, 가령, 미분탄이 어느 정도 쌓여 하부센서(37f)가 미분탄에 묻힌 경우, 제어부(65)에 신호를 출력한다. 제어부(65)는 상하부센서(37e,37f)로부터 신호를 전달받은 후 개폐모터(38)를 구동하여 출구(37a)를 개방한다.
상부센서(37e) 및 하부센서(37f)의 작용에 의해, 유도챔버(37) 내의 미분탄(Z)이, 어느 정도 정해진 부피만큼씩 회분식으로 공급될 수 있는 것이다. 상부센서(37e)와 하부센서(37f)의 간격은 필요에 따라 달라질 수 있다.
상기 메인중량센서(51)은 도 2에 도시한 바와 같이, 케이스적층체(40)의 하부에 배치되며, 케이스적층체(40)에 투입된 미분탄의 중량을 계측하는 역할을 한다. 이에 대한 설명은 후술하기로 한다.
또한, 입도분리부는, 다수의 메시챔버(41)가 적층된 케이스적층체(40)를 포함한다. 케이스적층체(40)는 도 4에 도시한 메시챔버(41)가 수직으로 적층된 구조체로서 진동발생기(45)로부터 발생한 진동에너지를 받아 내부의 미분탄을 입도별로 분리한다.
개별중량측정부(63)는, 도 5d와 같이, 상하로 분리된 각 메시챔버(41)의 중량을 측정하여, 개별 메시챔버(41)에 수용되어 있는 미분탄의 중량을 측정한다.
도 2를 참조하면, 유도챔버(37)의 수직 하부에 받침대(53)가 설치됨을 알 수 있다. 받침대(53)는 미분탄이송관(11)의 측부에 배치되며 제어부(65)를 수용한다. 제어부(65)는 중앙통제실(13)과 연결되며 측정장치(20)를 상황에 따라 조작하는 제어신호를 출력한다.
또한 받침대(53)의 상부에는, 케이스적층체(40), 진동발생부, 메인중량측정센서(51)가 설치된다. 케이스적층체(40)는 유도챔버(37)로부터 배출된 미분탄을 전달받아 입도별로 분리하는 것으로서 네 개의 메시챔버(41)를 갖는다. 메시챔버(41)는 동일한 구조를 가지며 수직으로 적층된다. 다만 네 개의 메시챔버(41) 중 가장 아래쪽 메시챔버(41)의 내부에는 바닥차단판(도 5a의 41m)이 추가 장착된다. 바닥차단판(41m)는 미분탄이 하부로 빠지는 것을 차단하는 판상부재이다.
도 4는 메시챔버(41)를 개별중량측정부(63)와 함께 도시한 절제 사시도이다.
도시한 바와 같이, 메시챔버(41)는, 상하로 개방된 케이스(41a), 케이스 하단에 구비된 메시시트(41c), 케이스(41a)의 일측에 고정되는 전동브라켓(41d)을 구비한다.
케이스(41a)는, 직사각틀의 형태를 취하며, 미분탄을 수용하기 위한 미분탄수용공간(41b)을 제공한다. 케이스(41a)의 형상이나 용적은 필요에 따라 달라질 수 있다. 메시시트(41c)는, 그 테두리부가 케이스(41a)의 하단부에 고정되는 망상 시트로서, 미분탄수용공간(41b) 내부의 미분탄을 걸러낸다.
케이스적층체(40)를 구성하는 메시챔버(41)에 적용되는 메시시트(41c)의 메시사이즈(mesh size)는, 하부로 내려 갈수록 커진다. 예를 들어, 최상층 메시챔버(41a) 내의 메시시트 규격이 200메시라면, 그 하부의 메시시트의 규격은 300메시, 또 그 하부의 메시시트의 규격은 400메시로 배치될 수 있는 것이다. 아울러, 메시시트(41c)는 적층된 상태에서 위아래로 이웃하는 미분탄수용공간(41b)을 구획한다.
전동브라켓(41d)은, 후술할 승강로드(61)를 통해 전달된 상승 방향 동력을 받아, 메시챔버(41)로 전달하는 동력전달의 역할을 하는 것으로서, 외측으로 개방된 대략적인 ㄷ자의 형상을 취한다.
이러한 전동브라켓(41d)에는 상판(41e)과 하판(41h)이 포함된다. 상판(41e)은 수평의 사각 플레이트의 형태를 취하며 상부수용홈(41f)과 걸림홈(41g)을 갖는다.
상부수용홈(41f)은 승강로드(61)가 출입하는 홈이다. 승강로드(61)는 화살표 b방향으로 이동하여 상부수용홈(41f)에 끼워지거나, 반대방향으로 이동하여 전동브라켓(41d)으로부터 분리될 수 있다. 또한 걸림홈(41g)은 상판(41e)의 저면에 형성되어 있는 홈으로서, 도 5b에 도시한 바와 같이, 상승한 상태의 개별중량센서(도 5b의 63b)를 수용한다. 이에 대한 설명은 후술하기로 한다.
하판(41h)도 수평의 사각 플레이트의 형태를 취하며 하부수용홈(41k)을 갖는다. 하부수용홈(41k)은 승강샤프트가 출입하는 홈이다. 상판(41e)과 하판(41h)의 평면 형상은 동일하다.
상기 구성을 갖는 네 개의 메시챔버(41)는 도 2에 도시한 바와 같이, 적층된 상태로 수직을 이룬다.
상기 케이스적층체(40)의 하부에는, 메인중량센서(51), 지지플레이트(46), 스프링(44), 챔버받침(43), 진동발생기(45)가 구비된다.
메인중량센서(51)는 유도챔버(37)로부터 전달된 미분탄의 중량을 계측하는 역할을 한다. 메인중량센서(51)는, (승강로드(61)가 하강한 상태에서) 케이스적층체(40), 챔버받침(43), 스프링(44), 진동발생기(45), 지지플레이트(46) 자체의 중량에 더해진, 미분탄의 중량을 측정하는 것이다.
메인중량센서(51)에 의해 측정된 중량 데이터는 제어부(65)를 경유하여 중앙통제실로 전달된 후 데이터베이스에 저장된다. 메인중량센서(51)로서 로드셀을 적용할 수 있다.
상기 챔버받침(43), 스프링(44), 진동발생기(45), 지지플레이트(46)는, 하나의 진동발생부를 구성하며 케이스적층체(40)에 진동에너지를 전달한다.
지지플레이트(46)는, 메인중량센서(51)의 상부에 수평으로 고정된 판상부재로서 스프링(44)을 지지한다. 스프링(44)은 압축코일스프링이며, 챔버받침(43)과 지지플레이트(46)의 사이에 위치한 상태로 케이스적층체(40)를 탄력 지지한다.
진동발생기(45)는 스프링(44)에 의해 지지플레이트(46)로부터 이격된다. 이에 따라, 진동발생기(45)의 작동 시 발생하는 진동은, 챔버받침(43)을 통해 케이스적층체(40)로 올라갈 수 있다. 케이스적층체(40)에 전달된 진동에너지는, 최상층 메시챔버(41)에 수용되어 있는 미분탄이, 케이스적층체 내에서 하강하며 입도별로 나누어지게 한다.
개별중량측정부(63)는, 위에 언급한 바와 같이, 각각의 메시챔버(41)의 중량을 측정하여, 메시챔버(41)에 수용되어 있는 미분탄의 중량을 알아내는 것으로서, 리프팅부와 개별중량센서(63b)를 갖는다.
리프팅부는, 전동브라켓을 통해 메시챔버를 개별적으로 상승시키되, 도 5a 내지 5d에 도시한 바와 같이, 최상층 메시챔버부터 순차적으로 상승시켜, 각 메시챔버가 상하 방향으로 이격되게 하는 역할을 한다. 메시챔버(41)를 상하 방향으로 이격시키는 이유는, 개별중량측정부를 이용해 각 메시챔버(41) 내에 남아 있는 미분탄의 중량을 측정하기 위함이다.
리프팅부는, 승강로드(61)와 로드구동부를 포함한다. 로드구동부는 수직으로 세워진 유압식 액츄에이터(55)이다. 액츄에이터(55)를 구성하는 실린더(55a)는 받침대(53)에 수직으로 지지되며, 피스톤로드(55b)를 승강시킨다. 액츄에이터(55)도 제어부(65)에 의해 컨트롤된다.
승강로드(61)는 피스톤로드(55b)의 상단부에 고정되며 수직 상부로 연장된 환봉이다. 승강로드(61)는 적층되어 있는 메시챔버(41)의 전동브라켓(41d)을 상향 통과한다. 도면부호 56은 승강로드(61)를 지지하는 수직가이더이다.
개별중량센서(63b)는, 도 4에 도시한 바와 같이, 링의 형태를 취하며 승강로드(61)를 감싼다. 개별중량센서(63b)는 걸림홈(41g)에 삽입될 수 있는 사이즈를 갖는다. 개별중량센서(63b)로서 로드셀을 적용할 수 있다. 아울러, 개별중량센서(63b)의 하부에는 받침링(63a)과 통신모듈(63c)이 설치된다.
받침링(63a)은 개별중량센서(63b)의 하부에 고정된 상태로, 개별중량센서(63b)를 지지하는 역할을 한다. 말하자면 개별중량센서(63b)가 하부로 밀리는 것을 방지하는 것이다. 통신모듈(63c)은 개별중량센서(63b)가 측정한 중량값을 제어부(65)로 전달한다. 제어부(65)로 전달된 중량정보 데이터는 위에 설명한 중앙통제실로 전달되어 데이터베이스에 저장된다.
특히, 승강로드(61)가 하강한 상태, 즉 상승하기 전에, 상판(41e)의 저면과 개별중량센서(63b)의 간격은 다르다. 가령, 도 2에 도시한 바와 같이, 최상층 전동브라켓(41d)의 상판(41e)과 개별중량센서(63b)의 간격 G1, 두 번째 전동브라켓의 상판과 개별중량센서의 간격 G2, 세 번째 전동브라켓의 상판과 개별중량센서의 간격 G3는 모두 다르며, 간격은 하부로 내려갈수록 커진다.
상기와 같이 개별중량센서(63b)의 간격을 다르게 설계함으로써, 도 5a 내지 5d에 도시한 것처럼, 승강로드(61)가 상승할 때, 위쪽 메시챔버(41)부터 하나 씩 상승하고 결국에는 모든 메시챔버(41)가 위아래로 분리될 수 있게 된다.
도 5a 내지 5d는 본 발명의 일 실시예에 따른 석탄 미분도 측정장치의 작동 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 5a는 승강로드(61)가 하강한 상태이다. 도시한 바와 같이, 네 개의 메시챔버(41)가 수직으로 적층된 상태로 대기하고 있다. 또한 가장 위쪽에 설치되어 있는 개별중량센서(63b)는 걸림홈(41g)의 바로 아래에 위치한다. 개별중량센서(63b)의 상면과 상판(41e)의 저면은 일치한다.
이 상태에서 승강로드(61)를 수직 상부로 이동시키면, 최상측 개별중량센서(63b)가 걸림홈(41g)의 내부로 삽입된 후, 전동브라켓(41d)을 상부로 밀어 올린다. 도 5b에 도시한 바와 같이, 최상층 메시챔버(41)가 두 번째 메시챔버(41)로부터 분리된 것이다. 메시챔버(41)가 분리된 상태에서 개별중량센서(63b)는 메시챔버(41)의 개별 중량을 계측하고, 통신모듈(63c)는 감지 정보를 제어부(65)로 전달한다.
상기 과정이 진행되는 동안, 위에서 두 번째 개별중량센서(63b)는, 두 번째 메시챔버(41)의 걸림홈(41g)에 삽입된다. 승강로드(61)를 계속 상승시킴에 의해 두 번째 개별중량센서(63b)는, 도 5c에 도시한 바와 같이, 메시챔버(41)를 들어 올리며 매시챔버(41)의 개별 중량을 측정한다.
상기 과정을 반복함으로써, 제일 하단의 메시챔버(41)를 제외한 메시챔버(41)가 모두 들어 올려지며 분리되고 개별적 메시챔버(41)의 중량이 계측된다.(도 5d 참조)
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 석탄 미분도 측정장치(20)의 변형 예를 도시한 도면이다.
이하, 상기한 도면부호와 동일한 도면부호는 동일한 기능의 동일한 부재를 가리킨다.
도 6에 도시한 미분도 측정장치(20)에서의 채취부(30)는, 미분탄이송관(11)의 내부에 축회전 가능하게 설치된 로터(39), 로터(39)의 양측면에 고정되며 수평으로 연장된 배출스크류(33), 배출스크류(33)를 감싸며 각각 유입슬릿(31b)을 갖는 채취튜브(31)로 이루어진다.
로터(39)는 미분탄이송관(11)의 이송통로(11a)를 통과하는 미분탄의 운동에너지를 받아 회전하며 배출스크류(33)를 축회전시킨다. 배출스크류(33)가 축회전함에 따라 채취튜브(31) 내부의 미분탄이 유도챔버(37)로 이동하고, 상기 과정을 통해 미분탄의 미분도가 측정된다.
특히 배출스크류(33)의 수평샤프트(33b)는 길이방향으로 더욱 연장되어 유도챔버(37)를 통과한 후 연장단부에 조속기(37k)를 갖는다. 조속기(37k)는 제어부(65)에 의해 제어되며, 배출스크류(33)의 회전속도를 제어하거나 정지시키는 역할을 한다. 조속기(37k)를 적용함으로써 양측 채취부 중 하나의 채취부만 사용할 수도 있다.
각 채취튜브(31)의 연장 단부에는 유도챔버(37)가 구비되고, 각 유도챔버(37)의 하부에는, 위에 설명한 케이스적층체(40), 메인중량센서(51), 받침대(53), 제어부(65)가 구비된다.
상기 구성을 갖는 석탄 미분도 측정장치(20)를 이용해 미분도를 측정하는 과정은 다음과 같이 이루어진다.
석탄의 미분도를 측정하기 위해 배출스크류(33)를 축회전시킨다. 배출스크류(33)를 축회전시키기 위해, 제어부(65)를 통해 모터(36)를 구동하거나 조속기(37k)를 조작한다.
배출스크류(33)가 회전하면, 채취튜브(31) 내부의 미분탄이 유도챔버(37)로 이동하여 유도챔버(37)를 채운다. 유도챔버(37)에 모여진 미분탄이, 상기 상하부센서(37e,37f)가 설정한 부피에 도달하면 슬라이딩셔터(37b)가 개방되고, 미분탄이 케이스적층체(40)로 투입된다. 케이스적층체(40)로 투입된 미분탄의 중량은 메인중량센서(51)에 의해 측정되고 측정결과는 제어부(65)를 거쳐 중앙통제실로 전달된다.
이어서 진동발생기(45)가 동작한다. 진동발생기(45)의 동작에 따라, 최상층 메시챔버(41)에 수용되어 있는 미분탄은, 입도에 따라 하부로 하강하며, 가장 미세한 미분탄이 가장 아래측 메시챔버(41)에 도달한다. 미분탄의 입도별 분류가 완료된 것이다.
이 상태에서 입도별 중량을 측정하기 위해 액츄에이터(55)를 통해 승강로드(61)를 상승시킨다. 승강로드(61)가 상승함에 따라, 도 5a 내지 도 5d에 도시한 바와 같이, 각 메시챔버(41)가 하나 씩 상승하여 분리되고, 개별중량센서(63b)가 개별 메시챔버(41) 내부의 미분탄의 중량을 측정한다. 개별중량센서(63b)가 측정한 정보는 제어부(65)를 경유하여 중앙통제실로 전송된다.
중앙통제실에서는, 채취된 미분탄의 총 중량과, 입도별 중량 값을 참조하여, 미분탄의 입도 평균을 구한다. 또한 개별 메시챔버(41)의 중량 측정이 완료된 후 메시챔버(41)를 승강로드(61)로부터 분리하여 미분탄을 털어낸 후 재장착한다.
이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정하지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
11:미분탄이송관 11a:이송통로 13:중앙통제실
15:데이터베이스 20:측정장치 30:채취부
31:채취튜브 31a:내부공간 31b:유입슬릿
33:배출스크류 33a:나선날개 33b:수평샤프트
35:모터고정대 35a:고정밴드 36:모터
37:유도챔버 37a:출구 37b:슬라이딩셔터
37e:상부센서 37f:하부센서 37k:조속기
38:개폐모터 38a:기어휠 39:로터
40:케이스적층체 41:메시챔버 41a:케이스
41b:미분탄수용공간 41c:메시시트 41d:전동브라켓
41e:상판 41f:상부수용홈 41g:걸림홈
41h:하판 41k:하부수용홈 41m:바닥차단판
43:챔버받침 44:스프링 45:진동발생기
46:지지플레이트 51:메인중량센서 53:받침대
55:액츄에이터 55a:실린더 55b:피스톤로드
56:수직가이더 61:승강로드 63:개별중량측정부
63a:받침링 63b:개별중량센서 63c:통신모듈
65:제어부
15:데이터베이스 20:측정장치 30:채취부
31:채취튜브 31a:내부공간 31b:유입슬릿
33:배출스크류 33a:나선날개 33b:수평샤프트
35:모터고정대 35a:고정밴드 36:모터
37:유도챔버 37a:출구 37b:슬라이딩셔터
37e:상부센서 37f:하부센서 37k:조속기
38:개폐모터 38a:기어휠 39:로터
40:케이스적층체 41:메시챔버 41a:케이스
41b:미분탄수용공간 41c:메시시트 41d:전동브라켓
41e:상판 41f:상부수용홈 41g:걸림홈
41h:하판 41k:하부수용홈 41m:바닥차단판
43:챔버받침 44:스프링 45:진동발생기
46:지지플레이트 51:메인중량센서 53:받침대
55:액츄에이터 55a:실린더 55b:피스톤로드
56:수직가이더 61:승강로드 63:개별중량측정부
63a:받침링 63b:개별중량센서 63c:통신모듈
65:제어부
Claims (5)
- 미분탄이송관의 내부를 가로지르는 방향으로 연장되며 유입슬릿을 통해 일부 미분탄을 받아들이는 채취튜브, 상기 채취튜브의 내부에 축회전 가능하도록 설치되고 채취튜브내에 포집된 미분탄을 미분탄이송관의 외부로 배출하는 배출스크류, 상기 배출스크류를 축회전시키는 구동부를 갖는 채취부와;
상기 채취튜브의 연장단부에 설치되며 배출스크류에 의해 배출되는 미분탄을 받아 임시 수용하고 하단부에 출구를 갖는 유도챔버, 상기 출구를 개폐하는 개폐모터, 상기 유도챔버에 내장되고 유도챔버에 모이는 미분탄이 설정부피에 도달할 때 신호를 발생하여 상기 개폐모터로 하여금 출구를 개방하게 하는 센서가 포함된 미분탄공급부와;
상기 미분탄공급부로부터 전달받은 미분탄의 중량을 측정하는 메인중량센서와;
상기 미분탄공급부로부터 전달받은 미분탄을 입도별로 분리하는 입도분리부와;
상기 입도분리부에서 분류된 입도별 미분탄의 무게를 측정하는 개별중량측정부를 포함하는, 석탄 미분도 측정장치. - 제1항에 있어서,
상기 배출스크류는,
상기 채취튜브의 길이방향으로 연장된 수평샤프트와, 상기 수평샤프트의 외주면에 고정되며 나선형으로 연장된 나선날개를 구비하고,
상기 구동부는,
상기 수평샤프트와 축이음 되어 배출스크류를 축회전시키는 모터인, 석탄 미분도 측정장치. - 제1항에 있어서,
상기 배출스크류는,
상기 채취튜브의 길이방향으로 연장된 수평샤프트와, 상기 수평샤프트의 외주면에 고정되며 나선형으로 연장된 나선날개를 구비하고,
상기 구동부는,
미분탄이송관의 이송통로 내부에 설치되며 미분탄이송관을 통과하는 미분탄의 운동에너지를 받아 회전하고 회전력을 상기 수평샤프트에 전달하는 로터인, 석탄 미분도 측정장치. - 제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 입도분리부는;
미분탄을 수용하는 내부공간을 제공하며 상하로 개방된 케이스와, 상기 케이스의 하단에 구비된 메시시트로 이루어지고, 상하로 분리 가능하도록 적층되어 있는 다수의 메시챔버를 갖는 케이스적층체와,
상기 케이스적층체에 진동을 가하여, 미분탄이 케이스적층체 내에서 메시시트를 하향 통과해 하강하며 입도별로 나누어지게 하는 진동발생기를 구비하는, 석탄 미분도 측정장치. - 제4항에 있어서,
상기 각 메시챔버의 측부에는, 외부로부터 인가된 상승력을 전달받는 전동브라켓이 설치되고,
상기 개별중량측정부는;
상기 전동브라켓을 통해 메시챔버를 개별적으로 상승시키되, 최상층 메시챔버부터 순차적으로 상승시켜, 각 메시챔버가 상하 방향으로 이격되게 하는 리프팅부와,
상기 리프팅부에 의해 들어 올려진 각 메시챔버의 개별 중량을 감지하는 개별중량센서를 포함하는, 석탄 미분도 측정장치.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| KR101489218B1 (ko) * | 2007-11-16 | 2015-02-04 | 엘리멘털 에너지 테크널러지스 리미티드 | 동력발생장치 조립체, 발전장치 설비 및 추진 또는 펌프장치 |
-
2020
- 2020-04-28 KR KR1020200051850A patent/KR102261180B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (7)
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