KR19990050923A - 코크스 압출기의 센터링 측정 및 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 코크스 건류장치에서 건류된 코크스를 압출할 때 코크스 오븐의 도어와 압출기의 램 위치가 정확히 중심축 상에 놓이도록 압출기의 위치를 판단하고 제어하기 위한 코크스 압출기의 센터링 측정 및 제어장치에 관한 것이다.

본 발명의 특징은 코크스 건류 설비에 있어서, 코크스 오븐의 도어프레임(11)과 압출기의 정위치 여부를 판단하기 위해 다수의 근접센서를 일정한 간격으로 배열시켜 구성한 센서블록(12)과, 측정시 상기 센서블록을 압출기의 전면측으로 이동시키고 측정후 이를 후방의 홈위치로 복귀시키기 위한 이동장치(31)를 구동하는 제3 공압 실린더(30)와, 상기 센서블록을 선단부에 장착하여 코크스 오븐의 도어프레임에 접근시키기 위한 관절 암(33)을 작동시키는 모터(34) 및 제 1,2 공압 실린더(28,23)와, 상기 제1-3 공압실린더를 제어하며 상기 센서블록(12)의 압출기-코크스 오븐 도어프레임 위치 일치여부에 대한 좌,우 센싱출력을 비교하여 현재의 오차여부 및 오차정보를 표시하는 시스템 제어부(20)와, 상기 시스템 제어부의 출력에 따라 압출기 위치제어 정보를 생성하고 이를 디스플레이 모니터(17)에 표시하고 압출기 위치 조정부(18)에 압출기 위치제어신호를 발생하는 PLC(15)를 포함하는 것을 특징으로 하는 코크스 압출기의 센터링 측정 및 제어장치에 있다.

Description

코크스 압출기의 센터링 측정 및 제어장치

본 발명은 코크스 건류장치에 관한 것으로, 특히 건류된 코크스를 압출할 때 코크스 오븐의 도어와 압출기의 램 위치가 정확히 중심축 상에 놓이도록 압출기의 위치를 판단하고 제어하기 위한 코크스 압출기의 센터링 제어장치에 관한 것이다.

코크스로 작업은 점결성이 있는 원료탄을 밀폐된 코크스 오븐에 장입하여 공기를 차단한후 고온으로 건류시켜 회백색의 단단한 화합물인 코크스를 제조하는 공정으로써, 그 주요 공정을 보면 장입차를 이용한 장입작업, 압출기를 이용한 압출작업, 가이드차를 이용한 가이드 작업, 전차를 이용한 소화 작업으로 이루어진다.

코크스 제조공정에서의 주설비인 코크스 오븐은 석탄을 건류하는 탄화실과 건류에 필요한 열원을 공급하는 연소실이 교대로 직결된 구조를 가지고 있으며 이동기기설비로서 탄화실에 석탄을 장입하는 장입차와 압출작업을 수행하는 압출기와 압출할 때의 코크스를 안전하게 소화차에 유도해 주는 가이드차 및 압출된 고온의 고온의 코크스를 소화시키기 위한 소화전차 등을 포함한다.

이러한 코크스 제조설비에서 지금까지는 코크스 오븐의 정중심에 대해 압출기를 정확히 일치시켜주기 위한 압출기의 정중심 위치제어를 위해 먼저 압출기의 구동용 전동기에 거리 측정용 엔코더를 설치하고 이 엔코더를 이용하여 주행거리를 계산하는 것을 통하여 압출기가 해당 오븐의 도어앞에서 정지하도록 한다음 앞출명령에 따라 압출이 실행되게 하고 있다.

그런데 상기 엔코더는 압출기가 매우큰 중량물(400톤 정도)인 관계로 레일 위에서 구동하는 압출기가 정지하는 경우 압출기 자체의 백 스러시와 레일과 압출기 바퀴간의 미끄러짐이 크게 발생하여 정확한 정위치 제어가 곤란하였다.

그래서 이를 보정하기 위한 장치로 노체의 각 오븐마다 마크를 설치하고 압출기의 마크리드 장치가 해당 마크를 읽어들임으로써 오븐의 위치를 인식하도록 하는 적외선 오븐 번호인식 장치를 개발하여 오븐과 압출기의 중심위치를 제어해 오고 있다.

이와 같은 방법은 상기의 장치가 모두 오븐의 외부에 설치되어 있기 때문에 오분내의 수축과 팽창과 같은 노체변형 오차에 대응하지 못하여 센터링 오차제어에 어려움이 따르게 된다.

또다른 종래의 기술로서 "코크스로 탄화실의 중심오차 제어방법"이 특허출원 제96-72565에서는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 영상인식 장치를 이용하여 정중심 오차제어를 수행시키고 있으나 야간시나 조명변화가 심한 조건에서는 측정결과치가 불안정하여 위치검출을 위한 경계선 파악이 가능하게 됨에 따라 이상데이터가 발생되는 문제가 있었다.

본 발명의 목적은 코크스 건류장치에서 건류된 코크스를 압출할 때 코크스 오븐의 도어와 압출기의 램 위치가 정확히 중심축 상에 놓이도록 하기 위해 압출기의 위치를 정확히 판단하고 제어하기 위한 코크스 압출기의 센터링 제어장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 특징은 다수의 근접센서를 일정한 간격으로 배열시켜 구성한 센서블록과, 상기 센서블록을 압출기의 전면에 배치하고 다시 후방측으로 수납시키기 위한 센서구동장치와, 상기 센서블록의 각 센서에서 감지되는 코크스로 도어 벽 의 센싱신호들을 처리하여 현재 압출기의 위치 오차값을 산출하는 시스템 제어부와, 상기 시스템 제어부의 위치 오차값 출력에 따라 압출기의 위치를 교정하는 압출기 구동장치와, 시스템 제어부에서의 압출기 위치 센싱에 따른 출력으로 구동되는 음성출력장치 및 표시램프를 포함하는 코크스 탄화실용 압출기 센터링 장치에 있다.

도 1은 본 발명 장치의 전체적인 전기제어회로의 구성도이다.

도 2는 본 발명 장치의 공압제어회로의 구성도이다.

도 3은 본 발명 장치에서 센서가 부착된 공압실린더 부위의 상세 구성도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10 : 도어 11 : 도어프레임

12 : 센서블록 13 : 코크스 오븐

15 : PLC 17 : 디스플레이 모니터

18 : 압출기 위치 조정부 20 : 시스템 제어부

23 : 공압실린더 28,30 : 공압 실린더

25,26 : 솔레노이드 밸브 27 : 위치 감지센서

31 : 이동장치 32 : 피스톤

33 : 암 34 : 암 구동모터

첨부한 도면을 참고로하여 본 발명을 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명 장치의 전체적인 전기제어회로의 구성도로써, 코크스 로(13)의 도어(10)의 양쪽 프레임(12)에 근접 대향시켜서 센서블록(12)이 배치되게 하고, 이 센서블록에서 검출되는 중심선에서 양쪽 도어 프레임까지의 근접센서들의 입력신호가 시스템 제어부(20)에서 처리되게 구성하고, 상기 시스템 제어부로 부터의 처리신호는 PLC(15)에 입력되어 압출기의 램과 도어와의 정위치에 대한 오차를 산출하여 그 위치보정값이 출력하게 구성하고, 이 PLC의 위치보정 신호출력에 따라 압출기 위치 조정부(18)에 의해 압출기 램이 위치제어되게 구성하고, 또한 PLC의 출력에 의해서는 작업자에 의한 작업조건의 입력과 측정결과 및 작업안내메시지가 디스플레이 모니터(17)상에 출력되게 구성한다.

도 2는 본 발명 장치의 공압제어회로의 구성도로써, 시스템 제어부(20)는 한쌍의 공압실린더의 작동상태를 나타내기 위한 표시램프(21), 디스플레이(22), 부져(24)를 포함하며, 공압의 공급을 스위치하기 위한 제1,2솔레노이드 밸브(25,26)제어용 신호를 출력하도록 구성하고, 상기 솔레노이드 밸브(25,26)에 의해서는 각각의 선단부에 근접센서 블록(12)을 가지는 제1,2 공압밸브(23,28)와 이 도어-램 정위치 측정장치의 로딩 및 언로딩을 위한 제3 공압밸브(31)에 각기 공압이 공급되게 구성한 것을 보이고 있다.

도 3은 본 발명 장치의 센서블록장착 공압실린더의 상세구성도로써, 공압실린더(28)의 피스톤(32) 단부에 90도 또는 그이상 회전가능한 암(33)을 설치하고, 이 암과 피스톤축에는 모터(34)를 설치하여 상기 모터의 구동에 의해 암이 일정한 각도의 범위내에서 회전하게 구성한 예를 보이고 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 동작과정을 설명하면 다음과 같다.

압출기의 전면에 솔치된 본 발명 장치는 코크스 로의 도어를 열기전, 즉 압출작업 이 진행되기 전에 압출기가 원하는 오븐에 정확히 위치하였는지를 확인하게 된다.

그 확인 순서는 압출기 전면의 거리측정 장치에 근접 센서블록을 이용하여 근접센서들의 온/오프 여부를 체크하여 정중심을 찾기 위해, 코크스 오븐의 도어프레임과 다른 부분과는 센서로부터의 깊이가 다르기 때문에 근접센서가 포토센서인 경우라면, 센서에서 출력되는 빛은 오븐도어 프레임이 있는 쪽에서는 빛을 통과시키지 못할 것이므로 그 부위의 센서들은 오프되고 기타부위는 온이 될 것이다.

이와 같은 데이터로부터 압출기가 도어의 정중심에서 어느만큼 벗어나 있는지를 알 수있게 되는 것이며, 이에 기초하여 압출기를 위치 이동시키기 위한 제어보정값을 압출기 구동 프로그램 로직 제어기에 전송하는 것으로 압출기 운전을 실행한다.

도 2에서 찹고되는 바와 같이, 시스템 제어부(20)에 제어전압이 투입되고 PLC로부터의 작업지령 프로그램에 따라 출력단(out1,out2)에서 제1,2 솔레노이드 밸브(25,26)의 개도 제어신호가 출력되면 상기 제1,2 솔레노이드 밸브는 오픈되어 공압라인을 통한 공압입력이 각각 제1-3공압실린더(28,23,30)로 투입되게 된다.

이러한 동작은 제3 공압실린더가 먼저 동작한 후 다음에 제1,2 실린더가 동시에 작동하도록 제1,2 솔레노이드 밸브가 순차 작동제어되는데, 상기 제 공압실린더에 의해 작동되는 이동장치(31)는 압출기의 선단부로 전진하여 사전에 설정된 거리에 이르게 되면 위치 감지 센서(27)가 이를 감지하게 된다.

이렇게 센서(27)에 의해 이동장치(31)의 작동완료신호가 시스템 제어부의 입력단(in)에 입력되면 상기 시스템 제어부의 제2출력단(out2)에서는 바로 제1,2 공압밸브(28,23)를 작동시키기 위한 제어신호를 제1 솔레노이드 밸브(25)측에 출력하게 된다.

그 결과 공압 밸브는 도 3에서 참고되는 바와 같이, 피스톤(32)이 전진하면서 이 피스톤에 대해 직각인 조건으로 배치되어 있던 암(33)이 암 구동모터(34)에 의해 암과 피스톤이 동일 축상에 놓여지도록 작동한다.

이에 따라 암의 선던부에 부착 설치된 센서블록(12)은 코크스 로의 도어 프레임(11)에 대해 나란하게 배치되게 되어, 앞에서 설명한 대로 코크스 오븐이 도어프레임과 압출기의 정중심 일치 여부를 양쪽 센서블록으로부터 검지된 좌,우의 값을 서로 상쇄시켜 압출기가 어느쪽으로 편중되었는가를 판단한다.

이때 정중심이면 시스템 제어부(20)에 입력되어수치를 표시하는 디스플레이(22)에 표시되고, 또한 오븐도어의 정중심에 대한 압출기의 정중심 확인이 청색 램프(21)에 의해 표시된다.

정중심이 확인되면 제1,2 실린더와 암 구동모터가 시스템 제어부에 의해 작동되어 센서블록을 가지는 암이 접어진 다음 제3 공압실린더에 의해 이동장치(31)는 홈 위치로 돌아가게 된다.

이는 고열의 코크스 오븐 도어에 정중신 확인장치가 직접닿거나 노출되는 시간을 최소화하여 장치의 손상을 방지하고 또한 압출작업중 발생되는 다량의 미소분진에 대한 센서의 기능저하를 방지하기 위함이다.

도어와 압출기의 정중심 일치가 완전하지 않을 경우에는 좌,우 센서블록의 센서출력값이 다르게 나타나게 되어 두값을 시스템 제어부에서 처리하면 그 차에 의해 어느쪽으로의 편중이 발생하는가를 알 수 있게 되며, 좌우측 값 편중치를 디스플레이(22)에 표시하고 적색램프(21)를 점등시켜 운전 작업자에게 편중정보를 알리게 된다.

이에 따라 운전자는 중심조정 제어장치를 수동 조작하거나 압출기 위치 자동 위치제어 설비에 의해 코크스 오븐도어와 압출기의 위치편차를 보정한 다음 다시 직전의 정위치 여부판단 과정을 반복적으로 실행하여 최종적으로 정위치를 찾게 된다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 코크스건류공장에서 건류된 코크스를 압출할 때 오븐의 도어프레임에 압출기의 램이 일치하지 않음으로써 설비의 파손이 일어나는 문제점을 해결하기 위한 도어 입구와 압출기와의 정위치여부 판단 장치를 서로 직교하는 축 방향의 공압실린더를 이용하여 정위치 여부 측정시에만 센서가 코크스 오븐에 근접시키고 측정직후에는 즉시 코크스 오븐의 고열에 의한 영향이 없는 홈위치로 원대 복귀시키도록 구성하여 코크스 오븐의 고열과 분진, 타르 등의 영향에 의해 정위치 여부판단 센서가 손상되는 것을 방지하고 그 측정 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.

이에 따라 코크스 오븐의 열팽창이나 수축과 같은 문제에 능동적으로 대처하고 또한 주위의 상황변화에 민감하지 않은 구조로 코크스 오븐의 수축 팽창에 의한 효과가 발생하여도 항상 일정한 기준점을 가지고 오차를 검출하기 때문에 측정오차를 최소화 시킬 수 있게 되는 것이다.

Claims (1)

1. 코크스 건류 설비에 있어서, 코크스 오븐의 도어프레임(11)과 압출기의 정위치 여부를 판단하기 위해 다수의 근접센서를 일정한 간격으로 배열시켜 구성한 센서블록(12)과, 측정시 상기 센서블록을 압출기의 전면측으로 이동시키고 측정후 이를 후방의 홈위치로 복귀시키기 위한 이동장치(31)를 구동하는 제3 공압 실린더(30)와, 상기 센서블록을 선단부에 장착하여 코크스 오븐의 도어프레임에 접근시키기 위한 관절 암(33)을 작동시키는 모터(34) 및 제 1,2 공압 실린더(28,23)와, 상기 제1-3 공압실린더를 제어하며 상기 센서블록(12)의 압출기-코크스 오븐 도어프레임 위치 일치여부에 대한 좌,우 센싱출력을 비교하여 현재의 오차여부 및 오차정보를 표시하는 시스템 제어부(20)와, 상기 시스템 제어부의 출력에 따라 압출기 위치제어 정보를 생성하고 이를 디스플레이 모니터(17)에 표시하고 압출기 위치 조정부(18)에 압출기 위치제어신호를 발생하는 PLC(15)를 포함하는 것을 특징으로 하는 코크스 압출기의 센터링 측정 및 제어장치.