KR20010038129A - 코크스 오븐 내의 탄화실 노폭 측정장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 코크스 오븐의 일부분인 탄화실의 노폭을 정확하게 측정할 수 있으며 탄화실의 온도에 의한 손상을 줄일 수 있는 탄화실 노폭 측정장치 및 그 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 탄화실의 노폭 측정장치는 탄화실(1)의 내부에서 전후진하며 전면에는 다수 개의 체결홀(41, 42, 43)이 형성되어 있고 체결홈(41, 42, 43)의 둘레에는 냉각수순환배관이 감싸여 있는 램의 헤드부(14)와, 다수 개의 체결홈(41, 42, 43) 중에서 어느 한 체결홈에 체결되며 탄화실(1)의 노폭을 측정하는 거리측정센서(51)와, 거리측정센서(51)로부터 출력된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 신호변환기(52)와, 디지털 신호를 필터링하는 신호처리기(53)와, 신호처리기(53)로부터 입력된 신호를 저장하는 컴퓨터(56)와, 신호를 이끌어내는 검출기(54)와, 전원을 공급하는 전원공급부(55) 및, 컴퓨터(56)를 외부장치(60)에 연결하는 인터페이스(57)를 가지는 노폭 측정수단(50)을 포함하며, 노폭 측정수단(50)을 램(13)의 전면에 체결하고 램(13)을 비워진 탄화실(1)의 내부로 삽입하여 노폭을 측정한다.

Description

코크스 오븐 내의 탄화실 노폭 측정장치 및 그 방법{Measuring apparatus and its method of width at coke oven}

본 발명은 코크스 오븐의 일부분인 탄화실의 내부 폭을 측정하는 노폭 측정장치 및 그 측정방법에 관한 것이며, 특히, 탄화실의 노폭을 정확하게 측정할 수 있으며 탄화실 내부의 온도에 의한 장치의 파손 등을 예방할 수 있는 탄화실 노폭 측정장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로 코크스 오븐 내에 위치한 탄화실의 상태진단은 탄화실 내의 온도와 압출저항 등을 측정하여 코크스 오븐 내의 상태를 판단하는 간접 측정법이 사용된다. 한편, 코크스 오븐의 수명을 오래 유지하기 위해서는 코크스 오븐 내부의 상태를 연속적으로 측정하여 탄화실의 상태를 수시로 진단하여야 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 탄화실의 노폭 측정장치가 탄화실에 장입되어 노폭을 측정하는 과정을 나타낸 평면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 램 헤드(4)는 코크스 오븐의 탄화실(1)에 장입하고 약 14시간 건류시킨 후에 생산된 코크스(7)를 탄화실(1)의 출측으로 압출한다. 이런 램 헤드(4)의 후방에는 근접센서(5)가 램(3)의 둘레에 위치하고, 램(3)의 내부에는 유틸리티공급관(6)이 설치되며, 이런 유틸리티공급관(6)은 근접센서(5)에 연결된다. 따라서, 근접센서(5)에서 측정된 데이터는 유틸리티공급관(6)을 통해 외부장치(도면에 도시안됨)로 입력된다.

한편, 유틸리티공급관(6)은 데이터를 송수신하는 각종 케이블(6a)과, 열에 의해 가열된 근접센서(5)를 냉각시키는 냉각수공급관(6b)과, 열을 빼앗은 냉각수가 배출되는 냉각수배수관(6c) 및, 공기를 공급하는 공기공급관(6d)으로 구성된다. 케이블(6a)은 근접센서(5)에 연결되어 근접센서(5)에서 측정된 데이터를 탄화실(1)의 외부에 설치된 외부장치로 입력하며, 냉각수공급관(6b)은 근접센서(5)의 둘레를 감싸고 냉각수배수관(6c)에 연결된다.

이렇게 근접센서(5)를 장착한 램(3)은 탄화실(1)의 내부로 전진함에 따라, 램 헤드(4)의 전면으로 탄화실(1) 내에서 생산된 코크스를 압출함과 동시에 근접센서(5)를 이용하여 탄화실(1)의 내측벽과의 거리를 측정한다.

그러나, 이런 근접센서(5)에 연결된 케이블(6a)은 근접센서(5)를 따라 탄화실(5)의 내부에 위치하게 되고, 따라서, 탄화실(1)의 고온에 의해 케이블(6a)이 소손될 수 있다.

또한, 근접센서(5)는 다량의 코크스(7)를 압출함과 동시에 노폭을 측정하므로써, 노폭을 측정한 데이터의 신뢰도는 램 헤드(4)의 흔들림에 따라 낮아진다.

이러한 문제점을 보완하기 위한 탄화실 노폭 측정방법으로 "일본국 특개평 제7 - 316559호 (발명의 명칭 : 코크스로 탄화실 폭 측면도 측정 방법 또는 그 장치)"에는 반사경과 레이저 거리계를 포함하며, 반사경을 이용하여 노폭을 측정한다고 기재되어 있다. 그러나, 이런 방법에서의 문제점은 화상처리에 있어 주위환경에 대한 민감한 반응과, 측정하는 도중에는 데이터를 산출하기 곤란하며, 장치의 유지관리를 위해 렌즈를 자주 세척해야하는 단점이 있다.

그리고, "일본국 특개평 제8 - 218072호 (발명의 명칭 : 코크스로의 탄화실의 치수 측정 방법 및 장치)"에는 전기 비 접촉식으로 거리의 위치를 측정하여 코크스로 탄화실의 치수를 측정하는 코크스로 탄화실의 길이 측정방법이 기재되어 있다. 그러나, 이 방법에서의 문제점은 비 접촉 거리 센서를 이용하여 측정할 수 있는 포인터수가 정해져 있기 때문에 정밀한 데이터 샘플링이 어렵다. 또한, 거리측정센서가 작업시간 동안에 계속 노 내에 머물러 있어야 하기 때문에 센서의 오동작이나 고장의 우려가 높다.

또한, "일본국 특개평 제10 - 219256호 (발명의 명칭 : 코크스로 탄화실의 카본부착의 검지방법)"에는 압출기 빔의 구동용 전동기의 전류치와 전력값으로부터 산출되는 모터의 토크 값으로부터 가속 토크 값 및 브레이크 토크 값을 이용하여 압출 전 구간에 걸친 압출 토오크 값을 산출하는 방법이 기재되어 있다. 그러나, 이런 방법에서의 문제점은 유도전동기의 전류는 역율이 일정하지 않기 때문에 전동기의 발생 토오크와 비례하지 않는다. 따라서, 노 폭의 위치를 정확하게 나타내지 못한다. 그리고, 전류의 최대값이 발생하는 위치는 전동기가 가속되는 시간이고, 이 때, 전동기에서 발생하는 토오크에는 장치를 가속시키기 위한 가속 토오크가 포함되어 있다. 이로 인하여, 정확한 노폭 측정이 곤란하다는 문제점이 발생한다.

본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제공된 것으로서, 탄화실의 노폭을 정확하게 측정할 수 있으며 탄화실의 온도에 의한 손상을 줄일 수 있는 탄화실 노폭 측정장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 탄화실의 노폭 측정장치가 탄화실에 장입되어 노폭을 측정하는 과정을 나타낸 평면도이고,

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 탄화실 노폭 측정장치의 설치상태를 나타낸 평면도이며,

도 3은 도 2에 도시된 램 헤드에 노폭 측정수단이 체결되는 위치와 램의 내부에 설치되는 유틸리티공급관을 나타낸 측단면도이고,

도 4는 도 2에 도시된 노폭 측정수단의 신호 흐름도이며,

도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 탄화실 노폭 측정방법을 나타낸 블록도이다.

♠ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♠

1 : 탄화실 13 : 램

14 : 램 헤드 41, 42, 43 : 체결홈

50 : 노폭 측정수단 51 : 거리측정센서

52 : 신호변환기 53 : 신호처리기

54 : 검출기 56 : 컴퓨터

55 : 전원공급부 57 : 인터페이스

60 : 외부장치

앞서 설명한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 코크스 오븐의 탄화실 노폭을 측정하는 노폭 측정장치에 있어서, 상기 탄화실의 내부에서 전후진하며 전면에는 다수 개의 체결홀이 형성되어 있고 상기 체결홈의 둘레에는 냉각수순환배관이 감싸여 있는 램 헤드부와, 상기 다수 개의 체결홈 중에서 어느 한 체결홈에 체결되며, 상기 탄화실의 노의 내부벽과의 거리를 측정하여 저장하는 노폭 측정수단을 포함하며, 상기 노폭 측정수단이 장착되지 않은 램을 상기 탄화실의 내부로 전진시켜 상기 탄화실에 충진된 코크스를 압출한 후에, 상기 노폭 측정수단을 상기 램의 전면에 체결하고 상기 램을 상기 탄화실의 내부로 삽입하여 노폭을 측정하는 것을 특징으로 하는 노폭 측정장치가 제공된다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 노폭 측정수단은 상기 탄화실의 노폭을 측정하는 거리측정센서와, 상기 거리측정센서로부터 출력된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 신호변환기와, 상기 디지털 신호를 필터링하는 신호처리기와, 상기 신호처리기로부터 입력된 신호를 저장하는 컴퓨터와, 신호를 이끌어내는 검출기와, 전원을 공급하는 전원공급부 및, 상기 컴퓨터를 외부장치에 연결하는 인터페이스로 구성되는 노폭 측정장치가 제공된다.

또한, 본 발명에 따르면, 코크스 오븐의 탄화실 노폭을 측정하는 노폭 측정방법에 있어서, 상기 탄화실 내부에 램을 삽입시켜 충진된 코크스를 압출하는 단계와, 상기 램의 전면에 노폭 측정수단을 체결하는 단계와, 상기 램을 비워진 상기 탄화실의 내부로 삽입하여 상기 노폭 측정수단의 거리측정센서로 상기 탄화실의 노폭을 측정한 데이터를 상기 노폭 측정수단의 컴퓨터에 저장하는 단계와, 상기 램을 상기 탄화실 밖으로 인출하여 상기 노폭 측정수단의 컴퓨터에 저장된 상기 데이터를 외부장치로 출력하여 상기 탄화실의 내부를 측정하는 단계를 포함하는 노폭 측정방법이 제공된다.

아래에서, 본 발명에 따른 탄화실 노폭 측정장치 및 그 방법의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.

도면에서, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 탄화실 노폭 측정장치의 설치상태를 나타낸 평면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 램 헤드에 노폭 측정수단이 체결되는 위치와 램의 내부에 설치되는 유틸리티공급관을 나타낸 측단면도이며, 도 4는 도 2에 도시된 노폭 측정수단의 신호 흐름도이다.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 탄화실 노폭 측정장치의 구성요소 중에서 노폭 측정수단(50)은 램 헤드(14)의 전면에 설치된다. 이런 노폭 측정수단(50)에는 거리측정센서(51)가 설치되어 노폭의 상태를 측정하고, 거리측정센서(51)로부터 출력된 아날로그 신호를 신호변환기(52)에서 디지털 신호로 변환하며, 디지털 신호는 신호처리기(53)에 입력되어 필터링되어 컴퓨터(56)에 입력되어 저장된다. 또한, 신호를 이끌어내는 검출기(54)와, 노폭 측정수단(50)에 전원을 공급하는 전원공급부(55) 및, 상기 컴퓨터(56)를 외부장치(60)에 연결하는 인터페이스(57)가 설치된다.

한편, 약 6m의 높이를 가지는 램 헤드(14)의 전면의 상, 중, 하부에는 체결홀(41, 42, 43)이 형성되며, 노폭 측정수단(50)이 이런 체결홀(41, 42, 43)에 체결되어 고정되며, 램 헤드(14)의 상하면에는 카본제거기(19)가 설치된다.

그리고, 램(13)의 내부에는 보조 전기케이블(16a)과 공기공급관(16d)과 냉각수공급관(16b) 및 냉각수배수관(16c)이 위치하며, 보조 전기케이블(16a)은 노폭 측정수단(50)의 컴퓨터(56)에 분리 가능하도록 체결되고, 공기공급관(16d)은 카본제거기(19)에 연결되며, 냉각수공급관(16b)은 램(13)을 따라 램 헤드(14)에 설치된 노폭 측정수단(50)의 둘레를 감싼 후에 냉각수배수관(16c)에 연결되며, 냉각수배수관(16c)은 램(13)을 따라 후방으로 연장된다.

이런 보조 전기케이블(16a)과 냉각수공급관(16b)과 냉각수배수관(16c) 및 공기공급관(16d)의 후단부는 램(13)의 후방에서 외부로 돌출되어 연결박스(18)에 연결되며, 연결박스(18)에는 외부 전기케이블(16a')과 외부 공기공급관(16d')과 외부 냉각수공급관(16b') 및 외부 냉각수배수관(16c')이 연결되어 램(13)의 내부에 위치한 공기공급관(16d)과 냉각수공급관(16b)에 공기와 냉각수를 공급하며, 냉각수배수관(16c)을 통해 가열된 냉각수를 배수한다. 또한, 노폭 측정수단(50)의 내부에 설치된 전기공급부(55)의 충전지에 충전된 전기를 모두 소모하면 보조 전기케이블(16a)에 의해 전원을 공급받는다.

그리고, 램 헤드(14)의 전면에 형성된 상부 체결홀(41)의 높이는 5200mm이고, 중부 체결홀(42)은 3650mm이며, 하부 체결홀(43)은 2500mm이다. 이는 램 헤드(14)의 후방에 설치된 온도측정부(12)에 설치된 온도계의 높이와 동일하다. 따라서, 탄화실(1)의 내부 온도를 측정하는 높이와 동일한 높이에 노폭 측정수단(50)이 설치되어 탄화실(1)의 노폭을 측정한다.

이상과 같이 구성된 코크스 오븐 내의 탄화실 노폭 측정장치의 작동방법에 대하여 상세히 설명하겠다.

도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 탄화실 노폭 측정방법을 나타낸 블록도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 건류가 완료된 후에 압출기 램(13)을 탄화실(1) 내에 삽입하여 코크스를 트랜스카 쪽으로 압출한다(S1). 이 때, 코크스와 접하는 부분은 램 헤드(14)의 전면이며 노폭 측정수단은 설치되어 있지 않는 상태이다. 이렇게 하여 탄화실(1) 내에 코크스가 완전히 압출되면, 압출기 램(13)을 후진시켜 초기위치로 이동한다. 이 때, 소요되는 시간은 120~140초이다. 그리고, 램 헤드(14)의 전면에 형성된 체결홀(41, 42, 43) 중에서 한 체결홀에 노폭 측정수단(50)을 체결하여 고정한다(S2).

그리고, 다시 탄화실(1)의 내부로 램(13)을 삽입시키면, 노폭 측정수단(50)은 램(13)과 함께 전진을 하면서 노폭 측정수단(50)에 설치된 거리측정센서(51)를 이용하여 탄화실(1)의 내부 측면으로부터 거리측정센서(51)까지의 거리를 측정한다(S3). 이 때, 냉각수공급관(16b)을 통해 냉각수를 공급하여 노폭 측정수단(50)의 열을 식히고 냉각수배수관(16c)을 통해 외부로 냉각수를 배출한다.

한편, 노폭 측정수단(50)은 램(13)을 따라 전진하면서 탄화실(1)의 내부를 측정하는데, 거리측정센서(51)는 검출기(54)의 트리거(Trigger) 신호에 의해 탄화실(1)의 내측과의 거리를 아날로그 신호로 발생하며 이런 아날로그 신호는 신호변환기(52)에 입력되어 디지털 신호로 출력되며, 디지털 신호는 신호처리기(53)에 입력되어 필터링되어 컴퓨터(56)에 저장된다.

한편, 노폭 측정수단(50)을 작동시키는데 필요한 전원은 전기공급부(55)에서 공급되며, 필요에 따라서는 컴퓨터(56)에 연결된 보조 전기케이블(16a)을 통해 전원이 공급되기도 한다.

이렇게 램(13)의 이동에 따라 함께 이동하면서 탄화실(1)의 내측면을 관측하는 거리측정센서(51)는 탄화실(1)의 내측면의 상태에 따라 측정된 신호를 발생하고 그 신호는 데이터화되어 컴퓨터(56)에 저장된다(S4).

한편, 노폭 측정이 끝나면 램(13)은 탄화실(1)의 외부로 인출하고 램 헤드(14)의 전면에 체결 고정된 노폭 측정수단(50)을 분리한다(S5). 그리고, 노폭 측정수단(50)의 인터페이스(57)에 외부장치(60)를 연결하여 노폭 측정수단(50)의 컴퓨터(56)에 저장된 데이터를 읽어 탄화실(1)의 내측과의 거리를 판단한다(S6).

앞서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 코크스 오븐 내의 탄화실 노폭 측정장치 및 그 방법은 코크스가 비워진 탄화실을 측정함으로써, 코크스에 의한 램의 흔들림이 없어 정확한 탄화실의 노폭 상태를 측정할 수 있는 장점이 있다.

또한, 노폭 측정수단의 내부에는 거리측정센서에서부터 측정결과를 데이터로 저장하는 컴퓨터까지 모두 갖추고 있어 탄화실의 고온에 의한 케이블의 소손이나 단선을 방지할 수 있다는 장점이 있다.

이상에서 본 발명의 코크스 오븐 내의 탄화실 노폭 측정장치 및 그 방법에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

Claims (3)

1. 코크스 오븐의 탄화실 노폭을 측정하는 노폭 측정장치에 있어서,

   상기 탄화실의 내부에서 전후진하며 전면에는 다수 개의 체결홀이 형성되어 있고 상기 체결홈의 둘레에는 냉각수순환배관이 감싸여 있는 램 헤드부과,

   상기 다수 개의 체결홈 중에서 어느 한 체결홈에 체결되며, 상기 탄화실의 노의 내부벽과의 거리를 측정하여 저장하는 노폭 측정수단을 포함하며,

   상기 노폭 측정수단이 장착되지 않은 램을 상기 탄화실의 내부로 전진시켜 상기 탄화실에 충진된 코크스를 압출한 후에, 상기 노폭 측정수단을 상기 램의 전면에 체결하고 상기 램을 상기 탄화실의 내부로 삽입하여 노폭을 측정하는 것을 특징으로 하는 노폭 측정장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 노폭 측정수단은 상기 탄화실의 노폭을 측정하는 거리측정센서와, 상기 거리측정센서로부터 출력된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 신호변환기와, 상기 디지털 신호를 필터링하는 신호처리기와, 상기 신호처리기로부터 입력된 신호를 저장하는 컴퓨터와, 신호를 이끌어내는 검출기와, 전원을 공급하는 전원공급부 및, 상기 컴퓨터를 외부장치에 연결하는 인터페이스로 구성되는 것을 특징으로 하는 노폭 측정장치.
3. 코크스 오븐의 탄화실 노폭을 측정하는 노폭 측정방법에 있어서,

   상기 탄화실 내부에 램을 삽입시켜 충진된 코크스를 압출하는 단계와,

   상기 램의 전면에 노폭 측정수단을 체결하는 단계와,

   상기 램을 비워진 상기 탄화실의 내부로 삽입하여 상기 노폭 측정수단의 거리측정센서로 상기 탄화실의 노폭을 측정한 데이터를 상기 노폭 측정수단의 컴퓨터에 저장하는 단계와,

   상기 램을 상기 탄화실 밖으로 인출하여 상기 노폭 측정수단의 컴퓨터에 저장된 상기 데이터를 외부장치로 출력하여 상기 탄화실의 내부를 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 노폭 측정방법.