KR200211002Y1

KR200211002Y1 - 기포식 레벨계 막힘방지기능을 구비한 자동제어장치

Info

Publication number: KR200211002Y1
Application number: KR2019960038870U
Authority: KR
Inventors: 김영환; 배윤수; 시태기
Original assignee: 이구택; 포항종합제철 주식회사
Priority date: 1996-11-07
Filing date: 1996-11-07
Publication date: 2001-11-22
Also published as: KR19980026018U

Abstract

본 고안은 센싱튜브의 막힘정도를 감지하고, 센싱튜브로 고압의 에어를 인가하여 센싱튜브의 막힘을 방지함으로써 기포식 레벨계의 제어능력을 향상시키는 효과가 있는 기포식 레벨계 막힘방지 기능을 구비한 자동제어장치를 제공하는 것을 목적으로 하는 것으로, 압력레귤레이터와, 인입유량 세트용 플로미터와, 센싱튜브 및 레벨변환기로 이루어지는 기포식 레벨계에 있어서, 상기 플로미터의 프로트(FLOAT)의 변위를 검출하도록 근접 설치되는 포토센서와, 상기 플로미터가 구비된 규정 에어공급라인과 고압의 퍼지에어 공급라인과 상기 센싱튜브의 세 방향으로 연결되는 3방향 밸브와, 상기 레벨변환기와 센싱튜브사이에 구비되는 조절밸브와, 상기 포토센서로부터 감지신호가 인가되면 상기 3방향밸브가 퍼지에어가 센싱튜브에 인가하고 상기 조절밸브가 차단동작토록 제어하는 제어기를 구비한다.

Description

기포식 레벨계 막힘방지기능을 구비한 자동제어장치

본 고안은 피측정액의 레벨에 비례하는 값을 검출하는 기포식 레벨계에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기포식 레벨계의 센싱튜브의 막힘여부를 감지하여, 막히면 자동으로 고압의 퍼지에어를 인가함으로써 미연에 센싱튜브가 막히는 것을 방지하는 기포식 레벨계 막힘방지기능을 구비한 자동제어장치에 관한 것이다.

일반적으로, 기포식 레벨계는 프로세스계장에 있어서 광범위하게 사용되는 레벨계로써 검출할 레벨의 액체가 부식성액체(ACID SOLUTION)이거나 FUME이나 증기등이 많아서 초음파식 레벨계를 사용하지 못하는 개소에 주로 사용된다.

이런 기포식레벨계는 피측정액속에 TFELON 등과 같은 재질의 튜브 또는 파이프인 센싱튜브를 집어넣어 일정압의 에어(공기)를 일정량 투입하면, 피측정액의 레벨(높이)×비중×중력가속도에 해당하는 압력(배압)이 배관내에 남게되고, 이 압력은 레벨에 비례하는 값이다.

제1도는 이와같은 일반적인 기포식 레벨계를 도시한 구성도로써, 그 동작은 다음과 같이 이루어진다.

압력레귤레이터(11)는 규정압력을 공급하고, 인입유량셋트부(12)는 상기 압력레귤레이터(11)로부터 규정압력으로 공급되는 에어가 센싱튜브(13)에 적정유량 공급되도록 동작한다. 이에 센싱튜브(13)를 통해 피측정액(15)이 들어있는 탱크(14)내에 일정량의 에어가 공급되고, 상기 센싱튜브(13)내에 앞서 설명한 바와같이 피측정액(15)의 레벨(즉, 높이) ×비중 × 중력가속도에 해당하는 배압이 남게된다. 그러면, 레벨변환기(14)에서 상기 센싱튜브(13)의 배압을 검출하여 이를 전기신호로 변환한다. 그러므로, 상기 레벨변환기(14)의 출력신호를 체크함으로써 피측정액(15)의 레벨을 검출할 수 있게 되는 것이다.

그리고, 피측정액에 투입된 센싱튜브의 말단이 용액내에 포함된 이물질에 의해 막히는 문제가 발생할 수 있는데, 종래에는 이를 감지하는 수단이 없기 때문에, 센싱튜브가 막힘으로써 기포식 레벨계가 오동작하는 등의 문제점이 있었다.

또한, 이런 막힘현상이 발생하면 종래에는 강제로 플러슁(FLUSHING)용 에어를 투입하거나 센싱튜브를 취외하여 인위적으로 세척하였기 때문에, 프러쉬용 에어투입시나 센싱튜브 세척시에는 레벨검출이 불가하여 효율이 저하되는 문제점이 있었으며, 일반적으로 기포식 레벨계가 산성용액이나 맹독성용액의 레벨측정에 사용되기 때문에 센싱튜브를 인위적으로 세척할때에 작업자가 상해를 입게되는 문제점이 있었다.

본 고안은 상기와 같은 종래의 문제점들을 해결하고자 하는 것으로써, 그 목적은 센싱튜브의 막힘정도를 감지하고, 센싱튜브로 고압의 에어를 인가함으로서 센싱튜브의 막힘을 방지하고 기포식 레벨계의 제어능력을 향상시키는 효과가 있는 기포식 레벨계 막힘방지기능을 구비한 자동제어장치를 제공하는 것이다.

제1도는 일반적인 기포식 레벨계를 도시한 구성도이다.

제2도는 본 고안에 의한 막힘방지기능을 구비한 자동제어장치를 구비한 기포식 레벨계를 도시한 구성도이다.

제3도는 제2도에 보인 제어기의 내부구성을 도시한 블록도이다.

제4도는 제3도에 보인 제어기의 동작상태를 도시한 타이밍도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

21 : 에어공급용 수동밸브 22 : 압력레귤레이터

23 : 인입유량세트용 플로미터 24 : 포토센서

25 : 3방향 밸브 26 : 퍼지에어용 수동밸브

27 : 조절밸브 28 : 레벨변환기

29 : 센싱튜브 30 : 제어기

상술한 목적을 이루기 위한 기술적인 수단으로써, 본 고안은 압력레귤레이터와, 인입유량 세트용 플로미터와, 센싱튜브 및 레벨변환기로 이루어지는 기포식 레벨계에 있어서, 상기 플로미터의 프로트(FLOAT)의 변위를 검출하도록 근접설치되는 포토센서와, 상기 플로미터가 구비된 규정 에어공급라인과 고압의 퍼지에어 공급라인과 상기 센싱튜브의 세 방향으로 연결되는 3 방향 밸브와, 상기 레벨변환기와 센싱튜브사이에 구비되는 조절밸브와, 상기 포토센서로부터 감지신호가 인가되면 상기 3방향밸브가 퍼지에어가 센싱튜브에 인가하고 상기 조절밸브가 차단동작하도록 제어하는 제어기를 구비함을 특징으로 한다.

제2도는 본 고안에 의한 기포식 레벨계의 막힘방지용 자동퍼지장치를 도시한 구성도로써, 21은 에어를 공급하는 공급관에 설치되는 수동밸브이고, 22는 상기 전개된 수동밸브(21)를 통해 공급되는 에어의 압력을 규정치로 세트시키는 압력레귤레이터이고, 23은 상기 압력레귤레이터(22)에 의하여 규정된 압력으로 인가되는 에어가 센싱튜브내로의 유입되는 양을 세트하는 인입유량세트용 플로미터(FLOW-METER)이고, 24는 상기 플로미터(23)에 근접설치되어 플로미터(23)내의 프로트(FLOAT)의 변위를 감지하는 포토센서이고, 25는 3방향 밸브로써 일입력측은 상기 플로미터(23)에 연결되고, 타입력측은 퍼지에어공급라인에 연결되어 제어기(30)로부터의 제어신호에 따라 출력에어를 변환한다. 그리고, 26은 퍼지에어 공급라인에 구비되는 수동밸브이고, 27은 노멀 오프타입의 조절밸브로써 레벨변환기(28)에 연결된 배관에 구비되어 제어기(30)의 제어신호에 따라 온/오프동작하고, 28은 센싱튜브(29)내의 배압을 전기신호로 변환하는 레벨변환기이며, 29는 피측정 유액이 들어있는 탱크내에 삽입된 센싱튜브이며, 30은 상기 포토센서(24)로부터의 출력신호에 따라서 상기 3 방향 밸브(25)와 조절밸브(27)를 제어하는 제어기이다.

제3도는 제2도에 보인 제어기(30)의 내부구성을 도시한 블록도로써, 작업자에 의하여 조작되며 전원(VCC)라인에 구비된 푸쉬버튼(41)과, 상기 포토센서(24)로부터 출력되는 감지신호에 의하여 도통동작하는 A접점스위치(42)와, 상기 푸쉬버튼(41)과 A접점스위치(42)의 타단에 그 입력단이 각각 연결된 오어게이트(43)와, 상기 오어게이트(43)의 출력신호를 반전하는 낫게이트(44)와, 상기 오어게이트(43)의 출력단에 S입력단이 연결되고 상기 낫게이트(44)의 출력측에 R입력단이 연결되는 SR플립플롭(45)과, 상기 SR플립플롭(45)의 출력단(Q)에 연결되는 소정 딜레이타임으로 설정되는 타이머1(46)과, 상기 SR플립플롭(45)의 출력단(Q)에 연결되며 사이 타이머1(46)보다 긴 딜레이타임을 갖는 타이머2(47)와, 상기 SR플립플롭(45)의 출력(Q)과 상기 타이머2(47)의 반전출력을 논리곱하여 상기 오어게이트(43)의 일입력단에 인가하는 앤드게이트(48)와, 상기 오어게이트(43)의 출력신호와 상기 타이머1(46)의 반전출력신호를 논리곱하는 앤드게이트(49)와, 상기 오어게이트(43)의 출력신호와 상기 타이머2(47)의 반전출력신호를 논리곱하는 앤드게이트(50)와, 상기 앤드게이트(49)의 출력단에 그 베이스가 연결되며 콜렉터는 저항(R1)을 통해 직류전원인가단(+)에 연결되는 트랜지스터(51)와, 상기 앤드게이트(50)의 출력단에 베이스가 연결되며 콜렉터는 저항(R2)를 통해 직류전원인가단(+)에 연결되는 트랜지스터(52)와, 상기 두 트랜지스터(51),(52) 각각의 이미터와 (-)단사이에 구비되는 두 보조릴레이(53),(54)와, 상기 두 보조릴레이(53),(54)의 동작에 의하여 각각 스위칭동작하여 도통상태가 되는 A접점스위치(53-a),(54-a)와, 상기 A접점스위치(53-a)의 도통에 의하여 전기신호를 공급받아 퍼지에어유입측과 출력측을 연결하는 3방향밸브(25)와, 상기 A접점스위치(54-a)의 도통에 의하여 전기신호를 공급받아 차단상태가 되는 조절밸브(27)와, 상기 각 장치의 동작을 위해 직류전원(예를들어, DC 24V) 및 교류전원(예를들어, AC 110V)를 공급하는 전원분배부(57)로 이루어진다.

제4도의 제3도에 보인 각 소자의 동작을 보여주는 타이밍도이다.

다음으로, 상술한 구성에 따른 본 발명의 작용을 설명한다. 우선, 제2도를 참조하여 본 발명에 의한 막힘방지장치의 개략적인 동작을 설명하는데, 두 수동밸브(21),(26)를 전개시켜 규정된 에어와 퍼지에어가 공급되도록 한다.

그리고, 상기 수동밸브(21)를 통해 공급된 에어는 압력레귤레이터(22)에서 규정된 압력(예를들어, 1KG/cm²)으로 조정되고, 플로미터(23)는 규정된 압력의 에어가 센싱튜브(29)로 인가되는 유입량을 계측한다. 여기에서, 센싱튜브(29)가 이물질에 의하여 막히게 되면, 그 막힘정도에 따라서 다르지만, 하여튼 센싱튜브(29)로 유입되는 에어의 량이 줄어들게 된다. 그래서, 상기 플로-미터(23)에 계측치 또한 적어지면서, 플로-미터(23)의 프로트(float)의 위치가 변하게 된다.

포토센서(24)는 상기 플로-미터(23)에 근접 설치된 것으로, 상기 프로트의 변위를 검출한다 즉, 프로트가 소정위치(정상치보다 낮아지면)로 오면 포토센서(24)가 이를 감지하여 제어기(30)로 감지신호를 출력한다. 이에 제어기(30)는 3방향 밸브(25)와 조절밸브(27)에 동작제어신호를 인가한다.

따라서, 3방향 밸브(25)는 플로미터(23)로 연결된 입구를 차단하고 퍼지에어공급을 위한 수동밸브(26)에 연결된 입구를 전개하여 규정압력(1KG/cm²)보다 높은 압력(예를들어, 7KG/cm²)의 퍼지에어를 센싱튜브(29)로 공급한다. 그리고, 조절밸브(27)은 평상시에는 오픈상태이다가 상기 제어기(30)로부터 인가되는 동작제어신호에 의해 동작하여 개폐상태가 된다. 따라서 레벨변환기(28)는 센싱튜브(29)측과 차단되어 레벨변환기(28)가 퍼지에어에 의하여 오동작하는 것을 막는다.

상기에 의하여, 막힘현상이 있는 센싱튜브(29)로 고압의 퍼지에어가 인가되어 센싱튜브(29)에 삽입된 이물질이 빠져나갈 수 있게 된다.

다음으로, 제3도 및 제4도를 참조하여 제어기(30)의 상세한 동작을 설명한다.

제2도에 보인 포토센서(24)가 플로-미터(23)의 플로트변위를 감지하여 제4도의 ⓐ와 같은 하이레벨의 감지신호를 출력하면, A접점스위치(42)가 동작하여 도통상태가 된다. 이에 의하여 오어게이트(43)출력으로 하이레벨신호가 출력되고, 이에 의하여 SR플립플롭(45)의 S입력단으로 “1”이 입력되고, R입력단으로 “0”이 입력되어 출력단(Q)으로 하이레벨신호가 출력된다. 즉, 상기 SR플립플롭(45)은 버퍼로써 동작한다. 그리고, 상기 SR플립플롭(45)의 출력신호와 타이머2(47)의 출력신호가 앤드게이트(48)에 의하여 논리곱되어 오어게이트(43)에 인가됨으로써, 상기 앤드게이트(48)은 타이머2(47)로부터 하이레벨신호가 인가되는 시점, 즉, 타이머2(47)에 설정된 딜레이타임후에 로우레벨신호를 출력하며, 이에 오어게이트(43)은 상기 포토센서(24)의 출력신호가 로우레벨이 되더라도, 포토센서(24)의 하이레벨시점부터 타이머2(47)에 설정된 딜레이타임만큼의 시간동안 하이레벨출력신호를 유지한다.

그리고, 타이머1(46)과 타이머2(47)는 상기 SR플립플롭(45)로부터 하이레벨신호가 출력되는 시점부터 설정된 딜레이타임후에 하이레벨신호를 출력하는데, 타이머1(46)의 딜레이타임이 타이머2(47)의 딜레이타임보다 짧게 설정된다. 이는 센싱튜브(29)에 공급된 고압의 퍼지에어가 빠져나가고 다시 규정압력의 에어가 공급되길 때 배관내의 압력이 안정되도록 하기 위한 시간차이다.

따라서, 제4도의 ⓔ에 보인 펄스와 같이 포토센서(24)로부터 하이레벨신호가 인가된 후 T1의 시간이 흐른후에 타이머1(46)로부터 하이레벨신호가 출력되는데, 상기 타이머1(46)의 반전신호와 오어게이트(43)의 출력신호가 논리곱되어 트랜지스터(51)로 인가되므로, 트랜지스터(51)는 포토센서(24)가 하이레벨신호를 출력하는 시점부터 상기 타이머1(46)의 딜레이타임동안 도통상태가 되고, 이에 보조릴레이(53)에 전원이 인가되어 동작하며, 보조릴레이(53)의 A접점(53-a)은 턴온된다. 이에, 3 방향 밸브(25)로 상기 타이머(1)의 설정시간(T1)동안 전기신호가 인가되어, 이 3방향밸브(25)는 퍼지에어가 센싱튜브(29)로 공급되도록 동작한다. 즉, 시간 T1 동안 7KG/cm²의 압력의 퍼지에어가 센싱튜브(29)로 공급된다.

그리고, 상기 SR플립플롭(45)로부터 하이레벨신호가 출력되는 동안 타이머2(47)가 동작하여 상기 딜레이타임(T1)보다 긴 타임(T2)이 지난후에 하이레벨신호를 출력하는데, 상기 타이머2(47)의 출력신호를 인버젼한 신호와 상기 오어게이트(43)의 출력신호가 앤드게이트(50)에 의하여 논리곱되어 트랜지스터(52)로 인가되므로, 트랜지스터(52)는 포토센서(24)가 하이레벨신호를 출력하는 시점부터 타이머2(47)에 의한 딜레이타임동안 도통상태가 되고, 이에 보조릴레이(54)가 동작한다. 따라서 보조릴레이(54)의 A접점(54-a)이 상기 시간(T2)동안 턴온되어 조절밸브(27)에 전기신호를 인가하고, 따라서 조절밸브(27)가 동작하여 3방향밸브(25)가 동작하는 시간(T1)보다 긴 시간(T2)동안 오프상태가 된다. 이에 의하여 레벨변환기(28)의 동작을 차단하여 오동작을 방지한다.

이와같이, 제어기(30)는 포토센서(24)가 프로트를 감지한 시점으로부터 일정시간(T1)동안 3방향 밸브(25)가 퍼지에어를 센싱튜브(29)에 공급하도록 제어동작하고, 상기 시간보다 긴 시간(T2)동안 조절밸브(27)가 오프되어 레벨변환기(28)가 오동작하는 것을 방지한다.

그리고, 상기 제어기(30)는 상기 오어게이트(43)의 일입력단에 구비된 푸쉬버튼(41)이 온되어도 상기 포토센서(24)가 플로트를 검출하였을 경우와 똑같이 동작한다. 따라서, 작업자가 임의로 센싱튜브(29)로 유입된 이물질을 제거시킬 수도 있다.

이와같이, 본 고안은 기포식 레벨계에서 센싱튜브의 막힘정도를 검출할 수 있으며, 상기 센싱튜브가 일정 기준이상 막힌상태가 되면 규정압력보다 높은 고압의 퍼지에어를 센싱튜브에 일정시간 인가하여 센싱튜브가 막히는 것을 방지하며, 또한 상기 퍼지에어가 인가되는 동안 레벨변환기의 동작을 차단하여, 기포식 레벨계가 오동작하는 것을 방지하는 효과가 있으며, 이에 의하여 기포식 레벨계의 정확도를 높히는 우수한 효과가 있는 것이다.

Claims

압력레귤레이터와, 인입유량 세트용 플로미터와, 센싱튜브 및 레벨변환기로 이루어지는 기포식 레벨계에 있어서, 상기 플로미터의 프로트(FLOAT)의 변위를 검출하도록 근접설치되는 포토센서와, 상기 플로미터가 구비된 규정 에어공급라인과 고압의 퍼지에어 공급라인과 상기 센싱튜브의 세 방향으로 연결되는 3 방향 밸브와, 상기 레벨변환기와 센싱튜브사이에 구비되는 조절밸브와, 상기 포토센서로부터 감지신호가 인가되면 상기 3방향밸브가 퍼지에어가 센싱튜브에 인가하고 상기 조절밸브가 차단동작하도록 제어하는 제어기를 구비함을 특징으로 하는 기포식 레벨계 막힘방지용 자동 퍼지 장치.
제1항에 있어서, 상기 제어기는 작업자에 의하여 조작되며 하이레벨신호인가단에 구비되는 푸쉬버튼과, 상기 포토센서로부터 감지신호가 출력될 때 턴온되어 하이레벨신호를 인가하는 A접점스위치와, 상기 푸쉬버튼과 A접점스위치와 제1앤드게이트의 출력단에 세 입력단이 연결되는 오어게이트와, 상기 오어게이트의 출력신호를 반전하는 낫게이트와, 상기 오어게이트의 출력단이 S입력단에 연결되고 상기 낫게이트의 출력단이 R입력단에 연결되는 SR플립플롭과, 상기 SR플립플롭의 출력단에 연결되며 T1의 딜레이타임으로 설정되어 있는 타이머1과, 상기 SR플립플롭의 출력단에 연결되며 T2의 딜레이타임을 설정되어 있는 타이머2와, 상기 SR플립플롭의 출력신호와 상기 타이머2의 반전출력신호를 논리곱하여 상기 오어게이트로 인가하는 제1앤드게이트와, 상기 오어게이트의 출력신호와 상기 타이머1의 반전출력신호를 논리곱하는 제2앤드게이트와 상기 오어게이트의 출력신호와 상기 타이머2의 반전출력신호를 논리곱하는 제3앤드게이트와, 상기 제2앤드게이트의 출력단에 베이스가 연결되며 저항을 통해 콜렉터가 전원을 인가받는 제1트랜지스터와, 상기 제3앤드게이트의 출력단에 베이스가 연결되며 저항을 통해 콜렉터가 전원을 인가받는 제2트랜지스터와, 상기 제1트랜지스터의 이미터와 접지사이에 구비되는 제1보조릴레이와, 상기 제2트랜지스터의 이미터와 접지사이에 구비되는 제2보조릴레이와, 상기 제1보조릴레이의 동작에 의하여 도통상태가 되어 상기 조절밸브에 전기신호를 인가하는 제1A접점스위치와, 상기 제2보조릴레이의 동작에 의하여 도통상태가 되어 상기 3방향밸브에 전기신호를 인가하는 제2A접점스위치를 구비함을 특징으로 하는 기포식 레벨계 막힘방지용 자동 퍼지장치.