KR200282934Y1 - 고로와 노정벙커의 차압제어장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 노정벙커와 고로상부와의 차압 검출방법을 달리하여 제어신뢰성을 크게 향상시키고 설비의 고장 횟수 및 보수, 유지비를 최소화할 수 있는 고로와 노정벙커의 차압제어장치에 관한 것으로, 그 구성수단으로서 노정벙커의 가스공급관에 설치되어 가스량조절로 노정벙커의 압력을 조절하는 차압제어용조절밸브와, 상기 노정벙커에 설치되는 비상배압제어용 밸브와, 차압제어용 조절밸브와 노정벙커사이의 가스공급관에 설치되어 노정벙커의 압력을 검출하는 제1,2노정벙커압력검출기와, 고로상부의 압력을 검출하기 위해 각각 고로에 도압관을 통해 연결되는 제1∼제3노정압력검출기와, 상기 고로의 상승관에 도압관없이 직접 설치되는 제4노정압력검출기와, 상기 제1∼제4노정압력검출기의 출력신호중 하나를 노정압력값으로 선택하고, 상기 제1,2노정벙커압력검출기의 출력신호중 하나를 노정벙커 압력값으로 선택하여 선택된 노정벙커압력이 제1설정치이하일 때 배압완료신호를 출력하고, 상기 노정압력과 노정벙커압력의 차를 산출하여 그로부터 노정벙커의 내부압력이 균압상태를 유지하도록 노정벙커 차압제어용 조절밸브 및 비상배압밸브의 제어신호를 출력하는 차압제어부를 구비한다.

Description

고로와 노정벙커의 차압 제어 장치

본 발명은 원료공급시 노정벙커와 고로상부의 압력을 균등하게 유지시키는 노정벙커 차압제어장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 노정벙커와 고로상부와의 차압 검출방법을 달리하여 제어신뢰성을 크게 향상시키고 설비의 고장 횟수 및 보수, 유지비를 최소화할 수 있는 고로와 노정벙커의 차압제어장치에 관한 것이다.

일반적으로 제철소의 고로에 있어서, 원료가 공급되면, 대기압의 상태로 개방된 노정벙커(1)에 원료를 쏟아붓고, 그 후, 벙커상부를 밀폐한 다음, 노정벙커(1) 내부와, 고로상부가 같은 압력을 유지시켜 원료장입을 실시한다.

상기와 같이 원료장입시 벙커와 고로상부를 같은 압력으로 유지시키기 위해서 종래에는 도1에 보인 차압제어장치를 이용하였다. 도시한 바와같이, 고로에 대하여 두 개의 노정벙커가 구비되어 있고, 각각 노정벙커에는 차압제어장치가 각각 구비되어 제어되는데, 그 동작이 동일하므로, 도1에는 하나의 노정벙커에 대하여만 도시하였고, 다른 노정벙커의 차압제어장치의 도시는 생략하였다. 상기 차압제어장치의 차압조절계(15)의 눈금은 -0.8∼+0.2 이고, 설정치는 항상 0.0(80%)이다. 노정벙커의 내부 압력이 대기압상태일 때 지시치는 마이너스(-)쪽을 검출한다.

상기에 의해, 종래의 차압제어동작은 차압제어 시작신호에 의해 노정압제어장치(9) 후단부의 고로가스(BFG)를 노정벙커(1)내로 통입하고, 그 후, 노정벙커(1)의 압력이 1차 설정값(약 60%)보다 높아지면 고로가스(BFG)의 공급을 중지되고, 다음으로, 차압제어조절계(15)의 출력신호에 의해 조절밸브(4)가 열리면서 질소가 통입된다. 이 때에는, 노정벙커(1)내의 압력이 고로상부의 압력과 같아지도록 제어를 계속하면서, 편차신호지시계(16)에서 그 압력이 2차설정값을 만족하면, PLC(20)에 균압이 완료되었음을 통지하는 신호를 전송한다.

이와 같이 벙커차압제어는 벙커내부의 압력과 고로상부의 압력을 균등하게 하여 원료를 원활히 고로에 배출할 수 있도록 함과 동시에 고로상부의 압력이 원료배출중에도 변동되지 않도록 제어하는 것으로, 만약 노정벙커(1)내의 압력이 크게 높아지면 설비보호를 위하여 비상배출 밸브를 열어 질소와 고로가스를 배출하고, 고로내의 압력이 낮아지면 비상배출밸브를 닫고 차압조절계(15)로 제어를 실시한다. 이후, 노정벙커(1)의 원료가 고로에 장입 완료되면, 차압제어를 중단하고 배출밸브를 열어 질소와 고로가스를 배출하면서 벙커압력지시계(14)의 설정치보다 압력이 낮아지면, 그 신호를 PLC(2)로 전송하여 배압완료를 인식하도록 하는 것이다.

그리고, 종래의 차압제어장치는 상기 노정벙커와 고로상부의 차압을 검출하는데 있어, 도4a에 도시한 바와 같은 차압발신기(3)를 설치하는데, 상기 차압발신기(3)는 도압관(7)에 의해 노정벙커(1)와 고로상승관(30a)에 연결되어 노정벙커(1) 내부와 고로상부(30a)의 압력차이를 측정하게 된다.

그런데, 이러한 차압발신기(3)에서, 고압측(고로상부)에 연결된 도압관의 길이는 60m이고, 저압측(노정벙커)에 연결되는 도압관의 길이는 약 15m로, 그 길이 차이가 크기 때문에, 압력손실차이가 커지고, 그에 따라 정밀한 차압검출이 이루어질 수 없으며, 또한 가스내에 함유된 분진 및 송풍공기에 포함된 분진에 의해 도압관내부가 막히거나, 파손으로 압력이 누출될 경우에는 차압검출이 불가능해지는 문제점이 있다.

그리고, 이렇게, 차압검출이 제대로 이루어지지 않는 경우, 노정벙커와 고로상부의 균압이 이루어지지 않은 상태에서 원료장입이 이루어지므로, 원료장입장치가 손상되거나, 고로조업패턴이 만족되도록 정확한 위치에 필요량만큼 원료를 공급할 수 없게 된다.

특히, 송풍공기에 포함되 수분량과 광석장입장치에서 유입되는 냉각수량과 고로상부의 노내분사수량등에 의해 통상적으로 107g/Nm3의 수분함유량을 갖는 고로상부와 연결된 도압관 내부에 동절기에는 응축수가 다량 발생되기 때문에, 충분한 보온이 이루어지지 않으면 결빙에 의해 차압검출이 불가능해지므로, 도압관유지, 보수에 많은 비용과 인력이 소요되는 문제점이 있다.

본 고안은 상기와 같은 종래의 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 그 목적은 도압관 없이도 노정벙커의 내부압력과 고로상부의 압력을 검출하여, 그 차로부터 노정벙커와 고로상부의 차압을 산출하고, 그에 따라 원료장입시 노정벙커와 고로상부의 압력을 균일하게 조정함으로서, 차압제어의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 고로 노정벙커의 차압제어장치를 제공하는 것이다.

도1은 종래의 노정벙커와 고로상부를 균등한 압력으로 제어하는 차압제어장치를 보인 설비도이다.

도2은 본 발명에 의한 차압제어장치가 적용된 노정벙커 및 고로상부를 보인 설비도이다.

도3는 본 발명에 의한 차압제어부의 내부구성도이다.

도4a는 종래 차압발신기를 보인 설치도이고, 도4b는 본 고안에 의한 차압발신기를 도시한 설치도이다.

도5는 노정벙커의 차압제어 관계를 설명하기 위한 그래프이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100 : 차압제어부 111∼113,140 : 제1∼제4노정압력지시계

120,150 : 자동선택기 130 : 노정선택압력지시부

160 : 노정압력선택기 170 : 유압조절부

180, 190 : 제1,2벙커압력지시부 200 : 벙커압력선택기

210 : 벙커선택압력지시부 220 : 차압연산부

230 : 벙커압력조절부 240 : 편차검출부

6a∼6d : 노정압력검출기 310, 320 : 노정벙커압력검출기

상술한 본 고안의 목적을 달성하기 위한 구성수단으로서, 본 고안은 원료를 고로에 공급하기 위해 고로와 노정벙커를 동일한 압력으로 조절하는 고로와 노정벙커의 차압 제어 장치에 있어서,

노정벙커의 가스공급관에 설치되어 가스량조절로 노정벙커의 압력을 조절하는 차압제어용조절밸브와,

상기 노정벙커에 설치되는 비상배압제어용 밸브와,

차압제어용 조절밸브와 노정벙커사이의 가스공급관에 설치되어 노정벙커의 압력을 검출하는 제1,2노정벙커압력검출기와,

고로상부의 압력을 검출하기 위해 각각 고로에 도압관을 통해 연결되는 제1∼제3노정압력검출기와,

상기 고로의 상승관에 도압관없이 직접 설치되는 제4노정압력검출기와,

상기 제1∼제4노정압력검출기의 출력신호중 하나를 노정압력값으로 선택하고, 상기 제1,2노정벙커압력검출기의 출력신호중 하나를 노정벙커 압력값으로 선택하여 선택된 노정벙커압력이 제1설정치이하일 때 배압완료신호를 출력하고, 상기 노정압력과 노정벙커압력의 차를 산출하여 그로부터 노정벙커의 내부압력이 균압상태를 유지하도록 노정벙커 차압제어용 조절밸브 및 비상배압밸브의 제어신호를 출력하는 차압제어부를 구비함을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 고안에 대하여 상세하게 설명한다.

도2는 본 고안에 의한 차압제어장치의 전체 구성을 보이는 블록도로서, 본 발명에 의한 차압제어장치는 노정벙커로의 고로가스공급관(8)에 설치되어 노정벙커내의 압력을 검출하는 제1,2노정벙커압력검출기(310,320)와, 고로상부의 압력을 검출하기 위해 각각 고로(30)의 상승관 및 상승관으로부터 인출되는 도압관에 설치되는 제1∼제4노정압력검출기(6a∼6d)와, 상기 제1∼제4노정압력검출기(6a∼6d)의 출력신호중 하나를 노정압력값으로 선택하고, 상기 제1,2노정벙커압력검출기(310,320)의 출력신호중 하나를 노정벙커 압력값으로 선택하여 선택된 노정압력이 제1설정치(LL)이하일 때 배압완료신호를 출력하고, 상기 노정압력과 노정벙커압력의 차를 산출하여 그로부터 노정벙커의 내부압력이 균압상태를 유지하도록 노정벙커차압제어용 조절밸브 및 비상배압밸브를 조절하는 차압제어부(100)와, 상기 차압제어부(100)로부터 인가되는 노정벙커의 압력상태에 따라 설비의 전 공정을 제어하는 PLC(20)를 구비한다.

도3은 상기 도2에 보인 차압제어장치에서 제어부(100)의 내부구성을 상세하게 도시한 블록도로서, 상기 제어부(100)는 제1∼제4노정압력검출기(6a∼6d) 각각의 출력신호를 노정압력검출값으로 표시하는 제1∼제4노정압력지시부(111∼113,140)와, 상기 제1∼제3노정압력지시부(111∼113)의 출력값중 가장높은 값을 선택출력하는 제1자동선택기(120)와, 상기 제1자동선택기(120)로부터 출력되는 압력값을 노정압력으로 표시하는 노정선택압력지시부(130)와, 상기 제4노정압력지시부(140)의 출력값과 상기 노정선택압력지시부(130)의 출력값 중에서 높은 값을 선택하여 출력하는 제2자동선택기(150)와, 수동조작에 의해 상기 노정선택압력지시부(130)의 출력값 또는 상기 제4노정압력지시부(140)의 출력값 또는 상기 제2자동선택기(150)의 출력값을 최종노정압력으로 선택하여 출력하는 노정압력선택기(160)와, 상기 노정선택압력지시부(130)로부터 출력되는 노정압력에 따라 노정압력제어장치(9)를 제어하는 유압조절부(170)와, 상기 제1,2노정벙커압력검출기(310,320)의 출력신호를 압력값으로 표시하는 제1,2벙커압력지시부(180,190)와, 수동조작에 의해 상기 제1,2벙커압력지시부(180,190)로부터 출력된 압력치중 하나를 선택출력하는 벙커압력선택기(200)와, 상기 벙커압력선택기(200)로부터 출력되는 압력값을 노정벙커압력으로 표시하며 상기 선택된 노정벙커압력이 제1설정치보다 낮을 때 PLC(20)로 배압완료신호를 인가하는 벙커선택압력지시부(210)와, 상기 노정압력선택기(160)로부터 출력되는 노정압력과 상기 벙커선택압력지시부(210)로부터 인가되는 노정벙커압력과의 차압을 산출하는 차압연산부(220)와, 상기 차압연산부(220)로부터 출력되는 차압을 노정벙커압력제어밸브(4)의 제어신호로 변환하여 출력하고 상기 차압이 벙커내부압력의 상한한계치인 제2설정치보다 클 때 PLC(20)로 비상배압밸브 열림신호를 인가하는 벙커압력조절부(230)와, 상기 벙커압력조절부(230)로부터 노정벙커와 노정간의 차압이 소정 편차범위내에 들 때 PLC(20)에 균압완료신호를 출력하는 편차검출부(240)를 구비한다.

그리고, 상기 도2에 도시한 노정벙커압력검출기(310,320) 및 제4노정압력검출기(6d)는 도4b에 도시한 바와 같이, 노정벙커의 질소공급관(8)상에 도압관을 거치지 않고 바로 설치되며, 노정압력검출기(180)도 고로의 상승관(30a)에 도압관없이 바로 설치한다.

이하, 본 고안에 의한 차압제어동작을 설명한다.

도2에 도시한 바와 같이, 제1노정벙커(1)의 질소공급배관에 도압관이 없는 상태에서 직접 제1,2노정벙커압력검출기(310),(320)를 두 대 설치하고, 고로(30)의 압력을 검출하기 위해서는, 도압관을 통해 고로의 상승관(30a)에 제1,2노정압력검출기(6a,6b)를 설치하고, 또한, 고로가스의 압력검출을 위해 제3노정압력검출기(6c)를 설치하며, 더하여, 고로의 상승관(30a)에소 바로 압력을 검출하는 제4노정압력검출기(6d)를 설치한다. 상기 압력검출신호를 각각 차압제어부(100)에 입력된다.

그 중 제1,2노정벙커압력검출기(310),(320)의 출력신호는 각각 제1,2노정벙커압력지시부(180,190)를 통해 벙커압력선택기(200)에 입력되고, 그중 운전자에 의해 선택된 신호가 노정압력신호로서 벙커선택압력지시부(210)에 입력된다. 상기 벙커압력선택기(200)는 두 압력검출기(180,190)중 하나를 노정벙커압력검출기로서 선택하는 것으로서, 한 압력검출기가 고장났을 경우에 다른 것으로 변경이용할 수 있으며, 그 선택은 운전자에 의해 수동으로 이루어질 수 있다. 상기 선택된 압력검출신호는 벙커선택압력지시부(210)에서 노정벙커의 검출압력값으로 표시되면서, 노정벙커(1)의 하한압력치인 제1설정값(LL)과 비교되어, 상기 제1설정값(LL)보다 검출압력이 낮을 경우, 상기 PLC(20)에 배압완료신호를 인가한다.

즉, 상기 벙커선택압력지시부(210)는 고로내로 원료배출이 완료되고, 벙커내부의 압력을 배출할 때, 압력검출값이 제1설정값(LL)이하로 내려가면 그 때 PLC(20)에 배압이 완료되었음을 통지하는 것이다.

또한, 상기 벙커선택압력지지수(210)로부터 노정벙커압력값이 차압연산부(220)에 입력된다.

그리고, 각각 소정위치에서 노정상부압력을 검출하는 제1∼제3노정압력검출기(6a∼6d)의 출력신호는 제1∼제3노정압력지시부(111∼113)에 의해 표시된 후 제1자동선택기(120)에 인가되고, 상기 제1자동선택기(120)는 상기 제1∼제노정압력지시부(111∼113)의 출력신호중 가장 높은 값을 선택하여 출력하며, 상기 제1자동선택기(120)에 의해 선택된 가장 높은 노정압력은 노정선택압력지시부(130)에 의해 제2자동선택기(150) 및 노정압력선택기(160)에 인가된다. 또한, 상기 노정압력은 유압조절부(170)에 인가되어, 고로가스의 압력조절에 이용된다.

그리고, 상기 고로의 상승관에 직접 설치된 제4노정압력검출기(6d)로부터 검출된 압력치는 제4노정압력지시부(114)를 통해 상기 제2자동선택기(150) 및 노정압력선택기(160)에 입력된다. 상기 제2자동선택기(150)은 제4노정압력지시부(140)의 출력값과 상기 노정선택압력지시부(130)의 출력값 중에서 높은 값을 선택하여 상기 노정압력선택기(160)에 인가한다.

그리고, 노정압력선택기(160)은 수동조작되어 상기 노정선택압력지시부(130)의 출력값(즉, 제1∼제3노정압력검출기(6a∼6d)의 검출압력중 가장 높은값)과 상기 제4노정압력지시부(140)의 출력값(즉, 제4노정압력검출기(6d)의 검출압력값)과 상기 제2자동선택기(150)의 출력값중 하나를 선택하여 출력한다. 즉, 전체 장치에 아무런 이상이 없는 경우, 상기 노정압력선택기(160)가 제2자동선택기(150)의 출력값을 선택출력하도록 조작하고, 도압관이 막히거나 파손됨에 의해 제1∼제3노정압력검출기(6a∼6d)가 이상동작하는 경우에는 제4노정압력지시부(140)의 출력값을 선택출력하도록 조작하고, 제4노정압력검출기(6d)에 이상이 발생한 경우에는 노정선택압력지시부(130)의 출력값을 선택출력하도록 조작할 수 있다.

상기 노정압력선택기(160)로부터 출력되는 노정압력값은 차압연산부(220)에 인가된다.

상기 차압연산부(220)는 A=IN-PV+0.8 (여기에서, A는 차압이고, IN은 벙커압력이고, PV는 노정압력이다.)에 의해 차압을 계산하고, 상기 계산된 차압은 벙커압력조절부(230)에 인가하여, 노정벙커의 차압제어가 행해지게 한다.

즉, 상기 벙커압력조절부(230)는 차압연산부(220)에서 산출된 차압과 설정값(SV)과의 연산에 의해 차압제어밸브(4)를 제어하는 출력신호를 발생하여 조절밸브(4)에 인가한다.

동시에 상기 산출된 차압을 벙커내부의 상한압력값인 제2설정값(H)과 비교하여, 설정값이상이라면, 노정벙커 보호를 위해 비상배압밸브가 열리도록 PLC(20)에 신호를 인가하고, 상기 제2설정값(H)이하로 낮아지면 비상압밸브가 닫히도록 제어신호를 인가한다.

그리고, 편차검출부(240)에서는 상기 산출된 차압이 소정 편차범위이내인지를 체크하여, 소정 편차범위이내에 포함되면, 노정벙커 내부와 고로 상부가 균등한 압력을 유지하고 있다고 판단하고 PLC(20)에 이를 알려, 원료배출공정이 진행되도록 한다. 반대로 소정 편차범위를 벗어나는 경우, 즉 차압이 너무 높다거나 낮다면, 균압상태가 아니라고 판단하고 이를 PLC(20)에 알려, 균압이 아닌 상태에서 원료배출공정이 진행되지 않도록 한다.

이렇게, 본 발명에 의해 검출되는 차압신호는 항상 정상적으로 발생되어 질 수 있기 때문에, 종래보다 더욱 신뢰성이 높아지고, 정밀성도 향상된 차압제어가 이루어지게 되었고, 또한 도압관에 의해 발생되던 문제를 완전하게 해결할 수 있게 되었다.

도5에 본 고안에 의한 차압제어와 종래의 차압제어를 비교하였다. 즉, 차압제어의 시작시점과 종료시점사이에, 실제 노정벙커압력값이 ①번 그래프와 같이 나타나고, 실제 노정압력값이 ②번 그래프와 같이 나타날 때, 실제 그 차압을 계산한 값은 ③번 그래프와 같이 약 45초동안 비상배압설정치를 넘어서고 있는데 반하여, 종래의 차압발신기에서 검출된 차압은 ④번 그래프와 같이 정상적으로 완료된 것으로 나타난다. 따라서, 본 고안에 의한 차압제어장치에서는 적절한 시점에 비상배압이 이루어져 설비를 보호할 수 있으나, 종래의 차압제어장치로는 비정상적인 상태가 정상적인 상태로 검출될 수 있음으로서, 설비보호측면에서 중대한 문제가 발생될 수 있다.

이와같이, 본 발명에 의하면, 노정벙커에 대한 신뢰성 높은 정밀한 차압제어가 가능케되어, 원료장입설비의 손상방지 및 원료 장입시 분포의 정확성을 이루어, 노황안정에 크게 기여하며, 또한, 도압관에 의해 발생도던 잦은 문제와, 정비비 과다소요, 정비업무 증가등의 모든 문제를 해결할 수 있다.

Claims (2)

1. 원료를 고로에 공급하기 위해 고로와 노정벙커를 동일한 압력으로 조절하는 고로와 노정벙커의 차압 제어 장치에 있어서,

   노정벙커의 가스공급관에 설치되어 가스량조절로 노정벙커의 압력을 조절하는 차압제어용조절밸브와,

   상기 노정벙커에 설치되는 비상배압제어용 밸브와,

   차압제어용 조절밸브와 노정벙커사이의 가스공급관에 설치되어 노정벙커의 압력을 검출하는 제1,2노정벙커압력검출기와,

   고로상부의 압력을 검출하기 위해 각각 고로에 도압관을 통해 연결되는 제1∼제3노정압력검출기와,

   상기 고로의 상승관에 도압관없이 직접 설치되는 제4노정압력검출기와,

   상기 제1∼제4노정압력검출기의 출력신호중 하나를 노정압력값으로 선택하고, 상기 제1,2노정벙커압력검출기의 출력신호중 하나를 노정벙커 압력값으로 선택하여 선택된 노정벙커압력이 제1설정치이하일 때 배압완료신호를 출력하고, 상기 노정압력과 노정벙커압력의 차를 산출하여 그로부터 노정벙커의 내부압력이 균압상태를 유지하도록 노정벙커 차압제어용 조절밸브 및 비상배압밸브의 제어신호를 출력하는 차압제어부를 구비함을 특징으로 하는 고로와 노정벙커의 차압 제어 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 차압제어부는

   제1∼제4노정압력검출기의 출력신호를 각각 압력값으로 표시하는 제1∼제4노정압력지시부와,

   상기 제1∼제3노정압력지시부의 출력값중 가장높은 값을 선택하여 노정선택압력으로 표시하는 제1자동선택 및 노정선택압력지시부와,

   상기 제4노정압력지시부의 출력값과 상기 제1자동선택 및 노정선택압력지시부의 출력값 중에서 높은 값을 선택하여 출력하는 제2자동선택기와,

   수동조작에 의해 상기 제4노정압력지시부의 출력값 또는 제1자동선택 및 노정선택압력지시부의 출력값 또는 상기 제2자동선택기의 출력값을 최종노정압력으로 선택하여 출력하는 노정압력선택기와,

   상기 제1,2노정벙커압력검출기의 출력신호를 각각 압력값으로 표시하는 제1,2벙커압력지시부와,

   수동조작에 의해 상기 제1,2벙커압력지시부로부터 출력된 압력치중 하나를 선택출력하는 벙커압력선택기와,

   상기 벙커압력선택기로부터 출력되는 압력값을 노정벙커압력으로 표시하며 상기 선택된 노정벙커압력이 설정치보다 낮을 때 배압완료신호를 출력하는 벙커선택압력지시부와,

   상기 노정압력선택기로부터 출력되는 노정압력과 상기 벙커선택압력지시부로부터 인가되는 노정벙커압력과의 차압을 산출하고, 산출된 차압을 노정벙커 압력제어밸브의 제어신호로 변환하여 출력하고, 상기 차압이 벙커내부압력의 상한한계치인 제2설정치보다 클 때 비상배압밸브 열림신호를 출력하는 차압연산 및 벙커압력조절부와,

   상기 차압연산 및 벙커압력조절부로부터 산출된 차압이 소정 편차범위내에 들 때 균압완료로 판단하는 편차검출부로 이루어짐을 특징으로 하는 고로와 노정벙커의 차압 제어 장치.