KR200412000Y1

KR200412000Y1 - 선박용 제어용 밸브 제어기

Info

Publication number: KR200412000Y1
Application number: KR2020050034554U
Authority: KR
Inventors: 이상민; 장용석
Original assignee: 장용석
Priority date: 2005-12-08
Filing date: 2005-12-08
Publication date: 2006-03-22

Abstract

본 고안은 선박용 제어용 밸브의 제어기에 관한 것으로서 더욱 상세하게는

밸브를 제어하는 엑츄에이터를 제어하기 위하여 솔레노이드밸브를 이용하여

엑츄에이터를 구동시키는 압력을 조절하는 기술에 관한 것이다.

밸브, 제어, 감시, 온도, 압력, 유량

Description

선박용 제어용 밸브 제어기{Valve Operating View Controller}

도 1은 본 고안인 선박용 제어용 밸브의 제어기의 작동 절차에 따른 블럭

구성도

도 2는 본 고안인 선박용 제어용 밸브의 제어기의 설치 전체 구성도

밸브를 제어함에 있어 밸브는 크게 회전식과 직동식으로 나누며 이러한 밸

브를 제어하는 장치를 엑츄에이터라 한다. 엑츄에이터는 크게 전동식, 공

압식, 유압식으로 나누어지며 각각의 분류 방식을 구동 토오크 및 설치 환경

등과 같은 현장요구 사항에 의거하여 적절히 사용되고 있다.

각각의 제어 밸브는 그 제어 대상체 즉, 예를 들면 온도, 압력, 레벨, 유량

등과 같은 물리적 양을 제어하는 것이 일반적이며 이를 위하여 밸브 상단

또는 적절한 위치에 엑츄에이터를 결합하여 사용하고 있다. 이때 액츄에이

터를 제어하는 기기를 제어기라 하며 크게 대별하여 아날로그식과 디지털

식으로 나눌 수 있다. 아날로그 방식은 스프링의 장력에 의한 압력 변화를

제어 대상체의 물리적 양과 비교하여 출력을 조절하는 방식이며 장점으로는

전원이 필요 없다는 점과 온도 및 압력 등의 환경에 강하다는 점이 있으며

단점으로는 수많은 추가 장비의 필요성과 진동 환경에 약하다는 단점을 가

지고 있다.

이에 반하여 디지털식의 경우 장점으로는 각종 환경에 강하고 기록 및 기타

기기의 접속에 유리하며 추가 장비가 필요 없어짐과 동시에 높은 압력에도

다양하게 사용할 수 있다는 점이라 할 수 있으며 단점으로는 정전시에 사

용이 될 수 없다는 점과 상대적으로 습기 등에 약하다는 점이 있다.

현재 제어용 밸브의 경우 공압 식으로 주로 사용하는 다이어프램식 엑츄에이

터는 저압에서만 사용되어야 하는 단점으로 점차 퇴색되어가고 있으며 엑

츄에이터를 상대적 고압으로 작동할 수 있는 피스톤식 엑츄에이터의 사용이

점차 늘고 있다.

그러나, 아날로그식의 경우 스프링 장력 조절에 의한 원리적 한계로 인하여

고압의 사용이 요구될 시 저압을 고압으로 변경하는 부스터 등의 압력 증

압기가 사용되어야 하는 불편 및 비용 증가가 있으나 디지털 식에서는 그

러한 불편 및 비용증가가 나타나지 않는다.

또한, 전동식의 경우 아날로그식에서는 제어된 전기량을 신호변환기에 의

하여 변환한 후 전동 엑츄에이터를 구동하여야 하는바 이 또한 부가 장비의

사용 및 비용 증가의 원인이 되고 있으며 유압식의 경우 상기 전동식에 추

가하여 유압 장비를 사용함으로 서 더욱더 높은 비용 부담을 요구받고 있다.

이러한 사용 요구 조건의 변화 추세에서 디지털식의 경우 제어를 요구받은

설정치와 제어 대상의 물리량을 전기적 신호로 변환한 현재치를 PID 제어로

계산한 후 공압 및 전동(유압)의 작동을 하는 기술로서 상기 아날로그식의

단점을 보완하여 사용하고 있으나 종래의 디지털식의 경우 PID제어 후의

PWM 출력을 이용하여 솔레노이드밸브를 작동시키는 구동방식으로 잦은

솔레노이드밸브의 구동으로 인하여 솔레노이드밸브의 수명이 짧아지는

문제점이 있으며 또한 제어용 밸브의 제어를 위하여 설정되어 지는

입력값의 입력 방법이 버튼을 누르는 횟수로 정해지는 방식이어서

입력값의 입력시 에로사항이 있다.

따라서, 본 고안은 상기의 문제점을 인식하고 그 문제점을 해결 및 발전시

키기 위하여 입력값의 입력시 보다 편리한 방법을 가지는 구성과,

솔레노이드밸브의 구동 회수를 줄여 솔레노이드밸브의 수명을 연장 시킬

수 있는 방식을 제공함에 목적이 있다.

본 고안의 기술적 구성 수단은 제어대상체를 제어용밸브를 제어함으로써

사용자가 정해놓은 설정치로 제어대상체를 조절하는데 목적이 있다.

첨부되어진 도면을 참고로 하여 본 고안의 좀더 상세하게 설명한다면 다음과

같다.

본 고안인 제어용밸브제어기(19)를 구동하기 위한 전체적인 구성은 엑츄에

이터(6)를 구동하기 위한 압력이 압력레귤레이터(8)를 거쳐 압력전송배관(5)

을 통하여 솔레노이드밸브(23)를 지나 제어용밸브(9)를 움직이는 엑츄에이터

(6)까지 공급되어 있다. 제어대상체의 현재상태를 감지하는 대상체감지센서

(7)는 제어대상체가 이동하는 주배관(21)의 제어용밸브(9) 후단에 설치되어

져 있고 제어용밸브제어기(19)와 대상체감지센서(7)는 신호전송선(3)으로 연

결되어 있으며, 제어용밸브(9)는 제어용밸브(9)를 구동시키는 엑츄에이터(6)

와 연결되어 설치되어있고 엑츄에이터(6)에는 제어용밸브(9)의 궤도를 측정

하는 궤도센서(20)가 설치되어 있으며, 이 궤도센서(20)는 제어용밸브제어기

(19)와 신호전송선(4)으로 연결 되어져 있고, 솔레노이드밸브(23)는 제어용

밸브제어기(19)와 제어신호전송선(22)으로 연결되어져 있는 구성을 가지고

있다.

상기 제어용밸브제어기(19)의 구성은 제어대상체를 제어하기 위한 설정치를

입력하는 입력키패드(2), 제어용밸브제어기(19)가 측정한 데이터를 표시하

여주는 LCD Display(15), 제어용밸브(9)를 구동시키는 엑츄에이터(6)의 압력

에너지를 조절하는 솔레노이드밸브(23), 대상체감지센서(7)와 궤도센서(20)

로 부 터 얻은 데이터를 이용 솔레노이드 밸브를 조절 및 LCD Display(15)에

테이터를 나타내어주는 알고리즘을 포함하고 있는 마이크로프로세서(11)로

구성되어 있다.

이하 상기와 같이 구성된 제어용밸브제어기(19)의 동작과정을 설명하기로

한다.

상기 입력키패드(2)를 이용 제어대상체를 제어하기위해 입력되어진 설정치

와 대상체감지센서(7)로 부터 측정되어진 테이터가 상이할 경우에 마이크로

프로세서(11)가 궤도센서(20)의 신호와 내장되어있는 알고리즘에 따라 연산

수행을 거쳐 솔레노이드밸브(23)을 조절하여 입력키패드(2)를 이용하여 설

정한 설정치와 대상체감지센서(7)로 부터 입력받은 테이터가 동일 할 때까지

솔레노이드밸브(23)를 구동한다.

상기에서 적용되어진 알고리즘은 기준값(대상체감지센서(7)가 측정한 테이터

와 설정치가 상이한 것을 제어용밸브제어기(19)가 처음 인식한 대상체감지센

서(7)의 측정값) × 최대움직임값(제어용밸브(9)가 움직일 수 있는 최대 궤

도의 20%) ÷ 현재값(현재 대상체감지센서(7)가 측정한 테이터값)이며 상기

의 알고리즘을 설정된 주기마다 연산하는 방식으로 설정주기와 비례하여 솔

레노이드밸브(23)를 구동하게 되어 솔레노이드밸브(23)의 구동 회수를 사용

자가 조절을 할 수 있다.

상기에서 설명한 바와 같이 본 고안은 설정치를 입력할 때 기존의 버튼의 누

름 회수로 설정치를 조절하는 방식의 불편함을 입력키패드(2)를 사용하여

개선하였고, 기존의 PID 제어에서 출력되어진 PWM테이터를 이용한 솔레노이

드밸브의 잦은 구동으로 솔레노이드 밸브의 수명이 짧아지는 경향을 상기의

알고리즘을 이용하여 솔레노이드 밸브의 구동 회수를 줄임으로써 솔레노이드

밸브의 수명연장을 이루었다.

Claims

제어용밸브제어기(19)가 제어용 밸브(9)를 제어하기 위하여 설정치를 입력

하는 경우에 입력 키패드(2)를 사용하여 사용자가 설정치를 입력할 수

있도록 입력 키패드(2)가 설치되어있는 선박용 제어용밸브 제어기에 있어서,

제어용밸브제어기(19)의 하우징에 설치되어 있는 입력키패드(2)를 이용하여

설정치를 입력할 수 있도록 하는 입력키패드(2)를 포함하고 있는 것을

특징으로 하는 선박용 제어용밸브제어기.
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