KR970002043Y1 - 비접촉식 용광로 원료레벨 측정장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

비접촉식 용광로 원료레벨 측정장치

제1도는 종래의 용광로 원료레벨 측정장치의 구성개요도.

제2도는 제1도에 도시된 장치에서 포텐시오미터의 구성개요도.

제3도는 본 고안에 따른 비접촉식 용광로 원료레벨 측정장치의 구성개요도.

제4도의 제4a도 및 제4b도는 검출코일로부터 편심원판에 인가되는 발진신호 및 편심원판의 와전류에 따라 변화된 검출신호를 나타낸 파형도.

제5도는 검출코일 직경과 편심원판 직경비율에 대한 신호출력 관계를 나타낸 그래프.

제6도는 검출코일과 편심원판간의 간격변화에 따른 출력전압의 변화를 나타낸 그래프이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 회전축 12 : 편심원판

13 : 편심원판의 원주면 14 : 검출코일

15 : 발진기 16 : 파형정류기

18 : 신호변환기

본 고안은 용광로에 장입된 원료레벨 측정장치에 관한 것으로, 특히 헌팅이 발생되지 않으며 반영구적으로 정밀측정이 가능한 비접촉식 용광로 원료레벨 측정장치에 관한 것이다.

종래 방식에 따른 용광로내에 장입된 원료의 레벨을 측정하기 위한 장치가 제1도에 도시되어 있다.

일반적으로 용광로 상부(1)에 원료(코크스, 광석 등)(M)를 호퍼(H)로부터 넣게 되면 용광로 하부(2)에서는 원료가 쇳물로 변화되면서 용광로 상부(1)의 원료레벨이 계속적으로 낮아지게 된다.

이와 같은 원료레벨의 하강상태를 운전실모니터(7)에 표시함과 동시에 기록계(8)에 기록함으로써 용광로내에 원료레벨상태를 파악하여 원료의 추가장입이 적시에 이루어지도록 할 수 있다.

이러한 용광로의 원료레벨 측정장치에서 가장 중요한 점은 측정장치의 측정정밀도가 유지되어야 하고 또 헌팅(hunting)과 같은 현상으로 장치의 오동작이 발생되지 않아야 한다는 것이다.

제1도에 도시된 예와 같은 종래의 장치에 있어서는 원료(M)의 레벨을 측정하기 위한 기계적인 추(3)가 와이어에 매달려 원료상부표면에 도착된 후 원료의 하강에 따라 추(3)도 하부로 이동되고, 이러한 추(3)의 하강에 따른 축의 회전이 작은 기어비를 갖는 감속기(5)를 거쳐 포텐시오미터(6)에 전달되도록 되어 있다.

따라서 상기 추(3)의 하강거리 및 그에 상응하는 원료레벨변화량이 포텐시오미터(6)에서의 저항값의 변화량으로 검출되므로 이 저항값의 변화를 이용하여 얻어진 전류변화를 저항/전류 변환기(R/1)(9)로부터 구하고, 전류신호를 전압신호로 전류/전압 변환기(1/V)(10)에 의해 구하여 이를 신호처리하여 원료레벨 값을 구한다.

그러나, 이와 같은 종래의 장치는 상기 추(3)의 하강거리를 제2도에 도시된 바와 같이 텐션스프링부(61)와, 이 텐션스프링부(61)가 기계적인 마찰을 일으키도록 결합되는 권선저항(63)을 포함하는 구성으로 되어 있기 때문에 장치의 연속사용중 상기 텐션스프링부(61)의 마모 및 텐션스프링부과 권선저항(63)간의 마찰로 인한 마모로 저항값의 오차가 발생되며, 또한 텐션스프링 팁(tip)이 단선되거나 부식성 가스에 의해 권선저항(63)의 접촉면이 부식되어 접촉불량과 헌팅현상이 발생되는 문제점이 있었다.

따라서, 이러한 문제점을 근본적으로 해결하기 위해서는 원료레벨변화를 접촉식이 아닌 비접촉식으로 측정검출해낼 수 있는 장치의 사용이 필요하다.

본 고안의 목적은 이러한 종래기술의 문제점을 감안하여 헌팅현상이 발생되지 않으며 반영구적으로 정밀측정이 가능한 비접촉식 용광로 원료레벨 측정장치를 제공하는 데에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 고안은 소정 주파수의 발진신호를 발생하는 발진기와, 용광로내에 장입된 원료의 하강에 연동하여 회전구동되는 금속재료로 이루어진 편심원판과, 상기 편심원판에 소정거리를 두고 설치되어 상기 발진신호를 상기 편심원판으로 방사하여 편심원판상에 와전류를 일으키고 상기 편심원판의 회전에 따른 편심원판과의 거리변화에 따라 변화되는 와전류크기에 의해 진폭이 변화된 검출신호를 발생하는 검출코일과, 상기 검출신호를 처리하여 상기 용광로에 장입된 원료의 레벨을 나타내는 출력신호를 발생하는 신호처리수단들을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 비접촉식 용광로 원료레벨 측정장치를 제공한다.

이하에서, 첨부도면을 참고하여 본 고안을 더욱 상세히 설명한다.

제3도는 본 고안의 바람직한 일실시예에 따른 비접촉식 용광로 원료레벨 측정장치의 구성개요를 도시한 것이고, 제4a도 및 제4b도에는 검출코일로부터 편심원판에 인가되는 발진신호와 편심원판의 와전류에 따라 변화된 검출신호를 나타낸 파형도를 각각 도시한 것이다.

제3도를 참고하면, 본 고안의 레벨측정장치는 도전성 재료, 예를들어 금속(철, 알루미늄, 구리합금)으로 이루어지며 전술한 추(3)의 하강동작을 따라 회전하는 회전축(11)에 축과 일체로 회전하도록 결합설치된 편심원판(12)과, 상기 편심원판(12)에 인가할 소정의 발진신호를 발생하는 발진기(OSC)(15)와, 상기 발진기(15)로부터 발생된 발진신호를 편심원판(12)으로 방사하여 상기 편심원판(12)상에 와전류(eddy current)를 발생시키고 이 와전류의 크기에 상응하는 손실이 발생된 발진전압을 검출하는 검출코일(14)과, 검출된 발진전압 신호를 직류신호로 변환하는 파형정류기(16)와, 이 파형정류기(16)를 통한 직류전압신호를 규정전압신호 또는 전류로 변환하기 위한 신호변환기(18)와, 이 신호변환기(18)의 출력을 그때의 원료레벨값으로 전환하여 표시, 기록하는 모니터와 기록장치를 포함하는 구성으로 되어 있다.

상기와 같이 구성된 본 고안의 작용효과를 설명해 보면, 용광로내 원료(M)의 상면에 이른 추(3)가 원료레벨의 하강에 따라 하강하면 추(3)를 매단 와이어와 연동하도록 설치되어 있는 회전축(11)과 이에 결합설치되어 있는 편심원판(12)이 상기 추(3)의 하강거리에 상응하는 각도로 회전하게 되며, 이에 따라 상기 편심원판(12)의 원주면(13)과 검출코일(14)간의 거리(G)가 일정한 비율로 변화하게 된다. 즉, 제3도에 도시된 바와 같이 상기 편심원판(12)은 도면상 반시계방향으로 회전하면 검출코일(14)과의 거리(G)가 일정한 비율로 멀어지고 시계방향으로 회전하면 검출코일(14)과의 거리(G)가 일정한 비율로 가까워지도록 설계되어 있는 것이다.

이때, 제4a도에 도시된 바와 같은 발진기(15)로부터 발생된 일정크기의 정현파 발진신호(19)를 검출코일(14)에 인가하면 그 발진신호가 상기 편심원판(13)에 방사되며, 이에 따라 상기 편심원판(12)에는 와전류가 발생된다.

이와 같이하여 편심원판(12)상에 발생하는 와전류는 상기 편심원판(12)과 검출코일(14)간의 거리(G)변화에 따라 그 크기가 변화하게 된다. 나아가서, 상기 편심원판(12)상의 와전류는 검출코일(14)의 발진신호의 전압에 손실을 일으켜서 발진신호의 전압값을 변화시키게 되는 바, 상기 와전류가 커지면 상기 발진신호의 전압손실이 커져서 전압값이 작아지게 되고 와전류가 작아지면 발진신호의 전압손실이 작아져서 전압값이 커지게 되므로 이를 이용하여 원료레벨의 변화량을 검출해낼 수가 있는 것이다.

제4b도에는 검출코일(14)로부터 방사된, (A)에 도시된 진폭크기의 발진신호(19)가 상기 와전류에 의한 전압손실로 작은 진폭크기의 신호로 변화되어 검출된 신호(20)가 도시되어 있으며, 여기에서V는 와전류에 의해 손실된 전압크기를 나타낸다.

제5도의 그래프는 검출코일(14)의 직경(d)과 편심원판(12)의 직경(D)비율에 대한 전압추력을 나타내는 바, 이로부터 편심원판(12)의 직경(D)이 검출 코일이 직경(d)보다 최소한 3배이상 되어야 측정에 필요한 안정된 크기의 출력값을 얻을 수 있게 됨을 알 수 있다.

한편, 제6도는 상기 검출코일(14)과 편심원판(12)사이의 거리변화에 따른 출력전압의 관계를 나타내는 그래프인데, 동 그래프의 결과로부터, 유효한 측정이 이루어질 수 있는 검출코일(14) 및 편심원판(12)간의 거리 범위는 신호의 직진성이 좋은 0.5-2.5mm 범위인 것으로 파악된다.

상기한 바와 같이 편심원판(12)과 검출코일(14)간의 거리(G)가 가까워지면 편심원판(12)에 유도되는 와전류량이 증가하여 검출코일(14)을 통해 검출되는 출력전압이 작아지게 되고 상기 거리가 멀어지면 편심원판(12)에 유도되는 와전류량이 작아져서 검출코일(14)을 통해 검출되는 출력전압이 커지게 되며, 용광로내 원료레벨 하강에 따른 추(3)의 하강에 따라 변화하는 상기 편심원판(12) 및 검출코일(14)간의 간격변화가 상기 편심원판(12)에 유도되는 와전류량의 크기변화를 초래하고 이 와전류량의 변화는 다시 검출코일(14)을 통해 검출되는 출력전압의 변화를 결과하게 되므로 그 변화량을 읽어 원료레벨의 변화를 측정파악할 수 있는 것이다.

한편 신호변환기(18)는 파형정류기(16)로부터 발생되는 출력전압의 표준규격인 DC1-5V 전압 및 DC4-20mA 전류 신호로 변환하여 운전실 모니터 및 기록장치로 보내고, 이 운전실 모니터 및 기록장치에서는 상기 신호변환기(18)로부터의 신호를 그때의 원료레벨값으로 전환하여 표시, 기록하게 된다.

따라서, 본 고안은 추(3)의 하강거리에 따라 원료레벨의 변화량이 접촉식 포텐시오미터가 아닌 비접촉식의 편심원판(12) 및 검출코일(14)을 통해 검출됨으로써 고장없이 반영구적으로 사용할 수 있으며, 기존측정장치의 포텐시오미터의 사용으로 인한 권선저항의 마모현상과 헌팅에 따른 오동작을 방지할 수 있어 항상 정확한 원료레벨측정 및 그에 따른 정확한 원료재장입시기의 판단이 가능한 효과가 있다.

Claims (1)

1. 소정 주파수의 발진신호(19)를 발생하는 발진기(15)와, 용광로내에 장입된 원료(M)의 하강에 연동하여 회전구동되는 금속재료로 이루어지는 편심원판(12)과, 상기 편심원판(12)에 소정거리를 두고 설치되어 상기 발진신호를 상기 편심원판(12)으로 방사하고 상기 편심원판(12)의 유도되는 와전류에 의해 진폭이 변화된 검출신호(20)를 발생하는 검출코일(14)과, 상기 검출신호(20)를 처리하여 상기 용광로에 장입된 원료의 레벨에 상응하는 출력신호를 발생하는 파형전류기(16) 및 신호변환기(18)를 포함하는 구성을 특징으로 하는 비접촉식 용광로 원료레벨 측정장치.