KR100928538B1 - Oxygen Plant Absorber MS Gel Diagnosis Device - Google Patents
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Abstract
본 발명의 목적은 산소공장의 흡착기에 충진된 M/S(Molecular Sieve, 이하에서는 '엠에스'라 함.) 겔(Gel)의 상태를 운전 중 직접 진단할 수 있는 산소공장 흡착기의 엠에스 겔 진단장치를 제공하는데 있다.An object of the present invention is an MS gel diagnosis apparatus of an oxygen plant adsorber capable of directly diagnosing the state of a gel (M / S) filled with an oxygen plant adsorber (Molecular Sieve, hereinafter referred to as 'MS') during operation. To provide.
본 발명의 엠에스 겔 진단장치는 연산장치(5)에 흡착기 후단으로 방출되는 미세먼지인 분진을 측정하기 위한 분진측정기(1), 흡착기 후단의 공기중에 함유된 수분량을 측정하기 위한 수분측정기(2), 흡착기 후단의 공기중에 함유된 이산화탄소량을 측정하기 위한 이산화탄소 분석기(3), 두대의 흡착기를 주기적으로 교대로 사용하도록 공기유동을 제어하는 ON/OFF 제어신호를 각각 발생하는 두대의 공기차단 제어신호발생기(4)로부터 측정되거나 생성된 신호들이 입력되게 구성하고, 또한 연산장치(5)에는 연산처리결과를 표시하기 위한 모니터장치(6)와 흡착기 엠에스 겔의 진단결과 규정치를 벗어난 상태를 알리기 위한 경보장치(7)와 PC나 제어반과 같은 외부기기와의 접속을 위한 인터페이스장치(8)를 연결하여, 연산장치(5)에서 분진과 수분량 및 이산화탄소량의 측정 결과에 기초하여 수식 K(GDUST, GH2O, GCO2 )=SDUST*GDUST + SH2O*GH2O + SCO2*GCO2 에 의한 연산 알고리즘을 수행하여 흡착기의 엠에스 겔 상태를 진단하는 것을 특징으로 한다. The MS gel diagnosis apparatus of the present invention includes a dust measuring device (1) for measuring dust, which is fine dust discharged to the rear of the adsorber, and a moisture measuring device (2) for measuring the amount of water contained in the air at the rear of the adsorber. A carbon dioxide analyzer (3) for measuring the amount of carbon dioxide contained in the air at the rear of the adsorber, and two air shutoff control signals each generating an ON / OFF control signal for controlling the air flow to alternately use the two adsorbers. The signal measured or generated from the generator 4 is configured to be input, and the arithmetic unit 5 is provided with an alarm for notifying the monitor device 6 for displaying the arithmetic processing result and the diagnosis result of the adsorber MS gel deviating from the prescribed values. By connecting the device 7 and the interface device 8 for connection with an external device such as a PC or a control panel, the dusting device and the amount of water and carbon dioxide On the basis of the small amount of measurement results, the algorithm of the adsorption system of the adsorber is calculated by performing a computational algorithm with the formula K ( G DUST , G H2O , G CO2 ) = S DUST * G DUST + S H2O * G H2O + S CO2 * G CO2 . It is characterized by making a diagnosis.
분진측정기, 수분측정기, 이산화탄소분석기, 연산장치, 엠에스 겔Dust Meter, Moisture Meter, Carbon Dioxide Analyzer, Computing Equipment, MS Gel
Description
도 1은 본 발명의 진단장치의 회로블록구성도이다.1 is a circuit block diagram of a diagnostic apparatus of the present invention.
도 2는 본 발명의 연산장치에서의 연산과정 설명도이다.2 is an explanatory diagram of a calculation process in the computing device of the present invention.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※※ Explanation of symbols about main part of drawing ※
1 : 분진측정기 2 : 수분측정기1: Dust Meter 2: Moisture Meter
3 : 이산화탄소분석기 4 : 공기차단제어신호발생기3: carbon dioxide analyzer 4: air shutoff control signal generator
5 : 연산장치 6 : 모니터장치5: operation unit 6: monitor unit
7 : 경보장치 8 : 인터페이스장치7: Alarm device 8: Interface device
본 발명은 산소공장의 흡착기에 충진된 엠에스 겔의 상태를 운전 중 직접 진단할 수 있는 산소공장 흡착기의 엠에스 겔 진단장치에 관한 것이다.The present invention relates to an MS gel diagnosis apparatus of an oxygen plant adsorber capable of directly diagnosing the state of an MS gel filled in an adsorber of an oxygen plant.
산소공장 흡착기의 엠에스 겔은 흡착기에서 이루어지는 공정 특성상 항상 열충격과 압력충격을 주기적으로 받게 되어 있어서 엠에스 겔의 상태는 흡착기를 도 입할 시점부터 사용기간이 경과함에 따라 잘게 부서지게 되며, 겔의 기하학적인 형상에도 변화가 나타나게 된다.The MS gel of oxygen plant adsorber is periodically subjected to thermal shock and pressure shock periodically due to the process characteristics of the adsorber. The state of the MS gel is broken finely as the period of use elapses from the time of introduction of the adsorber. The change also appears.
이것은 공기중에 포함되어 있는 수분과 이산화탄소를 제거하기 위해 다량의 엠에스 겔을 충진하여 사용하게 되는데 이 엠에스 겔이 공기중의 수분과 이산화탄소를 제거하면서 나타나는 현상이다.This is to fill and use a large amount of MS gel to remove the water and carbon dioxide contained in the air, which is a phenomenon appearing while removing the gel and moisture in the air.
일반적으로 흡착기 후단에 설치되어 있는 수십 미크론 매시(mesh)의 먼지 필터를 거쳐서 공기가 통과할 때, 시간이 경과함에 따라 흡착기 후단으로 방출되는 미세 먼지가 점차적으로 증가되게 되며 이것에 의해 엠에스 겔의 흡착 능력이 떨어져서 필터링된 공기에 포함되는 수분과 이산화탄소의 량이 점차적으로 증가된다.In general, when air passes through a dust filter of several tens of microns mesh installed in the rear of the adsorber, the fine dust released to the rear of the adsorber gradually increases over time, thereby adsorbing the MS gel. As the capacity drops, the amount of water and carbon dioxide contained in the filtered air is gradually increased.
따라서, 흡착기의 성능은 흡착기에 충진된 엠에스 겔의 상태와 밀접한 관계를 가지게 되므로, 흡착기의 성능을 진단하기 위해서는 해당 흡착기를 통과하는 수분의 함량과 이산화탄소량을 분석하기 위해 각각 독립적인 분석기를 이용해 왔다.Therefore, the performance of the adsorber is closely related to the state of the MS gel filled in the adsorber. Therefore, in order to diagnose the performance of the adsorber, independent analyzers have been used to analyze the water content and the carbon dioxide content passing through the adsorber. .
그러나 이러한 흡착기의 성능 진단방식은 흡착기의 엠에스 겔의 운전중에 그 성능을 직접 진단할 수 있는 수단이 개발되고 있지 않고 있기 때문에, 그 진단절차와 기기조작이 별도로 이루어져야 하며 진단중에는 산소공장의 흡착기 사용이 중지되어야 하는 불편이 있었다.However, since the method of diagnosing the performance of the adsorber has not been developed to directly diagnose its performance during operation of the MS gel of the adsorber, the diagnosis procedure and the device operation have to be performed separately. There was a discomfort that had to be stopped.
본 발명은 상기한 종래의 산소공장 흡착기용 엠에스 겔의 진단방식의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 산소공장의 흡착기에 충진된 엠에스 겔의 상태를 운전 중 직접 진단할 수 있는 산소공장 흡착기의 엠에스 겔 진단장치 를 제공하는데 있다.The present invention is to solve the problem of the conventional method for the diagnosis of the MS gel for oxygen plant adsorber, an object of the present invention is to directly diagnose the state of the MS gel filled in the adsorber of the oxygen plant during operation of the oxygen plant It is to provide a MS gel diagnostic device of the adsorber.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 엠에스 겔 진단장치는 연산장치(5)에 흡착기 후단으로 방출되는 미세먼지인 분진을 측정하기 위한 분진측정기(1), 흡착기 후단의 공기중에 함유된 수분량을 측정하기 위한 수분측정기(2), 흡착기 후단의 공기중에 함유된 이산화탄소량을 측정하기 위한 이산화탄소 분석기(3), 두대의 흡착기를 주기적으로 교대로 사용하도록 공기유동을 제어하는 ON/OFF 제어신호를 각각 발생하는 두대의 공기차단 제어신호발생기(4)로부터 측정되거나 생성된 신호들이 입력되게 구성하고, 또한 상기 연산장치(5)에는 연산처리결과를 표시하기 위한 모니터장치(6)와 흡착기 엠에스 겔의 진단결과 규정치를 벗어난 상태를 알리기 위한 경보장치(7)와 PC나 제어반과 같은 외부기기와의 접속을 위한 인터페이스장치(8)를 연결하여, 상기 연산장치(5)에서 상기 분진과 상기 수분량 및 상기 이산화탄소량의 측정 결과에 기초하여 수식 K(GDUST, GH2O, GCO2 )=SDUST*GDUST + SH2O*GH2O + SCO2*GCO2 에 의한 연산 알고리즘을 수행하여 상기 흡착기의 엠에스 겔 상태를 진단하는 것을 특징으로 한다.
여기서 K : M/S 겔 상태 진단 인자이고, GDUST : 분진량[%]이고, GH2O : 수분량[%]이고, GCO2 : 이산화탄소량[%]이고, SDUST = ЭK/ЭGDUST : 분진량 민감도이고, SH2O = ЭK/ЭGH2O : 수분량의 민감도이고, SCO2 = ЭK/ЭGCO2 : 이산화탄소량의 민감도이다.The MS gel diagnostic apparatus of the present invention for achieving the above object is a dust measuring device (1) for measuring the dust that is fine dust discharged to the rear end of the adsorber to the calculating device (5), to measure the amount of water contained in the air after the adsorber A water meter (2), a carbon dioxide analyzer (3) for measuring the amount of carbon dioxide contained in the air after the adsorber, and an ON / OFF control signal for controlling the air flow to alternately use the two adsorbers periodically. It is configured to input the signals measured or generated from the two air shutoff control signal generators 4, and the
Where K: M / S gel state diagnostic factor, G DUST : dust amount [%] , G H2O : moisture amount [%], G CO2 : carbon dioxide amount [%], S DUST = ЭK / ЭG DUST : dust sensitivity , S H2O = ЭK / ЭG H2O : The sensitivity of the amount of water, S CO2 = ЭK / ЭG CO2 : The sensitivity of the amount of carbon dioxide.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 회로블록구성도이다. 여기에서 참고되는 바와 같이, 연산장치(5)에는 흡착기 후단으로 방출되는 미세먼지인 분진을 측정하기 위한 분진측정기(1), 흡착기 후단의 공기중에 함유된 수분량을 측정하기 위한 수분측정기(2), 흡착기 후단의 공기중에 함유된 이산화탄소량을 측정하기 위한 이산화탄소 분석기(3), 두대로 구성이 되어 두대의 흡착기를 주기적으로 교대로 사용하도록 하기 위해서 공기유동을 제어하기 위한 각각의 ON/OFF 제어신호를 발생하는 공기차단 제어신호발생기(4)들로부터 측정되거나 생성된 신호들이 입력되게 구성하고 있다.1 is a circuit block diagram of the present invention. As referred to herein, the
또한 상기 연산장치(5)에는 연산처리결과를 표시하기 위한 모니터장치(6)와 흡착기 엠에스 겔의 진단결과 규정치를 벗어난 상태를 알리기 위한 경보장치(7)와 PC나 제어반과 같은 외부기기와의 접속을 위한 인터페이스장치(8)를 연결하고 있다.In addition, the
이와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the present invention configured as described above is as follows.
본 발명의 산소공장 흡착기의 엠에스 겔 진단장치에서 도 1의 분진측정기(1)는 산소공장의 흡착기 후단으로 방출되는 미세먼지인 분진을 측정하여 연산장치(5)에 전송한다.In the MS gel diagnosis apparatus of the oxygen plant adsorber of the present invention, the dust measuring device 1 of FIG. 1 measures dust, which is fine dust discharged to the rear end of the adsorber of the oxygen plant, and transmits the dust to the
수분측정기(2)는 흡착기 후단의 공기중에 함유된 수분량을 측정하여 상기 연산장치(5)로 전송한다.The
이산화탄소 분석기(3)는 흡착기 후단의 공기중에 함유된 이산화탄소량을 측정하여 상기 연산장치(5)로 전송한다.The
2대로 구성된 공기차단제어신호발생기(4)는 공기유동 차단밸브에 대한 제어신호를 발생하는 것으로 흡착기를 주기적으로 교대 사용할 수 있도록 공기유동을 제어하는 ON/OFF 제어신호를 발생하여 상기 연산장치(5)로 전송하며, 여기에서 발생되는 제어신호의 입력을 받아서 두 대의 흡착기의 운전 상태를 판단하게 된다.The air shutoff control signal generator 4 composed of two generates a control signal for the air flow shutoff valve and generates an ON / OFF control signal for controlling the air flow so that the adsorber can be alternately used periodically. ), And the operation state of the two adsorbers is determined by receiving the control signal.
엠에스 겔의 진단을 위한 연산장치(5)는 상기 분진측정기(1), 수분 측정기(2), 이산화탄소분석기(3), 공기차단제어신호발생기(4)로부터 입력되는 신호를 분석하기 위하여 엠에스 겔의 상태를 진단하고 판단하는 상관함수를 입력신호의 연산처리에 적용하여 엠에스 겔 상태를 진단하고 그 결과를 출력한다.The
측정 데이터의 모니터링을 위한 모니터장치(6)는 일종의 PC의 형태로 제공될 수있으며, 엠에스 겔 진단용 연산 장치(5)로부터 출력되는 각종 측정 데이터(분진량, 수분량, 이산화탄소량, 밸브상태, 진단상태)를 입력 받아서 모니터링하고 저장하여 데이터 베이스화 한다.The
경보장치(7)는 엠에스 겔 진단상태로부터 엠에스 겔의 정비시점을 알리기 위한 릴레이 접점의 경보출력에 의해 경보를 출력한다.The
인터페이스장치(8)는 연산장치에서 출력되는 엠에스 겔 진단상태에 대한 아날로그 또는 디지털 신호를 외부기기와 접속시켜준다.The
이러한 산소공장의 흡착기 엠에스 겔 진단장치를 이용하여 운전 중에 엠에스 겔를 진단할 수 있다. 이러한 진단 과정은 도 2에서 참고되는 바와 같이, 연산장치 등의 초기화 동작에 이어, 각각의 분진측정기(1), 수분측정기(2), 이산화탄소분석기(3), 공기차단제어신호발생기(4)로부터 밸브상태 수신, 분진량 수신, 수분량 수신 및 이산화 탄소량 수신이 완료되면 하기에서 설명하게 될 상관관계식의 계산과 엠에스 겔의 진단인자를 계산한다.The MS gel can be diagnosed during operation by using the adsorber MS gel diagnosis apparatus of the oxygen plant. This diagnostic process is performed from the dust measuring device 1, the moisture measuring
여기서 K > Kstd 이면, 경보출력과 함께 그때의 측정결과를 모니터에 표시한다. 이를 위해 RS485통신라인을 이용할 수 있다. If K> K std , the alarm output and the result of the measurement are displayed on the monitor. RS485 communication line can be used for this.
만일,위 단계에서 K > Kstd 이 아니면, 그때의 측정결과를 모니터에 표시하고 반복 진단을 위해 처음의 진단모드로 리턴한다.If K> K std is not displayed in the above step, the measurement result is displayed on the monitor and returned to the initial diagnosis mode for repeated diagnosis.
위의 엠에스 겔의 상태를 진단하는 상관 관계식을 설명하면 아래의 함수관계로 나타내 진다.The correlation equation for diagnosing the state of the MS gel is expressed as the functional relationship below.
K = f(G DUST , G H2O , G CO2 ) 식 1 K = f ( G DUST , G H2O , G CO2 ) Equation 1
여기서 K 는 M/S 겔 상태 진단 인자이고, G DUST 는 분진량[%]이고, G H2O 는 수분량[%]이고, G CO2 는 이산화탄소량[%]이다.Where K is the M / S gel state diagnostic factor, G DUST is the dust amount [%] , G H2O is the moisture content [%], and G CO2 is the carbon dioxide amount [%].
위 식 1의 M/S 겔 상태진단인자는 다음과 같은 수식으로 표현할 수 있다.M / S gel state diagnostic factor of Equation 1 can be expressed by the following equation.
K(G DUST , G H2O , G CO2 )=S DUST *G DUST + S H2O *G H2O + S CO2 *G CO2 식 2 K ( G DUST , G H2O , G CO2 ) = S DUST * G DUST + S H2O * G H2O + S CO2 * G CO2 Equation 2
여기서 SDUST = ЭK/ЭGDUST : 분진량 민감도이고, SH2O = ЭK/ЭGH2O : 수분량의 민감도이고, SCO2 = ЭK/ЭGCO2 : 이산화탄소량의 민감도이다.Where S DUST = ЭK / ЭG DUST : dust sensitivity, S H2O = ЭK / ЭG H2O : moisture sensitivity, S CO2 = ЭK / ЭG CO2 : sensitivity of carbon dioxide.
위 식 2에서 분진량의 민감도는 엠에스 겔 상태 진단 인자에 분진량이 영향을 미치는 정도를 나타내는 분진량의 기여도를 나타내며, 수분량의 민감도는 엠에스 겔 상태 진단 인자에 수분량이 영향을 미치는 정도를 나타내는 수분량의 기여도를 나타내고, 이산화탄소량의 민감도는 엠에스 겔 상태 진단 인자에 이산화탄소량이 영향을 미치는 정도를 나타내는 분진량의 기여도를 나타낸다.In
식 2에서 분진량, 수분량, 이산화탄소량 각각에 대한 민감도 사이에는 다음의 관계가 성립하도록 결정한다.
In
SDUST + SH2O + SCO2 = 1 식 3 S DUST + S H2O + S CO2 = 1
식 2에서 민감도는 실제로 현장에서 이루어지는 분진량, 수분량, 이산화탄소량에 대한 측정 데이터를 수집하여 분석한 결과로부터 판단하여 결정한다. 그리고 이때 각각의 측정량은 측정범위에 대해 백분율로 표시하고 그 값을 각각의 민감도와 곱해서 각각을 합산하여 엠에스 겔 상태 진단 인자를 결정한다.In
이와 같은 결과를 출력하는 알고리즘을 도 2에서 나타내고 있으며, 이렇게 구해진 엠에스 겔 상태 진단인자는 엠에스 겔 상태 진단인자에 대한 기준값과 비교하여 기준값에 비해 큰 값이 되면 엠에스 겔을 점검하여 정비할 수 있도록 경보신호를 출력하게 되는 것이다.The algorithm for outputting such a result is shown in FIG. 2, and the MS gel state diagnostic factor thus obtained is compared with the reference value for the MS gel state diagnostic factor, and when the value is larger than the reference value, the alarm is checked and maintained. It will output a signal.
다음 수식은 위의 경보출력을 출력하는 판단 기준의 수식을 나타내고 있다.The following formula shows the formula of the judgment criteria for outputting the above alarm output.
K(G DUST , G H2O , G CO2 )= K std 식 4 K ( G DUST , G H2O , G CO2 ) = K std Equation 4
여기서 K std 는 엠에스 겔의 상태진단인자의 기준값이다.Where K std is a reference value of the state diagnostic factor of MS gel.
식 4에서 엠에스 겔 상태 진단 인자의 기준값은 최초로 결정할 때는 실제 실험결과와 엠에스 겔 상태를 정비기간 동안 직접 육안 검사를 통해서 경험적으로 판단하여 적용하고 이후 계속되는 공정에서는 결정된 기준값을 엠에스 겔 상태 진단하는 판단기준으로 활용한다.In Equation 4, when the reference value of the MS gel state diagnosis factor is initially determined, empirically judges the actual test result and the MS gel state through direct visual inspection during the maintenance period, and applies it in subsequent processes. Take advantage of.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 지금까지의 엠에스 겔의 상태를 추정하기 위해서 수분분석기, 이산화탄소 분석기 등을 각각 독립적으로 이용하여 흡착 기를 통과한 공기 속에 함유된 수분과 이산화탄소의 함유량으로 엠에스 겔의 상태를 추정하던 것에서 보다 엠에스 겔 상태의 진단을 보다 객관적으로 정확하게 추정할 수 있어 적절한 시기에 예방 정비 계획을 수립하여 엠에스 겔 상태의 진단을 보다 객관적이면서 정확하게 예측할 수 있는 효과를 가져오게 되며, 이것에 의해 조업의 안정화를 도모할 수 있게 된다.As described above, in order to estimate the state of the MS gel, the present invention uses the moisture analyzer and the carbon dioxide analyzer independently to determine the state of the MS gel by the content of water and carbon dioxide contained in the air passing through the adsorber. It is possible to estimate the diagnosis of MS gel status more objectively and accurately from what was estimated, and to establish a preventive maintenance plan at an appropriate time, resulting in more objective and accurate prediction of diagnosis of MS gel status. It can be stabilized.
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