KR20020043772A

KR20020043772A - 스트립 산세장치의 농도보상기능을 가진 레벨제어장치

Info

Publication number: KR20020043772A
Application number: KR1020000072887A
Authority: KR
Inventors: 류민규; 김도원; 김진욱
Original assignee: 이구택; 주식회사 포스코
Priority date: 2000-12-04
Filing date: 2000-12-04
Publication date: 2002-06-12

Abstract

본 발명의 스트립 산세장치의 레벨제어장치는 탱크내에 물과 산이 채워져서 진입되는 스트립을 산세하는 산세장치의 레벨제어장치에 있어서, 상기 탱크내에 삽입되는 센싱튜브에 연결되어 산의 레벨값에 따른 압력과 국소대기압의 차압을 차압발진신호로 출력하는 차압발진기와, 상기 차압발진기의 전단의 센싱튜브에 연결된 에어공급관을 통해 일정한 압력과 유량을 공급하는 압력레귤레이터 및 유량조절기와, 상기 탱크내에 산의 농도변화를 분석하여 분석된 농도신호를 출력하는 산농도분석부와, 상기 차압발진기로부터 입력되는 차압발진신호와 산농도분석부로부터 입력되는 농도신호에 기초하여 농도보상된 레벨값으로 변환하는 레벨제어부와, 상기 레벨제어부에서 입력되는 농도보상된 레벨값과 운전자가 설정한 레벨설정값을 비교해서 산공급밸브 및 물공급밸브의 구동을 제어하여 탱크내에 공급되는 산과 물의 양을 조절하는 중앙처리장치로 구성된다.

Description

스트립 산세장치의 농도보상기능을 가진 레벨제어장치{AN APPARATUS FOR CONTROLLING LEVEL OF ACID HAVING CONCENTRATION COMPENSATION FUNCTION IN A STRIP ACID-CLEALING DEVICE}

본 발명은 스트립 산세장치의 레벨제어장치에 관한 것으로, 특히 탱크에 채워진 부식성 액체의 농도변화를 측정하고 이를 기준으로 부식성 액체인 산의 레벨을 조정함으로써 항상 정확하게 액체의 레벨을 유지할 수 있는 농도보상기능을 가진 레벨제어장치에 관한 것이다.

일반적으로 제철소의 냉연공정에서는 제작된 스트립(strip)의 표면에 형성되는 불순물을 제거하기 위해, 황산과 같은 산을 이용한 산세공정이 필요하게 된다. 이러한 산세공정에서는 탱크내에 채워진 황산속에 스트립을 통과시킴으로서 이루어지는데, 이때 부식성 액체인 산에 의해 흄(hume) 등이 탱크내에 발생하기 때문에 탱크내의 황산의 레벨을 초음파식 레벨계 등과 같은 일반적인 레벨계로는 측정이 불가능하였다. 따라서, 이러한 문제를 해결하기 위해, 일반적인 레벨계가 아닌 기포식 레벨계가 주로 이용되고 있다.

도 1은 상기한 종래의 기포식 레벨계를 나타내는 도면이다. 도면에 도시된 바와 같이, 황산(3)과 같은 산이 채워진 탱크(1) 내로 스트립(5)이 진행됨으로써 산세공정이 이루어진다. 탱크(1)의 황산속에는 부식성에 강한 튜브나 파이프로 이루어진 센싱튜브(sensing tube;4)가 삽입되며, 상기 센싱튜브(4)에는 차압발신기(11)가 연결되어 있다. 상기 차압발신기(11)의 전단에는 에어를 공급하는 에어공급관(6)이 상기 센싱튜브(4)에 연결되어 압력레귤레이터(7)와 유량조절기(9)를 통해 일정한 압력과 유량의 에어를 공급한다. 상기와 같이, 에어를 공급함에 따라 탱크(1)내의 황산의 레벨(h)에 따른 압력이 검출되고 국소대기압을 차압발신기(11)의 후단측에서 검출하여 상기 황산(3)의 레벨에 따른 압력과 국소대기압의 차압을 레벨차압신호로 변환한다. 상기 레벨차압신호는 PLC(17)에서 레벨값으로 변환되어 중앙제어장치(19)로 입력되며, 이 입력된 레벨값이 모니터로 표시되어 운전자에게 현재의 황산의 레벨을 알려준다.

운전자는 상기 모니터에 표시되는 레벨값을 기초로 황산공급밸브(15)와 물공급밸브(13)를 작동하여 탱크(1)내로 황산과 물을 공급함으로써 탱크(1)의 황산레벨이 항상 설정된 레벨로 유지되도록 한다.

일반적으로, 기포식 레벨계의 검출원리는 다음의 수학식 1과 같다.

여기서, P는 기포식 레벨계에 의해 검출되는 압력이고, P_c는 국소대기압, ρ는 농도, g는 중력가속이며, h는 황산의 레벨높이다. 상기 수학식 1은 수학식 2와 같이 정리할 수 있다.

상기 수학식 2에 나타낸 바와 같이, 레벨은 부식성 액체인 황산의 농도와 국소대기압에 따라 달라짐을 알 수 있다. 일반적으로, 국소대기압은 차압발신기(11)와 탱크(1)가 동일한 위치에 존재하기 때문에, 레벨검출시에는 영향을 미치지 않는다. 반면에, 황산의 농도는 차압발신기(11)에서 보정할 방법이 없기 때문에, 황산의 농도변화는 레벨검출에 직접적인 영향을 미치게 된다.

따라서, 상기와 같은 종래의 기포식 레벨계에서는 황산과 같은 부식성 액체의 레벨을 검출하는 경우 현장상황에 따라 변화하는 농도를 보정하는 기능이 없기 때문에 정확한 레벨의 검출이 불가능하였다. 그런데, 이러한 정확한 레벨검출없이 중앙제어장치(19)에서 지시하는 레벨값을 참조하여 황산탱크(1)를 조절하는 경우 운전상황에 따른 적절한 조절이 불가능하기 때문에, 스트립(5)의 품질이 불량하게 되거나 황산이 탱크(1)로부터 넘치는 것에 의한 안전사고 및 설비재해가 발생하는 문제가 있었다.

일반적으로 탱크(1)의 레벨제어시 실제의 레벨보다 지시되는 레벨값이 작은 경우에는 레벨의 과다충전으로 인해 오버플로우(over flow)가 발생하게 되어 원가상승의 원인이 되고 페수처리설비에 부하가 가중되며, 실제 레벨의 높이 보다 높게 레벨이 지시되는 경우에는 산세시 스트립(5)이 황산에 완전히 잠기지 않게 되어 미산세에 의한 품질불량이 발생하게 된다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 종래에는 운전자가 육안으로 탱크의 레벨을 확인하며, 이 육안확인에 근거하여 수동으로 차압발신기(11)의 레벨차압신호를 교정하여 황산공급밸브(15) 및 물공급밸브(13)를 조절하여 탱크(1)의 레벨을 맞추었지만, 이러한 수동에 의한 조절은 설비운전시간이 과다하게 소요될 뿐만 아니라 수동조정에 의한 오차가 필수적으로 발생한다는 문제가 있었다.

본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 농도분석수단에 의해 탱크에 채워진 황산의 농도를 측정한 후 이를 기초로 탱크내에 공급되는 황산과 물의 양을 제어함으로써 항상 탱크의 레벨을 일정하게 유지할 수 있는 스트립 산세장치의 레벨제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 레벨제어장치는 탱크내에 물과 산이 채워져서 진입되는 스트립을 산세하는 산세장치의 레벨제어장치에 있어서, 상기 탱크내에 삽입되는 센싱튜브에 연결되어 산의 레벨값에 따른 압력과 국소대기압의 차압을 차압발진신호로 출력하는 차압발진기와, 상기 차압발진기의 전단의 센싱튜브에 연결된 에어공급관을 통해 일정한 압력과 유량을 공급하는 압력레귤레이터 및 유량조절기와, 상기 탱크내에 산의 농도변화를 분석하여 분석된 농도신호를 출력하는 산농도분석부와, 상기 차압발진기로부터 입력되는 차압발진신호와 산농도분석부로부터 입력되는 농도신호에 기초하여 농도보상된 레벨값으로 변환하는 레벨제어부와, 상기 레벨제어부에서 입력되는 농도보상된 레벨값과 운전자가 설정한 레벨설정값을 비교해서 산공급밸브 및 물공급밸브의 구동을 제어하여 탱크내에 공급되는 산과 물의 양을 조절하는 중앙처리장치로 구성된다.

또한, 상기 레벨제어부는 입력되는 농도신호와 중력가속도를 곱하여 농도보상인자를 산출하는 농도보상인자 산출부와, 상기 농도보상인자 산출부에 연결되어 입력되는 레벨차압신호를 농도보상인자로 나누어 농도보상된 레벨값을 산출하는 농도보상 레벨값 산출부와, 상기 농도보상 레벨값 산출부에 연결되어 입력되는 농도보상된 레벨값을 운전자가 설정한 레벨설정값과 비교하여 산공급밸브와 물공급밸브를 가동시키는 신호를 출력하는 비교부로 이루어진다.

도 1은 종래의 스트립 산세장치의 레벨제어장치를 나타내는 도면.

도 2는 본 발명에 따른 스트립 산세장치의 레벨제어장치를 나타내는 도면.

도 3은 도 2의 레벨제어부의 구조를 나타내는 블럭도.

도 4는 본 발명에 따른 스트립 산세장치의 레벨제어장치에서 레벨제어를 실행하는 방법을 나타내는 플로우챠트.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

101 : 황산탱크 103 : 황산

104 : 센싱튜브 105 : 스트립

107 : 압력레귤레이터 109 : 유량조절기

111 : 차압발진기 113 : 물공급밸브

115 : 황산공급밸브 117 : 레벨제어부

121 : 황산농도 분석부

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 스트립 산세장치의 레벨제어장치를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 레벨제어장치를 나타내는 도면이다. 도면에 도시된 바와 같이, 황산(103)이 채워져 진행하는 스트립(105)의 산세가 이루어진 황산탱크(101)내에는 부식성에 강한 튜브나 파이프로 이루어진 센싱튜브(104)가 삽입되어 있으며, 상기 센싱튜브(104)에는 차압발진기(111)가 연결되어 있다. 또한, 상기 황산탱크(101) 상부에는 황산농도 분석부(121)가 설치되어 산세과정에서 변화되는 황산의 농도를 분석하며, 분석된 황산의 농도신호가 PLC(117)로 입력된다.

상기 차압발신기(111)의 전단에는 에어를 공급하는 에어공급관(6)이 센싱튜브(104)에 연결되어 압력레귤레이터(7)와 유량조절기(9)를 통해 일정한 압력과 유량의 에어를 공급한다.

상기와 같이, 에어를 공급함에 따라 탱크(1)내의 황산의 레벨(h)에 따른 압력이 검출되고 국소대기압을 차압발신기(11)의 후단측에서 검출하여 상기 황산(3)의 레벨에 따른 압력과 국소대기압의 차압을 레벨차압신호로 변환하여 PLC(117)로 입력된다.

PLC(117)로 입력된 농도분석신호와 레벨차압신호는 PLC(117)내의 레벨제어부(123)에 의해 농도보상된 레벨값으로 변환된 후 이 값이 중앙제어장치(119)로 입력된다. 중앙제어장치(119)에서는 입력되는 레벨값을 모니터를 통해 표시하며, 운전자가 입력한 레벨설정값과 입력되는 레벨값을 비교하여밸브제어신호를 출력함으로써 황산공급밸브(115)와 물공급밸브(113)을 제어하여 황산탱크(101)내에 공급되는 황산과 물을 조절한다.

상기한 바와 같이, 본 발명에서는 PLC(117)의 레벨제어부(123)에서 입력되는 황산의 농도값과 레벨설정값에 기초하여 황산공급밸브(115) 및 물공급밸브(113)를 제어하는데, 이러한 레벨제어부(123)가 도 3에 도시되어 있다.

도면에 도시된 바와 같이, 레벨제어부(123)는 입력되는 농도신호와 중력가속도를 곱하여 농도보상인자를 산출하는 농도보상인자 산출부(130)와, 상기 농도보상인자 산출부(130)에 연결되어 입력되는 레벨차압신호를 농도보상인자로 나누어 농도보상된 레벨값을 산출하는 농도보상 레벨값 산출부(132)와, 상기 농도보상 레벨값 산출부(132)에 연결되어 입력되는 농도보상된 레벨값을 운전자가 설정한 레벨설정값과 비교하여 릴레이(136)를 가동시키는 신호를 출력하는 비교부(134)로 구성된다.

상기한 레벨제어부(123)에 의한 레벨제어방법을 도 4를 참조하여 상세히 설명한다.

우선, 농도보상인자 산출부(130)에서 황산분석부(121)로부터 입력되는 황산의 농도와 중력가속도는 승산기(AMP1)로 입력되어 승산된다(S101). 중력가속도는 표준상으로는 9.8665m/s²이지만, 레벨차압신호를 검출하는 차압발신기(111)가 절대 압력을 검출할 때는 중력가속도를 적절하게 변화시켜 인자값으로 적용한다. 그러나, 현재의 차압발신기(111)는 게이지압력을 검출(중력가속도를 포함한 중력단위계)하므로, 중력가속도는 인자값으로 '1'이 적용된다.

농도보상 레벨부(132)에서는 상기 레벨차압신호를 농도보상인자로 나누어 농도보상된 레벨신호를 출력하며(S103,S104), 비교부(134)에서는 운전자가 설정한 레벨설정값과 농도보상 레벨값 산출부에서 산출된 농도보상된 레벨값을 비교하여 농도보상된 레벨값이 레벨설정값보다 작을 경우 릴레이(136)를 가동시켜 황산공급밸브(115)와 물공급밸브(113)에 전원을 공급하여 상기 황산공급밸브(115)와 물공급밸브(113)을 오픈시킴으로써 황산과 물을 추가로 공급한다(S106). 농도보상된 레벨값이 레벨설정값 보다 큰 경우에은 릴레이(136)가 가동하지 않게 되어 황산공급밸브(115)와 물공급밸브(113)에 전원이 공급되지 않으므로 황산탱크(101)에 황산과 물을 공급되지 않는다.

상기한 레벨제어장치를 실제 스트립을 산세하는 냉연공장의 산세공정에 적용할 때 두가지 경우에 대해 설명하면 다음과 같다.

첫번째 경우, 황산의 농도가 100％에서 레벨차압신호가 90％라면, 농도보상인자 산출부(130)에 농도 100％를 나타내는 값 '1'과 중력가속도 '1'이 입력되어 농도보상인자가 '1'로 산출된다. 이 농도보상인자는 농도보상레벨값 산출부(132)에 입력된다. 한편, 농도보상레벨값 산출부(132)에 입력되는 레벨차압신호는 90％이기 때문에, '0.9' 값이 입력되므로, 그 출력은 0.9가 된다

두번째 경우, 황산의 농도가 95％에서 레벨차압신호가 90％인 경우에는, 농도보상인자 산출부(130)에 농도 95％를 나타내는 값 '0.95'와 중력가속도 '1'이 입력되어 농도보상인자가 '0.95'로 산출된다. 이 농도보상인자는 농도보상레벨값 산출부(132)에 입력되며, 상기 농도보상레벨값 산출부(132)로부터 출력되는 값은0.9/0.95=0.947로 된다. 즉, 탱크에 채워지는 황산의 레벨이 94.7％로 지시된다.

상기한 두경우, 운전자가 설정한 레벨설정값이 92％라면, 첫번째의 경우 농도보상된 레벨값이 90％이므로 황산공급밸브(115)와 물공급밸브(113)을 오픈시켜 탱크(101)에 물과 황산을 공급함으로써 레벨값이 92％이 되도록 한다. 한편, 두번째의 경우에는 농도보상 레벨값이 94.7％이므로, 황산공급밸브(115)와 물공급밸브(113)을 닫아 탱크(101)내로의 황산과 물의 공급을 중지하다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 산세장치의 레벨제어장치는 산세가 이루어지는 탱크내의 산의 농도를 측정하여 이에 따라 농도보상 레벨값을 산출한 후 이 산출된 농도보상 레벨값을 레벨설정값과 비교하여 탱크내에 산과 물을 공급하는 밸브를 제어하기 때문에, 탱크내의 레벨을 항상 정확하게 유지할 수 있게 된다. 따라서, 산의 오버플로우에 기인하는 안전사고나 설비재해를 방지할 수 있을 뿐만 아니라 탱크내 레벨의 부족에 의해 산세시 스트립에 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.

Claims

탱크내에 물과 산이 채워져서 진입되는 스트립을 산세하는 산세장치의 레벨제어장치에 있어서,

상기 탱크내에 삽입되는 센싱튜브에 연결되어 산의 레벨값에 따른 압력과 국소대기압의 차압을 차압발진신호로 출력하는 차압발진기;

상기 차압발진기의 전단의 센싱튜브에 연결된 에어공급관을 통해 일정한 압력과 유량을 공급하는 압력레귤레이터 및 유량조절기;

상기 탱크내에 산의 농도변화를 분석하여 분석된 농도신호를 출력하는 산농도분석부;

상기 차압발진기로부터 입력되는 차압발진신호와 산농도분석부로부터 입력되는 농도신호에 기초하여 농도보상된 레벨값으로 변환하는 레벨제어부; 및

상기 레벨제어부에서 입력되는 농도보상된 레벨값과 운전자가 설정한 레벨설정값을 비교해서 산공급밸브 및 물공급밸브의 구동을 제어하여 탱크내에 공급되는 산과 물의 양을 조절하는 중앙처리장치로 구성된 농도보상기능을 가진 레벨제어장치.
제1항에 있어서, 상기 레벨제어부는,

입력되는 농도신호와 중력가속도를 곱하여 농도보상인자를 산출하는 농도보상인자 산출부;

상기 농도보상인자 산출부에 연결되어 입력되는 레벨차압신호를 농도보상인자로 나누어 농도보상된 레벨값을 산출하는 농도보상 레벨값 산출부;

상기 농도보상 레벨값 산출부에 연결되어 입력되는 농도보상된 레벨값을 운전자가 설정한 레벨설정값과 비교하여 산공급밸브와 물공급밸브를 가동시키는 신호를 출력하는 비교부로 이루어진 것을 특징으로 하는 장치.