서론
현재 기술 개조 프로젝트에 대한 환경 보호 요구는 점점 더 높아지고 있다. 관형 벨트는 환경 친화성, 방습성, 고효율성으로 인해 널리 주목받고 있다.
이 신기술의 적용은 환경 보호, 방습, 고효율이라는 장점을 부각시키는 동시에, 계량 및 측정 측면에서 상당한 어려움을 야기하였다. 관형 벨트는 굴곡 구조로 인해 전자식 벨트 스케일 설치에 필요한 기술 조건을 충족할 수 없기 때문이다. 이는 신기술의 적용과 보급 과정에서 극복하기 어려운 문제였다.
기존의 전자식 벨트 스케일 동적 계량 방식을 탈피하여, 두 개의 계량 버킷을 교대로 정적 계량하는 방식으로 연속적·고속·정확한 계량을 실현하였으며, 관형 벨트의 계량·측정이라는 기술적 난제를 해결하였다. 이를 통해 벨트 계량·측정에 대한 새로운 효과적인 방법을 제시하였다.
1. 구성 및 설계 방안
기본 설계 개요
관형 벨트를 통해 이송되는 재료(석회 분말)는 두 개의 계량 호퍼로 연속적으로 공급된다. 두 계량 호퍼는 교대 방식의 정적 계량, 교대 적재 및 배출, 고속 배출·저속 적재 방식을 채택한다.
고속 배출과 저속 적재를 통해 시간 간격을 형성함으로써, 계량 호퍼의 정적 계량을 보장하는 동시에 관형 벨트의 연속 이송을 유지하여, 연속적·신속·정확한 계량 및 측정을 실현한다.
본 시스템은 두 개의 계량 호퍼, 제어 장치, 영상 및 원격 장치 등으로 구성되며, 구성도는 그림 1과 같다.
1) 계량 호퍼
계량 호퍼는 로드셀(계량 센서), 계량 컨트롤러, 제한 장치로 구성되며, 해당 정확도 등급의 기술 요구 사항을 충족해야 한다.
(1) 로드셀 선정
로드셀은 기둥형 또는 브리지형 센서를 사용하며, 측하중 및 충격에 강하고 설치와 유지보수가 용이해야 한다.
주요 기술 사양
- 정확도 등급: 0.03%
- 감도: 2.0 mV/V
- 출력 임피던스: 350Ω ±3Ω
- 과부하 허용 능력: 150%
(2) 계량 컨트롤러
주요 기술 사양
- 선형성: 0.01%
- 입력 감도: 0.2 μV/d
- 풀스케일 입력 신호 범위: 0~10 mV
- A/D 변환 속도: 초당 10회
- 내부 분해능: 100만 카운트
- 표시 분해능: 60,000 카운트
- 영점 온도 영향: ≤ 0.2 μV/℃
- 풀스케일 온도 영향: ≤ 10 ppm/℃
- 센서 여기 전원: DC 15V ±0.3V, 최대 여기 전류 240 mA
주요 기능
- 자동 및 수동 보정 기능
- 주·부 2중 표시 기능 (주 표시: 누적량, 부 표시: 현재 값)
- 배합 제어 모드 지원
- 배출량 자동 누적 기능
- 릴레이 제어 접점 출력 (NO/NC 각 4쌍)
- 4채널 표준 아날로그 출력 인터페이스
- RS232(또는 RS485) 통신 인터페이스 및 20mA 전류 루프
- 정전 보호 등 일반적인 전원 보호 기능
(3) 제한 장치
본 시스템은 충돌식 제한 장치를 채택하며, 센서 인근에 설치된다. 이 제한 장치는 수평·측면 제한 역할뿐 아니라, 센서의 기울기로 인해 수직 방향에서 호퍼를 지지·보호하는 기능도 수행한다.
계량 컨트롤러는 20mA 전류 루프 인터페이스를 통해 현장 대형 화면에 누적 중량을 표시하며, 시스템은 낙뢰 방지를 위해 충분한 접지 처리가 되어 있다.
2. 제어 장치
제어 장치는 중간 공급 빈, 투입 및 배출 밸브, 제어 장비로 구성된다.
중간 공급 빈에는 플랩을 설치하여 1번·2번 계량 호퍼로의 투입을 제어하며, 투입·배출 밸브는 전동식 또는 공압식으로 구성할 수 있다.
그림 2. 제어 시스템 개략도
중간 공급 빈의 플랩과 두 계량 호퍼의 배출 밸브는 단일 항목 제어 방식을 채택하여, 전원이 인가되면 닫히고 전원이 차단되면 열린다. 이를 WK로 표시한다
(WK1: 중간 공급 빈 플랩, WK1·WK2: 1번·2번 계량 호퍼 배출 밸브).
W는 계량 컨트롤러의 상·하한 제어 접점 출력이다.
계량 중량이 설정된 상한값에 도달하면 배출 접점(W 배출)이 열려 배출을 시작하고, 하한값에 도달하면 닫혀 배출 밸브를 제어한다.
투입 벨트 제어는 전기 설비 요구에 따라 접점을 사용하며, KH 스위치를 통해 수동 또는 자동 모드를 선택한다.
계량 호퍼 또는 기타 장치(플랩, 배출 밸브 등)에 이상이 발생하여 정상 작동이 불가능할 경우, 계량 컨트롤러와 제어반의 제어 신호가 제어실로 전달되어 경보를 발생시키고 관형 벨트 컨베이어의 작동을 정지시킨다.
3. 영상 및 원격 장치
카메라는 총 2대를 사용한다.
- 1대는 계량 호퍼의 전체 작동 상태를 감시하고
- 다른 1대는 두 개의 대형 화면에 표시되는 누적 중량을 확인할 수 있어야 한다.