10-09. 농축조 협잡물 제거기 이상감시
 

 『하수처리에서 DCS 적용 및 자동운전 사례』
  Automation of Sewage Treatment Facilities by DCS 

  연구 : 서울특별시  가양하수처리사업소 (현재 서남하수처리사업소) 김영수

5-5. 농축조 협잡물 제거기 이상감시 5-5-1. 현 황 최초침전지에서 이송된 생오니는 농축조 협잡물 분리기인 드럼스 크린(Drum Screen)을 통과하면서 스크린 드럼이 형성하는 펀칭 홀에 의 해 생오니중의 협잡물이 분리된 후 탈리액은 드레인을 통하여 분배조 가 동웨어를 통과하여 1계열당 2조의 농축조로 균일하게 유입된다. 투입구에서 여과된 협잡물은 스크린의 회전에 의해 구르면서 협잡물 탈수기인 스크류프레스(Screw Press)를 통과하면서 둥글게 뭉쳐 압착, 탈수되어 배출된 후 차량에 의해 운반 처리된다. 통상적으로 드럼스크린과 스크류프레스를 합쳐서 협잡물 제거기라고 부르며 고형물 부하 60(Kg/㎡.일)로 설계된 농축조에 잉여오니와 함께 침강되어 97%의 함수율을 갖는 농축오니는 인발펌프에 의해 소화조 또 는 탈수기 저류조로 이송된다. 가. 기존 유지관리시 문제점 농축조 협잡물 제거기는 항상 정상적인 상태를 유지하고 이상 발생시 신속히 복구시켜 주어야 하는데, 농축조 계장반에서 이상 상태를 감시할 수가 없어 농축조 현장 근무자의 순찰에 의한 원시적인 감시방법 에 의존하여 이상 발생시 신속한 조치에 어려움을 겪었다. 농축조 현장 근무자 입장에서도 신속한 조치로 쉽게 처리할 일을 이상 상태 감지를 뒤늦게 하여 많은 시간과 노력을 들여 복구를 하는 비능률 적인 업무를 사전에 차단시켜 단순업무를 지양하며 기기 점검 및 이상 발생시 대처능력을 확보하여 업무의 질을 향상시킬 필요가 있었다. 중앙감시실 컴퓨터에 의한 생오니 자동운전을 실시하면서 농축조의 부 하 분담을 적절히 분산시켜 처리효율을 높이고 있으나 최초침전지 계장 반에서 협잡물제거기 이상 상태 감시가 되지 않아 생오니 자동운전 프로 그램을 보완하여야 할 사항이었다. 5-5-2. 협잡물 제거기 개선사항 농축조 (3계열∼6계열) 협잡물제거기의 이상상태 발생시 관련되 는 처리동 (최초침전지동, 농축조)에 즉시 경보를 보내 해당 근무자가 신 속히 조치할 수 있도록 하였다. 또한 관리동의 중앙감시실에서도 감시가 가능하도록 하여 처리공정의 감시체제를 강화시키고, 컴퓨터에 의한 최초침전지 생오니 자동운전 프 로그램에 활용하여 기존 자동운전시 문제점을 개선하였다. 개선 작업은 '95년 10월에 실시하였고 필요한 비용과 노력을 최소화하 기 위해 기존의 설비를 최대한 이용(중앙감시실 컴퓨터 설비 및 기존 포 설된 제어케이블 선로의 Spare) 하고, 필요한 물품을 구입하여 자체적으 로 작업을 실시하였고 오동작 방지를 위해 안정성에 중점을 두었다. 5-5-3. 협잡물 제거기 개선 세부 사항 가. 협잡물 제거기 이상상태 감지 1) 드럼스크린 펀칭 홀 막힘에 의한 생오니 넘침(Over Flow) 현상 감지 드럼스크린 협잡물 배출구의 점검구(Inspection Door) 하단에 감지관을 설치하여 생오니가 넘칠 때 이 곳으로 흘러 나오게 하 여 감지상자에 설치한 전극봉으로 감지한 후 협잡물 제거기 현장조작판 넬에 신설한 Floatless Switch (전극봉용 Unit)를 작동시켜 접점신호를 농축조 계장반으로 보내 이상 신호를 판단하도록 한다. 감지상자는 수세식 화장실에 사용하는 물통을 이용하였고 Floatless Switch의 작동전원은 별도의 전기선을 추가하지 않고 드럼스크린 현장 조작판넬 내부의 제어전원을 이용하였다. 2) 드럼스크린 및 스크류프레스 과부하 및 운전상태 감시 농축조 협잡 물제거기는 항시 가동상태를 유지하고 있으 므로 협잡물 제거기 현장 조작판넬 내부에 설치된 드럼스크린과 스크류 프레스의 주 전자접촉기 B(Nomal Close)접점을 이용하면 운전정지 상태 를 검출할 수가 있다. 이 접점신호와 병렬로 Over Flow 감지 전극봉식 Floatless Switch출 력접점을 연결하여 이상 신호를 농축조 계장반으로 보낸다. 이 방식은 별도의 추가 장비나 비용 없이 간단하고 확실하게 드럼스크 린과 스크류프레스의 운전상태를 감시할 수 있고 현장에서 실질적으로 고장이 아닌 청소나 점검 등으로 인하여 운전 정지를 시킨 경우에도 농 축조 계장반으로 이상발생 경보 신호를 보내준다. 즉 최초침전지 생오니 자동운전시 드럼스크린이나 스크류프레스 과부 하로 인하여 주 전자접촉기가 차단(Trip)되어 정지된 것은 물론이고 청 소, 정전, 점검 등으로 인하여 운전이 정지된 경우에도 컴퓨터가 이상상 태로 감지하여 상황을 판단하도록 처리함으로서 처리공백을 최소화시킬 수 있다. 또한 농축조 계장반과 최초침전지 계장반에 해당 드럼스크린의 경보 및 이상상태가 표시되므로 농축조 현장에서 작업 및 청소, 점검 등을 안 전하게 할 수가 있고, 생오니 인발 수동운전시에도 최초침전지 근무자가 농축조 협잡물 제거기 이상상태와 농축조 상징수조 상한수위를 감시할 수가 있다. [그림 5-5-1] 협잡물 제거기 Over Flow 감지장치 설치도 나. 개선작업 제어회로 배선 [그림 5-5-2] 제어회로 Flowchart 및 배선작업 명세도 ------------------------------------------------------------------- 번호 배선 종류 길이 수량 설치 구분 특 기 사 항 ------------------------------------------------------------------- ① CVV 2.0 ㎟ 2C 80 m 4 개선 작업 ② CVV 3.5 ㎟ 3C 340 m 4 기존 시설 농축상징수조 수위경보선 ③ CVV 2.0 ㎟ 2C 20 m 4 개선 작업 ④ 광 케이블 380 m 1 기존 시설 컴퓨터 Data Highway ⑤ 광 케이블 860 m 1 기존 시설 컴퓨터 Data Highway ⑥ CVV 2.0 ㎟ 2C 10 m 8 개선 작업 ------------------------------------------------------------------- 농축조 협잡물제거기 이상 감시는 농축조와 최초침전지 현장 계장반과 중앙감시실에서 감시할 필요가 있고, 개선에 따른 배선작업은 상기 Flow Chart에서 ②, ④, ⑤번은 기존시설을 활용한 구간이며 ①, ③, ⑥번이 개선작업이 필요하여 신설한 구간이다. 2) 제어용 케이블 배선 농축조 협잡물제거기 현장조작판넬에서 농축조 지하관랑의 상등수조 수위상한 경보용 현장판넬까지 제어선(CVV 2.0㎟×2C)을 포설 하였다. 건축구조상 지상의 협잡물제거기 현장판넬과 지하상징수조 현 장판넬은 가까운 거리이나 미관을 고려하여 협잡물제거기 현장판넬→농 축조→공동구 자재반입구→상징수조 수위경보 현장판넬을 통하여 전선관 배관 및 제어선 배선작업을 실시하였다. [그림 5-5-3] 협잡물제거기∼농축상징수조 경보 판넬간 배선도 범 례 ① 농축조 지하 공동구내 농축 상징수조 수위경보 현장판넬 ② 농축조 지상 협잡물 제거기 현장 조작판넬 ------------------------------------------------------------------ 기호 전선관 종류 및 배관 방법 관 길이 전선 규격 전선길이 ------------------------------------------------------------------ ⓐ PVC 노출 및 Cable Tray 8m CVV 2.0㎟ 2C 20m ⓑ PVC 지중매설 16m 〃 16m ⓒ PVC 노출 12m 〃 12m ⓓ 금속관노출 12m 〃 12m ⓔ 금속관노출 및 PVC CD노출 20m 〃 20m ------------------------------------------------------------------ 농축조 계장반 및 최초침전지동 계장반과 해당 동 현장 컴퓨터와의 제어선(CVV 2.0㎟ ×2C)의 포설은 해당 동의 전기실 바닥 케이블 트렌 치를 이용하여 제어선을 포설하였다. 개선에 필요한 작업은 별도의 전기공사를 실시하게 되면 설계에 의한 공사비는 약 500만원이 예상되었으나 자체적으로 필요한 물품만을 구입 (약100만원)하여 개선작업을 시행함으로서 처리예산을 절감하였고, 컴퓨 터를 이용한 생오니 자동운전 프로그램을 보완하고, 감시 체계를 강화 시킴으로써 처리효율을 높이고 자동운전에 대한 기술을 축적하는 효과를 가져왔다. 다. 계장반 제어회로 및 컴퓨터 소프트웨어 선로 구성 농축조 협잡물제거기의 이상상태를 농축조 계장반과 최초침 전지동 계장반 그리고 관리동의 중앙감시실의 3군데에서 동시에 감시하 기 위해서는 앞서 감지한 이상신호를 해당 동에서 받아볼 수 있도록 하 여야 한다. 농축조 협잡물 제거기 각 현장(3∼6계열)에서 각동 계장반까지 제어용 케이블을 포설할 경우에는 경제적으로 많은 비용과 인력이 소용되는 큰 공사가 되므로 기존의 중앙감시실 컴퓨터의 광케이블 통신망과 기존에 포설되어 있는 제어선 중에서 사용하지 않는 (Spare)선을 이용하여 다음 과 같은 방법으로 구성하여 실시하였다. 1) 농축조 협잡물제거기의 이상신호를 현장조작판넬에서 농 축조 지하관랑의 기존 농축조 상징수조 수위상한 경보용 현장판넬까지 제어선(CVV 2.0㎟×2C)을 포설하였다. 농축상징수조 수위상한 경보용 현장판넬에서 농축조 계장반까지 기존 포설되어 있는 제어선(CVV 3.5㎟×3C)에서 사용하지 않는(Spare)1선을 활용하여 기존 1선을 공통으로 이용하면 추가로 제어선을 포설하지 않고 도 직접적으로 농축조 계장반까지 협잡물 제거기에 이상이 발생한 것을 접점 신호로 정확하게 보낼 수 있다. 2) 농축조 계장반에서는 이 접점 신호를 받아 제어용 계전기 를 작동시켜 계장반내 어넨시에이터(Annunciator, 경보표시기)에 신호를 보내 경보용 버저를 작동시키고 Graphic Panel에 신호를 보내 이상이 발 생된 협잡물 제거기의 표시램프(LED)를 점등시켜서 농축조 근무자에게 알려 준다. 동시에 농축·소화조 현장컴퓨터의 디지탈 입력카드(CCI)에 신호를 보 내어 중앙감시실의 주 컴퓨터가 협잡물 제거기의 이상발생을 인식할 수 있도록 전송한다. 3) 중앙감시실의 주 컴퓨터는 농축·소화조 현장 컴퓨터로부 터 광케이블로 연결된 통신선로(Data Highway)를 통하여 전송된 신호 를 인식하여 중앙감시실 근무자에게 농축조 협잡물 제거기 이상상태를 칼라모니터를 통하여 알 수 있도록 한다. 동시에 최초침전지동 현장컴퓨터에도 광케이블로 연결된 통신선로를 통하여 농축조 협잡물 제거기에 이상이 있음을 전송하여 준다. 4) 최초침전지동 현장 컴퓨터는 중앙감시실 주 컴퓨터로부터 전송된 신호를 받아 디지탈 출력카드(CCO)에 신호를 보내어 최초침전지 계장반에 신설한 어넨시에이터에 경보 신호를 보내 이상이 발생한 농축 조 협잡물 제거기 이상상태는 물론이고 농축상징수조 수위상한 경보까지 도 최초침전지동 근무자가 감시할 수가 있도록 표시를 하여 준다. 동시에 최초침전지동 생오니 인발 자동운전 프로그램에서는 이 신호를 검색하여 생오니 인발 펌프와 밸브를 제어한다. 즉 농축조 협잡물 제기기 이상 또는 농축조 상징수조 수위상한 신호가 현장에서 발생하면 거의 동시에 농축조 및 최초침전지 계장반에 해당 개소의 경보가 발생하는데, 실제로 최초침전지 계장반 경보 신호는 중앙 감시실 컴퓨터와 현장 컴퓨터간 Data Highway를 통한 컴퓨터 통신시간 (10MBPS)과 Data 전송 프로그램 작동시간이 있으므로 약 30초 정도의 시간이 소요된다. 라. 개선작업 전기제어 회로도 [그림 5-5-4] 개선작업 전기회로도 (농축조 1개 계열×4개소)   ------------- 범 례 --------------- DCU2 : 최초침전지동 현장컴퓨터 DCU8 : 농축소화발전기동 현장컴퓨터 ⓐ 농축조 상징 수조 수위상한 감시접점 ⓑ 농축조 드럼스크린 OverFlow 감시접점 ⓒ 농축조 드럼스크린 운전정지 감시접점 ⓓ 농축조 스크류프레스 운전정지 감시접점 CCO : Contact Close Output (디지탈 출력) ------------------------------------------- 1) 농축조 계장반 내부에 제어용 계전기 RD를 설치하고 계 전기 접점 RD1은 현장 컴퓨터 입력용으로, RD2는 경보표시기 어넨시에 이터(Annunciator) 경보용으로, RD3은 그래픽 판넬의 LED 표시램프용 으로 사용되었다. 상기 그림은 농축조 1개소의 전기회로이고 농축조가 4개 계열이므로 실제 전기회로도는 이와 동일한 회로가 4개가 있으며, 점선 내가 기존에 이미 설치된 농축조 상징수조 수위경보 제어회로이고 점선 밖이 개선작업으로 추가한 회로이다. 2) 최초침전지 계장반에는 어넨시에이터가 설치된 것이 없어 10회로용(농축조 상징수조 수위상한 경보×4, 농축조 협잡물제거기 이상 경보×4, Spare×2)을 신설하였다. [그림 5-5-5] OverFlow 감지용 Floatless Switch 결선도 ※ 모델명 : SEC-3             마. 컴퓨터 소프트웨어 구성 1) 중앙감시실 컴퓨터 소프트웨어 선로 구성 기존 구성되어 있는 중앙감시실 컴퓨터와 현장컴퓨터의 통 신선로(Data Highway)인 광케이블을 이용하여 소프트웨어적으로 처리 하는 것으로 농축조 현장 컴퓨터의 CCI 모듈로 입력되는 신호를 중앙감 시실에서 감지하여 최초침전지 현장 컴퓨터로 전송하며 경보 전송순서는 다음과 같다. (협잡물 제거기 이상발생 → 농축조 계장반 → 농축조 현장 컴퓨터 → Data 전송 프로그램 → 최초침전지 현장 컴퓨터 → 최초침전지 계장반) 현장 컴퓨터 LOG모듈을 이용하며 VT340+ 단말기로 현장 컴퓨터의 Configuration 작업으로 소프트웨어 선로(Software Wire)를 구성하였고 중앙감시실에서 Configuration 메뉴를 이용하여 작업하였다. 2) 생오니 자동운전 프로그램 보완 최초침전지 생오니 자동운전중 농축조 상징수조 수위상한 또는 협잡물 제거기의 이상신호가 입력되면 중앙감시실의 컴퓨터는 일단 운전중인 생오니 펌프를 정지하고 운전중인 밸브를 닫는다. 동시에 농축조 타이머를 작동시켜 설정시간이 지난 후 농축조의 이상 상태를 검사하여 이상이 없으면 정상운전 상태로 되돌아가고, 이상신호 가 계속 검출되면 생오니 자동운전 운전(Interval) 타이머의 설정시간 한 도 내에서 농축조 타이머 설정시간마다 농축조 이상상태를 주기적으로 계속 검사한다. 농축조 타이머의 작동시간은 현재는 10분으로 설정되어 있고 운영자가 변경 가능하다. 농축조 이상상태가 해제되면 컴퓨터는 Interval 타이머의 설정시간 한 도 내에서 인발한 지의 그때까지의 인발유량을 판단하여 운영자가 지정 된 값 이상이면 다음 지로 넘어가고 지정 값 이하이면 전에 운전한 지를 재 운전을 하며, 지전환 판단유량은 현재 30(㎥/분)으로 설정되어 있고 운영자가 변경 가능하다. 예를 들어 2지를 운전 중에 농축조에 이상이 발생하여 생오니를 25㎥ 인발하고 생오니 펌프 운전이 정지된 후에 농축조가 정상으로 돌아오면 생오니 자동운전 프로그램에서는 2지를 처음부터 다시 운전을 하게된다. 만일 생오니를 31㎥ 인발을 하고 운전이 정지된 후 농축조가 정상으로 복구되었다면 2지는 건너 뛰고 3지를 운전하게 된다. 농축조 협잡물 제거기의 개선으로 생오니 자동운전 프로그램은 기존의 운전방식을 그대로 수용하면서 추가로 농축 상징수조 수위상한 신호와 논리합(OR) 조건으로 적용된다. 참고로 최종침전지에서 발생되는 잉여오니는 농축조 협잡물 제거기를 통과 않고 농축조로 유입되므로, 잉여오니 인발 자동운전에서는 농축조 이상상태 중에서 협잡물 제거기 이상감시는 검색을 하지 않으며 농축조 상징수조 수위상한 신호만을 검색하여 잉여오니 펌프 운전을 제어한다.
10-09. 농축조 협잡물 제거기 이상감시     끝.       메인메뉴로 이동  자동제어 자료실 메인메뉴로 이동