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『하수처리에서 DCS 적용 및 자동운전 사례』
Automation of Sewage Treatment Facilities by DCS
연구 : 서울특별시 가양하수처리사업소 (현재 서남하수처리사업소) 김영수
5-7 소화조 바이패스 밸브 조작 자동운전
5-7-1. 소화조 바이패스 밸브 개요
가. 개 요
소화조1단과 2단 간의 액위 차이가 있는 소화조간의 오니 이
송은 소화조 바이패스 밸브를 조작하여 단속적으로 실시하며, 소화조 운
전관리의 중요한 사항은 소화조로 유입되는 농축오니에 대해 적절한 소
화오니 유출량과 탈리액(소화상징수)의 추출량 조작에 정해진다고 할 수
있겠다.
앞서 소화오니인발 자동운전은 소화조 축적량(농축오니-소화오니)을
중앙감시실 컴퓨터로 계산하여 소화조별로 축적량 순으로 유량을 차등
인발하여 소화조내의 오니의 유입량과 유출량의 균형을 이루도록 하는데
목적이 있다면, 소화조 바이패스 밸브 조작 자동운전에서는 소화오니 농
도를 높게 유지하고 소화가스 발생량이 많아지도록 소화조 2단의 액위를
일정하게 유지시켜 소화상징수의 추출량을 효율적으로 관리하는데 목적
이 있다. 소화오니 인발 자동운전과 소화조 바이패스 밸브 자동운전은
별개의 프로그램으로 작성되어 독립적으로 운영된다.
소화조에 오니 투입시 소화조1단의 액위가 이상 상승하게 되면 1단소
화조의 상등수관을 통하여 2단 소화조로 오니가 유출되므로 투입된 농축
오니가 1단 소화조에서 2단소화조로 정상적으로 투입되지 못하므로 소
화조 운영에 나쁜 영향을 주므로 주의하여야 하며, 오니를 인출할 때 소
화조2단의 액위가 이상 하강하게 되면 소화가스가 추출관에 혼합되는 일
이 있으므로 주의하여야 한다.
나. 기존 소화조 바이패스 밸브 조작 수동운전 방법
소화조 계장반에는 각 계열(3∼6)의 소화조1단과 소화조2단
의 액위계가 있어 바이패스 밸브 조작시 운영자의 감시가 가능하도록 구
성되어 있으며 바이패스 밸브 관련한 조작스위치가 설치되어 있다.
소화조 근무자는 소화조 1단과 소화조2단의 액위계를 감시하며 소화조
바이패스 밸브와 관련한 스위치를 수동 조작(Open,close) 할 수 있도록
구성되어 있다.
다. 기존 소화조 바이패스 밸브 수동운전의 문제점
1) 농축소화조 근무자가 소화조 액위 등을 항시 감시하며 기
기 운전 (밸브Open,Close) 에 대해 소화조 각 계열별로 주기적으로 바이
패스 밸브 운전용 스위치 조작을 하여야 하므로 단순 반복작업과 함께
소화조의 효율적인 관리가 곤란하여 소화조에서 필연적으로 발생하게 되
는 소화가스 및 소화상징수에 대해서 일관성 있는 유지관리가 곤란하다.
2) 농축소화조 계장반에서는 소화조 바이패스 밸브의 운전과
관련하여 수동조작은 가능하나 밸브의 운전상태(Open,Close)에 대해서는
소화조 현장 지하에서만 감시가 가능하므로 운전관리에 어려움이 있다.
5-7-2. 컴퓨터에 의한 바이패스 밸브 조작 자동운전
중앙감시실 컴퓨터에 의한 소화조 바이패스 밸브 조작 자동운전
은 '96년 2월부터 현장에 적용하였고, 기존 수동운전시 불편한 점을 개
선하고 소화조를 효율적으로 운영할 수 있도록 하여 계획적인 공정관리
가 가능하도록 한다.
즉 소화조 바이패스밸브 조작에 대한 단순반복 작업과 소화조1단과 소
화조2단의 액위 감시등을 현장 여건에 적합하도록 운영자가 지정하여 주
면 정해진 프로그램에 의해 컴퓨터가 운전을 대신하도록 하고 운전과 관
련하여 기기 가동상태를 비롯한 각종 계측기의 정보 및 자료(Data) 등을
모니터를 통해 그래픽으로 나타내어 준다. 또한 현장 기기에 이상이 발
생하거나 지정된 정보의 설정값 범위를 넘게 되면 운영자 키보드를 통하
여 경보(Alarm)를 발생하며, 보고서(Report) 작성기능을 통하여 시간대
별로 운전관련 각종 자료(유량, 농도, 수위 등)를 프린터로 출력하여 운
영자에게 운전관리 및 제어에 필요한 정보와 편의성을 제공한다.
현재 소화조 바이패스 밸브 조작 자동운전은 소화조 각 계열(3∼6)을
총괄하여 자동운전 조작을 할 수 있도록 하였다.
이것은 바이패스밸브 조작과 관련된 자동운전 프로그램은 소화조 1단
과 소화조2단 액위를 검사하여 소화조 3A∼6B까지 총 8개소의 바이패스
밸브를 조작(Open,close) 하는 것으로 비교적 간단하며 자동운전 관리를
효과적으로 할 수 있기 때문이다.
5-7-3. 바이패스 밸브 조작 자동운전 세부 사항
가. 자동운전 시이퀸스 그래픽 경보 키(Sequence GAK)
운영자 키보드 GAK(Graphic Annunciator Key) 62번을 누
르면 해당 각 계열의 자동운전 관련된 정보 및 상태가 나타나며 자동운
전 조작(Run,Reset)과 각종 설정값을 운영자가 조정할 수가 있다.
1) 자동운전 조작
① 자동운전 시작 (Run)
㉠ 운영자 키보드를 통하여 1번을 누르고 "SELECT" 키
를 누른 후 1번을 누르고 "ENTER"를 누른 후"RUN"키를 누르면 자동
운전이 시작된다
㉡ 자동운전이 실행되면 자동운전 프로그램에 의하여 소
화조 바이패스 밸브와 관련한 조작을 자동운전 프로그램에서 지정한 방
법으로 컴퓨터가 운전을 대신하게 된다.
② 자동운전 정지 (Reset)
㉠ 운영자 키보드를 통하여 1번을 누르고 "SELECT" 키
를 누른 후 "Reset"키를 누르고 다시 "ENTER"를 누르면 자동운전이
정지된다
㉡ 자동운전 프로그램 종료시 컴퓨터는 운전중인 소화조
바이패스밸브에 닫는(Close) 명령을 내린다.
2) 소화조 바이패스 밸브의 운전선택 스위치 조작
① 자동운전시 소화조 각 계열(3∼6) 별로 A측, B측 각 1
개소씩 총 8개소의 소화조 바이패스 밸브의 운전을 관리한다.
② 소화조 계장반의 운전선택 스위치(계장반,중앙)는 반드
시 중앙으로 선택되어 있어야 한다.
나. 소화조 1단 액위계
소화조 1단 액위를 지시하며 자동운전시 운영자가 소화조 1
단 액위의 상한값과 하한값을 현장여건에 알맞게 지정할 수가 있다.
소화조 1단 액위 상한값이 입력될 경우에 컴퓨터는 해당 바이패스 밸
브에 대해 여는(Open) 명령을 내리며 1단 액위값이 하한값이 입력될 경
우에 해당 바이패스 밸브에 대해 닫는(Close) 명령을 내린다.
즉 중앙감시실 컴퓨터는 1단 소화조의 값이 운영자가 지정한 상한값과
하한값 범위를 벗어나면 2단 소화조의 액위에 관계없이 바이패스 밸브를
조작한다.
이것은 소화조1단의 액위가 이상 상승하게 되면 소화조 1단의 상징수
관을 통하여 소화조 2단으로 오니가 자연적으로 유출되므로 투입된 농축
오니가 1단 소화조에 정상적으로 체류하지 못하게 되므로 소화상징수에
악영향을 주며 반대로 소화조 1단의 액위가 이상 하강되면 소화조 온도
및 가스 발생에 나쁜 영향을 주므로 이와 같은 경우를 사전에 차단하기
위해서이다.
기본적으로 소화조 1단 액위의 상한값은 15.6m이며 하한값은 14.5m를
설정하였다.
다. 소화조 2단 액위계
소화조 2단 액위를 지시하며 자동운전시 운영자가 소화조 1
단 액위의 상한값과 하한값을 현장여건에 알맞게 지정할 수가 있다.
소화조 1단 액위가 정상적인 범위인 경우에 소화조 2단 액위 상한값이
입력되면 컴퓨터는 해당 바이패스 밸브에 대해 닫는(Open) 명령을 내리
고 1단 액위값이 하한값이 입력될 경우에 해당 바이패스 밸브에 대해 여
는(Open) 명령을 내려 소화조 2단의 액위를 운영자가 지정한 상한값과
하한값 범위 내에서 2단 소화조 액위를 일정하게 유지하도록 관리한다.
기본적으로 소화조 2단 액위의 상한값은 15.0m이며 하한값은 14.2m를
설정하였다.
라. 소화조 바이패스 밸브 검색시간 설정
소화조 바이패스 밸브 3계열 A지부터 6계열 B지 까지 8개소
에 대하여 순차적으로 검사를 마친 후 휴식기간을 가진 후 다시 소화조
밸브 8개소 검사를 반복하게 프로그램 하였는데 휴식타이머의 시간을 설
정하여 주는 것이다.
이것은 현장의 계기 이상이 있거나 수위가 불안정할 때에 바이패스 밸
브가 짧은 시간동안에 Open,Close 조작을 반복하는 것을 방지하기 위함
이고 기본적으로 휴식시간은 2분을 설정하였다
실제 자동운전시에 컴퓨터가 소화조 8개소를 검색하는데 약 1분 정도
소요되고 휴식시간이 2분이므로 실제로 현장의 바이패스밸브 조작과 관
련된 검색은 약 3분마다 주기적으로 시행하게 된다.
마. 소화조 바이패스 밸브 Close 타이머 시간 설정
소화조 바이패스 밸브를 현장에 실제 적용하여 운영하여 보
니 소화조 바이패스 밸브를 Open 명령을 주고서 현장의 바이패스 밸브
가 액위계별로 조금씩 특성이 다르고 오차가 있고, Open된 밸브가
Close 조건에 도달하기까지 오랜 시간이 걸려 운영자 설정값에 관계없이
일정시간마다 바이패스 밸브를 닫을(Close) 필요성이 있다.
자동운전시 컴퓨터는 Close타이머의 설정시간을 검색하여 주기적으로
소화조 바이패스 밸브 8개소에 대하여 닫는(Close) 명령을 내리게 되며
기본적으로 Close 타이머 시간은 30분을 설정하였다
바. 소화조 바이패스 밸브 조작 자동운전의 실제
중앙감시실 운영자 키보드를 통하여 소화조 바이패스 밸브
자동운전 명령을 내리게 되면 농축소화조 현장컴퓨터(DCU8)의 자동운전
관련한 각종 변수값을 초기화시킨 후 디지털 출력(CCO) 명령을 자동으
로 전환시켜 자동운전 프로그램에 의한 운전조건이 성립되었을 때 컴퓨
터 명령을 내리면 해당되는 바이패스 밸브가 운전될 수 있도록 준비를
한다.
소화조 바이패스 밸브 조작 자동운전시 컴퓨터는 3계열A지부터 6계열
B지 까지 8개소에 대하여 3계열A지 부터 순차적으로 검사를 한다.
처음에 컴퓨터는 3계열A지의 1단 액위값와 2단 액위값을 호출하여 운
영자가 지정한 1단 액위 상한값보다 높게 입력이 되면 바이패스 밸브에
여는(Open) 명령을 주고 1단 액위 하한값보다 낮게 입력이 되면 바이패
스 밸브에 닫는(Close) 명령을 내린 후 3계열B지에 대한 검사로 넘어가
나, 소화조 3계열 A지의 1단 액위가 정상적인 범위인 경우에 3계열A지
의 소화조 2단 액위를 검사하여 2단 액위 상한값이 입력되면 컴퓨터는
해당 바이패스 밸브에 대해 닫는(Open) 명령을 내리고 2단 액위값이 하
한값이 입력될 경우에 해당 바이패스 밸브에 대해 여는(Open) 명령을
내린 후 3계열B지에 대한 검사로 넘어간다.
이와 같은 방법으로 6계열B지 까지 검사를 마친 후 휴식타이머를 작
동시킨 후 휴식시간의 설정시간 (2분)이 경과하면 컴퓨터는 3계열A지
부터 6계열B지 까지 8개소에 대하여 동일한 방법으로 순차적으로 검사
를 하여 자동운전 검색을 주기적으로 반복한다.
또한 소화조 바이패스 밸브 Close 타이머의 설정시간(30분)을 검색하
여 Close 타이머의 설정시간마다 소화조 바이패스 밸브에 닫는 명령을
내리게 된다.
이와 같은 검색 및 프로그램에서 정한 방법으로 바이패스밸브를 조작
을 반복함으로서 소화조 2단 액위를 운영자가 지정한 범위 내에서 일정
하게 관리하게 된다.
[그림 5-7-1] 소화조 바이패스 밸브 조작 자동운전 순서도
10-11. 소화조 바이패스 밸브 조작 자동운전 끝.
자동제어 자료실 메인메뉴로 이동
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10-11. 소화조 바이패스 밸브 조작 자동운전