계측제어설비

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  3) 감시제어시설

    o 감시제어장치에는 중앙 감시제어장치, 현장 감시제어장치가 있으며, 운영관리자가 수처리 플랜트를 전체적으로 운전관리 하는 것을 목적으로 하는 시설이다.

      •주요 구성은 중앙감시반(PROJECTOR 설비), 중앙컴퓨터 장치(POS, PES 및 주변기기), 데이터 송수신 장치, 무정전 전원장치 등으로 이뤄지며, 현장에 분산되어 있는 수처리 플랜트설비를 상태를 일괄감시, 조작 및 제어, 자동운전을 수행 할 수 있도록 지원해주는 중요한 장치로 일종의 Brain 이다.

    o 감시제어장치의 기능은 감시, 운전조작, 자동제어, 이력 관리 등의 기본기능을 가지며 감시장치와 제어장치는 각각 독립되어 있다.

      • 감시 기능은 운영관리자가 기계의 운영 상태, 수질 상태 등을 신속하고 정확하게 감시할 수 있도록 정보를 제공하는 역할을 한다.

      • 운전 조작은 감시기능에서 제공되는 정보를 바탕으로 운영관리자가 신속하고 정확한 조작을 지원함과 동시에 적절한 설정 변경이나 조작할 수 있도록 한다.

      • 제어 기능은 최적의 기능 및 공정관리가 되도록 연산되어 온/오프 동작 등 기계장치가 자동적으로 결정, 제어되는 기능을 한다.

      • 이력관리 기능은 공정관리에 따른 이력정보 및 관리 정보 등을 축적하여 효율적인 운전관리 및 적절한 정수처리공정 관리를 지원한다.

    o 감시제어설비 동작은 계측장치에서 발신된 신호를 입력 받아 PLC에서 연산처리 후 계측제어장치에 보정 값을 보냄과 동시에 필요에 따라 상태나 경보 내용을 표시장치나 기록장치에 출력하는 기능을 한다.

 

 PLC(Programmable Logic Controller)

  o PLC는 기존에 사용하던 제어반(Control panel)의 릴레이, 타이머, 카운터 등의 기능을 IC, 트랜지스터 등의 반도체 소자로 대체시켜 기본적인 시퀀스 제어기능에 연산 기능을 추가하여 프로그램 제어가 가능하도록 한 지능형 제어장치이다.

 

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   • PLC를 사용하면 기본적인 시퀀스 제어기능 및 연산처리 기능이 기능하여 제한 없이 시스템을 구성할 수 있는 장점이 있으며, 자동제어에서 가장 많이 쓰이는 컨트롤러이다.

   •예로 부스터펌프인 경우 유출압력을 압력계로부터 전송 받아 PID컨트롤 제어기법을 이용하여 인버터의 주파수를 제어 모터의 회전속도를 조절함으로서 일정압력을 유지시키는 역할을 한다. 

    o 현장 제어감시장치(Local Panel)는 현장이 크거나 복잡한 경우에 효율적인 시설관리를 위하여 검출된 물리량을 현장에서 제어감시할 수 있도록 하는 단위공정별로 두는 장치로 기능을 하며 Local control station, Data way, 시스템계측제어반 등으로 구성되며, 중앙 제어감시장치의 통제 하에 제어할 수 있다.

 

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(감시제어 시스템) 

contents_img 정수처리 공정 제어항목 및 특징

※ 수도시설 계측제어설비의 도입 목적

  o 품질 관리의 향상

  o 생산성의 향상

  o 사고의 방지 및 고장시 적절한 대처

  o 근무 조건의 향상

  o 운영 개선을 위한 자료(Data)의 수집

 

1) 주요 계측기기

 

 (1) 유량계

     o 유량계는 일정 면적의 단면을 통과하는 유체의 체적, 질량 또는 중량을 시간에 대한 비율로 표현하는 계기이다.

       ① 체적유량계 : Q =  A.v [㎥/s]

       ② 질량유량계 : M =  Q.ρ =  A.v.ρ [kg/s]

       ③ 적산유량계 : G = ∫Q.ρ = ∫A.v.ρ [㎥,kg]

   (A : 단면적,  v : 속도,  ρ : 밀도)

(유량계 종류) 

구  분

유량계의 종류

액체 또는

기체용

용적유량계, 면적유량계, 차압유량계, 터빈유량계, 와류유량계, 초음파유량계, 질량유량계, 적산유량계

액체전용

전자유량계, 개수로유량계


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    (2) 수위계

  o 수위 측정은 길이 계측 응용의 하나라로 용기 안의 물질량을 측정하는 계기로  검출부와 신호변환기 구성되며, 수위측정 방법에는 직접법과 간접법이 있다

(수위계 종류)

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    (3) 압력계

     o 압력은 온도 및 유량과 더불어 유체의 상태를 나타내는 주요한 요소로 측정방법은 간단히 압력 자체가 측정의 대상이 되는 경우 뿐 아니라. 온도, 유량, 액면 등의 측정에까지 광범위하게 응용된다.

     o 압력계의 종류

- 액주식 : U자관식, 단관식, 경사식

-역평형식 : Bourdon관식, Diaphragm식, Bellows식

- Open Loop식 : 정전용량식, 반도체식


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(압력계 및 압력스위치)

 

    (4) 수질측정계기

       o pH계, 탁도계, 전기전도도계, 잔류 염소계, 알칼리도계 등이 있다.

      ① pH계 : pH값은 물의 산성·알칼리성을 나타내는 척도로 응집효과와 배관부식에 영향 미친다.

      ② 탁도계 : 탁도계는 물의 탁한 정도를 광학적으로 측정하는 계기로 정수장에서 원수에 대해 응집제를 주입하는 비율을 결정한다.

      ③ 전기전도도계 : 전기전도도는 수중에 녹아 있는 이온농도의 총량을 측정하여 물의 오염정도의 지표로 삼는다.

      ④ 잔류 염소계 : 잔류염소는 수중에 용존하는 유리유효염소 및 결합형 유효염소의 총량을 나타내는 것으로 잔류염소는 소독의 지표이다.

      ⑤ 알칼리도계 : 수중에 포함되어 있는 중탄산이온(HCO3-), 탄산이온(CO3-), 수산화이온(OH-)등의 알칼리 성분을 탄산칼슘량으로 환산하여 1L속의 질량을 mg/L(ppm)으로 표시한 것으로 응집 작용에 영향을 끼치는 지표이다. 

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(수질측정계기)

  2) 공정 제어

    (1) 원수 취수 : 수위, 유량, 수온, 탁도, 알칼리도, 전기전도도, 염소요구량 등 제어

     o 원수의 수질 상태를 측정하고 감시제어장치에 전송하여 약품 투입량 등을 산출하고, 정수지 수위 또는 송수량을 계측하여 취수펌프 제어

    (2) 혼화․응집․침전: 수위, 유량, 탁도, 잔류염소, pH, 알칼리도 등 제어

     o 원수 유량 및 수집된 pH 및 알칼리도, 탁도 등 원수 수질에 따라 약품주입량 제어 및 정보를  감시장치로 전송

     o 탁도에 따라 응집제량 결정, pH 및 알칼리도에 따라 응집 보조제 주입량을 결정 하며, 혼화응집공정의 경우 플럭형성을 위한 급속혼화와 플럭 성장을 위한 완속 교반을 위하여 교반기 제어 감시가 이뤄진다.

       • 응집제량 결정은 주기적인 자-테스트에 의한 수질 측정 방법과 실시간으로 수질을 측정 약품량을 제어하는 방법이 있다.

       • 약품 주입을 제어하는 방법에는 정량주입 제어, 처리수 비례주입 제어, 피드포워드주입 제어, 피드백주입 제어(수질일정 제어) 등이 있으며, 약품량 제어 설비에는 제어밸브, 정량주입펌프, 약품 주입기 등이 있다.

     o 고속응집침전 공정의 경우 조(지) 간 유량 균등 분배 되도록 유량제어가 이뤄져야 한다.

    (3) 여과공정 : 여과지 수위, 여과지 손실수두, 여과유량, 탁도, 밸브 상태 등

     o 여과지간 유량이 균등 분배 되도록 제어 및 감시가 이뤄지며, 여과 방식에 따라 정속여과, 감쇠여과 그리고 여과수량 조절방식에 따라 유입수량 제어, 유출수량제어가 이뤄지며 유량 및 수위 조절 밸브 개도조절 등에 의하여 이루어진다.

     o 여과 공정 중 여과지 손실수두(차압)을 체크하여 역세척 이뤄지면, 역세척에 따른 배수, 공기세척, 수세척 등 프로그램에 의하여 순차적으로 자동제어 되어지며 중앙감시시설에 상태를 보내준다.

     o 막여과 시설의 공정구성은 아무리 큰 시설의 경우도 반복되는 단순 공정이지만 체계적인 공정 관리가 필요하다.

       • 여과공정 중 막 오염으로 여과케이크가 형성되어 압력 한계치에 도달하거나 또는 유량 한계치에 도달하는 경우 여과공정을 중지시키고 공기 및 물로 역세척이 이뤄진다.

       • 역세척은 60분마다 약 30초 정도 이뤄지며, 이처럼 반복되는 공정은 온․오프 프로그래머블 논리제어기에서 자동제어 된다. 

contents_img(현장용 판넬)

 

 (4) 슬러지 처리 : 슬러지 수위, 반출 상황, 반송량, 반송수 탁도 등

     o 슬러지 수집 및 수량을 고려하여 배출제어는 타이머에 의한 간헐제어, 처리유량 비례제어, 농축조 슬러지 계면계에 의한 제어 등이 있다.

     o 탈수공정에서는 슬러지 함수율 등을 감시하여 탈수기를 제어 감시 한다.

    (5) 소 독 : 소독제 주입량, 총유량, 잔류염소 등

     o 유량 및 소독후 잔류 염소량을 측정하여 투입량을 결정하며, 원수 수질에 따라 UV, O3 등에 의하여 소독이 이뤄지기도 하나, 최종적으로는 잔류 염소를 위하여 염소소독이 이뤄진다.

       • 전염소처리 : 철, 망간, 암모니아성 질소, 유기물을 산화시키기 위한 것으로 오염 정도에 따라 소독제 주입량 결정

       • 오존(O3) : 색도, 맛의 개선, 세균이나 바이러스 제거, 철, 망간, 유기물 산화 등 목적

 

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 (염소투입 기본 프로그램)

 

    (6) 정수지 및 배수지 : 정수지 수위, 잔류염소, 탁도 및 배수지 수위 등

     o 배수지의 경우는 수위에 연동하여 밸브 개도율을 조절함으로서 물 탱크 저수량을 제어하다.

 

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 (배수지 수위제어 방식)

 

※ 정수지와 배수지

  o정수지란 정수처리의 최종단계, 정수장내 설치되는 정수 탱크로 정수처리과정에서 여과수량 및 송수량간 양적, 질적 불균형 조절 및 완충

  o배수지란 정수장의 정수를 송수 받아 배수구역의 수요량에 따라 배수하기 위한 탱크로 배수량의 시간변동을 조절 및 단수시 완충

 

    (7) 가압 및 송수시설 : 펌프 기동 상황, 압력, 유량 등

     o 정수지 수위에 따라 펌프를 기동/정지하고, 송․급․배수관의 압력 및 유량에 따라 모터 인버터로 제어 감시 한다.

       • 가압시설은 배수지보다 높거나 수압이 낮은 급수구역에 일정압력을 유지할 수 있도록 펌프시설 등을 설치하며, 펌프제어는 인버터와 PLC를 이용 모터입력전원의 주파수를 조절하여 펌프속도를 가감시켜 압력을 조절한다.

※ 인버터 제어

  o인버터는 주파수를 제어하여 모터 속도를 제어하는 기기로 펌프 유량 및 압력을 조절하는 기능을 하며 VVVF(Variable Voltage Variable Frequency; 가변전압 가변주파수)라고도 칭한다.

  o VVVF 제어는 전류를 4~20mmA 로 Control 해서 회전수를 제어하는 전기적인 방식으로 "0"mmA 를 약 80%에 맞추어 20% 범위내애서 운전하는 것이 효율적이다. "0"mmA를 너무 낮게 잡는 경우 유량이 커지면서 양정이 낮아 실제적인 기능을 못할 수도 있다.  

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 (f:주파수(Hz), P:모터의 극수, S:모터의 미끄러짐)


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(모터제어용 인버터)

    

  (8) 비상 감시 : 자연재해, 정전, 기계 고장, 센서검출한도초과 등 비상시 알람, 긴급 차단하는 감시 제어

     o 정전시를 대비한 발전시설, UPS 시설, 낙뢰 등에 따른 계측기기, 통신시설 등 보호, 자료 백업을 위한 백업용 전원 및 감시제어 시스템 등

 

 

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제품카달로그
휴대용수질측정기 및 설치형(On-Line)수질측정기 2018-04-01
(주)다올이엔지_ 막플랜트설비에 Mn(망간) 유입 관련 유지관리 계기 2017-07-09
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