KR900002100B1 - 가변속 기어모터의 제어방법 및 장치 - Google Patents
가변속 기어모터의 제어방법 및 장치 Download PDFInfo
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Description
제 1 도는 본 발명에 따라 구성되고 동작하는 디스크 리파이너 제어 시스템의 개략도.
제 2 도는 주 모터전력을 리파이너 디스크 간격에 대해 도시한 것으로, 제어 시스템의 제 응답요건을 나타내는 그래프.
제 3 도는 본 발명에 의해 제공되는 가변분해능의 결과를 나타내는 그래프로써, 주 구동 모터 전력이 기어모터 속도에 대해 플로트되어 있다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
14 : 기어모터 16 : 주구동 모터
18 : 리파이너 콘트롤러 24, 30 : 디바이더
28 : 저항/전류 변환기 32 : 가산기
본 발명은 페이퍼를 리파인하는 방법 및 그 장치에 관한 것으로 특히, 디스크 리파이너의 가변속 기어모터의 제어에 관한 것이다.
현재, 존재하는 디스크 리파이너 전력의 최적 제어는 기껏해야 다양한 가변 파라미터 설정동작과 필요한 주 모터 전력레벨들을 절충하는 것이다. 상기 절충한 결과로 현존 기어 모터의 축속도가 고정되고, 리파이너의 주모터 전력레벨이 커질수록 디스크 위치의 증가분에 상응해서 상기 전력이 훨씬 증가한다. 후기에 상세히 도시하는 바와 같이, 디스크 리파이너의 전형적인 주 모터 구동을 리파이너의 디스크 간격(간격을 감소시킴)에 대해 플로트했을때, 디스크 리파이너의 전형적인 주 모터구동은 세 응답요건을 나타낸다. 상기 응답요건은 주 구동모터 전력레벨에는 좌우되지만, 기어모터의 회전속도 출력이 고정되기 때문에 가변되지 않는다. 그 결과로써, 기어모터에 대한 펄스 주파수를 가변 시킴으로써 조정율을 주 구동전력 레벨의 함수로써 제어하는 것을 시도하기에 이르렀다.
이와같은 시도들은 상기 응답요건의 가변성질 때문에 성공적인 것이 아니었으며, 기어모터를 돌입전류 상태에서 동작하도록 야기 시키므로, 기어모터가 조기에 파손되고 기계조정시 지나친 시간이 경과 한다.
알 에프. 맥마흔 등의 미합중국 제 3,309,031 호에는 작동중인 재료의 온도변화가 기설정된 값에 대해 재료 실행장치의 효과를 제어하는 재료에 의해 흡수되는 일의 변화로써 측정되는 시스템이 개시되어 있다.
존 에이. 건다즈씨의 미합중국 특허중 제 3,610,541 호에는 일탈의 크기에 좌우되는 주파수를 갖는 기어모터에 출력펄스들을 제공하기 위한 제어가 설정점의 일탈처리 함수로 되는 시스템이 개시되어 있다.
본 발명의 목적은 주 구동 전력에 반대가 되는 기어모터 출력속도(주 전력을 증가시키고 기어모터 출력속도를 감소시킴)를 계속해서 계산하는 제어기술을 제공해서, 여러 설정 레벨에서 리파이너의 안정된 동작에 필요한 주 구동의 전전력 범위에 걸쳐 가변분해능을 제공하는 것이다. 가변 분해능이 가변하므로 기어모터는 이제 돌입전류 모트에서 동작하지 않게 되지만, 다소 감소된 속도로 정해진 시간보다 더 오랫동안 동작한다.
상기 목적은 소망의 기어모터 속도를 표시하는 결과에 필요한 계산을 수행하는 여러 방법을 사용해서 선형 방정식의 해식을 기초로 성취된다. 필요한 결과를 유추하기 위한 기법은 아날로그 측정 및 아날로그 연산 장치를 사용해서 이하에 기술한다. 그러나, 이것은 수학 방정식을 풀고 착상을 실시하기 위한 하나의 실시예인 것이다. 상기 기법은 연산요건 대신에 디지탈 기술 및 마이크로프로세서를 사용해서 쉽게 실시될 수 있다. 본 발명의 본질은 리파이너의 주구동 전력의 크기에 역관계로 기어모터의 속도출력을 가변시키는 것이다. 기본선형 방정식은 다음과 같다.
A = [B - (C / (D / B)] + E
여기서, A는 원하는 기어모터 속도.
B는 기어모터의 최대출력(rpm)을 표시하는 조정 가능한 상수.
C는 리파이너의 주구동에 의해 작동된 실제 전력의 실시간 측정값.
D는 리파이너가 전달할 수 있는 최대 마력을 킬로와트로 표시하는 조정 가능한 상수.
E는 기어모터 최저속도를 표시하는 조정가능한 정수로써, 가변주파수 구동 콘트롤러에 포함되는 상수이다.
후에 상세히 설명하겠지만, 본 발명은 디스크 리파이너에 부착된 기어모터의 출력속도를 주 모터 전력레벨의 크기에 관련해서 가변하는 방법 및 장치를 제공해서, 다양한 종류의 펄프를 생산하는데 필요한 여러 전력레벨들의 크기에 걸쳐 펄프슬러리에 대한 디스크 리파이너의 작동제어가 개선된다. 기어모터 속도의 분해능이 주모터 구동의 유효 전력범위에서 가변하므로, 조정파라미터들의 최적한 설정이 진전되어서, 주 구동 전레벨들의 전범위에 걸쳐 가변 진행 즉, 주 구동 전력에 대해 개선된 제어가 제공된다. 그러므로, 가변진행 즉, 주 구동 전력레벨의 제어능력의 향상은 리파인된 생성물의 향상을 가져온다.
도면을 참조해서 본 발명에 관해 설명한다. 제 1 도에는 디스크 간격을 조절하는 기어모터(14)를 갖춘 디스크 리파이너를 구비한 디스크 리파이너 시스템(10)이 도시되어 있다. 기어모터 제어와 리파이너 작동은 한쌍의 디바이더(24, 30), 저항/전류 변환기(28), 감산기(32), 가변 주파수 드라이브 콘트롤러(34) 및 기어모터 시동기 제어회로(36) 등을 포함한 다수의 제어소자들에 의해 제공된다.
편의상, 상기 선형 방정식의 구성요소들은 도면에 기입했다.
리파이너 콘트롤러(18)는 일례로, 5VDC의 출력을 가감 저항(20)에 공급한다. 저항은 주모터의 유효전력을 나타내는 예컨대, 4-20ma의 범위내에서 전류 D를 공급하도록 조절된다. 저항/전류 변환기(28)는 기어모터의 최고속도를 나타내는 4-20ma 범위내에서 출력전류 B를 제공할 수 있도록 가변저항(26)을 거쳐서 조절된다. 상기 두전류 D와 B는 디바이더에 공급된다. 상기 디바이더(24)는 기어모터 최고속도를 초과한 유효전력을 표시하는 몫을 제공하기 위해 전류 D를 전류 B로 나누는 아날로그 디바이더이다.
그 결과 전류 D/B는 디바이더(30)에 공급되고, 그때 주모터의 실제전력을 표시하는 전류 C는 주 구동 모터(16)에 접속된 전력 전송기(38)를 거쳐 제공된다. 또한, 디바이더(30)도 전류 C를 전류 D/B로 나누는 아날로그 디바이더이다. 이 전류는 전류 B와 함께 감산기(32)에 인가된다. 상기 감산기(32)는 선형 방정식에서 A로 표시된 필요한 기어모터속도를 대략 나타내는 전류를 제공하기 위해 저항/전류 변환기(28)의 출력에서 디바이더(30)의 출력을 감산한다. 디바이더(30)의 출력과 감산기(32)의 출력은 둘다 4/20ma 범위내에서 존재한다.
감산기(32)의 출력은 정상상태시에는 폐쇄된 상태로 있는 접점(42)을 거쳐 가변 주파수 드라이브 콘트롤러(34) 세팅회로의 입력단에 인가된다. 그리고 가변 주파수 드라이브 콘트롤러는 주 구동 모터의 전력레벨에 근거를 둔 필요한 기어모터 회전속도에 있어서의 실제 증가 또는 감소를 표시하는 신호를 갖추고 있다. 가변 주파수 드라이브 콘트롤러는 0포인트에서의 상승을 허락하는 가변 주파수 구동 콘트롤러 내의 수단을 제공하는 조정가능한 기설정된 기어모터의 최저 속도를 갖으므로, 신호 E는 감산기(32)의 출력에 자동적으로 가산된다.
제 1 도에 도시된 시스템은 한쌍의 접점(42, 44)을 동작시키는 알람 회로(40)도 구비한다. 상기 접점들은 자동 무부하 알람(AUA)으로써 알려져 있고 실제로도 간단한 전자스위칭 장치이다. 그 접점들의 작동은 리파이너 콘트롤러 내에 포함된 알람 감시 회로에 달려 있다. 그 작동에 대해 여기에 간단히 도시한다. AUA 장치들의 목적은 가변주파수 드라이브 콘트롤러 주파수 세팅회로에 신호(20ma)를 인가하는 것에 의해 가변주파수 드라이브 콘트롤러를 자동적으로 최고 속도에 이르게 하는 것이다. 이것은 기어모터 시동기 콘트롤러의 작동시퀴엔스에 관련해서 기어모터의 작동이 "아웃" "패스트"모드에 있게하므로, 알람 상태가 존재할때 리파이너에 대해 필요한 보호를 제공한다. 상기 스위치(42)와 스위치(44)는 시스템에서 알람 상태가 아닌 정상상태를 도시하고 있다. 도면에 도시된 위치에서는, 감산기(32)의 출력신호가 가변주파수 드라이브 주파수 제어 회로에 인가된다. 알람 상태하에서는, 스위치(42)가 개방되고 스위치(44)가 폐쇄되므로 저항/전류 변환기(28)의 출력은 가변 주파수 구동 콘트롤러(34)에 인가된다. 이것은 기어모터의 최고 속도를 표시하는 전류 B이므로, 기어모터 속도는 알람 상태하에서 최대로 상승한다.
전술한 바와같이, 가변 주파수 드라이브 콘트롤러는 기어모터의 최저속도를 감산기(32)의 출력에 공급하고, 필요한 기어속도로 기어모터(14)를 동작시키기 위해 기어모터 시동기 제어회로(36)에도 기어모터의 최저 속도를 공급한다. 기어모터 시동기 제어회로(36)도 리파이너 콘트롤러(18)로 부터 기어모터 방향 제어신호를 수신한다.
제 2 도를 참조하면, 전형적인 전력전류(46)가 디스크 위치에 관련해서 주 모터 전력에 대해 도시되어 있다. 제 2 도에는 제어시스템의 응답 요건 3개(X, Y 및 Z)가 도시되어 있고 그리고 주 모터 전력이 디스크의 간격감소에 따라 지수적으로 증가한다는 것을 알 수 있다.
제 3 도는 주 모터 전력 : 기어모터속도에 관한 것으로, 최고속도 조절을 통해 조절가능한 경사를 표시한 곡선(48), 기어모터 속도를 표시하는 곡선(50) 및 주 구동 모터의 전형적인 전력곡선을 나타내는 곡선(52) 이 도시되어 있다. 또한, 최저속도 영역(54)과 최고속도 영역(56)도 도시되어 있다.
제 2 도 및 제 3 도를 염두에 두고, 본 발명에 따라 다음 실시예를 구성해서 동작시켰다.
[실시예]
주 구동 마력 = 200
최대 유효전력 = 200HP×.746 = 149.2KW
기어모터의 최고속도 = 90 RPM
기어모터의 최저속도 = 50 RPM
기어모터 속도범위 = 850 RPM
최고속도 설정 = 850 RPM
무부하를 가정한 경우의 HP = 70HP×.746 = 52.2KW
상기 실시예로 부터, 측정된 실제 주 전력이 가변하는 것에 따라 기어모터의 속도가 역으로 가변하는 사실을 알 수 있다.
제 1 도에 관련하는 실제 실행은 다수의 연산 아날로그 그 모듈들로 구성된다. 그러나 동일한 시스템이 마이크로프로세서를 이용해서 구성될 수 있고 전기한 특정 구성의 실시예로 한정되는 것은 아니다.
가변주파수드라이브 콘트롤러, 리파이너 콘트롤러 및 기어모터 시동기 제어회로를 제외한 본 발명의 실제 실시예에 사용된 구성소자들은 표로 만들어 하기에서 설명한다. 가변 주파수 드라이브 콘트롤러는 "에멀슨 일렉트릭"과 "앨렌 브래들리"와 같이 몇가지 형태로 제조된다. 실제 실시예에서는 "에멀슨 일렉트릭"가변 주파수 드라이브 콘트롤러가 사용되었다. 리파이너 콘트롤러 및 기어모터 시동기 제어회로는 관련도면 번호가 42-400983-G1 및 42-400788인 부류에 속하는 "벨로이트 존즈 디비젼"에 의해 제조된다. 나머지 구성소자들은 다음과 같다.
구성소자들
리파이너 콘트롤러가 설정점에 관련된 주 구동의 실제 전력을 감시하는 직무도 갖고 있다는 사실을 유의해야 한다. 실제 전력이 설정점에서 벗어나면, 콘트롤러 방향제어 신호와 같은 관련신호를 기어모터 시동기 제어회로(36)에 공급하므로 실제전력은 설정점에 놓이게 된다. 따라서, 주 모터 전력이 증가하면, 기어모터 시동기 제어회로(36)를 통해 기어모터의 제어가 제공되므로, 기어모터가 주 모터와는 반대로 작동하게되어 제 3 도에 도시된 가변분해능이 제공된다.
비록 본인이 본 발명을 특정실시예로 언급해서 기술했지만, 본 발명의 의의 및 범주내에서 본 기술에 숙련된자에 의해 변경 및 수정이 본 발명에 가해질 수 있다.
Claims (11)
- 주 구동 모터에 의해 구동되고, 디스크의 분리가 보조 모터에 의해 제어되는 디스크를 구비한 디스크 리파이너를 동작시키는 방법으로써, 그 방법이 주 구동 모터에 의해 사용된 실제 전력을 표시하는 제 1 신호를 발생하는 단계, 주 모터용 유효전력을 표시하는 제 2 신호를 발생하는 단계, 보조 모터의 최대속도를 표시하는 제 3 신호를 발생하는 단계, 제 1 몫신호를 얻기 위해 제 2 신호를 제 3 신호로 나누는 단계, 제 2 몫신호를 얻기 위해 제 1 몫신호를 제 1 신호로 나누는 단계, 원하는 보조 모터의 속도를 근사하게 표시하는 감산 신호를 얻기 위해 제 3 신호에서 제 2 몫신호를 감산하는 단계 및 감산 신호에 응답해서 제 4 신호를 발생하고, 그 신호를 보조 모터를 구동시키기 위해 콘트롤러에 인가하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 보조 모터의 최저 속도를 0으로 설정하기 위해 제 4 신호를 발생하기 전에 감산 신호에 제 5 신호를 가산하는 단계를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 제 1 신호를 기설정된 값과 비교하는 단계, 상기 제 1 신호가 예정된 값의 상한 또는 하한을 벗어났을때 해당 되는 방향신호를 발생하는 단계 및 보조 모터의 회전 방향을 제어하기 위해 방향 신호를 콘트롤러에 인가하는 단계를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 주 구동 모터에 의해 구동되고, 그 디스크의 분리가 보조 모터에 의해 제어되는 디스크를 구비한 디스크 리파이너의 동작을 제어하는 장치로써, 상기 장치가 주 모터의 유효전력을 표시하는 제 1 신호, 보조모터의 최고속도를 표시하는 제 2 신호 및 상기 제 1 신호와 제 2 신호의 몫을 표시하는 제 3 신호를 생성하도록 작동하는 제 1 수단, 주 모터에 접속되고, 실제 주 모터 전력을 표시하는 제 4 신호를 생성하도록 작동하는 제 2 수단, 상기 제 1 및 제 2 수단에 접속되고, 제 4 신호와 제 3 신호의 몫을 표시하는 제 5 신호를 생성하기 위해 제 3 신호와 제 4 신호에 응답해서 작동하는 제 3 수단, 상기 제 1 및 제 3 수단에 접속되고, 제 2 신호로 부터 제 5 신호의 감산을 표시하는 제 6 신호를 생성하기 위해 제 2 신호와 제 5 신호에 응답해서 작동하는 제 4 수단 및 상기 제 4 수단과 보조 모터간에 접속되고, 제 6 신호의 크기에 따라 보조모터를 구동시키도록 작동하는 제 5 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 수단이 제 1 전류를 제 1 신호로써 생성하도록 작동하는 조정가능한 제 1 소오스, 제 2 전류를 제 2 신호로써 생성하도록 작동하는 조정가능한 제 2 소오스 및 상기 조정가능한 제 1 및 제 2 소오스에 접속되고, 제 3 전류를 제 3 신호로써 생성하도록 제 1 전류와 제 2 전류에 응답해서 작동하는 디바이더를 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 5 항에 이어서, 상기 제 2 수단이 제 4 전류를 제 4 신호로써 생성하도록 작동하는 전력전송기를 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 6 항에 있어서, 상기 제 3 수단이, 상기 전자 디바이더와 전력 전송기에 접속되고 제 5 전류를 제 5 신호로써 생성하도록 제 3 및 제 4 전류에 응답해서 작동하는 디바이더를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 7 항에 있어서, 상기 제 4 수단이, 상기 조정 가능한 제 2 소오스와 상기 후자 디바이더에 접속되고 제 6 전류를 제 6 신호로써 생성하도록 제 2 및 제 5 전류에 응답해서 작동하는 감산기를 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 8 항에 있어서, 상기 제 5 수단이 보조 모터에 접속된 보조 모터 제어회로와 상기 보조 모터 제어회로와 상기 감산기에 접속되고, 제 6 전류의 크기에 의해 결정된 주파수에서 상기 보조 모터 구동 제어를 통해 상기 보조 모터를 구동시키기 위해 상기 제 6 전류에 응답해서 작동하는 가변주파수 드라이브 콘트롤러를 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 9 항에 있어서, 상기 제 1 수단이, 상기 전력전송기와 상기 보조 모터 제어회로에 접속되고, 상기 보조 모터의 회전 방향을 제어 하는 상기 보조 모터 제어회로에 상응하는 방향 제어 신호를 생성하기 위해 기설정된 값의 상한 또는 하한을 벗어난 제 4 전류에 응답해서 작동하는 리파이너 콘트롤러를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 9 항에 있어서, 상기 조정가능한 제 2 소오스, 상기 감산기 및 상기 가변주파수 드라이브 콘트롤러에 접속된 스위치 수단을 포함하고, 알람상태동안 보조 모터를 최대속도로 동작시키기 위해 제 6 전류 대신 제 2 전류를 대용할 수 있도록 작동하여, 알람 상태동안 리파이너를 감시하는 알람수단을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
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