전속력으로 앞서 간다: Byworth Boilers에서 사용하는 유체 센서

2020. 9. 21

1차 산업 혁명부터 4차 산업 혁명까지, 기존의 경계를 넘어 새로운 영역으로 나아가려는 노력은 위대한 영감의 동력이 되었습니다. 영국에서 가장 오래되고 가장 유명한 보일러 제조사인 Byworth Boilers는 SICK와의 파트너십을 통해 보일러 공장의 제어기를 더 세밀하게 조정하고 고객의 연료비를 최대 7% 낮출 수 있었습니다.

At its heart is the industrial boiler, a process-critical workhorse that must always be completely reliable.
At its heart is the industrial boiler, a process-critical workhorse that must always be completely reliable.

 

영웅적, 역사적 – 증기가 영감을 주다 

증기는 예나 지금이나 현대 산업 공정에서 운송과 열 공급을 위한 가장 효과적이고 가장 효율적인 수단 중 하나입니다. 현대 산업 공정의 핵심은 산업용 보일러입니다. 산업용 보일러는 공정에서 중요한 동력으로서 항상 절대적으로 신뢰할 수 있어야 합니다. 가족 기업으로 50년 이상의 역사를 가진 Byworth의 보일러는 Yorkshireman, Dalesman, Fellsman 같은 브랜드로 향수를 불러일으킵니다. 하지만 이 회사는 50년 동안 늘 만족하지 않고 혁신을 추구해 왔습니다. 민첩하게 문제를 해결하고 지속적인 개선을 이뤄냄으로써 타사와의 경쟁에서 항상 우위를 점할 수 있었습니다. 이로써 고객의 연료 소비량이 계속 줄어들었고 보일러 효율이 점점 더 상승했으며 고장 시간이 최소화되었습니다.

2020년 초에 Byworth Boilers는 웨스트요크셔 주 키틀리의 제조 본부에 220만 유로 규모의 확장 설비를 열었습니다. 점점 생겨나는 마이크로 증류소를 위한 소형 보일러부터 병원과 동물 사료 공장을 위한 초대형 보일러에 이르기까지 Byworth Boilers의 사업은 고객과의 장기적인 파트너십을 기반으로 합니다.

 

많은 에너지를 필요로 하는 산업용 보일러

가급적 한 방울의 연료라도 절약하려면 측정 및 제어를 통해 압력, 레벨, 온도의 완벽한 균형을 항상 유지해야 합니다. Byworth는 영국 키틀리에서 보일러실의 기능을 완벽히 만드는 데 연구 및 개발 역량을 집중합니다. 최신 측정 기술을 고객 설비에 적용하기 전에 이곳에서 연구가 이루어집니다.
Byworth와 SICK의 관계는 간단한 압력 스위치의 첫 연구 개발 시도 때부터 발전해 왔으며 현재 Byworth는 다양한 공정을 위한 보일러 포트폴리오에 SICK 장치를 기본적으로 사용하고 있습니다. 압력 트랜스미터 PBS, 유도 레이다파 기반 레벨 센서 LFP, 온도 스위치 TBS, 초음파 유량 센서 DOSIC은 신규 설비에 쓰일 뿐 아니라 기존 설비의 개장에도 사용됩니다. 열량 측정식 유량 스위치 FTS는 최근에 연구 및 개발 센터에서 성공적으로 테스트를 통과했습니다.

기술 및 제품 개발 부서장 Jason Atkinson은 기술의 성능이 큰 역할을 하기는 하지만 가장 중요한 것은 공급 사슬 내 관계라고 강조합니다. "고객의 시각에서 볼 때 작업을 수행하는 것은 Byworth Boilers의 보일러이지 통합된 측정 장치나 제어 시스템이 아닙니다. 따라서 우리의 공급사는 장기적인 파트너여야 합니다. SICK는 처음부터 신뢰를 주었습니다. SICK는 기술을 조정하고, 우리와 우리 고객을 위해 교육 및 지원을 제공하고, 우리의 프로세스를 아주 잘 이해했습니다."

 

Wide range of fluid sensors from SICK
SICK의 유체 센서
Wide range of fluid sensors from SICK
SICK의 유체 센서

 

측정 기술의 표준화

"측정 기술의 표준화는 Byworth의 보일러 포트폴리오 전체에서 지속적으로 진행되고 있습니다."라고 Atkinson은 이야기합니다. 이는 고객에게 좋을 뿐 아니라 회사의 자체적인 운영 효율도 최적화합니다.

"보일러 업계는 아주 보수적입니다. 우리가 최고의 기술을 적용하려면 때로는 우직하게 밀어붙여야 하지요. 우리는 보일러용 측정 시스템의 전통적인 공급사들과 협업을 끝내고 SICK의 센서를 우리 설비에 도입했습니다. SICK의 압력 센서 PBS를 사용하여 온수 탱크 내 레벨과 보일러의 증기압 출력을 제어하고 있지요. PBS는 스위칭 포인트가 2개인 측정 변환기입니다. 따라서 우리는 3가지 혹은 4가지 측정 장치 대신에 단 하나의 측정 장치를 두 가지 보일러 구조에 사용할 수 있었습니다. 덕분에 230V 및 110V를 표준 24V DC 제어 아키텍처로 전환하기도 용이했습니다. 이로써 에너지, 공간, 배선 부담만 줄어드는 게 아닙니다. SICK의 압력 트랜스미터 PBS는 모두 M12 플러그 커넥터를 기반으로 하므로 우리 서비스 기술자들이 작업하기가 훨씬 수월합니다. 플러그 앤 플레이가 가능한 거죠."

PBS의 표시부 덕분에 Byworth는 온수 공급기의 압력 표시를 탱크 윗면 대신에 접근이 쉽게 눈높이에 위치시킬 수 있었습니다. PBS의 추가 아날로그 출력도 많은 고객에게 이점을 제공했습니다. 추가적인 센서가 필요 없게 되었기 때문입니다.

 

 

We use SICK’s PBS pressure sensors to control the hot well tank level, as well as to regulate steam pressure output from the boiler.
SICK의 압력 센서 PBS
We use SICK’s PBS pressure sensors to control the hot well tank level, as well as to regulate steam pressure output from the boiler.
SICK의 압력 센서 PBS

 

보일러의 수위를 감지하기 위한 유도 레이다파 기술

SICK는 신기술인 유도 레이다파 기술로 엄청난 기술적 도약을 이뤘습니다. Atkinson은 이 기술을 보일러 수위 감지에 사용할 수 있다는 것을 즉시 알아보았습니다. SICK의 LFP Inox 센서를 도입하기 전까지 Byworth는 보일러 수위의 연속 측정을 위해 용량성 센서 아니면 플로트 시스템을 사용했습니다. 용량성 센서 기술은 기포가 생길 때 취약점을 드러냈고 플로트 시스템은 보일러 내 난류에 민감했습니다.

SICK의 LFP Inox는 이러한 두 가지 난점을 극복했습니다. 보일러에 물을 주입할 때 수면에 기포가 생겨도, 난류가 있어도 문제없이 측정을 수행하기 때문입니다.

"유도 레이다파 기반의 레벨 센서 LFP는 훨씬 더 확실하고 정확한 레벨을 제공합니다. 그 결과 우리는 급수 시스템을 훨씬 더 정밀하게 작동할 수 있지요." Atkinson이 말합니다. "이제 수위 변동이 확연히 줄었습니다. 수위가 심하게 변동할수록 설비의 열효율이 줄어들지요." SICK는 기포와 난류에 민감하지 않은 동시에 보일러 작동자나 서비스 기술자에게 접근이 쉬운 디스플레이를 제공하는 센서의 요건을 충족하기 위해 LFP용 펌웨어 어댑테이션을 개발했습니다. 덕분에 Byworth를 위한 LFP의 프로브 길이를 1.3m로 표준화할 수 있었습니다. 뿐만 아니라 LFP의 증폭기 시스템이 프로브를 전자 기기에서 분리하는 솔루션을 제공하여 작동자가 디스플레이에 접근하기가 쉬워졌습니다. 이로써 LFP의 탱크 프로브가 최대 3.3m 길이의 유연 동축 케이블을 통해 별도 설치된 센서 및 송신기와 연결되어 있습니다.

 

 

Successful trials with DOSIC ultrasonic flow sensor confirm competitiveness and accuracy
레벨 센서 LFP Inox
Successful trials with DOSIC ultrasonic flow sensor confirm competitiveness and accuracy
레벨 센서 LFP Inox

 

성공적으로 시험을 통과한 DOSIC 초음파 유량 센서, 경쟁력과 정확도를 입증하다

Byworth에서 SICK의 DOSIC 초음파 유량 센서를 시험한 결과는 성공적이었고 제품의 경쟁력과 정확도가 입증되었습니다. 그 결과 소형 보일러 분야에서 공급 탱크 측정에 이 센서가 도입되었습니다. 급수는 역삼투 과정을 거치는 경우가 많으므로 전도성이 아주 작을 수 있고 때문에 자기 유량 센서는 사용할 수가 없었습니다. DOSIC은 연료유 측정에서도 성능이 입증되었습니다. SICK의 새로운 열량 측정식 유량 스위치 FTS를 사용하여 연수화 설비에서 유량을 감시하는 시험이 최근에 끝났습니다. 2016년에 “Queen's Award for Enterprise in Innovation”을 수상한 Byworth의 획기적인 디지털 제어 시스템 “Unity”의 배후에는 표준화 그리고 중앙 제어기로의 통합이라는 컨셉이 있었습니다. 전통적으로 보일러는 다양한 보일러 부품을 위한 개별 제어기를 갖추도록 개발되었습니다.

"우리는 Unity 시스템으로 연구를 진행했는데 그 결과 연간 7퍼센트의 연료를 절약할 수 있음이 입증되었습니다. 이는 심지어 새 설비를 설치했을 때 절약할 수 있는 수치를 초과합니다. 우리는 각 공정을 따로따로 제어하는 게 아니라 보일러실 내 하나의 유닛으로 모든 것을 제어합니다. 이때 중요한 것은 보일러를 어떻게 직렬로 연결하고, 모듈화하고, 망에 연결하느냐입니다." Atkinson이 말합니다. "사용하는 센서의 표준화는 우리가 보일러실의 다양한 부품에서 오는 데이터를 훨씬 세밀하게 조정하는 데 도움이 됩니다. 물론 우리는 측정의 정밀성, 신뢰도, 반복 정확도 또한 추구합니다. 처음에 유도파 레이다 같은 측정 장치를 팔기는 어려웠습니다. 왜 기존에 보일러 업계와 연관이 없던 공급사의 제품을 쓰는지 설명해야만 했지요. 하지만 이제 고객들은 이 기술을 찾고 있고 새로운 보일러에 이를 적용하기를 원합니다. 우리는 이러한 변화를 밀어붙여야 했습니다.

우리와 SICK의 관계는 양쪽에 이득이 되는 파트너십이며 두 회사는 결국 더 좋은 제품을 만들어 냈습니다."

 

 

 

기타 기고문

증기를 위한 초음파 유량계: 영리한 선택

Smart Fluid Power: 공압 및 유압 시스템에서의 간단한 통합

DOSIC - 유연한 유량 측정을 위한 콤팩트한 스테인리스 스틸 센서

변전소에서 레벨 및 온도 감시

 

 

Xaver Meier

산업 계측 사업 부문장

산업 엔지니어인 Xaver Meier는 2007년부터 SICK의 레벨 및 유량 측정 기술 부문에서 유체 센서의 구성을 담당하며 중요한 역할을 하고 있다. 2015년 초부터 제품 관리 및 응용 엔지니어링 부문장으로서 이 작업을 계속하며 산업 계측에 초점을 두고 있다.

 

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