[논문]전기집진기의 직렬 및 병렬식 배열에 따른 효율적인 진동 탈진에 대한 연구

최지현; 김진호

doi:10.5762/kais.2013.14.9.4136

초록
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전자기 진동 가진기를 적용한 전기 집진기의 효과적인 탈진 여부를 판단할 수 있는 기준은 집진기내 집진판들의 진동 가속도이다. 이러한 진동 가속도는 외부로부터의 가진 주파수와 시스템의 고유주파수의 일치로 인하여 공진이 일어날 때 간헐적으로 최대치를 보이며 효율적인 탈진성능을 기대할 수 있다. 본 연구에서는 한대의 전자기 진동 가진기를 이용하는 단일 객체를 대상으로 한 관점에서 더 나아가, 실제 현장에서 복수의 전기집진탈진기가 설치됨을 고려하여 진동 탈진기의 설치방식에 따라 시스템을 모델링 하였다. 이러한 직렬 및 병렬회로로 연결된 가진기를 적용한 시스템을 대상으로 진동 가속도 계측 실험을 수행하여 직렬 및 병렬식 연결에 따른 진동 가속도의 차이를 비교함으로써 가진기의 배열 방식과 그에 따른 기대 탈진 성능 및 소비전력의 유효성을 검증하였다. 최종적으로 직렬 배열형 모듈이 증가할수록 선형적으로 필요전류량이 증가할 것으로 예상하였으나 급격한 감소나 (6.9% ~ 37.6%) 증가를 (5% ~ 45%) 보여주었다. 단독의 가진기가 사용된 병렬 배열보다, 2대의 가진기가 사용되고 그 전기회로의 연결이 병렬일 때 동일한 전류가 인가되었음에도 약 11.64% 의 가속도 감소 현상을 보였다. 2대의 가진기를 사용하고 입력전류의 값을 소비 전력의 관점에서 동일하게 보정하였을 경우 약 16.80 % 의 가속도 증가 현상을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

One of the most significant requisite that should be considered for effective rapping of the electrostatic precipitator using electromagnetic vibration exciter is vibration acceleration and resonance frequency of collecting plates. This vibration acceleration shows its peak points when natural frequ...

One of the most significant requisite that should be considered for effective rapping of the electrostatic precipitator using electromagnetic vibration exciter is vibration acceleration and resonance frequency of collecting plates. This vibration acceleration shows its peak points when natural frequencies of the system are corresponded with excitation frequency from the power source, and effective rapping performance can be expected. In this research, extend view of single electrostatic precipitator using one electromagnetic vibration exciter, the system was remodeled by arrangement of the exciters in view of multiple modules of the electrostatic precipitator in fields. And vibration acceleration measurement experiment is performed and measured values are compared with these remodeled systems. By this experimental comparison in series and parallel arrangement, effectiveness of arrangement methods for the electromagnetic vibration exciter, expected rapping performance, and power consumption are verified.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

따라서, 전기집진기 다중 모듈의 연결 방식에 따라 진동탈진기의 설치, 가속도 변화 및 소비전력 등 다양한 조사 및 분석이 필요하다. 본 논문에서는 병렬회로로 연결된 가진기를 적용한 시스템을 대상으로 진동 가속도 계측 실험을 수행하여 병렬식 연결에 따른 진동 가속도의 차이를 비교함으로써 가진기의 배열 방식과 그에 따른 기대 탈진 성능 및 소비전력의 유효성을 검증하였다. 2장에서 복수 모듈의 전기집진기 및 진동탈진기 시스템을 각각 직렬 및 병렬 배열 형태로 모델링하고, 이에 대한 진동 모드 유한요소해석을 수행하여 고유진동수를 파악한다.

제안 방법

본 논문의 관심 대상인 가속도를 계측 지표로 하여 2장에서 제시한 병렬 회로의 구성을 따르는 가진기를 전기집진탈진기에 설치한 뒤 일정한 전류를 인가하여 진동 가속도에 대한 집진판의 거동을 비교하였다. 그림 6과 같이 집진판의 면적을 일정한 간격으로 9개의 구역으로 나누고 그 중, 가장 직접적인 외부 가진을 받는 스팅어의 위치에 가속도 센서를 부착하여 계측을 수행하였다.
직렬 및 병렬 연결된 전기 집진탈진기 시스템의 고유진동수를 구하기 위하여 진동 모드 유한요소해석을 수행하였다. 그림 4(a), (b), (c)는 1대의 가진기와 스팅어로 집진기 1기, 2기 그리고 3기가 직렬 연결된 시스템의 모드 해석 결과를 보여준다.

성능/효과

64% 의 가속도 감소 현상을 보였다. 2대의 가진기를 사용하고 입력전류의 값을 소비 전력의 관점에서 동일하게 보정하였을 경우 약 16.80 % 의 가속도 증가 현상을 확인할 수 있었다. 전기집진탈진기가 설치되는 장소나 위치에 따라 그 배열은 다양할 수 있으나 본 실험연구의 결과에 따라서는 병렬회로로 구성된 복수의 가진기가 설치된 전기집진탈진기 시스템이 동일한 전력을 소비하면서도 더 높은 탈진 가속도 값을 기대할 수 있을 것이다.
0 A의 전류가 입력이 되었다. 가진기가 1대가 쓰인 병렬 배열보다, 가진기가 2대가 사용되고 그 전기회로의 연결이 병렬일 때 동일한 전류가 인가되었음에도 약 11.64% 의 가속도 감소 현상을 보였다. 2대의 가진기를 사용하고 입력전류의 값을 소비 전력의 관점에서 동일하게 보정하였을 경우 약 16.
직렬로 전기집진탈진기를 배열 및 설치할 경우, 모듈의 수에 따라 선형적으로 또는 일정한 수치만큼 집진판의 탈진 가속도가 감소하거나, 특정한 목표 가속도 유지를 위한 필요전류가 증가할 것으로 예상하였으나 해당 수치들은 급격한 감소나 (6.9% ~ 37.6%) 급격한 증가를 (5% ~ 45%) 보여주었다. 그러므로 효과적인 전기집진탈진기의 탈진 과정을 위해서는 구동원이 되는 전자기 진동가진기의 설계 시, 위의 증감 경향을 고려하여 그 사양을 높이거나 또는 입력시켜주는 전류의 세기 조정이 요구된다.

후속연구

6%) 급격한 증가를 (5% ~ 45%) 보여주었다. 그러므로 효과적인 전기집진탈진기의 탈진 과정을 위해서는 구동원이 되는 전자기 진동가진기의 설계 시, 위의 증감 경향을 고려하여 그 사양을 높이거나 또는 입력시켜주는 전류의 세기 조정이 요구된다.
80 % 의 가속도 증가 현상을 확인할 수 있었다. 전기집진탈진기가 설치되는 장소나 위치에 따라 그 배열은 다양할 수 있으나 본 실험연구의 결과에 따라서는 병렬회로로 구성된 복수의 가진기가 설치된 전기집진탈진기 시스템이 동일한 전력을 소비하면서도 더 높은 탈진 가속도 값을 기대할 수 있을 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	전자기 엑츄에이터를 이용한 전기집진기의 진동탈진은 어떻게 탈진 효율을 극대화 하는가?	전자기 엑츄에이터를 이용한 전기집진기의 진동탈진은 해머 등을 이용한 충격에너지를 이용한 탈진과는 달리 가진주파수와 집진기 자체 시스템의 주파수를 일치시켜 공진현상을 발생시켜 탈진 효율를 극대화 한다. 또한, 이렇게 일치된 양측의 진동 주파수로 인한 결과인 향상된 탈진은 가속도의 크기를 기준으로 그 성능을 가늠한다[1].
	전자기 엑츄에이터를 이용한 전기집진기의 진동탈진은 무엇을 기준으로 성능을 가늠하는가?	전자기 엑츄에이터를 이용한 전기집진기의 진동탈진은 해머 등을 이용한 충격에너지를 이용한 탈진과는 달리 가진주파수와 집진기 자체 시스템의 주파수를 일치시켜 공진현상을 발생시켜 탈진 효율를 극대화 한다. 또한, 이렇게 일치된 양측의 진동 주파수로 인한 결과인 향상된 탈진은 가속도의 크기를 기준으로 그 성능을 가늠한다[1]. 그림 1은 이전 연구에서 다루어진 단일 가진기를 적용한 전기집진탈진기의 개략도이다.
	전자기 진동 가진기에서 집진판들의 진동 가속도는 언제 최대치를 보이는가?	전자기 진동 가진기를 적용한 전기 집진기의 효과적인 탈진 여부를 판단할 수 있는 기준은 집진기내 집진판들의 진동 가속도이다. 이러한 진동 가속도는 외부로부터의 가진 주파수와 시스템의 고유주파수의 일치로 인하여 공진이 일어날 때 간헐적으로 최대치를 보이며 효율적인 탈진성능을 기대할 수 있다. 본 연구에서는 한대의 전자기 진동 가진기를 이용하는 단일 객체를 대상으로 한 관점에서 더 나아가, 실제 현장에서 복수의 전기집진탈진기가 설치됨을 고려하여 진동 탈진기의 설치방식에 따라 시스템을 모델링 하였다.

참고문헌 (4)

J.H Choi, J.H Kim, B.D Lim, J.H Kim, Mathematical Vibration Modeling for an Electrostatic Precipitator System. Journal of Vibroengineering, Vol. 15, Issue 1, No. 955, 2013.

상세보기
K.Y Yoo, M.D Oh, J.S Lee, Improvement of Submicron Particle Charging and Collection Performance in 2-Stage Parallel Plate Electrostatic Precipitators, The Society of Air-Conditioning and Refrigerating Engineers of Korea, Summer Symposium Collection of Dissertations, pp. 395-401, 1996.
W.S Hong, Y.J Kim, H.O Choi,, J.W Lee,, B.K Ha, B.H Ham, G.S Yoo, An Experimental Study on Electrostatic Precipitator, Korean Society for Atmospheric Environment, Collection of Dissertations, Vol. 1, pp. 95-102, 1994.
Y.J Kim, W.S Hong, S.H Jeong, B.K Ha, D.H Ha, J.S Yoo, A Numerical Study on the Collection Characteristics of a Wide Plate - Spacing Electrostatic Precipitator, The Society of Air-Conditioning and Refrigerating Engineers of Korea, Collection of Dissertations, Vol. 13, Issue 12, pp. 1205-1213, 2001.

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