화공계장계측

김동원 , 김종만 , 김진국 , 염봉준 , 조은철 지음

아진 2021년 03월 09일 출간

작품소개

책소개

이 책은 운전 현장의 엔지니어 및 공과대학의 화학공학 관련학과 학생들을 대상으로 하여 공정의 제어계장계측에 대한 내용을 체계적으로 소개하고 실용적인 이해가 가능하도록 구성하였다. 이 책은 제어에 대한 기초적인 개념의 소개로부터 시작하여 계측신호의 분석방법과 처리방법, 그리고 온도, 압력, 유량, 조성 등과 같은 주요 공정변수들의 계측과 분석 및 처리기법들을 다양한 각도에서 소개하고 있다.

목차

제 1 장 제어의 기초 1

1.1 서론 1
1.2 제어시스템 2
1.3 아날로그와 디지털 제어 9
1.4 제어 모드 12

제 2 장 계측계층의 구성과 특성 25

2.1 계측계통의 신호흐름 25
2.2 기준과 정의 27
2.3 계측계통의 특성 30
2.4 동특성 33
2.5 측정과 오차 46

제 3 장 Signal Conditioning 49

3.1 신호의 변환 49
3.2 RC 회로 56
3.3 Digital Signal Conditioning 69

제 4 장 신호 변환기 75

4.1 신호변환기(Transducer)의 구성 75
4.2 전기식 신호변환기 77
4.3 Potentiometric sensor 77
4.4 Strain 센서 81
4.5 Strain gauge 83
4.6 정전용량형 신호변환기 90
4.7 인덕턴스형 신호변환기 92
4.8 선형 가변 차등변환기(Linear variable differential transformer: LVDT) 95
4.9 전자기형 신호변환기(Electromagnetic transducer) 100
4.10 열전형 신호변환기(Thermoelectric transducer) 101
4.11 광전형(Photoconductive) 신호변환기 102
4.12 압전효과(Piezo effect) 105
4.13 기계식 신호변환기 및 감지소자 108

제 5 장 온도 측정 111

5.1 온도 111
5.2 온도 측정법 112
5.3 저항온도 감지기(Resistance Temperature Detector: RTD) 118
5.4 Thermistor 121
5.5 Thermoelectric 효과 123
5.6 열전대(Thermocouple) 128
5.7 바이메탈 온도계(Bimetal strip) 147
5.8 봉입형 온도계 152
5.9 비접촉식 온도계 154

제 6 장 압력측정 159

6.1 압력의 정의 159
6.2 유체의 압력 163
6.3 Manometer 167
6.4 압력 게이지 및 압력측정 소자 173
6.5 압력 전송기 181

제 7 장 레벨측정 183

7.1 레벨 측정의 특징
7.2 레벨 측정장치 186
7.3 압력이나 차압을 이용한 레벨측정 191
7.4 전기식 레벨측정 194
7.5 비접촉 레벨측정 198
7.6 고체레벨측정 202
7.7 기타 레벨센서 207

제 8 장 유량측정 209

8.1 흐르는 유체의 에너지 209
8.2 차압식 유량 측정법 214
8.3 유속식 유량계 232
8.4 용적식 유량계(Positive-displacement Flowmeter) 241
8.5 기타 유량계 245

제 9 장 화학적 성분의 측정 251

9.1 전도도(Conductivity) 측정 251
9.2 수소이온 농도(pH) 측정 256
9.3 밀도 및 비중측정 262
9.4 습도 측정 268
9.6 이산화황 279
9.7 질소 산화물() 283
9.8 오존(ozone, O3) 288
9.9 가스 크로마토그래피를 이용한 분석 294
9.10 적외선 가스 분석계 297


제 10 장 제어밸브 299

10.1 제어루프의 밸브 299
10.2 밸브 일반 299
10.3 유량제어밸브 300
10.4 공압식 밸브 302

제 11 장 고급제어 기법 335

11.1 제어시스템의 성능판단 기준 335
11.2 제어기 Tuning 방법 337
11.3 Cascade 제어기법 340
11.4 Ratio 제어기법 344
11.5 Override Control 346
11.6 Feedforward Control 348
11.7 Internal Model Control (IMC) 352
11.8 Model Predictive Control 354

색인

출판사 서평

화학공장의 운전에 있어서 주요 공정변수들의 정확한 측정과 처리는 가장 핵심적인 요소이다. 이 책의 목적은 화학공정 산업분야에서 널리 적용되는 공정 계측제어 계통에 대한 기본적이고도 중요한 개념과 원리 및 활용방법을 제공하는 데에 있다.

공정의 계측제어 계통은 석유화학 산업 및 정밀화학 산업과 발전 플랜트 등을 비롯한 다양한 화학공학 산업분야 공정의 운전에 필수적으로 요구되는 설비로서 운전 현장에서 가장 중요하게 인식되어 왔다. 근래들어 최신 기술을 적용한 계측제어 설비 및 컴퓨터를 이용하는 다양한 디지털 계측기법들이 제시되어 오고 있으며 나날이 발전하고 있다. 그러나 현장의 화학공정 엔지니어나 화학공학 분야를 전공하는 학생들은 이에 대한 체계적인 교육이나 학습이 이루어지지 못하여 운전 현장에서 효율적인 계장계측을 수행하고 제어운전을 구현하는 데에 많은 어려움을 겪어왔다.

이 책은 운전 현장의 엔지니어 및 공과대학의 화학공학 관련학과 학생들을 대상으로 하여 공정의 제어계장계측에 대한 내용을 체계적으로 소개하고 실용적인 이해가 가능하도록 구성하였다. 이 책은 제어에 대한 기초적인 개념의 소개로부터 시작하여 계측신호의 분석방법과 처리방법, 그리고 온도, 압력, 유량, 조성 등과 같은 주요 공정변수들의 계측과 분석 및 처리기법들을 다양한 각도에서 소개하고 있다. 특히 공정의 제어에 있어서 최종 제어요소로서 중요한 밸브에 대하여 심도있게 다루고 있으며 컴퓨터를 이용한 공정운전에서 가장 핵심이 되는 공정모델 기반 고급제어 기법들을 소개하고 있다. 이 책에서 다루고 있는 고급제어 기법들에는 feedforward 제어, ratio 제어 등이 포함되며 공정의 모델에 기반하는 모델예측제어와 내부모델 제어(internal model control)에 대한 개념이 소개되고 있다.

작가정보

저자(글) 김동원

저자(글) 김종만

저자(글) 김진국

저자(글) 염봉준

저자(글) 조은철