KR20100105229A - 터보챠저의 다양한 성능시험 및 내구성시험용 연소장치 및 이를 포함한 연소제어시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 터보챠저의 다양한 성능시험 및 내구성시험용 연소장치 및 이를 포함한 연소제어시스템에 관한 것으로, 그 목적은 연소장치 화염의 안정성확보와 미연가스 발생량을 최소화하고, 다양한 터보챠저 시험조건(온도, 압력, 유량)을 공급할 수 있는 구조를 구비하여 터보챠저를 실제 엔진에 장착하였을 때와 동일한 조건의 성능시험을 함과 동시에 차량엔진에서 발생할 수 없는 극한 조건까지 터보챠저에 공급하여 내구성 시험을 하나의 장치에서 동시에 할 수 있는 연소장치와 이를 포함한 연소제어시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 구성은 터보차저와 결합되어 터보챠저의 성능시험 또는 내구성시험에 사용되는 열가스 공급용 연소장치에 있어서, 1차가스공급관(1)이 형성된 1차가스노즐(15)과, 이 1차가스노즐을 감싸고 2차가스공급관(2)이 형성된 2차가스노즐(14)로부터 분사된 연료가스에 공기를 공급하여 혼합가스를 만드는 1차연소공기공급관(3)과, 이 1차연소공기공급관을 감싸는 2차연소공기공급관(3)과, 2차연소공기공급관의 공기공급유로에 제어용공기구멍(25)을 통해 일정 비율로 제어용(희석용)공기를 공급하는 제어용공기공급관(5)으로 구성하되, 예혼합공기가 2차가스노즐의 둘레에 일정 각도로 형성된 예혼합공기구멍(12)을 통해 유입되어 회전하면서 예혼합실(26)에서 혼합이 이루어진 후 분사되도록 하여, 연소장치외통(6) 내부의 연소장치내통(7)에 설치된 화염통(9) 내 1차연소커버(10) 내에서 보염구역(27)을 가지면서 연소되도록 한 구조로 구성한 터보챠저의 다양한 성능시험 및 내구성시험용 연소장치 및 이를 포함한 연소제어시스템을 특징으로 한다.
터보챠저, 자동차용 터빈, 콤프레서(공기압축기), 콤프레서 시험기, 터빈시험기
Description
본 발명은 터보챠저의 다양한 성능시험 및 내구성시험용 연소장치 및 이를 포함한 연소제어시스템에 관한 것으로, 자세하게는 터보챠져의 성능시험 및 내구성시험을 위해 열가스를 발생시 별도의 장치 부착없이 하나의 장치로 성능시험뿐 아니라 광범위한 내구성시험까지 가능한 열가스 공급용 연소장치 및 연소제어시스템에 관한 것이다.
종래의 일반적인 연소장치는 터보챠져시험 전용으로 개발된 것이 아니기 때문에 터보챠져 성능 시험과 내구시험에 모두 사용하기에는 낮은 턴다운비로 열가스 및 유량의 공급범위가 한정적이고, 시험에 필요한 온도와 압력의 다양한 변화를 충족시키지 못하였다.
상기한 제한 요소로 인하여 터빈과 압축기의 성능시험에서 만족할 만한 수행결과를 얻지 못하여, 터보챠져 개발에 상당한 장애가 되었다. 즉 시험에 필요한 온 도, 압력, 유량등을 자유롭게 조절할 수 있는 수단이 없었다.
또한 성능시험 또는 내구성 시험을 위한 각각의 장치가 사용되어 불편한 점이 많았다.
따라서 시험에 필요한 온도, 압력, 유량 등을 자유롭게 조절할 수 있는 연소장치와 제어방법이 필요하게 되었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 연소장치 화염의 안정성확보와 미연가스 발생량을 최소화하고, 다양한 터보챠저 시험조건(온도, 압력, 유량)을 공급할 수 있는 구조를 구비하여 터보챠저를 실제 엔진에 장착하였을 때와 동일한 조건의 성능시험을 함과 동시에 차량엔진에서 발생할 수 없는 극한 조건까지 터보챠저에 공급하여 내구성 시험을 하나의 장치에서 동시에 할 수 있는 연소장치와 이를 포함한 연소제어시스템을 제공하는데 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 터보차저와 결합되어 터보챠저의 성능시험 또는 내구성시험에 사용되는 열가스 공급용 연소장치에 있어서,
1차가스공급관이 형성된 1차가스노즐과, 이 1차가스노즐을 감싸고 2차가스공급관이 형성된 2차가스노즐으로부터 분사된 연료가스에 1차연소공기공급관으로부터 공급된 공기를 공급하여 혼합가스를 만드는 1차공기공급통과, 이 1차공기공급통을 감싸는 2차연소공기공급관과, 2차연소공기공급관의 공기공급유로에 제어용 공기공급구멍을 통해 일정 비율로 제어용(희석용)공기를 공급하는 제어용공기공급관으로 구성하되, 예혼합공기가 2차가스노즐의 둘레에 일정 각도로 형성된 예혼합공기구멍을 통해 유입되어 회전하면서 예혼합실에서 혼합이 이루어진 후 분사되도록 하여, 연소장치외통 내부의 연소장치내통에 설치된 화염통 내 1차연소커버 내에서 보염구역을 가지면서 연소되도록 한 구조로 구성한 것을 특징으로 하는 터보챠저의 다양한 성능시험 및 내구성시험용 연소장치를 제공함으로써 달성된다.
상기 2차가스노즐은 일측단쪽에는 2차 연료가스를 공급하는 2차 가스공급관이 형성되고, 타측단쪽에는 1차 연소공기 공급관으로부터 공급되는 공기의 흐름을 다수개로 배열된 구멍과 1차연소공기공급관과의 사이 간극으로만 흐르도록 외경방향으로 돌출 형성된 1차 공기 정류판과, 1차 공기 정류판과 1차 연소커버 사이의 2차가스노즐 둘레에 다수개가 천공 배열되어 예혼합실에 가스와 공기가 혼합되도록 형성된 예혼합공기구멍과, 예혼합실에 혼합된 일부 혼합가스(가스와 공기)를 1차 연소커버의 보염구역쪽으로 공급하도록 다수개가 천공 배열된 혼합가스구멍이 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 1차 연소공기 공급관은 2차 가스노즐의 일구간을 감싸도록 이격되어 형성되어 1차 연소공기를 공급하고, 일측단에는 2차연소공기가 정류되어 흐르도록 구성된 2차공기정류판이 형성되고,
상기 2차 연소공기공급관은 화염통의 일구간을 감싸도록 이격되어 형성되어 2차 연소공기를 공급하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 화염통은 1차공기공급통의 일구간을 감싸도록 이격되어 형성되고, 일측 에는 2차연소공기공급관과 만나는 둘레에 다수개의 천공 배열된 2차공기공급구멍이 형성되고, 타측에는 제어용공기공급구멍을 통해 제어공기가 유입되도록 압력을 형성하는 제어용공기정류판이 형성되고, 타측단 내경방향으로 화염보정판이 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 연소장치내통은 화염통의 일구간을 감싸도록 이격되어 형성되고, 일측단에는 열가스분출구가 형성되고,
상기 연소장치외통은 연소장치내통의 둘레방향으로 일정 간격 이격되어 설치되고, 연소장치내통과의 간격에 의해 형성된 제어용공기통로가 제어용공기공급구멍을 통해 2차 연소공기공급관과 연통되고, 연소장치내통의 일측방쪽 공간부에는 제어용공기통이 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 제어용공기통에 공급된 제어용공기는 제어용공기판에 형성된 다수의 천공된 공기공급 구멍을 통해 제어용공기통로에 고르게 공급되도록 구성한 것을 특징으로 한다.
상기 제어용공기(희석공기)공급관은 연소장치외통의 공기통로 및 제어용공기통을 통해 2차 연소공기 공급관쪽으로 제어공기를 보내도록 연소장치외통에 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 1차 연소커버는 2차 가스노즐의 끝단부에 설치하고, 그 형상은 둘레에 크고 작은 1차연소커버 구멍이 형성되고, 끝단에는 외경방향 둘레에 연소커버날개가 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 열가스분출구와 연접되어 제어용온도측정구멍, 압력측정구멍 및 온도측정구멍이 설치된 터보연결장치를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 예혼합공기구멍은 접선방향에 대해 약 30 ~ 60도의 유입 각도를 가지게 형성한 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 다른 실시형태로 터보차저와 결합되어 터보챠저의 성능시험 또는 내구성시험에 사용되는 열가스 공급용 연소장치를 이용한 연소제어시스템에 있어서,
상기 연소장치를 구비하여, 1차가스공급관 및 2차 가스공급관에 공급되는 가스량을 조절하는 1차가스공급밸브 및 2차가스공급밸브와;
1차가스공급밸브 및 2차가스공급밸브에 공급되는 가스 공급량을 측정하는 가스공급량측정기와;
1차연소공기공급관 및 2차 연소공기공급관에 공급되는 공기량을 조절하는 1차공기공급밸브 및 2차공기공급조절밸브와;
1차공기공급밸브 및 2차공기공급조절밸브에 공급되는 공기 공급량을 측정하는 연소공기량측정기와;
제어용공기공급관에 공급되는 제어공기량을 조절하는 1차제어공기공급조절밸브 및 2차제어공기공급조절밸브와;
1차제어공기공급조절밸브 및 2차제어공기공급조절밸브에 공급되는 제어공기 공급량을 측정하는 제어공기측정기와;
제어용 온도측정구멍, 압력측정구멍 및 온도측정구멍에 각각 설치된 제어온도측정장치, 압력측정장치 및 온도측정기와;
상기 각 장치와 회로연결되어 온도, 압력 및 유량을 제어하는 컨트롤러(32);로 구성된 것을 특징으로 하는 터보챠저의 다양한 성능시험 및 내구성시험용 연소장치를 포함한 연소제어시스템를 제공함으로써 달성된다.
상기 컨트롤러(32)는 터보차져에 연결된 연소장치에서 발생되는 열가스량을 질량유량 기준으로 최대유량 대비 최소유량의 비가 40:1의 조절범위로 조절토록 구성한 것을 특징으로 한다.
상기 컨트롤러는 1차가스공급밸브, 2차가스공급밸브, 1차공기공급밸브, 2차공기공급조절밸브, 1차제어공기공급조절밸브 및 2차제어공기공급조절밸브의 개폐를 조절하여 연소장치가 저온저압 혹은 고온 저압 운전시에는 연소용공기를 1차, 2차 연소공기공급관만으로 조절하고, 고온 고압 운전시에는 1차, 2차가스공급관, 1차, 2차 연소공기공급관 및 제어용공기공급관을 이용하여 연료, 연소용공기 및 제어용공기를 연동하여 조절토록 구성한 것을 특징으로 한다.
상기 컨트롤러는,
(A) 연소장치의 화염이 감지되면 온도 제어 작동을 시작하는 단계;
(B) 제어용온도측정구멍에 삽입된 제어용온도측정기로부터 감지된 온도와 얻고자 하는 설정온도와 비교하여 설정온도와 측정온도와 같으면 혹은 오차범위 내에 있으면 1차가스공급밸브 또는 2차 가스공급밸브를 현 상태로 유지 하고, 측정온도가 설정온도보다 낮으면 1차가스공급밸브 또는 2차 가스공급밸브를 열고, 설정온도보다 높으면, 1차가스공급밸브 또는 2차 가스공급밸브를 닫아주되, 1차가스공급밸브 또는 2차 가스공급밸브의 열거나 닫는 비율은 미리 계산된 구간별 제어값에 따르는 단계;
(C) 1차가스공급밸브또는 2차 가스공급밸브의 조절로 가스량의 변화가 생기면, 공기량과 가스량의 비율이 설정값과 일치될때까지 1차공기공급조절밸브 또는 2차공기공급조절밸브를 열거나 닫아주되, 그 비율은 미리 계산된 구간별 제어값에 따르는 단계;
(D) 연소공기량측정기에서 측정된 공기량이 변하면 공기량에 따라 변하는 보정값이 더해져 가스/공기 비율을 제어하여 공기밸브를 조절하는 단계;
(E) 가스/공기 비율 조절시 압력을 조절해 주기위한 압력조절용 설정값을 계 산시 온도측정구멍에 삽입된 온도측정기에서 측정된 온도와 연동 되거나, 압력측정구멍에 삽입된 압력측정장치에서 입력되는 압력과 연산되어 1차제어공기공급조절밸브 또는 2차제어공기공급조절밸브의 조절에 의한 제어용공기(희석공기)량의 제어하는 단계;
(F) 압력 조절을 위해 입력된 가스/공기 비율값과 실제 필요로 하는 압력값의 비교 후 우선순위를 결정하여 연소공기/ 제어용공기량 비율제어에 사용되어질 값을 계산한 후 1차제어공기공급조절밸브 또는 2차제어공기공급조절밸브를 열거나 닫는 단계;
(G) 연소공기/제어공기를 조절하도록 제어용공기의 공급량을 제어공기량측정기(44)를 통해 실시간으로 전송받고, 전송값에 보정값이 더해져 압력을 연산하는 단계;를 수행하는 프로그램이 내장된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 연소장치는 이중연소구조로 되어 고압에서도 안정된 화염을 얻을 수 있고, 다양한 온도, 압력, 유량을 공급하여, 광범위한 터보챠저의 성능시험 및 내구시험에 모두 적용 할 수 있다는 장점과,
또한 본 발명에 따른 터보챠저 성능시험용 연소장치는 성능시험과 내구 시험모두에 적용할 수 있어서 공간절약과 설비비용을 절약 할 수 있다는 장점과,
또한 본 발명에 따른 연소장치는 최대 1200℃까지(종래 1050℃ 까지) 열가스 를 발생할 수 있어서 광범위한(경유용 및 휘발유용) 터보챠저 시험기에 적용이 가능하여 고성능 터빈 및 압축기 개발에 시간과 경비를 대폭 줄일 수 있는 효과가 있는 유용한 발명으로 산업상 그 이용이 크게 기대되는 발명이다.
이하 본 발명의 실시 예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 전체 구성을 보인 예시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 연료가스와 공기 및 제어공기의 흐름을 보인 예시도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 구성은 1차 연료가스를 공급하는 1차 가스공급관(1)이 형성된 1차가스노즐(15)과;
1차가스노즐(15)의 일구간을 감싸도록 이격되어 형성되고, 일측단쪽에는 2차 연료가스를 공급하는 2차 가스공급관(2)이 형성되고, 타측단쪽에는 1차 연소공기 공급관(3)으로부터 공급되는 공기의 흐름을 다수개로 배열된 구멍과 1차연소공기공급관(3)과의 사이 간극으로만 흐르도록 외경방향으로 돌출 형성된 1차 공기 정류판(13)과, 1차 공기 정류판(13)과 1차 연소커버(10) 사이의 2차가스노즐(14) 둘레에 다수개가 천공 배열되어 예혼합실(26)에 가스와 공기가 혼합되도록 형성된 예 혼합공기구멍(12)과, 예혼합실(26)에 혼합된 일부 혼합가스(가스와 공기)를 1차 연소커버의 보염구역(27)쪽으로 공급하도록 다수개가 천공 배열된 혼합가스구멍(11)이 형성된 2차가스노즐(14)과;
2차 가스노즐(14)의 일구간을 감싸면서 1차 연소공기 공급관(3)을 통해 공급된 1차 연소공기가 공급되도록 이격되어 형성되고, 일측단부는 화염통과 접하도록 절곡된 2차공기정류판(23)이 형성되어 2차공기정류판에 형성된 다수개의 천공 구멍을 통해서 2차연소공기가 정류되어 흐르도록 구성된 1차공기공급통(29)과;
1차공기공급통(29)의 일구간을 감싸도록 이격되어 형성되고, 일측에는 2차연소공기공급관과 만나는 둘레에 다수개의 천공 배열된 2차공기공급구멍(24)이 형성되고, 타측에는 제어용공기공급구멍(25)을 통해 제어공기가 유입되도록 압력을 형성하는 제어용공기정류판(30이 형성되고, 타측단 내경방향으로 화염보정판(8)이 형성된 화염통(9)과;
화염통(9)의 일구간을 감싸도록 이격되어 형성되어 2차 연소공기를 공급하는 2차 연소공기공급관(4)과;
화염통(9)의 일구간을 감싸도록 이격되어 형성되고, 일측단에는 열가스분출구(22)가 형성된 연소장치내통(7)과;
연소장치내통(7)의 둘레방향으로 일정 간격 이격되어 제어용공기통로(61)가 형성되어 제어용공기공급구멍(25)을 통해 2차 연소공기공급관과 연통되고, 연소장치내통(7)의 일측방쪽 공간부에는 제어용공기통(17)이 형성된 연소장치외통(6)과;
연소장치외통(6)의 공기통로 및 제어용공기통(17)을 통해 2차 연소공기 공급 관(4)쪽으로 제어공기를 보내도록 연소장치외통(6)에 형성된 제어용공기(희석공기)공급관(5)과;
2차 가스노즐(14)의 끝단부에 설치된 1차 연소커버(10)와;
열가스분출구(22)와 연접되어 제어용온도측정구멍(21), 주위에 3~4개의 측정구멍을 만들고 그 구멍들이 하나의 통로에 집합하는 구조로 되어 있어 압력측정의 오류를 줄이는 압력측정구멍(18) 및 온도측정장치가 삽입되는 온도측정구멍(19)이 설치된 터보연결장치(20)로 구성된다.
상기 제어용 온도측정장치에서 행해지는 온도측정은 열가스온도를 제어하기 위해 연료가스 공급량의 조절에 사용되어지고, 상기 온도 측정구멍은 3~4의 구멍에 온도측정기를 장착하여 측정값의 평균치를 채택하여 정밀한 효율계산에 사용한다.
상기 1차 공기 정류판(13)은 둘레를 따라 다수개의 구멍이 천공되어 있고, 외경 끝단이 1차공기공급통(29)과 이격되어 이 사이 공간부로도 1차연소공기가 흐르도록 구성됨으로서 구멍 및 간극을 통한 2중의 공기 공급구조를 가진다.
상기 제어용공기통(17)에 공급된 제어용공기는 제어용공기판(171)에 형성된 다수의 천공된 공기공급 구멍(172)을 통해 제어용공기통로(61)에 고르게 공급되도록 구성하였다.
상기 1차가스노즐(15)의 시작부에는 화염감시구멍(16)이 형성되어 있다. 이 화염감시구멍은 가스공급 노즐후단에 설치하여 별도의 냉각방법 없이도 안정되게 화염을 측정할 수 있게 구성하였다.
상기 화염통은 전술한 바와 같이 일측단 외경방향으로 돌출되고 연소장치외통(6)과 일정 간극을 가지게 이격 설치된 제어용공기 정류판(30)이 구비되어 이격 간극과 제어용공기공급구멍(25)으로 제어공기를 일정비율로 나누어 보내게 된다.
여기서 제어용공기 정류판(30)을 설치한 이유는 제어용공기공급관(5)으로부터 공급된 공기가 연소장치내통(7)의 일측단에 형성된 개방구로 모두 유입되면 제어용공기공급구멍(25)으로 유입될 제어용공기가 없으므로 제어용공기정류판(30)을 설치함으로써 제어공기 공급이 개방된 연소장치내통(7)으로 원활히 흐르지 못하고 부하가 걸리면서 압력이 높아져 일부 공기가 제어용공기공급구멍(25)으로 흐르게 하기 위함이다.
본 발명은 상기와 같은 구조를 가짐으로써 1차 연소와 2차 연소가 순차적으로 일어나게 된다.
보다 상세하게 상기 각 구성에 대해 설명한다.
상기 예혼합공기 공급구멍(12)은 2차 가스 공급노즐(14)에 연소장치 용량에 따라 30~60도의 각도로 분사되도록 구성되어, 2차 가스 공급노즐(14) 외각에서 2차 가스공급노즐 노즐내부의 예혼합실(26)로 회전하면서 공급되어 가스와 혼합이 빠르게 이루어지도록 구성된다.
상기 예혼합실(26)은 1차가스공급관(1) 및 2차가스공급관(2)으로부터 공급되는 가스와 예혼합공기공급구멍(12)을 통해 공급되는 공기가 만나서 혼합가스(공기+가스)가 만들어지는 곳으로써, 혼합된 가스 중 일부가 2차가스노즐(14) 끝단의 보염용 혼합가스공급구멍(11)을 통해 보염구역(27)으로 이동되도록 구성된다.
상기 혼합가스공급구멍(11)은 2차가스노즐(14)에 수직으로 가공된 구멍으로 연소시에 화염을 안정적으로 유지할수 있도록 혼합가스를 공급하도록 구성된다.
상기 보염구역(27)은 외부의 어떠한 공급 압력변화에도 화염의 실화(날림)현상이 일어나지 않는 구조로 되어 있다.
상세히 설명하자면 가스노즐에서 분사되는 가스량이 많을 경우 즉, 공급압력이 높은 경우 상대적인 저기압이 형성되어 화염이 이탈되지 않으며, 공급가스량이 적을 경우 압력평형을 이루면서 화염을 유지하는 구조이다. 또한 1차공기량의 변화 (압력변화)가 생겨도 1차연소커버구멍(28)의 위치를 공기흐름의 중간 이후에 배치하여 보염구역에는 영향이 미치지 않도록 하여 화염이 유지되도록 하였다.
상기 1차연소 커버(10)는 1차연소용공기가 공급면쪽인 2차가스노즐(14)의 끝 단 개방구 및 2차가스노즐(14)의 끝단부의 둘레에 형성된 혼합가스공급구멍(11)과, 둘레에 형성된 크고 작은 1차연소커버 구멍(28)을 통해서 1차연소용공기 일부가 공급되고 보염구역(27)으로부터 화염이 전파되어 안정적 화염을 유지할 수 있는 구조적 특징을 가진다.
또한 2차 연소용공기흐름과 연소실내부압력 변화에 따라 1차연소공기의 공급에 영향을 받지 않는 구조적 특징을 가진다. 그 이유는 1차공기공급통(29)으로부터 2차연소용공기의 흐름에 영향을 받지 않도록 1차연소커버(10) 끝단에 설치된 연소커버날개(31)가 구비되어 2차연소공기 흐름과 연소실 내부 압력변화로부터 상대적 고압을 유지하여 1차연소용공기 흐름에 영향을 받지 않도록 구성하였기 때문이다.
이러한 보염구역(27)과 1차연소용커버(10)와 1차연소용커버 구멍(28)과 1차연소용커버 끝단에 형성된 연소커버날개(31)구조에 의해 최대연소량의 1/40 이하 연소(유량조절 범위 약 40:1)에서도 안정된 화염으로 열가스를 공급 할 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 연소장치는 1차연소용 공기 중 일부를 1차연소공기 공급관(3)에서 2차가스노즐(14)로 흐르는 예혼합공기공급구멍(12)을 설치하여 예혼합실(26)에 유입되도록 함으로써 가스가 2차 가스노즐(14)에서 분사되기 전에 적은량의 예혼합공기를 와류가 발생할수 있게 된다. 이러한 와류를 위해 예혼합공기공급구멍(12)은 2차 가스노즐(14)에 다수의 구멍이 특정한 유입각도를 가지게 형성하였다. 특히, 연소장치의 크기에 따라 예혼합량을 조절하기 위해 구멍수를 6~8개, 유입각도를 30~60도로 구성하였다. 이러한 수치를 가질 때 가장 효과가 좋았다.
이와 같이 예혼합실(26)을 인위적으로 형성함으로써 1차 연소가 쉽고 안정적으로 이뤄지게 하였다. 또한 점화 후에는 화염의 배압으로 인하여 혼합된 가스가 보염구역(27)으로 흐름으로써 실화되지 않는 구조를 가진다.
또한 화염의 안정성확보를 위해서 연소용공기 일부와 연료 가스 일부가 미리 혼합되는 구조(예혼합실)를 통해 보염역할을 하게 하였고, 미연가스 발생과 질소 산화물 발생량을 최소화하기 위해서 2단연소 구조와 터보챠저시험의 필요조건을 충족시키기 위하여 이중의 연료 공급장치, 이중의 연소용공기 공급장치, 이중의 온도 및 압력 제어용 공기 공급장치로 구성된 것이다.
이에 따라 광범위한 터보챠저의 시험에 적용되어질 수 있어서, 터보챠저를 실제 엔진에 장착하였을 때와 동일한 조건을 공급하여 성능시험을 하며, 차량엔진에서 발생할 수 없는 극한 조건까지 터보챠저에 공급하여 내구성시험을 할 수 있다. 즉, 이중통 연소 구조로 되어있어서 고압의 연소공기 및 압력제어용 공기가 공급되어도 안정된 화염으로 시험에 필요한 열가스를 쉽게 공급할 수 있다.
상기에서 극한 조건은 실제 엔진에서 발생하는 구역 즉, 일반적인 연소범위 혹은 일반적인 유량범위를 벗어나는 조건인 일정온도 이상의 조건에서 일정량 이상의 열가스를 공급하거나, 일정온도 이하에서 일정량 이상의 유량을 공급하거나, 일정온도 이상에서 일정량 이하의 유량을 공급하는 조건을 말한다.
또한 예혼합공기를 공급함에 있어서 공급관로의 형상과 각도가 공기와 가스가 잘 혼합될수 있는 구조를 가지고, 예혼합된 혼합가스가 가스노즐 선단의 구멍을 통해 보염구역으로 유입되어 외란의 영향없이 안정된 화염을 가진다.
또한 턴다운비(조절비)를 최대유량대비 최소유량의 비가 40:1(종전 25:1) 까지도 안정된 화염을 유지하여 성능 및 내구 시험 모두 적용할 수 있게 된다. 그 이유는 종래에 사용되던 연소장치는 열가스량의 질량유량 기준으로 조절범위가 최대 0.01 kg/sec ~ 0.25 kg/sec, 0.035 ~ 0.9 kg/sec 이었으나, 본 연소장치는 조절범위가 0.01 ~ 0.4 kg/sec 혹은 0.025 ~ 1.0 kg/sec의 유량조절이 가능하여 성능 및 내구시험까지 가능하다.
도 3은 본 발명의 연소장치를 포함한 전체 시스템도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 연소장치가 컴프레셔와 터빈으로 구성된 측정대상 터보차져(45)와 터보연결장치(20)를 통해 연결된 것을 알 수 있고, 이와 같이 설치된 상태에서 다양한 측정환경을 제공하기 위해 본 발명의 연소장치에 가스, 공기 및 제어공기를 공급하는 수단과, 최종적으로 터보차져에 공급되는 연소된 열가스의 온도, 압력을 측정하는 측정기들이 설치되고, 이들을 제어하는 컨트롤러가 장치되어 있음을 알 수 있다.
구체적으로, 1차가스공급관(1) 및 2차 가스공급관(2)에 공급되는 가스량을 조절하는 1차가스공급밸브(34) 및 2차가스공급밸브(35)가 각각 설치되어 있고, 1차가스공급밸브(34) 및 2차가스공급밸브(35) 이전의 가스공급라인에는 공급되는 가스 공급량을 측정하는 가스공급량측정기(36)가 설치된다.
또한 1차연소공기공급관(3) 및 2차 연소공기공급관(4)에 공급되는 공기량을 조절하는 1차공기공급밸브(37) 및 2차공기공급조절밸브(38)가 각각 설치되어 있고, 1차공기공급밸브(37) 및 2차공기공급조절밸브(38)의 이전 공기공급라인에는 공급되는 공기 공급량을 측정하는 연소공기량측정기(39)가 설치된다.
또한 제어용공기공급관(5)에 공급되는 제어공기량을 조절하는 1차제어공기공급조절밸브(42) 및 2차제어공기공급조절밸브(43)가 설치되어 있고, 1차제어공기공급조절밸브(42) 및 2차제어공기공급조절밸브(43) 이전 제어공기공급라인에는 공급되는 제어공기 공급량을 측정하는 제어공기측정기(44)가 설치된다.
또한 제어용 온도측정구멍(21), 압력측정구멍(18) 및 온도측정구멍(19)에는 각각 제어온도측정장치(33), 압력측정장치(41) 및 온도측정기(40)가 설치되어 있다.
또한 전술한 1차가스공급밸브(34), 2차가스공급밸브(35), 가스공급량측정기(36), 1차공기공급밸브(37), 2차공기공급조절밸브(38), 연소공기량측정기(39), 1차제어공기공급조절밸브(42), 2차제어공기공급조절밸브(43), 제어공기측정기(44), 제어온도측정장치(33), 압력측정장치(41) 및 온도측정기(40)와 각각 연결되어 온도, 압력 및 유량을 제어하는 컨트롤러(32)가 설치되어 있음을 알 수 있다.
상기와 같이 본 발명의 연소장치를 이용한 터보차져의 성능 및 내구성 실험을 위한 장치를 구성 후, 이를 제어하는 제어방법은 기본적으로 터보챠저입구(열가스 출구)에서의 온도측정구멍(19) 및 압력측정구멍(18)에 삽입된 온도측정기(39) 및 압력측정장치(41)를 통해 온도와 압력을 측정하여 터보챠저에 요구되는 온도와 압력을 조절하게 된다.
이때 온도를 맞추기 위해서 1차가스공급관(1) 및 2차가스공급관(2)을 통해 공급되는 연료의 공급량을 조절하고 이에 따른 1차연소공기공급관(3) 및 2차 연소공기공급관(4)을 통해 공급되는 연소공기를 최적화하기 위한 프로그램화된 조절방법을 사용한다.
한편, 압력조절은 제어용공기공급관(5)을 통해 공급되는 제어용공기(희석공기)량을 조절하여 적정 압력 실험에서 요구하는 압력을 유지하게 된다.
이때 압력을 제어하기 위해 제어용공기공급관(5)을 통해 공급되는 제어공기량을 늘리거나 줄이게 되면 1차, 2차가스공급관(1, 2)을 통해 공급되는 연료량과 1차, 2차 연소공기공급관(3, 4)을 통해 공급되는 연소공기량도 연동하여 제어하는 제어방법을 적용한다. 이를 위하여 특별한 연소(버너)제어시스템을 개발 적용하였다.
이러한 제어시 보다 효율적인 조건을 부여하기 위해 도 1,2에서 설명한 바와 같은 연소장치의 구조 및 형상을 제공한 것이다. 즉, 연소용공기와 제어용공기의 통로는 화염에 영향을 주지 않게 공급될 수 있는 구조로 설계되어 저온 고압운전시에도 안정된 화염을 확보 할 수 있게 되었다.
본 발명의 연소장치는 저온저압 혹은 고온 저압 운전시에는 연소용공기를 1차, 2차 연소공기공급관(3, 4)만으로 조절할 수 있게 하였고, 고온 고압 운전시에는 1차, 2차가스공급관(1, 2), 1차, 2차 연소공기공급관(3, 4) 및 제어용공기공급관(5)을 이용하여 연료, 연소용공기 및 제어용공기를 연동하여 조절하여 최적의 조건을 공급할 수 있게 설계되었다.
따라서 본 발명의 연소장치(버너)는 터보챠저의 성능시험과 내구시험 및 요구되는 모든 실험 조건으로 열가스를 공급할 수 있는 장치라고 할 수 있다.
구체적인 본 발명에 따른 제어방법은 다음과 같다.
(1단계) - 연소장치의 연소 준비가 끝나고, 화염이 감지되면 컨트롤러(32)가 온도 제어 작동을 시작한다.
(2단계) - 컨트롤러(32)에서 제어용온도측정구멍(21)에 삽입된 제어용온도측정기(33)로부터 감지된 온도와 얻고자 하는 설정온도와 비교하여 설정온도와 측정온도와 같으면 혹은 오차범위(설정오차범위 혹은 순차적인 오차범위)내에 있으면 1차가스공급밸브(34) 또는 2차 가스공급밸브(35)를 현 상태로 유지 하고, 측정온도가 설정온도보다 낮으면 1차가스공급밸브(34) 또는 2차 가스공급밸브(35)를 열고, 설정온도보다 높으면, 1차가스공급밸브(34) 또는 2차 가스공급밸브(35)를 닫아주는데, 1차가스공급밸브(34) 또는 2차 가스공급밸브(35)의 열거나 닫는 비율은 미리 계산된 구간별 제어값에 따른다.(여기서 구간별 제어값은 연소장치에 따라 다름)
(3단계) - 이때 컨트롤러(32)는 흐르는 가스량을 가스공급량측정기(36)로부터 감지하여 가스/공기 비율을 제어하여 공급가스량에 맞추어 설정비율에 따라 1차공기공급조절밸브(37) 또는 2차공기공급조절밸브(38)를 작동하게 된다. 즉, 1차가스공급밸브(34) 또는 2차 가스공급밸브(35)의 조절로 가스량의 변화가 생기면, 공기량과 가스량의 비율이 설정값과 일치될때까지 1차공기공급조절밸브(37) 또는 2차공기공급조절밸브(38)를 열거나 닫게 되며, 그 비율 또한 미리 계산된 구간별 제어값에 따른다.(여기서 구간별 제어값은 연소장치에 따라 다름)
(4단계) - 또한 연소공기량측정기(39)에서 측정된 공기량이 변하면 공기량에 따라 변하는 보정값이 더해져 가스/공기 비율을 제어하는 컨트롤러로 보내져 공기밸브 조절에 사용된다.
(5단계) - 한편 컨트롤러(32)는 가스/공기 비율 조절시 압력을 조절해 주기위한 압력조절용 설정값을 계산하게 되는데 이 설정값은 온도측정구멍(19)에 삽입된 온도측정기(40)에서 측정된 온도와 연동 되거나, 압력측정구멍(18)에 삽입된 압력측정장치(41)에서 입력되는 압력과 연산되어 1차제어공기공급조절밸브(42) 또는 2차제어공기공급조절밸브(43)의 조절에 의한 제어용공기(희석공기)량의 제어에 사용된다.
(6단계) - 이후 컨트롤러(32)는 압력 조절을 위해 입력된 가스/공기 비율값 과 실제 필요로 하는 압력값의 비교 후 우선순위를 결정하여 연소공기/ 제어용공기량 비율제어에 사용되어질 값을 계산한 후 1차제어공기공급조절밸브(42) 또는 2차제어공기공급조절밸브(43)를 열거나 닫는다.
(7단계) - 제어용공기의 공급량은 제어공기량측정기(44)를 통해 실시간으로 연소공기/제어공기를 조절하는 컨트롤러(32)에 전송되고, 여기에 보정값이 더해져 압력연산에 사용되어진다.
상기와 같은 단계를 가지는 본 발명의 제어방법에 따라 온도, 압력, 유량등 개별수동 조작이 가능하고, 온도와 압력, 온도와 유량, 등의 조합 조작도 가능하며, 연속제어뿐만 아니라 순차적 제어도 가능하게 하여, 어떤 시험조건에도 모두 적용할 수 있다.
좀더 자세히 설명하면, 가스량의 경우 1차 가스공급량과 2차 가스 공급량을 동시에 혹은 순차적으로 제어가 가능하고, 연소공기량도 1차공기공급량과, 2차공기 공급량을 개별 혹은 순차적인 제어 선택이 가능하며, 제어용공기 밸브 또한 공급관은 하나임에도 1차, 2차로 분리하여 공급하여 각 밸브의 크기를 소량공급용밸브과 대량공급용 밸브로 차별화하여 설정온도나 설정압력, 설정유량에 대한 대응속도를 빠르게 혹은 천천히 할 수 있어서 제어 정밀성을 높였다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예이다.
이하 실시예에서는 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 연소장치와 터보챠저를 결합한 후 다양한 조건에 따른 실험에 따른 조건을 실험하였다.
(실시예 1)
도 4는 온도 제어 추종성 실험 결과를 보인 그래프로, 상기 연소제어 프로그램에 의한 온도제어 추종성 실험의 결과치이며, 설정온도와 측정온도의 오차범위가 목표온도 도달시 ±3℃ 정도인 것을 보여준다. 이와 같이 본 발명의 연소장치는 온도제어를 잘 추종하고 있음을 알 수 있다.
(실시예 2)
도 5는 성능 시험용 온도제어 실험 결과를 보인 그래프로, 터보챠져 성능 시험용 온도제어 실험의 결과인데 이를 통해서 본원 발명에 따른 연소장치가 실제 성능시험시 온도를 잘 추종하고 있음을 보여준다,
(실시예 3)
도 6은 내구성 시험용 온도제어 실험 결과를 보인 그래프인데, 터보챠져 내구성 시험용 온도제어 실험 결과 본원발명의 연소장치는 1200도의 고온유지와 다시 온도 급강하후 200도를 유지하는 것과 이후 재상승한 실험 결과를 볼때 내구온도시험에 따른 온도 추종성을 잘 보여주고 있음을 알 수 있다.
(실시예 4)
도 7은 일정온도에서의 압력변화 실험 결과를 보인 그래프인데, 도 5의 실험에서 일정온도를 유지하면서 압력을 변화시키면서 공급압력의 추종성을 실험한 것으로 이로부터 본원발명의 연소장치가 실험 전구간에서 높은 추종성을 보여줌을 알 수 있다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
도 1은 본 발명의 전체 구성을 보인 예시도이고,
도 2는 본 발명에 따른 연료가스와 공기 및 제어공기의 흐름을 보인 예시도이고,
도 3은 본 발명의 연소장치를 포함한 전체 시스템도이고,
도 4는 온도 제어 추종성 실험 결과를 보인 그래프이고,
도 5는 성능 시험용 온도제어 실험 결과를 보인 그래프이고,
도 6은 내구성 시험용 온도제어 실험 결과를 보인 그래프이고,
도 7은 일정온도에서의 압력변화 실험 결과를 보인 그래프이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
(1) : 1차가스공급관 (2) : 2차 가스공급관
(3) : 1차 연소공기 공급관 (4) : 2차 연소공기공급관
(5) : 제어용공기공급관 (6) : 연소장치외통
(7) : 연소장치내통 (8) : 화염보정판
(9) : 화염통 (10) : 1차 연소커버
(11) : 혼합가스구멍 (12) : 예혼합공기구멍
(13) : 1차 공기 정류판 (14) : 2차 가스노즐
(15) : 1차가스노즐 (16) : 화염감시구멍
(17) : 제어용공기통 (18) : 압력측정구멍
(19) : 압력측정구멍 (20) : 터보연결장치
(21) : 제어용온도측정구멍 (22) : 열가스분출구
(23) : 2차공기정류판 (24) : 2차공기공급구멍
(25) : 제어용공기공급구멍 (26) : 예혼합실
(27) : 보염구역 (28) : 1차연소커버구멍
(29) : 1차공기공급통 (30) : 제어용공기정류판
(31) : 연소커버날개 (32) : 컨트롤러
(33) : 제어용온도측정기 (34) : 1차가스공급밸브
(35) : 2차가스공급밸브 (36) : 가스공급량측정기
(37) : 1차공기공급조절밸브 (38) : 2차공기공급조절밸브
(39) : 연소공기량측정기 (40) : 온도측정기
(41) : 압력측정장치 (42) : 1차제어공기공급조절밸브
(43) : 2차제어공기공급조절밸브 (44) : 제어공기량측정기
(45) : 터보차져 (61) : 제어용공기통로
(171) : 제어용공기판
(172) : 공기공급 구멍
Claims (14)
- 터보차저와 결합되어 터보챠저의 성능시험 또는 내구성시험에 사용되는 열가스 공급용 연소장치에 있어서,1차가스공급관(1)이 형성된 1차가스노즐(15)과; 이 1차가스노즐을 감싸고 2차가스공급관(2)이 형성된 2차가스노즐(14)로부터 분사된 연료가스에 1차연소공기공급관으로부터 공급된 공기를 공급하여 혼합가스를 만드는 1차공기공급통(29)과; 이 1차공기공급통을 감싸는 2차연소공기공급관(3)과; 2차연소공기공급관의 공기공급유로에 제어용공기구멍(25)을 통해 일정 비율로 제어용공기를 공급하는 제어용공기공급관(5);으로 구성되고, 예혼합공기가 2차가스노즐의 둘레에 일정 각도로 형성된 예혼합공기구멍(12)을 통해 유입되어 회전하면서 예혼합실(26)에서 혼합이 이루어진 후 분사되도록 하여, 연소장치외통(6) 내부의 연소장치내통(7)에 설치된 화염통(9) 내 1차연소커버(10) 내에서 보염구역(27)을 가지면서 연소되도록 한 구조로 구성한 것을 특징으로 하는 터보챠저의 다양한 성능시험 및 내구성시험용 연소장치.
- 청구항 1에 있어서,상기 2차가스노즐은 일측단쪽에는 2차 연료가스를 공급하는 2차 가스공급관(2)이 형성되고, 타측단쪽에는 1차 연소공기 공급관(3)으로부터 공급되는 공기의 흐름을 다수개로 배열된 구멍과 1차연소공기공급관(3)과의 사이 간극으로만 흐르도록 외경방향으로 돌출 형성된 1차 공기 정류판(13)과, 1차 공기 정류판(13)과 1차 연소커버(10) 사이의 2차가스노즐(14) 둘레에 다수개가 천공 배열되어 예혼합실(26)에 가스와 공기가 혼합되도록 형성된 예혼합공기구멍(12)과, 예혼합실(26)에 혼합된 일부 혼합가스(가스와 공기)를 1차 연소커버의 보염구역(27)쪽으로 공급하도록 다수개가 천공 배열된 혼합가스구멍(11)이 형성된 것을 특징으로 하는 터보챠저의 다양한 성능시험 및 내구성시험용 연소장치.
- 청구항 1에 있어서,상기 1차 연소공기 공급관(3)은 2차 가스노즐(14)의 일구간을 감싸도록 이격되어 형성되어 1차 연소공기를 공급하고, 일측단에는 2차연소공기가 정류되어 흐르도록 구성된 2차공기정류판(23)이 형성되고,상기 2차 연소공기공급관(4)은 화염통(9)의 일구간을 감싸도록 이격되어 형성되어 2차 연소공기를 공급하도록 구성된 것을 특징으로 하는 터보챠저의 다양한 성능시험 및 내구성시험용 연소장치.
- 청구항 1에 있어서,상기 화염통(9)은 1차공기공급통(29)의 일구간을 감싸도록 이격되어 형성되 고, 일측에는 2차연소공기공급관과 만나는 둘레에 다수개의 천공 배열된 2차공기공급구멍(24)이 형성되고, 타측에는 제어용공기공급구멍(25)을 통해 제어공기가 유입되도록 압력을 형성하는 제어용공기정류판(30)이 형성되고, 타측단 내경방향으로 화염보정판(8)이 형성된 것을 특징으로 하는 터보챠저의 다양한 성능시험 및 내구성시험용 연소장치.
- 청구항 1에 있어서,상기 연소장치내통(7)은 화염통(9)의 일구간을 감싸도록 이격되어 형성되고, 일측단에는 열가스분출구(22)가 형성되고,상기 연소장치외통(6)은 연소장치내통(7)의 둘레방향으로 일정 간격 이격되어 설치되고, 연소장치내통과의 간격에 의해 형성된 제어용공기통로(61)가 제어용공기공급구멍(25)을 통해 2차 연소공기공급관과 연통되고, 연소장치내통(7)의 일측방쪽 공간부에는 제어용공기통(17)이 형성된 것을 특징으로 하는 터보챠저의 다양한 성능시험 및 내구성시험용 연소장치.
- 청구항 5에 있어서,상기 제어용공기통(17)에 공급된 제어용공기는 제어용공기판(171)에 형성된 다수의 천공된 공기공급 구멍(172)을 통해 제어용공기통로(61)에 고르게 공급되도 록 구성한 것을 특징으로 하는 터보챠저의 다양한 성능시험 및 내구성시험용 연소장치.
- 청구항 1에 있어서,상기 제어용공기(희석공기)공급관(5)은 연소장치외통(6)의 공기통로 및 제어용공기통(17)을 통해 2차 연소공기 공급관(4)쪽으로 제어공기를 보내도록 연소장치외통(6)에 형성된 것을 특징으로 하는 터보챠저의 다양한 성능시험 및 내구성시험용 연소장치.
- 청구항 1에 있어서,상기 1차 연소커버(10)는 2차 가스노즐(14)의 끝단부에 설치하고, 그 형상은 둘레에 크고 작은 1차연소커버 구멍(28)이 형성되고, 끝단에는 외경방향 둘레에 연소커버날개(31)가 형성된 것을 특징으로 하는 터보챠저의 다양한 성능시험 및 내구성시험용 연소장치.
- 청구항 5에 있어서,상기 열가스분출구(22)와 연접되어 제어용온도측정구멍(21), 압력측정구 멍(18) 및 온도측정구멍(19)이 설치된 터보연결장치(20)를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 터보챠저의 다양한 성능시험 및 내구성시험용 연소장치.
- 청구항 1에 있어서,상기 예혼합공기구멍(12)은 접선방향에 대해 약 30 ~ 60도의 유입 각도를 가지게 형성한 것을 특징으로 하는 터보챠저의 다양한 성능시험 및 내구성시험용 연소장치.
- 터보차저와 결합되어 터보챠저의 성능시험 또는 내구성시험에 사용되는 열가스 공급용 연소장치를 이용한 연소제어시스템에 있어서,상기 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 따른 연소장치를 구비하여, 1차가스공급관(1) 및 2차 가스공급관(2)에 공급되는 가스량을 조절하는 1차가스공급밸브(34) 및 2차가스공급밸브(35)와;1차가스공급밸브(34) 및 2차가스공급밸브(35)에 공급되는 가스 공급량을 측정하는 가스공급량측정기(36)와;1차연소공기공급관(3) 및 2차 연소공기공급관(4)에 공급되는 공기량을 조절하는 1차공기공급밸브(37) 및 2차공기공급조절밸브(38)와;1차공기공급밸브(37) 및 2차공기공급조절밸브(38)에 공급되는 공기 공급량을 측정하는 연소공기량측정기(39)와;제어용공기공급관(5)에 공급되는 제어공기량을 조절하는 1차제어공기공급조절밸브(42) 및 2차제어공기공급조절밸브(43)와;1차제어공기공급조절밸브(42) 및 2차제어공기공급조절밸브(43)에 공급되는 제어공기 공급량을 측정하는 제어공기측정기(44)와;제어용 온도측정구멍(21), 압력측정구멍(18) 및 온도측정구멍(19)에 각각 설치된 제어온도측정장치(33), 압력측정장치(41) 및 온도측정기(40)와;상기 각 장치와 회로 연결되어 온도, 압력 및 유량을 제어하는 컨트롤러(32);로 구성된 것을 특징으로 하는 터보챠저의 다양한 성능시험 및 내구성시험용 연소장치를 포함한 연소제어시스템.
- 청구항 11에 있어서,상기 컨트롤러(32)는 터보차져에 연결된 연소장치에서 발생되는 열가스량을 질량유량 기준으로 최대유량 대비 최소유량의 비가 40:1의 조절범위로 조절토록 구성한 것을 특징으로 하는 터보챠저의 다양한 성능시험 및 내구성시험용 연소장치를 포함한 연소제어시스템.
- 청구항 11에 있어서,상기 컨트롤러(32)는 1차가스공급밸브(34), 2차가스공급밸브(35), 1차공기공급밸브(37), 2차공기공급조절밸브(38), 1차제어공기공급조절밸브(42) 및 2차제어공기공급조절밸브(43)의 개폐를 조절하여 연소장치가 저온저압 혹은 고온 저압 운전시에는 연소용공기를 1차, 2차 연소공기공급관(3, 4)만으로 조절하고, 고온 고압 운전시에는 1차, 2차가스공급관(1, 2), 1차, 2차 연소공기공급관(3, 4) 및 제어용공기공급관(5)을 이용하여 연료, 연소용공기 및 제어용공기를 연동하여 조절토록 구성한 것을 특징으로 하는 터보챠저의 다양한 성능시험 및 내구성시험용 연소장치를 포함한 연소제어시스템.
- 청구항 11에 있어서,상기 컨트롤러(32)는,(A) 연소장치의 화염이 감지되면 온도 제어 작동을 시작하는 단계;(B) 제어용온도측정구멍(21)에 삽입된 제어용온도측정기(33)로부터 감지된 온도와 얻고자 하는 설정온도와 비교하여 설정온도와 측정온도와 같으면 혹은 오차범위 내에 있으면 1차가스공급밸브(34) 또는 2차 가스공급밸브(35)를 현 상태로 유지 하고, 측정온도가 설정온도보다 낮으면 1차가스공급밸브(34) 또는 2차 가스공급밸브(35)를 열고, 설정온도보다 높으면, 1차가스공급밸브(34) 또는 2차 가스공급밸브(35)를 닫아주되, 1차가스공급밸브(34) 또는 2차 가스공급밸브(35)의 열거나 닫는 비율은 미리 계산된 구간별 제어값에 따르는 단계;(C) 1차가스공급밸브(34) 또는 2차 가스공급밸브(35)의 조절로 가스량의 변화가 생기면, 공기량과 가스량의 비율이 설정값과 일치될때까지 1차공기공급조절밸브(37) 또는 2차공기공급조절밸브(38)를 열거나 닫아주되, 그 비율은 미리 계산된 구간별 제어값에 따르는 단계;(D) 연소공기량측정기(39)에서 측정된 공기량이 변하면 공기량에 따라 변하는 보정값이 더해져 가스/공기 비율을 제어하여 공기밸브를 조절하는 단계;(E) 가스/공기 비율 조절시 압력을 조절해 주기위한 압력조절용 설정값을 계산시 온도측정구멍(19)에 삽입된 온도측정기(40)에서 측정된 온도와 연동 되거나, 압력측정구멍(18)에 삽입된 압력측정장치(41)에서 입력되는 압력과 연산되어 1차제어공기공급조절밸브(42) 또는 2차제어공기공급조절밸브(43)의 조절에 의한 제어용공기(희석공기)량의 제어하는 단계;(F) 압력 조절을 위해 입력된 가스/공기 비율값과 실제 필요로 하는 압력값의 비교 후 우선순위를 결정하여 연소공기/ 제어용공기량 비율제어에 사용되어질 값을 계산한 후 1차제어공기공급조절밸브(42) 또는 2차제어공기공급조절밸브(43)를 열거나 닫는 단계;(G) 연소공기/제어공기를 조절하도록 제어용공기의 공급량을 제어공기량측정기(44)를 통해 실시간으로 전송받고, 전송값에 보정값이 더해져 압력을 연산하는 단계;를 수행하는 프로그램이 내장된 것을 특징으로 하는 터보챠저의 다양한 성능시험 및 내구성시험용 연소장치를 포함한 연소제어시스템.
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