KR100356154B1

KR100356154B1 - 가열로가스및연소공기제어장치

Info

Publication number: KR100356154B1
Application number: KR1019970065359A
Authority: KR
Inventors: 정원식
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 1997-12-02
Filing date: 1997-12-02
Publication date: 2002-11-18
Also published as: KR19990047110A

Abstract

본 발명은 가열로 버너의 불꽃길이를 미세하게 균일제어하고, 연소효율을 극대화시켜 균일한 온도제어가 이루어지도록 하는 가열로 가스 및 연소공기 제어장치에 관한 것으로, 본 발명에 의한 가열로 가스 및 연소공기 제어장치는 각 버너로 가스 및 공기를 인가하는 배관을 고유량용과 저유량용으로 각각 연결하고, 상기 고유량배관과 저유량배관에 각각 유량을 검출하는 검출부 및 유량을 조작하는 조작밸브를 각각 설치함과 함께, 공기량과 가스량 각각의 출력값과 측정값을 비교하여 고유량상태인지 저유량상태인지를 판단하고, 고유량상태인 경우는 가스유량계산부의 설정값과 고유량가스검출계 및 제1발신기로부터 인가된 측정값을 비교하여 고유량가스조작밸브를 제어하고, 또한, 공기유량계산부의 설정값과 고유량공기검출계 및 제3발신기의 측정값을 비교하여 고유량공기조작밸브를 제어하고, 저유량상태인 경우는 가스유량계산부의 설정값과 저유량가스검출계 및 제2발신기로부터 인가된 측정값을 비교하여 저유량가스조작밸브를 제어하고 또한, 공기유량계산부의 설정값과 저유량공기검출계 및 제4발신기의 측정값을 비교하여 저유량공기조작밸브를 제어하도록 구성된다.

Description

가열로 가스 및 연소공기 제어장치{A gas and combustion air control device of furnace}

본 발명은 가열로 가스 및 연소공기 제어장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가열로 버너의 불꽃길이를 균일하게 하고, 연소효율을 극대화시켜 균일한 온도제어가 이루어지도록 하는 가열로 가스 및 연소공기 제어장치에 관한 것이다.

일반적으로, 제철소 등에 구비되어 소재, 예를들어, 슬라브(SLAB) 등이 일정한 온도가 되도록 가열하는 가열로는 COG, LDG, BFG, 혹은 각 가스를 혼합한 MIX GAS를 주연료로 사용하며, 소재의 온도를 가열, 균열하기 위해 1가열대, 2가열대, 3가열대, 균열대 상,하로 구분되며, 이 연소제어는 PID제어방식에 의하여 각 대별로 상,하영역으로 구분되어 각각 이루어진다.

또한, 소재의 사이즈 및 강종에 따라서 평균 재로시간(소재를 가열, 균열하기 위해 소재가 노내부에 머무는 시간)은 180∼230분이며, 추출소재온도는 1180∼1220。C가 된다. 그리고, 소재는 가열로에 2열로 장입되고, 평균 추출피치(PITCH)는 2∼3분으로, 가열시의 주요관리포인트는 목표추출온도확보, 균열도 유지, 스케일(SCALE)박리성 증대 및 감소, 스키드마크(SKID MARK)최소화이다.

도1은 종래의 가열로 가스 및 연소공기 제어장치를 도시한 구성도로써, 온도검출부(40)의 두 온도계(TE1,TE2)는 소재(10)를 가열하는 가열로(20)내의 분위기온도를 검출하여 각각 온도지시계(FT1,FT2)로 출력하며, 온도신호선택기(SEL1)은 상기 두 온도지시계(FT1,FT2)의 출력 및, 그 평균값을 출력하는 평균지시계(AVE)의 출력중 하나를 선택하여 온도측정치(PV1)로써 온도조절부(50)로 출력하고, 목표온도설정부(30)는 신호선택기(SEL2)에 의하여 상위계산기(FCC) 및 온도승온패턴기(PG)로부터 출력되는 두 설정값중 하나를 목표온도설정치(SV1)로 선택하여 온도조절부(50)로 출력하며, 이에 온도조절부(50)의 온도조절계(TC)는 목표온도설정치(SV1)보다 온도측정치(PV1)가 작으면, 현재의 출력(MV1)를 PID연산에 의하여 단위출력값(ΔMV1)만큼 증가시키며, 목표온도설정치(SV1)보다 온도측정치(PV1)가 크면 , 현재의 출력(MV1)을 단위출력값(ΔMV1)만큼 감소시킨다.

또한, 가스대 연소공기비율을 조정하기 위하여 산소농도조절부(70)에서는 로내산소조절계(70)가 산소검출계(02E)에 의하여 측정된 가열로(20)내의 산소(O₂)농도측정값(PV2)과 설정값(SV2)을 비교하여 산소제어값(MV2)를 출력한다.

가스유량계산부(80)에서는 상기 온도조절부(50)의 출력값(MV1)과 산소농도조절부(70)의 출력값(MV2) 및 공기량측정값(AIR PV)를 연산하여 가스유량 설정값을 설정하고, 이에 가스량조절부(100)은 상기 가스유량계산부(80)로부터의 설정값과 가스량검출부(120)로부터의 가스량 측정값(GAS PV)을 비교하여 가스량조작밸브(GFCV)로 조작한다.

또한, 공기유량계산부(90)에서는 상기 온도조절부(50)의 출력값(MV1)과 산소농도조절부(70)의 출력값(MV2) 및 가스량 측정값(GAS PV)를 연산하여 공기유량 설정값을 설정하고, 이에 공기량조절부(110)에서 상기 공기유량계산부(90)의 설정값과 공기량검출부(140)로부터의 공기량 측정값(AIR PV)을 비교하여 공기량조작밸브(AFCV)를 조작한다.

이에, 가스버너헤드(GBH) 및 공기버너헤드(ABH)를 통해 버너에 적절한 공기 및 가스가 인가되어, 각 버너가 연소동작한다.

그런데, 상기와 같은 제어장치에 의하여 제어된 가스 및 공기는 각각 주가스관 및 연소공기배관을 통해 각대의 영역별 버너로 각각 흐르게 되는데, 관로내의 타르에 의한 이물질 누적 및 배관의 직,곡관부분으로 인한 관로의 단면적이 축소되어 각 영역별배관으로 분배되는 유량이 달라지기 때문에, 제어의 안전성을 기할 수 없으며, 또한, 각 영역별 버너용량에 맞게 배관 사이즈 및 배관센서를 설정 설치하여 1가열대, 2가열대, 3가열대, 균열대 상,하로 나누어 연소제어하도록 되어 있으나, 기존의 검출부 및 조절부의 제어한계성으로 인하여 소재에 따라 저유량 영역에서 미세한 유량 검출, 조작이 불가능하며, 이 때문에, 원하는 온도에 추종하기 위하여 로내버너의 불꽃길이가 계속적으로 줄어들었다, 늘어났다를 반복하며 연소제어가 행해지므로 소재의 상,하 온도편차가 생기는 문제점이 있었다.

즉, 종래의 제어장치에서는 불완전 연소 및 소재의 추출온도 편차에 의한 평탄도불량 및 소재의 선,후단부 벤딩(BENDING)발생 등의 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하여 최적연소제어에 의한 에너지의 효율적 관리 및 제품의 품질향상을 도모하기 위하여 발명된 것으로, 그 목적은 각 영역(ZONE)마다 가스 및 연소공기유량이 저유량일때에도 일정량으로 제어가 가능토록하여 버너의 불꽃길이를 균일하게 하고, 연소효율을 극대화시켜 소재의 상,하온도 편차를 없애 균일한 가열이 이루어지도록 하는 가열로 가스 및 연소공기 제어장치를 제공하는데 있는 것이다.

도1은 종래의 가열로 가스 및 연소공기 제어장치를 도시한 블록구성도이다.

도2은 본 발명에 의한 가열로 가스 및 연소공기 제어장치를 도시한 블록구성도이다.

도3는 본 발명에 의한 가열로 가스 및 연소공기 제어장치의 가스배관을 보이는 배선도도이다.

도4는 본 발명에 의한 가열로 가스 및 연소공기 제어장치의 공기배관을 보이는 배선도이다.

도5는 본 발명에 따른 가스량의 저유량제어에서 고유량제어로의 상호절환동작수순을 도시한 플로우챠트이다.

도6은 본 발명에 따른 연소공기량의 저유량제어에서 고유량제어로의 상호절환동작수순을 도시한 플로우챠트이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

210 : 가열소재 220 : 가열로 230 : 온도설정부

240 : 온도검출부 250 : 온도조절부 260 : 산소농도검출부

270 : 산소조절부 280 : 가스유량계산부 290 : 공기유량계산부

300 : 가스량조절부 310 : 공기량조절부 320 : 가스량조작부

330 : 가스량검출부 340 : 공기량조작부 350 : 공기량검출부

상기한 목적을 달성하기 위한 기술적인 수단으로써, 본 발명은 온도조절부, 산소농도조절부, 가스유량계산부, 공기유량계산부를 구비한 가열로 가스 및 연소공기 제어장치에 있어서,

출력값과 가스량 측정값을 비교하여 고유량제어상태인지 저유량제어상태인지를 판단하고, 고유량제어상태인 경우는 상기 가스유량계산부의 설정값과 고유량가스검출계 및 제1발신기로부터 인가된 측정값을 비교하여 고유량가스조작밸브를 제어하고, 저유량상태인 경우는 상기 가스유량계산부의 설정값과 저유량가스검출계 및 제2발신기로부터 인가된 측정값을 비교하여 저유량가스조작밸브를 제어하는 가스량조절부와,

고유량가스인가배관에 구비되는 고유량가스조작밸브와 상기 고유량가스인가배관에 병렬로 연결되는 저유량가스인가배관에 설치되는 저유량가스조작밸브로 이루어진 가스량조작부와,

상기 고유량가스인가배관을 흐르는 가스유량을 검출하는 고유량가스검출계 및 그 검출값을 전기신호를 출력하는 제1발신기와 상기 저유량가스인가배관을 흐르는 가스유량을 검출하는 저유량가스검출계 및 그 검출값을 전기신호로 출력하는 제2발신기로 이루어진 가스량 검출부와,

출력값과 공기량측정값을 비교하여 저유량상태인지 고유량상태인지를 판단하여, 고유량상태이면 상기 공기유량계산부의 설정값과 고유량공기검출계 및 제3발신기의 측정값을 비교하여 고유량공기조작밸브를 제어하고 저유량상태이면 상기 공기유량계산부의 설정값과 저유량공기검출계 및 제4발신기의 측정값을 비교하여 저유량공기조작밸브를 제어하는 공기량조절부와,

고유량공기인가배관에 설치되는 고유량공기조작밸브와 상기 고유량공기인가배관에 병렬연결된 저유량공기인가배관에 설치되는 저유량공기조작밸브로 이루어진 공기량조작부와,

상기 고유량공기인가배관에 흐르는 공기량을 검출하는 고유량공기검출계 및 검출값을 전기신호로 출력하는 제3발신기와 상기 저유량공기인가배관에 흐르는 공기량을 검출하는 저유량공기검출계 및 그 검출값을 전기신호로 출력하는 제4발신기로 이루어진 공기량 검출부를 구비한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작용을 상세하게 설명한다.

도2는 본 발명에 의한 가열로 가스 및 연소공기 제어장치를 도시한 블록구성도로써, 가열로(220)내의 적정온도를 설정하는 상위계산기(FCC)와 온도승온패턴기(PG)와 상기 상위계산기(FCC) 및 온도승온패턴기(PG)의 출력중 하나를 온도설정값(SV1)으로 출력하는 제2선택기(SEL2)로 이루어진 온도설정부(230)와, 소재(210)를 가열하는 가열로(220)의 내부 분위기온도를 검출하는 두 온도계(TE1,TE2)와 상기 두 온도계(TE1,TE2)의 출력을 검출온도로 나타내는 온도지시계(FTI1,FTI2)와 상기 두 온도지시계(FTI1,FTI2)의 온도값을 평균하는 평균지시계(AVE)와 상기 두 온도지시계(FTI1,FTI2) 및 평균지시계(AVE)의 온도값중 하나를 온도측정값(PV1)으로 선택하는 선택기(SEL1)로 이루어지는 온도검출부(240)와, 상기 온도검출부(240)로부터의 온도측정값(PV1)과 온도설정값(SV1)을 비교하여 가스 및 연소공기 제어값(MV1)을 출력하는 온도조절계(TC)로 이루어진 온도조절부(250)와, 상기 가열로(220)내의 산소농도를 검출하는 산소농도검출계(02E)로 이루어진 산소농도검출부(260)와, 상기 산소농도검출부(260)로부터의 산소농도측정값(PV2)와 산소농도설정값(SV2)을 비교하여 가스 및 연소공기제어값(MV2)을 출력하는 로내산소조절계(O2IC)로 이루어진 산소조절부(270)와, 상기 온도조절부(250)의 출력값(MV1)과 상기 산소조절부(270)의 출력값(MV2) 및 공기량 측정값(AIR PV)으로부터 가스량 설정값(SV3)를 연산하는 가스유량계산부(280)와, 상기 온도조절부(250)의 출력값(MV1)과 산소조절부(270)의 출력값(MV2) 및 가스량 측정값(GAS PV)으로부터 공기량 설정값(SV4)을 연산하는 공기유량계산부(290)와, 상기 가스량의 설정값(SV3) 및 측정값(GAS PV)을 비교하여 고유량상태인지 저유량상태인지를 판단하고 그 판단에 따라 측정값이 설정값에 도달하도록 고유량가스조작밸브(GFCV1) 또는 저유량가스조작밸브(GFCV2)로 조작신호를 출력하는 가스량조절부(300)와, 상기 공기량의 설정값(SV4) 및 측정값(AIR PV)을 비교하여 저유량상태인지 고유량상태인지를 판단하고 그 판단에 따라 측정값이 설정값에 도달하도록 고유량공기조작밸브(AFCV1) 또는 저유량공기조작밸브(AFCV2)로 조작신호를 출력하는 공기량조절부(310)와, 상기 가스량조절부(300)에 의하여 조작하는가스버너헤드(GBH)에 연결되는 고유량배관에 설치되는 고유량가스조작밸브(GFCV1)과 저유량배관에 설치되는 저유량가스조작밸브(GFCV2)로 이루어지는 가스량조작부(320)와, 상기 고유량가스조작밸브(GFCV1)의 조작에 의하여 흐르는 가스고유량을 검출하여 전기신호로 출력하는 제1가스량검출계(GFE1) 및 제1가스량발신기(GFT1)와 상기 저유량가스조작밸브(GFCV2)의 조작에 의한 가스저유량치를 검출하여 전기신호로 출력하는 제2가스량검출계(GFE2) 및 제2가스량발신기(GFT2)로 이루어진 가스량검출부(330)와, 상기 공기량조절부(310)에 의하여 조작되는 고유량공기조작밸브(AFCV1)과 저유량공기조작밸브(AFCV2)로 이루어지는 공기량조작부(340)와, 상기 고유량공기조작밸브(AFCV1)의 조작에 의한 공기의 유량을 검출하여 전기신호로 출력하는 제1공기량검출계(AFE1) 및 제1공기량발신기(AFT1)과 상기 저유량공기조작밸브(AFCV2)의 조작에 의한 공기의 유량을 검출하여 전기신호로 출력하는 제2공기량검출계(AFE2) 및 제2공기량발신기(AFT2)로 이루어진 공기량검출부(350)를 구비한다.

상기에서, 미설명부호인, GBH는 가스버너헤드이고, GHSV는 가스차단밸브이고, GHM은 가스수동조작밸브이며, ABH는 에어버너헤드이고, AHSV는 공기차단밸브이고, AHM은 공기수동조작밸브이고, BN은 버너이다.

도3은 본 발명에 따른 각 영역(ZONE)별 가스량조작부의 실시예를 도시한 회로도로써, 네 영역(1영역∼4영역)의 상,하부에 각각 가스버너헤드가 구비되며, 상부가스버너헤드에는 각각 6개씩의 버너가 연결되고, 하부가스버너헤드에는 각각 8개씩의 버너가 설치되어 가열로에 총 56개의 버너가 구비되어 있다고 할 때, 가스서플라이로부터 주혼합가스배관(300)이 연결되고, 이 주혼합가스배관(300)으로부터는 각영역의 상,하부버너헤드로 이어지는 총 8개의 고유량가스배관(301,303,305, 307,309,311,313,315)이 연결되고, 이 고유량가스배관 각각에는 병렬로 저유량가스배관(302,304,306,308,310,312,314,316)이 연결되며, 상기 고유량가스배관(301, 303,305,307,309,311,313,315)과 저유량가스배관(302,304,306,308,310,312,314, 316)에는 각각 그 배관으로 흐르는 가스유량을 검출하는 검출계 및 발신기(GFE1∼GFE16, GFT1∼GFT16)가 설치되고, 그 배관의 가스유량을 조절하는 가스량조작밸브(GFCV1∼GFCV16)가 설치된다.

도4는 본 발명에 따른 각 영역별 공기량조작부의 실제 구성을 보이는 회로도로써, 도3과 마찬가지로 네 영역(1영역∼4영역)의 상,하부에 각각 공기버너헤드가 구비되며, 상부공기버너헤드에는 각각 6개씩의 버너가 연결되고, 공기버너헤드에는 각각 8개씩의 버너가 설치되어 가열로에 총 56개의 버너(상기 도4에 도시한 버너와 동일함)가 구비되어 있다고 할 때, 제1,제2공기송풍기로부터 주연소공기배관(400)이 연결되고, 이 주연소공기배관(400)으로부터는 각 영역의 상,하부버너헤드로 이어지는 총 8개의 고유량공기배관(401,403,405,407,409,411,413,415)이 연결되고, 이 고유량공기배관에는 병렬로 저유량공기배관(402,404,406,408,410,412,414,416)이 각각 연결되며, 상기 고유량공기배관(401,403,405,407,409,411,413,415)과 저유량공기배관(402,404,406,408,410,412,414,416)에는 각각 그 배관으로 흐르는 공기유량을 검출하는 검출계 및 발신기(AFE1∼AFE16, AFT1∼AFT16)이 설치되고, 그 배관의 공기유량을 조절하는 공기량조작밸브(AFCV1∼AFCV16)가 설치된다.

도5는 본 발명에 따른 가스량의 고유량제어에서 저유량제어로의 상호절환동작을 도시한 플로우챠트이고, 도6은 본 발명에 따른 공기량의 고유량제어에서 저유량제어로의 상호절환동작을 도시한 플로우챠트이다.

이하, 상기한 구성을 갖는 가열로 가스 및 연소공기 제어장치의 작용을 설명한다.

로내의 분위기온도(PV1)를 검출하고 설정값(SV1)과 비교하여 가스 및 공기량 제어값인 출력값(MV1)을 출력하는 온도검출부(240), 온도설정부(230) 및 온도조절부(250)의 동작과, 로내 산소농도를 검출하고 설정값과 비교하여 가스 및 공기량 제어값인 출력값(MV2)를 출력하는 산소농도검출부(260) 및 산소조절부(270)의 동작과, 상기 온도조절부(250) 및 산소조절부(270)의 출력값(MV1,MV2)과 가스량 측정값(GAS PV) 및 공기량 측정값(AIR PV)로부터 가스량 설정값(SV3) 및 공기량 설정값(SV4)를 연산하는 가스유량계산부(280)와 공기유량계산부(290)의 동작은 앞서 서술한 종래동작과 동일하므로, 그 상세한 설명은 생략하고, 본 발명의 주안점인 고유량상태인지 저유량상태인지를 판단하여 가스량 및 공기량의 설정값에 근사되도록 실제 가스량 및 공기량을 조절하는 동작을 설명한다.

먼저, 가스량제어동작을 도5의 플로우챠트를 참조하여 설명한다.

가스유량계산부(280)에서 온도조절부(250)의 출력값(MV1)과 산소조절부(270)의 출력값(MV2) 및 공기량 측정값(PV)로부터 가스연료유량을 계산하고(501), 이 연산된 값을 가스유량 설정값(SV3)으로 설정하여 가스량조절부(300)로 출력하면(502), 저유량가스조절계(GHCL)에서는 고유량상태인지를 판정하는데, 예를들어, 유량상한검출치(PH)가 95%이상이고 출력상한치(MH)가 90%이상이면 고유량상태로 판단하고, 고유량가스조절계(GHCH)에서는 예를 들어, 유량하한검출치(PL)가 25%이하이고, 출력하한치(ML)가 20%이하가 아닐 때 고유량상태로 판단하여(503),(512), 고유량상태로 판단되면, 제1입력선택기(SEL3)가 고유량가스조절계(GHCH)를 선택하여 상기 가스유량계산부(280)의 출력(SV3)이 고유량가스조절계(GHCH)로 인가되고(504), 그 고유량가스조절계(GHCH)를 캐스캐이드제어(CAS)모드로 동작하도록 하고, 저유량가스조절계(GHCL)가 저유량조작밸브(GFCV2)가 닫히도록 동작시키기 위한 제2내부계기(GXT2)를 동작시킨다(505). 이에 의하여 고유량가스조절계(GHCH)가 캐스케이드(CAS)모드로 전환되고, 상기 제2내부계기(GXT2)가 동작하여 저유량조작밸브(GFCV2)가 닫히기 시작하면(506), 저유량가스조절계(GHCL)의 측정값(PV)을 고유량가스조절계(GFCH)의 설정치(SV)로 함과 동시에, 제1측정값선택기(SEL5)가 제1지시계(GFI1)의 고유량측정값과 제2지시계(GFI2)의 저유량측정값을 합산하는 제1가산기(SUM1)을 선택하여, 그 출력을 고유량가스조절계(GHCH) 및 저유량가스조절계(GHCL)의 측정값으로 인가한다(507). 즉, 제1측정값선택기(SEL5)로부터 입력되는 고유량측정값과 저유량측정값이 합산된 가스량 측정값이 설정값이 되도록 제어하는 고유량가스조절계(GHCH)에 의하여 고유량조작밸브(GFCV1)가 열리는 동작과, 제1측정값선택기(SEL5)로부터 입력되는 고유량측정값과 저유량측정값이 합산된 가스량 측정값과 제2내부계기(GXT2)의 동작시작에 따라 저유량조작밸브(GFCV2)가 닫히는 동작이 동시에 이루어진다.

이때, 온도조절부(250)의 제어모드를 수동제어모드로 전환하여온도조절계(TC)의 출력(MV1)에 의한 제어루프의 일시적인 변동을 방지시킨다(508).

이와같은, 동작에 의하여, 저유량조작밸브(GFCV2)로의 조작출력값(MV)가 0이 되어 저유량조작밸브(GFCV2)닫히도록 하는 제2내부계기(GXT2)를 정지시켜도 되면(509), 상기 단계에서 수동제어모드로 전환한 온도조절부(250)을 자동제어모드로 전화시키고, 저유량조작밸브(GFCV2)를 완전히 닫히게 한 저유량가스조절계(GFCL)를 수동모드로 전환하고(510), 제1측정값선택기(SEL5)가 고유량조작밸브(GFCV1)의 조작에 의하여 검출된 고유량 출력값을 지시하는 제1지시계(GFI1)를 선택하도록 한다.

이에, 본 가열로 가스 및 연소공기제어장치는 고유량제어상태로 되어, 제1검출계(GFE1)에서 검출된 가스유량은 제1발신기(GFT1)을 통해 제1지시계(GFT1)에 디스플레이되고, 제3측정값선택기(SEL5)를 통해 고유량가스조절계(GHCH)에 가스량 측정값(GAS PV)으로 입력된다. 이리하여, 캐스캐이드제어하는 고유량가스조절계(GFCH)는 가스유량계산부(280)로부터 입력된 설정치(SV3)와 제3측정값선택기(SEL5)를 통해 입력되는 가스량 측정값(GAS PV)을 비교하여 고유량조작밸브(GFCV1)를 제어한다.

다음으로, 가스량제어가 상기의 고유량제어상태에서 저유량제어상태로 절환되는 작용을 설명하면, 저유량가스조절계(GHCL)의 체크에서 예를 들어, 유량상한측정치(PH)가 95%이상이 아니고, 상한출력치(MH)가 90%이상이 아니면서, 고유량가스조절계(GHCH)의 체크에서 유량하한측정치(PL)가 25%이하이고 하한출력치(HL)가 20%이하인 경우는 저유량상태로 판정하고, 저유량상태로 판정되면,제1입력선택기(SEL3)를 가스유량계산부(280)의 출력이 저유량가스조절계(GFCL)에 전달되도록 동작시킨다(513).

그리고, 상기 수동모드로 되어 있는 저유량가스조절계(GFCL)을 캐스캐이드제어모드(CAS)로 전환시키고, 고유량조작밸브(GFCV1)가 닫히도록 하는 제1내부계기(GXT1)를 동작시킨다(514). 이에, 고유량조작밸브(GFCV1)가 닫히게 하는 제1내부계기(GXT1)이 동작을 시작하고, 저유량가스조절계(GFCL)가 캐스케이드제어(CAS)모드로 되면(515), 고유량가스조절계(GFCH)의 측정값(PV)을 저유량가스조절계(GFCL)의 설정값으로 하고, 제1측정값선택기(SEL5)가 제1가산기(SUM1)선택하도록 하여, 고유량검출값과 저유량검출값을 합산한 값이 가스량 측정값(GAS PV)으로써 고유량가스조절계(GFCH) 및 저유량가스조절계(GFCL)에 인가시킨다(516).

이때, 온도조절부(250)는 수동모드로 하여, 그 출력값(MV1)의 변화에 의한 제어루프의 일시적인 변동을 막는다(517).

이와같이, 저유량가스조절계(GFCL)가 저유량조작밸브(GFCV2)를 열고, 고유량가스조절계(GFCH)가 고유량조작밸브(GFCV1)를 닫히게 제어하여, 결국, 고유량조작밸브(GFCV1)로의 출력값(MV)이 "0"이 되고, 제1내부계기(GXT1)을 정지시켜도 되면(518), 상기 단계에서 수동모드로 한 온도조절부(250)를 자동모드로 절환시켜, 정상적인 온도제어가 이루어지도록 하고, 상기 고유량가스조절계(GFCH)를 수동모드로 절환하여 고유량조작밸브(GFCV1)가 닫힌 상태를 유지하도록 한다(519).

그리고, 제1측정값선택기(SEL5)가 제2지시계(GFI2)를 선택하도록 하여, 제2발신기(GFT2)를 통해 인가된 고유량조작밸브(GFCV2)의 조작에 의하여 변하는 저유량값을 검출하는 제2검출계(GFE2)의 출력값이 상기 저유량가스조절계(GFCL)에 가스량 측정값(GAS PV)으로 인가되도록 한다.

이에, 본 가스량조절부(300)는 저유량제어상태가 되어, 상기 가스유량계산부(280)로부터 인가된 가스량 설정치(SV3)와 제2검출계(GFE2)에 의하여 측정된 가스량 측정값(GAS PV)을 비교하여 저유량조작밸브(GFCV2)를 조작한다.

공기량조절부(300)의 고유량제어에서 저유량제어로의 절환 및 저유량제어에서 고유량제어로의 절환동작을 도6의 플로우챠트로 도시하였으며, 가스량조절부(300)의 제1입력선택기(SEL3)는 제2입력선택기(SEL4)와, 제1내부계기(GXT1)은 제3내부계기(AXT1)과, 제2내부계기(GXT2)는 제4내부계기(AXT2)와, 고유량가스조절계(GFCH)는 고유량공기조절계(AFCH)와, 저유량가스조절계(GFCL)은 저유량공기조절계(AFCL)와, 제1측정값선택기(SEL5)는 제2측정값선택기(SEL6)과, 제1지시계(GFI1)는 제3지시계(AFI1)과, 제1가산기(SUM1)는 제2가산기(SUM2)와, 제2지시계(GFI2)는 제4지시계(AFI2)와 각각 대응하여, 도6에 나타낸 바와 같이, 앞서 설명한 가스량제어와 동일하게 동작하므로, 설명의 반복은 생략한다.

이와같이, 본 발명은 각각의 버너에 고유량의 가스 및 공기를 인가하는 배관 및 그 고유량가스 및 공기를 조절하기 위한 조작밸브 및 검출부를 구비하고, 그 고유량배관에 병렬로 저유량의 가스 및 공기를 인가할 수 있는 배관을 연결하고, 이 저유량 가스 및 공기를 조절하기 위한 조작밸브 및 검출부를 따로 구비하여, 저유량인가시는 고유량조작밸브를 닫은 후, 저유량조작밸브로 유량을 조정하고, 고유량인가시는 저유량조작밸브를 닫은 후, 고유량조작밸브로 유량을 조정함으로써, 저유량의 가스 및 공기의 인가시에 적절한 저유량 공기를 인가하도록 할 수 있으며, 이로 인해, 버너의 불꽃길이 미소제어까지 가능하게 하고 연비효율을 높이는 효과가 있으며, 가열로의 상,하부 온도편차를 줄이는 우수한 효과가 있다.

Claims

온도조절부, 산소농도조절부, 가스유량계산부, 공기유량계산부를 구비한 가열로 가스 및 연소공기 제어장치에 있어서,

출력값과 가스량 측정값을 비교하여 고유량제어상태인지 저유량제어상태인지를 판단하고, 고유량제어상태인 경우는 상기 가스유량계산부의 설정값과 고유량가스검출계 및 제1발신기로부터 인가된 측정값을 비교하여 고유량가스조작밸브를 제어하고, 저유량상태인 경우는 상기 가스유량계산부의 설정값과 저유량가스검출계 및 제2발신기로부터 인가된 측정값을 비교하여 저유량가스조작밸브를 제어하는 가스량조절부와,

고유량가스인가배관에 구비되는 고유량가스조작밸브와 상기 고유량가스인가배관에 병렬로 연결되는 저유량가스인가배관에 설치되는 저유량가스조작밸브로 이루어진 가스량조작부와,

상기 고유량가스인가배관을 흐르는 가스유량을 검출하는 고유량가스검출계 및 그 검출값을 전기신호를 출력하는 제1발신기와 상기 저유량가스인가배관을 흐르는 가스유량을 검출하는 저유량가스검출계 및 그 검출값을 전기신호로 출력하는 제2발신기로 이루어진 가스량 검출부와,

출력값과 공기량측정값을 비교하여 저유량상태인지 고유량상태인지를 판단하여, 고유량상태이면 상기 공기유량계산부의 설정값과 고유량공기검출계 및 제3발신기의 측정값을 비교하여 고유량공기조작밸브를 제어하고 저유량상태이면 상기 공기유량계산부의 설정값과 저유량공기검출계 및 제4발신기의 측정값을 비교하여 저유량공기조작밸브를 제어하는 공기량조절부와,

고유량공기인가배관에 설치되는 고유량공기조작밸브와 상기 고유량공기인가배관에 병렬연결된 저유량공기인가배관에 설치되는 저유량공기조작밸브로 이루어진 공기량조작부와,

상기 고유량공기인가배관에 흐르는 공기량을 검출하는 고유량공기검출계 및 검출값을 전기신호로 출력하는 제3발신기와 상기 저유량공기인가배관에 흐르는 공기량을 검출하는 저유량공기검출계 및 그 검출값을 전기신호로 출력하는 제4발신기로 이루어진 공기량 검출부를 구비함을 특징으로 하는 가열로 가스 및 연소공기 제어장치.
제1항에 있어서,

상기 가스량조절부는

가스량이 고유량상태인 경우 상기 가스유량계산부의 출력을 고유량가스조절계로 인가하고 저유량상태 인 경우 저유량가스조절계로 인가하는 제1입력선택기와, 고유량시 입력되는 설정값과 측정값을 비교하여 고유량조작밸브를 캐스캐이드제어하는 고유량가스조절계와, 저유량시 입력되는 설정값과 측정값을 비교하여 저유량조작밸브를 캐스캐이드제어하는 저유량가스조절계와, 고유량상태에서 저유량상태로의 절환시 고유량가스조작밸브가 닫히도록 설정값을 상기 고유량가스조절계로 출력하는 제1내부계기와, 저유량상태에서 고유량상태로의 절환시 상기 저유량가스조작밸브가 닫히는 방향으로 설정값을 생성하여 상기 저유량가스조절계로 인가하는 제2내부계기와, 상기 고유량가스검출계 및 제1발신기로부터 인가된 측정값을 표시하는 고유량가스지시계와, 상기 저유량가스검출계 및 제2발신기로부터 인가된 측정값을 표시하는 저유량가스지시계와, 상기 고유량가스지시계 및 저유량가스지시계의 값을 합산하는 제1가산기와, 고유량상태시 상기 고유량가스지시계를 측정값으로 선택하고 저유량상태시 상기 저유량가스지시계의 값을 측정값으로 선택하며 저유량상태에서 고유량상태로의 상호변화시에는 상기 가산기의 출력을 측정값으로 선택하여 상기 고유량가스조절계 및 저유량가스조절계로 인가하는 제1측정값선택기로 이루어짐을 특징으로 하는 가열로 가스 및 연소공기 제어장치.
제1항에 있어서,

상기 공기량조절부는 공기가 고유량상태인 경우 상기 공기유량계산부의 출력을 고유량공기조절계로 인가하고 저유량상태인 경우 저유량공기조절계로 인가하는 제2입력선택기와, 고유량시 입력되는 설정값과 측정값을 비교하여 고유량공기조작밸브를 캐스캐이드제어하는 고유량공기조절계와, 저유량시 입력되는 설정값과 측정값을 비교하여 저유량공기조작밸브를 캐스캐이드제어하는 저유량공기조절계와, 고유량상태에서 저유량상태로의 절환시 고유량공기조작밸브가 닫히도록 설정값을 상기 고유량공기조절계로 출력하는 제3내부계기와, 저유량상태에서 고유량상태로의 절환시 상기 저유량공기조작밸브가 닫히는 방향으로 설정값을 생성하여 상기 저유량공기조절계로 인가하는 제4내부계기와, 상기 고유량공기검출계 및 제3발신기로부터 인가된 측정값을 표시하는 고유량공기지시계와, 상기 저유량공기검출계 및 제4발신기로부터 인가된 측정값을 표시하는 저유량공기지시계와, 상기 고유량공기지시계 및 저유량공기지시계의 값을 합산하는 제2가산기와, 고유량상태시 상기 고유량공기지시계의 값을 측정값으로 선택하고 저유량상태시 상기 저유량공기지시계의 값을 측정값으로 선택하며 저유량상태에서 고유량상태로의 상호변화시에는 상기 제2가산기의 출력을 측정값으로 선택하여 상기 고유량공기조절계 및 저유량공기조절계로 인가하는 제2측정값선택기로 이루어짐을 특징으로 하는 가열로 가스 및 연소공기 제어장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 가열로 가스 및 연소공기제어장치는

가스가 고유량상태로 판단되면, 제1입력선택기가 고유량가스조절계를 선택하도록 한 후, 고유량가스조절계의 제어모드를 캐스캐이드제어모드로 하고, 제2내부계기를 동작시켜 저유량가스조절계가 저유량가스조작밸브를 닫도록 한 후, 저유량가스조작밸브가 완전히 닫힐때가지 저유량가스조절계의 측정치를 고유량가스조절계의 설정치로 설정하고, 제1측정값선택기가 제1가산기출력 상기 고유량가스조절계 및 저유량가스조절계의 가스량 측정값으로 인가하도록 하고, 상기 온도조절부를 수동모드상태로 하고, 이에 저유량가스조작밸브가 닫히면, 온도조절부를 자동모드로 전환하고, 저유량가스조절계를 수동모드로 전환하고 상기 제1측정값선택기가 고유량가스지시계의 출력을 가스량 측정값을 선택하는 저유량제어상태에서 고유량제어상태로의 절환동작을 하고,

가스가 저유량상태로 판단되면, 제1입력선택기가 저유량가스조절계를 선택하고, 저유량가스조절계를 캐스캐이드제어모드로 동작시키고 고유량가스조절계가 고유량가스조작밸브를 닫도록 하는 제1내부계기를 동작시키고, 상기 고유량가스조작밸브가 완전히 닫힐 때까지 고유량가스조절계의 측정값을 저유량가스조절계의 설정치로 설정하고 제1측정값선택기가 제1가산기의 출력을 고유량가스조절계 및 저유량가스조절계에 가스량 측정치로 인가하도록 하고, 온도조절부를 수동모드상태로 하며, 이에 고유량가스조작밸브가 닫히면, 온도조절부를 자동모드로 절환하고 고유량가스조절계를 수동모드로 하면 제1측정값선택기가 저유량가스지시계의 출력을 가스량측정치로 선택하도록 하는 고유량에서 저유량제어상태로의 절환동작을 하는 것을 특징으로 하는 가열로 가스 및 연소공기 제어장치.
제1항 또는 제3항에 있어서,

상기 가열로 가스 및 연소공기제어장치는

공기가 고유량상태로 판단되면, 제2입력선택기가 고유량공기조절계를 선택하도록 한 후, 고유량공기조절계의 제어모드를 캐스캐이드제어모드로 하고, 저유량공기조작밸브를 닫는 제4내부계기를 동작시키고, 저유량공기조작밸브가 완전히 닫힐때까지 저유량공기조절계의 측정치를 고유량공기조절계의 설정치로 설정하고, 제2측정값선택기가 제2가산기출력을 상기 고유량공기조절계 및 저유량공기조절계의 공기량 측정값으로 인가하도록 하고, 상기 온도조절부를 수동모드상태로 하고, 이에저유량공기조작밸브가 닫히면, 온도조절부를 자동모드로 전환하고, 저유량공기조절계를 수동모드로 전환하고 상기 제2측정값선택기가 고유량공기지시계의 출력을 가스량 측정값으로 선택하는 저유량제어상태에서 고유량제어상태로의 절환동작을 하고,

공기가 저유량상태로 판단되면, 제2입력선택기가 저유량공기조절계를 선택하고, 저유량공기조절계를 캐스캐이드제어모드로 동작시키고 고유량공기조절계가 고유량가스조작밸브를 닫도록 하는 제3내부계기를 동작시키고, 상기 고유량공기조작밸브가 완전히 닫힐 때까지 고유량공기조절계의 측정값을 저유량공기조절계의 설정치로 설정하고 제2측정값선택기가 제2가산기의 출력을 고유량공기조절계 및 저유량공기조절계에 공기량 측정치로 인가하도록 하고, 온도조절부를 수동모드상태로 하며, 이에 고유량공기조작밸브가 닫히면, 온도조절부를 자동모드로 절환하고 고유량공기조절계를 수동모드로 하며 제2측정값선택기가 저유량공기지시계의 출력을 공기량측정치로 선택하도록 하는 고유량에서 저유량제어상태로의 절환동작을 하는 것을 특징으로 하는 가열로 가스 및 연소공기 제어장치.