KR100402726B1 - 이동형 화염 감시설비 진단장비 - Google Patents

Abstract

본 발명은 화력 발전소 등에서 사용되고 있는 보일러 내에 설치되어 있는 버너의 연소 상태를 감시 및 진단하는 장비에 관한 것으로, 더 상세하게는 버너 화염 감시 설비의 모듈 및 스캐너의 동작 상태를 체크하여 정상 유무와 고장 부위를 판단함으로써, 버너의 화염 검출 설비의 고장을 예방하여 보일러 점화나 운전 중 설비에 문제가 없도록 한, 이동형 화염 감시설비 진단장비에 관한 것이다.

종래에는 보일러의 버너 점화시에 화염을 감시하지 못하거나 오동작이 발생하여 버너가 작동되어 기동 지연 및 출력 감발이 발생하여도 즉각적인 조치가 이루어지지 못하고, 많은 인력이 투입되어 전 시스템을 점검하는 작업을 수행하여 정비하므로서 소요 시간, 투입 인력 등의 과다 발생으로 비효율적이며, 설비의 콘트롤러와 감지기가 서로 원거리에 있으므로 그 상태를 진단하는데는 무전기 등의 통신 수단을 이용해야 하는 불편한 문제점이 있었다.

상기한 문제점을 해소하기 위하여 본 발명은,

입력 전압을 각 모듈에 필요한 전원으로 변환하여 공급하는 전원 공급부와 ;

상기 전원 공급부로부터 전원을 공급받아 현장에 설치된 감지기를 통하여 불꽃으로부터 자외선 스펙트럼의 양을 검출하는 프레임 스캐너와 ;

상기 프레임 스캐너를 통하여 검출된 신호를 판독 가능하도록 증폭시키는 증폭부와 ;

상기 증폭부로부터 증폭된 신호에 따라 설비의 상태를 지시계와 표시등 및디지털 디스플레이 등으로 표시하는 상태 표시부로 구성함을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명에 의하면 기존의 원시적인 설비의 진단 방법을 개선하여 보다 신속하고 정확한 고장 진단을 하며, 종래에는 3명 이상이 정비하던 것을 한명이 가볍게 제작된 장비를 이용하여 진단 정비가 가능하게 되었으며, 본 장비의 사용법이 쉬우므로 누구나 쉽게 사용할 수 있고, 버너 화염 설비에 트러블시 신속한 원인 분석 및 복구로 버너 화염 설비의 안정 운전에 기여하였으며, 정비 인력 및 시간 단축으로 많은 유형의 효과가 나타나고, 버너 설비의 안정적 운전으로 인하여 보일러 가동 지연 및 정지를 예방하는데 크게 기여할 수 있으며, 동일 설비가 시설된 타 발전소에 활용이 가능하므로 활용도가 높은 효과가 있다.

Description

이동형 화염 감시설비 진단장비{A diagnosing equipment for portable flame monitoring facilities}

본 발명은 화력 발전소 등에서 사용되고 있는 보일러 내에 설치되어 있는 버너의 연소 상태를 감시 및 진단하는 장비에 관한 것으로, 더 상세하게는 버너 화염 감시 설비의 모듈 및 스캐너의 동작 상태를 체크하여 정상 유무와 고장 부위를 판단함으로써, 버너의 화염 검출 설비의 고장을 예방하여 보일러 점화나 운전 중 설비에 문제가 없도록 한, 이동형 화염 감시설비 진단장비에 관한 것이다.

일반적으로, 버너 점화는 BLR Purge 후 중앙 제어실의 BMS 조작반에서 버너 Start라는 신호와 함께 LPG 솔레노이드 밸브(Sol V/V)가 열리면서 LPG가 공급되어점화 트랜스(Ignitor Tr) 2차 전압 약 10.000V가 순간적인 스파크(Spark)에 의해 LPG가 1차로 점화되고, 동시에 H/O Sol V/V와 BNR Oil V/V Steam V/V가 오픈(Open)되면서 증기(Steam)가 높은 압력으로 중유와 같이 오일 건(Oil Gun)에서 방사형으로 분사되어 노내에서 점화되며, 이때 공기 조절 장치인 에어 레지스터(air register)가 오픈(Open)되어 공기를 공급하게 된다.

보일러의 버너가 점화되면, 노내의 화염은 프레임 스캐너(Flame Scanner)에 의해 검출되면서 최종 점화된 것으로 인식되어진다.

상기와 같이, 보일러 몸체 내에 수용된 물을 고온으로 데우는 수단으로 공기와 연료의 혼합 가스를 점화시켜 화염을 생성하는 버너를 사용하게 된다.

상기 버너는 도 1 에 도시된 바와 같이, 일측에 연소실(1)이 구비되고 타측에 연소실(1)로 에어를 송풍하는 송풍 수단(도시하지 않음)을 구비하여 보일러 본체(도시하지 않음)에 설치되는 버너 몸체(2)와 ; 중앙부에 관통 설치되는 노즐 설치부(3)가 형성되고, 이 노즐 설치부(3)를 중심으로 하여 그 주변에 에어가 통과하는 에어 통과공(도시하지 않음)이 다수개 형성되어 연소실(1)의 내벽에 설치되는 스월러(4)와 ; 상기 스월러(4)를 통과한 후 연료와 에어가 혼합되도록 상기 스월러(4)의 노즐 설치부(3) 상에 설치되는 연료 분사노즐(5)로 구성되어 있다.

상기와 같이 구성된 버너의 연소 상태를 진단하기 위하여, 보일러 화로 내에 설치된 버너는 석탄, 석유, 가스 등의 연료를 사용하여 보일러에 열을 공급하면, 보일러 화로 내부의 고온의 환경 때문에 영상 수광부를 통해 화염의 형상을 CCD 카메라로 전달하고, CCD 카메라로 입력된 영상 신호는 연소 진단 판별부에서 화염 영상을 신경 회로망을 통하여 소정의 연소 진단 결과를 출력시키게 되며, 그 출력 상태를 컴퓨터 모니터에 나타내게 된다.

그러나, 지금까지는 경상 예방 정비시에 화염 감시 설비의 트러블 발생으로 점검을 함에 있어서 현장과 제어실과의 통신 수단의 사용이 용이하지 못함으로 제어실에서 현장의 상황을 판단하기 힘들고, 또한 프레임 스캐너(Flame Scanner)와 증폭기 모듈(Amp Module)을 운전중에 개별적 테스트가 불가능하기 때문에 버너를 정지한 뒤에야 점검을 할 수 있어 효율이 저하되며, 이로 인하여 설비 개선 및 개별적 테스트가 가능한 툴(Tool)의 개발이 필요하고, 프레임 설비와 중앙 제어실 그리고 BMS가 상호 통신을 하고 있기 때문에 제어실에서 무전기를 사용하면 제어 카드의 오동작으로 인한 설비 사고의 우려가 있어서 제어실에서는 무전기 사용을 금지하고 있었다.

따라서, 고장 개소의 확실한 판별이 어렵고, 현장과 제어실과의 통신 기기 사용 불가로 상호 연락이 어려워 진단 시간이 많이 소요되었으며, 운전중에는 개별적인 테스트가 어렵고 고장 진단 및 복구 시간이 많이 소요되는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해소시키기 위하여 창안된 것으로, 버너 화염 감시 설비의 모듈 및 스캐너의 동작 상태를 체크하여 정상 유무와 고장 부위를 판단함으로써, 버너의 화염 검출 설비의 고장을 예방하여 보일러 점화나 운전 중 설비에 문제가 없도록 한, 이동형 화염 감시설비 진단장비를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 이동형 화염 감시설비 진단장비는,

입력 전압을 각 모듈에 필요한 전원으로 변환하여 공급하는 전원 공급부와 ;

상기 전원 공급부로부터 전원을 공급받아 현장에 설치된 감지기를 통하여 불꽃으로부터 자외선 스펙트럼의 양을 검출하는 프레임 스캐너와 ;

상기 프레임 스캐너를 통하여 검출된 신호를 판독 가능하도록 증폭시키는 증폭부와 ;

상기 증폭부로부터 증폭된 신호에 따라 설비의 상태를 지시계와 표시등 및 디지털 디스플레이 등으로 표시하는 상태 표시부로 구성함을 특징으로 한다.

도 1 은 일반적인 버너의 개략적인 구성도,

도 2 는 본 발명에 따른 이동형 화염 감시설비 진단장비의 블록 구성도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 전원 공급부 20 : 프레임 스캐너

30 : 증폭부 40 : 상태 표시부

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 이동형 화염 감시설비 진단장비는 도 2 에 도시한 바와 같이, 입력 전압을 각 모듈에 필요한 전원으로 변환하여 공급하는 전원 공급부(10)와 ; 상기 전원 공급부(10)로부터 전원을 공급받아 현장에 설치된 감지기를 통하여 불꽃으로부터 자외선 스펙트럼의 양을 검출하는 프레임 스캐너(20)와 ; 상기 프레임 스캐너(20)를 통하여 검출된 신호를 판독 가능하도록 증폭시키는 증폭부(30)와 ; 상기 증폭부(30)로부터 증폭된 신호에 따라 설비의 상태를 지시계와 표시등 및 디지털 디스플레이 등으로 표시하는 상태 표시부(40)로 구성한다.

여기서, 화염 감시 설비란 보일러의 각 버너에 점화된 노내의 화염 상태를 감시하는 시스템으로, 제어실의 증폭기 모듈과 현장의 프레임 스캐너의 조합으로구성되며, 프레임 스캐너(20)의 광전관은 일반 불꽃으로부터 방출되는 자외선 스펙트럼에만 동작되는 UV 타입으로 노내의 화염을 감지하여 전류 신호로 변환시켜 증폭부(30)의 입력으로 출력되며 화염 감시 설비 오동작 및 전원 상실시에는 BNR 트립(Trip)과 유니트 트립(Unit Trip)으로까지 이어질 수 있는 중요 설비다.

상기와 같이 구성한 본 발명에 따른 이동형 화염 감시설비 진단장비는, 현재 우리나라의 상용 전원으로 교류(AC) 220V가 사용되고 있기 때문에 전원 공급부(10)의 강압용 변압기에서 카드의 입력 전원인 AC 110V로 강압한 후, 프레임 스캐너(20)로 입력되어 AC 110V의 출력으로 상기 프레임 스캐너(20)를 동작시켜, 불꽃으로부터 자외선 스펙트럼의 양을 검출한다.

상기 프레임 스캐너(20)를 통하여 검출된 스펙트럼의 양은 다시 증폭부(30)의 입력 신호로 변환된 후, 상태 표시부(40)의 지시계와 표시등 그리고 디지털 디스플레이 등의 출력으로 표시된다.

이를 상세히 설명하면, 먼저 직류(DC) 24V 전원 공급부(10)는 출력 전압인 DC 24V를 증폭부(30)에 공급하여 제어 전원으로 사용되어지며, AC 110V 전원 공급부(10)의 출력 전압은 AC 110V로써 현장의 프레임 스캐너(20) 전원으로 공급되어, 세트를 동작시키고 광전관의 전원으로 활용되며, 상기 프레임 스캐너(20)는 현장에 설치된 화염 검출 장비로써 노내의 화염을 감지하여 전류 신호로 변환한 후, 증폭부(30)의 입력으로 공급된다.

상기 증폭부(30)는 입력 전압이 AC 110V이고 출력은 4 ~ 20㎃로 동작하는 상태 표시부(40)의 현장 지시계와 내부 릴레이를 동작시켜, 프레임 스캐너(20) 온/오프(On/Off) 신호를 BMS 로 출력시키며, 디지털 디스플레이 표시 기능과 각종 파라메타 기능을 가진다.

이때, 상기 증폭부(30)는 제어반의 카드(Card)가 장착되어 이 설비의 상태를 상태 표시부(40)에 나타나게 해준다.

본 장비의 전면에 위치한 상태 표시부(40)는 시험대상 카드와 프레임 스캐너(20)의 건전성 여부를 판독하며, 불량시 즉각 해당 카드나 스캐너를 교체하도록 하여 시스템을 안정시킨다.

사용중 본 장비의 문제가 있을 경우 전면에 설치된 휴즈(Fuse)가 단락되도록 하여 설비에 영향을 주지 않도록 한다.

또한, 시험 도중 필요한 정보를 레코딩하여 좀 더 세밀하게 판독할 수 있도록 전면에 잭(Jack)이 비치되어 있다.

상기와 같이 동작하는 본 발명의 중요 기능으로는, 실시간으로 보일러 노내 화염 상태를 감지하여 제어실 증폭부(30)에서 상태 표시부(40)를 통하여 디지털로 표시함으로써 한눈에 확인이 가능하고, BMS 즉 보일러 관리 시스템과 연계하여 보일러 점화 설비의 중요한 역할을 담당한다.

또한, 본 발명은 버너 화염 감시 설비의 Card 및 현장 스캐너의 동작 상태를 현장과 제어실에서 각각 개별적으로 테스트(Test)할 수 있어 기기의 정상 동작 유무와 고장 부위를 구분 진단 확인할 수 있고, 또한 크기를 가로 44㎝ 세로 14㎝ 폭 25㎝로 하여 이동이 편리하도록 제작된 이동형 테스트 툴(Test Tool)이다.

한편, 본 발명에 따른 장비의 취급시 주의 사항으로는 정격 전압을 사용하고, 장비에 과다한 충격을 가하면 내부 전자 부품의 손상이 우려되므로 충격을 피해야 하며, 동일한 Card 이외는 사용을 금하고, 보관시에는 습기나 직사광선을 피하여 장비를 관리하여야 한다.

본 발명의 적용 분야는 울산 화력 기력1.2.3호기 버너 화염 검출 장치의 설비 진단에 사용되며, 본 발명의 활용 방법으로는 경상 예방 정비시 설비 운전중 트러블(Trouble) 발생시에 신속한 진단 및 정비와, WSS 즉 주말 정지시에 카드(Card) 및 프레임 스캐너(Flame Scanner) 건전성 여부의 진단과, 계획 예방 정비 공사시에는 카드 및 프레임 스캐너를 정밀 점검하는데 활용하고 있다.

또한, 타 사업소 활용 방안으로는 국내 화력 발전소 화염 감시 설비중 동일 설비 설치 사업소에는 활용이 가능하다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 이동형 화염 감시설비 진단장비는, 기존의 원시적인 설비의 진단 방법을 개선하여 보다 신속하고 정확한 고장 진단을 하며, 종래에는 3명 이상이 정비하던 것을 한명이 가볍게 제작된 장비를 이용하여 진단 정비가 가능하게 되었으며, 본 장비의 사용법이 쉬우므로 누구나 쉽게 사용할 수 있고, 버너 화염 설비에 트러블시 신속한 원인 분석 및 복구로 버너 화염 설비의 안정 운전에 기여하였으며, 정비 인력 및 시간 단축으로 많은 유형의 효과가 나타나고, 버너 설비의 안정적 운전으로 인하여 보일러 가동 지연 및 정지를 예방하는데 크게 기여할 수 있으며, 동일 설비가 시설된 타 발전소에 활용이 가능하므로 활용도가 높은 효과가 있다.

따라서, 제어 카드의 진단이 가능하고 구조가 간편하며, 표시부의 육안 식별이 가능하여 현장의 이동이 자유롭고, 조작 및 취급이 쉬운 장점이 있다.

본 발명은 기재된 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (2)

1. 입력 전압을 각 모듈에 필요한 전원으로 변환하여 공급하는 전원 공급부(10)와 ;

   상기 전원 공급부(10)로부터 전원을 공급받아 현장에 설치된 감지기를 통하여 불꽃으로부터 자외선 스펙트럼의 양을 검출하는 프레임 스캐너(20)와 ;

   상기 프레임 스캐너(20)를 통하여 검출된 신호를 판독 가능하도록 증폭시키는 증폭부(30)와 ;

   상기 증폭부(30)로부터 증폭된 신호에 따라 설비의 상태를 지시계와 표시등 및 디지털 디스플레이로 표시하는 상태 표시부(40)로 구성한 것을 특징으로 하는 이동형 화염 감시설비 진단장비.
2. 제 1 항 에 있어서,

   상기 전원 공급부(10)는,

   DC 24V의 출력 전압은 DC 24V를 증폭부(30)에 공급하여 제어 전원으로 사용되어지며, AC 110V의 출력 전압은 AC 110V로써 현장의 프레임 스캐너(20) 전원으로 공급되도록 구성한 것을 특징으로 하는 이동형 화염 감시설비 진단장비.