KR100978847B1 - 유비쿼터스 센서 네트워크망을 통한 보일러 나노연료첨가제 주입 원격자동조절장치 및 방법 - Google Patents

유비쿼터스 센서 네트워크망을 통한 보일러 나노연료첨가제 주입 원격자동조절장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 원격지의 특정 장소에 위치한 보일러에 나노연료첨가제 A, B를 주입하는 공정제어를 위해 작업자가 보일러실에 상주하면서, 수동으로 직접 공정제어하는 기존 방식을 개선하고자, 센서노드부, USN 중계노드부, USN 메인 컨트롤러부가 구성되어, 센서노드부와 하나의 유비쿼터스 센서 네트워크(USN :Ubiquitous Sensor Network) 망을 형성한 후, 센서노드부에서 측정된 제1,2 나노연료첨가제 탱크의 레벨, 제1,2 나노연료첨가제 유량을 센싱하고, 그 센싱데이터 신호를 유선 통신망을 통해 원격지의 USN 메인 컨트롤러부로 전송시키고, 그 원격지의 USN 메인 컨트롤러부로부터 센서 제어신호를 전송받아, 제1,2 나노연료첨가제 탱크 레벨 확인, 제1,2 펌프구동부의 동작 상태를 제어함으로서, 현장의 운전 상태를 원격지에서 실시간으로 모니터링 할 수 있고, 원격지에서 모니터 화면을 보면서, 중유 주입량에 따라 나노연료첨가제 A, 나노연료첨가제 B의 일정농도의 주입 및 공급주기를 제어하여 보일러 설비의 장애를 최소화할 수 있고, 보일러 운영상의 문제점 발생시 신속히 대응할 수 있는 유비쿼터스 센서 네트워크망을 통한 보일러 나노연료첨가제 주입 원격자동조절장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

Description

유비쿼터스 센서 네트워크망을 통한 보일러 나노연료첨가제 주입 원격자동조절장치 및 방법{A INHALER REMOTE AUTOMATIC ADJUSTING DEVICE FOR BOILER NANO ADDITIVE INJECTION ACCORDING TO UBIQUITOUS SENSOR NETWORK AND METHOD OF IT}
본 발명은 현장의 운전 상태를 원격지에서 실시간으로 모니터링 할 수 있고, 원격지에서 모니터 화면을 보면서 중유 주입량에 따라 나노연료첨가제 A, 나노연료첨가제 B의 일정농도의 주입 및 공급주기를 제어할 수 있는 유비쿼터스 센서 네트워크망을 통한 보일러 나노연료첨가제 주입 원격자동조절장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 원격지의 특정 장소에 위치한 보일러에 나노연료첨가제 A, B를 첨가하는 공정제어를 위해 작업자가 보일러실에 상주하면서, 수동으로 직접 공정제어하는 방식으로 이루어졌다.
이로 인해, 보일러에 관한 감시 및 관리를 위해 작업자가 보일러실에 상주해야하므로, 업무 부하가 증대하고, 무엇보다 보일러 운전중 발생할 수 있는 문제점 및 기타 주입설비의 이상 징후를 사전에 감시하고 제어하기가 어려워 추가로 발생 할 수 있는 상황에 대하여 신속한 대처가 어려운 문제점이 있었다.
상기의 문제점을 해결하기 위해 본 발명에서는 유비쿼터스 센서 네트워크(USN :Ubiquitous Sensor Network) 망을 통해 현장의 운전 상태를 원격지에서 실시간으로 모니터링 할 수 있고, 원격지에서 모니터 화면을 통해서, 중유 주입량에 따라 나노연료첨가제 A, 나노연료첨가제 B의 일정농도의 주입 및 공급주기를 제어하여 보일러 설비의 장애를 최소화할 수 있고, 보일러 운전상의 문제점에 대하여 신속히 대응할 수 있는 유비쿼터스 센서 네트워크망을 통한 보일러 나노연료첨가제 주입 원격자동조절장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 유비쿼터스 센서 네트워크망을 통한 보일러 나노연료첨가제 주입 원격자동조절장치는
특정 장소에 위치한 보일러 주위에 설치되어, 제1,2 나노연료첨가제 탱크의 레벨, 제1,2 나노연료첨가제 유량을 측정하고, 측정한 데이터를 USN 중계 노드부로 전송시키는 센서노드부와,
센서노드부와 하나의 유비쿼터스 센서 네트워크(USN:Ubiquitous Sensor Network) 망을 형성한 후, 센서노드부에서 측정된 제1,2 나노연료첨가제 탱크 레벨 확인, 제1,2 나노연료첨가제 유량을 센싱하고, 그 센싱데이터 신호를 유선 통신망을 통해 원격지의 USN 메인 컨트롤러로 전송시키고, 그 원격지의 USN 메인 컨트롤러로부터 센서 제어신호를 전송받아, 제1,2 나노연료첨가제 탱크 레벨 확인 및 제1,2 펌프구동부의 동작 상태를 제어하는 USN 중계 노드부와,
USN 중계 노드부와 유선 통신망을 통해 연결되어, USN 중계 노드부로부터 전송된 센싱데이터 신호를 수신받아 디스플레이부에 표시하며, 다시 USN 중계 노드부로 특정 장소에 설치된 보일러로 공급되는 중유 주입량에 따라 나노연료첨가제 A, 나노연료첨가제 B의 일정농도의 주입 및 공급주기를 제어하는 센서제어신호를 전송시키는 USN 메인컨트롤러부가 포함되어 구성됨으로서 달성된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 현장의 운전 상태를 원격지에서 실시간으로 모니터링 할 수 있고, 원격지에서 모니터 화면을 보면서 중유 주입량에 따라 나노연료첨가제 A, 나노연료첨가제 B의 일정농도의 주입 및 공급주기를 제어하여 보일러 설비의 장애를 최소화할 수 있고, 보일러 운전중에 발생할 수 있는 문제점에 대하여 신속히 대응할 수 있어, 보일러 운전상의 손실을 최소화할 수 있고, 업무부하 및 운영비를 줄일 수 있는 좋은 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 유비쿼터스 센서 네트워크망을 통한 보일러 나노연료첨가제 원격자동조절장치의 구성요소를 도시한 블럭도.
도 2는 본 발명에 따른 보일러 나노연료첨가제 원격자동조절장치의 센서노드부의 세부 구성요소를 도시한 블럭도.
도 3은 본 발명의 유비쿼터스 센서 네트워크망을 통한 보일러 나노연료첨가제 원격자동조절방법에 따른 순서도.
본 발명에서 설명되는 유비쿼터스 센서 네트워크망은 특정 장소에 위치한 주입설비에 설치된 제1 레벨 트랜스미터부(Level Transmitter), 제1 펌프구동부, 제1 유량 트랜스미터부, 제1 유압 트랜스미터부(Pressure Transmitter), 제2 레벨 트랜스미터부(Level Transmitter), 제2 펌프구동부, 제2 유량 트랜스미터부, 제2 유압 트랜스미터부(Pressure Transmitter)와 유비쿼터스 센서 네트워크망을 형성한 것을 말한다.
그리고, USN 중계 노드부와, 원격지의 USN 메인 컨트롤러부 사이는 유선 통신망으로 연결되어 구성된다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 도면을 첨부하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 유비쿼터스 센서 네트워크망을 통한 보일러 나노연료첨가제 주입 원격자동조절장치의 구성요소를 도시한 블럭도에 관한 것으로, 이는 제1 나노연료첨가제 탱크, 제2 나노연료첨가제 탱크, 중유 저장탱크, 보일러, 센서노드부, USN 중계 노드부, USN 메인 컨트롤러부로 구성된다.
여기서, 제1 나노연료첨가제 탱크는 보일러로 나노연료첨가제 A를 공급시키는 곳이고, 제2 나노연료첨가제 탱크는 보일러로 나노연료첨가제 B를 공급시키는 곳이며, 중유 저장탱크는 보일러 연료인 중유를 공급시키는 곳이다.
상기 제1 나노연료첨가제 탱크는 5ton SUS 재질로 이루어지며, 크기가 Φ1,900×1,900h이며, 구성은 LT(레벨 트렌스미터), TT(온도 트랜스미터), TG(온도계), LG(레벨게이지), 맨홀(Manhole), 사다리, 주입구, 드레인 라인(Drain line)으로 이루어진다.
본 발명에 따른 제1 나노연료첨가제 탱크는 보일러로 공급되는 중유량의 실시간 시그널(Signal)을 USN 메인 콘트롤러부에서 수신하여 나노연료첨가제의 적정 주입농도를 산정하여 USN 중계 노드부를 거쳐 센서 노드부, 펌프 구동부로 신호를 송신하고 그 신호에 의해 적정 주입농도의 나노연료첨가제가 유량 트랜스미터를 통해 중유 라인으로 주입된다. 이때 주입된 나노연료첨가제는 100m~400m미터를 지나면서 중유와 충분히 섞여 보일러 연소실로 유입되게 된다.
상기 주입관의 모든 계기는 고장 및 유사시 교체 또는 수리시 주입에 지장을 초래하지 않고 주입될 수 있도록 바이패스 설비가 구성된다.
그리고, 펌프의 과부하나 누수시 펌프는 자동으로 정지되도록 구성되고, 주입관의 압력상승시 릴리프 밸브를 통해 저장탱크로 반송되도록 구성된다.
펌프 구동부의 경우 A, B 2대의 펌프중 1대는 비상시를 대비해 대기상태이며, 만약 문제 발생으로 A 펌프가 정지되면 자동으로 B 펌프가 가동되어 나노연료첨가제 주입에는 전혀 지장을 초래하지 않도록 구성된다.
이때, USN 메인 콘트롤러부에서는 알람(Alarm)을 통해 문제발생을 인지할 수 있어 즉각 대처 할 수 있도록 구성된다.
상기 제2 나노연료첨가제 탱크는 15ton SUS재질로, 크기가 Φ2,600×3,050h이며, 구성은 LT(레벨 트렌스미터), TT(온도 트랜스미터), TG(온도계), LG(레벨게이지), 맨홀(Manhole), 사다리, 주입구, 드레인 라인(Drain line)으로 구성된다.
그리고, 나노연료첨가제 B의 특성상 교반기(Agitator)가 설치된다.
본 발명에 따른 제2 나노연료첨가제 탱크는 보일러로 공급되는 중유량의 실시간 시그널(Signal)을 USN 메인 콘트롤러부에서 수신하여 나노연료첨가제의 적정 주입농도를 산정하여 USN 중계 노드부를 거쳐 센서 노드부, 펌프 구동부로 신호를 송신하고 그 신호에 의해 적정 주입농도의 나노연료첨가제가 유량 트랜스미터를 통해 중유 라인으로 주입된다. 이때 주입된 나노연료첨가제는 100m ~ 400m미터를 지나면서 중유와 충분히 섞여 보일러 연소실로 유입되게 된다.
상기 주입관의 모든 계기는 고장 및 유사시 교체 또는 수리시 주입에 지장을 초래하지 않고 주입될 수 있도록 바이패스 설비가 구성된다.
그리고, 펌프의 과부하나 누수시 펌프는 자동으로 정지되도록 구성되고, 주입관의 압력상승시 릴리프 밸브를 통해 저장탱크로 반송되도록 구성된다.
펌프 구동부의 경우 A, B 2대의 펌프중 1대는 비상시를 대비해 대기상태이며, 만약 문제 발생으로 A 펌프가 정지되면 자동으로 B 펌프가 가동되어 나노연료첨가제 주입에는 전혀 지장을 초래하지 않도록 구성된다.
이때, USN 메인 콘트롤러부에서는 알람(Alarm)을 통해 문제발생을 인지할 수 있어 즉각 대처할 수 있도록 구성된다.
먼저, 본 발명에 따른 센서노드부(100)에 관해 설명한다.
상기 센서노드부(100)는 특정 장소에 위치한 보일러 주입설비 주위에 설치되어, 제1,2 나노연료첨가제 탱크의 레벨 확인, 제1,2 나노연료첨가제 유량을 측정하고, 측정한 데이터를 USN 중계 노드부로 전송시키는 곳으로, 이는 제1 나노연료첨가제 센서노드(110), 제2 나노연료첨가제 센서노드(120), 제3 중유측정용 센서노드(130)로 구성된다.
상기 제1 나노연료첨가제 센서노드(110)는 제1 나노연료첨가제 탱크 내부 및 제1 나노연료첨가제 탱크와 보일러로 연결되는 나노연료첨가제 공급관로상에 위치되어 제1 나노연료첨가제의 레벨 확인, 제1 펌프구동상태 및 제1 나노연료첨가제 유량, 유압을 측정하고, 측정한 데이터를 USN 중계 노드부로 전송시키는 곳으로, 이는 제1 레벨 트랜스미터부(Level Transmitter)(111), 제1 펌프구동부(112), 제1 릴리프밸브(113), 제1 유량 트랜스미터부(114), 제1 유압 트랜스미터부(115), 제1 체크밸브(116), 제2 체크밸브(117)로 구성된다.
상기 제1 레벨 트랜스미터부(Level Transmitter)(111)는 제1 나노연료첨가제 탱크 내부와 연결되어, 제1 나노연료첨가제 탱크의 레벨을 확인하고, 확인된 레벨 데이터를 USN 중계 노드부로 전송하는 역할을 한다.
이는 USN 중계 노드부와 데이터 통신을 하는 유선 통신망으로 구성된다.
상기 제1 펌프구동부(112)는 제1 나노연료첨가제 탱크의 배출관로상에 연결되고, USN 중계 노드부의 제어명령에 따라 가동되어 제1 나노연료첨가제 탱크의 나노연료첨가제 A를 제1 유량 체크부로 공급시키는 역할을 한다.
상기 제1 펌프구동부(112)는 정량펌프로서, 상기 제1 펌프구동부(112)의 전단과 후단에는 바이패스 라인이 설치되며, 후단에서는 다시 제1 나노연료첨가제 탱크와 연결되는 릴리프(relief)관과 연결된다. 상기 릴리프(relief)밸브는 설정치 이상의 압력이 발생하거나, 보일러로 통하는 관 중 일부가 막혀 관 내부의 압력이 상승함에도, 지속적으로 제1 나노연료첨가제 탱크로부터 나노연료첨가제가 주입될 경우 압력을 분산시켜주기 위해 설치되는 것이다.
이는 USN 중계 노드부와 데이터 통신을 하는 유선 통신망으로 구성된다.
상기 제1 유량 트랜스미터부(114)는 제1 유압 트랜스미터부의 전단에 나노연료첨가제 공급관로상에 위치되어, 보일러로 주입되는 나노연료첨가제 A의 유량을 측정하여 USN 중계 노드부로 전송하는 역할을 한다.
이는 USN 중계 노드부와 데이터 통신을 하는 유선 통신망으로 구성된다.
상기 제1 유압 트랜스미터부(115)는 제1 체크밸브(116)와 제2 체크밸브(117) 전단에 위치되어, 보일러로 주입되는 나노연료첨가제 A의 유압을 측정하여 USN 중계 노드부로 전송하는 역할을 한다.
이는 USN 중계 노드부와 데이터 통신을 하는 유선 통신망으로 구성된다.
상기 제1 체크밸브(116)와 제2 체크밸브(117)는 보일러로 나노연료첨가제 A가 주입되기 전의 공급관로상에 위치하여 보일러로 주입되는 중유의 역류를 2중으로 방지하는 역할을 한다.
상기 제2 나노연료첨가제 센서노드(120)는 제2 나노연료첨가제 탱크 내부 및 제2 나노연료첨가제 탱크와 보일러로 연결되는 나노연료첨가제 공급관로상에 위치되어 제2 나노연료첨가제의 레벨 확인, 제2 펌프구동상태 및 제2 나노연료첨가제 유량, 유압을 측정하고, 측정한 데이터를 USN 중계 노드부로 전송시키는 것으로, 이는 제2 레벨 트랜스미터부(Level Transmitter) (121), 제2 펌프구동부(122), 제2 릴리프밸브(123), 제2 유량 트랜스미터부(124), 제2 유압 트랜스미터부(125), 제3 체크밸브(126), 제4 체크밸브(127)로 구성된다.
상기 제2 레벨 트랜스미터부(Level Transmitter)(121)는 제2 나노연료첨가제 탱크 내부와 연결되어, 제2 나노연료첨가제 탱크의 레벨을 확인하고, 확인된 레벨 데이터를 USN 중계 노드부로 전송하는 역할을 한다.
이는 USN 중계 노드부와 데이터 통신을 하는 유선 통신망으로 구성된다.
상기 제2 펌프구동부(122)는 제2 나노연료첨가제 탱크의 공급관로상에 연결되고, USN 중계 노드부의 제어명령에 따라 가동되어 제2 나노연료첨가제 탱크의 나노연료첨가제 B를 제2 유량 체크부로 공급시키는 역할을 한다.
이는 USN 중계 노드부와 데이터 통신을 하는 유선 통신망으로 구성된다.
상기 제2 릴리프밸브(123)는 제2 펌프구동부 후단에 위치하여 보일러로 주입되는 나노연료첨가제 B가 일정 압력으로 주입하게 하는 역할을 한다.
상기 제2 유량 트랜스미터부(124)는 제2 유압 트랜스미터부의 전단에 나노연료첨가제 공급관로상에 위치되어, 보일러로 주입되는 나노연료첨가제 B의 유량을 체크하여 USN 중계 노드부로 전송하는 역할을 한다.
이는 USN 중계 노드부와 데이터 통신을 하는 유선 통신망으로 구성된다.
상기 제2 유압 트랜스미터부(125)는 제3 체크밸브(126)와 제4 체크밸브(127) 전단에 위치되어, 보일러로 주입되는 나노연료첨가제 B의 유압을 체크하여 USN 중계 노드부로 전송하는 역할을 한다.
상기 제3 체크밸브(126)와 제4 체크밸브(127)는 보일러로 나노연료첨가제 B가 주입되기 전의 공급관로상에 위치하여 보일러로 주입되는 중유의 역류를 2중으로 방지하는 역할을 한다.
상기 제3 중유측정용 센서노드(130)는 중유 저장 탱크 내부 및 중유 저장 탱크와 보일러로 연결되는 중유 공급관로상에 위치되어, 중유의 유량을 측정하고, 측정한 유량데이터를 USN 중계 노드부로 전송시키는 것으로, 이는 보일러 메인 콘트롤룸 전기판넬에서 Signal 신호(4~20mA)로 제공 받는다.
여기에서, 상기 나노연료첨가제 A는 산화마그네슘(Magnesium oxides) 30 ~ 85wt%와, 탄화수소수지(Hydrocarbon resins) 0.5 ~ 20wt%와, 아로마틱 나프타(Aromatic Naphtha) 3 ~ 50wt%의 혼합으로 조성된 것이다.
상기 산화마그네슘(Magnesium oxides)은 보일러 연소장치 내에서 원유 또는 중유와 혼합되어 연소됨으로써, 최초 생성시부터 여러 형태로 존재하는 황 산화물들과 반응할 수 있는 수 십억 개의 산화 마그네슘 입자들을 발생시키게 되는 것으로,
나노마그네슘이 화염속에서 무수히 많은 MgO로 변환되면, 상기 MgO가 보일러 전열면을 미세하게 코팅하게 되고, 상기 전열면이 Fe의 부정적 촉매 기능을 차단하여 SO3발생을 억제함과 동시에 반응을 통해 SO3를 제거하게 되며 반응 생성물 중 하나인 MgSO4(황산마그네슘)은 비부식성 물질로서 쉽게 포집 및 제거가 가능하다.
이와 같이 부식성 물질을 제거하는 기능의 산화마그네슘의 입자의 크기는 0.1nm이상이며, 보다 바람직하게는 0.1nm ~ 100nm이다. 그리고, 사용량은 보일러 내의 부식성 물질의 충분한 제거를 고려하여, 나노연료첨가제 A의 전체 양에 대해 30 ~ 85wt% 내의 범위를 유지하는 것이 바람직하다.
상기 탄화수소수지(Hydrocarbon resins)는 콜타르, 로진(rosin), 석유의 불포화 성분을 종합하여 만드는 무른 고체상 또는 고무상의 물질로서, 사용량은 전체 나노연료첨가제 A의 전체 양에 대해 0.5 ~ 20wt% 내의 범위를 유지하는 것이 바람직하다.
상기 아로마틱 나프타 솔벤트(Aromatic Naphtha Solvent)는 석유화학 용제로 사용되는 것으로, 사용량은 전체 나노연료첨가제 A의 전체 양에 대해 3 ~ 50wt% 내의 범위를 유지하는 것이 바람직하다.
상기 나노연료첨가제 A의 구체적인 구성은 산화마그네슘(Magnesium oxides) 80wt%와, 탄화수소수지(Hydrocarbon resins) 10wt%와, 아로마틱 나프타 솔벤트(Aromatic Naphtha Solvent) 10wt%를 혼합하여 조성된 것을 사용한다.
상기 나노연료첨가제 B는 솔벤트나프타(SOLVENT NAPHTHA)와 C6H3(CH3)3(heavy aromatic)가 동중량 비율로 혼합된 혼합물 20 ~ 80wt%와, 2-에틸헥실 니트레이트(2-ethylhexyl nitrate) 15 ~ 70wt%와, 나프탈렌(naphthalene) 2 ~ 10wt%, 유기금속화합물(organometallic compound) 0.5 ~ 6wt%와, 1,2,4-트리메틸벤젠(1,2,4-trimethylbenzene) 0.1 ~ 1wt%의 혼합으로 조성된 것이다.
상기 솔벤트나프타(SOLVENT NAPHTHA)는 무색, 투명하고 가솔린과 비슷한 기름으로 끓는점은 120 ~ 200℃이다. 석탄계의 가스경유나 타르경유를 원료로 하는 것은 벤젠계 탄화수소가 주성분이고, 석유계의 가솔린을 원료로 하는 것은 파라핀계 및 나프텐계 탄화수소로 이루어져 있다.
상기 혼합물은 상기 솔벤트나프타와 C6H3(CH3)3(heavy aromatic)를 1:1wt%로 혼합하여 조성된 것으로, 전체 나노연료첨가제 B의 전체 양에 대해 20 ~ 80wt% 내의 범위를 유지하는 것이 바람직하다.
상기 2-에틸헥실 니트레이트(2-ethylhexyl nitrate)은 점화개선제로 사용되는 것으로, 전체 나노연료첨가제 B의 전체 양에 대해 15 ~ 70wt% 내의 범위를 유지하는 것이 바람직하다.
상기 나프탈렌(naphthalene)은 고체에서 액체를 거치지 않고 바로 기체로 변화하는 승화성 물질이며 벤젠고리 두 개가 이어져 있는 방향족 탄화수소 화합물로서, 분자식은 C10H8인 것으로, 상기 나프탈렌의 사용량은 전체 나노연료첨가제 B의 전체 양에 대해 2 ~ 10wt% 내의 범위를 유지하는 것이 바람직하다.
상기 유기금속화합물(organometallic compound)은 금속을 성분으로 가지는 유기화합물로 일반적으로 금속-탄소결합, 즉 금속원자와 탄소원자의 결합을 가지는 화합물을 말하는 것으로, 구체적인 예로는 사에틸납(tetraethyl lead;Pb(C2H5)4)을 사용한다. 상기 유기금속화합물의 사용량은 전체 나노연료첨가제 B의 전체 양에 대해 0.5 ~ 6wt% 내의 범위를 유지하는 것이 바람직하다.
상기 1,2,4-트리메틸벤젠(1,2,4-trimethylbenzene)은 무색의 액체로 물에 불용이며, 녹는점 -43.78℃, 증기압 2.03mmHg(25℃)인 것으로 사용량은 전체 나노연료첨가제 B의 전체 양에 대해 0.1 ~ 1wt% 내의 범위를 유지하는 것이 바람직하다.
상기 나노연료첨가제 B의 구체적인 구성은 솔벤트나프타(SOLVENT NAPHTHA)와 C6H3(CH3)3(heavy aromatic)를 1:1wt%로 혼합한 가솔린 70wt%와, 2-에틸헥실 니트레이트(2-ethylhexyl nitrate) 15wt%와, 나프탈렌(naphthalene) 8wt%와, 유기금속화합물(organometallic compound)인 사에틸납(tetraethyl lead;Pb(C2H5)4) 6wt%와, 1,2,4-트리메틸벤젠(1,2,4-trimethylbenzene) 1wt%을 혼합하여 조성된 것을 사용한다.
상기 나노연료첨가제 A, B는 연료가 연소되는 시스템의 연소 특성을 개선시킴으로써 연소 시스템의 작동 효율을 증가시키고, 연소 과정을 개선시켜, 결과적으로 유해한 오염물질의 방출을 감소시키고, 연료절감을 증대시키며, 시스템에 대한 부식 효과를 감소시키고, 공기예열기(A/H) 막힘현상 해소로 인해 수세정 주기를 연장시키게 된다.
다음으로, 본 발명에 따른 USN 중계 노드부(200)에 관해 설명한다.
상기 USN 중계 노드부(200)는 센서노드부와 하나의 유비쿼터스 센서 네트워크(USN :Ubiquitous Sensor Network) 망을 형성한 후, 센서노드부에서 측정된 제1,2 나노연료첨가제 탱크의 레벨, 제1,2 나노연료첨가제 유량을 센싱하고, 그 센싱데이터 신호를 유선 통신망을 통해 원격지의 USN 메인 컨트롤러로 전송시키고, 그 원격지의 USN 메인 컨트롤러로부터 센서 제어신호를 전송받아, 제1,2 나노연료첨가제 탱크 레벨 확인 및 제1,2 펌프구동부의 동작 상태를 제어하는 것으로, 이는 센서 노드부와 USN 메인 컨트롤러부 사이에 설치된다.
본 발명에 따른 USN 중계 노드부는 특정 공간에 설치된 센서노드부의 제1 나노연료첨가제 센서노드, 제2 나노연료첨가제 센서노드, 제3 중유측정용 센서노드와 연동되어 양방향 데이터통신을 하기 위해 이더넷(Ethernet), PLC(Powe Line Communication), 홈 PNA(Home PNA), 중 어느 하나가 선택된 제1 통신모듈로 구성된다.
또한, USN 메인 컨트롤러부와의 데이터 통신을 하기 위해 유선 통신망으로 이루어진 제2 통신모듈이 함께 구성된다.
다음으로, 본 발명에 따른 USN 메인 컨트롤러부(300)에 관해 설명한다.
상기 USN 메인 컨트롤러부(300)는 USN 중계 노드부와 유선 통신망을 통해 연결되어, USN 중계 노드부로부터 전송된 센싱데이터 신호를 수신받아 디스플레이부에 표시하며, 다시 USN 중계 노드부로 특정 장소에 설치된 보일러로 공급되는 나노연료첨가제 A, 나노연료첨가제 B의 일정농도의 주입 및 공급주기를 제어하는 센서제어신호를 전송시키는 것으로, 이는 HMI(Human Machine Interaction) 어플리케이션이 구성된다.
상기 HMI(Human Machine Interaction) 어플리케이션은 원격지의 공정제어를 그래픽 화면으로 원격지 모니터 화면에 1:1로 매칭시켜 각 공정의 동작상태 및 운전상태를 온라인으로 감시하고, 알람(Alarm) 상황 및 운전상태 로깅을 데이터베이스로 기록하는 역할을 한다.
이는 USN 중계 노드부와 유선으로 연결되어 USN 중계 노드부로부터 전송된 제1,2 나노연료첨가제 탱크의 레벨, 제1,2 나노연료첨가제 유량을 모니터링하는 모니터링부와, 터치 스크린 또는 기능키(Function Key) 등을 통해 특정 장소에 설치된 보일러로 공급되는 중유 주입량에 따라 나노연료첨가제 A, 나노연료첨가제 B의 일정농도의 주입 및 공급주기를 제어하는 센서제어신호를 입력하는 입력부로 구성된다.
이하, 본 발명에 따른 유비쿼터스 센서 네트워크망을 통한 보일러 나노연료첨가제 주입 원격자동조절방법에 관해 구체적으로 설명한다.
먼저, 센서노드부를 통해 제1,2 나노연료첨가제 탱크의 레벨, 제1,2 나노연료첨가제 유량을 측정하고, 측정한 데이터를 USN 중계 노드부로 전송시킨다(S100).
이어서, USN 중계 노드부에서 센서노드부에서 측정된 제1,2 나노연료첨가제 탱크의 레벨, 제1,2 연료첨가제 유량을 센싱하고, 그 센싱데이터 신호를 유선 통신망을 통해 원격지의 USN 메인 컨트롤러부로 전송시킨다(S200).
이어서, USN 메인 컨트롤러부에서 HMI(Human Machine Interaction) 어플리케이션을 통해 원격지의 공정제어를 그래픽 화면으로 원격지 모니터 화면에 1:1로 매칭시켜 각 공정의 동작상태 및 운전상태를 온라인으로 감시하고, 알람(Alarm) 상황 및 운전상태 로깅을 데이터베이스로 기록한다(S300).
이어서, USN 메인 컨트롤러부에서 HMI(Human Machine Interaction) 어플리케이션을 통해 특정 장소에 설치된 보일러로 공급되는 중유 주입량에 따라 나노연료첨가제 A, 나노연료첨가제 B의 일정농도의 주입 및 공급주기를 제어하는 센서 제어신호를 보낸다(S400).
이어서, USN 중계 노드부에서 원격지의 USN 메인 컨트롤러부로부터 센서 제어신호를 전송받아, 센서노드부로 제1,2 나노연료첨가제 탱크 레벨 확인 및 제1,2 펌프구동부의 동작 신호를 보낸다(S500).
100: 센서노드부
110: 제1 나노연료첨가제 센서노드
111: 제1 레벨 트랜스미터부(Level Transmitter)
112: 제1 펌프구동부
113: 제1 릴리프밸브
114: 제1 유량 트랜스미터부
115: 제1 유압 트랜스미터부
116: 제1 체크밸브
117: 제2 체크밸브
120: 제2 나노연료첨가제 센서노드
121: 레벨 트랜스미터부(Level Transmitter)
122: 제2 펌프구동부
123: 제2 릴리프밸브
124: 제2 유량 트랜스미터부
125: 제2 유압 트랜스미터부
126: 제3 체크밸브
127: 제4 체크밸브
200: USN 중계 노드부
300: USN 메인 컨트롤러부
310: HMI(Human Machine Interaction) 어플리케이션

Claims (9)

  1. 특정 장소에 위치한 보일러 주위에 설치되어, 제1,2 나노연료첨가제 탱크 레벨, 제1,2 나노연료첨가제 유량을 측정하고, 측정한 데이터를 USN 중계 노드부로 전송시키는 센서노드부(100)와,
    센서노드부와 하나의 유비쿼터스 센서 네트워크(USN :Ubiquitous Sensor Network) 망을 형성한 후, 센서노드부에서 측정된 제1,2 나노연료첨가제 탱크의 레벨, 제1,2 나노연료첨가제 유량을 센싱하고, 그 센싱데이터 신호를 유선 통신망을 통해 원격지의 USN 메인 컨트롤러로 전송시키고, 그 원격지의 USN 메인 컨트롤러로부터 센서 제어신호를 전송받아, 제1,2 나노연료첨가제 탱크 레벨 확인 및 제1,2 펌프구동부의 동작 상태를 제어하는 USN 중계 노드부(200)와,
    USN 중계 노드부와 유선 통신망을 통해 연결되어, USN 중계 노드부로부터 전송된 센싱데이터 신호를 수신받아 디스플레이부에 표시하며, 다시 USN 중계 노드부로 특정 장소에 설치된 보일러로 공급되는 나노연료첨가제 A, 나노연료첨가제 B의 일정농도의 주입 및 공급주기를 제어하는 센서 제어신호를 전송시키는 USN 메인 컨트롤러부(300)가 포함되어 구성되는 것에 있어서,
    상기 제1 및 제2 나노연료첨가제 탱크는 5ton SUS 재질로 이루어지며, 크기가 Φ1,900 ×1,900h이 것으로, 보일러로 공급되는 중유량의 실시간 시그널(Signal)을 USN 메인 콘트롤러부에서 수신하여 나노연료첨가제의 적정 주입농도를 산정하고, USN 중계 노드부를 거쳐 센서노드부(100), 제1,2펌프구동부로 신호를 송신하여 그 신호에 의해 적정 주입농도의 나노연료첨가제가 유량 트랜스미터를 통해 중유라인으로 공급되면 100 ~ 400m를 지나면서 중유와 충분히 섞여 보일러 연소실로 유입되도록 구성되고,
    상기 제1,2펌프구동부는 2대의 펌프 중 1대의 펌프를 가동하고, 1대의 펌프를 대기상태로 두어 어느 하나의 펌프가 정지되면 자동으로 다른 펌프가 가동되어 나노연료첨가제 주입에 전혀 지장을 초래하지 않도록 구성되고, 주입관의 압력상승시 릴리프 밸 브를 통해 제1 및 제2 나노연료첨가제 탱크로 반송되도록 구성된 것임을 특징으로 하는 유비쿼터스 센서 네트워크망을 통한 보일러 나노연료첨가제 주입 원격자동조절장치.
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  6. 센서노드부를 통해 제1,2 나노연료첨가제 탱크 레벨, 제1,2 나노연료첨가제 유량을 측정하고, 측정한 데이터를 USN 중계 노드부로 전송시키는 단계(S100)와,
    USN 중계 노드부에서 센서노드부에서 측정된 제1,2 나노연료첨가제 탱크의 레벨, 제1,2 나노연료첨가제 유량을 센싱하고, 그 센싱데이터 신호를 유선 통신망을 통해 원격지의 USN 메인 컨트롤러로 전송시키는 단계(S200)와,
    USN 메인 컨트롤러부에서 HMI(Human Machine Interaction) 어플리케이션을 통해 원격지의 공정제어를 그래픽 화면으로 원격지 모니터 화면에 1:1로 매칭시켜 각 공정의 동작상태 및 운전상태를 온라인으로 감시하고, 알람(Alarm) 상황 및 운전상태 로깅을 데이터베이스로 기록하는 단계(S300)와,
    USN 메인 컨트롤러부에서 HMI(Human Machine Interaction) 어플리케이션을 통해 특정 장소에 설치된 보일러로 공급되는 중유량에 따라 나노연료첨가제 A, 나노연료첨가제 B의 일정농도의 주입 및 공급주기를 제어하는 센서 제어신호를 보내는 단계(S400)와,
    USN 중계 노드부에서 원격지의 USN 메인 컨트롤러로부터 센서 제어신호를 전송받아, 센서노드부로 제1,2 나노연료첨가제 탱크 레벨 확인 및 제1,2 펌프구동부의 동작 신호를 보내는 단계(S500)로 이루어지는 것에 있어서,
    상기 나노연료첨가제 A는 산화마그네슘(Magnesium oxides) 30 ~ 85wt%와, 탄화수소수지(Hydrocarbon resins) 0.5 ~ 20wt%와, 아로마틱 나프타(Aromatic Naphtha) 3 ~ 50wt%의 혼합으로 조성된 것이고,
    상기 나노연료첨가제 B는 솔벤트나프타(SOLVENT NAPHTHA)와 C6H3(CH3)3(heavy aromatic)가 동중량비율로 혼합된 가솔린 20 ~ 80wt%와, 2-에틸헥실 니트레이트(2-ethylhexyl nitrate) 15 ~ 70wt%와, 나프탈렌(naphthalene) 2 ~ 10wt%, 유기금속화합물(organometallic compound) 0.5 ~ 6wt%와, 1,2,4-트리메틸벤젠(1,2,4-trimethylbenzene) 0.1 ~ 1wt%의 혼합으로 조성된 것이며,
    상기 산화마그네슘(Magnesium oxides)은 0.1nm ~ 100nm의 입자크기를 갖는 것임을 특징으로 하는 유비쿼터스 센서 네트워크망을 통한 보일러 나노연료첨가제 주입 원격자동조절방법.
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