KR101043295B1 - Combustor for various testing capability and durability of tubocharger and combustion control system including thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 터보차저의 다양한 성능시험 및 내구성시험용 연소장치 및 이를 포함한 연소제어시스템에 관한 것으로, 그 목적은 연소장치 화염의 안정성확보와 미연가스 발생량을 최소화하고, 다양한 터보차저 시험조건(온도, 압력, 유량)을 공급할 수 있는 구조를 구비하여 터보차저를 실제 엔진에 장착하였을 때와 동일한 조건의 성능시험을 함과 동시에 차량엔진에서 발생할 수 없는 극한 조건까지 터보차저에 공급하여 내구성 시험을 하나의 장치에서 동시에 할 수 있는 연소장치와 이를 포함한 연소제어시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 구성은 터보차저와 결합되어 터보차저의 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(4)과, 2차연소공기공급관의 공기공급유로에 제어용공기공급구멍(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 터보차저의 다양한 성능시험 및 내구성시험용 연소장치 및 이를 포함한 연소제어시스템을 특징으로 한다.
터보차저, 자동차용 터빈, 콤프레서(공기압축기), 콤프레서 시험기, 터빈시험기
The present invention relates to a combustion apparatus for various performance tests and durability tests of a turbocharger and a combustion control system including the same. The purpose of the present invention is to secure the stability of a combustion apparatus flame and minimize the amount of unburned gas, and to test various turbocharger test conditions (temperature, pressure). It is equipped with the structure that can supply the flow rate, and it performs the performance test under the same condition as when the turbocharger is mounted on the actual engine, and at the same time, it supplies the turbocharger to the extreme condition that cannot occur in the vehicle engine and performs durability test. To provide a combustion apparatus and a combustion control system including the same that can be simultaneously.
The configuration of the present invention is a combustion device for a hot gas supply, which is combined with a turbocharger and used for a performance test or a durability test of a turbocharger, comprising a primary gas nozzle (15) having a primary gas supply pipe (1), The primary combustion air supply pipe (3) surrounding the primary gas nozzle and supplying air to the fuel gas injected from the secondary gas nozzle (14) having the secondary gas supply pipe (2) to form a mixed gas, and the primary combustion air supply pipe Consists of a secondary combustion air supply pipe (4) and a control air supply pipe (5) for supplying control (dilution) air at a predetermined rate through the control air supply hole (25) to the air supply passage of the secondary combustion air supply pipe, The premixed air flows through the premixed air hole 12 formed at a predetermined angle around the secondary gas nozzle and rotates to be sprayed after mixing is performed in the premixing chamber 26. Installed in the internal combustion cylinder (7) Cylinder (9) characterized by the combustion within the first cover 10 in Stabilization zone 27 the various performance tests of the turbocharger is configured such that a structure of the combustion while the durability test and in the combustion equipment and the combustion control system including them.
Turbocharger, Automotive Turbine, Compressor (Compressor), Compressor Tester, Turbine Tester
Description
본 발명은 터보차저의 다양한 성능시험 및 내구성시험용 연소장치 및 이를 포함한 연소제어시스템에 관한 것으로, 자세하게는 터보차저의 성능시험 및 내구성시험을 위해 열가스를 발생시 별도의 장치 부착없이 하나의 장치로 성능시험뿐 아니라 광범위한 내구성시험까지 가능한 열가스 공급용 연소장치 및 연소제어시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a combustion apparatus for various performance tests and durability tests of a turbocharger and a combustion control system including the same. In detail, when a heat gas is generated for a performance test and a durability test of a turbocharger, a single device is installed without a separate device. The present invention relates to a combustion device and a combustion control system for heat gas supply, capable of a wide range of durability tests as well as tests.
종래의 일반적인 연소장치는 터보차저 시험 전용으로 개발된 것이 아니기 때문에 터보차저 성능 시험과 내구시험에 모두 사용하기에는 낮은 턴다운비로 열가스 및 유량의 공급범위가 한정적이고, 시험에 필요한 온도와 압력의 다양한 변화를 충족시키지 못하였다. Conventional combustion devices have not been developed exclusively for turbocharger testing, so the range of supply of heat gas and flow rate is limited due to low turndown ratio for both turbocharger performance test and endurance test. The change was not met.
상기한 제한 요소로 인하여 터빈과 압축기의 성능시험에서 만족할 만한 수행결과를 얻지 못하여, 터보차저 개발에 상당한 장애가 되었다. 즉 시험에 필요한 온도, 압력, 유량등을 자유롭게 조절할 수 있는 수단이 없었다.Due to the above limitations, satisfactory performance results in the performance tests of the turbine and the compressor have not been obtained, which is a significant obstacle to the development of the turbocharger. In other words, there was no means to freely control the temperature, pressure, flow rate required for the test.
또한 성능시험 또는 내구성 시험을 위한 각각의 장치가 사용되어 불편한 점이 많았다.In addition, there were many inconveniences because each device was used for performance test or durability test.
따라서 시험에 필요한 온도, 압력, 유량 등을 자유롭게 조절할 수 있는 연소장치와 제어방법이 필요하게 되었다.Therefore, there is a need for a combustion apparatus and a control method that can freely adjust the temperature, pressure, and flow rate required for the test.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 연소장치 화염의 안정성확보와 미연가스 발생량을 최소화하고, 다양한 터보차저 시험조건(온도, 압력, 유량)을 공급할 수 있는 구조를 구비하여 터보차저를 실제 엔진에 장착하였을 때와 동일한 조건의 성능시험을 함과 동시에 차량엔진에서 발생할 수 없는 극한 조건까지 터보차저에 공급하여 내구성 시험을 하나의 장치에서 동시에 할 수 있는 연소장치와 이를 포함한 연소제어시스템을 제공하는데 있다.An object of the present invention for solving the above problems is to ensure the stability of the combustion apparatus flame and minimize the amount of unburned gas, and to provide a turbocharger structure that can supply a variety of turbocharger test conditions (temperature, pressure, flow rate) Combustion system and combustion control system including the same to perform the performance test under the same conditions as when mounted on the actual engine, and to supply the turbocharger to the extreme condition that cannot occur in the vehicle engine at the same time for durability test in one unit To provide.
상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 터보차저와 결합되어 터보차저의 성능시험 또는 내구성시험에 사용되는 열가스 공급용 연소장치에 있어서,In the present invention to achieve the object as described above and to perform the problem for eliminating the conventional drawbacks in the combustion apparatus for supplying heat gas used in turbocharger performance test or durability test,
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 터보차저의 다양한 성능시험 및 내구성시험용 연소장치를 제공함으로써 달성된다.A mixed gas is produced by supplying air supplied from the primary combustion air supply pipe to the primary gas nozzle having the primary gas supply pipe and the fuel gas injected from the secondary gas nozzle which surrounds the primary gas nozzle and the secondary gas supply pipe is formed. Control air supply pipe for supplying control (dilution) air at a constant rate through the primary air supply passage, the secondary combustion air supply pipe surrounding the primary air supply pipe, and the control air supply hole in the air supply passage of the secondary combustion air supply pipe. The premixed air flows through the premixed air hole formed at a predetermined angle around the secondary gas nozzle and rotates so that the premixed air is sprayed after mixing is made in the premixing chamber. Various performance of the turbocharger, characterized in that the structure is configured to burn while having the flame zone in the primary combustion cover in the installed flame barrel And durability are achieved by providing a combustion test device.
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.The secondary gas nozzle is formed with a secondary gas supply pipe for supplying secondary fuel gas at one side end, and at the other end, holes and primary combustion air arranged in a plurality of air flows supplied from the primary combustion air supply pipe. A plurality of primary air rectifying plates protruding in the outer diameter direction so as to flow only in the gap between the supply pipes and a plurality of holes are arranged around the secondary gas nozzles between the primary air rectifying plate and the primary combustion cover. And a plurality of premixed air holes formed to mix air, and a plurality of mixed gas holes perforated to supply some mixed gas (gas and air) mixed in the premixing chamber toward the flame protection zone of the primary combustion cover. .
상기 1차 연소공기 공급관은 2차 가스노즐의 일구간을 감싸도록 이격되어 형성되어 1차 연소공기를 공급하고, 일측단에는 2차연소공기가 정류되어 흐르도록 구성된 2차공기정류판이 형성되고,The primary combustion air supply pipe is formed to be spaced apart to cover one section of the secondary gas nozzle to supply the primary combustion air, and at one end is formed a secondary air rectifying plate configured to flow the secondary combustion air rectified,
상기 2차 연소공기공급관은 화염통의 일구간을 감싸도록 이격되어 형성되어 2차 연소공기를 공급하도록 구성된 것을 특징으로 한다.The secondary combustion air supply pipe is spaced apart to surround one section of the flame barrel is characterized in that configured to supply secondary combustion air.
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.The flame cylinder is formed to be spaced apart to cover one section of the primary air supply cylinder, one side is formed with a plurality of perforated secondary air supply holes are arranged around the secondary combustion air supply pipe, the other side control air supply hole The control air rectifying plate for forming a pressure so that the control air flows through is formed, characterized in that the flame compensation plate is formed in the inner diameter direction of the other end.
상기 연소장치내통은 화염통의 일구간을 감싸도록 이격되어 형성되고, 일측단에는 열가스분출구가 형성되고, The combustion apparatus inner cylinder is spaced apart to surround one section of the flame barrel, one end is formed with a hot gas outlet,
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.The combustion device outer cylinder is installed spaced apart at regular intervals in the circumferential direction of the combustion device inner cylinder, the control air passage formed by the interval between the combustion device and the inner communication with the secondary combustion air supply pipe through the control air supply hole, the combustion device inner cylinder One side of the space is characterized in that the control cylinder is formed.
상기 제어용공기통에 공급된 제어용공기는 제어용공기판에 형성된 다수의 천공된 공기공급 구멍을 통해 제어용공기통로에 고르게 공급되도록 구성한 것을 특징으로 한다.The control air supplied to the control air cylinder is configured to be evenly supplied to the control air passage through a plurality of perforated air supply holes formed in the control air substrate.
상기 제어용공기(희석공기)공급관은 연소장치외통의 공기통로 및 제어용공기통을 통해 2차 연소공기 공급관쪽으로 제어공기를 보내도록 연소장치외통에 형성된 것을 특징으로 한다.The control air (dilution air) supply pipe is characterized in that formed in the combustion device outer cylinder to send the control air to the secondary combustion air supply pipe through the air passage and the control air cylinder of the combustion device outer cylinder.
상기 1차 연소커버는 2차 가스노즐의 끝단부에 설치하고, 그 형상은 둘레에 크고 작은 1차연소커버 구멍이 형성되고, 끝단에는 외경방향 둘레에 연소커버날개가 형성된 것을 특징으로 한다.The primary combustion cover is installed at the end of the secondary gas nozzle, the shape is characterized in that the primary combustion cover hole is formed around the large and small, the end is characterized in that the combustion cover wings are formed around the outer diameter direction.
상기 열가스분출구와 연접되어 제어용온도측정구멍, 압력측정구멍 및 온도측정구멍이 설치된 터보연결장치를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.It is characterized in that it further comprises a turbo connection device which is connected to the hot gas outlet, the control temperature measuring hole, the pressure measuring hole and the temperature measuring hole are installed.
상기 예혼합공기구멍은 접선방향에 대해 약 30 ~ 60도의 유입 각도를 가지게 형성한 것을 특징으로 한다.The pre-mixed air holes are formed to have an inflow angle of about 30 to 60 degrees with respect to the tangential direction.
또한 본 발명은 다른 실시형태로 터보차저와 결합되어 터보차저의 성능시험 또는 내구성시험에 사용되는 열가스 공급용 연소장치를 이용한 연소제어시스템에 있어서,In another aspect, the present invention is a combustion control system using a combustion device for supplying heat gas used in the turbocharger performance test or durability test combined with the turbocharger,
상기 연소장치를 구비하여, 1차가스공급관 및 2차 가스공급관에 공급되는 가스량을 조절하는 1차가스공급밸브 및 2차가스공급밸브와; A primary gas supply valve and a secondary gas supply valve having the combustion device, for adjusting the amount of gas supplied to the primary gas supply pipe and the secondary gas supply pipe;
1차가스공급밸브 및 2차가스공급밸브에 공급되는 가스 공급량을 측정하는 가스공급량측정기와;A gas supply amount measuring unit for measuring a gas supply amount supplied to the primary gas supply valve and the secondary gas supply valve;
1차연소공기공급관 및 2차 연소공기공급관에 공급되는 공기량을 조절하는 1차공기공급밸브 및 2차공기공급조절밸브와;A primary air supply valve and a secondary air supply control valve for regulating the amount of air supplied to the primary combustion air supply pipe and the secondary combustion air supply pipe;
1차공기공급밸브 및 2차공기공급조절밸브에 공급되는 공기 공급량을 측정하는 연소공기량측정기와;A combustion air amount measuring device for measuring an air supply amount supplied to the primary air supply valve and the secondary air supply control valve;
제어용공기공급관에 공급되는 제어공기량을 조절하는 1차제어공기공급조절밸브 및 2차제어공기공급조절밸브와;A primary control air supply control valve and a secondary control air supply control valve for adjusting the amount of control air supplied to the control air supply pipe;
1차제어공기공급조절밸브 및 2차제어공기공급조절밸브에 공급되는 제어공기 공급량을 측정하는 제어공기측정기와;A control air measuring device for measuring a control air supply amount supplied to the primary control air supply control valve and the secondary control air supply control valve;
제어용 온도측정구멍, 압력측정구멍 및 온도측정구멍에 각각 설치된 제어온도측정장치, 압력측정장치 및 온도측정기와;A control temperature measuring device, a pressure measuring device and a temperature measuring device respectively provided in the control temperature measuring hole, the pressure measuring hole and the temperature measuring hole;
상기 각 장치와 회로연결되어 온도, 압력 및 유량을 제어하는 컨트롤러(32);로 구성된 것을 특징으로 하는 터보차저의 다양한 성능시험 및 내구성시험용 연소장치를 포함한 연소제어시스템를 제공함으로써 달성된다.It is achieved by providing a combustion control system including a combustion device for a variety of performance tests and durability tests of the turbocharger, characterized in that consisting of; a
상기 컨트롤러(32)는 터보차저에 연결된 연소장치에서 발생되는 열가스량을 질량유량 기준으로 최대유량 대비 최소유량의 비가 40:1의 조절범위로 조절토록 구성한 것을 특징으로 한다.The
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.The controller controls the opening and closing of the primary gas supply valve, secondary gas supply valve, primary air supply valve, secondary air supply control valve, primary control air supply control valve and secondary control air supply control valve. In low temperature low pressure or high temperature low pressure operation, the combustion air is regulated only by the primary and secondary combustion air supply pipes.In high temperature and high pressure operation, the primary, secondary gas supply pipes, primary and secondary combustion air supply pipes, and the control air supply pipes are operated. It characterized in that it is configured to adjust the interlocking fuel, combustion air and control air using.
상기 컨트롤러는,The controller comprising:
(A) 연소장치의 화염이 감지되면 온도 제어 작동을 시작하는 단계;(A) starting a temperature control operation when a flame of the combustion device is detected;
(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;(B) The primary gas supply valve or the secondary gas supply valve should be replaced if it is equal to the set temperature and the measured temperature or is within the error range compared with the temperature detected from the control temperature measuring instrument inserted in the control temperature measuring hole. Keep the current state and open the primary gas supply valve or secondary gas supply valve if the measured temperature is lower than the set temperature.If the temperature is higher than the set temperature, close the primary gas supply valve or secondary gas supply valve. The opening or closing ratio of the gas supply valve or the secondary gas supply valve according to the pre-calculated section-specific control value;
(C) 1차가스공급밸브 또는 2차 가스공급밸브의 조절로 가스량의 변화가 생기면, 공기량과 가스량의 비율이 설정값과 일치될때까지 1차공기공급조절밸브 또는 2차공기공급조절밸브를 열거나 닫아주되, 그 비율은 미리 계산된 구간별 제어값에 따르는 단계;(C) If the gas volume changes due to the adjustment of the primary gas supply valve or the secondary gas supply valve, enumerate the primary air supply control valve or the secondary air supply control valve until the ratio between the air volume and the gas volume matches the set value. B) closing the ratio according to the pre-calculated interval-specific control values;
(D) 연소공기량측정기에서 측정된 공기량이 변하면 공기량에 따라 변하는 보정값이 더해져 가스/공기 비율을 제어하여 공기밸브를 조절하는 단계;(D) adjusting the air valve by controlling a gas / air ratio by adding a correction value that changes according to the amount of air when the amount of air measured by the combustion air amount meter changes;
(E) 가스/공기 비율 조절시 압력을 조절해 주기위한 압력조절용 설정값을 계산시 온도측정구멍에 삽입된 온도측정기에서 측정된 온도와 연동 되거나, 압력측정구멍에 삽입된 압력측정장치에서 입력되는 압력과 연산되어 1차제어공기공급조절밸브 또는 2차제어공기공급조절밸브의 조절에 의한 제어용공기(희석공기)량의 제어 단계;(E) When calculating the gas / air ratio adjustment, the pressure control device to adjust the pressure to adjust the pressure is linked to the temperature measured by the temperature measuring device inserted into the temperature measuring hole or input from the pressure measuring device inserted into the pressure measuring hole. Controlling the amount of control air (dilution air) calculated by the pressure and controlled by the primary control air supply control valve or the secondary control air supply control valve;
(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;(F) The primary control air supply control after calculating the value to be used for the combustion air / control air volume ratio control by determining the priority after comparing the gas / air ratio value input for pressure control with the actual pressure value. Opening or closing the valve or secondary control air supply control valve;
(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.(G) receiving the supply amount of the control air to control the combustion air / control air in real time through the control
본 발명에 따른 연소장치는 이중연소구조로 되어 고압에서도 안정된 화염을 얻을 수 있고, 다양한 온도, 압력, 유량을 공급하여, 광범위한 터보차저의 성능시험 및 내구시험에 모두 적용 할 수 있다는 장점과, Combustion apparatus according to the present invention has a dual combustion structure to obtain a stable flame even at high pressure, supply a variety of temperature, pressure, flow rate, can be applied to both the performance test and durability test of a wide range of turbochargers,
또한 본 발명에 따른 터보차저 성능시험용 연소장치는 성능시험과 내구 시험모두에 적용할 수 있어서 공간절약과 설비비용을 절약 할 수 있다는 장점과, In addition, the combustion apparatus for turbocharger performance test according to the present invention can be applied to both performance test and durability test, and can save space and reduce equipment cost.
또한 본 발명에 따른 연소장치는 최대 1200℃까지(종래 1050℃ 까지) 열가스를 발생할 수 있어서 광범위한(경유용 및 휘발유용) 터보차저 시험기에 적용이 가능하여 고성능 터빈 및 압축기 개발에 시간과 경비를 대폭 줄일 수 있는 효과가 있는 유용한 발명으로 산업상 그 이용이 크게 기대되는 발명이다.In addition, the combustion apparatus according to the present invention can generate heat gas up to 1200 ° C (formerly 1050 ° C), so that it can be applied to a wide range (for diesel and gasoline) turbocharger testers, thus saving time and expense in developing high performance turbines and compressors. It is a useful invention that can significantly reduce the invention is an invention that is expected to use greatly in the industry.
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.Hereinafter, the configuration and the operation of the embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.
도 1은 본 발명의 전체 구성을 보인 예시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 연료가스와 공기 및 제어공기의 흐름을 보인 예시도이다.1 is an exemplary view showing the overall configuration of the present invention, Figure 2 is an exemplary view showing the flow of fuel gas, air and control air according to the present invention.
도시된 바와 같이 본 발명의 구성은 1차 연료가스를 공급하는 1차 가스공급관(1)이 형성된 1차가스노즐(15)과;As shown, the configuration of the present invention comprises a primary gas nozzle (15) having a primary gas supply pipe (1) for supplying primary fuel gas;
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;The secondary
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; Surrounding one section of the
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(30)이 형성되고, 타측단 내경방향으로 화염보정판(8)이 형성된 화염통(9)과;It is formed spaced apart to cover one section of the primary
화염통(9)의 일구간을 감싸도록 이격되어 형성되어 2차 연소공기를 공급하는 2차 연소공기공급관(4)과;A secondary combustion
화염통(9)의 일구간을 감싸도록 이격되어 형성되고, 일측단에는 열가스분출구(22)가 형성된 연소장치내통(7)과;A combustion apparatus
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; The
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;Control air (dilution air) supply pipe (5) formed in the combustion device outer cylinder (6) to send control air to the secondary combustion air supply pipe (4) through the air passage of the combustion device outer cylinder (6) and the control air cylinder (17). and;
2차 가스노즐(14)의 끝단부에 설치된 1차 연소커버(10)와;A
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. The pressure measuring hole which is connected to the heat
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.The temperature measurement performed in the control temperature measuring device is used to adjust the fuel gas supply amount in order to control the hot gas temperature, and the temperature measuring hole adopts an average value of the measured value by mounting a temperature measuring device in the 3 to 4 holes. It is used for accurate efficiency calculation.
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.The primary
상기 제어용공기통(17)에 공급된 제어용공기는 제어용공기판(171)에 형성된 다수의 천공된 공기공급 구멍(172)을 통해 제어용공기통로(61)에 고르게 공급되도록 구성하였다.The control air supplied to the
상기 1차가스노즐(15)의 시작부에는 화염감시구멍(16)이 형성되어 있다. 이 화염감시구멍은 가스공급 노즐후단에 설치하여 별도의 냉각방법 없이도 안정되게 화염을 측정할 수 있게 구성하였다.A
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.The flame barrel is provided with a control
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.Here, the reason why the control
본 발명은 상기와 같은 구조를 가짐으로써 1차 연소와 2차 연소가 순차적으로 일어나게 된다.According to the present invention, the primary combustion and the secondary combustion occur sequentially by having the structure as described above.
보다 상세하게 상기 각 구성에 대해 설명한다.In more detail, each said structure is demonstrated.
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.The pre-mixed
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.The
상기 혼합가스공급구멍(11)은 2차가스노즐(14)에 수직으로 가공된 구멍으로 연소시에 화염을 안정적으로 유지할수 있도록 혼합가스를 공급하도록 구성된다.The mixed
상기 보염구역(27)은 외부의 어떠한 공급 압력변화에도 화염의 실화(날림)현상이 일어나지 않는 구조로 되어 있다. The
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.In detail, when the amount of gas injected from the gas nozzle is large, that is, when the supply pressure is high, a relative low pressure is formed so that the flame does not escape, and when the amount of supply gas is small, the flame is maintained while maintaining a pressure balance. In addition, even if a change in the primary air amount (pressure change) occurs, the position of the primary
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. The
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.In addition, it has a structural feature that is not affected by the supply of the primary combustion air according to the flow of secondary combustion air and the internal pressure of the combustion chamber. The reason for this is that the
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.The
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.In the combustion apparatus of the present invention configured as described above, a pre-mixing
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.Thus, by artificially forming the
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 터보차저 시험의 필요조건을 충족시키기 위하여 이중의 연료 공급장치, 이중의 연소용공기 공급장치, 이중의 온도 및 압력 제어용 공기 공급장치로 구성된 것이다.In addition, in order to secure the stability of the flame, a part of combustion air and a part of fuel gas are pre-mixed (premixing chamber) to play the role of flame, and in order to minimize the generation of unburned gas and nitrogen oxide, two-stage combustion structure and turbo It consists of dual fuel supply, dual combustion air supply, dual temperature and pressure control air supply to meet the requirements of the charger test.
이에 따라 광범위한 터보차저의 시험에 적용되어질 수 있어서, 터보차저를 실제 엔진에 장착하였을 때와 동일한 조건을 공급하여 성능시험을 하며, 차량엔진에서 발생할 수 없는 극한 조건까지 터보차저에 공급하여 내구성 시험을 할 수 있다. 즉, 이중통 연소 구조로 되어있어서 고압의 연소공기 및 압력제어용 공기가 공급되어도 안정된 화염으로 시험에 필요한 열가스를 쉽게 공급할 수 있다.As a result, it can be applied to a wide range of turbocharger tests, supplying the same conditions as when the turbocharger is mounted on an actual engine, and performing the performance test, and supplying the turbocharger to extreme conditions that cannot occur in a vehicle engine to perform durability tests. can do. In other words, it has a double-cylinder combustion structure, so that even if high-pressure combustion air and pressure control air are supplied, it is possible to easily supply heat gas required for the test with a stable flame.
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.In the above extreme conditions, a certain amount of heat gas is supplied at a certain temperature or more, or a certain temperature is supplied at a certain temperature or lower, or a certain temperature is supplied at a temperature higher than a certain temperature that is outside the general combustion range or flow rate range. The above conditions refer to the conditions of supplying a flow rate of a predetermined amount or less.
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.In addition, when supplying the premixed air, the shape and angle of the supply line can be well mixed with air and gas, and the premixed mixed gas flows into the flame area through the hole of the gas nozzle and is stable without the influence of disturbance. Have a flame
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.In addition, the turndown ratio (adjustment ratio) maintains a stable flame even when the ratio of the minimum flow rate to the maximum flow rate is 40: 1 (formerly 25: 1), so that both performance and durability tests can be applied. The reason is that the combustion apparatus used in the prior art had a control range of 0.01 kg / sec to 0.25 kg / sec and 0.035 to 0.9 kg / sec based on the mass flow rate of the heat gas. However, the combustion apparatus has a control range of 0.01 to 0.4 kg. It is possible to adjust the flow rate of / sec or 0.025 ~ 1.0 kg / sec, and to perform the performance and durability test.
도 3은 본 발명의 연소장치를 포함한 전체 시스템도이다.3 is an overall system diagram including the combustion apparatus of the present invention.
도시된 바와 같이 본 발명의 연소장치가 컴프레셔와 터빈으로 구성된 측정대상 터보차저(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 터보차저에 공급되는 연소된 열가스의 온도, 압력을 측정하는 측정기들이 설치되고, 이들을 제어하는 컨트롤러가 장치되어 있음을 알 수 있다.As shown in the figure, it can be seen that the combustion apparatus of the present invention is connected through the
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.Specifically, the primary
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.In addition, a primary
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.In addition, a primary control air
또한 제어용 온도측정구멍(21), 압력측정구멍(18) 및 온도측정구멍(19)에는 각각 제어온도측정장치(33), 압력측정장치(41) 및 온도측정기(40)가 설치되어 있다.The control
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.In addition, the above-described primary
상기와 같이 본 발명의 연소장치를 이용한 터보차저의 성능 및 내구성 실험을 위한 장치를 구성 후, 이를 제어하는 제어방법은 기본적으로 터보차저입구(열가스 출구)에서의 온도측정구멍(19) 및 압력측정구멍(18)에 삽입된 온도측정기(39) 및 압력측정장치(41)를 통해 온도와 압력을 측정하여 터보차저에 요구되는 온도와 압력을 조절하게 된다.After the configuration of the apparatus for the performance and durability test of the turbocharger using the combustion apparatus of the present invention as described above, the control method for controlling this is basically the
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. At this time, in order to adjust the temperature, the amount of fuel supplied through the primary gas supply pipe (1) and the secondary gas supply pipe (2) is adjusted and accordingly the primary combustion air supply pipe (3) and the secondary combustion air supply pipe (4) Use programmed control methods to optimize the combustion air supplied.
한편, 압력조절은 제어용공기공급관(5)을 통해 공급되는 제어용공기(희석공기)량을 조절하여 적정 압력 실험에서 요구하는 압력을 유지하게 된다. On the other hand, the pressure control is to control the amount of control air (dilution air) supplied through the control air supply pipe (5) to maintain the pressure required in the appropriate pressure experiment.
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. At this time, if the amount of control air supplied through the control
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. In order to give more efficient conditions in such control, the structure and shape of the combustion apparatus as described in FIGS. That is, the passage of the combustion air and the control air is designed in such a way that it can be supplied without affecting the flame, thereby ensuring a stable flame even at high temperature and high pressure operation.
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.Combustion apparatus of the present invention is to control the combustion air only in the primary, secondary combustion air supply pipe (3, 4) during low temperature low pressure or high temperature low pressure operation, the primary, secondary gas supply pipe ( 1, 2), the primary and secondary combustion air supply pipe (3, 4) and the control air supply pipe (5) is designed to supply the optimum conditions by adjusting the fuel, combustion air and control air in conjunction. .
따라서 본 발명의 연소장치(버너)는 터보차저의 성능시험과 내구시험 및 요구되는 모든 실험 조건으로 열가스를 공급할 수 있는 장치라고 할 수 있다.Therefore, the combustion device (burner) of the present invention can be said to be a device capable of supplying heat gas to the performance test, durability test and all the required experimental conditions of the turbocharger.
구체적인 본 발명에 따른 제어방법은 다음과 같다.Specific control method according to the present invention is as follows.
(1단계) - 연소장치의 연소 준비가 끝나고, 화염이 감지되면 컨트롤러(32)가 온도 제어 작동을 시작한다.(Step 1)-When the combustion device is ready for combustion and the flame is detected, the
(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) (Step 2)-When the
(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) (Step 3)-At this time, the
(4단계) - 또한 연소공기량측정기(39)에서 측정된 공기량이 변하면 공기량에 따라 변하는 보정값이 더해져 가스/공기 비율을 제어하는 컨트롤러로 보내져 공기밸브 조절에 사용된다.(Step 4)-Also, if the air amount measured by the combustion
(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.(Step 5)-On the other hand, the
(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.(Step 6)-After that, the
(7단계) - 제어용공기의 공급량은 제어공기량측정기(44)를 통해 실시간으로 연소공기/제어공기를 조절하는 컨트롤러(32)에 전송되고, 여기에 보정값이 더해져 압력연산에 사용되어진다.(Step 7)-The supply amount of the control air is transmitted to the
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. According to the control method of the present invention having the above steps, it is possible to perform individual manual operation such as temperature, pressure, flow rate, combination operation of temperature and pressure, temperature and flow rate, etc., and continuous control as well as sequential control. All test conditions can be applied.
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.In more detail, in the case of gas amount, the primary gas supply amount and the secondary gas supply amount can be controlled simultaneously or sequentially, and the combustion air amount can be selected individually or sequentially by controlling the primary air supply amount and the secondary air supply amount. , Control air valve and supply pipe are separated into 1st and 2nd supply, and the size of each valve is differentiated into a small supply valve and a large supply valve. The control precision was improved.
이하 본 발명의 바람직한 실시예이다.Hereinafter is a preferred embodiment of the present invention.
이하 실시예에서는 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 연소장치와 터보차저를 결합한 후 다양한 조건에 따른 실험에 따른 조건을 실험하였다.In the following embodiment, as shown in Figure 3, after combining the combustion apparatus and the turbocharger of the present invention, the conditions according to the experiment according to various conditions were tested.
(실시예 1) (Example 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.4 is a graph showing the results of the temperature control followability test, which is a result of the temperature control followability test by the combustion control program, and shows that the error range between the set temperature and the measured temperature is about ± 3 ° C. when the target temperature is reached. Thus, it can be seen that the combustion apparatus of the present invention follows the temperature control well.
(실시예 2) (Example 2)
도 5는 성능 시험용 온도제어 실험 결과를 보인 그래프로, 터보차저 성능 시험용 온도제어 실험의 결과인데 이를 통해서 본원 발명에 따른 연소장치가 실제 성능시험시 온도를 잘 추종하고 있음을 보여준다,5 is a graph showing the results of the temperature control experiment for the performance test, which is the result of the temperature control experiment for the turbocharger performance test shows that the combustion apparatus according to the present invention follows the temperature during the actual performance test well,
(실시예 3) (Example 3)
도 6은 내구성 시험용 온도제어 실험 결과를 보인 그래프인데, 터보차저 내구성 시험용 온도제어 실험 결과 본원발명의 연소장치는 1200도의 고온유지와 다시 온도 급강하 후 200도를 유지하는 것과 이후 재상승한 실험 결과를 볼때 내구온도시험에 따른 온도 추종성을 잘 보여주고 있음을 알 수 있다. 6 is a graph showing the results of the temperature control experiment for durability test, the results of the temperature control experiment for the turbocharger durability test when the combustion device of the present invention maintains the high temperature of 1200 degrees and maintains 200 degrees after the temperature drop again and then the result of the experiment again rises It can be seen that the temperature followability is well shown by the endurance temperature test.
(실시예 4) (Example 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.Figure 7 is a graph showing the results of the pressure change experiment at a constant temperature, the experiment of the supply pressure while changing the pressure while maintaining a constant temperature in the experiment of Figure 5 from which the combustion apparatus of the present invention is high It can be seen that it shows followability.
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. The present invention is not limited to the above-described specific preferred embodiments, and various modifications can be made by any person having ordinary skill in the art without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Of course, such changes will fall within the scope of the claims.
도 1은 본 발명의 전체 구성을 보인 예시도이고,1 is an exemplary view showing the overall configuration of the present invention,
도 2는 본 발명에 따른 연료가스와 공기 및 제어공기의 흐름을 보인 예시도이고,2 is an exemplary view showing a flow of fuel gas, air and control air according to the present invention,
도 3은 본 발명의 연소장치를 포함한 전체 시스템도이고,3 is an overall system diagram including a combustion apparatus of the present invention,
도 4는 온도 제어 추종성 실험 결과를 보인 그래프이고,4 is a graph showing the results of a temperature control followability test,
도 5는 성능 시험용 온도제어 실험 결과를 보인 그래프이고,5 is a graph showing the results of a temperature control experiment for performance testing,
도 6은 내구성 시험용 온도제어 실험 결과를 보인 그래프이고,Figure 6 is a graph showing the results of the temperature control experiment for durability test,
도 7은 일정온도에서의 압력변화 실험 결과를 보인 그래프이다.7 is a graph showing the results of pressure change experiments at a constant temperature.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
(1) : 1차가스공급관 (2) : 2차 가스공급관(1): Primary gas supply pipe (2): Secondary gas supply pipe
(3) : 1차 연소공기 공급관 (4) : 2차 연소공기공급관(3): primary combustion air supply pipe (4): secondary combustion air supply pipe
(5) : 제어용공기공급관 (6) : 연소장치외통(5): Control air supply pipe (6): Combustion unit outer cylinder
(7) : 연소장치내통 (8) : 화염보정판(7) Inner chamber of combustion apparatus (8): Flame compensation plate
(9) : 화염통 (10) : 1차 연소커버(9): flame barrel (10): primary combustion cover
(11) : 혼합가스구멍 (12) : 예혼합공기구멍(11) Mixing gas hole (12) Premixed air hole
(13) : 1차 공기 정류판 (14) : 2차 가스노즐(13): primary air rectifying plate (14): secondary gas nozzle
(15) : 1차가스노즐 (16) : 화염감시구멍(15): primary gas nozzle (16): flame monitoring hole
(17) : 제어용공기통 (18) : 압력측정구멍(17): control air cylinder (18): pressure measuring hole
(19) : 압력측정구멍 (20) : 터보연결장치(19): pressure measuring hole (20): turbo connection
(21) : 제어용온도측정구멍 (22) : 열가스분출구(21): Control temperature measuring hole (22): Hot gas outlet
(23) : 2차공기정류판 (24) : 2차공기공급구멍(23): secondary air rectifying plate (24): secondary air supply hole
(25) : 제어용공기공급구멍 (26) : 예혼합실(25): Control air supply hole (26): Premixed chamber
(27) : 보염구역 (28) : 1차연소커버구멍(27): flame protection area (28): primary combustion cover hole
(29) : 1차공기공급통 (30) : 제어용공기정류판(29): Primary air supply container (30): Controlled air rectifying plate
(31) : 연소커버날개 (32) : 컨트롤러(31): combustion cover blade (32): controller
(33) : 제어용온도측정기 (34) : 1차가스공급밸브(33) Temperature controller for control (34) Primary gas supply valve
(35) : 2차가스공급밸브 (36) : 가스공급량측정기(35): secondary gas supply valve (36): gas supply meter
(37) : 1차공기공급조절밸브 (38) : 2차공기공급조절밸브(37): Primary air supply control valve (38): Secondary air supply control valve
(39) : 연소공기량측정기 (40) : 온도측정기(39): combustion air flow meter (40): temperature meter
(41) : 압력측정장치 (42) : 1차제어공기공급조절밸브(41): pressure measuring device (42): primary control air supply regulating valve
(43) : 2차제어공기공급조절밸브 (44) : 제어공기량측정기(43): secondary control air supply control valve (44): control air volume meter
(45) : 터보차저 (61) : 제어용공기통로(45): turbocharger (61): control air passage
(171) : 제어용공기판(171): control board
(172) : 공기공급 구멍172: air supply hole
Claims (14)
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Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101296395B1 (en) * | 2012-05-04 | 2013-08-20 | 서울산업기술주식회사 | Performance and durability experiment of engine exhaust system |
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| KR102402336B1 (en) * | 2020-02-03 | 2022-05-27 | 에이치에스디엔진 주식회사 | Burner apparatus and ship having the same |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0989223A (en) * | 1995-09-27 | 1997-04-04 | Nippon Steel Corp | High-temperature air burner |
| JPH09296913A (en) * | 1996-05-02 | 1997-11-18 | Osaka Gas Co Ltd | Low pressure submerged pipe burner |
| JP2008082960A (en) | 2006-09-28 | 2008-04-10 | Toyota Motor Corp | Tester of turbo charger |
-
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0989223A (en) * | 1995-09-27 | 1997-04-04 | Nippon Steel Corp | High-temperature air burner |
| JPH09296913A (en) * | 1996-05-02 | 1997-11-18 | Osaka Gas Co Ltd | Low pressure submerged pipe burner |
| JP2008082960A (en) | 2006-09-28 | 2008-04-10 | Toyota Motor Corp | Tester of turbo charger |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160121939A (en) | 2015-04-13 | 2016-10-21 | 한국기계연구원 | Apparatus for testing performance of a turbocharger |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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