KR101449315B1 - 가열로의 로압 제어 장치 및 방법 - Google Patents

가열로의 로압 제어 장치 및 방법 Download PDF

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KR101449315B1
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조경호
장현수
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Abstract

가열로의 로압 제어 장치 및 방법이 제공된다. 가열로의 로압 제어 장치는, 가열로의 내부 로압과 운전 로압과의 오차에 기초하여 댐퍼 개도값을 생성하는 댐퍼 개도량 제어부와, 가열로의 로온을 유지하기 위해 연소되는 연료 사용량, 연소시 사용되고 남은 공기의 방산 유량, 연소 후 상기 가열로로부터 배출되는 배기 가스의 온도를 조절하기 위한 희석 공기의 유량 중 적어도 하나에 기초한 바이어스를 생성하는 바이어스 생성부를 포함하며, 댐퍼 개도량 제어부는, 장입 도어 또는 추출 도어 중 적어도 어느 하나가 열리는 시점부터 댐퍼 개도값에 바이어스를 가산한 값에 따라 댐퍼의 개도량을 제어하며, 로압 제어 장치는, 장입 도어가 닫힌 시점부터 미리 설정된 지연 시간이 경과된 후에는 바이어스 생성부에 의해 생성된 바이어스를 “0”으로 하는 바이어스 출력부를 더 포함함으로써, 연료 사용량, 방산 공기량, 희석 공기량에 연동하는 로압 제어를 통해 로압 안정을 실현하고, 장입 도어 및 추출 도어의 개폐시 로압 변동에 따른 방산열손실과 침입공기에 의한 열 손실을 최소화할 수 있다.

Description

가열로의 로압 제어 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD OF CONTROLLING PRESSURE OF REHEATING FURNACE}
본 발명은 가열로의 로압 제어에 관한 것이다.
일반적으로, 제철소의 열연 압연 공정에서는 생산된 압연 대상인 가열 소재(슬래브 등)를 가열하기 위해 가열로가 사용되며, 가열 소재를 가열시키기 위해 열을 발산하는 다수개의 통상 버너 이외에 쌍으로 구비되는 다수의 축열식 버너를 구비하여, 가열 소재를 가열한다.
가열 소재를 가열하는 가열로는 통상 수요자의 요구 조건에 의해 엔지니어링이 이루어지는데 수요자의 요구 조건은 특수한 조건에 한정된 경우보다는 일반적으로 생각되는 조건이 제시된다. 여기에서, 가열로를 사용하는 수요자 즉, 철강 회사는 처음 설정된 조건으로 세팅된 설비에 대해 조건을 지속적으로 변화시킨다.
즉, 수요자는 전체 생산라인의 변화, 생산 프로세스의 변화, 생산 강종의 변화 및 가열로 운전 조건의 변화를 지속적으로 행하게 되며, 이로 인하여 가열로는 초기에 설정된 운전 조건과는 달라지며, 가열로 내부의 로압을 안정적으로 유지되도록 해야 한다.
도 1은 종래 기술(한국공개특허 제2010-0110235)에 따른 축열식 가열로의 로압을 제어하는 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 가열로는 생산 현장(제철소)에 설치되어 운용되며, 각각의 가열로(1)는 크게 장입 도어(2)가 위치하는 로입구와, 장입대와, 예열대와, 가열대 및 균열대로 구분되고, 가열로(1)에는 가열 소재가 장입되는 장입 도어(2)와, 가열된 가열 소재가 추출되는 추출 도어(3)와, 가열로(1)의 균열대 상의 로압을 검출하는 로압 검출 센서(4)와, 로압 검출 센서(4)에서 검출된 로압 신호를 제어기(10)로 전송하기 위해 신호를 발진하는 신호 발신기(5)와, 열 교환 기능을 하는 열 교환기(6)와, 댐퍼(damper)(7)와, 가열로(1) 내부의 연기를 배출하는 연돌(8)과, PID(Proportional Integral Derivative) 계기(9)를 구비하는 제어기(10)와, 가열로(1) 내부의 이전 로압을 기반으로 학습하는 학습 제어기(11)를 구비한다.
상술한 종래 기술에 따른 축열식 가열로의 로압을 제어 방법을 간략히 설명하면, 우선 균열대에 설치된 로압 검출 센서(4)는 가열로의 내부 로압(Preset Value, PV)을 검출하여 신호 발신기(5)를 통하여 제어기(10)로 전송한다.
이후 제어기(10)는 운전자가 설정하는 운전 로압(Set Value, SV)과 내부 로압(PV)간 편차를 줄이기 위하여 연산기인 PID 계기(9)에서 로압 제어용 댐퍼(7)의 댐퍼 개도값(Manipulated Value, MV)을 저하시켜 댐퍼(7)의 개도를 조절함으로써 로압을 조정한다.
이때, 장입 도어(2)를 통하여 가열 소재가 장입되는 프로세스의 경우 또는 추출 도어(3)을 통하여 가열된 가열 소재를 추출할 경우에는 가열로(1) 내외부의 밀도 차에 의해 외부 공기가 가열로(1) 내부로 유입되게 된다.
이와 같이, 가열로(1) 외부의 차가운 공기가 가열로(1) 내부로 유입되면, 공기가 유입되는 위치의 분위기 온도가 떨어지고, 가열로(1) 내의 산소 농도를 제어하기 어려워지기 때문에 연료원 단위의 상승을 야기시키게 된다. 이와 같은 현상을 방지하기 위하여, 가열로(1)에 가열 소재가 장입 또는 추출되는 과정에서 학습 제어기(11)가 구동되어 이전 로압에 기초하여 로압을 상승시키기 위한 출력 값, 즉 바이어스(bias) 값인 'α'를 제어기(10)로 전송하여, 제어기(10)가 PID 계기(9)의 출력 값(MV)에 바이어스 값을 반영하여 최종 출력 값(MV+α)을 댐퍼(7)의 개도를 제어하는 제어 값으로 전송하여, 댐퍼(7)의 개도를 조절한다.
하지만, 상술한 이전 로압에 기초한 학습제어는 가열로로 장입되는 소재의 온도 변화가 적을 경우에는 효과적이다. 하지만, 통상적인 가열로에 장입되는 소재의 폭은 압연기 롤의 마모를 고려한 항아리 모양 즉, 처음에는 폭이 좁은 소재가 장입되다가, 차츰 넓어지고, 다시 좁아지게 되며, 장입되는 소재의 온도도 고온, 중온, 저온으로 다양하여 소재가 필요로 하는 열량이 달라진다. 따라서, 이러한 소재의 폭, 길이, 장입 온도, 추출시간의 변화는 소재의 온도 숙열도 등에 영향을 미쳐 필요로 하는 가열 열량이 충족시키기 위해 사용하는 연료 투입량이 달라지면, 로압의 변동을 초래하게 되는 문제점이 있다. 더구나, 종래 기술의 경우 30분 이상 지연된 학습제어의 값은 로압을 안정화시키지 못하며, 오히려 로압 안정을 방해하는 문제점이 발생한다.
인용문헌: 한국공개특허 제2010-0110235
본 발명은 연료 투입량 등에 따라 발생되는 가열로의 로압 변동을 보정하여 내부 로압을 안정화할 수 있는 가열로의 로압 제어 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 제1 실시 형태에 의하면, 가열로의 내부 로압과 운전 로압과의 오차에 기초하여 댐퍼 개도값을 생성하는 댐퍼 개도량 제어부; 및 상기 가열로의 로온을 유지하기 위해 연소되는 연료 사용량, 연소시 사용되고 남은 공기의 방산 유량, 연소 후 상기 가열로로부터 배출되는 배기 가스의 온도를 조절하기 위한 희석 공기의 유량 중 적어도 하나에 기초한 바이어스를 생성하는 바이어스 생성부를 포함하며, 상기 댐퍼 개도량 제어부는, 장입 도어 또는 추출 도어 중 적어도 어느 하나가 열리는 시점부터 상기 댐퍼 개도값에 상기 바이어스를 가산한 값에 따라 댐퍼의 개도량을 제어하며, 상기 로압 제어 장치는, 상기 장입 도어가 닫힌 시점부터 미리 설정된 지연 시간이 경과된 후에는 상기 바이어스 생성부에 의해 생성된 바이어스를 “0”으로 하는 바이어스 출력부를 더 포함하는 가열로의 로압 제어 장치를 제공한다.
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본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상기 로압 제어 장치는, 상기 추출 도어가 닫힌 시점부터 미리 설정된 지연 시간이 경과된 후에는 상기 바이어스 생성부에 의해 생성된 바이어스를 “0”으로 하는 바이어스 출력부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상기 가열로의 로압 제어 장치는, 상기 장입 도어 또는 추출 도어 중 적어도 어느 하나의 개폐를 감지하는 위치 센서; 및 상기 장입 도어 또는 추출 도어 중 적어도 하나가 열리는 오픈 시점에서 하이가 되며, 상기 장입 도어 또는 추출 도어 중 적어도 하나가 닫히는 시점부터 미리 설정된 지연 시간 후에는 로우가 되는 온시간을 생성하는 온시간 생성부; 및 상기 생성된 온시간 동안 상기 생성된 바이어스를 상기 개도량 제어부로 출력하는 바이어스 출력부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상기 바이어스는, 상기 가열로의 로온을 유지하기 위해 연소되는 연료 사용량에 기초한 로압 변동분을 보상하기 위한 제1 바이어스, 연소시 사용되고 남은 공기의 방산 유량에 기초한 로압 변동분을 보상하기 위한 제2 바이어스, 및 연소 후 상기 가열로로부터 배출되는 배기 가스의 온도를 조절하기 위한 희석 공기의 유량에 기초한 로압 변동분을 보상하기 위한 제3 바이어스 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 제2 실시 형태에 의하면, 댐퍼 개도량 제어부에서, 가열로의 내부 로압과 운전 로압과의 오차에 기초하여 댐퍼 개도값을 생성하는 제1 단계; 바이어스 생성부에서, 상기 가열로의 로온을 유지하기 위해 연소되는 연료 사용량, 연소시 사용되고 남은 공기의 방산 유량, 연소 후 상기 가열로로부터 배출되는 배기 가스의 온도를 조절하기 위한 희석 공기의 유량 중 적어도 하나에 기초한 바이어스를 생성하는 제2 단계; 상기 댐퍼 개도량 제어부에서, 장입 도어 또는 추출 도어 중 적어도 어느 하나가 열리는 시점부터 상기 댐퍼 개도값에 상기 바이어스를 가산한 값에 따라 댐퍼의 개도량을 제어하는 제3 단계; 및 바이어스 출력부에서, 상기 장입 도어가 닫힌 시점부터 미리 설정된 지연 시간이 경과된 후에는 상기 바이어스 생성부에 의해 생성된 바이어스를 “0”으로 하는 단계를 포함하는 가열로의 로압 제어 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상기 로압 제어 방법은, 출력부에서, 상기 장입 도어가 닫힌 시점부터 미리 설정된 지연 시간이 경과된 후에는 상기 바이어스 생성부에 의해 생성된 바이어스를 “0”으로 하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상기 로압 제어 방법은, 바이어스 출력부에서, 상기 추출 도어가 닫힌 시점부터 미리 설정된 지연 시간이 경과된 후에는 상기 바이어스 생성부에 의해 생성된 바이어스를 “0”으로 하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상기 가열로의 로압 제어 방법은, 위치 센서에서, 상기 장입 도어 또는 추출 도어 중 적어도 어느 하나의 개폐를 감지하는 단계; 및 온시간 생성부에서, 상기 장입 도어 또는 추출 도어 중 적어도 하나가 열리는 오픈 시점에서 하이가 되며, 상기 장입 도어 또는 추출 도어 중 적어도 하나가 닫히는 시점부터 미리 설정된 지연 시간 후에는 로우가 되는 온시간을 생성하는 단계; 및 바이어스 출력부에서, 상기 생성된 온시간 동안 상기 생성된 바이어스를 상기 개도량 제어부로 출력하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상기 바이어스는, 상기 가열로의 로온을 유지하기 위해 연소되는 연료 사용량에 기초한 로압 변동분을 보상하기 위한 제1 바이어스, 연소시 사용되고 남은 공기의 방산 유량에 기초한 로압 변동분을 보상하기 위한 제2 바이어스, 및 연소 후 상기 가열로로부터 배출되는 배기 가스의 온도를 조절하기 위한 희석 공기의 유량에 기초한 로압 변동분을 보상하기 위한 제3 바이어스 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 연료 사용량, 방산 공기량, 희석 공기량에 연동하는 로압 제어를 통해 로압 안정을 실현하고, 장입 도어 및 추출 도어의 개폐시 로압 변동에 따른 방산열손실과 침입공기에 의한 열 손실을 최소화할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 가열로의 로압 제어 장치를 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 가열로의 로압 제어 장치의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 가열로의 로압 제어 장치의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 장입 도어 및 추출 도어의 개폐시 변동되는 로압을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 가열로의 로압 제어 방법을 설명하는 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 가열로의 로압 제어 장치의 구성도이며, 도 3은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 가열로의 로압 제어 장치의 구성도이다. 그리고, 도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 장입 도어 및 추출 도어의 개폐시 변동되는 로압을 도시한 도면이다.
도 2에서는 추출 도어(3)의 개폐를 감지하여 댐퍼(7)가 제어되는 반면, 도 3에서는 장입 도어(2)의 개폐를 감지하여 댐퍼(7)가 제어되는 점을 제외하고, 도 2 및 도 3은 동일한 구성을 가지므로, 이하에서는 도 2 및 도 3을 모두 참조하여 설명하기로 한다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 우선, 가열로(1)는 생산 현장(제철소)에 설치되어 운용되며, 각각의 가열로(1)는 크게 장입 도어(2)가 위치하는 로입구와, 장입대와, 예열대와, 가열대 및 균열대로 구분되고, 가열로(1)에는 가열 소재가 장입되는 장입 도어(2)와, 가열된 가열 소재가 추출되는 추출 도어(3)와, 가열로(1)의 균열대 상의 로압을 검출하는 로압 검출 센서(4)와, 로압 검출 센서(4)에서 검출된 로압 신호를 제어기(10)로 전송하기 위해 신호를 발진하는 신호 발신기(5)와, 열 교환 기능을 하는 열 교환기(6)와, 댐퍼(damper)(7)와, 가열로(1) 내부의 연기를 배출하는 연돌(8)과, PID(Proportional Integral Derivative) 계기(201)를 구비하는 댐퍼 개도량 제어부(200)를 구비한다.
그리고, 상술한 가열로(1)에 적용되는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 가열로(1)의 로압 제어 장치는, 가열로(1)의 내부 로압(Preset Value, PV)과 운전 로압(Set Value, SV)과의 오차에 기초하여 댐퍼 개도값(Manipulated Value, MV)을 생성하는 댐퍼 개도량 제어부(200)와, 가열로(1)의 로온을 유지하기 위해 연소되는 연료 사용량(Q1), 연소시 사용되고 남은 공기의 방산 유량(Q2), 연소 후 가열로(1)로부터 배출되는 배기 가스의 온도를 조절하기 위한 희석 공기의 유량(Q3) 중 적어도 하나에 기초한 바이어스를 생성하는 바이어스 생성부(210)를 포함하며, 댐퍼 개도량 제어부(200)는, 장입 도어(2) 또는 추출 도어(3) 중 적어도 어느 하나가 열리는 시점부터 댐퍼 개도값(MV)에 바이어스를 가산한 값에 따라 댐퍼(7)의 개도량을 제어할 수 있다.
이하, 도 2 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시 형태에 의한 가열로의 로압 제어 장치를 추출 도어(3) 및 장입 도어(2)가 모두 닫혀 있는 경우와 추출 도어(3) 또는 장입 도어(2) 중 적어도 어느 하나가 열리는 경우를 나누어 상세하게 설명한다.
1. 추출 도어 (3) 및 장입 도어(2)가 모두 닫혀 있는 경우
우선, 추출 도어(3) 및 장입 도어(2)가 모두 닫혀 있는 경우에는, 기존의 방식에 따라 댐퍼(7)의 개도량을 제어할 수 있다.
즉, 균열대에 설치된 로압 검출 센서(4)는 가열로의 내부 로압(PV)을 검출하여 신호 발신기(5)를 통하여 댐퍼 개도량 제어부(200)로 전송할 수 있다.
이후 댐퍼 개도량 제어부(200)는 운전자가 설정하는 운전 로압(SV)과 내부 로압(PV)간 편차를 줄이기 위하여 연산기인 PID 계기(201)에서 로압 제어용 댐퍼(7)의 댐퍼 개도값(MV)을 저하시켜 댐퍼(7)의 개도를 조절함으로써 로압을 조정할 수 있다.
2. 추출 도어 (3) 또는 장입 도어 (2) 중 적어도 어느 하나가 열리는 경우
추출 도어(3) 또는 장입 도어(2) 중 적어도 어느 하나가 열리는 경우, 바이어스 생성부(210)는 가열로(1)의 로온을 유지하기 위해 연소되는 연료 사용량(Q1), 연소시 사용되고 남은 공기의 방산 유량(Q2), 연소 후 가열로(1)로부터 배출되는 배기 가스의 온도를 조절하기 위한 희석 공기의 유량(Q3) 중 적어도 하나에 기초한 바이어스를 생성할 수 있다.
상술한 바이어스는 가열로(1)의 로온을 유지하기 위해 연소되는 연료 사용량(Q1)에 기초한 로압 변동분을 보상하기 위한 제1 바이어스, 연소시 사용되고 남은 공기의 방산 유량(Q2)에 기초한 로압 변동분을 보상하기 위한 제2 바이어스, 및 연소 후 가열로(1)로부터 배출되는 배기 가스의 온도를 조절하기 위한 희석 공기의 유량(Q3)에 기초한 로압 변동분을 보상하기 위한 제3 바이어스 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
이하, 제1 바이어스 내지 제3 바이어스의 생성에 대하여 설명한다.
가열로(1)에는 로온을 유지하기 위해 다수의 축열식 버너(B1)와 다수의 축류식 버너(B2)를 구비하고 있으며, 다수의 버너(B1, B2) 각각을 제어하기 위해 연소 제어부(211a)가 설치된다. 연소 제어부(211a)는 연소 공기 블로워(212a)에 의해 공급되는 공기를 연료와 혼합하여 연소시키게 되며, 이러한 연소에 의해 가열로(1) 내의 로압이 변동될 수 있다. 따라서, 이러한 연소되는 연료 사용량(Q1)에 의한 로압 변동을 방지하기 위해, 연소 제어부(211a)는 연소되는 연료 사용량(Q1)을 제1 바이어스 생성부(211)로 전달할 수 있다.
그리고, 제1 바이어스 생성부(211)는 연료 사용량(Q1)에 기초하여 로압 변동분을 보상하기 위한 제1 바이어스를 생성할 수 있다. 생성된 제1 바이어스는 가산부(241)로 전달될 수 있다. 여기서, 연료 사용량(Q1)으로부터 제1 바이어스를 생성하는 과정은, 예컨대 X축을 연료 사용량(Q1)으로, Y축을 연료 사용량(Q1)에 대하여 실험적으로 구한 바이어스로 대응시킨 비선형 직선형 함수를 미리 저장하여 두고, 이를 참조하여 연료 사용량(Q1)이 입력되면 그에 대응하는 바이어스를 구하는 방식으로 생성될 수 있다.
한편, 연소 공기 블로워(212a)에 의해 유입되는 공기 중 일부는 연료와 혼합되어 연소되며, 나머지는 연돌(8)을 통해 외부로 배출(방산)되는데, 이렇게 외부로 배출되는 공기의 방산 유량(Q2)이 많아질수록 배기가스가 지나는 통로가 좁아지게 되며, 이는 로압을 변동시키는 요인이 될 수 있다.
따라서, 연소시 남은 공기가 배출되는 통로에 설치된 유량계(212b)를 통해 배출되는 공기의 방산 유량(Q2)을 측정하고, 제2 바이어스 생성부(212)는 측정된 방산 유량(Q2)에 기초하여 로압 변동분을 보상하기 위한 제2 바이어스를 생성할 수 있다. 생성된 제2 바이어스는 가산부(241)로 전달될 수 있다. 여기서, 방산 유량(Q2)으로부터 제2 바이어스를 생성하는 과정은, 제1 바이어스 생성시와 마찬가지로, 예컨대 X축을 방산 유량(Q2)으로, Y축을 방산 유량(Q2)에 대하여 실험적으로 구한 바이어스로 대응시킨 비선형 직선형 함수를 미리 저장하여 두고, 이를 참조하여 방산 유량(Q2)이 입력되면 그에 대응하는 바이어스를 구하는 방식으로 생성될 수 있다.
마지막으로, 제3 바이어스는 가열로(1)로부터 배출되는 배출 가스의 온도를 조절하기 위한 희석 공기의 유량(Q3)으로부터 구해질 수 있다. 즉, 외부로 배출되는 배기 가스의 온도를 조절하기 위해서, 배기 가스는 희석공기용팬(213a)에 의해 유입되는 희석 공기와 혼합된 후 연돌(8)을 통해 배출되는데, 이러한 희석공기용팬(213a)에 의해 유입되는 희석 공기의 유량이 많아질수록, 배기가스가 지나는 통로가 좁아지게 되며, 이는 로압을 변동시키는 요인이 될 수 있다.
따라서, 희석 공기가 유입되는 통로에 설치된 유량계(213b)를 통해 희석 공기의 유량(Q3)을 측정하고, 제3 바이어스 생성부(213)는 측정된 희석 공기의 유량(Q3)에 기초하여 로압 변동분을 보상하기 위한 제3 바이어스를 생성할 수 있다. 생성된 제3 바이어스는 가산부(241)로 전달될 수 있다. 여기서, 희석 공기의 유량(Q3)으로부터 제2 바이어스를 생성하는 과정은, 제1 바이어스 생성시와 마찬가지로, 예컨대 X축을 희석 공기의 유량(Q3)으로, Y축을 희석 공기의 유량(Q3)에 대하여 실험적으로 구한 바이어스로 대응시킨 비선형 직선형 함수를 미리 저장하여 두고, 이를 참조하여 희석 공기의 유량(Q3)이 입력되면 그에 대응하는 바이어스를 구하는 방식으로 생성될 수 있다.
한편, 가산부(241)는 바이어스 생성부(210)에 의해 생성된 제1 바이어스 내지 제3 바이어스를 가산한 후, 가산된 바이어스를 바이어스 출력부(241)로 전달할 수 있다. 비록, 도 2 및 도 3에서는 가산부(241)를 통해 제1 바이어스 내지 제3 바이어스가 모두 가산되는 형태로 도시하고 있으나, 이는 발명의 이해를 돕기 위한 것에 불과하며, 실시 형태에 따라서는 제1 바이어스 내지 제3 바이어스 중 적어도 하나 이상이 가산기(241)에서 가산될 수도 있음에 유의하여야 한다.
한편, 추출 도어(3) 또는 장입 도어(2)에는 이들의 위치를 모니터링하기 위한 위치 센서(220)가 설치되어 있으며, 이러한 위치 센서(220)는 추출 도어(3) 또는 장입 도어(2)의 위치를 모니터링할 수 있다. 이러한 모니터링 결과는 온시간 생성부(230)로 전달될 수 있다.
온시간 생성부(230)는, 하이 신호 생성부(231)와 로우 신호 생성부(232)로 이루어지며, 위치 센서(220)를 통해 추출 도어(3) 또는 장입 도어(2) 중 적어도 어느 하나의 개폐를 감지하면, 그에 상응하는 신호를 바이어스 출력부(241)로 전달할 수 있다.
구체적으로, 위치 센서(220)를 통해 추출 도어(3) 또는 장입 도어(2) 중 적어도 어느 하나가 열린 것을 감지하면, 온시간 생성부(230)의 하이 신호 생성부(231)는 하이 신호를 바이어스 출력부(241)로 전달하며, 추출 도어(3) 또는 장입 도어(2) 중 적어도 어느 하나가 닫힌 것을 감지하면, 온시간 생성부(230)의 로우 신호 생성부(232)는 닫힌 시점부터 미리 설정된 지연 시간 후에 하이 신호 생성부(231)에 의해 생성된 하이 신호를 로우로 변경할 수 있다.
즉, 온시간 생성부(230)로부터 출력되는 온 신호는, 추출 도어(3) 또는 장입 도어(2) 중 적어도 어느 하나가 열린 시점에 하이가 되나, 닫힌 시점에 바로 로우로 떨어지는 것이 아니라 닫힌 시점부터 미리 설정된 지연 시간 후에 로우로 떨어지는 온 신호를 생성하게 된다. 일정한 지연 시간을 가지는 이유에 대해서는 하기의 도 4를 참조하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 장입 도어 및 추출 도어의 개폐시 변동되는 로압을 도시한 도면으로, 도면부호 401은 로압 변동을, 402는 장입 도어(2)의 개폐를, 403은 추출 도어(3)의 개폐를 도시한 것이다(402 내지 403에서 하이 신호는 도어의 열림을, 로우 신호는 도어가 닫힘을 나타낸다)
도 4에 도시된 바와 같이, 장입 도어(2) 또는 추출 도어(3)가 닫힌 후 바로 로압이 변동되는 것이 아니라 일정 시간 후에 로압이 변동되는 것을 알 수 있으며, 특히 장입 도어(2)의 경우 개폐가 이루어진 시점(로우로 떨어진 시점)부터 일정한 지연 시간 후에 로압이 (+)로 변동되며, 추출 도어(3)의 경우 개폐가 이루어진 시점(로우로 떨어진 시점)부터 일정한 지연 시간 후에 로압이 (-)로 변동되는 것을 알 수 있다. 즉, 장입 도어(2)의 경우 로압이 (+)로 변동되는 이유는 도어의 개폐에 의해 외부 공기가 가열로(1) 내부로 유입되기 때문이며, 추출 도어(3)의 경우 로압이 (-)로 변동되는 이유는 도어의 개폐에 의해 가열로(1)의 내부 공기가 외부로 유출되기 때문이다. 상술한 지연 시간은 0초에서 5초 사이의 값일 수 있다.
한편, 바이어스 출력부(241)는 장입 도어(2) 또는 추출 도어(3) 중 어느 하나가 닫힌 시점부터 미리 설정된 지연 시간이 경과된 후에는 바이어스 생성부(210)에 의해 생성된 바이어스를 “0”으로 할 수 있다.
구체적으로, 바이어스 출력부(241)는 승산기로 구성될 수 있으며, 온시간 생성부(230)로부터 출력되는 온 신호와 가산기(241)로부터 출력되는 바이어스를 승산함으로써, 온 신호가 하이인 구간 동안만 가산기(241)로부터 출력되는 바이어스가 댐퍼 개도량 제어부(200)로 전달될 수 있도록 한다.
이후, 댐퍼 개도량 제어부(200)는 바이어스 출력부(241)로부터 출력된 바이어스(Bias)와 댐퍼 개도값(MV)을 가산한 값에 따라 댐퍼(8)의 개도량을 제어할 수 있다. 미설명된 부호 243은 스위치로, 필요에 따라 외부 입력에 의해 바이어스 출력부(241)와 댐퍼 개도량 제어부(200)의 연결을 개폐하도록 구성된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 연료 사용량, 방산 공기량, 희석 공기량에 연동하는 로압 제어를 통해 로압 안정을 실현하고, 장입 도어 및 추출 도어의 개폐시 로압 변동에 따른 방산열손실과 침입공기에 의한 열 손실을 최소화할 수 있다.
한편, 도 5는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 가열로의 로압 제어 방법을 설명하는 흐름도로, 이하에서는 도 2 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시 형태에 의한 가열로의 로압 제어 방법을 설명한다. 다만, 발명의 간명화를 위해 도 2 내지 도 4와 관련하여 중복된 부분에 대한 설명은 생략하기로 한다.
우선, 추출 도어(3) 및 장입 도어(2)가 모두 닫혀 있는 경우에는, 상술한 바와 같은 기존 방식에 따라 댐퍼(7)의 개도량을 제어할 수 있으므로, 이하에서는 본 발명의 일 실시 형태에 따라 추출 도어(3) 또는 장입 도어(2) 중 적어도 어느 하나가 열리는 경우를 상정하여 설명하기로 한다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 우선 댐퍼 개도량 제어부(200)는 운전자가 설정하는 운전 로압(SV)과 내부 로압(PV)의 오차에 기초하여 댐퍼(7) 제어를 위한 댐퍼 개도값(MV)을 생성할 수 있다(S501).
다음, 바이어스 생성부(210)는 가열로(1)의 로온을 유지하기 위해 연소되는 연료 사용량(Q1), 연소시 사용되고 남은 공기의 방산 유량(Q2), 연소 후 가열로(1)로부터 배출되는 배기 가스의 온도를 조절하기 위한 희석 공기의 유량(Q3) 중 적어도 하나에 기초한 바이어스를 생성할 수 있다(S502). 생성된 바이어스는 댐퍼 개도량 제어부(200)로 전달될 수 있다.
마지막으로, 댐퍼 개도량 제어부(200)는, 장입 도어(2) 또는 추출 도어(3) 중 적어도 어느 하나가 열리는 시점부터 댐퍼 개도값(MV)에 바이어스를 가산한 값에 따라 댐퍼(7)의 개도량을 제어할 수 있다(S503).
특히, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 장입 도어(2) 또는 추출 도어(3) 중 적어도 어느 하나의 개폐를 감지하는 위치 센서(220)와, 장입 도어(2) 또는 추출 도어(3) 중 적어도 하나가 열리는 오픈 시점에서 하이가 되며, 장입 도어(2) 또는 추출 도어(3) 중 적어도 하나가 닫히는 시점부터 미리 설정된 지연 시간 후에는 로우가 되는 온시간을 생성하는 온시간 생성부(230)와, 생성된 온시간 동안 생성된 바이어스를 상기 개도량 제어부로 출력하는 바이어스 출력부(241)를 둠으로써, 장입 도어(2) 또는 추출 도어(3) 중 어느 하나가 닫힌 시점부터 미리 설정된 지연 시간이 경과된 후에는 “0”으로 할 수 있음은 상술한 바와 같다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 연료 사용량, 방산 공기량, 희석 공기량에 연동하는 로압 제어를 통해 로압 안정을 실현하고, 장입 도어 및 추출 도어의 개폐시 로압 변동에 따른 방산열손실과 침입공기에 의한 열 손실을 최소화할 수 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 아니한다. 첨부된 청구범위에 의해 권리범위를 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
1: 가열로 2: 장입 도어
3: 추출 도어 4: 로압 검출 센서
5: 신호 발신기 6: 열 교환기
7: 댐퍼 8: 연돌
9: PID 계기 10: 제어기
11: 학습 제어기 200: 댐퍼 개도량 제어부
201: PID 계기 210: 바이어스 생성부
211: 제1 바이어스 생성부 211a: 연소 제어부
212: 제2 바이어스 생성부 212a: 연소 공기 블로워
212b: 유량계 213: 제3 바이어스 생성부
213a: 희석공기용팬 213b: 유량계
220: 위치 센서 230: 온시간 생성부
231: 하이 신호 생성부 232: 로우 신호 생성부
241: 가산부 242: 바이어스 출력부
243: 스위치

Claims (10)

  1. 가열로의 내부 로압과 운전 로압과의 오차에 기초하여 댐퍼 개도값을 생성하는 댐퍼 개도량 제어부; 및
    상기 가열로의 로온을 유지하기 위해 연소되는 연료 사용량, 연소시 사용되고 남은 공기의 방산 유량, 연소 후 상기 가열로로부터 배출되는 배기 가스의 온도를 조절하기 위한 희석 공기의 유량 중 적어도 하나에 기초한 바이어스를 생성하는 바이어스 생성부를 포함하며,
    상기 댐퍼 개도량 제어부는, 장입 도어 또는 추출 도어 중 적어도 어느 하나가 열리는 시점부터 상기 댐퍼 개도값에 상기 바이어스를 가산한 값에 따라 댐퍼의 개도량을 제어하며,
    상기 로압 제어 장치는,
    상기 장입 도어가 닫힌 시점부터 미리 설정된 지연 시간이 경과된 후에는 상기 바이어스 생성부에 의해 생성된 바이어스를 “0”으로 하는 바이어스 출력부를 더 포함하는 가열로의 로압 제어 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 바이어스 출력부는,
    상기 추출 도어가 닫힌 시점부터 미리 설정된 지연 시간이 경과된 후에는 상기 바이어스 생성부에 의해 생성된 바이어스를 “0”으로 하는 가열로의 로압 제어 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 가열로의 로압 제어 장치는,
    상기 장입 도어 또는 추출 도어 중 적어도 어느 하나의 개폐를 감지하는 위치 센서; 및
    상기 장입 도어 또는 추출 도어 중 적어도 하나가 열리는 오픈 시점에서 하이가 되며, 상기 장입 도어 또는 추출 도어 중 적어도 하나가 닫히는 시점부터 미리 설정된 지연 시간 후에는 로우가 되는 온시간을 생성하는 온시간 생성부; 및
    상기 생성된 온시간 동안 상기 생성된 바이어스를 상기 개도량 제어부로 출력하는 바이어스 출력부를 더 포함하는 가열로의 로압 제어 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 바이어스는,
    상기 가열로의 로온을 유지하기 위해 연소되는 연료 사용량에 기초한 로압 변동분을 보상하기 위한 제1 바이어스, 연소시 사용되고 남은 공기의 방산 유량에 기초한 로압 변동분을 보상하기 위한 제2 바이어스, 및 연소 후 상기 가열로로부터 배출되는 배기 가스의 온도를 조절하기 위한 희석 공기의 유량에 기초한 로압 변동분을 보상하기 위한 제3 바이어스 중 적어도 하나 이상을 포함하는 가열로의 로압 제어 장치.
  6. 댐퍼 개도량 제어부에서, 가열로의 내부 로압과 운전 로압과의 오차에 기초하여 댐퍼 개도값을 생성하는 제1 단계;
    바이어스 생성부에서, 상기 가열로의 로온을 유지하기 위해 연소되는 연료 사용량, 연소시 사용되고 남은 공기의 방산 유량, 연소 후 상기 가열로로부터 배출되는 배기 가스의 온도를 조절하기 위한 희석 공기의 유량 중 적어도 하나에 기초한 바이어스를 생성하는 제2 단계;
    상기 댐퍼 개도량 제어부에서, 장입 도어 또는 추출 도어 중 적어도 어느 하나가 열리는 시점부터 상기 댐퍼 개도값에 상기 바이어스를 가산한 값에 따라 댐퍼의 개도량을 제어하는 제3 단계; 및
    바이어스 출력부에서, 상기 장입 도어가 닫힌 시점부터 미리 설정된 지연 시간이 경과된 후에는 상기 바이어스 생성부에 의해 생성된 바이어스를 “0”으로 하는 단계를 포함하는 가열로의 로압 제어 방법.
  7. 삭제
  8. 제6항에 있어서,
    상기 로압 제어 방법은,
    상기 바이어스 출력부에서, 상기 추출 도어가 닫힌 시점부터 미리 설정된 지연 시간이 경과된 후에는 상기 바이어스 생성부에 의해 생성된 바이어스를 “0”으로 하는 단계를 더 포함하는 가열로의 로압 제어 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 가열로의 로압 제어 방법은,
    위치 센서에서, 상기 장입 도어 또는 추출 도어 중 적어도 어느 하나의 개폐를 감지하는 단계; 및
    온시간 생성부에서, 상기 장입 도어 또는 추출 도어 중 적어도 하나가 열리는 오픈 시점에서 하이가 되며, 상기 장입 도어 또는 추출 도어 중 적어도 하나가 닫히는 시점부터 미리 설정된 지연 시간 후에는 로우가 되는 온시간을 생성하는 단계; 및
    바이어스 출력부에서, 상기 생성된 온시간 동안 상기 생성된 바이어스를 상기 개도량 제어부로 출력하는 단계를 더 포함하는 가열로의 로압 제어 방법.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 바이어스는,
    상기 가열로의 로온을 유지하기 위해 연소되는 연료 사용량에 기초한 로압 변동분을 보상하기 위한 제1 바이어스, 연소시 사용되고 남은 공기의 방산 유량에 기초한 로압 변동분을 보상하기 위한 제2 바이어스, 및 연소 후 상기 가열로로부터 배출되는 배기 가스의 온도를 조절하기 위한 희석 공기의 유량에 기초한 로압 변동분을 보상하기 위한 제3 바이어스 중 적어도 하나 이상을 포함하는 가열로의 로압 제어 방법.
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