KR101668800B1 - Control System of Combustion Air Blower for a Furnace - Google Patents
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Abstract
본 발명은 가열로에 설치되는 압력센서, 상기 가열로에 연소공기를 공급하는 두 대의 송풍기, 상기 압력센서의 신호에 따라 제어신호를 생성하는 송풍기 제어기, 상기 송풍기 제어기로부터 입력되는 제어신호에 따라 상기 두 대의 송풍기 모터의 인가전압을 일괄 제어하는 인버터, 각 송풍기의 전단에 설치되는 댐퍼, 및 상기 압력센서의 신호에 따라 댐퍼의 개도를 제어하는 댐퍼제어기를 포함하는 가열로 연소공기 송풍기 제어 장치에 관한 것으로서, 소비 전력을 절감하고, 댐퍼로 공기가 역류하는 것을 방지할 수 있는 효과를 갖는다.According to the present invention, there is provided an air conditioner comprising: a pressure sensor installed in a heating furnace; two blowers for supplying combustion air to the heating furnace; a blower controller for generating a control signal according to a signal of the pressure sensor; And a damper controller for controlling the opening of the damper in accordance with a signal from the pressure sensor, an inverter for collectively controlling the voltages applied to the two blower motors, a damper provided at the front end of each blower, and a damper controller for controlling the opening of the damper As a result, it is possible to reduce the power consumption and prevent the backflow of air by the damper.
가열로, 연소공기, 노내 압력, 유량 Heating furnace, combustion air, furnace pressure, flow rate
Description
본 발명은 가열로 로내에 연소공기를 공급하는 송풍기(blower) 모터에 인버터를 설치하여 연소공기 유량을 제어하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for controlling the flow rate of combustion air by providing an inverter in a blower motor for supplying combustion air into a furnace.
종래의 가열로 연소공기 공급시스템은 도1에 도시된 바와 같이 구성되며, 연소공기 송풍기 팬 전단에 위치하는 댐퍼(41,42)를 제어하여 가열로(10) 로내의 압력을 제어를 하도록 되어있어 댐퍼의 최대 개방 상태에서 연소에 필요한 공기 유량이 충분히 공급될 수 있도록 송풍기(31,32) 모터의 사양이 결정된다. 이때 연소에 필요한 최적의 유량을 공급하기 위해 댐퍼 제어를 행하며, 댐퍼에 의하여 로내로 공급되는 공기 유량은 제어되지만 송풍기 모터는 일정한 회전수로 운전되므로 전력 에너지 낭비의 원인으로 지적되고 있다.The conventional heating furnace combustion air supply system is constructed as shown in FIG. 1, and controls the
또한 가열로에는 연소공기를 주입시키는 송풍기가 2개가 운전되고 있으므로 각각의 연소공기 송풍기 모터에 전력절감용 고압 인버터를 적용하면 에너지 절감효 과는 있으나, 각각의 송풍기에 인버터를 설치하려면 초기 투자비용이 막대하여 전력 절감 및 로내 안정화를 기여하고 품질향상에도 도움이 되는 설비임에도 이를 적용하기가 어렵다는 문제점이 있다.In addition, since there are two blowers for injecting combustion air in the heating furnace, the energy saving effect is obtained by applying a high-voltage inverter for power saving to each combustion air blower motor. However, in case of installing the inverter in each blower, It is difficult to apply it even though it is a facility which contributes to stabilization of the inside of the furnace and helps quality improvement.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서 연소공기 송풍기에 인버터를 설치하여 전력 에너지를 감축하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide an inverter in a combustion air blower to reduce power energy.
또한, 본 발명은 부분적인 댐퍼 제어를 통하여 연소공기의 역류를 방지하는 것을 다른 목적으로 할 수 있다.It is another object of the present invention to prevent backflow of combustion air through partial damper control.
본 발명에 따른 가열로 연소공기 송풍기 제어 장치는 가열로에 설치되는 압력센서, 상기 가열로에 연소공기를 공급하는 두 대의 송풍기, 상기 압력센서의 신호에 따라 제어신호를 생성하는 송풍기 제어기, 상기 송풍기 제어기로부터 입력되는 제어신호에 따라 상기 두 대의 송풍기 모터의 인가전압을 일괄 제어하는 인버터, 각 송풍기의 전단에 설치되는 댐퍼, 및 상기 압력센서의 신호에 따라 댐퍼의 개도를 제어하는 댐퍼제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다. The apparatus for controlling a heating furnace combustion air blower according to the present invention comprises a pressure sensor provided in a heating furnace, two blowers for supplying combustion air to the heating furnace, a blower controller for generating a control signal according to the signal of the pressure sensor, And a damper controller for controlling the opening of the damper according to a signal from the pressure sensor, wherein the damper controller controls the opening of the damper according to a signal from the pressure sensor .
본 발명에 따른 가열로 연소공기 송풍기 제어 장치는 송풍기 제어기의 제어 기준치는 상기 각 댐퍼의 최대 개방 상태에서 연소에 필요한 최적 유량이 공급될 때의 가열로의 노내 압력값과 동일한 것을 특징으로 할 수 있다.The control reference value of the blower controller may be the same as the pressure value of the furnace in the furnace when the optimum flow rate required for combustion is supplied in the maximum open state of each damper .
본 발명에 따른 가열로 연소공기 송풍기 제어 장치는 가열로에 공급되는 연료가스량을 기준으로 연산되는 연소공기 소요량을 계산하는 연산기를 구비하고, 상기 송풍기 제어기의 제어기준치는 상기 연산기로부터 입력되는 것을 특징으로 할 수 있다.The heating furnace combustion air blower control apparatus according to the present invention includes an arithmetic unit for calculating a combustion air amount to be calculated based on the amount of fuel gas supplied to the heating furnace and the control reference value of the blower controller is inputted from the arithmetic unit can do.
본 발명에 따른 가열로 연소공기 송풍기 제어 장치는 압력센서의 압력이 설정압력을 초과할 시에 개방되는 방산밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.The heating furnace combustion air blower control apparatus according to the present invention may further comprise a discharge valve that opens when the pressure of the pressure sensor exceeds a set pressure.
본 발명에 따른 가열로 연소공기 송풍기 제어 장치는 댐퍼제어기가 상기 압력센서의 압력이 설정압력을 초과할 시에는 댐퍼의 개도가 감소하도록 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.The controller of the heating furnace combustion air blower according to the present invention controls the damper controller such that the opening degree of the damper is reduced when the pressure of the pressure sensor exceeds the set pressure.
본 발명에 따른 가열로 연소공기 송풍기 제어 장치는 댐퍼제어기가 압력센서의 압력과 설정압력의 차이에 비례하여 댐퍼의 개도가 감소하도록 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다. The apparatus for controlling the heating furnace combustion air blower according to the present invention is characterized in that the damper controller controls the opening degree of the damper to be decreased in proportion to the difference between the pressure of the pressure sensor and the set pressure.
본 발명에 따른 가열로 연소공기 송풍기 제어 장치는 설정압력은 상기 송풍기 제어기의 제어기준치 보다 크게 설정된 것을 특징으로 할 수 있다.The heating furnace combustion air blower control apparatus according to the present invention is characterized in that the set pressure is set to be larger than the control reference value of the blower controller.
본 발명에 따른 가열로 연소공기 송풍기 제어 장치는 댐퍼 제어기가 댐퍼에서 역류가 감지되는 경우 댐퍼의 개도가 감소하도록 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.The heating furnace combustion air blower control apparatus according to the present invention is characterized in that the damper controller controls the opening degree of the damper to be reduced when a backflow is detected in the damper.
본 발명에 따른 가열로 연소공기 송풍기 제어 장치는 댐퍼 제어기가 송풍기 모터의 전류를 감시하며 송풍기 모터 전류 값이 설정치 이하일 때 댐퍼에서의 역류 발생 신호가 감지된 것으로 처리하는 것을 특징으로 할 수 있다.The heating furnace combustion air blower control apparatus according to the present invention is characterized in that the damper controller monitors the current of the blower motor and processes the backflow occurrence signal in the damper when the blower motor current value is less than the set value.
본 발명에 따른 가열로 연소공기 송풍기 제어 장치는 댐퍼 제어기가 송풍기 모터의 전류를 감시하며 양 송풍기 모터 전류 언밸랜스 값이 설정치 이상일 때 댐퍼에서의 역류 발생 신호가 감지된 것으로 처리하는 것을 특징으로 할 수 있다.The heating furnace combustion air blower control apparatus according to the present invention is characterized in that the damper controller monitors the current of the blower motor and treats that the backflow occurrence signal in the damper is sensed when the motor current unbalance value of both blowers exceeds the set value have.
본 발명에 따른 가열로 연소공기 송풍기 제어 장치는 가열로에 유입되는 연소공기 유량를 측정하는 유량계를 포함하며,상기 댐퍼 제어기는 상기 유량계의 유량을 감시하여 그 값이 설정치 이하일 때 댐퍼에서의 역류 발생 신호가 감지된 것으로 처리하는 것을 특징으로 할 수 있다.The heating furnace combustion air blower control apparatus according to the present invention includes a flow meter for measuring a flow rate of combustion air flowing into a heating furnace, wherein the damper controller monitors a flow rate of the flow meter and, when the value is less than a set value, As a result of the detection.
본 발명에 따른 가열로의 연소공기 제어 장치에 의하여 연소공기 공급량을 제어하면, 정상상태에서는 인버터 제어 모드가 적용되어, 최적의 연소공기량을 제공하는데 필요한 전력만을 사용함으로써 소비 전력을 절감하게 되고, 가열 대기 상태 등에서 노내 압력이 비정상적으로 상승하게 될 때에는 댐퍼의 개도를 제어하여 연소공기 유량을 제어함으로써 댐퍼로 공기가 역류하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.When the combustion air supply amount is controlled by the combustion air control device of the heating furnace according to the present invention, the inverter control mode is applied in the steady state, so that the power consumption is reduced by using only the power required to provide the optimum amount of combustion air, When the pressure in the furnace rises abnormally in the standby state or the like, the opening of the damper is controlled to control the flow rate of the combustion air, thereby preventing the air from flowing back to the damper.
이하에서는 본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 본 발명에 따른 가열로의 연소공기 제어 장치에 대한 구체적인 실시예가 설명된다. 본 발명에 첨부된 도면은 설명의 편의를 위한 것이며, 그 형상과 상대적인 척도는 과장되거나 생략될 수도 있다. 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공하는 것이고, 본 실시예에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a combustion air control apparatus for a heating furnace according to the present invention will be described in order to facilitate understanding of the present invention. The drawings attached to the present invention are for convenience of explanation, and the shapes and relative scales may be exaggerated or omitted. The following examples are provided to further illustrate the present invention, and the present invention is not limited by these examples.
도2는 본 발명에 따른 가열로 연소공기 송풍기 제어 장치의 블록 개념도이다. 2 is a block diagram of a heating furnace combustion air blower control apparatus according to the present invention.
도2에 도시된 바와 같이 본 발명의 가열로 연소공기 송풍기 제어 장치는 가열로에 설치되는 압력센서(200), 상기 가열로(100)에 연소공기를 공급하는 두 대의 송풍기(331,332), 압력센서(200)의 신호에 따라 제어신호를 생성하는 송풍기제어기(310), 상기 송풍기제어기(310)로부터 입력되는 제어신호에 따라 상기 두 대의 송풍기(331,332) 모터의 인가전압을 일괄 제어하는 인버터(320), 각 송풍기의 유로 전단에 설치되는 댐퍼(431,432), 그리고 상기 압력센서의 신호에 따라 댐퍼의 개도를 제어하는 댐퍼제어기(410)를 포함하여 구성된다. 압력센서(200)는 통상 연소공기를 예열하는 공기예열기(110)의 유로 후단에 설치되는데, 본 발명에서는 가열로의 압력을 대표할 수 있는 위치에 설치되면 이는 가열로(100)에 설치된 것으로 지칭된다.2, the heating furnace combustion air blower control apparatus of the present invention includes a
도2에서는 두 대의 송풍기(331,332) 모터가 인버터(320)로부터 전압을 인가받는 것으로 도시되어 있으나, 상기 인버터의 고장 신호 발생시 상기 두 대의 송풍 기의 모터가 전원공급원에 직결 되도록 하는 절환 스위치를 더 포함할 수 있다.In FIG. 2, although the two
상기 송풍기 제어기의 제어기준치(reference)는 상기 각 댐퍼의 최대 개방 상태에서 연소에 필요한 공기량이 공급될 때의 가열로의 노내 압력값과 동일하게 설정된다. 바람직하게는 가열로에 공급되는 연료가스량으로부터 연산되는 연소공기 소요량을 계산하는 연산기(340)를 구비하고, 이로부터 상기 송풍기 제어기의 제어기준치를 입력 받게 할 수도 있다. 연산기(340)에는 사전에 수행되어 얻어진 실험 데이터베이스가 포함하여 연소공기 소요량에 따른 시스템의 노내 요구압력을 연산할 수 있다. 이러한 실험데이터는 가열로의 정상 상태 운전(full scale operation)을 기준으로 작성되며, 노내 요구압력은 연소공기 유량에 따라 완만히 상승하는 형태가 일반적이다.The control reference value of the blower controller is set to be equal to the pressure value of the furnace in the furnace when the amount of air required for combustion is supplied in the maximum open state of each damper. Preferably, a
가열로에는 압력센서(200)의 압력이 설정압력을 초과할 시에 개방되는 방산밸브가 설치될 수 있다.(도면에는 도시되지 않음) The heating furnace may be provided with a discharge valve that opens when the pressure of the
정상적인 연소 및 유량을 사용시에는 인버터 운전중 문제가 발생되지 않으나 가열대기 상태에서는 사용하는 유량보다 공급되는 유량이 많으므로 압력이 낮은 송풍기로 유량이 역류될 수 있다. 유량 역류의 원인은 제어방식이 유량제어가 아닌 압력제어이기 때문에 가열대기 상태에서도 정상적인 연소 및 유량을 전제로 설정된 노내 요구 압력을 유지하기 위하여 연소공기를 계속 공급하기 때문이다.In case of using normal combustion and flow rate, there is no problem during operation of the inverter. However, since the supplied flow rate is higher than the flow rate used in the heating standby state, the flow rate may be reversed to the low pressure blower. This is because the control method is the pressure control, not the flow control, so that the combustion air is continuously supplied to maintain the required pressure in the furnace under the premise of normal combustion and flow rate even under the heating standby state.
가열로내 압력이 설정값을 초과할 때에는 방산 밸브가 자동으로 개방되며, 그 후에도 노내 압력이 설정 압력을 초과하는 상태가 되면, 댐퍼제어기(410)는 댐퍼(431,432)의 개도가 감소하도록 제어한다. 댐퍼(431,432)의 개도가 감소되면 동 일 부하에서 송풍기(331,332)가 공급하는 연소공기 유량이 감소하게 되어, 연소공기 공급과잉 상태가 해소된다.When the pressure in the heating furnace exceeds the set value, the discharge valve is automatically opened. Thereafter, when the pressure in the furnace exceeds the set pressure, the
상기 설정압력은 상기 송풍기 제어기(310)의 제어기준치 보다 크게 설정되는 것이 바람직하다. 이러한 설정압력에 의하여 송풍기(331,332) 모터가 인버터(320)에 의하여 제어될 때, 불필요한 댐퍼 제어가 발생되지 않게 된다.The set pressure is preferably set to be larger than the control reference value of the
댐퍼(431,432)의 개도 제어는 압력센서 측정치와 상기 설정압력의 차에 비례하여 수행될 수 있다. 즉, 가열로의 압력이 설정압력을 초과하는 차이값이 클수록 댐퍼 개도가 감소되게 제어하는 것이다.The opening control of the
또는 상기 댐퍼 제어기(410)는 댐퍼(431,432)에서 역류가 감지되는 경우 댐퍼(431,432)의 개도가 감소하도록 제어할 수 있다. Alternatively, the
댐퍼(431,432)의 역류 감지 방법은 역류에 의하여 유량이 감소될 때, 동일 인가 전압하에서 송풍기 모터에 흐르는 전류(I)가 감소되는 점을 이용하는 것이다. 그러므로 댐퍼 제어기(410)는 송풍기(331,332) 모터의 전류를 감시하며 모터 전류값이 설정치 이하로 감소할 때 역류신호가 감지된 것으로 처리할 수 있다. 그러나 더욱 바람직하게는 양 송풍기 모터 전류의 언밸랜스 값이 설정치 이상일 때 댐퍼에서의 역류 발생 신호가 감지된 것으로 처리하는 방법을 택할 수 있다. 모터 전류 언밸런스 값은 양 송풍기 모터 전류의 상대적 차이값으로 정의될 수 있는데, 예컨대, Δ= 2*|I1-I2|/(I1+I2)와 같이 정의될 수 있다.(여기서 Δ: 모터전류 언밸랜스; I1:송풍기 331의 모터 전류값; I2:송풍기 332의 모터 전류값) 물론 언밸랜스는 유 사한 변형 정의도 가능하다. 모터 전류의 언밸랜스를 감시하는 것이 모터 전류 자체를 감시하는 것보다 연소공기의 역류를 더욱 민감하게 탐지할 수 있다.The method of detecting the backflow of the
댐퍼(431,432)의 역류 감지의 또 다른 방법은 가열로에 유입되는 연소공기 유량를 측정하는 유량계를 설치하고, 상기 댐퍼 제어기는 상기 유량계의 유량을 감시하여 그 값이 설정치 이하일 때 역류가 발생되는 것으로 처리하는 방법이다. Another method of detecting the backflow of the
이러한 역류 감지 방법에 따라 각각 모터 전류 값이 작을수록, 모터 전류 언밸랜스 값이 클수록, 또는 유량이 작을수록 댐퍼(431,432)의 개도를 감소시키는 제어를 한다. 댐퍼 제어는 압력센서의 측정치가 설정압력 이하로 될 때, 최대 개도를 갖게 복귀되게 할 수 있다.According to such a counterflow detection method, the control is performed to reduce the opening degree of the
위와 같이 연소공기 공급량을 제어하면, 정상상태에서는 인버터 제어 모드가 적용되어, 최적의 연소공기량을 제공하는데 필요한 전력만을 사용함으로써 소비 전력을 절감하게 되고, 가열 대기 상태 등에서 노내 압력이 비정상적으로 상승하게 될 때에는 댐퍼의 개도를 제어하여 연소공기 유량을 제어함으로써 댐퍼로 공기가 역류하는 것을 방지할 수 있다.When the combustion air supply amount is controlled as described above, the inverter control mode is applied in the steady state, so that the power consumption is reduced by using only the power required to provide the optimum amount of combustion air, and the pressure in the furnace rises abnormally The opening degree of the damper is controlled to control the flow rate of the combustion air, thereby preventing the air from flowing back to the damper.
위에서 개시된 실시예는 기본적인 기술사상의 범위 내에서 다양한 변형예가 가능하다. 따라서, 앞에서 개시된 실시예들은 모두 예시적으로 해석되어야 하며, 한정적으로 해석되지 않는다. 따라서 본 발명의 보호범위는 상술한 일 실시예가 아니라 첨부된 청구항에 따라 정해져야 한다. 첨부된 청구항의 균등물로의 치환은 첨부된 청구항의 보호범위에 속하는 것이다.The embodiments described above are susceptible to various modifications within the scope of the basic technical idea. Accordingly, all the embodiments disclosed above should be interpreted as examples, and are not construed as limiting. Accordingly, the scope of protection of the present invention should be determined in accordance with the appended claims rather than the foregoing embodiment. The substitution of the appended claims for equivalents is within the scope of the appended claims.
도1은 종래기술의 블록 개념도이다.1 is a block diagram of the prior art.
도2는 본 발명에 따른 가열로 연소공기 송풍기 제어 장치의 블록 개념도이다.2 is a block diagram of a heating furnace combustion air blower control apparatus according to the present invention.
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