KR101688276B1 - 마이크로 펄스 시스템, 이를 포함하는 전기 집진장치, 및 마이크로 펄스 시스템의 제어 방법 - Google Patents

마이크로 펄스 시스템, 이를 포함하는 전기 집진장치, 및 마이크로 펄스 시스템의 제어 방법 Download PDF

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Abstract

전기 집진장치의 래핑(Rapping)여부에 따라 운전 파라미터들을 제어할 수 있는 본 발명의 일 측면에 따른 마이크로 펄스 시스템은, 전기 집진장치에 직류전압을 공급하는 직류전압 공급부; 상기 전기 집진장치에 소정의 펄스 주파수에 따른 펄스전압을 공급하는 펄스전압 공급부; 및 추타를 위해 상기 전기 집진장치로 인가되는 래핑(Rapping) 신호의 온/오프를 모니터링하고, 상기 래핑신호의 온/오프에 따라 상기 전기 집진장치의 운전을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

마이크로 펄스 시스템, 이를 포함하는 전기 집진장치, 및 마이크로 펄스 시스템의 제어 방법{Micro Pulse System, Electrostatic Precipitator Having The Same, and Method for Controlling Micro Pulse System}
본 발명은 마이크로 펄스 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 전기 집진장치용 마이크로 펄스 시스템에 관한 것이다.
마이크로 펄스 시스템(MPS; Micro Pulse System)은 마이크로초(㎲) 단위의 짧은 폭을 갖는 펄스를 발생시키는 장치로써, 전기 집진장치 또는 탈취 시스템과 같은 환경설비에 적용된다.
마이크로 펄스 시스템이 전기 집진장치에 적용되는 경우, 마이크로 펄스 시스템은 펄스전압을 방전극에 인가하여 방전극을 통해 코로나 방전이 발생되게 함으로써 음이온이 공기 중에 방전되게 하고, 이에 따라 공기중에 인가된 음이온이 공기 중의 분진을 둘러싸서 분진이 (-)전리되도록 한다. 마이크로 펄스 시스템은 직류전압을 집진판에 인가하여 전리된 분진이 집진판으로 이동하게 함으로써, 음이온은 집진판을 통해 다시 전원으로 돌아가게 하고, 음이온을 잃은 분진은 더 이상 집진판에 머물지 못하고 하부로 낙하하여 수집실(미도시)에 수집되도록 한다.
전기 집진장치에 적용되는 마이크로 펄스 시스템의 대표적인 예가 대한민국 공개특허 제10-2012-0064516호에 개시되어 있다.
종래의 마이크로 펄스 시스템의 경우, 마이크로 펄스 시스템의 직류전압, 펄스전압, 및 펄스 주파수를 포함하는 운전 파라미터가 미리 정해진 상한치값이 되도록 지속적으로 운전 제어하는 것이 일반적이었다.
이와 같이, 운전 파라미터들이 미리 정해진 상한치값에 따라 마이크로 펄스시스템을 지속적으로 운전 제어하게 되면 마이크로 펄스 시스템의 전원공급장치에 스트레스 데미지가 발생할 수 있고, 이로 인해 마이크로 펄스 시스템의 수명이 저하될 수 있다는 문제점이 있다.
이외에도, 종래의 마이크로 펄스 시스템의 경우, 직류전압 제어를 위한 직류전압의 검출(Search)이 빈번하게 발생하였던 관계로 전기 집진장치의 집진효율이 저하된다는 문제점도 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 전기 집진장치의 래핑(Rapping)여부에 따라 운전을 제어할 수 있는 마이크로 펄스 시스템, 이를 포함하는 전기 집진장치, 및 마이크로 펄스 시스템의 제어 방법을 제공하는 것을 그 기술적 과제로 한다.
또한, 본 발명은 직류전압 검출 회수를 최소화할 수 있는 마이크로 펄스 시스템, 이를 포함하는 전기 집진장치, 및 마이크로 펄스 시스템의 제어 방법을 제공하는 것을 다른 기술적 과제로 한다.
또한, 본 발명은 마이크로 펄스 시스템의 연속사용으로 인한 스트레스 데미지를 감소시킬 수 있는 마이크로 펄스 시스템, 이를 포함하는 전기 집진장치, 및 마이크로 펄스 시스템의 제어 방법을 제공하는 것을 또 다른 그 기술적 과제로 한다.
또한, 본 발명은 전기 집진장치의 탈진능력을 향상시킬 수 있는 마이크로 펄스 시스템, 이를 포함하는 전기 집진장치, 및 마이크로 펄스 시스템의 제어 방법을 제공하는 것을 또 다른 기술적 과제로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 마이크로 펄스 시스템은, 전기 집진장치에 직류전압을 공급하는 직류전압 공급부; 상기 전기 집진장치에 소정의 펄스 주파수에 따른 펄스전압을 공급하는 펄스전압 공급부; 및 추타를 위해 상기 전기 집진장치로 인가되는 래핑(Rapping) 신호의 온/오프를 모니터링하고, 상기 래핑신호의 온/오프에 따라 상기 전기 집진장치의 운전을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 전기 집진장치는, 방전극 및 집진판을 포함하며, 상기 방전극에 인가되는 직류전압과 상기 집진판에 인가되는 소정의 펄스 주파수에 따른 펄스전압에 따라 동작하여 배가스에 포함된 분진을 제거하는 집진기; 상기 집진기의 동작을 제어하고, 상기 집진기의 추타를 위한 래핑신호를 상기 집진기로 인가하는 PLC(Programmable Logic Controller); 및 상기 직류전압 및 상기 펄스전압을 발생시켜 상기 집진기에 인가하는 마이크로 펄스 시스템을 포함하고, 상기 마이크로 펄스 시스템은, 상기 PLC로부터 상기 래핑 신호의 온/오프 상태를 수신하고, 상기 PLC로부터 상기 래핑 신호의 온/오프 상태를 수신하고, 상기 래핑신호의 온/오프에 따라 상기 집진기의 운전을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 측면에 따른 마이크로 펄스 시스템의 제어 방법은, 직류전압을 전기 집진장치에 공급하는 직류전압 공급부와 소정의 펄스 주파수에 따른 펄스전압을 전기 집진장치에 공급하는 펄스전압 공급부를 포함하는 마이크로 펄스 시스템의 제어 방법으로서, 추타를 위해 상기 전기 집진장치로 인가되는 래핑 신호의 온/오프를 모니터링하는 단계; 및 상기 래핑신호의 온/오프에 따라 상기 전기 집진장치의 운전을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 전기 집진장치의 래핑(Rapping) 여부에 따라 펄스 주파수 및 직류전압을 가변적으로 제어할 수 있어 마이크로 펄스 시스템을 보다 효율적으로 운영할 수 있다는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 전기 집진장치의 래핑이 수행되는 시간 동안 직류전압을 검출하기 때문에 직류전압의 검출회수를 최소화할 수 있고, 이로 인해 전기 집진장치의 집진효율을 향상시킬 수 있다는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 전기 집진장치의 래핑이 수행되는 시간 동안 펄스 주파수를 오프시키기 때문에 펄스 전압의 연속사용으로 인한 스트레스 데미지를 감소시킬 수 있고, 이로 인해 마이크로 펄스 시스템의 수명을 향상시킬 수 있다는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 전기 집진장치의 래핑이 수행되는 시간 동안 펄스 주파수를 오프시키기 때문에 전기 집진장치의 탈진능력을 향상시킬 수 있고, 이로 인해 전기 집진장치의 분진배출농도가 법기준치 이하로 유지되게 할 수 있다는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 집진장치의 구성을 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 마이크로 펄스 시스템의 구성을 개략적으로 보여주는 블록도이다.
도 3은 도 2에 도시된 직류전압 조절기의 구성을 개략적으로 보여주는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 펄스 시스템의 제어방법을 보여주는 플로우차트이다.
도 5는 도 4에 도시된 직류전압 제어루틴의 실행방법을 보여주는 플로우차트이다.
본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 정의하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다.
"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
"적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제1 항목, 제2 항목 및 제 3항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제1 항목, 제2 항목 또는 제3 항목 각각 뿐만 아니라 제1 항목, 제2 항목 및 제3 항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.
이하, 첨부되는 도면을 참고하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다.
<전기 집진장치>
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 집진장치의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 집진장치(100)는, 집진기(110), PLC(120), 마이크로 펄스 시스템(130), 및 HMI(140)를 포함한다.
집진기(110)는 음(-)의 하전을 집진실(미도시)내의 방전극(미도시)에 인가하여 전기적으로 접지부분인 집진판(미도시)과의 전위차에 발생된 정전기력으로 집진기(110)로 유입되는 부유분진을 대전하여 포집한다. 특히, 본 발명에 따른 집진기(110)는 마이크로 펄스 시스템(130)으로부터 직류전압 및 펄스전압을 중첩하여 인가받으로써, 집진판에 포집된 분진을 재비산 없이 효율적으로 탈진할 수 있고, 이를 통해 집진 효율을 향상시킨다.
여기서, 직류전압은 양극간 고정전계를 구성하여 집진판에 포집된 분진의 재비산을 방지하는 역할을 수행하고, 펄스전압은 부유분진을 대전시켜 집진판으로 이동시키는 역할을 수행한다.
집진기(110)는 PLC(Programmable Logic Controller, 120)로부터 입력되는 제어 명령에 따라 동작하고, 집진기(110)의 상태 데이터를 PLC(120)로 전달한다. 집진기(110)의 상태 데이터는 밴드 히터의 동작상태, 분진의 유량, 집진기(110)의 접지상태, 래퍼(Rapper)상태, 및 호퍼상태 등의 데이터를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 집진기(110)는 PLC(120)로부터 집진기(110)의 추타를 위한 래핑(Rapping)신호가 인가되면 인가된 래핑신호에 따라 추타를 수행함으로써 집진판에 포집되어 있는 분진을 탈진하게 된다.
래핑이란 집진율을 일정 수준으로 유지하기 위하여 방전극 및 집진판에 부착되어 있는 분진을 제거하는 동작을 의미하는 것으로서, 전하를 띤 입자는 집진판으로 이동하여 포집되고, 일부의 입자는 (+)전하를 띄어 방전극에 부착되기 때문에, 래핑은 집진판 뿐만 아니라 방전극에 대해서도 수행된다.
구체적으로, 집진기(110)는 PLC(120)로부터 입력되는 래핑신호에 따라 추타 또는 진동발생을 일정시간 간격으로 주기적으로 수행하며, 충격력 또는 진동력에 의해 전극 기구를 손상하지 않는 범위 정도의 힘으로 포집층을 덩어리 상태로 낙하시키는 것에 의해 분진의 재비산을 방지하게 된다.
이러한 래핑을 위해 집진기는 래퍼(미도시)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 래퍼는 전동 기계 타입, 전자 추타 타입, 및 진동 타입으로 구본될 수 있다.
전동 기계 타입(Motor-Driver Swing Hammer)은, 수평류의 집진기에 사용되며 특히 대형 집진기에 많이 사용된다. 수평으로 배치된 전동기에 의해 구동된 샤프트(Shaft)가 집진판과 직각 방향으로 설치되며, 일정 각도를 갖고 암(Arm)의 선단에 설치된 해머(Hammer)가 샤트프의 회전 운동에 의해 집진판의 모루(Anvil) 을 추타하게 된다. 추타 강도의 조정은 샤프트의 회전속도, 암의 길이와 작동시간으로 조정된다.
전자 추타 타입(Magnetic Rapper)은, 전자 코일과 해머로 구성되며, 코일 속에 전류가 흐르면 그 흡인력에 의해 추타를 수행한다. 추타력은 코일에 걸리는 펄스(Pulse)상의 전류의 통전시간과 해머의 스트로크(Stroke) 등을 변화시킴으로써 조정할 수 있다.
진동 타입(Vibrator)은, 유도 전동기에 조정 가능한 언발란스드 웨이트(Unbalanced Weight) 를 설치한 방식이다. 진동력은 언발란스드 웨이트의 무게 및 취부 각도를 변화시켜 조정할 수 있다.
PLC(120)는 집진기(110)의 동작을 제어하기 위한 제어명령을 집진기(110)로 입력하고, 집진기(110)로부터 집진기(110)의 상태정보를 수신한다. 또한, PLC(120)는 집진기(110)로부터 수신된 집진기(110)의 상태정보를 HMI(140)로 전달하고, HMI로부터 PLC(120) 또는 집진기(110)의 제어를 위한 명령을 수신한다.
일 실시예에 있어서, PLC(120)는 집진기(110)의 래핑상태에 따라 마이크로 펄스 시스템(130)을 제어하기 위해, 집진기(110)로 인가되는 래핑신호의 온/오프 상태를 마이크로 펄스 시스템(130)으로 전달한다.
마이크로 펄스 시스템(130)은 집진기(110)에 직류전압 및 펄스전압을 중첩하여 인가한다. 이러한 마이크로 펄스 시스템(130)의 구성을 도 2를 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 펄스 시스템의 구성을 개략적으로 보여주는 블록도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 펄스 시스템(130)은 직류전압 공급부(210), 펄스전압 공급부(220), 및 제어부(230)를 포함한다.
직류전압 공급부(210)는 음의 직류전압을 발생시켜 집진실에 포함되어 있는 방전극에 음의 직류전압을 공급한다.
펄스전압 공급부(220)는 집진실의 집진판에 인가되는 펄스전압을 공급하는 것으로서, 직류전압 생성부(미도시), 충전커패시터(미도시), 및 스위칭 소자(미도시)를 포함한다.
직류전압 생성부는 펄스전압을 위한 양의 직류전압을 생성한다.
충전커패시터는, 일단은 직류전압 공급부(210)에 연결되고, 타단은 직류전압 생성부에 연결되어 직류전원 공급부(210)로부터 공급되는 음(-)의 직류전압과 직류전압 발생부로부터 공급되는 양(+)의 직류전압을 이용하여 충전을 수행한다. 또한, 충전 커패시터는 충전된 전압을 집진실에 포함된 집진판에 방전함으로서 집진판에 펄스전압이 인가되도록 한다.
스위칭 소자는 직류전압 발생부에 연결되는 충전 커패시터의 단자에 연결되어, 충전 커패시터에 충전되어 있는 전압이 소정의 펄스 주파수를 갖는 펄스 형태로 집진판에 방전되도록 한다. 즉, 스위칭 소자는 온오프 동작을 통해 충전 커패시터에 충전되어 있는 전압이 펄스전압 형태로 집진판에 인가되도록 한다.
제어부(230)는 마이크로 펄스 시스템(130)의 직류전압, 펄스전압, 및 펄스 주파수를 포함하는 운전 파라미터를 제어함으로써 마이크로 펄스 시스템(130)의 동작을 제어한다.
보다 구체적으로, 제어부(230)는 직류전압 공급부(130)로부터 출력되는 직류전압의 상한값(이하, '직류전압 상한값'이라 함), 펄스전압 공급부(130)로부터 출력되는 펄스전압의 상한값(이하, '펄스전압 상한값'이라 함), 및 펄스 주파수의 상한값(이하, '펄스 주파수 상한값'이라 함)을 설정하고, 직류전압 상한값, 펄스전압 상한값, 및 펄스 주파수 상한값에 따라 집진기(110)로 인가하는 직류전압, 펄스전압, 및 펄스 주파수를 조절한다.
특히, 본 발명에 따른 제어부(230)는 PLC(120)로부터 래핑신호의 온오프 여부를 수신하고, 수신된 래핑신호의 온오프 여부에 따라 펄스 주파수 및 직류전압을 조절한다. 이를 위해, 본 발명에 따른 제어부(230)는 도 2에 도시된 같이, 상한값 설정부(232), 펄스 주파수 조절기(234), 펄스전압 조절기(236), 및 직류전압 조절기(238)를 포함한다.
상한값 설정부(232)는 미리 정해진 전압-전류 곡선(V-I)을 실행시켜 직류전압 상한값, 펄스전압 상한값, 및 펄스 주파수 상한값을 설정한다. 일 실시예에 있어서, 상한값 설정부(232)는 미리 정해진 전압-전류 곡선(V-I Curve)을 이용하여 직류전압 상한값을 설정하고, 설정된 직류전압 상한값을 N배한 값을 펄스전압 상한값으로 설정할 수 있다. 상한값 설정부(232)는 운전자로부터 입력되는 임의의 주파수값을 펄스 주파수 상한값으로 설정할 수 있다.
이외에도, 상한값 설정부(232)는 미리 정해진 직류전류 값(예컨대, 200mA)을 직류전류 상한값으로 설정하고, 아래의 수학식 1을 이용하여 코로나 전류(I-CORONA)를 설정할 수 있다.
Figure 112014114575754-pat00001
수학식 1에서, K는 집진판 면적당 추전전류를 의미하고, N은 하전장치의 개수를 의미하며, a는 가중치를 의미한다. 일 실시예에 있어서, a는 1.2로 설정될 수 있다.
펄스 주파수 조절기(234)는 PLC(120)로부터 래핑 신호의 온/오프 여부를 수신하고, 래핑신호의 온/오프에 따라 펄스 주파수 제어루틴을 실행하여 펄스 주파수를 가변시킨다.
보다 구체적으로, 펄스 주파수 조절기(234)는 래핑신호가 온상태인 것으로 판단되면 집진기(110)로 인가되고 있던 펄스 주파수의 값을 0으로 설정함으로써 펄스 주파수를 오프상태로 가변시킨는 펄스 주파수 제어루틴을 실행한다.
또한, 펄스 주파수 조절기(234)는 래핑신호가 오프상태인 것으로 판단되면, 펄스 주파수가 기 설정된 펄스 주파수 상한값이 되도록 펄스 주파수를 미리 정해진 비율(RAMP_PRF)만큼 단계적으로 증가시키는 펄스 주파수 제어루틴을 실행한다.
일 실시예에 있어서, 펄스 주파수 조절기(234)는, 집진기(110)로 인가되고 있는 펄스전압을 모니터링하고, 모니터링 결과 펄스 전압이 기 설정된 초기값(예컨대, 20KV) 이상인 경우, 펄스 주파수 제어 루틴을 실행할 수 있다.
펄스 주파수 조절기(134)는 펄스전압 조절기(236)로부터 집진기에 인가되고 있는 펄스전압을 수신함으로써, 현재 집진기(110)로 인가되고 있는 펄스전압을 모니터링할 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 집진기(110)에 래핑신호가 인가되고 있는 동안 펄스 주파수를 오프상태로 설정하기 때문에, 래핑신호가 인가되고 있는 동안 펄스 전압 공급부(220)를 휴지상태로 운영함으로써 펄스 전압 공급부(220)의 연속사용으로 인한 스트레스 데미지를 감소시킬 수 있게 된다.
또한, 본 발명은 집진기(110)에 래핑신호가 인가되고 있는 동안 펄스 주파수를 오프상태로 설정하기 때문에, 집진실 내에서 부유분진이 집진판에 포집되는 것을 방지하여 집진기(110)의 탈진능력을 향상시킬 수 있게 된다.
펄스전압 조절기(236)는 미리 정해진 펄스전압 제어루틴에 따라 펄스전압을 조절한다. 일 실시예에 있어서, 펄스전압 조절기(236)는 펄스전압 제어루틴에 따라 직류전류의 값 및 집진실의 온도 변화량을 이용하여 펄스전압을 조절할 수 있다. 즉, 펄스전압 조절기(236)는 직류전류의 값이 제1 임계값보다 큰지 여부 및 집진실의 온도 변화량이 제2 임계값보다 큰지 여부를 판단하고, 판단결과에 따라 펄스전압을 펄스전압 상한값 범위 내에서 단계적으로 증가시키거나 감소시킨다.
직류전압 조절기(138) 래핑신호가 온 상태이고 펄스 주파수 조절기(234)에 의해 펄스 주파수가 오프 상태로 설정된 것으로 판단되면, 직류전압 제어루틴을 실행하여 직류전압을 가변시킨다. 즉, 직류전압 조절기(238)는 래핑신호가 온 되어 펄스 주파수가 오프상태로 설정되면, 미리 정해진 직류전압 제어루틴을 실행함으로써, 집진기(110)의 직류전압 및 직류전류를 검출하고, 검출된 직류전류에 기초하여 집진기(110)에 인가할 직류전압을 가변시킨다.
직류전압 조절기(238)의 구성을 도 3을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 직류전압 조절기의 구성을 개략적으로 보여주는 블록도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 직류전압 조절기(238)는 직류전압 검출부(310), 평균값 산출부(320), 및 전압 설정부(330)를 포함한다.
먼저, 직류전압 검출부(310)는 래핑신호의 상태 및 펄스 주파수의 상태를 판단하고, 래핑신호가 온상태이고 펄스 주파수가 오프상태인 것으로 판단되면, 집진기(110)에 현재 인가되고 있는 제1 직류전압을 검출(Search)한다.
평균값 산출부(320)는, 직류전압 검출부(310)에 의해 검출된 제1 직류전압을 미리 정해진 전압 증가분(VDC_SRCH)만큼 증가시켜 제2 직류전압으로 설정한 후, 미리 정해진 시간(SEAR_TIME) 동안 집진기(110)에서 직류전류(IDC)를 검출한다. 평균값 산출부(320)는 미리 정해진 시간이 경과하면, 해당 시간 동안 검출된 직류전류의 평균값을 산출한다.
전압 설정부(330)는, 평균값 산출부(320)에 의해 직류전류의 평균값과 상한값설정부(230)에 의해 설정된 코로나 전류(I_CORONA)를 비교하고, 비교 결과에 따라 집진기(110)에 인가할 제3 직류전압을 설정한다.
보다 구체적으로, 전압 설정부(330)는 직류전류의 평균값이 제1 전류 가중치(제1 전류 가중치는 1보다 큰 실수임)가 반영된 코로나 전류와 비교하고, 비교결과 직류전류의 평균값이 제1 가중치가 반영된 코로나 전류보다 크면, 제2 직류전압에서 제1 전압 가중치(제1 전압 가중치는 1보다 큰 실수임)가 반영된 셋백전압(VDC_STBCK) 및 전압 증가분만큼 감소시킨 값을 제3 직류전압으로 설정한다.
한편, 전압 설정부(330)는, 직류전류의 평균값이 제1 전류 가중치가 반영된 코로나 전류보다 크지 않고 코로나 전류보다 크면, 제2 직류전압에서 제2 전압 가중치(제2 전압 가중치는 1보다 작은 양의 실수임)가 반영된 셋백전압 및 전압 증가분만큼 감소시킨 값을 제3 직류전압으로 설정한다.
한편, 전압 설정부(330)는, 직류전류의 평균값이 코로나 전류보다 크지 않으면, 제2 직류전압에서 전압 증가분만큼 감소시킨 값을 제3 직류전압의 값으로 설정한다.
이와 같이, 본 발명에 따르면, 집진기(110)에서 래핑이 수행되는 시간 동안에만 직류전압을 검출하여 직류전압을 설정하기 때문에, 직류전압의 검출회수를 최소화할 수 있고, 이로 인해 집진기(110)의 집진효율을 향상시킬 수 있게 된다.
다시 도 1을 참조하면, HMI(Human Machine Interface, 140)는 PLC(120)로부터 집진기(110)의 상태정보 및 PLC(120)의 상태정보를 수신하여 운전자에게 출력하고, 운전자로부터 집진기(110) 및 PLC(120)의 제어를 위한 명령을 수신하여 PLC(120)로 전달한다.
또한, HMI(140)는 마이크로 펄스 시스템(130)으로부터 마이크로 펄스 시스템(130)의 상태정보를 수신하여 운전자에게 출력하고, 운전자로부터 마이크로 펄스 시스템(130)의 제어를 위한 명령을 수신하여 마이크로 펄스 시스템(130)으로 전달한다.
<마이크로 펄스 시스템의 제어방법>
이하에서는 도 4 내지 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 마이크로 펄스 시스템의 제어방법에 대해 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 펄스 시스템의 제어방법을 보여주는 플로우차트이다. 도 4에 도시된 마이크로 펄스 시스템의 제어방법은 도 2에 도시된 제어부에 의해 수행될 수 있다.
제어부는, 마이크로 펄스 시스템을 미리 정해진 운전 파라미터의 값에 따라 운전한다(S400). 운전 파라미터는 직류전압, 펄스전압, 및 펄스 주파수를 포함하고, 제어부는 각 운전 파라미터들을 미리 정해진 상한값에 따라 조절하면서 마이크로 펄스 시스템을 제어하게 된다.
다음으로, 제어부는 펄스 전압이 초기값(예컨대, 20KV) 이상이 되는지 여부를 판단하고(S410), 펄스 전압이 초기값 이상이 되면 PLC로부터 수신되는 래핑신호가 온상태인지 여부를 판단한다(S420).
S420의 판단결과, 래핑신호가 온상태인 것으로 판단되면 펄스 주파수를 오프상태로 설정하는 펄스 주파수 제어루틴을 실행하고(S430), 래핑신호가 오프 상태인 것으로 판단되면 펄스 주파수가 기 설정된 펄스 주파수 상한값이 되도록 펄스 주파수를 미리 정해진 비율만큼 단계적으로 증가시키는 펄스 주파수 제어 루틴을 실행시킨다(S440).
이후, 펄스 주파수가 오프 상태로 되면 집진기의 직류전압 및 직류전류에 기초하여 직류전압을 가변시키기 위한 직류전압 제어루틴을 실행한다(S450).
이하, 도 5를 참조하여 직류전압 제어루틴을 실행방법에 대해 보다 구체적으로 설명한다.
도 5는 본 발명에 따른 직류전압 제어루틴의 실행방법을 보여주는 플로우차트이다.
먼저, 도 5에 도시된 바와 같이, 제어부는 집진기에 현재 인가되고 있는 제1 직류전압을 검출한다(S500).
이후, 제어부는 S500에서 검출된 제1 직류전압을 미리 정해진 전압 증가분(VDC_SRCH)만큼 증가시켜 제2 직류전압을 설정한다(S510).
이후, 제어부는 소정 시간(SEAR_TIME) 동안 집진기에서 직류전류를 검출하고(S520), 소정 시간이 완료되면 해당 시간 동안 검출된 직류전류의 평균값(I_avg)을 산출한다(S530).
이후, 제어부는 S530에서 산출된 직류전류의 평균값(I_avg)이 제1 전류 가중치(a1)가 승산된 코로나 전류(I_CORONA)보다 큰지 여부를 판단하고(S540), 직류전류의 평균값(I_avg)이 제1 전류 가중치(a1)가 반영된 코로나 전류보다 크면, 제1 직류전압에서 제1 전압 가중치(b1)가 승산된 셋백전압(VDC_STBCK) 및 상기 전압 증가분(VDC_SRCH)만큼 감소시킨 값을 집진기에 인가할 제3 직류전압으로 설정한다(S550).
한편, S540의 판단결과 직류전류의 평균값(I_avg)이 제1 전류 가중치(a1)가 승산된 코로나 전류(I_CORONA)보다 크지 않으면, 제어부는 직류전류의 평균값(I_avg)을 코로나 전류(I_CORONA)와 비교한다(S560).
S560의 비교결과, 직류전류의 평균값(I_avg)이 코로나 전류(I_CORONA)보다 크면, 제어부는 제1 직류전압에서 제2 전압 가중치(b2)가 승산된 셋백전압(VDC_STBCK) 및 전압 증가분(VDC_SRCH)만큼 감소시킨 값을 제3 직류전압으로 설정한다(S570).
한편, S560의 판단결과, 직류전류의 평균값(I_avg)이 코로나 전류(I_CORONA)보다 크지 않으면, 제어부는 제2 직류전압에서 전압 증가분(VDC_SRCH)만큼 감소시킨 값을 제3 직류전압으로 설정한다(S580).
상술한 마이크로 펄스 시스템의 제어 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 이용하여 수행될 수 있는 프로그램 형태로도 구현될 수 있는데, 이때 마이크로 펄스 시스템의 제어 방법을 수행하기 위한 프로그램은 하드 디스크, CD-ROM, DVD, 롬(ROM), 램, 또는 플래시 메모리와 같은 컴퓨터로 판독할 수 있는 기록 매체에 저장된다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 상술한 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 전기 집진장치 110: 집진기
120: PLC 130: 마이크로 펄스 시스템
140: HMI 210: 직류전압 공급부
220: 펄스전압 공급부 230: 제어부
232: 상한값 설정부 234: 펄스 주파수 조절기
236: 펄스 전압 조절기 238: 직류전압 조절기

Claims (16)

  1. 전기 집진장치에 직류전압을 공급하는 직류전압 공급부;
    상기 전기 집진장치에 소정의 펄스 주파수에 따른 펄스전압을 공급하는 펄스전압 공급부; 및
    추타를 위해 상기 전기 집진장치로 인가되는 래핑(Rapping) 신호의 온/오프를 모니터링하고, 상기 래핑신호의 온/오프에 따라 상기 전기 집진장치의 운전을 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 래핑 신호의 온/오프에 따라 펄스 주파수 제어루틴을 실행하여 상기 펄스 주파수를 가변시키는 펄스 주파수 조절기; 및
    직류전압 제어루틴을 실행하여 상기 직류전압을 가변시키는 직류전압 조절기를 포함하고,
    상기 직류전압 제어루틴은, 상기 래핑신호가 온 되면 상기 전기 집진장치의 직류전압 및 직류전류를 검출하고, 상기 직류전류에 기초하여 상기 전기 집진장치에 인가할 직류전압을 가변시키고,
    상기 직류전압 조절기는,
    상기 래핑신호가 온되면 상기 전기 집진장치에 인가되고 있는 제1 직류전압을 검출하는 직류전압 검출부;
    상기 검출된 제1 직류전압을 미리 정해진 전압 증가분(VDC_SRCH)만큼 증가시켜 제2 직류전압으로 설정하고, 소정 시간동안 상기 전기 집진장치에서 검출되는 직류전류의 평균값을 산출하는 평균값 산출부; 및
    상기 산출된 직류전류의 평균값과 상기 전기 집진장치에 흐르는 코로나 전류(I_CORONA)의 비교 결과에 따라 상기 전기 집진장치에 인가할 직류전압을 가변시키는 전압 설정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 펄스 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 펄스 주파수 제어루틴은, 상기 래핑신호가 온되면 상기 펄스 주파수를 오프상태로 가변시키고, 상기 래핑신호가 오프되면 상기 펄스 주파수가 기 설정된 펄스 주파수 상한값이 되도록 상기 펄스 주파수를 미리 정해진 비율(RAMP_PRF)만큼 단계적으로 증가시키는 것을 특징으로 하는 마이크로 펄스 시스템.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 방전극 및 집진판을 포함하며, 상기 방전극에 인가되는 직류전압과 상기 집진판에 인가되는 소정의 펄스 주파수에 따른 펄스전압에 따라 동작하여 배가스에 포함된 분진을 제거하는 집진기;
    상기 집진기의 동작을 제어하고, 상기 집진기의 추타를 위한 래핑신호를 상기 집진기로 인가하는 PLC(Programmable Logic Controller); 및
    상기 직류전압 및 상기 펄스전압을 발생시켜 상기 집진기에 인가하는 마이크로 펄스 시스템을 포함하고,
    상기 마이크로 펄스 시스템은,
    상기 PLC로부터 상기 래핑 신호의 온/오프 상태를 수신하고, 상기 래핑신호의 온/오프에 따라 상기 집진기의 운전을 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 래핑 신호의 온/오프에 따라 펄스 주파수 제어루틴을 실행하여 상기 펄스 주파수를 가변시키는 펄스 주파수 조절기; 및
    직류전압 제어루틴을 실행하여 상기 직류전압을 가변시키는 직류전압 조절기를 포함하고,
    상기 직류전압 제어루틴은, 상기 래핑신호가 온 되면 상기 집진기에 인가되고 있는 제1 직류전압 및 직류전류를 검출하고, 상기 검출된 제1 직류전압을 미리 설정된 전압 증가분만큼 증가시켜 제2 직류전압으로 설정하고, 소정 시간동안 상기 집진기에서 검출되는 직류전류의 평균값을 산출하며, 상기 산출된 직류전류의 평균값과 상기 집진기에 흐르는 코로나 전류의 비교 결과에 따라 상기 집진기에 인가할 직류전압을 가변시키는 것을 특징으로 하는 전기 집진장치.
  8. 삭제
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 래핑신호가 온되면 상기 펄스 주파수를 오프상태로 가변시키고, 상기 래핑신호가 오프되면 상기 펄스 주파수가 기 설정된 펄스 주파수 상한값이 되도록 상기 펄스 주파수를 미리 정해진 비율만큼 단계적으로 증가시키도록 상기 펄스 주파수 제어루틴을 실행하는 것을 특징으로 하는 전기 집진장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 직류전류의 평균값이 제1 전류 가중치(제1 전류 가중치는 1보다 큰 실수임)가 반영된 코로나 전류보다 크면 상기 제2 직류전압에서 제1 전압 가중치(제1 전압 가중치는 1보다 큰 실수임)가 반영된 셋백전압 및 상기 전압 증가분만큼 감소시킨 값을 상기 전기 집진장치에 인가할 제3 직류전압으로 설정하고, 상기 직류전류의 평균값이 상기 제1 전류 가중치가 반영된 코로나 전류보다 크지 않고 상기 코로나 전류보다 크면 상기 제1 직류전압에서 제2 전압 가중치(제2 전압 가중치는 1보다 작은 양의 실수임)가 반영된 셋백전압 및 상기 전압 증가분만큼 감소시킨 값을 상기 제3 직류전압으로 설정하며, 상기 직류전류의 평균값이 상기 코로나 전류보다 크지 않으면 상기 제2 직류전압에서 상기 전압 증가분만큼 감소시킨 값을 상기 제3 직류전압으로 설정하는 것을 특징으로 하는 전기 집진장치.
  11. 직류전압을 전기 집진장치에 공급하는 직류전압 공급부와 소정의 펄스 주파수에 따른 펄스전압을 전기 집진장치에 공급하는 펄스전압 공급부를 포함하는 마이크로 펄스 시스템의 제어 방법으로서,
    추타를 위해 상기 전기 집진장치로 인가되는 래핑 신호의 온/오프를 모니터링하는 단계; 및
    상기 래핑신호의 온/오프에 따라 상기 전기 집진장치의 운전을 제어하는 단계를 포함하고,
    상기 제어하는 단계에서,
    상기 래핑신호의 온/오프에 따라 펄스 주파수 제어루틴을 실행하여 상기 펄스 주파수를 가변시키고, 직류전압 제어루틴을 실행하여 상기 직류전압을 가변시키고,
    상기 펄스 주파수 제어루틴은, 상기 래핑신호가 온 되면 상기 펄스 주파수를 오프상태로 가변시키고,
    상기 직류전압 제어루틴은, 상기 래핑신호가 온 되면 상기 전기 집진장치에 인가되고 있는 제1 직류전압 및 직류전류를 검출하고, 상기 검출된 제1 직류전압을 미리 설정된 전압 증가분만큼 증가시켜 제2 직류전압으로 설정하고, 소정 시간동안 상기 전기 집진장치에서 검출되는 직류전류의 평균값을 산출하고 상기 산출된 직류전류의 평균값과 상기 전기 집진장치에서 흐르는 코로나 전류의 비교 결과에 따라 상기 전기 집진장치에 인가할 직류전압을 가변시키는 것을 특징으로 하는 마이크로 펄스 시스템의 제어 방법.
  12. 삭제
  13. 제11항에 있어서,
    상기 펄스 주파수 제어루틴은,
    상기 래핑신호가 오프되면 상기 펄스 주파수가 기 설정된 펄스 주파수 상한값이 되도록 상기 펄스 주파수를 미리 정해진 비율만큼 단계적으로 증가시키는 것을 특징으로 하는 마이크로 펄스 시스템의 제어 방법.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
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