KR101702230B1

KR101702230B1 - 연소식 병렬 가스가열장치의 온도제어장치 및 방법

Info

Publication number: KR101702230B1
Application number: KR1020150119389A
Authority: KR
Inventors: 이민수; 김선용; 김동환
Original assignee: 현대로템 주식회사
Priority date: 2015-08-25
Filing date: 2015-08-25
Publication date: 2017-02-03

Abstract

본 발명은 연소식 병렬 가스가열장치의 온도제어장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 연소식 병렬 가스가열장치의 온도제어장치는 제1 및 제2 혼합 연료를 각각 공급하는 제1 및 제2 연료 공급부; 상기 제1 및 제2 혼합 연료를 각각 이용하여 설정된 온도 이상의 제1 및 제2 가스를 생성하고 상기 제1 및 제2 가스의 온도를 측정하는 제1 및 제2 가스 생성부; 상기 제1 및 제2 가스를 혼합하고 혼합 가스의 온도를 측정하는 가스 혼합부; 및 상기 제1 가스 생성부, 상기 제2 가스 생성부 및 상기 가스 혼합부 각각으로부터 온도 신호를 수신하고, 설정된 온도제어 알고리즘에 따라 상기 혼합 가스의 온도를 조절하는 제어부를 포함한다.

Description

연소식 병렬 가스가열장치의 온도제어장치 및 방법{DEVICE AND METHOD FOR CONTROLLING TEMPERATURE IN THE PARALLEL COMBUSTIBLE GAS HEATING DEVICE}

본 발명은 연소식 병렬 가스가열장치의 온도제어장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 일정한 온도의 고온가스를 공급하는 연소식 병렬 가스가열장치의 온도제어장치 및 방법에 관한 것이다.

연소식 가스가열장치에서 가스온도는 날씨에 따른 주위온도, 고온가스 공급시간, 공급가스의 온도특성에 따라 계속 변화된다. 더욱이, 연소식 병렬 가스가열장치는 제어 변수가 2개로 증가하기 때문에 설비 운용자가 일정한 온도로 가스를 공급하는데 어려움이 있다. 이에, 연소식 병렬 가스가열장치는 여러 번의 시운전으로 변수를 변화시키고 고온의 공기를 조절하여 원하는 온도로 가스를 공급한다.

따라서, 제한된 공급 가스의 양으로 설비 운용시간이 일정하지 않아 설비 가동률이 현저하게 저하된다. 또한, 시운전에 따라 경험을 바탕으로 한 고온가스공급은 매번 온도 편차가 발생되므로 동일한 환경을 구현하기 힘들다.

특허문헌 1: 한국공개특허공보 제10-2010-0074039호(2010.07.01)

본 발명의 과제는, 일정한 온도의 고온가스를 공급하는 연소식 병렬 가스가열장치의 온도제어장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 과제는, 온도제어 알고리즘에 따라 일정한 온도로 고온가스를 공급하는 연소식 병렬 가스가열장치의 온도제어방법을 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 제1 및 제2 혼합 연료를 각각 공급하는 제1 및 제2 연료 공급부; 상기 제1 및 제2 혼합 연료를 각각 이용하여 설정된 온도 이상의 제1 및 제2 가스를 생성하고 상기 제1 및 제2 가스의 온도를 측정하는 제1 및 제2 가스 생성부; 상기 제1 및 제2 가스를 혼합하고 혼합 가스의 온도를 측정하는 가스 혼합부; 및 상기 제1 가스 생성부, 상기 제2 가스 생성부 및 상기 가스 혼합부 각각으로부터 온도 신호를 수신하고, 설정된 온도제어 알고리즘에 따라 상기 혼합 가스의 온도를 조절하는 제어부를 포함하는 연소식 병렬 가스가열장치의 온도제어장치를 제공한다.

또한, 상기 온도제어 알고리즘은 상기 혼합 가스의 목표 온도를 설정하고, 상기 제1 및 제2 가스 중 온도 제어 대상을 선정한 후 상기 혼합 가스의 목표 온도와 비교하여 온도를 제어하며, 선정된 온도 제어 대상의 온도와 미리 설정된 온도제어 한계치를 비교하여 한계치 초과가 발생하면 다른 온도 제어 대상의 온도를 제어하는 것으로 설정될 수 있다.

또한, 상기 제어부는 상기 제1 및 제2 연료 공급부 각각의 압력을 제어하여 상기 제1 및 제2 가스의 온도를 제어할 수 있다.

또한, 상기 제어부로 입력되는 신호 또는 상기 제어부에서 출력되는 신호를 변환하는 신호 변환부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1 및 제2 혼합 연료는 각각 연료, 산화제 및 가스를 포함할 수 있다.

상기 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 혼합 가스의 목표 온도를 설정하는 단계; 상기 혼합 가스를 구성하는 제1 및 제2 가스 중 온도 제어 대상을 선정하는 단계; 선정된 온도 제어 대상의 온도를 제어하는 단계; 선정된 온도 제어 대상의 온도를 미리 설정된 온도제어 한계치와 비교하는 단계; 및 다른 온도 제어 대상의 온도를 제어하는 단계를 포함하는 연소식 병렬 가스가열장치의 온도제어방법을 제공한다.

또한, 상기 온도 제어 대상을 선정하는 단계에서는 상기 제1 가스와 상기 제2 가스의 온도를 비교하여 상기 목표 온도에 근접한 온도의 가스를 온도 제어 대상으로 선정할 수 있다.

또한, 상기 선정된 온도 제어 대상의 온도를 제어하는 단계에서는 연료 공급부로 압력 제어 신호를 출력하여 연료 공급량을 제어할 수 있다.

본 발명은 연료의 특성에 따른 가열량 차이를 줄일 수 있다. 또한, 본 발명은 온도 차이에 따라 중복 설비를 가동시킬 필요가 없기 때문에 설비 운용비를 절감할 수 있다. 또한, 본 발명은 온도 조건이 바뀐 환경에서 온도 제어를 위한 설비의 가동 준비 시간을 줄일 수 있다. 또한, 본 발명은 시운전 회수를 줄여 설비 운전 효율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연소식 병렬 가스가열장치의 온도제어장치의 구성 예시를 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연소식 병렬 가스가열장치의 온도제어방법을 나타내는 순서도이다.

본 발명은 그 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러가지 형태로 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 안된다.

제1, 제2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다.

상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소도 제1구성요소로 명명될 수 있다.

및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 발명에서, "포함하다" 또는 "구비하다", "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연소식 병렬 가스가열장치의 온도제어장치의 구성 예시를 나타내는 블록도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 연소식 병렬 가스가열장치의 온도제어장치는 제1 및 제2 연료 공급부(112,114), 제1 및 제2 가스 생성부(122,124), 가스 혼합부(130) 및 제어부(140)를 포함할 수 있다.

제1 및 제2 연료 공급부(112,114) 각각은 제1 및 제2 혼합 연료를 제1 및 제2 가스 생성부(122,124)로 공급할 수 있다. 여기서, 제1 및 제2 혼합 연료 각각은 연료, 산화제 및 가스를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 연료 공급부(112,114) 각각은 제1 및 제2 가스 생성부(122,124)가 작동하기 위한 각종 가스를 공급할 수 있다.

제1 및 제2 가스 생성부(122,124) 각각은 공급받은 제1 및 제2 혼합 연료를 이용하여 설정된 온도 이상의 제1 및 제2 가스를 발생시킬 수 있다. 여기서, 제1 및 제2 가스 생성부(122,124) 각각은 제1 및 제2 가스의 온도를 측정할 수 있다. 또한, 제1 및 제2 가스 생성부(122,124)는 측정된 온도 정보를 제어부(140)에 제공할 수 있다.

가스 혼합부(130)는 제1 및 제2 가스를 혼합하여 혼합 가스를 생성할 수 있다. 여기서, 가스 혼합부(130)는 제1 및 제2 가스 생성부(122,124)로부터 공급받은 고온의 제1 및 제2 가스를 하나의 고온 가스로 혼합할 수 있다. 또한, 가스 혼합부(130)는 혼합 가스의 온도를 측정하고 측정된 온도 정보를 제어부(140)에 제공할 수 있다.

제어부(140)는 제1 가스 생성부(122), 제2 가스 생성부(124) 및 가스 혼합부(130) 각각으로부터 온도 신호를 수신할 수 있다. 또한, 제어부(140)는 설정된 온도제어 알고리즘에 따라 혼합 가스의 온도를 조절할 수 있다.

여기서, 온도제어 알고리즘은 상기 혼합 가스의 목표 온도를 설정하고, 상기 제1 및 제2 가스 중 온도 제어 대상을 선정한 후 상기 혼합 가스의 목표 온도와 비교하여 온도를 제어하며, 선정된 온도 제어 대상의 온도와 미리 설정된 온도제어 한계치와 비교하여 한계치 초과가 발생하면 다른 온도 제어 대상의 온도를 제어하는 것으로 설정될 수 있다.

제어부(140)는 혼합 가스의 온도를 목표 온도로 맞추기 위해 가스 혼합부(130)로 공급되는 제1 및 제2 가스의 온도를 제어할 수 있다. 이때, 제어부(140)는 혼합 가스의 온도에 영향을 주는 변수인 제1 가스와 제2 가스의 온도를 비교하여 목표 온도에 가까운 가스를 온도 제어 대상으로 선정할 수 있다. 또한, 제어부(140)는 혼합 가스의 온도와 목표 온도를 비교하면서 선정된 온도 제어 대상의 온도를 제어할 수 있다.

혼합 가스의 온도가 목표 온도에 도달할 때까지 제어부(140)는 선정된 온도 제어 대상의 온도를 온도제어 한계치까지 제어하고, 선정된 온도 제어 대상의 온도가 한계치를 초과할 경우 다른 온도 제어 대상의 온도를 제어할 수 있다.

여기서, 제어부(140)는 혼합 가스의 온도에 영향을 주는 변수 중 하나를 제어하고, 제어 한계치를 초과하면 다른 하나를 제어하여 목표 온도를 달성할 수 있다. 그 이유는, 혼합 가스의 온도에 영향을 주는 변수를 제어부(140)가 한꺼번에 제어할 경우, 혼합 가스의 온도가 목표 온도를 초과하여 발산되기 때문이다.

또한, 제어부(140)는 제1 및 제2 연료 공급부(112,114) 각각의 압력을 제어하여 제1 및 제2 가스의 온도를 제어할 수 있다. 이를 위해, 제어부(140)는 제1 및 제2 연료 공급부(112,114)로 압력 제어 신호를 출력할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 연소식 병렬 가스가열장치의 온도제어장치는 제어부(140)로 입력되는 신호 또는 제어부(140)에서 출력되는 신호를 변환하는 신호 변환부(150)를 더 포함할 수 있다.

신호 변환부(150)는 제어부(140)와 다른 장치들 사이의 원활한 신호 전달을 위해 제어부(140)의 입출력 신호를 변환할 수 있다.

여기서, 신호 변환부(150)는 제1 가스 생성부(122), 제2 가스 생성부(124) 및 가스 혼합부(130) 각각으로부터 수신한 온도 신호를 변환하여 제어부(140)에 전달할 수 있다. 또한, 신호 변환부(150)는 압력 제어 신호를 변환하여 제1 및 제2 연료 공급부(112,114)로 전달할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 연소식 병렬 가스가열장치의 온도제어장치는 연료의 특성에 따른 가열량 차이를 줄일 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 연소식 병렬 가스가열장치의 온도제어장치는 온도 차이에 따라 중복 설비를 가동시킬 필요가 없기 때문에 설비 운용비를 절감할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 연소식 병렬 가스가열장치의 온도제어장치는 온도 조건이 바뀐 환경에서 온도 제어를 위한 설비의 가동 준비 시간을 줄일 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 연소식 병렬 가스가열장치의 온도제어장치는 시운전 회수를 줄여 설비 운전 효율을 향상시킬 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연소식 병렬 가스가열장치의 온도제어방법을 나타내는 순서도이다. 여기서는 도 1에 도시된 연소식 병렬 가스가열자??의 온도제어장치를 이용하여 온도제어방법을 설명한다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시에에 따른 연소식 병렬 가스가열장치의 온도제어방법은 혼합 가스의 목표 온도를 설정하는 단계(S110), 혼합 가스를 구성하는 제1 및 제2 가스 중 온도 제어 대상을 선정하는 단계(S120), 선정된 온도 제어 대상의 온도를 제어하는 단계(S130), 선정된 온도 제어 대상의 온도를 미리 설정된 온도제어 한계치와 비교하는 단계(S140) 및 다른 온도 제어 대상의 온도를 제어하는 단계(S150)를 포함할 수 있다.

단계 S110에서는, 제어부가 사용자로부터 입력받은 온도를 혼합 가스의 목표 온도로 설정할 수 있다.

단계 S120에서는, 제어부가 제1 및 제2 가스 중 온도 제어 대상을 선정하고, 혼합 가스의 목표 온도와 비교하여 선정된 온도 제어 대상의 온도를 제어할 수 있다. 여기서, 제어부는 혼합 가스의 온도에 영향을 주는 제1 가스와 제2 가스의 온도를 비교하여 목표 온도에 근접한 온도의 가스를 온도 제어 대상으로 선정할수 있다.

단계 S130에서는, 제어부가 혼합 가스의 온도와 목표 온도를 비교하면서 선정된 온도 제어 대상의 온도를 제어할 수 있다. 이때, 제어부는 선정된 온도 제어 대상의 온도를 제어하기 위해 연료 공급부로 압력 제어 신호를 출력하여 혼합 연료 공급량을 제어할 수 있다.

또한, 제어부는 선정된 온도 제어 대상의 온도를 미리 설정된 온도제어 한계치와 비교할 수 있다. 만약, 선정된 온도 제어 대상의 온도가 온도제어 한계치를 초과할 경우 제어부는 단계 S140을 수행할 수 있다.

단계 S140에서는, 제어부가 혼합 가스의 온도와 목표 온도를 비교하면서 다른 온도 제어 대상의 온도를 제어할 수 있다. 이를 통해, 제어부는 목표 온도만큼 혼합 가스의 온도를 상승시킬 수 있다.

이상에서 본 발명에 대한 기술 사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

112: 제1 연료 공급부
114: 제2 연료 공급부
122: 제1 가스 생성부
124: 제2 가스 생성부
130: 가스 혼합부
140: 제어부
150: 신호 변환부

Claims

제1 및 제2 혼합 연료를 각각 공급하는 제1 및 제2 연료 공급부;
상기 제1 및 제2 혼합 연료를 각각 이용하여 설정된 온도 이상의 제1 및 제2 가스를 생성하고 상기 제1 및 제2 가스의 온도를 측정하는 제1 및 제2 가스 생성부;
상기 제1 및 제2 가스를 혼합하고 혼합 가스의 온도를 측정하는 가스 혼합부; 및
상기 제1 가스 생성부, 상기 제2 가스 생성부 및 상기 가스 혼합부 각각으로부터 온도 신호를 수신하고, 설정된 온도제어 알고리즘에 따라 상기 혼합 가스의 온도를 조절하는 제어부;를 포함하되,
상기 온도제어 알고리즘은 상기 혼합 가스의 목표 온도를 설정하고, 상기 제1 및 제2 가스 중 온도 제어 대상을 선정한 후 상기 혼합 가스의 목표 온도와 비교하여 온도를 제어하며, 선정된 온도 제어 대상의 온도와 미리 설정된 온도제어 한계치를 비교하여 한계치 초과가 발생하면 다른 온도 제어 대상의 온도를 제어하는 것으로 설정된 것인, 연소식 병렬 가스가열장치의 온도제어장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 제1 및 제2 연료 공급부 각각의 압력을 제어하여 상기 제1 및 제2 가스의 온도를 제어하는 것을 특징으로 하는 연소식 병렬 가스가열장치의 온도제어장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부로 입력되는 신호 또는 상기 제어부에서 출력되는 신호를 변환하는 신호 변환부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연소식 병렬 가스가열장치의 온도제어장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 및 제2 혼합 연료는 각각 연료, 산화제 및 가스를 포함하는 것을 특징으로 하는 연소식 병렬 가스가열장치의 온도제어장치.
혼합 가스의 목표 온도를 설정하는 단계;
상기 혼합 가스를 구성하는 제1 및 제2 가스 중 온도 제어 대상을 선정하는 단계;
선정된 온도 제어 대상의 온도를 제어하는 단계;
선정된 온도 제어 대상의 온도를 미리 설정된 온도제어 한계치와 비교하는 단계; 및
다른 온도 제어 대상의 온도를 제어하는 단계;
를 포함하는 연소식 병렬 가스가열장치의 온도제어방법.
제6항에 있어서,
상기 온도 제어 대상을 선정하는 단계에서는 상기 제1 가스와 상기 제2 가스의 온도를 비교하여 상기 목표 온도에 근접한 온도의 가스를 온도 제어 대상으로 선정하는 것을 특징으로 하는 연소식 병렬 가스가열장치의 온도제어방법.
제6항에 있어서,
상기 선정된 온도 제어 대상의 온도를 제어하는 단계에서는 연료 공급부로 압력 제어 신호를 출력하여 연료 공급량을 제어하는 것을 특징으로 하는 연소식 병렬 가스가열장치의 온도제어방법.