KR101861657B1 - 자가 진단형 점화장치 - Google Patents

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오성배
소병우
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Abstract

본 발명은 자가 진단형 점화장치가 개시된다. 본 발명의 자가 진단형 점화장치는, 스파크 플러그에 고압을 인가하여 스파크가 발생되도록 하는 방전전압 발생기; 방전전압 발생기에 포함된 정전용량이 다른 복수개의 커패시터를 선택하여 방전전압 발생기에서 발생되는 스파크 횟수를 선택하는 방전횟수 조절스위치; 방전전압 발생기에 제어전원을 공급하기 위한 제어전원 접속부; 점화장치에 구동전원을 공급하기 위한 상시전원 접속부; 방전전압 발생기와 스파크 플러그에서 절연저항을 측정하는 절연저항 검출부; 방전전압 발생기의 방전상태를 감지하는 방전상태 감지부; 방전전압 발생기의 1차측 전압과 전류 변화를 통해 스파크의 강도를 검출하는 스파크 강도 검출부; 및 방전전압 발생기에서 발생된 스파크 횟수를 검출하는 스파크 횟수 검출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

자가 진단형 점화장치{IGNITOR WITH SELF DIAGNOSIS}
본 발명은 자가 진단형 점화장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 점화장치에 상시전원을 연결하여 점화전 자체 결함 및 케이블 접속상태 확인이 가능하고, 연소환경에 따라 스파크 횟수 조절이 가능하며, 점화장치의 작동상태를 모니터링하여 건정성을 검증 및 교체시기를 인지할 수 있도록 하는 자가 진단형 점화장치에 관한 것이다.
일반적으로, 화력발전소는 석탄, 중유, 천연가스 등을 태워 얻은 열로 고온고압의 증기를 만들고, 증기 터빈을 회전시켜 발전기를 가동시켜 전기를 생산한다. 따라서 화력발전소에는 보통 대형 보일러 및 가스터빈이 설치되며, 보일러 및 가스터빈에는 천연가스, 경유 등을 점화시키기 위한 점화장치가 구비된다.
이러한 점화장치는 연료의 종류 및 성분에 따라 그 방전횟수를 설계에 반영하여 제작, 사용해야 하며, 그렇지 않을 경우 점화 불량이 발생할 가능성이 높다. 또한 점화장치 고장, 파손 등으로 인해 점화 불량이 발생하면 해당 장비의 구동실패로 인한 전력 공급 차질이 발생하며, 계통 운영의 예측을 어렵게 만들 수 있다.
따라서 종래에 점화장치의 스파크 정상동작을 확인하기 위한 방법으로는, 점화장치를 노외로 취외 후 외부에서 스파크 동작을 확인하여야 하였으며, 또한 휴대용 테스트기를 이용하거나 별도의 테스트 장소에서 점화장치를 테스트하여야 했다.
그러나 이러한 종래 방식은 고압 스파크로 인한 안전사고의 위험에 노출될 뿐만 아니라 취외 및 취부 작업으로 인한 별도 인력동원이 수반되며, 또한 스파크 동작 확인을 위한 많은 작업시간이 소요되어 연소기 점화에서부터 계통 연결까지 지연되는 문제점이 존재하였다.
또한 다양한 연료의 사용에 따라 방전횟수의 적절한 변경이 요구되나, 종래에는 단순히 점화 장치의 성능을 높여 점화 실패를 방지하는 것에 그쳤다는 문제점이 존재하였다.
한편 관련 선행기술로는 한편 본 고안의 배경기술은 대한민국 등록특허 10-0888452호(2009.03.05.등록)인 "보일러용 가스점화장치"가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위하여 안출된 것으로, 일 측면에 따른 본 발명의 목적은 점화장치에 상시전원을 연결하여 점화전 자체 결함 및 케이블 접속상태 확인이 가능하고, 연소환경에 따라 스파크 횟수 조절이 가능하며, 점화장치의 작동상태를 모니터링하여 건정성을 검증 및 교체시기를 인지할 수 있도록 한 자가 진단형 점화장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 자가 진단형 점화장치는, 스파크 플러그에 고압을 인가하여 스파크가 발생되도록 하는 방전전압 발생기; 방전전압 발생기에 포함된 정전용량이 다른 복수개의 커패시터를 선택하여 방전전압 발생기에서 발생되는 스파크 횟수를 선택하는 방전횟수 조절스위치; 방전전압 발생기에 제어전원을 공급하기 위한 제어전원 접속부; 점화장치에 구동전원을 공급하기 위한 상시전원 접속부; 방전전압 발생기와 스파크 플러그에서 절연저항을 측정하는 절연저항 검출부; 방전전압 발생기의 방전상태를 감지하는 방전상태 감지부; 방전전압 발생기의 1차측 전압과 전류 변화를 통해 스파크의 강도를 검출하는 스파크 강도 검출부; 및 방전전압 발생기에서 발생된 스파크 횟수를 검출하는 스파크 횟수 검출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 방전상태 감지부는, 스파크 발생에 따라 스파크 플러그를 통해 발생되는 복원전류를 감지하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 방전상태 감지부는, 제어전원 접속부를 통해 입력되는 제어전원을 감지하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 방전상태 감지부에서 방전상태를 감지한 감지신호에 의해 점등되는 방전 LED를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 외부장치와 접속되어 백업 정보를 제공하기 위한 출력부; 점화장치의 진단결과를 저장하는 저장부; 점화장치의 구동상태를 표시하는 표시부; 및 절연저항 검출부, 방전상태 감지부, 스파크 강도 검출부, 스파크 횟수 검출부로부터 각각 절연저항, 방전상태, 스파크 강도 및 스파크 횟수를 입력받아 저장부에 저장하고 표시부에 표시하며 출력부를 통해 외부장치로 출력하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 출력부는 RS232, RS458 및 USB 중 어느 하나 인 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 제어부는 절연저항 및 스파크 강도의 변화를 통해 건정성을 판단하고, 스파크 횟수와 기준횟수를 비교하여 교체시기를 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 방전전압 발생기에 테스트 제어전원을 입력하여 스파크가 발생되도록 하는 테스트 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 자가 진단형 점화장치는 점화장치에 상시전원을 연결하여 점화전 자체 결함 및 케이블 접속상태 확인이 가능하고, 연소환경에 따라 스파크 횟수 조절이 가능하며, 점화장치의 작동상태를 모니터링하여 건정성을 검증 및 교체시기를 인지할 수 있도록 함으로써 점화실패 요인을 사전에 제거하고 점화 신뢰성을 향상시킬 뿐만 아니라 절연저항과 스파크 강도 및 횟수를 분석하여 점화장치의 최적 교체 주기를 산정할 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자가 진단형 점화장치를 나타낸 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자가 진단형 점화장치의 표시상태를 나타낸 예시도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 자가 진단형 점화장치를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자가 진단형 점화장치를 나타낸 블록 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자가 진단형 점화장치의 표시상태를 나타낸 예시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 자가 진단형 점화장치는, 방전전압 발생기(50), 방전횟수 조절스위치(40), 제어전원 접속부(2), 상시전원 접속부(10), 절연저항 검출부(90), 방전상태 감지부(60), 스파크 강도 검출부(70), 스파크 횟수 검출부(80)를 비롯하여 표시부(120), 저장부(130), 출력부(140) 및 제어부(110)를 포함한다.
방전전압 발생기(50)는 제어전압을 입력받아 승압시켜 스파크 플러그(100)에 고압을 인가하여 함으로써 스파크가 발생되도록 한다.
여기서 방전전압 발생기(50)의 2차측 제어단에는 시정수를 변경할 수 있는 정전용량이 다른 복수의 커패시터(미도시)가 구비되어 발진 주파수를 변경함으로써 시간당 발생되는 스파크 횟수를 2~10 Spark/Sec로 변경할 수 있도록 구성된다.
방전횟수 조절 스위치(40)는 방전전압 발생기(50)에 포함된 정전용량이 다른 복수개의 커패시터를 선택하여 방전전압 발생기(40)에서 발생되는 스파크 횟수를 선택한다.
일반적으로 점화는 1회의 스파크로 바로 형성되는 경우도 있지만 1회의 스파크로 작은 화염을 형성하고 그 뒤로 여러 번 스파크가 반복적으로 발생됨에 따라 화염이 커지면서 안정적으로 점화가 진행될 수 있고 스파크 레이트가 빠를수록 점화 성공률을 높일 수 있다.
따라서 연소환경에 따라 스파크 횟수를 변경함으로써 점화 성공률을 높일 수 있게 된다.
즉, 연소환경이 열악한 경우에는 스파크 횟수를 높여 빠른 스파크 레이트로 점화하여 점화 성공률을 높이고, 연소환경이 양호한 경우에는 스파크 횟수를 줄여 스파크 플러그의 수명을 연장시킬 수 있게 된다.
제어전원 접속부(20)는 방전전압 발생기(50)에 제어전원을 공급하여 기본 점화동작을 수행할 수 있도록 한다.
여기서 제어전원은 계통에 존재하는 복수개의 점화장치의 구동을 제어하는 제어시스템(예 : Distributed Control System, DCS)(미도시)의 제어에 따라 점화장치에 인가되는 전원이다. 따라서 DCS 등 제어시스템에 의해 점화장치의 기동 및 정지가 수행될 수 있도록 한다.
상시전원 접속부(10)는 점화장치에 구동전원을 공급하여 점화장치의 점화전 자체 결함 및 케이블 접속상태를 확인할 수 있도록 한다.
절연저항 검출부(90)는 방전전압 발생기(50)의 2차측 내부회로 및 스파크 플러그(100)에서 절연저항을 측정하여 케이블의 접속상태 및 스파크 플러그(100)의 절연상태를 점검할 수 있도록 한다.
또한 절연저항의 변화를 통해 점화장치의 건전성을 확인할 수도 있다.
방전상태 감지부(60)는 방전전압 발생기(50)에서의 방전상태를 감지한다.
즉, 방전상태 감지부(60)는 스파크 발생에 따라 스파크 플러그(100)를 통해 발생되는 전류를 감지할 수 있다. 방전전압 발생기(50)가 스파크 플러그(100)에 고압을 인가하면, 스파크 플러그(100)의 팁(전극)에서 방전이 일어나 스파크가 발생하게 된다. 이때 스파크 플러그(100)의 바디를 통해 전류가 발생하고, 이렇게 발생된 전류는 방전전압 발생기(50)로 복귀하게 된다. 따라서 이러한 전류를 감지하여 점화장치의 스파크 정상동작 여부를 감지할 수 있다.
따라서 이렇게 감지된 전류를 통해 방전 LED(65)를 점등시켜 점화장치의 스파크 정상동작 여부를 확인하도록 할 수 있다.
또한, 방전상태 감지부(60)는 제어전원 접속부(20)를 통해 방전전압 발생기(50)에 공급되는 제어전원을 감지할 수 있어 방전 LED(65)를 통해 제어전원의 정상여부를 확인하도록 할 수도 있다.
스파크 강도 검출부(70)는 방전전압 발생기(50)의 1차측 전압과 전류 변화를 통해 스파크의 강도를 검출하여 검출 데이터를 분석함으로써 점화장치의 건전성을 확인할 수 있도록 한다.
스파크 횟수 검출부(80)는 방전전압 발생기(50)에서 발생된 스파크의 횟수를 검출하여 점화장치의 교체 시기를 파악할 수 있도록 한다.
출력부(140)는 외부장치(미도시)와 접속되어 백업 정보를 제공한다.
여기서 출력부(140)는 RS232, RS458 및 USB 중 어느 하나로써 점화장치에서 검출된 데이터를 모니터링하고 관리할 수 있도록 한다.
저장부(130)는 점화장치의 진단결과를 저장한다.
표시부(120)는 점화장치의 구동상태를 도 2와 같이 표시할 수 있다.
여기서 표시부(120)는 LED 로 그 구동상태를 개별적으로 확인하도록 할 수도 있고, LCD 등으로 각종 정보와 함께 표시할 수 있도록 구성할 수도 있다.
제어부(110)는 절연저항 검출부(90), 방전상태 감지부(60), 스파크 강도 검출부(70), 스파크 횟수 검출부(80)로부터 각각 절연저항, 방전상태, 스파크 강도 및 스파크 횟수를 입력받아 저장부(130)에 저장하여 저장된 데이터를 기반으로 절연저항 및 스파크 강도의 변화를 분석하여 점화장치의 건전성을 판단할 수 있다.
또한, 제어부(110)는 입력된 절연저항, 방전상태, 스파크 강도 및 스파크 횟수를 표시부(120)를 통해 표시하고 점화장치의 교체시기 등을 표시하여 사용자가 점화장치의 동작상태 및 교체시기를 확인하도록 할 수 있다.
예를 들어 도 2와 같이 절연저항 및 방전상태를 간단하게 표시할 수도 있고, LED 화면을 통해 각종 정보를 표시할 수도 있다.
그리고, 제어부(110)는 출력부(140)를 통해 외부장치와 연결되어 저장부(130)에 저장된 데이터를 제공하여 외부장치에서 데이터를 표시하고 경향을 분석하며 동작상태를 분석하여 경고하도록 할 수 있다.
또한, 제어부(110)는 절연저항 및 스파크 강도의 변화를 통해 건정성을 판단하고, 스파크 횟수와 기준횟수를 비교하여 점화장치의 교체시기를 판단할 수도 있다.
테스트 스위치(30)는 방전전압 발생기(50)에 테스트 제어전원을 입력하여 고전압을 스파크 플러그(100)에 인가하여 스파크가 발생되도록 한다.
이때 방전전압 발생기(50)에서 스파크가 정상적으로 발생되었다면 스파크 플러그(100)를 통해 전류가 발생되어 방전상태 감지부(60)에서 이를 감지하고, 방전 LED(65)가 점등됨으로써 사용자가 점화장치의 스파크 정상동작 여부를 확인할 수 있도록 할 수 있다.
한편, 제어부(110)를 통해 방전상태 감지부(60)로부터 입력된 결과를 표시부(120)에 표시하여 점화장치의 장상동작 여부를 확인할 수 있도록 할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 자가 진단형 점화장치에 따르면, 점화장치에 상시전원을 연결하여 점화전 자체 결함 및 케이블 접속상태 확인이 가능하고, 연소환경에 따라 스파크 횟수 조절이 가능하며, 점화장치의 작동상태를 모니터링하여 건정성을 검증 및 교체시기를 인지할 수 있도록 함으로써 점화실패 요인을 사전에 제거하고 점화 신뢰성을 향상시킬 뿐만 아니라 절연저항과 스파크 강도 및 횟수를 분석하여 점화장치의 최적 교체 주기를 산정할 수 있도록 한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 상시전원 접속부 20 : 제어전원 접속부
30 : 테스트 스위치 40 : 방전횟수 조절 스위치
50 : 방전전압 발생기 60 : 방전상태 감지부
65 : 방전 LED 70 : 스파크 강도 검출부
80 : 스파크 횟수 검출부 90 : 절연저항 검출부
100 : 스파크 플러그 110 : 제어부
120 : 표시부 130 : 저장부
140 : 출력부

Claims (8)

  1. 스파크 플러그에 고압을 인가하여 스파크가 발생되도록 하는 방전전압 발생기;
    상기 방전전압 발생기에 포함된 정전용량이 다른 복수개의 커패시터를 선택하여 상기 방전전압 발생기에서 발생되는 스파크 횟수를 선택하는 방전횟수 조절스위치;
    상기 방전전압 발생기에 제어전원을 공급하기 위한 제어전원 접속부;
    점화장치에 구동전원을 공급하여 상기 점화장치의 점화전 자체 결함 및 케이블 접속상태를 확인하기 위한 상시전원 접속부;
    상기 방전전압 발생기와 상기 스파크 플러그에서 절연저항을 측정하는 절연저항 검출부;
    상기 방전전압 발생기의 방전상태를 감지하는 방전상태 감지부;
    상기 방전전압 발생기의 1차측 전압과 전류 변화를 통해 스파크의 강도를 검출하는 스파크 강도 검출부; 및
    상기 방전전압 발생기에서 발생된 스파크 횟수를 검출하는 스파크 횟수 검출부를 포함하며,
    외부장치와 접속되어 백업 정보를 제공하기 위한 출력부;
    상기 점화장치의 진단결과를 저장하는 저장부;
    상기 점화장치의 구동상태를 표시하는 표시부; 및
    상기 절연저항 검출부, 상기 방전상태 감지부, 상기 스파크 강도 검출부, 상기 스파크 횟수 검출부로부터 각각 절연저항, 방전상태, 스파크 강도 및 스파크 횟수를 입력받아 상기 저장부에 저장하고, 상기 표시부에 표시하며, 상기 출력부를 통해 상기 외부장치로 출력하는 제어부를 더 포함하고,
    상기 제어부는 절연저항 및 스파크 강도의 변화를 통해 건정성을 판단하고, 스파크 횟수와 기준횟수를 비교하여 교체시기를 판단하는 것을 특징으로 하는 자가 진단형 점화장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 방전상태 감지부는, 스파크 발생에 따라 상기 스파크 플러그를 통해 발생되는 복원전류를 감지하는 것을 특징으로 하는 자가 진단형 점화장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 방전상태 감지부는, 상기 제어전원 접속부를 통해 입력되는 제어전원을 감지하는 것을 특징으로 하는 자가 진단형 점화장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 방전상태 감지부에서 방전상태를 감지한 감지신호에 의해 점등되는 방전 LED를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자가 진단형 점화장치.
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서, 상기 출력부는 RS232, RS458 및 USB 중 어느 하나 인 것을 특징으로 하는 자가 진단형 점화장치.
  7. 삭제
  8. 제 1항에 있어서, 상기 방전전압 발생기에 테스트 제어전원을 입력하여 스파크가 발생되도록 하는 테스트 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자가 진단형 점화장치.
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