KR102112549B1 - 채널형 열교환기 튜브 파공 검출장치 - Google Patents

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Abstract

채널형 열교환기 튜브 파공 검출장치가 개시된다. 본 발명의 일실시예에 따른 채널형 열교환기 튜브 파공 검출장치는 연소공기가 공급되는 연소공기 공급덕트와, 열 교환된 연소공기가 배출되는 연소공기 배기덕트와, 연소공기 공급덕트와 연소공기 배기덕트를 연통시켜 외부에서 유동하는 고온의 배기가스와 내부에 유동하는 연소공기가 열 교환되는 튜브와, 연소공기 공급덕트에 공급되는 연소공기의 유량을 측정하는 제1 유량계와, 연소공기 배기덕트로부터 배출되는 연소공기의 유량을 측정하는 제2 유량계 및 제1 유량계를 통해 측정된 연소공기 공급덕트의 유량과 제2 유량계를 통해 측정된 연소공기 배기덕트의 유량 간의 유량 차이를 근거로 튜브의 파공을 판단하는 제어부를 포함한다.

Description

채널형 열교환기 튜브 파공 검출장치{APPARATUS FOR DETECTING HOLE OF TUBE OF THE CHANNEL TYPE RECUPERATOR}
본 발명은 채널형 열교환기 튜브 파공 검출장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 채널형 열교환기의 튜브에 발생된 파공을 검출하는 채널형 열교환기 튜브 파공 검출장치에 관한 것이다.
일반적으로, 열연 강판을 제조하는 가열로에서 배출되는 배기가스로부터 열을 연소공기를 통해 회수하기 위해서 열교환기가 사용되고 있다. 가열로의 가열을 위한 연소부에서 배출되는 배기가스로부터 열량을 회수하여 연소부에 사용될 연소 공기를 예열함으로써 에너지 절감을 구현하는 데 열교환기가 사용되고 있다.
이러한 열교환기 중 채널형 열교환기는 다수의 금속 튜브에 의해 많은 양의 열이 전달될 수 있도록 구성된 매우 치밀한 구조로 되어 있다.
열교환기 튜브 내측에는 연소공기가 흐르고 튜브 외측에는 배기가스가 흐르면서 서로 간에 열 교환이 이루어진다.
열교환기 튜브는 고온용 금속재질로 되어 있으나, 800℃로 배출되는 배기가스에 의해 고온 부식, 온도 변화에 따른 열 충격, 배기가스 내 함유된 황 성분에 의한 저온 부식으로 등으로 튜브 파공이 발생한다.
튜브 파공시 연소공기가 파공된 튜브로 누출되어 배기가스와 함께 대기로 배출된다.
연소공기 노출시 연소공기 예열온도 하락, 누출된 유량만큼 보충하기 위해 송풍기의 속도를 높여야 하기 때문에 연료 사용량 및 전력 사용량이 증가하게 된다.
튜브 파공이 심한 경우, 가열로에 필요한 만큼 연소공기가 공급되지 않아 운전 장애와 에너지 비용 증가 등의 문제가 발생할 수 있다.
기존에는 간헐적으로 산소분석기를 이용하여 열교환기 전후의 배기가스 중에 혼합된 산소농도를 분석하여 그 차이를 통해 파공 상태를 검출하고 있으나, 산소분석기의 설치 위치 제한으로 튜브의 파공 상태를 확인할 수 없는 사각지대가 크며, 상시 튜브상태 모니터링도 곤란하다. 이로 인해, 튜브 교체시까지 연소공기 유량을 적절히 조절할 수 없어 열 교환된 연소공기의 온도가 하락할 수 있고 지속적으로 에너지 낭비가 발생할 수 있다.
대한민국 공개실용신안공보 실1999-0028438호(1999.07.15.공개)
본 발명의 실시예는 열교환기 튜브의 타공 상태를 보다 정확하고 효과적으로 검출하고 튜브 타공시 연소공기의 유량을 적절히 조절하여 열 교환된 연소공기의 온도 하락을 최대한 방지할 수 있는 채널형 열교환기 튜브 파공 검출장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 연소공기가 공급되는 연소공기 공급덕트; 열 교환된 연소공기가 배출되는 연소공기 배기덕트; 상기 연소공기 공급덕트와 상기 연소공기 배기덕트를 연통시켜 외부에서 유동하는 고온의 배기가스와 내부에 유동하는 상기 연소공기가 열 교환되는 튜브; 상기 연소공기 공급덕트에 공급되는 연소공기의 유량을 측정하는 제1 유량계; 상기 연소공기 배기덕트로부터 배출되는 연소공기의 유량을 측정하는 제2 유량계; 및 상기 제1 유량계를 통해 측정된 연소공기 공급덕트의 유량과 상기 제2 유량계를 통해 측정된 연소공기 배기덕트의 유량 간의 유량 차이를 근거로 상기 튜브의 파공을 판단하는 제어부를 포함하는 채널형 열교환기 튜브 파공 검출장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 연소공기 배기덕트로부터 배출되는 연소공기의 온도를 측정하는 온도계와, 상기 연소공기 공급덕트에 공급되는 연소공기의 유량을 조절하는 댐퍼를 포함하고, 상기 제어부는 상기 온도계를 통해 측정된 연소공기 온도를 근거로 상기 연소공기 공급덕트에 공급되는 연소공기의 유량을 감소시키도록 상기 댐퍼의 개도를 조절할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 연소공기가 공급되는 복수의 연소공기 공급덕트; 열 교환된 연소공기가 배출되는 복수의 연소공기 배기덕트; 상기 복수의 연소공기 공급덕트와 상기 복수의 연소공기 배기덕트를 연통시켜 외부에서 유동하는 고온의 배기가스와 내부에 유동하는 상기 연소공기가 열 교환되는 복수의 튜브; 상기 복수의 연소공기 공급덕트에 공급되는 연소공기의 유량을 각각 측정하는 복수의 제1 유량계; 상기 복수의 연소공기 배기덕트로부터 배출되는 연소공기의 유량을 각각 측정하는 복수의 제2 유량계; 상기 복수의 연소공기 배기덕트로부터 배출되는 연소공기의 온도를 각각 측정하는 복수의 온도계; 및 상기 복수의 연소공기 공급덕트에 공급되는 연소공기의 유량을 각각 조절하는 복수의 댐퍼; 상기 측정된 복수의 연소공기 공급덕트의 유량들과 상기 측정된 복수의 연소공기 배기덕트의 유량들 간의 각각의 유량 차이를 근거로 상기 복수의 튜브 중 파공된 튜브를 판단하고, 파공된 튜브가 있으면, 상기 복수의 온도계를 통해 상기 복수의 연소공기 배기덕트의 연소공기 온도를 각각 측정하고, 튜브 파공된 연소공기 배기덕트의 연소공기 온도를 제외한 나머지 튜브 상태가 정상인 연소공기 배기덕트들의 연소공기 온도들의 평균 연소공기 온도를 산출하고, 상기 튜브 파공된 연소공기 배기덕트의 연소공기 온도가 상기 산출된 평균 연소공기 온도를 추종하도록 상기 튜브 파공된 연소공기 공급덕트에 마련된 댐퍼의 개도를 조절하는 제어부를 포함하는 채널형 열교환기 튜브 파공 검출장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 제어부는 비례 미분 적분 제어(Proportional Integral Derivative control)를 이용하여 상기 댐퍼의 개도를 연속적으로 조절할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 다음의 식을 이용하여 상기 댐퍼의 개도(ControllerOutput)를 조절할 수 있다.
Figure 112018097056011-pat00001
여기서, Kc는 비례이득, e는 상기 튜브 파공된 연소공기 배기덕트의 연소공기 온도와 상기 산출된 평균 연소공기 온도의 온도차, Ti는 적분시간, Td는 미분시간이다.
본 발명의 실시예는 열교환기의 튜브 상태를 상시 모니터링하여 열교환기 튜브의 파공 상태를 보다 정확하고 효과적으로 검출할 수 있고 최적의 튜브 교체시기를 판단할 수 있으며, 튜브 타공시 튜브 교체 전까지 연소공기 예열온도 변화에 따라 연소공기의 유량을 적절히 조절하여 열 교환된 연소공기의 온도 하락을 최대한 방지하면서 연료 및 전력 낭비를 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 채널형 열교환기 튜브 파공 검출장치가 적용되는 채널형 열교환기의 개략적인 측면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 채널형 열교환기 튜브 파공 검출장치가 적용되는 채널형 열교환기의 개략적인 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 채널형 열교환기 튜브 파공 검출장치가 적용되는 채널형 열교환기에서 배기가스와 연소공기의 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 채널형 열교환기 튜브 파공 검출장치의 제어블록도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 채널형 열교환기 튜브 파공 검출장치의 제어방법에 대한 제어흐름도이다.
이하에서는 본 발명의 실시예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달할 수 있도록 하기 위해 예로서 제공하는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정하지 않고 다른 형태로 구체화할 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장하여 표현할 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 채널형 열교환기 튜브 파공 검출장치가 적용되는 채널형 열교환기의 개략적인 측면도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 채널형 열교환기 튜브 파공 검출장치가 적용되는 채널형 열교환기의 개략적인 평면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 채널형 열교환기는 연소공기의 예열을 위해 각종 공업로의 연소공기 덕트에 연결되어 배기가스의 열을 회수하여 열 교환을 수행하는 장치이다.
채널형 열교환기는 연소공기가 공급되는 공급 유로가 형성되는 연소공기 공급덕트(10)와, 이 연소공기 공급덕트(10)와 소정거리 이격되어 열 교환된 연소공기가 배출되는 배기유로를 형성하는 연소공기 배기덕트(11)와, 연소공기 공급덕트(10)와 연소공기 배기덕트(11)를 연통시키도록 연소공기 공급덕트(10)와 연소공기 배기덕트(11)를 연결하는 튜브(12)를 포함할 수 있다.
튜브(12)는 6개의 묶음(Bundle)으로 이루어질 수 있다.
튜브(12), 연소공기 공급덕트(10) 및 연소공기 배기덕트(11)를 한 개의 세트(set)로 이루어질 수 있다. 채널형 열교환기는 상기한 구성요소들을 갖는 복수의 세트를 포함할 수 있다. 예를 들면, 튜브(12)는 채널형 열교환기의 폭 방향으로 8열로 설치될 수 있다.
채널형 열교환기는 연소공기가 공급되는 연소공기 공급덕트(10)와 예열된 연소공기가 배출되는 연소공기 배기덕트(11)는 튜브(12)를 통해 서로 연통하도록 연결됨으로써 배기가스 입구에서 배기가스 출구로 흐르는 배기가스는 튜브(12)의 바깥쪽으로 흐르게 되고, 가열되지 않은 연소공기는 튜브(12)의 안쪽으로 흐르게 된다. 열의 교환은 대류에 의해 얻어지게 된다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 채널형 열교환기 튜브 파공 검출장치가 적용되는 채널형 열교환기에서 배기가스와 연소공기의 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 연소공기 공급덕트(10)에 공급된 저온의 연소공기는 튜브(12)의 내부를 따라 흐른 후 연소공기 배기덕트(11)를 통해 배출된다. 저온의 연소공기는 튜브(12)의 내부를 따라 화살표 방향으로 흐르는 동안 튜브(12)의 외부에서 유동하는 고온의 배기가스와 열 교환한다. 저온의 연소공기는 고온의 배기가스와의 열 교환에 의해 고온의 연소공기로 전환된다. 고온의 연소공기는 연소공기 배기덕트(11)로 배출된다.
채널형 열교환기의 튜브(12)는 고온용 금속재질로 되어 있으나, 800℃로 배출되는 배기가스에 의해 고온 부식, 온도 변화에 따른 열 충격, 배기가스 내 함유된 황 성분에 의한 저온 부식으로 등으로 튜브 파공이 발생할 수 있기 때문에 튜브 파공을 검출하는 것이 중요하다.
따라서, 본 발명의 일실시예에서는 채널형 열교환기의 튜브 상태를 상시 모니터링함으로써 채널형 열교환기 튜브의 파공 상태를 보다 정확하고 효과적으로 검출할 수 있어 최적의 튜브 교체시기를 판단할 수 있고, 튜브 타공시 튜브 교체 전까지 연소공기 예열온도 변화에 따라 연소공기의 유량을 적절히 조절하여 열 교환된 연소공기의 온도 하락을 최대한 방지하면서 연료 및 전력 낭비를 줄일 수 있다.
이를 위해 각 연소공기 공급덕트(10)에는 댐퍼(20)와 제1 유량계(21)가 각각 설치될 수 있다. 또한, 각 연소공기 배기덕트(11)에는 온도계(22)와 제2 유량계(23)가 각각 설치될 수 있다.
댐퍼(20)는 연소공기 공급덕트(10)에 공급되는 연소공기의 유량을 조절할 수 있도록 마련된다.
제1 유량계(21)는 연소공기 공급덕트(10)에 공급되는 연소공기의 유량을 측정할 수 있도록 마련된다.
제1 유량계(21)는 댐퍼(20)를 통과한 연소공기의 유량을 측정할 수 있도록 마련된다.
온도계(22)는 연소공기 배기덕트(11)로부터 배출되는 연소공기의 온도를 측정할 수 있도록 마련된다.
제2 유량계(23)는 연소공기 배기덕트(11)로부터 배출되는 연소공기의 유량을 측정할 수 있도록 마련된다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 채널형 열교환기 튜브 파공 검출장치의 제어블록도이다.
도 4를 참조하면, 채널형 열교환기 튜브 파공 검출장치는 전반적인 제어를 수행하는 제어부(30)를 포함할 수 있다.
제어부(30)의 출력측에는 댐퍼(20)와 경고부(40)가 전기적으로 연결되어 있다.
제어부(30)의 입력측에는 제1 유량계(21), 온도계(22) 및 제2 유량계(23)가 전기적으로 연결되어 있다.
댐퍼(20)는 각 연소공기 공급덕트(10)마다 1개씩 설치된 8개의 댐퍼(20a-20h)를 포함할 수 있다.
제1 유량계(21)는 각 연소공기 공급덕트(10)마다 1개씩 설치된 8개의 유량계(21a-21h)를 포함할 수 있다.
온도계(22)는 각 연소공기 배기덕트(11)마다 1개씩 설치된 8개의 온도계(22a-22h)를 포함할 수 있다.
제2 유량계(23)는 각 연소공기 배기덕트(11)마다 1개씩 설치된 8개의 유량계(23a-23h)를 포함할 수 있다.
경고부(40)는 제어부(30)의 제어신호에 따라 작업자에게 튜브 파공과 관련된 튜브 상태 정보를 경고할 수 있도록 마련된다.
제어부(30)는 8개의 제1 유량계(21a-21h)를 통해 각 연소공기 공급덕트(10)의 유량을 측정한다.
제어부(30)는 8개의 제2 유량계(23a-23h)를 통해 각 연소공기 배기덕트(10)의 유량을 측정한다.
제어부(30)는 각 연소공기 공급덕트(10)와 각 연소공기 배기덕트(11)의 유량 차이를 이용하여 8개의 튜브(12a-12h) 중 파공된 튜브가 있는지를 판단한다.
제어부(30)는 각 연소공기 공급덕트(10)와 각 연소공기 배기덕트(11)의 유량 차이와 미리 설정된 기준값을 비교하고, 비교결과 유량 차이가 미리 설정된 유량(기준값)보다 낮은 덕트측 튜브(12)에 파공이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
제어부(30)는 연소공기 공급덕트(10)의 연소공기 유량에 대비하여 연소공기 배기덕트(11)의 연소공기 유량이 일예로, 10% 이상 감소하면 해당 튜브(12)가 파공된 것으로 판단할 수 있다.
제어부(30)는 경고부(40)를 통해 작업자에게 튜브 파공시 파공된 튜브 혹은 튜브 상태를 경고할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예는 각 연소공기 공급덕트(10)와 각 연소공기 배기덕트(11)의 유량 변화를 이용하여 각 튜브 상태를 상시 모니터링함으로써 각 튜브(12)의 파공 상태를 정확하고 효과적으로 판단할 수 있고 최적의 튜브 교체시기를 판단할 수 있다.
제어부(30)는 튜브 파공시 8개의 온도계(22a-22h)를 통해 각 연소공기 배기덕트(10)의 연소공기 온도를 측정한다.
제어부(30)는 튜브 파공된 연소공기 배기덕트(11)의 연소공기 온도와 튜브 파공되지 않은 연소공기 배기덕트(11)의 연소공기 온도를 비교한다. 제어부(30)는 비교결과 온도 차이가 미리 설정된 온도(기준온도)보다 낮으면, 튜브 파공된 연소공기 공급덕트(10)를 통해 튜브(12)로 공급되는 연소공기 유량이 줄어들도록 튜브 파공된 연소공기 공급덕트(10)에 설치된 댐퍼(20)의 개도를 조절할 수 있다.
제어부(30)는 튜브 파공시 튜브 파공된 연소공기 배기덕트(11)의 연소공기 온도를 제외한 나머지 튜브 상태가 정상인 연소공기 배기덕트들(11)의 연소공기 온도들을 각각 측정하고, 측정된 각 연소공기 온도들의 평균온도를 연소공기 온도제어를 위한 기준온도로 산출한다.
제어부(30)는 산출된 기준온도와 튜브 파공된 연소공기 배기덕트(11)의 연소공기 온도를 비교하여 온도차가 10% 이상이면, 튜브 파공된 연소공기 배기덕트(11)의 연소공기 온도가 산출된 기준온도를 추종하도록 하는 비례 미분 적분 제어(Proportional Integral Derivative control)를 이용하여 댐퍼(20)의 개도를 연속적으로 조절함으로써 연소공기 공급덕트(10)에 공급되는 연소 공기량을 가감하여 연소공기 배기덕트(11)로부터 배출되는 연소공기의 온도가 하락되지 않도록 한다.
제어부(30)는 산출된 기준온도와 온도차를 실시간으로 PID 제어알고리즘으로 연산하여 댐퍼(20)의 개도를 결정한다.
제어부(30)는 다음의 식[1]을 이용하여 댐퍼(20)의 개도(ControllerOutput)를 결정한다.
Figure 112018097056011-pat00002
-식[1]
여기서, Kc는 비례이득, e는 온도차, Ti는 적분시간, Td는 미분시간이다.
예를 들면, 연소공기 온도차가 10℃이고, 비례이득(Kc)이 1이며, 적분시간(Ti)이 20이고, 미분시간(Td)이 0.5라고 가정하면, 댐퍼 개도가 현재 100% 풀 개방된 상태에서 개도 조정량은 아래 식[2]와 같이 15.5% 조정되어 조정 후 댐퍼 개도는 84.5%가 된다.
1 × (10 + 10/20 + (0.5 × 10)) = 15.5 - 식[2]
제어부(30)는 온도차에 대해 연속적으로 연산이 되어 댐퍼 개도를 조정한다. 이때, 비례이득, 적분시간, 미분시간은 제어부(30)에서 입력 변경이 가능하며, 통상 현장에서 제어상태를 확인하며 조정할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예는 튜브 파공시 튜브 파공된 연소공기 공급덕트(10)에 설치된 댐퍼(20)의 개도를 조절함으로서 파공된 튜브(12)를 통해 누설되는 연소공기를 줄임과 함께 누설된 연소공기에 의해 배기가스의 온도가 저하되는 것을 방지할 수 있어 튜브 파공된 연소공기 배기덕트(11)로부터 배출되는 연소공기의 온도의 하락을 줄이고 연소공기의 온도를 일정한 온도로 유지할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 채널형 열교환기 튜브 파공 검출장치의 제어방법에 대한 제어흐름도이다.
도 5를 참조하면, 먼저, 제어부(30)는 8개의 제1 유량계(21a-21h)를 통해 각 연소공기 공급덕트(10)의 유량을 측정한다(100).
제어부(30)는 8개의 제2 유량계(23a-23h)를 통해 각 연소공기 배기덕트(10)의 유량을 측정한다(102).
제어부(30)는 각 연소공기 공급덕트(10)와 각 연소공기 배기덕트(11)의 유량 차이를 산출한다(104).
제어부(30)는 산출된 각 유량 차이와 기준값을 비교한다(106).
제어부(30)는 산출된 각 유량 차이와 기준값을 비교한 결과로부터 8개의 튜브(12a-12h) 중 파공된 튜브가 있는지를 판단한다(108). 이때, 제어부(30)는 해당 연소공기 공급덕트(10)의 연소공기 유량에 대비하여 해당 연소공기 배기덕트(11)의 연소공기 유량이 일예로, 10% 이상 감소하면 해당 튜브(12)에 파공이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
만약, 작동모드 108의 판단결과 파공이 발생된 튜브가 있으면, 제어부(30)는 8개의 온도계(22a-22h)를 통해 각 연소공기 배기덕트(10)의 연소공기 온도를 측정한다(110).
제어부(30)는 튜브 파공시 튜브 파공된 연소공기 배기덕트(11)의 연소공기 온도를 제외한 나머지 튜브 상태가 정상인 연소공기 배기덕트들(11)의 연소공기 온도들을 각각 측정하고, 측정된 각 연소공기 온도들의 평균 연소공기 온도를 산출한다(112).
제어부(30)는 튜브 파공된 연소공기 배기덕트(11)의 연소공기 온도가 산출된 평균 연소공기 온도를 추종하도록 PID 제어를 통해 튜브 파공된 연소공기 공급덕트(10)에 설치된 댐퍼(20)의 개도를 조절한다(114). 이때, 제어부(30)는 튜브 파공된 연소공기 배기덕트(11)의 연소공기 온도와 산출된 평균 연소공기 온도의 온도차가 10% 이상이면, 튜브 파공된 연소공기 배기덕트(11)의 연소공기 온도가 산출된 평균 연소공기 온도를 추종하도록 PID 제어를 통해 튜브 파공된 연소공기 공급덕트(10)에 설치된 댐퍼(20)의 개도를 조절한다.
제어부(30)는 튜브 파공된 연소공기 배기덕트(11)의 연소공기 온도가 산출된 평균 연소공기 온도를 초과하는지를 판단한다(116).
만약, 작동모드 116의 판단결과 튜브 파공된 연소공기 배기덕트(11)의 연소공기 온도가 산출된 평균 연소공기 온도를 초과하지 않으면, 작동모드 110로 이동하여 이하의 작동모드를 수행한다.
한편, 작동모드 116의 판단결과 튜브 파공된 연소공기 배기덕트(11)의 연소공기 온도가 산출된 평균 연소공기 온도를 초과하면, 튜브 파공된 연소공기 공급덕트(10)에 설치된 댐퍼(20)의 개도를 풀 개방시킨다(118).
이상과 같이, 본 발명의 실시예는 열교환기의 튜브 상태를 상시 모니터링하여 열교환기 튜브의 파공 상태를 보다 정확하고 효과적으로 검출할 수 있고 최적의 튜브 교체시기를 판단할 수 있으며, 튜브 타공시 튜브 교체 전까지 연소공기 예열온도 변화에 따라 연소공기의 유량을 적절히 조절하여 열 교환된 연소공기의 온도 하락을 최대한 방지하면서 연료 및 전력 낭비를 줄일 수 있다.
10 : 연소공기 공급덕트 11 : 연소공기 배기덕트
12 : 튜브 20 : 댐퍼
21 : 제1 유량계 22 : 온도계
23 : 제2 유량계 30 : 제어부
40 : 경고부

Claims (5)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 연소공기가 공급되는 복수의 연소공기 공급덕트;
    열 교환된 연소공기가 배출되는 복수의 연소공기 배기덕트;
    상기 복수의 연소공기 공급덕트와 상기 복수의 연소공기 배기덕트를 연통시켜 외부에서 유동하는 고온의 배기가스와 내부에 유동하는 상기 연소공기가 열 교환되는 복수의 튜브;
    상기 복수의 연소공기 공급덕트에 공급되는 연소공기의 유량을 각각 측정하는 복수의 제1 유량계;
    상기 복수의 연소공기 배기덕트로부터 배출되는 연소공기의 유량을 각각 측정하는 복수의 제2 유량계;
    상기 복수의 연소공기 배기덕트로부터 배출되는 연소공기의 온도를 각각 측정하는 복수의 온도계; 및
    상기 복수의 연소공기 공급덕트에 공급되는 연소공기의 유량을 각각 조절하는 복수의 댐퍼;
    상기 측정된 복수의 연소공기 공급덕트의 유량들과 상기 측정된 복수의 연소공기 배기덕트의 유량들 간의 각각의 유량 차이를 근거로 상기 복수의 튜브 중 파공된 튜브를 판단하고, 파공된 튜브가 있으면, 상기 복수의 온도계를 통해 상기 복수의 연소공기 배기덕트의 연소공기 온도를 각각 측정하고, 튜브 파공된 연소공기 배기덕트의 연소공기 온도를 제외한 나머지 튜브 상태가 정상인 연소공기 배기덕트들의 연소공기 온도들의 평균 연소공기 온도를 산출하고, 상기 튜브 파공된 연소공기 배기덕트의 연소공기 온도가 상기 산출된 평균 연소공기 온도를 추종하도록 상기 튜브 파공된 연소공기 공급덕트에 마련된 댐퍼의 개도를 조절하는 제어부를 포함하는 채널형 열교환기 튜브 파공 검출장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는 비례 미분 적분 제어(Proportional Integral Derivative control)를 이용하여 상기 댐퍼의 개도를 연속적으로 조절하는 채널형 열교환기 튜브 파공 검출장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는 다음의 식을 이용하여 상기 댐퍼의 개도(ControllerOutput)를 조절하는 채널형 열교환기 튜브 파공 검출장치.
    Figure 112018097056011-pat00003

    여기서, Kc는 비례이득, e는 상기 튜브 파공된 연소공기 배기덕트의 연소공기 온도와 상기 산출된 평균 연소공기 온도의 온도차, Ti는 적분시간, Td는 미분시간이다.
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