KR102202296B1 - Air ratio feedback controlling system for boiler - Google Patents

Air ratio feedback controlling system for boiler Download PDF

Info

Publication number
KR102202296B1
KR102202296B1 KR1020180172349A KR20180172349A KR102202296B1 KR 102202296 B1 KR102202296 B1 KR 102202296B1 KR 1020180172349 A KR1020180172349 A KR 1020180172349A KR 20180172349 A KR20180172349 A KR 20180172349A KR 102202296 B1 KR102202296 B1 KR 102202296B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
value
sensor
air
boiler
air ratio
Prior art date
Application number
KR1020180172349A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20200083767A (en
Inventor
강새별
오정석
이현희
Original Assignee
한국에너지기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국에너지기술연구원 filed Critical 한국에너지기술연구원
Priority to KR1020180172349A priority Critical patent/KR102202296B1/en
Publication of KR20200083767A publication Critical patent/KR20200083767A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102202296B1 publication Critical patent/KR102202296B1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N3/00—Regulating air supply or draught
    • F23N3/005—Regulating air supply or draught using electrical or electromechanical means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00—Systems for controlling combustion
    • F23N5/003—Systems for controlling combustion using detectors sensitive to combustion gas properties
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H9/00—Details
    • F24H9/20—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F24H9/2007—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heaters
    • F24H9/2035—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heaters using fluid fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00—Systems for controlling combustion
    • F23N5/18—Systems for controlling combustion using detectors sensitive to rate of flow of air or fuel
    • F23N2005/181—Systems for controlling combustion using detectors sensitive to rate of flow of air or fuel using detectors sensitive to rate of flow of air

Abstract

본 발명은 보일러 공기비 피드백 제어시스템 및 피드백 제어방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 공기와 연료가 공급되어 연소가 일어나는 본체; 상기 본체 일측에 연결되어 공기가 유입되는 공기유입로; 상기 공기유입로에 구비되는 송풍기; 상기 본체에서의 연소에 의해 발생된 배기가스가 배출되는 배기가스 배출로; 상기 공기유입로 내부 일측, 상기 송풍기 후단에 구비되어 공급되는 공기의 유량을 실시간으로 측정하는 공기유량측정기; 및 부하량에 따른 공기비를 설정하고, 상기 공기유량측정기에서 측정된 유량값을 기반으로 설정된 공기비가 되도록 상기 송풍기를 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 보일러 공기비 피드백 제어시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a boiler air ratio feedback control system and a feedback control method. In more detail, air and fuel are supplied to the main body in which combustion occurs; An air inlet path connected to one side of the main body and into which air is introduced; A blower provided in the air intake path; An exhaust gas discharge path through which exhaust gas generated by combustion in the main body is discharged; An air flow meter provided at one side of the air inlet passage and a rear end of the blower to measure the flow rate of supplied air in real time; And a control unit that sets an air ratio according to a load amount and controls the blower to be an air ratio set based on a flow rate value measured by the air flow meter.

Description

보일러 공기비 피드백 제어시스템 및 피드백 제어방법{AIR RATIO FEEDBACK CONTROLLING SYSTEM FOR BOILER}Boiler air ratio feedback control system and feedback control method {AIR RATIO FEEDBACK CONTROLLING SYSTEM FOR BOILER}

본 발명은보일러 공기비 피드백 제어시스템 및 피드백 제어방법 에 관한 것이다. 보다 상세하게는 공기유입로 측에 구비된 MAF 센서에서 측정된 값을 기본으로 제어하며 동시에 배기가스배출로 측에 구비된 람다센서에서 측정된 값을 피드백받으면서 공기량을 제어할 수 있는 시스템 및 방법에 대한 것이다. The present invention relates to a boiler air ratio feedback control system and a feedback control method. In more detail, the system and method that can control the air volume while controlling the value measured by the MAF sensor provided at the air inlet side and at the same time receiving feedback from the lambda sensor provided at the exhaust gas outlet side. For.

보일러는 원하는 연료(예를 들어 LNG)를 적정 공기와 혼합하여 연소시켜 열을 발생시키는 설비이다.O2 A boiler is a facility that generates heat by mixing desired fuel (e.g. LNG) with appropriate air and burning it. O 2

만일 공기가 많이 공급되면(배기가스 중 연소하지 않은 산소(O2)가 높음) 배기가스쪽으로 열이 많이 배출되어 효율이 낮아지고 불안전 연소가 발생하여 일산화탄소(co) 발생량이 높아진다.If a lot of air is supplied (uncombusted oxygen (O 2 ) is high in the exhaust gas), a lot of heat is discharged toward the exhaust gas, resulting in low efficiency and unstable combustion, resulting in increased carbon monoxide (co) generation.

또한 공기가 적게 공급이 되면 CO가 급격히 높아지고 연소가 정상적으로 발생하지 않으며 극단적으로는 연소가 정지된다.In addition, when less air is supplied, CO increases rapidly, combustion does not occur normally, and combustion stops in extreme cases.

일반 보일러는 설치시 연료와 공기를 기계적으로 동기화시켜 어떠한 부하에도 설정된 값대로 움직이게 된다(링키지 사용). In general boilers, the fuel and air are mechanically synchronized during installation to move according to the set value under any load (linkage is used).

아래와 같이 배기가스 중 산소 농도 계측을 하는 이유는 보일러 운전조건이 변하더라도(온도가 높아져 같은 부피가 들어가도 공기량(질량 유량)이 낮아져 실제적으로는 연소실의 공기 농도가 낮아지게 되며 위와 같은 문제가 생긴다. 이러한 문제를 해결하기 위해 배기가스 중 산소농도를 계속 계측하며 원하는 산소농도가 유지되도록 공기량을 송풍기 또는 댐퍼를 사용해 조절해 준다.The reason for measuring the oxygen concentration in the exhaust gas as follows is that even if the boiler operating conditions change (even if the temperature increases and the same volume enters, the amount of air (mass flow rate) decreases, the actual air concentration in the combustion chamber decreases, and the above problem occurs. To solve this problem, the oxygen concentration in the exhaust gas is continuously measured, and the amount of air is adjusted using a blower or damper to maintain the desired oxygen concentration.

도 1은 종래 람다센서만을 이용하여 제어되는 보일러 공기비 제어시스템의 구성도를 도시한 것이다. 일반적으로 산업용 보일러에서 람다(Lambda)센서를 이용하여 공기비를 제어하는 경우 PID시스템을 통한 제어기로 보일러로 들어가는 송풍량을 조절한다. 하지만 보일러 후단에서 람다센서를 통해 O2량이 측정될 때, 보일러 내부 연소 순환로(본체)의 길이 때문에 송풍량이 바뀐다고 해서 바로 보일러 후단 람다센서에서 그 공기량이 측정되지 않는다.1 is a block diagram of a boiler air ratio control system controlled using only a conventional lambda sensor. In general, when the air ratio is controlled by a lambda sensor in an industrial boiler, the amount of air blown into the boiler is controlled by a controller through a PID system. However, when the amount of O 2 is measured through the lambda sensor at the rear end of the boiler, the amount of air is not measured by the lambda sensor at the rear of the boiler, just because the airflow volume changes due to the length of the internal combustion circuit (body).

대한민국 등록특허 제1827140호Korean Registered Patent No. 1827140 일본 등록특허 제5969028호Japanese Patent No. 5969028 대한민국 공개특허 제2016-0053211호Republic of Korea Patent Publication No. 2016-0053211 대한민국 등록특허 제1738091호Korean Registered Patent No. 1738091

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 실시예에 따르면, 종래 람다센서만 사용하는 경우, 지체되는 상황에 대해 즉각적인 제어를 하기 위하여 송풍량을 측정하는 MAF(Mass Air Flow)센서를 장착하여 송풍량이 어떻게 얼마나 바뀌는지를 측정하여 공기비 제어할 수 있는 보일러 공기비 피드백 제어시스템 및 피드백 제어방법을 제공하는게 그 목적이 있다. Therefore, the present invention was devised to solve the conventional problems as described above, and according to an embodiment of the present invention, when only a conventional lambda sensor is used, MAF for measuring the amount of air blown in order to immediately control the delayed situation ( Its purpose is to provide a boiler air ratio feedback control system and a feedback control method that can control air ratio by measuring how and how much airflow changes by installing a Mass Air Flow) sensor.

그리고 MAF센서 대신 일반 공기유량계를 이용하는 경우 일단 가격면에서 비용이 많이 들고 자동적으로 Calibration해주기 힘들기 때문에 실험을 진행하다보면 유량계의 정확도가 떨어지게 되고 이렇게 보일러에서 공기비 제어가 틀어지게 되면 자칫하면 큰 위험을 초래할 수도 있다. 따라서 본 발명의 실시예에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 보다 정확하며 즉각적이고 또한 경제적인 공기비 제어를 위하여 MAF센서를 기본으로 PID제어를 하되, 뒤쪽에서 람다센서로 피드백을 받아가면서 송풍량을 조절해 공기비 제어를 하며, 보일러 각 부하량의 공기비값에 따른 람다센서와 MAF센서의 값을 구현하여 제어 시스템에 적용하여 지속적인 교정을 통하여 안정적인 제어가 가능한 보일러 공기비 피드백 제어시스템 및 피드백 제어방법을 제공하는게 그 목적이 있다. In addition, if a general air flow meter is used instead of the MAF sensor, it is expensive in terms of price and it is difficult to calibrate automatically, so the accuracy of the flow meter decreases during the experiment, and if the air ratio control in the boiler is wrong, there is a great risk. May result. Therefore, in the embodiment of the present invention, PID control is performed based on the MAF sensor for more accurate, immediate, and economical air ratio control in order to solve this problem, but air ratio is controlled by adjusting the amount of air blown while receiving feedback from the lambda sensor. Its purpose is to provide a boiler air ratio feedback control system and a feedback control method capable of stable control through continuous calibration by implementing the values of the lambda sensor and MAF sensor according to the air ratio value of each boiler load and applying it to the control system. .

본 발명의 실시예에 따르면, 기존 보일러 링키지 구조와 배기가스 O2 제어(또는 O2 트리밍)하는 기술보다 안전하고 빠른 시간 내에 보일러 적정 공기량을 제어할 수 있는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다. According to an embodiment of the present invention, it is an object of the present invention to provide a method for controlling an appropriate amount of air in a boiler in a faster time and safer than a conventional boiler linkage structure and a technology for controlling exhaust gas O 2 (or O 2 trimming).

한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Meanwhile, the technical problems to be achieved in the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems that are not mentioned are clearly to those of ordinary skill in the technical field to which the present invention belongs from the following description. It will be understandable.

본 발명의 목적은, 보일러 공기비 제어시스템에 있어서, 공기와 연료가 공급되어 연소가 일어나는 본체; 상기 본체 일측에 연결되어 공기가 유입되는 공기유입로; 상기 공기유입로에 구비되는 송풍기; 상기 본체에서의 연소에 의해 발생된 배기가스가 배출되는 배기가스 배출로; 상기 공기유입로 내부 일측, 상기 송풍기 후단에 구비되어 공급되는 공기의 유량을 실시간으로 측정하는 공기유량측정기; 및 부하량에 따른 공기비를 설정하고, 상기 공기유량측정기에서 측정된 유량값을 기반으로 설정된 공기비가 되도록 상기 송풍기를 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 보일러 공기비 피드백 제어시스템으로서 달성될 수 있다. An object of the present invention is a boiler air ratio control system, comprising: a main body in which air and fuel are supplied and combustion occurs; An air inlet path connected to one side of the main body and into which air is introduced; A blower provided in the air intake path; An exhaust gas discharge path through which exhaust gas generated by combustion in the main body is discharged; An air flow meter provided at one side of the air inlet passage and a rear end of the blower to measure the flow rate of supplied air in real time; And a control unit that sets an air ratio according to the load amount and controls the blower so that the air ratio is set based on the flow rate value measured by the air flow meter. It can be achieved as a boiler air ratio feedback control system comprising:

그리고 상기 배기가스 배출로 측에 구비되어 상기 배기가스 내의 O2량을 실시간으로 측정하는 O2센서;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. And an O 2 sensor provided on the side of the exhaust gas discharge path and measuring the amount of O 2 in the exhaust gas in real time.

또한 상기 제어부는 공기비 제어를 위해, 상기 공기유량측정기에서 측정된 측정값을 기본으로 송풍기를 제어하되, 상기 O2센서의 측정값을 피드백 받아가면서 상기 송풍기를 조절하여 공기비를 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, in order to control the air ratio, the controller controls the blower based on the measured value measured by the air flow meter, and controls the air ratio by adjusting the blower while receiving feedback from the measured value of the O 2 sensor. I can.

그리고 상기 제어부는 보일러 가동전 보일러 각 부하량의 공기비값에 따른 상기 O2센서 값과 상기 공기유량측정기 센서값을 설정하며, 보일러 가동 후 상기 O2센서에서 측정된 값과 상기 공기유량측정기에서 측정된 값이 설정된 값이 되도록 상기 송풍기를 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the control unit sets the O 2 sensor value and the air flow meter sensor value according to the air ratio value of each boiler load before starting the boiler, and the value measured by the O 2 sensor and the air flow meter after the boiler is started. It may be characterized in that the blower is controlled so that the value becomes a set value.

또한 보일러 가동 후, 상기 O2센서에서 측정된 값은 설정된 값을 유지하나, 상기 공기유량측정기에서 측정된 값이 설정된 값을 벗어나는 경우, 공기비값에 따른 상기 O2센서 값과 상기 공기유량측정기 센서값과의 관계를 재설정하는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, after starting the boiler, the value measured by the O 2 sensor maintains the set value, but when the value measured by the air flow meter is out of the set value, the O 2 sensor value and the air flow meter sensor according to the air ratio value It may be characterized by resetting the relationship with the value.

그리고 상기 O2센서는 람다(Lambda)센서로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다. And the O 2 sensor may be characterized in that it is composed of a lambda (Lambda) sensor.

또한 상기 공기유량측정기는 MAF(Mass air flow)센서로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the air flow meter may be characterized in that it is composed of a MAF (Mass air flow) sensor.

그리고 상기 제어부는 상기 보일러 가동전에 MAF센서의 출력값과, 배기가스 O2값과의 관계데이터를 확보하고, 상기 관계데이터를 기반으로 설정된 공기비에 대한 O2값과 MAF 센서 출력값을 입력하는 것을 특징으로 할 수 있다. And the control unit is characterized in that before starting the boiler, secure relationship data between the output value of the MAF sensor and the exhaust gas O 2 value, and input the O 2 value and the MAF sensor output value for the air ratio set based on the relationship data. can do.

또한 보일러 가동 후, 상기 람다 센서에서 측정된 값은 설정된 값을 유지하나, 상기 MAF 센서에서 측정된 값이 설정된 출력값을 벗어나는 경우, 공기비값에 따른 MAF센서의 출력값과, 배기가스 O2값과의 관계데이터를 재설정하는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, after starting the boiler, the value measured by the lambda sensor maintains the set value, but when the value measured by the MAF sensor exceeds the set output value, the output value of the MAF sensor according to the air ratio value and the exhaust gas O 2 value It may be characterized by resetting the relationship data.

본 발명의 제2목적은 보일러 공기비 제어방법에 있어서, 부하량의 공기비값에 따른 O2센서 값과 공기유량측정기에서의 센서값을 설정하는 제1단계; 송풍기가 구동되어 보일러 본체로 공기와 연료가 공급되어 연소과정이 진행되고 배기가스가 배기가스 배출로를 통해 배출되는 제2단계; 상기 공기유입로 일측에 구비된 공기유량측정기가 측정값을 센싱하고 상기 측정값이 설정된 값이 되도록 상기 송풍기를 제어하는 제3단계; 및 상기 O2센서에서 배기가스 내의 O2값을 측정하여 제어부로 피드백하는 제4단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 보일러 공기비 피드백 제어방법으로서 달성될 수 있다. A second object of the present invention is a method for controlling an air ratio of a boiler, comprising: a first step of setting an O 2 sensor value according to an air ratio value of a load amount and a sensor value in an air flow meter; A second step in which the blower is driven to supply air and fuel to the boiler body to perform a combustion process and exhaust gas to be discharged through an exhaust gas discharge path; A third step of sensing a measured value by an air flow meter provided at one side of the air inflow path and controlling the blower so that the measured value becomes a set value; And a fourth step of measuring the O 2 value in the exhaust gas by the O 2 sensor and feeding the feedback to the controller. It may be achieved as a boiler air ratio feedback control method comprising a.

그리고 상기 O2센서는 람다센서이고, 상기 공기유량측정기는 MAF 센서이며, 상기 제1단계에서, 제어부는 상기 보일러 가동전에 MAF센서의 출력값과, 배기가스 O2값과의 관계데이터를 확보하고, 상기 관계데이터를 기반으로 설정된 공기비에 대한 O2값과 MAF 센서 출력값을 입력하는 것을 특징으로 할 수 있다. And the O 2 sensor is a lambda sensor, the air flow meter is a MAF sensor, and in the first step, the control unit secures relationship data between the output value of the MAF sensor and the exhaust gas O 2 value before starting the boiler, It may be characterized in that the input of the O 2 value and the MAF sensor output value for the air ratio set based on the relationship data.

또한 상기 제3, 제4단계에서, 상기 MAF 센서에서 측정된 출력값이 설정된 출력값이 되고, 상기 람다센서에서 측정된 O2값이 설정된 O2값이 되도록 상기 송풍기를 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, in the third and fourth steps, the blower may be controlled so that the output value measured by the MAF sensor becomes the set output value, and the O 2 value measured by the lambda sensor becomes the set O 2 value. .

그리고 상기 제4단계 후에, 보일러 가동 후, 상기 람다 센서에서 측정된 값은 설정된 값을 유지하나, 상기 MAF 센서에서 측정된 값이 설정된 출력값을 벗어나는 경우, 공기비값에 따른 MAF센서의 출력값과, 배기가스 O2값과의 관계데이터를 재설정하는 제 5단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. And after the fourth step, after starting the boiler, the value measured by the lambda sensor maintains the set value, but when the value measured by the MAF sensor is out of the set output value, the output value of the MAF sensor according to the air ratio value and exhaust It may be characterized in that it further comprises a fifth step of resetting the relationship data with the gas O 2 value.

또한 상기 람다센서에서 측정된 O2값이 설정된 O2값을 벗어나는 경우, MAF 센서제어와, 람다 센서 피드백를 설정된 횟수만큼 상기 송풍기를 반복 제어하여 측정된 O2 값이 설정된 O2 값이 되도록 조절하는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, when the O 2 value measured by the lambda sensor is out of the set O 2 value, MAF sensor control and lambda sensor feedback are repeatedly controlled by the blower for a set number of times to adjust the measured O 2 value to the set O 2 value. It can be characterized.

본 발명의 실시예에 따른 보일러 공기비 피드백 제어시스템 및 피드백 제어방법에 따르면, 종래 람다센서만 사용하는 경우, 지체되는 상황에 대해 즉각적인 제어를 하기 위하여 송풍량을 측정하는 MAF(Mass Air Flow)센서를 장착하여 송풍량이 어떻게 얼마나 바뀌는지를 측정하여 공기비 제어할 수 있는 효과를 갖는다. According to the boiler air ratio feedback control system and the feedback control method according to an embodiment of the present invention, when using only a conventional lambda sensor, a mass air flow (MAF) sensor that measures the amount of air blown is mounted in order to immediately control a delayed situation. Therefore, it has the effect of controlling the air ratio by measuring how and how much the airflow volume changes.

그리고 MAF센서 대신 일반 공기유량계를 이용하는 경우 일단 가격면에서 비용이 많이 들고 자동적으로 Calibration해주기 힘들기 때문에 실험을 진행하다보면 유량계의 정확도가 떨어지게 되고 이렇게 보일러에서 공기비 제어가 틀어지게 되면 자칫하면 큰 위험을 초래할 수도 있다. 따라서 본 발명의 실시예에 따른 보일러 공기비 피드백 제어시스템 및 피드백 제어방법에 따르면, 이러한 문제점을 해결하기 위해 보다 정확하며 즉각적이고 또한 경제적인 공기비 제어를 위하여 MAF센서를 기본으로 PID제어를 하되, 뒤쪽에서 람다센서로 피드백을 받아가면서 송풍량을 조절해 공기비 제어를 하며, 보일러 각 부하량의 공기비값에 따른 람다센서와 MAF센서의 값을 구현하여 제어 시스템에 적용하여 지속적인 교정을 통하여 안정적인 제어가 가능한 효과를 갖는다. In addition, if a general air flow meter is used instead of the MAF sensor, it is expensive in terms of price and it is difficult to calibrate automatically, so the accuracy of the flow meter decreases during the experiment, and if the air ratio control in the boiler is wrong, there is a great risk. May result. Therefore, according to the boiler air ratio feedback control system and the feedback control method according to an embodiment of the present invention, in order to solve this problem, PID control is performed based on the MAF sensor for more accurate, immediate, and economical air ratio control. While receiving feedback from the lambda sensor, the air ratio is controlled by controlling the amount of air blown, and the values of the lambda sensor and the MAF sensor according to the air ratio value of each boiler load are implemented and applied to the control system to achieve stable control through continuous calibration. .

본 발명의 실시예에 따른 보일러 공기비 피드백 제어시스템 및 피드백 제어방법에 따르면, 기존 보일러 링키지 구조와 배기가스 O2 제어(또는 O2 트리밍)하는 기술보다 안전하고 빠른 시간 내에 보일러 적정 공기량을 제어할 수 있는 효과를 갖는다. According to the boiler air ratio feedback control system and the feedback control method according to the embodiment of the present invention, it is possible to control the proper amount of air in the boiler in a safer and faster time than the existing boiler linkage structure and exhaust gas O 2 control (or O 2 trimming) technology. Has an effect.

한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.On the other hand, the effects obtainable in the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art from the following description. I will be able to.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1은 종래 람다센서만을 이용하여 제어되는 보일러 공기비 제어시스템의 구성도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 람다센서와 MAF 센서를 이용한 보일러 공기비 피드백 제어시스템의 구성도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 람다센서와 MAF 센서를 이용한 보일러 공기비 피드백 제어시스템의 블록도,
도 4는 종래 람다센서만을 이용하여 제어되는 보일러 공기비 제어시스템에서 시간에 따른 O2 그래프,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 MAF 센서를 이용하여 제어되는 보일러 공기비 제어시스템에서 시간에 따른 O2 그래프,
도 6a는 통상 MAF센서가 설치되는 자동차 흡기공기덕트의 모식도,
도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 공기유입로 내에 설치되는 MAF 센서의 모식도,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 람다센서와 MAF 센서를 이용한 보일러 공기비 피드백 제어방법의 흐름도,
도 8은 본 발명의 실시예에 따라 보일러 작동 전 확보되는 배기가스 O2와 MAF 출력값과의 관계그래프,
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 주기적으로 보일러가 안정화되었을 때, 변할 수 있는 MAF 출력값을 재교정하는 과정을 나타낸 배기가스 O2와 MAF 출력값과의 관계그래프,
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 MAF 센서와 람다센서를 이용하여 제어되는 보일러 공기비 제어시스템에서 시간에 따른 O2 그래프를 도시한 것이다. The following drawings attached to the present specification illustrate a preferred embodiment of the present invention, and serve to further understand the technical idea of the present invention together with the detailed description of the present invention, so the present invention is limited to the matters described in such drawings. It is limited and should not be interpreted.
1 is a configuration diagram of a boiler air ratio control system controlled using only a conventional lambda sensor,
2 is a block diagram of a boiler air ratio feedback control system using a lambda sensor and a MAF sensor according to an embodiment of the present invention;
3 is a block diagram of a boiler air ratio feedback control system using a lambda sensor and a MAF sensor according to an embodiment of the present invention;
4 is a graph of O 2 over time in a boiler air ratio control system controlled using only a conventional lambda sensor;
5 is a graph of O 2 over time in a boiler air ratio control system controlled using a MAF sensor according to an embodiment of the present invention;
6A is a schematic diagram of an automobile intake air duct in which a MAF sensor is usually installed,
6B is a schematic diagram of a MAF sensor installed in an air inlet path according to an embodiment of the present invention,
7 is a flowchart of a boiler air ratio feedback control method using a lambda sensor and an MAF sensor according to an embodiment of the present invention;
8 is a graph of the relationship between the exhaust gas O 2 and the MAF output value secured before the boiler is operated according to an embodiment of the present invention;
9 is a graph of a relationship between exhaust gas O 2 and MAF output values showing a process of recalibrating a variable MAF output value when a boiler is periodically stabilized according to an embodiment of the present invention;
10 shows a graph of O 2 over time in a boiler air ratio control system controlled using a MAF sensor and a lambda sensor according to an embodiment of the present invention.

이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.The above objects, other objects, features, and advantages of the present invention will be easily understood through the following preferred embodiments related to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosed contents may be thorough and complete, and the spirit of the present invention may be sufficiently conveyed to those skilled in the art.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.In the present specification, when a component is referred to as being on another component, it means that it may be formed directly on the other component or that a third component may be interposed between them. In addition, in the drawings, the thickness of the components is exaggerated for effective description of the technical content.

본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서 도면에서 예시된 영역들은 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 다양한 실시예들에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.Embodiments described herein will be described with reference to cross-sectional views and/or plan views, which are ideal exemplary views of the present invention. In the drawings, the thicknesses of films and regions are exaggerated for effective description of technical content. Accordingly, the shape of the exemplary diagram may be modified by manufacturing technology and/or tolerance. Accordingly, embodiments of the present invention are not limited to the specific form shown, but also include a change in form generated according to the manufacturing process. For example, an area shown at a right angle may be rounded or may have a shape having a predetermined curvature. Accordingly, the regions illustrated in the drawings have properties, and the shapes of the regions illustrated in the drawings are intended to illustrate a specific shape of a device region and are not intended to limit the scope of the invention. In various embodiments of the present specification, terms such as first and second are used to describe various elements, but these elements should not be limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from another component. The embodiments described and illustrated herein also include complementary embodiments thereof.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terms used in the present specification are for describing exemplary embodiments and are not intended to limit the present invention. In this specification, the singular form also includes the plural form unless specifically stated in the phrase. As used in the specification, "comprises" and/or "comprising" does not exclude the presence or addition of one or more other elements.

아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는데 있어 별 이유 없이 혼돈이 오는 것을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.In describing the specific embodiments below, a number of specific contents have been prepared to explain the invention in more detail and to aid understanding. However, readers who have knowledge in this field to the extent that they can understand the present invention can recognize that it can be used without these various specific contents. In some cases, it is mentioned in advance that parts that are commonly known in describing the invention and are not largely related to the invention are not described in order to prevent confusion without any reason in describing the invention.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 람다센서(50)와 MAF 센서(30)를 이용한 보일러 공기비 피드백 제어시스템(1)의 구성 및 기능에 대해 설명하도록 한다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 람다센서(50)와 MAF 센서(30)를 이용한 보일러 공기비 피드백 제어시스템(1)의 구성도를 도시한 것이다. 그리고 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 람다센서(50)와 MAF 센서(30)를 이용한 보일러 공기비 피드백 제어시스템(1)의 블록도를 도시한 것이다. Hereinafter, the configuration and function of the boiler air ratio feedback control system 1 using the lambda sensor 50 and the MAF sensor 30 according to an embodiment of the present invention will be described. 2 is a block diagram of a boiler air ratio feedback control system 1 using a lambda sensor 50 and a MAF sensor 30 according to an embodiment of the present invention. And FIG. 3 is a block diagram of a boiler air ratio feedback control system 1 using a lambda sensor 50 and a MAF sensor 30 according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 보일러 공기비 피드백 제어시스템(1)은 공기와 연료가 공급되어 연소가 일어나는 보일러 본체(10)와, 본체(10) 일측에 연결되어 공기가 유입되는 공기유입로(11)와, 공기유입로(11)에 구비되는 송풍기(20)와, 본체(10)에서의 연소에 의해 발생된 배기가스가 배출되는 배기가스 배출로(40)와, 공기유입로(11) 내부 일측, 상기 송풍기(20) 후단에 구비되어 공급되는 공기의 유량을 실시간으로 측정하는 공기유량측정기와, 부하량에 따른 공기비를 설정하고 공기유량측정기에서 측정된 유량값을 기반으로 설정된 공기비가 되도록 송풍기(20)를 제어하는 제어부(60) 등을 포함하여 구성될 수 있다.As shown in FIG. 1, the boiler air ratio feedback control system 1 according to the embodiment of the present invention includes a boiler body 10 in which combustion occurs by supplying air and fuel, and is connected to one side of the body 10 so that air is An inflow air inlet passage 11, a blower 20 provided in the air inlet passage 11, an exhaust gas outlet passage 40 through which exhaust gas generated by combustion in the main body 10 is discharged, An air flow meter that measures the flow rate of air supplied at one side inside the air inflow path 11 and at the rear end of the blower 20 in real time, and sets the air ratio according to the load and based on the flow rate measured by the air flow meter It may be configured to include a control unit 60 for controlling the blower 20 such that the air ratio is set to.

또한 본 발명의 실시예에 따른 보일러 공기비 피드백 제어시스템(1)은, 배기가스 배출로(40) 측에 구비되어 배기가스 내의 O2량을 실시간으로 측정하는 O2 센서을 포함하여 구성된다. In addition, the boiler air ratio feedback control system 1 according to an embodiment of the present invention includes an O 2 sensor provided on the side of the exhaust gas discharge path 40 and measuring the amount of O 2 in the exhaust gas in real time.

따라서 본 발명의 실시예에 따른 보일러 공기비 피드백 제어시스템(1)은, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 제어부(60)가 공기비 제어를 위해, 공기유량측정기에서 측정된 측정값을 기본으로 송풍기(20)를 제어하되, O2센서의 측정값을 피드백 받아가면서 송풍기(20)를 조절하여 공기비를 제어하게 된다. Therefore, the boiler air ratio feedback control system 1 according to the embodiment of the present invention, as shown in Figs. 2 and 3, is based on the measured value measured by the air flow meter for the control unit 60 to control the air ratio. The blower 20 is controlled, but the air ratio is controlled by adjusting the blower 20 while receiving feedback from the measured value of the O 2 sensor.

제어부(60)는 보일러 가동전 보일러 각 부하량의 공기비값에 따른 O2센서 값과 상기 공기유량측정기 센서값을 설정하며, 보일러 가동 후 O2센서에서 측정된 값과 공기유량측정기에서 측정된 값이 설정된 값이 되도록 송풍기(20)를 제어하게 된다. The control unit 60 sets the O 2 sensor value and the air flow meter sensor value according to the air ratio value of each boiler load before starting the boiler, and the value measured by the O 2 sensor and the value measured by the air flow meter after starting the boiler The blower 20 is controlled to become a set value.

그리고 보일러 가동 후, O2센서에서 측정된 값은 설정된 값을 유지하나, 공기유량측정기에서 측정된 값이 설정된 값을 벗어나는 경우, 공기비값에 따른 상기 O2센서 값과 공기유량측정기 센서값과의 관계를 재설정하게 된다. And after the boiler is started, the value measured by the O 2 sensor maintains the set value, but if the value measured by the air flow meter is out of the set value, the O 2 sensor value according to the air ratio value and the air flow meter sensor value are You will reset the relationship.

보다 구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 O2센서는 람다(Lambda)센서(50)로 구성되고, 공기유량측정기는 MAF(Mass air flow)센서(30)로 구성될 수 있다. More specifically, the O 2 sensor according to the embodiment of the present invention may be configured with a lambda sensor 50, and the air flow meter may be configured with a mass air flow (MAF) sensor 30.

도 4는 종래 람다센서(50)만을 이용하여 제어되는 보일러 공기비 제어시스템에서 시간에 따른 O2 그래프를 도시한 것이다. 그리고 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 MAF 센서(30)를 이용하여 제어되는 보일러 공기비 제어시스템(1)에서 시간에 따른 O2 그래프를 도시한 것이다. 즉, 도 4 및 도 5는 송풍기(20) 문제나 양압 등 연소시 어떠한 Disturbance가 생겼을 때의 제어 타임 딜레이를 비교한 것이다. 4 shows a graph of O 2 over time in a boiler air ratio control system controlled using only the conventional lambda sensor 50. And FIG. 5 shows a graph of O 2 over time in the boiler air ratio control system 1 controlled using the MAF sensor 30 according to an embodiment of the present invention. That is, FIGS. 4 and 5 are a comparison of control time delays when any disturbance occurs during combustion such as a problem of the blower 20 or positive pressure.

도 4에 도시된 바와 같이, 람다센서(50)만 사용하는 경우, 보일러 본체(10) 내부 연소 순화로의 길이 때문에 연소시 내부 연소상황이 바뀐다고해서 바로 보일러 후단 배기가스배출로(40)에 설치된 람다센서(50)에서 그 공기량이 즉각적으로 측정되지 않기 때문에 송풍기(20)를 제어하는데 타임딜레이가 생기게 된다. As shown in FIG. 4, when only the lambda sensor 50 is used, the internal combustion condition of the boiler body 10 changes due to the length of the internal combustion purifying furnace, so that the exhaust gas discharge path 40 immediately after the boiler Since the amount of air is not immediately measured by the installed lambda sensor 50, a time delay occurs in controlling the blower 20.

즉, 람다센서(50)만으로 사용하게 되는 경우 본체(10) 연소실 내 O2변화가 람다센서(50)까지 도달하는데 걸리는 시간이 길며 제어 후에도 또 바로 O2가 측정되는데 딜레이가 생기기 때문에 목표한 O2값 제어가 힘들게 된다. That is, in the case of using only the lambda sensor 50, the time it takes for the change of O 2 in the combustion chamber of the main body 10 to reach the lambda sensor 50 is long, and the O 2 is measured immediately after control, and there is a delay. 2 Value control becomes difficult.

MAF 센서(30)를 적용하게 되는 경우 공기량 제어가 O2 측정을 위한 람다센서(50)를 이용하는 경우에 비해 더 즉각적이다. 즉 도 5에 도시된 바와 같이, MAF 센서(30)를 적용하는 경우 공기량 변화를 바로 측정 가능하기 때문에 제어까지 들어가는 시간이 짧고 목표하는 O2 량으로 바로 제어가 가능하다. When the MAF sensor 30 is applied, the air volume control is more immediate than when the lambda sensor 50 for O 2 measurement is used. That is, as shown in FIG. 5, when the MAF sensor 30 is applied, since the change in the amount of air can be measured immediately, the time to enter the control is short, and the target amount of O 2 can be directly controlled.

본 발명의 실시예에서 MAF 센서(30)를 적용하기 위해서는 목표로 하는 O2량에 대한 MAF 센서(30)의 출력값과의 관계데이터를 확보하여야 한다. 즉 보일러 배관은 덕트(공기유입로(11))사이즈가 크기 대문에 이에 맞는 공기유량센서가 없거나 또는 사용하지 않는다. MAF 센서(30) 역시 공기유입로(11) 직경에 부합되는 MAF 센서(30)가 없거나 제작시 과도한 비용이 소요되게 된다. In order to apply the MAF sensor 30 in the embodiment of the present invention, relationship data between the output value of the MAF sensor 30 and the target O 2 amount must be secured. That is, the boiler piping has a large duct (air inlet path 11) size, so there is no air flow sensor or not used. The MAF sensor 30 also does not have the MAF sensor 30 corresponding to the diameter of the air inflow path 11, or excessive cost is required during manufacturing.

도 6a는 통상 MAF센서(30)가 설치되는 자동차 흡기공기덕트의 모식도를 도시한 것이다. 도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 공기유입로(11) 내에 설치되는 MAF 센서의 모식도를 도시한 것이다. 그리고 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 람다센서(50)와 MAF 센서(30)를 이용한 보일러 공기비 피드백 제어방법의 흐름도를 도시한 것이다. 또한, 도 8은 본 발명의 실시예에 따라 보일러 작동 전 확보되는 배기가스 O2와 MAF 출력값과의 관계그래프를 도시한 것이다. 그리고 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 주기적으로 보일러가 안정화되었을 때, 변할 수 있는 MAF 출력값을 재교정하는 과정을 나타낸 배기가스 O2와 MAF 출력값과의 관계그래프를 도시한 것이다. 6A is a schematic diagram of an automobile intake air duct in which the MAF sensor 30 is usually installed. 6B is a schematic diagram of a MAF sensor installed in the air inlet 11 according to an embodiment of the present invention. And Figure 7 is a flow chart of a boiler air ratio feedback control method using the lambda sensor 50 and the MAF sensor 30 according to an embodiment of the present invention. In addition, FIG. 8 is a graph showing the relationship between the exhaust gas O 2 and the MAF output value secured before the boiler is operated according to an embodiment of the present invention. 9 is a graph showing a relationship between exhaust gas O 2 and MAF output values showing a process of recalibrating a variable MAF output value when the boiler is periodically stabilized according to an embodiment of the present invention.

도 6a에 도시된 바와 같이, 현재 자동차 등에 MAF 센서(30)를 사용하여 자동차 엔진 연소에 필요한 공기량을 측정하여 공기유량을 제어해 주고 있다. 자동차에서는 공기유량계가 공기량(kg/h)에 따른 유량계 출력값(volt)으로 나와 그냥 자동차 흡기공기덕트에 장착하여 사용하면 된다. As shown in FIG. 6A, the current amount of air required for combustion of an automobile engine is measured using the MAF sensor 30 to control the air flow rate. In automobiles, the air flow meter comes out as the output value (volt) of the flow meter according to the amount of air (kg/h), and you can simply install it on the vehicle intake air duct and use it.

그러나 보일러의 공기흡기덕트(공기유입로(11))의 경우 배관 사이즈가 매우 크기 때문에 MAF 센서(30)를 설치하게 되는 경우 덕트의 사이즈, MAF 센서(30)의 설치위치 등에 따라 공기량(kg/h)에 따른 유량계 출력값(volt)이 다르기 때문에, 배기가스 O2와 MAF센서(30) 출력값 간의 관계 데이터를 확보하여야 한다. However, in the case of the boiler's air intake duct (air inlet path 11), the pipe size is very large, so when the MAF sensor 30 is installed, the amount of air (kg/ Since the flow meter output value (volt) is different according to h), relationship data between the exhaust gas O 2 and the output value of the MAF sensor 30 must be secured.

도 8은 본 발명의 실시예에 따라 보일러 작동 전 확보되는 배기가스 O2와 MAF 출력값과의 관계그래프를 도시한 것으로 이러한 관계그래프는 보일러 마다 다를 것이며 같은 보일러라 하더라도 덕트 사이즈, MAF 센서(30)의 설치 위치 등에 따라 달라지게 된다. 따라서 초기에 이러한 관계를 찾아주는 공정이 필요하다. FIG. 8 shows a graph of the relationship between the exhaust gas O 2 and the MAF output value secured before operation of the boiler according to an embodiment of the present invention. This relationship graph will be different for each boiler. Even with the same boiler, the duct size, MAF sensor 30 It depends on the location of the installation. Therefore, there is a need for a process to find these relationships in the beginning.

또한, 보일러가 안정적으로 운전될 때 배기가스 O2 - MAF 센서(30) 출력값은 자동적으로 다시 찾아주는 로직이 추가된다. 즉 초기에는 도 8에 도시된 관계 데이터를 입력하여 안전하게 운전할 수 있으나 주기적으로 보일러가 안정화 되었을 대 변할 수 있는 MAF 출력값을 자동재교정하는 과정이 필요하다. In addition, when the boiler is stably operated, a logic to automatically find the output value of the exhaust gas O 2 -MAF sensor 30 is added. That is, it is possible to operate safely by inputting the relationship data shown in FIG. 8 in the initial stage, but a process of automatically recalibrating the MAF output value, which can change when the boiler is stabilized periodically, is required.

즉, 보일러 가동 후, 람다센서(50)에서 측정된 O2값은 설정된 값을 유지하나, MAF 센서(30)에서 측정된 값이 설정된 출력값을 벗어나는 경우, 공기비값에 따른 MAF센서(30)의 출력값과, 배기가스 O2값과의 관계데이터를 재설정하게 된다. 즉, 안정화 후 도 9에 도시된 바와 같이, MAF 센서(30)의 특성이 변화되어 MAF 센서(30) 출력값이 도 9의 점부근으로 운정되면 이러한 점을 신규 교정(운전값)으로 재설정하게 된다. That is, after starting the boiler, the O 2 value measured by the lambda sensor 50 maintains the set value, but if the value measured by the MAF sensor 30 is out of the set output value, the MAF sensor 30 according to the air ratio value The relationship data between the output value and the exhaust gas O 2 value is reset. That is, after stabilization, as shown in FIG. 9, when the characteristics of the MAF sensor 30 are changed and the output value of the MAF sensor 30 is set near the point in FIG. 9, this point is reset to a new calibration (operation value). .

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 보일러 공기비 피드백 제어방법에 대해 설명하도록 한다. Hereinafter, a method for controlling a boiler air ratio feedback according to an embodiment of the present invention will be described.

먼저 부하량의 공기비값에 따른 목표 배기가스 O2 값과 이에 대한 MAF 센서(30) 출력값을 설정하게 된다. 즉, 제어부(60)는 보일러 가동전에 MAF센서(30)의 출력값과, 배기가스 O2값과의 관계데이터를 확보하고(S1), 이러한 관계데이터를 기반으로 설정된 공기비에 대한 목표 O2값과, 이에 대응되는 MAF 센서(30) 출력값을 입력하게 된다(S2). First, the target exhaust gas O 2 value according to the air ratio value of the load and the output value of the MAF sensor 30 are set. That is, the control unit 60 secures relationship data between the output value of the MAF sensor 30 and the exhaust gas O 2 value before starting the boiler (S1), and the target O 2 value for the air ratio set based on this relationship data , The output value of the MAF sensor 30 corresponding thereto is input (S2).

그리고, 송풍기(20)가 구동되어 보일러 본체(10)로 공기와 연료가 공급되어 연소과정이 진행되고 배기가스가 배기가스 배출로(40)를 통해 배출되게 된다. 이 때 공기유입로(11) 일측에 구비된 MAH 센서(30)의 출력값이 설정된 출력값이 되도록 상기 송풍기(20)를 제어하게 된다(S3). 그리고 람다센서(50)에서 배기가스 내의 O2값을 측정하여 제어부(60)로 피드백하게 된다(S4). 이러한 람다센서(50)에서 측정된 O2값이 목표하는 배기가스 O2값에 부합되는지를 피드백 받아 제어하게 된다(S5). In addition, the blower 20 is driven to supply air and fuel to the boiler body 10 so that the combustion process proceeds and exhaust gas is discharged through the exhaust gas discharge path 40. At this time, the blower 20 is controlled so that the output value of the MAH sensor 30 provided at one side of the air inlet 11 becomes a set output value (S3). In addition, the lambda sensor 50 measures the O 2 value in the exhaust gas and feeds it back to the control unit 60 (S4). It is controlled by receiving feedback whether the O 2 value measured by the lambda sensor 50 matches the target exhaust gas O 2 value (S5).

그리고 보일러 가동 후, 람다센서(50)에서 측정된 값은 설정된 값을 유지하나, MAF 센서(30)에서 측정된 값이 설정된 출력값을 벗어나는 경우, 공기비값에 따른 MAF센서(30)의 출력값과, 배기가스 O2값과의 관계데이터를 재설정하게 된다(S6).And after starting the boiler, the value measured by the lambda sensor 50 maintains the set value, but when the value measured by the MAF sensor 30 is out of the set output value, the output value of the MAF sensor 30 according to the air ratio value, The relationship data with the exhaust gas O 2 value is reset (S6).

그리고 람다센서(50)에서 측정된 O2값이 설정된 O2값을 벗어나는 경우, MAF 센서(30)제어와, 람다 센서(50) 피드백를 설정된 횟수만큼 송풍기(20)를 반복 제어하여 측정된 O2 값이 설정된 O2 값이 되도록 제어하게 된다. 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 MAF 센서(30)와 람다센서(50)를 이용하여 제어되는 보일러 공기비 제어시스템(1)에서 시간에 따른 O2 그래프를 도시한 것이다. And when the O 2 value measured by the lambda sensor 50 is out of the set O 2 value, the measured O 2 by repeatedly controlling the blower 20 for a set number of times, the MAF sensor 30 control and the lambda sensor 50 feedback. It is controlled so that the value becomes the set O 2 value. 10 shows a graph of O 2 over time in the boiler air ratio control system 1 controlled using the MAF sensor 30 and the lambda sensor 50 according to an embodiment of the present invention.

즉, 그냥 MAF만 사용하면 정해진 단계 연소만 가능하지만 O2 람다센서(50)로 피드백 받으면서 MAF 센서(30) 제어를 하게 되면 다단 연소가 가능하다(안정성 우월 / 부하량을 줄여야 하는 경우 송풍량을 바로 확 줄여버리면 불이 꺼질 가능성이 있음, 람다센서(50)를 통해 O2를 확인하면서 다단으로 제어 필요). In other words, if only MAF is used, only a predetermined stage combustion is possible, but if the MAF sensor 30 is controlled while receiving feedback from the O 2 lambda sensor 50, multi-stage combustion is possible (excellent stability / If the load needs to be reduced, the amount of air blown is immediately confirmed. If it is reduced, there is a possibility that the light will go out, it is necessary to control in multiple stages while checking O 2 through the lambda sensor 50).

예를 들어 도 10에 도시된 바와 같이, 3%가 목표(설정)된 O2값인 경우 O2값이 6%로 증가된 상황에서, MAF센서(30)를 통해 출력값을 제어하고, 람다센서(50)를 통해 피드백 제어를 한후, 다시 MAF센서(30)를 통해 출력값을 제어하고, 람다센서(50)를 통해 피드백 제어를 하고, 다시 MAF센서(30)를 통해 출력값을 제어하고, 람다센서(50)를 통해 피드백 제어를 하여 목표된 O2값에 도달되도록 제어할 수 있다. For example, as shown in FIG. 10, when 3% is the target (set) O 2 value, in a situation where the O 2 value is increased to 6%, the output value is controlled through the MAF sensor 30, and the lambda sensor ( 50), the output value is again controlled through the MAF sensor 30, the feedback control is performed through the lambda sensor 50, the output value is again controlled through the MAF sensor 30, and the lambda sensor ( 50) through feedback control, it is possible to control to reach the target O 2 value.

위 과정을 O2 제어로만 하게 되면 위험성 때문(연소실 내 공기량이 부족하여 연소가 꺼지는 현상 등)에 더 많은 스텝으로 조정해야 된다. 한 번에 공기량을 줄여버리면 얼마정도 연소실에 공급되는지 알 수 없는 위험한 상황이 발생한다(마치 장님이 큰 걸음으로 뛰어가는 것과 같음. MAF를 통해 공기량을 변화시켰을 때에는 이 변화가 연소실내 공기가 희박한지, 농후인지, 또는 얼마정도인지를 예상할 수 있기 때문에 공기변화량을 더 크게 안전하게 할 수 있음.). MAF센서(30)와 람다센서(50)를 동시에 사용하게 되면 2~3 step으로도 가능할 것이다. If the above process is performed only with O 2 control, it is necessary to adjust in more steps due to the danger (such as the phenomenon that combustion is turned off due to insufficient air in the combustion chamber). If you reduce the amount of air at once, a dangerous situation arises where you do not know how much air is supplied to the combustion chamber. (It's like a blind man running with a big step. When you change the amount of air through MAF, this change will indicate whether the air in the combustion chamber is lean. , It is possible to predict whether it is rich, or how much, so the amount of air change can be made safer.). If the MAF sensor 30 and the lambda sensor 50 are used at the same time, it will be possible in 2 to 3 steps.

또한, 상기와 같이 설명된 장치 및 방법은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.In addition, the above-described apparatus and method are not limitedly applicable to the configuration and method of the above-described embodiments, but all or part of each of the embodiments may be selectively combined so that various modifications can be made. It can also be configured.

1:보일러 공기비 피드백 제어시스템
10:본체
11:공기유입로
20:송풍기
30:MAF 센서
40:배기가스 배출로
50:람다센서
60:제어부1: Boiler air ratio feedback control system
10: the body
11: Air inflow path
20: blower
30:MAF sensor
40: exhaust gas discharge path
50: Lambda sensor
60: control unit

Claims (14)

보일러 공기비 제어시스템에 있어서,
공기와 연료가 공급되어 연소가 일어나는 본체;
상기 본체 일측에 연결되어 공기가 유입되는 공기유입로;
상기 공기유입로에 구비되는 송풍기;
상기 본체에서의 연소에 의해 발생된 배기가스가 배출되는 배기가스 배출로;
상기 공기유입로 내부 일측, 상기 송풍기 후단에 구비되어 공급되는 공기의 유량을 실시간으로 측정하는 공기유량측정기;
부하량에 따른 공기비를 설정하고, 상기 공기유량측정기에서 측정된 유량값을 기반으로 설정된 공기비가 되도록 상기 송풍기를 제어하는 제어부; 및
상기 배기가스 배출로 측에 구비되어 상기 배기가스 내의 O2량을 실시간으로 측정하는 O2 센서;를 포함하고,
상기 제어부는,
공기비 제어를 위해, 상기 공기유량측정기에서 측정된 측정값을 기본으로 송풍기를 제어하되, 상기 O2센서의 측정값을 피드백 받아가면서 상기 송풍기를 조절하여 공기비를 제어하고,
보일러 가동전 보일러 각 부하량의 공기비값에 따른 상기 O2센서 값과 상기 공기유량측정기 센서값을 설정하며, 보일러 가동 후 상기 O2센서에서 측정된 값과 상기 공기유량측정기에서 측정된 값이 설정된 값이 되도록 상기 송풍기를 제어하며,
보일러 가동 후, 상기 O2센서에서 측정된 값은 설정된 값을 유지하나, 상기 공기유량측정기에서 측정된 값이 설정된 값을 벗어나는 경우, 공기비값에 따른 상기 O2센서 값과 상기 공기유량측정기 센서값과의 관계를 재설정하는 것을 특징으로 하는 보일러 공기비 피드백 제어시스템.
In the boiler air ratio control system,
A main body in which combustion is generated by supplying air and fuel;
An air inlet path connected to one side of the main body and into which air is introduced;
A blower provided in the air intake path;
An exhaust gas discharge path through which exhaust gas generated by combustion in the main body is discharged;
An air flow meter provided at one side of the air inlet passage and a rear end of the blower to measure the flow rate of supplied air in real time;
A controller configured to set an air ratio according to a load amount and control the blower to be an air ratio set based on a flow rate value measured by the air flow meter; And
Includes; an O 2 sensor provided on the side of the exhaust gas discharge path and measuring the amount of O 2 in the exhaust gas in real time,
The control unit,
For air ratio control, the blower is controlled based on the measured value measured by the air flow meter, and the air ratio is controlled by adjusting the blower while receiving feedback from the measured value of the O 2 sensor,
Before starting the boiler, the O 2 sensor value and the air flow meter sensor value are set according to the air ratio value of each boiler load, and the value measured by the O 2 sensor and the air flow meter after the boiler is started are set values Controlling the blower to be
After starting the boiler, the value measured by the O 2 sensor maintains the set value, but when the value measured by the air flow meter is out of the set value, the O 2 sensor value and the air flow meter sensor value according to the air ratio value Boiler air ratio feedback control system, characterized in that reestablishing a relationship with.
 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 O2센서는 람다(Lambda)센서로 구성되는 것을 특징으로 하는 보일러 공기비 피드백 제어시스템.
The method of claim 1,
The O 2 sensor is a boiler air ratio feedback control system, characterized in that consisting of a lambda (Lambda) sensor.
 제 6항에 있어서,
상기 공기유량측정기는 MAF(Mass air flow)센서로 구성되는 것을 특징으로 하는 보일러 공기비 피드백 제어시스템.
The method of claim 6,
The air flow rate meter is a boiler air ratio feedback control system, characterized in that consisting of a MAF (Mass air flow) sensor.
 제 7항에 있어서,
상기 제어부는 상기 보일러 가동전에 MAF센서의 출력값과, 배기가스 O2값과의 관계데이터를 확보하고, 상기 관계데이터를 기반으로 설정된 공기비에 대한 목표 O2값과, 상기 목표 O2값에 대응되는 MAF 센서 출력값을 입력하는 것을 특징으로 하는 보일러 공기비 피드백 제어시스템.
The method of claim 7,
The control unit may be secured between the data of the output value and the exhaust gas O 2 value of the MAF sensor prior to operating the boiler, and, corresponding to the target O 2 value and the target O 2 value for the air ratio is set based on the relationship data, Boiler air ratio feedback control system, characterized in that inputting the MAF sensor output value.
 ◈청구항 9은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈◈ Claim 9 was abandoned upon payment of the set registration fee. 제 8항에 있어서,
보일러 가동 후, 상기 람다 센서에서 측정된 값은 설정된 목표 O2값을 유지하나, 상기 MAF 센서에서 측정된 값이 설정된 출력값을 벗어나는 경우, 공기비값에 따른 MAF센서의 출력값과, 배기가스 O2값과의 관계데이터를 재설정하는 것을 특징으로 하는 보일러 공기비 피드백 제어시스템.
The method of claim 8,
After starting the boiler, the value measured by the lambda sensor maintains the set target O 2 value, but if the value measured by the MAF sensor exceeds the set output value, the output value of the MAF sensor and the exhaust gas O 2 value according to the air ratio value Boiler air ratio feedback control system, characterized in that resetting relationship data with.
 보일러 공기비 제어방법에 있어서,
부하량의 공기비값에 따른 O2센서 값과 공기유량측정기에서의 센서값을 설정하는 제1단계;
송풍기가 구동되어 보일러 본체로 공기와 연료가 공급되어 연소과정이 진행되고 배기가스가 배기가스 배출로를 통해 배출되는 제2단계;
공기유입로 일측에 구비된 공기유량측정기가 측정값을 센싱하고 상기 측정값이 설정된 값이 되도록 상기 송풍기를 제어하는 제3단계; 및
상기 O2센서가 배기가스 내의 O2값을 측정하여 제어부로 피드백하는 제4단계;를 포함하고,
상기 제1단계에서,
제어부는 상기 보일러 가동전에 상기 공기유량측정기의 출력값과, 배기가스 O2값과의 관계데이터를 확보하고, 상기 관계데이터를 기반으로 설정된 공기비에 대한 목표 O2값과 상기 목표 O2값에 대응하는 상기 공기유량측정기의 출력값을 입력하는
상기 제3, 제4단계에서,
상기 공기유량측정기에서 측정된 출력값이 설정된 출력값이 되고, 상기 O2 센서에서 측정된 O2값이 목표 O2값이 되도록 상기 송풍기를 제어하는 것을 특징으로 하는 보일러 공기비 피드백 제어방법.
In the boiler air ratio control method,
A first step of setting the O 2 sensor value according to the air ratio value of the load and the sensor value in the air flow meter;
A second step in which the blower is driven to supply air and fuel to the boiler body to perform a combustion process and exhaust gas to be discharged through an exhaust gas discharge path;
A third step of sensing a measured value by an air flow meter provided at one side of the air inflow path and controlling the blower so that the measured value becomes a set value; And
A fourth step of the O 2 sensor measuring the O 2 value in the exhaust gas and feeding back to the control unit; Including,
In the first step,
The control unit secures relationship data between the output value of the air flow meter and the exhaust gas O 2 value before starting the boiler, and corresponds to the target O 2 value and the target O 2 value for the air ratio set based on the relationship data. To input the output value of the air flow meter
In the third and fourth steps,
Boiler air ratio feedback control method, characterized in that controlling the blower so that the output value measured by the air flow meter becomes a set output value, and the O 2 value measured by the O 2 sensor becomes a target O 2 value.
 제 10항에 있어서,
상기 O2 센서는 람다센서이고, 상기 공기유량측정기는 MAF 센서인 것을 특징으로 하는 보일러 공기비 피드백 제어방법.
The method of claim 10,
The O 2 sensor is a lambda sensor, and the air flow meter is a MAF sensor.
 삭제delete 제 11항에 있어서,
상기 제4단계 후에,
보일러 가동 후, 상기 람다센서에서 측정된 값은 설정된 값을 유지하나, 상기 MAF 센서에서 측정된 값이 설정된 출력값을 벗어나는 경우, 공기비값에 따른 MAF센서의 출력값과, 배기가스 O2값과의 관계데이터를 재설정하는 제 5단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보일러 공기비 피드백 제어방법.
The method of claim 11,
After the fourth step,
After starting the boiler, the value measured by the lambda sensor maintains the set value, but when the value measured by the MAF sensor exceeds the set output value, the relationship between the output value of the MAF sensor according to the air ratio value and the exhaust gas O 2 value Boiler air ratio feedback control method further comprising a fifth step of resetting the data.
 ◈청구항 14은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈◈ Claim 14 was abandoned upon payment of the set registration fee. 제 13항에 있어서,
상기 람다센서에서 측정된 O2 값이 목표 O2 값을 벗어나는 경우,
MAF 센서제어와, 람다센서 피드백 제어를 설정된 횟수만큼 상기 송풍기를 반복 제어하여 측정된 O2 값이 목표 O2 값이 되도록 조절하는 것을 특징으로 하는 보일러 공기비 피드백 제어방법.
The method of claim 13,
When the O 2 value measured by the lambda sensor is outside the target O 2 value,
A method for controlling a boiler air ratio feedback, characterized in that the MAF sensor control and the lambda sensor feedback control are repeatedly controlled by the blower for a set number of times to adjust the measured O 2 value to a target O 2 value.
KR1020180172349A 2018-12-28 2018-12-28 Air ratio feedback controlling system for boiler KR102202296B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180172349A KR102202296B1 (en) 2018-12-28 2018-12-28 Air ratio feedback controlling system for boiler

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180172349A KR102202296B1 (en) 2018-12-28 2018-12-28 Air ratio feedback controlling system for boiler

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200083767A KR20200083767A (en) 2020-07-09
KR102202296B1 true KR102202296B1 (en) 2021-01-14

Family

ID=71602552

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180172349A KR102202296B1 (en) 2018-12-28 2018-12-28 Air ratio feedback controlling system for boiler

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102202296B1 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011099608A (en) * 2009-11-05 2011-05-19 Mitsubishi Electric Corp Boiler combustion control device

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004055231B3 (en) * 2004-11-16 2006-07-20 Siemens Ag Method and device for lambda control in an internal combustion engine
US9175853B2 (en) 2011-08-18 2015-11-03 Aerco International, Inc. Water heating system with oxygen sensor
KR101759217B1 (en) 2014-10-31 2017-08-01 한국생산기술연구원 A air-fuel ratio control system using complex sensor and control method the therefore
KR101738091B1 (en) 2016-08-02 2017-05-19 대림로얄이앤피(주) CONTROLLING SYSTEM OF AIR FUEL RATION AND NOx
KR101827140B1 (en) 2016-08-23 2018-02-07 현대자동차주식회사 Method and Vehicle for Control Fuel Injection Quantity using Lambda Sensor

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011099608A (en) * 2009-11-05 2011-05-19 Mitsubishi Electric Corp Boiler combustion control device

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200083767A (en) 2020-07-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8128003B2 (en) Burner for heating a catalytic converter with open-loop or closed-loop controlled fuel delivery
JP2008232501A (en) Air-fuel ratio control system for combustion heating furnace
US20120100493A1 (en) Assured compliance mode of operating a combustion system
CN110207392B (en) Method for correcting current function relationship between fan and proportional valve
CN110573800A (en) Method for controlling a gas-operated heating device
JP2018004140A (en) Boiler device
KR102202296B1 (en) Air ratio feedback controlling system for boiler
EP2685169B1 (en) Method for operating a gas burner
EP2631541B1 (en) Method for operating a gas burner
JP2016020791A (en) Boiler system
JP2016008803A (en) Boiler equipment
US9784448B2 (en) Method for electronically regulating a combustible mixture, for example gas fed to a burner
JP6492434B2 (en) Boiler equipment
JP6409382B2 (en) Boiler equipment
JP2003042444A (en) Water heater
JP6413415B2 (en) Boiler equipment
JP7220971B2 (en) Combustion control method for combustion equipment
JP7210126B2 (en) Combustion equipment
JPH0810054B2 (en) Combustor controller
JP7413145B2 (en) combustion device
JP7210125B2 (en) Combustion equipment
JP2024002212A (en) combustion device
JP2016020789A (en) Boiler system
JP2022179847A (en) Combustion control method and combustion control device
JP6413416B2 (en) Boiler equipment

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant