KR102265407B1

KR102265407B1 - 디젤 엔진형 발전기 후처리 장치 제어 장치 및 방법

Info

Publication number: KR102265407B1
Application number: KR1020210014787A
Authority: KR
Inventors: 김병섭
Original assignee: 김병섭
Priority date: 2021-02-02
Filing date: 2021-02-02
Publication date: 2021-06-14

Abstract

본원의 일 실시예에 따른 디젤 엔진형 발전기 후처리 장치 제어 장치는 미리 설정된 복수의 구역 별로 발전기의 배기팬에서 배출되는 연소가스의 매연 분자를 필터링하는 복수의 필터를 탑재하는 필터 장착부, 상기 필터의 전방으로부터 상기 복수의 필터를 향해 광을 조사하는 발광부, 상기 필터의 전방으로부터 조사되어 상기 복수의 필터를 투과한 투사광을 상기 필터의 후방에서 수신하는 수광부, 상기 수광부가 수신하는 상기 복수의 필터 각각의 투사광량에 따라 상기 구역 별로 탑재된 복수의 필터를 이동시키는 제어신호를 생성하는 제어부, 상기 제어신호에 기초하여 상기 필터를 구역 내 이동 및 구역간 이동시키는 구동부, 상기 배기팬의 진동 데이터를 수집하는 데이터 수집부, 상기 진동 데이터에 대한 주파수 분석에 기초하여 특질 변수를 추출하는 데이터 전처리부 및 상기 특질 변수를 입력으로 하는 인공지능 모델을 통해 배기팬의 결함을 검출하는 학습부를 포함할 수 있다.

Description

디젤 엔진형 발전기 후처리 장치 제어 장치 및 방법 {device and method for controlling diesel engine type generator DPF system}

본원은 디젤 엔진형 발전기 후처리 장치 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 발전기는 역학적 에너지를 전기적 에너지로 변환하는 기기로서, 디젤 엔진형 발전기(통상 "디젤 발전기"로 약칭함)는 디젤연료를 연소시켜 발전시키는 발전기를 의미한다. 이와 같은 디젤 엔진형 발전기의 구조를 간단히 설명하면, 디젤연료를 통해 역학적 에너지를 발생시키는 디젤 엔진과, 디젤 엔진을 통해 발생된 역학적 에너지를 이용하여 전기적 에너지로 변환시키는 발전부로 이루어진다.

한편, 최근 디젤 엔진이 사용되는 차량이나 선박 또는 발전기 등에서 배출되는 연소가스 내의 매연분자로 인한 대기오염의 문제가 심각한 사회문제로 대두되고 있다. 따라서, 각국의 정부 또는 관련기관에서는 연소가스규제를 위하여 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC), 질소산화물(NOx) 등의 연소가스 내의 매연분자(오염물질)에 대한 배출 기준을 정해놓고 있으며, 이러한 연소가스 규제는 점차 강화되고 있는 추세이다.

한편, 일반적으로 대형 건축물, 병원, 공장에는 정전 등으로 전기의 공급이 차단됨으로 인한 피해의 발생을 예방하고자 비상발전기가 구비되며, 비상발전기는 디젤엔진을 이용하여 발전기를 구동시킴으로써 필요 장비의 구동을 위한 전기를 생산하도록 이루어진다.

한편, 디젤엔진은 열효율이 우수하나 입자상물질(PM)인 유해물질이 즉 매연이 과다 배출되어 대기오염을 유발함에 따라 배기가스 중의 매연을 제거하여 감소시키는 후처리장치가 함께 구성된다.

기존의 후처리 장치는 비상 발전기로부터 배출되는 배기가스 통과하도록 이루어진 하우징을 포함하며, 상기 하우징의 내부에 디젤산화촉매 및 매연포집필터 등으로 구성된다.

이러한 종래의 후처리장치는 비상 발전기를 가동하여 300℃ 이상, 1시간 유지해야 하나 비상용 발전기 특성상 300℃ 이상 가동하기 어려움으로 인하여 전기히터를 이용한 강제 재생방식으로 포집된 매연을 재생시키게 된다.

그러나, 상기와 같이 구성된 종래의 후처리장치는 배기가스가 하우징의 내부에서 균일하게 분산되지 못하고, 하우징의 내부에서 특정 부분에 집중되어 유동하게 되며, 이에 따라 매연포집필터의 여과 효율이 저하되는 문제점이 있다.

즉, 비상 발전기용 후처리장치는 크기가 작은 차량용 매연저감장치와는 달리 1미터 이상의 폭과 높이를 가지며, 이러한 매연저감장치로 유입되는 배기가스의 높은 온도로 인해 대부분의 배기가스가 하우징의 상단부에 집중되어 유동하면서 하우징을 통과하게 되므로, 결국 매연포집필터의 상단부만이 유해물질의 여과에 주로 활용됨에 따라 여과 효율이 저하되는 것은 물론이고 매연포집필터의 수명이 단축된다.

또한, 상기와 같이 하우징의 특정 부분에 배기가스가 집중되어 유동하는 경우, 배압의 상승되어 디젤 엔진의 효율이 저하되는 문제점이 있으며, 전기히터를 사용할 경우 전기히터의 크기고, 재생온도가 상승하지 않는 문제가 발생된다.

또한, 전기히터를 이용하여 매연포집필터에 포집된 매연을 재생하기 위해서는 별도로 전기히터 온도 및 시간을 제어할 제어시스템이 필요한 실정이다.

본원의 배경이 되는 기술은 한국공개특허공보 제10-2014-0098453호에 개시되어 있다.

본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 디젤 엔진형 발전기 후처리 장치의 필터의 효율을 향상시킬 수 있는 디젤 엔진형 발전기 후처리 장치 제어 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 하우징의 내부로 유입되는 배기가스를 하우징의 내부에서 균일하게 분산시켜 배기가스의 여과 효율을 높이고, 배기가스의 원활한 배출을 유도하여 배압 상승으로 인한 엔진 효율 저하가 방지될 수 있도록 하고, 디젤 엔진형 발전기 후처리장치로 전기히터를 이용하여 매연을 재생함에 원할할 수 있도록 하는 디젤 엔진형 발전기 후처리장치 제어장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

분리부가분리부또한, 전기히터를 이용하여 재생함에 있어 온도를 600℃까지 상승시킨 후 약 4시간 정도 온도를 유지하는 제어시스템과 블로워를 이용하여 600℃로 상승된 공기를 매연포집필터로 이용시켜 재생이 원할하게 해주는 컨트롤을 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

다만, 본원의 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들도 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 일 실시예에 따른 디젤 엔진형 발전기 후처리 장치 제어 장치는 미리 설정된 복수의 구역 별로 발전기의 배기팬에서 배출되는 연소가스의 매연 분자를 필터링하는 복수의 필터를 탑재하는 필터 장착부, 상기 필터의 전방으로부터 상기 복수의 필터를 향해 광을 조사하는 발광부, 상기 필터의 전방으로부터 조사되어 상기 복수의 필터를 투과한 투사광을 상기 필터의 후방에서 수신하는 수광부, 상기 수광부가 수신하는 상기 복수의 필터 각각의 투사광량에 따라 상기 구역 별로 탑재된 복수의 필터를 이동시키는 제어신호를 생성하는 제어부, 상기 제어신호에 기초하여 상기 필터를 구역 내 이동 및 구역간 이동시키는 구동부, 상기 배기팬의 진동 데이터를 수집하는 데이터 수집부, 상기 진동 데이터에 대한 주파수 분석에 기초하여 특질 변수를 추출하는 데이터 전처리부 및 상기 특질 변수를 입력으로 하는 인공지능 모델을 통해 배기팬의 결함을 검출하는 학습부를 포함할 수 있다.

본원의 일 실시예에 따르면, 상기 구동부는, 제1모터유닛 및 제2모터유닛을 포함하고, 상기 제1모터유닛을 구동하여 상기 구역 내에 위치한 복수의 필터를 탑재하는 제1플레이트를 회전시켜 상기 필터를 구역 내에서 이동시키고, 상기 제2모터 유닛을 구동하여, 상기 구역 별로 구비된 복수의 제1플레이트를 탑재하는 제2플레이트를 회전시켜 상기 제1플레이트를 구역간 이동시킬 수 있다.

본원의 일 실시예에 따르면, 상기 발광부는 상기 구역 별 복수의 필터 각각에 대해 광을 조사하고, 상기 수광부는 상기 구역 별 복수의 필터 각각을 투과한 투사광을 수신할 수 있다.

본원의 일 실시예에 따르면, 상기 제어부는, 상기 투사광량이 기설정된 임계값에 미만하는 경우, 상기 필터에 매연 분자가 누적된 것으로 판단하여 상기 필터를 이동시키는 제어신호를 생성하되, 상기 구역 별 투사광량이 임계값에 미만하는 필터의 수 및 위치를 고려하여, 상기 필터의 구역 내 이동 또는 구역간 이동을 위한 제어신호를 생성할 수 있다.

본원의 일 실시예에 따르면, 상기 제어부는, 상기 구역 내 필터의 투사광량을 구역 내 필터간 비교하여, 구역 내 필터간 투사광량의 차이에 기초하여 상기 필터를 구역 내 이동시키는 제어신호를 생성할 수 있다.

본원의 일 실시예에 따르면, 상기 제어부는 상기 구역 내 필터의 투사광량을 구역 별로 비교하여, 구역 별 투사광량의 차이에 기초하여 상기 필터를 구역간 이동시키는 제어신호를 생성할 수 있다.

본원의 일 실시예에 따르면, 상기 데이터 전처리부는, 상기 데이터 수집부에서 수집된 진동 데이터를 FFT 알고리즘에 적용하여 주파수 분석을 수행하고, 상기 진동 데이터 및 주파수 분석 결과를 변수 추출 알고리즘에 적용하여 통계적 특질 변수를 추출할 수 있다.

본원의 일 실시예에 따르면, 상기 제어부는, 상기 학습부에 의한 배기팬의 결함 검출시 상기 필터의 구역 내 이동 및 구역간 이동의 빈도에 가중치를 부여하여 상기 제어신호를 생성할 수 있다.

한편, 본원의 다른 실시예에 따른 디젤 엔진형 발전기 후처리장치는, 미리 설정된 복수의 구역 별로 발전기의 배기팬에서 배출되는 연소가스의 흐름을 원할하게 하는 분리부와 전기히터를 이용하여 온도를 600℃까지 상승시키는 히터부, 매연 분자를 필터링하는 복수의 필터를 탑재하는 필터 장착부, 배기가스의 온도, 압력, 매연농도를 표시하고, 재생시 온도를 제어할 수 있는 제어부, 재생시 공기를 공급하여 주는 블로워 공급부, 제어신호에 기초하여 상기 필터를 구역 내 이동 및 구역간 이동시키는 구동부를 포함할 수 있다.

또한, 본원의 다른 실시예에 따르면, 상기 분리부는, 배기가스 흐름을 원할하게 하기 위하여 와류톤을 탑재하여 배기가스가 와류를 형성하여 골고루 분포되도록 유도할 수 있다.

또한, 본원의 다른 실시예에 따르면, 상기 히터부는 전원이 공급되면 600℃까지 히터가 온도가 상승하며, 최대 800℃까지 상승하면 자동적으로 꺼져서 안전성을 가지는 시스템이다.

또한, 본원의 다른 실시예에 따르면, 상기 필터부는, 배기가스가 배출될 때 일정크기 이상의 입자상물질을 포집하여 주며, 일정이상 포집이 되면 제어부에서 신호를 주어 재생을 시키도록 한다.

또한, 본원의 다른 실시예에 따르면, 상기 제어부는, 발전기 엔진에서 신호를 받아 일정이상의 가동이나 시간이 되면 자동적으로 전기히터 및 블로워를 가동하여 재생작업을 실시하도록 한다. 또한 입자상물질의 압력이 엔진허용배압의 80%가 되면 재생을 실시하도록 알람을 울려준다.

또한, 본원의 다른 실시예에 따르면, 상기 제어부는 상기 구역 내 필터의 압력이 상승하거나 발전기 엔진부에서 신호를 받아 자동적으로 재생을 실시하며, 재생이 실시되면, 전기히터에서 온도를600℃까지 상승시키며, 온도가 600℃가 되면 자동적으로 블로워가 켜지고 상승된 온도를 필터부로 이통시켜 필터에 포집된 입자상물질을 재생시켜 주며, 온도가 500℃로 떨어지면 블로워는 꺼지고, 히터는 켜저서 500℃와 600℃ 사이에서 약 4시간동안 제어를 할 수 있도록 한다.

또한, 본원의 다른 실시예에 따르면, 상기 제어부는, 재생이 원할하게 이루어지면, 자동적으로 히터 및 블로워가 꺼지며, 재생시간이 완료된 후에는 알람을 울려 완료를 알려주게 한다.

한편, 본원의 일 실시예에 따른 디젤 엔진형 발전기 후처리 장치 제어 장치에 의한 디젤 엔진형 발전기 후처리 장치 제어 방법은, 미리 설정된 복수의 구역 별로 발전기의 배기팬에서 배출되는 연소가스의 매연 분자를 필터링하는 복수의 필터에 대해 필터의 전방으로 상기 복수의 필터를 향해 광을 조사하는 단계, 상기 필터의 전방으로부터 조사되어 상기 복수의 필터를 투과한 투사광을 상기 필터의 후방에서 수신하는 단계, 상기 복수의 필터 각각의 투사광량에 따라 상기 구역 별로 탑재된 복수의 필터를 이동시키는 제어신호를 생성하는 단계, 상기 제어신호에 기초하여 상기 필터를 구역 내 이동 및 구역간 이동시키는 단계, 상기 배기팬의 진동 데이터를 수집하는 단계, 상기 진동 데이터에 대한 주파수 분석에 기초하여 특질 변수를 추출하는 단계, 상기 특질 변수를 입력으로 하는 인공지능 모델을 통해 배기팬의 결함을 검출하는 단계를 포함할 수 있다.

한편, 본원의 일 실시예에 따른 디젤 엔진형 발전기 후처리 장치 제어 장치를 이용한 후처리 장치 시스템은, 디젤 엔진형 발전기 후처리 장치 제어 장치 및 발전기용 후처리 장치를 포함하고, 상기 발전기용 후처리 장치는, 내부에 정화공간이 마련되고 일단에 유입구와 타단에 배출구가 구비되는 하우징, 상기 정화공간에서 상기 유입구의 후단에 장착되고 외부로부터 인가되는 전원에 의해 열을 발산하는 하나 이상의 재생히터 및 배기가스의 이동방향을 기준으로 상기 정화공간에서 상기 재생히터의 후단에 이격 장착되고 배출구로 이동하는 배기가스와 접촉되어 배기가스 중 입자상물질을 저감시키며, 상기 재생히터에서 발산되는 열을 통해 재생되는 매연포집필터를 포함하는 것일 수 있다.

또한, 상기 재생히터는, 원통형 구조를 가지며 중심축에서 방사형으로 복수의 분리부가 형성되는 세라믹보빈과, 상기 세라믹보빈의 선택된 분리부에 삽입 설치되고 외부로부터 인가되는 전원에 의해 발열되는 니켈코일을 포함하는 것일 수 있다.

또한, 상기 분리부는 중심축에서 외측으로 갈수록 그 폭이 커지도록 구성되는 것일 수 있다.

또한, 상기 하우징의 정화공간에서 상기 유입구와 재생히터 사이에 밀착되게 장착되고, 유입구로 유입되는 배기가스가 통과되게 하면서 배기가스의 확산을 유도하는 제 1와류톤부재를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 하우징의 정화공간에서 상기 배출구에 연통되게 장착되고, 배출구로 배출되는 배기가스가 배출되는 과정에서 와류를 발생시켜 유속 증대를 유도하는 제 2와류톤부재를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 하우징의 정화공간을 향하여 직경이 커지도록 구성되는 나팔관과, 상기 나팔관의 원주방향으로 일정 간격을 따라 일부위를 내부의 중심측으로 절곡시켜 형성되는 복수의 와류날개 및 각 와류날개의 절곡에 의해 나팔관의 원주방향을 따라 마련되는 유동홀을 포함하는 것일 수 있다.

또한, 상기 와류날개는, 평면상 상기 하우징의 정화공간을 향하는 일측의 변 길이가 타측의 변 길이보다 길게 형성되어 사다리꼴 형상을 가지는 것일 수 있다.

또한, 상기 와류날개는, 상기 하우징의 정화공간을 향하는 일측의 절곡각도가 타측의 절곡각도보다 크게 형성되는 것일 수 있다.

또한, 상기 매연포집필터는, 상기 정화공간에 설치되는 본체와, 상기 하우징의 길이방향과 평행하게 배치되고 일단과 타단이 각각 노출되어 배기가스가 통과되도록 상기 본체에 분산 배치되는 복수의 정화필터와, 상기 재생히터를 향하는 본체의 일측면에 적어도 하나 이상이 관통 형성되는 베플홀 및 일단이 상기 베플홀에 연통하며 상기 본체의 내부에서 독립된 공간부를 가지는 흡수챔버를 포함하는 것일 수 있다.

상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본원을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.

전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 디젤 엔진형 발전기 후처리 장치의 필터의 효율을 향상시킬 수 있는 디젤 엔진형 발전기 후처리 장치 제어 장치 및 방법을 제공할 수 있다.

본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 디젤 엔진형 발전기 후처리 장치의 배기팬의 결함을 예측하고, 결함시에도 필터링이 원할하게 이루어지도록 하는 디젤 엔진형 발전기 후처리 장치 제어 장치 및 방법을 제공할 수 있다.

본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 하우징의 유입구 및 배출구에 각각 회전류를 발생시키는 제 1와류톤부재와 제 2와류톤부재를 장착하여 배기가스의 흐름을 물리적으로 제어함으로써 매연포집필터에 대한 전체 영역으로 배기가스가 고르게 통과되게 하여 입자상물질의 불균일한 포집으로 인한 효율 저하를 방지하면서, 배기가스의 원활한 배출을 유도함에 따라 배출 지연으로 인한 배기가스의 배압이 증가와 그에 따른 디젤 엔진의 효율 저하를 방지할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.

또한 매연포집필터에 부분적으로 베플홀과 이에 연통하는 흡수챔버를 하나 이상 마련함으로써, 디젤 엔진에서 배출되는 진동과 소음 등이 흡수 및 저감되게 하면서, 특히 배기가스가 열에 의해 팽창되는 경우나 엔진의 급격한 출력 변동 시 챔버로서의 기능이 수행되게 하여 엔진의 출력저하와 매연포집필터의 압력을 저감시키고 그에 따라 장치의 부하 발생이 최소화되어 수명을 연장시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 후처리장치 제어부에서 발전기 엔진의 신호를 받아 일정이상의 가동횟수나 가동시간이 되면 자동으로 재생장치가 가동하는 것으로 매연이 포집된 필터를 일정한 시간내에 재생하므로 후처리장치의 수명이 반영구적이며, 엔진에 미치는 영향도 최소화 할 수 있는 효과가 있다.

다만, 본원에서 얻을 수 있는 효과는 상기된 바와 같은 효과들로 한정되지 않으며, 또 다른 효과들이 존재할 수 있다.

도 1은 본원의 일 실시예에 따른 디젤 엔진형 발전기 후처리 장치 제어 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본원의 일 실시예에 따른 디젤 엔진형 발전기 후처리 장치 제어 장치의 구현예를 도시한 도면이다.
도 3은 본원의 일 실시예에 따른 디젤 엔진형 발전기 후처리 장치 제어 장치의 구역 별로 구비된 필터의 예를 도시한 도면이다.
도 4는 본원의 일 실시예에 따른 디젤 엔진형 발전기 후처리 장치 제어 장치의 구동부의 예를 도시한 도면이다.
도 5는 본원의 일 실시예에 따른 디젤 엔진형 발전기 후처리 장치 제어 장치의 진동데이터의 주파수 분석 결과를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 본원의 일 실시예에 따른 디젤 엔진형 발전기 후처리 장치 제어 장치의 배기팬 결함예측 모델에서 유의미한 변수추출을 위해 수행한 PCA분석결과이다.
도 7은 본원의 일 실시예에 따른 디젤 엔진형 발전기 후처리 장치 제어 장치의 결함예측 모델의 알고리즘별 정확도를 도시한 도면이다.
도 8은 본원의 일 실시예에 따른 디젤 엔진형 발전기 후처리 장치 제어 방법의 흐름을 도시한 도면이다.
도 9은 본 원의 일 실시예에 따른 발전기용 후처리 장치를 나타내는 사시도이다.
도 10는 본 원의 일 실시예에 따른 발전기용 후처리 장치의 구성을 나타내는 측단면도이다.
도 11a는 본 원의 일 실시예에 따른 발전기용 후처리 장치의 재생히터의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 11b는 본 원의 일 실시예에 따른 발전기용 후처리 장치의 재생히터의 구성을 나타내는 정면도이다.
도 12a는 본 원의 일 실시예에 따른 발전기용 후처리 장치의 매연포집필터의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 12b는 본 원의 일 실시예에 따른 발전기용 후처리 장치의 매연포집필터의 구성을 나타내는 측단면도이다.
도 13a 내지 도 13c는 본 원의 일 실시예에 따른 발전기용 후처리 장치의 제 1와류톤부재 및 제 2와류톤부재의 구성을 나타내는 도면이다.
도 14는 본 원의 일 실시예에 따른 발전기용 후처리 장치의 제 1와류톤부재의 작동상태를 나타내는 도면이다.
도 15는 본 원의 일 실시예에 따른 발전기용 후처리 장치의 제 2와류톤부재의 작동상태를 나타내는 도면이다.
도 16은 본원의 일 실시예에 따른 발전기용 후처리 장치 시스템을 설명하기 위한 개념도이다.
도 17은 본원의 일 실시예에 따른 발전기용 후처리 장치 시스템을 설명하기 위한 개념도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에", "상부에", "상단에", "하에", "하부에", "하단에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 1은 본원의 일 실시예에 따른 디젤 엔진형 발전기 후처리 장치 제어 장치의 구성을 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 디젤 엔진형 발전기 후처리 장치 제어 장치(100)는 전기히터부, 필터 장착부(110), 발광부(120), 수광부(130), 제어부(140), 구동부(150), 데이터 수집부(160), 데이터 전처리부(170) 및 학습부를 포함할 수 있다.

상기 전기히터부는 예를 들어, 핀히터로 구성될 수 있으며, 발전기 엔진의 용량에 따라 복수의 히터로 구성될 수도 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 전기히터부는 하우징 전체에 대하여 열을 전달하여 히팅할 수 있도록 배치(구성, 형성)될 수 있다.

한편, 본원의 후처리 장치는 예를 들어, 후처리 재생장치로 명명될 수 있으므로, 명명에 한정되는 것은 아니다.

도 2는 본원의 일 실시예에 따른 디젤 엔진형 발전기 후처리 장치 제어 장치의 구현예를 도시한 도면이고, 도 3은 본원의 일 실시예에 따른 디젤 엔진형 발전기 후처리 장치 제어 장치의 구역 별로 구비된 필터의 예를 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 필터 장착부(110)는 미리 설정된 복수의 구역 별로 발전기의 배기팬(101)에서 배출되는 연소가스의 매연 분자를 필터링하는 복수의 필터를 탑재할 수 있다. 필터 장착부(110)는 복수의 필터가 탑재되는 미리 설정된 구역을 구비할 수 있다. 도 3을 참조하면, 복수의 구역은 복수의 필터(10)를 각각 탑재하는 복수의 제1플레이트(11)에 의해 구분될 수 있다. 즉, 하나의 제1플레이트(11)에 탑재된 복수의 필터(10)는 하나의 구역에 구비된 필터일 수 있다.

발광부(120)는 상기 필터의 전방으로부터 상기 복수의 필터를 향해 광을 조사할 수 있다. 도 2를 참조하면, 발광부(120)는 구역 별 복수의 필터 각각에 대해 광을 조사할 수 있다. 발광부(120)는 적외선, 가시광선 등 미리 설정된 파장을 갖는 광을 조사할 수 있다. 발광부(120)는 발광소자로서 일예로 엘이디(LED)일 수 있다. 다만, 이에만 한정되는 것은 아니고, 발광부(120)는 다양한 발광소자로 이루어질 수 있다.

수광부(130)는 필터(10)의 전방으로부터 조사되어 복수의 필터(10)를 투과한 투사광을 필터의 후방에서 수신할 수 있다. 즉, 수광부(130)는 구역 별 복수의 필터 각각을 투과한 투사광을 수신할 수 있다. 수광부(130)는 발광부(120)로부터 조사되는 광의 세기와 대비하여 필터(10)에 의해 필터링된 매연 분자 등에 의해 변화된 투과량의 정도를 측정(센싱)할 수 있다. 이러한 수광부(130)가 측정(센싱)하는 투사광의 정도인 투사광량을 통해 필터(10)에 필터링된 매연 분자의 정도가 판단될 수 있다.

제어부(140)는 수광부(130)가 수신하는 복수의 필터(10) 각각의 투사광량에 따라 구역 별로 탑재된 복수의 필터를 이동시키는 제어신호를 생성할 수 있다. 배기팬(101)에서 배출되는 연소가스의 기류가 일정하지 않음에 따라, 복수의 필터별로 매연 분자의 누적량이 상이할 수 있다. 예시적으로, 연소가스는 배기팬(101)에 의해 배출되기 때문에, 팬의 특성상 팬 전방의 필터에 고른 기류를 전달하는 것은 어렵다. 즉, 배기팬(101)의 중심 영역에 강한 연소가스의 기류가 형성되고, 중심에서 멀어질수록 연소가스의 기류가 약해질 수 있다. 이에 따라, 필터의 위치별로 누적되는 매연 분자의 양이 상이하게 되며, 수광부(130)에서 수신하는 각 필터의 투사광량 또한 상이할 수 있다. 따라서, 제어부(140)는 상기 투사광량이 기설정된 임계값에 미만하는 경우, 필터에 매연 분자가 누적된 것으로 판단하여 필터를 이동시키는 제어신호를 생성할 수 있다. 제어부(140)는 구역 별 투사광량이 임계값에 미만하는 필터의 수 및 위치를 고려하여, 필터의 구역 내 이동 또는 구역간 이동을 위한 제어신호를 생성할 수 있다. 또한, 제어부(140)는 구역 별 투사광량이 임계값에 미만하는 필터의 수 및 위치를 고려하여, 필터의 구역 내 이동 또는 구역간 이동을 위한 제어신호를 생성할 수 있다.

한편, 본원의 일 실시예에 따른, 제어부(140)는 투사광량에 따라 제어 신호를 생성하는 것에 한정되는 것이 아니다. 다른 실시예로, 투사광량이 아닌 매연의 포집량, 진동량 등을 기반으로 제어 신호를 생성하는 것일 수 있다.

이에 따라, 기반으로 하는 정보를 습득하기 위한 구성이 가감될 수 있음은 통상의 기술자에게 용이한 사실이다.

구체적으로, 하나의 구역 내의 필터간 투사광량을 비교하는 경우, 제어부(140)는 구역 내 필터의 투사광량을 구역 내 필터간 비교하여, 구역 내 필터간 투사광량의 차이에 기초하여 필터를 구역 내 이동시키는 제어신호를 생성할 수 있다. 즉, 구역 내에 필터 중 투사광량이 임계값 미만인 필터와 임계값 이상인 필터가 존재하는 경우, 매연 분자가 더 많이 누적된 필터의 위치가 상대적으로 강한 연소가스 기류에 대응하는 위치라 할 수 있다. 이에 제어부(140)는 투사광량이 임계값 미만인 필터가 임계값 이상인 필터의 위치로 이동하도록 하는 제어신호를 생성할 수 있다.

또한, 투사광량을 구역간 비교하는 경우, 제어부(140)는 구역 내 필터의 투사광량을 구역 별로 비교하여, 구역 별 투사광량의 차이에 기초하여 필터를 구역간 이동시키는 제어신호를 생성할 수 있다. 연소가스 기류의 불균형에 의해 구역 별로도 차이가 발생할 수 있으며, 특정 구역의 필터에만 연소 가스가 집중되는 경우, 필터로서의 효율이 저감되고, 나머지 구역의 필터의 활용성이 저감될 수 있다. 따라서, 제어부(140)는 구역 별 투사광량의 차이가 미리 설정된 차이 이상인 경우, 필터를 구역간 이동시키는 제어신호를 생성할 수 있다.

필터의 구역 내 이동 및 구역간 이동을 위한 제어 신호는 투사광량이 상대적으로 높은 필터 즉, 매연 분자의 누적량이 상대적으로 적은 필터가 연소 가스 기류의 중심쪽으로 이동시키는 명령을 포함할 수 있다. 즉, 구역 내 이동 및 구역간 이동은 매연 분자 누적량이 상대적으로 적은 필터가 보다 많은 연소 가스를 필터링하기 위해 연소가스의 기류가 많은 중심 영역으로 이동되고, 매연 분자 누적량이 상대적으로 많은 필터는 중심 영역에서 상대적으로 외곽 영역으로 이동하여 모든 필터가 고르게 필터링을 수행할 수 있도록 할 수 있다.

도 4는 본원의 일 실시예에 따른 디젤 엔진형 발전기 후처리 장치 제어 장치의 구동부의 예를 도시한 도면이다.

구동부(150)는 제어신호에 기초하여 상기 필터를 구역 내 이동 및 구역간 이동시킬 수 있다. 도 4를 참조하면, 구동부(150)는 제1모터 유닛(13) 및 제2모터 유닛(14)을 포함할 수 있다. 제1모터 유닛(13) 및 제2모터 유닛(14)은 회전동력을 제공하는 모터를 포함할 수 있으며 복수개 구비될 수 있다. 구동부(150)는 제1모터 유닛(13)을 구동하여 구역 내에 위치한 복수의 필터를 탑재하는 제1플레이트(11)를 회전시켜 필터를 구역 내에서 이동시킬 수 있다. 구체적으로, 제1모터 유닛(13)은 하나의 영역에 대응하여 복수의 필터를 탑재하는 제1플레이트(11)와 연결될 수 있다. 제1모터 유닛(13)은 제1플레이트(11)를 회전시켜 제1플레이트(11)상의 복수의 필터를 구역 내 이동시킬 수 있다.

또한, 구동부(150)는 제2모터유닛을 구동하여 구역 별로 구비된 복수의 제1플레이트(11)를 탑재하는 제2플레이트(12)를 회전시켜 제1플레이트(11)를 구역간 이동시킬 수 있다. 제2모터 유닛(14)은 복수의 제1플레이트(11)를 탑재하는 제2플레이트(12)와 연결될 수 있다. 제2모터 유닛(14)은 복수의 제1플레이트(11)를 탑재하는 제2플레이트(12)를 회전시켜 필터를 구역간 이동시킬 수 있다.

즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1모터 유닛(13)은 제1플레이트(11)를 회전시킴으로써, 제1플레이트(11)상의 복수의 필터를 구역 내 이동시킬 수 있다. 또한, 복수의 필터를 탑재하는 복수의 제1플레이트(11)는 제2플레이트(12)에 탑재되고, 제2플레이트를 회전시키는 제2모터 유닛(14)에 의해 제1플레이트가 이동되어 복수의 필터가 구역간 이동될 수 있다.

한편, 배기팬(101)의 날개, 구동 유닛 등에 결함이 발생하는 경우, 배출되는 연소가스의 기류가 편향되는 증상이 심해질 수 있다. 이로 인해 각 필터별로 누적되는 매연 분자 양의 불균형이 더욱 커질 수 있으며, 결과적으로 특정 부분의 필터에만 매연 분자가 누적되어 원활한 필터링이 불가능한 상황을 초래할 수 있다. 이에 본원의 일 실시예에 따른 디젤 엔진형 발전기 후처리 장치 제어 장치(100)는 배기팬(101)의 구동으로부터 결함을 검출함으로써, 원활한 필터링이 이루어지도록 할 수 있다.

데이터 수집부(160)는 배기팬(101)의 진동 데이터를 수집할 수 있다. 배기팬(101)에 진동을 유발하는 요인은 발란스 불량에 의한 진동, 마찰에 의한 진동, 정렬 불량에 의한 진동, 자여 진동, 비선형 진동, 열특성에 의한 진동, 배관에 의한 진동 등을 포함할 수 있다. 데이터 수집부(160)는 진폭, 위상 등 배기팬(101)에 구비된 진동 센서로부터 진동 데이털르 수집할 수 있다. 상기 진동센서는 압전 가속도 방식, 외팔보 진동 방식, 광 섬유 방식 등 다양한 타입의 센서로 마련될 수 있다. 또한, 진동 데이터는 배기팬(101)의 진동수, 진폭, 변위, 속도, 가속도 등의 정보를 포함할 수 있다. 또한, 데이터 수집부(160)는 배기팬(101)에 대한 결함 주파수를 진동 데이터로서 수집할 수 있다.

예시적으로, 진동 데이터에 포함된 진동수는 배기팬(101)의 어느 부품이 어떠한 원인으로 진동을 하고 있는가를 찾아내는 데에 중요한 정보이다. 구름 베어링, 기어 등에 이상이 있거나, 로터에 불평형, 커플링에 정렬 불량 등이 있을 때의 진동수는 정해져 있기 때문에 진동이 판명되면 대부분의 진동요인이 분명해 진다. 또한, 진동 데이터에 포함된 진폭은 배기팬(101)의 열화도를 파악하는 정보로 사용될 수 있다.

데이터 전처리부(170)는 상기 진동 데이터에 대한 주파수 분석에 기초하여 특질 변수를 추출할 수 있다. 데이터 전처리부(170)는 진동 데이터를 기반으로 주파수 분석을 수행할 수 있다. 데이터 전처리부(170)는 진동 데이터에 포함된 진폭, 위상 주파수에 기반하여 주파수 분석을 수행할 수 있다. 예시적으로, 데이터 전처리부(170)는 주파수 분석을 수행함으로써, 복잡한 파형으로 나타나는 진동의 각 성분을 구분하고 그 성분의 주파수와 진폭을 알아내므로 진동의 발생 포인트와 크기를 찾아낼 수 있다.

또한, 데이터 전처리부(170)는 데이터 수집부(160)에서 수집된 진동 데이터를 FFT 알고리즘에 적용하여 주파수 분석을 수행할 수 있다. FFT(Fast Fourier Transform) 알고리즘은, 고속푸리에 변환으로, 단순히 푸리에 변환을 이산화하여 계산을 수행하는 이산 푸리에 변환의 계산에 있어 삼각함수의 주기성을 이용하여 계산속도의 효율을 높이는 알고리즘이다. 데이터 전처리부(170)는 FFT 알고리즘을 사용함으로써, 무한 계산을 모두 수행하지 않고 동일한 값을 생략하여 계산량을 줄일 수 있다.

또한, 데이터 전처리부(170)는 진동 데이터의 노이즈를 제거하고 주파수 분석을 수행할 수 있다. 또한, 데이터 전처리부(170)는 로우패스 필터, 밴드패스 필터와 FFT(FFT: Fast Fourier Transform), STFT(STFTL: Short Time Fourier Transform)알고리즘 중 적어도 어느 하나를 이용하여 주파수 분석을 수행할 수 있다. 또한, 데이터 전처리부(170)는 수집된 진동 데이터(시간파형의 데이터)에서 고속푸리에변환(FFT)을 통한 주파수 영역으로의 변환 및 스펙트로그램을 통한 시간 주파수 영역으로의 변환과 각 영역의 특징을 추출할 수 있다.

도 5는 본원의 일 실시예에 따른 디젤 엔진형 발전기 후처리 장치 제어 장치의 진동데이터의 주파수 분석 결과를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 5를 참조하면, 데이터 전처리부(170)는 진동 데이터를 기반으로 배기팬(101) 각각에 대한 주파수 영역별 특징 및 이상 유무를 식별할 수 있다. 데이터 전처리부(170)는 진동 데이터를 기반으로 일상적인 피크들을 식별할 수 있다. 또한, 데이터 전처리부(170)는 비정상적 피크가 낮은 진폭을 식별할 수 있다. 또한, 데이터 전처리부(170)는 비정상적 피크의 진폭이 점차 높아지는 경우를 식별할 수 있다. 데이터 전처리부(170)는 시계열 기반으로 수집되는 진동 데이터의 주파수의 진폭의 특징으로부터 배기팬(101)의 이상 유무를 식별할 수 있다. 또한, 데이터 전처리부(170)는 진동 데이터 및 주파수 분석 결과를 변수 추출 알고리즘에 적용하여 통계적 특질 변수를 추출할 수 있다. 이때, 변수추출 알고리즘은 PCA(Principal Component Analysis)알고리즘일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니며, 기 개발되었거나 향후 개발되는 다양한 알고리즘을 적용할 수 있다.

도 6은 본원의 일 실시예에 따른 디젤 엔진형 발전기 후처리 장치 제어 장치의 배기팬 결함예측 모델에서 유의미한 변수추출을 위해 수행한 PCA분석결과이다.

도 6을 참조하면, 데이터 전처리부(170)는 PCA 알고리즘을 이용하여 결함 예측 모델의 구축을 위한 특질(특징) 변수를 추출할 수 있다. PCA분석은 데이터의 분산을 최대한 보존하면서 서로 직교하는 새 기저를 찾아, 고차원 공간의 표본들을 선형 연관성이 없는 저차원 공간으로 변환하여 변수를 추출할 수 있다. 데이터 전처리부(170)에서 도출되는 통계적 특질(특징) 변수는 진동데이터와 관련되어 수치화된 값을 가질 수 있는 변수를 포함할 수 있다. 예를들어, 데이터 전처리부(170)는 시간영역에서는 RMS, Variance, Skewness, Kurtosis, Shape factor, Crest factor, Impulse factor, Margin factor, Peak to Peak 중 적어도 어느 하나의 특질(특징) 변수를 도출(추출)할 수 있다. 또한, 데이터 전처리부(170)는 주파수영역에서 FC, RMSF, RVF, SS, SK 중 적어도 어느 하나의 특질(특징) 변수를 도출(추출)할 수 있다.

데이터 전처리부(170)에서 시간영역 및 주파수영역에서 각각의 특징을 포함하는 특질 변수를 추출함으로써, 학습부(180)에서 정확도가 높은 결함 예측 모델을 생성할 수 있다. 또한, 데이터 전처리부(170)에서 PCA(다변량 데이터 분석)기법을 적용함으로써, 여러 변수 간의 상관관계를 소수의 주성분으로 차원을 축소하여 데이터를 쉽게 이해할 수 있다. 학습부(180)는 특질 변수를 입력으로 하는 인공지능 모델을 통해 배기팬의 결함을 검출할 수 있다. 학습부(180)는 데이터 전처리부(170)에서 추출된 특질 변수를 머신러닝 알고리즘에 적용하여 배기팬(101)의 결함유무를 학습하는 결함예측 모델을 생성할 수 있다. 학습부(180)는 시간 영역 및 주파수 영역을 고려하여 추출된 특질 변수를 기반으로 결함 예측 모델을 생성할 수 있다.

예시적으로, 학습부(180)는 Decision Tree 알고리즘, Random Forest 알고리즘, SVM 알고리즘 및 KNN알고리즘 중 적어도 어느 하나에 기초하여 결함 예측 모델을 생성할 수 있다. 또한, 학습부(180)는 특질 변수를 입력으로 하는 머신러닝 알고리즘에 기초하여, 배기팬(101)의 결함 패턴을 학습하고, 결함 예측 모델을 생성할수 있다. 달리 말해, 학습부(180)는 특질 변수를 입력으로 하는 머신러닝 알고리즘에 기초하여 배기팬(101)의 결함 패턴을 학습하고, 결함 예측 모델을 생성할 수 있다.

도 7은 본원의 일 실시예에 따른 디젤 엔진형 발전기 후처리 장치 제어 장치의 결함예측 모델의 알고리즘별 정확도를 도시한 도면이다.

도 7을 참조하면, 학습부(180)는 복수의 머신러닝 알고리즘을 적용하여 생성된 결함 예측 모델 중 가장 정확도가 높은 결함 예측 모델을 배기팬(101)의 결함을 예측하기 위한 결함 예측 모델로 선정할 수 있다. 달리 말해, 학습부(180)는 특질 변수를 Decision Tree 알고리즘, Random Forest 알고리즘, SVM 알고리즘 및 KNN알고리즘 각각에 적용하여 결함 예측 모델을 생성하고, 정확도가 알고리즘이 적용된 결함 예측 모델을 배기팬(101) 결함 예측 분석을 위한 모델로 선정할 수 있다.

다른 예로, 학습부(180)는 시간 영역으로 구분하여 추출된 특질(특징) 변수를 입력으로 하는 제1머신러닝 알고리즘을 이용하여 제 1결함 예측 모델을 생성할 수 있다. 또한, 학습부(180)는 주파수 영역으로 구분하여 추출된 특질(특징) 변수를 입력으로 하는 제 2 머신러닝 알고리즘을 이용하여 제2 결함 예측 모델을 생성할 수 있다. 학습부(180)는 제1결함 예측 모델 및 제 2결함 예측 모델에서 학습된 데이터를 기반으로 배기팬(101)의 결함을 예측하기 위한 결함 예측 모델을 생성할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

학습부(180)는 결함 예측 모델을 기반으로 배기팬(101)의 결함을 예측할 수 있다. 달리 말해, 학습부(180)는 결함 예측 모델에 신규 진동 데이터를 입력하여 배기팬(101)의 결함을 예측할 수 있다. 예를 들어, 데이터 수집부(160)에서 신규 진동 데이터가 수집되는 경우, 데이터 전처리부(170)는 신규 진동 데이터를 기반으로 주파수 분석을 수행할 수 있다. 학습부(180)는 신규 진동 데이터 및 주파수 분석 결과 등을 결함 예측 모델에 입력하여 특정 배기팬(101)의 결함을 예측할 수 있다.

제어부(140)는 학습부(180)에 의한 배기팬(101)의 결함 검출시 필터의 구역 내 이동 및 구역간 이동의 빈도에 가중치를 부여하여 제어신호를 생성할 수 있다. 예시적으로, 배기팬(101)의 결함이 검출되더라도 연소가스의 배출이 이루어지고 있는 경우에는 즉각적으로 구동을 중지시키는 것은 어려울 수 있다. 또한, 결함 발생시 이를 대처하지 않는다면, 복수의 필터 중 일부영역에 연소가스가 집중되어 원활한 필터링이 불가하여 추가적인 사고가 발생할 수 도 있다. 이에 제어부(140)는 배기팬(101)의 결함 발생시 원활한 연소가스의 배출이 어려울 것에 대비하여 보다 빈번하게 필터의 이동이 이루어지도록 이동의 빈도에 가중치를 부여하여 제어신호를 생성할 수 있다. 또한, 배기팬(101)의 결함에 의해 특정 영역에 연소가스가 집중되는 경우, 제어부(140)는 해당 영역의 필터의 교체(이동) 주기가 빈번해지도록 가중치를 부여하여 제어신호를 생성할 수 있다.도 8은 본원의 일 실시예에 따른 디젤 엔진형 발전기 후처리 장치 제어 방법의 흐름을 도시한 도면이다.

도 8에 도시된 디젤 엔진형 발전기 후처리 장치 제어 방법은 앞서 설명된 디젤 엔진형 발전기 후처리 장치 제어 장치(100)에 의하여 수행될 수 있다. 따라서, 이하 생략된 내용이라고 하더라도 디젤 엔진형 발전기 후처리 장치 제어 장치(100)에 대하여 설명된 내용은 디젤 엔진형 발전기 후처리 장치 제어 방법에 대한 설명에도 동일하게 적용될 수 있다.

도 8을 참조하면, 단계 S810에서 발광부(120)는 미리 설정된 복수의 구역 별로 발전기의 배기팬에서 배출되는 연소가스의 매연 분자를 필터링하는 복수의 필터에 대해 필터의 전방으로 복수의 필터를 향해 광을 조사할 수 있다. 발광부(120)는 구역 별 복수의 필터 각각에 대해 광을 조사할 수 있다.

단계 S820에서 수광부(130)는 필터(10)의 전방으로부터 조사되어 복수의 필터(10)를 투과한 투사광을 필터의 후방에서 수신할 수 있다. 즉, 수광부(130)는 구역 별 복수의 필터 각각을 투과한 투사광을 수신할 수 있다. 수광부(130)는 발광부(120)로부터 조사되는 광의 세기와 대비하여 필터(10)에 의해 필터링된 매연 분자 등에 의해 변화된 투과량의 정도를 측정(센싱)할 수 있다.

단계 S830에서 제어부(140)는 수광부(130)가 수신하는 복수의 필터(10) 각각의 투사광량에 따라 구역 별로 탑재된 복수의 필터를 이동시키는 제어신호를 생성할 수 있다. 제어부(140)는 상기 투사광량이 기설정된 임계값에 미만하는 경우, 필터에 매연 분자가 누적된 것으로 판단하여 필터를 이동시키는 제어신호를 생성할 수 있다. 제어부(140)는 구역 별 투사광량이 임계값에 미만하는 필터의 수 및 위치를 고려하여, 필터의 구역 내 이동 또는 구역간 이동을 위한 제어신호를 생성할 수 있다. 또한, 제어부(140)는 구역 별 투사광량이 임계값에 미만하는 필터의 수 및 위치를 고려하여, 필터의 구역 내 이동 또는 구역간 이동을 위한 제어신호를 생성할 수 있다.

구체적으로, 하나의 구역 내의 필터간 투사광량을 비교하는 경우, 제어부(140)는 구역 내 필터의 투사광량을 구역 내 필터간 비교하여, 구역 내 필터간 투사광량의 차이에 기초하여 필터를 구역 내 이동시키는 제어신호를 생성할 수 있다. 즉, 구역 내에 필터 중 투사광량이 임계값 미만인 필터와 임계값 이상인 필터가 존재하는 경우, 매연 분자가 더 많이 누적된 필터의 위치가 상대적으로 강한 연소가스 기류에 대응하는 위치라 할 수 있다. 이에 제어부(140)는 투사광량이 임계값 미만인 필터가 임계값 이상인 필터의 위치로 이동하도록 하는 제어신호를 생성할 수 있다. 또한, 투사광량을 구역간 비교하는 경우, 제어부(140)는 구역 내 필터의 투사광량을 구역 별로 비교하여, 구역 별 투사광량의 차이에 기초하여 필터를 구역간 이동시키는 제어신호를 생성할 수 있다. 연소가스 기류의 불균형에 의해 구역 별로도 차이가 발생할 수 있으며, 특정 구역의 필터에만 연소 가스가 집중되는 경우, 필터로서의 효율이 저감되고, 나머지 구역의 필터의 활용성이 저감될 수 있다. 따라서, 제어부(140)는 구역 별 투사광량의 차이가 미리 설정된 차이 이상인 경우, 필터를 구역간 이동시키는 제어신호를 생성할 수 있다.

단계 S840에서 구동부(150)는 제어신호에 기초하여 상기 필터를 구역 내 이동 및 구역간 이동시킬 수 있다. 구동부(150)는 제1모터 유닛(13) 및 제2모터 유닛(14)을 포함할 수 있다. 제1모터 유닛(13) 및 제2모터 유닛(14)은 회전동력을 제공하는 모터를 포함할 수 있으며 복수개 구비될 수 있다. 구동부(150)는 제1모터 유닛(13)을 구동하여 구역 내에 위치한 복수의 필터를 탑재하는 제1플레이트(11)를 회전시켜 필터를 구역 내에서 이동시킬 수 있다. 구체적으로, 제1모터 유닛(13)은 하나의 영역에 대응하여 복수의 필터를 탑재하는 제1플레이트(11)와 연결될 수 있다. 제1모터 유닛(13)은 제1플레이트(11)를 회전시켜 제1플레이트(11)상의 복수의 필터를 구역 내 이동시킬 수 있다.

단계 S850에서 데이터 수집부(160)는 배기팬(101)의 진동 데이터를 수집할 수 있다. 배기팬(101)에 진동을 유발하는 요인은 발란스 불량에 의한 진동, 마찰에 의한 진동, 정렬 불량에 의한 진동, 자여 진동, 비선형 진동, 열특성에 의한 진동, 배관 또는 기초태에 의한 진동 등을 포함할 수 있다. 데이터 수집부(160)는 진폭, 위상 등 배기팬(101)에 구비된 진동 센서로부터 진동 데이털르 수집할 수 있다. 상기 진동센서는 압전 가속도 방식, 외팔보 진동 방식, 광 섬유 방식 등 다양한 타입의 센서로 마련될 수 있다. 또한, 진동 데이터는 배기팬(101)의 진동수, 진폭, 변위, 속도, 가속도 등의 정보를 포함할 수 있다. 또한, 데이터 수집부(160)는 배기팬(101)에 대한 결함 주파수를 진동 데이터로서 수집할 수 있다.

단계 S860에서 데이터 전처리부(170)는 상기 진동 데이터에 대한 주파수 분석에 기초하여 특질 변수를 추출할 수 있다. 데이터 전처리부(170)는 진동 데이터를 기반으로 주파수 분석을 수행할 수 있다. 데이터 전처리부(170)는 진동 데이터에 포함된 진폭, 위상 주파수에 기반하여 주파수 분석을 수행할 수 있다. 예시적으로, 데이터 전처리부(170)는 주파수 분석을 수행함으로써, 복잡한 파형으로 나타나는 진동의 각 성분을 구분하고 그 성분의 주파수와 진폭을 알아내므로 진동의 발생 포인트와 크기를 찾아낼 수 있다.

데이터 전처리부(170)는 진동 데이터를 기반으로 배기팬(101) 각각에 대한 주파수 영역별 특징 및 이상 유무를 식별할 수 있다. 데이터 전처리부(170)는 진동 데이터를 기반으로 일상적인 피크들을 식별할 수 있다. 또한, 데이터 전처리부(170)는 비정상적 피크가 낮은 진폭을 식별할 수 있다. 또한, 데이터 전처리부(170)는 비정상적 피크의 진폭이 점차 높아지는 경우를 식별할 수 있다. 데이터 전처리부(170)는 시계열 기반으로 수집되는 진동 데이터의 주파수의 진폭의 특징으로부터 배기팬(101)의 이상 유무를 식별할 수 있다. 또한, 데이터 전처리부(170)는 진동 데이터 및 주파수 분석 결과를 변수 추출 알고리즘에 적용하여 통계적 특질 변수를 추출할 수 있다. 이때, 변수추출 알고리즘은 PCA(Principal Component Analysis)알고리즘일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니며, 기 개발되었거나 향후 개발되는 다양한 알고리즘을 적용할 수 있다.

데이터 전처리부(170)에서 시간영역 및 주파수영역에서 각각의 특징을 포함하는 특질 변수를 추출함으로써, 학습부(180)에서 정확도가 높은 결함 예측 모델을 생성할 수 있다. 또한, 데이터 전처리부(170)에서 PCA(다변량 데이터 분석)기법을 적용함으로써, 여러 변수 간의 상관관계를 소수의 주성분으로 차원을 축소하여 데이터를 쉽게 이해할 수 있다.

단계 S870에서 학습부(180)는 특질 변수를 입력으로 하는 인공지능 모델을 통해 배기팬의 결함을 검출할 수 있다. 학습부(180)는 데이터 전처리부(170)에서 추출된 특질 변수를 머신러닝 알고리즘에 적용하여 배기팬(101)의 결함유무를 학습하는 결함예측 모델을 생성할 수 있다. 학습부(180)는 시간 영역 및 주파수 영역을 고려하여 추출된 특질 변수를 기반으로 결함 예측 모델을 생성할 수 있다.

학습부(180)는 결함 예측 모델을 기반으로 배기팬(101)의 결함을 예측할 수 있다. 달리 말해, 학습부(180)는 결함 예측 모델에 신규 진동 데이터를 입력하여 배기팬(101)의 결함을 예측할 수 있다. 예를 들어, 데이터 수집부(160)에서 신규 진동 데이터가 수집되는 경우, 데이터 전처리부(170)는 신규 진동 데이터를 기반으로 주파수 분석을 수행할 수 있다. 학습부(180)는 신규 진동 데이터 및 주파수 분석 결과 등을 결함 예측 모델에 입력하여 특정 배기팬(101)의 결함을 예측할 수 있다. 제어부(140)는 학습부(180)에 의한 배기팬(101)의 결함 검출시 필터의 구역 내 이동 및 구역간 이동의 빈도에 가중치를 부여하여 제어신호를 생성할 수 있다.

한편 본원의 다른 양태에 따른 일 실시예의 디젤 엔진형 발전기 제어 방법은, 미리 설정된 복수의 구역 별로 발전기의 배기팬에서 배출되는 연소가스의 매연 분자를 필터링하는 복수의 필터에 대해 필터의 전방으로 상기 복수의 필터를 향해 압력을 조사하는 단계, 상기 필터의 전방으로부터 조사되어 상기 복수의 필터를 투과한 압력을 상기 필터의 후방에서 수신하는 단계, 상기 복수의 필터 각각의 압력에 따라 상기 구역 별로 탑재된 복수의 필터를 이동시키는 제어신호를 생성하는 단계, 상기 제어신호에 기초하여 상기 필터를 구역 내 이동 및 구역간 이동시키는 단계 및 상기 압력이 입력되면 인공지능 모델을 통해 자동으로 재생하는 단계를 포함할 수 있다

본원의 일 실시 예에 따른 디젤 엔진형 발전기 후처리 장치 제어 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

한편, 본원의 일 실시예에 따른 디젤 엔진형 발전기 후처리 장치 제어 장치(100)를 이용한 후처리 장치 시스템은, 디젤 엔진형 발전기 후처리 장치 제어 장치(100) 및 발전기용 후처리 장치를 포함할 수 있다. 이하에서는 발전기용 후처리 장치(1000)를 본 장치(1000)라 한다.

도 9는 본원의 일 실시예에 따른 본 장치(1000)를 나타내는 사시도이다.

도 10은 본원의 일 실시예에 따른 본 장치(1000)의 구성을 나타내는 측단면도이다.

도 9 및 도 10을 참조하면 본 장치(1000)는 배기가스가 통과되는 하우징(1010)과, 상기 하우징(1010) 내부에서 매연포집필터(1030)의 재생에서 요구되는 특정 온도까지 발열 가동하는 재생히터(1020)와, 상기 하우징(1010)을 통과하는 배기가스에 포함된 입자상물질을 포집하여 제거하는 매연포집필터(1030) 및 장치의 구동을 제어하기 위한 제어반(1040)을 포함한다.

상기 하우징(1010)은 내부에 정화공간(1100)이 마련되고 일단에 유입구(1110)와 타단에 배출구(1120)가 구비된다.

이러한 하우징(1010)은 원통형 구조를 가지면서 일단 및 타단으로 갈수록 점차 직경이 작아지게 되는 구조를 가짐으로써 배기가스가 코너부위에서 정체하지 않고 원활한 흐름이 유도될 수 있도록 한다.

도 9 및 그 이하의 도면 등에서는 상기 하우징(1010)의 유입구(1110)와 배출구(1120)에 각각 이들과 연통되는 유입관(1111)과 배출관(1121)이 결합된 예가 제시되고 있다. 상기 유입관(1111)의 경우 발전기용 디젤 엔진으로부터 연장되는 배기관이 연결됨으로써 배기관을 통해 배출되는 배기가스가 상기 하우징(1010)의 정화공간(1100)으로 유입되도록 한다.

상기 재생히터(1020)는 상기 정화공간(1100)에서 상기 유입구(1110)의 후단에 장착되고 외부로부터 인가되는 전원에 의해 열을 발산하는 것으로, 장치의 처리 용량을 고려하여 적어도 하나 이상이 구비될 수 있다.

상기 재생히터(1020)는 발전기의 가동으로 인해 생산되는 비상전원을 공급받아 작동되거나 또는 발전기가 정지된 경우에 상용전원을 공급받아 작동되어, 상기 매연포집필터(1030)의 재생에 요구되는 특정 온도까지 열을 발산하게 되며, 이러한 재생히터(1020)를 통과하는 외기 또는 배기가스를 가열시켜 후단에 설치되는 매연포집필터(1030)를 재생시킬 수 있게 된다.

일 예로, 상기 매연포집필터(1030)에 포집 및 축적된 입자상물질은 통상 약 550℃5내외에서 연소되어 제거될 수 있는 바, 상기 재생히터(1020)는 600℃0내외의 온도로 발열될 수 있도록 작동되는 것이 바람직하다.

도 11a는 본원의 일 실시예에 따른 본 장치(1000)의 재생히터의 구성을 나타내는 사이도이다.

도 11b는 본원의 일 실시예에 따른 본 장치(1000)의 재생히터의 구성을 나타내는 정면도이다.

상기 재생히터(1020)는 상술한 과정을 통해 재생히터(1020)뿐 아니라 그 인근 영역까지 열이 전도되며, 가열된 상태에서 외부로부터 유입되는 외기나 또는 배기가스의 정화과정에서 유입되는 배기가스를 가열시키게 되고, 결과적으로 가열된 외기 또는 배기가스가 하우징(1010)의 배출구(1120) 방향으로 이동됨에 따라 상기 매연포집필터(1030)를 통과하게 됨으로써 매연포집필터(1030)에 포집 및 축적된 입자상물질을 연소하여 매연포집필터(1030)가 재생되게 한다.

여기서 상기 재생히터(1020)의 작동은 하우징(1010) 내부의 압력 검출을 통해 선택적으로 이루어질 수 있다.

예를 들면, 정화공간(1100)으로 유입된 배기가스는 후단에 설치된 매연포집필터(1030)를 통과하게 되어 불완전 연소된 탄화수소와 같은 입자상물질을 포집 제거하게 되는데, 이 과정에서 누적되면 매연포집필터(1030)에 입자상물질의 축적되고 입자상물질의 포집량에 비례하여 하우징(1010) 내부의 압력 역시 상승하게 된다.

결국 하우징(1010) 내부의 압력이 미리 설정된 상한값에 도달한 경우, 이하에서 설명하는 제어반(1040)은 매연포집필터(1030)의 재생이 요구되는 것으로 판단하고, 상기 재생히터(1020)로 비상전원 또는 상용전원을 공급하여 매연포집필터(1030)가 재생될 수 있도록 할 수 있다.

상기 매연포집필터(1030)는 배기가스의 이동방향을 기준으로 상기 정화공간(1100)에서 상기 재생히터(1020)의 후단으로부터 이격 장착된다.

그리고 상기 매연포집필터(1030)는 배출구(1120)로 이동되는 배기가스와 접촉되어 배기가스 중 입자상물질이 포집되게 함으로써 배기가스의 유해물질을 저감시키게 되며, 앞서 설명한 바와 같이 선택적으로 작동되는 상기 재생히터(1020)의 발산된 열을 통해 재생될 수 있다.

도 12a는 본원의 일 실시예에 따른 본 장치(1000)의 매연포집필터의 구성을 나타내는 사시도이다.

도 12b는 본원의 일 실시예에 따른 본 장치(1000)의 매연포집필터의 구성을 나타내는 측면단도이다.

도 12a를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 매연포집필터(1030)는 본체(1300)와, 복수의 정화필터(1310)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 본체(1300)는 상기 정화공간(1100)에 설치되어 상기 매연포집필터(1030)의 외형을 구성한다.

이때 상기 본체(1300)는 상기 정화공간(1100)의 단면 형상과 동일한 형상을 가지는 것이 바람직하다. 즉 상기 본체(1300)의 정화공간(1100)이 원통형일 경우 상기 매연포집필터(1030)의 본체(1300) 역시 원통형으로 구성되며, 특히 상기 본체(1300)는 상기 정화공간(1100)의 내주면을 따라 밀착되게 설치되거나 기밀패킹 등을 통해 정화되지 않은 배기가스가 본체(1300)의 외주면 정화공간(1100)의 내주면 사이의 틈으로 유출 되는 것이 방지될 수 있도록 한다.

상기 정화필터(1310)는 상기 하우징(1010)의 길이방향과 평행하게 배치되고 일단과 타단이 각각 노출되어 배기가스가 통과되도록 상기 본체(1300)에 분산 배치된다.

상기 정화필터(1310)는 장치의 처리 용량을 고려하여 그 설치 개수와 배치 구조가 결정될 수 있으며, 정화필터(1310)의 포집방식과 그 종류는 공지의 입자상물질을 포집할 수 있는 다양한 필터류 중 적합한 하나를 선택할 수 있는 바, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

이에 더하여 상기 매연포집필터(1030)는 도 12b에 도시된 바와 같이 하나 이상의 배플홀(1320)과 흡수챔버(1330)를 더 포함하여 구성될 수 있다.

상기 베플홀(1320)은 상기 재생히터(1020)를 향하는 본체(1300)의 일측면에 적어도 하나 이상이 관통 형성된다.

그리고 상기 흡수챔버(1330)는 일단이 상기 베플홀(1320)에 연통되며 상기 본체(1300)의 내부에서 독립된 공간부를 갖도록 구성된다.

이러한 베플홀(1320)과 흡수챔버(1330)는 본 발명의 장치가 작동함에 있어 발전기용 디젤 엔진에서 배출되는 진동과 소음 등이 상기 공간부가 흡수되게 함으로써 진동 및 소음 등을 저감시키며, 특히 배기가스가 열에 의해 팽창되는 경우나 엔진의 급격한 출력 변동 시 챔버로서의 기능이 수행되게 하여 엔진의 출력저하와 상기 매연포집필터(1030)의 압력을 저감시킴으로써 장치의 부하 발생이 최소화되게 한다.

상기 제어반(1040)은 발전기용 디젤 엔진과 연동하여 본 발명의 장치가 작동되도록 하며, 연속된 사용에 따른 매연포집필터(1030)의 재생 시기를 판단하여 상기 재생히터(1020)의 구동을 제어한다.

예를 들면 상기 제어반10(40)은 도면에 도시된 바 없으나, 상기 하우징(1010) 내부의 온도를 검출하는 온도센서와, 배출구(1120)를 통해 배출되는 배기가스의 매연농도를 검출하는 매연농도센서와, 상기 하우징(1010) 내부의 압력을 검출하는 압력센서와, 제어모듈를 포함할 수 있다.

상기 온도센서는 상기 재생히터(1020)와 매연포집필터(1030)의 사이에 위치하도록 하우징(1010)에 설치된다.

상기 매연농도센서는 상기 배출구(1120)에 설치되거나, 배출구(1120)의 외측에 설치되며 배관 또는 호스를 매개로 배출구(1120)와 연결되게 설치될 수 있다.

상기 압력센서는 매연포집필터(1030)의 전단에 위치하도록 하우징(1010)에 설치되어 하우징(1010) 내부의 압력을 검출하도록 설치된다.

상기 제어기는 상기 온도센서와 매연농도센서 및 압력센서에서 검출된 각각의 측정값을 디스플레이장치를 통해 표시하는 기능과, 압력센서에서 검출되는 압력값이 미리 설정된 상한값에 도달할 경우, 상기 재생히터(1020)로 비상전원 또는 상용전원을 공급하여 열이 발산되도록 작동시킴으로써 상기 매연포집필터(1030)의 재생을 유도하는 기능을 수행한다.

이러한 제어반(1040)은 도 9에 도시된 바와 같이 하우징(1010)의 외측에서 별도로 마련될 수 있다.

설명되지 않은 도면부호 1070은 블로워이며, 발전기가 가동되지 않은 상태에서 재생히터(1020)의 가동을 통해 매연포집필터(1030)를 재생시키고자 할 경우, 매연포집필터(1030)로 공기를 유동시키도록 작동하게 된다

한편 본 발명의 장치는 상기 하우징(1010)의 정화공간(1100)에서 상기 유입구(1110)와 재생히터(1020) 사이에 밀착되게 장착되고, 유입구(1110)로 유입되는 배기가스가 통과되게 하면서 배기가스의 확산을 유도하는 제 1와류톤부재(1050)와, 상기 하우징(1010)의 정화공간(1100)에서 상기 배출구(1120)에 연통되게 장착되고, 배출구(1120)로 배출되는 배기가스가 배출되는 과정에서 와류를 발생시켜 유속 증대를 유도하는 제 2와류톤부재(1060)를 더 포함한다.

도 13a 내지 도 13c는 본원의 일 실시예에 따른 본 장치(1000)의 제 1와류톤부재 및 제2와류톤부재의 구성을 나타내는 도면이다.

도 13a 및 도 13b를 참조하면 상기 제 1와류톤부재(1050)와 제 2와류톤부재(1060)는, 상기 하우징(1010)의 정화공간(1100)을 향하여 직경이 커지도록 구성되는 나팔관(1500, 1600)과, 상기 나팔관(1500, 1600)의 원주방향으로 일정 간격을 따라 일부위를 내부의 중심측으로 절곡시켜 형성되는 복수의 와류날개(1510, 1610) 및 각 와류날개(1510, 1610)의 절곡에 의해 나팔관(1500, 1600)의 원주방향을 따라 마련되는 유동홀(1520, 1620)을 포함할 수 있다.

도 14는 본원의 일 실시예에 따른 본 장치(1000)의 제1와류톤부재의 작동상태를 나타내는 도면이다.

먼저 도 14에 도시된 바와 같이 유입구(1110)를 통해 유입되는 배기가스는 상기 제 1와류톤부재(1050)의 내부측으로 일정하게 절곡된 복수의 와류날개(1510)에 저항하여 유체의 흐름에 소용돌이 형태의 회전류가 발행하게 되며, 배기가스가 상기 제 1와류톤부재(1050)를 통과하는 과정에서 회전류에 의해 점차 확산된다.

또한 유입구(1110)를 통해 유입되는 배기가스는 상기 제 1와류톤부재(1050)의 내부측에서 발생하는 회전류에 의해 대부분 나팔관(1500)으로 확산 배출되지만, 배기가스의 일부는 와류날개(1510)의 절곡에 의해 형성되는 유동홀(1520)을 통해 배출됨에 따라 상기 하우징(1010)의 정화공간(1100) 전체 영역으로 분산되며, 결과적으로 배기가스가 매연포집필터(1030)의 전체 정화 영역으로 균일하게 통과되게 함으로써 매연포집필터(1030)의 포집 활동이 어느 일 영역에서 불균일하게 수행되는 것을 방지한다.

뿐만 아니라, 발전기를 구성하는 디젤 엔진의 경우, 작동 과정에서 퍽퍽하는 진동과 함께 배기가스가 배출되고, 이러한 배기가스의 맥동으로 인해 장치에서 소음과 진동이 발생되는 반면, 본 발명의 장치는 상술한 제 1와류톤부재(1050)의 설치를 통해 유입구(1110)를 지나는 배기가스의 스월 발생을 유도함으로써, 배기가스의 맥동을 저감시켜 진동이나 소음의 발생을 저감시키게 된다.

도 15는 본원의 일 실시예에 따른 본 장치(1000)의 제2와류톤부재의 작동상태를 나타내는 도면이다.

한편 도 15에 도시된 바와 같이 상기 매연포집필터(1030)를 통과하여 입자상물질이 저감된 배기가스는 배출구(1120)를 통해 배출되는데, 이 과정에서 배기가스가 다양한 원인에 의해 배출이 지연될 경우, 배기가스의 배압이 증가하게 되어 장치에 과부하가 발생하게 된다.

이에 상기 제 2와류톤부재(1060)는 상술한 제 1와류톤부재(1060)와 동일한 구조로 구성되어 회전류에 의한 정화공간(1100)의 배기가스의 유속을 증가시키도록 한다.

상기 제 2와류톤부재(1060) 역시 내부측으로 절곡된 복수의 와류날개(1610)에 의해 유로의 면적 감소와 더불어 중심부 및 유동홀(1620)을 통해 유입되는 배기가스가 배출구(1120)측으로 이동하는 과정에서 상기 복수의 와류날개(1610)를 타고 회전류가 발생하게 됨으로써 배출되는 배기가스의 유속이 증가되도록 한다.

이처럼 상기 제 1와류톤부재(1050)와 제 2와류톤부재(1060)는 각각 유입 및 배출되는 배기가스의 흐름을 와류 발생을 통해 물리적으로 제어함으로써, 상기 매연포집필터(1030)에 대한 전체 영역으로 배기가스가 고르게 통과되게 하여 입자상물질의 불균일한 포집을 방지하면서, 배기가스의 원활한 배출을 유도함에 따라 배출 지연으로 인한 배기가스의 배압이 증가하는 것을 방지하게 되는 것이다.

여기서 제 1와류톤부재(1050)와 제 2와류톤부재(1060)에 구성되는 와류날개(1510, 1610)는 도 13a 및 도 13b에 도시된 바와 같이 사각형 구조를 가질 수 있으며, 평면상 상기 하우징(1010)의 정화공간(1100)을 향하는 일측의 변 길이(b)가 타측의 변 길이(a)보다 길게 형성되어 사다리꼴 형상을 갖도록 한다.

특히 제 1와류톤부재(1050)와 제 2와류톤부재(1060)에 구성되는 와류날개(1510, 1610)는 도 13c에 도시된 바와 같이 상기 하우징(1010)의 정화공간(1100)을 향하는 일측의 절곡각도가 타측의 절곡각도보다 크게 형성될 수 있다.

즉 와류날개(1510, 1610)는 전단 및 후단 중 어느 하나가 제 1와류톤부재(1050) 및 제 2와류통부재(1060)의 중심부에 보다 더 근접한 자세를 갖도록 절곡되어 기울어지는 자세를 가짐으로써 보다 효율적인 회전류 발생을 유도할 수 있도록 한다.

이에 따라, 본원의 일 실시예에 따른 후처리 장치 시스템은, 디젤 엔진형 발전기의 필터의 효율을 향상시킬 수 있음과 동시에 매연을 저감하는 효과를 제공하는 것을 목적으로 하는 것일 수 있다.

한편, 이하에서는 본원의 다른 양태에 따른 일 실시예에의 본 장치(1000)를 설명하도록 한다.

한편 상기 재생히터(1020)는 도 11a 및 도 11b에 도시된 바와 같이 상기 유입구(1110)를 향하는 일면의 중심축에서 방사형으로 복수의 분리부(1201)가 형성되는 세라믹보빈(1200)과, 상기 세라믹보빈(1200)의 선택된 분리부(1201)에 삽입 설치되고 인가된 전원에 의해 발열되는 니켈코일(1210)을 포함한다.

상기 재생히터(1020)의 세라믹보빈(1200)은 열 발산에 유리한 원형 단면을 가지는 것이 바람직하다. 즉, 상기 세라믹보빈(1200)은 원통형 구조를 가질 수 있다.

상기 니켈코일(1210)은 니켈 소재의 스프링 구조로 전원이 인가되면 전기에너지를 열로 전환하게 되는데, 전환된 니켈코일(1210)의 열이 상기 분리부(1201)로부터 전달되기 때문에 상기 세라믹보빈(1200)의 고체를 형성하는 미세원자가 전달된 열에 의해 가열되기 시작하고 더 급격하게 진동하여 자기장을 형성하게 된다.

이렇게 형성된 자기장으로부터 생성된 에너지는 이웃하는 원자로 전달되어 가열되기 시작함으로써 상기 세라믹보빈(1200) 전체는 물론 상기 정화공간(1100)에서 세라믹보빈(1200)의 인근 영역으로도 열이 전도되는 것이다.

이와 같은 재생히터(1020)는 상기 세라믹보빈(1200) 및 니켈코일(1201)의 구조와 재질 특성으로 인하여 열효율이 우수하기 때문에, 열을 높이기 위하여 면적 및 부피를 크게 차지하는 기존 핀히터 방식과 대비하여 공간활용이 우수하고 설치와 유지보수의 편의성이 증대되며 그에 따른 시공 비용과 유지보수 비용을 절감할 수 있게 되는 것이다.

예를 들면, 정화공간(1100)으로 유입된 배기가스는 후단에 설치된 매연포집필터(1030)를 통과하게 되어 불완전 연소된 탄화수소와 같은 입자상물질을 포집 제거하게 되는데, 이 과정에서 누적되면 매연포집필터(1030)에 입자상물질의 축적되고 입자상물질의 축적량에 비례하여 하우징(1010) 내부의 압력 역시 상승하게 된다.

여기서, 상기 제 1와류톤부재(1050)의 회전류에 따라 유체가 점차 확산되면서 이동하는 것을 고려하여, 상기 제 1와류톤부재(1050)와 인접하게 장착되는 재생히터(1020)의 경우 상기 분리부(1201)가 상기 세라믹보빈(1200)의 중심축에서 외측으로 갈수록 그 폭이 커지도록 구성함으로써 제 1와류톤부재(1050)의 회전류가 상기 재생히터(1020)를 통과하는 과정에서 저감되지 않도록 함이 바람직하다.

이에 따라, 본원의 일 실시예에 따른 후처리 장치 시스템은, 디젤 엔진형 발전기 후처리 장치의 필터의 효율을 향상시킬 수 있음과 동시에 매연을 저감하는 효과를 제공하는 것을 목적으로 하는 것일 수 있다.

한편, 도 16은 본원의 다른 양태에 따른 실시예의 본 시스템(1000)을 설명하기 위한 개념도이다.

도 16을 참조하면, 본원의 일 실시예에 따른 본 시스템(1000)은 발전기(161)로부터 발전기 가동횟수 및 가동 시간을 제어반(164)에서 수신하고, 상기 가동 횟수 및 가동 시간을 기반으로 자동적으로 매연의 재생을 실시하도록 제어 신호를 생성하여 후처리 장치(163)를 제어하는 것일 수 있다.

또한, 본 시스템(1000)은 상술한 바에 따라 매연의 재생이 완료가 되는 경우에 있어서, 다시 셋업되는 것일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.

도 17은 본원의 일 실시예에 따른 본 시스템(1000)을 설명하기 위한 개념도이다.

도 17을 참조하면, 본원의 일 실시예에 다른 본 시스템(1000)은 기존의 DPF(Diesel particulate filter)의 제어 보드(165)에 외장형의 IOT 모듈(171)을 포함할 수 있다. 이에 따라서, 본 시스템(1000)의 관제 센터에서 각 지역에 설치된 발전기 DPF(Disel particulate filter)의 상황을 파악할 수 있다.

다시 말하면, 본 시스템(1000)에 포함된 외장형의 IOT 모듈(171)은 지도 기반의 클라우드 서버에 네트워트로 연결되어, 로드밸런싱, 데이터 백업 등 에 대하여 제어할 수 있다.

또한, 이에 따라서, 본 시스템(1000)의 이용자는 이용자의 단말(173)을 통하여 발전기의 온도, 압력, 매연 농도 등을 포함하는 정보를 확인할 수 있으며, 클라우드 서버(172)를 통하여 DPF의 상태를 확인할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.

전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10: 필터
11: 제1플레이트
12: 제2플레이트
13: 제1모터 유닛
14: 제2모터 유닛
100: 디젤 엔진형 발전기 후처리 장치 제어 장치
110: 필터 장착부
120: 발광부
130: 수광부
140: 제어부
150: 구동부
160: 데이터 수집부
170: 데이터 전처리부
180: 학습부

Claims

디젤 엔진형 발전기 후처리 장치 제어 장치에 있어서,
미리 설정된 복수의 구역 별로 발전기의 배기팬에서 배출되는 연소가스의 매연 분자를 필터링하는 복수의 필터를 탑재하는 필터 장착부;
상기 필터의 전방으로부터 상기 복수의 필터를 향해 광을 조사하는 발광부;
상기 필터의 전방으로부터 조사되어 상기 복수의 필터를 투과한 투사광을 상기 필터의 후방에서 수신하는 수광부;
상기 수광부가 수신하는 상기 복수의 필터 각각의 투사광량에 따라 상기 구역 별로 탑재된 복수의 필터를 이동시키는 제어신호를 생성하는 제어부;
상기 제어신호에 기초하여 상기 필터를 구역 내 이동 및 구역간 이동시키는 구동부;
상기 배기팬의 진동 데이터를 수집하는 데이터 수집부;
상기 진동 데이터에 대한 주파수 분석에 기초하여 특질 변수를 추출하는 데이터 전처리부; 및
상기 특질 변수를 입력으로 하는 인공지능 모델을 통해 배기팬의 결함을 검출하는 학습부를 포함하고,
상기 구동부는,
제1모터유닛 및 제2모터유닛을 포함하고,
상기 제1모터유닛을 구동하여 상기 구역 내에 위치한 복수의 필터를 탑재하는 제1플레이트를 회전시켜 상기 필터를 구역 내에서 이동시키고,
상기 제2모터유닛을 구동하여, 상기 구역 별로 구비된 복수의 제1플레이트를 탑재하는 제2플레이트를 회전시켜 상기 제1플레이트를 구역간 이동시키는 것인, 디젤 엔진형 발전기 후처리 장치 제어 장치.
삭제
제1항에 있어서
상기 발광부는 상기 구역 별 복수의 필터 각각에 대해 광을 조사하고,
상기 수광부는 상기 구역 별 복수의 필터 각각을 투과한 투사광을 수신하는 것인, 디젤 엔진형 발전기 후처리 장치 제어 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 투사광량이 기설정된 임계값에 미만하는 경우, 상기 필터에 매연 분자가 누적된 것으로 판단하여 상기 필터를 이동시키는 제어신호를 생성하되,
상기 구역 별 투사광량이 임계값에 미만하는 필터의 수 및 위치를 고려하여, 상기 필터의 구역 내 이동 또는 구역간 이동을 위한 제어신호를 생성하는 것인, 디젤 엔진형 발전기 후처리 장치 제어 장치.
제4항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 구역 내 필터의 투사광량을 구역 내 필터간 비교하여, 구역 내 필터간 투사광량의 차이에 기초하여 상기 필터를 구역 내 이동시키는 제어신호를 생성하는 것인, 디젤 엔진형 발전기 후처리 장치 제어 장치.
제4항에 있어서,
상기 제어부는
상기 구역 내 필터의 투사광량을 구역 별로 비교하여, 구역 별 투사광량의 차이에 기초하여 상기 필터를 구역간 이동시키는 제어신호를 생성하는 것인, 디젤 엔진형 발전기 후처리 장치 제어 장치.
제1항에 있어서,
상기 데이터 전처리부는,
상기 데이터 수집부에서 수집된 진동 데이터를 FFT 알고리즘에 적용하여 주파수 분석을 수행하고,
상기 진동 데이터 및 주파수 분석 결과를 변수 추출 알고리즘에 적용하여 통계적 특질 변수를 추출하는 것인, 디젤 엔진형 발전기 후처리 장치 제어 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 학습부에 의한 배기팬의 결함 검출시 상기 필터의 구역 내 이동 및 구역간 이동의 빈도에 가중치를 부여하여 상기 제어신호를 생성하는 것인, 디젤 엔진형 발전기 후처리 장치 제어 장치.
디젤 엔진형 발전기 후처리 장치 제어 장치에 의한 디젤 엔진형 발전기 후처리 장치 제어 방법에 있어서,
미리 설정된 복수의 구역 별로 발전기의 배기팬에서 배출되는 연소가스의 매연 분자를 필터링하는 복수의 필터에 대해 필터의 전방으로 상기 복수의 필터를 향해 광을 조사하는 단계;
상기 필터의 전방으로부터 조사되어 상기 복수의 필터를 투과한 투사광을 상기 필터의 후방에서 수신하는 단계;
상기 복수의 필터 각각의 투사광량에 따라 상기 구역 별로 탑재된 복수의 필터를 이동시키는 제어신호를 생성하는 단계;
상기 제어신호에 기초하여 상기 필터를 구역 내 이동 및 구역간 이동시키는 단계;
상기 배기팬의 진동 데이터를 수집하는 단계;
상기 진동 데이터에 대한 주파수 분석에 기초하여 특질 변수를 추출하는 단계;
상기 특질 변수를 입력으로 하는 인공지능 모델을 통해 배기팬의 결함을 검출하는 단계를 포함하고,
상기 이동시키는 단계는,
제1모터유닛을 구동하여 상기 구역 내에 위치한 복수의 필터를 탑재하는 제1플레이트를 회전시켜 상기 필터를 구역 내에서 이동시키고,
제2모터 유닛을 구동하여, 상기 구역 별로 구비된 복수의 제1플레이트를 탑재하는 제2플레이트를 회전시켜 상기 제1플레이트를 구역간 이동시키는 것인, 디젤 엔진형 발전기 후처리 장치 제어 방법.
삭제
제9항에 있어서,
상기 제어신호를 생성하는 단계는,
상기 투사광량이 기설정된 임계값에 미만하는 경우, 상기 필터에 매연 분자가 누적된 것으로 판단하여 상기 필터를 이동시키는 제어신호를 생성하되,
상기 구역 별 투사광량이 임계값에 미만하는 필터의 수 및 위치를 고려하여, 상기 필터의 구역 내 이동 또는 구역간 이동을 위한 제어신호를 생성하는 것인, 디젤 엔진형 발전기 후처리 장치 제어 방법.
제11항에 있어서,
상기 제어신호를 생성하는 단계는,
상기 구역 내 필터의 투사광량을 구역 내 필터간 비교하여, 구역 내 필터간 투사광량의 차이에 기초하여 상기 필터를 구역 내 이동시키는 제어신호를 생성하는 것인, 디젤 엔진형 발전기 후처리 장치 제어 방법.
제11항에 있어서,
상기 구역 내 필터의 투사광량을 구역 별로 비교하여, 구역 별 투사광량의 차이에 기초하여 상기 필터를 구역간 이동시키는 제어신호를 생성하는 것인, 디젤 엔진형 발전기 후처리 장치 제어 방법.
제9항에 있어서,
상기 특질 변수를 추출하는 단계는,
수집된 진동 데이터를 FFT 알고리즘에 적용하여 주파수 분석을 수행하고,
상기 진동 데이터 및 주파수 분석 결과를 변수 추출 알고리즘에 적용하여 통계적 특질 변수를 추출하는 것인, 디젤 엔진형 발전기 후처리 장치 제어 방법.
제9항에 있어서,
상기 제어신호를 생성하는 단계는,
상기 배기팬의 결함 검출시 상기 필터의 구역 내 이동 및 구역간 이동의 빈도에 가중치를 부여하여 상기 제어신호를 생성하는 것인, 디젤 엔진형 발전기 후처리 장치 제어 방법.
제1항에 따른 디젤 엔진형 발전기 후처리 장치 제어 장치를 이용한 후처리장치 시스템으로서,
제1항에 따른 디젤 엔진형 발전기 후처리 장치 제어 장치 및
발전기용 후처리 장치를 포함하고,
상기 발전기용 후처리 장치는,
내부에 정화공간이 마련되고 일단에 유입구와 타단에 배출구가 구비되는 하우징;
상기 정화공간에서 상기 유입구의 후단에 장착되고 외부로부터 인가되는 전원에 의해 열을 발산하는 하나 이상의 재생히터; 및
배기가스의 이동방향을 기준으로 상기 정화공간에서 상기 재생히터의 후단에 이격 장착되고 배출구로 이동하는 배기가스와 접촉되어 배기가스 중 입자상물질을 저감시키며, 상기 재생히터에서 발산되는 열을 통해 재생되는 매연포집필터를 포함하는 것인,
후처리장치 시스템.
제16항에 있어서,
상기 발전기용 후처리 장치는,
상기 하우징의 정화공간에서 상기 유입구와 재생히터 사이에 밀착되게 장착되고, 유입구로 유입되는 배기가스가 통과되게 하면서 배기가스의 확산을 유도하는 제 1와류톤부재;를 더 포함하는 것인,
후처리장치 시스템.
제17항에 있어서,
상기 제 1와류톤부재는,
상기 하우징의 정화공간을 향하여 직경이 커지도록 구성되는 나팔관과, 상기 나팔관의 원주방향으로 일정 간격을 따라 일부위를 내부의 중심측으로 절곡시켜 형성되는 복수의 와류날개 및 각 와류날개의 절곡에 의해 나팔관의 원주방향을 따라 마련되는 유동홀을 포함하는 것인,
후처리장치 시스템.