KR200438409Y1 - 유체 커플링을 구비하는 발전용 보일러 - Google Patents

유체 커플링을 구비하는 발전용 보일러 Download PDF

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KR200438409Y1
KR200438409Y1 KR2020060032595U KR20060032595U KR200438409Y1 KR 200438409 Y1 KR200438409 Y1 KR 200438409Y1 KR 2020060032595 U KR2020060032595 U KR 2020060032595U KR 20060032595 U KR20060032595 U KR 20060032595U KR 200438409 Y1 KR200438409 Y1 KR 200438409Y1
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이창준
박영진
유선우
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한국지역난방공사
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    • F22B33/18—Combinations of steam boilers with other apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
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    • F16D33/06—Rotary fluid couplings or clutches of the hydrokinetic type controlled by changing the amount of liquid in the working circuit
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Abstract

본 고안은 유체 커플링을 구비하는 발전용 보일러에 관한 것으로서, 특히 회전 토오크를 발생하는 모터와, 상기 모터의 회전 토오크에 의해 회전되어 연소 공기를 공급하고, 입구측에 공기의 량을 조절하는 가이드 밴이 구비되는 압입 송풍기를 포함하는 발전용 보일러에 있어서; 상기 모터의 회전 토오크를 상기 압입 송풍기로 전달하도록 상기 모터의 회전축에 이의 입력축이 연결되고, 상기 압입 송풍기의 입력축에 출력축이 연결 설치되는 유체 커플링을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 고안에 따르면 모터의 회전 토오크를 손실없이 전달하는 유체 커플링을 압입 송풍기와 모터 사이에 설치함으로써 가이드 밴의 전, 후 차압 손실을 줄여 에너지 손실을 방지하고, 가이드 밴의 마모 및 고장을 줄일 수 있고, 유체 커플링에 의해 압입 송풍기와 모터를 연결함으로써 기계적인 소음 및 진동을 줄여 기계의 수명을 증대시킬 수 있다.
지역난방, 발전용 보일러, 압입 송풍기, 모터, 가이드 밴, 유체 커플링

Description

유체 커플링을 구비하는 발전용 보일러{Electric power plantboiler for having fluid coupling}
도 1은 일반적인 지역 난방 시스템을 개략적으로 나타낸 도면,
도 2은 종래 발전용 보일러의 구성을 개략적으로 나타낸 도면,
도 3은 본 고안에 따른 유체 커플링을 구비하는 발전용 보일러의 구성을 나타낸 도면,
도 4는 수원지사 압입 송풍기의 특성곡선 및 운전점 나타낸 그래프,
도 5는 압입 송풍기 및 유체 커플링 동력소비 곡선.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
1 : 발전용 보일러 10 : 모터
20 : 압입 송풍기 21 : 가이드 밴
110 : 유체 커플링
본 고안은 발전용 보일러에 관한 것으로서, 상세하게는 압입 송풍기와 모터 사이에 유체 커플링을 설치하여 차압손실을 줄일 수 있는 유체 커플링을 구비하는 발전용 보일러에 관한 것이다.
일반적으로 지역난방시스템은 집단에너지를 공급하는 사업자가 다수의 개별 사용자에게 난방 및 급탕을 위해 배관을 통해 집단에너지를 공급하는 시스템으로 개별적으로 사용자가 난방설비를 갖추는 개별난방 시스템과는 차이가 있다.
즉, 지역난방은 한 개의 도시 또는 일정한 지역 내에 있는 주택, 상가, 사무실, 학교, 병원, 공장 등 각종 건물이 개별적으로 난방설비를 갖추지 않고, 대규모 열생산시설, 즉 열병합발전소를 건설하여 난방 및 급탕에 필요한 중온수(80~120℃)를 생산, 열수송관을 통해 각 수용가에 공급하는 시스템으로 집단에너지 공급방식 중 하나이다.
한편, 이러한 열병합발전소는 도 1에 도시된 바와 같이 발전용 보일러(1)와, 축열조(2)와, 열교환기(3) 및 순환펌프(4)로 이루어진다. 그리고, 순환펌프(4)에는 열공급대상지역(6)까지 열을 수송 및 회수하는 배관(5)이 연결된다.
한편, 발전용 보일러(1)는 도 2에 도시된 바와 같이 모터(10)에 의해 일정한 속도로 구동되어지며, 연소 공기를 공급하기 위한 압입 송풍기(20)가 설치되고, 압입 송풍기(20)는 입구측에 보일러 부하에 따라 자동적으로 공기의 량을 조절하는 가이드 밴(Guide vane)(21)이 설치된다.
그러나, 이러한 종래의 압입 송풍기는 모터와 별도의 매개없이 직접적으로 축이 일대일로 결합되기 때문에 보일러의 부하 변화에 따라 가이드 밴을 많이 조정하여 운전하게 되면 전, 후 차압 발생으로 인한 에너지 손실이 발생되고, 운전부하에 따른 송풍량의 조정으로 발생되는 압입 송풍기와 모터간의 기계적인 소음 및 진 동으로 기계의 수명 단축을 가져오는 문제점이 있다.
본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 모터의 회전 토오크를 손실없이 전달하는 유체 커플링을 압입 송풍기와 모터 사이에 설치함으로써 가이드 밴의 전, 후 차압 손실을 줄여 에너지 손실을 방지하고, 가이드 밴의 마모 및 고장을 줄일 수 있고, 유체 커플링에 의해 압입 송풍기와 모터를 연결함으로써 기계적인 소음 및 진동을 줄여 기계의 수명을 증대시키도록 하는 유체 커플링을 구비하는 발전용 보일러를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안의 특징은,
회전 토오크를 발생하는 모터와, 상기 모터의 회전 토오크에 의해 회전되어 연소 공기를 공급하고, 입구측에 공기의 량을 조절하는 가이드 밴이 구비되는 압입 송풍기를 포함하는 발전용 보일러에 있어서; 상기 모터의 회전 토오크를 상기 압입 송풍기로 전달하도록 상기 모터의 회전축에 이의 입력축이 연결되고, 상기 압입 송풍기의 입력축에 출력축이 연결 설치되는 유체 커플링을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 유체 커플링은 속도 제어가 용이하도록 스쿠프 튜브 타입이다.
여기에서 또한, 상기 유체 커플링은 지역 난방수를 이용하여 내부에 유입시켜 냉각시킨다.
이하, 본 고안에 따른 유체 커플링을 구비하는 발전용 보일러의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
하기에서 본 고안을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 고안의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 고안에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 3은 본 고안에 따른 유체 커플링을 구비하는 발전용 보일러의 구성을 나타낸 도면이다. 도 3에 있어서, 도 2와 동일 구성에 대해서는 동일 부호를 부여한다.
도 3을 참조하면, 유체 커플링을 구비하는 발전용 보일러(100)는, 모터(10)와, 압입 송풍기(20)와, 유체 커플링(110)으로 구성된다.
먼저, 모터(10)는 종래와 동일 구성으로 회전축을 통해 회전 토오크를 발생한다.
그리고, 압입 송풍기(20)는 모터(20)의 회전축의 회전 토오크에 의해 일정한 속도로 구동되어지며 입구측에 보일러 부하에 따라 자동적으로 공기의 량을 조절하는 가이드 밴(Guide vane)(21)이 설치된다.
또한, 유체 커플링(110)은 모터(10)의 회전 토오크를 압입 송풍기(20)로 모두 전달하도록 모터(10)의 회전축에 이의 입력축이 연결되고, 압입 송풍기(20)의 입력축에 출력축이 연결 설치된다. 여기에서, 유체 커플링(110)은 속도 제어가 용이하도록 스쿠프 튜브 타입이고, 지역 난방수(최대 온도 80℃ 이하)가 내부로 유입되어 냉각수로 이용된다. 여기에서 또한, 유체 커플링(110)은 내부 동력 전달 구조에서 어떠한 다른 반응요소가 존재하지 않으므로 1차측에 전달된 토오크가 같은 크기로 2차측에 전달되므로 1차측 토오크와 2차측 토오크가 동일하다.
이하, 본 고안에 따른 유체 커플링을 구비하는 발전용 보일러의 작용을 지역난방공사 수원지사의 일예를 들어 상세하게 설명하면 다음과 같다.
지역난방공사 수원지사에 설치된 압입 송풍기의 용량은 발전용 보일러의 최대 운전부하에서도 전혀 지장 없이 운전되도록 설계되었는 데, 정격풍량 3,240㎥/min, 정격풍압 800mmAq, 축동력 490kw, 송풍기효율 85%, 정격동력 550kw, 회전수 1,780rpm, 전압 6,600V, AC, 풍량제어방식 입구 가이드밴 제어 방식이다.
이러한 압입 송풍기의 성능특성곡선과 현재 운전점의 사용 전류값을 비교하여 경제적인 설비운영 방안 검토한 결과 아래와 같다.
압입 송풍기 성능특성 곡선은 다음과 같다.
100% MCR(Maximum Continuous Rating) 운전시의 헤드(HEAD)가 송풍기 정격 운전상태의 85%이고, 80% MCR 운전시의 헤드(HEAD)가 송풍기 정격 운전상태의 54%로 가이드 밴을 많이 변화(Throttle)하여 운전하게 된다.
○ 운전 데이터
운전 데이터를 검토를 해본 결과 아래의 표 1과 같이 나타났다.
운전 기간 보일러출력 (T/H) 풍 압 (mmAq) 풍 량 (㎥/min) 사용전류
하계야간 90 195 1,444 -
하계오후 168 468 2,579 -
추계 160 400 2,045 36A
동절기 180 482 2,391 42A
- 하계야간 : 2000.7.17 - 07.31.24:00 - 08:00(사용전류 기록값 없음)
- 하계오후 : 2000.7.17 - 07.31.09:00 - 17:00(사용전류 기록값 없음)
- 추 계 : 2000. 9.18.14:46
- 동 절 기 : 2000. 12.18.09:19이전 과거 200시간 운전 추이
- 입구 가이드 밴(Inlet guide vane)의 개도는 실제 셋 밸류(Set Value)와 차이가 있으므로 압입 송풍기의 특성곡선을 참조하여 위에서 측정된 풍량과 풍압을 기준으로 운전상태를 가변속 운전시와 비교하면 하절기 야간에는 대략 48%, 추절기 68%, 동절기 75%, 하절기 오후는 74% 정도의 유체 커플링 속도와 동일함을 확인할 수 있다.
○ 수원지사 압입 송풍기의 특성곡선 및 운전점 검토
수원지사 압입 송풍기의 특성곡선 및 운전점 검토를 해본 결과 아래의 도 4의 그래프와 같이 나타났다.
○ 경제성
수원지사의 발전용 보일러는 열공급량에 따라 운전되므로 압입 송풍기의 운전점을 평균적으로 추정하기는 매우 어려우나 도 4에 도시된 바와 같이 연소공기량이 G.A.H입구 기준으로 풍량 1,444~ 2,600㎥/min, 풍압 190 ~ 482mmAq 범위에서 운전되므로 대체적인 평균값에 해당되는 2000. 9. 18일 운전 데이터(2,045㎥/min, 400mmAq)값과 동절기 및 하절기낮 운전 데이터(2,391㎥/min, 482mmAq), 하절기야간 운전 데이터(1,444㎥/min, 195mmAq)의 소비 전력을 산술 평균하여 전체적인 경제성을 분석할 수 있다.
상기와 같은 분석을 통한 유체 커플링의 설치전의 부하별 압입 송풍기의 소비 전력을 산출해 본 결과 아래의 표 2와 같다.
Figure 112006096790764-utm00001
그리고, 유체 커플링(110) 설치 후 절감 동력을 산출해 본 결과 아래의 표 3과 같다.
Figure 112006096790764-utm00002
그리하여 압입 송풍기 및 유체 커플링 동력소비 곡선을 나타내면 아래의 도 5의 그래프와 같다.
또한, 년간 전력비 절감 금액을 산출해 본 결과 연간 전력비 절감액은 아래와 같다.
연평균 부하율 70%, 가동시간 7200시간, 평균 판매단가를 적용하면 111㎾ × 7200시간 × 50원/㎾ = 39,960천원/년이고, 연간 지역난방수 냉각수 사용으로 인한 절감액은 Δt : 2.5℃, 냉각수 유량 20Ton/hr, 가동시간 7200시간, 평균 열생산단가를 적용하면, 2.5℃ × 7200시간 × 20Ton/hr x 26,000원/Gcal = 9,360천원/년이어서, 결국 최종 연간 절감액은 49,320천원에 달한다.
따라서, 압입 송풍기는 특성곡선에서 나타난 바와 같이 가이드 밴을 많이 조정하여 운전하게 되므로 유체 커플링을 설치하여 가변형 제어를 수행할 경우 모터 전기 에너지를 절약할 수 있고, 운전부하에 따라 기존의 가이드 밴을 조정하는 경우에 발생되는 기계적인 소음 및 진동을 없앨 수 있어 모터, 압입 송풍기, 가이드 밴의 기계 보호 및 수명을 연장할 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 고안인 유체 커플링을 구비하는 발전용 보일러에 따르면, 모터의 회전 토오크를 손실없이 전달하는 유체 커플링을 압입 송풍기와 모터 사이에 설치함으로써 가이드 밴의 전, 후 차압 손실을 줄여 에너지 손실을 방지하고, 가이드 밴의 마모 및 고장을 줄일 수 있고, 유체 커플링에 의해 압입 송풍기와 모터를 연결함으로써 기계적인 소음 및 진동을 줄여 기계의 수명을 증대시킬수 있는 이점이 있다.
본 고안은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있으며 상기 고안의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 고안은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 고안의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (3)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 회전 토오크를 발생하는 모터와, 상기 모터의 회전 토오크에 의해 회전되어 연소 공기를 공급하고, 입구측에 공기의 량을 조절하는 가이드 밴이 구비되는 압입 송풍기와, 상기 모터의 회전 토오크를 상기 압입 송풍기로 전달하도록 상기 모터의 회전 토오크를 상기 압입 송풍기로 전달하도록 상기 모터의 회전축에 이의 입력축이 연결되고, 상기 압입 송풍기의 입력축에 출력축이 연결 설치되는 스쿠프 튜브 타입(Scoop tube type)인 유체 커플링을 포함하는 발전용 보일러에 있어서;
    상기 유체 커플링은,
    지역 난방수를 이용하여 내부에 유입시켜 냉각시키는 것을 특징으로 하는 유체 커플링을 구비하는 발전용 보일러.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100885549B1 (ko) 2007-06-14 2009-02-26 최쌍석 물을 작동매체로 사용하는 가변속 구동장치

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