KR20050008958A - 보일러의 댐퍼 액츄에이터 제어장치 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연소실 내에 균일한 연소용 공기를 공급하여 화염의 치우침 없이 중앙에 화염을 형성시켜 보일러의 효율을 향상시키고 수명을 연장시키는 보일러의 댐퍼 액츄에이터 제어장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

종래에는 공기압신호를 기계적 직선운동으로 변환 시킨후, 직선운동을 댐퍼 샤프트의 샤프트에 전달함으로써 댐퍼를 회전 시켰는데, 이러한 종래 발명에 따르면, 공기신호를 병렬로 이용함으로 거리에 따라 신호가 균일하게 전달이 안되어 각 댐퍼의 동작에 상이함이 발생하고, 링키지가 마모 및 파손될 수 있으며, 공기압 신호를 사용함으로 터빈이 많아 설치 및 유지 보수가 용이하지 않은 문제점이 있었다.

이에, 본 발명은 링키지를 제거하고 댐퍼샤프트에 액츄에이터를 직접 장착하여 고장요소를 최대한 감소시킬 뿐 아니라, 제어 정밀도 또한 향상시켜 연소실 내에 균일한 연소용 공기를 공급하여 화염의 치우침 없이 중앙에 화염을 형성시켜 보일러의 효율을 향상시키고 수명을 연장키는 보일러의 댐퍼 액츄에이터 제어장치 및 그 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.

Description

보일러의 댐퍼 액츄에이터 제어장치 및 그 제어방법{DAMPER ACTUATOR CONTROL APPARATUS OF BOILER AND METHOD OF CONTROLLING THE SAME}

본 발명은 보일러의 댐퍼 액츄에이터 제어장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 특히, 링키지를 제거하고 댐퍼샤프트에 액츄에이터를 직접 장착하여 제어의 정밀성을 향상시키고 고장 요소를 최대한 감소시킨 보일러의 댐퍼 액츄에이터 제어장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

열에너지를 변환시켜 전기에너지를 얻는 방식의 총칭인 화력발전은, 일반적으로 화석연료를 연소시켜 발생한 열에너지로 물을 가열시켜 증기로 바꾸고, 이러한 증기가 갖는 에너지로 증기터빈 발전기를 구동시켜 전기를 발생시킨다.

화력발전설비는 기본적으로 보일러로부터 발생된 증기력에 의하여 구동되는 증기터빈이 보일러와 연결되어 있고, 이와 같은 증기터빈에 의해 구동되는 발전기에서 전기가 생성되어, 변압기를 거쳐 송전되도록 하는 구조로 구성되어 있다.

증기터빈을 구동시키는 증기는 보일러로 공급되는 물의 가열증발에 따라 생성되어 증기터빈으로 순환공급됨으로써 증기터빈을 구동시키며, 증기터빈을 통과한 증기는 낮은 에너지 상태로 냉각되어 다시 보일러로 순환된다.

여기서, 보일러에는 연소실 내에 균일한 연소용 공기를 공급하여 화염의 치우침 없이 중앙에 화염을 형성시켜 보일러의 효율을 향상시키는 액츄에이터가 설치된다.

종래에는 실린더형의 액츄에이터와 링키지를 사용하여 공기압 신호로 각 코너에 있는 액츄에이터 4개를 동시에 병렬로 운전 하였으나 개도가 불 균일하고 링키지가 파손 되는 등 문제점이 있었다.

도 1은 종래의 보일러 중 한단의 평면도로서, 보일러를 구성하는 32개의 화로 중 한 단을 나타낸 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래에는 근거리에 접속된 I/P컨버터(9)가 DCS로부터의 전기신호(4 ~ 20 mA)를 공기신호(3 ~ 15 PSI)로 변환하여 각 코너의 댐퍼 액츄에이터(3)를 제어하였다.

여기서, 액츄에이터(3)는 실린더와 링키지(LINKAGE)를 결합시키고 P/P포지셔너(Positioner)가 부착되어 공기신호로 구동된다. 댐퍼 액츄에이터(3)는 제어선(5)을 통해 공기신호를 제공받아 화로(1) 내에 연소용 공기를 공급한다.

또한 댐퍼의 동작상태(OPEN OR CLOSED)를 확인하기 압력스위치(7)를 각각 설치하여 압력이 10PSI 이상이면 개방된 것으로 인정하는 간접측정 방식을 적용 하였다.

도 2는 종래의 액츄에이터의 제어 흐름도이다. 댐퍼 제어를 위한 전기신호가 전송되면(S1), I/P컨버터(9)에 의해 전기신호는 공기압 신호로 변환된다(S3).

압력스위치(7)는 공기압의 세기를 측정하여 댐퍼의 위치를 DCS로 보고한 후(S5), 공기압 신호를 액츄에이터 구동 압력으로 변환 시키며, 이에 따라, 공기압 신호를 이용하여 기계적 직선운동으로 변환 시킨다(S7).

기계적 직선운동은 댐퍼 샤프트를 회전시키며(S9), 이에 의해 댐퍼가 회전하여 화로(1) 내에 연소용 공기를 공급하게 된다(S11).

이러한 종래 발명에 따르면, 공기신호를 병렬로 이용함으로 거리에 따라 신호가 균일하게 전달되지 아니하여 댐퍼의 개도가 코너마다 차이가 발생하고, 실린더와 링키지가 결합된 형태로 링키지의 마모 및 파손될 수 있으며, 공기압 신호를 사용함으로 배관이 많아 설치 및 유지 보수가 용이하지 않은 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 액츄에이터 제어의 정밀성을 향상시키고 고장 요소를 최대한 감소시킨 보일러의 댐퍼 액츄에이터 제어장치 및 그 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 보일러의 댐퍼 액츄에이터 제어장치의 제어블럭도,

도 2는 종래의 보일러의 댐퍼 액츄에이터 제어방법의 흐름도,

도 3은 본 발명에 따른 보일러의 댐퍼 액츄에이터 제어장치의 제어블럭도,

도 4는 본 발명에 따른 보일러의 댐퍼 액츄에이터 제어방법의 흐름도이다.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

10 : 화로 13 : 댐퍼 액츄에이터

15 : 제어라인 20 : 리미트스위치

24 : 제어신호 22 : 피드백신호

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 댐퍼 액츄에이터 제어장치는 제어라인을 통해 입력되는 전기신호를 공기압신호로 변환 하여 댐퍼를 회전시키는 댐퍼액츄에이터와; 상기 댐퍼의 위치에 따른 피드백신호 발생하는 리미트스위치와; 상기 리미트스위치를 통한 상기 피드백신호에 기초하여 상기 댐퍼액츄에이터를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 댐퍼액츄에이터는, 댐퍼샤프트와; 상기 댐퍼샤프트에 직접 장착되는 액츄에이터를 포함하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 목적은 본 발명의 다른 분야에 따르면, 댐퍼제어를 위한 전기신호가 전송되는 단계와; 상기 전기신호를 액츄에이터 구동을 위한 공기압신호로 변환시키는 단계와; 상기 공기압신호를 이용하여 상기 댐퍼를 회전운동시키는 단계와; 상기 액츄에이터에 부착된 리미트스위치로부터 상기 댐퍼의 정확한 위치에 따른 피드백신호가 발생하는 단계와; 상기 피드백신호에 기초하여 상기 댐퍼액츄에이터를 제어하여 화로 내로 공급되는 공기량을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 댐퍼액츄에이터 제어방법.에 의해서도 달성된다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 댐퍼 액츄에이터 제어장치 및 그 제어방법에 대해서 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 보일러의 댐퍼 액츄에이터 제어장치의 제어블럭도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, DCS에서 제어라인(15)을 통해 전기신호(4~20mA)(24)로 댐퍼 액츄에이터(13)를 제어함으로 정확한 제어가 가능하며, 리미트스위치(20)로부터 직접 피드백신호(22)를 수신함으로 고가의 압력스위치를 사용하는 것보다 운전의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

또한, 실린더 방식의 액츄에이터에 링키지를 연결한 설치 방식에서 샤프트에 액츄에이터를 직접 취부 하는 형태로 변경 함으로 해서 고장요소가 최소화 된다.

도 4는 본 발명에 따른 보일러의 댐퍼 액츄에이터 제어방법의 흐름도이다. 댐퍼 제어를 위한 전기신호(24)가 전송되면(S12), 전기신호를 액츄에이터 구동을 위한 공기압신호로 변환 시키며(S14), 공기압신호를 이용하여 기계적 회전운동으로 변환 시킨다(S16).

이 후, 액츄에이터(13)에 부착된 리미트스위치(20)는 댐퍼의 정확한 위치를 피드백신호(22)를 전송하며(S18), 이에 따라, 댐퍼를 회전 시킴으로써 화로(10) 내로 공급되는 공기량을 조절한다.

이와 같이 설계를 개량한 경우 투입자재의 변화는 다음의 표와 같다.

<표>

No.	자재명	설계개선 전	설계개선 후
1	액츄에이터	128sets	128sets
2	I/P컨버터	32sets	N/A
3	P/P포지셔너	128sets	N/A
4	E/P포지셔너	N/A	128sets
5	압력스위치	32sets	N/A
6	리미트스위치	N/A	32sets

(영흥 화력발전서 TPP 1Unit 기준)

이와 같이, 본 발명은 링키지을 제거하고 댐퍼샤프트에 액츄에이터를 직접 장착함으로써 고장요소를 최대한 감소시킬 뿐 아니라, 제어 정밀도 또한 향상시켜 연소실 내에 균일한 연소용 공기를 공급하여 화염의 치우침 없이 중앙에 화염을 형성시켜 보일러의 효율을 향상시키고 수명을 연장키고 있다.

이러한 본 발명에 따른 실시예는 상술한 것에 한정되지 아니하고, 본 발명과 관련하여 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따르면, 액츄에이터 제어의 정밀성을 향상시키고 고장 요소를 최대한 감소시킨 보일러의 댐퍼 액츄에이터 제어장치 및 그 제어방법이 제공된다.

Claims (3)

1. 제어라인을 통해 입력되는 전기신호를 공기압신호로 변환 하여 댐퍼를 회전시키는 댐퍼액츄에이터와;

   상기 댐퍼의 위치에 따른 피드백신호 발생하는 리미트스위치와;

   상기 리미트스위치를 통한 상기 피드백신호에 기초하여 상기 댐퍼액츄에이터를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 보일러의 댐퍼 액츄에이터 제어장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 댐퍼액츄에이터는,

   댐퍼를 회전시키는 댐퍼샤프트와;

   상기 댐퍼샤프트에 직접 장착되는 액츄에이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 보일러의 댐퍼액츄에이터 제어장치.
3. 댐퍼제어를 위한 전기신호가 전송되는 단계와;

   상기 전기신호를 액츄에이터 구동을 위한 공기압신호로 변환시키는 단계와;

   상기 공기압신호를 이용하여 상기 댐퍼를 회전운동시키는 단계와;

   상기 액츄에이터에 부착된 리미트스위치로부터 상기 댐퍼의 정확한 위치에따른 피드백신호가 발생하는 단계와;

   상기 피드백신호에 기초하여 상기 댐퍼액츄에이터를 제어하여 화로 내로 공급되는 공기량을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 보일러의 댐퍼액츄에이터 제어방법.