KR20060074959A - 보일러 시스템의 급수 제어 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

보일러 시스템의 급수 제어 장치 및 그 제어 방법 Download PDF

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Abstract

보일러 본체에 공급되는 급수유량과 그로부터 배출되는 증기유량 및 보일러 본체의 수위 검출에 따른 보일러 시스템의 부하에 적응하여 급수펌프의 동작을 제어하는 보일러 시스템의 급수 제어 장치 및 그 제어방법이 제공된다. 상기 급수 제어 방법은 보일러 본체의 증기관으로부터 배출되는 증기유량과 급수펌프의 구동에 의하여 보일러 본체의 급수관으로 공급되는 급수유량을 감지하고 상기 보일러 본체의 수위레벨을 감지하여 증기유량신호, 급수유량신호 및 수위감지신호를 발생하는 감지과정과; 상기 감지된 수위레벨이 미리 설정된 저수위 레벨 이하인 경우에 응답하여 상기 급수펌프를 고속으로 회전시켜 급수하는 고속급수과정과; 상기 감지된 수위레벨이 미리 설정된 저수위 레벨보다 높을 때 증기유량신호가 있는지를 검색하는 증기배출 검색과정과; 상기 증기배출 검색과정에서 증기유량센서의 출력이 있을 때 응답하여 상기 배출되는 증기유출량에 대응하는 속도로 급수펌프를 회전시켜 상기 보일러 본체에 급수를 하는 급수과정으로 이루어짐을 특징으로 한다.
보일러 본체, 급수제어, 증기유량센서, 급수유량센서, 수위센서, 인버터장치

Description

보일러 시스템의 급수 제어 장치 및 그 제어 방법{APPARATUS FOR WATER SUPPLYING IN BOILER SYSTEM AND METHOD THEREOF}
도 1은 본 발명의 발람직한 실시 예에 따른 보일러 시스템의 급수 제어 장치의 구성도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 보일러 시스템의 급수 제어 장치의 제어 흐름도.
《도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명》
10 : 보일러 본체, 12 : 급수관,
14 : 버너, 16 : 증기관,
18 : 배출관, 20 : 증기유량센서,
22 : 수위센서, 24 : 급수유량센서,
30 : 급수펌프, 32 : 급수탱크,
40 : 수위조절제어기, 42 : 메모리,
50 : 인버터 장치, 100 : 급수제어장치.
본 발명은 인버터(Inverter)를 이용하여 급수 펌프를 구동하는 보일러 시스템의 급수 제어 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 보일러 본체에 공급되는 급수유량과 그로부터 배출되는 증기유량 및 보일러 본체의 수위 검출에 따른 보일러 시스템의 부하에 적응하여 급수펌프의 동작을 제어하는 보일러 시스템의 급수 제어 장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
통상적으로, 보일러 시스템은 보일러 본체에 물을 적절하게 채우고, 버너를 가동하여 보일러 본체에 급수된 물을 가열하여 증기(steam)를 배출하도록 구성되어 있다. 따라서 보일러 시스템의 부하(증기 사용량이 증가)되면 그에 해당하는 만큼 보일러 시스템의 본체에 물을 보충하지 않으면 보일러는 정상적으로 가동될 수 없다.
따라서 대다수의 보일러 시스템은 보일러 본체(boiler proper)에 채워진 물의 량을 감지(water level sensing)하는 수위센서를 구비하여 그 감지된 수위에 따라 급수탱크로부터 보일러 본체로 연결된 급수관로에 설치된 전기 급수밸브의 개도량을 제어하는 급수 제어 장치를 구비하고 있다.
상기와 같은 급수제어장치는 보일러 본체의 수위 레벨을 수위센서에 의해 검출하고, 상기 검출된 수위센서의 출력에 의하여 급수밸브의 개도량을 적절하도록 제어하는 기술적 구성만을 가지고 있었다.
그러나 상기와 같이 수조의 수위레벨만을 검출하여 급수펌프를 제어하는 방법은 단순히 보일러 본체의 수위만을 감지하여 급수밸브를 열고 닫음으로써 보일러 본체의 부하가 증가(증가사용량이 증가)하는 경우 보일러 본체에 채워진 물이 부푸 는 팽창(water swelling) 현상으로 인해 급수 제어를 정확하게 할 수 없었다.
즉, 보일러의 부하가 증가하면 보일러 본체에 채워진 물의 수위는 보일러 본체의 증기 기포로 인하여 부푸는 현상이 발생하게 되고, 이때 수위센서에 의해 검출된 수위 값은 보일러 본체의 수위를 적정 레벨 이상으로 감지하게 된다. 이때 급수밸브를 제어하는 수위조절제어기는 보일러 본체의 물이 적정한 수위보다 많다고 판단하여 급수밸브를 닫는다.
상기와 같이 보일러의 수위감지 신호만을 수위조절제어기로 피드백(feed back)하여 제어하는 경우는 보일러 부하가 증가하면 수위를 실질적으로 감소시키려는 쪽으로 급수밸브를 조절하게 되어 실제의 상황과는 정반대로 동작되는 현상이 발생됨으로서 보일러 시스템의 본체의 부하가 매우커지는 경우에는 위험한 상황이 발생되는 문제가 있었다.
따라서 본 발명의 목적은 보일러 시스템의 부하 증가량에 비례하여 급수펌프의 회전을 제어하여 보일러 본체에 물을 보충하는 보일러의 급수 제어 장치 및 그 제어 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 보일러 시스템의 부하 변동에 적응하여 급수펌프의 회전을 제어하여 보일러 본체의 수위를 자동 조절하는 급수 제어 장치 및 그 제어 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 인버터 제어에 의해 구동되는 급수펌프의 회전 속도를 보일러 시스템의 부하와 보일러 본체의 수위레벨 및 보일러 본체로 공급되는 급수유량에 따라 적절하게 제어하는 보일러 시스템의 급수 제어 장치 및 그 제어 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 급수관으로 급수되는 물을 내부에 저장하며 버너에 의해 상기 물을 가열하여 증기관으로 증기를 배출하는 보일러 본체와; 상기 급수관과 급수탱크 사이에 설치되며 구동전압에 대응하는 속도로 회전되어 상기 급수탱크의 물을 상기 보일러 본체의 급수관으로 공급하는 급수펌프와; 입력되는 주파수제어신호에 대응하는 구동전압을 발생하여 상기 급수펌프에 제공하는 인버터 장치와; 상기 증기관에 설치되어 그로부터 배출되는 증기의 유량을 감지하여 그에 대응하는 증기유량신호를 출력하는 증기유량센서와; 상기 보일러 본체에 채워진 물의 수위를 감지하는 수위센서와; 상기 급수관에 설치되어 상기 급수펌프의 회전에 의해 급수되는 물의 유량을 감지하여 그에 대응하는 급수유량신호를 출력하는 급수유량센서와; 상기 증기유량센서로부터 출력되는 증기유량신호에 대응하는 주파수 제어신호와 상기 수위감지신호에 대응하는 주파수제어신호 및 증기유량신호와 급수유량신호의 차이에 대응한 주파수제어신호를 저장하고 있는 메모리와; 상기 증기유량신호에 대응하는 주파수제어신호를 상기 메모리로부터 읽어 인버터장치에 제공하고, 상기 증기유량신호와 상기 급수유량신호의 값이 같아지도록 상기 급수펌프의 회전속도를 트리밍(trimming)하는 수위조절제어기로 구성함을 특징으로 한다.
상기 수위조절제어기는 상기 수위센서의 출력이 미리 설정된 수위 값을 가질 때까지 상기 인버터 장치로 제공되는 주파수제어신호를 최대로 출력하여 급수펌프 를 최대의 회전속도로 회전시키도록 동작함을 특징으로 한다.
상기 수위조절제어기는 상기 증기유량신호의 출력이 없을 때 상기 수위센서의 출력이 미리 설정된 수위레벨 값을 가질 때까지 상기 인버터 장치로 상기 감지된 수위레벨에 대응하는 주파수제어신호를 제공함을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 견지(aspect)에 따른 보일 시스템의 급수 제어 방법은, 급수관으로 급수되는 물을 내부에 저장하며 버너에 의해 상기 물을 가열하여 증기관으로 증기를 배출하는 보일러 본체와, 상기 급수관과 급수탱크 사이에 설치되며 구동전압에 대응하는 속도로 회전되어 상기 급수탱크의 물을 상기 보일러 본체의 급수관으로 공급하는 급수펌프를 구비한 보일러 시스템에서 매우 유용하게 적용되며, 이는 상기 보일러 본체의 증기관으로부터 배출되는 증기유량과 급수펌프의 구동에 의하여 상기 급수관으로 공급되는 급수유량을 감지하고 상기 보일러 본체의 수위레벨을 감지하여 증기유량신호, 급수유량신호 및 수위감지신호를 발생하는 감지과정과; 상기 감지된 수위레벨이 미리 설정된 저수위 레벨 이하인 경우에 응답하여 상기 급수펌프를 고속으로 회전시켜 급수하는 고속급수과정과; 상기 감지된 수위레벨이 미리 설정된 저수위 레벨보다 높을 때 증기유량신호가 있는지를 검색하는 증기배출 검색과정과; 상기 증기배출 검색과정에서 증기유량센서의 출력이 있을 때 응답하여 상기 배출되는 증기유출량에 대응하는 속도로 급수펌프를 회전시켜 상기 보일러 본체에 급수를 하는 급수과정으로 구성함을 특징으로 한다.
상기 증기배출 검색과정에서 증기유량신호가 없다고 판단 시에 응답하여 상기 보일러 본체의 수위레벨이 미리 설정된 적정수위 이하인 경우에만 수위레벨에 대응한 회전 속도로 상기 급수펌프를 구동하는 과정을 더 포함함을 특징으로 한다.
상기 급수 제어 방법은 상기 급수펌프가 회전 시 상기 증기유량신호와 상기 급수유량신호를 비교하여 상기 증기유량신호와 급수유량신호의 값이 동일하도록 상기 급수펌프의 회전속도를 가감속하는 과정을 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 본 발명은 보일러 시스템은 보일러 본체의 수위가 저수위 이상인 경우 보일러 본체의 부하(증기배출량)에 비례하여 급수펌프의 회전속도를 제어하여 보일러 본체에 물을 공급하고, 급수펌프의 회전 구동에 의해 보일러 본체로 공급되는 급수유량과 증기유량이 같아지도록 급수펌프의 회전속도를 정밀하게 제어(trimming)함으로써 보일러 부하에 적응하는 급수를 할 수 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예가 도시된 첨부 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명된다. 그러나 본 발명은 다수의 상이한 형태로 구현될 수 있고, 기술된 실시 예에 제한되지 않음을 이해하여야 한다. 하기에 설명되는 본 발명의 실시 예는 당업자에게 본 발명의 사상을 설명하기 위한 것에 불과하다는 것에 유의하여야 하며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 당 업계의 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명이 생략됨에 유의하여야 한다.
도 1은 본 발명의 발람직한 실시 예에 따른 보일러 시스템의 급수 제어 장치(100)의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 보일러 본체(10)에는 외부의 물을 본체의 내부로 공급하기 위한 급수관(12), 내부에 채워진 물을 가열하는 버너(14), 버너(14)에 의해 가열되 어진 증기를 외부로 배출하는 증기관(16)이 설치되어 있다.
상기 증기관(16)에는 그로 배출되는 증기유량을 검출하여 증기유량신호(SFS; Steam flow sensing Signal)를 출력하는 증기유량센서(20)가 설치되며, 상기 보일러 본체(10)에는 내부에 채워진 물의 수위레벨을 감지하여 수위감지신호(WLS: Water Level sensing Signal)를 출력하는 수위센서(22)가 설치되어 있다.
상기 보일러 본체(10)의 급수관(12)과 물이 채워진 급수탱크(32)의 사이에는 구동전압에 대응하는 회전속도를 회전되어 상기 급수탱크(32)에 채워진 물을 펌핑 하여 보일러 본체(10)의 내부로 공급하는 급수펌프(30)가 설치되며, 상기 급수관(12)에는 급수유량을 감지하여 급수유량신호(WFS: Water Flow sensing Signal)를 발생하는 급수유량센서(24)가 설치되어 있다.
상기 급수펌프(30)는 주파수를 조절하는 주파수제어신호에 따라 출력전압을 다르게 하는 인버터 장치(50)에 의해 구동되는 유도전동기이며, 상기 증기유량센서(20), 수위센서(22) 및 급수유량센서(24)로부터 각각 출력되는 증기유량신호(SFS), 수위감진신호(WLS) 및 급수유량신호(WFS)는 수위조절제어기(40)로 제공된다.
상기 수위조절제어기(40)는 내부 프로그램에 의해 상기 증기유량신호(SFS), 수위감지신호(WLS) 및 급수유량신호(WFS)의 상태를 분석하여 그에 대응하여 급수펌프(30)를 구동하기 위한 주파수제어신호를 메모리(40)로부터 액세스한다. 이때 상기 주파수제어신호는 급수펌프(30)의 회전속도를 제어하기 위한 것으로, 급수펌프(30)를 정지하기 위한 신호로부터 최고의 회전속도로 회전시키기 위한 신호까지 매우 다양하다.
상기 메모리(40)의 내부에는 상기 증기유량신호(SFS)에 대응하여 급수펌프(30)를 회전시키기 위한 주파수제어신호들과, 증기유량신호(SFS)와 급수유량신호(WFS)의 차이에 대응한 제어주파수신호들 및 수위레벨에 따라 급수펌프(30)를 회전시키기 위한 주파수제어신호들이 저장되어 있다.
즉, 보일러 본체(10)의 증기유량신호(SFS)가 "0.3" SCMH(Standard Cubic Meter per Hour)라 가정하면 급수펌프(30)에 의하여 보일러 본체(10)로 "0.3" SCMH에 대응하는 물이 공급되도록 상기 급수펌프(30)를 회전시키는 주파수제어신호가 출력되도록 증기유량신호(SFS)에 대응한 주파수제어신호가 매치되어 상기 메모리(40)에 저장되어 있다.
상기와 같은 방법에 의해 수위감신호(WLS)에 대응하여 급수를 실행하기 위한 급수펌프(30)의 주파수제어신호도 설정되어 있다. 보다 구체적인 예를 들면, 수위센서(22)의 수위감지신호(WLS)가 극저수위인 경우에는 급수펌프(30)가 최대의 회전속도로 회전하도록 하는 주파수제어신호가 매치되어 있고, 상기 수위감지신호(WLS)가 저수위인 경우에는 급수펌프(30)를 정상 회전속도로 회전시키기 위한 주파수제어신호가 매치되며, 상기 수위감지신호(WLS)가 고수위인 경우 급수펌프(30)를 느린회전속도로 회전시키기 위한 주파수제어신호가 매치되어 있고, 상기 수위감지신호(WLS)가 극고수위인 경우 급수펌프(30)의 회전을 정지하도록 하는 주파수제어신호가 매치되어 있다.
상기에서 극저수위는 보일러 시스템의 가동이 불가한 수위레벨이며, 저수위 로부터 고수위까지는 적절한 수위레벨이고, 극고수위는 보일러 시스템의 보일러 본체(10)에 채워진 물이 과다한 상태를 의미한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 보일러 시스템의 급수 제어 장치의 제어 흐름도로서, 상기 도 1의 수위조절제어기(40)내의 롬(read only memory) 영역에 프로그래밍 되어 저장되어 있다.
이하 도 1 및 도 2을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 보일러 시스템의 급수제어장치(100)의 동작을 보다 상세하게 설명하기에 앞서, 보일러 본체(10)의 내부에는 적정한 수위로 물이 채워져 있고, 버너(14)가 가동되어 연소중인 경우라 가정한다.
도 1에 도시된 보일러 시스템의 급수 제어 장치(100)가 동작되면 보일러 본체(10)의 증기관(16)에 설치된 증기유량센서(20)는 그로부터 배출되는 유량을 감지하여 증기유량신호(SFS)를 출력하며, 수위센서(22)는 보일러 본체(10)의 내부에 채워진 수위를 감지하여 그에 대응한 수위감지신호(WLS)를 출력한다. 그리고 보일러 본체(10)의 급수관(12)에 설치된 급수유량센서(24)는 급수관(12)을 통과하는 물의 유량을 감지하여 급수유량신호(WFS)를 출력한다. 이때 수위센서(22)가 전극봉의 구성을 가지는 것인 경우 상기 수위감지신호(WLS)는 극저수위, 저수위, 고수위, 극고수위의 4단계신호로 출력될 수 있다.
상기와 같은 상태에서, 수위조절제어기(40)는 도 2의 S12과정에서 상기 수위센서(22)로부터 출력되는 수위감지신호(WLS)를 읽어 S14과정에서 보일러 본체(10)에 채워진 물의 수위가 저수위 이하인지를 검색한다. 상기 S14과정에서 보일러 본 체(10)에 채워진 물의 높이가 저수위 이하라고 판단되면, 상기 수위조절제어기(40)는 보일러 본체(10)의 수위가 매우 낮다고 판단하고 S16단계에서 인버터 장치(50)로 급수펌프(30)를 최대로 구동하기 위한 주파수제어신호를 출력한다.
상기 인버터 장치(50)는 상기 주파수제어신호의 입력에 응답하여 급수펌프(30)를 최대의 회전속도로 구동하기 위한 구동전압을 출력하여 급수펌프(30)를 고속으로 회전시킨다. 상기 급수펌프(30)의 고속회전에 의하여 급수탱크(32)에 저수된 물이 급수관(12)을 통하여 보일러 본체(10)의 내부로 급수되고, 이러한 동작에 의해 보일러 본체(10)의 수위가 올라간다.
이와 같은 동작에 의해 전술한 S14과정에서 보일러 본체(10)의 수위가 저수위 이상이라고 판단되면, 수위조절제어기(40)는 증기유량센서(20)로부터 출력되는 증기유량신호(SFS)를 읽어 S20과정에서 증기유출이 있는지를 검색한다. 즉, 보일러 본체(10)내의 버너(14)의 가열에 의해 보일러 본체(10)에 채워진 물이 충분히 가열되어 증기관(16)으로 증기가 배출되는지를 검색한다.
상기 S20과정의 검색에서 증기 배출이 없다고 판단되는 경우, 상기 수위조절제어기(40)는 수위센서(22)의 출력을 읽어 보일러 본체(10)에 채워진 물의 높이가 미리 설정된 적절수위 레벨인지를 검색한다. S22과정의 검색결과 현재 보일러 본체(10)에 채우지는 물의 높이가 적절한 수위가 아니라면 전술한 S12과정부터 반복하여 급수펌프(30)를 고속으로 구동하여 보일러 본체(10)에 급수를 진행한다.
만약, 상기 S22과정의 검색결과 보일러 본체(10)의 수위가 적절한 수위라고 판단되면 수위조절제어기(40)는 S24과정에서 현재 감지된 수위감지신호(WLS)에 대 응한 주파수제어신호, 예를 들면 급수펌프(30)를 저속으로 구동하기 위한 제어신호를 메모리(42)로부터 액세스하여 인버터 장치(50)로 출력한다. 상기와 같이 보일러 본체(10)의 수위가 고수위인 상태에서 상기 수위조절제어기(40)로부터 출력되는 주파수제어신호는 급수펌프(30)의 회전을 최저속도를 회전시키기 위한 것이다.
상기 수위조절제어기(40)로부터 고수위에 대응하는 주파수제어신호를 입력하는 상기 인버터 장치(50)는 최저속도에 대응하는 구동전압을 출력하여 급수펌프(30)를 최저 속도로 회전시킨다. 이와 같은 과정에 의하여 도 1에 도시된 보일러 시스템의 급수 제어 장치(100)는 보일러 본체(10)의 내부에 채워진 물의 수위가 적절한 수위인 경우 급수펌프(30)의 회전속도를 최저속도로 회전시켜 최소량이 급수되도록 한다.
상기 S24과정에서 급수펌프(30)를 최저 속도로 회전시켜 급수탱크(32)의 물을 보일러 본체(10)에 공급하는 수위조절제어기(40)는 S26과정에서 수위센서(22)의 출력을 읽어 보일러 본체(10)내에 공급된 물의 수위가 고수위인지 검색한다. 여기서 적절한 수위라 함은 저수위보다는 높고 고수위보다는 낮은 수위를 의미하며, 고수위라 함은 보일러 본체(10)의 한계 수위인 극고수위보다는 낮고 적절한 수위보다는 높은 수위로서 1차 위험수위를 말한다.
만약, 상기 S26과정의 검색결과 현재 보일러 본체(10)내에 채워진 물의 높이가 극고수위가 아니라면 계속하여 수위 레벨에 따른 회전속도, 즉, 최저 속도로 급수펌프(30)를 구동하여 고수위까지 급수를 실행하며, 고수위까지 급수된 상태라고 판단되면 상기 수위조절제어기(40)는 S28과정에서 인버터 장치(50)로 출력되는 주 파수제어신호를 차단하여 급수펌프(30)의 동작을 정지시킨다.
따라서 상기한 동작에 의해 보일러 본체(10)내부의 버너(14)의 작동에 의해 증기가 증기관(16)으로 증기가 배출되지 않으면, 즉, 보일러 본체(10)의 증기부하 없는 경우 적정수위레벨까지는 고속으로 급수를 한 후, 급수펌프(30)를 저속으로 구동하여 급수속도를 자동으로 조절하게 됨을 알 수 있다.
만약, 상기한 도 2의 S20과정에서 증기관(16)의 증기유량센서(20)로부터 증기유량신호(WFS)가 검출되면, 수위조절제어기(40)는 S30과정에서 증기유량센서(20)에 의해 감지된 증기유량신호(SFS)에 대응하는 회전속도 값을 가지는 주파수제어신호를 메모리(42)로부터 액세스하여 인버터 장치(50)로 공급한다. 상기 인버터 장치(50)는 상기 수위조절제어기(40)로부터 출력되는 주파수제어신호에 대응하는 구동전압을 발생하여 급수펌프(30)를 구동시켜 급수탱크(32)에 채워진 물을 급수관(12)으로 공급한다.
상기와 같은 동작에 의해 급수펌프(30)가 증기유출신호(SFS)에 대응하는 하는 회전속도로 회전되어 급수탱크(32)에 채워진 물이 급수관(12)을 통해 보일러 본체(10)로 공급되면, 급수유량센서(24)는 상기 급수관(12)으로 공급되는 물의 통과유량을 감지하여 급수유량신호(WFS)를 상기 수위조절제어기(40)로 공급한다.
S30과정을 수행한 수위조절제어기(40)는 S32과정에서 상기 급수유량센서(24)로부터 출력되는 급수유량신호(SFS)를 읽고, S34과정에서 증기유량신호(SFS)와 급수유량신호(WFS)가 동일한지를 검색한다. 이와 같은 검색은 보일러 시스템의 보일러 본체(10)의 부하(증기배출량)에 적응하여 보일러 본체(10)에 물을 공급하기 위 한 것이다.
상기 S34과정에서 증기유량신호(SFS)와 급수유량신호(WFS)의 값이 같다고 판단되면, 버너(14)의 작동에 의해 보일러 본체(10)로부터 배출되는 증기량과 급수펌프(30)의 작동에 의해 보일러 본체(10)로 급수되는 물의 양이 같다고 판단하고, S36과정에서 회전속도를 유지키 위한 주파수제어신호를 인버터 장치(50)로 출력하여 급수펌프(30)의 회전속도를 유지시킨다.
상기 S34과정에서 증기유량신호(SFS)의 값이 급수유량신호(WFS)의 값 보다 더 크거나 작다면 보일러 본체(10)로부터 증기로 배출되는 양이 급수되는 물의 양보다 많거나 적다는 것을 의미하므로 급수의 양을 증기 배출량에 맞추어 조절하지 않으면 보일러 본체(10)에 채워진 물의 양이 점차적으로 감소하거나 증가하여 보일러의 부하에 적응하여 정확한 급수 제어를 할 수 없게 된다.
이와 같은 원인이 발생하는 이유는 여러 가지의 원인이 있을 수 있으나, 급수탱크(32)의 배출압력, 급수펌프(30)의 전후에 작용하는 압력 변화에 따라 급수관(12)으로 통과하는 유량이 달라지기 때문이다. 본 발명은 상기와 같은 원인에 의해 증기배출량과 급수량이 다른 경우 보다 안정된 수위 조절을 위하여 실제로 보일러 본체(10)로 급수되는 급수량에 대한 급수유량신호(WFS)를 피드백(feedback)하여 급수펌프(30)의 동작을 제어하는데, 이는 하기와 같다.
상기 S34과정에서 급수유량신호(WFS)가 증기유량신호(SFS)의 값보다 크다고 판단되면, 수위조절제어기(40)는 급수펌프(30)에 의해 보일러 본체(10)로 공급되는 급수량 보다 증기관(16)으로 배출되는 증기유량이 더 많다고 판단하고 S38과정에서 인버터 장치(50)로 급수펌프(30)의 회전속도를 증속시키기 위한 주파수 제어신호를 출력하고 전술한 S12과정으로 점프한다.
상기한 바와는 반대로, 상기 S34과정에서 급수유량신호(WFS)가 증기유량신호(SFS)의 값보다 작다고 판단되면, 수위조절제어기(40)는 급수펌프(30)에 의해 보일러 본체(10)로 공급되는 급수량이 증기관(16)으로 배출되는 증기유량 보다 많다고 판단하고 S40과정에서 인버터 장치(50)로 급수펌프(30)의 회전속도를 감속시키기 위한 주파수 제어신호를 출력하고 전술한 S12과정으로 점프한다.
상기 S38과정 또는 S40의 제어에 의해 급수유량신호(WFS)의 값은 증기유량신호(SFS)의 값에 추종되어 보일러 본체(10)의 부하량(증기배출량)에 적응하여 급수가 실행된다. 즉, 상기 수위조절제어기(40)는 상기 증기유량신호(SFS)에 추종하여 상기 급수유량신호(WFS)의 값이 같아지도록 상기 급수펌프(30)의 회전속도를 트리밍 하여 보일러 본체(10)로 급수되는 유량이 증기배출량과 같아지도록 한다.
상기한 급수 제어에 의해 본 발명에 따른 보일러 시스템의 급수 제어 장치(100)는 보일러 본체(10)로부터 배출되는 증기량에 대응하는 물이 급수펌프(30)에 의해 급수되도록 급수펌프(30)의 회전속도를 제어함으로써 보일러 본체(10)의 급수 제어를 보다 정밀하게 할 수 있다.
상술한 바와 같이 보일러 본체에 채워진 수위를 감지하는 수위센서의 출력에 의해 1차적으로 보일러 본체에 급수를 제어하고, 보일러 본체로부터 증기가 배출 시에는 증기 배출량에 적응하여 급수펌프를 인버터 장치로 제어하되, 보일러 본체 의 증기 배출량과 급수량의 차에 따라 급수펌프의 회전속도를 제어함으로써 보일러 시스템의 급수를 최적 상태로 할 수 있다.

Claims (6)

  1. 급수관으로 급수되는 물을 내부에 저장하며 버너에 의해 상기 물을 가열하여 증기관으로 증기를 배출하는 보일러 본체를 구비한 보일러 시스템의 급수 제어 장치에 있어서,
    상기 급수관과 급수탱크 사이에 설치되며 구동전압에 대응하는 속도로 회전되어 상기 급수탱크의 물을 상기 보일러 본체의 급수관으로 공급하는 급수펌프와;
    입력되는 주파수제어신호에 대응하는 구동전압을 발생하여 상기 급수펌프에 제공하는 인버터 장치와;
    상기 증기관에 설치되어 그로부터 배출되는 증기의 유량을 감지하여 그에 대응하는 증기유량신호를 출력하는 증기유량센서와;
    상기 보일러 본체에 채워진 물의 수위를 감지하는 수위센서와;
    상기 급수관에 설치되어 상기 급수펌프의 회전에 의해 급수되는 물의 유량을 감지하여 그에 대응하는 급수유량신호를 출력하는 급수유량센서와;
    상기 증기유량센서로부터 출력되는 증기유량신호에 대응하는 주파수 제어신호와 상기 수위감지신호에 대응하는 주파수제어신호 및 증기유량신호와 급수유량신호의 차이에 대응한 주파수제어신호를 저장하고 있는 메모리와;
    상기 증기유량신호에 대응하는 주파수제어신호를 상기 메모리로부터 읽어 인버터장치에 제공하고, 상기 증기유량신호와 상기 급수유량신호의 값이 같아지도록 상기 급수펌프의 회전속도를 트리밍 하는 수위조절제어기로 구성함을 특징으로 하 는 보일러 시스템의 급수 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 수위조절제어기는 상기 수위센서의 출력이 미리 설정된 수위 값을 가질 때까지 상기 인버터 장치로 제공되는 주파수제어신호를 최대로 출력하여 급수펌프를 최대의 회전속도로 회전시키도록 동작함을 특징으로 보일러 시스템의 급수 제어 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 수위조절제어기는 상기 증기유량신호의 출력이 없을 때 상기 수위센서의 출력이 미리 설정된 수위레벨 값을 가질 때까지 상기 인버터 장치로 상기 감지된 수위레벨에 대응하는 주파수제어신호를 제공하여 급수펌프를 구동함을 특징으로 하는 보일러 시스템의 급수 제어 장치.
  4. 급수관으로 급수되는 물을 내부에 저장하며 버너에 의해 상기 물을 가열하여 증기관으로 증기를 배출하는 보일러 본체와, 상기 급수관과 급수탱크 사이에 설치되며 구동전압에 대응하는 속도로 회전되어 상기 급수탱크의 물을 상기 보일러 본체의 급수관으로 공급하는 급수펌프를 구비한 보일러 시스템의 급수 제어 방법에 있어서,
    상기 보일러 본체의 증기관으로부터 배출되는 증기유량과 급수펌프의 구동에 의하여 상기 급수관으로 공급되는 급수유량을 감지하고 상기 보일러 본체의 수위레벨을 감지하여 증기유량신호, 급수유량신호 및 수위감지신호를 발생하는 감지과정 과;
    상기 감지된 수위레벨이 미리 설정된 저수위 레벨 이하인 경우에 응답하여 상기 급수펌프를 고속으로 회전시켜 급수하는 고속급수과정과;
    상기 감지된 수위레벨이 미리 설정된 저수위 레벨보다 높을 때 증기유량신호가 있는지를 검색하는 증기배출 검색과정과;
    상기 증기배출 검색과정에서 증기유량센서의 출력이 있을 때 응답하여 상기 배출되는 증기유출량에 대응하는 속도로 급수펌프를 회전시켜 상기 보일러 본체에 급수를 하는 급수과정으로 구성함을 특징으로 보일러 시스템의 급수 제어 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 증기배출 검색과정에서 증기유량신호가 없다고 판단 시에 응답하여 상기 보일러 본체의 수위레벨이 미리 설정된 적정수위 이하인 경우에만 수위레벨에 대응한 회전 속도로 상기 급수펌프를 구동하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 보일러 시스템의 급수 제어 방법.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 급수 제어 방법은 상기 급수펌프가 회전 시 상기 증기유량신호와 상기 급수유량신호를 비교하여 상기 증기유량신호와 급수유량신호의 값이 동일하도록 상기 급수펌프의 회전속도를 가감속하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 보일러 시스템의 급수 제어 방법.
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