KR20120002312A - Burner monitoring system - Google Patents

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KR20120002312A
KR20120002312A KR1020100063129A KR20100063129A KR20120002312A KR 20120002312 A KR20120002312 A KR 20120002312A KR 1020100063129 A KR1020100063129 A KR 1020100063129A KR 20100063129 A KR20100063129 A KR 20100063129A KR 20120002312 A KR20120002312 A KR 20120002312A
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heat resistant
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이민철
박세익
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한국전력공사
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    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/42—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the arrangement or form of the flame tubes or combustion chambers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
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Abstract

PURPOSE: A combustor monitoring system is provided to improve quality and an accuracy of a combustor diagnosis by directly taking a photograph of an internal flame inside of the combustor through a heat resistance window at a high pressure and temperature. CONSTITUTION: A combustor monitoring system comprises a heat resistance window(150), a photographing device(300), and cooling and monitoring parts(200, 400). A combustor monitoring system comprises a heat resistance window, a photographing device, and monitoring and cooling parts. The heat resistance window is installed on one side of the combustor(100). The inside of the combustor is observed through a heat resistance window. The photographing device takes a photograph inside the combustor through the heat resistance window and displays images. The monitoring part controls the photographing device and receives images and monitors inside of the combustor. The cooling part transfers a cooling fluid between the heat resistance window and photographing device and cools the heat resistance window and the photographing device.

Description

연소기 모니터링 시스템{Burner Monitoring System}Burner Monitoring System

본 발명의 연소기 모니터링 시스템에 관한 것이다.
A combustor monitoring system of the present invention.

일반적으로 가스터빈은 크게 압축기, 연소기 및 터빈으로 구성되는 것으로 항공용, 추진용, 발전용, 및 산업용 등 다양한 산업분야에서 사용된다.Generally, a gas turbine is composed of a compressor, a combustor, and a turbine, and is used in various industries such as aviation, propulsion, power generation, and industrial use.

고온 및 고압의 상태에서 연소하는 가스터빈 연소기 내부 및 가스화기 내부의 운전 상태를 진단하는 방법은 주로 비가시화 방법을 이용한다. 종래의 가스터빈의 연소기에서는 고온 및 고압의 연소실 내부의 화염발화 환경을 직접적으로 관측하지 못하고, 계측장비 또는 전산해석의 방식으로 연소현상을 간접적으로 예측하였다. 따라서 연소기 내부의 화염 특성을 정밀하게 계측하기 어려우므로 가스터빈의 운전 상태를 진단하기 어렵다.
The method of diagnosing an operating state inside a gas turbine combustor and a gasifier combusting at high temperature and high pressure mainly uses an invisibility method. In the conventional gas turbine combustor, the flame ignition environment inside the combustion chamber of high temperature and high pressure is not directly observed, and the combustion phenomenon is indirectly predicted by measuring equipment or computational analysis. Therefore, it is difficult to accurately measure the flame characteristics inside the combustor, so it is difficult to diagnose the operating state of the gas turbine.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 연소실 내부의 화염발화 환경을 직접적으로 관측 가능하게 됨으로써 화염 특성을 정밀 계측할 수 있는 연소기 모니터링 시스템을 제공하는 것이다.
The problem to be solved by the present invention is to provide a combustor monitoring system capable of precisely measuring the flame characteristics by being able to directly observe the flame ignition environment in the combustion chamber.

본 발명의 일 측면에 따르면, 연소기 모니터링 시스템을 제공한다.According to one aspect of the invention, there is provided a combustor monitoring system.

연소기 모니터링 시스템은 연소기에 결합되어 연소기 내부를 모니터링하기 위해 연소기의 일측면에 설치되어 연소기의 내부가 관측되는 내열창, 내열창을 통해 연소기의 내부를 촬영하여 영상으로 표시하는 촬영 장치, 촬영 장치를 제어하고, 영상을 수신하여 연소기의 내부를 모니터링하는 모니터링부 및 내열창 및 촬영 장치가 냉각되도록 내열창과 촬영 장치 사이에 냉각유체를 유동시키는 냉각부를 포함한다.Combustor monitoring system is coupled to the combustor is installed on one side of the combustor to monitor the inside of the combustor is a heat-resistant window that observes the inside of the combustor, a photographing device that photographs the interior of the combustor through the heat-resistant window to display an image, And a cooling unit configured to control and receive an image to monitor the inside of the combustor, and a cooling unit to flow a cooling fluid between the heat-resistant window and the photographing apparatus to cool the heat-resistant window and the photographing apparatus.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 냉각부는 냉각유체가 유동하는 복수의 냉각관을 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the cooling unit may include a plurality of cooling tubes through which the cooling fluid flows.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 촬영 장치는 냉각관들 사이에 삽입되어 내열창에 인접하여 고정되는 내시경 카메라를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the photographing apparatus may include an endoscope camera inserted between cooling tubes and fixed adjacent to the heat resistant window.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 냉각관 및 촬영 장치를 고정시키는 적어도 하나의 고정판을 더 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the cooling tube and at least one fixing plate for fixing the imaging device may further include.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 냉각 유체는 냉각 스팀, 냉각액 및 상온의 냉각 공기를 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the cooling fluid may include cooling steam, a cooling liquid, and cooling air at room temperature.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 냉각 공기는 촬영 장치와 인접하여 유동할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the cooling air may flow adjacent to the photographing apparatus.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 냉각액은 냉각 공기와 내열창 사이에 개재되어 유동할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the cooling liquid may be interposed between the cooling air and the heat resistant window.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 냉각 스팀은 냉각액과 내열창 사이에 개재될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the cooling steam may be interposed between the cooling liquid and the heat resistant window.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 냉각 공기는 촬영 장치의 외주면을 따라 유동하여 촬영 장치의 전방에 배치된 내열창을 향해 분사될 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the cooling air may flow along the outer circumferential surface of the photographing apparatus and be injected toward the heat resistant window disposed in front of the photographing apparatus.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 냉각액은 촬영 장치의 외주면을 따라 냉각 공기의 외측으로 경유하여 유동할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the cooling liquid may flow along the outer circumferential surface of the photographing apparatus to the outside of the cooling air.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 냉각 스팀은 촬영 장치의 외주면을 따라 냉각액의 외측으로 경유하여 유동할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the cooling steam may flow along the outer circumferential surface of the photographing apparatus to the outside of the cooling liquid.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 내열창은 석영 및 사파이어 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
According to one embodiment of the present invention, the heat resistant window may be formed of any one of quartz and sapphire.

본 발명의 일 실시 예에 따른 연소기 모니터링 시스템은 고온 및 고압에서도 내열창을 통해 연소기 내부의 화염을 직접 촬영함으로써 연소 진단의 품질 및 정확성을 높일 수 있다. 또한, 연소기 모니터링 시스템은 구성이 간단하고 사용이 편리하여 연소 전문가가 아니라도 쉽게 이상 유무를 진단할 수 있으므로 발전 플랜트를 안정적으로 운영할 수 있다.
Combustor monitoring system according to an embodiment of the present invention can increase the quality and accuracy of the combustion diagnosis by directly photographing the flame inside the combustor through the heat-resistant window even at high temperature and high pressure. In addition, the combustor monitoring system is simple in configuration and easy to use, so that even a non-combustion expert can easily diagnose the abnormality, so that the power plant can be stably operated.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 연소기 모니터링 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 내열창, 촬영 장치, 냉각부 및 모니터링부를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 A-A' 지시선을 따라 절단된 단면을 도시한 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 B-B' 지시선을 따라 절단된 단면을 도시한 도면이다.
도 5는 도 1에 도시된 연소기 내부의 화염을 나타내는 도면이다.1 is a view showing a combustor monitoring system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating the heat resistant window, the imaging device, the cooling unit, and the monitoring unit illustrated in FIG. 1.
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 2.
4 is a cross-sectional view taken along the line BB ′ shown in FIG. 2.
5 is a view showing a flame inside the combustor shown in FIG.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The present invention may be variously modified and have various embodiments, and specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail with reference to the accompanying drawings. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, it should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.In describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the related known technology may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. In addition, numerals (eg, first, second, etc.) used in the description process of the present specification are merely identification symbols for distinguishing one component from another component.

또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In addition, in the present specification, when one component is referred to as "connected" or "connected" with another component, the one component may be directly connected or directly connected to the other component, but in particular It is to be understood that, unless there is an opposite substrate, it may be connected or connected via another component in the middle.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 연소기 모니터링 시스템에 관하여 상세히 설명한다.
Hereinafter, a combustor monitoring system according to embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 연소기 모니터링 시스템을 나타내는 도면이다.1 is a view showing a combustor monitoring system according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 연소기 모니터링 시스템은 연소기(100), 내열창(150), 촬영 장치(300), 냉각부(200) 및 모니터링부(400)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a combustor monitoring system according to an embodiment of the present invention includes a combustor 100, a heat resistant window 150, an imaging device 300, a cooling unit 200, and a monitoring unit 400.

연소기(100)는 연료와 공기를 혼합하여 화염(135)을 발생시키는 버너(130), 내부 공간을 연소실로 형성하여 밀폐시키는 케이싱(110) 및 케이싱(110)의 내측에 연소실을 둘러싸도록 형성되어 외부로부터 유입되는 공기를 연소실로 가이드하는 라이너(120)를 포함한다.The combustor 100 is formed so as to surround the combustion chamber inside the casing 110 and the casing 110 for forming and sealing an internal space as a combustion chamber, a burner 130 for generating a flame 135 by mixing fuel and air. It includes a liner 120 for guiding air introduced from the outside into the combustion chamber.

여기서 버너(130)의 일측으로는 연소기(100)로 다양한 종류의 연료를 공급하는 연료 공급관(137)이 연결된다.Here, one side of the burner 130 is connected to a fuel supply pipe 137 for supplying various types of fuel to the combustor 100.

내열창(150)은 연소기(100)의 일측면에 설치된다. 내열창(150)은 연소기(100)의 내부를 관측할 수 있다.The heat resistant window 150 is installed on one side of the combustor 100. The heat resistant window 150 may observe the inside of the combustor 100.

촬영 장치(300)는 내열창(150)에 인접하여 설치된다. 촬영 장치(300)는 내열창(150)을 통해 연소기(100)의 내부를 촬영한다. 촬영 장치(300)는 촬영된 영상을 모니터링부(400)로 전송한다.The photographing apparatus 300 is installed adjacent to the heat resistant window 150. The photographing apparatus 300 photographs the inside of the combustor 100 through the heat resistant window 150. The photographing apparatus 300 transmits the photographed image to the monitoring unit 400.

냉각부(200)는 내열창(150)의 외면 및 촬영 장치(300)의 냉각을 위해 내열창(150) 및 촬영 장치(300)의 주변에 형성된다. 냉각부(200)는 냉각유체를 유동시켜 내열창(150)의 외면 및 촬영 장치(300)를 냉각시킨다.The cooling unit 200 is formed on the outer surface of the heat resistant window 150 and around the heat resistant window 150 and the imaging device 300 to cool the imaging device 300. The cooling unit 200 cools the outer surface of the heat-resistant window 150 and the photographing apparatus 300 by flowing a cooling fluid.

모니터링부(400)는 촬영 장치(300)로부터 촬영된 영상을 수신한다. 모니터링부(400)는 녹화, 정지, 저장 등의 촬영 장치(300)의 기능을 제어한다. 또한, 모니터링부(400)는 촬영 장치(300)로부터 수신된 영상을 분석하여 연소기(100)의 연소 상태를 모니터링한다.The monitoring unit 400 receives an image captured by the photographing apparatus 300. The monitoring unit 400 controls the functions of the photographing apparatus 300 such as recording, stopping, and storing. In addition, the monitoring unit 400 monitors the combustion state of the combustor 100 by analyzing the image received from the photographing apparatus 300.

이하에서는 도 2 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 연소기 모니터링 시스템의 내열창(150), 촬영 장치(300) 및 냉각부(200)를 보다 상세하게 설명한다.
Hereinafter, the heat resistant window 150, the imaging device 300, and the cooling unit 200 of the combustor monitoring system according to an exemplary embodiment of the present disclosure will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 5.

도 2는 도 1에 도시된 내열창, 촬영 장치, 냉각부 및 모니터링부를 나타내는 도면이고, 도 3은 도 2에 도시된 A-A' 지시선을 따라 절단된 단면을 도시한 도면이며, 도 4는 도 2에 도시된 B-B' 지시선을 따라 절단된 단면을 도시한 도면이다.FIG. 2 is a view illustrating the heat resistant window, the imaging device, the cooling unit, and the monitoring unit illustrated in FIG. 1, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the AA ′ line of FIG. 2, and FIG. 4 is FIG. FIG. 11 is a cross-sectional view taken along the BB ′ leader of FIG.

도 2를 참조하면, 내열창(150)은 내열창(150)은 케이싱(110) 및 라이너(120)의 일부분을 대체하여 케이싱(110)의 일측면에 설치된다. 내열창(150)은 고정용 실재를 이용하여 케이싱(110)에 실링 결합되어 고정된다.Referring to FIG. 2, the heat resistant window 150 is installed on one side of the casing 110 by replacing a portion of the casing 110 and the liner 120. The heat resistant window 150 is sealed and fixed to the casing 110 by using a fixing material.

내열창(150)은 용융점이 약 700℃ 이상인 물질로 형성된다. 내열창(150)은 연소기(100)의 내부 관측을 위해 빛이 투과되는 투명한 물질로 형성된다. 예를 들어 내열창(150)은 약 1500℃ 이상의 연소기(100) 온도에서도 견딜 수 있는 석영 또는 사파이어 등으로 형성된다. 또한, 내열창(150)은 내압을 견딜 수 있도록 적정 두께로 형성된다.The heat resistant window 150 is formed of a material having a melting point of about 700 ° C. or more. The heat resistant window 150 is formed of a transparent material through which light is transmitted for internal observation of the combustor 100. For example, the heat resistant window 150 is formed of quartz or sapphire or the like that can withstand the temperature of the combustor 100 at about 1500 ° C. or more. In addition, the heat resistant window 150 is formed to a suitable thickness to withstand the internal pressure.

내열창(150)은 파열되지 않고 고온 및 고압의 연소기(100) 내부와의 기밀을 유지하기 위해 상부 오링(O-Ring)(125)과 하부 오링(O-Ring)(126)이 부착된다. 이 때 상부 오링(125) 및 하부 오링(126)은 고온에서 견디면서도 내열창(150)을 깨지지 않고 잘 잡아줄 수 있는 그라파이트 등의 재질로 형성될 수 있다.The heat resistant window 150 is attached to an upper O-ring 125 and a lower O-ring 126 to maintain airtightness with the inside of the combustor 100 at high temperature and high pressure without being ruptured. At this time, the upper O-ring 125 and the lower O-ring 126 may be formed of a material such as graphite that can hold the heat-resistant window 150 without breaking even at high temperatures.

촬영 장치(300)는 내열창(150)과 라이너(120)의 연소공기용 홀을 통해 연소기(100)의 내부를 촬영한다. 촬영 장치(300)는 내열창(150)에 인접하여 설치되는 헤드(320)와 헤드(320)에 연결되는 몸체(310)로 이루어진 내시경 카메라를 포함한다. 촬영 장치(300)는 소형의 내시경 카메라를 이용하여 연소기(100) 내부의 공기 및 연소 유동에 의한 영향을 최소화하면서 연소기(100) 내부를 촬영할 수 있다.The imaging apparatus 300 photographs the inside of the combustor 100 through the heat-resistant window 150 and the combustion air hole of the liner 120. The photographing apparatus 300 includes an endoscope camera including a head 320 installed adjacent to the heat resistant window 150 and a body 310 connected to the head 320. The photographing apparatus 300 may photograph the inside of the combustor 100 while minimizing the influence of the air and the combustion flow inside the combustor 100 using a small endoscope camera.

촬영 장치(300)의 헤드(320)에는 고정 촬상 소자(CCD) 등의 관찰 부재가 설치된다. 또한, 헤드(320)에는 고품질의 촬영을 위해 조명 수단이 설치될 수 있다. 이러한 촬영 장치(300)의 헤드(320)는 내열 온도가 낮은 관찰 부재 및 조명 수단들에 의해 최대 사용 허용 온도가 약 200℃ 이하로 제한된다.The head 320 of the imaging device 300 is provided with an observation member such as a fixed imaging device (CCD). In addition, the head 320 may be provided with lighting means for high-quality imaging. The head 320 of the photographing apparatus 300 is limited to a maximum allowable temperature of about 200 ° C. or less by an observation member and lighting means having a low heat resistance temperature.

냉각부(200)는 고온에 의한 내열창(150) 및 촬영 장치(300)의 손상을 방지하기 위해 내열창(150) 및 촬영 장치(300)를 냉각시킨다. 냉각부(200)는 촬영 장치(300)를 둘러싸며 형성되어 내열창(150)과 촬영 장치(300) 사이에 냉각유체를 유동시킨다.The cooling unit 200 cools the heat resistant window 150 and the imaging apparatus 300 in order to prevent damage to the heat resistant window 150 and the imaging apparatus 300 due to the high temperature. The cooling unit 200 is formed to surround the photographing apparatus 300 to flow a cooling fluid between the heat-resistant window 150 and the photographing apparatus 300.

냉각부(200)는 냉각유체가 유동하는 복수의 냉각관(210,220,230)을 포함한다. 구체적으로 냉각부(200)는 냉각 스팀이 유동하는 제1 냉각관(210), 냉각액이 유동하는 제2 냉각관(220) 및 냉각 공기가 유동하는 제3 냉각관(230)을 포함한다.The cooling unit 200 includes a plurality of cooling tubes 210, 220, and 230 through which a cooling fluid flows. In detail, the cooling unit 200 includes a first cooling tube 210 through which cooling steam flows, a second cooling tube 220 through which cooling liquid flows, and a third cooling tube 230 through which cooling air flows.

제1 냉각관(210)은 냉각부(200)의 최외측에 배치된다. 제1 냉각관(210)은 내열창(150)과 촬영 장치(300) 사이에 개재되어 냉각 스팀을 유동시킨다. 이를 위해 제1 냉각관(210)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 제1 내벽(215)에 의해 구분되는 제1 관로(211) 및 제2 관로(213)를 포함한다. 제1 관로(211)에는 냉각 스팀 공급구(201)를 통해 공급되는 냉각 스팀이 유동한다. 제2 관로(213)에는 내열창(150) 또는 촬영 장치(300)를 냉각시킨 냉각 스팀이 냉각 스팀 배출구(203)를 통해 외부로 배출되도록 유동한다.The first cooling tube 210 is disposed at the outermost side of the cooling unit 200. The first cooling tube 210 is interposed between the heat resistant window 150 and the photographing apparatus 300 to flow cooling steam. To this end, the first cooling pipe 210 includes a first conduit 211 and a second conduit 213 divided by the first inner wall 215 as shown in FIGS. 2 and 3. Cooling steam supplied through the cooling steam supply port 201 flows through the first conduit 211. In the second conduit 213, cooling steam that cools the heat resistant window 150 or the photographing apparatus 300 flows to the outside through the cooling steam outlet 203.

제1 냉각관(210)은 외부로부터 냉각 스팀을 공급받아 내열창(150)을 통해 촬영 장치(300)로 전달되는 열을 1차로 차폐한다. 여기서, 냉각 스팀은 복합화력발전플랜트 혹은 IGCC 발전 플랜트의 저압스팀헤더 혹은 중압스팀헤더로부터 공급받을 수 있다. 냉각 스팀은 냉각액과 냉각부(200)의 고온 부위가 직접 접촉하였을 때 생기는 열충격을 차단하여 준다.The first cooling tube 210 receives the cooling steam from the outside and primarily shields heat transferred to the photographing apparatus 300 through the heat resistant window 150. Here, the cooling steam may be supplied from the low pressure steam header or the medium pressure steam header of the combined cycle power plant or IGCC power plant. The cooling steam blocks the thermal shock generated when the coolant and the high temperature portion of the cooling unit 200 directly contact each other.

제2 냉각관(220)은 제1 냉각관(210)의 내측에 배치된다. 제2 냉각관(220)은 제1 냉각관(210)과 촬영 장치(300) 사이에 개재되어 냉각액을 유동시킨다. 이를 위해 제2 냉각관(220)은 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이 제2 내벽(225)에 의해 구분되는 제3 관로(221) 및 제4 관로(223)를 포함한다. 제3 관로(221)에는 냉각액 공급구(205)를 통해 공급되는 냉각액이 유동한다. 제4 관로(223)에는 내열창(150) 또는 촬영 장치(300)를 냉각시킨 냉각액이 냉각액 배출구(207)를 통해 외부로 배출되도록 유동한다.The second cooling tube 220 is disposed inside the first cooling tube 210. The second cooling tube 220 is interposed between the first cooling tube 210 and the photographing apparatus 300 to flow the coolant. To this end, the second cooling tube 220 includes a third conduit 221 and a fourth conduit 223 separated by the second inner wall 225 as shown in FIGS. 2 and 4. The coolant supplied through the coolant supply port 205 flows into the third conduit 221. In the fourth conduit 223, the coolant cooling the heat-resistant window 150 or the photographing apparatus 300 flows to the outside through the coolant outlet 207.

제2 냉각관(220)은 외루로부터 냉각액을 공급받아 내열창(150)을 통해 촬영 장치(300)로 전달되는 열을 2차로 차폐한다. 냉각액은 촬영 장치(300)의 외주면을 따라 촬영 장치(300)의 전방과 내열창(150) 사이를 경유하여 유동한다. 여기서 냉각액은 원수를 이용한다. 냉각액는 고온 및 고압의 연소기(100)의 내부 압력보다 낮은 압력으로 제2 냉각관(220)에 공급되어 내열창(150) 및 촬영 장치(300)를 냉각시킨 후 냉각액 배출구(207)를 통해 배출된다.The second cooling tube 220 receives the coolant from the outer wall and shields the heat transferred to the photographing apparatus 300 through the heat resistant window 150 in a second manner. The coolant flows along the outer circumferential surface of the photographing apparatus 300 and between the front of the photographing apparatus 300 and the heat resistant window 150. Here, the coolant uses raw water. The coolant is supplied to the second cooling tube 220 at a pressure lower than the internal pressure of the combustor 100 of high temperature and high pressure, cools the heat-resistant window 150 and the photographing apparatus 300, and is discharged through the coolant outlet 207. .

제3 냉각관(230)은 제2 냉각관(220)과 촬영 장치(300) 사이에 배치된다. 제3 냉각관(230)은 내열창(150)에 냉각 공기를 배출하여 내열창(150)을 통해 전달되는 열을 3차로 차폐한다. 냉각 공기는 연소기(100)의 내부와 유사한 압력으로 제3 냉각관(230)을 통해 유동한다. 냉각 공기는 내열창(150)을 냉각한 후 도 2의 제3 냉각관(230)과 촬영 장치(300)를 고정시키는 1차, 2차 및 3차 고정판(151,153,155)의 냉각공기 배출구(240)를 거쳐 외부로 배출된다. 여기서 1차, 2차 및 3차 고정판(151,153,155)은 제3 냉각관(230) 및 내시경 카메라의 몸체(310)를 고정하여 냉각 공기로 인해 떨리는 것을 막아준다.The third cooling tube 230 is disposed between the second cooling tube 220 and the photographing apparatus 300. The third cooling pipe 230 discharges cooling air to the heat resistant window 150 to shield the heat transmitted through the heat resistant window 150 in a third order. Cooling air flows through the third cooling pipe 230 at a pressure similar to that of the inside of the combustor 100. The cooling air cools the heat-resistant window 150, and then the cooling air outlet 240 of the first, second and third fixing plates 151, 153, and 155 fixing the third cooling tube 230 and the photographing apparatus 300 of FIG. 2. It is discharged to the outside via. Here, the primary, secondary and tertiary fixing plates 151, 153 and 155 fix the third cooling tube 230 and the body 310 of the endoscope camera to prevent shaking due to cooling air.

한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 연소기 모니터링 시스템은 내열창(150)의 냉각 및 수분 응축 방지를 위해 냉각부(200)의 사이즈에 따라 적어도 하나의 제3 냉각관(230)을 내부에 두고, 고온 부위의 온도 및 필요한 냉각액의 양에 따라 적어도 하나의 냉각 자켓 또는 나선형 냉각 자켓을 구비할 수 있다.Meanwhile, the combustor monitoring system according to an embodiment of the present invention has at least one third cooling tube 230 therein according to the size of the cooling unit 200 to prevent cooling of the heat-resistant window 150 and condensation of moisture. At least one cooling jacket or spiral cooling jacket, depending on the temperature of the hot spot and the amount of coolant required.

모니터링부(400)는 신호 라인(405)을 통해 촬영 장치(300)에서 촬영된 영상을 수신한다. 모니터링부(400)는 녹화, 정지, 저장 등의 촬영 장치(300)의 기능을 제어한다. 또한, 모니터링부(400)는 촬영 장치(300)로부터 수신된 영상을 분석하여 연소기(100)의 연소 상태를 모니터링한다. 모니터링부(400)는 도 5에 도시된 바와 같이 가시화된 연소기(100)의 내부의 화염을 모니터링할 수 있다.The monitoring unit 400 receives an image captured by the photographing apparatus 300 through the signal line 405. The monitoring unit 400 controls the functions of the photographing apparatus 300 such as recording, stopping, and storing. In addition, the monitoring unit 400 monitors the combustion state of the combustor 100 by analyzing the image received from the photographing apparatus 300. The monitoring unit 400 may monitor the flame inside the combustor 100 visualized as shown in FIG. 5.

도 5는 도 1에 도시된 연소기 내부의 화염을 나타내는 도면이다.5 is a view showing a flame inside the combustor shown in FIG.

모니터링부(400)는 영상 분석 도구를 이용하여 도 5의 영상과 같이 수신된 영상을 분석함으로써 스펙트럼 분석, 화염온도 분석 또는 열발산율 분석 등의 분석을 할 수 있다. 또한, 모니터링부(400)는 연소상태를 진단하여 이상 발생시 경고할 수 있다.The monitoring unit 400 may analyze the received image as shown in the image of FIG. 5 using an image analysis tool to analyze the spectrum, flame temperature, or heat dissipation rate. In addition, the monitoring unit 400 may diagnose a combustion state and warn when an abnormality occurs.

본 발명의 일 실시 예에 따른 연소기 모니터링 시스템은 고온 및 고압에서도 내열창을 통해 연소기 내부의 화염을 직접 촬영함으로써 연소 진단의 품질 및 정확성을 높일 수 있다. 또한, 연소기 모니터링 시스템은 구성이 간단하고 사용이 편리하여 연소 전문가가 아니라도 쉽게 이상 유무를 진단할 수 있으므로 발전 플랜트를 안정적으로 운영할 수 있다.
Combustor monitoring system according to an embodiment of the present invention can increase the quality and accuracy of the combustion diagnosis by directly photographing the flame inside the combustor through the heat-resistant window even at high temperature and high pressure. In addition, the combustor monitoring system is simple in configuration and easy to use, so that even a non-combustion expert can easily diagnose the abnormality, so that the power plant can be stably operated.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains may make various modifications and changes without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas falling within the scope of the same shall be construed as falling within the scope of the present invention.

100: 연소기
110: 케이싱
120: 라이너
150: 내열창
200: 냉각부
210: 제1 냉각관
220: 제2 냉각관
230: 제3 냉각관
300: 촬영 장치
400: 모니터링부100: burner
110: casing
120: liner
150: heat resistant window
200: cooling unit
210: first cooling tube
220: second cooling tube
230: third cooling tube
300: shooting device
400: monitoring unit

Claims (12)

연소기에 결합되어 연소기 내부를 모니터링하는 연소기 모니터링 시스템에 있어서,
연소기의 일측면에 설치되어 상기 연소기의 내부가 관측되는 내열창;
상기 내열창을 통해 상기 연소기의 내부를 촬영하여 영상으로 표시하는 촬영 장치;
상기 촬영 장치를 제어하고, 상기 영상을 수신하여 상기 연소기의 내부를 모니터링하는 모니터링부; 및
상기 내열창 및 상기 촬영 장치가 냉각되도록 상기 내열창과 상기 촬영 장치 사이에 냉각유체를 유동시키는 냉각부를 포함하는 연소기 모니터링 시스템.
A combustor monitoring system coupled to a combustor for monitoring the inside of a combustor,
A heat-resistant window installed on one side of the combustor to observe the inside of the combustor;
A photographing apparatus for photographing the inside of the combustor through the heat resistant window and displaying the image;
A monitoring unit for controlling the photographing apparatus and receiving the image to monitor the inside of the combustor; And
And a cooling unit configured to flow a cooling fluid between the heat resistant window and the imaging device such that the heat resistant window and the imaging device are cooled.
제1 항에 있어서,
상기 냉각부는
상기 냉각유체가 유동하는 복수의 냉각관을 포함하는 것을 특징으로 하는 연소기 모니터링 시스템.
The method according to claim 1,
The cooling unit
Combustor monitoring system, characterized in that it comprises a plurality of cooling pipes through which the cooling fluid flows.
제2 항에 있어서,
상기 촬영 장치는
상기 냉각관들 사이에 삽입되어 상기 내열창에 인접하여 고정되는 내시경 카메라를 포함하는 것을 특징으로 하는 연소기 모니터링 시스템.
The method of claim 2,
The photographing device
And an endoscope camera inserted between the cooling tubes and fixed adjacent to the heat resistant window.
제2 항에 있어서,
상기 냉각관 및 상기 촬영 장치를 고정시키는 적어도 하나의 고정판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연소기 모니터링 시스템.
The method of claim 2,
And at least one fixing plate for fixing the cooling tube and the photographing apparatus.
제1 항에 있어서,
상기 냉각 유체는 냉각 스팀, 냉각액 및 상온의 냉각 공기를 포함하는 것을 특징으로 하는 연소기 모니터링 시스템.
The method according to claim 1,
The cooling fluid comprises cooling steam, cooling liquid and cooling air at room temperature.
제5 항에 있어서,
상기 냉각 공기는 상기 촬영 장치와 인접하여 유동하는 것을 특징으로 하는 연소기 모니터링 시스템.
The method of claim 5,
And the cooling air flows adjacent to the imaging device.
제6 항에 있어서,
상기 냉각액은 상기 냉각 공기와 상기 내열창 사이에 개재되어 유동하는 것을 특징으로 하는 연소기 모니터링 시스템.
The method of claim 6,
And said coolant flows interposed between said cooling air and said heat resistant window.
제7 항에 있어서,
상기 냉각 스팀은 상기 냉각액과 상기 내열창 사이에 개재되는 것을 특징으로 하는 연소기 모니터링 시스템.
The method of claim 7, wherein
And the cooling steam is interposed between the cooling liquid and the heat resistant window.
제5 항에 있어서,
상기 냉각 공기는 상기 촬영 장치의 외주면을 따라 유동하여 상기 촬영 장치의 전방에 배치된 상기 내열창을 향해 분사되는 것을 특징으로 하는 연소기 모니터링 시스템.
The method of claim 5,
And the cooling air flows along the outer circumferential surface of the photographing apparatus and is injected toward the heat resistant window disposed in front of the photographing apparatus.
제9 항에 있어서,
상기 냉각액은 상기 촬영 장치의 외주면을 따라 상기 냉각 공기의 외측으로 경유하여 유동하는 것을 특징으로 하는 연소기 모니터링 시스템.
10. The method of claim 9,
And the coolant flows along the outer circumferential surface of the photographing apparatus via the outside of the cooling air.
제10 항에 있어서,
상기 냉각 스팀은 상기 촬영 장치의 외주면을 따라 상기 냉각액의 외측으로 경유하여 유동하는 것을 특징으로 하는 연소기 모니터링 시스템.
The method of claim 10,
And the cooling steam flows along the outer circumferential surface of the photographing apparatus to the outside of the cooling liquid.
제1 항에 있어서,
상기 내열창은 석영 및 사파이어 중 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 연소기 모니터링 시스템.The method according to claim 1,
Combustion monitoring system, characterized in that the heat-resistant window is formed of any one of quartz and sapphire.
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