KR20130083165A - 화염 감지에 의한 색온도-공연비 연동형 연소기 제어장치 - Google Patents

화염 감지에 의한 색온도-공연비 연동형 연소기 제어장치 Download PDF

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KR20130083165A
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Abstract

본 발명은 화염 감지에 의한 색온도-공연비 연동형 연소기 제어장치를 제공한다. 이와 같은 본 발명에 따른 화염 감지에 의한 색온도-공연비 연동형 연소기 제어장치는 RGB센서와 같은 색온도 감지센서가 구비되어 연소기 내부에서 연소되는 연료의 화염 색온도에 따라 연소기의 공연비가 실시간으로 제어됨에 따라, 최적화된 연소조건이 지속적으로 제공될 수 있어 연소효율의 증대와 연소 안정성의 극대화가 도모되는 한편, 스마트 폰과 같은 모바일 기기와의 통신을 통해서도 연소기가 제어됨에 따라 연소기의 원활한 관리/감독이 도모될 뿐만 아니라, 발전 플랜트의 보일러설비 등에 적용되어 발전 플랜트 운용효율의 향상과 안정성 확보를 통한 사고의 방지를 기대할 수 있다.
본 발명에 따른 화염 감지에 의한 색온도-공연비 연동형 연소기 제어장치는 연소기에 설치되어 연소기 내부의 화염특성정보를 감지하는 감지센서모듈과; 감지센서모듈과 연결되어 화염특성정보를 입력받고, 화염특성정보를 분석하여 연소기의 연소상태정보를 산출하며, 연소상태정보에 따라 연소기를 제어하는 제어모듈을 포함하되, 감지센서모듈은 색온도 감지센서를 구비하여 화염 색온도를 감지하는 것을 특징으로 한다.

Description

화염 감지에 의한 색온도-공연비 연동형 연소기 제어장치{A controlling equipment of combustion machine adjusting air-fuel ratio to color temperature by sensing flame}
본 발명은 화염 감지에 의한 색온도-공연비 연동형 연소기 제어장치에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 RGB센서와 같은 색온도 감지센서가 구비되어 연소기 내부에서 연소되는 연료의 화염 색온도에 따라 연소기의 공연비가 실시간으로 제어됨에 따라, 최적화된 연소조건이 지속적으로 제공될 수 있어 연소효율의 증대와 연소 안정성의 극대화가 도모되는 한편, 스마트 폰과 같은 모바일 기기와의 통신을 통해서도 연소기가 제어됨에 따라 연소기의 원활한 관리/감독이 도모될 뿐만 아니라, 발전 플랜트의 보일러설비 등에 적용되어 발전 플랜트 운용효율의 향상과 안정성 확보를 통한 사고의 방지를 기대할 수 있는 화염 감지에 의한 색온도-공연비 연동형 연소기 제어장치에 관한 것이다.
발전 플랜트는 화력, 수력, 원자력 등을 이용하여 전기를 대규모로 생산하는 시설물로서, 특히 화력 발전 플랜트는 보일러 내부로 투입되는 석탄, 석유, 가스 등의 연료를 연소시켜 발전을 수행하게 된다. 여기서, 화력 발전 플랜트는 연료의 연소를 위하여 공기를 보일러 내부에 투입시키게 되는데, 보일러의 효율을 높이기 위한 연료의 완전연소를 위해서는 연료의 종류와 연소조건에 맞추어 공연비(air-fuel ratio)를 최적화시켜야 할 필요가 있었다.
연료의 연소시 공연비를 제어하는 기술과 관련하여 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-0186027호 "연소기의 자동 공연비 제어 방법", 등록번호 제10-0215813호 "석유연소기의 공연비 자동제어방법" 등이 안출되어 있다.
상기 "연소기의 자동 공연비 제어 방법"은 예열을 감지하여 온도변화에 의한 공기량 변화를 보상해주어 연소용 공기와 연료 가스의 공연비가 일정하게 유지되도록 하는 기술로서, 외기의 온도 변화에 관계없이 안정된 연소 상태가 유지되도록 한다.
그리고, 상기 "석유연소기의 공연비 자동제어방법"은 제어장치인 중앙장치에 연소용 모터의 표준회전수가 셋팅되어 생산라인에서 공연비 조절 작업을 생략할 수 있도록 하는 기술로서, 공연비 셋팅에 따른 작업공수를 줄여 생산성이 향상되도록 하고, 개별 제품마다 공연비에 편차가 생기는 현상이 해소되도록 한다.
한편, 종래 발전 플랜트에서는 자외선, 가시광선, 적외선 등을 검출하는 수광소자를 통해 화염을 감지하여 보일러 내부의 연소상태를 판별하여 보일러 운용이 제어되도록 하였는데, 수광소자를 통해 외부 광원에 의한 자외선, 가시광선, 적외선 등도 잡음으로 입력됨에 따라 보일러 내부의 연소상태를 정확하게 판별하지 못하는 문제점이 있었다.
특허문헌1. 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-0186027호 "연소기의 자동 공연비 제어 방법" 특허문헌2. 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-0215813호 "석유연소기의 공연비 자동제어방법"
따라서 본 발명은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 개선하여, 화염을 감지하는 색온도 감지센서를 통해 연소기 내부 화염의 현재 색온도가 실시간으로 검출되도록 하고, 검출된 화염의 현재 색온도가 기준 색온도와 비교되면서 연소기의 공연비가 실시간으로 조정되도록 함으로써 연소조건의 최적화와, 최적화된 연소조건의 지속적 유지가 도모되어 연소효율이 증대되고, 연료 연소의 안정성이 극대화되는 새로운 형태의 화염 감지에 의한 색온도-공연비 연동형 연소기 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 본 발명은 스마트 폰 등의 모바일 기기가 포함되는 관리자 단말기가 연소기의 연소를 제어하는 제어모듈과 통신하여 연소상태정보를 제공받고, 관리자의 판단에 따른 제어신호를 제어모듈로 전달하도록 함으로써 원거리에서도 연소기가 원활하게 관리/감독될 수 있는 새로운 형태의 화염 감지에 의한 색온도-공연비 연동형 연소기 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 발전 플랜트의 보일러설비 등에 적용되어 보일러 내부에 배치되는 복수개의 버너에서 이루어지는 연료의 연소가 정확하고 정밀하게 제어될 뿐만 아니라, 보일러로 투입되는 연료의 종류가 달라지더라도 장치구성이나 제어설정의 변경없이도 다종의 연료에 맞추어진 연소조건이 제공되도록 함으로써 발전 플랜트의 운용 효율이 증대되고, 운용 안정성이 확보될 수 있는 새로운 형태의 화염 감지에 의한 색온도-공연비 연동형 연소기 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이와 더불어, 본 발명은 복수개의 버너를 구비하는 발전 플랜트의 보일러 내부 화염의 깜박임(flicker) 신호를 분석하여 버너의 작동 유무가 판별되도록 함으로써 발전 플랜트 중앙제어기의 오판에 의한 보일러설비의 가동중단이 방지될 수 있는 새로운 형태의 화염 감지에 의한 색온도-공연비 연동형 연소기 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 본 발명은 연소기에 설치되어 연소기 내부의 화염특성정보를 감지하는 감지센서모듈과; 상기 감지센서모듈과 연결되어 화염특성정보를 입력받고, 상기 화염특성정보를 분석하여 상기 연소기의 연소상태정보를 산출하며, 상기 연소상태정보에 따라 상기 연소기를 제어하는 제어모듈을 포함하되, 상기 감지센서모듈은 색온도 감지센서를 구비하여 화염 색온도를 감지하는 것을 특징으로 하는 화염 감지에 의한 색온도-공연비 연동형 연소기 제어장치를 제공한다.
이와 같은 본 발명에 따른 화염 감지에 의한 색온도-공연비 연동형 연소기 제어장치에서 상기 색온도 감지센서는 RGB센서인 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 화염 감지에 의한 색온도-공연비 연동형 연소기 제어장치에서 상기 제어모듈은 상기 화염의 색온도에 따라 상기 연소기의 공연비를 제어하기 위한 색온도-공연비 연동 알고리즘을 구비하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 화염 감지에 의한 색온도-공연비 연동형 연소기 제어장치에서 상기 색온도-공연비 연동 알고리즘은 상기 연소기로 투입되는 연료의 연소시 화염의 기준 색온도와 상기 색온도 감지센서로부터 입력되는 화염의 현재 색온도를 비교하여 색온도 차이값을 산출하고, 산출된 색온도 차이값에 대응하여 상기 연소기의 공연비를 조절하기 위한 제어신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 화염 감지에 의한 색온도-공연비 연동형 연소기 제어장치에서 상기 색온도-공연비 연동 알고리즘은 PID 제어기에 의해 구현되는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 화염 감지에 의한 색온도-공연비 연동형 연소기 제어장치에서 상기 제어모듈은 상기 RGB센서와 연결되는 화염 분석-제어 컴퓨터를 구비하되, 상기 화염 분석-제어 컴퓨터는 상기 RGB센서와 연결되어 RGB 광신호 각각을 입력받고, 입력된 아날로그 형태의 RGB 광신호를 디지털정보로 변환하는 A/D 변환기와; 디지털정보로 변환된 각 RGB 신호의 비율을 산출하고, 색상별로 디지털 수치값을 대응시킨 디지털 색상표를 구비하여 상기 각 RGB 신호의 디지털정보로부터 상기 각 RGB 신호에 대응하는 색상을 산출하며, 상기 각 RGB 신호의 비율과 색상으로부터 화염의 색상을 검출하는 색상 검출기와; 색상별로 색온도를 대응시킨 색온도표를 구비하여 상기 색상 검출기로부터 검출된 화염의 색상으로부터 화염 색온도를 산출하는 색온도 산출기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 화염 감지에 의한 색온도-공연비 연동형 연소기 제어장치에서 상기 연소기는 내부에 복수개의 버너를 구비하고, 상기 감지센서모듈은 상기 각 버너에 대응하는 복수개의 색온도 감지센서를 구비하며, 상기 제어모듈은 각각의 색온도 감지센서로부터 입력되는 화염특성정보로부터 화염 깜박임(flicker) 주파수를 산출하여 각 버너의 작동 유무를 판별하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 화염 감지에 의한 색온도-공연비 연동형 연소기 제어장치에서 상기 제어모듈은 저역통과필터와 주파수 측정회로를 구비하는 버너 작동판별기를 더 구비하여 각 버너의 작동 유무가 판별되도록 하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 화염 감지에 의한 색온도-공연비 연동형 연소기 제어장치에서 상기 연소기는 발전 플랜트의 보일러인 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 화염 감지에 의한 색온도-공연비 연동형 연소기 제어장치에서 상기 제어모듈과 유무선으로 통신하여 상기 연소기의 연소상태정보와 제어정보를 저장하고, 상기 연소기의 연소상태정보와 제어정보를 외부로 송신하며, 외부로부터 상기 연소기에 대한 제어신호를 수신하는 서버장치를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 화염 감지에 의한 색온도-공연비 연동형 연소기 제어장치에서 상기 서버장치는 관리자 단말기와 통신하여 상기 연소기의 연소상태정보를 송신하고, 상기 관리자 단말기로부터 입력되는 제어신호를 수신하여 상기 제어모듈로 입력하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 화염 감지에 의한 색온도-공연비 연동형 연소기 제어장치에서 상기 관리자 단말기는 모바일 폰을 포함하는 모바일 기기, PC, 노트북 군 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 화염 감지에 의한 색온도-공연비 연동형 연소기 제어장치에 의하면, 색온도 감지센서인 RGB센서로부터 검출되는 화염의 색온도에 연동되어 연소기의 공연비가 실시간 제어되고, 화염특성정보를 수신하게 되는 스마트 폰 등의 모바일 기기를 통해 연소기에 대한 감시와 제어가 수행될 수 있어 최적화된 연소조건이 지속적으로 제공될 수 있어 연소효율이 증대되고, 연소 안정성이 극대화되며, 연소기의 원활한 관리/감독이 도모되는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 발전 플랜트의 보일러 내부에 구비된 복수개의 버너로부터 생성되는 다수 화염의 깜박임(flicker) 신호가 분석되어 각 버너의 작동 유무가 판별됨에 따라, 발전 플랜트 중앙제어기의 오판에 의한 보일러설비의 가동중단이 방지되는 한편, 장치구성이나 제어설정의 변경없이도 다종의 연료에 맞추어진 연소조건이 제공되어 발전 플랜트의 운용 효율이 증대되고, 운용 안정성이 확보될 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 화염 감지에 의한 색온도-공연비 연동형 연소기 제어장치의 기술적 사상을 보여주기 위한 블록도;
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 화염 감지에 의한 색온도-공연비 연동형 연소기 제어장치의 구성을 보여주기 위한 블록도;
도 3의 (a)와 (b)는 본 발명의 실시예에 따른 화염 분석-제어 컴퓨터를 이루는 색온도 분석 단말기와 버너 작동판별기의 구성을 보여주기 위한 블록도;
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 화염 분석-제어 컴퓨터의 색상 검출기에 적용되는 디지털 색상표를 보여주기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 1 내지 도 4에 의거하여 상세히 설명한다. 한편, 도면과 상세한 설명에서 일반적인
등으로부터 이 분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성 및 작용에 대한 도시 및 언급은 간략히 하거나 생략하였다. 특히 도면의 도시 및 상세한 설명에 있어서 본 발명의 기술적 특징과 직접적으로 연관되지 않는 요소의 구체적인 기술적 구성 및 작용에 대한 상세한 설명 및 도시는 생략하고, 본 발명과 관련되는 기술적 구성만을 간략하게 도시하거나 설명하였다.
도 1은 본 발명에 따른 화염 감지에 의한 색온도-공연비 연동형 연소기 제어장치의 기술적 사상을 보여주기 위한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 화염 감지에 의한 색온도-공연비 연동형 연소기 제어장치(100)는 감지센서모듈(20)과 제어모듈(40)을 구비하여 이루어지는 것으로, 각종 연료가 연소되는 다양한 연소기에 적용될 수 있으나, 특히 화력 발전이 이루어지는 발전 플랜트의 보일러설비에 효과적으로 적용될 수 있다.
감지센서모듈(20)은 연료와 공기가 투입되어 연소되는 연소기에 설치되는 것으로, 연소기 내부의 화염특성정보를 감지하는데, 특히, 본 발명에 따른 감지센서모듈(20)은 색온도 감지센서(22)를 구비하여 화염의 색온도를 화염특성정보로서 실시간으로 감지하게 된다. 이와 같은 색온도 감지센서(22)는 연소기 내부에 설치될 수도 있으나, 열손상이 일어나지 않도록 연소기 내부 화염의 광이 통과하는 창이 형성된 연소기 외부에 설치되도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 감지센서모듈(20)은 다수개의 색온도 감지센서(22)를 구비하여 연소기 내부 화염의 색온도가 보다 정확하고 정밀하게 감지되도록 할 수 있다.
여기서, 색온도 감지센서(22)로는 RGB센서(222)가 사용되는 것이 바람직한데, 이외에 색온도를 감지할 수 있는 다양한 종류의 이미지센서가 사용될 수 있음은 물론이다.
한편, 감지센서모듈(20)은 분광센서를 더 구비하여 화염의 광 파장이 실시간으로 감지되도록 할 수도 있다.
제어모듈(40)은 감지센서모듈(20)과 연결되어 화염특성정보를 입력받고, 입력된 화염특성정보를 분석하여 연소기의 연소상태정보를 산출하며, 산출된 연소상태정보에 따라 연소기를 제어하는 것이다. 특히, 본 발명의 제어모듈(40)은 감지센서모듈(20)을 이루는 색온도 감지센서(22)로부터 검출되는 화염의 색온도에 따라 연소기의 공연비를 제어하게 된다. 이를 위하여 제어모듈(40)은 색온도-공연비 연동 알고리즘을 구비하게 된다. 이와 같은 색온도-공연비 연동 알고리즘은 연소기로 투입되는 연료의 종류나 상태에 맞추어 이상화된 화염의 기준 색온도를 미리 설정하여 기준 색온도와 화염의 현재 색온도를 비교함으로써 화염이 기준 색온도를 갖도록 공연비를 조정하게 된다. 여기서, 이상화된 기준 색온도는 연료가 완전연소될 시의 화염 색온도로 정의될 수 있다. 물론, 제어모듈(40)은 공연비의 제어 이외에 연료의 연소와 연관되는 연소기의 작동 일체를 제어할 수 있다.
한편, 제어모듈(40)은 감지센서모듈(20)에 분광센서가 더 구비될 시 분광센서로부터 화염의 광 파장 정보를 검출하여 화염의 현재 광 파장 정보에 따라 공연비가 조정되도록 할 수도 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 화염 감지에 의한 색온도-공연비 연동형 연소기 제어장치(100)는 감지센서모듈(20)의 색온도 감지센서(22)에 의해 연소기 내부의 화염이 감지되어 화염특성정보가 실시간으로 제어모듈(40)로 입력되도록 한다. 제어모듈(40)은 색온도 감지센서(22)로부터 실시간으로 입력되는 화염특성정보로부터 화염의 현재 색온도를 산출하고, 산출된 화염의 현재 색온도에 따라 연소기를 제어하여 연소기 내부의 공연비가 실시간으로 조정되도록 한다. 이로써, 연소조건이 최적화되는 한편, 최적화된 연소조건이 지속적으로 유지될 수 있어 연소기로 투입되는 연료의 연소효율이 증대되고, 연료 연소의 안정성이 극대화되게 된다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 화염 감지에 의한 색온도-공연비 연동형 연소기 제어장치의 구성을 보여주기 위한 블록도이며, 도 3의 (a)와 (b)는 본 발명의 실시예에 따른 화염 분석-제어 컴퓨터를 이루는 색온도 분석 단말기와 버너 작동판별기의 구성을 보여주기 위한 블록도이다.
도 2와 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 화염 감지에 의한 색온도-공연비 연동형 연소기 제어장치(100)는 내부에 복수개의 버너를 구비하는 보일러를 갖추어 대규모 발전이 수행되는 발전 플랜트에 적용되는 것으로, 이와 같은 본 발명의 실시예에 따른 화염 감지에 의한 색온도-공연비 연동형 연소기 제어장치(100)는 감지센서모듈(20), 제어모듈(40), 서버장치(60), 관리자 단말기(80)를 포함하여 이루어진다.
감지센서모듈(20)은 보일러(2)의 각 버너(3)에 대응하는 복수개의 RGB센서(222)를 색온도 감지센서(22)로서 구비하게 된다. 이와 같은 RGB센서(222)는 각 버너(3)의 화염을 개별적으로 감지하여 각 버너(3)로부터 생성되는 화염의 색온도가 검출되도록 한다.
여기서, RGB센서(222)는 RGB 광신호를 분리 검출하여 제어모듈(40)로 입력시킨다. 즉, RGB센서(222)는 R-필터, G-필터, B-필터를 통해 화염으로부터 R광, G광, B광을 분리하여 검출하게 된다.
제어모듈(40)은 RGB센서(222)와 연결되는 화염 분석-제어 컴퓨터(42)를 구비하는데, 이와 같은 화염 분석-제어 컴퓨터(42)는 각각의 RGB센서(222)와 개별적으로 연결되는 색온도 분석 단말기(422)와 버너 작동판별기(424)를 포함한다.
여기서, 색온도 분석 단말기(422)는 A/D 변환기(4222), 색상 검출기(4224), 색온도 산출기(4226)를 포함하여 이루어진다.
A/D 변환기(4222)는 RGB센서(222)와 연결되어 RGB 광신호 각각을 입력받고, 입력된 아날로그 형태의 RGB 광신호를 디지털정보로 변환한다.
색상 검출기(4224)는 디지털정보로 변환된 각 RGB 신호의 비율을 산출하고, 도 4에서와 같이 색상별로 디지털 수치값을 대응시킨 디지털 색상표를 구비하여 각 RGB 신호의 디지털정보로부터 각 RGB 신호에 대응하는 색상을 산출하는데, 이와 같이 산출된 각 RGB 신호의 색상을 각 RGB 신호의 비율과 연동시켜 종합함으로써 화염의 색상을 검출하게 된다.
색온도 산출기(4226)는 아래의 [표 1]에서와 같이 색상별로 색온도를 대응시킨 색온도표를 구비하여 색상 검출기(4224)로부터 검출된 화염의 색상으로부터 화염 색온도를 산출하게 된다.
700℃ 850℃ 950℃ 1100℃ 1300℃ 1500℃
암적색 적색 휘적색 황적색 백적색 휘백색
한편, 화염 분석-제어 컴퓨터(42)는 색온도-공연비 연동 알고리즘를 구비한 보일러 제어기(426)를 가지는데, 이와 같은 보일러 제어기(426)는 화염의 현재 색온도에 따라 발전 플랜트(1)의 보일러(2)로 투입되는 연료와 공기의 공연비를 조정하게 된다.
색온도-공연비 연동 알고리즘은 연소기로 투입되는 연료의 연소시 화염의 기준 색온도를 연료가 완전연소되는 조건으로부터 산출하여 미리 설정한 다음, 이와 같은 화염의 기준 색온도와 색온도 감지센서(22)인 RGB센서(222)로부터 입력되는 화염의 현재 색온도를 비교하여 색온도 차이값을 산출하고, 산출된 색온도 차이값에 대응하여 연소기인 보일러(2)의 공연비를 조절하기 위한 제어신호를 생성하게 된다. 이를 위하여 색온도-공연비 연동 알고리즘은 PID 제어기에 의해 구현된다.
여기서, 보일러(2) 내부로 투입되는 연료는 석탄, 석유, 가스 등으로 다양할 수 있는데, 본 발명의 실시예에 따른 보일러 제어기(426)는 다종의 연료 각각에 대한 화염의 기준 색온도가 미리 설정되도록 한다. 이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 화염 감지에 의한 색온도-공연비 연동형 연소기 제어장치(100)는 보일러(2)로 투입되는 연료의 종류가 달라지더라도 장치구성이나 제어설정의 변경없이도 다종의 연료에 맞추어진 연소조건을 제공할 수 있어 발전 플랜트(1)의 운용 효율을 증대시키고, 운용 안정성을 확보할 수 있게 된다.
PID 제어기에 의해 생성되는 제어신호는 연료를 보일러(2)로 분사하는 연료분사기의 작동을 제어하는 제어전류 또는 제어전압으로서, PID 제어기는 현재 연소되고 있는 연료의 화염 색온도가 기준 색온도와 일치되도록 하는 공연비가 보일러(2) 내부에서 이루어지도록 연료분사기의 제어전류 또는 제어전압을 증감시키게 된다. 여기서, PID 제어기에 의해 생성되는 제어전류는 4~20mA 범위에서 생성되고, 제어전압은 0~10V 범위에서 생성된다.
상기와 같이 화염 분석-제어 컴퓨터(42)는 보일러(2) 내부 화염의 현재 색온도가 실시간으로 검출되도록 하고, 검출된 화염의 현재 색온도가 기준 색온도와 비교되면서 보일러(2) 내부의 공연비가 실시간으로 조정되도록 하게 된다.
그리고, 화염 분석-제어 컴퓨터(42)의 버너 작동판별기(424)는 저역통과필터(4242)와 주파수 측정회로(4244)를 구비하는 것으로, 이와 같은 버너 작동판별기(424)는 각각의 RGB센서(222)로부터 입력되는 화염특성정보로부터 화염 깜박임(flicker) 주파수를 산출하여 각 버너(3)의 작동 유무를 판별하게 된다. 즉, 발전 플랜트(1)에 구비되는 각 보일러(2)는 내부에 복수개의 버너(3)를 구비하여 각 버너(3)에서 동시적으로 연료의 연소가 이루어짐에 따라, 각 버너(3)의 연소 동작 유무를 판별할 필요가 있다. 여기서, 각 버너(3)에서 연소되는 연료의 화염은 깜박임(flicker) 현상을 보이는데, 각 버너(3) 마다 화염의 깜박임 주파수가 서로 상이하므로, 화염의 깜박임 주파수를 검출함으로써 각 버너(3)의 작동 유무를 판별할 수 있게 된다.
서버장치(60)는 제어모듈(40)과 유무선으로 통신하여 연소기인 보일러(2)의 연소상태정보와 제어정보를 저장하는 DB장치(62)와, 보일러(2)의 연소상태정보와 제어정보를 외부로 송신하며, 외부로부터 보일러(2)에 대한 제어신호를 수신하는 통신장치(64)를 구비한다.
특히, 본 발명의 실시예에 따른 서버장치(60)는 관리자 단말기(80)와 통신하여 보일러(2)의 연소상태정보를 송신하고, 관리자 단말기(80)로부터 입력되는 제어신호를 수신하여 제어모듈(40)의 화염 분석-제어 컴퓨터(42)로 입력하게 된다. 여기서, 관리자 단말기(80)로는 모바일 폰을 포함하는 모바일 기기, PC, 노트북 등이 활용될 수 있다. 특히, 보일러 제어용 어플리케이션이 설치된 스마트 폰이 관리자 단말기(80)으로 사용되도록 함으로써 보일러(2)에 대한 실시간 원격 관리/감독과, 보일러(2)의 실시간 원격 작동제어가 효과적으로 구현될 수 있게 된다.
한편, 보일러(2) 내부로 투입되는 연료의 질이 낮을 경우, 버너(3)에서의 연료 연소시 화염 상태가 급격하게 변하게 되는데, 이 경우 연료가 연소되고 있음에도 불구하고, 버너(3)가 작동되지 않고 있는 것으로 판별될 수 있다. 특히 다수의 버너(3)가 작동되지 않고 있는 것으로 판별되면, 발전 플랜트(1)의 중앙제어기는 발전을 중단시키게 되는데, 본 발명의 실시예에 따른 화염 감지에 의한 색온도-공연비 연동형 연소기 제어장치(100)는 발전 플랜트(1)의 중앙제어기가 발전 중단 명령을 내리기 전에 경고 신호가 서버장치(60)를 통해 관리자 단말기(80)로 전달되도록 하는 한편, 화염 분석-제어 컴퓨터(42)의 버너 작동판별기(424) 및 서버장치(60)와 관리자 단말기(80) 통신을 통해 버너(3)의 실제 작동 유무 정보가 실시간으로 관리자에게 전달되도록 함으로써 관리자가 발전 플랜트(1)의 중앙제어기의 오판에 의한 발전 중단을 막을 수 있도록 한다. 이를 위하여 관리자는 발전 플랜트(1)의 중앙제어기의 버너 무작동 판정용 리미트값의 설정을 관리자 단말기(80)를 통해 변경시킬 수 있다.
상술한 바와 같은, 본 발명의 실시예에 따른 화염 감지에 의한 색온도-공연비 연동형 연소기 제어장치를 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
1 : 발전 플랜트 2 : 보일러
3 : 버너 20 : 감지센서모듈
22 : 색온도 감지센서 222 : RGB센서
40 : 제어모듈 42 : 화염 분석-제어 컴퓨터
422 : 색온도 분석 단말기 4222 : A/D 변환기
4224 : 색상 검출기 4226 : 색온도 산출기
424 : 버너 작동판별기 4242 : 저역통과필터
4244 : 주파수 측정회로 426 : 보일러 제어기
60 : 서버장치 62 : DB장치
64 : 통신장치 80 : 관리자 단말기
100 : 색온도-공연비 연동형 연소기 제어장치

Claims (12)

  1. 연소기에 설치되어 연소기 내부의 화염특성정보를 감지하는 감지센서모듈과;
    상기 감지센서모듈과 연결되어 화염특성정보를 입력받고, 상기 화염특성정보를 분석하여 상기 연소기의 연소상태정보를 산출하며, 상기 연소상태정보에 따라 상기 연소기를 제어하는 제어모듈을 포함하되,
    상기 감지센서모듈은 색온도 감지센서를 구비하여 화염 색온도를 감지하는 것을 특징으로 하는 화염 감지에 의한 색온도-공연비 연동형 연소기 제어장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 색온도 감지센서는 RGB센서인 것을 특징으로 하는 화염 감지에 의한 색온도-공연비 연동형 연소기 제어장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제어모듈은 상기 화염의 색온도에 따라 상기 연소기의 공연비를 제어하기 위한 색온도-공연비 연동 알고리즘을 구비하는 것을 특징으로 하는 화염 감지에 의한 색온도-공연비 연동형 연소기 제어장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 색온도-공연비 연동 알고리즘은 상기 연소기로 투입되는 연료의 연소시 화염의 기준 색온도와 상기 색온도 감지센서로부터 입력되는 화염의 현재 색온도를 비교하여 색온도 차이값을 산출하고, 산출된 색온도 차이값에 대응하여 상기 연소기의 공연비를 조절하기 위한 제어신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 화염 감지에 의한 색온도-공연비 연동형 연소기 제어장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 색온도-공연비 연동 알고리즘은 PID 제어기에 의해 구현되는 것을 특징으로 하는 화염 감지에 의한 색온도-공연비 연동형 연소기 제어장치.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 제어모듈은 상기 RGB센서와 연결되는 화염 분석-제어 컴퓨터를 구비하되,
    상기 화염 분석-제어 컴퓨터는 상기 RGB센서와 연결되어 RGB 광신호 각각을 입력받고, 입력된 아날로그 형태의 RGB 광신호를 디지털정보로 변환하는 A/D 변환기와;
    디지털정보로 변환된 각 RGB 신호의 비율을 산출하고, 색상별로 디지털 수치값을 대응시킨 디지털 색상표를 구비하여 상기 각 RGB 신호의 디지털정보로부터 상기 각 RGB 신호에 대응하는 색상을 산출하며, 상기 각 RGB 신호의 비율과 색상으로부터 화염의 색상을 검출하는 색상 검출기와;
    색상별로 색온도를 대응시킨 색온도표를 구비하여 상기 색상 검출기로부터 검출된 화염의 색상으로부터 화염 색온도를 산출하는 색온도 산출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 화염 감지에 의한 색온도-공연비 연동형 연소기 제어장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 연소기는 내부에 복수개의 버너를 구비하고,
    상기 감지센서모듈은 상기 각 버너에 대응하는 복수개의 색온도 감지센서를 구비하며,
    상기 제어모듈은 각각의 색온도 감지센서로부터 입력되는 화염특성정보로부터 화염 깜박임(flicker) 주파수를 산출하여 각 버너의 작동 유무를 판별하는 것을 특징으로 하는 화염 감지에 의한 색온도-공연비 연동형 연소기 제어장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제어모듈은 저역통과필터와 주파수 측정회로를 구비하는 버너 작동판별기를 더 구비하여 각 버너의 작동 유무가 판별되도록 하는 것을 특징으로 하는 화염 감지에 의한 색온도-공연비 연동형 연소기 제어장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 연소기는 발전 플랜트의 보일러인 것을 특징으로 하는 화염 감지에 의한 색온도-공연비 연동형 연소기 제어장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 제어모듈과 유무선으로 통신하여 상기 연소기의 연소상태정보와 제어정보를 저장하고, 상기 연소기의 연소상태정보와 제어정보를 외부로 송신하며, 외부로부터 상기 연소기에 대한 제어신호를 수신하는 서버장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 화염 감지에 의한 색온도-공연비 연동형 연소기 제어장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 서버장치는 관리자 단말기와 통신하여 상기 연소기의 연소상태정보를 송신하고, 상기 관리자 단말기로부터 입력되는 제어신호를 수신하여 상기 제어모듈로 입력하는 것을 특징으로 하는 화염 감지에 의한 색온도-공연비 연동형 연소기 제어장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 관리자 단말기는 모바일 폰을 포함하는 모바일 기기, PC, 노트북 군 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 화염 감지에 의한 색온도-공연비 연동형 연소기 제어장치.
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