KR20190065556A - 보일러 노내 상태 모니터링 장치 및 방법 - Google Patents

보일러 노내 상태 모니터링 장치 및 방법 Download PDF

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KR20190065556A KR1020170164820A KR20170164820A KR20190065556A KR 20190065556 A KR20190065556 A KR 20190065556A KR 1020170164820 A KR1020170164820 A KR 1020170164820A KR 20170164820 A KR20170164820 A KR 20170164820A KR 20190065556 A KR20190065556 A KR 20190065556A
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한상훈
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Abstract

본 발명은 보일러 노내 상태 모니터링 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보일러 노내의 튜브의 부식 상태를 검출하기 위한 탐촉부, 및 보일러 노내의 온도를 검출하기 위한 열전대부를 포함하는 센서 헤드부, 및 튜브의 부식에 따라 탐촉부로부터 전달되는 전류 및 전압을 토대로 튜브의 부식 상태를 분석하고, 열전대부로부터 전달되는 전압을 토대로 보일러 노내의 온도를 획득하는 상태분석부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

보일러 노내 상태 모니터링 장치 및 방법{APPARATUS FOR MONITORING STATUS OF BOILER FURNACE AND METHOD THEREOF}
본 발명은 보일러 노내 상태 모니터링 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 보일러 노내의 부식, 온도 및 열 유속을 모니터링하는 보일러 노내 상태 모니터링 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 바이오매스 연료 사용 증가에 따라 기존 석탄 보일러 노내의 연소 특성과는 다른 연소 환경에 의해 부식 등의 문제가 심각하게 발생하고 있고, 또한 발전플랜트 운영 중 연소특성 변화에 따라 효율에 상당히 큰 영향을 미치고 있다.
바이오매스 연료는 화석연료보다 저렴하지만 낮은 연소율, 높은 수분함량, 및 다양한 화학조성으로 인해 연소 시 알칼리 염화물이 연소가스로 다량 배출되고, 보일러 튜브 등에 용착하여 열전도도를 낮추고 심각한 부식문제를 일으켜 유지 관리 비용의 증가를 야기하고 있다. 석탄을 연료로 사용하는 보일러는 증기온도 650℃ 이상에서 운용하지만, 바이오매스를 연료로 사용하는 보일러는 효율을 높이기 위해 온도를 높이는 경우 염화물 등에 의한 부식문제가 발생하므로 온도를 낮추어 350~550℃로 운용하고 있는 실정이다. 석탄과 비교하면 바이오매스 연료는 Cl 농도가 높고 SO2 농도는 낮다. 특히 바이오매스는 고온 연소를 통해 연소가스 내에 다량의 KCl, NaCl, HCl, H2O, SO2 등이 존재하고 이는 보일러 튜브에 화합물 형태로 응착하여 열전도도를 감소시킴과 동시에 고온부식을 급속히 촉진시킴으로써 보일러 수명을 크게 단축시키는 문제를 일으킨다.
이에 따라 보일러 노내의 연소진단에 있어서 필수적인 정보인 온도, 열유속, 그리고 부식에 대한 정보를 실시간으로 제공하는 일체형 모니터링 센서의 필요성이 증대하고 있다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0103777호(2012.09.20. 공개)에 개시되어 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 목적은 보일러 노내의 부식, 온도 및 열 유속을 실시간으로 측정하는 일체형 모니터링 센서를 통해 보일러 노내의 연소 효율을 정확하게 진단할 수 있는 보일러 노내 상태 모니터링 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 보일러 노내 상태 모니터링 장치는 보일러 노내의 튜브의 부식 상태를 검출하기 위한 탐촉부, 및 상기 보일러 노내의 온도를 검출하기 위한 열전대부를 포함하는 센서 헤드부, 및 상기 튜브의 부식에 따라 상기 탐촉부로부터 전달되는 전류 및 전압을 토대로 상기 튜브의 부식 상태를 분석하고, 상기 열전대부로부터 전달되는 전압을 토대로 상기 보일러 노내의 온도를 획득하는 상태분석부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 탐촉부는, 상호 절연되도록 구비되는 기준전극, 양극(anode) 및 음극(cathode)을 포함하고, 상기 상태분석부는, 상기 튜브의 부식에 따라 상기 양극 및 상기 음극 사이를 흐르는 전류와 상기 양극 및 상기 기준전극 간의 전압을 전달받아 상기 튜브의 부식 상태를 분석하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 기준전극, 상기 양극 및 상기 음극은 상기 튜브와 동일한 재료로 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 상태분석부는, 상기 탐촉부로부터 전달되는 전류 및 전압을 토대로 전기화학 노이즈 저항을 산출하고, 상기 산출된 전기화학 노이즈 저항을 이용하여 상기 튜브의 부식 속도를 산출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상기 탐촉부로부터의 전류 및 전압과 상기 열전대부로부터의 전압을 상기 상태분석부로 전달하는 신호취득선이 내설되고, 상기 센서 헤드부와 결합되며 상기 센서 헤드부가 상기 보일러 노내로 삽입되어 상기 부식 상태 및 상기 온도를 검출하도록 상기 센서 헤드부를 지지하는 바디부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 센서 헤드부는, 상기 탐촉부의 온도를 검출하기 위해 상기 탐촉부에 부착되는 제1 열전대를 포함하고, 상기 바디부는, 상기 탐촉부의 온도를 조절하기 위해 인입된 공기가 상기 탐촉부로 공급되도록 형성되는 공기 인입부, 및 상기 탐촉부의 온도를 조절하기 위한 공기가 외부로 인출되도록 형성되는 공기 인출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 탐촉부는, 상기 센서 헤드부 내에서 몰딩 형성되되, 상기 공기 인입부에 대향하는 단부가 돌출되어 몰딩 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 열전대부는, 상기 보일러 노내의 연소가스에 노출되도록 형성되는 제2 열전대 및 제3 열전대를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 제2 열전대 및 상기 제3 열전대는, 상기 보일러 노내의 연소가스의 흐르는 방향을 기준으로 이격되어 상기 센서 헤드부 내에 설치되고, 상기 상태분석부는, 상기 제2 열전대 및 상기 제3 열전대를 통해 각각 획득된 각 온도 간의 차이와 상기 제2 열전대 및 상기 제3 열전대 간의 이격 거리를 토대로 보일러 노내의 열 유속을 산출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 상태분석부는, 상기 분석된 튜브의 부식 상태 및 상기 획득된 보일러 노내의 온도를 포함하는 보일러 노내 상태 정보를 외부 장치로 전송하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 보일러 노내 상태 모니터링 방법은 상태분석부가, 보일러 노내의 튜브의 부식 상태를 검출하기 위한 탐촉부로부터 상기 튜브의 부식에 따라 전달되는 전류 및 전압을 토대로 상기 튜브의 부식 상태를 분석하는 단계, 및 상기 상태분석부가, 상기 보일러 노내의 온도를 검출하기 위한 열전대부로부터 전달되는 전압을 토대로 상기 보일러 노내의 온도를 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 부식 상태를 검출하기 위한 탐촉부 및 온도를 검출하기 위한 열전대부를 일체형으로 통합 구현한 구성을 통해 보일러 노내의 부식, 온도 및 열 유속을 실시간으로 동시에 측정할 수 있으며, 이에 따라 보일러 노내의 연소 효율을 정확하게 진단할 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 보일러 노내 상태 모니터링 장치를 설명하기 위한 구조도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 보일러 노내 상태 모니터링 장치에서 센서 헤드부를 설명하기 위한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 보일러 노내 상태 모니터링 장치에서 탐촉부로부터 전달되는 전류 및 전압을 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 보일러 노내 상태 모니터링 장치에서 상태분석부를 설명하기 위한 블록구성도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 보일러 노내 상태 모니터링 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 보일러 노내 상태 모니터링 장치 및 방법의 일 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 보일러 노내 상태 모니터링 장치를 설명하기 위한 구조도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 보일러 노내 상태 모니터링 장치에서 센서 헤드부를 설명하기 위한 단면도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 보일러 노내 상태 모니터링 장치에서 탐촉부로부터 전달되는 전류 및 전압을 나타낸 그래프이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 보일러 노내 상태 모니터링 장치에서 상태분석부를 설명하기 위한 블록구성도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 보일러 노내 상태 모니터링 장치는 센서 헤드부(100), 바디부(200), 플렌지부(300) 및 상태분석부(400)를 포함할 수 있다.
센서 헤드부(100)는 보일러 노내의 튜브의 부식 상태를 검출하기 위한 탐촉부(120), 및 보일러 노내의 온도를 검출하기 위한 열전대부(140)를 포함할 수 있으며, 탐촉부(120) 및 열전대부(140)는 하우징으로 기능하는 센서 헤드 커버부(110) 내측에 설치될 수 있다.
도 3은 센서 헤드부(100)의 정면도(좌측) 및 A-A'의 단면도(우측)로서, 도 3을 참조하여 센서 헤드부(100)의 구조에 대하여 구체적으로 설명하면, 탐촉부(120)는 기준전극(121), 양극(anode, 122) 및 음극(cathode, 123)의 세 개의 전극을 포함할 수 있으며, 각 전극은 일정 간격으로 이격되어 센서 헤드부(100) 내에서 몰딩 형성될 수 있다. 각 전극에 대한 몰딩 형성 시 그 몰딩 재료는 절연 특성을 가지며, 이에 따라 각 전극은 상호 절연되도록 설치됨으로써 후술할 것과 같이 상태분석부(400)에 의해 전기화학 노이즈 저항이 산출될 수 있다.
탐촉부(120)의 기준전극(121), 양극(122) 및 음극(123)은 보일러 노내의 튜브의 부식을 검출하기 위해 튜브와 동일한 재료로 형성될 수 있다. 또한, 탐촉부(120)의 온도를 검출하기 위한 제1 열전대(130)가 탐촉부(120)에 부착될 수 있으며, 제1 열전대(130)에 의해 검출된 탐촉부(120)의 온도는 후술할 것과 같이 공기 인입 및 인출을 통해 탐촉부(120)의 온도를 조절하는데 사용될 수 있다. 탐촉부(120)의 기준전극(121), 양극(122) 및 음극(123)에는 각각 신호취득선(152)이 접속되어 있으며, 신호취득선(152)을 통해 부식에 따른 전류 및 전압이 상태분석부(400)로 전달될 수 있다.
열전대부(140)는 제2 열전대(141) 및 제3 열전대(142)를 포함할 수 있으며, 제2 열전대(141) 및 제3 열전대(142)는 보일러 노내의 온도를 검출하기 위해 보일러 노내의 연소가스에 노출되도록 형성될 수 있다. 제2 열전대(141) 및 제3 열전대(142)는 도 3에 도시된 것과 같이 보일러 노내의 연소가스의 흐르는 방향을 기준으로 이격되어 센서 헤드부(100) 내에 설치될 수 있으며, 이러한 설치 구조를 통해 후술할 것과 같이 보일러 노내의 열 유속이 산출될 수 있다.
전술한 구조로 구현되는 센서 헤드부(100)는 보일러 벽면을 관통하여 보일러 노내로 삽입된 후 보일러 노내의 튜브의 부식 및 보일러 노내의 온도를 검출할 수 있다. 센서 헤드부(100)의 보일러 노내로의 삽입을 지지하기 위해 바디부(200)가 구비될 수 있다. 즉, 바디부(200)는 센서 헤드부(100)와 결합되며, 센서 헤드부(100)가 보일러 노내로 삽입되어 부식 상태 및 온도를 검출하도록 센서 헤드부(100)를 지지할 수 있다. 플렌지부(300)는 바디부(200)가 보일러 벽면에 거치될 수 있도록 바디부(200)의 외측에 중공 구조로 형성되어 결합될 수 있다. 또한, 바디부(200)에는 탐촉부(120)로부터의 전류 및 전압과 열전대부(140)로부터의 전압을 상태분석부(400)로 전달하는 신호취득선(151-154)이 내설될 수 있다.
상태분석부(400)는 튜브의 부식에 따라 탐촉부(120)로부터 전달되는 전류 및 전압을 토대로 튜브의 부식 상태를 분석하고, 열전대부(140)로부터 전달되는 전압을 토대로 보일러 노내의 온도를 획득할 수 있다.
먼저, 상태분석부(400)가 보일러 노내의 튜브의 부식 상태를 분석하는 과정을 설명한다.
보일러 노내의 부식성 환경에서 튜브의 부식이 발생하면 튜브와 동일한 재료로 형성된 탐촉자에서도 부식이 발생하게 되며, 이때 탐촉자들 간 국부적인 전압 차이가 발생하고, 발생된 전압 차이에 따른 전류가 발생하게 된다. 즉, 상태분석부(400)는 튜브의 부식에 따라 탐촉자의 양극(122) 및 음극(123) 사이를 흐르는 전류와 양극(122) 및 기준전극(121) 간의 전압을 전달받아 튜브의 부식 상태를 분석할 수 있다. 구체적으로는, 상태분석부(400)는 탐촉자의 양극(122) 및 음극(123) 사이를 흐르는 전류를 신호취득선(152)을 통해 전달받아 내장된 전류계(ZRA: Zero Resistance Ammeter)를 통해 측정할 수 있고, 양극(122) 및 기준전극(121) 간의 전압을 신호취득선(152)을 통해 전달받아 내장된 전압계를 통해 측정할 수 있다.
본 실시예의 상태분석부(400)는 탐촉부(120)로부터 전달되는 전류 및 전압을 토대로 전기화학 노이즈 저항을 산출하고, 산출된 전기화학 노이즈 저항을 이용하여 튜브의 부식 속도를 산출할 수 있다.
도 4를 참조하여 구체적으로 설명하면, 탐촉부(120)로부터 시간에 따른 전류 및 전압 데이터가 도 4와 같이 획득되면, 상태분석부(400)는 하기 수학식 1에 따라 전기화학 노이즈 저항을 산출할 수 있다.
Figure pat00001
여기서, Rn은 전기화학 노이즈 저항, σE는 전압의 표준편차, σI는 전류의 표준편차, N은 전류 및 전압 데이터 쌍의 수를 의미한다.
이때, 부식 전류는 하기 수학식 2에 의해 산출될 수 있다.
Figure pat00002
수학식 2에서 βox,M은 anodic Tafel constance, βred,C는 cathodic Tafel constant를 의미한다.
수학식 2에 따라 산출되는 부식 전류를 이용하면 하기 수학식 3에 따라 부식 속도가 산출될 수 있다.
Figure pat00003
수학식 3에서 fi는 원자분율, Mi는 원자량, ni는 원자가를 의미한다.
한편, 일반적으로 보일러 노내의 튜브의 경우, 스팀이 튜브 내부로 흐름에 따라 보일러 노내의 연소가스의 열을 튜브를 통해 스팀에 전달한다. 이러한 이유로 인해 보일러 튜브의 표면 온도는 보일러 노내의 연소가스 온도에 비해 상대적으로 낮으므로, 튜브의 부식 상태를 정확하게 분석하기 위해서는 튜브의 표면 온도와 탐촉자의 표면 온도를 일치시킬 필요가 있다.
이에, 보일러 노내의 튜브의 표면 온도와 탐촉자의 표면 온도를 일치시키기 위한 구성으로서, 본 실시예의 센서 헤드부(100)는 탐촉부(120)의 온도를 검출하기 위해 탐촉부(120)에 부착되는 제1 열전대(130)를 포함할 수 있고(기준전극(121), 양극(122) 및 음극(123) 각각의 온도를 검출하기 위해 제1 열전대(130)는 복수 개 구비될 수 있다), 바디부(200)는 탐촉부(120)의 온도를 조절하기 위해 인입된 공기가 탐촉부(120)로 공급되도록 형성되는 공기 인입부(210), 및 탐촉부(120)의 온도를 조절하기 위한 공기가 외부로 인출되도록 형성되는 공기 인출부(220)를 포함할 수 있다.
즉, 상태분석부(400)는 제1 열전대(130)를 통해 탐촉부(120)의 온도를 검출할 수 있으며, 이에 따라 공기 인입부(210) 및 공기 인출부(220)를 통해 탐촉부(120)의 온도를 조절하기 위한 공기가 인입 및 인출되어 탐촉부(120)의 온도가 조절됨으로써 탐촉부(120)의 온도를 튜브의 표면 온도와 일치시킬 수 있다. 공기 인입부(210) 및 공기 인출부(220)를 통해 공기를 인입 및 인출하는 구성은 다양한 실시예로 구현될 수 있으며, 특정 실시예로 제한되지 않는다.
전술한 것과 같이 탐촉부(120)는 센서 헤드부(100) 내에서 몰딩 형성될 수 있으며, 이때 탐촉부(120)는 도 3에 도시된 것과 같이 공기 인입부(210)에 대향하는 단부가 돌출되어 몰딩 형성될 수 있다. 즉, 공기 인입부(210)에 대향하는 탐촉부(120)의 단부가 돌출되어 몰딩 형성되고, 공기 인입부(210)를 통해 인입된 공기가 탐촉부(120)의 돌출된 부분으로 공급됨으로써 탐촉부(120)의 온도를 보다 용이하게 조절할 수 있다.
다음으로, 상태분석부(400)가 보일러 노내의 온도를 획득하는 과정을 설명한다.
센서 헤드부(100)의 열전대부(140)는 보일러 노내의 연소가스에 노출되도록 형성되는 제2 열전대(141) 및 제3 열전대(142)를 포함할 수 있으며, 상태분석부(400)는 열전대부(140)로부터 전달되는 전압을 토대로 보일러 노내의 온도를 획득할 수 있다.
구체적으로, 제2 열전대(141) 및 제3 열전대(142)는 보일러 노내의 온도에 따라 전압 차이를 발생시키며, 상태분석부(400)는 발생된 전압 차이를 신호취득선(153, 154)을 통해 전달받아 내장된 전압계를 통해 측정할 수 있다. 상태분석부(400)는 제2 열전대(141) 및 제3 열전대(142)로부터 전달받은 각 전압 차이를 각 열전대 고유의 전압 차이와 일치하는 온도로 변환함으로써 보일러 노내의 온도를 획득할 수 있다.
한편, 제2 열전대(141) 및 제3 열전대(142)는 도 3에 도시된 것과 같이 보일러 노내의 연소가스의 흐르는 방향을 기준으로 이격되어 센서 헤드부(100) 내에 설치될 수 있으며, 이에 따라 상태분석부(400)는 제2 열전대(141) 및 제3 열전대(142)를 통해 각각 획득된 각 온도 간의 차이와 제2 열전대(141) 및 제3 열전대(142) 간의 이격 거리를 토대로 보일러 노내의 열 유속을 산출할 수도 있다. 열 유속은 하기 수학식 4에 의해 산출될 수 있다.
Figure pat00004
수학식 4에서, △T는 제2 열전대(141) 및 제3 열전대(142)를 통해 각각 획득된 각 온도 간의 차이, △y는 제2 열전대(141) 및 제3 열전대(142) 간의 이격 거리를 의미한다.
상태분석부(400)는 탐촉부(120)로부터의 전류 및 전압과 열전대부(140)로부터의 전압을 신호 처리하기 위해 도 5에 도시된 것과 같이 센싱부(410), 신호증폭부(420), AD(Analog-Digital) 변환부(430) 및 필터부(440)를 포함할 수 있다. 즉, 탐촉부(120)로부터의 전류 및 전압과 열전대부(140)로부터의 전압은 센싱부(410)에 의해 센싱되어 신호증폭부(420)를 통해 증폭된 후, AD 변환부(430) 및 필터부(440)를 통해 각각 AD 변환 및 신호처리 필터링될 수 있다. 이러한 신호처리 과정을 통해 생성된 보일러 노내 상태 정보, 즉 튜브의 부식 상태, 보일러 노내의 온도 및 열 유속은 통신부(450)를 통해 외부 장치로 유무선 전송되어 사용자에게 제공될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 보일러 노내 상태 모니터링 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 보일러 노내 상태 모니터링 방법을 설명하면, 먼저 상태분석부(400)는 보일러 노내의 튜브의 부식 상태를 검출하기 위한 탐촉부(120)로부터 튜브의 부식에 따라 전달되는 전류 및 전압을 토대로 튜브의 부식 상태를 분석한다(S100).
전술한 것과 같이 탐촉부(120)는 상호 절연되도록 구비되는 기준전극(121), 양극(122) 및 음극(123)을 포함할 수 있으며, 이에 따라 S100 단계에서 상태분석부(400)는 튜브의 부식에 따라 양극(122) 및 음극(123) 사이를 흐르는 전류와 양극(122) 및 기준전극(121) 간의 전압을 전달받아 튜브의 부식 상태를 분석할 수 있다.
또한, S100 단계에서 상태분석부(400)는 탐촉부(120)로부터 전달되는 전류 및 전압을 토대로 전기화학 노이즈 저항을 산출하고, 산출된 전기화학 노이즈 저항을 이용하여 튜브의 부식 속도를 산출할 수 있다.
이어서, 상태 분석부는 보일러 노내의 온도를 검출하기 위한 열전대부(140)로부터 전달되는 전압을 토대로 보일러 노내의 온도를 획득한다(S200). 본 실시예의 열전대부(140)는 보일러 노내의 연소가스에 노출되도록 형성되는 제2 열전대(141) 및 제3 열전대(142)를 포함할 수 있으며, 보일러 노내의 연소가스의 흐르는 방향을 기준으로 이격되어 센서 헤드부(100) 내에 설치된다.
S200 단계 이후, 상태분석부(400)는 제2 열전대(141) 및 제3 열전대(142)를 통해 각각 획득된 각 온도 간의 차이와 제2 열전대(141) 및 제3 열전대(142) 간의 이격 거리를 토대로 보일러 노내의 열 유속을 산출한다(S300).
이어서, 상태분석부(400)는 S100 단계에서 분석된 튜브의 부식 상태 및 S200 단계에서 획득된 보일러 노내의 온도를 포함하는 보일러 노내 상태 정보를 외부 장치로 전송한다(S400). 보일러 노내 상태 정보는 S300 단계에서 산출된 보일러 노내의 열 유속을 더 포함할 수도 있다.
이와 같이 본 실시예는 부식 상태를 검출하기 위한 탐촉부 및 온도를 검출하기 위한 열전대부를 일체형으로 통합 구현한 구성을 통해 보일러 노내의 부식, 온도 및 열 유속을 실시간으로 동시에 측정할 수 있으며, 이에 따라 보일러 노내의 연소 효율을 정확하게 진단할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 센서 헤드부
110: 센서 헤드 커버부
120: 탐촉부
121: 기준전극
122: 양극
123: 음극
130: 제1 열전대
140: 열전대부
141: 제2 열전대
142: 제3 열전대
151, 152, 153, 154: 신호취득선
200: 바디부
210: 공기 인입부
220: 공기 인출부
300: 플렌지부
400: 상태분석부
410: 센싱부
420: 신호증폭부
430: AD 변환부
440: 필터부
450: 통신부

Claims (16)

  1. 보일러 노내의 튜브의 부식 상태를 검출하기 위한 탐촉부, 및 상기 보일러 노내의 온도를 검출하기 위한 열전대부를 포함하는 센서 헤드부; 및
    상기 튜브의 부식에 따라 상기 탐촉부로부터 전달되는 전류 및 전압을 토대로 상기 튜브의 부식 상태를 분석하고, 상기 열전대부로부터 전달되는 전압을 토대로 상기 보일러 노내의 온도를 획득하는 상태분석부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 보일러 노내 상태 모니터링 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 탐촉부는, 상호 절연되도록 구비되는 기준전극, 양극(anode) 및 음극(cathode)을 포함하고,
    상기 상태분석부는, 상기 튜브의 부식에 따라 상기 양극 및 상기 음극 사이를 흐르는 전류와 상기 양극 및 상기 기준전극 간의 전압을 전달받아 상기 튜브의 부식 상태를 분석하는 것을 특징으로 하는 보일러 노내 상태 모니터링 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 기준전극, 상기 양극 및 상기 음극은 상기 튜브와 동일한 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 보일러 노내 상태 모니터링 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 상태분석부는, 상기 탐촉부로부터 전달되는 전류 및 전압을 토대로 전기화학 노이즈 저항을 산출하고, 상기 산출된 전기화학 노이즈 저항을 이용하여 상기 튜브의 부식 속도를 산출하는 것을 특징으로 하는 보일러 노내 상태 모니터링 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 탐촉부로부터의 전류 및 전압과 상기 열전대부로부터의 전압을 상기 상태분석부로 전달하는 신호취득선이 내설되고, 상기 센서 헤드부와 결합되며 상기 센서 헤드부가 상기 보일러 노내로 삽입되어 상기 부식 상태 및 상기 온도를 검출하도록 상기 센서 헤드부를 지지하는 바디부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보일러 노내 상태 모니터링 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 센서 헤드부는, 상기 탐촉부의 온도를 검출하기 위해 상기 탐촉부에 부착되는 제1 열전대를 포함하고,
    상기 바디부는, 상기 탐촉부의 온도를 조절하기 위해 인입된 공기가 상기 탐촉부로 공급되도록 형성되는 공기 인입부, 및 상기 탐촉부의 온도를 조절하기 위한 공기가 외부로 인출되도록 형성되는 공기 인출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 보일러 노내 상태 모니터링 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 탐촉부는, 상기 센서 헤드부 내에서 몰딩 형성되되, 상기 공기 인입부에 대향하는 단부가 돌출되어 몰딩 형성된 것을 특징으로 하는 보일러 노내 상태 모니터링 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 열전대부는, 상기 보일러 노내의 연소가스에 노출되도록 형성되는 제2 열전대 및 제3 열전대를 포함하는 것을 특징으로 하는 보일러 노내 상태 모니터링 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2 열전대 및 상기 제3 열전대는, 상기 보일러 노내의 연소가스의 흐르는 방향을 기준으로 이격되어 상기 센서 헤드부 내에 설치되고,
    상기 상태분석부는, 상기 제2 열전대 및 상기 제3 열전대를 통해 각각 획득된 각 온도 간의 차이와 상기 제2 열전대 및 상기 제3 열전대 간의 이격 거리를 토대로 보일러 노내의 열 유속을 산출하는 것을 특징으로 하는 보일러 노내 상태 모니터링 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 상태분석부는, 상기 분석된 튜브의 부식 상태 및 상기 획득된 보일러 노내의 온도를 포함하는 보일러 노내 상태 정보를 외부 장치로 전송하는 것을 특징으로 하는 보일러 노내 상태 모니터링 장치.
  11. 상태분석부가, 보일러 노내의 튜브의 부식 상태를 검출하기 위한 탐촉부로부터 상기 튜브의 부식에 따라 전달되는 전류 및 전압을 토대로 상기 튜브의 부식 상태를 분석하는 단계; 및
    상기 상태분석부가, 상기 보일러 노내의 온도를 검출하기 위한 열전대부로부터 전달되는 전압을 토대로 상기 보일러 노내의 온도를 획득하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 보일러 노내 상태 모니터링 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 탐촉부는, 상호 절연되도록 구비되는 기준전극, 양극(anode) 및 음극(cathode)을 포함하고,
    상기 분석하는 단계에서, 상기 상태분석부는,
    상기 튜브의 부식에 따라 상기 양극 및 상기 음극 사이를 흐르는 전류와 상기 양극 및 상기 기준전극 간의 전압을 전달받아 상기 튜브의 부식 상태를 분석하는 것을 특징으로 하는 보일러 노내 상태 모니터링 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 분석하는 단계에서, 상기 상태분석부는,
    상기 탐촉부로부터 전달되는 전류 및 전압을 토대로 전기화학 노이즈 저항을 산출하고, 상기 산출된 전기화학 노이즈 저항을 이용하여 상기 튜브의 부식 속도를 산출하는 것을 특징으로 하는 보일러 노내 상태 모니터링 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 열전대부는, 상기 보일러 노내의 연소가스에 노출되도록 형성되는 제2 열전대 및 제3 열전대를 포함하는 것을 특징으로 하는 보일러 노내 상태 모니터링 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제2 열전대 및 상기 제3 열전대는, 상기 보일러 노내의 연소가스의 흐르는 방향을 기준으로 이격되어 상기 센서 헤드부 내에 설치되고,
    상기 상태분석부가, 상기 제2 열전대 및 상기 제3 열전대를 통해 각각 획득된 각 온도 간의 차이와 상기 제2 열전대 및 상기 제3 열전대 간의 이격 거리를 토대로 보일러 노내의 열 유속을 산출하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보일러 노내 상태 모니터링 방법.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 상태분석부가, 상기 분석된 튜브의 부식 상태 및 상기 획득된 보일러 노내의 온도를 포함하는 보일러 노내 상태 정보를 외부 장치로 전송하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보일러 노내 상태 모니터링 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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