KR870001771B1 - 불꽃 주사 장치내의 개량된 고장 검출 장치 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

불꽃 주사 장치내의 개량된 고장 검출 장치
도면은 통상적인 종래의 불꽃 검출기내에 사용된 본 발명의 개량된 고장 검출 장치의 양호한 실시예의 계통도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
12 : 광감지기 14 : 로그(logrithmic)증폭기
16 : 변환 콘덕턴스(trans conductance)증폭기
22 : 불꽃 검출 회로 24 : 고장 경보 회로
26 : 전류-전압 변환기 30 : 도전 장치
본 발명은 불꽃 주사 장치에 관한 것으로써 특히, 주사장치 감지기 또는 접속케이블내의 고장을 검출하기 위한 장치에 관한 것이다.
화석(fossil)연료를 연소시키는 보일러 및 다른 장치를 사용함에 있어서 일단 점화가 이루어지고 불꽃이 일어났을 때, 연소 실내에 불꽃이 없다면 연소실내로 연료 및 공기가 들어가지 못하도록 하는 정교한 연료 및 공기 공급 제어 시스템을 제공해주는 안정성이 요구된다. 만일 연료 및 공기가 불꽃이 꺼진 뜨거운 연소실내로 들어간다면 연소실내에서의 많은 양의 불연소된 연료 및 공기의 축적으로 인해 폭발이 초래된다. 이러한 안전 시스템의 핵심은 불꽃 주사 장치에 있으며, 이것의 목적은 불꽃을 감시하며, 연소실 내의 불꽃의 유무를 나타내는 신호를 제공하는 것이다.
보편적으로 사용된 불꽃주사 장치는 화석연료의 연소동안 생성된 전자기적 방사물 즉, 광을 감시한다. 가이에르-물러 글로우 방전관 또는 광다이오드와 같은 광감지 장치는 불꽃을 관찰하고 전자기적 방사선의 변화세기를 응답 수신하며 그것의 출력인 변화전류신호를 발생한다. 이러한 전류신호는 공지된 회로를 통해 처리되며 연소실내의 불꽃의 유무 지시신호가 발생된다.
연소 실내에 이러한 불꽃이 없을 때, 불꽃주사 장치가 연소 실내에 불꽃이 있다고 지시하는 것은 극히 바람직하지 못하다. 전술된 형태의 주사장치가 갖는 중요한 문제점은 연소실내의 불꽃이 꺼진 후에도 오랫동안 불꽃이 있다고 잘못 지시를 한다는 것이다. 이러한 경우의 한가지 이유는 광감지가 오작동을 함으로써 광이 감지기를 때리지 않았을지라도 변화 전류 신호를 계속 출력한다는데 있다.
이런 문제점에 대한 종전의 해결책은 불꽃이 꺼진 상태로 가정되도록 광감지기의 감시 관찰을 차단하는 기계적 장치를 주기적으로 또는 불규칙하게 작동시켜 왔다. 만일 기계적 차단장치가 감지기의 불꽃 관찰을 못하도록 배치되어 있음에도 감지기가 연소실내에 불꽃이 있음을 나타내는 변화전류 신호를 계속 출력한다면 이는 광감지의 고장상태를 나타낸다.
종래 기술에서 공지된 기계적 차단장치의 한 형태는 셔터(Shutter)였다. 예로서, 광감지기와 불꽃 사이의 조준선을 주기적으로 가로막도록 턱과 같은 방식으로 개폐되는 기계적 작동 셔터가 설비된 감지기 헤드를 구비하는 불꽃 주사장치가 미합중국 특허 제3,538,332호 내에 기술되어 있다. 기계적 셔터의 단점은 셔터가 열린 위치에 고착되므로써 감지기의 완벽한 작동을 방해하며, 또는 닫힌 위치에 고착되므로써 주사 장치가 효력을 잃게 된다.
종래 개술로 공지된 또 다른 형태의 기계적 차단장치는 미합중국 특허 제3,594,764내에 설명되어진다. 주기적으로 압축·작동되는 구상체가 주사재치 헤드의 관찰부내에 안착되므로써 주사장치의 불꽃관찰을 막아주는 불꽃 주사장치 고장검출시스템이 여기에 설명되어 진다. 압축 작동이 중단될 때, 구상체는 주사장치의 관찰부로부터의 중력의 영향으로 떨어진다. 만일, 구상체가 압축 작동될 때 주사 장치가 불꽃이 지시한다면, 고장이 있음을 알게 된다. 이러한 장치의 단점은 구상체가 주사 장치의 관찰부 내에 안착될 때 구상체가 고착되므로써 주사 장치를 무능하게 만든다는 것이다.
고장 검출 시스템내의 기계적 차단장치의 사용과 관련된 또다른 문제점은 차단장치가 연속적이기 보다는 불규칙적으로 또는 최상 주기적으로 작동한다는 것이다. 즉, 주사 장치의 작동은 시스템의 고장 여부를 테스트 하기 위하여 불꽃 관찰이 차단되어져야만 한다.
그러므로. 기계적인 차단장치를 배제하고 단속적인 것보다는 연속작동되는 주사 장치 고장 검출 시스템이 종래에 분명 필요하였다. 이러한 고장 검출 시스템은 연소실내에 화석 연료가 쓰일 때 안전도를 분명 향상시킬 것이다.
그러므로 본 발명의 목적은 주사장치를 감지하는 장치와 공정의 완벽성을 연속 감시할 수 있으며, 기계적 차단장치에 의존함이 없이 상기 작동을 할 수 있는 주사 장치 고장 검출장치를 제공하는데 있다.
본 발명에 불꽃에 의해서 방사된 광에 응답하여 전류 신호를 발생하기 위하여 광감지기를 사용하며, 안정 불꽃이 있는지를 결정할 목적으로 광감지기에 의해서 발생된 전류 신호를 처리하기 위한 불꽃검출회로를 갖는 불꽃 주사 장치내의 고장을 검출하기 위한 개량된 장치에 주된 기술사상이 있다.
본 발명에 따르는, 개량된 고장 검출 장치는 광감지기에 의해 발생된 전류 신호를 증폭된 전압신호로 전환시키기 위한 로그(loarithmic) 증폭기와, 선정된 최소 레벨과 최대 레벨 사이에 증폭된 전압 신호가 있게 되는지를 결정하기 위한 고장 경보회로와, 로그 증폭기로부터 고장 경보회로까지 증폭된 전압신호를 전송시키기 위한 수단과, 증폭된 전압신호에 응담하여 광을 발생하기 위한 광방사수단을 구비한다. 광방사수단은 방사된 광이 불꽃 주사장치의 광감지기를 때리도록 배치된다. 방사된 광의 세기는 로그 증폭기에 의해서 발생된 전압신호의 진폭에 직접 비례한다.
본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 로그 증폭기에 의해 발생된 증폭된 전압 신호를 전송하기 위한 수단은, 전송전에 전류 신호를 전압 신호로 재변환시키기 위한 전류-전압 변환기와, 전류 신호가 전송되는 변환 콘덕턴스(trans conductance) 증폭기와 전류-전압 변환기 사이에 전기적 소통을하는 도전 장치를 구비한다. 전류-전압 변환기에 의해 발생된 전압 신호는 로그 증폭기의 비례적 재생성 전압 신호 출력이며, 고장 경보 회로에 대한 입력으로 사용된다.
도면을 통상적인 종전의 불꽃 검출기내에 사용된 본 발명의 개량된 고장 검출 장치의 양호한 실시예의 계통도이다. 고장 검출장치의 광발생 수단은 발광 다이오드로써 도시된다. 도면을 참조하면, 불꽃 주사 장치에는 불꽃을 감시하기 위한 광감지기(12)가 설비된 주사장치 감지기 모듀울(module)(10)과 안정 불꽃의 유무를 결정하기 위한 전자회로가 설비되어 있는 주사장치 논리회로 모듀울(20)이 연결되어 있다. 일반적인 응용에 있어서, 불꽃주사 장치 감지기 모듀울(10)은 화석연료가 사용되는 연소실을 감시하도록 용광로 벽에 설비된다. 전자회로의 고온도 민감성 때문에, 주사 장치 논리회로 모듀울(20)은 조절된 환경이 쉽게 유지될 수 있는 제어 중심부에서 용광로부터 멀리 떨어져 위치된다.
동작에 있어서, 전자기적 방사선(2) 즉, 연소실내에 화석연료의 사용으로 불꽃에 의해 방사된 광은 광감지기(12)에 의해서 수신된다. 수신된 광(2)에 응답하여, 광감지기(12)는 감시되어지는 불꽃 광기를 나타내는 전류 신호(13)를 발생한다. 통상적으로, 황화 카디움 또는 황화납과 같은 물질의 광전자 셀 가이게르-물러 광전관, 그리고 여타 공지된 광감지 장치들이 불꽃 주사 장치내의 광감지기(12)로서 사용된다 할지라도, 최근의 불꽃 주사장치는 광감지기(12)로서 광 트랜지스터 또는 광 다이오드와 같은 고체상태의 반도체장치를 사용한다. 본 발명의 고장 검출장치 및 방법은 공지된 광감지 장치로 구성된 광감지기를 활용하는 불꽃 주사 장치내에 사용될 수도 있다는 것이 주지된다.
광감지기(12)에 의해 발생된 전류 신호(13)는 안정 불꽃이 존재하는지를 결정하도록 불꽃검출 회로(22)내에서 분석되기전에 증폭되고 전합신호로 전환된다. 본발명의 고장검출장치는 기술적으로 공지된 다양한 고장 검출 회로의 어떤 것과 대체 활용될 수도 있다는 점에 주지된다.
본 발명을 광감지기(12)의 완벽성, 나머지 감지기 모듀울 회로의 완벽성 논리 모두울(20)에 감지기 모듀울 출력을 전송하는 도전 케이블까지도 감시하도록 사용되는 계량된 고장검출 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 개량된 고장 검출 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 개량된 고장 검출 장치는 광감지기(12)에 의해 발생된 전류 신호(13)를 증폭된 전압 신호(15)로 전환시키기 위한 로그 증폭기(14)와, 미리 선정된 최소 그리고 최대 제한 레벨 사이에 증폭된 전압 신호(15)가 있게 되는지를 결정하기 위한 고장 경보 회로(24)와, 로그 증폭기(14)로부터 증폭된 전압신호(15)를 고장 경보 회로(24)로 전송하기 위한 장치(16), (30), (26) 그리고 증폭된 전압신호(15)에 응답하여 광(4)를 생성하기 위한 광생성장치(18)를 구비한다.
광감지기(12)에 의해 발생된 전류 신호(13)를 입력으로서 수신하도록 로그 증폭기(14)는 주사 장치감지기 모듀울(10)내에 배치된다. 전류 신호(13)에 응답하여 로그 증폭기(14)는 광감지기(12)로 부터 수신된 전류 신호(13)의 로그 특성인 전압신호(15)를 출력으로서 발생한다. 로그 증폭기(14)는 저진폭 전류 신호에 응답하여 고진폭 전압신호를 출력하며, 고진폭 전류신호에 응답하여 저진폭 전압신호를 출력한다. 증폭기(14)의 로그 특성 때문에, 대단히 작은 진폭의 전류 신호를 수신할지라도 활용되고 처리될 충분한 진폭의 전압 신호의 발생까지도 트리거(trigger)시킬 것이다.
로그 증폭기(14)에 의해 발생된 전압신호(15)는 고장 경보 회로(24) 및 불꽃 검출 회로(22)내에서 처리하기 위하여 주사 장치 논리 회로 모듀울(20)에 전송된다. 광감지기(12)에 의해서 발생된 전류 신호(13)의 증폭된 로그 표현인 전압 신호(15)는 불꽃의 상태를 나타내는 출력 신호(23)를 발생하도록 잘 공지된 기술에 따라 불꽃 검출 회로(22)내에서 분석된다. 만일 출력신호(23)가 안정 불꽃이 있음을 나타낸다면, 연료 및 공기의 용광로 내로 연속적으로 흘러 들어갈 것이다. 반대로, 만일 출력신호(23)가 안정 불꽃이 없다고 나타낸다면, 연료 및 공기가 용광로내로 들어가지 못할 것이므로 폭발이 방지된다.
고장 경보 회로(24)는 불꽃 검출 회로(22)와 평행하게 배치되어 광감지기에 의해 발생된 신호는 동시에 상호 독립적으로 불꽃 및 고장용 분석 검출할 것이다. 만일, 전압신호(15)가 선정된 최소 레벨과 최대 레벨 사이의 진폭을 갖게된다면, 고장 경보 회로(24)는 고장이 없음을 나타내는 출력신호(21)를 발생할 것이다. 그러나 만일, 전압 신호(15)가 선정된 최소 레벨 이하 또는 최대 레벨 이상의 진폭을 갖는다면, 고장 경보 회로(24)는 고장이 있음을 나타내고 장치가 불꽃의 존재를 정밀히 알릴 수 없음을 나타내는 출력 신호(21)를 발생할 것이다. 이러한 출력신호에 응답하여, 연료 및 공기는 용광로 내로 들어가지 못할 것이다.
고장 경보 회로(24)내에서 처리하기 위해 주사 장치 논리 회로 모듀울(20)에 전송될 전압 신호(15)는 발광 다이오드로서 양호한 실시예로 도시된 광생성 수단(18)에 입력신호로서 궤환된다. 발광다이오드(18)는 전압신호(15)에 응답하여 광(4)을 출력으로 방사하여, 방사된 광(4)이 광감지기(12)를 때리도록 주사장치 감지기 모듀울(10)내에 배치된다.
발광 다이오드(18)에 의해 방사된 광(4)의 세기는 수신된 전압 신호(15)의 진폭에 직접 비례한다. 그러므로, 불꽃의 밝기에 따른 광이 광감지기(12)를 때리는 경우, 만일 전압신호(15)가 저진폭이라면, 발광다이오드(18)에 의해 방사된 광(4)은 불꽃에 의해 방사된 광(2)과 비교하여 대수롭지 않게 낮은 세기를 갖게 될 것이다. 그러므로 발광 다이오드(18)로 부터의 광은 광감지기(12)에 의해 발생된 전류 신호(13)의 진폭을 심각하게 변형시키지 않을 것이다. 따라서 불꽃 존재의 정확한 결정은 전압신호(15)를 분석하므로써 불꽃 검출 회로(22)내에서 이루어질 것이다.
역으로 불꽃이 꺼져 가는 상태에 있는 경우 전압 신호(15)의 진폭이 증가할 때, 발광다이오드(18)에 의해 방사된 광(4)도 역시 진폭이 증가할 것이다. 불꽃이 결국 꺼질때, 광감지기(12)은 발광 다이오드(18)에 의해 방사된 광(4)에 대해서만 응답할 것이며, 불꽃이 꺼진다 할지라도 전류 신호(13)를 발생하도록 연속적으로 응답할 것이다. 그러므로, 어떠한 불꽃도 없을 때 신호는 연속 생성될 것이며, 이미 언급된 바와 같이 처리를 위하여 고장 경보 회로(24)에 전송되어, 종래의 기술과는 달리 광감지기(18)의 완벽성, 주사장치 감지기 모듀울의 전자 회로의 완벽성, 그리고 불꽃이 꺼질 때 전송 케이블까지도 연속적으로 검사할 수 있게 된다. 광감지기가 작동되지 않을 때 완전한 개방 또는 폐쇄에 의한 단락으로 작동하지 않을 것이다. 즉 광감지기에 의해 발생된 전류 신호 영 또는 극대에 이를 것이다. 따라서, 로그 증폭기에 의한 대응 전압 신호 출력은 선정된 제한 레벨의 이상 또는 이하에 있게될 것이며, 고장 경보가 발생될 것이다. 광다이오드(12)가 발광다이오드(18)에 의해 방사된 광(4)만을 감지할 때 광다이오드(12)에 의해 발생된 전류 신호(13)로 부터 발생된 전압신호(15)가 최소 레벨과 최대 레벨 사이의 진폭을 갖도록 최대 및 최소 레벨이 선정된다.
주사 장치 감지기 모듀울(10)로 부터 주사 장치 논리 회로 모듀울(20)로의 신호를 전송함에 있어서 모듀울(10)과 모듀울(20)은 수백 피트 떨어져 위치될 수도 있으며, 그것은 전압신호 보다는 전류 신호를 전송시킨다. 본래 전류신호는 전압 신호 보다는 긴 전송 선로 내의 전자기적 간섭에 의해 덜 영향을 받는다. 게다가, 전압 신호와 다른 전류 신호는찌그러짐이 없이 긴 거리에 걸쳐 전송될 수 있다.
본 발명에 따라서, 주사 장치 감지기 모듀울(10) 내에 배치된 로그 증폭기(14)로 부터의 전압 신호(15)를 주사 장치 논리 회로 모듀울(20)내에 배치된 고장 경보 회로(24)에 전송하기 위한 장치는 주사장치 감지기 모듀울(10)내에 배치된 변환 콘덕턴스 증폭기(16)와, 주사 장치 논리 회로 모듀울(20)내에 배치된 전류-전압 변환기(26)와, 변환 콘덕턴스 증폭기(16)와 전류-전압 변환기(26)와의 전기적 소통을 위해 내부 접속된 전송 케이블(30)과 같은 도전 장치를 포함한다.
변환 콘덕턴스 증폭기(16)는 로그 증폭기(14)로 부터의 전압신호(15)를 입력으로서 수신하며, 수신된 전압신호(15)에 비례하는 전류신호(17)를 출력으로서 발생한다. 전류 신호(17)는 변환 콘덕턴스 증폭기(16)로부터 도전 장치(30)을 통하여 이미 언급된 바와 같이 주사 장치 감지기 모듀울(10)로 부터 멀리 떨어진 위치에 보통 배치되는 주사장치 논리 회로 모듀울(20)내에 배치되는 전류-전압 변환기(26)에 전송된다.
전류-전압 변환기(26)는 전송된 전류 신호(17)를 입력으로서 수신하며, 전류 신호(17)에 비례하는 전압 신호(19)로 다시 변환시킨다. 그러므로 전압 신호(19)는 로그 증폭기(14)에 의해 발생된 증폭 또는 두배의 재발생된 전압 신호(15)이다. 이때 전류-전압 변환기(26)로 부터의 출력 전압 신호(19)는 고장이 있는지를 결정하도록 상기 언급된 방법으로 분석하기 위해 고장 경보 회로(24)를 통과한다.
그러므로, 본 발명에 따라서 광감지기를 포함하는 주사장치를 감지하는 장치의 완벽성, 주사 장치감지 회로의 완벽성, 그리고 전송케이블들을 연속적으로 감시할 수 있는 개량된 고장 검출 장치를 제공한다. 게다가 본 발명은 기계적 차단 수단에 의존함이 없이 상기 작동을 할 수 있는 장치를 제공한다.
본 발명의 한 실시예만이 도시되었지만, 상기 기술에 익숙한 사람들에게는 다수의 변형이 있게 됨이 쉽게 인지될 것이다. 그러므로 본 발명의 정신 및 범주 내에서 몇개의 변형들이 부속 청구항내에 소개될 것이다.

Claims (4)

  1. 불꽃에 의해서 방사된 광(2)에 응답하여 전류 신호(13)를 발생하기 위한 광감지기(12)와, 안정 불꽃의 존재를 결정하도록 상기 광감지기(12)에 의해 발생된 전류 신호를 처리하기 위한 불꽃 검출 회로(22)를 갖는 불꽃 주사 장치에 있어서, 불꽃 주사 장치내의 고장의 존재를 검출하기 위한 고장 검출장치가,
    상기 광감지기(12)에 의해 발생된 전류 신호(13)를 입력 신호로서 수신하며, 상기 광감지기(12)로부터 수신된 전류 신호(13)의 로그(loarithmic) 특성을 나타내는 전압 신호(15)를 출력으로서 발생하기 위한 로그 증폭기(14),
    상기 로그 증폭기(14)의 전압 신호(15) 출력을 입력으로서 수신하고, 이에 응답하여 방사된 광(4)의 세기가 수신된 전압 신호(15)의 진폭에 정비례하는 광(4)을 방사하며, 방사된 광(4)이 광감지기(12)를 때리도록 배치된 광생성 장치(18)와,
    상기 로그 증폭기(14)의 전압 신호 출력(15)을 입력(19)으로서 수신하고, 수신된 전압 신호(19)의 진폭에 미리 선정된 최소 레벨 이하 또는 최대 레벨 이상에 있게될 때마다 경보 신호(21)를 출력으로 발생하는 고장 경보 회로(24)와,
    상기 고장 경보 회로(24)에 상기 로그 증폭기(14)의 전압 신호 출력을 전송하기 위한 도전 장치(30)를 특징으로 하는 불꽃 주사 장치내의 개량된 고장 검출 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광감지기(12)는 광다이오드로 구성되는 것을 특징으로 하는 불꽃 주사 장치내의 개량된 고장 검출 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 광생성 장치(18)는 발광 다이오드로 구성되는 것을 특징으로 하는 불꽃 주사 장치내의 개량된 고장 검출 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 고장 경보 회로(24)에 상기 로그 증폭기(14)의 전압신호(15) 출력을 입력으로서 수신하며, 수신된 전압 신호(15)에 비례하는 전류 신호(17)를 출력으로서 발생하기 위한 변환 콘덕턴스 증폭기(16)와,
    상기 변환 콘덕턴스 증폭기(16)의 전류 신호(17) 출력을 입력으로서 수신하고, 수신된 전류 신호에 비례하는 증폭된 전압신호(19)를 출력으로서 발생하므로써, 상기 전압 출력 신호(19)가 상기 로그 증폭기(14)의 전압 출력 신호(15)의 재발생으로 되는 전류-전압 변환기(26)와, 상기 전류-전압 변환기(26)에 상기 변환 콘덕턴스 증폭기(16)의 전류 신호 출력(17)을 전송하기 위하여 전류-전압 변환기(26)와 상기 변환 콘덕턴스 증폭기(16) 사이의 전기적 소통을 위해 상호 접속된 도전 장치(30)를 포함하는 것을 특징으로 하는 불꽃 주사 장치내의 개량된 고장 검출 장치.
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