KR890002532B1

KR890002532B1 - 풍량 제어장치

Info

Publication number: KR890002532B1
Application number: KR1019840003370A
Authority: KR
Inventors: 요시히꼬 히로사끼
Original assignee: 미쓰비시전기 주식회사; 카다야마 히도하지로
Priority date: 1983-11-16
Filing date: 1984-06-15
Publication date: 1989-07-13
Also published as: DE3480682D1; KR850005107A; CA1222804A; EP0142679B1; US4644238A; EP0142679A2; EP0142679A3

Abstract

내용 없음.

Description

풍량 제어장치

제1도는 제1의 종래의 풍량 제어장치를 보인 구성도.

제2도는 제1도의 V전원 입력신호의 특성도.

제3도는 제2의 종래의 풍량 제어장치를 나타낸 블럭도.

제4도, 제5도 및 제6도는 제3도의 설명도.

제7도는 본 발명의 제1실시예에 의한 풍량 제어장치를 보인 구성도.

제8도는 본 발명에 의한 풍량 제어장치의 제2의 실시예를 보인 구성도.

제9도는 제8도의 설명도.

제10도는 본 발명에 의한 풍량 제어장치의 제3의 실시예를 보인 블럭도.

제11도는 제10도의 설명도다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 상용전원(C전원) 2, 3, 4 : 차단기

5 : 전동기 6 : 통풍기

7 : 가변주파수 전원(V전원) 8 : 제어장치

9 : (V전원)용 입력신호선 10 : 이상신호검출장치(자동추종장치)

11 : 이상신호검출장치(주파수 지령신호 이상 검출수단)

11b : 접점 12 : 차단기

그림중 동일부호는 동일 또는 상당부분을 나타냄.

본 발명은 보일러등의 풍량제어에 관한 것으로서, 특히 가변주파수 전원으로 운전되는 전동기로서 통풍기를 구동하는 경우의 풍량 제어장치에 관한 것이다.

제1의 종래의 예의 풍량 제어장치를 첨부한 제1도, 제2도를 참조하여 설명한다.

제1도에서 (1)은 상용전원(이하 C전원으로 약칭), (2)(3)(4)는 차단기, (5)는 전동기, (6)은 전동기에 직결된 통풍기, (7)은 가변주파수 전원(이하 V전원이라고 약칭), (8)은 가변주파수 전원에 운전주파수를 주는 제어장치이며, (9)는 그 신호선을 나타낸다.

다음에 동작에 관하여 설명한다.

제1도에 있어서, 차단기(2)는 열고, 차단기(3), (4)는 닫는다. 즉, 전동기(5)는 V전원(7)으로 운전되고 있다. V전원의 제어신호는 보일러등의 연소에 필요한 풍량풍압을 공급하는 통풍기(6)의 회전수를 제어할 수 있는 것이며, 통풍기(6)을 구동하는 전동기(5)의 운전주파수를 주는 주파수 지령신호다. 제어장치(8)은 제2도에 보이듯이 제어신호는 운전주파수에 비례한 신호를 출력하고 있는 제2도의 예에서는 V전원의 운전범위인 주파수 10-40Hz를 변화시키기 위하여 제어장치(8)로부터 4-20mA의 신호로 제어하고 있다. 또 제어장치(8)은 보일러 제어에서는 자동보일러 제어장치등에 장치된다.

종래의 장치는 이상과 같이 구성되어 있으며, 제어장치(8)의 주파수 지령신호가 이상일경우, 또는 신호선(9)의 단선등으로 신호가 없어진 경우는 V전원의 운전주파수는 상기 이상신호에 의하여 전동기(5)를 구동한다. 따라서 전동기(5)에 직결되어 있는 통풍기(6)은 필요풍량을 확보할 수가 없든지, 보일러의 불이 꺼질 염려가 있든지, 보일러의 폭팔의 위험성이 있는지 하는등의 위험이 있다. 제2의 종래의 장치로서 제3도의 이미 보인것이 있었다. 제4도는 운전주파수에 대한 제어장치(8)의 출력인 주파수 지령신호의 관계를 나타낸 설명도다. 제5도 및 제6도는 제3도의 설명도다. 그림의 t₁은 제어장치(8)의 출력증가 지령시점, t₂는 V전원(6)의 출력이 증가를 완료한 시점을 나타낸다. t₃은 신호선의 이상발생시점, t₄는 이상발생후에 V전원(9)의 출력이 변화를 왼료한 시점을 뜻한다.

다음에 동작에 관하여 설명한다.

제3도에서 상용전원(1)에 의하여 차단기(3)를 거쳐서 V전원(7)에 전압이 인가되어 있다. V전원(7)의 출력주파수 F에 의하여 전동기(5)의 회전수 n은 식(1)이 된다.

.........................................식 (1)

따라서 회전수 n은 인가전원 주파수 F가 변화하면 비례하여 변화한다. 즉 V전원(7)을 출력주파수 F가변화하면 전동기(5)의 회전수는 변화한다. 전동기(5)에 직결되어 있는 통풍기(6)의 전동기(5)의 회전수 n이 거의 비례한 출력의 풍량 Q를 발생하여 보일러에로 공급하고 있다. 발전플렌트의 예에서는 가령 전력계통으로부터의 요구전력이 변화하든지 연료의 공급상태가 달라 지면 보일러가 필요로 하는 풍량 Q가 바뀌고 이같은 풍량 Q의 변화지령이 제어장치(8)에서 신호선(9)를 거쳐서 V전원(7)으로 주어지고, 요구풍량 Q에 상당하는 주파수 F를 V전원(7)은 출력한다.

제4도는 제어장치(8)에서 출력하는 운전주파수에 대한 주파수 지령신호치를 나타낸 예이며, 이 도면에서는 V전원(7)에서의 운전주파수를 10-40Hz로 변환시키기 위하여 제어장치(8)은 4-20mA의 주파수 지령신호로 제어하고 있음을 나타내고 있다.

제5도는 제3도에 나타낸 종래장치가 정상적인 동작을 할때를 설명하는 도면이다. 제어장치(8)는 t₁시점에서 풍량 Q의 증가를 요구하여 신호선(9)에 의하여 주파수 지령신호를 V전원(7)에게 보낸다. 흔히 V전원(7)은 변화요구에 대하여 일정한 증감율로 출력을 변화시키도록 설계되어 있으며, 따라서 V전원(7)의 출력주파수 F는 변화요구 시점 t₁에 대하여 약간의 지체현상이 발생하여 t₂시점에서 변화요구에 대한 작동을 완료한다.

V전원(7)의 출력주파수 F에 따라 전동기(5)의 회전수 n, 따라서 통풍기(6)의 출력풍량 Q가 변화한다.

제6도는 제3도의 신호선(9)에 이상이 생긴예이며, 신호선(9)이 단선의 경우를 나타낸다. 제어장치(8)의 출력은 변화없이 일정한 풍량 Q를 요구하고 있지만, 신호선(9)가 시점 t₃에서 커트(cut)되어서 V전원(7)에의 입력이 영(0)이 된다.

제5도에서 설명하였듯이 V전원(7)의 출력주파수 F는 약간 지체가 되면서 하한치까지 감소하여 전동기(5)의 회전수 n도 저하하고 통풍기(6)의 출력풍량 Q가 감소하게 된다.

제2의 종래의 장치는 위와 같이 구성되어 있으므로 제어장치(8)의 주파수 지령신호가 이상일경우, 또는 신호선(9)의 단선등으로 주파수 지령신호가 없게 된 경우는 V전원(7)은 상기 이상신호에 의하여 전동기(5)를 구동한다. 따라서 전동기(5)에 직결되어 있는 통풍기(6)는 필요풍량을 확보할수가 없게 되든지, 보일러의 불이 꺼질 염려가 있든지, 보일러의 폭팔우려가 있는 등의 결점이 있었다.

본 발명은 위와 같이 종래의 것의 결점을 제거하기 위하여 행해진 것이며, 제어장치(8)의 이상신호 및 신호선(9)이 단선할때 V전원을 계속 운전하지 않고 제어장치(8)의 이상신호 및 신호선(9)의 단선등의 검출을 행하고, 차단기(3)(4)를 열고, V전원을 끊어서 차단기(2)를 닫고, C전원으로 절환가능한 장치를 제공할 것을 목적으로 하고 제어장치(8)의 이상신호 및 단선을 검출하는 장치를 마련하여, 그 검출장치가 이상을 검출한 때 제어장치(8)로부터의 출력신호를 저지하여 V전원(7)의 출력변화가 필요없을때는 없이도 지내게 하는 풍량 제어장치와 V전원(7)의 출력주파수 F를 소정의 상승율로 주파수 제어범위의 상한 부근까지 증대시켜서 그뒤에 전동기(5)의 공급 전원(7)에서 상용전원(1)으로 절환함으로써 통풍기(6)의 출력 Q변화를 최소로 억누르는 운전을 안전하게 계속되게 하는 풍량 제어장치와를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

아래에 본 발명의 제1의 실시예를 도면으로 설명한다.

제7도는 본 발명의 제1의 실시예를 나타내며, (1)은 상용전원(이하 C전원이라고 약칭), (2)(3)(4), (5)는 전동기, (6)은 전동기에 직렬된 통풍기, (7)은 가변주파수 전원(이하 V전원이라고 약칭), (8)은 가변주파수 전원을 제어하는 제어장치이며, (9)는 그 신호선이다. (10)은 시호선(9)에 접속된 이상신호 검출장치를 나타낸다.

제1의 종래방식의 제1도에 대하여 제7도는 이상 신호검출장치(10)을 부가한 것이며, 신호선(9)의 신호 범위 즉 제2도에 있어서, 제어장치(8)로부터의 신호 4-20mA의 범위를 넘을때 및 시호선 자체의 단선에 의한 신호 0을 이상신호 검출장치(10)로 검출하여 그 검출접점에서 차단기(3)(4)를 열고, 차단기(2)를 닫는다. 즉 전동기(5)의 전원의 V전원을 끊고 C전원으로 절환하여 운전한다.

이상 설명에서는 보일러용 통풍기의 풍량제어에서 설명하였지만, 보일러가 아니고 다른 어느 대상으로도 된다.

본 발명의 제2의 실시예를 도면으로 설명한다.

제3도와 동일 또는 상당부분에는 동일부호를 붙인 제8도는 본 발명의 제2의 실시예를 보인것이고, 11은 신호선(9)에 접속된 이상신호 검출장치(주파수 지령신호 이상검출수단), 11b는 이상신호검출장치(11)가 작동한때 동작하는 접점, 10은 제어장치(8)의 출력신호인 주파수 지령신호에 추종하는 자동 추종장치다.

제9도는 제8도의 설명도다, 도면에서 t₃은 신호선(9)에 단선등이 발생한 시점을 나타낸다. 제2의 종래방식의 제3도에 대하여 제8도는 제어장치(8)의 출력신호에 추종하는 자동추종장치(10)이상 신호검출장치(11)을 부가한 것이다.

다음에 동작을 설명한다.

이상신호검출장치(11)는 제어회로(8)의 출력신호가 신호선(9)의 신호범위, 즉 제4도에 있어서 제어장치(8)로부터의 신호 4-20mA의 범위를 넘었다는 것 및 신호선(9) 자체의 단선에 의한 신호(0)을 검출하면 그 접점(11b)에서 신호선(9)를 개로시킨다. 자동 추종장치(10)는 제어장치(8)의 출력신호에 약간 뒤늦게 추종하며 출력신호가 끊겨서 제로(0)가 된때는 끊기기 직전의 신호치를 유지하는 장치이다. 즉 신호선(9)의 단선등에 의하여 이상신호검출장치(11)가 신호선(9)을 개로하면 자동추종장치(10)는 그 출력신호에 따라 V전원(7)을 일정한 출력제어를 한다. 따라서 전동기(5)의 회전수 n과 통풍기(6)의 풍량 Q는 V전원(7)의 일정출력에 의하여 변화하지 않는다.

제9도는 상기 동작의 설명도이며, 제어장치(8)의 출력신호가 일정하게 운전중에 시점 t₃으로 신호선의 단선등 이상에 의하여 신호가 0가 된때를 나타낸다. 시점 t₃에서 이상신호 검출장치(11)가 이상을 검출하고 자동추종장치(10)의 일정한 출력신호에 의하여 V전원(7)의 출력주파수 F는 일정하게 된다. 따라서 신호선(9)이 이상이 생기더라도 V전원(7)의 출력주파수 F에 변화는 없으며, 신호선(9)의 이상이전의 신호의 운전유지가 이루어지고 전동기(5)의 회전수 n, 통풍기(6)의 풍량 Q로 변화 없이 유지되어 안전하게 운전이 계속된다. 또 통풍기(6)의 풍량 Q의 제어에는 회전수 n에 의한 제어 외에 기계식의 풍량조정장치인 입구 베인(Vain)(또는 댐퍼)(도면에는 없음)을 사용하여도 좋다.

이경우 회전수n에 의한 제어를 할 때에는 손실을 적게 하기 위하여 입구 베인은 거의 전개(全開)에 가까게 고정되어 있지만, 이상신호 검출장치가 이상을 검출하여 상기와 같이 회전수 n의 일정 운전이 되면 그 뒤의 보일러의 요구 풍량에 변화가 있는 경우 입구 베인의 고정제어를 해제하고 요구풍량에 추종이 되는 제어로 절환을 행하여 보일러를 안전하게 운전한다. 또 이상 설명에서는 보일러용 통풍기의 풍량 제어에서 설명하였지만, 보일러 이외의 다른 어떠한 대상이라도 된다.

또 단선을 예로 설명하였지만 단락등의 다른 이상이라고도 되며, 다시 신호선(9)의 이상도 아니며, 제어장치(8)의 이상으로 출력신호가 이상이 되었을 경우도 된다.

이 발명의 제3의 실시예도를 도면으로 설명한다.

제3도와 동일 또는 상당부에는 동일부호를 붙인 제10도에 있어서, 11은 이상신호 검출장치, 12는 차단기다. 제11도는 제10도의 설명도다, 제11도에 있어서, t₅는 V전원(7)의 출력주파수 F가 주파수 제어범위 상한(上限)부근에 달하는 시점, t₆는 차단기(3, 4)의 개방 완료시점, t₇은 차단기(12)가 닫히는 완료시점, t₈은 전동기(5)가 상용전원(1)의 주파수에 해당하는 회전수 n에 이르는 시점, t₉는 통풍기(6)의 출력풍향 Q가 정상치에 안정하는 시점을 나타낸다.

다음에 동작에 관하여 설명한다.

우선 차단기(3, 4)가 닫히고 차단기(12)가 열리면, 제3도와 마찬지로 상용전원(1)에서 V전원(7)에 전압이 인가되고, 그 출력으로 전동기(5)가 구동되어서 통풍기(6)가 회전한다. 통풍기(6)의 출력풍향 Q에 대한 변화지령은 제어장치(8)에서 신호선(9)을 거쳐서 V전원(7)에로 주파수 지령신호로서 주어지며, V전원(7)에 의하여 전동기(5)가 구동된다.

제어장치(8)의 출력신호가 신호선(9)의 신호범위, 즉 제4도에 있어서 제어장치(8)의 출력신호 4-20mA의 범위를 넘었다는 것, 또는 신호선(9)의 단선에 의한 신호 0(영)을 이상신호검출장치(11)가 검출하면 V전원(7)은 출력주파수 F를 주파수 제어범위의 상한 부근까지 증가시키며, 그 뒤 차단기(3, 4)를 개방하고 계속 차단기(12)를 닫게 한다.

제10도에 보인 본 발명의 제3도의 실시예에 의한 풍량 제어장치는 이상과 같이 작동하므로 제11의 시점 t₃에서 제어장치(8)와 V전류(7)의 사이의 신호선(9)에 단선이 생겨도 이상신호검출장치(1)가 곧 이상을 검출하여 V전원(7)의 출력주파수를 상한까지 소정의 상승율로 증가시키고 그뒤 차단기(3, 4)를 열고(t₅시점). 차단기(12)를 닫는다(t₆시점).

전동기(5)의 회전수 n은 출력주파수 F의 상한(t₅시점)까지 천천히 증가하여 차단기(3, 4)의 개방으로 한때 전동기(5)가 무인가(無印加)전압이 되어 회전수 n이 감소하고 차단기(12)가 닫힘으로써 회전수 n이 급상승하고 t₈시점에서 상용전원(1)의 주파수에 상당하는 회전수에 이르른다. 통풍기의 풍량 Q의 제어에는 회전수 n에 의한 제어외에 기계식 입구 베인(또는 댐퍼)(도시은 않함)이 있다.

회전수 n에 의한 제어때에 손실을 적게하기 위하여 입구 베인은 거의 전개(全開)가까이에 고정제어 있지만, 이상신호검출장치(11)가 동작하면 풍량제어신호에 의하여 자동적으로 개폐하도록 자동화한다. 즉 일정풍량으로 하기 위하여 회전수 n이 증가하면 입구 베인을 좁히고 회전수 n의 증가에 의한 풍량 Q의 증가를 억누르도록 작동시킨다. 시점 t₃-t₅사이의 출력 주파수 F의 변화는 완만하게 증가하고 있으므로 입구 베인에 의한 풍량 Q의 좁힘 작업은 시간에 댈수가 있고 이 사이의 풍량 Q의 변화는 없다.

제11도의 출력풍량 Q는 차단기(3, 4)의 개방시점 t₅보다 한번 감소하고 차단기(12)의 열림시점 t₇에서 상승으로 바꾼다. 입구 베인의 응답은 회전수 n의 급증가에 의한 풍량 Q의 증가보다 통상의 경우 늦어져 있다. 따라서 풍량 Q는 회전수 n의 급상승중은 입구 베인의 감소작용에 의하여 약간 느릿느릿 상승하여 회전수 n가 사용전원(1)에 의한 회전수에 이르른뒤(시점 t₈이후)에서는 풍량 Q는 입구 베인의 작용에 의하여 감소되어가서 시점 t₉에서 원래의 값으로 되돌아가게된다.

이같이 출력 풍량 Q는 변화하지만, 그 변화폭은 허용범위내에서 안정되며, 제어장치(8)의 이상 신호 및 신호선(9)에 이상이 발생하더라도 안전하게 운전을 계속할 수가 있다. 또 이상의 설명에서는 보일러용 통풍기의 풍량제어에서 설명하였지만 보일러 이외의 다른 어떠한 대상도 된다.

또 신호선(9)의 단선을 예로 설명하였지만 단락등의 다른 이상도 되고 다시 신호선(9)의 이상은 아니고 제어장치(8)의 이상으로 출력신호가 이상이 되었을경우도 된다. 또 이상 설명에서는 이상 신호검출장치(9)가 작동하였을때 곧 V전원(7)의 출력 주파수 F를 상승시키는 일로 설명하였지만, 소정의 시간만큼 V전원(7)의 출력 주파수 F를 현상 유지시킨뒤에 상승시켜도 무방하다.

Claims

전동기로 구동되는 통풍기와, 상기 전동기에 전력을 공급하는 가변주파수 전원과, 상기 가변주파수 전원에 운전주파수를 주는 주파수 지령 신호를 발생하는 제어장치와를 가진 풍량 제어장치에 있어서, 상기 가변주파수 전원에 운전주파수를 주는 주파수 지령신호의 이상 검출을 행하는 주파수 지령신호의 이상검출수단과, 상기 주파수지령신호의 이상 검출수단의 작동시에 상기 가변주파수 전원으로부터 상용전원에로 전원절환을 행하는 것을 특징으로 한 풍량 제어장치.
전동기로 구동되는 통풍기와, 상기 전동기에 전력을 공급하는 가변주파수 전원과, 상기 가변주파수 전원에 운전주파수를 주는 주파수 지령신호를 발생하는 제어장치와를 지닌 풍량 제어장치에 있어서, 상기 주파수 지령신호의 이상검출수단과, 상기 주파수 지령신호 이상검출수단의 작동시에 상기 가변주파수 전원의 출력을 운전상태로 고정하는 수단과를 갖춘 것을 특징으로 하는 풍량 제어장치.
청구범위 제2항에 있어서, 상기 통풍기는 발생하는 풍량을 제어하는 기계식 풍량조절장치를 갖추며, 상기 가변주파수 전원의 출력의 운전상태가 고정되면 상기 기계식 풍량장치는 고정제어에서 요구풍량에 의한 자동제어로 절환이 되도록 구성되어있는 것을 특징으로 하는 풍량 제어장치.
전동기로 구동되는 통풍기와, 상용전원을 입력으로 하고, 상기 전동기에 전력을 공급하는 가변주파수 전원과, 상기 가변주파수 전원에 운전주파수를 주는 주파수 지령신호를 발생하는 제어장치와를 지닌 풍량 제어장치에 있어서, 상기 주파수 지령신호의 이상 검출을 행하는 주파수 지령신호 이상검출수단을 갖추며, 상기 주파수 지령신호의 이상 검출수단이 작동하면, 상기 가변주파수 전류는 그 출력주파수를 소정의 상승율로 주파수 제어범위의 상한 부근까지 증가시키며, 그 뒤 상기 전동기의 구동전원을 상기 가변주파수 전원으로부터 상기 상용전원으로 절환하도록 구성되어 있음을 특징으로 하는 풍량 제어장치.