KR890004585Y1 - 증기 보일러 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

증기 보일러 장치

제1도는 본 고안의 증기 보일러 장치의 회로도.

제2도는 유량(流量)제어방법의 설명도.

제3도는 아큐뮤레이터내의 압력과 축적증기량의 관계를 나타내는 설명도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 보일러 2 : 저압유우저(user)

3 : 스팀 아큐뮤레이터(accumulator) 5 : 유량계

6 : 유량밸브 7 : 유량밸브제어장치

11 : 압력검출기 12 : 증기부하 검출장치

13 : 기록장치 14 : 고압유우저

H : 고압레벨 L :저압레벨

본 고안은 증기보일러 장치의 개량에 관한 것이다.

증기를 사용하는 공정등에 있어서, 증기부하의 변동이 보일러에 직접 전달되는 것을 방지하여 보일러를 정상적으로 운전할수 있도록 하기 위해서 보일러와 유우저의 사이에 스팀 아큐뮤레이터를 실시하는 것에 의하여 부하의 변동을 흡수시키도록 한것은 종래로부터 널리 알려져 있었다.

그러나 이와 같이 스팀 아큐뮤레이트를 설치하면, 그 유출측 즉 2차측 증기유량의 증기부하는 평균값으로 하여서 검출할수는 있지만, 실질적인 증기부하의 검출이나 기록을 할수가 없게된다.

그래서, 종래의 이 실질적인 부하를 검출할 필요가 있는 경우에는 2차측에 유량계를 설치하고 있었으나, 일반적으로 유량계는 측정가능한 범위가 대단히 좁고 부하의 변동이 큰 경우에는 증기 유량을 최대에서 최소까지 정확하게 측정하는 것이 곤란하게되며, 또한 그뿐만 아니라 배관이나 배선이 증가되는 부분만큼 상기한 보일러장치 전체의 구조가 복잡하게 된다.

특수구조의 유량계로서 측정가능한 범위가 넓은것이 있기는 하나, 그와 같은 유량계는 대단히 값이 비싸기때문에 경제성을 고려하였을 경우에 사용하는 것이 바람직스럽지 못한 일이 많았다.

또 부하변동이 생기면 스팀 아큐뮤레이터에 대한 증기의 유입량과 유출량과의 불균형에 의하여 스팀 아큐뮤레이터의 내부압력은 변화되나, 부하 변동폭이 클수록 그 내부의 압력변화도 크게되기 때문에 그것에 따라서 유입된 증기량을 조정하는 것이 곤란하게된다.

본 발명은 위에서 설명한점에 비추어서 이루어진 것으로써, 그 주요한 목적은 스팀아큐뮤레이터의 유출측에 유량계를 설치하지않고 실질적인 증기부하를 검출할수 있도록 한증기 보일러 장치를 제공함에 있다.

또 본 발명의 다른 목적은 스팀아큐뮤레이터의 내부압력의 레벨 및 기울기를 검출하는 것에 의하여 그것에 유입되는 증깅유량, 즉 보일러로 부터의 증발량을 정확하게 조정할수 있는 증기 보일러 장치를 제동함에 있다.

앞에서 설명한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 스팀아큐뮤레이터의 유입측에 설치된 유량계에 의해서 계측되는 증기 유입 신호와 스팀아큐뮤레이터의 내부압력을 검출하는 압력검출기에의한 압력의 변화율 신호에 따라서 스팀 아큐뮤레이터의 유출측의 증기부하를 연산하는 증기부와 검출장치를 설치하는 구성으로 한것을 그 특징으로 하는 것이다.

이 증기부하 검출장치를 사용하는 것에 의하여 2차측유량이 극히 적은 경우에도 그 유량을 정확하게 계측할수가 있으며, 또한 스팀아큐뮤레이터에 유입되는 증기량의 제어를 행하기 위해 설치되는 유량기로 부터의 유량신호와 압력검출기로 부터의 압력신호를 연산처리하는 것 만으로서 실질적인 부하의 검출를 행할수가 있다.

이하, 본 고안의 실시예를 도면에 따라서 상세하게 설명하면, 제1도중(1)은 보일러, (2)는 그 보일러(1)로부터의 증기를 사용하는 저압유우저, (3)은 상기한 보일러(1)와 저압유우저(2)의 사이에 접속된 스팀 아큐뮤레이터로서, 그 스팀 아큐뮤레이터(3)와의 사이에 접속된 스팀 아큐뮤레이터로서, 그 스팀 아큐뮤레이트(3)의 유입측인 1차측 증기관(4)에는 유량계(5)와 유량밸브 제어장치(7)에 의하여 제어되는 유량밸브(6)가 설치되고, 또 유출측인 2차측 증기관(8)에는 압력밸브 제어장치(9)에 의하여 제어되는 압력밸브(10)가 설치되며, 또한 전기한 스팀 아큐뮤레이터(3)에는 그 내부압력을 검출하는 압력검출기(11)가 설치되고, 그 압력검출기(11)는 상기한 유량밸브 제어장치(7)와 접속되어 있다.

상기한 압력검출장치(11)는 스팀 아큐뮤레이터(3)의 내부압력을 검출함과 아울러 그 변동 곡선의 기울기를 미분에 의하여 산출하여서 내부압력이 설정된 고압레벨보다 높고, 또한 그 기울기가 정(正)의 경우에만 유량제어장치(7)에 유량밸브(6)의 폐쇄신호를 발생하며, 반대로 내부압력이 다른 설정된 레벨보다 낮고 또한 그 기울기가 부(負)의 경우에만 개방신호를 발생되도록 한 것으로서, 내부압력이 고저의 각 레벨을 상하로 초과한 상태에 있어서 그 기울기가 반대방향으로 되는점. 즉 극대점 및 극소점에 있어서 상기한 폐쇄신호 및 개방신호의 차단에 의하여 유량밸브(6) 제어장치(7)를 개재하여 유량밸브를 극점(極点) 검출시의 유량상태로 유지시키는 것이다.

이 경우에 극점 검출신호를 발생시켜서 이 신호에 의하여 유량밸브를 유지시키도록 하여도 좋다.

또한 상기한 유량계(5) 및 압력검출기(11)에는 증기부하 검출장치(12)가 접속되고, 그 증기부하 검출장치(12)에는 유량계(5)로부터의 유량신호가 입력됨과 아울러 압력검출기(11)로부터는 스팀 아큐뮤레이터(3)내의 압력이 그 변화율신호로서 입력되도록 되어 있으며, 이들의 입력신호에 따라서 증기부하의 연산을 행하여 이 연산결과를 기록장치(13)에 기록하도록 되어 있다.

이와 같은 증기보일러 장치에 있어서, 보일러(1)에서 발생된 증기는 1차측 증기관(4)을 통하여 스팀 아큐뮤레이터(3)내로 유입되고, 여기에서 포화열수(飽和熱水)로서 축적되며, 저압유우저(2)에는 이 스팀 아큐뮤레이터(3)로부터 증기가 공급된다.

즉 저압 유우저(2)에서 증기가 사용되면, 그 사용량에 따라서 2차측 압력이 변동되고, 이 압력의 변동에 따라서 압력밸브(10)가 자동적으로 개폐되어서 저압 유우저(2)측으로 부하에 따른 유량의 증기가 공급된다.

여기에서 부하의 변동에 의하여 증기의 유입량과 유출량의 불균형이 발생하여 스팀 아큐뮤레이터(3)의 내부압력이 변동되었을 경우에는, 그 압력레벨 및 기울기로부터 압력검출기(11)에 의하여 유량밸브 제어장치(7)를 개재하여 유량밸브(6)가 개방 또는 폐쇄되어서 보일러(1)로 부터의 유량이 부하의 평균값에 따라가도록 제어된다.

즉, 제2도에 표시한 바와 같이, 부하의 감소에 의하여 스팀 아큐뮤레이터(3)의 내부압력(AP) C점을 통과하여 고압 레벨(H)보다 높게되면 그 기울기가 정으로 되는 동안은 폐쇄신호에 의하여 유량밸브(6)가 서서히 폐쇄되어서 유량은 서서히 감소되는 경향을 나타내게 된다.

그리고 이 유량이 부하보다 약간 저하되어서 내부압력(AP)의 기울기가 d점을 경계로하여 부를 나타내면, 폐쇄신호가 차단되어서 유량밸브 제어장치(7)에 의하여 유량밸브(6)가 그때의 유량상태를 유지되도록 한다.

따라서 유량은 부하와 거의 차가 없는 상태에서 일정하게 보전된다.

한편 부하의 증대에 의하여 내부압력(AP)이 점차로 저하되어가서 g점을 경계로 저압레벨(L)보다 저하되었을 경우에는 그 기울기가 부로 되어있는 동안을 개방신호에 의하여 유량밸브(6)가 서서히 개방되기 때문에 유량은 서서히 상승되고, 그것이 부하를 약간 초과하여 내부압력(AP)의 기울기가 극점(i)에 있어서 정으로 바뀌면 개방신호의 차단에 의하여 유량은 그때의 상태로 유지된다.

이와 같이 하여 유량은 부하변동에 대해서 그 개략적인 평균값으로서 자동적으로 설정되게 한다.

그런데 위에서 설명한 것에서 명백한 바와 같이, 저압유우저(2)에의 증기의 공급은 스팀 아큐뮤레이터(3)내의 포화된 열수의 자기증발(自己蒸發)에 의해서 행하여지고 저압 유우저(2)쪽에 있어서의 부하변동은 직접 보일러(1)에 전달되지 앉도록 되어 있으므로 1차측에 설치된 유량계(5)에 의해서는 실제적인 부하의 변동을 검출할수는 없었다.

그러나 유량계(5)와 압력검출기(11)에 접속된 증기부하검출기(12)는 그들로 부터의 입력신호에 따라서 2차측의 증기유량을 시시각각으로 검출하여 그 결과는 기록장치(13)에 기록된다.

여기서 2차측 증기관(8)내를 흐르는 증기의 실질적인 유량은 스팀 아큐뮤레이터(3)내의 압력변화와 보일러(1)로부터 공급되는 증기의 유량에 의하여 구할수가 있다.

즉 스팀 아큐뮤레이터(3)내의 압력변화률을 ±ΔP/Δt(압력증가의 경우는 +ΔP/Δt. 감소의 경우는 -ΔP/Δt)로 하면 이 변화률로부터 스팀 아큐뮤레이터(3)내의 증기량의 변화(ΔF)가 구해진다.

본 고안에 있어서, 증기량의 변화(ΔF)는 스팀 아큐뮤레이터(3)의 압력(P)이 판명되면 다음과 같이 하여 구해질수 있다.

이 경우, 열수의 수위(水位) 및 온도는 반드시 필요하지는 않다.

즉 본 고안에 사용되고 있는 바와 같은 변압식(變壓式) 스팀 아큐뮤레이터에 축적가능한 증기량은, 아큐뮤레이터 통내의 포화수의 최대변압 범위와 통내의 용적이 결정되면 열역학적으로 계산할수 있다.

이 계산은 당연하지만, 아큐뮤레이터 통내의 열수가 그때에 통내의 압력계가 표시하는 압력에 상당하는 포화온도에 도달하여 있다라는 전제위에 성립한다.

따라서, 통내압력을 측정하면 통냐 열수의 온도를 측정할 필요는 없다.

지금, 통내압력을 P. 측정증기량을 G라하면, 이들의 관계는 일의적(一義的)으로 결정되어 제3도와 같이 된다.

또한 아큐뮤레이터 통내의 수위도 Pmax에서 최고로 되고, Pmin에서 최저로 되므로, 통내 수위의 측정은 필요하지 않으며 P와 G는 1대 1의 관계가 있다.

여기에서, 아큐큐레이터 내압의 상승은 증기부하의 감소를 나타내고 내압의 하강은 증기부하의 증가를 나타낸다.

지금 미소시간 Δt에 아큐뮤레이터의 내압압력이 ΔP변화한다고 하면, 이때 아큐뮤레이터에의 출입증기량차(축열량차)는 ΔG이며, 이것은 ΔG=f(ΔP)의 관계로 표시된다.

따라서, 통내압력을 측정하면 통냐 열수의 온도를 측정할 필요는 없다.

지금, 이 미소시간에 아큐뮤레이터를 통과하는 증기유량 ΔF는 ΔF=ΔG/Δt로 된다.

보일러는 어느 압력범위에서 운전되지만, 보일러로 부터 토출하는 증기유량을 F₁, 아큐뮤레이터를 통과하는 증기유량을 ΔF(압력상승시는 정, 압력강하시는 부)로 하면, 유우저에 있어서 사용증기유량 F₀는, F₀=F₁-ΔF로 된다.

지금 어느 아큐뮤레이터가 설치되어 그 용량과 변압범위가 결정되면, 제3도에 표시된 바와 같이 P와 G의 관계로 결정되며, 이 관계는 포화증기표를 사용하여 열역학적으로 수치적분하여 구해지므로, 이것을 미리 증기부하 검출장치에 기억시켜둔다.

한편, 보일러의 출구유량(F₁)이 유량계에 의해 측정하여 판명되고, 또 압력검출기로 측정된 아큐뮤레이터의 내압(P) 및 그 변화(ΔP)로 부터 증기부하 검출장치에서 ΔF가 구해지므로, 이 부하검출기에서 F₀=F₁-ΔF로 되는 연산을 행하는 것에 의해 유우저측의 증기유량(F₀)을 얻을수 있다.

따라서 ΔP의 측정간격시간(샘플시간) Δt마다 측정해가면, F₀가 연속적으로 연산가능하고, 이 연산결과를 기록지상에 기록하면, 사용측의 증기부하의 시간적인 변화가 기록된다.

따라서 이들 유량(F₁)과 압력변화율(dp/dt)을 증기부하 검출장치(12)에 입력하여 앞에서 기재한 식에 따라서 연산을 행하게 하는 것에 의하여 2차측 증기관(8)에 별도의 유량계를 설치하지 않고 유우저에의 실제의 증기공급유량, 즉 실제의 부하를 검출할수가 있으며, 또한 그 유량이 미소한 경우에도 정확하게 그것을 계측할 수가 있어 보일러로 부터의 증발량을 정확하게 조정할수가 있다.

Claims (3)

1. 보일러(1)와 유우저를 스팀 아큐뮤레이터(3)를 개재하여 접속하고, 그 스팀 아큐뮤레이터의 유입측에 유량계(5)를 설치함과 아울러 전기한 스팀 아큐뮤레이터에 그 내부압력을 검출하는 압력검출기(11)를 설치한 것에 있어서, 전기한 유량계에의해 검출되는 스팀 아큐뮤레이터로의 증기 유입량(F₁)과, 전기한 압력검출기(11)에 의해 검출되는 스팀 아큐뮤레이터내의 증기량의 변화(ΔF)에 의해, 전기한 스팀 아큐뮤레이터의 유출측의 증기부하(F₀)를 F₀=F₁-ΔF인 식에 의해 연산하는 증기부하 검출장치(12)를 부착설치한 것을 특징으로 하는 증기 보일러장치.
2. 제1항에 있어서, 상기한 압력검출기(11)는 스팀 아큐뮤레이터(3)의 내부 압력이 설정된 고압 레벨(H)보다 높고 또한 그 기울기가 정(正)의 경우에 유량 밸브제어장치(7)에 유량밸브(6)의 폐쇄신호를 출력하며, 내부 압력이 저압레벨(L)보다 낮고 또한 그 기울기가 부(負)의 경우에 유량밸브의 개방신호를 출력하는 것으로서 구성한 것을 특징으로 하는 증기보일러 장치.
3. 제1항에 있어서, 증기부하 검출장치(12)에 연산결과를 기록하기 위한 기록장치(13)를 접속한 것을 특징으로 하는 증기 보일러 장치.