WO2016068638A1 - Air-to-fuel ratio control system and method using composite sensor - Google Patents

Air-to-fuel ratio control system and method using composite sensor Download PDF

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WO2016068638A1
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burner
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김세원
이창엽
권민준
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한국생산기술연구원
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Definitions

  • the present invention relates to an air-fuel ratio control system and a control method, and more particularly, to a system and method for detecting an exhaust gas and a flame state in combination and controlling the air-fuel ratio using the same.
  • Japanese Patent No. 2966862 measures a flame directly, and in the case of a fast reaction optical sensor, each radical of OH *, CH *, C2 * generated in a flame is measured by using an optical filter.
  • the system for measuring the air-fuel ratio is disclosed. This system has the disadvantage that the price of the system is very high.
  • the number of components such as optical filters, photomultipliers (PMT, photomultiplier), etc. are large and the size is relatively large, causing problems in miniaturization.
  • Patent Document 1 JP 2966862 B2
  • the present invention has been made in order to solve the above-described problems, it is possible to cope with the above problems by applying a combination of O2 trimming control, CO trimming control, photometric control and active control depending on the performance of the burner It is possible to induce the optimum air-fuel ratio operation possible in the performance of the burner, thereby enabling high efficiency operation of the combustion system, and the optical measurement system using the optical fiber is applicable to various types of burners.
  • the present invention is applicable to a variety of combustion systems, by enabling a high efficiency operation possible according to the performance of the applied combustion system, the control is possible in the existing limited conditions, the problem of not maximizing high efficiency operation with stable air-fuel ratio operation It is an object to provide an air-fuel ratio control system and a control method that can be overcome.
  • the air-fuel ratio control system using a composite sensor in the air-fuel ratio control system having a boiler, located on one side of the boiler, the combustion by mixing the supplied fuel and air burner; Located on the other side of the boiler, the stack exhaust gas generated by the combustion inside the boiler; A flame sensor provided on one side of the burner; An exhaust gas sensor provided at one side of the stack; An input module to input information detected by the flame sensor and the exhaust gas sensor; A control module for calculating a control value of the burner by using the information input to the input module; And a driving module for controlling fuel and air supplied to the burner according to the control value.
  • the exhaust gas sensor preferably includes an O 2 sensor and a CO sensor.
  • the drive module preferably includes a plurality of dampers (Damper) for adjusting the amount of fuel and air supplied to the burner.
  • Dramper dampers
  • the plurality of dampers are preferably controlled by a proportional-integral-derivative (PID) method.
  • PID proportional-integral-derivative
  • a control method of the air-fuel ratio control system having a boiler comprising: (a) inputting initial information of the boiler to an input module; (b) the burner is ignited; (c) setting a heat input value of the boiler in the control module; (d) calculating, by the control module, an optimal control value using information of the O 2 concentration detected by the exhaust gas sensor and the optical sensor; (e) calculating, by the control module, an optimal control value using information of the CO concentration detected by the exhaust gas sensor; (f) a driving module controlling fuel and air supplied to the burner according to an optimum control value calculated from the information of the O 2 and CO concentrations, and setting an optical signal value at an input module; (g) determining whether the burner is extinguished from the light signal value of the burner detected by the flame sensor; (h) when the burner is extinguished, the input of the detected O 2 and CO concentrations and the setting of the heat input value and the light signal value are terminated, and when the burner is not extinguished, the optical signal sensed by
  • the step (d) may include: (d10) inputting initial values of a fuel and a damper to an input module, and (d20) setting an O2 concentration to an input module; (d30) detecting the O2 concentration by using an O2 sensor installed in the stack 200 and an O2 measurement value using photometry; (d40) determining whether a difference between the sensed O2 concentration of the exhaust gas and the set O2 concentration exceeds a preset value; (d50) if the difference between the detected O2 concentration of the exhaust gas and the set O2 concentration exceeds a preset value, notifying the step, and ending step (d); (d60) when the difference between the detected O2 concentration and the set O2 concentration is less than a preset value, the difference between the detected O2 concentration and the set O2 concentration exceeds a preset value different from the preset value Determining whether or not; (d70) When the difference between the detected O2 concentration and the set O2 concentration exceeds the other preset value, it is determined whether the accumulated number of counters is
  • Step (e) may include: (e10) inputting initial values of a fuel and a damper to the input module; (e20) setting a limit concentration and an optimal concentration of CO in the input module; (e30) setting an adjustment amount of a damper on the input module; (e40) adjusting the supplied air by adjusting the adjustment amount of the set damper in the driving module; (e50) comparing, by the control module, the detected CO concentration with a limit concentration of the set CO; (e60) if the detected CO concentration exceeds the threshold concentration of the set CO, notifying it, adjusting the damper to the initial value, performing step (e30), and the detected CO concentration is set to the Determining whether the detected CO concentration is within a preset optimal concentration range when the CO concentration is less than or equal to the limit concentration; and (e70) when the sensed CO concentration is within a preset optimal concentration range, maintaining the adjusted amount of the set damper.
  • the step (e) ends, and when the detected CO concentration is outside the preset range, the damper is adjusted according to the adjustment amount calculated by the detected CO concentration, and the (e40) It is preferable that the step comprising; performing a step).
  • step (i) the calculation of the optimal control value using the sensed optical signal value, (i10) calculating the variance from the set optical signal value and the sensed optical signal value, using a predetermined correlation equation ; (i20) determining whether the calculated variable exceeds 0; (i30) if the calculated variable exceeds 0, opening the damper to a preset adjustment amount; and if the calculated variable does not exceed 0, closing the damper to a preset adjustment amount; It is preferable.
  • the air-fuel ratio control system and control method using the composite sensor according to the present invention by controlling the air-fuel ratio of the boiler using a complex sensor, in particular by adding a flame sensor for detecting a flame emission signal, The control reaction is rapid.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of an air-fuel ratio control system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a flowchart of an air-fuel ratio control method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating in detail a step of calculating an optimal control value by using information on sensed CO concentration, which is one step of the air-fuel ratio control method, according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating in detail an operation of calculating an optimal control value using information on CO concentration detected by an exhaust gas sensor, which is one step of an air-fuel ratio control method, according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating in detail a step of calculating an optimal control value using an optical signal value which is one step of the air-fuel ratio control method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a view showing the response to the load variation during the control operation of the air-fuel ratio control system according to an embodiment of the present invention as O2 and CO concentration.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating responsiveness to disturbance during ignition of a boiler, and compares an air-fuel ratio control system and an existing system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a view showing the responsiveness to disturbance during boiler fire, a view comparing the air-fuel ratio control system and the existing system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a view illustrating a flame emission signal and a photodiode spectral response detected in a flame of a burner during boiler operation.
  • Figure 10 shows the flame emission signal detected in the flame of the burner in the UV region according to the boiler operating conditions.
  • FIG 11 shows the efficiency according to the control operation of the air-fuel ratio control system and the control operation efficiency of the existing system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 12 illustrates changes in CO concentration and O 2 concentration of exhaust gas according to CO control in an air-fuel ratio control system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 illustrates changes in CO concentration and O 2 concentration of exhaust gas according to O 2 and CO control in an air-fuel ratio control system according to an embodiment of the present invention.
  • Each component constituting the air-fuel ratio control system using the composite sensor of the present invention may be used integrally or separately separated as needed. In addition, some components may be omitted depending on the form of use.
  • Air-fuel ratio control system using a composite sensor according to an embodiment of the present invention as a control system for controlling the air-fuel ratio of the combustion made in the heat source, such as boiler 1000, the burner 100, the stack 200, flame sensor ( 110, an exhaust gas sensor 210, an input module 300, a control module 400, and a driving module 500 may be included.
  • Burner 100 is located on one side of the boiler 1000, and burns by mixing the fuel and air supplied to the burner (100). There are differences in the components included in the exhaust gas generated according to the air-fuel ratio, which is a mixture ratio of fuel and air supplied at the time of burning the burner 100, and the present invention effectively controls the air-fuel ratio.
  • the stack 200 is located at the other side of the boiler 1000 to discharge the exhaust gas generated in the boiler 1000 by the combustion of the burner 100.
  • Flame sensor 110 is to detect the flame burning in the burner 100, preferably an optical sensor for detecting the light generated from the flame for the measurement of the flame reaction area and the smooth measurement of the burner 100 of a complex structure Can be.
  • Such an optical sensor may be made of an optical fiber, and preferably may be a lens-integrated fiber.
  • the lens-integrated fiber has a larger NA (Numerical Aperture) than a general optical fiber.
  • NA of the optical fiber has a wide angle at which the light beam is combined with the optical fiber, which is a parameter required to predict the coupling with the light source.
  • OH of the UV region is less affected by the other flame emission signal (CO2, soot) of the representative chemical emission signal (OH *, CH, C2 *) generated in the flame It may be a photodiode sensor for measuring a signal. Therefore, it may be desirable to measure around the OH * that represents the characteristics of the flame according to the air-fuel ratio of the flame.
  • this flame sensor 110 it is possible to observe the flame of a wider operating conditions range (see Fig. 10).
  • the exhaust gas sensor 210 is provided at one side of the stack 200 to sense the concentration of each component included in the exhaust gas discharged to the stack 200.
  • the exhaust gas sensor 210 may include an O 2 sensor and a CO sensor, thereby detecting the concentration of O 2 and CO contained in the exhaust gas.
  • the input module 300 is connected to the flame sensor 110 and the exhaust gas sensor 210, information of the flame and exhaust gas detected by the flame sensor 110 and the exhaust gas sensor 210, the exhaust gas set by the user The information and the fuel and air supplied to the burner 100, the amount of adjustment of the drive module 500 to be described later may be set.
  • the control module 400 calculates the operation control value of the appropriate burner 100 by using the respective information input to the input module 300, which will be described later.
  • the driving module 500 realizes an appropriate air-fuel ratio by adjusting the fuel and air supplied to the burner 100 according to the control value calculated by the control module 400.
  • One or more dampers (Damper) for controlling the fuel and air supplied to the drive module 500, the damper is not limited to the control method, preferably by a PID (Proporation-Integral-Derivative) method It is desirable to regulate the fuel and air supplied.
  • the exhaust gas measurement measured by the stack 200 includes a time delay due to the flow of the exhaust gas, and a time delay for stabilization of the exhaust gas sensor 210. Therefore, the exhaust gas sensor 210 installed in the stack 200 has a time delay according to the change in the flame conditions. This time delay increases the error of control and leads to an increase in stabilization time. Therefore, in the present invention, the measurement of the exhaust gas for control is performed by simultaneously applying not only the exhaust gas sensor 210 installed on the stack 200 but also the flame sensor 110 directly measuring the flame. This method measures the current exhaust gas concentration by applying the respective weights with the contents of the initial information of the boiler input by the user, and otherwise measures the O2 concentration using the flame sensor 110 for the control using the initial O2 concentration. In the latter part of the control, concentration measurement using the exhaust gas sensor 210 of the stack 200 is performed accurately.
  • the initial information of the boiler 1000 is input (S100).
  • the initial information of the boiler 1000 is not limited, and means information required for operation of the boiler 1000 such as the size of the boiler 1000 and the capacity of the burner 100 to be installed.
  • control module 400 calculates an optimal control value using information of the O 2 concentration detected by the flame sensor 110 and the exhaust gas sensor 210 (S400).
  • initial values of the fuel and the damper are input to the input module 300 (S410).
  • the O2 concentration is set in the input module 300 (S420).
  • the O 2 concentration here is calculated using the O 2 measurement value using the exhaust gas sensor 210 and the flame sensor 110 installed in the stack 200. This calculation is preferably calculated using the weight of the exhaust gas sensor 210 and the flame sensor 110 installed in the stack 200 of the initial information of the boiler. This is because the O2 using the flame sensor 110 is faster than the O2 sensor installed in the stack 200 it is possible to control faster.
  • the preset value here is to prevent the error of the damper set value and the failure of the drive module 500 when exceeded, and is preferably set higher than the optimum value to be controlled. For example, 3 It may be set to a value of ⁇ 5%, but is not limited thereto.
  • another preset value is a setting value for actually adjusting the damper.
  • a value around 0.2% may be set, but the present invention is not limited thereto, and the error of the damper setting value and the failure of the driving module 500 are not limited thereto. It is sufficient if it is set lower than the set value to prevent.
  • the control system since part of the feedback control (feedback) according to the condition (condition), the control system may fall into an infinite loop. It is not a problem if the control method inherently in mind, but this air-fuel ratio control method may be a problem in such a case, it is terminated when the number of repetitions according to the condition by setting a constant counter.
  • the number of counters is not limited and can be set arbitrarily by a user.
  • the opening and closing amount of the damper is adjusted (S441), the state of the damper is adjusted, and the state of the damper is stored.
  • the calculation of the optimum control value using the information of the O 2 concentration is terminated.
  • the amount of air supplied to the burner 100 is adjusted (S460), the preset number of counters is increased, and the detected O2 concentration and the set O2 Determining whether or not the difference in concentration exceeds a predetermined value different from the predetermined value (S450) (S470),
  • the opening and closing amount of the damper is adjusted (S451), the preset number of counters is increased, and the difference between the detected O2 concentration of the exhaust gas and the set O2 concentration is a preset value.
  • an optimal control value is calculated using the sensed CO concentration information (S500).
  • S500 sensed CO concentration information
  • initial values of the fuel and the damper are input to the input module 300 (S510).
  • the limit concentration and the optimum concentration of CO which should not be included in excess of the exhaust gas discharged to the stack 200 are set.
  • the adjustment amount of the damper is set in the input module 300 (S530).
  • the user sets the damper adjustment amount in advance.
  • the air supplied is adjusted by adjusting the adjustment amount of the damper set by the driving module 500 (S540).
  • the control module 400 compares the detected CO concentration with the limit concentration of the set CO (S550).
  • the detected CO concentration is less than the threshold concentration of the set CO, it is determined whether the detected CO concentration is within the predetermined optimal concentration range (S560).
  • the control amount of the set damper is maintained and stored (S570), and the optimal control value is calculated using the information of the CO concentration (S500).
  • the adjustment amount of the damper may be calculated step by step, in this case, it can be calculated by the following equation.
  • the driving module 500 controls the fuel and air supplied to the burner 100 according to the optimum control value calculated from the information of the O 2 and CO concentration, and the optical signal value is set in the input module 300. (S600).
  • the user can preset the optical signal value.
  • the optimum control value is calculated using the detected optical signal value, and the driving module 500 is controlled by using the optimum control value calculated from the detected O 2 concentration, CO concentration, and optical signal value.
  • operation S1000 it is determined whether the optical signal value detected by the burner 100 matches the set optical signal value (S900).
  • the calculation of the optimal control value using the sensed optical signal value may be preferably performed through the following steps.
  • the variance is calculated by using a predetermined association equation between the set optical signal value and the sensed optical signal value (S1100).
  • variable can be calculated by the following equation.
  • variable> 0 indicates that the air-fuel ratio increases
  • variable ⁇ 0 indicates that the air-fuel ratio decreases.
  • the value of 5% is an arbitrary value, of course, the user can be used arbitrarily set.
  • the boiler ( 1000) shows the response to the load variation during the control operation by measuring the O2 and CO concentration
  • Figure 7 and Figure 8 shows the response of the photo-measurement signal to the disturbance that occurs and the ignition in the existing system (Fig. 7) And digestion (FIG. 8), as shown, the responsiveness of the photometric signal is about 50 seconds faster on average than conventional systems.
  • Figure 12 shows a change in the CO concentration and O2 concentration of the exhaust gas according to the CO control in the air-fuel ratio control system according to an embodiment of the present invention
  • Figure 13 is an air-fuel ratio control system according to an embodiment of the present invention The change of CO concentration and O2 concentration of exhaust gas by O2 and CO control of is shown. Here, it can be seen that the control is quickly made in response to the change in the CO or O2 concentration of the exhaust gas.
  • the air-fuel ratio control system and method according to the present invention it is possible to apply a burner of a wide range of conditions, to enable the operation of the optimum efficiency conditions that the burner has, and to continuously monitor for disturbance, fast response speed Stable operation is possible because of immediate reaction in case of fire condition change.

Abstract

The present invention relates to a system and method which compositely sense an exhaust gas and a flame state and perform an air-to-fuel ratio control using the same. An air-to-fuel ratio control system having a heater, according to the present invention, comprises: a burner, positioned at one side of the heater, for performing combustion by mixing a fuel and air being supplied; a stack, positioned at another side of the heater, for discharging an exhaust gas generated within the heater by the combustion; a flame sensor provided at one side of the heater; an exhaust gas sensor provided at one side of the stack; an input module to which information detected by the flame sensor and the exhaust gas sensor is inputted; a control module for computing a control value of the heater using the information inputted to the input module; and a drive module for controlling the fuel and air to be supplied to the heater according to the control value. As such, it is possible to control the air-to-fuel ratio more efficiently.

Description

복합센서를 이용한 공연비 제어 시스템 및 제어 방법Air-fuel ratio control system and control method using composite sensor
본 발명은 공연비 제어 시스템 및 제어 방법에 관한 것으로, 상세하게는 배기가스와 화염 상태를 복합적으로 감지하고, 이를 이용하여 공연비의 제어를 수행하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an air-fuel ratio control system and a control method, and more particularly, to a system and method for detecting an exhaust gas and a flame state in combination and controlling the air-fuel ratio using the same.
에너지 고갈 문제와 환경문제로 최근 고효율 저공해 연소시스템은 필수적으로 인식된다. 고효율 저공해 연소시스템을 적용하기 위하여 고효율 저공해 운전이 가능한 버너에 대한 연구, 효율적인 운전을 위한 연구 등, 보다 근본적인 관점에서 상당한 많은 연구 및 개발이 이루어지고 있다.Due to energy depletion and environmental issues, high efficiency and low pollution combustion systems are recently recognized as essential. In order to apply a high efficiency low pollution combustion system, a great deal of research and development has been conducted from a more fundamental point of view, such as a study on a burner capable of high efficiency low pollution operation and a study for efficient operation.
예를 들어 일본등록특허 제 2966862 호에는, 화염을 직접 계측하고, 반응이 빠른 광센서의 경우 화염에서 발생하는 자발광 중 OH*, CH*, C2*의 각각의 라디칼을 광학필터를 이용, 계측하여 공연비를 계측하는 시스템이 개시되어 있다. 이러한 시스템의 경우 시스템의 가격이 매우 높다는 단점이 있다. 또한 광학필터, 광전자증배관(PMT, photomultiplier) 등의 부품의 개수가 많고 크기가 비교적 크기 때문에 소형화에 문제점이 발생한다.For example, Japanese Patent No. 2966862 measures a flame directly, and in the case of a fast reaction optical sensor, each radical of OH *, CH *, C2 * generated in a flame is measured by using an optical filter. The system for measuring the air-fuel ratio is disclosed. This system has the disadvantage that the price of the system is very high. In addition, the number of components such as optical filters, photomultipliers (PMT, photomultiplier), etc. are large and the size is relatively large, causing problems in miniaturization.
또한, O2 계측제어와 같이 사용자가 제시한 운전조건(배기가스의 O2조건)을 유지하는데 그치기에, 보다 효율적인 운전이 불가능하고, 주변환경의 변화(기온, 습도 등)에 대하여 민감하지 못해 과다한 유해가스를 유발할 가능성이 있다는 문제가 있다.In addition, it is impossible to maintain the operating conditions (O2 condition of exhaust gas) suggested by the user like O2 measurement control, and it is impossible to operate more efficiently and is not sensitive to changes in the surrounding environment (temperature, humidity, etc.) There is a problem that there is a possibility of causing gas.
(특허문헌 1) JP 2966862 B2(Patent Document 1) JP 2966862 B2
이에, 본 발명은 상기한 종래 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, O2트리밍 제어, CO트리밍 제어, 광계측 제어를 복합 적용하여 상기한 문제점에 대하여 대응이 가능하며 버너의 성능에 따라 능동적인 제어가 가능하고, 버너의 성능에서 가능한 최적의 공연비 운전을 유도하며 그로 인해 연소시스템의 고효율운전이 가능하도록 하며, 광파이버를 적용한 광계측 시스템은 다양한 형태의 버너에 적용이 가능하도록 한다. Accordingly, the present invention has been made in order to solve the above-described problems, it is possible to cope with the above problems by applying a combination of O2 trimming control, CO trimming control, photometric control and active control depending on the performance of the burner It is possible to induce the optimum air-fuel ratio operation possible in the performance of the burner, thereby enabling high efficiency operation of the combustion system, and the optical measurement system using the optical fiber is applicable to various types of burners.
따라서 본 발명은 다양한 연소시스템으로 적용이 가능하고, 적용된 연소시스템의 성능에 따라 가능한 고효율운전이 가능하도록 함으로써, 기존의 한정된 여건에서 제어가 가능하고, 안정적인 공연비 운전으로 고효율운전을 극대화 하지 못하는 문제를 극복 가능한 공연비 제어 시스템 및 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Therefore, the present invention is applicable to a variety of combustion systems, by enabling a high efficiency operation possible according to the performance of the applied combustion system, the control is possible in the existing limited conditions, the problem of not maximizing high efficiency operation with stable air-fuel ratio operation It is an object to provide an air-fuel ratio control system and a control method that can be overcome.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 복합센서를 이용한 공연비 제어 시스템은, 보일러를 구비하는 공연비 제어 시스템에 있어서, 상기 보일러의 일측에 위치하며, 공급되는 연료 및 공기를 혼합하여 연소를 행하는 버너; 상기 보일러의 다른 일측에 위치하며, 상기 보일러 내부에서 상기 연소에 의해 생성되는 배기가스가 배출되는 스택; 상기 버너의 일측에 구비되는 화염센서; 상기 스택의 일측에 구비되는 배기가스 센서; 상기 화염센서 및 상기 배기가스 센서에서 감지한 정보가 입력되는 입력모듈; 상기 입력모듈에 입력된 상기 정보를 이용하여 상기 버너의 제어값을 연산하는 제어모듈; 및 상기 제어값에 따라 상기 버너에 공급되는 연료 및 공기를 제어하는 구동모듈;을 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the air-fuel ratio control system using a composite sensor according to the present invention, in the air-fuel ratio control system having a boiler, located on one side of the boiler, the combustion by mixing the supplied fuel and air burner; Located on the other side of the boiler, the stack exhaust gas generated by the combustion inside the boiler; A flame sensor provided on one side of the burner; An exhaust gas sensor provided at one side of the stack; An input module to input information detected by the flame sensor and the exhaust gas sensor; A control module for calculating a control value of the burner by using the information input to the input module; And a driving module for controlling fuel and air supplied to the burner according to the control value.
상기 배기가스 센서는 O2센서 및 CO센서를 포함하는 것이 바람직하다.The exhaust gas sensor preferably includes an O 2 sensor and a CO sensor.
상기 구동모듈은 상기 버너에 공급되는 연료 및 공기의 양을 조절하는 다수의 댐퍼(Damper)를 포함하는 것이 바람직하다.The drive module preferably includes a plurality of dampers (Damper) for adjusting the amount of fuel and air supplied to the burner.
상기 다수의 댐퍼는 PID(Proportional-Integral-Derivative)방식에 의하여 조절되는 것이 바람직하다.The plurality of dampers are preferably controlled by a proportional-integral-derivative (PID) method.
또한, 보일러를 구비하는 공연비 제어 시스템의 제어방법으로서, (a) 입력모듈에 상기 보일러의 초기정보가 입력되는 단계; (b) 버너가 점화되는 단계; (c) 제어모듈에서 보일러의 열입력 값이 설정되는 단계; (d) 제어모듈에서, 배기가스 센서 및 광센서에서 감지된 O2 농도의 정보를 이용하여 최적 제어값이 연산되는 단계; (e) 제어모듈에서 상기 배기가스 센서에서 감지된 CO 농도의 정보를 이용하여 최적 제어값이 연산되는 단계; (f) 구동모듈이 상기 O2 및 CO 농도의 정보로부터 연산된 최적 제어값에 따라 상기 버너에 공급되는 연료 및 공기를 제어하고, 입력모듈에서 광신호 값이 설정되는 단계; (g) 화염센서에서 감지된 버너의 광신호 값으로부터 상기 버너의 소화 여부를 판단하는 단계; (h) 상기 버너가 소화된 경우, 상기 감지된 O2, CO 농도의 입력 및, 상기 열입력 값 및 광신호 값의 설정을 종료하고, 상기 버너가 소화되지 않은 경우, 상기 버너에서 감지된 광신호 값과 상기 설정된 광신호 값의 일치 여부를 판단하는 단계; 및 (i) 상기 버너에서 감지된 광신호 값과 상기 설정된 광신호 값이 일치할 경우, 상기 (g)단계를 수행하고, 일치하지 않을 경우, 상기 감지된 광신호 값을 이용하여 최적 제어값을 연산하고, 상기 감지된 O2농도, CO농도, 광신호 값으로부터 연산된 각 최적 제어값을 이용하여 구동모듈을 제어하고, 상기 (g)단계를 수행하는 단계;를 포함하는 복합센서를 이용한 공연비 제어 시스템의 제어방법을 제공한다.In addition, a control method of the air-fuel ratio control system having a boiler, comprising: (a) inputting initial information of the boiler to an input module; (b) the burner is ignited; (c) setting a heat input value of the boiler in the control module; (d) calculating, by the control module, an optimal control value using information of the O 2 concentration detected by the exhaust gas sensor and the optical sensor; (e) calculating, by the control module, an optimal control value using information of the CO concentration detected by the exhaust gas sensor; (f) a driving module controlling fuel and air supplied to the burner according to an optimum control value calculated from the information of the O 2 and CO concentrations, and setting an optical signal value at an input module; (g) determining whether the burner is extinguished from the light signal value of the burner detected by the flame sensor; (h) when the burner is extinguished, the input of the detected O 2 and CO concentrations and the setting of the heat input value and the light signal value are terminated, and when the burner is not extinguished, the optical signal sensed by the burner Determining whether a value coincides with the set optical signal value; And (i) performing the step (g) when the optical signal value detected by the burner and the set optical signal value coincide with each other. And controlling the driving module using the optimum control values calculated from the detected O 2 concentration, CO concentration, and optical signal value, and performing step (g). Provides a control method for the system.
상기 (d)단계는, (d10) 입력모듈에 연료 및 댐퍼의 초기 값이 입력되는 단계, (d20) 입력모듈에 O2 농도가 설정되는 단계; (d30) O2농도의 감지는 스택(200)에 설치된 O2센서와 광계측을 이용한 O2계측값을 이용하여 설정하는 단계; (d40) 상기 감지된 배기가스의 O2 농도와 상기 설정된 O2 농도의 차가 기 설정된 값을 초과하는지 판단하는 단계; (d50) 상기 감지된 배기가스의 O2 농도와 상기 설정된 O2 농도의 차가 기 설정된 값을 초과하는 경우, 이를 알리고, 상기 (d)단계를 종료하는 단계; (d60) 상기 감지된 배기가스의 O2 농도와 상기 설정된 O2 농도의 차가 기 설정된 값 미만인 경우, 상기 감지된 배기가스의 O2 농도와 상기 설정된 O2 농도의 차가 상기 기 설정된 값과 다른 기 설정된 값을 초과하는지 여부를 판단하는 단계; (d70) 상기 감지된 배기가스의 O2 농도와 상기 설정된 O2 농도의 차가 상기 다른 기 설정된 값을 초과하는 경우, 누적된 카운터의 수가 기 설정된 카운터 수 이상인지 여부를 판단하고, 상기 감지된 배기가스의 O2 농도와 상기 설정된 O2 농도의 차가 상기 다른 기 설정된 값 미만인 경우, 상기 댐퍼의 개폐량을 조절하고, 조절된 상기 댐퍼의 상태를 유지하며, 상기 댐퍼의 상태를 저장하고, 상기 (d)단계를 종료하는 단계; 및 (d80) 상기 누적된 카운터의 수가 기 설정된 카운터 수 이상인 경우, 상기 버너에 공급되는 공기 양을 조절하고, 상기 기 설정된 카운터 수를 증가시키고, 상기 (d60)단계를 수행하고, 상기 누적된 카운터의 수가 기 설정된 카운터 수 미만인 경우, 상기 댐퍼의 개폐량을 조절하고, 상기 기 설정된 카운터 수를 증가시키고, 상기 (d60)단계를 수행하는 단계;를 포함하는 단계인 것이 바람직하다.The step (d) may include: (d10) inputting initial values of a fuel and a damper to an input module, and (d20) setting an O2 concentration to an input module; (d30) detecting the O2 concentration by using an O2 sensor installed in the stack 200 and an O2 measurement value using photometry; (d40) determining whether a difference between the sensed O2 concentration of the exhaust gas and the set O2 concentration exceeds a preset value; (d50) if the difference between the detected O2 concentration of the exhaust gas and the set O2 concentration exceeds a preset value, notifying the step, and ending step (d); (d60) when the difference between the detected O2 concentration and the set O2 concentration is less than a preset value, the difference between the detected O2 concentration and the set O2 concentration exceeds a preset value different from the preset value Determining whether or not; (d70) When the difference between the detected O2 concentration and the set O2 concentration exceeds the other preset value, it is determined whether the accumulated number of counters is equal to or greater than a preset number of counters, and When the difference between the O2 concentration and the set O2 concentration is less than the other predetermined value, the opening and closing amount of the damper is adjusted, the state of the damper is adjusted, the state of the damper is stored, and the step (d) Terminating; And (d80) if the accumulated number of counters is equal to or greater than a preset number of counters, adjust the amount of air supplied to the burner, increase the preset number of counters, perform step (d60), and accumulate the counters. If the number of less than the predetermined number of counters, adjusting the opening and closing amount of the damper, increasing the predetermined number of counters, and performing the step (d60); preferably comprises the step comprising a.
상기 (e)단계는, (e10) 상기 입력모듈에 연료 및 댐퍼의 초기 값이 입력되는 단계; (e20) 상기 입력모듈에 CO의 한계농도 및 최적농도가 설정되는 단계; (e30) 상기 입력모듈에 댐퍼의 조절량이 설정되는 단계; (e40) 상기 구동모듈에서 상기 설정된 댐퍼의 조절량을 조절하여 공급되는 공기를 조절하는 단계; (e50) 상기 제어모듈에서 상기 감지된 CO 농도와 상기 설정된 CO의 한계농도를 비교하는 단계; (e60) 상기 감지된 CO 농도가 상기 설정된 CO의 한계농도를 초과하는 경우, 이를 알리고, 상기 댐퍼를 상기 초기 값으로 조절하고, 상기 (e30)단계를 수행하고, 상기 감지된 CO 농도가 상기 설정된 CO의 한계농도 이하인 경우, 상기 감지된 CO 농도가 기 설정된 최적농도 범위 내인지를 판단하는 단계: 및 (e70) 상기 감지된 CO 농도가 기 설정된 최적농도 범위 내일 경우, 상기 설정된 댐퍼의 조절량을 유지하고, 이를 저장한 후, 상기 (e)단계를 종료하고, 상기 감지된 CO 농도가 기 설정된 범위 밖일 경우, 상기 감지된 CO의 농도에 의해 연산된 조절량에 따라 상기 댐퍼를 조절하고, 상기 (e40)단계를 수행하는 단계;를 포함하는 단계인 것이 바람직하다.Step (e) may include: (e10) inputting initial values of a fuel and a damper to the input module; (e20) setting a limit concentration and an optimal concentration of CO in the input module; (e30) setting an adjustment amount of a damper on the input module; (e40) adjusting the supplied air by adjusting the adjustment amount of the set damper in the driving module; (e50) comparing, by the control module, the detected CO concentration with a limit concentration of the set CO; (e60) if the detected CO concentration exceeds the threshold concentration of the set CO, notifying it, adjusting the damper to the initial value, performing step (e30), and the detected CO concentration is set to the Determining whether the detected CO concentration is within a preset optimal concentration range when the CO concentration is less than or equal to the limit concentration; and (e70) when the sensed CO concentration is within a preset optimal concentration range, maintaining the adjusted amount of the set damper. And after storing it, the step (e) ends, and when the detected CO concentration is outside the preset range, the damper is adjusted according to the adjustment amount calculated by the detected CO concentration, and the (e40) It is preferable that the step comprising; performing a step).
상기 (i)단계에서, 상기 감지된 광신호 값을 이용한 최적 제어값의 연산은, (i10) 상기 설정된 광신호 값과 상기 감지된 광신호 값을, 정해진 연관식을 이용하여 변량을 연산하는 단계; (i20) 상기 연산된 변량이 0을 초과하는지 여부를 판단하는 단계; (i30) 상기 연산된 변량이 0을 초과하는 경우, 상기 댐퍼를 기 설정된조절량으로 개방하고, 상기 연산된 변량이 0을 초과하지 않는 경우, 상기 댐퍼를 기 설정된 조절량으로 폐쇄하는 단계;를 포함하는 것이 바람직하다.In the step (i), the calculation of the optimal control value using the sensed optical signal value, (i10) calculating the variance from the set optical signal value and the sensed optical signal value, using a predetermined correlation equation ; (i20) determining whether the calculated variable exceeds 0; (i30) if the calculated variable exceeds 0, opening the damper to a preset adjustment amount; and if the calculated variable does not exceed 0, closing the damper to a preset adjustment amount; It is preferable.
상기한 바와 같이 본 발명에 따른 복합센서를 이용한 공연비 제어 시스템 및 제어 방법에 의하면, 복합적인 센서를 이용하여 보일러의 공연비를 제어하고, 특히 화염발광신호를 감지하는 화염센서를 부가함으로써, 상황에 따른 제어 반응이 신속하게 된다.As described above, according to the air-fuel ratio control system and control method using the composite sensor according to the present invention, by controlling the air-fuel ratio of the boiler using a complex sensor, in particular by adding a flame sensor for detecting a flame emission signal, The control reaction is rapid.
보일러의 주 운전 조건에서, 기존 공연비 제어 시스템보다 효율향상을 얻을 수 있다.Under the boiler's main operating conditions, efficiency gains can be achieved over existing air-fuel ratio control systems.
그리고, 광범위한 조건의 버너 적용이 가능하며, 버너가 가지고 있는 최적효율조건의 운전이 가능하도록 하며, 외란에 대한 지속적인 감시로, 빠른응답속도와 화염조건 변화 시에 즉각 반응이 가능하여 안정적인 운전이 가능하다.In addition, it is possible to apply burner in a wide range of conditions, to enable the operation of the optimum efficiency condition of the burner, and to continuously monitor for disturbances, and to respond quickly to changes in flame speed and flame conditions, enabling stable operation. Do.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공연비 제어 시스템의 개략도이다.1 is a schematic diagram of an air-fuel ratio control system according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공연비 제어 방법의 흐름도이다.2 is a flowchart of an air-fuel ratio control method according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공연비 제어 방법 중 일 단계인 감지된 CO 농도의 정보를 이용하여 최적 제어값이 연산되는 단계를 상세히 도시한 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating in detail a step of calculating an optimal control value by using information on sensed CO concentration, which is one step of the air-fuel ratio control method, according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공연비 제어 방법 중 일 단계인 배기가스 센서에서 감지된 CO 농도의 정보를 이용하여 최적 제어값이 연산되는 단계를 상세히 도시한 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating in detail an operation of calculating an optimal control value using information on CO concentration detected by an exhaust gas sensor, which is one step of an air-fuel ratio control method, according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 공연비 제어 방법 중 일 단계인 광신호 값을 이용하여 최적 제어값이 연산되는 단계를 상세히 도시한 흐름도이다.FIG. 5 is a flowchart illustrating in detail a step of calculating an optimal control value using an optical signal value which is one step of the air-fuel ratio control method according to an embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 공연비 제어 시스템의 제어운전시 부하변동에 대한 반응을 O2 및 CO농도로서 나타낸 도면이다.6 is a view showing the response to the load variation during the control operation of the air-fuel ratio control system according to an embodiment of the present invention as O2 and CO concentration.
도 7은 보일러 점화시에 외란에 대한 반응성을 나타낸 도면으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 공연비 제어 시스템과 기존 시스템을 비교한 도면이다.FIG. 7 is a diagram illustrating responsiveness to disturbance during ignition of a boiler, and compares an air-fuel ratio control system and an existing system according to an embodiment of the present invention.
도 8는 보일러 소화시에 외란에 대한 반응성을 나타낸 도면으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 공연비 제어 시스템과 기존 시스템을 비교한 도면이다.8 is a view showing the responsiveness to disturbance during boiler fire, a view comparing the air-fuel ratio control system and the existing system according to an embodiment of the present invention.
도 9는 보일러 운전시에 버너의 화염에서 감지되는 화염발광신호 및 포토다이오드 스펙트럼 응답을 나타낸 도면이다.9 is a view illustrating a flame emission signal and a photodiode spectral response detected in a flame of a burner during boiler operation.
도 10은 보일러 운전조건에 따라 UV영역에서의 버너의 화염에서 감지되는 화염발광신호를 나타낸다.Figure 10 shows the flame emission signal detected in the flame of the burner in the UV region according to the boiler operating conditions.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 공연비 제어 시스템의 제어운전에 따른 효율과 기존 시스템의 제어운전 효율을 나타낸다.11 shows the efficiency according to the control operation of the air-fuel ratio control system and the control operation efficiency of the existing system according to an embodiment of the present invention.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 공연비 제어 시스템에서의 CO 제어에 따른 배기가스의 CO농도 및 O2 농도의 변화를 나타낸다.12 illustrates changes in CO concentration and O 2 concentration of exhaust gas according to CO control in an air-fuel ratio control system according to an embodiment of the present invention.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 공연비 제어 시스템에서의 O2 및 CO 제어에 따른 배기가스의 CO농도 및 O2 농도의 변화를 나타낸다.FIG. 13 illustrates changes in CO concentration and O 2 concentration of exhaust gas according to O 2 and CO control in an air-fuel ratio control system according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 상기와 같은 목적, 특징 및 다른 장점들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다. 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 기술되어야 할 것이다.The above objects, features and other advantages of the present invention will become more apparent by describing the preferred embodiments of the present invention in detail with reference to the accompanying drawings. In this process, the thickness of the lines or the size of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of description. In addition, terms to be described below are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or convention of a user or an operator. Therefore, definitions of these terms should be described based on the contents throughout the specification.
기술되는 실시예는 발명의 설명을 위해 예시적으로 제공되는 것이며, 본 발명의 기술적 범위를 한정하는 것은 아니다.The described embodiments are provided by way of example for purposes of illustration, and do not limit the technical scope of the present invention.
본 발명의 복합센서를 이용한 공연비 제어 시스템을 이루는 각 구성요소들은 필요에 따라 일체형으로 사용되거나 각각 분리되어 사용될 수 있다. 또한, 사용 형태에 따라 일부 구성요소를 생략하여 사용이 가능하다.Each component constituting the air-fuel ratio control system using the composite sensor of the present invention may be used integrally or separately separated as needed. In addition, some components may be omitted depending on the form of use.
먼저, 첨부된 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 복합센서를 이용한 공연비 제어 시스템을 설명한다.First, with reference to the accompanying Figure 1 will be described an air-fuel ratio control system using a composite sensor according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 복합센서를 이용한 공연비 제어 시스템은 보일러(1000) 등의 열원 내에서 이루어지는 연소의 공연비를 제어하기 위한 제어 시스템으로서, 버너(100), 스택(200), 화염센서(110), 배기가스 센서(210), 입력모듈(300), 제어모듈(400) 및 구동모듈(500)을 포함할 수 있다.Air-fuel ratio control system using a composite sensor according to an embodiment of the present invention as a control system for controlling the air-fuel ratio of the combustion made in the heat source, such as boiler 1000, the burner 100, the stack 200, flame sensor ( 110, an exhaust gas sensor 210, an input module 300, a control module 400, and a driving module 500 may be included.
버너(100)는 보일러(1000)의 일측에 위치하며, 버너(100)로 공급되는 연료 및 공기를 혼합하여 연소를 행한다. 이와 같은 버너(100)의 연소시에 공급되는 연료 및 공기의 혼합비인 공연비에 따라서 생성되는 배기가스에 포함되는 성분 등에 차이가 있고, 본 발명은 이러한 공연비를 효과적으로 제어한다.Burner 100 is located on one side of the boiler 1000, and burns by mixing the fuel and air supplied to the burner (100). There are differences in the components included in the exhaust gas generated according to the air-fuel ratio, which is a mixture ratio of fuel and air supplied at the time of burning the burner 100, and the present invention effectively controls the air-fuel ratio.
스택(200)은 보일러(1000)의 다른 일측에 위치하여 버너(100)의 연소에 의하여 보일러(1000) 내부에 생성되는 배기가스를 배출한다.The stack 200 is located at the other side of the boiler 1000 to discharge the exhaust gas generated in the boiler 1000 by the combustion of the burner 100.
화염센서(110)는 버너(100)에서 연소되는 화염을 감지하며, 바람직하게는 화염 반응영역의 계측과 복잡한 구조의 버너(100)의 원활한 계측을 위해 화염에서 발생하는 빛을 감지하는 광센서일 수 있다. 이러한 광센서는 광파이버로 이루어질 수 있고, 바람직하게는 렌즈 일체형 파이버(Lensed fiber)일 수 있다. 렌즈 일체형 파이버는 일반적인 광파이버보다 NA(Numerical Aperture, 개구수)가 큰데, 이러한 광섬유의 NA는 광섬유와 결합되는 광선이 넓은 각을 이루어서, 광원과의 결합을 예측하는데 필요한 파라미터가 된다. Flame sensor 110 is to detect the flame burning in the burner 100, preferably an optical sensor for detecting the light generated from the flame for the measurement of the flame reaction area and the smooth measurement of the burner 100 of a complex structure Can be. Such an optical sensor may be made of an optical fiber, and preferably may be a lens-integrated fiber. The lens-integrated fiber has a larger NA (Numerical Aperture) than a general optical fiber. The NA of the optical fiber has a wide angle at which the light beam is combined with the optical fiber, which is a parameter required to predict the coupling with the light source.
또한, 화염센서(110)는 도 9에 나타낸 바와 같이, 화염에서 발생하는 대표적인 화학적 발광신호(OH*, CH, C2*)중 타 화염발광신호(CO2, soot)의 영향이 적은 UV영역의 OH신호를 계측하는 포토 다이오드 센서일 수 있다. 따라서, 화염의 공연비에 따른 화염의 특징을 나타내는 OH*을 중심으로 계측되는 것이 바람직할 수 있다.In addition, the flame sensor 110, as shown in Figure 9, OH of the UV region is less affected by the other flame emission signal (CO2, soot) of the representative chemical emission signal (OH *, CH, C2 *) generated in the flame It may be a photodiode sensor for measuring a signal. Therefore, it may be desirable to measure around the OH * that represents the characteristics of the flame according to the air-fuel ratio of the flame.
이러한 화염센서(110)를 이용하면, 보다 넓은 운전조건 범위의 화염관측이 가능하다(도 10 참조).Using this flame sensor 110, it is possible to observe the flame of a wider operating conditions range (see Fig. 10).
배기가스 센서(210)는 스택(200)의 일측에 구비되어 스택(200)으로 배출되는 배기가스에 포함된 각 성분의 농도를 감지한다. 바람직하게는, 배기가스 센서(210)는 O2 센서 및 CO 센서를 포함할 수 있고, 이에 따라, 배기가스에 포함된 O2 및 CO의 농도를 감지한다.The exhaust gas sensor 210 is provided at one side of the stack 200 to sense the concentration of each component included in the exhaust gas discharged to the stack 200. Preferably, the exhaust gas sensor 210 may include an O 2 sensor and a CO sensor, thereby detecting the concentration of O 2 and CO contained in the exhaust gas.
입력모듈(300)은 화염센서(110) 및 배기가스 센서(210)와 연결되어, 화염센서(110) 및 배기가스 센서(210)에서 감지한 화염 및 배기가스의 정보, 사용자가 설정한 배기가스의 정보 및 버너(100)에 공급되는 연료 및 공기, 후술할 구동모듈(500)의 조절량 등이 설정될 수 있다. The input module 300 is connected to the flame sensor 110 and the exhaust gas sensor 210, information of the flame and exhaust gas detected by the flame sensor 110 and the exhaust gas sensor 210, the exhaust gas set by the user The information and the fuel and air supplied to the burner 100, the amount of adjustment of the drive module 500 to be described later may be set.
제어모듈(400)은 입력모듈(300)에 입력된 상기 각 정보를 이용하여 적절한 버너(100)의 운전 제어값을 연산하는데, 이는 후에 상술한다.The control module 400 calculates the operation control value of the appropriate burner 100 by using the respective information input to the input module 300, which will be described later.
구동모듈(500)은 제어모듈(400)에서 연산된 제어값에 따라 버너(100)에 공급되는 연료 및 공기를 조절함으로써 적절한 공연비를 실현한다. 구동모듈(500)을 공급되는 연료 및 공기를 제어하기 위한 하나 이상의 댐퍼(Damper)로 이루어질 수 있고, 이러한 댐퍼는 조절방식은 한정되지 않으나, 바람직하게는 PID(Proportional-Integral-Derivative)방식에 의하여 공급되는 연료 및 공기를 조절하는 것이 바람직하다.The driving module 500 realizes an appropriate air-fuel ratio by adjusting the fuel and air supplied to the burner 100 according to the control value calculated by the control module 400. One or more dampers (Damper) for controlling the fuel and air supplied to the drive module 500, the damper is not limited to the control method, preferably by a PID (Proporation-Integral-Derivative) method It is desirable to regulate the fuel and air supplied.
일반적으로 스택(200)에서 계측하는 배기가스 계측은 배기가스의 흐름에 의한 시간지연, 배기가스 센서(210)의 안정을 위한 시간지연이 존재한다. 따라서 스택(200)에 설치한 배기가스 센서(210)는 화염조건 변화에 따라 시간지연이 존재한다. 이러한 시간지연은 제어의 오차를 증가시키고, 안정화시간의 증가를 유도한다. 따라서 본 발명에서는 제어를 위한 배기가스의 계측을 스택(200)에 설치한 배기가스 센서(210)뿐만 아니라 화염을 직접 계측하는 화염센서(110)를 동시에 적용하여 수행한다. 이러한 방법은 사용자가 입력한 보일러의 초기정보의 내용을 가지고 각각의 가중치를 적용하여 현재 배기가스 농도를 계측하고, 다르게는 초기 O2농도를 이용한 제어에는 화염센서(110)을 이용한 O2농도를 계측하고, 제어 후반부에 정밀하게 스택(200)의 배기가스 센서(210)를 이용한 농도계측을 수행한다.In general, the exhaust gas measurement measured by the stack 200 includes a time delay due to the flow of the exhaust gas, and a time delay for stabilization of the exhaust gas sensor 210. Therefore, the exhaust gas sensor 210 installed in the stack 200 has a time delay according to the change in the flame conditions. This time delay increases the error of control and leads to an increase in stabilization time. Therefore, in the present invention, the measurement of the exhaust gas for control is performed by simultaneously applying not only the exhaust gas sensor 210 installed on the stack 200 but also the flame sensor 110 directly measuring the flame. This method measures the current exhaust gas concentration by applying the respective weights with the contents of the initial information of the boiler input by the user, and otherwise measures the O2 concentration using the flame sensor 110 for the control using the initial O2 concentration. In the latter part of the control, concentration measurement using the exhaust gas sensor 210 of the stack 200 is performed accurately.
따라서, 보다 신속하고 정밀한 제어가 가능하다는 장점을 갖는다.Thus, there is an advantage that faster and more precise control is possible.
이하에서는 첨부된 도 2 내지 도 5를 더 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 복합센서를 이용한 공연비 제어 방법을 설명한다.Hereinafter, an air-fuel ratio control method using a composite sensor according to an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 to 5.
먼저, 보일러(1000)의 초기정보가 입력된다(S100).First, the initial information of the boiler 1000 is input (S100).
여기서 보일러(1000)의 초기정보는 한정되지 않고, 보일러(1000)의 크기, 설치되는 버너(100)의 용량 등 보일러(1000)에 운전에 필요한 정보를 의미한다.Here, the initial information of the boiler 1000 is not limited, and means information required for operation of the boiler 1000 such as the size of the boiler 1000 and the capacity of the burner 100 to be installed.
다음, 버너(100)가 점화된다(S200).Next, the burner 100 is ignited (S200).
다음, 제어모듈(400)에서 보일러(1000)의 열입력 값이 설정된다(S300).Next, the heat input value of the boiler 1000 is set in the control module 400 (S300).
다음, 제어모듈(400)은 화염센서(110) 및 배기가스 센서(210)에서 감지된 O2 농도의 정보를 이용하여 최적 제어값을 연산한다(S400).Next, the control module 400 calculates an optimal control value using information of the O 2 concentration detected by the flame sensor 110 and the exhaust gas sensor 210 (S400).
배기가스 센서(210)에서 감지된 O2 농도의 정보를 이용하여, 바람직하게는 도 3에 도시된 바와 같이, 다음과 같은 단계로서 최적 제어값을 연산하는 것이 바람직할 수 있다.Using information of the O 2 concentration sensed by the exhaust gas sensor 210, as shown in FIG. 3, it may be desirable to calculate the optimum control value as the following steps.
먼저, 입력모듈(300)에 연료 및 댐퍼의 초기 값이 입력된다(S410).First, initial values of the fuel and the damper are input to the input module 300 (S410).
다음, 입력모듈(300)에 O2 농도가 설정된다(S420).Next, the O2 concentration is set in the input module 300 (S420).
여기서의 O2 농도는 스택(200)에 설치된 배기가스 센서(210)와 화염센서(110)를 이용한 O2계측 값을 이용하여 계산된다. 이러한 계산은 보일러의 초기정보 중 스택(200)에 설치된 배기가스 센서(210)와 화염센서(110)의 가중치를 이용하여 계산되는 것이 바람직하다. 이는 화염센서(110)를 이용한 O2는 스택(200)에 설치된 O2센서보다 반응속도가 빠르기 때문에 보다 빠른 제어가 가능해진다.The O 2 concentration here is calculated using the O 2 measurement value using the exhaust gas sensor 210 and the flame sensor 110 installed in the stack 200. This calculation is preferably calculated using the weight of the exhaust gas sensor 210 and the flame sensor 110 installed in the stack 200 of the initial information of the boiler. This is because the O2 using the flame sensor 110 is faster than the O2 sensor installed in the stack 200 it is possible to control faster.
다음, 감지된 배기가스의 O2 농도와 설정된 O2 농도의 차가 기 설정된 값을 초과하는지 여부를 판단한다(S430).Next, it is determined whether the difference between the detected O2 concentration of the exhaust gas and the set O2 concentration exceeds a preset value (S430).
여기서의 기 설정된 값은, 초과할 경우 댐퍼 설정값의 오류일 가능성과 구동모듈(500)의 고장을 방지하기 위한 것으로서, 원래 제어되어야 할 최적값 보다 높게 설정됨이 바람직하고, 예를 들면, 3~5%의 값으로 설정될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.The preset value here is to prevent the error of the damper set value and the failure of the drive module 500 when exceeded, and is preferably set higher than the optimum value to be controlled. For example, 3 It may be set to a value of ˜5%, but is not limited thereto.
다음, 감지된 배기가스의 O2 농도와 상기 설정된 O2 농도의 차가 기 설정된 값을 초과하는 경우, 이를 알리고, 상기 O2 농도의 정보를 이용하여 최적 제어값을 연산하는 단계(S400)를 종료한다(S431).Next, when the difference between the sensed O2 concentration of the exhaust gas and the set O2 concentration exceeds a preset value, the controller is notified of this, and calculating the optimum control value using the information of the O2 concentration (S400) ends (S431). ).
한편, 감지된 배기가스의 O2 농도와 상기 설정된 O2 농도의 차가 기 설정된 값 미만인 경우, 감지된 배기가스의 O2 농도와 상기 설정된 O2 농도의 차가 상기 기 설정된 값과 다른 기 설정된 값을 초과하는지 여부를 판단한다(S440).On the other hand, when the difference between the detected O2 concentration of the exhaust gas and the set O2 concentration is less than a predetermined value, it is determined whether the difference between the detected O2 concentration and the set O2 concentration exceeds a predetermined value different from the predetermined value. It is determined (S440).
여기서의 다른 기 설정된 값은 실제로 댐퍼를 조절하기 위한 설정값으로, 예를 들면 0.2% 주위의 값이 설정될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 상기 댐퍼 설정값의 오류 및 구동모듈(500)의 고장을 방지하기 위하여 설정되는 값보다 낮게 설정되면 족하다. Herein, another preset value is a setting value for actually adjusting the damper. For example, a value around 0.2% may be set, but the present invention is not limited thereto, and the error of the damper setting value and the failure of the driving module 500 are not limited thereto. It is sufficient if it is set lower than the set value to prevent.
다음, 감지된 배기가스의 O2 농도와 설정된 O2 농도의 차가 다른 기 설정된 값을 초과하는 경우, 누적된 카운터의 수가 기 설정된 카운터 수 이상인지 여부를 판단한다(S450).Next, when the difference between the detected O2 concentration of the exhaust gas and the set O2 concentration exceeds another predetermined value, it is determined whether the accumulated number of counters is equal to or greater than the preset number of counters (S450).
본 공연비 제어 방법은, 일부분에서 조건에 따른 되먹임(Feedback)제어를 하고 있기 때문에, 제어 시스템이 무한루프에 빠지는 경우가 발생할 수 있다. 본래 이를 염두에 둔 제어 방법이라면 문제가 되지 않으나, 본 공연비 제어 방법은 이런경우 문제가 될 수 있으므로, 일정 카운터를 설정하여 조건에 따른 반복횟수가 일정 카운터에 도달하면 종료하게 된다. 카운터의 수는 한정되지 않고 사용자가 임의로 설정할 수 있다.In the present air-fuel ratio control method, since part of the feedback control (feedback) according to the condition (condition), the control system may fall into an infinite loop. It is not a problem if the control method inherently in mind, but this air-fuel ratio control method may be a problem in such a case, it is terminated when the number of repetitions according to the condition by setting a constant counter. The number of counters is not limited and can be set arbitrarily by a user.
다음, 감지된 배기가스의 O2 농도와 설정된 O2 농도의 차가 다른 기 설정된 값 미만인 경우, 상기 댐퍼의 개폐량을 조절하고(S441), 조절된 상기 댐퍼의 상태를 유지하며, 상기 댐퍼의 상태를 저장하고(S442), 상기 O2 농도의 정보를 이용하여 최적 제어값을 연산하는 단계를 종료한다.Next, when the difference between the detected O 2 concentration and the set O 2 concentration is less than another predetermined value, the opening and closing amount of the damper is adjusted (S441), the state of the damper is adjusted, and the state of the damper is stored. In operation S442, the calculation of the optimum control value using the information of the O 2 concentration is terminated.
한편, 누적된 카운터의 수가 기 설정된 카운터 수 이상인 경우, 버너(100)에 공급되는 공기 양을 조절하고(S460), 기 설정된 카운터 수를 증가시키고, 상기 감지된 배기가스의 O2 농도와 상기 설정된 O2 농도의 차가 기 설정된 값과 다른 기 설정된 값을 초과하는지 여부를 판단하는 단계(S450)를 수행하고(S470),On the other hand, if the accumulated number of counters is greater than or equal to the preset number of counters, the amount of air supplied to the burner 100 is adjusted (S460), the preset number of counters is increased, and the detected O2 concentration and the set O2 Determining whether or not the difference in concentration exceeds a predetermined value different from the predetermined value (S450) (S470),
누적된 카운터의 수가 기 설정된 카운터 수 미만인 경우, 상기 댐퍼의 개폐량을 조절하고(S451), 기 설정된 카운터 수를 증가시키고, 상기 감지된 배기가스의 O2 농도와 상기 설정된 O2 농도의 차가 기 설정된 값과 다른 기 설정된 값을 초과하는지 여부를 판단하는 단계(S450)를 수행한다(S452). If the accumulated number of counters is less than the preset number of counters, the opening and closing amount of the damper is adjusted (S451), the preset number of counters is increased, and the difference between the detected O2 concentration of the exhaust gas and the set O2 concentration is a preset value. In operation S450, it is determined whether or not a predetermined value different from the predetermined value is exceeded (S452).
다음, 제어모듈(400)에서는, 상기 감지된 CO 농도의 정보를 이용하여 최적 제어값이 연산된다(S500). 배기가스 센서(210)에서 감지된 CO 농도의 정보를 이용하여, 바람직하게는 도 4에 도시된 바와 같이, 다음과 같은 단계로서 최적 제어값을 연산하는 것이 바람직할 수 있다.Next, in the control module 400, an optimal control value is calculated using the sensed CO concentration information (S500). Using information of the CO concentration sensed by the exhaust gas sensor 210, as shown in FIG. 4, it may be desirable to calculate an optimal control value as the following steps.
먼저, 입력모듈(300)에 연료 및 댐퍼의 초기 값이 입력된다(S510).First, initial values of the fuel and the damper are input to the input module 300 (S510).
다음, 입력모듈(300)에 CO의 한계농도 및 최적농도가 설정된다(S520).Next, the limit concentration and the optimal concentration of CO are set in the input module 300 (S520).
즉, 스택(200)으로 배출되는 배기가스에 초과되어 포함되어서는 안될 CO의 한계농도 및 최적농도가 설정된다.That is, the limit concentration and the optimum concentration of CO which should not be included in excess of the exhaust gas discharged to the stack 200 are set.
다음, 입력모듈(300)에 댐퍼의 조절량이 설정된다(S530).Next, the adjustment amount of the damper is set in the input module 300 (S530).
사용자가 미리 댐퍼의 조절량을 설정한다.The user sets the damper adjustment amount in advance.
구동모듈(500)에서 설정된 댐퍼의 조절량을 조절하여 공급되는 공기를 조절한다(S540).The air supplied is adjusted by adjusting the adjustment amount of the damper set by the driving module 500 (S540).
제어모듈(400)에서 상기 감지된 CO 농도와 상기 설정된 CO의 한계농도를 비교한다(S550).The control module 400 compares the detected CO concentration with the limit concentration of the set CO (S550).
감지된 CO 농도가 설정된 CO의 한계농도를 초과하는 경우, 이를 알리고(S551), 상기 댐퍼를 상기 초기 값으로 조절하고, 상기 댐퍼의 조절량이 설정되는 단계(S530)를 수행한다(S552). If the sensed CO concentration exceeds the limit of the set CO, it is notified (S551), the damper is adjusted to the initial value, and the adjustment amount of the damper is performed (S530).
한편, 감지된 CO 농도가 상기 설정된 CO의 한계농도 이하인 경우에는, 감지된 CO 농도가 기 설정된 최적농도 범위 내인지 여부를 판단한다(S560).On the other hand, if the detected CO concentration is less than the threshold concentration of the set CO, it is determined whether the detected CO concentration is within the predetermined optimal concentration range (S560).
감지된 CO 농도가 기 설정된 최적농도 범위 내일 경우, 상기 설정된 댐퍼의 조절량을 유지하고, 이를 저장한 후(S570), 상기 CO 농도의 정보를 이용하여 최적 제어값이 연산되는 단계(S500)를 종료하고,When the detected CO concentration is within a preset optimal concentration range, the control amount of the set damper is maintained and stored (S570), and the optimal control value is calculated using the information of the CO concentration (S500). and,
한편, 감지된 CO 농도가 기 설정된 범위 밖일 경우, 상기 감지된 CO의 농도에 의해 연산된 조절량에 따라 상기 댐퍼를 조절하고(S561), 상기 설정된 댐퍼의 조절량을 조절하여 공급되는 공기를 조절하는 단계(S540)를 다시 수행한다.On the other hand, if the detected CO concentration is outside the preset range, adjusting the damper according to the adjustment amount calculated by the detected CO concentration (S561), and adjusting the supplied air by adjusting the adjustment amount of the set damper S540 is performed again.
이때, 감지된 CO의 농도에 의해 연산된 조절량에 따라 상기 댐퍼를 조절하는 단계에서, 댐퍼의 조절량은 단계별로 연산될 수 있고, 이 경우, 하기 식에 의하여 연산될 수 있다.At this time, in the step of adjusting the damper according to the adjustment amount calculated by the detected concentration of CO, the adjustment amount of the damper may be calculated step by step, in this case, it can be calculated by the following equation.
Figure PCTKR2015011540-appb-M000001
Figure PCTKR2015011540-appb-M000001
다음, 구동모듈(500)이 상기 O2 및 CO 농도의 정보로부터 연산된 최적 제어값에 따라 상기 버너(100)에 공급되는 연료 및 공기를 제어하고, 입력모듈(300)에서 광신호 값이 설정된다(S600).Next, the driving module 500 controls the fuel and air supplied to the burner 100 according to the optimum control value calculated from the information of the O 2 and CO concentration, and the optical signal value is set in the input module 300. (S600).
사용자가 광신호 값을 미리 설정할 수 있다.The user can preset the optical signal value.
다음, 화염센서(110)에서 감지된 버너(100)의 광신호 값으로부터 버너(100)의 소화 여부를 판단한다(S700).Next, it is determined whether the burner 100 is extinguished from the optical signal value of the burner 100 sensed by the flame sensor 110 (S700).
버너(100)가 소화된 경우, 감지된 O2, CO 농도의 입력 및, 열입력 값 및 광신호 값의 설정을 종료하고(S800),When the burner 100 is extinguished, the input of the detected O 2 and CO concentration and the setting of the heat input value and the optical signal value are terminated (S800),
버너(100)가 소화되지 않은 경우, 버너(100)에서 감지된 광신호 값과 설정된 광신호 값의 일치 여부를 판단한다(S900).If the burner 100 is not extinguished, it is determined whether the optical signal value detected by the burner 100 and the set optical signal value match (S900).
다음, 버너(100)에서 감지된 광신호 값과 설정된 광신호 값이 일치할 경우, 버너(100)에서 감지된 광신호 값과 설정된 광신호 값의 일치 여부를 판단하는 단계(S900)를 수행하고,Next, when the optical signal value detected by the burner 100 and the set optical signal value match, performing the step (S900) of determining whether the optical signal value detected by the burner 100 and the set optical signal value match. ,
한편, 일치하지 않을 경우, 감지된 광신호 값을 이용하여 최적 제어값을 연산하고, 감지된 O2농도, CO농도, 광신호 값으로부터 연산된 각 최적 제어값을 이용하여 구동모듈(500)을 제어하고(S1000), 버너(100)에서 감지된 광신호 값과 설정된 광신호 값의 일치 여부를 판단하는 단계(S900)를 수행한다.On the other hand, if there is a mismatch, the optimum control value is calculated using the detected optical signal value, and the driving module 500 is controlled by using the optimum control value calculated from the detected O 2 concentration, CO concentration, and optical signal value. In operation S1000, it is determined whether the optical signal value detected by the burner 100 matches the set optical signal value (S900).
이때, 감지된 광신호 값을 이용한 최적 제어값의 연산은, 도 5에 도시된 바와 같이, 다음의 단계를 통하여 수행되는 것이 바람직할 수 있다.In this case, the calculation of the optimal control value using the sensed optical signal value, as shown in Figure 5, it may be preferably performed through the following steps.
먼저, 설정된 광신호 값과 상기 감지된 광신호 값을, 정해진 연관식을 이용하여 변량을 연산한다(S1100).First, the variance is calculated by using a predetermined association equation between the set optical signal value and the sensed optical signal value (S1100).
바람직하게는, 상기 변량은 다음의 식에 의하여 계산될 수 있다.Preferably, the variable can be calculated by the following equation.
Figure PCTKR2015011540-appb-M000002
Figure PCTKR2015011540-appb-M000002
상기 식에서, 변량>0은, 공연비가 증가함을 나타내고, 변량<0은 공연비가 감소함을 나타낸다. 또한, 5%의 값은 임의의 값으로, 사용자가 임의로 설정하여 사용할 수 있음은 물론이다.In the above equation, the variable> 0 indicates that the air-fuel ratio increases, and the variable <0 indicates that the air-fuel ratio decreases. In addition, the value of 5% is an arbitrary value, of course, the user can be used arbitrarily set.
다음, 연산된 변량이 0을 초과하는지 여부를 판단한다(S1200).Next, it is determined whether the calculated variable exceeds 0 (S1200).
상기와 같이 공연비가 변량 0을 기준으로 감소 또는 증가함을 알 수 있으므로, 변량이 O을 초과하는지의 여부를 판단한다.As described above, since the air-fuel ratio decreases or increases based on the variable 0, it is determined whether the variable exceeds O.
다음, 연산된 변량이 0을 초과하는 경우, 댐퍼를 기 설정된 조절량으로 개방하고(S1300),Next, when the calculated variable exceeds 0, the damper is opened with a preset adjustment amount (S1300),
한편, 연산된 변량이 0을 초과하지 않는 경우, 댐퍼를 기 설정된 조절량으로 폐쇄한다(S1300).On the other hand, if the calculated variable does not exceed 0, the damper is closed with a preset adjustment amount (S1300).
이와 같이 복합적인 센서를 이용하여 보일러(1000)의 공연비를 제어하고, 특히 화염발광신호를 감지하는 화염센서(110)를 부가함으로써, 상황에 따른 제어 반응이 신속하게 된다, 도 6은, 보일러(1000) 제어운전시 부하변동에 대한 반응을 O2 및 CO 농도를 측정하여 나타낸 것이고, 도 7 및 도 8은 발생하는 외란에 대하여 광계측 신호의 반응성과 기존 시스템에서의 반응성을 점화시(도 7) 및 소화시(도 8)에 따라 나타낸 것으로, 나타낸 바와 같이 광계측 신호의 반응성은 기존 시스템보다 평균 약 50초 이상 빠르다.In this way, by controlling the air-fuel ratio of the boiler 1000 by using a complex sensor, and in particular by adding a flame sensor 110 for detecting a flame emission signal, the control reaction according to the situation is quick, Figure 6, the boiler ( 1000) shows the response to the load variation during the control operation by measuring the O2 and CO concentration, Figure 7 and Figure 8 shows the response of the photo-measurement signal to the disturbance that occurs and the ignition in the existing system (Fig. 7) And digestion (FIG. 8), as shown, the responsiveness of the photometric signal is about 50 seconds faster on average than conventional systems.
또한, 상기한 바와 같은 복합센서를 이용한 공연비 제어 시스템 및 방법을 이용함으로써, 도 11에 나타낸 바와 같이, 보일러(1000)의 주 운전 조건인 30~70%의 부하조건에서, 기존 공연비 제어 시스템보다 2% 이상의 효율향상을 확인하였다.In addition, by using the air-fuel ratio control system and method using the composite sensor as described above, as shown in Figure 11, under the load conditions of 30 ~ 70%, which is the main operating condition of the boiler 1000, 2 than the existing air-fuel ratio control system Efficiency improvement of more than% was confirmed.
그리고, 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 공연비 제어 시스템에서의 CO 제어에 따른 배기가스의 CO농도 및 O2 농도의 변화를 나타내며, 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 공연비 제어 시스템에서의 O2 및 CO 제어에 따른 배기가스의 CO농도 및 O2 농도의 변화를 나타낸다. 여기에서, 배기가스의 CO 또는 O2 농도의 변화에 빠르게 응답하여 제어가 이루어짐을 확인할 수 있다.And, Figure 12 shows a change in the CO concentration and O2 concentration of the exhaust gas according to the CO control in the air-fuel ratio control system according to an embodiment of the present invention, Figure 13 is an air-fuel ratio control system according to an embodiment of the present invention The change of CO concentration and O2 concentration of exhaust gas by O2 and CO control of is shown. Here, it can be seen that the control is quickly made in response to the change in the CO or O2 concentration of the exhaust gas.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 공연비 제어 시스템 및 방법에 의하면, 광범위한 조건의 버너적용이 가능하며, 버너가 가지고 있는 최적효율조건의 운전이 가능하도록 하며, 외란에 대한 지속적인 감시로, 빠른응답속도와 화염조건 변화 시 즉각 반응이 가능하여 안정적인 운전이 가능하다.As described above, according to the air-fuel ratio control system and method according to the present invention, it is possible to apply a burner of a wide range of conditions, to enable the operation of the optimum efficiency conditions that the burner has, and to continuously monitor for disturbance, fast response speed Stable operation is possible because of immediate reaction in case of fire condition change.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described above with reference to a preferred embodiment of the present invention, those of ordinary skill in the art various modifications and variations of the present invention within the scope and spirit of the present invention described in the claims below It will be appreciated that it can be changed.
1000: 보일러1000: boiler
100: 버너100: burner
110: 화염센서110: flame sensor
200: 스택200: stack
210: 배기가스 센서210: exhaust gas sensor
300: 입력모듈300: input module
400: 제어모듈400: control module
500: 구동모듈500: drive module

Claims (8)

  1. 보일러(1000)를 구비하는 공연비 제어 시스템에 있어서,In the air-fuel ratio control system provided with the boiler 1000,
    상기 보일러(1000)의 일측에 위치하며, 공급되는 연료 및 공기를 혼합하여 연소를 행하는 버너(100);A burner (100) positioned on one side of the boiler (1000) to perform combustion by mixing supplied fuel and air;
    상기 보일러(1000)의 다른 일측에 위치하며, 상기 보일러(1000) 내부에서 상기 연소에 의해 생성되는 배기가스가 배출되는 스택(200);Located on the other side of the boiler 1000, the stack 200, the exhaust gas generated by the combustion in the boiler 1000 is discharged;
    상기 버너(100)의 일측에 구비되는 화염센서(110);A flame sensor 110 provided on one side of the burner 100;
    상기 스택(200)의 일측에 구비되는 배기가스 센서(210);An exhaust gas sensor 210 provided on one side of the stack 200;
    상기 화염센서(110) 및 상기 배기가스 센서(210)에서 감지한 정보가 입력되는 입력모듈(300);An input module 300 to which information detected by the flame sensor 110 and the exhaust gas sensor 210 is input;
    상기 입력모듈(300)에 입력된 상기 정보를 이용하여 상기 버너(100)의 제어값을 연산하는 제어모듈(400); 및 A control module 400 for calculating a control value of the burner 100 by using the information input to the input module 300; And
    상기 제어값에 따라 상기 버너(100)에 공급되는 연료 및 공기를 제어하는 구동모듈(500);을 포함하는 것을 특징으로 하는,Characterized in that it comprises a; drive module 500 for controlling the fuel and air supplied to the burner 100 in accordance with the control value
    복합센서를 이용한 공연비 제어 시스템.Air-fuel ratio control system using composite sensor.
  2. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 배기가스 센서(210)는 O2센서 및 CO센서를 포함하는,The exhaust gas sensor 210 includes an O 2 sensor and a CO sensor,
    복합센서를 이용한 공연비 제어 시스템.Air-fuel ratio control system using composite sensor.
  3. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 구동모듈(500)은 상기 버너(100)에 공급되는 연료 및 공기의 양을 조절하는 다수의 댐퍼(Damper)를 포함하는,The drive module 500 includes a plurality of dampers (Damper) for adjusting the amount of fuel and air supplied to the burner 100,
    복합센서를 이용한 공연비 제어 시스템.Air-fuel ratio control system using composite sensor.
  4. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein
    상기 다수의 댐퍼는 PID(Proportional-Integral-Derivative)방식에 의하여 조절되는,The plurality of dampers are adjusted by the Proportional-Integral-Derivative (PID) method.
    복합센서를 이용한 공연비 제어 시스템.Air-fuel ratio control system using composite sensor.
  5. 보일러(1000)를 구비하는 공연비 제어 시스템의 제어방법으로서,As a control method of the air-fuel ratio control system provided with the boiler 1000,
    (a) 입력모듈(300)에 상기 보일러(1000)의 초기정보가 입력되는 단계;(a) inputting initial information of the boiler 1000 into an input module 300;
    (b) 버너(100)가 점화되는 단계;(b) the burner 100 is ignited;
    (c) 제어모듈(400)에서 보일러(1000)의 열입력 값이 설정되는 단계;(c) setting the heat input value of the boiler 1000 in the control module 400;
    (d) 제어모듈(400)에서, 광계측 센서(110) 및 배기가스 센서(210)에서 감지된 O2 농도의 정보를 이용하여 최적 제어값이 연산되는 단계;(d) calculating, by the control module 400, an optimal control value using information of the O 2 concentration detected by the photometric sensor 110 and the exhaust gas sensor 210;
    (e) 제어모듈(400)에서 상기 배기가스 센서(210)에서 감지된 CO 농도의 정보를 이용하여 최적 제어값이 연산되는 단계;(e) calculating, by the control module 400, an optimal control value using information of the CO concentration detected by the exhaust gas sensor 210;
    (f) 구동모듈(500)이 상기 O2 및 CO 농도의 정보로부터 연산된 최적 제어값에 따라 상기 버너(100)에 공급되는 연료 및 공기를 제어하고, 입력모듈(300)에서 광신호 값이 설정되는 단계;(f) the driving module 500 controls the fuel and air supplied to the burner 100 according to the optimum control value calculated from the information of the O2 and CO concentrations, and the optical signal value is set in the input module 300. Becoming;
    (g) 화염센서(110)에서 감지된 버너(100)의 광신호 값으로부터 상기 버너(100)의 소화 여부를 판단하는 단계;(g) determining whether the burner 100 is extinguished from the optical signal value of the burner 100 sensed by the flame sensor 110;
    (h) 상기 버너(100)가 소화된 경우, 상기 감지된 O2, CO 농도의 입력 및, 상기 열입력 값 및 광신호 값의 설정을 종료하고,(h) when the burner 100 is extinguished, the input of the detected O 2 and CO concentration and the setting of the heat input value and the optical signal value are terminated,
    상기 버너(100)가 소화되지 않은 경우, 상기 버너(100)에서 감지된 광신호 값과 상기 설정된 광신호 값의 일치 여부를 판단하는 단계; 및Determining whether the burner 100 matches the light signal value detected by the burner 100 and the set light signal value if the burner 100 is not extinguished; And
    (i) 상기 버너(100)에서 감지된 광신호 값과 상기 설정된 광신호 값이 일치할 경우, 상기 (g)단계를 수행하고,(i) if the optical signal value detected by the burner 100 and the set optical signal value match, perform step (g),
    일치하지 않을 경우, 상기 감지된 광신호 값을 이용하여 최적 제어값을 연산하고, 상기 감지된 O2농도, CO농도, 광신호 값으로부터 연산된 각 최적 제어값을 이용하여 구동모듈(500)을 제어하고, 상기 (g)단계를 수행하는 단계;를 포함하는,If it does not match, the optimum control value is calculated using the detected optical signal value, and the driving module 500 is controlled by using the optimum control value calculated from the detected O 2 concentration, CO concentration, and optical signal value. And, performing the step (g).
    복합센서를 이용한 공연비 제어 시스템의 제어방법.Control method of air-fuel ratio control system using compound sensor.
  6. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, wherein
    상기 (d)단계는,In step (d),
    (d10) 입력모듈(300)에 연료 및 댐퍼의 초기 값이 입력되는 단계,(d10) inputting initial values of a fuel and a damper to the input module 300,
    (d20) 입력모듈(300)에 광계측 센서 및 배기가스 O2계측기를 이용하여 O2 농도가 설정되는 단계;(d20) setting the O2 concentration in the input module 300 by using a photometer sensor and an exhaust gas O2 meter;
    (d30) 상기 감지된 배기가스의 O2 농도와 상기 설정된 O2 농도의 차가 기 설정된 값을 초과하는지 판단하는 단계;(d30) determining whether a difference between the detected O 2 concentration of the exhaust gas and the set O 2 concentration exceeds a preset value;
    (d40) 상기 감지된 배기가스의 O2 농도와 상기 설정된 O2 농도의 차가 기 설정된 값을 초과하는 경우, 이를 알리고, 상기 (d)단계를 종료하는 단계;(d40) if the difference between the detected O2 concentration of the exhaust gas and the set O2 concentration exceeds a preset value, notifying the step, and ending step (d);
    (d50) 상기 감지된 배기가스의 O2 농도와 상기 설정된 O2 농도의 차가 기 설정된 값 미만인 경우, 상기 감지된 배기가스의 O2 농도와 상기 설정된 O2 농도의 차가 상기 기 설정된 값과 다른 기 설정된 값을 초과하는지 여부를 판단하는 단계;(d50) when the difference between the detected O2 concentration and the set O2 concentration is less than a predetermined value, the difference between the detected O2 concentration and the set O2 concentration exceeds a preset value different from the preset value. Determining whether or not;
    (d50) 상기 감지된 배기가스의 O2 농도와 상기 설정된 O2 농도의 차가 상기 다른 기 설정된 값을 초과하는 경우, 누적된 카운터의 수가 기 설정된 카운터 수 이상인지 여부를 판단하고,(d50) if the difference between the detected O2 concentration of the exhaust gas and the set O2 concentration exceeds the other preset value, it is determined whether the number of accumulated counters is greater than or equal to the preset number of counters,
    상기 감지된 배기가스의 O2 농도와 상기 설정된 O2 농도의 차가 상기 다른 기 설정된 값 미만인 경우, 상기 댐퍼의 개폐량을 조절하고, 조절된 상기 댐퍼의 상태를 유지하며, 상기 댐퍼의 상태를 저장하고, 상기 (d)단계를 종료하는 단계; 및 When the difference between the sensed O2 concentration of the exhaust gas and the set O2 concentration is less than the other predetermined value, the opening and closing amount of the damper is adjusted, the state of the damper is adjusted, and the state of the damper is stored, Terminating the step (d); And
    (d60) 상기 누적된 카운터의 수가 기 설정된 카운터 수 이상인 경우, 상기 버너(100)에 공급되는 공기 양을 조절하고, 상기 기 설정된 카운터 수를 증가시키고, 상기 (d50)단계를 수행하고,(d60) If the accumulated number of counters is equal to or greater than a preset number of counters, the amount of air supplied to the burner 100 is adjusted, the preset number of counters is increased, and the step (d50) is performed.
    상기 누적된 카운터의 수가 기 설정된 카운터 수 미만인 경우, 상기 댐퍼의 개폐량을 조절하고, 상기 기 설정된 카운터 수를 증가시키고, 상기 (d50)단계를 수행하는 단계;를 포함하는 단계인, If the accumulated number of counters is less than a predetermined number of counters, adjusting the amount of opening and closing of the damper, increasing the number of preset counters, and performing step (d50).
    복합센서를 이용한 공연비 제어 시스템의 제어방법.Control method of air-fuel ratio control system using compound sensor.
  7. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, wherein
    상기 (e)단계는,In step (e),
    (e10) 상기 입력모듈(300)에 연료 및 댐퍼의 초기 값이 입력되는 단계;(e10) inputting initial values of a fuel and a damper to the input module 300;
    (e20) 상기 입력모듈(300)에 CO의 한계농도 및 최적농도가 설정되는 단계;(e20) setting a limit concentration and an optimal concentration of CO in the input module 300;
    (e30) 상기 입력모듈(300)에 댐퍼의 조절량이 설정되는 단계;(e30) setting an adjustment amount of a damper on the input module 300;
    (e40) 상기 구동모듈(500)에서 상기 설정된 댐퍼의 조절량을 조절하여 공급되는 공기를 조절하는 단계;(e40) adjusting the supplied air by adjusting the adjustment amount of the set damper in the driving module 500;
    (e50) 상기 제어모듈(400)에서 상기 감지된 CO 농도와 상기 설정된 CO의 한계농도를 비교하는 단계;(e50) comparing the detected CO concentration with a limit concentration of the set CO in the control module 400;
    (e60) 상기 감지된 CO 농도가 상기 설정된 CO의 한계농도를 초과하는 경우, 이를 알리고, 상기 댐퍼를 상기 초기 값으로 조절하고, 상기 (e30)단계를 수행하고, (e60) if the detected CO concentration exceeds the threshold concentration of the set CO, notifying it, adjusting the damper to the initial value, and performing the step (e30),
    상기 감지된 CO 농도가 상기 설정된 CO의 한계농도 이하인 경우, 상기 감지된 CO 농도가 기 설정된 최적농도 범위 내인지를 판단하는 단계: 및Determining whether the detected CO concentration is within a preset optimal concentration range when the sensed CO concentration is less than or equal to the threshold concentration of the set CO: And
    (e70) 상기 감지된 CO 농도가 기 설정된 최적농도 범위 내일 경우, 상기 설정된 댐퍼의 조절량을 유지하고, 이를 저장한 후, 상기 (e)단계를 종료하고,(e70) If the detected CO concentration is within a preset optimal concentration range, the control amount of the set damper is maintained, stored, and then the step (e) is terminated.
    상기 감지된 CO 농도가 기 설정된 범위 밖일 경우, 상기 감지된 CO의 농도에 의해 연산된 조절량에 따라 상기 댐퍼를 조절하고, 상기 (e40)단계를 수행하는 단계;를 포함하는 단계인,If the detected CO concentration is outside the preset range, adjusting the damper according to the adjustment amount calculated by the detected CO concentration, and performing the step (e40);
    복합센서를 이용한 공연비 제어 시스템의 제어방법.Control method of air-fuel ratio control system using compound sensor.
  8. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, wherein
    상기 (i)단계에서, 상기 감지된 광신호 값을 이용한 최적 제어값의 연산은,In the step (i), the calculation of the optimum control value using the detected optical signal value,
    (i10) 상기 설정된 광신호 값과 상기 감지된 광신호 값을, 정해진 연관식을 이용하여 변량을 연산하는 단계;(i10) calculating a variance of the set optical signal value and the sensed optical signal value using a predetermined correlation equation;
    (i20) 상기 연산된 변량이 0을 초과하는지 여부를 판단하는 단계;(i20) determining whether the calculated variable exceeds 0;
    (i30) 상기 연산된 변량이 0을 초과하는 경우, 상기 댐퍼를 기 설정된 조절량으로 개방하고,(i30) If the calculated variable exceeds 0, the damper is opened with a preset adjustment amount,
    상기 연산된 변량이 0을 초과하지 않는 경우, 상기 댐퍼를 기 설정된 조절량으로 폐쇄하는 단계;를 포함하는,If the calculated variable does not exceed 0, closing the damper to a predetermined adjustment amount; comprising;
    복합센서를 이용한 공연비 제어 시스템의 제어방법.Control method of air-fuel ratio control system using compound sensor.
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