KR101094025B1 - 보일러의 연소제어 시 안전제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 보일러의 연소제어 시 안전제어방법에 관한 것으로 특히, 공지된 보일러의 연소제어 시 안전제어방법에 있어서, 연소허가신호가 입력되면 송풍팬에 구동신호를 출력하는 단계와; 송풍팬이 1차로 정해진 회전수(A)로 회전하는데 필요한 전류를 출력시켜 주는 단계와; 실제 송풍팬의 회전수가 1차 정해진 회전수(A)와 같은지를 판단하는 단계와; 상기에서 판단한 결과 송풍팬의 회전수가 1차 정해진 회전수와 같으면 송풍팬 전류가 1차 하한치(a)보다는 크고 1차 상한치(b)보다는 작은지를 판단하는 단계와; 상기에서 판단한 결과 현재 송풍팬에 흐르는 전류가 1차 하한치(a)보다는 크고 1차 상한치(b)보다는 작으면 송풍팬이 2차로 정해진 회전수(B)로 회전하는데 필요한 전류를 출력시켜 주는 단계와; 실제 송풍팬의 회전수가 2차 정해진 회전수(B)와 같은지를 판단하는 단계와; 상기에서 판단한 결과 송풍팬의 회전수가 2차 정해진 회전수와 같으면 송풍팬 전류가 2차 하한치(c)보다는 크고 2차 상한치(d)보다는 작은지를 판단하는 단계와; 상기에서 판단한 결과 현재 송풍팬에 흐르는 전류가 2차 하한치(c)보다는 크고 2차 상한치(d)보다는 작으면 전자변과 염 검지센서, 비례변 및 안전회로에 대한 이상 유무를 확인하는 단계와; 상기에서 확인한 결과 이상이 없을 경우 실제 연소에 필요한 제어열량에 따른 송풍팬의 회전수(C)에 대응하는 전류치를 출력하는 단계와; 송풍팬의 회전수가 실제 연소에 필요한 제어열량에 따른 송풍팬의 회전수(C)인지를 판단하는 단계와; 상기에서 판단한 결과 송풍팬의 회전수가 실제 연소에 필요한 제어열량에 따른 송풍팬의 회전 수(C)가 아니면 이전 단계를 반복 수행하고 송풍팬의 회전수가 실제 연소에 필요한 제어열량에 따른 송풍팬의 회전수(C)와 같으면 연소이행 서브루틴을 수행하는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 한다.

따라서, 팬 제어 이상에 따른 연소 불량으로 발생되는 배기가스의 유해 가스 과다(CO, Nox 등) 발생을 방지할 수 있고, 보일러에 연소에 대해서 배기부하변화(공기량 감소 및 증가)를 검지하여 이상 작동시 CO/NOx가 과다 배출되기 전에 보일러 작동을 정지함은 물론 팬의 이상 유무를 팬의 회전수 검지와 팬에 흐르는 전류치 검출을 통해 확인할 수 있어 보일러의 연소작동에 따른 신뢰도 자체를 대폭 향상시킬 수 있는 것이다.

보일러, 안전연소, 송풍팬, 회전수, 전류치, 안전정지, 연소허가, 연소이행

Description

보일러의 연소제어 시 안전제어방법{Safety combustion controlling method for boiler}

본 발명은 보일러의 연소제어 시 안전제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 보일러에서 연소제어를 실시하기 전에 팬의 회전수 및 전류치에 대한 이상 유무를 판단하여, 이상 시에는 보일러를 안전 정지하는 방식을 채택하여 팬 제어 이상에 따른 연소 불량으로 발생되는 배기가스의 유해 가스 과다(CO, Nox 등) 발생을 방지하고, 보일러에 연소에 대해서 배기부하변화(공기량 감소 및 증가)를 검지하여 이상 작동시 CO/NOx가 과다 배출되기 전에 보일러 작동을 정지하며, 팬의 이상 유무를 팬의 회전수 검지와 팬에 흐르는 전류치 검출을 통해 확인할 수 있도록 발명한 것이다.

일반적으로 보일러(Boiler)는, 석유나 석탄 및 가스 등을 연료로 사용하여 이를 연소시키거나 히터에 전기를 공급시켜 발생되는 연소열 및 전열을 이용하여 물을 가열하여 각종 난방시설 등에 더운물을 공급하기 위하여 물을 끓이는 시설을 말하며, 주택용 보일러의 경우에는 실내의 바닥 등에 설치된 배관에 더운물을 공급 하여 난방을 하거나, 급수관을 통해 온수의 공급 등에 사용되어 지고 있다.

한편, 이와 같은 보일러는 연소 상태를 시장의 설치 상황에 따른 대응이 되어 있지 않으므로 정상 조건인데도 불구하고 배기폐쇄 에러 등이 발생하여 소비자에게 불편을 야기하고 있고, 이와 반대로 비정상 조건인데도 불구하고 배기폐쇄 에러를 검지하지 못해 연소성이 나빠질 수 있는 것이 현실이다.

또, 보일러는 각각의 연도 설치조건에 따라 연소 특성이 변하게 되므로 고정된 연소 기준 데이터와 기준 데이터와의 변화율을 검출하는 연소 특성의 이상 유무를 검출하는 방식(예를 들어 일본특허공보 제 2982063호에 개재된 연소제어장치)은 정상적인 조건임에도 불구하고 이상조건으로 판단하여 보일러의 정지시키는 오작동이 발생될 수 있다.

즉, 보일러는 연도 설치 조건에 따라 연소성이 변화되어 설치 조건의 제한 및 연소성이 나빠질 수 있고, 연소성은 배기폐쇄(공기량 감소)에 대해서도 연소성이 나빠지나 배기부하 감소(공기량 증가)에 대해서도 연소성이 나빠지는데 배기부하감소에 대한 감시를 할 수 없다.

그리고, 송풍팬의 이상 검출을 할 때, 송풍팬의 회전수만을 가지게 되면 공기량 감시장치로서 부족함이 있으므로 송풍팬 회전수와 전류에 관계를 이용하여 팬의 이상 유무를 판단할 수 있도록 할 필요가 있다.

그런데, 종래의 보일러에서는 연소를 실시하기 전에 팬의 이상 유무를 판단하기 위하여 팬의 목표 회전수에 도달하는지 검출하고, 이때 팬에 전류 지시치가 일정값 이상인지를 판단하여 팬의 이상 유무를 판단하며, 이와 같이 판단한 결과 이상 시에는 팬 이상으로 판단하고 안전 정지를 실시하였다.

그러나, 이와 같은 경우는, 팬에 공급되어지는 전류치와 전류 지시치가 달라질 경우에 대한 검증이 되지 않는 문제점이 있다.

본 발명은 이와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위하여 안출한 것으로, 연소를 실시하기 전에 팬의 이상 유무를 판단하기 위하여 1차적으로 특정 팬 회전수인 A에 도달하는지를 검출한 후 그때의 팬 회전수에 대한 팬 전류치가 기준 전류치에 따른 상한치와 하한치의 사이에 있는지를 검지하고, 이상이 없을 시에는 2차적으로 특정 팬 회전수 B(팬 회전수 A와 다른 회전수)에 도달하는지를 검출한 후 그때의 팬 회전수에 대한 팬 전류치가 기준 전류치에 따른 상한치와 하한치의 사이에 있는지를 검지하고 이상이 없을 시 연소를 실시하는 방식 즉, 두 번에 거쳐 팬의 상태를 검지하여 팬의 이상 및 부하의 변화에 따른 팬 작동상태 이상을 검지하되, 이 두 번의 검지 단계 중 한번이라도 이상이 발생 시에는 연소를 실시하지 않고 안전정지를 하고, 또한 연소 중에는 지시 팬 회전수의 도달 유무 판단과 팬 회전수에 대한 팬 전류치의 상한치와 하한치의 사이에 있는지를 검지한 후 이상이 없을시 지속적으로 연소를 실시할 수 있도록 함으로써 팬 제어 이상에 따른 연소 불량으로 발생되는 배기가스의 유해 가스 과다(CO, Nox 등) 발생을 방지할 수 있고, 보일러에 연소에 대해서 배기부하변화(공기량 감소 및 증가)를 검지하여 이상 작동시 CO/NOx가 과다 배출되기 전에 보일러 작동을 정지함은 물론 팬의 이상 유무를 팬의 회전수 검지와 팬에 흐르는 전류치 검출을 통해 확인할 수 있어 보일러의 연소작동에 따른 신뢰도 자체를 대폭 향상시킬 수 있는 보일러의 연소제어 시 안전제어방법을 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 방법은, 송풍팬과 송풍팬 회전수 검출부, 송풍팬 구동부, 송풍팬 전류 검출부, 비례 전자변, 비례 전자변 구동부, 비례 전자변 전류 검출부, 표시부 및 중앙연산 처리부를 포함하여 팬의 회전수에 따른 팬전류와 비례변 전류 데이터(기준 데이터), 배기폐쇄에 따른 보정 데이터, 팬의 전류보정 데이터(제어부의 제조편차 보정), 팬의 회전수 보정 데이터(팬의 제조편차 보정) 및 설치 조건에 따른 보정 데이터가 기억되어 있는 EEPROM을 구비한 보일러의 연소제어 시 안전제어방법에 있어서, 연소허가신호가 입력되면 송풍팬에 구동신호를 출력하는 단계와; 송풍팬 구동부를 통해 송풍팬이 1차로 정해진 회전수(A)로 회전하는데 필요한 전류를 출력시켜 주는 단계와; 송풍팬 회전수 검출부를 통해 검출되는 실제 송풍팬의 회전수가 1차 정해진 회전수와 같은지를 판단하는 단계와; 상기에서 판단한 결과 송풍팬의 회전수가 1차 정해진 회전수와 같으면 송풍팬 전류 검출부를 통해 검출되는 송풍팬 전류가 1차 하한치(a)보다는 크고 1차 상한치(b)보다는 작은지를 판단하는 단계와; 상기에서 판단한 결과 현재 송풍팬에 흐르는 전류가 1차 하한치(a)보다는 크고 1차 상한치(b)보다는 작으면 송풍팬 구동부를 통해 송풍팬이 2차로 정해진 회전수(B)로 회전하는데 필요한 전류를 출력시켜 주는 단계와; 송풍팬 회전수 검출부를 통해 검출되는 실제 송풍팬의 회전수가 2차 정해진 회전수와 같은지를 판단하는 단계와; 상기에서 판단한 결과 송풍팬의 회전수가 2차 정해진 회전수와 같으면 송풍팬 전류 검출부를 통해 검출되는 송풍팬 전류가 2차 하한치(c)보다는 크고 2차 상한치(d)보다는 작은지를 판단하는 단계와; 상기에서 판단한 결과 현재 송풍팬에 흐르는 전류가 2차 하한치(c)보다는 크고 2차 상한치(d)보다는 작으면 전자변과 염 검지센서, 비례변 및 안전회로에 대한 이상 유무를 확인하는 단계와; 상기에서 확인한 결과 이상이 없을 경우 실제 연소에 필요한 제어열량에 따른 송풍팬의 회전수(C)에 대응하는 전류치를 출력하는 단계와; 송풍팬 회전수 검출부를 통해 검출되는 송풍팬의 회전수가 실제 연소에 필요한 제어열량에 따른 송풍팬의 회전수(C)인지를 판단하는 단계와; 상기에서 판단한 결과 송풍팬의 회전수가 실제 연소에 필요한 제어열량에 따른 송풍팬의 회전수(C)가 아니면 이전 단계를 반복 수행하고 송풍팬의 회전수가 실제 연소에 필요한 제어열량에 따른 송풍팬의 회전수(C)와 같으면 연소이행 서브루틴을 수행하는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기에서 실제 송풍팬의 회전수가 1차 정해진 회전수와 같은지를 판단한 결과 같지 않으면 정해진 시간(m)이 경과 되었는지를 판단하는 단계를 더 실시하여 정해진 시간(m)이 경과 되지않았으면 송풍팬이 1차로 정해진 회전수(A)로 회전하는데 필요한 전류를 출력시켜 주는 단계로 되돌아가고, 정해진 시간(m)이 경과 되었으면 송풍팬의 이상으로 판단하고 안전정지시키는 것을 특징으로 한다.

또, 상기에서 송풍팬 전류가 1차 하한치(a)보다는 크고 1차 상한치(b)보다는 작은지를 판단한 결과 현재 송풍팬에 흐르는 전류가 1차 하한치(a)보다 크지 않고 또는 1차 상한치(b)보다 작지 않으면 송풍팬의 이상으로 판단하고 안전정지시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기에서 실제 송풍팬의 회전수가 2차 정해진 회전수와 같은지를 판단 한 결과 같지 않으면 정해진 시간(n)이 경과 되었는지를 판단하는 단계를 더 실시하여 정해진 시간(n)이 경과 되지않았으면 송풍팬이 2차로 정해진 회전수(B)로 회전하는데 필요한 전류를 출력시켜 주는 단계로 되돌아가고, 정해진 시간(n)이 경과 되었으면 송풍팬의 이상으로 판단하고 안전정지시키는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기에서 송풍팬 전류가 2차 하한치(c)보다는 크고 2차 상한치(d)보다는 작은지를 판단한 결과 현재 송풍팬에 흐르는 전류가 2차 하한치(c)보다 크지 않고 또는 2차 상한치(d)보다 작지 않으면 송풍팬의 이상으로 판단하고 안전정지시키는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 경과시간(m)(n)은 각각 5-10초 및 10-15초인 것을 특징으로 한다.

또한, 1차 전류치에 대한 상한치(a) 및 하한치(b)는 송풍팬이 1차로 정해진 회전수(A)로 구동될 때의 흘러야할 정상 전류치의 ±7%이고, 2차 전류치에 대한 상한치(c) 및 하한치(d)는 송풍팬이 2차로 정해진 회전수(B)로 구동될 때의 흘러야할 정상 전류치의 ±5%인 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 연소이행 서브루틴은 실제 연소에 필요한 열량을 계산하는 단계와; 송풍팬 구동부를 통해 송풍팬이 실제 연소에 필요한 회전수로 회전하는데 필요한 전류를 출력시켜 주는 단계와; 송풍팬의 회전수가 실제 연소에 필요한 열량만큼 회전수를 나타내는지를 판단하는 단계와; 상기에서 판단한 결과 송풍팬의 회전수가 필요열량과 같으면 송풍팬 전류 검출부를 통해 검출되는 송풍팬 전류가 상한치보다 작고, 하한치보다는 큰지를 판단하는 단계와; 상기에서 판단한 결과 현재 송풍팬에 흐르는 전류가 상한치보다는 작고 하한치보다는 크면 다시 필요 열랑을 계산하는 단계로 되돌아가는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또, 상기에 있어서 송풍팬의 회전수가 실제 연소에 필요한 열량만큼 회전수를 나타내는지를 판단한 결과 송풍팬의 회전수가 필요열량과 같지 않으면 정해진 시간(ℓ)이 경과 되었는지를 판단하는 단계를 더 실시하여 정해진 시간(ℓ)이 경과 되지않았으면 송풍팬이 실제 연소에 필요한 회전수로 회전하는데 필요한 전류를 출력시켜 주는 단계로 되돌아가고, 정해진 시간(ℓ)이 경과 되었으면 안전정지시켜 주는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 경과시간(ℓ)은 5초 이내인 것을 특징으로 한다.

상기에 있어서 연소 중 송풍팬의 전류치에 대한 상,하한치는 해당 열량 기준치의 5-10%인 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 보일러에 있어서 연소를 실시하기 전에 팬의 이상 유무를 판단하기 위하여 1차적으로 특정 팬 회전수인 A에 도달하는지를 검출한 후 그때의 팬 회전수에 대한 팬 전류치가 기준 전류치에 따른 상한치와 하한치의 사이에 있는지를 검지하고, 이상이 없을 시에는 2차적으로 특정 팬 회전수 B(팬 회전수 A와 다른 회전수)에 도달하는지를 검출한 후 그때의 팬 회전수에 대한 팬 전류치가 기준 전류치에 따른 상한치와 하한치의 사이에 있는지를 검지하고 이상이 없을 시 연소를 실시하는 방식을 채택(즉, 두 번에 거쳐 팬의 상 태를 검지하여 팬의 이상 및 부하의 변화에 따른 팬 작동상태 이상을 검지하는 방식을 채택)하되, 이 두 번의 검지 단계 중 한번이라도 이상이 발생 시에는 연소를 실시하지 않고 안전정지를 하고, 또한 연소 중에는 지시 팬 회전수의 도달 유무 판단과 팬 회전수에 대한 팬 전류치의 상한치와 하한치의 사이에 있는지를 검지한 후 이상이 없을시 지속적으로 연소를 실시할 수 있도록 함으로써 팬 제어 이상에 따른 연소 불량으로 발생되는 배기가스의 유해 가스 과다(CO, Nox 등) 발생을 방지할 수 있고, 보일러에 연소에 대해서 배기부하변화(공기량 감소 및 증가)를 검지하여 이상 작동시 CO/NOx가 과다 배출되기 전에 보일러 작동을 정지함은 물론 팬의 이상 유무를 팬의 회전수 검지와 팬에 흐르는 전류치 검출을 통해 확인할 수 있어 보일러의 연소작동에 따른 신뢰도 자체를 대폭 향상시킬 수 있는 등 매우 유용한 발명인 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명 방법이 적용된 보일러 제어부의 개략 블록 구성도를 나타낸 것이고, 도 2는 송풍팬 회전 수 및 전류 검출을 위한 그래프이며, 도 3은 본 발명 방법을 설명하기 위한 메인 플로우챠트를 나타낸 것이고, 도 4는 도 3 중 연소이행 서브루틴에 대한 플로우챠트를 나타낸 것이다.

이에 따르면 본 발명 방법은 도 1과 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 송풍 팬(1)과 송풍팬 회전수 검출부(2), 송풍팬 구동부(3), 송풍팬 전류 검출부(4), 비례 전자변(8), 비례 전자변 구동부(9), 비례 전자변 전류 검출부(10), 표시부(6) 및 중앙연산 처리부(7)를 포함하여 팬의 회전수에 따른 팬전류와 비례변 전류 데이터(기준 데이터), 배기폐쇄에 따른 보정 데이터, 팬의 전류보정 데이터(제어부의 제조편차 보정), 팬의 회전수 보정 데이터(팬의 제조편차 보정) 및 설치 조건에 따른 보정 데이터가 기억되어 있는 EEPROM(5)을 구비한 보일러의 연소제어 시 안전제어방법에 있어서,

연소허가신호가 입력되면 송풍팬(1)에 구동신호를 출력하는 단계(S1)와;

송풍팬 구동부(3)를 통해 송풍팬(1)이 1차로 정해진 회전수(A)로 회전하는데 필요한 전류를 출력시켜 주는 단계(S2)와;

송풍팬 회전수 검출부(2)를 통해 검출되는 실제 송풍팬(1)의 회전수가 1차 정해진 회전수(A)와 같은지를 판단하는 단계(S3)와;

상기에서 판단한 결과 송풍팬(1)의 회전수가 1차 정해진 회전수(A)와 같으면 송풍팬 전류 검출부(4)를 통해 검출되는 송풍팬 전류가 1차 하한치(a)보다는 크고 1차 상한치(b)보다는 작은지를 판단하는 단계(S4)와;

상기에서 판단한 결과 현재 송풍팬(1)에 흐르는 전류가 1차 하한치(a)보다는 크고 1차 상한치(b)보다는 작으면 송풍팬 구동부(3)를 통해 송풍팬(1)이 2차로 정해진 회전수(B)로 회전하는데 필요한 전류를 출력시켜 주는 단계(S5)와;

송풍팬 회전수 검출부(2)를 통해 검출되는 실제 송풍팬(1)의 회전수가 2차 정해진 회전수(B)와 같은지를 판단하는 단계(S6)와;

상기에서 판단한 결과 송풍팬(1)의 회전수가 2차 정해진 회전수(B)와 같으면 송풍팬 전류 검출부(4)를 통해 검출되는 송풍팬 전류가 2차 하한치(c)보다는 크고 2차 상한치(d)보다는 작은지를 판단하는 단계(S7)와;

상기에서 판단한 결과 현재 송풍팬(1)에 흐르는 전류가 2차 하한치(c)보다는 크고 2차 상한치(d)보다는 작으면 전자변과 염 검지센서, 비례변 및 안전회로에 대한 이상 유무를 확인하는 단계(S8)와;

상기에서 확인한 결과 이상이 모두 없을 경우 실제 연소에 필요한 제어열량에 따른 송풍팬(1)의 회전수(C)에 대응하는 전류치를 출력하는 단계(S9)와;

송풍팬 회전수 검출부(2)를 통해 검출되는 송풍팬(1)의 회전수가 실제 연소에 필요한 제어열량에 따른 송풍팬의 회전수(C)인지를 판단하는 단계(S10)와;

상기에서 판단한 결과 송풍팬(1)의 회전수가 실제 연소에 필요한 제어열량에 따른 송풍팬의 회전수(C)가 아니면 이전 단계(S9)를 반복 수행하고 송풍팬(1)의 회전수가 실제 연소에 필요한 제어열량에 따른 송풍팬의 회전수(C)와 같으면 연소이행 서브루틴(S11)을 수행하는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기에서 실제 송풍팬(1)의 회전수가 1차 정해진 회전수(A)와 같은지를 판단(S3)한 결과 같지 않으면 정해진 시간(m)이 경과 되었는지를 판단하는 단계(S12)를 더 실시하여 정해진 시간(m)이 경과 되지않았으면 송풍팬(1)이 1차로 정해진 회전수(A)로 회전하는데 필요한 전류를 출력시켜 주는 단계(S2)로 되돌아가고, 정해진 시간(m)이 경과 되었으면 송풍팬(1)의 이상으로 판단하고 안전정지시키는 단계(S13)를 실시하는 것을 특징으로 한다.

또, 상기에서 송풍팬 전류가 1차 하한치(a)보다는 크고 1차 상한치(b)보다는 작은지를 판단(S4)한 결과 현재 송풍팬(1)에 흐르는 전류가 1차 하한치(a)보다 크지 않고 또는 1차 상한치(b)보다 작지 않으면 송풍팬(1)의 이상으로 판단하고 안전정지시키는 단계(S13)를 실기하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기에서 실제 송풍팬(1)의 회전수가 2차 정해진 회전수(B)와 같은지를 판단(S6)한 결과 같지 않으면 정해진 시간(n)이 경과 되었는지를 판단하는 단계(S14)를 더 실시하여 정해진 시간(n)이 경과 되지않았으면 송풍팬(1)이 2차로 정해진 회전수(B)로 회전하는데 필요한 전류를 출력시켜 주는 단계(S5)로 되돌아가고, 정해진 시간(n)이 경과 되었으면 송풍팬(1)의 이상으로 판단하고 안전정지시키는 단계(S15)를 실시하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기에서 송풍팬 전류가 2차 하한치(c)보다는 크고 2차 상한치(d)보다는 작은지를 판단(S7)한 결과 현재 송풍팬(1)에 흐르는 전류가 2차 하한치(c)보다 크지 않고 또는 2차 상한치(d)보다 작지 않으면 송풍팬(1)의 이상으로 판단하고 안전정지시키는 단계(S15)를 실시하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 단계(S12)(S14)에서 각각 판단하는 경과시간(m)(n)은 각각 5-10초 및 10-15초인 것을 특징으로 한다.

또한, 1차 전류치에 대한 상한치(a) 및 하한치(b)는 송풍팬(1)이 1차로 정해진 회전수(A)로 구동될 때의 흘러야할 정상 전류치의 ±7%이고, 2차 전류치에 대한 상한치(c) 및 하한치(d)는 송풍팬이 2차로 정해진 회전수(B)로 구동될 때의 흘러야할 정상 전류치의 ±5%인 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 연소이행 서브루틴(S11)은,

실제 연소에 필요한 열량을 계산하는 단계(S111)와;

송풍팬 구동부(3)를 통해 송풍팬(1)이 실제 연소에 필요한 회전수로 회전하는데 필요한 전류를 출력시켜 주는 단계(S112)와;

송풍팬(1)의 회전수가 실제 연소에 필요한 열량만큼 회전수를 나타내는지를 판단하는 단계(S113)와;

상기에서 판단한 결과 송풍팬(1)의 회전수가 필요열량과 같으면 송풍팬 전류 검출부(4)를 통해 검출되는 송풍팬 전류가 상한치보다 작고, 하한치보다는 큰지를 판단하는 단계(S114)와;

상기에서 판단한 결과 현재 송풍팬(1)에 흐르는 전류가 상한치보다는 작고 하한치보다는 크면 초기 단계(S111)로 되돌아가고, 현재 송풍팬에 흐르는 전류가 상한치보다 크지 않고 또는 하한치보다 작지 않으면 안전정지시켜 주는 단계(S115);로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또, 상기에 있어서 송풍팬(1)의 회전수가 실제 연소에 필요한 열량만큼 회전수를 나타내는지를 판단(S113)한 결과 송풍팬의 회전수가 필요열량과 같지 않으면 정해진 시간(ℓ)이 경과 되었는지를 판단하는 단계(S116)를 더 실시하여 정해진 시간(ℓ)이 경과 되지않았으면 송풍팬이 실제 연소에 필요한 회전수로 회전하는데 필요한 전류를 출력시켜 주는 단계(S112)로 되돌아가고, 정해진 시간(ℓ)이 경과 되었으면 안전정지시키고 송풍팬(1)에 이상이 있음을 표시부(6)에 표시해주는 단계(S117)를 실시하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 경과시간(ℓ)은 5초 이내인 것을 특징으로 한다.

상기에 있어서 연소 중 송풍팬(1)의 전류치에 대한 상,하한치는 해당 열량 기준치의 5-10%로 관리하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 단계로 이루어진 본 발명 보일러의 연소제어 시 안전제어방법에 대한 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명 방법이 적용된 보일러의 제어부는 도 1과 같이, 송풍팬(1)과 송풍팬 회전수 검출부(2), 송풍팬 구동부(3), 송풍팬 전류 검출부(4), 비례 전자변(8), 비례 전자변 구동부(9), 비례 전자변 전류 검출부(10), 표시부(6), 중앙연산 처리부(7) 및 EEPROM(5)을 구비하고 있는데, 이때 상기 EEPROM(5)에는 팬의 회전수에 따른 팬전류와 비례변 전류 데이터(기준 데이터), 배기폐쇄에 따른 보정 데이터, 팬의 전류보정 데이터(제어부의 제조편차 보정), 팬의 회전수 보정 데이터(팬의 제조편차 보정) 및 설치 조건에 따른 보정 데이터 등이 기억되어 있게 된다.

이와 같은 구성을 갖는 제어부를 구비한 보일러의 중앙연산 처리부(7)에 판단한 결과 사용자가 난방 또는 온수모드를 선택함으로 인해 연소허가 요청신호가 입력되면 송풍팬 구동부(3)를 통해 송풍팬(1)에 구동신호를 출력하게 된다(S1).

이후, 상기 중앙연산 처리부(7)에서는 송풍팬 구동부(3)를 통해 송풍팬(1)이 1차로 정해진 회전수(A; 예를 들어 20,000kcal/h의 보일러 경우 송풍팬의 회전수(A)는 3,000rpm±150rpm)로 회전하는데 필요한 전류(예를 들어 300㎃)를 출력시켜 주게 된다(S2).

이어서 상기 중앙연산 처리부(7)에서는 송풍팬 회전수 검출부(2)를 통해 송풍팬(1)의 실제 회전수를 입력받아 현재 송풍팬(1)의 실제 회전수가 1차 정해진 회전수(A)와 같은지를 판단(S3)하고, 그 결과 송풍팬(1)의 실제 회전수가 1차 정해진 회전수(A)와 같지 않으면 정해진 시간(m; 예를 들어 5-10초)이 경과 되었는지를 판단(S12)하게 된다.

그 결과 정해진 시간(m)이 경과 되지않았으면 송풍팬(1)이 1차로 정해진 회전수(A)로 회전하는데 필요한 전류를 출력시켜 주는 단계(S2)로 되돌아가고, 정해진 시간(m)이 경과 되었으면 송풍팬(1)의 이상으로 판단하고 안전정지(S13)시켜 줌으로써 팬 제어 이상에 따른 연소 불량으로 발생되는 배기가스의 유해 가스 과다(CO, Nox 등) 발생을 방지할 수 있다.

그러나, 상기에서 판단한 결과 송풍팬(1)의 실제 회전수가 1차 정해진 회전수(A)와 같으면, 1차 정해진 회전수(A)에서는 이상이 없는 것으로 인식하고 송풍팬 전류 검출부(4)를 통해 검출되는 송풍팬 전류가 1차 하한치(a; 예를 들어 300㎃ - 7%)보다는 크고 1차 상한치(b; 예를 들어 300㎃ + 7%)보다는 작은지를 판단하게 된다(S4).

그 결과 현재 송풍팬(1)에 흐르는 전류가 1차 하한치(a)보다 크지 않거나 또는 1차 상한치(b)보다 작지 않으면 송풍팬(1)의 이상으로 판단하고 전술한 바와 같이 안전정지시켜 주게 된다(S13).
여기서 현재 송풍팬(1)에 흐르는 전류가 1차 하한치(a)와 같거나 또는 1차 상한치(b)와 같은 경우에는 송풍팬(1)의 이상으로 판단하고 안전정지시켜 주게 된다.

그러나, 상기에서 판단한 결과 현재 송풍팬(1)에 흐르는 전류가 1차 하한치(a)보다는 크고 1차 상한치(b)보다는 작으면 송풍팬 구동부(3)를 통해 송풍팬(1) 이 2차로 정해진 회전수(B; 예를 들어 20,000kcal/h의 보일러 경우 송풍팬의 회전수(B)는 4,500rpm±150rpm)로 회전하는데 필요한 전류(예를 들어 700㎃)를 출력시켜 주게 된다(S5).

이어서 상기 중앙연산 처리부(7)에서는 송풍팬 회전수 검출부(2)를 통해 송풍팬(1)의 실제 회전수를 입력받아 현재 송풍팬(1)의 실제 회전수가 2차 정해진 회전수(B)와 같은지를 판단(S6)하고, 그 결과 송풍팬(1)의 실제 회전수가 2차 정해진 회전수(B)와 같지 않으면 정해진 시간(n; 예를 들어 10-15초)이 경과 되었는지를 판단(S14)하게 된다.

그 결과 정해진 시간(n)이 경과 되지않았으면 송풍팬(1)이 2차로 정해진 회전수(B)로 회전하는데 필요한 전류를 출력시켜 주는 단계(S5)로 되돌아가고, 정해진 시간(n)이 경과 되었으면 송풍팬(1)의 이상으로 판단하고 안전정지(S15)시켜 줌으로써 팬 제어 이상에 따른 연소 불량으로 발생되는 배기가스의 유해 가스 과다(CO, Nox 등) 발생을 방지할 수 있다.

그러나, 상기에서 판단한 결과 송풍팬(1)의 실제 회전수가 2차 정해진 회전수(B)와 같으면, 2차 정해진 회전수(B)에서는 이상이 없는 것으로 인식하고 송풍팬 전류 검출부(4)를 통해 검출되는 송풍팬 전류가 2차 하한치(c; 예를 들어 700㎃ - 5%)보다는 크고 2차 상한치(d; 예를 들어 700㎃ + 5%)보다는 작은지를 판단하게 된다(S7).

그 결과 현재 송풍팬(1)에 흐르는 전류가 2차 하한치(c)보다 크지 않거나 또는 2차 상한치(d)보다 작지 않으면 송풍팬(1)의 이상으로 판단하고 전술한 바와 같이 안전정지시켜 주게 된다(S15).
여기서도 현재 송풍팬(1)에 흐르는 전류가 2차 하한치(c)와 같거나 또는 2차 상한치(d)와 같은 경우에는 송풍팬(1)의 이상으로 판단하고 안전정지시켜 주게 된다.

이와 같이 본 발명에서는 두 번에 거쳐 송풍팬(1)의 상태를 검지하여 송풍팬의 이상 및 부하의 변화에 따른 팬 작동상태 이상을 검지하되, 이 두 번의 검지 단계 중 한번이라도 이상이 발생 시에는 연소를 실시하지 않고 안전정지를 함으로써 팬 제어 이상에 따른 연소 불량으로 발생되는 배기가스의 유해 가스 과다(CO, Nox 등) 발생을 완벽히 방지할 수 있는 것이다.

그런데, 상기에서 판단한 결과 현재 송풍팬(1)에 흐르는 전류가 2차 하한치(c)보다는 크고 2차 상한치(d)보다는 작으면 전자변과 염 검지센서, 비례변 및 안전회로에 대한 이상 유무를 확인하고(S8), 그 결과 모두에 이상이 없을 경우 실제 연소에 필요한 제어열량에 따른 송풍팬(1)의 회전수(C)에 대응하는 전류치를 출력하게 된다(S9).

이후 상기 중앙연산 처리부(7)에서는 송풍팬 회전수 검출부(2)를 통해 검출되는 송풍팬(1)의 회전수가 실제 연소에 필요한 제어열량에 따른 송풍팬의 회전수(C)인지를 판단하고(S10), 그 결과 송풍팬(1)의 회전수가 실제 연소에 필요한 제어열량에 따른 송풍팬의 회전수(C)가 아니면 이전 단계(S9)를 반복 수행하되, 송풍팬(1)의 회전수가 실제 연소에 필요한 제어열량에 따른 송풍팬의 회전수(C)와 같으면 연소이행 서브루틴(S11)을 수행하게 된다.

이때, 상기에 있어서 일부 예시한 송풍팬(1)의 1,2차 회전수(A)(B) 및 팬 전류치를 포함한 실제 연소에 필요한 제어열량에 따른 송풍팬의 회전수(C) 등은 그에 한정하는 것은 아니며, 이들 모두는 열교환기의 용량에 따라 변경될 수 있다.

또한, 상기 단계(S12)(S14)에서 각각 판단하는 경과시간(m)(n)을 5-10초 및 10-15초로 설정한 이유는, 송풍팬(1)의 회전수가 (A) 또는 (B)로 회전하는데 필요한 전류를 출력시켜 줄 때, 송풍팬에 그 전류에서 충분한 시간 작동될 수 있도록 한 상태에서 그에 대한 이상 유무를 정확히 판단하기 위함이며, 상기 경과시간(m)(n)은 실험에 의해 설정된 것으로 이에 한정하지는 않는다.

한편, 상기와 같은 단계를 거쳐 연소가 실시되기 전에 송풍팬 이상 유무를 판단한 결과 이상이 없는 것으로 판단되면, 상기 중앙연산 처리부(7)에서는 도 4에 도시한 연소이행 서브루틴(S11)을 수행하게 된다.

즉, 상기 중앙연산 처리부(7)에서는 실제 연소에 필요한 열량을 계산(S111)한 다음 송풍팬 구동부(3)를 통해 송풍팬(1)이 실제 연소에 필요한 회전수로 회전하는데 필요한 전류를 출력(S112)주고 이어서, 송풍팬 회전수 검출부(2)를 통해 검출되는 송풍팬(1)의 회전수가 실제 연소에 필요한 열량만큼 회전수를 나타내는지를 판단하게 된다(S113).

그 결과, 송풍팬(1)의 회전수가 필요열량과 같지 않으면 정해진 시간(ℓ; 예를 들어 5초 이내)이 경과 되었는지를 판단하는 단계(S116)를 더 실시하여, 만약 정해진 시간(ℓ)이 경과 되지않았으면 송풍팬(1)이 실제 연소에 필요한 회전수로 회전하는데 필요한 전류를 출력시켜 주는 단계(S112)로 되돌아가고, 정해진 시간(ℓ)이 경과 되었으면 송풍팬(1)에 이상이 있음을 표시부(6)에 표시 줌은 물론 보일러를 안전정지(S117)시겨 주게 된다.

이때, 상기 단계(S116)에서 판단하는 정해진 시간(ℓ)을 5초 이내로 설정한 이유는, 송풍팬(1)의 회전수가 필요열량으로 회전하는데 필요한 전류를 출력시켜 줄 때, 송풍팬에 그 전류에서 충분한 시간 작동될 수 있도록 한 상태에서 그에 대한 이상 유무를 정확히 판단하기 위함이며, 상기 정해진 시간(ℓ)은 실험에 의해 설정된 것으로 이에 한정하지는 않는다.

그러나 상기에서 판단(S113)한 결과, 송풍팬(1)의 회전수가 필요열량과 같으면 송풍팬 전류 검출부(4)를 통해 검출되는 송풍팬 전류가 상한치보다 작고, 하한치보다는 큰지를 판단(S114)하여, 만약 현재 송풍팬(1)에 흐르는 전류가 상한치보다는 작고 하한치보다는 크면 초기 단계(S111)로 되돌아가고, 검출된 송풍팬 전류가 상한치보다 작고, 하한치보다 큰지를 판단(S114)한 결과 현재 송풍팬에 흐르는 전류가 상한치보다 크지 않거나 또는 하한치보다도 작지 않은 경우 송풍팬(1)에 이상이 발생된 것으로 인식하고 이를 표시부(6)에 표시해 줌은 물론 보일러를 안전정지(S115)시켜 주게 준다.
여기서 현재 송풍팬(1)에 흐르는 전류가 하한치와 같거나 또는 상한치와 같은 경우에는 송풍팬(1)의 이상으로 판단하고 안전정지시켜 주게 된다.

이와 같이 본 발명에 따르면 보일러의 연소시 배기부하변화(공기량 감소 및 증가)를 검지하여 이상 작동시 CO/NOx가 과다 배출되기 전에 보일러 작동을 정지할 수 있는 것이다.

이때, 보일러의 연소 중 송풍팬(1)의 전류치에 대한 상,하한치는 해당 열량 기준치의 5-10% 범위 내에서 관리할 수 있도록 하였다.

이와 같이 본 발명에 따르면 연소 중 송풍팬(1)의 이상 유무를 팬의 회전수 검지와 팬에 흐르는 전류치 검출을 통해 확인하고 계속적인 연소 또는 안전정지를 실시할 수 있어 보일러의 연소작동에 따른 신뢰도 자체를 대폭 향상시킬 수 있는 것이다.

상술한 실시 예는 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기 실시 예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.

도 1은 본 발명 방법이 적용된 보일러 제어부의 개략 블록 구성도.

도 2는 송풍팬 회전 수 및 전류 검출을 위한 그래프.

도 3은 본 발명 방법을 설명하기 위한 메인 플로우챠트.

도 4는 도 3 중 연소이행 서브루틴에 대한 플로우챠트.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 송풍팬 2 : 송풍팬 회전수 검출부

3 : 송풍팬 구동부 4 : 송풍팬 전류 검출부

5 : EEPROM 6 : 표시부

7 : 중앙연산 처리부 8 : 비례 전자변

9 : 비례 전자변 구동부 10 : 비례 전자변 전류 검출부

Claims (10)

1. 송풍팬과 송풍팬 회전수 검출부, 송풍팬 구동부, 송풍팬 전류 검출부, 비례 전자변, 비례 전자변 구동부, 비례 전자변 전류 검출부, 표시부, EEPROM 및 중앙연산 처리부를 구비한 보일러의 연소제어 시 안전제어방법에 있어서,

   연소허가신호가 입력되면 송풍팬에 구동신호를 출력하는 단계와;

   송풍팬이 1차로 정해진 회전수(A)로 회전하는데 필요한 전류를 출력시켜 주는 단계와;

   실제 송풍팬의 회전수가 1차 정해진 회전수(A)와 같은지를 판단하는 단계와;

   상기에서 판단한 결과 송풍팬의 회전수가 1차 정해진 회전수와 같으면 송풍팬 전류가 1차 하한치(a)보다는 크고 1차 상한치(b)보다는 작은지를 판단하는 단계와;

   상기에서 판단한 결과 현재 송풍팬에 흐르는 전류가 1차 하한치(a)보다는 크고 1차 상한치(b)보다는 작으면 송풍팬이 2차로 정해진 회전수(B)로 회전하는데 필요한 전류를 출력시켜 주는 단계와;

   실제 송풍팬의 회전수가 2차 정해진 회전수(B)와 같은지를 판단하는 단계와;

   상기에서 판단한 결과 송풍팬의 회전수가 2차 정해진 회전수와 같으면 송풍팬 전류가 2차 하한치(c)보다는 크고 2차 상한치(d)보다는 작은지를 판단하는 단계와;

   상기에서 판단한 결과 현재 송풍팬에 흐르는 전류가 2차 하한치(c)보다는 크 고 2차 상한치(d)보다는 작으면 전자변과 염 검지센서, 비례변 및 안전회로에 대한 이상 유무를 확인하는 단계와;

   상기에서 확인한 결과 이상이 없을 경우 실제 연소에 필요한 제어열량에 따른 송풍팬의 회전수(C)에 대응하는 전류치를 출력하는 단계와;

   송풍팬의 회전수가 실제 연소에 필요한 제어열량에 따른 송풍팬의 회전수(C)인지를 판단하는 단계와;

   상기에서 판단한 결과 송풍팬의 회전수가 실제 연소에 필요한 제어열량에 따른 송풍팬의 회전수(C)가 아니면 이전 단계를 반복 수행하고 송풍팬의 회전수가 실제 연소에 필요한 제어열량에 따른 송풍팬의 회전수(C)와 같으면 연소이행 서브루틴을 수행하는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 하는 보일러의 안전연소를 위한 송풍팬 회전수 보정방법.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 EEPROM은 팬의 회전수에 따른 팬전류와 비례변 전류 데이터(기준 데이터), 배기폐쇄에 따른 보정 데이터, 팬의 전류보정 데이터(제어부의 제조편차 보정), 팬의 회전수 보정 데이터(팬의 제조편차 보정) 및 설치 조건에 따른 보정 데이터가 기억되어 있는 것을 특징으로 하는 보일러의 안전연소를 위한 송풍팬 회전수 보정방법.
3. 청구항 1에 있어서,

   송풍팬의 실제 회전수가 1차 정해진 회전수(A)와 같은지를 판단한 결과 같지 않으면 정해진 시간(m)이 경과 되었는지를 판단하는 단계를 더 실시하여, 정해진 시간(m)이 경과 되지않았으면 송풍팬이 1차로 정해진 회전수(A)로 회전하는데 필요한 전류를 출력시켜 주는 단계로 되돌아가고, 정해진 시간(m)이 경과 되었으면 송풍팬의 이상으로 판단하고 안전정지시키는 것을 특징으로 하는 보일러의 안전연소를 위한 송풍팬 회전수 보정방법.
4. 청구항 1에 있어서,

   송풍팬 전류가 1차 하한치(a)보다는 크고 1차 상한치(b)보다는 작은지를 판단한 결과 현재 송풍팬에 흐르는 전류가 1차 하한치(a)보다 크지 않거나 또는 1차 상한치(b)보다 작지 않으면 송풍팬의 이상으로 판단하고 안전정지시키는 것을 특징으로 하는 보일러의 안전연소를 위한 송풍팬 회전수 보정방법.
5. 청구항 1에 있어서,

   송풍팬의 실제 회전수가 2차 정해진 회전수(B)와 같은지를 판단한 결과 같지 않으면 정해진 시간(n)이 경과 되었는지를 판단하는 단계를 더 실시하여 정해진 시 간(n)이 경과 되지않았으면 송풍팬이 2차로 정해진 회전수(B)로 회전하는데 필요한 전류를 출력시켜 주는 단계로 되돌아가고, 정해진 시간(n)이 경과 되었으면 송풍팬의 이상으로 판단하고 안전정지시키는 것을 특징으로 하는 보일러의 안전연소를 위한 송풍팬 회전수 보정방법.
6. 청구항 1에 있어서,

   상기 송풍팬 전류가 2차 하한치(c)보다는 크고 2차 상한치(d)보다는 작은지를 판단한 결과 현재 송풍팬에 흐르는 전류가 2차 하한치(c)보다 크지 않거나 또는 2차 상한치(d)보다 작지 않으면 송풍팬의 이상으로 판단하고 안전정지시키는 것을 특징으로 하는 보일러의 안전연소를 위한 송풍팬 회전수 보정방법.
7. 청구항 1에 있어서,

   1차 전류치에 대한 상한치(a) 및 하한치(b)는 송풍팬이 1차로 정해진 회전수(A)로 구동될 때의 흘러야할 정상 전류치의 ±7%이고, 2차 전류치에 대한 상한치(c) 및 하한치(d)는 송풍팬이 2차로 정해진 회전수(B)로 구동될 때의 흘러야할 정상 전류치의 ±5%인 것을 특징으로 하는 보일러의 안전연소를 위한 송풍팬 회전수 보정방법.
8. 청구항 1에 있어서,

   상기 연소이행 서브루틴은,

   실제 연소에 필요한 열량을 계산하는 단계와;

   송풍팬이 실제 연소에 필요한 회전수로 회전하는데 필요한 전류를 출력시켜 주는 단계와;

   송풍팬의 회전수가 실제 연소에 필요한 열량만큼 회전수를 나타내는지를 판단하는 단계와;

   상기에서 판단한 결과 송풍팬의 회전수가 필요열량과 같으면 송풍팬 전류 검출부를 통해 검출되는 송풍팬 전류가 상한치보다 작고, 하한치보다는 큰지를 판단하는 단계와;

   상기에서 판단한 결과 현재 송풍팬에 흐르는 전류가 상한치보다는 작고 하한치보다는 크면 초기 단계로 되돌아가고, 현재 송풍팬에 흐르는 전류가 상한치보다 크지 않거나 또는 하한치보다도 작지 않으면 보일러를 안전정지시키는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 하는 보일러의 안전연소를 위한 송풍팬 회전수 보정방법.
9. 청구항 8에 있어서,

   송풍팬의 회전수가 실제 연소에 필요한 열량만큼 회전수를 나타내는지를 판단한 결과 송풍팬의 회전수가 필요열량과 같지 않으면 정해진 시간(ℓ)이 경과 되 었는지를 판단하는 단계를 더 실시하여, 정해진 시간(ℓ)이 경과 되지않았으면 송풍팬이 실제 연소에 필요한 회전수로 회전하는데 필요한 전류를 출력시켜 주는 단계로 되돌아가고, 정해진 시간(ℓ)이 경과 되었으면 보일러를 안전정지시키는 것을 특징으로 하는 보일러의 안전연소를 위한 송풍팬 회전수 보정방법.
10. 청구항 8에 있어서,

    연소 중 송풍팬의 전류치에 대한 상,하한치 판단 기준은, 해당 열량 기준치의 5-10%인 것을 특징으로 하는 보일러의 안전연소를 위한 송풍팬 회전수 보정방법.

Images