WO2024258150A1 - 고착 현상 현장 체크 가능한 공기량 조절 장치 및 이를 포함하는 석탄 화력 발전소의 공기 공급 시스템 - Google Patents

고착 현상 현장 체크 가능한 공기량 조절 장치 및 이를 포함하는 석탄 화력 발전소의 공기 공급 시스템 Download PDF

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10—Final actuators
    • F01D17/12—Final actuators arranged in stator parts
    • F01D17/14—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L13/00—Construction of valves or dampers for controlling air supply or draught
    • F23L13/06—Construction of valves or dampers for controlling air supply or draught slidable only
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L3/00—Arrangements of valves or dampers before the fire
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N3/00—Regulating air supply or draught
    • F23N3/06—Regulating air supply or draught by conjoint operation of two or more valves or dampers

Definitions

  • the present invention relates to an air volume control device for supplying air (e.g., auxiliary air) to a furnace of a boiler for a coal-fired power plant and an air supply system for a coal-fired power plant including the same.
  • air e.g., auxiliary air
  • the furnace of a coal-fired power plant is supplied with pulverized coal and an oxidizer.
  • the oxidizer can be used to achieve complete combustion of the pulverized coal.
  • the oxidizer can be air or pure oxygen. In this specification, the oxidizer and air are collectively referred to as air, and should be appropriately interpreted according to the context.
  • An air volume control device is a device that controls the amount of air so that an appropriate amount of air can be supplied. The amount of air supplied is controlled using an air volume control device.
  • the air volume control device is composed of a cylinder, a positioner, etc.
  • the end of the cylinder rod is connected to an air control plate.
  • the positioner connected to the cylinder drives the cylinder in response to a controlled signal, thereby variably adjusting the linear movement distance of the cylinder rod.
  • the linear movement distance of the cylinder rod controls the opening amount of the air control plate (not shown).
  • the air volume control device Since the air volume control device is installed on the outer wall of the furnace, it is easily exposed to foreign substances such as high temperature, ash, moisture, and dust. This can cause the air volume control device to malfunction.
  • an input signal is input from the driver's seat to the air volume control device to drive the cylinder.
  • the operator measures the linear movement distance of the cylinder rod corresponding to the input signal to determine whether there is a failure.
  • multiple air volume control devices must all be controlled according to the input signal.
  • the purpose of the present invention is to provide an air volume control device that can immediately check for failure on site.
  • the purpose of the present invention is to provide an air volume control device capable of immediately determining a failure of only one air volume control device suspected of failure.
  • the purpose of the present invention is to provide an air volume control device that enables an operator to immediately determine the failure of an air volume control device suspected of failure, even without controlling the input of signal air for inspection from an operation room to the air volume control device.
  • the purpose of the present invention is to provide an air volume control device in which a feedback spring is protected by a covering tube to prevent foreign substances such as dust from entering the interior of the air volume control device, while allowing immediate on-site confirmation of failure.
  • the purpose of the present invention is to provide an air supply system for a coal-fired power plant that can monitor from an operator's cabin and immediately determine which air volume control device requires inspection, in order to check for failure of air volume control devices installed at multiple locations.
  • the present invention provides an air supply system for a coal-fired power plant capable of solving the problem that, in a coal-fired power plant environment, an air volume control device is exposed to high temperature, foreign substances such as ash, moisture, and dust because it is installed on the outer wall of the furnace, and thus the cylinder rod of the air volume control device is fixed and does not move, and therefore, the existing method of determining and inspecting a failure is ineffective, and therefore, it is practically impossible for a worker to check the fixed state of more than 100 air volume control devices, and thus, a failed air volume control device is left unattended.
  • the present invention provides an air volume control device.
  • the cylinder includes a housing forming a cylinder room; a piston dividing the cylinder room into a first cylinder room and a second cylinder room and reciprocating inside the cylinder room; and a cylinder rod coupled with the piston, and the positioner generates movement of the cylinder rod in proportion to an input signal, and includes a first cylinder room communication port communicating with the first cylinder room; and a second cylinder room communication port communicating with the second cylinder room, and includes a first three-way valve provided in a path connecting the first cylinder room communication port and the first cylinder room, one side of which is open to the atmosphere; and a second three-way valve provided in a path connecting the second cylinder room communication port and the second cylinder room, one side of which is open to the atmosphere.
  • the positioner comprises: a signal air input port which is a path through which signal air is introduced as the input signal; a signal pressure chamber which is connected to the signal air input port and includes a first diaphragm which is displaced by the signal air; a nozzle whose back pressure changes by the displacement of the first diaphragm; a pressure air supply port which is a path through which pressure air is introduced; a first communication passage, a second communication passage, and a third communication passage having an orifice which communicate with the pressure air supply port; a spool valve which includes a first spool which opens and closes the first cylinder room communication port, and a second spool which opens and closes the second cylinder room communication port, and which changes the path through which the pressure air moves to either the first cylinder room communication port or the second cylinder room communication port by a change in the back pressure of the nozzle; a supply chamber which is connected to the first communication passage and is closed by the first spool and the second spool; A first supply pressure
  • the positioner may further include a covering tube that surrounds the feedback spring and protects the feedback spring from the outside.
  • the present invention provides an air supply system for a coal-fired power plant.
  • the air supply system for a coal-fired power plant includes a plurality of air volume control devices that share and receive an input signal from one signal air supply source and share and supply pressurized air from one pressure air supply source; and a control unit that controls the air pressure of the signal air and the pressurized air.
  • the air supply system for a coal-fired power plant includes an air volume control device that receives signal air from a signal air supply source according to an input signal and receives pressure air from a pressure air supply source, and the air volume control device includes a cylinder and a positioner, and the cylinder includes a housing that forms a cylinder room; a piston that divides the cylinder room into a first cylinder room and a second cylinder room and reciprocates inside the cylinder room; and a cylinder rod coupled with the piston, and the positioner generates a displacement of the cylinder rod in proportion to an input signal that is an electrical signal in a range of a first value and a second value, and the air supply system further includes a displacement measuring device that generates an electrical signal according to the displacement of the cylinder rod and outputs the generated electrical signal as a feedback signal; and a display unit that visually displays the feedback signal of the displacement measuring device.
  • the input signal and the feedback signal may be current values in the range of 4 mA to 20 mA.
  • an electrical signal applied as the input signal may be converted into a signal air pressure and applied to the positioner.
  • the display unit may be placed in the driver's cabin.
  • the air volume control devices are installed in multiple locations, the air volume control devices are provided in a plurality of groups in which multiple air volume control devices form one group, and one input signal is applied to each group so as to be interlocked, the displacement measuring device is provided for each air volume control device, and the display unit can display the input signal applied to each group and the feedback signal output from each of the displacement measuring devices provided for each air volume control device.
  • an alarm may be displayed on the display unit.
  • the air volume control device can be immediately checked for malfunction on site.
  • an air volume control device According to an air volume control device according to one embodiment of the present invention, it is possible to immediately determine whether only one air volume control device suspected of being defective is defective.
  • An air volume control device enables an operator to immediately determine a failure of an air volume control device suspected of failure, even if a signal air for inspection is not controlled to be input to the air volume control device from an operation room.
  • an air supply system of a coal-fired power plant in order to check whether air volume control devices installed in multiple locations are broken, it is economical because it is possible to monitor from the driver's cabin and immediately determine which air volume control device requires inspection.
  • inspection of an air volume control device can be performed effectively, so that the problem of a malfunctioning air volume control device being left unattended is reduced, and thus the boiler can be operated stably.
  • an air supply system of a coal-fired power plant even if the operator's cabin does not control the signal air for inspection to be input to the air volume control device, the operator can immediately determine the failure of the air volume control device suspected of failure.
  • Figure 1 is a schematic diagram showing a thermal power generation system according to one embodiment.
  • Figure 2 is a plan view showing a windbox (50) installed in a furnace (20) according to one embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an air supply system according to one embodiment.
  • Figure 4 is a plan view of an air volume control device (100) according to one embodiment of the present invention.
  • Figure 5 is a front view of an air volume control device (100) according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a drawing explaining the structure of an air volume control device (100) according to one embodiment of the present invention.
  • Figure 7 is a first usage state diagram of an air volume control device (100) according to one embodiment of the present invention.
  • Figure 8 is a second usage state diagram of an air volume control device (100) according to one embodiment of the present invention.
  • Figures 9 and 10 are operation status diagrams during on-site inspection of an air volume control device (100) according to one embodiment of the present invention.
  • Figure 11 is a schematic diagram of an air volume control device (100) according to one embodiment of the present invention.
  • Figures 12 and 13 are front and plan views showing an air volume control device (100) provided with a distance change measuring device (600) for a fault monitoring system.
  • Figure 14 illustrates an air supply system according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 15 is a screen configuration of a display unit (810) according to an embodiment of the present invention.
  • expressions such as “same” and “same as” not only indicate a strictly identical state, but also indicate a state in which there is a difference in tolerance, or the degree to which the same function is obtained.
  • 'and/or' includes a combination of multiple listed items or any one of multiple listed items.
  • 'A or B' can include 'A', 'B', or 'both A and B'.
  • FIG 1 is a schematic diagram showing a thermal power plant system according to one embodiment. The thermal power plant system will be described with reference to Figure 1.
  • the thermal power generation system produces electricity using steam generated in a boiler (10).
  • the furnace (20) is a space where a flame (F) is formed.
  • Fuel and an oxidizer can be supplied to the furnace (20) to form the flame (F).
  • the fuel can be coal.
  • the coal can be pulverized coal.
  • An oxidizer can be supplied further to aid combustion of the coal.
  • the oxidizer can be air.
  • the oxidizer can be pure oxygen. In this specification, the oxidizer and air are collectively referred to as air, and the word air should be appropriately interpreted according to the context.
  • the fuel supply unit (30) is configured to supply fuel to the furnace (20).
  • the fuel of the fuel supply unit (30) is supplied to the furnace (20) through the fuel nozzle (32).
  • the fuel supply unit (30) and the fuel nozzle (32) are connected by a fuel supply pipe (31).
  • the fuel supply pipe (31) is a pipe connecting the fuel supply unit (30) and the fuel nozzle (32).
  • the fuel supply pipe (31) may be composed of a plurality of pipes. Each fuel supply pipe (31) may be connected to each fuel nozzle (32).
  • the fuel supply pipe (31) forms a path from the fuel supply unit (30) to the fuel nozzle (32).
  • the drawing shows a first fuel supply pipe (31a), a second fuel supply pipe (31b), a third fuel supply pipe (31c), and a fourth fuel supply pipe (31d).
  • a fuel supply pipe (31) can be appropriately installed in a necessary location.
  • the air supply unit (40) is configured to supply air to the furnace (20). Air is supplied to the furnace (20) through the air nozzle (42).
  • the air supply pipe (41) forms a path from the air supply unit (40) to the air nozzle (42).
  • the air supply pipe (41) is a pipe connecting the air supply unit (40) and the air nozzle (42).
  • the air supply pipe (41) may be composed of a plurality of pipes. Each air supply pipe (41) may be connected to each air nozzle (42).
  • a first air supply pipe (41a), a second air supply pipe (41b), a third air supply pipe (41c), and a fourth air supply pipe (41d) are represented.
  • the air supply pipe (41) may be appropriately provided at necessary locations.
  • a supply amount control device (100) is installed in the air supply pipe (41).
  • the air volume control device (100) adjusts the opening amount of the air supply pipe (41).
  • the supply volume control device (100) will be described in detail later.
  • the fuel nozzle (32) and the air nozzle (42) may be provided in the form of a windbox.
  • FIG. 1 illustrates two windboxes (50). Referring further to FIG. 2, the windboxes (50) are provided at each corner of the furnace (20).
  • the windboxes (50a, 50b, 50c, 50d) at each corner may be configured in the form of an assembly separated into an upper, middle, and lower part.
  • Each assembly may include a plurality of fuel nozzles (32) and a plurality of air nozzles (42).
  • a flame (F) inside the furnace (20) heats water in the superheater (51) to generate saturated steam.
  • the steam from the superheater (51) is provided to a high-pressure turbine (61).
  • the steam used in the high-pressure turbine (61) is recovered and reheated in the reheater (52).
  • the configuration and number of the superheater (51) and reheater (52) are not specific and may be modified according to the configuration of a general thermal power generation system.
  • steam supplied from the reheater (52) is transmitted to the medium-pressure turbine (62) and each low-pressure turbine (63) used.
  • the generator (70) produces electricity through these.
  • the steam used in the low-pressure turbine (63) is finally condensed in the condenser (80).
  • the condensate is supplied to the economizer (53) of the boiler (10).
  • the economizer (53) is connected to the superheater (51).
  • the flue gas treatment device (90) removes harmful substances from the flue gas discharged from the boiler (10).
  • the chimney (95) discharges the flue gas from which the harmful substances have been removed to the outside.
  • Fig. 3 is a schematic drawing of an air supply system according to one embodiment. The air supply system will be described with reference to Fig. 3.
  • the air supply system (1000) is a system for supplying air to the furnace (20). It is a system for supplying air from the air supply unit (40) to the air nozzle (42).
  • An air volume control device (100) is installed in the air supply pipe (41). The air volume control device (100) controls the air supply amount of each air nozzle (42).
  • four air volume control devices (100) are configured to be interlocked with each other. The interlocking points of the air volume control devices (100) can be appropriately adjusted according to the design, but for equipment efficiency, a plurality of air volume control devices (100) are interlocked and driven by one signal.
  • each of the air volume control devices (100) connected to the 1-1 air nozzle (42aa), the 1-2 air nozzle (42ab), the 1-3 air nozzle (42ac), and the 1-4 air nozzle (42ad) shares one signal air.
  • the signal air is an embodiment of an input signal for controlling the air volume control device (100).
  • the 1-1 signal air pipe (211a), the 1-2 signal air pipe (212a), the 1-3 signal air pipe (213a), and the 1-4 signal air pipe (214a) branched from one signal air supply source (210a) are connected to each of the air volume control devices (100).
  • each of the air volume control devices (100) connected to the 1-1 air nozzle (42aa), the 1-2 air nozzle (42ab), the 1-3 air nozzle (42ac), and the 1-4 air nozzle (42ad) shares a single pressure air.
  • the 1st pressure air pipe (221a), the 2nd pressure air pipe (222a), the 1-3rd pressure air pipe (223a), and the 1-4th pressure air pipe (224a) branched from a single pressure air supply source (220a) are connected to each of the air volume control devices (100).
  • each of the air amount control devices (100) connected to the 2-1 air nozzle (42ba), the 2-2 air nozzle (42bb), the 2-3 air nozzle (42bc), and the 2-4 air nozzle (42bd) shares one signal air.
  • the 2-1 signal air pipe (211b), the 2-2 signal air pipe (212b), the 2-3 signal air pipe (213b), and the 2-4 signal air pipe (214b), which are branched from one signal air supply source (210b), are connected to each of the air amount control devices (100).
  • each of the air volume control devices (100) connected to the 2-1 air nozzle (42ba), the 2-2 air nozzle (42bb), the 2-3 air nozzle (42bc), and the 2-4 air nozzle (42bd) shares one pressurized air (220b).
  • the 2-1 pressurized air pipe (221b), the 2-2 pressurized air pipe (222b), the 2-3 pressurized air pipe (223b), and the 2-4 pressurized air pipe (224b) branched from one pressurized air supply source (220b) are connected to each of the air volume control devices (100).
  • Proper air supply is important for stability in the furnace (20). For example, proper distribution and supply of air at fuel ignition and low load is important for stability in the furnace (20). In addition, proper air supply is important for obtaining optimum combustion over full load. In addition, distribution of primary and secondary air has a great influence on the formation of nitrogen oxides. In general, reducing the amount of air after the fuel, combined with the large amount of air above the fuel nozzle, reduces the amount of nitrogen oxides produced. This principle is to suppress the combustion rate so that the heat is not transferred to the water wall before the maximum temperature is reached. When the maximum temperature is reached, the amount of NOx produced is lower than when not restricted. Distribution of secondary air also affects the diffusion of pollutants.
  • the optimum air distribution ratio is basically determined by the combustion characteristics of the fuel and is also affected by the mixing combustion rate and the flame shape in the furnace.
  • the air supply system (1000) modulates the air volume control device (100) to position the differential pressure between the set wind box (50) and the furnace (20).
  • the fuel supply control device (not shown) and the air volume control device (100) should be closed before starting and open after starting to modulate in proportion to the combustion rate.
  • Fig. 4 is a plan view of an air volume control device (100) according to an embodiment of the present invention.
  • Fig. 5 is a front view of an air volume control device (100) according to an embodiment of the present invention. The appearance of an air volume control device (100) according to an embodiment will be described with reference to Figs. 4 and 5.
  • An air volume control device (100) includes a positioner (300) and a cylinder (400).
  • the cylinder (400) is driven by the control of the positioner (300) of the air volume control device (100) to adjust the opening amount of an air control plate (not shown) connected to a cylinder rod (410).
  • the positioner (300) may include a first pressure gauge (311) and a second pressure gauge (321).
  • the first pressure gauge (311) is a pressure gauge for measuring the pressure of signal air supplied from a signal air supply source.
  • the second pressure gauge (321) is a pressure gauge for measuring the pressure of pressurized air supplied from a pressurized air supply source.
  • the positioner (300) may include a feedback unit (390).
  • the feedback unit (390) is connected to the cylinder rod (410) through a feedback connection unit (391).
  • One end of the feedback connection unit (391) is connected to the feedback unit (390), and the other end is connected to the cylinder rod (410).
  • the feedback section (390) can be protected by a feedback section covering tube (392).
  • the feedback section covering tube (392) is a corrugated tube made of heat-resistant rubber material.
  • the feedback section covering tube (392) surrounds the feedback section (390).
  • the heat-resistant rubber material includes a fluorine rubber material and a silicone rubber material.
  • the cylinder rod (410) can be protected by a shaft portion covering tube (412).
  • the shaft portion covering tube (412) wraps around the cylinder rod (410).
  • the cylinder rod covering tube (412) is a corrugated tube made of heat-resistant rubber material.
  • the feedback control unit cladding (392) and the cylinder rod cladding (412) block foreign substances from entering the cylinder (400) or the positioner (300) when the feedback unit (390) and the cylinder rod (410) move linearly and return to their original state.
  • the ruler (395) is a configuration in which a scale is displayed for measuring the linear movement distance of the cylinder rod (410) and the feedback unit (390).
  • the indicator (396) moves relative to the ruler (395).
  • the indicator (396) is connected to the feedback connection unit (391).
  • the indicator (396) moves according to the movement of the feedback connection unit (391). Since the feedback connection unit (391) connects the feedback unit (390) and the cylinder rod (410), the indicator (911) moves according to the linear movement of the cylinder rod (410).
  • the opening amount can be indicated in % units on the ruler (395).
  • the positioner (300) is provided with a signal air input port (312).
  • the signal air input port (312) is connected to a signal air supply pipe (see FIG. 3). Signal air enters the interior of the positioner (300) through the signal air input port (312).
  • the positioner (300) receives signal air through the signal air input port (312).
  • the positioner (300) is provided with a pressure air supply port (322).
  • the pressure air supply port (322) is connected to a pressure air supply pipe (see FIG. 3). Pressure air enters the interior of the positioner (300) through the pressure air supply port (322).
  • the positioner (300) is supplied with pressure air through the pressure air supply port (322).
  • the first pipe (341) connects the first cylinder room communication port (361, see FIG. 6) of the positioner (300) and the first cylinder room (421, see FIG. 6) of the cylinder (400).
  • a first three-way valve (510) is installed in the first pipe (341). The point indicated by the chain line is a position that can be adjusted by the operator when checking the air volume control device (100) using the first three-way valve (510).
  • the second pipe (342) connects the second cylinder room communication port (362, see FIG. 6) of the positioner (300) and the second cylinder room (422, see FIG. 6) of the cylinder (400).
  • a second three-way valve (520) is installed in the second pipe (342). The point indicated by the chain line is a position that can be adjusted by the operator when checking the air volume control device (100) using the second three-way valve (520).
  • FIG. 6 is a drawing explaining the structure of an air volume control device (100) according to an embodiment of the present invention.
  • the structure of an air volume control device (100) according to the embodiment will be explained with reference to FIG. 6.
  • a positioner (300) of one embodiment is described.
  • a flow path is provided inside the positioner (300).
  • a spool valve (350) is located inside the positioner (300).
  • the spool valve (350) controls the flow path.
  • the spool valve (350) has a first spool (351) and a second spool (352) positioned with a first neck (355a) therebetween.
  • the first neck (355a) has a smaller diameter than the first spool (351) and the second spool (352).
  • a second neck (355b) is located on the opposite side of the first neck (355a) with respect to the first spool (351).
  • a third neck (355c) is located on the opposite side of the first neck (355a) with respect to the second spool (352).
  • a third diaphragm (333) and a fourth diaphragm (334) are fixed to each end of the spool valve (350).
  • a third diaphragm (333) is fixed to the end of the second neck (355b).
  • a fourth diaphragm (334) is fixed to the end of the third neck (355c).
  • the positioner (300) is provided with a signal air input port (312) and a pressure air supply port (322).
  • the signal air input port (312) is connected to the signal air supply source (210a).
  • the signal air input port (312) is connected to the signal air supply source (210a) through a signal air supply pipe (211a).
  • the signal air transmitted through the signal air supply source (210a) through the signal air input port (312) is supplied to the interior of the positioner (300).
  • the signal air introduced through the signal air input port (312) is introduced into the signal pressure chamber (313).
  • the signal pressure chamber (313) is a space closed by the first diaphragm (331) and the second diaphragm (332).
  • the cylinder rod (410) moves in proportion to the air pressure of the signal air input into the signal pressure chamber (313).
  • the connecting member (393) is connected to one end of the feedback member (390).
  • the connecting member (393) is coupled with the first diaphragm (331) and the second diaphragm (332).
  • the feedback member (390) according to the embodiment is a coil spring.
  • the feedback member (390) is referred to as a feedback spring (320).
  • the force resulting from the movement of the connecting member (393) is transmitted to the feedback spring (320).
  • the force of the feedback spring (320) is transmitted to the connecting member (393).
  • the pressure air supply port (322) is connected to the pressure air supply source (220a).
  • the pressure air supply port (322) is connected to the pressure air supply source (220a) through the pressure air supply pipe (221a).
  • Pressure air delivered from the pressure air supply source (220a) through the pressure air supply port (322) is supplied to the interior of the positioner (300).
  • the path connected to the pressure air supply port (322) branches into a first communication path (323a), a second communication path (323b), and a third communication path (323c). That is, the pressure air introduced through the pressure air supply port (322) is supplied by branching into the first communication path (323a), the second communication path (323b), and the third communication path (323c).
  • the first communication passage (323a) communicates with the supply room (324) which is closed by the first spool (351) and the second spool (352).
  • the second communication passage (323b) communicates with the third diaphragm room (325a) which is closed by the third diaphragm (333).
  • the third communication passage (323c) communicates with the fourth diaphragm chamber (325b) which is closed by the fourth diaphragm (334).
  • An orifice (323ca) is provided in the third communication passage (323c).
  • the supply pressure chamber (325) is a concept that includes a third diaphragm chamber (325a) and a fourth diaphragm chamber (325b).
  • the third diaphragm chamber (325a) may be referred to as a first supply pressure chamber.
  • the fourth diaphragm chamber (325b) may be referred to as a second supply pressure chamber.
  • the first cylinder communication port (361) is opened and closed by the first spool (351).
  • the spool valve (350) moves in the A direction and the first spool (351) opens the first cylinder communication port (361), the first communication path (323a) and the first cylinder communication port (361) are connected.
  • the second cylinder communication port (362) is opened and closed by the second spool (352).
  • the spool valve (350) moves in the B direction and the second spool (352) opens the second cylinder communication port (362), the first communication path (323a) and the second cylinder communication port (362) communicate.
  • the nozzle (370) is connected to the fourth diaphragm (334).
  • the nozzle (370) is connected to the spool valve (350).
  • the nozzle (370) is coupled to the spool valve (350) and/or the fourth diaphragm (334). This coupling includes both direct coupling and indirect coupling.
  • the spool valve (350) can move dependently upon the movement of the nozzle (370).
  • the nozzle (370) can move dependently upon the movement of the spool valve (350).
  • the nozzle (370) can face the connecting member (393).
  • the nozzle (370) penetrates the wall (325ba) forming the fourth diaphragm chamber (325b).
  • a sealing may be provided at the contact surface between the wall (325ba) and the nozzle (370).
  • the nozzle (370) can slide along the wall (325ba).
  • the first exhaust chamber (381) is formed in the space between the first diaphragm (331) and the nozzle (370).
  • the first exhaust chamber (381) communicates with the first exhaust port (381a).
  • the first exhaust chamber (381) communicates with the atmosphere through the first exhaust port (381a).
  • the first exhaust chamber (381) and the fourth diaphragm chamber (325b) communicate through the nozzle (370).
  • the pressure fluid supplied to the fourth diaphragm chamber (325b) is introduced into the first exhaust chamber (381) through the nozzle (370).
  • the pressure fluid introduced into the first exhaust chamber (381) is discharged to the outside through the first exhaust port (381a).
  • the second exhaust chamber (382) is formed in the space between the third diaphragm (333) and the first spool (351).
  • the second exhaust chamber (382) communicates with the second exhaust port (382a).
  • the second exhaust chamber (382) communicates with the atmosphere through the second exhaust port (382a).
  • the third exhaust chamber (383) is formed in the space between the fourth diaphragm (334) and the second spool (352).
  • the third exhaust chamber (383) communicates with the third exhaust port (383a).
  • the third exhaust chamber (383) communicates with the atmosphere through the third exhaust port (383a).
  • a cylinder (400) has a first cylinder room (421) and a second cylinder room (422) provided inside a cylinder housing (401).
  • the first cylinder room (421) and the second cylinder room (422) are partitioned by a piston (430).
  • the volumes of the first cylinder room (421) and the second cylinder room (422) change depending on the movement of the piston (430).
  • the piston (430) is connected to the cylinder rod (410).
  • the cylinder rod (410) is installed facing the second cylinder chamber (422).
  • the first side port (421a) communicates with the first cylinder room (421).
  • the first side port (421a) communicates with the first cylinder room communication port (361) through the first pipe (341).
  • a first three-way valve (510) is provided in a path communicating between the first side port (421a) and the first cylinder room communication port (361).
  • the first path of the first three-way valve (510) is connected to the first cylinder room communication port (361), the second path is connected to the first side port (421a), and the third path is connected to the atmosphere.
  • the secondary port (422a) communicates with the second cylinder room (422).
  • the secondary port (422a) communicates with the second cylinder room communication port (362) through the second pipe (342).
  • a second three-way valve (520) is provided in a path communicating between the secondary port (422a) and the second cylinder room communication port (362).
  • the first path of the second three-way valve (520) is connected to the second cylinder room communication port (362), the second path is connected to the second port (422a), and the third path is connected to the atmosphere.
  • Fig. 7 is a diagram showing a first use state of an air volume control device (100) according to one embodiment of the present invention. The first use state will be described with reference to Fig. 7.
  • an air pressure of 1 kgf/cm 2 (maximum signal air pressure according to the embodiment) is supplied as signal air.
  • An air pressure of 5 kgf/cm 2 is supplied as pressurized air.
  • the side leading to the atmosphere of the first three-way valve (510) is closed.
  • the side leading to the atmosphere of the second three-way valve (520) is closed.
  • the signal air fills the signal pressure chamber (313).
  • the signal pressure chamber (313) is filled with the air pressure of the signal air
  • the first diaphragm (331) is displaced by the generated force.
  • the gap with the nozzle (370) changes due to the displacement of the first diaphragm (331).
  • the nozzle (370) back pressure changes due to the change in the gap between the first diaphragm (331) and the nozzle (370).
  • the generated force of the fourth diaphragm (334) overcomes the generated force of the third diaphragm (333) due to the back pressure of the nozzle (370).
  • the spool valve (350) moves in the A direction due to the generated force of the fourth diaphragm (334).
  • the first spool (351) opens the first cylinder room communication port (361).
  • the flow path of the supply room (324) is formed into a path through the first cylinder room communication port (361).
  • the flow path of the supply room (324) is closed into a path through the second cylinder room communication port (362).
  • the pressurized air flows into the first cylinder chamber (421) through the first cylinder chamber communication port (361).
  • the first cylinder chamber (421) is filled with the air pressure of the pressurized air.
  • the air pressure of the pressurized air pushes the piston (430) in the B direction.
  • the air in the second cylinder chamber (422) is exhausted.
  • the air in the second cylinder chamber (422) is exhausted, and the cylinder rod (410) moves in the B direction according to the movement of the piston (430).
  • the movement of the cylinder rod (410) is transmitted to the feedback spring (320) by the feedback connection (391), and the cylinder rod (410) moves until it is parallel to the generating force of the first diaphragm (331). As a result, a displacement of the cylinder rod (410) proportional to the input signal air occurs.
  • Fig. 8 is a second use state diagram of an air volume control device (100) according to one embodiment of the present invention. The second use state will be described with reference to Fig. 8.
  • air pressure of 0.2 kgf/cm 2 (minimum signal air pressure according to the embodiment) is supplied as signal air.
  • Air pressure of 5 kgf/cm 2 is supplied as pressurized air.
  • the side leading to the atmosphere of the first three-way valve (510) is closed.
  • the side leading to the atmosphere of the second three-way valve (520) is closed.
  • the signal air fills the signal pressure chamber (313).
  • the signal pressure chamber (313) is filled with the air pressure of the signal air
  • the first diaphragm (331) is displaced by the generated force.
  • the gap with the nozzle (370) changes due to the displacement of the first diaphragm (331).
  • the generated force of the third diaphragm (333) due to the air pressure of the pressurized air moves the spool valve (350) in the B direction.
  • the second spool (352) opens the second cylinder room communication port (362).
  • the flow path of the supply chamber (324) is formed as a path to the second cylinder room communication port (362).
  • the flow path of the supply chamber (324) is closed as a path to the first cylinder room communication port (361).
  • the pressurized air flows into the second cylinder chamber (422) through the second cylinder chamber communication port (362).
  • the second cylinder chamber (422) is filled with the air pressure of the pressurized air.
  • the air pressure of the pressurized air pushes the piston (430) in the A direction.
  • the air in the first cylinder chamber (421) is exhausted.
  • the air in the first cylinder chamber (421) is exhausted, and the cylinder rod (410) moves in the A direction according to the movement of the piston (430).
  • the movement of the cylinder rod (410) is transmitted to the feedback spring (320) by the feedback connection (391), and the cylinder rod (410) moves until it is parallel to the generating force of the first diaphragm (331). As a result, a displacement of the cylinder rod (410) proportional to the input signal air occurs.
  • FIGS. 9 and 10 are operation status diagrams during on-site inspection of an air volume control device (100) according to one embodiment of the present invention. The operation of the air volume control device (100) during on-site inspection will be described with reference to FIGS. 9 and 10.
  • an air pressure of 0.6 kgf/cm 2 (an intermediate value of the signal air according to the embodiment) is supplied as signal air.
  • An air pressure of 5 kgf/cm 2 is supplied as pressurized air.
  • the pressurized air is supplied through the first cylinder room communication port (361) and the second cylinder room communication port (362) so that the air pressures of the first cylinder room (421) and the second cylinder room (422) are equal. That is, the pressurized air is distributed and supplied through the first cylinder room communication port (361) and the second cylinder room communication port (362) so that the air pressures of the first cylinder room (421) and the second cylinder room (422) are equal.
  • the air pressure of the first cylinder chamber (421) is lower than the air pressure of the second cylinder chamber (422)
  • pressurized air is supplied to the first cylinder chamber (421) by the balance of the generating force of the first diaphragm (331), the back pressure of the nozzle (370), the force of the feedback spring (320), etc.
  • the air pressure of the second cylinder chamber (422) is lower than the air pressure of the first cylinder chamber (421)
  • pressurized air is supplied to the second cylinder chamber (422) by the balance of the generating force of the first diaphragm (331), the back pressure of the nozzle (370), the force of the feedback spring (320), etc.
  • the air pressures of the first cylinder chamber (421) and the second cylinder chamber (422) become equal (omitted from the drawing).
  • FIG. 9 describes the operation when checking the air control device (100) by adjusting the first three-way valve (510)
  • FIG. 10 describes the operation when checking the air control device (100) by adjusting the second three-way valve (520).
  • Fig. 9 shows a state in which the atmospheric side of the first three-way valve (510) is open and the first cylinder room communication port (361) side is closed. That is, the first cylinder room (421) is in communication with the atmosphere. The side of the second three-way valve (520) that is connected to the atmosphere is closed.
  • the first cylinder chamber (421) and the second cylinder chamber (422) are each in a balanced state with an air pressure of 5 kgf/cm 2 .
  • the first cylinder chamber (421) is opened, the internal air of the first cylinder chamber (421) is exhausted, and the internal pressure is converted to atmospheric pressure.
  • the air pressure of the second cylinder chamber (422) becomes dominant, and the piston (430) moves in the A direction.
  • the spool valve (350) moves in the B direction, and the second spool (352) opens the second cylinder chamber communication port (362).
  • the flow path of the supply room (324) is formed into a path through the second cylinder room communication port (362).
  • the flow path of the supply room (324) is closed into the first cylinder room communication port (361).
  • the pressurized air flows into the second cylinder room (422) through the second cylinder room communication port (362).
  • the second cylinder room (422) is filled with the air pressure of the pressurized air.
  • the air pressure of the pressurized air can further push the piston (430) in the A direction.
  • the cylinder rod (410) can move in the A direction according to the operating status of the first three-way valve (310) regardless of the signal air. For example, the speed of movement in the A direction can be controlled according to the speed of switching the first three-way valve (310). If the air volume control device (100) is broken due to environmental conditions such as high temperature, ash, moisture, and dust, the cylinder rod (410) does not move properly in the A direction. Therefore, the operator can immediately determine the failure of the air volume control device (100) by observing the movement of the cylinder rod (410).
  • the cylinder rod (410) returns to a position proportional to the signal air.
  • Fig. 10 shows a state in which the first three-way valve (510) is closed on the atmospheric side and the first cylinder communication port (361) side is open, similar to the state of use described in Fig. 7.
  • the atmospheric side of the second three-way valve (520) is open and the second cylinder communication port (362) side is closed.
  • the spool valve (350) moves in the A direction, and the first spool (351) opens the first cylinder room communication port (361).
  • the flow path of the supply room (324) is formed as a path to the first cylinder room communication port (361).
  • the flow path of the supply room (324) is closed as a path to the second cylinder room communication port (362).
  • the pressurized air flows into the first cylinder room (421) through the first cylinder room communication port (361).
  • the first cylinder room (421) is filled with the air pressure of the pressurized air.
  • the air pressure of the pressurized air can further push the piston (430) in the B direction.
  • the cylinder rod (410) can move in the B direction depending on the operating status of the second three-way valve (520) regardless of the signal air. For example, the speed of movement in the B direction can be controlled depending on the speed of switching the second three-way valve (520). If the air volume control device (100) is broken due to environmental conditions such as high temperature, ash, moisture, and dust, the cylinder rod (410) does not move properly in the B direction. Therefore, the operator can immediately determine the failure of the air volume control device (100) by observing the movement of the cylinder rod (410).
  • the first three-way valve (510) should be interpreted as an equivalent unit by grouping multiple configurations, not only as a single valve, but also as performing the functions of opening the first cylinder chamber (421) to the atmosphere and closing the first cylinder chamber communication port (361).
  • the path switching is convenient, there is an effect of preventing worker errors.
  • the second three-way valve (520) is not limited to a single configuration, but should be interpreted as an equivalent entity by grouping multiple configurations when it performs the function of opening the second cylinder room (422) to the atmosphere and closing the second cylinder room communication port (362).
  • the second three-way valve (520) it is advantageous in that it is possible to prevent mistakes by workers because the path switching is convenient.
  • FIG. 11 is a schematic diagram of an air volume control device (100) according to an embodiment of the present invention.
  • the air volume control device (100) will be described with reference to FIG. 11.
  • Instrument air is supplied to a positioner after having moisture and/or oil removed from it by a mist separator.
  • the air pressure of the signal air is 0.2 kgf/cm 2
  • the pressure air flows to OUT2 in the positioner (300)
  • the pressure air is 1 kgf/cm 2
  • the pressure air flows to OUT1.
  • the pressure air is usually supplied by distributing it to OUT1 and OUT2.
  • path 1 is blocked and the cylinder moves toward the lower pressure side.
  • Paths 2 and 4 also operate according to the same principles as paths 1 and 3.
  • the air volume control device (100) it is possible to immediately check whether the air volume control device (100) is broken on site. If a failure of the device is suspected, the failure can be confirmed by switching the air path using the first three-way valve (510) and the second three-way valve (520).
  • the first three-way valve (510) and the second three-way valve (520) according to the embodiment can be provided as ball valves.
  • the air volume control device (100) Since the air volume control device (100) is installed on the outer wall of the furnace (20), it is exposed to foreign substances such as high temperature, ash, moisture, and dust, so that rust or deformation may occur, resulting in a failure of the device. However, in the past, it was necessary to adjust the air pressure of the signal air using the control unit (a concept including the input unit and the display unit) in the driver's room to move the cylinder rod (410). In other words, the failure could not be immediately confirmed on site. However, according to an embodiment of the present invention, since the same effect as adjusting the air pressure of the signal air to the maximum and minimum values by only operating the valve on site is obtained, the failure of the air volume control device (100) can be immediately identified on site.
  • FIGS. 12 and 13 are front and plan views showing an air volume control device (100) provided with a displacement measuring device (600) for a fault monitoring system.
  • the displacement measuring device (600) may be a Linear Variable Displacement Transducer (LVDT).
  • the displacement measuring device (600) measures the distance change according to the forward and backward movement of the cylinder rod (410).
  • the displacement measuring device (600) outputs the distance change as an electrical signal.
  • the output electrical signal is used as a feedback signal for determining whether the air volume measuring device (100) is operating normally according to the input signal.
  • the range of the electrical signal output by the displacement measuring device (600) is set to have a first value to a second value, which is the same range as the input signal for generating the displacement of the cylinder rod (410).
  • the normal electrical signal of the displacement measuring device output according to the normal displacement is set to output the same value as the electrical signal, which is the input signal. Accordingly, since the feedback signal is output with the same value as the input signal in an ideal normal state, it is possible to intuitively determine whether the displacement of the cylinder rod (410) has occurred appropriately in response to the input signal. Meanwhile, a power source for the displacement measuring device (600) may be connected to the displacement measuring device (600), and its representation in the drawing is omitted.
  • Fig. 14 illustrates an air supply system according to an embodiment of the present invention.
  • a system operator may reside in the driver's cabin (800).
  • the system operator may operate an input unit (810) installed in the driver's cabin (800).
  • the operating status of the system may be checked through the display unit (820).
  • the air volume control device (100) is provided in multiple units as a group. In the embodiment, it is expressed that four air volume control devices (100a, 100b, 100d, 100d) are provided in one group.
  • the air volume control devices (100) can be installed at the corners of the furnace (20), and a layer can form one group.
  • the group of air volume control devices can be provided in multiple units. In this specification, one group is illustrated and described for concise explanation.
  • Each of the air volume control devices (100a, 100b, 100d, 100d) forming one group can be driven in conjunction with one input signal (S1).
  • the input signal (S1) can be input from the driver's cabin through the input unit (810). In the embodiment, the input signal (S1) is an electrical signal.
  • the maximum value of the input signal (S1) can be defined as the first value, and the minimum value can be defined as the second value.
  • the input signal (S1) may be a current value in the range of 4 mA to 20 mA.
  • the input signal (S1) is converted into signal air (S2) and applied to each air volume control device (100).
  • the input signal (S1) may be converted into signal air (S2) through the electro-pneumatic converter (900).
  • the signal air (S2) may be converted into 0.6 kgf/cm2, which is an intermediate value of the signal air described above, and applied to the positioner (300).
  • the displacement measuring device (600) outputs a current value according to the position of the cylinder rod (410, see FIG. 13) of the air volume control device (100) as a feedback signal and transmits it to the driver's cab.
  • the displacement measuring device (600) is installed in each air volume control device (100).
  • the feedback signals (P1, P2, P3, P4) measured in each of the displacement measuring devices (600a, 600b, 600c, 600d) are transmitted to the driver's cab (800).
  • the feedback signals (P1, P2, P3, P4) are displayed on the display unit (820).
  • the driver's cabin (800) by monitoring the feedback signals (P1, P2, P3, P4) output from the displacement measuring device (600), it is possible to monitor whether the air volume control device (100) is operating normally. If the current value of the displacement measuring device (600a) is out of the error range, it is possible to recognize in the driver's cabin (800) that the air volume control device (100a) needs to be inspected. In the driver's cabin, the necessity of inspecting the air volume control device (100a) can be conveyed to the field worker, and whether there is a malfunction can be confirmed in the field.
  • Fig. 15 is a screen configuration of a display unit (810) according to an embodiment of the present invention.
  • the display unit (810) may be configured as a monitor.
  • the display unit (810) according to the embodiment displays an input signal and a feedback signal input for each air volume control device (100).
  • the screen configuration according to the embodiment only two groups of air volume control devices (100), the first group and the second group, are shown as examples, but dozens of groups may be displayed on the display unit (810).
  • the embodiment will be described with reference to the drawings.
  • the display unit (810) indicates that a first input signal (S1-1) is input to the air volume control devices (100a, 100b, 100c, 100d) forming the first group.
  • a state in which a second input signal (S1-2) is input to the air volume control devices (100e, 100f, 100g, 100h) forming the second group is indicated.
  • the display unit (810) displays feedback signals (P1 to P8) according to the displacement of each air volume control device (100a, 100b, 100c, 100d, 100e, 100f, 100g, 100h).
  • the error range of the feedback signal is set to +-5%.
  • the feedback signal (P1) is normally in the range of 11.4 mA to 12.6 mA.
  • the feedback signal (P1) of the air volume control device (100a) is output as 8.0 mA. This is out of the error range and requires inspection. The driver in the driver's cab can recognize that the air volume control device (100a) requires inspection by looking at the feedback signal (P1).
  • a notification may be provided so that the driver can recognize it.
  • the notification may be a visual notification displayed through the display unit (810).
  • the notification may be displayed in a different color than when it is in a normal state.
  • the feedback signal is displayed in blue when it is in a normal state, and in red when it is out of the error range.
  • an input signal for inspection is applied from the driver's cabin (800), and a feedback signal is observed to identify an air volume control device (100) that needs inspection among air volume control devices (100) installed at multiple locations.
  • a thermal power generation system can monitor the failure of an air volume control device in a driver's cabin, thereby identifying a location where a failure is suspected and requires inspection, and can confirm on-site whether the air volume control device of a location where a failure is suspected is broken. According to an embodiment of the present invention, since the failure of an air volume control device can be confirmed on-site, efficient failure confirmation is possible.

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Abstract

본 발명은 현장에서 즉각적으로 고장 여부를 확인할 수 있는 공기량 조절 장치를 제공한다. 또한, 고장이 의심되는 하나의 공기량 조절 장치만을 대상으로 고장을 즉각 판단할 수 있으며, 신호공기가 공기량 조절 장치로 입력되도록 조작실에서 제어하지 않더라도, 작업자가 고장이 의심되는 공기량 조절 장치의 고장을 즉각 판단할 수 있다.

Description

고착 현상 현장 체크 가능한 공기량 조절 장치 및 이를 포함하는 석탄 화력 발전소의 공기 공급 시스템
본 발명은 석탄 화력 발전소용 보일러의 노(furnace)에 공기(예컨대, 보조 공기)를 공급하기 위한 공기량 조절 장치 및 이를 포함하는 석탄 화력 발전소의 공기 공급 시스템에 관한 것이다.
석탄 화력 발전소의 노(Furance)에는 미분탄과 산화제가 공급된다. 산화제는 미분탄의 완전 연소를 도모하기 위해 사용될 수 있다. 산화제는 공기 또는 순산소일 수 있다. 본 명세서에서는 산화제와 공기를 통칭하여 공기라고 하며, 문맥에 따라 적절히 해석되어야 한다.
공기량 조절 장치는 공기가 적정량으로 공급될 수 있도록 공기량을 제어하는 구성이다. 공기량 조절 장치를 이용하여 공기가 공급되는 양을 제어한다.
공기량 조절 장치는 실린더, 포지셔너 등으로 구성된다. 실린더로드의 단부는 공기 조절판과 연결된다. 실린더와 연결된 포지셔너는 제어된 신호에 대응하여 실린더를 구동시킴으로써 실린더로드의 직선 이동 거리를 가변 조정한다. 실린더로드의 직선 이동 거리는 공기 조절판(미도시)의 개도량을 조절한다.
공기량 조절 장치는 노의 외벽에 설치되기 때문에 고온, 회, 수분, 분진 등의 이물질에 노출되기 쉽다. 이는 공기량 조절 장치의 고장을 유발할 수 있다.
공기량 조절 장치의 고장을 확인하기 위해서는, 공기량 조절 장치에 운전실에서 입력신호를 입력하여, 실린더를 구동시킨다. 작업자는 입력신호에 대응하는 실런더로드의 직선 이동 거리를 측정하여 고장 여부를 판단한다. 그러나, 화력 발전소의 공기 공급 시스템은, 하나의 입력신호가 여러 개의 공기량 조절 장치를 제어하기 때문에 한 개의 공기량 조절 장치의 고장을 확인하기 위해서는 여러개의 공기량 조절 장치가 모두 입력신호에 따라 제어되어야 하는 시스템이다.
상술한 이유로, 공기량 조절 장치의 고장을 확인하기 위해서는 운전실에서 신호공기를 입력해야 하므로, 현장에서 즉각적으로 고장 여부를 확인할 수 없다. 또한, 하나의 신호공기는 여러개의 공기량 조절 장치에 공급되므로, 공기량 조절 장치의 고장을 판단하기 위해서는 고장이 의심되는 공기량 조절 장치뿐만 아니라, 연동된 다른 공기량 조절 장치에도 신호공기가 공급되어야 하는 점에서 비효율적이다.
또한, 운전실에서는 공기량 조절 장치의 고장을 판단할 수 없으므로, 주기적으로 작업자가 공기량 조절 장치의 고착 상태를 체크해야 하는데, 100개소 이상의 공기량 조절 장치를 작업자가 모두 체크하는 것은 어렵다.
본 발명은 현장에서 즉각적으로 고장 여부를 확인할 수 있는 공기량 조절 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명은 고장이 의심되는 하나의 공기량 조절 장치만을 대상으로 고장을 즉각 판단할 수 있는 공기량 조절 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명은 조작실에서 점검을 위한 신호공기가 공기량 조절 장치로 입력되도록 제어하지 않더라도, 작업자가 고장이 의심되는 공기량 조절 장치의 고장을 즉각 판단할 수 있는 공기량 조절 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명은 피드백스프링이 피복관에 의해 보호되어 분진 등의 이물질이 공기량 조절 장치의 내부로 유입되는 것을 방지하면서도, 현장에서 즉각적으로 고장 여부를 확인할 수 있는 공기량 조절 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명은 여러 개소에 설치된 공기량 조절 장치의 고장 여부를 확인하는데 있어서, 운전실에서 모니터링하고 점검이 필요한 공기량 조절 장치를 즉각 판단할 수 있는 석탄 화력 발전소의 공기 공급 시스템을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명은 석탄 화력 발전소의 환경에서 공기량 조절 장치가 노의 외벽에 설치되기 때문에 고온, 회, 수분, 분진 등의 이물질에 노출되고, 공기량 조절 장치의 실린더 로드가 고착화되어 움직이지 않는 고장을 판단하고 점검하는 기존의 방법이 비효율적임에 따라, 작업자가 100개소가 넘는 공기량 조절 장치의 고착 상태를 체크하는 것이 실질적으로 불가능하여 고장난 공기량 조절 장치가 방치되는 문제를 해결할 수 있는 석탄 화력 발전소의 공기 공급 시스템을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명은 공기량 조절 장치를 제공한다. 실시 예에 따른 실린더와 포지셔너를 포함하는 공기량 조절 장치에 있어서, 상기 실린더는, 실린더실을 형성하는 하우징; 상기 실린더실을 제1실린더실과 제2실린더실으로 구획하고, 상기 실린더실 내부에서 왕복 운동하는 피스톤; 및 상기 피스톤과 결합된 실린더로드를 포함하고, 상기 포지셔너는, 입력신호에 비례하여 상기 실린더로드의 움직임을 발생시키는 것이되, 상기 제1실린더실과 연통하는 제1실린더실연통구; 및 상기 제2실린더실과 연통하는 제2실린더실연통구를 포함하고, 상기 제1실린더실연통구와 상기 제1실린더실을 연결하는 경로에 제공되되, 일측이 대기로 통하는 제1삼방밸브; 및 상기 제2실린더실연통구와 상기 제2실린더실을 연결하는 경로에 제공되되, 일측이 대기로 통하는 제2삼방밸브를 포함한다.
실시 예에 있어서, 상기 포지셔너는, 상기 입력신호로써 신호공기가 유입되는 경로인 신호공기 입력포트; 상기 신호공기 입력포트와 연결되며, 신호공기에 의해 변위하는 제1다이아프램을 포함하는 신호압력실; 상기 제1다이아프램의 변위에 의해서 배압이 변하는 노즐; 압력공기가 유입되는 경로인 압력공기 공급포트; 상기 압력공기 공급포트와 연통하는 제1연통로, 제2연통로 및 오리피스가 형성된 제3연통로; 상기 제1실린더실연통구를 개폐하는 제1스풀, 및 상기 제2실린더실연통구를 개페하는 제2스풀을 포함하고, 상기 노즐의 배압의 변화에 의해 상기 압력공기가 이동하는 통로를 상기 제1실린더실연통구 또는 상기 제2실린더실연통구 중 어느 하나로 변경하는 스풀밸브; 상기 제1연통로와 연통하며 상기 제1스풀 및 상기 제2스풀에 의해 폐색되는 공급실; 상기 제2연통로와 연통하며 상기 스풀밸브의 일단과 연결된 제3다이아프램이 위치하는 제1공급압력실; 상기 제3연통로와 연통하며, 상기 스풀밸브의 타단과 연결된 제4다이아프램이 위치하는 제2공급압력실; 및 일단이 상기 제1다이아프램과 연결되고, 타단이 상기 실린더로드와 연결된 피드백스프링을 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 포지셔너는, 상기 피드백스프링을 감싸 상기 피드백스프링을 외부로부터 보호하는 피복관을 더 포함할 수 있다.
본 발명은 석탄 화력 발전소의 공기 공급 시스템을 제공한다. 실시 예에 따른 석탄 화력 발전소의 공기 공급 시스템은, 하나의 신호공기공급원으로부터 입력신호를 공유하여 입력받고, 하나의 압력공기공급원으로부터 압력공기를 공유하여 공급받는, 복수개의 상기 공기량 조절 장치; 및 상기 신호공기 및 상기 압력공기의 공기압을 제어하는 제어부를 포함한다.
본 발명은 석탄 화력 발전소의 공기 공급 시스템을 제공한다. 일 실시 예에 따른 석탄 화력 발전소의 공기 공급 시스템은, 입력신호에 따라 신호공기공급원으로부터 신호공기를 입력받고, 압력공기공급원으로부터 압력공기를 공급받는 공기량 조절 장치를 포함하고, 상기 공기량 조절 장치는 실린더와 포지셔너를 포함하고, 상기 실린더는, 실린더실을 형성하는 하우징; 상기 실린더실을 제1실린더실과 제2실린더실으로 구획하고, 상기 실린더실 내부에서 왕복 운동하는 피스톤; 및 상기 피스톤과 결합된 실린더로드를 포함하고, 상기 포지셔너는, 제1값 내지 제2값 범위의 전기적 신호인 입력신호에 비례하여 상기 실린더로드의 변위를 발생시키는 것이며, 상기 공기 공급 시스템은, 상기 실린더로드의 변위에 따라 전기적 신호를 발생시키고 발생된 전기적 신호를 피드백신호로서 출력되도록 설정된 변위 측정 장치;및 상기 변위 측정 장치의 상기 피드백신호를 시각적으로 표시하는 표시부를 더 포함한다.
실시 예에 있어서, 상기 입력신호와 상기 피드백신호는 4mA 내지 20mA 범위의 전류값일 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 입력신호로 인가된 전기적 신호는 공기압인 신호공기로 변환되어 상기 포지셔너로 인가될 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 표시부는 운전실에 배치될 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 공기 공급 시스템에는, 상기 공기량 조절 장치가 여러 개소에 설치되고, 상기 공기량 조절 장치는 여러개가 하나의 그룹을 이루는 것으로, 복수개의 그룹으로 제공되며, 상기 하나의 그룹 마다 하나의 입력신호가 인가되어 서로 연동하도록 구성되고, 상기 변위 측정 장치는 상기 공기량 조절 장치 마다 제공되고, 상기 표시부에는, 상기 하나의 그룹 마다 인가된 입력신호와, 상기 공기량 조절 장치 마다 제공된 상기 변위 측정 장치 각각에서 출력되는 피드백신호가 표시될 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 입력신호와 상기 피드백신호가 오차범위를 벗어나도록 상이한 경우 상기 표시부에는 알람이 표시될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 공기량 조절 장치는, 현장에서 즉각적으로 고장 여부가 확인될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 공기량 조절 장치에 의하면, 고장이 의심되는 하나의 공기량 조절 장치만을 대상으로 고장 여부가 즉각 판단될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 공기량 조절 장치는, 조작실에서 점검을 위한 신호공기가 공기량 조절 장치로 입력되도록 제어하지 않더라도, 작업자가 고장이 의심되는 공기량 조절 장치의 고장을 즉각 판단할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 석탄 화력 발전소의 공기 공급 시스템에 의하면, 여러 개소에 설치된 공기량 조절 장치의 고장 여부를 확인하는데 있어서, 운전실에서 모니터링하고 점검이 필요한 공기량 조절 장치를 즉각 판단할 수 있으므로 경제적이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 석탄 화력 발전소의 공기 공급 시스템에 의하면, 공기량 조절 장치의 점검을 효과적으로 행할 수 있게 되어, 고장난 공기량 조절 장치가 방치되는 문제가 감소하므로, 보일러를 안정적으로 운용할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 석탄 화력 발전소의 공기 공급 시스템에 의하면, 운전실에서 점검을 위한 신호공기가 공기량 조절 장치로 입력되도록 제어하지 않더라도, 작업자가 고장이 의심되는 공기량 조절 장치의 고장을 즉각 판단할 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 않은 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다
도 1은 일 실시 예에 따른 화력 발전 시스템을 나타낸 개략도이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 노(20)에 윈드박스(50)가 설치된 평면도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 공기 공급 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기량 조절 장치(100)의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기량 조절 장치(100)의 정면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기량 조절 장치(100)의 구조를 설명하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기량 조절 장치(100)의 제1사용상태도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기량 조절 장치(100)의 제2사용상태도이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기량 조절 장치(100)의 현장 점검시 동작상태도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기량 조절 장치(100)의 개략도이다.
도 12 및 도 13은 고장 모니터링 시스템을 위한 거리변화측정장치(600)가 제공된 공기량 조절 장치(100)를 나타내는 정면도와 평면도이다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 공기 공급 시스템을 표현한 것이다.
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 표시부(810)의 화면 구성이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 본 개시의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 이하에 기술될 장치의 구성이나 제어방법은 본 개시의 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐 본 개시의 권리범위를 한정하기 위함은 아니며, 명세서 전반에 걸쳐서 동일하게 사용된 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
본 명세서 중에서 사용되고 있는 특정한 용어는 단지 설명의 편의를 위한 것일 뿐으로 예시된 실시예의 한정으로 사용되고 있는 것은 아니다.
예를 들어, 「동일」 및 「동일하다」 등 표현은, 엄밀하게 동일한 상태를 나타낼 뿐만 아니라, 공차, 혹은, 같은 기능이 얻어지는 정도의 차가 존재하고 있는 상태도 나타낸다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다거나 '접속되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에 본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '직접 연결되어' 있다거나 '직접 접속되어' 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품, 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것일 뿐, 하나 또는 그 이상의 다른 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
예를 들어, 「어느 방향으로」, 「어느 방향을 따라」, 「나란하게」, 「수직하게」, 「중심으로」, 「동심」 혹은 「동축」등의 상대적 혹은 절대적인 배치를 나타내는 표현은, 엄밀하게 그러한 배치를 나타낼 뿐만 아니라, 공차, 혹은, 같은 기능이 얻어지는 정도의 각도나 거리를 가지고 상대적으로 변위하고 있는 상태도 나타낸다.
이하에서 언급되는 구성요소 앞에 '제1, 제2, 제3' 등의 표현이 붙는 용어 사용은, 지칭하는 구성요소의 혼동을 피하기 위한 것일 뿐, 구성요소들 사이의 순서, 중요도 또는 주종관계 등과는 무관하다. 예를 들면, 제1구성요소 없이 제2구성요소 만을 포함하는 발명도 구현 가능하다.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
또한 본 명세서에서, '및/또는' 이라는 용어는 복수의 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. 본 명세서에서, 'A 또는 B'는, 'A', 'B', 또는 'A와 B 모두'를 포함할 수 있다.
도 1은 일 실시 예에 따른 화력 발전소 시스템을 나타낸 개략도이다. 도 1을 참조하여 화력 발전 시스템을 설명한다.
화력 발전 시스템은 보일러(10)에서 생성된 증기를 사용하여 전기를 생산한다.
노(20)는 화염(F)이 형성되는 공간이다. 화염(F)을 형성하기 위해 노(20)에 연료과 산화제를 공급할 수 있다. 연료는 석탄일 수 있다. 석탄은 미분탄일 수 있다. 석탄의 연소를 돕기 위해 산화제를 더 공급할 수 있다. 산화제는 공기일 수 있다. 산화제는 순산소일 수 있다. 본 명세서에서는 산화제와 공기를 통칭하여 공기라고 하며, 공기라는 단어는 문맥에 따라 적절히 해석되어야 한다.
연료공급부(30)는 노(20)로 연료를 공급하는 구성이다. 연료공급부(30)의 연료는 연료노즐(32)을 통해 노(20)로 공급된다. 연료공급부(30)와 연료노즐(32)은 연료공급관(31)에 의해 연결된다. 연료공급관(31)은 연료공급부(30)와 연료노즐(32)을 연결하는 관이다. 연료공급관(31)은 복수개의 관으로 구성될 수 있다. 각각의 연료공급관(31)은 각각의 연료노즐(32)과 연결될 수 있다. 연료공급관(31)은 연료공급부(30)에서 연료노즐(32)로 향하는 경로를 형성한다. 도면에는 설명의 편의를 위해 제1연료공급관(31a), 제2연료공급관(31b). 제3연료공급관(31c), 제4연료공급관(31d)을 표현한다. 연료공급관(31)은 필요 개소에 적절하게 구비될 수 있다.
공기공급부(40)는 노(20)로 공기를 공급하는 구성이다. 공기는 공기노즐(42)을 통해 노(20)로 공급된다. 공기공급관(41)은 공기공급부(40)에서 공기노즐(42)로 향하는 경로를 형성한다. 공기공급관(41)은 공기공급부(40)와 공기노즐(42)을 연결하는 관이다. 공기공급관(41)은 복수개의 관으로 구성될 수 있다. 각각의 공기공급관(41)은 각각의 공기노즐(42)과 연결될 수 있다. 도면에는, 제1공기공급관(41a), 제2공기공급관(41b). 제3공기공급관(41c), 제4공기공급관(41d)을 표현한다. 공기공급관(41)은 필요 개소에 적절하게 구비될 수 있다. 공기공급관(41)에는 공급량 조절 장치(100)가 설치된다. 공기량 조절 장치(100)는 공기공급관(41)의 개도량을 조정한다. 공급량 조절 장치(100)에 대해서는 후술하여 상세하게 설명한다.
연료노즐(32)과 공기노즐(42)은 윈드박스(windbox) 형태로 제공될 수 있다. 도 1에는 2개의 윈드박스(50)를 도시한다. 도 2를 더 참조하면, 윈드박스(50)는 노(20)의 코너에 각각 제공된다. 각 코너의 윈드박스(50a, 50b, 50c, 50d)는 상단, 중단, 하단으로 분리된 어셈블리 형태로 구성될 수 있다. 각각의 어셈블리는 복수개의 연료노즐(32)과 복수개의 공기노즐(42)을 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 노(20) 내에 화염(F)은 과열기(51)의 물을 가열하여 포화증기를 생성한다. 과열기(51)의 증기는 고압터빈(61)으로 제공된다.
고압터빈(61)에서 사용된 증기는 회수되어 재열기(52)에서 재가열된다. 과열기(51)와 재열기(52)의 구성과 개수는 특정된 것이 아니고, 일반적인 화력 발전 시스템의 구성에 따라서 변형될 수 있다.
실시 예에 있어서, 재열기(52)에서 공급된 증기는 사용하는 중압터빈(62)과 각각의 저압터빈(63)으로 전달된다. 발전기(70)는 이들을 통해 전기를 생산한다.
실시 예에 있어서, 저압터빈(63)에서 사용된 증기는 최종적으로 복수기(80)에서 응축된다. 응축수는 보일러(10)의 절탄기(53)로 공급된다. 절탄기(53)는 과열기(51)와 연결된다.
배가스 처리 장치(90)는 보일러(10)에서 배출되는 배가스에서 유해물질을 제거한다. 연돌(95)은 유해 물질이 제거된 배가스를 외부로 배출한다.
도 3은 일 실시 예에 따른 공기 공급 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 3을 참조하여 공기 공급 시스템을 설명한다.
공기 공급 시스템(1000)은 노(20)로 공기를 공급하기 위한 시스템이다. 공기공급부(40)서 공기노즐(42)로 공기가 공급되기까지의 시스템이다. 공기공급관(41)에는 공기량 조절 장치(100)가 설치된다. 공기량 조절 장치(100)는 각각의 공기노즐(42)의 공기 공급량을 조절한다. 실시 예에 있어서, 공기량 조절 장치(100)는 네 개가 서로 연동되도록 구성된다. 공기량 조절 장치(100)의 연동 개소는 설계에 따라 적절히 조절될 수 있으나, 장비 효율을 위해 복수개의 공기량 조절 장치(100)가 하나의 신호에 연동하여 구동한다.
도면에서 표현하는 실시 예에 있어서, 제1-1공기노즐(42aa), 제1-2공기노즐(42ab), 제1-3공기노즐(42ac), 제1-4공기노즐(42ad)과 연결되는 각각의 공기량 조절 장치(100)는 하나의 신호공기를 공유한다. 신호공기는 공기량 조절 장치(100)를 제어하기 위한 입력신호의 실시 예이다. 하나의 신호공기공급원(210a)으로부터 분기된 제1-1신호공기관(211a), 제1-2신호공기관(212a), 제1-3신호공기관(213a), 제1-4신호공기관(214a)은 각각의 공기량 조절 장치(100)와 연결된다. 또한, 제1-1공기노즐(42aa), 제1-2공기노즐(42ab), 제1-3공기노즐(42ac), 제1-4공기노즐(42ad)과 연결되는 각각의 공기량 조절 장치(100)는 하나의 압력 공기를 공유한다. 하나의 압력공기공급원(220a)으로부터 분기된 제1압력공기관(221a), 제2압력공기관(222a), 제1-3압력공기관(223a), 제1-4압력공기관(224a)은 각각의 공기량 조절 장치(100)와 연결된다.
또한, 표현된 실시 예에 있어서, 제2-1공기노즐(42ba), 제2-2공기노즐(42bb), 제2-3공기노즐(42bc), 제2-4공기노즐(42bd)과 연결되는 각각의 공기량 조절 장치(100)는 하나의 신호공기를 공유한다. 하나의 신호공기공급원(210b)으로부터 분기된 제2-1신호공기관(211b), 제2-2신호공기관(212b), 제2-3신호공기관(213b), 제2-4신호공기관(214b)은 각각의 공기량 조절 장치(100)와 연결된다. 또한, 제2-1공기노즐(42ba), 제2-2공기노즐(42bb), 제2-3공기노즐(42bc), 제2-4공기노즐(42bd)과 연결되는 각각의 공기량 조절 장치(100)는 하나의 압력 공기(220b)를 공유한다. 하나의 압력공기공급원(220b)으로부터 분기된 제2-1압력공기관(221b), 제2-2압력공기관(222b), 제2-3압력공기관(223b), 제2-4압력공기관(224b)은 각각의 공기량 조절 장치(100)와 연결된다.
공기를 적절하게 공급하는 것은 노(20) 내 안정에 중요하다. 예컨대, 연료 점화시 및 저부하시 공기를 적절하게 배분하고 공급하는 것은 노(20) 내 안정에 중요하다. 또한, 공기를 적절하게 공급하는 것은 전부하에 걸쳐 최적 연소를 얻기 위해서 중요하다. 또한, l차 및 2차 공기의 배분은 질산화물 생성에 커다란 영향을 마친다. 일반적으로 연료 후단의 공기량을 줄이면 연료노즐 위쪽의 많은 공기량과 결합하여 질산화물의 생성량은 감소한다. 이러한 원리는 최고 온도에 도달하기 전에 수벽으로 그 열을 전달하지 못하도록 연소율올 억제하는 것이다. 최고 온도에 도달하면 제한하지 않을 때보다 NOx의 생성량은 줄어든다, 2차공기의 분배는 오염물질의 확산에도 영향을 미친다.
최적 공기 분배 비율은 기본적으로 연료의 연소 특성에 의해 정해지며 흔합도 연소 속도와 노내의 화염 형태에 영향을 받는다. 공기 공급 시스템(1000)은 설정된 윈드박스(50)와 노(20)의 차압을 위치하기 위하여 공기량 조절 장치(100)를 모듈레이션(moudlation)한다. 연료 공급 조절 장치(미도시) 및 공기량 조절 장치(100)는 기동 전에 닫혀있어야 하며, 기동 후 개방되어 연소율에 비례해서 모듈레이팅(Modulating)된다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기량 조절 장치(100)의 평면도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기량 조절 장치(100)의 정면도이다. 도 4 및 도 5를 참조하여 일 실시 예에 따른 공기량 조절 장치(100)의 외관을 설명한다.
본 고안의 실시예에 따른 공기량 조절 장치(100)는 포지셔너(300) 및 실린더(400)를 포함한다. 공기량 조절 장치(100) 포지셔너(300)의 제어에 의해 실린더(400)가 구동하여 실린더로드(410)에 연결된 공기 조절판(미도시)의 개도량을 조정한다.
포지셔너(300)는 제1압력게이지(311), 제2압력게이지(321)를 포함할 수 있다. 제1압력게이지(311)는 신호공기공급원으로부터 공급되는 신호공기의 압력을 계측하기 위한 압력계이다. 제2압력게이지(321)는 압력공기공급원으로부터 공급되는 압력공기의 압력을 계측하기 위한 압력계이다.
포지셔너(300)는 피드백부(390)를 포함할 수 있다. 피드백부(390)는 피드백 연결부(391)를 통해 실린더로드(410)와 연결된다. 피드백 연결부(391)의 일단은 피드백부(390)와 연결되고, 타단은 실린더로드(410)와 연결된다. 실린더(400) 구동시에 피드백부(390)의 내부에 설치된 피드백스프링(도 6 참조)의 당기는 힘과 신호공기에 의해서 발생한 힘이 균형을 이루는 지점에서 실린더로드(410)의 직선 이동을 정지시킨다.
피드백부(390)는 피드백부 피복관(392)에 의해 보호될 수 있다. 피드백부 피복관(392)은 내열 고무 소재의 주름관이다. 피드백부 피복관(392)은 피드백부(390)를 감싼다. 여기서, 내열 고무소재는 불소 고무 소재 및 실리콘 고무 소재를 포함한다.
실린더로드(410)는 샤프트부 피복관(412)에 의해 보호될 수 있다. 샤프트부 피복관(412)은 실린더로드(410)를 감싼다. 실린더로드 피복관(412)은 내열 고무 소재의 주름관이다.
피드백 조절부 피복관(392) 및 실린더로드 피복관(412)은 피드백부(390) 및 실린더로드(410)의 직선 이동 및 원상태로 복귀시에 이물질이 실린더(400) 내부 또는 포지셔너(300) 내부로 유입되는 것을 차단한다.
눈금자(395)는 실린더로드(410) 및 피드백부(390)의 직선 이동 거리를 측정하기 위한 눈금이 표시된 구성이다. 지시자(396) 눈금자(395)에 대해 상대 이동한다. 지시자(396)는 피드백 연결부(391)에 연결된다. 지시자(396)는 피드백 연결부(391)의 이동에 따라 움직인다. 피드백 연결부(391)는 피드백부(390)와 실린더로드(410)를 연결하므로, 지시자(911)는 실린더로드(410)의 직선 이동에 따라 움직인다. 눈금자(395)에는 개도량이 %단위로 표기될 수 있다.
포지셔너(300)에는 신호공기 입력포트(312)가 제공된다. 신호공기 입력포트(312)는 신호공기공급관(도 3 참조)과 연결된다. 신호공기 입력포트(312)를 통해 포지셔너(300)의 내부에 신호공기가 들어온다. 포지셔너(300)는 신호공기 입력포트(312)를 통해 신호공기를 공급받는다.
포지셔너(300)에는 압력공기 공급포트(322)가 제공된다. 압력공기 공급포트(322)는 압력공기공급관(도 3 참조)과 연결된다. 압력공기 공급포트(322)를 통해 포지셔너(300)의 내부에 압력공기가 들어온다. 포지셔너(300)는 압력공기 공급포트(322)를 통해 압력공기를 공급받는다.
제1관(341)은 포지셔너(300)의 제1실린더실연통구(361, 도 6 참조)와 실린더(400)의 제1실린더실(421, 도 6 참조)을 연결한다. 제1관(341)에는 제1삼방밸브(510)가 설치된다. 이점 쇄선으로 도시한 것은 제1삼방밸브(510)를 이용하여 공기량 조절 장치(100)를 점검할 때, 작업자에 의해 조정될 수 있는 위치이다.
제2관(342)은 포지셔너(300)의 제2실린더실연통구(362, 도 6 참조)와 실린더(400)의 제2실린더실(422, 도 6 참조)을 연결한다. 제2관(342)에는 제2삼방밸브(520)가 설치된다. 이점 쇄선으로 도시한 것은 제2삼방밸브(520)를 이용하여 공기량 조절 장치(100)를 점검할 때, 작업자에 의해 조정될 수 있는 위치이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기량 조절 장치(100)의 구조를 설명하는 도면이다. 도 6을 참조하여 실시예에 따른 공기량 조절 장치(100)의 구조를 설명한다.
일 실시 예의 포지셔너(300)에 대해서 설명한다.
포지셔너(300)의 내부에는 유로가 제공된다. 포지셔너(300)의 내부에는 스풀밸브(350)가 위치한다. 스풀밸브(350)는 유로를 제어한다. 스풀밸브(350)는 제1넥(neck)(355a)을 사이로 제1스풀(351)과 제2스풀(352)이 위치한다. 제1넥(355a)은 제1스풀(351)과 제2스풀(352)보다 직경이 작은 것이다. 제1스풀(351)을 기준으로 제1넥(355a)의 반대편에는 제2넥(355b)이 위치한다. 제2스풀(352)을 기준으로 제1넥(355a)의 반대편에는 제3넥(355c)이 위치한다. 스풀밸브(350)의 양단부에는 각각 제3다이아프램(333) 및 제4다이아프램(334)이 고정된다. 제2넥(355b)의 단부에는 제3다이아프램(333)이 고정된다. 제3넥(355c)의 단부에는 제4다이아프램(334)이 고정된다.
포지셔너(300)에는 신호공기 입력포트(312)와 압력공기 공급포트(322)가 제공된다.
신호공기 입력포트(312)는 신호공기 공급원(210a)과 연결된다. 신호공기 입력포트(312)는 신호공기 공급원(210a)과 신호공기 공급관(211a)을 통해 연결된다. 신호공기 입력포트(312)를 통해 신호공기 공급원(210a)을 통해 전달된 신호공기가 포지셔너(300)의 내부로 공급된다.
신호공기 입력포트(312)를 통해 유입된 신호공기는 신호압력실(313)에 도입된다. 신호압력실(313)은 제1다이아프램(331) 및 제2다이아프램(332)에 의해 폐색된 공간이다. 실린더로드(410)는 신호압력실(313)에 입력된 신호공기의 공기압에 비례하여 움직임이 발생한다.
연결부재(393)는 피드백부(390)의 일단과 연결된다. 연결부재(393)는 제1다이아프램(331) 및 제2다이아프램(332)과 결합된다. 실시예에 따른 피드백부(390)는 코일스프링이다. 이하에서는 피드백부(390)를 피드백스프링(320)이라고 칭한다. 연결부재(393)의 이동에 따른 힘은 피드백스프링(320)으로 전달된다. 피드백스프링(320)의 힘은 연결부재(393)로 전달된다.
신호공기의 압력에 따라 신호압력실(313)의 내부가 채워지면, 제1다이아프램(331) 및/또는 제2다이아프램(332)의 변위가 발생한다. 이에 따라 연결부재(393)에도 변위가 발생한다.
압력공기 공급포트(322)는 압력공기 공급원(220a)과 연결된다. 압력공기 공급포트(322)는 압력공기 공급원(220a)과 압력공기 공급관(221a)을 통해 연결된다. 압력공기 공급포트(322)를 통해 압력공기 공급원(220a)으부터 전달된 압력공기가 포지셔너(300)의 내부로 공급된다.
압력공기 공급포트(322)와 이어진 유로는 제1연통로(323a), 제2연통로(323b), 제3연통로(323c)로 분기된다. 즉, 압력공기 공급포트(322)를 통해 유입된 압력공기는 제1연통로(323a), 제2연통로(323b), 제3연통로(323c)로 분기되어 공급된다.
제1연통로(323a)는 제1스풀(351)과 제2스풀(352)에 의해 폐색된 공급실(324)과 연통한다.
제2연통로(323b)는 제3다이아프램(333)에 의해 폐색된 제3다이아프램실(325a)과 연통한다.
제3연통로(323c)는 제4다이아프램(334)에 의해 폐색된 제4다이아프램실(325b)과 연통한다. 제3연통로(323c)에는 오리피스(323ca)가 제공된다.
공급압력실(325)은 제3다이아프램실(325a) 및 제4다이아프램실(325b)을 포함하는 개념이다. 제3다이아프램실(325a)은 제1공급압력실이라 칭할 수 있다. 제4다이아프램실(325b)은 제2공급압력실이라 칭할 수 있다.
제1실린더실연통구(361)는 제1스풀(351)에 의해 개폐된다. 스풀밸브(350)가 A방향으로 이동하고, 제1스풀(351)이 제1실린더실연통구(361)는 개방하면, 제1연통로(323a)와 제1실린더실연통구(361)는 연통한다.
제2실린더실연통구(362)는 제2스풀(352)에 의해 개폐된다. 스풀밸브(350)가 B방향으로 이동하고, 제2스풀(352)이 제2실린더실연통구(362)를 개방하면, 제1연통로(323a)와 제2실린더실연통구(362)는 연통한다.
노즐(370)은 제4다이아프램(334)과 연결된다. 노즐(370)은 스풀밸브(350)와 연결된다. 노즐(370)은 스풀밸브(350) 및/또는 제4다이아프램(334)에 결합된다. 이 결합은 직접 결합과 간접 결합을 모두 포함한다. 노즐(370)의 이동에 스풀밸브(350)가 종속하여 이동할 수 있다. 스풀밸브(350)의 이동에 노즐(370)이 종속하여 이동할 수 있다.
노즐(370)은 연결부재(393)와 마주 볼 수 있다. 노즐(370)은 제4다이아프램실(325b)을 형성하는 벽(325ba)을 관통한다. 벽(325ba)과 노즐(370)의 접면에는 실링이 제공될 수 있다. 노즐(370)은 벽(325ba)을 타고 슬라이딩 이동할 수 있다.
제1배기실(381)은 제1다이아프램(331)과 노즐(370) 사이 공간에 형성된다. 제1배기실(381)은 제1배기구(381a)와 연통한다. 제1배기실(381)은 제1배기구(381a)를 통해 대기와 연통한다. 제1배기실(381)과 제4다이아프램실(325b)은 노즐(370)을 통해 연통된다. 제4다이아프램실(325b)으로 공급된 압력 유체는 노즐(370)을 통해 제1배기실(381)으로 도입된다. 제1배기실(381)으로 도입된 압력 유체는 제1배기구(381a)를 통해 외부로 배출된다.
제2배기실(382)은 제3다이아프램(333)과 제1스풀(351) 사이의 공간에 형성된다. 제2배기실(382)은 제2배기구(382a)와 연통한다. 제2배기실(382)은 제2배기구(382a)를 통해 대기와 연통한다.
제3배기실(383)은 제4다이아프램(334)과 제2스풀(352) 사이의 공간에 형성된다. 제3배기실(383)은 제3배기구(383a)와 연통한다. 제3배기실(383)은 제3배기구(383a)를 통해 대기와 연통한다.
실린더(400)는 실린더 하우징(401)의 내부에는 제1실린더실(421)과 제2실린더실(422)이 마련된다. 제1실린더실(421)과 제2실린더실(422)은 피스톤(430)에 의해 구획된다. 피스톤(430)의 움직임에 따라 제1실린더실(421)과 제2실린더실(422)의 용적은 달라진다.
피스톤(430)은 실린더로드(410)와 연결된다. 실시예에 따른 실린더로드(410)는 제2실린더실(422) 측을 향하게 설치된다.
제1차측포트(421a)는 제1실린더실(421)과 연통한다. 제1차측포트(421a)는 제1관(341)을 통해 제1실린더실연통구(361)와 연통한다. 제1차측포트(421a)와 제1실린더실연통구(361)와 연통하는 경로에는 제1삼방밸브(510)가 제공된다. 제1삼방밸브(510)의 제1경로는 제1실린더실연통구(361)와 연결되고, 제2경로는 제1차측포트(421a)와 연결되고, 제3경로는 대기와 연통한다.
제2차측포트(422a)는 제2실린더실(422)과 연통한다. 제2차측포트(422a)는 제2관(342)을 통해 제2실린더실연통구(362)와 연통한다. 제2차측포트(422a)와 제2실린더실연통구(362)와 연통하는 경로에는 제2삼방밸브(520)가 제공된다. 제2삼방밸브(520)의 제1경로는 제2실린더실연통구(362)와 연결되고, 제2경로는 제2차측포트(422a)와 연결되고, 제3경로는 대기와 연통한다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기량 조절 장치(100)의 제1사용상태도이다. 도 7을 참조하여 제1사용상태를 설명한다.
제1사용상태에서, 신호공기로 1kgf/cm2(실시예에 따른 최대 신호공기압)의 공기압이 공급된다. 압력공기로 5kgf/cm2의 공기압이 공급된다. 제1삼방밸브(510)는 대기로 통하는 측이 폐쇄된 상태이다. 제2삼방밸브(520)는 대기로 통하는 측이 폐쇄된 상태이다.
신호공기는 신호압력실(313)을 채운다. 신호압력실(313)에 신호공기의 공기압이 채워지면 제1다이아프램(331)은 발생력으로 변위한다. 제1다이아프램(331)의 변위에 의해 노즐(370)과의 간격이 변한다. 제1다이아프램(331)과 노즐(370)간의 간격 변화에 의해 노즐(370) 배압이 변한다. 노즐(370) 배압에 의해 제4다이아프램(334)의 발생력이 제3다이아프램(333)의 발생력을 이긴다. 제4다이아프램(334)의 발생력에 의해 스풀밸브(350)는 A방향으로 이동한다. 스풀밸브(350)가 이동하면, 제1스풀(351)은 제1실린더실연통구(361)는 개방한다. 공급실(324)의 유로는 제1실린더실연통구(361)로 경로가 형성된다. 공급실(324)의 유로는 제2실린더실연통구(362)로 경로가 폐쇄된다.
압력공기는 제1실린더실연통구(361)를 통해 제1실린더실(421)으로 유입된다. 제1실린더실(421)에는 압력공기의 공기압이 채워진다. 압력공기의 공기압은 피스톤(430)을 B방향으로 밀어낸다. 제2실린더실(422)의 공기는 배기된다. 제2실린더실(422)의 공기가 배기되고, 피스톤(430)의 이동에 따라 실린더로드(410)가 B방향으로 움직인다.
실린더로드(410)의 움직임은 피드백 연결부(391)에 의해 피드백스프링(320)으로 전달되고, 제1다이아프램(331)의 발생력과 평행할 때까지 실린더로드(410)가 움직인다. 이로써, 입력한 신호공기에 비례한 실린더로드(410)의 변위가 발생한다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기량 조절 장치(100)의 제2사용상태도이다. 도 8을 참조하여 제2사용상태를 설명한다.
제2사용상태에서, 신호공기로 0.2kgf/cm2(실시 예에 따른 최소 신호공기압)의 공기압이 공급된다. 압력공기로 5kgf/cm2의 공기압이 공급된다. 제1삼방밸브(510)는 대기로 통하는 측이 폐쇄된 상태이다. 제2삼방밸브(520)는 대기로 통하는 측이 폐쇄된 상태이다.
신호공기는 신호압력실(313)을 채운다. 신호압력실(313)에 신호공기의 공기압이 채워지면 제1다이아프램(331)은 발생력으로 변위한다. 제1다이아프램(331)의 변위에 의해 노즐(370)과의 간격이 변한다. 또한, 압력공기의 공기압에 의한 제3다이아프램(333)의 발생력은 스풀밸브(350)를 B방향으로 이동시킨다. 스풀밸브(350)가 이동하면, 제2스풀(352)은 제2실린더실연통구(362)를 개방한다. 공급실(324)의 유로는 제2실린더실연통구(362)로 경로가 형성된다. 공급실(324)의 유로는 제1실린더실연통구(361)로 경로가 폐쇄된다.
압력공기는 제2실린더실연통구(362)를 통해 제2실린더실(422)으로 유입된다. 제2실린더실(422)에는 압력공기의 공기압이 채워진다. 압력공기의 공기압은 피스톤(430)을 A방향으로 밀어낸다. 제1실린더실(421)의 공기는 배기된다. 제1실린더실(421)의 공기가 배기되고, 피스톤(430)의 이동에 따라 실린더로드(410)가 A방향으로 움직인다.
실린더로드(410)의 움직임은 피드백 연결부(391)에 의해 피드백스프링(320)으로 전달되고, 제1다이아프램(331)의 발생력과 평행할 때까지 실린더로드(410)가 움직인다. 이로써, 입력한 신호공기에 비례한 실린더로드(410)의 변위가 발생한다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기량 조절 장치(100)의 현장 점검시 동작상태도이다. 도 9 및 도 10을 참조하여 현장 점검시 공기 조절 장치(100)의 동작을 설명한다.
작동 상태의 예시로 신호공기로 0.6kgf/cm2(실시 예에 따른 신호공기의 중간값)의 공기압이 공급된다. 압력공기로는 5kgf/cm2의 공기압이 공급된다. 이 경우, 제1실린더실(421)과 제2실린더실(422)의 공기압이 균등한 상태가 되도록, 제1실린더실연통구(361) 및 제2실린더실연통구(362)를 통해 압력공기가 공급된다. 즉, 제1실린더실(421)과 제2실린더실(422)의 공기압이 균등한 상태가 되도록, 압력공기는 제1실린더실연통구(361) 및 제2실린더실연통구(362)를 통해 배분하여 공급된다. 예컨대, 제1실린더실(421)의 공기압이 제2실린더실(422)의 공기압보다 낮다면, 제1다이아프램(331)의 발생력, 노즐(370)의 배압, 피드백스프링(320)의 힘 등의 균형에 의해, 제1실린더실(421)에 압력공기가 공급된다. 예컨대, 제2실린더실(422)의 공기압이 제1실린더실(421)의 공기압이 보다 낮다면, 제1다이아프램(331)의 발생력, 노즐(370)의 배압, 피드백스프링(320)의 힘 등의 균형에 의해, 제2실린더실(422)에 압력공기가 공급된다. 이로써, 제1실린더실(421)과 제2실린더실(422)의 공기압이 균등한 상태가 된다(도면 생략).
상술한 상태에서, 현장에서 공기량 조절 장치(100)의 고장이 의심되는 경우, 작업자에 의해 제1삼방밸브(510)와 제2삼방밸브(520)가 한번씩 전환될 수 있다. 이하, 도 9에서는 제1삼방밸브(510)를 조절하여 공기 조절 장치(100)를 점검할 때 동작을 설명하고, 도 10에서는 제2삼방밸브(520)를 조절하여 공기 조절 장치(100)를 점검할 때 동작을 설명한다.
도 9는 제1삼방밸브(510)의 대기 측이 개방되고, 제1실린더실연통구(361)측이 폐쇄된 상태이다. 즉, 제1실린더실(421)이 대기와 연통한다. 제2삼방밸브(520)는 대기로 통하는 측이 폐쇄된 상태이다.
실시 예에 따른 신호공기로 0.6kgf/cm2(실시 예에 따른 신호공기의 중간값)의 공기압이 공급되고, 압력공기로는 5kgf/cm2의 공기압이 공급된 상태에서 제1실린더실(421)과 제2실린더실(422)에는 각각 5kgf/cm2의 공기압이 균형을 이룬 상태이다. 이때, 제1실린더실(421)이 개방되면, 제1실린더실(421)의 내부 공기가 배기되면서, 내부 압력이 대기압으로 전환된다. 제1실린더실(421)이 배기됨에 따라, 제2실린더실(422)의 공기압이 우세하여 피스톤(430)이 A방향으로 이동한다. 이에 종속하여, 스풀밸브(350)는 B방향으로 이동하고, 제2스풀(352)은 제2실린더실연통구(362)를 개방한다. 공급실(324)의 유로는 제2실린더실연통구(362)로 경로가 형성된다. 공급실(324)의 유로는 제1실린더실연통구(361)로 경로가 폐쇄된다. 압력공기는 제2실린더실연통구(362)를 통해 제2실린더실(422)으로 유입된다. 제2실린더실(422)에는 압력공기의 공기압이 채워진다. 압력공기의 공기압은 피스톤(430)을 A방향으로 더 밀어낼 수 있다.
실린더로드(410)는 신호공기와 관계 없이 제1삼방밸브(310)의 조작 상황에 따라서 실린더로드(410)가 A방향으로 이동될 수 있다. 예컨대, 제1삼방밸브(310)를 전환하는 속도에 따라서 A방향으로 이동하는 속도가 제어될 수도 있다. 만약, 공기량 조절 장치(100)가 고온, 회, 수분, 분진 등 환경요건으로 인해 고장이 난 경우라면, 실린더로드(410)는 A방향으로 제대로 움직이지 않는다. 따라서, 작업자는 실린더로드(410)의 움직임을 보고 공기량 조절 장치(100)의 고장을 즉각 판단할 수 있다.
한편, 점검 후, 제1삼방밸브(510)의 대기 측을 폐쇄시키고, 제1실린더실연통구(361)측을 개방시키면. 실린더로드(410)는 신호공기에 비례하는 위치로 복귀한다.
도 10은 도 7에서 설명되는 사용 상태처럼 제1삼방밸브(510)는 대기 측이 폐쇄되고, 제1실린더실연통구(361)측이 개방된 상태이다. 반면, 제2삼방밸브(520)의 대기 측이 개방되고, 제2실린더실연통구(362)측이 폐쇄된 상태이다.
실시 예에 따른 신호공기로 0.6kgf/cm2(실시 예에 따른 신호공기의 중간값)의 공기압이 공급되고, 압력공기로는 5kgf/cm2의 공기압이 공급된 상태에서 제1실린더실(421)과 제2실린더실(422)에는 각각 5kgf/cm2의 공기압이 균형을 이룬 상태이다. 이때, 제2삼방밸브(520)의 대기 측이 개방되면, 제2실린더실(422)의 내부 공기가 배기되면서, 제2실린더실(422)의 내부 압력이 대기압으로 전환된다. 제2실린더실(422)이 배기됨에 따라, 제1실린더실(421)의 공기압이 우세하여 피스톤(430)이 B방향으로 이동한다. 이에 종속하여, 스풀밸브(350)는 A방향으로 이동하고, 제1스풀(351)은 제1실린더실연통구(361)를 개방한다. 공급실(324)의 유로는 제1실린더실연통구(361)로 경로가 형성된다. 공급실(324)의 유로는 제2실린더실연통구(362)로 경로가 폐쇄된다. 압력공기는 제1실린더실연통구(361)를 통해 제1실린더실(421)으로 유입된다. 제1실린더실(421)에는 압력공기의 공기압이 채워진다. 압력공기의 공기압은 피스톤(430)을 B방향으로 더 밀어낼 수 있다.
실린더로드(410)는 신호공기와 관계 없이 제2삼방밸브(520)의 조작 상황에 따라서 실린더로드(410)가 B방향으로 이동될 수 있다. 예컨대, 제2삼방밸브(520)를 전환하는 속도에 따라서 B방향으로 이동하는 속도가 제어될 수도 있다. 만약, 공기량 조절 장치(100)가 고온, 회, 수분, 분진 등 환경요건으로 인해 고장이 난 경우라면, 실린더로드(410)는 B방향으로 제대로 움직이지 않는다. 따라서, 작업자는 실린더로드(410)의 움직임을 보고 공기량 조절 장치(100)의 고장을 즉각 판단할 수 있다.
한편, 점검 후, 제2삼방밸브(520)의 대기 측을 폐쇄시키고, 제2실린더실연통구(362)측을 개방시키면. 실린더로드(410)는 신호공기에 비례하는 위치로 복귀한다.
상술하여, 제1삼방밸브(510)와 제2삼방밸브(520)를 이용하여 유로를 전환하는 것을 실시 예로 설명하였다.
그러나, 본 발명의 청구범위를 해석함에 있어서, 제1삼방밸브(510)는 하나의 밸브로 구성되는 것 뿐만 아니라, 제1실린더실(421)을 대기로 개방하고, 제1실린더실연통구(361)를 폐쇄하는 기능을 수행하면 복수개의 구성을 묶어서 균등물로 해석되어야 한다. 물론, 제1삼방밸브(510)를 이용하여 발명을 구현하는 경우, 경로 전환이 편하기 때문에, 작업자의 실수를 예방할 수 있는 효과가 있음은 별론으로 한다.
또한, 본 발명의 청구범위를 해석함에 있어서, 제2삼방밸브(520)는 하나의 구성에 국한되는 것이 아니라, 제2실린더실(422)을 대기로 개방하고, 제2실린더실연통구(362)를 폐쇄하는 기능을 수행하면 복수개의 구성을 묶어서 균등물로 해석되어야 한다. 물론, 제2삼방밸브(520)를 이용하여 발명을 구현하는 경우, 경로 전환이 편하기 때문에, 작업자의 실수를 예방할 수 있는 효과가 있음은 별론으로 한다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기량 조절 장치(100)의 개략도이다. 도 11을 참조하여 공기량 조절 장치(100)를 설명한다. 계장공기는 미스트 세퍼레이터에 의해 수분 및/또는 오일이 제거되어 포지셔너로 공급된다. 실시 예에 있어서, 포지셔너(300)는 신호공기의 공기압이 0.2kgf/cm2일 때, 압력공기가 OUT2로 흐르고, 신호공기의 공기압이 1kgf/cm2일 때, 압력공기가 OUT1로 흐른다. 보일러(10)가 운전 중일 때는 보통 OUT1, OUT2에 배분하여 압력공기가 공급된다. 이때, 점검을 위해 경로3으로 전환하면 경로1은 차단되고, 압력이 낮은 쪽으로 실린더가 움직인다. 경로2, 4 또한 경로 1, 3과 동일한 원리로 움직인다.
본 발명의 실시 예에 따른 공기량 조절 장치(100)에 의하면, 현장에서 즉각적으로 공기량 조절 장치(100)의 고장여부를 확인할 수 있다. 장치의 고장이 의심되면, 제1삼방밸브(510)와 제2삼방밸브(520)를 이용하여 공기 경로를 전환함으로써 고장 확인이 가능하다. 실시 예에 따른 제1삼방밸브(510)와 제2삼방밸브(520)는 볼밸브로 제공될 수 있다.
공기량 조절 장치(100)는 노(20)의 외벽에 설치되기 때문에 고온, 회, 수분, 분진 등의 이물질에 노출되기 때문에 녹이 슬거나, 변형이 일어나 장치의 고장이 일어나지만, 종래에는 운전실에서 제어부(입력부 및 표시부를 포함하는 개념)를 이용해, 신호공기의 공기압을 조절하여 실린더로드(410)가 움직이도록 해야만 했다. 즉, 현장에서 즉각적으로 고장을 확인할 수 없었다. 그러나, 본 발명의 실시 예에 의하면, 현장에서 밸브 조작만으로 신호공기의 공기압을 최대치와 최소치로 조정한 것과 동일한 효과를 얻으므로 공기량 조절 장치(100)의 고장을 현장에서 즉시 파악 가능하다.
또한, 종래에는 하나의 공기량 조절 장치(100)만이 고장이 의심된다고 하더라도, 도 3에서 설명한 바와 같이 신호공기를 공유하는 모든 공기량 조절 장치(100)의 신호공기압이 변경되어야만 했으나, 본 발명의 실시 예에 의하면, 의심되는 공기량 조절 장치(100)만 간단한 조작으로 확인할 수 있다.
도 12 및 도 13은 고장 모니터링 시스템을 위한 변위 측정 장치(600)가 제공된 공기량 조절 장치(100)를 나타내는 정면도와 평면도이다.
실시 예에 있어서, 변위 측정 장치(600)는 LVDT(Linear Variable Displacement Transducer)일 수 있다. 변위 측정 장치(600)는 실린더로드(410)의 전후진에 따른 거리 변화를 측정한다. 변위 측정 장치(600)는 거리 변화를 전기적 신호로 출력한다. 출력되는 전기적 신호는 공기량 측정 장치(100)가 입력 신호에 따라 정상적으로 작동하는지 판단하는 피드백신호로 사용한다. 변위 측정 장치(600)가 출력하는 전기적 신호의 범위는 실린더로드(410)의 변위를 발생시키기 위한 입력신호와 같은 범위인 제1값 내지 제2값을 갖도록 설정된다. 입력 신호인 전기적 신호에 따라 실린더 로드에 정상 변위가 발생한 경우, 정상 변위에 따라 출력되는 변위 측정 장치의 정상 전기적 신호는 입력 신호인 전기적 신호와 같은 값이 출력되도록 설정한다. 이에 따라, 이상적인 정상 상태에서 피드백신호는 입력 신호와 같은 값으로 출력되기 때문에, 입력신호에 대응하여 실린더 로드(410)의 변위가 적절하게 발생한 것인지 직관적으로 판단할 수 있다. 한편, 변위 측정 장치(600)에는 변위 측정 장치(600)를 위한 전원이 연결될 수 있으며, 도면에서 표현은 생략한다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 공기 공급 시스템을 표현한 것이다. 운전실(800)에는 시스템 운전자가 상주할 수 있다. 시스템 운전자는 운전실(800)에 설치된 입력부(810)를 조작할 수 있다. 또한, 표시부(820)를 통해 시스템의 운영 현황을 확인할 수 있다.
공기량 조절 장치(100)는 복수개가 하나의 그룹으로 제공된다. 실시 예에 있어서, 4개의 공기량 조절 장치(100a, 100b, 100d, 100d)가 하나의 그룹으로 제공되는 것을 표현한다. 공기량 조절 장치(100)는 노(20)의 코너에 설치될 수 있고, 하나의 층을 이루는 것이 하나의 그룹을 이룰 수 있다. 공기량 조절 장치의 그룹은 복수개가 제공될 수 있다. 본 명세서에서는 간결한 설명을 위해 하나의 그룹을 도시하여 설명한다. 하나의 그룹을 구성하는 각각의 공기량 조절 장치(100a, 100b, 100d, 100d)에는 하나의 입력신호(S1)에 연동하여 구동될 수 있다. 입력신호(S1)는 운전실에서 입력부(810)를 통해 입력될 수 있다. 실시 예에 있어서, 입력신호(S1)는 전기적 신호이다. 입력신호(S1)의 최대값은 제1값으로, 최소값은 제2값으로 정의될 수 있다. 실시 예에 있어서, 입력신호(S1)는 4mA 내지 20mA 범위의 전류값일 수 있다. 입력신호(S1)는 신호공기(S2)로 변환되어 각각의 공기량 조절 장치(100)로 인가된다. 입력신호(S1)는 전공변환기(900)를 통해 신호공기(S2)로 변환될 수 있다. 실시 예에 있어서, 입력신호(S1)로 최대값과 최소값의 중간값인 12mA가 인가되면, 신호공기(S2)로는 상술하여 설명한 신호공기의 중간값인 0.6kgf/cm2으로 변환되어 포지셔너(300)로 인가될 수 있다.
실시 예에 있어서, 변위 측정 장치(600)는 공기량 조절 장치(100)의 실린더로드(410, 도 13 참조)의 위치에 따른 전류값을 피드백신호로 출력하여 운전실로 전송한다. 변위 측정 장치(600)는 공기량 조절 장치(100) 마다 설치된다. 각각의 변위 측정 장치(600a, 600b, 600c, 600d)는 각각의 공기량 조절 장치(100a, 100b, 100d, 100d)에서 측정된 피드백 신호(P1, P2, P3, P4)는 운전실(800)으로 전송된다. 피드백신호(P1, P2, P3, P4)는 표시부(820)에 표시된다.
운전실(800)에서는 변위 측정 장치(600)에서 출력된 피드백신호(P1, P2, P3, P4)를 모니터링함으로써, 공기량 조절 장치(100)가 정상 가동되는지 모니터링 할 수 있다. 만약, 변위 측정 장치(600a)의 전류값이 오차범위를 벗어나는 경우, 운전실(800)에서 공기량 조절 장치(100a)의 점검이 필요한 상태임을 인식할 수 있다. 운전실에서는 현장의 작업자에게 공기량 조절 장치(100a)의 점검이 필요성을 전달하고, 현장에서 고장 여부를 확인할 수 있다.
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 표시부(810)의 화면 구성이다. 표시부(810)는 모니터로 구성될 수 있다. 실시 예에 따른 표시부(810)에는 공기량 조절 장치(100) 마다 입력된 입력신호와, 피드백신호가 표시된다. 실시 예에 따른 화면 구성에는 공기량 조절 장치(100)의 그룹을 제1그룹과 제2그룹 두개만 예시적으로 도시하였으나, 수십개의 그룹이 표시부(810)에 표시될 수 있다. 도면을 참조하여 실시 예를 설명한다.
표시부(810)에는 제1그룹을 이루는 공기량 조절 장치(100a, 100b, 100c, 100d)에 제1입력신호(S1-1)가 입력됨이 표시된다. 또한, 제2그룹을 이루는 공기량 조절 장치(100e, 100f, 100g, 100h)에 제2입력신호(S1-2)가 입력되는 상태가 표시된다.
표시부(810)에는 각각의 공기량 조절 장치(100a, 100b, 100c, 100d, 100e, 100f, 100g, 100h)의 변위에 따른 피드백신호(P1 내지 P8)가 표시된다. 설명을 위한 실시 예로, 피드백신호의 오차범위를 +-5%로 설정한다. 오차범위를 고려하면, 피드백신호(P1)는 11.4mA 내지 12.6mA의 범위가 정상이다. 공기량 조절 장치(100a)의 피드백신호(P1)는 8.0mA로 출력된다. 이는 오차범위를 벗어난 것으로, 점검이 필요한 상태이다. 운전실의 운전자는 피드백신호(P1)를 보고 공기량 조절 장치(100a)의 점검이 필요함을 인식할 수 있다.
오차범위를 벗어나는 피드백신호가 발생한 경우, 운전자가 인식할 수 있도록 알림이 제공될 수 있다. 알림은 표시부(810)를 통해 표시되는 시각적 알림일 수 있다. 실시 예에 있어서, 알림은 정상 상태일 때와 다른 색깔로 표시하는 것일 수 있다. 도시한 실시 예는, 피드백신호가 정상상태일 때는 푸른색으로, 오차범위를 벗어나는 경우는 붉은색으로 표시한다.
운전실(800)에서 점검을 위한 입력신호를 인가하여 공기량 조절 장치(100)의 고장여부를 확인할 수도 있다. 종래에는 운전실에서 점검을 위한 입력신호를 입력하고, 현장에 근무 중인 작업자가 입력신호에 대응하는 실런더 로드의 직선 이동 거리를 측정하여 고장 여부를 판단해야 했다. 그러나, 본 발명의 실시 예에 의하면, 운전실(800)에서 점검을 위한 입력신호를 인가하고, 피드백신호를 관찰하여 여러 개소에 설치된 공기량 조절 장치(100) 중 점검이 필요한 공기량 조절 장치(100)를 파악할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 화력 발전 시스템은, 운전실에서 공기량 조절 장치의 고장을 모니터링함으로써, 고장이 의심되어 점검이 필요한 개소를 파악할 수 있고, 고장이 의심되는 개소의 공기량 조절 장치의 고장 여부를 현장에서 확인할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 의하면, 공기량 조절 장치의 고장 여부를 현장에서 확인할 수 있으므로, 효율적으로 고장 확인이 가능하다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 기재된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상이 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의해서 해석되어야하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (7)

  1. 실린더와 포지셔너를 포함하는 공기량 조절 장치에 있어서,
    상기 실린더는,
    실린더실을 형성하는 하우징;
    상기 실린더실을 제1실린더실과 제2실린더실으로 구획하고, 상기 실린더실 내부에서 왕복 운동하는 피스톤; 및
    상기 피스톤과 결합된 실린더로드를 포함하고,
    상기 포지셔너는,
    입력신호에 비례하여 상기 실린더로드의 움직임을 발생시키는 것이되,
    상기 제1실린더실과 연통하는 제1실린더실연통구; 및
    상기 제2실린더실과 연통하는 제2실린더실연통구를 포함하고,
    일측이 대기로 통하며, i)제1실린더실연통구와 상기 제1실린더실을 연결하는 경로를 개방하고 상기 대기 측을 폐쇄하거나, ii)상기 제1실린더실과 상기 대기측의 경로를 개방하고 제1실린더실연통구를 페쇄하는 제1삼방밸브; 및
    일측이 대기로 통하며, i)제2실린더실연통구와 상기 제2실린더실을 연결하는 경로를 개방하고 상기 대기 측을 폐쇄하거나, ii)상기 제2실린더실과 상기 대기측의 경로를 개방하고 제2실린더실연통구를 페쇄하는 제2삼방밸브;
    를 포함하는 공기량 조절 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 포지셔너는,
    상기 입력신호로써 신호공기가 유입되는 경로인 신호공기 입력포트;
    상기 신호공기 입력포트와 연결되며, 신호공기에 의해 변위하는 제1다이아프램을 포함하는 신호압력실;
    상기 제1다이아프램의 변위에 의해서 배압이 변하는 노즐;
    압력공기가 유입되는 경로인 압력공기 공급포트;
    상기 압력공기 공급포트와 연통하는 제1연통로, 제2연통로 및 오리피스가 형성된 제3연통로;
    상기 제1실린더실연통구를 개폐하는 제1스풀, 및 상기 제2실린더실연통구를 개페하는 제2스풀을 포함하고, 상기 노즐의 배압의 변화에 의해 상기 압력공기가 이동하는 통로를 상기 제1실린더실연통구 또는 상기 제2실린더실연통구 중 어느 하나로 변경하는 스풀밸브;
    상기 제1연통로와 연통하며 상기 제1스풀 및 상기 제2스풀에 의해 폐색되는 공급실;
    상기 제2연통로와 연통하며 상기 스풀밸브의 일단과 연결된 제3다이아프램이 위치하는 제1공급압력실;
    상기 제3연통로와 연통하며, 상기 스풀밸브의 타단과 연결된 제4다이아프램이 위치하는 제2공급압력실; 및
    일단이 상기 제1다이아프램과 연결되고, 타단이 상기 실린더로드와 연결된 피드백스프링을 포함하는 공기량 조절 장치.
  3. 하나의 신호공기공급원으로부터 입력신호를 공유하여 입력받고, 하나의 압력공기공급원으로부터 압력공기를 공유하여 공급받는, 복수개의 제1항에 따른 공기량 조절 장치; 및
    상기 신호공기 및 상기 압력공기의 공기압을 제어하는 제어부를 포함하는,
    석탄 화력 발전소의 공기 공급 시스템.
  4. 입력신호에 따라 신호공기공급원으로부터 신호공기를 입력받고, 압력공기공급원으로부터 압력공기를 공급받는 공기량 조절 장치를 포함하는 석탄 화력 발전소의 공기 공급 시스템에 있어서,
    상기 공기량 조절 장치는 실린더와 포지셔너를 포함하고,
    상기 실린더는,
    실린더실을 형성하는 하우징;
    상기 실린더실을 제1실린더실과 제2실린더실으로 구획하고, 상기 실린더실 내부에서 왕복 운동하는 피스톤; 및
    상기 피스톤과 결합된 실린더로드를 포함하고,
    상기 포지셔너는,
    제1값 내지 제2값 범위의 전기적 신호인 입력신호에 비례하여 상기 실린더로드의 변위를 발생시키는 것이며,
    상기 공기 공급 시스템은,
    상기 제1값 내지 상기 제2값 범위의 전기적 신호를 상기 실린더로드의 변위에 비례하여 발생시키고 발생된 전기적 신호를 피드백신호로서 출력되도록 설정된 변위 측정 장치; 및
    상기 변위 측정 장치의 상기 피드백신호를 시각적으로 표시하는 표시부를 포함하고,
    상기 포지셔너는,
    상기 제1실린더실과 연통하는 제1실린더실연통구; 및
    상기 제2실린더실과 연통하는 제2실린더실연통구를 포함하고,
    상기 공기량 조절 장치는,
    일측이 대기로 통하며, i)제1실린더실연통구와 상기 제1실린더실을 연결하는 경로를 개방하고 상기 대기 측을 폐쇄하거나, ii)상기 제1실린더실과 상기 대기 측의 경로를 개방하고 제1실린더실연통구를 페쇄하는 제1삼방밸브; 및
    일측이 대기로 통하며, i)제2실린더실연통구와 상기 제2실린더실을 연결하는 경로를 개방하고 상기 대기 측을 폐쇄하거나, ii)상기 제2실린더실과 상기 대기 측의 경로를 개방하고 제2실린더실연통구를 페쇄하는 제2삼방밸브;
    를 포함하는 석탄 화력 발전소의 공기 공급 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    제1항에 있어서,
    상기 공기량 조절 장치는 여러 개소에 설치되되,
    상기 공기량 조절 장치는 여러개가 하나의 그룹을 이루는 것으로, 복수개의 그룹으로 제공되며, 상기 하나의 그룹 마다 하나의 입력신호가 인가되어 서로 연동하도록 구성되고,
    상기 변위 측정 장치는 상기 공기량 조절 장치 마다 제공되고,
    운전실에는 표시부가 배치되며,
    상기 표시부에는,
    상기 하나의 그룹 마다 인가된 입력신호와, 상기 공기량 조절 장치 마다 제공된 상기 변위 측정 장치 각각에서 출력되는 피드백신호가 시각적으로 표시되는
    석탄 화력 발전소의 공기 공급 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 입력신호와 상기 피드백신호는 4mA 내지 20mA 범위의 전류값인 석탄 화력 발전소의 공기 공급 시스템.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 입력신호와 상기 피드백신호가 오차범위를 벗어나도록 상이한 경우 상기 표시부에는 알람이 표시되는 석탄 화력 발전소의 공기 공급 시스템.
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