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연소제어시스템과 열효율 향상 방안에 관한 연구
A study on the Combustion Control System and Thermal Efficiency 원문보기

한국전자통신학회 논문지 = The Journal of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, v.5 no.6, 2010년, pp.645 - 650  

장용남 (동서대학교 메카트로닉스공학과) ,  박수홍 (동서대학교 메카트로닉스공학과)

초록
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본 연구에서 울산 현대중공업 및 사천 유니슨에 설치사용 중인 공업용로의 연소문제 및 시스템을 분석하고 열효율 개선방안을 제시하여 연료절감 및 생산성 향상에 도움이 되고자 한다. 단조산업에 사용 중인 공업용로는 원소재의 가열 및 재료의 특성향상을 위한 설비로 운전조건 및 연소시스템에 따라 연료의 사용량 및 재료의 특성에 지대한 영향을 줄 수 있다. 따라서 현대중공업에 설치운전 중인 100톤 가열로 및 열처리로의 연소시스템의 특성을 분석하였다. 통상적으로 각 가열장치에 설치된 버너(Burner)는 용량에 맞는 공연비를 가지며 버너가 작동할 수 있는 Turndown ratio를 가지고 있다. 이는 각각의 공업용로 특성을 정하는 것으로서 가열성능 및 온도정밀도에 지대한 영향을 미친다. 용량이 큰 버너를 설치한 열처리로는 가열성능은 향상시킬 수 있어도 유지구간에서의 온도정밀도를 얻기 힘들다. 이에 버너의 성능을 최대한 발휘할 수 있도록 연소시스템을 개선하여 각 가열구간에 맞는 연소특성을 적용 분석한 현대중공업의 가열로 및 열처리로를 예시로 연료의 절감 및 온도정밀도를 향상시키도록 본 연구에서 방안을 제시하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this research, the problem of combustion and its system in Hyundai Heavy Industries and Sachuan Unison will be analyzed in order to provide some methods of thermal efficiency improvement and help to make a positive influence on fuel savings and their productivity. In forging industries, in order ...

주제어

#공업로   #연소   #제어시스템   #통신선로  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 본 연구에서는 현대중공업 100톤 열처리로에서 운전되고 있는 공업로의 연소시스템인 Pulse on-off control system을 분석하였다. Pulse on-off control system은 가열장치(Burner)의 출력을 고정하고 여러 대의 가열장치 수량을 On-off시킴으로써 공업로의 온도를 조절한다.
  • 이 시스템은 저온 승온속도를 향상시키기 위해 가열장치의 출력을 증가 시키면 고온에서 온도정밀도를 유지하기가 어려운 현상이 발생한다. 이러한 문제의 원인을 찾기 위해 가열시스템 및 공업로내 열유동을 분석하고자 한다.
  • 이러한 현상은 불필요한 연료소모 및 운전시간의 증가문제를 야기 시킨다. 이에 따른 해결방안으로 가열장치(Burner)의 연소범위(Combustion ratio)내에서 각 연소구간에 맞는 연소상태를 확인하여 연소배관을 개선하고 가열장치(Burner)가 각 구간에 따라 2단으로 작동할 수 있도록 프로그램을 설정하여 저온에서의 가열성능과 고온에서의 온도정밀도를 높일 수 있도록 개선 방향을 제시하고자 한다.[1],[2]

가설 설정

  • 5) On/off pulse작동에 대한 검토 - 서로 대칭되면서 효율적인 연소가 이루어질 수 있도록 할 것. 버너 수량에 따른 Pulse timing설정한다,
  • 6) 기존 연소하고 있는 버너에서 거리가 먼 버너부터 연소.-> 각 버너를 행렬(array)개념으로 배치한다.
  • 5) On/off pulse작동에 대한 검토 - 서로 대칭되면서 효율적인 연소가 이루어질 수 있도록 할 것. 버너 수량에 따른 Pulse timing설정한다,
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
Circulation fan과 같은 별도의 장치는 높은 온도(통상800℃이상)에서 적용하기 위해서는 많은 제약이 있다는 것은 무엇인가? 하지만, Circulation fan과 같은 별도의 장치는 높은 온도(통상800℃이상)에서 적용하기 위해서는 많은 제약이 따른다. 즉, 높은 온도에서 일정한 열원을 공급하는 기능은 우수하지만 목표온도 근처에서 공급되는 열원 및 교반능력이 줄어들면서 자체적으로 분위기의 정도를 높이기에는 문제가 있다.
연소시스템을 제어하는 PLC의 구분은? 공업로의 연소시스템은 각 설비를 Control하는PLC 와 상위 PLC를 Ethernet 통신으로 Group관리하는 Computer 부분으로 구분할 수 있으며, 실제 연소시스템을 제어하는 PLC는 연소에 직접 관여하는 가열장치(Burner)제어부와 로압, 연소공기 등을 설정하는 보조장치 제어부 로 구분될 수 있다.
Ratio control system은 목표온도에 근접할수록 가열장치의 출력이 감소하는데 온도를 높이기 위해 요구되는 것은? Ratio control system은 목표온도에 근접할수록 가열장치의 출력이 감소하여 실제 온도의 정도를 높이기 위해서는 Circulation fan등과 같은 별도의 교반장치가 요구된다. 하지만, Circulation fan과 같은 별도의 장치는 높은 온도(통상800℃이상)에서 적용하기 위해서는 많은 제약이 따른다.
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참고문헌 (6)

  1. Frank P.Incropera David P.Dewitt, "Fundamentals of Heat and Mass Transfer", Kyobo press, P244-300, Fourth edition 

  2. North American Mfg. Technical handbook. 

  3. Korea KOSO Co., www.kosokor.co.kr 

  4. kengin Engineering, www.kiabc.com 

  5. 김영권, 공업로 제어시스템에 관한 연구, 동서대학교 대학원 석사학위논문, 2009. 

  6. 노동순, 연소시스템 고성능 지능화 기술개발,기술보고서, 한국원자력연구원, 2005. 

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