KR100299439B1

KR100299439B1 - 증기터빈의냉각운전제어시스템

Info

Publication number: KR100299439B1
Application number: KR1019960052542A
Authority: KR
Inventors: 전제환
Original assignee: 이구택; 포항종합제철 주식회사
Priority date: 1996-11-07
Filing date: 1996-11-07
Publication date: 2001-11-22
Also published as: KR19980034484A

Abstract

본 발명은 발전기의 부하를 증기터빈의 연속운전이 가능한 최저부하로 낮추는 부하 감소이행시 주증기의 온도 및 압력을 서서히 낮추어 터빈로터터닝소요시간을 단축시키는 증기터빈의 냉각운전 제어시스템에 관한 것으로, 고압터빈, 재열기, 중압터빈, 지압터빈 및 발전기와, 복수기와 배기실로 이루어지는 증기동력플랜트의 냉각 운전 제어시스템에 있어서, 냉각운전조건까지 상기 발전기의 부하를 단계적으로 감쇄설정하는 부하량제어부와, 상기 고압터빈으로 인가되는 주증기의 온도를 감지하는 온도센서와 압력을 감지하는 압력센서로 이루어지는 센서부와, 상기 부하량제어부에 의하여 설정된 부하에 부합되는 압력 및 온도를 설정하여 상기 센서부에 의하여 검출된 주증기의 압력과 온도를 제어하는 주증기제어부와, 상기 주증기제어부로 부터의 제어에 따라 주증기의 온도가 설정치가 되도록 조절하며 또한 재열제어부의 제어신호에 따라서 재열증기온도와의 차가 설정치를 벗어나지 않도록 주증기온도를 조절하는 온도제어기와, 상기 주증기제어부로부터의 제어에 따라 주증기의 압력을 조절하는 압력제어부와, 상기 온도제어기 및 압력제어기가 주증기의 온도 및 압력을 서서히 변화시키도록 제어하는 변화율제한기와, 상기 재열기에서 발생된 재열증기의 온도를 검출하는 재열증기온도검출부와, 상기 재열증기온도검출부에 의하여 검출된 재열온도를 설정치로 조절하는 재열온도제어부와, 주증기온도와 재열증기온도와의 차가 설정치를 벗어나지 않도록 상기 온도제어부 및 가열온도제어부를 제어하는 재열제어부와, 상기 부하량제어부 및 주증기제어부의 제어에 따라 보일러를 가열하는 버너로 공급되는 연료량을 제어하는 연료량제어기와, 상기 부하량제어부의 제어에 따라서 보일러로 공급되는 급수량을 제어하는 급수량제어부와, 상기 배기실내의 온도가 설정치를 넘는지를 검출하는 온도센서와 상기 온도센서의 감지신호에 따라서 솔로레이드를 제어하는 배기실온도제어기와 상기 배기실의 온도를 측정하여 배기실온도제어기로 인가하는 온도검출기와 상기 배기실온도제어기의 제어를 받아 배기실후드로 감온수를 공급하는 감온수공급라인에 설치되어 전개/개폐되는 감온수조절밸브로 이루어진 배기실온도조절부를 구비한다.

Description

증기터빈의 냉각운전 제어시스템

본 발명은 화력발전용 증기동력플랜트(STEAM AND POWER PLANT) 유니트 시스템의 증기터빈 냉각운전에 관한 것으로, 보다 상세하게는 발전기의 부하를 증기터빈의 연속운전이 가능한 최저부하로 낮추는 부하감소이행시 주증기의 온도 및 압력을 서서히 낮추어 터빈로터터닝소요시간을 단축시키는 증기터빈의 냉각운전 제어시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 화력발전소와 같이 증기의 열에너지를 이용하여 전기와 같은 동력을 발생시키는 곳에서는 대용량보일러(BOILER)와 증기터빈(STEAM TURBINE) 및 발전기(GENERATOR) 및 그 밖의 부대설비장치의 조합으로 증기원동소(STEAM AND POWER PLANT)의 기본 사이클이 구성되어 있다. 이런 증기동력플랜트는 증기발생설비인 보일러와 터빈 그리고 발전기가 각각 1대씩 조합된 유니트시스템으로 구성되는 것이 기본인데, 운전의 성력화 및 성에너지화를 위하여 주증기 및 연료량 등을 제어하는 주제어계가 자동제어화되는 추세이며 그 용량도 더욱 대형화되고 있다.

그리고, 시스템의 안정적인 동작을 위하여 이러한 시스템의 대수리작업은 정기적으로 이루어지고 있으며, 이런 대수리작업을 위하여 시스템을 정지(SHUT DOWN)시키는 작업은 발전기부하감소 → 발전기해열 → 버너연료소화 → 보일러정지 → 터빈 로터(ROTOR) 저속터닝 → 터닝정지 → 각 부속설비의 정지 순으로 공정이 이루어진다.

즉, 상기와 같이 터빈본체 내부 금속온도와 터빈로터의 기울기가 규정치이하로 저하된 상태에서 터빈로터터닝을 정지하고 터빈 맨홀(MAN HOLE) 개방 및 터빈 케이싱을 개방한 상태에서 터빈의 대수리공정이 시작되는 것이다. 그런데, 터빈로터 터닝 소요시간은 통상 96~120시간으로 이는 결국 대수리공정의 소요시간을 연장시키는 결과를 초래한다.

즉, 터빈을 정지시키기 이전에 발전기 부하감소(LOAD DOWN)과정에서 주증기의 압력 및 온도와 재열증기의 온도가 과다하게 높게 제어됨으로써 터빈본체의 금속온도 하락율이 규정치에 도달하지 못하게 되며 터빈로터 터닝소요시간이 그만큼 더 연장되는 것이다. 또한 이는 발전기 부하감소시에 주제어계에서 설정치를 추종하게 되어 있으므로 주증기의 압력과 온도가 과다하게 높게 유지되는 결과를 초래한다.

이와같은 종래에는 발전기해열에 앞서 부하감소시 주증기 제어프로그램이 불합리하여 터빈에 유입되는 증기조건이 저부하에 이르기까지 과다하게 높아짐에 따라 터빈 본체 내부의 금속온도는 터빈로터정지에 도달하는 금속온도 즉 냉각속도(즉, 온도 하락율)가 둔화되는 만큼 로터터닝소요시간을 연장시키는 문제점이 있었다.

아울러, 터빈정지후에 보일러의 잔압에 의한 잔류증기(LEAK STEAM)의 터빈유입으로 터빈저압단 배기실온도가 일시 상승하여 간접적으로 터빈 금속온도 하락율이 둔화됨으로써 결국 로터터닝소요시간을 연장시키게 되는 것이다.

즉, 종래에는 터빈정지후 상.하부케이싱온도편차가 증가되어 본체언밸런스발생과 터빈 기동작업이 지연되는 결과를 초래하여 정비비상승과 조업정지시간의 연장에 따라 조업손실을 초래하는 문제점이 있었다.

그리고, 증기의 온도가 과다하게 저하된 불량의 증기(습증기등)가 터빈으로 유입되면, 브레이드의 이탈, 손상, 루퍼의 열변형 등의 문제가 발생하여 대형사고가 일어날 수 있기 때문에 터빈으로 유입되는 증기의 온도제어가 정확하게 이루어져야 하는 어려움이 있다.

따라서, 본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 그 목적은 증기터빈의 냉각운전을 위한 발전기부하량 감소이행시에 증기발생설비인 보일러의 주증기압력과 온도가 단계적으로 감소되도록 제어하고, 터빈배기실의 온도가 상승하지 않도록 조정함으로써 증기터빈로터의 저속터닝소요시간을 단축시키는 증기터빈의 냉각운전 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

제1도는 개략적인 재열재생사이클에 의한 증기동력플랜트와 터빈 배치도이다.

제2도는 본 발명에 의한 증기터빈 냉각운전 제어시스템을 도시한 블록구성도이다.

제3도는 본 발명에 의한 배기실온도제어부를 상세하게 도시한 구성도이다.

제4도는 본 발명에 의한 증기터빈의 냉각운전조건을 형성하는 과정을 도시한 플로우챠트이다.

제5도는 본 발명에 의한 재열증기온도를 조정하는 제어수순을 도시한 플로우챠트이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 보일러 2 : 과열기

3 : 고압터빈 4 : 재열기

5 : 중압터빈 6 : 저압터빈

7 : 발전기 8 : 복수기

9 : 배기실 10 : 연료탱크

11 : 버너 12 : 연료조절밸브

13 : 급수조절밸브 21a : 압력센서

21b : 온도센서 22 : 주증기제어부

23 : 변화율제한기 24 : 온도제어기

25 : 압력제어기 26 : 재열증기온도검출기

27 : 재열온도제어기 28 : 재열제어부

29 : 부하량제어기 30 : 급수량제어기

31 : 연료량제어기 32 : 공기량

33 : 온도센서 34 : 배기실온도제어기

35 : 솔로레이드 36 : 온도검출기

37 : 감온수조절밸브 38 : 배기실온도제어부

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 수단으로써, 고압터빈, 재열기, 중압터빈, 저압터빈 및 발전기와, 복수기와 배기실로 이루어지는 증기동력플랜트의 발전기 정지를 위한 냉각운전 제어시스템에 있어서, 발전기 정지시 냉각운전조건이 될 때까지 단계적으로 상기 발전기의 부하를 감소설정하면서 주증기 압력, 온도 및 재열증기온도를 체크하여 감소설정되 부하에 맞춰 주증기 압력, 온도, 및 재열증기온도가 안정될 때 다음 단계로 발전기 부하를 감쇄 설정하는 부하량제어부와, 상기 고압터빈으로 인가되는 주증기의 온도 및 압력을 감지하는 센서부와, 상기 부하량제어부로부터 인가된 부하량 설정치에 대응하는 압력 및 온도를 설정하고, 상기 센서부에 의하여 검출된 주증기의 압력과 온도를 비교하여 설정치에 도달하도록 주증기의 압력 및 온도를 제어하는 주증기제어부와, 상기 주증기제어부로부터의 제어에 따라 주증기의 온도가 설정치가 되도록 조절함과 동시에 재열제어부의 제어신호에 따라서 재열증기온도와의 차가 설정치를 벗어나지 않도록 주증기온도를 조절하는 온도제어기와, 상기 주증기제어부로부터의 제어에 따라 주증기의 압력을 조절하는 압력제어부와, 상기 온도제어기 및 압력제어기가 주증기의 온도 및 압력을 서서히 변화시키도록 제어하는 변화율제한기와, 상기 재열기에서 발생된 재열증기의 온도를 검출하는 재열증기온도검출부와, 상기 검출된 주증기온도 설정치와 재열증기온도 설정치와의 차가 설정범위를 벗어나는지를 비교판단하고, 상기에서 설정범위를 벗어난다고 판단되면, 재열증기온도 설정치를 설정범위 이내로 조정하고, 상기에서 설정범위 이내라고 판단되면 재열증기온도를 설정치로 제어하는 재열온도제어부와, 주증기온도와 재열증기온도와의 차가 설정치를 벗어나지 않도록 상기 온도제어부를 제어하는 재열제어부와, 상기 부하량제어부 및 주증기제어부의 제어에 따라 보일러를 가열하는 버너로 공급되는 연료량을 제어하는 연료량제어기와, 상기 부하량제어부의 제어에 따라서 보일러로 공급되는 급수량을 제어하는 급수량 제어부와, 터빈정지후 터빈로터저속터징중 배기실내의 온도를 검출하고, 온도검출치가 설정치를 넘을 경우 배기실후드로 감온수를 공급하여 터빈 내부 금속온도를 간접적으로 제어하는 배기실온도조절부를 구비함을 특징으로 한다.

터빈정지후 터빈로터저속터징중 배기실내의 온도를 검출하고, 온도검출치가 설정치를 넘을 경우 배기실후드로 감온수를 공급하여 터빈 내부 금속온도를 간접적으로 제어하는 배기실온도조절부를 구비함을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작용을 상세하게 설명한다.

제2도는 본 발명에 따른 냉각 운전 장치를 도시한 구성도로써, 고압/고온의 증기를 발생시키는 보일러(1)와, 상기 보일러(1)내의 증기온도를 높히는 과열기(2)와, 상기 과열기(2)에 의하여 과열된 고압/고압의 증기에 의하여 회전하는 고압터빈(3)과, 상기 고압터빈(3)에서 사용된 증기를 다시 재가열하는 재열기(4)와, 상기 재열기(4)에 의하여 재가열된 증기에 의하여 회전하는 중압터빈(5)과, 상기 중압터빈(5)을 회전시켜 압력과 온도가 낮아진 증기에 의하여 회전되는 저압터빈(6)과, 상기 고압터빈(3), 중압터빈(5) 및 저압터빈(6)의 회전력에 의해 회전되어 전력을 발생시키는 발전기(7)와, 상기 발전기(7)의 부하를 설정하고 그 설정된 부하를 유지하도록 연료량제어기(31) 및 급수량제어기(30)를 제어하는 부하량제어기(29)와, 상기 과열기(2)로부터 출력되는 증기가 상기 부하량제어기(29)에서 설정된 부하량에 부합되는 주증기의 온도와 압력을 계산하여 그 결과치로 주증기온도와 압력이 조정되도록 제어하는 주증기제어부(22)와, 상기 부하량제어기(29)의 제어에 따라 연료 탱크(10)로부터 버너(11)로 공급되는 연료량을 제어하는 연료량제어기(31)와, 상기 과열기(2)에서의 증기 압력을 센싱하는 압력센서(21a)와, 상기 과열기(2)에서의 증기 온도를 센싱하는 온도센서(21b)와, 상기 주증기제어부(22)에서 설정된 설정치로 주증기의 압력을 조절하는 압력제어기(25)와, 상기 주증기제어부(22)에 의하여 설정된 설정치로 주증기의 온도를 조절하는 온도제어기(24)와, 상기 압력제어기(25) 및 온도제어기(24)에 의한 조절이 일정비율로 이루어지도록 제어하는 변화율제한기(23)와, 상기 재열기(4)에서의 증기온도를 검출하는 온도검출기(26)와, 상기 재열기(4)의 온도와 온도제어기(24)에 의해 제어된 주증기와의 온도차가 설정치를 넘지 않도록 제어하는 재열제어부(28)와, 상기 재열제어부(28)의 제어를 받아 재열기(4)의 온도를 조절하는 재열온도제어기(27)와, 상기 저압터빈(6)에서 사용된 증기를 배출하는 배기실(9)와, 상기 배기실(9)의 온도를 검출하는 온도센서(33)와, 배기실(9)의 온도를 제어하는 배기실제어기(34)와, 상기 배기실제어기(34)의 제어에 따라 감온수조절밸브(37)를 동작시키는 솔로레이드(35)와, 감온수 공급라인에 구비되어 개폐동작하는 감온수조절밸브(37)와, 상기 배기실(9)내의 온도를 측정하는 온도검출기(36)를 구비한다.

상기에서 미설명된 부호32는 상기 연료량제어기(31)의 제어를 받아 버너(11)로 인가되는 공기량을 나타내고, 11은 상기 공기(32)와 조절밸브(12)를 통해 연료를 공급받아 상기 보일러(1)내의 물을 증기로 가열시키는 버너이고, 30은 상기 부하량제어기(7)의 제어에 따라 상기 보일러(1)로 공급되는 급수를 제어하는 급수량제어기이며, 12은 연료탱크(10)와 버너(11)를 연결하는 연료공급관에 구비되는 조절밸브이고, 10은 연료탱크이고, 8은 상기 저압터빈(6)에서 사용된 증기를 응축시켜 물로 변환시키는 복수기이며, 13은 급수펌프를 나타낸다.

제3도는 본 발명에 의하여 터빈배기실에 구비되는 배기실온도조절부를 상세하게 도시한 구성도로써, 37은 배기실 온도조절용 감온수 공급라인에 설치되어 감온수공급을 조절하는 공기압 작동식 조절밸브이고, 42, 43는 상기 조절밸브(21)의 전후에 구비되는 수동밸브이며, 44는 바이패스라인의 수동밸브이고, 35는 상기 조절밸브(37)를 동작시키는 솔로레이드밸브이다. 그리고, 45은 상기 조절밸브(35)의 전개/개폐 상태를 검출하는 리미트스위치이고, 46은 감온수의 역류방지용 체크밸브이며, 47은 배수용 라인에 설치된 배수밸브이고, 41은 감온수의 공급압력을 검출하는 압력게이지이고, 48은 배기실후드의 감온수분사노즐이다. 또한 33a, 33b는 배기실의 좌우측에 각각 설치되어 배기실내 온도가 설정치를 벗어났는지를 검출하는 온도센서이며, 36a, 36b는 배기실의 좌우측에 구비되어 배기실내의 온도를 측정하는 발신전송케이블이다.

이하, 상기 구성에 따른 본 발명의 동작을 상세하게 설명한다.

제2도에서 우선 일반적인 발전설비의 동작을 제1도를 참조하여 설명한다. 즉, 보일러(1)내로 공급된 물은 버너(11)에 의한 가열에 의하여 증기로 변화하고, 과열기(2)는 상기 보일러(1)내의 증기온도를 설정치로 높힌다. 이렇게 해서 발생된 증기는 약 130kg/cm²의 압력과 약 538。C의 온도를 갖는다. 그리고, 상기 고온/고압 증기는 공급배관(도시생략)을 통해 고압터빈(3)으로 공급되어 고압터빈(3)을 회전시킨 후, 그 압력과 온도가 낮아지면, 이 증기는 재열기(8)에 의하여 다시 가열되어, 중압터빈(5)로 공급된다. 그리하여 상기 증기는 중압터빈(5)을 회전시킨 후, 소정의 압력과 온도, 예를들어 20kg/cm²의 압력과 538。C의 온도를 갖는 증기로 변화되어 연결배관(도시생략)을 통하여 저압터빈(6)으로 공급된다. 이 증기는 저압터빈(6)을 회전시킨 후, 증기배출기(도시생략)를 통해 복수기(8)로 배출되며, 복수기(8)는 상기 저압터빈(6)으로부터 배출된 증기를 응축시켜 물로 변환한다. 상기 복수기(8)에 의하여 발생된 물은 급수펌프(13)에 의하여 다시 보일러(1)로 재공급되며, 계속하여 상기 보일러(1)에서 재가열되어 터빈으로 공급시키는 순환과정이 반복되게 된다.

그리고, 상기 복수기(8)에서 응축되지 않은 증기는 배기실(9)을 통해 대기로 방출된다.

이와같이, 증기에 의하여 발생된 상기 고압터빈(3)과 중압터빈(5) 및 저압터빈(6)의 회전력은 발전기(7)을 회전시켜 전력을 발생시킨다.

상기와 같이 발전설비들이 동작되는데, 정기적인 대수리작업을 행할 경우, 상기 발전기(7)를 전력계통에서 해열해야 하는데, 이를 위해서는 발전기(7)의 부하감소 과정이 필요하다. 다음으로, 상기 발전기(6)의 부하감소를 위한 터빈냉각운전을 설명한다. 본 실시예에서, 터빈의 냉각운전 조건은 발전기의 부하가 25%이어야 하고, 고압터빈(3)을 회전시키는 주증기압력이 80kg/cm², 주증기온도는 450도가 되어야 한다. 상기 조건에 도달하기 위하여 일상운전시의 발전기부하(100%)에서 단계적으로 발전기의 부하를 감소시키고 주증기압력과 주증기온도를 그에 상응하도록 감소시켜, 상기 터빈 냉각운전조건에 도달하면, 상기 상태로 2~3시간에 걸쳐 냉각운전을 실시한 후, 발전기를 전력계통으로부터 해열하는 것이다.

더 상세하게, 제2도에서 부하량제어기(29)는 단계적으로 부하를 설정하는데, 즉, 상기 부하량제어기(29)의 제어에 따라서 부하량설정기1~3(29a~29c)가 순서대로 동작한다. 상기에서, 부하량설정기1(29a)는 발전기의 부하를 1단계설정치(예를들어, 75MW)로 설정하고, 부하량설정기2(29b)는 발전기의 부하를 2단계설정치(예를들어, 50MW)로 설정하고, 부하량설정기3(29c)는 발전기의 부하를 3단계설정치(예를들어, 25MW)로 설정한다.

그리고, 부하량제어기(29)는 설정된 부하가 되도록 연료량제어기(31) 및 급수량제어기(30)을 제어하고, 주증기제어부(22)로 설정된 부하량을 알린다. 이에 연료량제어기(31)는 조절밸브(12)을 조작하여 보일러(1)을 가열하는 버너(26)에 공급되는 연료를 줄이고, 또한 급수량제어기(30)는 보일러(1)에 공급되는 급수량을 조절하여 발전기(7)의 부하가 설정치에 이르도록 제어한다.

그리고, 주증기제어부(22)는 주증기의 온도와 압력이 상기 부하량제어기(29)로부터 입력된 부하에 상응하는 값으로 조정되도록 온도제어기(24) 및 압력제어기(25)를 제어한다.

아래에 보인 표1은 본 실시예에서 설정된 부하량에 상응하는 압력을 나타내고, 표2는 본 실시예에서의 설정된 부하량에 상응하는 온도를 나타낸다. 아래 표1,2에 나타난 설정값은 설비사양에 따라 달리 설정되는 값으로써, 터빈의 부품을 손상시키지 않는 범위로 설정된 값이다.

상기 표1,2에 보인바에 따라서 상기 주증기제어부(22)는 온도와 압력을 감소시키고, 압력제어기(25)와 온도제어기(24)는 각각 상기 주증기제어부(22)에 의하여 설정된 온도와 압력이 되도록 현재의 온도와 압력을 점진적으로 감소하게 한다. 여기에서 변화율제한기(23)는 상기 압력과 온도가 점진적으로 일정한 비율로 변화되도록 압력제어기(25)와 온도제어기(24)의 외란을 방지한다.

이에, 발전기(7)의 부하량이 설정치에 도달하면, 주증기의 압력과 온도도 상기 표1, 표2에 보인 설정값으로 도달되도록 한다.

또한, 재열제어부(28)는 상기 온도제어기(24)에 의한 주증기의 온도와 온도검출기(26)에 의하여 검출된 재열증기의 온도와의 차가 5。C이상이 되지 않도록 온도제어기(27)을 제어한다. 즉, 재열증기와 주증기간에 5。C 이상의 편차발생시 재열제어부(28)의 제어에 의하여 상기 주증기의 온도제어기(24)와 재열온도제어기(27)가 상호 역동작하여 온도를 조절한다.

상기와 같이, 부하량제어기(29)에 의하여 설정된 값으로 발전기의 부하량이 조정되면, 다시 부하량설정치를 단계적으로 줄이면서, 상기 동작을 반복한다. 이런 단계에 의하여 냉각운전조건(발전기부하 25%, 주증기압력 80kg/cm², 주증기온도 450。C)에 도달하면, 이 상태로 발전기부하를 고정시키고, 2~3시간에 걸쳐 냉각운전을 실시한다. 즉, 상기 냉각운전조건 상태에서 고압터빈(3), 재열기(4), 중압터빈(5) 및 저압터빈(6)과 발전기(7)를 동작시키는 것이다.

그리고, 보일러(1)에 남은 잔열증기가 고압터빈(3), 재열기(4), 중압터빈(5), 저압터빈(6)을 통해 배기실(9)로 유입되어 배기실(9)내의 온도가 설정치이상으로 증가하면 온도센서(33)가 이를 감지하여 배기실온도제어기(34)로 신호를 송출하고, 이에 배기실온도제어기(34)는 솔로레이드(35)가 감온수조절밸브(37)를 닫도록 제어 한다. 즉, 솔로레이드(35)는 배기실(9)의 온도가 설정치 이상으로 높아지면 감온수 조절밸브(37)를 전개시키고, 배기실(9)의 온도가 적정치가 되면 상기 조절밸브(37)를 개폐시킨다. 이와같은 조절밸브(37)의 동작으로 적절하게 감온수가 배기실(9)로 공급되어, 배기실(9)내의 온도를 조절한다.

상기 감온수는 복수기(8)에 의하여 증기가 응축되어 만들어진 복수로써 복수펌프에 의하여 공급될 수 있다.

상기 터빈 배기실 온도제어를 제3도를 참조하여 더 상세하게 설명한다.

제3도에서, 복수펌프(도시생략)에 의하여 감온수는 공급라인으로 유입된다. 그리고, 배기실(9)내에 설치되어 온도를 측정하는 온도검출기(36a,36b)와, 온도센서(33a,33b)는 배기실(9)내의 온도상승여부를 감지하여 배기실온도제어기(34)에 알린다.

배기실온도제어기(34)는 상기 온도센서(33a,33b)로부터 감지신호가 인가되면 상기 솔레노이드(35)를 동작시켜 조절밸브(37)을 전개시킨다. 이에 감온수는 공급라인을 통해 배기실(9)내에 설치된 분사노즐(48)로 전달되고, 분사노즐(48)에 의해서 배기실(9)내에 분사되어, 배기실(9)의 온도를 하강시킨다. 그리고 배기실온도제어기(34)는 상기 온도검출기(36a,36b)에 의하여 측정된 배기실(9)의 온도가 적정치(설정치이하)일때, 상기 솔로레이드(35)에 동작신호를 인가하여, 조절밸브(37)를 개폐시킨다. 이에 배기실(9)내로 공급되던 감온수는 차단된다. 그리고, 상기 조절밸브(37)의 전개/개폐상태는 리미트스위치(45)에 의하여 감지되므로, 조절밸브(37)가 정상적으로 동작하는지의 여부를 체크할 수 있다.

상기에서 제2도에 보인 장치에 의한 발전기부하의 단계적감소와 그에 따른 보일러의 주증기압력 및 주증기온도제어방법을 제4도 내지 제5도 를 참조하여 상세하게 설명한다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 부하감소는 3단계로 이루어진다.

먼저 단계S41에서 발전기(7)의 부하를 1단계부하량(예를들어, 정상운전시의 발전기부하의 75%로써, 정상운전시의 발전기부하를 100MW라 하면, 1단계부하량은 75MW이다)으로 설정한다. 상기 부하량제어기(29)에 의하여 설정된 부하량은 주증기제어부(22)로 인가된다.

그리고, 단계S42에서, 부하량제어기(29)는 상기 주증기제어부(22)에 의하여 설정된 주증기압력과 현재의 연료량을 연산하여 된 제어값을 연료량제어기(31)로 인가하고, 이에 연료량제어기(31)는 상기 제어값에 따라 연료조절밸브(12)를 제어하여 버너(11)로 인가되는 연료량을 조절한다.

단계S43에서는 상기 부하량제어기(29)에 의하여 설정된 부하량을 인가받은 주증기 제어부(22)가 상기 설정부하량에 부합되는 압력과 온도가 되도록 주증기의 압력과 조절하는데, 정상운전시 설정된 압력과 온도(예를들어, 압력은 130kg/cm², 온도는 540。C)값을 온도제어기(24)로 인가하다가, 냉각운전이 시작되어 상기 부하량제어기(29)에서 설정된 부하량을 알려오면, 주증기제어부(22)는 상기 표1 및 표2에 보인 바와같은 발전설비사양에 따른 함수식에 의하여 부하량에 부합되는 주증기의 압력과 온도를 계산하여, 그 계산값을 출력한다. 그리고, 변화율제한기(23)는 상기 주증기제어부(22)로부터 출력되는 압력과 온도의 설정치로 현재의 값에서 서서히 변화시켜 온도제어기(24)와 압력제어기(25)로 각각 인가한다. 이에 온도제어기(24)는 상기 변화율제한기(23)를 통해 주증기제어부(22)로부터 인가되는 온도변화율에 따라 현재의 주증기온도를 조정제어하고, 압력제어기(25)는 상기 압력센서(21a)에서 감지한 현재의 압력치와 상기 주변화율제한기(23)을 통해 주증기제어부(22)로부터 인가된 설정압력치를 비교하고, 승산 및 가산하여 연료량제어기(31)로 압력제어 신호를 인가하고, 이에 연료량제어기(31)는 조절밸브(12)를 조정하여 버너(11)로 공급되는 연료량을 가감한다.

그리고, 단계S44에서는 현재 조정된 부하와, 주증기의 압력 및 온도가 설정치인지를 비교한다. 즉, 부하가 75MW이고, 주증기압력이 113kg/cm²이고, 주증기온도가 510。C인지를 체크하여, 아니라며 상기 단계S43으로 되돌아가고, 일치한다면, 단계S45로 진행한다.

단계S45에서는 발전기의 부하를 2단계설정치(즉, 정상운전시의 50%로써, 예를들어 정상운전시의 부하가 100MW라면 50MW)로 설정한다.

그리고, 단계S46에서, 2단계부하량에 부합되도록 보일러(1)에 공급되는 연료량을 제어한다. 그리고, 단계S47에서는 상기 설정된 2단계부하량에 부합되는 압력치와 온도치를 연산하여, 상기 압력치와 온도치가 되도록 조절한다. 그리고, 단계S48에서 측정된 발전기부하가 설정치인 50MW이고, 측정된 주증기온도가 480。 C이고, 주증기압력이 97kg/cm²인지를 비교하여, 맞다면 단계S49로 진행하고, 틀리다면 다시 단계S47로 되돌아가 압력과 온도조절을 반복한다.

단계S49에서는 마지막으로 발전기부하를 3단계부하량(즉, 냉각운전조건과 일치하는 값, 예를들어 25MW)으로 설정한다. 그리고, 단계S50에서 상기 설정된 3단계부하량에 부합되도록 연료량을 제어한다. 그 다음 단계S51에서 설정된 부하에 부하되는 압력과 온도로 주증기의 압력과 온도를 조절한다. 그리고, 단계S52에서 조절된 주증기의 압력과 온도가 냉각운전조건(즉, 부하는 25MW, 주증기온도는 450。C, 주증기압력은 80kg/cm²)에 일치하는지를 비교한다. 여기에서 일치하지 않으면 상기 단계 S51로 되돌아가 압력 및 온도제어를 반복하고, 일치한다면 단계S53으로 진행하여 발전기의 부하를 상기 값(25MW)으로 고정시킨 후, 단계S54에서 2~3시간동안 증기터빈을 냉각운전시킨다. 그리고, 단계S55에서 발전기(7)를 전력설비로부터 해열시키고, 증기터빈로터를 터닝시킨 후, 종료한다.

제5도는 배기실온도제어수순을 보여주는 플로우챠트로써, 단계S61에서는 온제어기(24)에 의한 주증기온도설정치를 검출한다. 그리고, 단계S62에서는 재열온도제어기(27)로부터 재열증기온도 설정치를 검출한다. 그리고, 단계S63에서 주증기온도설정치가 ± 5이내이거나 또는 재열증기온도설정치가 5。C이상인지를 체크한다. 즉, 재열증기와 주증기간의 온도차가 설정치를 넘는지를 체크하여, 상기 조건을 만족하지 않으면 단계S64로 진행하여 재열증기온도 설정치를 상기 조건이 만족하는 방향으로 조정한 후, 상기 단계S63으로 되돌아가고, 상기 조건을 모두 만족하면 단계S65로 진행하여 설정된 재열증기온도로 조정한다.

이와같이, 본 발명은 증기터빈의 냉각운전 조건에 도달하기 위하여 발전기의 부하를 단계적으로 감소설정하고, 상기 설정된 부하량에 부합되도록 주증기의 압력과 온도를 동시에 조절함으로써, 증기터빈 로터의 저속터닝시간을 단축시키는 효과가 있으며, 또한 터빈정지후 보일러의 잔압에 의하여 잔류증기가 터빈으로 유입되면서 배기실온도가 상승하면 감온수를 분사하여 배기실온도를 낮춤으로써 최종적으로 로터터닝소요시간을 단축시키는 효과가 있는 것이다.

또한, 본 발명은 로터터닝소요시간을 단축시킴으로써 전체 증기동력플랜트유닛의 정지시간을 줄여 생산성을 향상시키는 우수한 효과가 있는 것이다.

Claims

고압터빈, 재열기, 중압터빈, 저압터빈 및 발전기와, 복수기와 배기실로 이루어지는 증기동력플랜트의 발전기 정지를 위한 냉각운전 제어시스템에 있어서, 발전기 정지시 냉각운전조건이 될 때까지 단계적으로 상기 발전기의 부하를 감소설정하면서 주증기 압력, 온도 및 재열증기온도를 체크하여 감소설정된 부하에 맞춰 주증기 압력, 온도, 및 재열증기온도가 안정될 때 다음 단계로 발전기 부하를 감쇄 설정하는 부하량제어부와, 상기 고압터빈으로 인가되는 주증기의 온도 및 압력을 감지하는 센서부와, 상기 부하량제어부로부터 인가된 부하량 설정치에 대응하는 압력 및 온도를 설정하고, 상기 센서부에 의하여 검출된 주증기의 압력과 온도를 비교하여 설정치에 도달하도록 주증기의 압력 및 온도를 제어하는 주증기제어부와, 상기 주증기제어부로부터의 제어에 따라 주증기의 온도가 설정치가 되도록 조절함과 동시에 재열제어부의 제어신호에 따라서 재열증기온도와의 차가 설정치를 벗어나지 않도록 주증기온도를 조절하는 온도제어기와, 상기 주증기제어부로부터의 제어에 따라 주증기의 압력을 조절하는 압력제어부와, 상기 온도제어기 및 압력제어기가 주증기의 온도 및 압력을 서서히 변화시키도록 제어하는 변화율제한기와, 상기 재열기에서 발생된 재열증기의 온도를 검출하는 재열증기온도검출부와, 상기 검출된 주증기온도 설정치와 재열증기온도 설정치와의 차가 설정범위를 벗어 나는지를 비교판단하고, 상기에서 설정범위를 벗어난다고 판단되면, 재열증기온도 설정치를 설정범위 이내로 조정하고, 상기에서 설정범위 이내라고 판단되면 재열증기온도를 설정치로 제어하는 재열온도제어부와, 주증기온도와 재열증기온도와의 차가 설정치를 벗어나지 않도록 상기 온도제어부를 제어하는 재열제어부와, 상기 부하량제어부 및 주증기제어부의 제어에 따라 보일러를 가열하는 버너로 공급되는 연료량을 제어하는 연료량제어기와, 상기 부하량제어부의 제어에 따라서 보일러로 공급되는 급수량을 제어하는 급수량 제어부와, 터빈정지후 터빈로터저속터징중 배기실내의 온도를 검출하고, 온도검출치가 설정치를 넘을 경우 배기실후드로 감온수를 공급하여 터빈 내부 금속온도를 간접적으로 제어하는 배기실온도조절부를 구비함을 특징으로 하는 증기터빈의 냉각운전 제어시스템.
제1항에 있어서, 상기 배기실온도조절부는 배기실내의 좌우측에 설치되어 배기실의 온도가 설정치이상인지를 감지하는 다수의 온도센서와, 배기실내의 좌우측 각각 설치되어 배기실의 온도를 측정하는 온도검출기와, 복수기로부터 감온수를 공급받는 감온수공급라인과, 상기 감온수공급라인에 연결되어 배기실내에 설치되는 분사노즐과, 상기 감온수공급라인에 구비되는 감온수량조절밸브, 역류방지용 체크밸브 및 다수의 수동밸브와, 상기 감온수량조절밸브를 전개/개폐시키는 솔로레이드와, 터빈정지후 상기 온도센서로부터 감지신호가 인가되면 상기 솔로레이드에 감온수량 조절밸브를 전개시키라는 제어신호를 인가하고 상기 온도검출기에 의하여 측정된 배기실의 온도에 따라서 개폐제어하는 배기실온도제어기를 구비함을 특징으로 하는 증기터빈의 냉각운전 제어시스템.