KR100357829B1 - 고장감지기능 및 고장제어기능을 구비한 주급수제어밸브 제어루프 - Google Patents

고장감지기능 및 고장제어기능을 구비한 주급수제어밸브 제어루프 Download PDF

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Abstract

본 발명은 원자력 발전소 증기 발생기 수위제어설비의 고장감지기능 및 고장제어 기능을 구비한 주급수제어밸브 제어루프에 관한 것이다.
본 발명은 정상 작동 중인 주급수제어밸브 제어루프에 고장이 발생하면 고장 경보를 발생함과 동시에, 자동으로 주급수제어밸브를 비상운전 제어모드로 전환하여 고장상태를 극복하고 주급수제어밸브를 정상운전 상태와 동일한 상태로 제어함으로써 증기발생기 수위제어 기능상실에 따른 발전소 불시 정지를 방지 할 수 있게하였으며, 또한 종래의 주급수 제어밸브 제어루프에서는 제어루프 구성품에 고장이 발생하더라도 운전중 보수 및 정비가 전혀 불가능하였으나, 본 발명의 적용에 따라 운전중에도 주급수제어밸브 제어루프 구성품에 대한 고장원인을 신속하게 분석하여 고장 발생된 제어 구성품을 보수 및 정비 할 수 있게 함으로써 주급수제어밸브 제어루프에 대한 신뢰성 및 건전성을 상시 확보할 수 있게 되었다.

Description

고장감지기능 및 고장제어기능을 구비한 주급수제어밸브 제어루프 {CONTROL LOOP FOR MAIN FEEDWATER CONTROL VALVE LOOP HAVING FAULT DETECTION AND FAULT TOLERANCE FUNCTIONS }
본 발명은 원자력 발전소의 증기발생기 수위제어 설비에 관한 것이며, 보다 상세히는 증기발생기의 주급수제어밸브(MFCV; Main Feedwater Control Valve) 제어루프에 관한 것이다.
도 1을 참조하면, 종래 원자력 발전소의 증기발생기 주급수제어밸브 제어루프는, 증기발생기에 공급되는 급수유량을 제어함으로서 증기발생기의 수위를 제어하는 주급수제어밸브(10)와; 증기발생기의 수위 설정치와 증기발생기의 실제 수위를 나타내는 입력신호를 비교 분석하여 증기발생기의 수위편차에 따른 제어신호를 출력하는 수위제어기(20); 증기발생기의 증기유량과 급수유량을 나타내는 입력신호를 비교 분석하여 증기발생기의 증기/급수 유량편차에 따른 제어신호를 출력하는 증기/급수 유량편차제어기(30); 상기 수위편차제어신호와 증기/급수 유량편차제어신호를 합산하여 상기 주급수제어밸브(10)의 개도제어용 전압신호를 출력하는 제어밸브제어기(40); 제어밸브제어기(40)로부터 출력되는 개도제어용 전압신호를 전류신호로 변환하는 제1전압/전류변환기(50); 수위제어기(20)와 제어밸브제어기(40) 및 제1전압/전류변환기(50)의 작동상태를 수동/자동운전 모드로 전환시키는 기능을 수행하는 수동/자동운전모드전환기(60); 상기 제1전압/전류변환기(50)로부터 출력되는 전류신호를 공기압 제어신호로 변환하는 제1전류/공기압변환기(70); 및 입력 공기압 제어신호에 따라서 주급수제어밸브(10)의 개도를 제어하는 제1밸브 위치제어기(80)로 구성된다.여기서, 상기 수위제어기(20)와 증기/급수 유량편차제어기(30), 제어밸브제어기(40), 제1전압/전류변환기(50), 및 수동/자동운전모드전환기(60)는 원자력 발전소의 주제어실에 설치되는 구성품이고, 상기 제1전류/공기압변환기(70)와 제1밸브 위치제어기(80) 및 주급수제어밸브(10)는 원자력 발전소 증기발생기 주급수 공급배관 이 위치한 현장에 설치되는 구성품이다.상기와 같이 구성되는 종래의 주급수제어밸브 제어루프는 상기 제어밸브제어기(40)가 수위제어기(20)의 수위편차제어신호와 증기/급수 유량편차제어기(30)의 증기/급수 유량편차제어신호를 합산하여 상기 주급수제어밸브(10)의 개도제어용 전압신호를 출력하면, 제1전압/전류변환기(50)가 개도제어용 전압신호를 제1전류/공기압변합기(10)가 위치한 현장으로 신호전송이 가능하도록 하기위해 전류신호로 변환하고, 제1전류/공기압변환기(70)가 제1전압/전류변환기(50)로부터 전송받은 전류신호를 공기압 제어신호로 변환하여, 제1밸브위치제어기(80)는 제1전류/공기압변압기(70)로부터 공기압 제어신호를 받아 증기발생기 수위제어용 주급수제어밸브(10)의 개도를 제어하도록 되어 있다.상기와 같이 작동하는 종래의 주급수제어밸브 제어루프는 전체 제어 구성품 중에서 하나 이상 임의의 단일 제어구성품이 고장날 경우 주급수 제어밸브 제어루프 제어기능 상실에 의해 증기발생기 수위제어 기능이 상실되며, 이에 따라 증기 발생기 수위제어기능에 과도현상 발생 및 원자력 발전소 불시정지를 유발하게 되어있다. 그러나 상기와 같은 중대한 단점이 있음에도 불구하고, 제반 주급수제어밸브 제어루프의 제어구성품에 대한 고장감지기능, 경보기능 및 고장제어기능이 전혀 구비되어 있지 않기 때문에 주급수제어밸브 제어루프 신뢰성을 상시 확보할 수 없다는 문제점이 있다.또한, 종래의 주급수제어밸브 제어루프는 고장 발생한 제어 구성품을 운전중에 전혀 보수 및 정비할 수 없을 뿐만 아니라, 고장 원인 분석에도 많은 시간이 많이 소요되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 주급수 제어밸브 제어루프가 가지고 있는 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 정상 작동 중인 주급수제어밸브에 제어루프에 고장 발생시 고장 경보를 발생함과 동시에, 자동으로 주급수제어밸브를 비상운전제어모드로 전환하여 주급수 제어밸브를 정상운전 상태와 동일한 운전상태로 유지시킴으로서 원자력 발전소 불시 정지를 방지하고, 고장 원인이 해소후 주급수 제어밸브를 정상제어 운전모드로 전환시킬수 있는 고장감시기능 및 고장제어기능을 구비한 주급수제어밸브 제어루프를 확보하는데 있다.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 고장감지기능 및 고장제어기능을 구비한 주급수제어밸브 제어루프는, 증기발생기의 수위를 제어하는 주급수제어밸브와; 증기발생기 수위 설정치와 증기발생기 실제 수위를 나타내는 입력신호를 비교, 분석하여 증기발생기의 수위편차에 따른 제어신호를 출력하는 수위제어기; 증기발생기의 증기유량과 급수유량을 나타내는 입력신호를 비교, 분석하여 증기발생기의 증기/급수 유량편차에 따른 제어신호를 출력하는 증기/급수 유량편차제어기; 상기 수위편차제어신호와 증기/급수 유량편차제어신호를 합산하여 주급수제어밸브의 개도제어용 전압신호를 출력하는 제어밸브제어기; 제어밸브제어기로부터 출력되는 개도제어용 전압신호를 전류신호로 변환하는 서로 병렬 연결된 제1,2전압/전류변환기; 수위제어기와 제어밸브제어기 및 제1,2전압/전류변환기의 작동상태를 수동/자동 운전모드로 전환시키는 기능을 수행하는 수동/자동운전모드전환기; 상기 제1,2전압/전류변환기로부터 각각 출력되는 전류신호를 공기압 제어신호로 변환하는 제1,2전류/공기압변환기; 제1,2전류/공기압변환기로부터 각각 출력되는 공기압 제어신호에 따라 주급수제어밸브의 개도를 제어하는 제1,2밸브 위치제어기; 주급수제어밸브의 개도를 검출하여 밸브개도에 비례하는 밸브개도전류신호를 출력하는 밸브개도전송기; 밸브개도전송기 구동용 전원공급기능 및 밸브개도 전송기로부터 전송받은 밸브개도전류신호를 전압신호로 변환하는 기능을 가진 밸브개도 전송기용 전원공급기; 운전원의 선택에 따른 조작에 의해 수동전환신호를 발생시키는 수동전환신호발생기; 운전원의 선택에 따른 조작에 의해 복귀신호를 발생시키는 복귀신호발생기; 상기 수위제어기의 수위편차제어신호를 기준신호로 하여 상기 제1,2전압/전류변환기의 출력신호를 비교하여 얻은 비교신호, 상기 수위제어기의 수위편차 제어신호를 기준신호로 하여 상기 밸브개도 전송기용 전원공급기의 출력신호를 비교하여 얻은 비교신호, 운전원의 선택에 따른 수동전환신호 발생기의 조작에 의해 수동전환 신호발생기로부터 발생되는 수동전환신호, 고장상태 해소후 정상운전 제어모드로의 복귀를 위해 운전원의 조작에 의해 복귀신호 발생기로부터 발생되는 복귀신호를 논리연산한 결과에 따라 고장감지, 경보 및 고장제어신호를 출력하여 고장감지 표시기에 경보를 표시함과 동시에 루프전환신호를 출력하는 고장감지제어기; 및 고장감지제어기에서 출력되는 루프전환신호에 따라 상기 제1,2밸브위치 제어기의 공기압 출력신호의 출력경로를 전환시키는 솔레노이드 밸브로 구성된다.
도 1 은 종래의 주급수제어밸브 제어루프를 도시한 구성도,
도 2 는 본 발명에 따른 고장감지기능, 경보기능 및 고장제어기능을 구비한 주급수제어밸브 제어루프를 도시한 구성도,
도 3 은 도 2의 고장감지제어기를 도시한 구성도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10: 주급수제어밸브 20: 수위편차제어기30: 증기/급수 유량편차제어기 40: 제어밸브제어기50,50a: 제1,2전압/전류변환기 60: 수동/자동운전모드전환기70,70a: 제1,2전류/공기압변환기 80,80a: 제1,2밸브위치제어기90: 밸브개도전송기 100: 밸브개도전송기용 전원공급기110: 수동전환 신호발생기 120: 복귀신호 발생기130: 고장감지표시기 140: 고장감지제어기150: 솔레노이드 밸브
이하, 본 발명에 따른 고장감지기능, 경보기능 및 고장제어기능을 구비한 주급수제어밸브 제어루프를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 2를 참조하면, 주급수제어밸브(10)는 증기발생기에 공급되는 급수유량을 제어함으로써 증기발생기의 수위를 제어한다.수위제어기(20)는 증기발생기의 수위 설정치와 증기발생기의 실제 수위를 나타내는 입력신호를 비교, 분석하여 비례-적분 연산에 의해 증기발생기의 수위편차에 따른 제어신호를 출력한다.증기/급수 유량편차제어기(30)는 증기발생기에서 발생되는 증기유량과 증기발생기에 공급되는 급수유량을 나타내는 입력신호를 비교, 분석하여 증기발생기의 증기/급수 유량편차에 따른 제어신호를 출력한다.제어밸브제어기(40)는 상기 수위편차제어신호와 증기/급수 유량편차제어신호를 합산하여 비례-적분 연산에 의해 주급수제어밸브(10)의 개도제어용 전압신호를 출력한다.제1,2전압/전류변환기(50,50a)는 제어밸브제어기(40)에 병렬 연결되어있으며, 각각 제어밸브 제어기(40)로부터 출력되는 주급수제어밸브 개도제어용 전압신호를 제1,2전류/공기압변환기(70,70a)가 위치한 현장으로의 신호전송이 가능하도록 하기 위해 전류신호로 변환한다.수동/자동운전모드 전환기(60)는 수위제어기(20)와 제어밸브제어기(40) 및 제1,2전압/전류변환기(50,50a)의 작동상태를 수동/자동운전모드로 전환시키는 기능을 수행한다.제1,2전류/공기압변환기(70,70a)는 제1,2전압/전류변환기(50,50a)로부터 각각 출력되는 전류신호(A2,A3)를 공기압 제어신호로 변환한다.제1,2밸브위치제어기(80,80a)는 제1,2전류/공기압변환기(70,70a)로부터 각각 출력되는 공기압 제어신호에 따라 주급수제어밸브(10)의 개도를 제어하며 정상운전제어모드에서는 제1밸브위치제어기(80)에 의해 주급수제어밸브(10)의 개도가 제어되고, 고장감지제어기에서 출력되는 루프전환신호에 의해 제2밸브위치제어기로 전환된 비상운전제어모드 에서는 제2밸브위치제어기가 주급수제어밸브의 개도를 제어한다.밸브개도전송기(90)는 주급수제어밸브(10)의 개도를 검출하여 주급수제어밸브 개도에 비례하는 밸브개도신호를 출력한다.밸브개도 전송기용 전원공급기(100)는 밸브개도전송기 구동용전원공급 및 밸브개도 전송기로부터 전송받은 밸브개도 전류신호를 전압신호(A1)로 변환하여 고장감지 제어기에 제공한다.수동전환신호발생기(110)는 운전원의 선택에 따른 조작에 의해 수동전환신호를 발생시킨다.복귀신호발생기(120)는 운전원의 선택에 따른 조작에 의해 복귀신호를 발생시킨다.고장감지제어기(140)는 단일기판으로 제작되어, 상기 원자력 발전소 주제어실내 기기판넬에 착탈 가능하도록 설치되며, 수위제어기(20)의 수위편차제어신호를 기준신호로 하여 상기 제1,2전압/전류변환기(50,50a)의 출력신호를 비교하여 얻은 비교신호, 상기 수위제어기(20)의 수위편차 제어신호를 기준신호로 하여 상기 밸브개도전송기용 전원공급기(100)의 출력신호를 비교하여 얻은 비교신호, 운전원의 선택에 따른 수동전환신호 발생기(110)의 조작에 의해 수동전환발생기(110)로부터 발생되는 수동전환신호, 고장상태 해소후 정상운전 제어모드로의 복귀를 위해 운전원의 조작에 의해 복귀신호 발생기(120)로부터 발생되는 복귀신호를 논리연산한 결과에 따라 고장감지, 경보 및 고장제어신호를 출력하여 고장감지 표시기(130)에 경보를 표시함과 동시에 루프전환신호를 출력한다.루프전환용 솔레노이드 밸브(150)는 고장감지제어기(140)에서 출력되는 루프전환 신호에 따라 상기 제1,2밸브위치제어기(80,80a) 공기압출력신호의 출력경로를 전환시킨다.도 3을 참조하면, 상기 고장감지제어기(140)의 제1비교기(111)는 기준신호로 설정된 수위제어기(20)의 수위편차신호(ref)와 상기 밸브개도전송기용전원공급기(100)의 밸브개도출력신호(A1)를 비교하여 주급수제어밸브(10)의 현장제어구성품 고장 여부를 판정할 수 있는 고장감지신호를 출력하며, 예컨대 기준신호와 밸브개도출력신호가 일치하는 정상 상태일 경우 제1비교기(111)는 논리값"0"을 출력하고, 기준신호와 밸브개도 출력신호가 상이한 비정상 상태일 경우에는 논리값 "1"을 출력하여 상기 제1전류/공기압변환기(70) 또는 제1밸브위치제어기(80) 또는 주급수제어밸브(10) 본체와 같은 현장제어구성품의 고장 여부를 판정한다.제2비교기(112)는 기준신호(ref)로 설정된 수위제어기(20)의 수위편차제어신호와 제1전압/전류변환기(50)의 전류신호(A2)를 비교하여 제1전압/전류 변환기(50)의 고장여부를 판정할 수 있는 고장감지신호를 출력하며, 예컨대 기준신호(ref)와 제1전압/전류 변환기(50)의 출력신호가 일치하는 정상 상태일 경우 제2비교기(112)는 논리값"0"을 출력하고, 기준신호(ref)와 제1전압/전류 변환기(50)의 출력신호가 상이한 비정상 상태일 경우에는 논리값 "1"을 출력하여 상기 제1전압/전류 변환기(50)의 고장여부를 판정한다.제3비교기(113)는 기준신호(ref)로 설정된 수위제어기(20)의 수위편차제어신호와 제2전압/전류변환기(50a)의 전류신호(A3)를 비교하여 제2전압/전류 변환기(50a)의 고장여부를 판정할 수 있는 고장감지신호를 출력하며, 예컨대 기준신호(ref)와 제2전압/전류 변환기(50a)의 출력신호가 일치하는 정상 상태일 경우 제3비교기(113)는 논리값"0"을 출력하고, 기준신호(ref)와 제2전압/전류 변환기(50a)의 출력신호가 상이한 비정상 상태일 경우에는 논리값 "1"을 출력하여 상기 제2전압/전류 변환기(50a)의 고장여부를 판정한다.OR게이트(114)는 상기 제1,2비교기(111,112)의 고장감지신호와 수동전환신호(A4)를 논리합하여 그 연산결과를 출력하며, 이때 수동전환신호(A4)는 평상시 논리값 "0"인 상태이고 운전원이 수동전환신호 발생기(110)를 조작하여 수동전환신호를 발생시킬 경우에만 논리값 "1"이 된다.제1AND게이트(115)는 OR게이트(114)의 논리합 출력신호와 제3인버터(113a)에 의해 반전된 제3비교기(113)의 반전 출력신호를 논리곱하여 그 연산결과에 따른 결과를 출력한다.제2AND게이트(116)는 제1인버터(111a)에 의해 반전된 제1비교기(111)의 반전 고장감지신호와 제2인버터(112a)에 의해 반전된 제2비교기(112)의 반전 고장감지신호 및 운전원의 선택에 따라 복귀신호 발생기(120)의 조작에 의해 발생되는 복귀신호(A6)를 논리곱하여 그 연산결과에 따른 결과를 출력한다. 이때 복귀신호(A6)는 평상시 논리값 "0"인 상태이고 운전원이 복귀신호 발생기(120)를 조작하여 복귀신호를 발생시킬 경우에만 논리값 "1"이 된다.셋/리셋연산기(117)는 상기 제1,2AND게이트(115,116)의 출력신호를 받아 연산을 수행후 그 결과를 출력하며, 예컨대 제1AND게이트(115)의 출력이 "1"인 경우 셋/리셋연산기(117)의 출력은 "1", 제2AND게이트(116)의 출력이 "1"인 경우 셋/리셋연산기(117)의 출력은 "0"이 된다. 셋/리셋연산기(117)의 출력논리 "0"은 도2의 루프전환신호(A7) 논리가 "0"임을 의미하며, 이 경우 주급수제어밸브(10)는 정상운전 제어루프인 제1제어루프에 의해 제어되는 상황이 되고, 셋/리셋연산기(117)의 출력논리 "1"은 도2의 루프전환신호(A7) 논리가 "1"임을 의미하며, 이 경우 주급수제어밸브(10)는 비상운전 제어루프인 제2제어루프에 의해 제어되는 상황이 제어되는 상황이 된다.고장감지표시기(130)는 상기 제1,2비교기(111,112)로부터 고장감지신호, 또는 수동전환신호 발생기(110)로부터 수동전환신호가 입력되면 고장감지 및 그에 따른 고장제어기능 동작여부를 확인할 수 있는 경보를 경고등 및 경고음의 형태로 발생시킨다.상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 고장감지기능 및 고장제어기능을 구비한 주급수제어밸브 제어루프는 다음과 같이 작동한다.본 발명에 따른 주급수제어밸브 제어루프는 정상동작 중 제어구성품에서 고장이 발생하면 고장감지에 따른 경보를 발생시키고 주급수제어밸브(10)를 비상운전제어모드로 자동 전환시키는"자동 정상/비상 제어모드전환기능"과 정상운전제어루프상의 제어구성품 고장징후 발견시 주급수제어밸브(10)의 정상작동에 영향을 주지 않고 운전중에 고장부품을 보수 및 정비하기 위해 운전원의 선택에 따른 수동전환 신호 발생기(110)의 조작에 의해 주급수제어밸브 제어루프를 정상운전 제어루프인 제1제어루프에서 비상운전 제어루프인 제2제어루프로 수동 전환시킬수 있는 "수동 정상/비상 제어모드전환기능", 그리고 고장보수 및 정비완료후 운전원의 선택에 따른 복귀신호 발생기(120)의 조작에 의해 비상운전 제어루프인 제2제어루프에서 정상운전 제어루프인 제1제어루프로 복귀시킬수 있는 "복귀기능"을 구비하고 있다.먼저, 본 발명에 따른 주급수제어밸브 제어루프의 "자동 정상/비상 제어모드전환 기능"을 상세히 설명하면 다음과 같다.제1제어루프에 의해 제어되는 정상운전제어모드일 경우, 제어밸브제어기(40)가 수위제어기(20)의 수위편차제어신호와 증기/급수유량편차제어기(30)의 증기/급수 유량편차제어신호를 비교, 분석하여 상기 주급수제어밸브(10)의 개도제어용 전압신호를 출력하면, 제1전압/전류변환기(50)가 개도제어용 전압신호를 제1전류/공기압변환기(70)가 위치한 현장으로의 신호전송이 가능하도록 하기 위해 전류신호(A2)로 변환하고, 제1전류/공기압변환기(70)가 제1전압/전류변환기(50)로부터 전류신호(A2)를 받아 공기압 제어신호로 변환 후 제1밸브위치제어기(80)에 공기압신호를 제공하면 제1밸브위치제어기(80)는 공기압제어신호의 크기에 따라 주급수제어밸브(10)의 개도를 제어한다.이때, 고장감지제어기(140)의 제1,2,3비교기(111,112,113)는 각각 정상 상태를 나타내는 논리값 "0"를 출력하고, 수동전환신호 발생기(110)의 출력신호(A4)는 수동전환신호가 발생되지 않은 상태를 나타내는 논리값 "0"을 출력하며, 복귀신호발생기(120)의 복귀신호(A6)는 복귀신호가 발생되지 않은 상태를 나타내는 논리값 "0"을 출력한다.따라서, 제1AND게이트(115)에는 OR게이트(114)의 논리값 "0" 출력신호와 제3인버터(113a)에 의해 논리값 "1"로 반전된 제3비교기(113)의 반전 출력신호가 입력되므로 그 연산결과에 의해 제1AND게이트(115)는 논리값 "0"을 출력하고, 제2AND게이트(116)에는 논리값 "0"의 복귀신호(A6)와 제1,2인버터(111a,112a)에 의해 논리값 "1"로 반전된 제1,2비교기(111,112)의 반전 출력신호가 입력되므로 그 연산결과에 의해 제2AND게이트(116)는 논리값 "0"을 출력하며, 그 결과 상기 셋/리셋연산기(117)는 루프전환신호의 논리값이 "0"인 상태를 발생시키며, 이 경우 주급수제어밸브(10)는 정상운전 제어루프인 제1제어루프에 의해 제어되는 정상 운전 제어모드를 유지하게된다.제2제어루프에 의해 제어되는 비상운전제어모드일 경우, 즉 정상운전제어루프인 제1제어루프에 고장이 발생하여 비상운전제어모드로 전환 된 경우 제어밸브제어기(40)가 수위제어기(20)의 수위편차제어신호와 증기/급수유량편차제어기(30)의 증기/급수유량편차신호를 비교, 분석하여 상기 주급수제어밸브(10)의 개도제어용 전압신호를 출력하면, 제2전압/전류변환기(50a)가 밸브개도제어용 전압신호를 제2전류/공기압변환기(70a)가 위치한 현장으로의 신호전송이 가능하도록 하기 위해 전류신호(A3)로 변환하고, 제2전류/공기압변환기(70a)가 제2전압/전류변환기(50a)로부터 전류신호(A3)를 공급받아 공기압 제어신호로 변환 후 제2밸브위치제어기(80a)에 공기압신호를 제공하면 제2밸브위치제어기(80a)는 공기압제어신호의 크기에 따라 주급수제어밸브(10)의 개도를 제어한다.이제 "자동 정상/비정상 제어모드 전환기능"에 의해 정상운전제어모드인 제1제어루프에 의한 제어상태에서 비상운전제어모드인 제2제어루프에 의한 제어상태로 전환되는 과정을 상세히 설명 해보면 다음과 같다.가) 제1비교기(111)의 출력값이 "1"인 경우제1제어루프에 의해 운전되는 정상운전제어모드에서 운전중에 제1비교기(111)에 입력되는 기준신호인 수위제어기(20)의 수위편차제어신호(ref)와 밸브개도전송기용 전원공급기(100)의 밸브개도출력신호(A1)간에 신호 차이가 발생하면 제1비교기(111)는 제1전류/공기압변환기(70) 또는 제1밸브위치제어기(80) 또는 주급수제어밸브(10) 본체와 같은 주급수제어밸브 현장 제어구성품의 고장에 의해 두 신호간에 차이가 발생한 것으로 판정하여 논리값 "1"을 출력하게 된다. 제1비교기(111)의 출력논리값이 "1"이 되면 고장감지표시기(130)는 이 출력논리값"1"을 감지하여 현장제어구성품 고장경보를 경고등 및 경고음의 형태로 발생시킨다. 또한 제1비교기(111)의 출력논리값이 "1"이 됨에 따라 OR게이트(114)는 논리값"1"을 출력하게 되고, 따라서 제1AND게이트(115)에는 OR게이트(114)의 출력논리값"1"과 제3인버터(113a)에 의해 논리값"1"로 반전된 제3비교기(113)의 반전출력신호가 입력되므로 제1AND게이트(115)는 논리값"1"을 출력하게된다. 한편 제2AND게이트(116)에는 제2비교기(112)의 출력논리값"0"이 제2인버터(112a)에 의해 반전되어 논리값"1"인 상태로 입력되지만, 운전원의 선택에 따른 복귀신호발생기(120)의 조작이 없는 상태이기 때문에 복귀신호(A6)가 논리값"0"인 상태로 입력되고, 제1비교기(111)의 출력논리값"1"이 제1인버터(111a)에 의해 반전되어 논리값"0"인 상태로 입력되기 때문에 제2AND게이트(116)는 논리값"0"을 출력하게 된다. 제1AND게이트(115)의 출력논리값"1"상태가 셋/리셋연산기(117)의 셋 단자로 입력되고, 제2AND게이트(116)의 출력논리값 "0"상태가 셋/리셋 연산기(117)의 리셋 단자로 입력되기 때문에 셋/리셋 연산기(117)는 논리값"1"을 출력하게 된다. 셋/리셋 연산기(117)의 출력논리값"1"은 루프전환신호(A7)의 논리값이 "1"임을 의미하며 이 루프전환신호 논리값"1"에 의해 제1밸브위치제어기(80)의 출력공기압과 제2밸브위치제어기(80a) 출력공기압의 경로를 결정해주는 솔레노이드 밸브(150)가 여자 상태로 된다. 제1밸브위치제어기(80)의 출력공기압과 제2밸브위치제어기(80a) 출력공기압의 경로를 결정해주는 솔레노이드밸브(150)가 비여자된 상태에서는 제1밸브위치제어기(80)의 출력공기압이 주급수제어밸브(10)로 공급됨으로써 정상운전제어모드인 제1제어루프에 의해 주급수제어밸브(10)가 제어되지만 상기와 같이 셋/리셋 연산기(117)의 출력 논리값이 "1"인 상태, 즉, 루프전환신호 논리값이 "1"인 상태에서는 솔레노이드 밸브(150)가 여자 상태로 되며 이에 따라 주급수제어밸브(10)로 공급되던 제1밸브위치제어기(80)의 출력공기압은 차단되고 제2밸브위치제어기(80a)의 출력공기압이 주급수제어밸브(10)로 공급됨으로써 비상운전제어모드인 제2제어루프에 의해 주급수제어밸브(10)가 제어된다.나) 제2비교기(112)의 출력값이 "1"인 경우제1제어루프에 의해 운전되는 정상운전제어모드에서 운전중에 제2비교기(112)에 입력되는 기준신호인 수위제어기(20)의 수위편차제어신호(ref)와 제1전압/전류변환기(50)의 출력신호(A2)간에 신호 차이가 발생하면 제2비교기(112)는 제1전압/전류변환기(50)의 고장에 의해 두 신호간에 차이가 발생한 것으로 판정하여 논리값 "1"을 출력하게 된다. 제2비교기(112)의 출력논리값이 "1"이 되면 고장감지표시기(130)는 이 출력논리값"1"을 감지하여 제1전압/전류변환기(50) 고장경보를 경고등 및 경고음의 형태로 발생시킨다. 또한 제2비교기(112)의 출력논리값이 "1"이 됨에 따라 OR게이트(114)는 논리값"1"을 출력하게 되고, 따라서 제1AND게이트(115)에는 OR게이트(114)의 출력논리값"1"과 제3인버터(113a)에 의해 논리값"1"로 반전된 제3비교기(113)의 반전출력신호가 입력되므로 제1AND게이트(115)는 논리값"1"을 출력하게 된다. 한편 제2AND게이트(116)에는 제1비교기(111)의 출력논리값"0"이 제1인버터(111a)에 의해 반전되어 논리값"1"인 상태로 입력되지만, 운전원의 선택에 따른 복귀신호발생기(120)의 조작이 없는 상태이기 때문에 복귀신호(A6)가 논리값"0"인 상태로 입력되고, 제2비교기(112)의 출력논리값"1"이 제2인버터(112a)에 의해 반전되어 논리값"0"인 상태로 입력되기 때문에 제2AND게이트(116)는 논리값"0"을 출력하게 된다. 제1AND게이트(115)의 출력논리값"1"상태가 셋/리셋 연산기(117)의 셋 단자로 입력되고, 제2AND게이트(116)의 출력논리값"0 "상태가 셋/리셋 연산기(117)의 리셋 단자로 입력되기 때문에 셋/리셋 연산기(117)는 논리값"1"을 출력하게 된다. 셋/리셋 연산기(117)의 출력논리값"1"은 루프전환신호(A7)의 논리값이 "1"임을 의미하며 이 루프전환신호 논리값"1"에 의해 제1밸브위치제어기(80)의 출력공기압과 제2밸브위치제어기(80a) 출력공기압의 경로를 결정해주는 솔레노이드 밸브(150)가 여자 상태로 된다. 제1밸브위치제어기(80)의 출력공기압과 제2밸브위치제어기(80a) 출력공기압의 경로를 결정해주는 솔레노이드밸브(150)가 비여자된 상태에서는 제1밸브위치제어기(80)의 출력공기압이 주급수제어밸브(10)로 공급됨으로써 정상운전모드인 제1제어루프에 의해 주급수제어밸브(10)가 제어되지만 상기와 같이 셋/리셋 연산기(117)의 출력 논리값이 "1"인 상태 즉, 루프전환신호 논리값이 "1"인 상태에서는 솔레노이드 밸브(150)가 여자 상태로 되며, 이에 따라 주급수제어밸브(10)로 공급되던 제1밸브위치제어기(10)의 출력공기압은 차단되고 제2밸브위치제어기(80a)의 출력공기압이 주급수제어밸브(10)로 공급됨으로써 비상운전제어모드인 제2제어루프에 의해 주급수제어밸브(10)가 제어된다.다음으로, 본 발명에 따른 주급수제어밸브 제어루프의 "수동 정상/비상 제어모드전환기능"에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.수동 정상/비상 제어모드전환기능은 정상운전제어루프상의 제어구성품 고장징후 발견시 주급수제어밸브(10)의 정상작동에 영향을 주지 않고 운전중에 고장부품을 보수 및 정비하기 위해 운전원의 선택에 따른 수동전환 신호 발생기(110)의 조작에 의해 주급수제어밸브 제어루프를 정상운전 제어루프인 제1제어루프에서 비상운전 제어루프인 제2제어루프로 수동전환 시킬 수 있는 기능이다.이미 상술한 바와 같이 정상운전 제어모드로 운전중에는 제1AND게이트(115) 출력논리값은 "0"이고 제2AND게이트(116)의 출력논리값도"0"이기 때문에 셋/리셋 연산기(117)의 출력논리값도 "0"을 유지함으로써 주급수제어밸브(10)는 정상운전제어루프인 제1제어루프에 의해 운전되는 정상운전제어모드를 유지하게된다.그러나 정상운전제어루프상의 제어구성품 고장징후 발견시에는 주급수제어밸브(10)의 정상작동에 영향을 주지 않고 운전중에 고장부품을 보수 및 정비할 필요가 있으며, 이 경우 운전원의 선택에 따른 수동전환신호발생기(110)의 조작에 의해 주급수제어밸브 제어루프의 운전제어모드를 제1제어루프를 이용한 정상운전제어모드에서 제2제어루프를 이용한 비상운전제어모드로 전환 후 고장부품을 보수 및 정비할 수 있고, 그 전환과정은 다음과 같다.수동전환신호발생기(110)의 조작에 의해 논리값 "1"인 수동전환신호(A4)를 발생시킨다. 논리값 "1"인 이 신호가 OR게이트(114)에 입력되면 OR게이트(114)는 논리값 "1"을 출력하게 되고, 상기 "제1비교기(111)의 출력값이 "1"인 경우"에서 상술한 과정에 의해 주급수제어밸브(10)는 정상운전 제어루프인 제1제어루프에서 비상운전 제어루프인 제2제어루프로 전환되어진다.다음으로, 본 발명에 따른 주급수제어밸브 제어루프의 고장감지제어기(140) 내의 제3비교기(113)의 기능 및 동작에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.먼저, 제3비교기(113)에 입력되는 기준신호인 수위제어기(20)의 수위편차제어신호(ref)와 제2전압/전류변환기(50a)의 출력신호(A3)간에 신호 차이가 발생하면, 제3비교기(113)는 제2전압/전류변환기(50a)의 고장에 의해 두 신호간에 차이가 발생한 것으로 판정하여 논리값 "1"을 출력하게 된다. 제3비교기(113)의 출력논리값이 "1"이 되면 고장감지표시기(130)는 이 출력논리값"1"을 감지하여 제2전압/전류변환기(50a) 고장경보를 경고등 및 경고음의 형태로 발생시킨다. 그러나 제3비교기(113)의 출력논리값이 "1"이 됨에 따라 제1AND게이트(115)에는 제3인버터(113a)에 의해 논리값"0"으로 반전된 제3비교기(113)의 반전출력신호가 입력되기 때문에 정상운전 제어모드의 고장을 감지하는 제1비교기(111) 또는 제2비교기(112)의 출력논리값이 "1"이 되어 OR게이트(114)의 출력논리값이 "1"이 되더라도 제1AND게이트(115)의 연산결과는 항상 "0"이 되어 셋/리셋 연산기(117)의 출력신호가 논리값"0"을 유지하게 되므로 비상운전제어모드로의 루프전환신호가 발생되지 않는다. 이것은 즉, 비상운전제어모드인 제2제어루프의 제어구성품인 제2전압/전류 변환기(50a)에 이상이 발생했을 경우에는 정상운전제어모드인 제1제어루프에서 비상운전제어모드인 제2제어루프로 운전제어모드전환이 이루어질 수 없음을 의미한다.끝으로, 본 발명에 따른 주급수제어밸브 제어루프의 "복귀기능"을 상세히 설명하면 다음과 같다."복귀기능"은 제1제어루프내 제어구성품 고장상태 해소후 운전원의 선택에 따른 복귀신호발생기(120)의 조작에 의해 주급수제어밸브 제어루프를 비상운전제어모드인 제2제어루프에서 정상운전 제어모드인 제1제어루프로 복귀시키는 기능이다. 즉, 운전원의 선택에 따른 복귀신호발생기(120)의 조작에 의해 논리값"1"인 복귀신호를 발생시키면, 논리값"1"인 신호가 제2AND게이트(116)에 입력된다. 이때, 제1제어루프의 상태는 정상상태이기 때문에 제1비교기(111) 및 제2비교기(112)의 출력논리값은 "0"인 상태이고, 따라서 제2AND게이트(116)에는 제1인버터(111a) 및 제2인버터(112a)에 의해 반전된 논리값"1"상태의 제1비교기(111) 및 제2비교기(112)의 반전출력신호가 입력되게 된다. 따라서 제2AND게이트(116)에 입력되는 3개의 입력신호가 모두 논리값"1"상태이기 때문에 제2AND게이트(116)의 출력논리값은 "1"이 되고, 이 출력논리값"1"이 셋/리셋 연산기(117)의 리셋 단자에 입력되어 셋/리셋 연산기(117)의 출력을 논리값"0"상태로 복귀시킨다. 셋/리셋 연산기(117)의 출력논리값"0"상태는 비상운전제어모드로의 전환신호인 루프전환신호가 소멸됨을 의미하며, 이에 따라 주급수제어밸브 제어루프의 운전제어모드는 제2제어루프에 의한 비상운전제어모드에서 제1제어루프에 의한 정상운전제어모드로 전환복귀 되게 된다.그러나, 정상운전제어모드인 제1제어루프의 제어구성품에 고장상태가 계속 유지되어 제1비교기(111) 또는 제2비교기(112)의 출력논리값이 어느 하나라도 "1"상태로 있게되면 제1제어루프에 대한 고장수리가 완료되지 않았음을 의미하므로 제2AND게이트(116)에는 제1인버터(111a) 또는 제2인버터(112a)에 의해 논리값"0"으로 반전된 제1비교기(111) 또는 제2비교기(112)의 반전출력신호가 입력되므로 복귀신호발생기(120)의 조작에 의해 정상운전제어모드인 제1제어루프로의 복귀신호를 발생시키더라도 제2AND게이트(116)는 논리값"0"을 출력하며, 이에 따라 셋/리셋 연산기(117)는 출력논리값"1"인 루프전환신호를 유지하게 되므로 정상운전제어모드인 제1제어루프로의 복귀가 이루어지지 않게 된다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 고장감지기능 및 고장제어기능을 구비한 주급수제어밸브 제어루프는,첫째, 정상 작동 중인 주급수제어밸브 제어루프에 고장이 발생하면 고장 경보를 발생함과 동시에, 자동으로 주급수제어밸브를 비상 운전제어 모드로 전환하여 주급수제어 밸브를 정상운전 상태와 동일한 상태로 제어함으로써 증기발생기수위제어 기능상실에 의한 발전소 불시 정지를 방지하고,둘째, 종래의 주급수제어밸브 제어루프 상태에서는 제어루프 구성품에 고장이 발생하더라도 보수 및 정비가 전혀 불가능하였으나, 본 발명의 적용에 따라 주급수 제어밸브 제어루프의 운전중에도 신속하게 고장원인을 분석하여 고장 발생된 제어 구성품을 보수 및 정비할 수 있게 함으로써 주급수제어밸브 제어루프 건전성의 상시 확보가 가능하게 되었다.

Claims (11)

  1. 증기발생기의 수위를 제어하는 주급수제어밸브(10)와;
    증기발생기의 수위 설정치와 증기발생기의 실제 수위를 나타내는 입력신호를 비교 분석하여 증기발생기의 수위편차제어신호를 출력하는 수위제어기(20);
    증기발생기의 증기유량과 급수유량을 나타내는 입력신호를 비교 분석하여 증기발생기의 증기/급수유량편차제어신호를 출력하는 증기/급수 유량편차제어기(30);
    상기 수위편차제어신호와 증기/급수 유량편차제어신호를 합산하여 주급수제어밸브(10)의 개도제어용 전압신호를 출력하는 제어밸브제어기(40);
    제어밸브제어기(40)로부터 출력되는 개도제어용 전압신호를 전류신호로 변환하는 제1,2전압/전류변환기(50,50a);
    수위제어기(20)와 제어밸브제어기(40) 및 제1,2전압/전류변환기(50,50a)의 작동상태를 수동/자동운전모드로 전환시키는 기능을 수행하는 수동/자동운전모드전환기(60);
    상기 제1,2전압/전류변환기(50)로부터 각각 출력되는 전류신호를 공기압 제어신호로 변환하는 제1,2전류/공기압변환기(70,70a);
    제1,2전류/공기압변환기(70,70a)로부터 각각 출력되는 공기압 제어신호에 따라 주급수제어밸브(10)의 개도를 제어하는 제1,2밸브위치제어기(80,80a);
    주급수제어밸브(10)의 개도를 검출하여 밸브개도에 비례하는 밸브개도신호(전류)를 출력하는 밸브개도전송기(90);
    밸브개도전송기 구동용 전원공급기능 및 밸브개도 전송기(90)로부터 전송받은 밸브개도전류신호를 전압신호로 변환하는 기능을 가진 밸브개도 전송기용 전원공급기(100);
    운전원의 선택에 따른 조작에 의해 수동전환신호를 발생시키는 수동전환신호발생기(110);
    운전원의 선택에 따른 조작에 의해 복귀신호를 발생시키는 복귀신호발생기(120);
    수위제어기(20)의 수위편차제어신호를 기준신호로 하여 제1,2전압/전류변환기(50,50a)의 출력신호를 비교하여 얻은 비교신호, 수위제어기(20)의 수위편차제어신호를 기준신호로 하여 밸브개도전송기용 전원공급기(100)의 출력신호를 비교하여 얻은 비교신호, 운전원의 선택에 따른 수동전환신호 발생기(110)의 조작에 의해 수동전환 신호발생기(110)로부터 발생되는 수동전환신호, 고장상태 해소 후 정상운전 제어모드로의 복귀를 위해 운전원의 조작에 의해 복귀신호 발생기(120)로부터 발생되는 복귀신호를 논리연산한 결과에 따라 고장감지, 경보 및 고장제어신호를 출력하여 고장감지 표시기(130)에 경보를 표시함과 동시에 루프전환신호를 출력하는 고장감지제어기(140); 및
    고장감지제어기(140)에서 출력되는 루프전환신호에 따라 상기 제1,2밸브위치제어기(80,80a)의 공기압출력신호의 출력경로를 전환시키는 루프전환용 솔레노이드 밸브(150)
    로 구성되는 것을 특징으로 하는 고장감지기능 및 고장제어기능을 구비한 주급수제어밸브 제어루프.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 고장감지제어기(140)는
    상기 밸브개도전송기용 전원공급기(100)의 전원전압신호를 기준신호로 설정된 수위제어기(20)의 수위편차제어신호와 상기 밸브개도전송기용 전원공급기(100)의 밸브개도출력신호를 비교하여 주급수제어밸브 현장제어 구성품의 고장여부를 판정할수 있는 고장감지신호를 출력하는 제1비교기(111);
    기준신호(ref)로 설정된 수위제어기(20)의 수위편차제어신호와 제1전압/전류변환기(50)의 전류신호를 비교하여 제1전압/전류 변환기(50)의 고장여부를 판정할 수 있는 고장감지신호를 출력하는 제2비교기(112);
    기준신호(ref)로 설정된 수위제어기(20)의 수위편차제어신호와 제2전압/전류변환기(50a)의 전류신호를 비교하여 제2전압/전류 변환기(50a)의 고장여부를 판정할 수 있는 고장감지신호를 출력하는 제3비교기(113);
    제1,2비교기(111,112)의 고장감지신호와 수동전환신호(A4)를 논리합하여 그 연산결과를 출력하는 OR게이트(114);
    OR게이트(114)의 논리합 출력신호와 제3인버터(113a)에 의해 반전된 제3비교기(113)의 반전 출력신호를 논리곱하여 그 연산결과에 따른 결과를 출력하는 제1AND게이트(115);
    제1인버터(111a)에 의해 반전된 제1비교기(111)의 반전 고장감지신호와 제2인버터(112a)에 의해 반전된 제2비교기(112)의 반전 고장감지신호 및 운전원의 선택에 따라 복귀신호 발생기의 조작에 의해 발생되는 복귀신호(A6)를 논리곱하여 그 연산결과에 따른 결과를 출력하는 제2AND게이트(116);
    제1,2AND게이트(115,116)의 출력신호를 받아 연산을 수행후 그 결과를 출력하는 셋/리셋 연산기(117); 및
    제1,2비교기(111,112)로부터 고장감지신호, 또는 수동전환신호 발생기(110)로부터 수동전환신호가 입력되면 고장감지 및 그에 따른 고장제어능 동작여부를 확인할 수 있는 경보를 경고등 및 경고음의 형태로 발생시키는 고장감지표시기(130)
    로 구성되는 것을 특징으로 하는 고장감지기능 및 고장제어기능을 구비한 주급수제어밸브 제어루프.
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