KR100559147B1

KR100559147B1 - 보일러의 송풍기 구동장치의 고장을 진단하여 전원을차단하기 위한 시스템

Info

Publication number: KR100559147B1
Application number: KR1020040052626A
Authority: KR
Inventors: 손광준
Original assignee: 한국서부발전 주식회사
Priority date: 2004-07-07
Filing date: 2004-07-07
Publication date: 2006-03-10
Also published as: KR20060003657A

Abstract

본 발명은, 보일러 송풍기의 풍량 조절용 구동장치의 고장을 진단하여 구동장치의 전원을 차단하기 위한 송풍기 구동장치의 고장 진단 및 전원차단 시스템을 제공하기 위한 것이다.

이를 위해, 본 발명의 송풍기 구동장치의 고장 진단 및 전원차단 시스템은, 구동장치의 제어 지령신호와 구동장치 개도신호를 합산하는 합산기와, 노내압 제어설정치와 노내압을 합산하는 합산기, 지연기, 논리곱회로로 이루어진 송풍기 구동장치 고장 진단회로와; 상기 송풍기 구동장치 고장 진단회로에 의한 고장진단에 따라 구동장치의 전원을 차단시켜 전개 또는 전폐로 인한 운전 제한치 초과를 방지하여 발전기의 비상정지를 방지하는 구동장치 전원차단용 계전기를 구비하여 구성된다.

따라서, 상기와 같이 구성된 본 발명은, 보일러 송풍기 구동장치의 고장을 진단하여 구동장치 전원차단용 계전기에 의해 구동장치의 전원을 차단함으로써, 보일러 송풍기 구동장치의 고장으로 인한 발전정지를 미연에 방지할 수 있다.

Description

보일러의 송풍기 구동장치의 고장을 진단하여 전원을 차단하기 위한 시스템{BOILER FAN ACTUATOR POWER OFF SYSTEM}

도 1의 (a)는, 본 발명에 따른 유인송풍기 구동장치 고장 진단회로 및 이와 연결된 구동장치 전원차단용 계전기로 이루어진 송풍기 구동장치의 고장 진단 및 전원차단 시스템을 도시한 도면,

도 1의 (b)는, 접점 출력신호에 따라 유인송풍기 구동장치 전원차단용 계전기의 접점이 동작되어 구동장치의 전원이 차단되는 동작을 나타낸 도면,

도 2는, 본 발명에 따른 송풍기 구동장치의 전원을 차단하기 위한 구동장치 전원차단용 계전기를 도시한 회로도,

도 3은, 본 발명에 따른 송풍기 구동장치의 고장 진단에 의한 구동장치 전원차단의 실시결과를 나타낸 도면,

도 4는, 종래의 송풍기 구동장치의 전원을 공급 및 차단하기 위한 수동식 전원 공급/차단용 스위치를 도시한 회로도,

도 5는, 일반적인 500MW급 석탄화력 보일러의 통풍계통 구성을 도시한 통풍계통 전체 구성도이다.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

1 --- 유인송풍기 구동장치 고장 진단회로,

2 --- 송풍기 구동장치 전원차단용 계전기,

2a --- DC 25V 계전기,

2b --- 유인송풍기 구동장치 전원차단용 계전기,

3a,3b --- 합산기,

5a,5b,5c --- 지연기,

6a,6b --- 논리곱회로,

7 --- 구동장치,

8 --- 구동장치 모터,

9 --- 풍량조절 날개,

20 --- 수동식 전원 공급/차단용 스위치,

Ac --- 구동장치 제어지령신호,

Ao --- 구동장치 개도신호,

Fc --- 노내압 제어설정치,

Fp --- 노내압,

Co --- 접점 출력신호.

본 발명은, 보일러의 송풍기 구동장치의 고장 진단 및 전원차단 시스템에 관한 것으로, 특히 석탄화력 보일러 송풍기의 풍량 조절용 구동장치의 고장을 진단하 여 구동장치의 전원을 차단하기 위한 시스템에 관한 것이다.

최근, 산업발전의 속도가 가속화되면서 전력의 수요도 급속히 증가하고 있는 것이 현실이다. 이에 따라, 산업의 품질에 크나큰 영향을 주는 전기품질의 향상과 안정적인 전력의 공급이 더욱 더 요구되고 있다.

이를 위해, 전세계에 걸쳐 수력 발전소, 화력 발전소, 원자력 발전소, 풍력 발전소, 태양열 발전소 등 많은 발전소가 건설되어 전력을 생산하고 있는바, 그에 따른 안정적인 발전을 위한 발전소의 안정된 운영이 중요시되고 있다. 그 중에서도 특히 전력생산의 중추적인 역할을 담당하고 있는 500MW급 석탄화력 발전소의 안정적인 운전은 매우 중요하다.

도 5는, 일반적인 500MW급 석탄화력 보일러의 통풍계통 구성을 도시한 통풍계통 전체 구성도를 도시한 것으로, 연소용 공기를 대기에서 흡입하여 보일러 노(Furnace) 내부로 공급하는 압입 송풍기(Forced Draft Fan)와, 연소가스를 보일러 노 내부에서 흡입하여 대기로 배출시키기 위한 유인송풍기(Induced Draft Fan) 및, 미분탄 건조 및 이송을 위한 1차공기 송풍기(Primary Air Fan)로 구성되며, 상기 압입송풍기에서 보일러 노까지는 급기관(Air Duct)으로 연결된다.

한편, 연소된 가스는 보일러 노를 지나 굴뚝으로 흐르는데 그 중간에 공기예열기(Air Preheater)와, 전기 집진기(Electrical Precipitator), 유인송풍기 및, 탈황설비(FGD)가 설치되어 있다.

상술한 압입 송풍기와 유인송풍기는 축류형 송풍기로 풍량조절 날개(Pitch Blade)의 각도 변화에 의해 조절되고, 1차공기 송풍기는 원심형 송풍기로 입구 조 절변(Inlet Vane)의 개도 변화에 의해 풍량이 조절되는데, 상기 풍량조절 날개와 입구 조절변을 구동하는 구동장치(Actuator)는 보일러 자동제어의 핵심 설비이다.

이와 관련하여, 종래의 구동장치는 발전소 제어시스템에서 제어신호를 수신하여 구동하는 전기식 모터 구동장치이며, 그 내부에 전자카드가 다수 내장되어 잦은 고장이 발생하고 있는 실정이다.

이와 같이 구동장치에 고장이 발생되면, 풍량조절 날개의 조절기능이 상실되어 전개(Full Open) 또는 전폐(Full Close)동작을 함으로써, 보일러 노 내의 압력(이하, 노내압이라 칭함) 또는 1차공기압이 급속히 변동되어 압력 허용 한계치를 벗어나면, 설비보호를 위해 보일러 및 발전기가 비상정지(Trip) 되기 때문에 전력계통 주파수가 순간적으로 급변하게 된다.

따라서, 연료비가 저렴한 유연탄 발전소의 갑작스런 정지로 인해, 상대적으로 연료비가 비싼 타 발전기를 기동시켜야만 하고, 비상 정지된 발전기를 재기동시키려면 값비싼 경유를 소비해야 하기 때문에, 막대한 경제적 손실을 초래하게 된다.

상기와 관련된 고장사례로 인해 현재까지 500MW급 표준화력의 발전정지사례가 10건 이상 발생되었으나, 종래에는 이와 같은 송풍기 구동장치의 고장으로 인한 비정상적인 동작을 감지하여 발전정지를 막을 수 있는 방법 및 장치가 없는 것이 현실이다.

이에 본 발명자는, 상기와 같은 문제를 해결하기 위해, 500MW급 석탄화력 보일러 통풍계통의 풍량 조절용 구동장치의 고장 발생시에도 안정적으로 발전을 할 수 있는 시스템을 개발하였다.

본 발명은 상기한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 석탄화력 보일러 송풍기의 풍량 조절용 구동장치의 고장으로 인한 오동작 발생시 구동장치 고장 진단회로에 의해 구동장치의 고장을 진단하여 구동장치의 전원을 차단하기 위한 시스템을 제공하는 것에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 송풍기 구동장치의 고장 진단 및 전원차단 시스템은, 구동장치의 제어지령신호와 구동장치 개도신호를 합산하는 합산기와, 노내압 제어설정치와 노내압을 합산하는 합산기, 지연기, 논리곱회로로 이루어진 송풍기 구동장치 고장 진단회로와; 상기 송풍기 구동장치 고장 진단회로에 의한 고장진단에 따라 구동장치의 전원을 차단시켜 전개 또는 전폐로 인한 운전 제한치 초과를 방지하여 발전기의 비상정지를 방지하는 구동장치 전원차단용 계전기를 구비하여 구성된 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성된 본 발명은, 송풍기 풍량 조절용 구동장치의 고장진단회로에 의해 고장을 진단하여 고장발생신호를 생성하고, 이러한 고장발생신호에 따라 구동장치 전원차단용 계전기를 동작시켜 구동장치의 제어카드와 모터 구동전원을 차단하여 풍량조절 날개를 고정시킴으로써 비정상적인 동작을 조기에 제한한다.

(실시예)

이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하면서 상세히 설명한다.

도 1의 (a)에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 송풍기 구동장치의 고장 진단 및 전원차단 시스템은 송풍기 구동장치 고장 진단회로(1)와 이와 연결된 구동장치 전원차단용 계전기(2)로 구성된다.

더욱이, 상기 송풍기 구동장치 고장 진단회로(1)는 구동장치 제어지령신호(Ac)와 구동장치 개도신호(Ao)를 합산하는 합산기(3a)와, 노내압 제어설정치(Fc)와 노내압(Fp)을 합산하는 합산기(3b), 시간 지연기(5a, 5b, 5c), 논리곱회로(6a, 6b)로 이루어진다.

다음에, 도 1에 도시된 송풍기의 구동장치 고장 진단회로(1)의 동작에 따른 구동장치 전원차단용 계전기(2)의 동작에 대해 설명한다.

한편, 유인송풍기, 압입 송풍기, 1차공기 송풍기에 대한 발명의 실시구성이 유사하기 때문에, 유인송풍기를 대표로 하여 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 유인송풍기는 보일러 노내압(Fp: 압입 송풍기의 경우 연소 공기량, 1차공기 송풍기의 경우 1차공기압) 제어용이기 때문에, 유인송풍기(압입 송풍기, 1차공기 송풍기)의 풍량조절 날개 구동장치 제어지령신호(Ac)와 실제 구동장치 개도신호(Ao)의 합산기(3a)에 의한 결과의 편차가 10% 이상 발생하고, 노내압(압입 송풍기의 경우 연소공기량, 1차공기 송풍기의 경우 1차공기압) 제어설정치(Fc)와 실제 노내압(압입 송풍기의 경우 연소 공기량, 1차공기 송풍기의 경우 1차공기압)의 합산기(3b)에 의한 결과의 편차가 10% 이상 발생하면, 지연기(5a)에 의해 2초 지연후 논리곱회로(6a) 따라 구동장치 제어모드를 자동에서 수동으로 절환하고 경보를 발생시켜 오동작 사실을 제어실에 알린다.

그 후, 추가로 구동장치 제어지령신호(Ac)와 실제 구동장치 개도신호(Ao)의 편차가 15% 이상 발생하면, 3초 지연후 구동장치 논리곱회로(6b)에 따라 구동장치 전원차단용 계전기(2)를 동작시켜 구동장치 전원을 차단함으로써 현재 위치에 고정시켜 오동작 확대 진행을 방지한다.

만일 구동장치가 전폐 또는 전개될 경우에는 노내압(1차공기 송풍기 경우 1차공기압)이 급변하며, 설비보호를 위해 발전기를 비상정지 시킨다.

또한, 구동장치 고장 진단회로(1)의 오판 방지를 위해 보일러 운전의 과도 상황(보일러 비상정지, 출력 급감발(50%), 송풍기 기동 및 정지 등)을 제외하고, 정상운전상황에서만 구동장치 고장 진단회로(1)가 동작하도록 구성한다.

만약, 구동장치(7)가 정상적인 상태인 경우에는 제어모드를 자동에서 수동으로 절환하면 구동장치(7)가 고정되므로, 편차가 10%에서 15% 이상 발생되는 것은 구동장치(7) 비정상 동작임을 확인할 수 있다.

상기 구동장치 고장 진단회로(1)는 보일러의 자동제어시스템에 구성되고, 이 구동장치 고장 진단회로(1)와 연결된 구동장치 전원차단용 계전기(2)가 동작되면, 출력 제어카드를 통해 구동장치 계전기의 정지신호로 입력되어 계전기를 차단시킨다.

한편, 도 4에 도시한 바와 같은 종래의 수동식 구동장치 전원 공급/차단 스위치(20) 대신에, 본 발명에서는 송풍기 구동장치의 고장 진단 및 전원차단 시스템에 도 2에 도시한 바와 같은 구동장치 전원차단용 계전기(2)를 추가로 설치하여 전원차단 기능을 부과했다.

따라서, 상기와 같이 구동장치 전원차단용 계전기(2)가 추가 설치되어 동작됨으로써, 도 1의 (b)에 도시한 바와 같이 접점 출력신호(Co)에 따라 유인송풍기 구동장치 전원차단용 계전기(2b)의 접점이 동작되어 구동장치 전원이 차단된다.

이와 관련하여, 도 3은 본 발명에 따른 송풍기 구동장치(7)의 고장 진단에 의한 구동장치 전원차단의 결과를 예시한다.

이상 기술한 바와 같이, 본 발명은 구동장치 고장 진단회로(1)에 의해 구동장치의 고장이 진단되면 1차로 1차 경보발령 및 제어모드를 수동으로 절환하고, 2차로 구동장치 전원차단용 계전기에 의해 고장난 구동장치의 전원을 차단시키도록 구성됨으로써, 전개 또는 전폐로 인한 운전 제한치 초과를 방지하여 발전기의 비상정지를 방지하게 되는 것이다.

상술한 바와 같은 실시예로 본 발명을 기술했지만, 본 발명의 목적 및 배경을 이탈하지 않는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있는 것은 물론이다.

즉, 본 발명의 상세한 설명에서 상세히 기술하지는 않았지만, 압입 송풍기, 1차공기 송풍기 등에 대해서도 본 발명을 동일하게 적용할 수 있다.

더욱이, 본 발명은 수력 발전소, 화력 발전소, 원자력 발전소, 풍력 발전소, 태양열 발전소는 물론 또 다른 분야에 적용할 수 있다.

이상 기술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 보일러 송풍기의 풍량 조절용 구동장치의 고장으로 인한 오동작 발생시 구동장치 고장 진단회로에 의해 구동장치의 고장을 진단하여 구동장치 전원차단용 계전기에 의해 구동장치의 전원을 차단함으 로써, 보일러 송풍기의 풍량조절 날개 구동장치의 고장으로 인한 발전정지를 미연에 방지하여 전기품질의 향상 및 경제적 손실을 예방할 수 있다.

Claims

구동장치 제어지령신호(Ac)와 구동장치 개도신호(Ao)를 합산하는 합산기(3a)와, 노내압 제어설정치(Fc)와 노내압(Fp)을 합산하는 합산기(3b), 지연기(5a, 5b, 5c), 논리곱회로(6a, 6b)로 이루어진 송풍기 구동장치 고장 진단회로(1)와,

상기 송풍기 구동장치 고장 진단회로(1)와 연결됨과 더불러, 상기 송풍기 구동장치 고장 진단회로(1)에 의한 고장진단에 따라 구동장치(7)의 전원을 차단시켜 전개 또는 전폐로 인한 운전 제한치 초과를 방지하여 발전기의 비상정지를 방지하는 구동장치 전원차단용 계전기(2)를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 송풍기 구동장치의 고장 진단 및 전원차단 시스템.
제 1항에 있어서, 상기 구동장치 고장 진단회로(1)에 의해 구동장치(7)의 고장이 진단되면 1차로 1차 경보발령 및 제어모드를 수동으로 절환하고, 2차로 상기 구동장치 전원차단용 계전기(2)에 의해 고장난 구동장치의 전원을 차단시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 송풍기 구동장치의 고장 진단 및 전원차단 시스템.
제 2항에 있어서, 상기 구동장치 고장 경보발령 및 구동장치 제어모드 수동절환은 상기 송풍기의 풍량조절 날개 구동장치 제어 지령신호(Ac)와 실제 구동장치 개도신호(Ao)의 편차가 10% 이상 발생하고, 노내압 제어설정치(Fc)와 실제 노내압(Fp)의 편차가 10% 이상 발생하면, 2초 지연후 실행되는 것을 특징으로 하는 송풍 기 구동장치의 고장 진단 및 전원차단 시스템.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 구동장치 전원차단용 계전기(2)를 동작시켜 구동장치의 전원을 차단시키는 동작은 상기 구동장치 제어지령신호(Ac)와 실제 구동장치 개도신호(Ao)의 편차가 15% 이상 발생하면, 3초 지연후 실행되는 것을 특징으로 하는 송풍기 구동장치의 고장 진단 및 전원차단 시스템.
제 1항에 있어서, 상기 구동장치 고장 진단회로(1)의 오판 방지를 위해 보일러 운전의 과도 상황을 제외하고, 정상운전 상황시에만 상기 구동장치 고장 진단회로(1)가 동작하도록 구성된 것을 특징으로 하는 송풍기 구동장치의 고장 진단 및 전원차단 시스템.