KR100729092B1 - 압력용기 수위제어 프로그램의 평가 방법 - Google Patents
압력용기 수위제어 프로그램의 평가 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR100729092B1 KR100729092B1 KR1020050103501A KR20050103501A KR100729092B1 KR 100729092 B1 KR100729092 B1 KR 100729092B1 KR 1020050103501 A KR1020050103501 A KR 1020050103501A KR 20050103501 A KR20050103501 A KR 20050103501A KR 100729092 B1 KR100729092 B1 KR 100729092B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- steam generator
- analysis
- level control
- setpoint
- level
- Prior art date
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 117
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims abstract description 61
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 48
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 claims abstract description 24
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims abstract description 23
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims abstract description 16
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 11
- 238000010206 sensitivity analysis Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000005457 optimization Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 5
- 230000005428 wave function Effects 0.000 claims abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 20
- 230000002411 adverse Effects 0.000 claims description 5
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 claims description 4
- 230000007480 spreading Effects 0.000 claims description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 abstract description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 2
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 2
- 238000012549 training Methods 0.000 description 2
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
- G06Q50/10—Services
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q30/00—Commerce
- G06Q30/02—Marketing; Price estimation or determination; Fundraising
- G06Q30/0278—Product appraisal
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
- G06Q50/10—Services
- G06Q50/26—Government or public services
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
Landscapes
- Business, Economics & Management (AREA)
- Tourism & Hospitality (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Strategic Management (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Development Economics (AREA)
- Economics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Marketing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Business, Economics & Management (AREA)
- Human Resources & Organizations (AREA)
- Primary Health Care (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Accounting & Taxation (AREA)
- Finance (AREA)
- Educational Administration (AREA)
- Entrepreneurship & Innovation (AREA)
- Game Theory and Decision Science (AREA)
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
Abstract
이 발명은, 이상유체가 포함되어 제어가 복잡하고 유출유량과 유입유량의 변화가 많이 요구되어 제어에 어려움이 있는 압력용기의 수위제어를 위한 최적의 프로그램을 개발하기 위하여 발전소 압력용기에서 발생하는 열수력 현상을 모사하고 실제 수위제어시 적용하여 최적제어가 되도록 수위 제어프로그램을 평가할 수 있으며, 원자력발전소에서 증기발생기 수위제어를 원활히 하기 위해 평가 프로그램을 만들고, 이 프로그램을 통해 수위의 안정성을 이루면서 원자로정지를 방지하기위한 수위제어프로그램을 원자력발전소에 적용할 수 있으며, 수위제어 프로그램 최적화의 수단으로 프로그램 입력을 증기유량 계단파 증가/감소 입력, 증기유량 사인파 입력, 증기유량 완만한 증가/감소 입력, 기준 수위 계단파 증가/감소 입력을 사용하여 여기에 안정된 프로그램을 개발함으로써 발전소의 어떠한 과도상태에서도 발전소의 정지를 방지할 수 있는 증기발생기 수위 제어프로그램을 개발할 수 있는, 압력용기 수위제어 프로그램의 평가 방법에 관한 것으로서,
압력용기 수위제어 프로그램을 평가하기 위한 컴퓨터 시스템에 있어서, 수위제어 프로그램의 코드에 관한 절차로서 시뮬레이션은 ACSL(Advanced Continuous Simulation Language) 코드를 이용하여 발전소 시뮬레이션을 통해 수행되며, 증기발생기 및 증기발생기 수위제어계통의 상세내용을 포함하고 있으며 지글러-니콜스(Ziegler-Nichols) 튜닝기법을 이용하여 아날로그 및 개선된 디지털주급수제어계통의 설정치 최적화를 위한 제1 단계와, 입력변수에 관한 절차로서, 증기발생기 수위제어계통 설정치 및 시정수는 현장에서 적용하고 있는 설정치 및 시정수를 분석에 사용하며 제어거동 특성을 평가하기 위해 각 설정치 및 시정수에 대해 민감도 분석을 수행하는 제2 단계와, 평가 가정조건에 관한 절차로서, 증기발생기 수위제어계통은 자동모드에 있다고 가정하고, 증기발생기 및 주급수제어계통 모델링은 상세하게 분석되는 반면 일차측 및 원자로 반응도 모델 등은 간략히 모사하며, 발전소 운전변수는 최적값을 적용하며, 50%, 10% 단계 출력변동은 급격하게 일어나는 것으로 가정하는 제3 단계와, 증기발생기 수위 설정치의 최적화를 달성하기 위한 과도상태 시나리오에 관한 절차로서, 대형 출력감소 시나리오에 대해서는 상한/하한 평균온도, 증기발생기 관막음률, 연료 교체 주기초/주기말, 급수온도 및 증기발생기 수위제어계통 설정치에 대해 민감도분석을 수행하는 제4 단계와, 제3단계에서 결정된 운전변수를 이용하여 다음의 분석을 수행하여 최적의 설정치를 결정하며,증기발생기 기준 수위 설정치 단계 변동은 20%, 40%, 100%출력에서 5% 수위 설정치 단계 증가/감소 분석을 수행하며, 주급수펌프 상실 분석을 수행하며 곡선형 출력변동에 대한 사인파 함수 출력변동 분석을 수행하는 제5단계와, 증기발생기 수위제어계통에 대한 설정치 최적화 및 검증을 위한 분석절차에 관한 절차로서, 제한적인 과도유형을 결정하기 위해 증기발생기 수위제어계통 설정치 및 여러 발전소 운전조건에 대해 대형 출력감소 분석을 수행하며, 최적 설정치 조합을 결정하기 위해 현행 설정치 조합을 포함한 다양한 설정치 조합으로 대형 부하감소 분석을 수행하며, 대형 출력감소 분석결과를 바탕으로 결정된 발전소 운전조건 및 설정치 조합에 대해 10% 출력 단계 변화에 대한 분석을 수행하며, 위에서 결정된 설정치 조합에 대해 증기발생기 수위 설정치 단계변동에 대한 분석을 수행하며, 위에서 결정된 설정치 조합에 대해 주급수펌프 상실에 대한 분석을 수행하는 제6단계와, 시나리오 분석의 허용기준에 관한 절차로서 출력변동 등의 과도상태에서 안정적인 증기발생기 수위제어계통 요건을 평가하는 제7단계와, 제7단계의 평가결과를 바탕으로 발전소에 적용하기위한 최적제어프로그램을 결정하는 단계를 포함하여 이루어진다.
압력용기, 수위제어, 주급수펌프, 최적 제어 프로그램, 증기발생기
Description
도 1은 이 발명의 일실시예에 따른 압력용기 수위제어 프로그램의 모델링 구성도이다.
도 2는 이 발명의 일실시예에 따른 압력용기 수위제어 프로그램의 평가 방법의 구성도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 수위 외란 제어기 2 : 증기 유량 외란 제어기
3 : 수위 정상오차 제어기 4 : 급수유량 정상오차제어기
5 : 기계적 진동효과 보상기 6 : 질량효과 및 동적역효과 보상기
7 : 주급수 펌프 속도제어기
이 발명은 원자력 발전 분야에 관한 것으로서, 좀더 세부적으로 말하자면 이상유체가 포함되어 제어가 복잡하고 유출유량과 유입유량의 변화가 많이 요구되어 제어에 어려움이 있는 압력용기의 수위제어를 위한 최적의 프로그램을 개발하기 위하여 발전소 압력용기에서 발생하는 열수력 현상을 모사하고 실제 수위제어시 적용하여 최적제어가 되도록 수위 제어프로그램을 평가할 수 있으며, 원자력발전소에서 증기발생기 수위제어를 원활히 하기 위해 평가 프로그램을 만들고, 이 프로그램을 통해 수위의 안정성을 이루면서 원자로정지를 방지하기위한 수위제어프로그램을 원자력발전소에 적용할 수 있으며, 수위제어 프로그램 최적화의 수단으로 프로그램 입력을 증기유량 계단파 증가/감소 입력, 증기유량 사인파 입력, 증기유량 완만한 증가/감소 입력, 기준 수위 계단파 증가/감소 입력을 사용하여 여기에 안정된 프로그램을 개발함으로써 발전소의 어떠한 과도상태에서도 발전소의 정지를 방지할 수 있는 증기발생기 수위 제어프로그램을 개발할 수 있는, 압력용기 수위제어 프로그램의 평가 방법에 관한 것이다.
일반적으로 원자력 발전소의 압력용기의 수위는 일정범위 내에서 유지되어야하는데, 압력용기의 수위가 낮아지면 열교환기의 튜브가 수면위로 노출되어 1차계통의 열부하 제거상실로 인한 원자로 과열을 방지하기 위해 원자로를 정지시키게 되며, 압력용기의 수위가 높아지면 습분이 포함된 증기가 터빈에 공급되므로 터빈블레이드 손상을 방지하기 위해 터빈을 정지시키게 된다.
압력용기 하부의 물은 가열, 비등하기 때문에 물과 함께 기포형태의 증가가 혼재하고 있다. 동일한 질량의 물에서 기포의 영향을 분석 하였을 때, 물속의 기포가 많으면 부피가 늘어나 수위가 증가하게 되고, 기포가 작으면 부피가 줄어 수위가 감소하게 된다.
원자력 발전소 운전중 갑작스런 증기유량의 증가로 증기발생기 내부의 증기 압이 감소하면 물속의 증기량이 늘어 수위가 증가하는데 이런 현상을 부풀음 현상이라 하고, 증기유량의 감소로 증기압이 증가하면 기포량이 줄어 수위는 감소하는데 이런 현상을 수축현상이라 한다.
이에따라 원자력 발전소 등에서 운영중인 증기발생기는 유출유량이 수시로 변화되며, 또한 증기발생기 내부에서의 유체는 압력과 온도에 따라 변화되어 그로 인한 부풀음 현상과 수축현상이 생겨 수위가 가변되므로 수위 제어에 어려움이 있다.
예를들어, 증기발생기에 공급되는 급수의 온도가 낮을 경우에는 급수유량을 증가시켜도 수위가 증가하게 되는 것이 아니라 낮은 온도의 급수가 증기발생기 내의 물을 응축시켜서 오히려 수위가 감소하게 된다. 또한, 계속된 유입유량 증가에도 불구하고 수위가 증가하지 않다가 공급된 급수가 가열되면 수위가 급속히 증가하기 시작하여 유입유량을 감소시키더라도 수위는 이미 공급된 유입증가량 만큼 증가하게 된다.
종래의 수위 안정도 해석 방법으로서는 나이키스트 안정도 판별법에 따른 수학적 분석결과에 따라 급수온도가 낮을 때와 급수온도가 높을 때 비례적분 제어기의 제어변수를 결정하는 방법이 제시되어 있다.
그러나 이러한 종래의 수위 안정도 해석방법은 여러 발전소의 과도현상에 대한 평가가 이뤄지지 않아 발전소 과도상태시 수위 제어 불안정성이 문제점으로 대두되고 있다.
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 이상유체가 포함되어 제어가 복잡하고 유출유량과 유입유량의 변화가 많이 요구되어 제어에 어려움이 있는 압력용기의 수위제어를 위한 최적의 프로그램을 개발하기 위하여 발전소 압력용기에서 발생하는 열수력 현상을 모사하고 실제 수위제어시 적용하여 최적제어가 되도록 수위 제어프로그램을 평가할 수 있는, 압력용기 수위제어 프로그램의 평가 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 원자력발전소에서 증기발생기 수위제어를 원활히 하기 위해 평가 프로그램을 만들고, 이 프로그램을 통해 수위의 안정성을 이루면서 원자로정지를 방지하기위한 수위제어프로그램을 원자력발전소에 적용할 수 있는, 압력용기 수위제어 프로그램의 평가 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 수위제어 프로그램 최적화의 수단으로 프로그램 입력을 증기유량 계단파 증가/감소 입력, 증기유량 사인파 입력, 증기유량 완만한 증가/감소 입력, 기준 수위 계단파 증가/감소 입력을 사용하여 여기에 안정된 프로그램을 개발함으로써 발전소의 어떠한 과도상태에서도 발전소의 정지를 방지할 수 있는 증기발생기 수위 제어프로그램을 개발할 수 있는, 압력용기 수위제어 프로그램의 평가 방법을 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 이 발명의 구성은, 압력용기 수위제어 프로그램을 평가하기 위한 컴퓨터 시스템에 있어서, 수위제어 프로그램의 코드에 관한 절차로서 시뮬레이션은 ACSL(Advanced Continuous Simulation Language) 코드를 이용하여 발전소 시뮬레이션을 통해 수행되며, 증기발생기 및 증기발생기 수위제어계통의 상세내용을 포함하고 있으며 지글러-니콜스(Ziegler-Nichols) 튜닝기법을 이용하여 아날로그 및 개선된 디지털주급수제어계통의 설정치 최적화를 위한 제1 단계와, 입력변수에 관한 절차로서, 증기발생기 수위제어계통 설정치 및 시정수는 현장에서 적용하고 있는 설정치 및 시정수를 분석에 사용하며 제어거동 특성을 평가하기 위해 각 설정치 및 시정수에 대해 민감도 분석을 수행하는 제2 단계와, 평가 가정조건에 관한 절차로서, 증기발생기 수위제어계통은 자동모드에 있다고 가정하고, 증기발생기 및 주급수제어계통 모델링은 상세하게 분석하는 반면 일차측 및 원자로 반응도 모델 등은 간략히 모사하며, 발전소 운전변수는 최적값을 적용하며, 50%, 10% 단계 출력변동은 급격하게 일어나는 것으로 가정하는 제3 단계와, 증기발생기 수위 설정치의 최적화를 달성하기 위한 과도상태 시나리오에 관한 절차로서, 대형 출력감소 시나리오에 대해서는 상한/하한 평균온도, 증기발생기 관막음률, 연료 교체 주기초/주기말, 급수온도 및 증기발생기 수위제어계통 설정치에 대해 민감도분석을 수행하는 제4 단계와, 제3단계에서 결정된 운전변수를 이용하여 다음의 분석을 수행하여 최적의 설정치를 결정하며,증기발생기 기준 수위 설정치 단계 변동은 20%, 40%, 100%출력에서 5% 수위 설정치 단계 증가/감소 분석을 수행하며, 주급수펌프 상실 분석을 수행하며 곡선형 출력변동에 대한 사인파 함수 출력변동 분석을 수행하는 제5단계와, 증기발생기 수위제어계통에 대한 설정치 최적화 및 검증을 위한 분석절차에 관한 절차로서, 제한적인 과도유형을 결정하기 위해 증기발생기 수위제어계통 설정치 및 여러 발전소 운전조건에 대해 대형 출력감소 분석을 수행하며, 최적 설정치 조합을 결정하기 위해 현행 설정치 조합을 포함한 다양한 설정치 조합으로 대형 부하감소 분석을 수행하며, 대형 출력감소 분석결과를 바탕으로 결정된 발전소 운전조건 및 설정치 조합에 대해 10% 출력 단계 변화에 대한 분석을 수행하며, 위에서 결정된 설정치 조합에 대해 증기발생기 수위 설정치 단계변동에 대한 분석을 수행하며, 위에서 결정된 설정치 조합에 대해 주급수펌프 상실에 대한 분석을 수행하는 제6단계와, 시나리오 분석의 허용기준에 관한 절차로서 출력변동 등의 과도상태에서 안정적인 증기발생기 수위제어계통 요건을 평가하는 제7단계와, 제7단계의 평가결과를 바탕으로 발전소에 적용하기위한 최적제어프로그램을 결정하는 단계를 포함하여 이루어진다.
이하, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 이 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다. 이 발명의 목적, 작용, 효과를 포함하여 기타 다른 목적들, 특징점들, 그리고 동작상의 이점들이 바람직한 실시예의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다.
참고로, 여기에서 개시되는 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 실시예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 부가 및 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시예가 가능함을 밝혀 둔다.
도 2는 이 발명의 일실시예에 따른 압력용기 수위제어 프로그램의 평가 방법의 구성도이다.
도 2에 도시되어 있는 바와 같이 이 발명의 일실시예에 따른 압력용기 수위제어 프로그램의 평가 방법의 구성은, 압력용기 수위제어 프로그램을 평가하기 위한 컴퓨터 시스템에 있어서, 수위제어 프로그램의 코드에 관한 절차로서 시뮬레이션은 ACSL(Advanced Continuous Simulation Language) 코드를 이용하여 발전소 시뮬레이션을 통해 수행되며, 증기발생기 및 증기발생기 수위제어계통의 상세내용을 포함하고 있으며 지글러-니콜스(Ziegler-Nichols) 튜닝기법을 이용하여 아날로그 및 개선된 디지털주급수제어계통의 설정치 최적화를 위한 제1 단계(S21)와, 입력변수에 관한 절차로서, 증기발생기 수위제어계통 설정치 및 시정수는 현장에서 적용하고 있는 설정치 및 시정수를 분석에 사용하며 제어거동 특성을 평가하기 위해 각 설정치 및 시정수에 대해 민감도 분석을 수행하는 제2 단계(S22)와, 평가 가정조건에 관한 절차로서, 증기발생기 수위제어계통은 자동모드에 있다고 가정하고, 증기발생기 및 주급수제어계통 모델링은 상세하게 분석되는 반면 일차측 및 원자로 반응도 모델 등은 간략히 모사하며, 발전소 운전변수는 최적값을 적용하며, 50%, 10% 단계 출력변동은 1초 이내에 일어나는 것으로 가정하는 제3 단계(S23)와, 증기발생기 수위 설정치의 최적화를 달성하기 위한 과도상태 시나리오에 관한 절차로서, 대형 출력감소 시나리오에 대해서는 상한/하한 평균온도(Tavg), 증기발생기 관막음률, 연료 교체 주기초/주기말, 급수온도 및 증기발생기 수위제어계통 설정치에 대해 민감도분석을 수행하는 제4 단계(S24)와, 제3단계(S23)에서 결정된 운전변수를 이용하여 다음의 분석을 수행하여 최적의 설정치를 결정하며,증기발생기 기준 수위 설정치 단계 변동은 20%, 40%, 100%출력에서 5% 수위 설정치 단계 증가/감소 분석을 수행하며, 주급수펌프 상실 분석은 3대 주급수펌프 정상운전 중 1대 상실, 2대 주급수펌프 운전 중 1대 상실(50% 출력 감소) 분석을 수행하며 곡선형 출력변동에 대한 사인파 함수 출력변동 분석을 수행하는 제5단계(S25)와, 증기발생기 수위제어계통에 대한 설정치 최적화 및 검증을 위한 분석절차에 관한 절차로서, 제한적인 과도유형을 결정하기 위해 증기발생기 수위제어계통 설정치 및 여러 발전소 운전조건에 대해 대형 출력감소 분석을 수행하며, 최적 설정치 조합을 결정하기 위해 현행 설정치 조합을 포함한 다양한 설정치 조합으로 대형 부하감소 분석을 수행하며, 대형 출력감소 분석결과를 바탕으로 결정된 발전소 운전조건 및 설정치 조합에 대해 10% 출력 단계 변화에 대한 분석을 수행하며, 위에서 결정된 설정치 조합에 대해 증기발생기 수위 설정치 단계변동에 대한 분석을 수행하며, 위에서 결정된 설정치 조합에 대해 주급수펌프 상실에 대한 분석을 수행하는 제6단계(S26)와, 시나리오 분석의 허용기준에 관한 절차로서 출력변동 등의 과도상태에서 안정적인 증기발생기 수위제어계통 요건을 평가하는 제7단계(S27)와, 제7단계(S27)의 평가결과를 바탕으로 발전소에 적용하기위한 최적제어프로그램을 결정하는 단계(S28)를 포함하여 이루어진다.
상기한 구성에 의한, 이 발명의 일실시예에 따른 압력용기 수위제어 프로그램의 평가 방법의 작용은 다음과 같다.
도 1은 이 발명의 일실시예에 따른 압력용기 수위제어 프로그램의 모델링 구성도이다. 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 이 발명의 일실시예에 따른 압력용기 수위제어 프로그램의 모델링 구성은, 터빈 임펄스를 이용하여 증기 유량 외란을 제어하는 증기 유량 외란 제어기(2)와, 상기한 증기유량 외란 제어기(2)와 수위 외란 제어기(1)의 출력신호로부터 수위 정상오차를 제어하는 수위 정상오차 제어기(3) 와, 주급수 펌프 속도제어기(7)와, 수위 정상오차 제어기(3)와 주급수 펌프 속도제어기(7)의 출력신호로부터 급수유량의 정상오차를 제어하는 급수유량 정상오차제어기(4)와, 상기한 급수유량 정상오차제어기(4)의 출력신호에 포함되어 있는 기계적 진동효과를 보상하는 기계적 진동효과 보상기(5)와, 질량효과 및 동적역효과 보상기(6)와, 상기한 기계적 진동효과 보상기(5)와 질량효과 및 동적역효과 보상기(6)의 출력신호로부터 수위 외란을 제어하는 수위 외란 제어기(1)를 포함하여 이루어진다.
도 2는 상기한 바와 같은 구성의 압력용기 수위제어 프로그램을 평가하는 방법으로서 각각의 단계는 다음과 같이 이루어진다.
먼저, 제1단계(S21),는 압력용기 수위제어 프로그램을 평가하기 위한 컴퓨터 시스템에 의하여, 수위제어 프로그램의 코드에 관한 절차로서 시뮬레이션은 ACSL 코드를 이용하여 발전소 시뮬레이션을 통해 수행된다. 상기한 ACSL 코드는 증기발생기 및 증기발생기 수위제어계통의 상세내용을 포함하고 있으며 통상의 지글러-니콜스(Ziegler-Nichols) 튜닝기법을 이용하여 아날로그 및 개선된 디지털주급수제어계통의 설정치 최적화를 위해 사용된다.
다음에, 제2단계(S22)는 입력변수에 관한 절차로서, 여기서는 증기발생기 수위제어계통 설정치 및 시정수는 현장에서 적용하고 있는 설정치 및 시정수를 분석에 사용하며 제어거동 특성을 평가하기 위해 각 설정치 및 시정수에 대해 민감도 분석을 수행한다. 증기덤프제어계통 설정치 및 시정수는 현행 설정치를 적용하며 운전여유도 평가 결과, 설정치가 개정되면 이를 반영한다. 증기덤프 밸브용량은 분석에 사용된 증기덤프 밸브용량은 정상 운전압력에서 정격용량을 사용하고 더 낮은 압력에서의 증기덤프 용량은 전산코드 내에서 계산되며 더 높은 압력에서의 용량은 발전소자료를 활용하여 계산한다. 증기발생기 열수력 데이터는 발전소 설계문서에서 취한다. 원자로보조기기 관련 입력자료는 공급자 매뉴얼 자료를 적용한다.
제3단계(S23)는 평가 가정조건에 관한 절차이다. 첫째, 증기발생기 수위제어계통은 자동모드에 있다고 가정한다. 주급수제어밸브에서 우회제어밸브로의 천이 혹은 보조급수에서 주급수로의 천이 등은 분석에서 제외된다. 둘째, 증기발생기 및 주급수제어계통 모델링은 상세하게 분석되는 반면 일차측 및 원자로 반응도 모델 등은 간략히 모사한다. 따라서 주급수제어계통의 거동이 주요 분석대상이며 1차측 변수들은 정확하게 예측되지 않는다. 셋째, 발전소 운전변수는 최적값을 적용한다. 넷째, 50%, 10% 단계 출력변동은 1초 이내에 일어나는 것으로 가정한다.
제4단계(S24)는 증기발생기 수위 설정치의 최적화를 달성하기 위한 과도상태 시나리오에 관한 절차로서, 대형 출력감소 시나리오에 대해서는 상한/하한 평균온도(Tavg), 증기발생기 관막음률, 연료 교체 주기초/주기말, 급수온도 및 증기발생기 수위제어계통 설정치에 대해 민감도분석을 수행한다. 대형 출력감소는 100%출력에서 50%/95% 단계 출력감소이다.
제5단계(S25)는 제3단계(S23)에서 결정된 운전변수를 이용하여 다음의 분석을 수행하여 최적의 설정치를 결정한다. 10% 출력변동은 50%, 100%에서 10% 단계 출력감소, 40%, 90%에서 10% 단계 출력증가 분석을 수행한다. 증기발생기 기준 수위 설정치 단계 변동은 20%, 40%, 100%출력에서 5% 수위 설정치 단계 증가/감소 분석을 수행한다. 주급수펌프 상실 분석은 3대 주급수펌프 정상운전 중 1대 상실, 2대 주급수펌프 운전 중 1대 상실(50% 출력 감소) 분석을 수행한다. 곡선형 출력변 동에 대한 사인파 함수 출력변동 분석을 수행한다.
제6단계(S26)는 증기발생기 수위제어계통에 대한 설정치 최적화 및 검증을 위한 분석절차에 관한 절차이다. 첫째, 제한적인 과도유형을 결정하기 위해 증기발생기 수위제어계통 설정치 및 여러 발전소 운전조건에 대해 대형 출력감소(95% 출력감소) 분석을 수행한다. 둘째, 최적 설정치 조합을 결정하기 위해 현행 설정치 조합을 포함한 다양한 설정치 조합으로 대형 부하감소 분석을 수행한다. 셋째, 대형 출력감소 분석결과를 바탕으로 결정된 발전소 운전조건 및 설정치 조합에 대해 10% 출력 단계 변화에 대한 분석을 수행한다. 넷째, 위에서 결정된 설정치 조합에 대해 증기발생기 수위 설정치 단계변동에 대한 분석을 수행한다. 다섯째, 위에서 결정된 발전소 운전조건 설정치 조합에 대해 주급수펌프 상실에 대한 분석을 수행한다.
제7단계(S27)는 시나리오 분석의 허용기준에 관한 절차이다. 상기한 허용기준은 출력변동 등의 과도상태에서 안정적인 증기발생기 수위제어계통 요건으로서 지속적으로 확산되는 진동현상이 없어야하며 원자로 보호계통 설정치에 도달하지 않아야한다.
제8단계(S28)는 제7단계(S27)의 평가결과를 바탕으로 발전소에 적용하기 위한 최적제어프로그램을 결정하는 단계이다.
이와같이 과도상태 분석 수행 증기발생기 수위제어계통 및 증기덤프계통의 설정치 적절성 평가하고 증기발생기 수위제어계통 설정치 민감도 분석에 의한 최적화 방안을 제시한다. 이렇게 하여 개발된 원자로 수위제어프로그램은 어떠한 과도 상태에서도 원자로 정지를 방지할 수 있고 안정된 수위제어에 도달할 수 있다.
과도상태 분석의 목적은 다음과 같은 자료를 제공하는 것이다. 즉, 성능시험을 위한 운전원 교육자료 주급수제어계통 개선 필요시 성능시험을 위한 운전원 교육자료 이러한 거동분석을 수행함으로써 수위 설정치 및 경보에 대한 여유도를 예상할 수 있고 운전전략을 수립하는데 활용할 수 있다.
이상의 실시예에서 살펴 본 바와 같이 이 발명은, 이상유체가 포함되어 제어가 복잡하고 유출유량과 유입유량의 변화가 많이 요구되어 제어에 어려움이 있는 압력용기의 수위제어를 위한 최적의 프로그램을 개발하기 위하여 발전소 압력용기에서 발생하는 열수력 현상을 모사하고 실제 수위제어시 적용하여 최적제어가 되도록 수위 제어프로그램을 평가할 수 있으며, 원자력발전소에서 증기발생기 수위제어를 원활히 하기 위해 평가 프로그램을 만들고, 이 프로그램을 통해 수위의 안정성을 이루면서 원자로정지를 방지하기위한 수위제어프로그램을 원자력발전소에 적용할 수 있으며, 수위제어 프로그램 최적화의 수단으로 프로그램 입력을 증기유량 계단파 증가/감소 입력, 증기유량 사인파 입력, 증기유량 완만한 증가/감소 입력, 기준 수위 계단파 증가/감소 입력을 사용하여 여기에 안정된 프로그램을 개발함으로써 발전소의 어떠한 과도상태에서도 발전소의 정지를 방지할 수 있는 증기발생기 수위 제어프로그램을 개발할 수 있는, 효과를 갖는다.
Claims (5)
- 압력용기 수위제어 프로그램을 평가하기 위한 컴퓨터 시스템에 있어서,수위제어 프로그램의 코드에 관한 절차로서 시뮬레이션은 ACSL 코드를 이용하여 발전소 시뮬레이션을 통해 수행되며, 증기발생기 및 증기발생기 수위제어계통의 상세내용을 포함하고 있으며 지글러-니콜스(Ziegler-Nichols) 튜닝기법을 이용하여 아날로그 및 개선된 디지털주급수제어계통의 설정치 최적화를 위한 제1 단계;입력변수에 관한 절차로서, 증기발생기 수위제어계통 설정치 및 시정수는 현장에서 적용하고 있는 설정치 및 시정수를 분석에 사용하며 제어거동 특성을 평가하기 위해 각 설정치 및 시정수에 대해 민감도 분석을 수행하는 제2 단계;평가 가정조건에 관한 절차로서, 증기발생기 수위제어계통은 자동모드에 있다고 가정하고, 증기발생기 및 주급수제어계통 모델링은 상세하게 분석되는 반면 일차측 및 원자로 반응도 모델 등은 간략히 모사하며, 발전소 운전변수는 최적값을 적용하며, 50%, 10% 단계 출력변동은 급격하게 일어나는 것으로 가정하는 제3 단계;증기발생기 수위 설정치의 최적화를 달성하기 위한 과도상태 시나리오에 관한 절차로서, 대형 출력감소 시나리오에 대해서는 상한/하한 평균온도, 증기발생기 관막음률, 연료 교체 주기초/주기말, 급수온도 및 증기발생기 수위제어계통 설정치에 대해 민감도분석을 수행하는 제4 단계;제3단계에서 결정된 운전변수를 이용하여 다음의 분석을 수행하여 최적의 설정치를 결정하며,증기발생기 기준 수위 설정치 단계 변동은 20%, 40%, 100%출력에서 5% 수위 설정치 단계 증가/감소 분석을 수행하며, 주급수펌프 상실 분석을 수행하며 곡선형 출력변동에 대한 사인파 함수 출력변동 분석을 수행하는 제5단계;증기발생기 수위제어계통에 대한 설정치 최적화 및 검증을 위한 분석절차에 관한 절차로서, 제한적인 과도유형을 결정하기 위해 증기발생기 수위제어계통 설정치 및 여러 발전소 운전조건에 대해 대형 출력감소 분석을 수행하며, 최적 설정치 조합을 결정하기 위해 현행 설정치 조합을 포함한 다양한 설정치 조합으로 대형 부하감소 분석을 수행하며, 대형 출력감소 분석결과를 바탕으로 결정된 발전소 운전조건 및 설정치 조합에 대해 10% 출력 단계 변화에 대한 분석을 수행하며, 위에서 결정된 설정치 조합에 대해 증기발생기 수위 설정치 단계변동에 대한 분석을 수행하며, 위에서 결정된 설정치 조합에 대해 주급수펌프 상실에 대한 분석을 수행하는 제6단계;시나리오 분석의 허용기준에 관한 절차로서 출력변동 등의 과도상태에서 안정적인 증기발생기 수위제어계통 요건을 평가하는 제7단계;제7단계의 평가결과를 바탕으로 발전소에 적용하기위한 최적제어프로그램을 결정하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 압력용기 수위제어 프로그램의 평가 방법.
- 제 1항에 있어서,제 1단계에서 상기한 수위제어 프로그램의 모델링 구성은, 터빈 임펄스를 이용하여 증기 유량 외란을 제어하는 증기 유량 외란 제어기(2)와, 상기한 증기유량 외란 제어기(2)와 수위 외란 제어기(1)의 출력신호로부터 수위 정상오차를 제어하는 수위 정상오차 제어기(3)와, 주급수 펌프 속도제어기(7)와, 수위 정상오차 제어기(3)와 주급수 펌프 속도제어기(7)의 출력신호로부터 급수유량의 정상오차를 제어하는 급수유량 정상오차제어기(4)와, 상기한 급수유량 정상오차제어기(4)의 출력신호에 포함되어 있는 기계적 진동효과를 보상하는 기계적 진동효과 보상기(5)와, 질량효과 및 동적역효과 보상기(6)와, 상기한 기계적 진동효과 보상기(5)와 질량효과 및 동적역효과 보상기(6)의 출력신호로부터 수위 외란을 제어하는 수위 외란 제어기(1)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 압력용기 수위제어 프로그램의 평가 방법.
- 제 1항에 있어서,제 3단계에서, 50%, 10% 단계 출력변동은 1초 이내에 일어나는 것으로 가정하는 것을 특징으로 하는 압력용기 수위제어 프로그램의 평가 방법.
- 제 1항에 있어서,제 5단계서, 주급수 상실 분석은 3대 주급수펌프 정상운전 중 1대 상실, 2대 주급수펌프 운전 중 1대 상실 분석을 수행하는 것을 특징으로 하는 압력용기 수위제어 프로그램의 평가 방법.
- 제 1항에 있어서,제 7단계에서, 상기한 허용기준은 출력변동 등의 과도상태에서 안정적인 증기발생기 수위제어계통 요건으로서 지속적으로 확산되는 진동현상이 없어야하며 원자로 보호계통 설정치에 도달하지 않아야하는 것을 특징으로 하는 압력용기 수위제어 프로그램의 평가 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020050103501A KR100729092B1 (ko) | 2005-10-31 | 2005-10-31 | 압력용기 수위제어 프로그램의 평가 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020050103501A KR100729092B1 (ko) | 2005-10-31 | 2005-10-31 | 압력용기 수위제어 프로그램의 평가 방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20070046643A KR20070046643A (ko) | 2007-05-03 |
| KR100729092B1 true KR100729092B1 (ko) | 2007-06-14 |
Family
ID=38271962
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020050103501A KR100729092B1 (ko) | 2005-10-31 | 2005-10-31 | 압력용기 수위제어 프로그램의 평가 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100729092B1 (ko) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104915728B (zh) * | 2015-05-22 | 2019-06-04 | 中冶南方工程技术有限公司 | 一种确定钢铁企业蒸汽系统优化调度可行解的方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0464099A (ja) * | 1990-07-04 | 1992-02-28 | Hitachi Ltd | 蒸気発生プラントの給水制御装置 |
| KR20030007791A (ko) * | 2000-05-31 | 2003-01-23 | 지지 몰리나 브레베티 플라스틱시 에스.피.에이. | 액체의 수위 조절 방법 및 장치 |
| KR20050003886A (ko) * | 2003-07-04 | 2005-01-12 | 한국전력기술 주식회사 | 원자력발전소 증기발생기의 급수제어시스템 및 그 제어방법 |
| KR20050007792A (ko) * | 2003-07-11 | 2005-01-21 | 두산중공업 주식회사 | 수격 방지 시스템에서의 수위 제어 방법 |
-
2005
- 2005-10-31 KR KR1020050103501A patent/KR100729092B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0464099A (ja) * | 1990-07-04 | 1992-02-28 | Hitachi Ltd | 蒸気発生プラントの給水制御装置 |
| KR20030007791A (ko) * | 2000-05-31 | 2003-01-23 | 지지 몰리나 브레베티 플라스틱시 에스.피.에이. | 액체의 수위 조절 방법 및 장치 |
| KR20050003886A (ko) * | 2003-07-04 | 2005-01-12 | 한국전력기술 주식회사 | 원자력발전소 증기발생기의 급수제어시스템 및 그 제어방법 |
| KR20050007792A (ko) * | 2003-07-11 | 2005-01-21 | 두산중공업 주식회사 | 수격 방지 시스템에서의 수위 제어 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20070046643A (ko) | 2007-05-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7219040B2 (en) | Method and system for model based control of heavy duty gas turbine | |
| CN101446807B (zh) | 一种电力系统仿真中火电厂调速系统模型的实现方法 | |
| CN102374519B (zh) | 蒸汽温度的动态矩阵控制的动态整定 | |
| CN102374518B (zh) | 使用动态矩阵控制的蒸汽温度控制 | |
| CN113031565B (zh) | 一种火电机组一次调频功率响应性能预测方法及系统 | |
| CN102374520B (zh) | 带有防止饱和蒸汽进入过热器的蒸汽温度的动态矩阵控制 | |
| CN104793610B (zh) | 协调系统前馈控制器参数的确定方法及装置 | |
| JP3673017B2 (ja) | 蒸気タービン起動制御装置 | |
| US10338576B2 (en) | Intelligent management system for balance of plant | |
| US20140260254A1 (en) | Steam Turbine Power Plant | |
| Belkhir et al. | Optimal startup control of a steam power plant using the JModelica platform | |
| CN110832250B (zh) | 锅炉燃烧控制系统以及锅炉燃烧控制方法 | |
| KR101481155B1 (ko) | 원전 증기발생기의 수위 변화율에 따른 이득 조절장치 및 방법 | |
| Kothare et al. | Linear parameter varying model predictive contr for steam generator level control | |
| Qiu et al. | Study on water level control system of natural circulation steam generator | |
| KR100729092B1 (ko) | 압력용기 수위제어 프로그램의 평가 방법 | |
| CN104793656B (zh) | 旁路压力设定值的确定方法及装置 | |
| CN106086271A (zh) | 用于降低高炉鼓风机压缩空气放风量的节能增效的方法 | |
| JP3573602B2 (ja) | ポンプ試験装置 | |
| CN116182140A (zh) | 压水堆反应堆停堆后的蒸汽发生器水位控制方法与系统 | |
| US9249682B2 (en) | Steam turbine power plant | |
| Tsoutsanis et al. | Performance assessment of classical and fractional controllers for transient operation of gas turbine engines | |
| KR102252205B1 (ko) | 터빈에서 흐름 밸브를 제어하기 위한 시스템 및 방법 | |
| US20100298996A1 (en) | Method for operating a power station | |
| KR20220060240A (ko) | 비의존 자동 보상형 선행 제어 시스템 및 방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20130603 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20140602 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20150601 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160603 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170608 Year of fee payment: 11 |