KR100891512B1

KR100891512B1 - 발전기 기동 방법 및 장치

Info

Publication number: KR100891512B1
Application number: KR1020070138395A
Authority: KR
Inventors: 황인공; 백병일; 조수현; 김근태
Original assignee: 한국동서발전(주)
Priority date: 2007-12-27
Filing date: 2007-12-27
Publication date: 2009-04-06

Abstract

본 발명은 발전기 기동 방법 및 장치에 관한 것이다.

본 발명은 보조 설비 기기, 터빈 계통 기기, 급수 계통 기기 및 연료 계통 기기를 포함하는 발전기를 자동으로 기동하는 장치에 있어서, 보조 설비 기기를 기동하고 보조 설비 기기, 터빈 계통 기기, 급수 계통 기기 및 연료 계통 기기를 제어하여 발전기의 기동 과정을 전반적으로 제어하는 주 제어부; 주 제어부의 제어에 따라 급수 계통 기기를 기동하여 보일러로 물을 공급하도록 제어하는 급수 제어부; 주 제어부의 제어에 따라 연료 계통 기기를 기동하여 보일러로 연료를 공급하도록 제어하는 연료 제어부; 및 주 제어부의 제어에 따라 보조 설비 기기, 터빈 계통 기기, 급수 계통 기기 및 연료 계통 기기를 제어하여 발전기로 하여금 정격 출력을 출력하도록 제어하는 부하 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전기 자동 기동 장치를 제공한다.

본 발명에 의하면, 발전기를 기동할 때, 터빈식 급수 펌프를 초기에 기동함으로써 보일러로 급수하는 데 운전자의 수동 조작이 불필요하여 발전기를 안전하고 편리하게 기동할 수 있으며, 그에 따라 인적 시간적 낭비를 방지할 수 있다.

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Description

발전기 기동 방법 및 장치{Generator Start-up Method and Apparatus}

본 발명은 발전기 기동 방법 및 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 석탄화력발전소의 발전을 위한 보조 설비 기기, 급수 계통 기기, 연료 계통 기기 등을 자동으로 기동하고 제어하여 쉽고 안전하게 발전 설비를 운영함으로써 인적 물적 소요비용을 절감하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

발전소는 크게 보일러, 터빈, 보조기기(BOP: Balance of Plant) 및 그 부속설비 등으로 구성된다. 보일러에서 경유나 유연탄을 연소하여 과열증기를 생산하고 터빈으로 보내면, 터빈의 과열증기는 터빈의 런너(Runner)를 회전시키고 발전기를 회전시켜 기전력을 유기한다.

런너를 거치면서 단열 팽창한 과열증기는 복수기(Condenser)에서 해수에 의해 냉각되어 응축수 상태로 저장되고, 복수 펌프(Condensate Pump)에 의해 저압 급수 가열기(Low Pressure Heater)를 통해 점차 가열되면서 급수 탱크에 저장되며, 다시 급수 펌프(BFP: Boiler Feed Water Pump)에 의해 고압 급수 가열기(High Pressure Heater)를 거쳐 포화수 상태로 보일러에 공급된다.

국외에서 수입되어 석탄 야적장에 야적된 유연탄을 여러 가지 경로로 구성된 석탄 이송기(Belt Conveyor)를 이용하여 석탄 저장조(Coal Bunker)에 저장하고, 저장조에 저장된 석탄을 급탄기(Coal Feeder)로 보일러에서 필요한 양만큼 미분기(Pulverizer)에 공급한다. 미분기를 거쳐 미세하게 분쇄된 미분탄은 일차 공기 공급팬(Primary Air Fan)의 송풍력에 의해 보일러로 보내져 연소된다.

보일러에서 연료를 연소하는 데 필요한 연소용 공기는 압입팬(Forced Draft Fan)에 의해 공기 예열기(Air Preheater)를 거쳐 보일러에 공급되고, 보일러에서 연소된 배기 가스는 흡입팬(Induced Draft Fan)에 의해 노내 압력을 약 -10mm H2O로 유지하면서 연돌(Stack)로 배출된다.

배기 가스는 공기 예열기에서 연소용 공기를 예열한 뒤 연돌을 통해 대기 중으로 배출되기 전에 전기 집진기(Electric Precipitor)를 통과하면서 분진이 제거되고 탈황 설비 기기(FGD: Flue Gas Desulfurizer)를 통해 황산화물이 제거된다.

이외에도 주요 발전 설비로는 순환수(Circulation Water) 공급 설비, 회처리 설비, 수처리 설비, 폐수 처리 설비, 보조 보일러 등이 있다.

한편, 통상적인 자동 발전소 기동 정지(APS: Automatic Plant Start-up Shut-down)의 기동 방식으로는 콜드 엠프티 스타트업(Cold Empty Start-up), 콜드 스타트업(Cold Start-up), 웜 스타트업(Warm Start-up) 및 핫 스타트업(Hot Start-up), 리 스타트업(Re Start-up) 등으로 구분된다.

하지만, 이 중 핫 스타트업과 리 스타트업의 경우에는 현실적으로 운영하기 어려운 측면이 있다. 즉, 관류 보일러의 경우 보일러 점화와 함께 증기 계통의 최소 유량을 확보하기 위해 터빈 바이패스 시스템(Turbine By-Pass System)이 동작해 야 함에 따라 주증기 압력이 터빈 승속 전의 온도 및 압력을 최적으로 유지하여 통상적으로 주증기 압력이 80킬로 내지 90킬로 이상이 될 수 없어 핫 스타트업과 리 스타트업의 기동 방식을 사용하기 어렵다.

따라서, 주말 정지 또는 정기 점검 후 재기동의 경우를 감안할 경우 자동 발전소 기동 정지의 기동 방식은 콜드 스타트업과 웜 스타트업으로 한정된다. 이와 같이, 보일러 제어 설비와 터빈 제어 설비의 조건이 상이함에 따라 운전 모드별 선택 방식에 많은 문제점 있으므로, 통상적인 기동 방식에서는 발전소를 완벽하게 자동으로 기동하는 로직을 설계하고 실용하기 어려운 문제점이 있었다.

전술한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, 발전소 기동 초기부터 자동 기동 및 자동 제어가 가능한 발전소 기동 방법 및 장치를 제공하는 데 그 주된 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 보조 설비 기기, 터빈 계통 기기, 급수 계통 기기 및 연료 계통 기기를 포함하는 발전기를 자동으로 기동하는 장치에 있어서, 보조 설비 기기를 기동하고 보조 설비 기기, 터빈 계통 기기, 급수 계통 기기 및 연료 계통 기기를 제어하여 발전기의 기동 과정을 전반적으로 제어하는 주 제어부; 주 제어부의 제어에 따라 급수 계통 기기를 기동하여 보일러로 물을 공급하도록 제어하는 급수 제어부; 주 제어부의 제어에 따라 연료 계통 기기를 기동하여 보일러로 연료를 공급하도록 제어하는 연료 제어부; 및 주 제어부의 제어에 따라 보조 설비 기기, 터빈 계통 기기, 급수 계통 기기 및 연료 계통 기기를 제어하 여 발전기로 하여금 정격 출력을 출력하도록 제어하는 부하 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전기 자동 기동 장치를 제공한다.

또한, 본 발명의 다른 목적에 의하면, 보조 설비 기기, 터빈 계통 기기, 급수 계통 기기 및 연료 계통 기기를 포함하는 발전기를 자동으로 기동하는 장치가 발전기를 기동하는 방법에 있어서, (a) 발전기의 기동 방법 및 기동 조건을 입력받아 발전기의 기동이 선택되면 보조 설비 기기를 기동하는 단계; (b) 급수 계통 기기를 기동하는 단계; (c) 연료 계통 기기를 기동하는 단계; 및 (d) 급수 계통 기기와 연료 계통 기기를 추가로 기동하여 발전기로 하여금 정격 출력을 출력하도록 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전기 자동 기동 방법을 제공한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 발전기를 기동할 때, 터빈식 급수 펌프를 초기에 기동함으로써 보일러로 급수하는 데 운전자의 수동 조작이 불필요하여 발전기를 안전하고 편리하게 기동할 수 있으며, 그에 따라 인적 시간적 낭비를 방지할 수 있다.

또한, 발전기의 출력 증가에 따른 급수 펌프와 미분기, 급탄기 등의 기기를 운전원의 수동 조작이 없이도 기동하고 제어할 수 있어, 발전기의 부하를 안전하고 편리하게 조절할 수 있다.

또한, 보일러 제어 설비와 터빈 제어 설비가 상이하더라도 상호 간의 협조 제어 운전이 가능하다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명 한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발전기 기동 장치의 전자적인 구성을 간략하게 나타낸 블록 구성도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 발전기 기동 장치(100)는 발전기의 보조 설비 기기, 터빈 계통 기기, 급수 계통 기기, 연료 계통 기기 등 발전기를 운전하기 위한 기기와 연결되어 각 기기가 기동하고 동작하고 정지하는 일련의 동작을 제어하는 제어 장치로서, 주 제어부(110), 급수 제어부(120), 연료 제어부(130) 및 부하 제어부(140)를 포함한다.

이를 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 발전기 기동 장치(100)는 각 기기를 제어하기 위한 프로그램을 저장하는 메모리와 해당 프로그램을 실행하여 각 기기의 제어를 수행하는 마이크로프로세서, 각 기기와 제어 데이터를 송수신하는 통신 모뎀 등을 구비하는 컴퓨터 등으로 구현될 수 있다. 여기서, 컴퓨터란 개인용 컴퓨터뿐만 아니라 서버를 포함하는 넓은 개념이다.

본 발명에서 보조 설비 기기(BOP: Balance of Plant)는 냉각수 계통 기기, 복수(Condensate) 계통 기기, 진공 설비 계통 기기, 증기 배관 배수 계통 기기, 전기 집진기(Electric Precipitation), 추기(Vacuum) 밸브류, 통풍 계통 기기, 탈황(Desulfurization) 설비 기기 등으로서, 발전기를 운전하는 데 보조 역할을 수행하는 각종 기기를 말한다.

또한, 본 발명에서 급수 계통 기기는 터빈 배기와 급수 펌프 구동 터빈의 배기를 복수기에 응축시켜 핫 웰(Hot Well)에 모여진 복수를 급수 저장 탱크로 보내고 보일러에 급수하기 위한 각종 펌프와 밸브류 등 그 주변 기기를 말한다.

또한, 본 발명에서 연료 계통 기기는 경유 시험기, 미분기(Pulverizer), 급탄기(Stoker) 등 연료를 보일러로 공급하기 위한 각종 기기를 말하며, 터빈 계통 기기란 터빈과 터빈을 회전시키기 위한 그 주변 기기를 말한다.

주 제어부(110)는 보조 설비 기기를 기동하고 보조 설비 기기, 터빈 계통 기기, 급수 계통 기기 및 연료 계통 기기를 제어하여 발전기의 기동 과정을 전반적으로 제어한다.

또한, 주 제어부(110)는 발전기의 기동이 선택되면 냉각수 계통 기기, 복수 계통 기기 및 진공 설비 계통 기기를 기동하고 증기 배관 배수 계통 기기로 하여금 자동 동작 모드(Automatic Operation Mode)로 동작하도록 제어하며 급수 제어부(120)로 하여금 급수 계통 기기를 기동하도록 제어한다.

또한, 주 제어부(110)는 급수 계통 기기가 가동되면 전기 집진기를 예열하고 추기 밸브류로 하여금 자동 동작 모드로 동작하도록 제어하며, 통풍 계통 기기를 기동하고 자동 제어 모드(Automatic Control Mode)로 동작하도록 제어하며, 보일러 노내 퍼지(Boiler Innerfurnace Purge) 및 터빈 바이패스 시스템(Turbine Bypass System)을 자동 제어 모드로 동작하도록 제어하며, 연료 제어부(130)로 하여금 연료 계통 기기를 기동하도록 제어한다.

또한, 주 제어부(110)는 연료 계통 기기가 기동하면 전기 집진기 및 탈황 설 비를 기동하고 터빈 계통 기기를 제어하여 터빈의 회전 속도를 상승시키며, 보일러 제어 설비와 터빈 제어 설비가 협조 제어 모드로 동작하도록 제어한다.

급수 제어부(120)는 주 제어부(110)의 제어에 따라 급수 계통 기기를 기동하여 보일러로 물을 공급하도록 제어한다.

또한, 급수 제어부(120)는 급수 계통 기기를 기동하는 데 있어서, 급수 계통 기기의 밸브류 기기의 열기/닫기(Open/Close)를 제어하며 급수 펌프를 예열하고 기동하며 수질을 개선하며 보일러 순환 펌프를 기동하고 보일러 순환 펌프를 자동 제어 모드로 전환하여 운전하도록 한다.

또한, 급수 제어부(120)는 터빈식 급수 펌프를 초기에 기동한다. 즉, 종래의 통상적인 발전기 자동 기동 제어에서는 전동식 급수 펌프를 우선하여 기동하여 보일러 증기 세척기간에만 사용하고 이후에는 터빈식 급수 펌프를 기동하여 전동식 급수 펌프와 터빈식 급수 펌프를 병렬운전한 후 전동식 급수 펌프의 기동을 정지하여 터빈식 급수 펌프만을 운전하였다. 따라서, 이 경우 전동식 급수 펌프가 기동하여 운전되고 있는 상태에서 운전원이 수동으로 터빈식 급수 펌프를 기동하고 병렬운전되도록 제어해야 하기 때문에 완전한 자동 기동이 불가능했다.

하지만, 본 발명에서는 발전기가 기동 되어 급수 펌프를 기동할 때, 전동식 급수 펌프를 기동하지 않고 터빈식 급수 펌프를 바로 기동함으로써 보일러 급수 펌프의 초기 기동을 발전기 자동 기동 제어와 연계하여 제어할 수 있을 뿐만 아니라 출력 증가에 따른 추가 기동 시에도 발전소 자동 기동 제어와 연계하여 제어할 수 있어, 완전한 자동 기동을 구현할 수 있다.

또한, 급수 제어부(120)는 터빈식 급수 펌프를 기동한 후 터빈식 급수 펌프로 하여금 임계 속도 이상으로 운전하도록 제어한다. 종래의 통상적인 발전기 자동 기동 제어에서는 터빈식 급수 펌프를 최소 2700rpm으로 운전하여 최소한의 유량을 토출해야 한다. 이 경우 기동 과정에서 급수량이 적을 경우에는 급수 펌프가 정지될 수도 있었다. 하지만, 본 발명에서는 급수 제어부(120)가 터빈식 급수 펌프를 최소 임계 속도인 3200rpm으로 운전하도록 제어하여 최소 속도를 상향함으로써 30% 정격부하까지 감당할 수 있도록 한다. 이를 통해 저유량 영역에서도 정속 운전할 수 있어 초기 급수 유량 제어를 최적화할 수 있다.

연료 제어부(130)는 주 제어부(110)의 제어에 따라 연료 계통 기기를 기동하여 보일러로 연료를 공급하도록 제어한다.

또한, 연료 제어부(130)는 연료 계통 기기를 기동하는 데 있어서, 미분기 보조 설비 기기를 기동하고 경유 계통 기기의 누유 여부를 시험하며 기동용 버너를 점화하고 석탄 이송용 기기를 기동하며 주증기 압력(Main Vapor Pressure)을 상승시키고 경유 버너를 추가로 기동한다.

부하 제어부(140)는 주 제어부(110)의 제어에 따라 보조 설비 기기, 터빈 계통 기기, 급수 계통 기기 및 연료 계통 기기를 제어하여 발전기로 하여금 정격 출력을 출력하도록 제어한다.

또한, 부하 제어부(140)는 발전기로 하여금 정격 출력을 출력하도록 제어하는 데 있어서, 연료 계통 기기를 제어하여 발전기의 출력을 증가시키고 터빈 바이패스 시스템을 닫으며, 터빈 제어 모드로 전환하여 발전기를 운전하도록 제어하며, 발전기의 출력 증가에 따라 급수 계통 기기를 제어하여 급수 펌프를 추가로 기동하여 기 기동한 급수 펌프와 병렬 운전하도록 제어하며, 발전기의 출력 증가에 따라 연료 계통 기기를 제어하여 출력별로 미분기와 급탄기를 추가로 기동한다.

본 발명에서 부하 제어부(140)는 전술한 바와 같이 부하 증가를 요청받으면 부하를 증가시키고 증가한 출력에 따라 급수 펌프를 추가로 기동하며 추가로 기동한 급수 펌프가 기 기동된 급수 펌프와 병렬 운전하도록 제어한다. 하지만, 종래의 발전기 자동 기동 제어에서는 부하가 증가하여 발전기의 출력이 증가하면 운전원이 수동으로 급수 펌프를 기동해야 했으며 병렬 운전도 운전원이 수동으로 수행해야 했다. 하지만, 본 발명에서는 급수 펌프의 추가 기동 및 병렬 운전을 자동으로 수행할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발전기 기동 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

운전원으로부터 터빈의 온도 조건과 발전기를 자동으로 기동하기 위한 기동 방법이 설정되고 터빈의 온도 조건이 충족되고 보조 설비 기기가 정상으로 운전되는 상태에서 운전원이 발전기의 기동을 명령하면, 발전기 기동 장치(100)는 발전기의 기동이 선택되어 발전기의 보조 설비 기기를 기동한다(S210).

발전기의 보조 설비 기기가 기동되면, 발전기 기동 장치(100)는 발전기의 급수 계통 기기를 기동하여 보일러에 물을 공급하고(S220), 급수 계통 기기가 기동되면 연료 계통 기기를 기동하여 보일러에 연료를 공급함으로써 보일러가 연료를 연소하고 물을 끓여 터빈을 회전시킬 수 있도록 한다(S230).

발전기 기동 장치(100)는 연료 계통 기기도 기동하여 터빈이 회전하면 터빈을 승속(Speedup)하여 발전기의 부하를 증가시키고 부하가 증가함에 따라 추가의 급수 계통 기기와 추가의 연료 계통 기기를 기동하여 증가한 부하에 따른 물과 연료를 공급한다(S240). 이로써 발전기는 정격 출력에 도달하고(S250), 발전기의 기동이 완료된다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발전기 기동 방법의 보조 설비 기기의 기동 과정을 구체적으로 설명하기 위한 순서도이다.

발전기 기동 장치(100)의 주 제어부(110)는 운전원으로부터 터빈의 온도 조건, 보조 설비 기기의 정상 운전 상태와 같은 기동 조건이 입력되고 웜 스타트업 또는 콜드 스타트업과 같은 기동 방법이 입력된 후, 기종 조건과 기동 방법이 충족된 상태에서 운전원이 기동을 선택하여 기동을 선택받으면(S310), 추기 계통 기기에 급수 라인이 형성되어 해수 펌프와 같은 냉각수 계통 기기를 기동하며(S320), 복수 펌프와 같은 복수 계통 기기를 기동한다(S330).

이후, 주 제어부(110)는 진공 펌프와 같은 진공 설비 계통 기기를 기동하고 추기 계통의 탈기 설비 기기를 자동 제어 모드로 전환하고(S340), 주증기 및 재열 증기 계통의 배수 시스템인 증기 배관 배수 계통 기기를 자동 동작 모드로 제어하여 증기 배관 라인 또는 배수 라인에 고인 응축수를 배수하며(S350), 급수 제어부(120)로 하여금 급수 계통 기기를 기동하도록 제어한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 발전기 기동 방법의 급수 계통 기기의 기동 과정을 구체적으로 설명하기 위한 순서도이다.

전술한 바와 같이, 발전기 기동 장치(100)의 주 제어부(110)가 발전기의 보조 설비 기기를 기동하고 급수 제어부(120)로 하여금 급수 계통 기기를 기동하도록 제어하면 급수 제어부(120)는 급수 계통 기기의 각종 밸브류 기기가 대기 상태에 있는 상태에서 기수 분리기의 수위 제어 밸브와 같은 밸브류 기기를 자동 동작 모드로 제어하여 열기/닫기(Open/Close)를 제어하고(S410), 급수 펌프를 예열한 후(S420), 예열이 완료되면 터빈식 급수 펌프를 기동하며 이를 통해 보일러에 일정량의 물을 공급함으로써 수질을 개선한다(S430).

본 발명에서는 발전기 기동 시에 종래와 같이 전동식 급수 펌프를 기동한 후 추후에 터빈식 급수 펌프를 기동하여 병렬 운전한 후 전동식 급수 펌프를 종료하여 터빈식 급수 펌프만을 운전하도록 전환하지 않고, 발전기 기동 시에 즉시 터빈식 급수 펌프를 기동함으로써 운전자의 수작업을 배제한 완벽한 자동 기동 로직을 실현할 수 있다.

급수 펌프가 기동되고 수질이 개선되면 급수 제어부(120)는 보일러 순환 펌프를 기동하고 자동 제어 모드로 전환하여 보일러의 점화 대기 상태에서의 최소한의 급수 유량인 5%(74Ton/Hour)가 유지되도록 제어한다(S440).

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 발전기 기동 방법의 연료 계통 기기의 기동 과정을 구체적으로 설명하기 위한 순서도이다.

전술한 바와 같이, 급수 계통 기기의 기동이 완료되면 주 제어부(110)는 연료 계통 기기를 기동하기 위해 전기 집진기를 예열하고(S510), 추기 밸브류 기기를 자동 제어 모드로 전환하며(S520), 통풍 계통 기기를 기동하고 자동 제어 자동 제 어 모드로 제어하며(S530), 보일러 노내 퍼지 및 터빈 바이패스 시스템을 자동 제어 모드로 전환하여 보일러 노내 압력 및 보일러 공급 공기량을 자동 조절하도록 한 후(S540), 연료 제어부(130)로 하여금 연료 계통 기기를 기동하도록 제어한다.

연료 제어부(130)는 주 제어부(110)의 제어에 따라 연료 계통 기기를 기동하기 위해, 미분기 보조 설비 기기를 기동하고 자동 제어 모드로 전환하고(S550), 경유 계통 기기의 누유 여부를 확인하는 시험을 수행하면(S560), 경유 차단 밸브가 열리고 기동용 버너를 점화한다(S570). 기동용 버너가 3개 이상 점화되면 급탄기와 같은 석탄 이송용 기기를 기동하고(S580), 이에 따라 경유 및 석탄이 혼소되면서 주증기 압력이 상승하고 경유 버너를 추가로 기동한다(S590).

이후, 주 제어부(110)는 전기 집진기와 탈황 설비 기기를 기동하고 터빈 제어 설비와 연동하여 터빈의 회전 속도가 증가하도록 제어하고, 보일러 및 터빈의 협조 제어 모드로 전환되어 보일러 계통과 터빈 계통을 병입하여 상호 간에 연동하여 운전되도록 보일러 제어 설비와 터빈 제어 설비를 연동시킨다(S594).

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 발전기 기동 방법의 부하 제어 과정을 구체적으로 설명하기 위한 순서도이다.

전술한 바와 같이, 연료 계통 기기가 기동하고 터빈이 승속되어 발전기의 출력이 증가하게 되면, 부하 제어부(140)는 연료 제어부(130) 계통 기기를 제어하여 터빈 바이패스 시스템을 닫도록 제어하여(610), 발전기가 터빈 추종 제어 방식으로 운전함에 따라 유닛 마스터 제어(UMC: Unit Master Control)로 전환되어 동작하도록 제어하며(S620), 급수 계통 기기를 제어하여 출력 증가에 따라 급수 펌프를 추 가로 기동하도록 제어하고(S630), 연료 계통 기기를 제어하여 출력 증가에 따라 미분기, 급탄기와 같은 연료 계통 기기를 추가로 기동하도록 제어한다(S640).

이때, 급탄기를 추가로 기동하는 데 있어서, 두 번째 급탄기는 발전기의 출력이 100MW 이상인 경우 추가로 기동되고, 세 번째 급탄기는 발전기의 출력이 180MW 이상인 경우 추가로 기동되며, 네 번째 급탄기는 발전기의 출력이 260 MW 이상인 경우 추가로 기동되며, 다섯 번째 급탄기는 발전기의 출력이 320MW 이상인 경우 추가로 기동될 수 있다.

또한, 발전기가 기동될 때 한 대만이 기동되어 운전되다가 발전기의 출력이 증가되어 보일러에서 요구하는 급수량이 증가함에 따라 발전기의 출력이 약 180MW인 영역에서 두 번째 급수 펌프가 기동될 수 있다. 추가로 기동되는 급수 펌프는 최초로 기동된 급수 펌프와 다른 방식으로 기동되며, 터빈이 3200rpm까지 회전 속도가 증가한 후 보일러의 운전조건(과열도 및 증기 유량이 일정 이상이 되는 조건)이 충족될 경우 두 개의 급수 펌프가 병렬로 운전된다.

한편, 종래의 발전기 기동 방식에서는 발전기의 출력이 증가하면 운전원이 수동으로 연료(석탄)를 추가로 공급하기 위해 미분기를 예열하고 기동해야 했기 때문에 조작에 따른 시간과 인력이 낭비되었으나, 본 발명에서는 일정한 부하별로 미분기의 한계 급탕량에 도달하면 발전기 기동 장치(100)가 미분기를 하나씩 추가로 예열하고 기동하는 과정을 거쳐 급탄기를 자동으로 기동하고 자동으로 제어함으로써 운전원이 원하는 목표 출력을 자동으로 조절할 수 있도록 한다.

이와 같은 발전기의 부하를 증가하여 발전기의 출력을 증가하는 과정은 운전 원이 유닛 마스터 제어를 위한 화면에서 목표 출력값만 입력하면, 발전기 기동 장치(100)가 자동으로 보일러에 공급되는 연료 및 공기, 급수량을 조절하여 발전기의 출력 증가를 위한 모든 절차가 자동으로 이루어진다.

또한, 발전기 기동 장치(100)가 전술한 바와 같이 발전기를 자동으로 기동하여 발전기의 출력이 정격 출력에 도달하면 발전기의 기동 과정을 종료하여, 이후에는 발전소의 중앙 급전소에 구비된 유닛 마스터 제어를 통해 발전소의 출력을 조정하고 계통 주파수를 변화시킬 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발전기 기동 장치의 전자적인 구성을 간략하게 나타낸 블록 구성도,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발전기 기동 방법을 설명하기 위한 순서도,

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발전기 기동 방법의 보조 설비 기기의 기동 과정을 구체적으로 설명하기 위한 순서도,

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 발전기 기동 방법의 급수 계통 기기의 기동 과정을 구체적으로 설명하기 위한 순서도.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 발전기 기동 방법의 연료 계통 기기의 기동 과정을 구체적으로 설명하기 위한 순서도,

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

100: 발전기 기동 장치 110: 주 제어부

120: 급수 제어부 130: 연료 제어부

140: 부하 제어부

Claims

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보조 설비 기기, 터빈 계통 기기, 급수 계통 기기 및 연료 계통 기기를 포함하는 발전기를 자동으로 기동하는 장치에 있어서,

상기 보조 설비 기기를 기동하고 상기 보조 설비 기기, 상기 터빈 계통 기기, 상기 급수 계통 기기 및 상기 연료 계통 기기를 제어하여 상기 발전기의 기동 과정을 전반적으로 제어하는 주 제어부;

상기 주 제어부의 제어에 따라 상기 급수 계통 기기를 기동하여 보일러로 물을 공급하도록 제어하는 급수 제어부;

상기 주 제어부의 제어에 따라 상기 연료 계통 기기를 기동하여 상기 보일러로 연료를 공급하도록 제어하는 연료 제어부; 및

상기 주 제어부의 제어에 따라 상기 보조 설비 기기, 상기 터빈 계통 기기, 상기 급수 계통 기기 및 상기 연료 계통 기기를 제어하여 상기 발전기로 하여금 정격 출력을 출력하도록 제어하는 부하 제어부

를 포함하되, 상기 급수 제어부는 상기 발전기의 기동시에 터빈식 급수 펌프를 기동하며, 상기 부하 제어부는 상기 발전기의 출력 증가에 따라 상기 급수 계통 기기의 추가의 급수 펌프를 추가로 기동하여 상기 추가로 기동된 급수 펌프와 상기 발전기의 기동시에 기 기동된 상기 터빈식 급수 펌프가 서로 병렬 운전하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 발전기 자동 기동 장치.
보조 설비 기기, 터빈 계통 기기, 급수 계통 기기 및 연료 계통 기기를 포함하는 발전기를 자동으로 기동하는 장치가 상기 발전기를 기동하는 방법에 있어서,

(a) 상기 발전기의 기동 방법 및 기동 조건을 입력받아 상기 발전기의 기동이 선택되면 상기 보조 설비 기기를 기동하는 단계;

(b) 상기 급수 계통 기기를 기동하는 단계;

(c) 상기 연료 계통 기기를 기동하여 상기 터빈 계통 기기의 터빈을 회전시키는 단계; 및

(d) 상기 급수 계통 기기와 상기 연료 계통 기기를 추가로 기동하여 상기 터빈을 승속(Speedup)함으로써 상기 발전기로 하여금 정격 출력을 출력하도록 제어하는 단계

를 포함하되, 상기 단계 (b)는 상기 발전기의 기동시에 터빈식 급수 펌프를 기동하며, 상기 단계 (d)는 상기 급수 계통 기기의 추가의 급수 펌프를 추가로 기동하여 상기 추가로 기동된 급수 펌프와 상기 단계 (b)에서 기 기동된 상기 터빈식 급수 펌프가 서로 병렬 운전하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 발전기 자동 기동 방법.
제 5 항에 있어서, 상기 단계 (a)는,

(a1) 상기 기동 방법 및 상기 기동 조건을 입력받아 설정하고 상기 기동이 선택되는 단계;

(a2) 냉각수 계통 기기를 기동하는 단계;

(a3) 복수(Consendate) 계통 기기를 기동하는 단계;

(a4) 진공 설비 계통 기기를 기동하는 단계; 및

(a5) 증기 배관 배수 계통 기기로 하여금 자동 동작 모드(Automatic Operation Mode)로 동작하도록 제어하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전기 자동 기동 방법.
제 5 항에 있어서, 상기 단계 (b)는,

(b1) 밸브류 기기의 열기/닫기(Open/Close)를 제어하는 단계;

(b2) 급수 펌프를 예열하는 단계;

(b3) 상기 급수 펌프를 기동하고 수질을 개선하는 단계; 및

(b4) 보일러 순환 펌프를 기동하고 자동 제어 모드(Automatic Control Mode)로 전환하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전기 자동 기동 방법.
제 5 항에 있어서, 상기 단계 (c)는,

(c1) 전기 집진기(Electric Precipitation)를 예열하는 단계;

(c2) 추기(Vacuum) 밸브류 기기를 자동 제어 모드(Automatic Control Mode)로 전환하는 단계;

(c3) 통풍 계통 기기를 기동하고 자동 제어 모드로 전환하는 단계;

(c4) 보일러 노내 퍼지(Boiler Innerfurnace Purge) 및 터빈 바이패스 시스템(Turbine Bypass System)을 자동 제어 모드로 전환하는 단계;

(c5) 미분기(Pulverizer) 보조 설비 기기를 기동하는 단계;

(c6) 경유 계통 기기의 누유 여부를 시험하는 단계;

(c7) 기동용 버너를 점화하는 단계;

(c8) 석탄 이송용 기기를 기동하는 단계;

(c9) 주증기 압력(Main Vapor Pressure)을 상승시키고 경유 버너를 추가로 기동하는 단계;

(c10) 상기 전기 집진기와 탈황(Desulfurization) 설비 기기를 기동하는 단계; 및

(c11) 터빈을 승속(Speedup)하고 보일러 제어 설비와 터빈 제어 설비를 연동시키는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전기 자동 기동 방법.
제 5 항에 있어서, 상기 단계 (d)는,

(d1) 상기 발전기의 출력을 증가시키고 터빈 바이패스 시스템(Turbine Bypass System)을 닫는 단계;

(d3) 추가의 급수 펌프를 추가로 기동하여 병렬 운전하는 단계;

(d4) 추가의 미분기(Pulverizer) 및 추가의 급탄기(Stoker)를 추가로 기동하는 단계; 및

(d5) 상기 발전기로 하여금 상기 정격 출력을 출력하도록 제어하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전기 자동 기동 방법.