KR100893422B1 - 증기 터빈의 증기 유동 제어 방법, 증기 터빈 작동 방법 및 증기 터빈의 증기 유동 제어 시스템 - Google Patents

증기 터빈의 증기 유동 제어 방법, 증기 터빈 작동 방법 및 증기 터빈의 증기 유동 제어 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR100893422B1
KR100893422B1 KR1020040082380A KR20040082380A KR100893422B1 KR 100893422 B1 KR100893422 B1 KR 100893422B1 KR 1020040082380 A KR1020040082380 A KR 1020040082380A KR 20040082380 A KR20040082380 A KR 20040082380A KR 100893422 B1 KR100893422 B1 KR 100893422B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
steam
turbine
temperature
rotor
steam flow
Prior art date
Application number
KR1020040082380A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20050036800A (ko
Inventor
키르쵸프다린글렌
Original Assignee
제너럴 일렉트릭 캄파니
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 제너럴 일렉트릭 캄파니 filed Critical 제너럴 일렉트릭 캄파니
Publication of KR20050036800A publication Critical patent/KR20050036800A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100893422B1 publication Critical patent/KR100893422B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/02—Arrangement of sensing elements
    • F01D17/06—Arrangement of sensing elements responsive to speed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D19/00—Starting of machines or engines; Regulating, controlling, or safety means in connection therewith
    • F01D19/02—Starting of machines or engines; Regulating, controlling, or safety means in connection therewith dependent on temperature of component parts, e.g. of turbine-casing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/20—Devices dealing with sensing elements or final actuators or transmitting means between them, e.g. power-assisted
    • F01D17/22—Devices dealing with sensing elements or final actuators or transmitting means between them, e.g. power-assisted the operation or power assistance being predominantly non-mechanical
    • F01D17/24—Devices dealing with sensing elements or final actuators or transmitting means between them, e.g. power-assisted the operation or power assistance being predominantly non-mechanical electrical
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K7/00—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating
    • F01K7/16—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating the engines being only of turbine type
    • F01K7/165—Controlling means specially adapted therefor
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D7/00—Control of flow
    • G05D7/06—Control of flow characterised by the use of electric means
    • G05D7/0617—Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials
    • G05D7/0629—Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials characterised by the type of regulator means
    • G05D7/0635—Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials characterised by the type of regulator means by action on throttling means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/85—Starting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/94—Functionality given by mechanical stress related aspects such as low cycle fatigue [LCF] of high cycle fatigue [HCF]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/94—Functionality given by mechanical stress related aspects such as low cycle fatigue [LCF] of high cycle fatigue [HCF]
    • F05D2260/941—Functionality given by mechanical stress related aspects such as low cycle fatigue [LCF] of high cycle fatigue [HCF] particularly aimed at mechanical or thermal stress reduction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2270/00—Control
    • F05D2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
    • F05D2270/303—Temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2270/00—Control
    • F05D2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
    • F05D2270/305—Tolerances

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)

Abstract

터빈 로터를 갖는 증기 터빈을 통과하는 증기 유동을 제어하는 방법에 있어서, 터빈 로터에서의 열응력을 계산한 것을 근거로 최대 열전달률(18)이 결정된다. 최대 열전달률을 근거로 최대 증기 유량(20)이 계산될 수 있다. 증기 터빈을 통과하는 실제 증기 유량이 결정되고, 실제 증기 유량과 최대 증기 유량 사이의 차이를 근거로 터빈 흡입 밸브(28)가 제어된다. 이러한 방법에서는, 시동 시간을 최소화하고 가동성을 최대화하면서 열응력을 허용 가능 수준으로 제한하는 방식으로, 증기 터빈으로의 증기 유동이 제어될 수 있다.

Description

증기 터빈의 증기 유동 제어 방법, 증기 터빈 작동 방법 및 증기 터빈의 증기 유동 제어 시스템{METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING STEAM TURBINE INLET FLOW TO LIMIT SHELL AND ROTOR THERMAL STRESS}
도 1은 터빈 로터의 개략 단면도,
도 2는 다양한 센서를 포함하는 터빈의 개략도,
도 3은 제어 시스템과 방법을 도시하는 개략적 제어 다이어그램.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
10 : 로터 단면 12 : TAVG
14 : TBORE 16 : 로터 쉘 온도
18 : 열전달률 20 : 증기 유동
22 : 흡입 증기 압력 24 : 흡입 증기 온도
26 : 배출 증기 압력 28 : 흡입 제어 밸브
30 : 일체형 제어기
본 발명은 증기 터빈 제어 및 성능에 관한 것으로, 특히 터빈 쉘과 로터의 제어된 가열을 이용하여 수명 주기 응력(life cycle stress)을 한계 내로 유지시키면서, 증기 터빈의 로딩 및 언로딩을 실시하는 제어 알고리즘 및 시스템에 관한 것이다.
발전용 증기 터빈은 대직경 로터와 두꺼운 쉘을 갖는다. 로터에는, 로딩 및 언로딩 주기 중에 원심적 로딩 및 열적 팽창에 따라 응력이 가해진다. 각각의 시동/정지 주기 중에는, 로터와 쉘에 저주기 피로(low cycle fatigue)가 축적된다. 축적된 저주기 피로가 재료 한계를 넘어설 때는, 균열 형성의 가능성이 존재하게 되므로, 장비를 교체하여야 한다. 각각의 시동 주기 중에 축적된 저주기 피로 손상 수준은 그 시동 주기에 대한 최고점 응력(peak stress)의 함수이다. 터빈 흡입 증기 온도와 유량에 의해 금속 온도 변화율이 결정되며, 그에 따라 쉘과 로터에서의 열응력이 결정된다.
현재, 증기 터빈에서의 열응력을 조절하기 위한 방법에서는, 로터 응력을 온도 측정치의 함수, 전형적으로는 터빈 흡입구 근방의 쉘 금속에 대한 온도 측정치의 함수로서 추정하고 있다. 응력 추정치가 저주기 피로 한계에 가까워짐에 따라, 증기 터빈 흡입 밸브의 개방률이 감소된다. 이러한 방법의 단점은, 열적 전이로부터 10분 내지 15분 후에 최고점 응력이 발생한다는 것이다. 시간 지연이 지나치게 길기 때문에, 고응력 주기를 방지하기 위해서는, 증기 유량이 매우 느려져야 한다. 이로 인해 터빈의 가동성이 제한되어 시동 시간이 연장된다.
따라서, 시동 시간을 최소화하고 가동성을 최대화하면서 열응력을 허용 가능 수준으로 제한하는 방식으로, 증기 터빈으로의 증기 유동의 제어를 실시하는 것이 바람직할 것이다.
본 발명의 일 예시적 실시예에서, 터빈 로터를 갖는 증기 터빈을 통과하는 증기 유동을 제어하는 방법은, ① 터빈 로터에서의 열응력 계산을 근거로 최대 열전달률을 결정하는 단계와, ② 상기 최대 열전달률을 근거로 최대 증기 유량을 계산하는 단계와, ③ 상기 증기 터빈을 통과하는 실제 증기 유량을 결정하는 단계와, ④ 상기 실제 증기 유량과 최대 증기 유량 사이의 차이를 근거로 터빈 흡입 밸브를 제어하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 예시적 실시예에서, 터빈 로터를 갖는 증기 터빈을 작동시키는 방법은, ① 상기 터빈 로터에서의 열응력과 관련된 변수를 근거로 최대 증기 유량을 계산하는 단계와, ② 상기 증기 터빈을 통과하는 실제 증기 유량을 결정하는 단계와, ③ 상기 실제 증기 유량과 최대 증기 유량 사이의 차이를 근거로 터빈 흡입 밸브를 제어하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 예시적 실시예에서, 터빈 로터를 갖는 증기 터빈을 통과하는 증기 유동을 제어하기 위한 제어 시스템은, 흡입 증기 온도와, 쉘 내면 온도에 의해 근사되는 로터 표면 온도를 측정하는 제 1 및 제 2 온도 측정 장치를 포함한다. 제 1 및 제 2 압력 측정 장치가 흡입 증기 압력과 배출 증기 압력을 측정한다. 제어기가 제 1 및 제 2 온도 측정 장치, 그리고 제 1 및 제 2 압력 측정 장치와 소통하여, ① 로터 표면 온도와 로터 보어(bore) 온도 사이의 차이와, ② 터빈 로터에서의 평균 로터 온도 열응력 계산을 근거로 결정된 로터 표면 응력 및 로터 보어 응력에 따라 최대 열전달률을 결정한다. 제어기는, ㉠ 최대 열전달률을 근거로 최대 증기 유량을 계산하고, ㉡ 흡입 증기 압력, 흡입 증기 온도 및 배출 증기 압력을 근거로 증기 터빈을 통과하는 실제 증기 유량을 결정하며, ㉢ 실제 증기 유량과 최대 증기 유량 사이의 차이를 근거로 터빈 흡입 밸브를 제어한다.
증기 터빈과 같은 화력 발전소는 연료를 태워 열을 생성하는 보일러를 갖고 있다. 발전소에서는, 열 에너지가 금속 파이프로 전도되어 파이프 내의 물을 끓여 증기화시킨다. 이 증기는 고압에서 터빈에 공급된다. 터빈은 소정 각도로 틀어진 다수의 블레이드 또는 버킷을 갖고 있다. 증기가 버킷을 때리면, 버킷은 터빈 샤프트를 회전시키는데, 이 터빈 샤프트는 버킷의 저부에 부착되어 있다. 터빈 샤프트가 회전함에 따라, 발전기가 기계적 회전 에너지를 전기로 변환시킨다.
발전기는 와이어 또는 코일로 감긴 고정 링 내측에 자석을 갖고 있다. 발전기 내부의 자석이 회전함에 따라 와이어에 전류가 생성되는데, 즉 기계적 에너지가 전기 에너지로 변환되는 것이다.
증기 터빈 내의 열전달은 증기 터빈 흡입 제어 밸브의 조정에 의해 터빈으로의 증기 유동을 조정함으로써 제어된다. 아래에서 보다 상세히 설명하겠지만, 증기 터빈 쉘 및 로터에서의 열응력을 제한하는 적절한 열전달률을 초래하는 증기 유량은 흡입 증기 온도와 쉘 금속 온도를 근거로 결정될 수 있다. 터빈 흡입 증기 압력, 흡입 증기 온도 및 터빈 배출 압력은 증기 터빈 유량을 계산하는 데 사용되며, 이렇게 계산된 증기 터빈 유량은 제어 루프의 측정된 피드백으로서 사용될 수 있다.
증기 터빈의 로딩 속도(loading rate)는, 로터 내의 온도 구배에 기인한 최대 허용 가능 응력에 의해 제한된다. 도 1은 로터 단면(10)의 예시적 개략도이다. 열적 보어 응력(thermal bore stress)은 다음의 수식에 의해 주어진다.
[수학식 1]
Figure 112004046773016-pat00001
여기서, E는 탄성률(modulus of elasticity)이고, α는 열팽창 계수, ν는 프아송 비(Poisson's ratio)이다. TAVG(12)는 로터 평균 금속 온도이고, TBORE(14)는 로터 보어 금속 온도이다. 열팽창 계수는 재료에 따라 달라지며, 로터 평균 온도(12)의 함수이다. 탄성률은 재료에 따라 달라지며, 보어 온도(14)의 함수이다.
[수학식 2]
E = EMOD0 - TBORE·EMOD1
[수학식 3]
α= α0 + TAVG·α1
여기서, 상기 수식의 EMOD0, EMOD1, α0 및 α1은 상수이다. 계산된 보어 열응력을 허용 가능한 보어 응력으로 나누면, 정규화(normalized) 보어 응력이 백분율로 산출된다.
표면 변형률(surface strain)은 다음의 수식에 의해 주어진다.
[수학식 4]
ε= α(TMTL - TAVG)
여기서, α는 열팽창 계수이고, TMTL은 로터 쉘 온도(16)이다. TMTL은 증기 터빈 쉘의 내면에 설치된 열전쌍에 의해 측정된다. 로터 표면 또는 보어의 온도를 직접 측정하는 것은 실제적이지 않다. TBORE와 TAVG는 로터의 열적 모델을 이용하여 계산/근사되는데, 여기서 TMTL은 경계 조건이다.
후크의 법칙을 이용하면, 다음 수식으로부터 표면 응력을 얻을 수 있다.
[수학식 5]
σs = Eε
표면 응력은 허용 가능 표면 응력에 대해 정규화된다. 허용 가능 표면 응력은 열응력 집중 요인에 따라 결정되며, 로딩과 언로딩에 대해 상이하다.
상기 수식이 나타내는 바와 같이, 표면 응력과 보어 응력 양자는 표면 관련 온도[TMTL(16) 또는 TBORE(14)]와 평균 로터 온도[TAVG(12)] 사이의 온도 차이에 비례 한다.
실린더에 대한 열전달은 다음의 수식과 같다.
[수학식 6]
Figure 112004046773016-pat00002
열응력이 로터 내의 온도 차이에 비례한다는 것을 알고 있으므로, 온도 차이는 열전달률 q(18)에 비례하고, 열응력은 열전달률(18)을 제어함으로써 제어될 수 있다. 최대 열전달률(Qmax)이 계산될 수 있기 때문에, 온도 구배가 허용 가능 표면 및 보어 응력을 초래한다. 열전달률은 온도 차이(temperature differential)(Tstm-TMTL)와 증기 유량의 함수이다. 따라서, 도 3을 참조하면, 최대 열전달률(Qmax), 증기 온도(Tstm) 및 증기 터빈 금속 온도(TMTL)를 근거로 최대 증기 유량(Wmax)이 계산될 수 있다.
[수학식 7]
Figure 112004046773016-pat00003
여기서, W1r = 정격 흡입 유량(kg/s),
Qmax = 최대 열전달률,
Tstm = 흡입 증기 온도(℉),
TMTL = 쉘 온도(℉),
k1 = 조정 상수,
k2 = 조정 상수임.
금속 온도가 증기 온도에 접근함에 따라, 온도 차이(Tstm-TMTL)가 감소하여, 주어진 Qmax에 대해 보다 높은 증기 유량이 허용된다.
제어 루프에 대해서는, 도 2와 도 3을 참조하면, 증기 터빈을 통과하는 증기 유량(20)이 계산될 수 있다. 흡입 증기 압력 P1(22), 흡입 증기 온도 T1(24) 및 배출 증기 압력 P2(26)를 근거로 다음의 수식을 사용하여 증기 유량을 계산한다.
[수학식 8]
Figure 112004046773016-pat00004
[수학식 9]
Figure 112004046773016-pat00005
[수학식 10]
Figure 112004046773016-pat00006
[수학식 11]
Figure 112004046773016-pat00007
[수학식 12]
Figure 112004046773016-pat00008
[수학식 13]
Figure 112004046773016-pat00009
여기서 P1r은 정격 흡입 압력(PSIA), P2r은 정격 배출 압력(PSIA), T1r은 정격 흡입 온도(℉)이고, W1r은 정격 흡입 유량(kg/s)이다. 정격 증기 조건 P1r, P2r, T1r, W1r은 본 발명이 적용되는 특정 터빈에 대한 정격 출력에서 발생한다. 전형적으로, 정격 출력은 터빈의 정상 완전 부하 출력이다. 이러한 증기 조건은 증기 터빈 열역학 엔지니어에 의한 증기 터빈 설계 중에 결정된다. 정격 증기 조건은 상수들을 계산하는 데 사용되며, 이렇게 계산된 상수들은 정격 이외의 작동 지점에서의 증기 터빈 유량을 결정하는데 이용될 수 있다.
증기 유량 W1은 비례 적분 제어기(proportional plus integral controller)(30)에 대한 피드백인데, 여기서 셋포인트는 위에서 구한 최대 증기 유량 Wmax이다. 제어기의 출력은 증기 터빈 흡입 제어 밸브(28)의 위치를 명령한다.
증기 터빈 흡입 제어 밸브를 흡입 증기 온도와 쉘 금속 온도의 함수로서 제어함으로써, 가열 속도에 의한 열응력의 허용 가능 수준 초과가 발생되지 않으면서 최대량의 증기가 터빈에 유입된다. 또한, 차동 팽창 또는 반경 방향 간극과 같은, 응력 이외의 요인이 증기 터빈의 로딩 속도를 제한할 수도 있다. 이러한 경우, 제어 시스템 및 방법은 터빈 가열 속도를 제어할 수 있고, 따라서 차동 팽창과 반경 방향 간극을 제어할 수 있다.
가장 실제적이자 바람직하다고 여겨지는 실시예와 관련하여 본 발명이 설명되었으나, 본 발명은 개시된 실시예에 한정되지 않을 뿐만 아니라, 첨부된 청구항의 진의와 범위 내에서 포함되는 다양한 변형 및 동등한 구성을 포괄하도록 의도된다는 점을 이해할 것이다.
본 발명은 시동 시간을 최소화하고 가동성을 최대화하면서 열응력을 허용 가능 수준으로 제한할 수 있는 증기 터빈 제어 방법 및 시스템을 제공하는 효과를 갖는다.

Claims (10)

  1. 터빈 로터를 갖는 증기 터빈을 통과하는 증기 유동을 제어하는 방법에 있어서,
    ① 상기 터빈 로터에서의 열응력 계산을 근거로 최대 열전달률(18)을 결정하는 단계와,
    ② 상기 최대 열전달률을 근거로 최대 증기 유량(20)을 계산하는 단계와,
    ③ 상기 증기 터빈을 통과하는 실제 증기 유량을 결정하는 단계와,
    ④ 상기 실제 증기 유량과 최대 증기 유량 사이의 차이를 근거로 터빈 흡입 밸브(28)를 제어하는 단계를 포함하는
    증기 터빈의 증기 유동 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 단계 ①은, ㉠ 로터 표면 온도(16)와 로터 보어 온도(14) 사이의 차이와, ㉡ 평균 로터 온도(12)를 근거로 로터 표면 응력과 로터 보어 응력을 결정함으로써 실시되는
    증기 터빈의 증기 유동 제어 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 단계 ②는, 최대 열전달률(Qmax), 증기 온도(Tstm) 및 터빈 금속 온도(TMTL)를 근거로 최대 증기 유량(Wmax)을 계산함으로써 실시되는
    증기 터빈의 증기 유동 제어 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 단계 ②는, 다음의 관계식
    Figure 112008068139144-pat00010
    [W1r은 정격 흡입 유량(kg/s)이고, k1과 k2는 조정 상수임]
    에 따라 상기 최대 증기 유량(Wmax)을 계산함으로써 실시되는
    증기 터빈의 증기 유동 제어 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 단계 ②는, 최대 열전달률(Qmax), 증기 온도(Tstm) 및 터빈 금속 온도(TMTL)를 근거로 최대 증기 유량(Wmax)을 계산함으로써 실시되는
    증기 터빈의 증기 유동 제어 방법.
  6. 터빈 로터를 갖는 증기 터빈을 작동시키는 방법에 있어서,
    ① 상기 터빈 로터에서의 열응력과 관련된 변수를 근거로 최대 증기 유량(20)을 계산하는 단계와,
    ② 상기 증기 터빈을 통과하는 실제 증기 유량을 결정하는 단계와,
    ③ 상기 실제 증기 유량과 최대 증기 유량 사이의 차이를 근거로 터빈 흡입 밸브(28)를 제어하는 단계를 포함하는
    증기 터빈 작동 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 단계 ①에서의 열응력과 관련된 상기 변수는, ㉠ 로터 표면 온도(16)와 로터 보어 온도(14) 사이의 차이와, ㉡ 평균 로터 온도(12)를 근거로 결정된 로터 보어 응력과 로터 표면 응력을 포함하는
    증기 터빈 작동 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 단계 ①은, 최대 열전달률(Qmax), 증기 온도(Tstm) 및 터빈 금속 온도(TMTL)를 근거로 최대 증기 유량(Wmax)을 계산함으로써 실시되는
    증기 터빈 작동 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 단계 ①은, 다음의 관계식
    Figure 112008068139144-pat00011
    [W1r은 정격 흡입 유량(kg/s)이고, k1과 k2는 조정 상수임]
    에 따라 상기 최대 증기 유량(Wmax)을 계산함으로써 실시되는
    증기 터빈 작동 방법.
  10. 터빈 로터를 갖는 증기 터빈을 통과하는 증기 유동을 제어하기 위한 제어 시스템에 있어서,
    흡입 증기 온도(24)를 측정하는 제 1 온도 측정 장치와,
    쉘 내면 온도(16)에 의해 근사되는 로터 표면 온도를 측정하는 제 2 온도 측정 장치와,
    흡입 증기 압력(22)을 측정하는 제 1 압력 측정 장치와,
    배출 증기 압력(26)을 측정하는 제 2 압력 측정 장치와,
    상기 제 1 및 제 2 온도 측정 장치, 및 상기 제 1 및 제 2 압력 측정 장치와 연통하며, ㉠ 로터 표면 온도와, 근사한 로터 보어 온도 사이의 차이와, ㉡ 상기 터빈 로터에서의 평균 로터 온도 열응력 계산을 근거로 결정된 로터 보어 응력과 로터 표면 응력에 따라 최대 열전달률(18)을 결정하는 제어기(30)를 포함하며,
    상기 제어기는, 상기 최대 열전달률을 근거로 최대 증기 유량을 계산하고, 흡입 증기 압력, 흡입 증기 온도 및 배출 증기 압력을 근거로 상기 증기 터빈을 통과하는 실제 증기 유량을 결정하며, 상기 실제 증기 유량과 상기 최대 증기 유량 사이의 차이를 근거로 터빈 흡입 밸브를 제어하는
    증기 터빈의 증기 유동 제어 시스템.
KR1020040082380A 2003-10-16 2004-10-14 증기 터빈의 증기 유동 제어 방법, 증기 터빈 작동 방법 및 증기 터빈의 증기 유동 제어 시스템 KR100893422B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/685,530 2003-10-16
US10/685,530 US6939100B2 (en) 2003-10-16 2003-10-16 Method and apparatus for controlling steam turbine inlet flow to limit shell and rotor thermal stress

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20050036800A KR20050036800A (ko) 2005-04-20
KR100893422B1 true KR100893422B1 (ko) 2009-04-17

Family

ID=34520633

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020040082380A KR100893422B1 (ko) 2003-10-16 2004-10-14 증기 터빈의 증기 유동 제어 방법, 증기 터빈 작동 방법 및 증기 터빈의 증기 유동 제어 시스템

Country Status (5)

Country Link
US (1) US6939100B2 (ko)
JP (1) JP4684614B2 (ko)
KR (1) KR100893422B1 (ko)
CN (1) CN100449118C (ko)
DE (1) DE102004050519A1 (ko)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8065022B2 (en) * 2005-09-06 2011-11-22 General Electric Company Methods and systems for neural network modeling of turbine components
US8224617B2 (en) * 2009-07-22 2012-07-17 Korea Hydro & Nuclear Power Co., Ltd. Apparatus and method for calculating temperature dependent green's function using weight function
US9080466B2 (en) * 2010-12-16 2015-07-14 General Electric Company Method and system for controlling a valve of a turbomachine
US20120151918A1 (en) * 2010-12-16 2012-06-21 General Electric Company Method for operating a turbomachine during a loading process
US8662820B2 (en) 2010-12-16 2014-03-04 General Electric Company Method for shutting down a turbomachine
US8857184B2 (en) 2010-12-16 2014-10-14 General Electric Company Method for starting a turbomachine
EP2565389A1 (de) * 2011-08-29 2013-03-06 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Anfahren einer Strömungsmaschine
CN102650219B (zh) * 2012-05-31 2015-03-25 上海电气电站设备有限公司 1000mw超超临界机组自动控制系统
JP6067350B2 (ja) * 2012-11-28 2017-01-25 三菱日立パワーシステムズ株式会社 回転機械のロータ温度計測方法と装置及び蒸気タービン
JP6092723B2 (ja) * 2013-06-25 2017-03-08 三菱日立パワーシステムズ株式会社 蒸気タービンプラントの起動制御装置
US9598977B2 (en) * 2013-11-05 2017-03-21 General Electric Company Systems and methods for boundary control during steam turbine acceleration
US10100679B2 (en) 2015-08-28 2018-10-16 General Electric Company Control system for managing steam turbine rotor stress and method of use
ITUB20155614A1 (it) * 2015-11-16 2017-05-16 Ansaldo Energia Spa Metodo di controllo di una turbina a vapore e impianto a turbina a vapore
US10954824B2 (en) 2016-12-19 2021-03-23 General Electric Company Systems and methods for controlling drum levels using flow
US10677102B2 (en) * 2017-02-07 2020-06-09 General Electric Company Systems and methods for controlling machinery stress via temperature trajectory
DE102019216179A1 (de) * 2019-10-21 2021-04-22 Siemens Energy Global GmbH & Co. KG Verfahren zur Regelung der Eintrittstemperatur eines Arbeitsfluides einer Dampfturbine bei schwankender Bereitstellung thermischer Energie
US11352901B2 (en) * 2020-02-17 2022-06-07 Emerson Process Management Power & Water Solutions Methods and apparatus to determine material parameters of turbine rotors
US11428115B2 (en) * 2020-09-25 2022-08-30 General Electric Company Control of rotor stress within turbomachine during startup operation

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR830004519A (ko) * 1979-12-19 1983-07-13 샘손 헬프고트 바이패스 조작동안 터빈온도의 제어를 위한 흐름장치와 방법
JPH057310A (ja) * 1990-09-20 1993-01-14 Fujitsu Ltd システム環境適応型輪郭補償方式
JPH062704A (ja) * 1992-06-18 1994-01-11 Koichi Horie 棒状体の別途部材への固定具、該固定具使用の勾配切替式越屋根構造、ボード材の連結構造、及び配管配線取付構造
US5498131A (en) 1995-03-02 1996-03-12 General Electric Company Steam turbine with thermal stress reduction system
JP2002155705A (ja) * 2000-07-19 2002-05-31 General Electric Co <Ge> 可変周波数調整方法及び装置を備えた蒸気タービン制御装置

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4120159A (en) * 1975-10-22 1978-10-17 Hitachi, Ltd. Steam turbine control system and method of controlling the ratio of steam flow between under full-arc admission mode and under partial-arc admission mode
JPS586042B2 (ja) * 1978-05-10 1983-02-02 株式会社日立製作所 タ−ビンロ−タの応力管理方法及びその装置
JPS5593913A (en) * 1979-01-08 1980-07-16 Hitachi Ltd Turbine control system
US4320625A (en) 1980-04-30 1982-03-23 General Electric Company Method and apparatus for thermal stress controlled loading of steam turbines
JPS57165604A (en) * 1982-01-25 1982-10-12 Hitachi Ltd Method of operating turbine
JPS5977009A (ja) * 1982-10-26 1984-05-02 Hitachi Ltd 原子力タ−ビンの保護方法
US4668161A (en) 1985-05-31 1987-05-26 General Electric Company Ventilation of turbine components
US4976108A (en) * 1990-05-11 1990-12-11 Westinghouse Electric Corp. Turbine efficient valve position computer
JP3666035B2 (ja) * 1994-11-04 2005-06-29 株式会社日立製作所 火力発電プラント自律適応制御システム
JP3325413B2 (ja) * 1994-12-09 2002-09-17 株式会社東芝 蒸気タービンの熱応力監視保護装置
JPH09242507A (ja) * 1996-03-04 1997-09-16 Toshiba Corp 蒸気タービンの起動制御装置
JP3673017B2 (ja) * 1996-05-23 2005-07-20 株式会社東芝 蒸気タービン起動制御装置
JP2000161009A (ja) * 1998-11-20 2000-06-13 Kawasaki Steel Corp 蒸気タービンの制御方法及び装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR830004519A (ko) * 1979-12-19 1983-07-13 샘손 헬프고트 바이패스 조작동안 터빈온도의 제어를 위한 흐름장치와 방법
JPH057310A (ja) * 1990-09-20 1993-01-14 Fujitsu Ltd システム環境適応型輪郭補償方式
JPH062704A (ja) * 1992-06-18 1994-01-11 Koichi Horie 棒状体の別途部材への固定具、該固定具使用の勾配切替式越屋根構造、ボード材の連結構造、及び配管配線取付構造
US5498131A (en) 1995-03-02 1996-03-12 General Electric Company Steam turbine with thermal stress reduction system
JP2002155705A (ja) * 2000-07-19 2002-05-31 General Electric Co <Ge> 可変周波数調整方法及び装置を備えた蒸気タービン制御装置

Also Published As

Publication number Publication date
DE102004050519A1 (de) 2005-05-25
JP4684614B2 (ja) 2011-05-18
JP2005121024A (ja) 2005-05-12
CN100449118C (zh) 2009-01-07
CN1609411A (zh) 2005-04-27
US20050085949A1 (en) 2005-04-21
KR20050036800A (ko) 2005-04-20
US6939100B2 (en) 2005-09-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100893422B1 (ko) 증기 터빈의 증기 유동 제어 방법, 증기 터빈 작동 방법 및 증기 터빈의 증기 유동 제어 시스템
JP5508892B2 (ja) エンジン・ターンダウンのために圧縮機抽出空気流を制御するシステム及び方法
KR100592143B1 (ko) 가스 터빈 제어 방법
DK2264313T3 (en) A method for operating a wind turbine and wind turbine
EP2239438B1 (en) Systems and Methods for Controlling Compressor Extraction Cooling
US20090158746A1 (en) Method of Regulation of the Temperature of Hot Gas of a Gas Turbine
CN107735567A (zh) 风力涡轮机控制函数的初始化
JP6582331B2 (ja) ガスタービンシステムおよび制御方法
CN107905858B (zh) 末级安全流量监测与控制系统及方法
JP5142886B2 (ja) 圧縮機
JP6596759B2 (ja) ガスタービンシステムおよび制御方法
CN111927576A (zh) 一种汽轮发电机组空载能耗测试方法
US6915635B2 (en) Method and device for operating a steam power plant, in particular in the part-load range
CN110985142B (zh) 汽轮机启停智能辅助系统及温控方法
KR100299439B1 (ko) 증기터빈의냉각운전제어시스템
CN210483827U (zh) 一种基于低压汽轮机组上的节能进气结构
CN113482731A (zh) 一种基于汽轮发电机组的同步可调给水系统
CN113188341A (zh) 一种凝汽器最佳真空多维度在线优化控制方法
CN106703905B (zh) 控制蒸汽轮机的方法和蒸汽轮机设备
CN208040466U (zh) 末级安全流量监测与控制系统
JP3059754B2 (ja) ガスタービンエンジンのタービンケースに対する冷却空気流量の調節方法
CN114458399B (zh) 一种汽轮机低压缸小流量运行的监测控制系统及其方法
CN114622959B (zh) 汽轮机切缸供热改造时运行控制方法
JP2018184948A (ja) ガスタービンシステム及びその制御方法
CN109667771B (zh) 一种透平真空系统及控制方法

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: 20130325

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140325

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160325

Year of fee payment: 8

LAPS Lapse due to unpaid annual fee