KR101067440B1 - 발전설비 성능이상 원인분석방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 단위기기 성능인자 등과 같은 운전 데이터를 이용하여 발전소 발전설비의 성능 이상의 감지 및 그 이상의 원인분석 등 발전설비의 이상 유무를 판단하기 위한 발전설비 성능이상 원인분석방법에 관한 것으로, 발전설비의 성능에 이상이 발생하였을 때, 경험에 의존하여 원인을 찾아내던 기존 방식과 달리, 그 원인을 역으로 추적하여 성능 이상과 관련된 인자들을 모두 찾아내고, 그 원인 및 조치사항을 밝혀냄과 더불어 그 이상의 정도를 제시함으로써, 운용자로 하여금 발전설비의 상태를 신속하고 정확하게 분석하여 조치할 수 있도록 하는 원인분석방법을 제공한다.

Description

발전설비 성능이상 원인분석방법 {Performance Analysising Method for Power Facilities}

본 발명은 발전소 발전설비의 성능 이상의 감지 및 그 이상의 원인분석 등 발전설비의 이상 유무를 판단하기 위한 발전설비 성능이상 원인분석방법에 관한 것이다. 구체적으로는, 발전설비의 성능에 이상이 발생하였을 때, 경험에 의존해 원인을 찾아내던 기존 방식과 달리, 그 원인을 역으로 추적하여 성능 이상과 관련된 인자들을 모두 찾아내고, 그 원인 및 조치사항을 밝혀냄과 더불어 그 이상의 정도를 제시함으로써, 발전설비의 상태를 신속하고 정확하게 분석하여 조치할 수 있도록 하는 원인분석방법에 관한 것이다.

발전소의 운영 측면에 있어서는, 무엇보다도 경제성과 효율성이 강조되고 있다. 또한, 발전설비의 대용량화 및 발전설비의 호기(unit) 수의 증가로 인하여 체계적이고 효율적인 성능관리가 점차 어려워지고 있기 때문에, 새로운 운전관리 기법의 적용에 대한 필요성이 대두되고 있다. 발전설비의 효율적인 성능관리를 위해 서, 발전설비 중 중요한 설비에 대한 성능을 모니터링한다. 이러한 경우, 대부분은 운전상황만을 모니터링할 뿐, 운전상태의 양호성, 즉 정량적, 정성적인 운전 건전성 등은 평가하지 못하고 있는 실정이다. 그렇지만, 이러한 단순 모니터링만으로는 현재의 발전소 운전성능의 양호 여부를 객관적으로 판단할 수 없기 때문에, 경험이 풍부한 일부 운용자에 의해 주관적으로 평가될 수밖에 없다.

또한, 비정상적인 상태가 발생하더라도 이를 운용자가 인지하지 못해 정상복구의 기회를 놓치는 경우도 빈번히 일어나고 있다. 다시 말해서, 단순한 성능의 모니터링만으로는 성능의 이상 유무를 쉽게 판단할 수 없을 뿐만 아니라, 그 원인도 쉽게 분석할 수 없다. 따라서, 성능저하 시에 이상신호의 발생의 표시와 그 성능저하를 야기할 가능성이 있는 인자들을 찾아내고, 그 중에서 가장 이상신호의 발생과 관계가 있는 인자를 밝혀내는 일련의 작업이 필요하게 된다. 종래에는 이러한 원인추적과 분석을 숙련된 전문가의 경험에 의존하여 수행하였으나, 그 노력과 시간이 다대(多大)하고, 더 나아가서 신속하고 정확한 판단을 기대하기도 어렵다는 문제가 있었다.

더욱이, 종래에는 디지털 신호로 경보를 발생시키고, 주로 제어로직에 적용하고 있었기 때문에, 사용분야가 극히 제한되는 경향이 있었다. 뿐만 아니라, 기존에는 경보가 발생하였을 때, 경보발생 그 자체나 관련 루트만을 중요시하였기 때문에, 이상의 정도가 어느 정도인지 알아내는 것은 전연 불가능하였다.

본 발명은, 상기에서 언급한 문제를 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 성능의 이상 유무를 알려주는 신호표시, 이 신호를 발생시킨 인자의 표시, 이 인자와 관계되는 하부인자들의 표시, 신호발생원인 및 조치사항의 표시 등 성능저하에 의한 이상신호의 발생과 그 원인을 추적하고 분석할 수 있는 분석기법을 실현함으로써, 일목요연하게 성능저하의 원인을 추적하고 분석하는 발전설비 성능이상 원인분석방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 발전소의 성능을 감시하는 방법에 있어서,

상기 발전소를 구성하는 단위기기의 성능인자를 감시하는 단계와,

상기 단위기기의 성능인자에 이상이 감지된 경우에 발생되는 이상신호에 관련된 원인인자들을 대응시킴과 더불어 그 원인인자들에 관련된 원인 및 조치사항을 대응시켜 최상부에서부터 최하부까지 발생 인자들을 연결하여 매트릭스 구조로 만들어 DB에 기억하는 단계,

각 원인인자에 대해 성능이상 한계범위 다이내믹 밴드를 설정하는 단계 및,

상기 원인인자들이 설정한 다이내믹 밴드를 벗어난 경우에 이상신호 발생시킴과 더불어 매트릭스 구조로 DB에 기억된 원인 및 조치사항을 찾아내어 제시하는 단계를 구비하여 이루어지되,
상기 발생 인자들을 매트릭스 구조로 만들어 DB에 기억하는 단계가, 이상신호, 원인인자, 하부 원인인자 등 1개의 이상신호에 대하여 수많은 원인인자들을 서로 대응시켜 원인과 결과를 연결시킴으로써 일목요연하게 이상발생 원인을 역추적할 수 있도록 하는 원인인자 추적단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전설비 성능이상 원인분석방법을 제공한다.

삭제

상기 이상신호를 발생시키는 단계에 있어서는, 상기 단위기기의 성능인자가 정상 성능값에서 어느 한계범위 다이내믹 밴드를 벗어나면 이상신호를 발생시키도록 되어 있다.

상기 한계범위 다이내믹 밴드는, 발전출력에 따라 변화하는 것이 바람직하다.

상기 이상신호를 발생시키는 단계는, 상기 이상신호가 발생된 후, 해당 신호와 관계되는 원인인자 중 한계범위 다이내믹 밴드를 초과하는 인자들만 선별하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

삭제

더욱이, 상기 설정한 성능이상 한계범위 다이내믹 밴드를 기억하는 단계를 더 구비하여 이루어지고,

상기 원인 및 조치사항을 찾아내어 제시하는 단계는, 상기 원인인자들을 기억된 성능이상 한계범위 다이내믹 밴드와 비교하여 한계범위 다이내믹 밴드를 벗어 난 경우에 이상신호 발생시킴과 더불어 매트릭스 구조로 DB에 기억된 원인 및 조치사항을 찾아내어 표시하는 것이 바람직하다.

더욱이, 본 발명의 원인분석방법은, 발생된 이상신호에 해당하는 각 원인인자에 대해 밴드를 벗어난 정도를 정량, 정성적으로 표시함과 더불어 그 벗어난 정도에 따라 순위를 표시하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 수많은 원인인자들에 대해 한계범위 다이내믹 밴드를 설정하여 그 밴드를 벗어나면 이상신호를 발생시키고, 하부 원인인자, 또 그 하부의 하부 원인인자들에 대해서도 밴드를 설정하여 서로 연계시킴으로써, 최상부 인자로부터 최하부 인자에 이르기까지 이상상태 발생과 관련된 모든 인자들을 찾아낼 수 있다. 요컨대, 본 발명에서는, 막연히 경험에 의존하여 설비상태를 진단하던 기존 방식과는 다른, 경험과 기술을 접목시킨 정량, 정성적인 원인진단 분석기법에 의해 발전설비의 효율 및 이상 유무를 판단하고 분석할 수 있다.

이하, 도면을 참조해서 본 발명에 따른 발전설비 성능이상 원인분석방법에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 발전설비 성능이상 원인분석 방법을 실현하기 위한 성능이상 원인분석단계를 나타낸 도면이다. 도 1을 참조해서 성능이상 원인분석 단계의 구조를 설명하면 다음과 같다.

도 1에 있어서, 본 발명은 크게 3개의 단계로 구성되어 있다. 제1단계는 상부 단위기기의 성능이 일정범위 이상 변화할 때 신호를 발생시키는 단계이고, 제2단계는 제1단계에서 발생된 이상신호에 영향을 끼친 원인인자를 표시하는 단계이다. 또, 제3단계는 제1, 제2단계의 이상신호 발생에 대한 원인과 조치사항을 제시하는 단계이다. 이들 각 단계는 독립적인 기능을 수행하지만, 서로 유기적으로 연결되어 순차적으로 기능을 수행하도록 되어 있다. 이들 3개의 단계에 대해 좀더 자세히 설명한다.

먼저, 제1단계인 단위기기 성능 이상신호 발생단계에 있어서는, 단위기기, 특히 발전소 최상부 단위기기의 성능이 저하한 때에 이상신호를 발생한다. 예를 들면, 발전소 최상부 단위기기인 보일러, 공기예열기, 터빈, 복수기, 급수가열기, … …, 및 임의의 n번째 기기 등과 같은 단위기기의 성능을 각각 U1, U2, U3, U4, U5, … …, Un으로 표시하고, 이들 단위기기의 성능이 저하하거나 향상한 경우에 해당 단위기기에 이상신호를 발생한다.

제2단계인 원인인자 표시단계에 있어서는, 발전소 단위기기 내의 하부기기의 성능을 표시한다. 예를 들면, 단위기기인 보일러의 성능(U1) 저하로 인한 이상신호의 발생에 영향을 미치는 하부 원인인자를 U1P1∼U1Pn으로, 공기예열기의 성능(U2)에 영향을 미치는 하부 원인인자를 U2P1∼U2Pn으로, … …, Un에 영향을 미치는 하부 원인인자를 UnP1∼UnPn으로 각각 나타내고 있다. 따라서, 하부 원인인자(UP) 전체는 U1P1∼UnPn으로 표시할 수 있다. 여기에서, 단위기기인 보일러의 성능(U1)에 영향을 미치는 하부 원인인자(UP)로는, 건배기 가스손실(U1P1), 미연손실(U1P2), … …, 복사손실(UnPn) 등을 들 수 있다. 만일 보일러의 성능(U1)의 저하로 인해 성능 이상신호가 발생하면, 보일러의 성능(U1)에 영향을 미치는 하부 원인인자(UP)의 원인인자 U1P1∼U1Pn 중, 정상 성능값로부터 어느 한계범위 다이내믹 밴드(Dynamic Band)를 벗어난 것에서 이상신호가 발생한다. (만일 건배기 가스손실(U1P1)이 한계범위 다이내믹 밴드를 벗어났다면, 건배기 가스손실에 있어서 이상신호가 발생한다.)

다음으로 하부 원인인자(UPS) 표시단계에 있어서는, U1P1∼UnPn까지 발생되는 성능이상에 영향을 미치는 하부 원인인자들을 표시한다. 도 1에서는, 제2단계에서의 하부 원인인자(UP) 각각의 이상신호 발생에 영향을 미치는 하부 원인인자(UPS)로서 U1P1S1∼UnPnSn를 나타내고 있다. 구체적으로는, 원인인자(U1P1)에 영향을 미치는 하부 원인인자로는 U1P1S1∼U1P1Sn이 있고, 원인인자(U1P2)에 영향을 미치는 하부 원인인자로는 U1P2S1∼U1P2Sn이 있으며, … …, UnPn에 영향을 미치는 하부 원인인자는 UnPnS1∼UnPnSn이 있다. 따라서, 하부 원인인자(UPS) 표시단계 전체는 U1P1S1∼UnPnSn으로 표시할 수 있다. 여기에서, 보일러의 건배기 가스손실(U1P1)에 영향을 주는 하부 원인인자(UPS)로는, 가스유량(UIP1SI), 외기온도(UIP1S2) 등을 들 수 있다.

하부 원인인자(UPS)의 하부단계로는 하부 원인인자(UPSS)가 있다. 이 경우, 보일러의 건배기 가스손실(U1P1)의 가스유량(UIP1SI)의 하부 원인인자(UPSS)로는, 과잉 공기율(U1P1S1S1), 연료조성(U1P1S1S1) 등을 들 수 있다.

구체적으로는, 제2단계에서의 하부 원인인자(UPS)에 영향을 미치는 하부 원인인자(UPSS)인 U1P1S1에 영향을 미치는 하부 원인인자로는 U1P1S1S1∼U1P1S1Sn이 있을 수 있고, U1P1S2에 영향을 미치는 하부 원인인자로는 U1P1S2S1∼U1P1S2Sn이 있을 수 있으며, … …, UnPnSn에 영향을 미치는 하부 원인인자로는 UnPnSnS1∼UnPnSnSn이 있을 수 있다. 따라서, 원인인자 UPSS 표시단계 전체는 U1P1S1S1∼UnPnSnSn로 표시할 수 있다.

마지막으로, 제3단계인 발생원인 및 조치사항 표시단계에 있어서는, 성능 이상신호의 발생단계로부터 하부 원인인자의 표시단계까지의 모든 인자들 각각에 대해 발생원인 및 조치시항에 대한 자료를 매트릭스 구조로 만들어 DB에 기억하고 있다가 해당 성능 이상신호가 발생하면, 발생원인 단계, 원인인자 표시단계, 하부 원인인자 표시단계에서 각 인자들의 발생원인 및 조치사항에 대하여 정리된 정보를 제공한다. 예를 들면, 도 1과 같이 보일러의 성능(U1)의 저하로 이상신호가 발생되고, 그 원인인자로 건배기 가스손실(U1P1), 하부 원인인자로 가스유량(U1P1S1), 과잉공기율(U1P1S1S2)이 표시된 경우, 즉 U1U1P1U1P1S1U1P1S1S2와 같이 표시된 경우는, 발생원인 R1S1S2에 해당하는 원인 및 조치사항에 대한 정보가 표시된다. 또, 성능 이상신호가 U1U1P1U1P1S2U1P1S2S2와 같이 표시된 경우는, R1S2S2에 해당하는 원인 및 조치사항에 대한 정보가 표시된다. 물론, 발생원인 및 조치사항을 표시하는 정보는 사용자에 의해 추가, 삭제 및 수정 등이 가능하다.

이상 설명한 바와 같이, 이상신호의 발생에서부터 그 원인인자와 발생원인 및 조치사항에 대한 정보표시에 이르기까지 성능저하 신호발생, 성능저하 정도, 신 호발생의 원인에 대한 일목요연한 표시와 역추적이 가능하여 체계적인 성능관리를 실현할 수 있고, 즉각적인 원인분석과 조치를 취할 수 있는 기초자료도 제공함으로써, 발전소 성능관리에 필요불가결한 방법으로 될 것으로 기대되고 있다.

요컨대, 보일러의 성능(U1)의 저하로 성능 이상신호가 발생하고, 건배기 가스손실(U1P1) 이상신호가 발생하며, 가스유량(U1P1S1) 이상신호가 발생하고, 과잉공기율(U1P1S1S1) 이상신호가 발생한 경우는, 각각의 신호에 대한 원인 및 조치사항(R1S1S1)에 대한 정보가 표시된다.

하부 원인인자 UP, UPS, UPSS의 각각의 이상신호마다 한계범위 다이내믹 밴드를 미리 설정해 두고, 그 밴드를 벗어난 경우에 이상신호가 표시되도록 하고 있다. 물론, 정상 성능값을 벗어나는 한계범위 다이내믹 밴드는 임의로 설정 가능하다.

그리고, 하부 원인인자 UP, UPS, UPSS의 발생하는 성능신호에서 신호발생에 가장 크게 영향을 끼친 원인인자를 식별하여 알려준다.

또한, 원인인자들 중에서 한계범위 다이내믹 밴드를 벗어난 원인인자들이 어느 정보 벗어났는지를 정량, 정성적으로 표시하는 것도 가능하고, 벗어난 정도에 따라 순위를 표시하여 성능 이상신호 발생의 주된 인자를 알아내어 제시하는 것도 가능하다.

도 2는 원인인자에 대한 한계범위 다이내믹 밴드(Dynamic Band)를 설정하는 모습을 설명하는 도면이다. 이 경우, 한계범위 다이내믹 밴드는, 사용자가 임의로 설정가능하며, 일반적으로는 2%∼5%의 범위에서 설정한다.

본 발명은, 전력산업 중 운전분야, 성능분야 및 제어분야에도 적용될 수 있고, 전력산업 외 정유, 식품 등 산업체의 공정분야에도 적용 가능하여 전반적인 파급 효과는 뛰어나다고 할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 발전설비 성능이상 원인분석방법을 실현하기 위한 성능이상 원인분석 단계를 나타낸 도면이다.

도 2는 원인인자에 대한 한계범위 다이내믹 밴드(Dynamic Band)를 설정하는 모습을 설명하는 도면이다.

Claims (8)

1. 발전소의 성능을 감시하는 방법에 있어서,

   상기 발전소를 구성하는 단위기기의 성능인자를 감시하는 단계와,

   상기 단위기기의 성능인자에 이상이 감지된 경우에 발생되는 이상신호에 관련된 원인인자들을 대응시킴과 더불어 그 원인인자들에 관련된 원인 및 조치사항을 대응시켜 최상부에서부터 최하부까지 발생 인자들을 연결하여 매트릭스 구조로 만들어 DB에 기억하는 단계,

   각 원인인자에 대해 성능이상 한계범위 다이내믹 밴드를 설정하는 단계 및,

   상기 원인인자들이 설정한 다이내믹 밴드를 벗어난 경우에 이상신호 발생시킴과 더불어 매트릭스 구조로 DB에 기억된 원인 및 조치사항을 찾아내어 제시하는 단계를 구비하여 이루어지되,

   상기 발생 인자들을 매트릭스 구조로 만들어 DB에 기억하는 단계가, 이상신호, 원인인자, 하부 원인인자 등 1개의 이상신호에 대하여 수많은 원인인자들을 서로 대응시켜 원인과 결과를 연결시킴으로써 일목요연하게 이상발생 원인을 역추적할 수 있도록 하는 원인인자 추적단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전설비 성능이상 원인분석방법.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 이상신호를 발생시키는 단계에서, 상기 단위기기의 성능인자가 정상 성능값에서 어느 한계범위 다이내믹 밴드를 벗어나면 이상신호를 발생시키는 것을 특징으로 원인분석방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 한계범위 다이내믹 밴드가 발전출력에 따라 변화하는 것을 특징으로 원인분석방법.
5. 제3항에 있어서, 상기 이상신호를 발생시키는 단계가, 상기 이상신호가 발생된 후, 해당 신호와 관계되는 원인인자 중 한계범위 다이내믹 밴드를 초과하는 인자들만 선별하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 원인분석방법.
6. 삭제
7. 제1항에 있어서, 상기 설정한 성능이상 한계범위 다이내믹 밴드를 기억하는 단계를 더 구비하여 이루어지고,

   상기 원인 및 조치사항을 찾아내어 제시하는 단계는, 상기 원인인자들을 기억된 성능이상 한계범위 다이내믹 밴드와 비교하여 한계범위 다이내믹 밴드를 벗어난 경우에 이상신호 발생시킴과 더불어 매트릭스 구조로 DB에 기억된 원인 및 조치사항을 찾아내어 표시하는 것을 특징으로 원인분석방법.
8. 제1항에 있어서, 발생된 이상신호에 해당하는 각 원인인자에 대해 밴드를 벗어난 정도를 정량, 정성적으로 표시함과 더불어 그 벗어난 정도에 따라 순위를 표시하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 원인분석방법.

Images