KR101206711B1 - 드럼형 보일러의 드럼 수위 제어 장치 및 그 방법 - Google Patents

드럼형 보일러의 드럼 수위 제어 장치 및 그 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101206711B1
KR101206711B1 KR1020050011099A KR20050011099A KR101206711B1 KR 101206711 B1 KR101206711 B1 KR 101206711B1 KR 1020050011099 A KR1020050011099 A KR 1020050011099A KR 20050011099 A KR20050011099 A KR 20050011099A KR 101206711 B1 KR101206711 B1 KR 101206711B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
drum
drum level
pid
flow rate
control
Prior art date
Application number
KR1020050011099A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20060041793A (ko
Inventor
마뉴 데브 아로라
레로이 오마르 톰린슨
라우브 워필드 스미스
브루스 고던 노르만
매튜 레옹
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 KR20060041793A publication Critical patent/KR20060041793A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101206711B1 publication Critical patent/KR101206711B1/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/10—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with exhaust fluid of one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/101—Regulating means specially adapted therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B35/00—Control systems for steam boilers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B35/00—Control systems for steam boilers
    • F22B35/18—Applications of computers to steam boiler control
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B37/00—Component parts or details of steam boilers
    • F22B37/02—Component parts or details of steam boilers applicable to more than one kind or type of steam boiler
    • F22B37/42—Applications, arrangements, or dispositions of alarm or automatic safety devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22D—PREHEATING, OR ACCUMULATING PREHEATED, FEED-WATER FOR STEAM GENERATION; FEED-WATER SUPPLY FOR STEAM GENERATION; CONTROLLING WATER LEVEL FOR STEAM GENERATION; AUXILIARY DEVICES FOR PROMOTING WATER CIRCULATION WITHIN STEAM BOILERS
    • F22D5/00—Controlling water feed or water level; Automatic water feeding or water-level regulators
    • F22D5/26—Automatic feed-control systems
    • F22D5/30—Automatic feed-control systems responsive to both water level and amount of steam withdrawn or steam pressure
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D16/00—Control of fluid pressure
    • G05D16/028—Controlling a pressure difference
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D16/00—Control of fluid pressure
    • G05D16/20—Control of fluid pressure characterised by the use of electric means
    • G05D16/2006—Control of fluid pressure characterised by the use of electric means with direct action of electric energy on controlling means
    • G05D16/2013—Control of fluid pressure characterised by the use of electric means with direct action of electric energy on controlling means using throttling means as controlling means
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D9/00—Level control, e.g. controlling quantity of material stored in vessel
    • G05D9/12—Level control, e.g. controlling quantity of material stored in vessel characterised by the use of electric means
    • 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
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)
  • Control Of Non-Electrical Variables (AREA)

Abstract

드럼형 보일러의 드럼 수위를 제어하는 방법은 튜닝 정수 세트를 나타내는 신호, 드럼 수위를 나타내는 신호, 및 드럼 수위 설정값을 나타내는 신호에 따라서 드럼 수위 PID(102)(비례 적분 미분 제어와 같은)의 이득을 조정하는 단계를 포함한다. 본 방법은 유량 제어 PID(106)를 이용하여 드럼 수위 제어 밸브(108)를 조정하는 단계를 또한 포함하되, 유량 제어 PID는 드럼 수위 PID의 출력, 증기 유량을 나타내는 신호, 및 드럼 급수 유량을 나타내는 신호에 따라서 드럼 수위 제어 밸브를 조정한다.

Description

드럼형 보일러의 드럼 수위 제어 장치 및 그 방법{METHOD AND APPARATUS FOR DRUM LEVEL CONTROL FOR DRUM-TYPE BOILERS}
도 1은 본 발명의 제어 장치의 적어도 하나의 구성을 도시하는 개략도,
도 2는 종래 기술의 제어 장치 구성을 도시하는 개략도,
도 3은 도 2의 종래 기술의 제어 장치 구성에서 수위의 설정값으로부터의 절대 오차에 대한 PI의 비례 제어를 도시하는 그래프,
도 4는 본 발명의 여러 구성에 사용하기에 적합한 제어 및 튜닝 모듈의 구성에 대한 블록도,
도 5는 도 1 및 도 4에서 나타낸 본 발명의 구성에서, 수위 제어 PID와 유량 제어 PID의 상대적인 지배력을 수위 설정값으로부터의 수위 절대 오차의 함수로서 나타내는 그래프.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
102 : 드럼 수위 PID 제어기 104 : 합산기
106 : 유량 제어 PID 108 : LCV
110 : CDPMM 112 : PID 제어기
114 : 압력 제어 밸브
본 발명은 일반적으로 드럼형 보일러의 성능을 개선시키는 동시에 가동중의 혼란을 저감시키는 방법 및 장치에 관한 것이다.
드럼형 보일러의 가동중의 혼란은 발전소로부터의 발전의 감소 결과로서 수익의 손실을 초래할 수 있다. 또한, 가동중의 혼란은 발전소의 구성 부품의 수명 감소를 초래할 수 있다.
드럼 수위 트립은, 특히, 열 회수 수증기 발생기/발전소 구역의 밸런스(HRSG/BOP)에 의한 발전소 내의 트립 및 혼란의 가장 일반적인 원인이 된다. 발전소 내의 트립은 발전소 장비 및 기계에 압력을 가하여 그 수명을 감소시킨다.
드럼형 보일러는 발전소에서 가장 일반적으로 사용되는 보일러이다. 보일러 드럼 수위에는 2개의 트립이 존재한다. 최고 수위 트립은 물 캐리 오버(water carry over)의 가능성으로부터의 증기 터빈의 안전에 관련되어 있다. 최고 수위 트립의 경우에, 증기 터빈이 복합 사이클의 다중 샤프트 구성이면 오프라인으로 트립된다. 만일 증기 터빈이 단일 샤프트 구성이면, 유닛 전체가 트립된다. 보일러의 열 민감부를 덮는 물이 없는 상태로 열원에서 나오는 고온으로 인한 손상으로부터 보일러를 보호하기 위해 저수위 트립이 발생할 수 있다. 저수위 트립의 경우, 열원(예를 들어, 복합 사이클 발전소의 가스 터빈)이 트립된다.
급수 유량의 변동은 드럼으로부터 증기 생성의 변동을 야기한다. 멀티 드럼 또는 가압 보일러에서, 시스템들은 서로 연결되어 있어, 하나의 드럼의 장애 및 변동이 다른 드럼의 장애를 야기할 수 있다. 이코노마이저(economizer)의 상류 측에 급수 제어장치를 가진 드럼의 경우에, 급수유량이 감소하면 물은 이코노마이저 내에서 증기로 된다. 이러한 증발은 이코노마이저에서 튜브의 내부적인 파울링(fouling)을 일으킨다. 급수 제어 밸브가 이코노마이저와 드럼 사이에 위치하는 드럼의 경우에, 이코노마이저는 낮은 물 유량에서는 증기를 발생시키지 않지만, 이코노마이저의 내의 물은 포화 온도 이상으로 가열되고, 그 결과, 물이 급수 제어 밸브 내에서 급송되어, 급수 제어 밸브의 시트를 잠식한다.
드럼형 보일러의 적어도 하나의 공지된 제어 시스템에서, 낮은 증기 유량 시에, 제어는 단일 구성 요소 제어 모드로 개시되는데, 즉, 드럼 내부로의 급수 유량을 제어하여 그 수위를 제어하는데 필요한 수위들만이 모니터링된다. 이러한 제어는 수위 변화가 증기 유량 변화보다 지연되어 발생하므로 느릴 가능성이 있다. 그러나, 낮은 증기 유량 시에는, 유량을 측정하기 위해 사용되는 차동 압력 전송기로부터의 제곱근 추출로 인해 하위 측정범위 단부에서 유량 변환이 보다 부정확하므로 단일 구성 요소 제어 모드가 적절하다. 따라서, 증기 유량의 작은 변화는, 이러한 유량 범위에서는 드럼 수위 제어에 크게 영향을 주지 않는다.
증기 유량이 보다 높은 유량 범위의 수위(예를 들어, 20 - 30% 정도)에 도달하면, 제어 모드는 3 요소 제어로 전환된다. 이러한 제어 모드에서는, 급수 유량이 3개의 신호, 즉, 드럼 수위, 급수 유량, 증기 유량을 모니터링하는 제어기에 의해 제어된다. 2개의 제어기가 사용된다. 메인 제어기는 유량을 제어하되, 드럼 내부로 유입되는 급수 유량을 증기 유량에 근접하게 일치시키려고 시도한다. 드럼 수위가 정상 동작 수위에 대해 편차가 있거나 변화가 있으면, 이러한 제어에 대해 트림 함수가 제공된다. 이러한 구성을 캐스캐이드형 제어 루프라고 한다.
적어도 하나의 공지된 구성에서 캐스캐이드형 제어 루프를 튜닝하는 것은 급수 PID(비례 적분 미분) 제어기를 고속 적분 성분으로 고속화함으로써 수행된다. 수위 PID는 대부분 비례 컨텐츠를 가진다. 고속 적분 성분을 이러한 구성에 부가함으로써, 유량 변동에 고속으로 응답하는 제어를 획득할 수 있다. 또한, 수위 편차 오차가 높게 유지될 때, 적분 성분은 시간 경과에 따라 급수 유량을 보정 및 트림하도록 증대되어 드럼 수위를 보정한다. 적분 성분을 증대시킴으로써, 정상적인 물 수위에 대해 작은 편차를 갖는 정상 상태, 및 큰 편차를 갖는 프로세스 혼란 상태 모두에 대해 만족스러운 수위 제어를 획득할 수 있다. 그러나, 급수 제어는 변동하는 경향이 있으며, 안정화되는데 시간이 오래 걸린다.
따라서, 본 발명의 몇몇 측면은 드럼형 보일러의 드럼 수위를 제어하는 방법을 제공한다. 본 방법은, 튜닝 정수 세트를 나타내는 신호와, 드럼 수위를 나타내는 신호와, 드럼 수위 설정값을 나타내는 신호에 따라서 드럼 수위 PID(비례 적분 미분 제어기와 같은)의 이득을 조정하는 단계를 포함한다. 또한, 본 방법은 유량 제어 PID를 이용하여 드럼 수위 제어 밸브를 조정하는 단계를 더 포함하되, 유량 제어 PID는 드럼 수위 PID의 출력과, 증기 유량을 나타내는 신호와, 드럼 급수 유량을 나타내는 신호에 따라서 드럼 수위 제어 밸브를 조정한다.
다른 측면에서, 본 발명은 드럼형 보일러의 드럼의 수위를 제어하는 제어 장치를 제공한다. 본 장치는 튜닝 정수 세트를 나타내는 신호와, 드럼 수위를 나타내는 신호와, 드럼 수위 설정값을 나타내는 신호에 따라서 드럼 수위 PID의 이득을 조정하도록 구성된다. 또한, 본 장치는 유량 제어 PID를 이용하여 드럼 수위 제어 밸브를 조정하도록 또한 구성되는데, 유량 제어 PID는 드럼 수위 PID의 출력과, 증기 유량을 나타내는 신호와, 드럼 급수 유량을 나타내는 신호에 따라서 드럼 수위 제어 밸브를 조정한다.
본 발명의 구성은 발전소의 열 활용 시스템이 높은 효율성을 제공할 수 있도록 함으로써 성능을 증가시킨다. 지능형 드럼 수위 제어를 제공함으로써, 본 발명의 몇몇 구성은 정상 상태 동작 동안의 원활한 제어와 프로세스 혼란 상태 동안의 고속 응답 제어의 조합을 제공한다. 더욱이, 본 발명의 몇몇 구성은 급수 유량의 변동을 감소시킴으로써 급수 제어 밸브 상의 잠식 작용을 또한 감소시킨다. 또한, 하나의 드럼에서 유량을 안정화시킴으로써, 발전소의 다른 드럼의 안정화를 용이하게 한다.
본 명세서에 사용된 용어 "PID"는 비례 적분 미분 제어로 제한되지 않는다. 오히려, 본 명세서에서 "PID"는 비례 제어, 비례 + 적분 제어, 비례 + 미분 제어, 및 비례 적분 미분 제어를 구성하는 그룹으로부터 선택된 하나의 제어를 지칭한다.
본 발명의 몇몇 구성에서, 도 1을 참조하면, 드럼형 보일러 제어(200)는 정상 상태와 프로세스 혼란 상태 둘 다에서 보일러 튜닝을 제공하는 제어 및 튜닝 모듈(300)을 구비한다.
도 2에 도시된 종래 기술의 3 요소 제어 시스템(100)에서, 드럼 수위, 급수 유량 및 증기 유량은 변수로서 사용된다. 드럼 수위 PID 제어(102)는 하나의 선택된 드럼 수위 설정값, 드럼 수위를 나타내는 신호, 및 정수 비례 이득(Kp)을 이용하여 출력을 제공하고, 이 출력은 합산기(104)에서 증기 유량을 나타내는 신호와 합산되며, 또한 그 출력은 다시 급수 유량에 대한 설정값으로서 사용된다. (드럼 수위를 나타내는 신호와 같은 입력들은 복수의 중복 센서로부터 유도되어 신뢰성을 향상시킬 수 있다.) 합산기(104)의 출력은 드럼 급수 유량을 나타내는 신호와 함께 입력으로서 유량 제어 PID(106)에 제공된다. 유량 제어 PID(106)의 출력은 급수/드럼 수위 제어 밸브(LCV)(108)의 위치를 구동한다. LCV(108)는 드럼으로의 급수 유량을 제어하여 드럼 수위를 제어한다. 일정한 루프 이득을 유지하기 위해서, LCV(108)의 차동 압력은 일정하게 유지된다. 일정한 차동 압력 유지 수단(CDPMM)(110)에 대한 하나의 적합한 공지의 구성이 도 2에 도시되어 있다. CDPMM(110)은 차동 압력에 대한 하나의 선택된 설정값과 LCV(108)의 차동 압력을 나타내는 신호를 입력으로서 가진 PID 제어기(112)를 포함한다. PID 제어기(112)는 압력 제어 밸브(114)를 제어하는 출력을 생성하여 LCV(108)의 차동 압력을 제어한다. 도 3은 PID(102)의 비례 이득인 Kp의 변화량을 도시한다. Kp는 일정하게 유지되는 반면에, PID 제어기(102)의 비례 성분의 값은 오차가 증가함에 따라 선형적으로 증가한다는 것을 알아야 한다. 라인(116)(비례 성분을 나타냄)의 기울기는 정수 Kp에 따라 변하며, 3 요소 제어 시스템(100)의 응답을 제어한다.
본 발명의 몇몇 구성에서, 도 1 및 도 4를 참조하면, 가변 비례 이득은 제어 및 튜닝 모듈(300)을 이용하는 PID(102)에 제공된다. PID(102)의 출력은 합산기(104)에서 증기 유량을 나타내는 신호와 합산되어 캐스캐이드 구성으로 급수 유량 설정값을 PID(106)에 제공한다. 유량 제어 PID(106)의 출력은 급수/LCV(108)를 제어한다. 일정한 루프 이득을 유지하기 위해서, 도 2에 도시된 바와 유사한 CDPMM(110)(또는 다른 임의의 적합한 유형)이 LCV(108)의 차동 압력을 제어하여, 드럼 압력의 변화에도 일정한 루프 이득을 제공하는데 사용된다. 본 발명의 몇몇 구성에서는, 유량 제어 PID(106)로 캐스캐이딩하는 드럼 수위 PID(102)에 대해 비례 튜닝 정수를 결정하는데 4개의 튜닝 정수가 사용된다. 4개의 튜닝 정수로는, 최대 비례 이득 KpMAX, 최소 비례 이득 KpMIN, 최소 오차 ErrorLO, 및 최대 오차 ErrorHI를 포함한다. KpMAX와 KpMIN의 단위는 단위당(per unit)이며, ErrorLO와 ErrorHI의 단위는 드럼 수위와 동일한 단위, 예를 들어, mm 또는 인치 단위이다.
또한, 본 발명의 몇몇 구성에서, 드럼 수위 PID(102)의 Kp의 변화량은 도 5에서 점선(202)으로 표시되어 있다. 드럼 수위 오차에 따른 드럼 수위 PCI 제어기(102)의 비례 성분은 도 5에서 실선(204)으로 표시된다. 작은 드럼 수위 오차에 있어서, 비례 이득(점선(202)으로 표시됨)은, 드럼 수위 오차가 ErrorLO보다 적을 때까지 KpMIN이다. 드럼 오차가 ErrorLO를 넘어서 증가할 때, 비례 이득은, 드럼 수위 ErrorHI에서 KpMAX에 도달할 때까지 선형적으로 증가한다. 이 드럼 수위 오차를 넘으면, 비례 이득은 KpMAX로 유지된다.
드럼 수위 편차의 절대값이 ErrorLO보다 적을 때, 드럼 수위 제어기(PID)(102)의 이득(점선(202)으로 표시)은 KpMIN이다. 몇몇 구성에서, KpMIN은 매우 낮은 수치로 설정되어, PID(102)의 출력(실선(204)으로 표시)이 자신의 최종값에 머물 때 이외에는 거의 영향을 미치지 않도록 보장한다. 이러한 조건에서는 유량 제어 PID(106)가 지배적인(dominant) PID이다. 정상 동작 수위로부터 드럼 수위의 편차가 ErrorLO를 넘어서 증가할 때, 수위 제어 PID(102)의 이득은 KpMAX를 향해 선형적으로 증가하기 시작하며, 이로써 제어의 지배력은 적어도 하나의 작동점에서 유량 제어와 수위 제어가 동등한 지배력을 갖도록 전이한다. 수위의 편차가 정상적인 물 수위로부터 더 멀어지며 증가함에 따라, 수위 제어 PID(102)의 이득은, 편차의 절대값이 ErrorHI일 때, KpMAX로 증가한다. 이러한 상태에서 수위 제어 PID(102)의 이득은 KpMAX에서 포화 상태가 된다. ErrorHI보다 큰 절대값을 갖는 편차는 드럼 수위 PID(102)가 KpMAX의 이득을 갖게 한다.
몇몇 구성에서, KpMAX 수치는, 정상적인 물 수위로부터의 드럼 수위의 편차가 ErrorHI보다 높을 때, 제어 모드가 필수적으로 수위 제어의 모드가 될 정도로 충분히 높은 수치가 된다. 제어 모드가 수위 제어 PID의 모드일 때, 유량은 고려되지 않으며, 이러한 경우에 제어는 임의의 포함된 급수 유량 제한 로직에 의존하게 된다. 다수의 구성에서, 밸브(108)에 대한 제어 출력은, 급수 유량이 보일러의 최대 연속 정격(Maximum Continuous Rating : MCR)을 25%만큼(또는 몇몇 다른 비율) 초과하면, 개구로부터 추가로 제한된다. 또한, 특정 한계값을 넘는 급수의 부가는 드럼의 수축 작용을 초래하며, 결과적으로, 시스템은 보다 고속으로 물을 주입한다. 이러한 효과는 드럼내의 물이 급냉되고 수위가 상승할 때까지 계속된다. 수위는 트립 한계값을 넘어서 상승하고 증기를 소비하는 장비를 트립할 가능성을 가진다. 드럼 수위 제어 모듈(200)의 하류측에 급수 유량 제한 모듈(110)을 부가하는 이점은, 초기에 낮은 드럼 수위를 야기하는 혼란의 경우에 급냉 및 이후의 고수위 트립이 발생하지 않는다는 점에 있다. 정상 상태 하에서, 급수 유량은 안정화되어 프로세스 및 측정 노이즈의 존재 하에서도 견고해지는 경향이 있다.
낮은 유량 동안에, 증기가 발생하는 물은 이코노마이저의 튜브 내부를 파울링할 가능성이 있다. 본 발명의 구성은 급수 유량의 변화를 감소시킴으로써 이코노마이저의 파울링을 감소시킨다.
급수 제어 밸브(108)가 이코노마이저와 드럼 사이에 있는 드럼에서, 이코노마이저는 낮은 물 유량에서 증기를 발생시키지 않지만, 이코노마이저 내의 물은 급수 제어 밸브(108)에서 증기로 변하도록, 포화 온도 이상으로 가열될 수 있다. 이러한 증기 변환은 밸브(108)의 시트를 잠식할 수 있다. 본 발명의 여러 구성은 급수 유량의 변화를 감소시킴으로써 이러한 잠식의 영향을 감소시킨다.
본 발명의 몇몇 구성에서, 도 4를 참조하면, 드럼 수위 신호(D)와 하나의 선택된 드럼 수위 설정값(Ds)은 감산기(302)에 입력되어, 이들 신호의 차이 신호(D-Ds)를 생성한다. 이러한 차이 신호는 절대값 모듈(304)에 입력되어 그 차이 신호의 절대값(｜D-Ds｜)을 생성한다. 그 사이에, 하나의 선택된 값(KpMAX)과 하나의 선택된 값(KpMIN)의 음의 값이 합산기(306)에 입력되어 신호 A = KpMAX - KpMIN을 생성한다. 또한, 하나의 선택된 값(ErrorHI)과 ErrorLO의 음의 값이 합산기(308)에 입력되어 신호 B = ErrorHI - ErrorLO를 생성한다. 신호 A/B는 제산기(310)에 의해 생성되어, A/B = (KpMAX - KpMIN)/(ErrorHI - ErrorLO)로 된다. A/B 신호와 드럼 수위 절대값 차이 신호(｜D-Ds｜)는 승산기(312)에 입력되어 신호 A｜D-Ds｜/B를 생성한다. 동시에, 신호 A/B는 승산기(314)에 의해 ErrorLO를 곱하여 신호 (A x ErrorLO)/B를 생성하고, 가산기(316)에 의해 KpMIN으로부터 감산되어 신호 KpMIN - (A x ErrorLO)/B를 생성한다. 후자의 신호는 가산기(318)에 의해 신호 A｜D-Ds｜/B에 가산되어 신호 A｜D-Ds｜/B + KpMIN - (A x ErrorLO)/B를 생성한다. 블록(320)은 이러한 신호의 보다 큰 값 즉, KpMIN을 출력으로서 선택한다. 블록(322)은 블록(320)에 의해 출력된 신호의 보다 작은 값, 즉, KpMAX를 선택한다. 따라서, 비례 이득 결정 블록(300)에 의해 출력된 가변 비례 이득은 드럼 수위(D), 드럼 수위 설정값(Ds), KpMIN, KpMAX, ErrorLO 및 ErrorHI에 의존하지만, 부득이 KpMIN 이상이면서 KpMAX 미만으로 제한된다. 이렇게 제한되지 않을 때는, 출력값이 A｜D-Ds｜/B + KpMIN - (A x ErrorLO)/B이며, 또한 KpMIN + [(KpMAX - KpMIN)(｜D-Ds｜- ErrorLO)]/ErrorHI - ErrorLO로도 표현될 수 있다.
도 4에 도시된 제어 및 튜닝 모듈(300)의 구성이 도 1에 도시된 제어 및 튜닝 모듈(300)에 적합하게 이용되지만, 도 4에 도시된 구성은 단지 예시적이다. 또한, 적합한 제어 및 튜닝 모듈(300)에 의해 제공된 기능은 도 5에 도시된 것과 동일할 필요가 없으며, 실제로 선형적일 필요도 없다. 보다 일반적으로, 제어 및 튜닝 모듈(300)의 출력 Kp(가변 비례 이득)은 Kp = f(D, Ds, KpMIN, KpMAX, ErrorHI, ErrorLO)로서 표현되는 함수이다.
제어되고 있는 프로세스의 특성으로 인해, 비례 이득 결정 블록(300)의 처리 요구는 크지 않다. 예를 들어, 비례 이득 결정 블록(300)이 그 출력을 최대 0.5s의 간격으로 갱신하는 것이 적합하며, 몇몇 구성에서 더 긴 갱신 간격이 허용될 수 있다. (보다 짧은 간격이 사용될 수 있는 것도 분명하다.) 결과적으로, 비례 이득 결정 블록(300)은 충분한 용량의 적합한 메모리와 함께 단일 규격의 디지털 마이크로프로세서 또는 마이크로컨트롤러를 이용하여 구현될 수 있다(충분한 메모리가 프로세서 또는 마이크로컨트롤러에 이미 포함되어 있지 않으면). 몇몇 구성에서, 추가적인 기능은 기존의 디지털 또는 집적 제어 시스템의 변경 또는 재프로그래밍으로서 구현되며, 기존의 시스템에 하나의 갱신으로서 포함되거나, 개선된 기능을 가진 새로운 시스템에 제공된다. 아날로그 구현이 또한 가능하며, 이 경우에 갱신은 연속적으로 일어난다.
따라서, 본 발명의 여러 구성에서 가변 비례 이득을 이용함으로써 안정성이 증가될 수 있음을 알 것이다. 급수 유량의 변화는 드럼의 증기 생성을 변동시킨다. 다중 드럼 또는 압력 보일러에서, 하나의 드럼에서의 혼란 및 변동은 다른 드럼의 혼란을 발생시킬 수 있다. 하나의 드럼을 안정화시킴으로써 다른 드럼도 안정화시키게 되므로, 본 발명의 다양한 구성은 다중 드럼 또는 압력 보일러의 안정성을 증가시킨다.
본 발명이 여러 특정 실시예의 관점에서 기술되어 있지만, 당업자라면 본 발명이 청구범위와 사상내에서 변경될 수 있음을 알 것이다.

Claims (10)

  1. 드럼형 보일러의 드럼 수위를 제어하는 방법에 있어서,
    튜닝 정수 세트를 나타내는 신호, 드럼 수위를 나타내는 신호 및 드럼 수위 설정값을 나타내는 신호에 따라서 드럼 수위 PID(102)의 이득을 조정하는 단계와,
    유량 제어 PID(106)를 이용하여 드럼 수위 제어 밸브(108)를 조정하는 단계?상기 유량 제어 PID는 상기 드럼 수위 PID의 출력과, 증기 유량을 나타내는 신호, 및 드럼 급수 유량을 나타내는 신호에 따라서 상기 드럼 수위 제어 밸브를 조정함?와,
    상기 드럼 수위 제어 밸브(108)의 양단에 일정한 차동 압력을 유지하는 단계(110)를 포함하는
    드럼형 보일러의 드럼 수위 제어 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 튜닝 정수는 최소 비례 이득(KpMIN), 최대 비례 이득(KpMAX), 최소 드럼 수위 오차(ErrorLO) 및 최대 드럼 수위 오차(ErrorHI)를 포함하는
    드럼형 보일러의 드럼 수위 제어 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    증기 유량을 나타내는 신호를 상기 드럼 수위 제어 PID(102)의 출력에 가산하여 합산된 신호를 생성하는 단계와, 상기 합산된 신호를 상기 유량 제어 PID(106)의 설정값으로서 이용하는 단계를 더 포함하는
    드럼형 보일러의 드럼 수위 제어 방법.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 드럼 수위 제어 PID(102)의 이득을 적어도 0.5초마다 갱신하는 단계를 더 포함하는
    드럼형 보일러의 드럼 수위 제어 방법.
  7. 드럼형 보일러의 드럼 수위를 제어하는 제어 장치에 있어서,
    튜닝 정수 세트를 나타내는 신호, 드럼 수위를 나타내는 신호 및 드럼 수위 설정값을 나타내는 신호에 따라서 드럼 수위 PID(102)의 이득을 조정하도록 구성되고,
    유량 제어 PID(106)를 이용하여 드럼 수위 제어 밸브(108)를 조정?상기 유량 제어 PID는 상기 드럼 수위 PID의 출력, 증기 유량을 나타내는 신호 및 드럼 급수 유량을 나타내는 신호에 따라서 상기 드럼 수위 제어 밸브를 조정함?하도록 구성되며,
    상기 드럼 수위 제어 밸브(108)의 양단에 일정한 차동 압력을 유지(110)하도록 구성되는
    드럼형 보일러의 드럼 수위 제어 장치.
  8. 삭제
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 튜닝 정수는 최소 비례 이득(KpMIN), 최대 비례 이득(KpMAX), 최소 드럼 수위 오차(ErrorLO) 및 최대 드럼 수위 오차(ErrorHI)를 포함하는
    드럼형 보일러의 드럼 수위 제어 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    증기 유량을 나타내는 신호를 상기 드럼 수위 제어 PID(102)의 출력에 가산하여 합산된 신호를 생성하도록 구성되며, 또한, 상기 합산된 신호를 상기 유량 제어 PID(106)의 설정값으로서 이용하도록 구성된
    드럼형 보일러의 드럼 수위 제어 장치.
KR1020050011099A 2004-02-12 2005-02-07 드럼형 보일러의 드럼 수위 제어 장치 및 그 방법 KR101206711B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/777,580 US7053341B2 (en) 2004-02-12 2004-02-12 Method and apparatus for drum level control for drum-type boilers
US10/777,580 2004-02-12

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20060041793A KR20060041793A (ko) 2006-05-12
KR101206711B1 true KR101206711B1 (ko) 2012-11-29

Family

ID=34377767

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020050011099A KR101206711B1 (ko) 2004-02-12 2005-02-07 드럼형 보일러의 드럼 수위 제어 장치 및 그 방법

Country Status (6)

Country Link
US (1) US7053341B2 (ko)
JP (1) JP5030384B2 (ko)
KR (1) KR101206711B1 (ko)
CN (1) CN100529528C (ko)
DE (1) DE102005006008B4 (ko)
GB (1) GB2411011B (ko)

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2416835C (en) 2004-08-04 2013-11-06 Statoil Asa Method and apparatus for studying surfaces
CN100370385C (zh) * 2006-05-18 2008-02-20 上海交通大学 锅炉汽包水位模型辨识的方法
JP4789714B2 (ja) * 2006-06-30 2011-10-12 三洋電機株式会社 除菌ユニット
US7931041B2 (en) * 2007-12-19 2011-04-26 General Electric Company System and method for controlling liquid level in a vessel
US8757105B2 (en) * 2008-12-08 2014-06-24 General Electric Company System and method for controlling liquid level in a vessel
US8851024B2 (en) * 2011-12-07 2014-10-07 Alstom Technology Ltd Water reservoir for a steam generation system and method of use thereof
US8887747B2 (en) 2012-05-31 2014-11-18 General Electric Company System and method for drum level control
CN102929305B (zh) * 2012-10-29 2014-12-24 北京金自能源科技发展有限公司 基于变频调速技术的Bang-Bang+PID恒压供水闭环控制方法
US9147018B2 (en) 2013-01-10 2015-09-29 General Electric Company Method and system for use in controlling a pressure vessel
US10132492B2 (en) 2013-10-02 2018-11-20 General Electric Company System and method for drum level control in a drum of a heat recovery steam generator
US9476584B2 (en) 2013-12-12 2016-10-25 General Electric Company Controlling boiler drum level
CN104819453A (zh) * 2015-05-08 2015-08-05 南通长航船舶配件有限公司 船舶锅炉控制系统
CN104791764A (zh) * 2015-05-08 2015-07-22 南通长航船舶配件有限公司 船舶用小型锅炉控制系统
CN104806999A (zh) * 2015-05-08 2015-07-29 南通长航船舶配件有限公司 船舶锅炉给水调节系统
CN104791765A (zh) * 2015-05-08 2015-07-22 南通长航船舶配件有限公司 船舶锅炉给水调节系统
CN105159337B (zh) * 2015-06-17 2017-11-17 国网天津市电力公司 电站锅炉汽包水位调节系统快速投入自动方法
CN105183015A (zh) * 2015-06-23 2015-12-23 潘秀娟 一种改进的锅炉汽包水位控制方法
US10323547B2 (en) * 2016-02-23 2019-06-18 General Electric Company Steam drum level control system, computer program product and related methods
US10061298B2 (en) 2016-04-27 2018-08-28 General Electric Company Control of machinery with calibrated performance model
US10185332B2 (en) 2016-05-26 2019-01-22 General Electric Company System and method for drum level control with transient compensation
CN106094951B (zh) * 2016-08-31 2018-01-26 唐山三友氯碱有限责任公司 基于电石法pvc生产中发生器给料速度自动控制方法
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
CN109028023A (zh) * 2018-07-09 2018-12-18 武汉理工大学 一种基于粒子群优化算法的船舶主锅炉水位控制系统
CN109737378A (zh) * 2018-12-05 2019-05-10 中国大唐集团科学技术研究院有限公司火力发电技术研究院 变负荷工况下超临界直流炉给水修正量的全程控制方法
US11208920B2 (en) 2019-06-06 2021-12-28 General Electric Company Control of power generation system with water level calibration for pressure vessel

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050045117A1 (en) 2003-08-29 2005-03-03 Rowe Michael Alan Method and apparatus for optimizing a steam boiler system

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4885905A (ko) * 1972-02-18 1973-11-14
US4027145A (en) 1973-08-15 1977-05-31 John P. McDonald Advanced control system for power generation
US4455614A (en) 1973-09-21 1984-06-19 Westinghouse Electric Corp. Gas turbine and steam turbine combined cycle electric power generating plant having a coordinated and hybridized control system and an improved factory based method for making and testing combined cycle and other power plants and control systems therefor
US3953966A (en) 1974-08-08 1976-05-04 Westinghouse Electric Corporation Combined cycle electric power plant having a control system which enables dry steam generator operation during gas turbine operation
US4036011A (en) 1976-01-28 1977-07-19 Westinghouse Electric Corporation Multiple valve sequential control for a combined cycle power plant
US4099374A (en) 1976-04-15 1978-07-11 Westinghouse Electric Corp. Gasifier-combined cycle plant
US4081956A (en) 1976-05-13 1978-04-04 General Electric Company Combined gas turbine and steam turbine power plant
JPS55112911A (en) * 1979-02-26 1980-09-01 Hitachi Ltd Drum water level controller
US4242989A (en) 1979-05-14 1981-01-06 General Electric Company Boiler level control system
JPS5687703A (en) * 1979-12-17 1981-07-16 Hitachi Ltd Controller for level of drum
US4437313A (en) 1981-11-09 1984-03-20 General Electric Company HRSG Damper control
JPS58145803A (ja) * 1982-02-24 1983-08-31 株式会社東芝 排熱ボイラのドラムレベル制御装置
US4440114A (en) 1983-04-18 1984-04-03 Babcock & Wilcox Company Bias bellows for thermohydraulic feedwater regulator
US4613952A (en) * 1983-07-11 1986-09-23 Foster Wheeler Energy Corporation Simulator for an industrial plant
US4497283A (en) * 1983-11-18 1985-02-05 Phillips Petroleum Company Boiler control
JPS62210304A (ja) * 1986-03-12 1987-09-16 株式会社日立製作所 停止時のドラム水張り制御装置
US4777009A (en) * 1986-06-30 1988-10-11 Combustion Engineering, Inc. Automatic steam generator feedwater control over full power range
US4802446A (en) 1987-04-27 1989-02-07 Triggs Leonard E Safety device for subcritical pressure steam boilers
US4941113A (en) 1988-06-15 1990-07-10 Dundics Marton J Computer monitoring and testing of automatic control system
US5148775A (en) 1992-01-22 1992-09-22 The Babcock & Wilcox Company Feedwater control for drum type steam generators
US5412936A (en) 1992-12-30 1995-05-09 General Electric Co. Method of effecting start-up of a cold steam turbine system in a combined cycle plant
US5412937A (en) 1993-11-04 1995-05-09 General Electric Company Steam cycle for combined cycle with steam cooled gas turbine
US5428950A (en) 1993-11-04 1995-07-04 General Electric Co. Steam cycle for combined cycle with steam cooled gas turbine
DE19510619A1 (de) * 1995-03-23 1996-09-26 Abb Management Ag Verfahren zur Speisewasserregelung bei Abhitzedampferzeugern
JP3972495B2 (ja) * 1998-12-11 2007-09-05 株式会社明電舎 ボイラドラムの水位制御装置
JP2002130606A (ja) * 2000-10-30 2002-05-09 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd ボイラのドラムレベル制御装置
US6634165B2 (en) 2000-12-28 2003-10-21 General Electric Company Control system for gas turbine inlet-air water-saturation and supersaturation system

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050045117A1 (en) 2003-08-29 2005-03-03 Rowe Michael Alan Method and apparatus for optimizing a steam boiler system

Also Published As

Publication number Publication date
CN1654882A (zh) 2005-08-17
GB2411011A (en) 2005-08-17
CN100529528C (zh) 2009-08-19
US7053341B2 (en) 2006-05-30
GB2411011B (en) 2008-06-11
DE102005006008B4 (de) 2016-11-10
KR20060041793A (ko) 2006-05-12
US20050178759A1 (en) 2005-08-18
JP5030384B2 (ja) 2012-09-19
DE102005006008A1 (de) 2005-08-25
GB0502653D0 (en) 2005-03-16
JP2005226991A (ja) 2005-08-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101206711B1 (ko) 드럼형 보일러의 드럼 수위 제어 장치 및 그 방법
KR890001172B1 (ko) 복합형 순환 발전 설비용 증기 터어빈의 동작 및 댐퍼 제어시스템
US10185332B2 (en) System and method for drum level control with transient compensation
KR101572115B1 (ko) 조절 밸브의 제어 방법 및 제어 장치, 이들을 사용한 발전 플랜트
KR101818021B1 (ko) 증기 터빈의 단기간 출력 상승을 조절하기 위한 조절 방법
US20020011063A1 (en) Gas turbine plant and method of controlling gas turbine plant
JP2007093129A (ja) 発電プラントの脱気器水位制御装置およびその方法並びに発電プラント
JP2006046874A (ja) ドラムレベル制御装置
JP3469685B2 (ja) 給水ポンプ用タービンの制御方法および制御装置
JPH11223302A (ja) 発電プラント自動制御装置及び方法
JP2008075529A (ja) 系統周波数安定化装置及び方法
JP2001325004A (ja) プラント制御装置
JP3345773B2 (ja) プラント自動制御装置
KR102704840B1 (ko) 발전 플랜트의 제어 장치, 발전 플랜트 및 발전 플랜트의 제어 방법
JP4624255B2 (ja) タービン制御装置
JP2559377B2 (ja) 蒸気発生プラントの制御装置
JPH01127805A (ja) ボイラおよびタービンプラントの制御装置
JPH0776604B2 (ja) ドラムレベル制御装置
JPS60245905A (ja) ボイラ蒸気温度制御装置
SU1451443A1 (ru) Система автоматического регулировани параметров пара за энерготехнологическим котлом
JPS6059483B2 (ja) ボイラ給水系の安定化装置
JP2002129908A (ja) 蒸気タービン復水器の水位レベル制御方法
JPH01294904A (ja) タービン速度制御装置
JPH0755109A (ja) 貫流ボイラの多段スプレー制御装置
JPH01180500A (ja) 原子力発電プラントの給水制御装置

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: 20151106

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161107

Year of fee payment: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee