KR101544446B1 - 복수기의 진공도 조절 장치 - Google Patents

복수기의 진공도 조절 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 복수기의 진공도 조절 장치에 있어서, 순환펌프로부터 밀봉수를 공급받고, 복수기의 진공을 유지시키는 복수기 진공펌프; 상기 복수기 진공펌프의 밀봉수 온도를 조절하고, 해수에 의하여 구동하는 제 1 열교환기 및 보조 냉각기에 의하여 구동하는 제 2 열교환기를 구비한 열교환부; 및 상기 열교환부를 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 제어부는, 상기 복수기 진공펌프에 공급되는 밀봉수의 온도를 제어하여 복수기의 진공도를 조절하는 것을 특징으로 한다.

Description

복수기의 진공도 조절 장치{The degree of a vacuum control apparatus of condenser}
본 발명은 복수기의 진공도 조절 장치에 관한 것이다.
발전소에서 복수기(Condensor)는 증기를 물로 환원시키면서 압력을 대기압 이하로 내리는 역할을 수행하는 설비이다.
도 1은 발전 시스템의 개략도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 발전 시스템은 스팀 터빈(1), 복수기(2), 복수기 진공펌프(3)를 포함할 수 있다.
스팀 터빈(1)은 공급되는 증기를 이용하여 동력을 발생시키는 설비이다. 복수기(2)는 스팀 터빈(1)으로부터 배출되어 유입되는 증기를 응축하여 복수로 환원할 수 있다.
이때, 복수기(2)의 진공도는 스팀 터빈(1)의 효율에 큰 영향을 끼친다. 즉, 복수기(2)의 진공도가 높을수록 증기의 열 낙차가 커지게 되고, 이로 인해 스팀 터빈(1)은 더 많은 증기압을 받게 되어 스팀 터빈(1)의 효율이 향상될 수 있다.
한편, 복수기(2)의 진공은 스팀 터빈(1)으로부터 배출되는 증기와 복수기(2)와 연결된 해수튜브를 통해 유입되는 해수가 간접 접촉되어 열전달을 일으키는 과정 중 증기가 응축되어 복수화 되고, 기존에 증기가 차지하고 있던 대부분의 공간은 기체 밀도가 급격히 낮아져 진공상태로 될 수 있다. 그러나 이와 같은 진공은 증기량, 해수량 등의 조건에 의하여 크게 변화할 수 있으므로 주위 환경에 의해 변화하는 복수기(2)의 불안정한 진공도를 보완하기 위해 복수기(2)에 복수기 진공 펌프(3)가 구비될 수 있다.
복수기 진공펌프(3)는 복수기(2) 내부의 공기를 빨아들여 복수기(2)를 진공 상태로 유지함과 더불어, 복수기(2)를 보다 고진공화하여 스팀 터빈(1)의 효율을 향상시키는 역할을 하였다.
한편, 발전소의 연중 운전 기간 중 여름에 효율이 나빠지는데, 이는 복수기의 진공도가 낮아지기 때문이다. 즉 해수 온도 상승 시(여름), 복수기의 진공도가 낮아져 발전소의 효율이 저하된다.
기존에는 복수기의 진공도 해결 방안으로써 복수기의 해수 냉각수 열교환 유량을 늘려야 한다는 방법이 제시되어 있으나, 발전소의 효율을 향상시키는데에 한계가 있다.
한국공개특허 제2010-0092182호
본 명세서는 복수기의 진공도를 적절하게 조절할 수 있는 복수기의 진공도 조절 장치를 제공하고자 한다.
또, 본 명세서는 복수기 진공 펌프의 밀봉수 온도(Sealing Water Temperature)를 조절하여 복수기의 진공도를 제어할 수 있는 복수기의 진공도 조절 장치를 제공하고자 한다.
또, 본 명세서는 터빈의 효율을 향상시켜 연료비 및 배기가스 배출 절감을 도모할 수 있는 복수기의 진공도 조절 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 양상에 따른 복수기의 진공도 조절 장치는, 복수기의 진공도 조절 장치에 있어서, 순환펌프로부터 밀봉수를 공급받고, 복수기의 진공을 유지시키는 복수기 진공펌프; 상기 복수기 진공펌프의 밀봉수 온도를 조절하고, 해수에 의하여 구동하는 제 1 열교환기 및 보조 냉각기에 의하여 구동하는 제 2 열교환기를 구비한 열교환부; 및 상기 열교환부를 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 제어부는, 상기 복수기 진공펌프에 공급되는 밀봉수의 온도를 제어하여 복수기의 진공도를 조절할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 복수기의 진공도에 기초하여 열교환부를 제어할 수 있다.
상기 제어부는, 복수기의 진공도가 소정 레벨 이상인 경우 상기 제 1 열교환기를 구동시키며, 복수기의 진공도가 소정 레벨 미만인 경우 상기 제 1 열교환기 및 상기 제 2 열교환기를 구동시킬 수 있다.
상기 열교환부는 상기 제 1 열교환기를 경유하는 해수의 유량을 제어하는 제 1 조절 밸브 및 상기 제 2 열교환기를 통과하는 밀봉수의 유량을 제어하는 제 2 조절밸브를 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 복수기의 진공도에 기초하여 열교환부에 구비된 제 1 조절 밸브 및 제 2 조절 밸브 중 적어도 하나를 제어할 수 있다.
본 발명의 다른 양상에 따른 복수기의 진공도 조절 장치는, 복수기의 진공도 조절 장치에 있어서, 순환펌프로부터 밀봉수를 공급받는 복수기 진공펌프; 상기 복수기 진공펌프의 밀봉수 온도를 조절하고, 해수에 의하여 구동하는 제 1 열교환기 및 보조 냉각기에 의하여 구동하는 제 2 열교환기를 구비한 열교환부; 및 상기 열교환부를 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 제어부는, 상기 해수 온도에 기초하여 열교환부를 제어할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 복수기 진공펌프에 공급되는 밀봉수의 온도를 제어하여 복수기의 진공도를 조절할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 해수 온도가 소정 레벨 미만인 경우 상기 제 1 열교환기를 구동시키며, 상기 해수 온도가 소정 레벨 이상인 경우 상기 제 1 열교환기 및 상기 제 2 열교환기를 구동시킬 수 있다.
상기 열교환부는 상기 제 1 열교환기를 경유하는 해수의 유량을 제어하는 제 1 조절 밸브 및 상기 제 2 열교환기를 통과하는 밀봉수의 유량을 제어하는 제 2 조절밸브를 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 해수 온도에 기초하여 열교환부에 구비된 제 1 조절 밸브 및 제 2 조절 밸브 중 적어도 하나를 제어할 수 있다.
본 명세서의 개시에 의하여, 복수기의 진공도를 적절하게 조절할 수 있는 복수기의 진공도 조절 장치를 제공할 수 있다.
또, 본 명세서의 개시에 의하여, 복수기 진공 펌프의 밀봉수 온도(Sealing Water Temperature)를 조절하여 복수기의 진공도를 제어할 수 있는 복수기의 진공도 조절 장치를 제공할 수 있다.
또, 본 명세서의 개시에 의하여, 터빈의 효율을 향상시켜 연료비 및 배기가스 배출 절감을 도모할 수 있는 복수기의 진공도 조절 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 발전 시스템의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 복수기의 진공도 조절 장치가 구비된 발전 시스템을 나타낸 도면이다.
본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
또한, 본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 발명에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 발명에서 사용되는 제 1, 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성 요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성 요소는 제 2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성 요소도 제 1 구성 요소로 명명될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 복수기의 진공도 조절 장치가 구비된 발전 시스템을 나타낸 도면이다.
복수기(10)는 스팀 터빈(미도시)으로부터 배출되어 유입되는 증기를 응축하여 복수로 환원할 수 있다.
복수기 진공펌프(20)는 복수기(10) 내부의 공기를 빨아들여 복수기(10)를 진공 상태로 유지함과 더불어, 복수기(10)를 보다 고진공화하여 스팀 터빈의 효율을 향상시킬 수 있다.
기수 분리기(50)는 증기가 포함하고 있는 수분을 분리할 수 있다.
순환 펌프(60)는 기수 분리기(50)로부터의 수분을 복수기 진공펌프(60)에 공급할 수 있다.
즉, 복수기 진공펌프의 밀봉수(Sealing water)는 순환펌프(60)로부터 공급될 수 있다.
한편, 밀봉수 온도(Sealing Water Temperature)가 변하는 경우, 복수기 진공펌프(Condensor Vaccum Pump)의 성능 곡선에 변화가 발생하고 이에 따라 복수기의 진공도가 변화된다.
복수기 진공 펌프의 밀봉수 온도가 변하는 원인은 복수기 진공 펌프의 밀봉수를 냉각시켜주는 열교환기의 냉각수 라인이 순환수 계통(바닷물을 복수기로 보내 냉각시켜 주는 배관 라인)에서 분기되기 때문이다.
즉, 복수기의 진공도는 복수기 진공펌프(Condensor Vaccum Pump)의 밀봉수 온도(Sealing Water Temperature)와 관련이 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 의한 복수기 진공도 조절 장치는 복수기 진공펌프(20)에 공급되는 밀봉수의 온도를 제어하여 복수기(10)의 진공도를 조절할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 복수기의 진공도 조절 장치는 순환 펌프로부터 밀봉수를 공급받고, 복수기의 진공을 유지시키는 복수의 진공펌프(20), 열교환부(30), 제어부(미도시)를 포함할 수 있다.
상기 열교환부(30)는 상기 복수기 진공펌프의 밀봉수 온도를 조절할 수 있다. 이를 위하여, 상기 열교환부(30)는 해수에 의하여 구동하는 제 1 열교환기(32) 및 보조 냉각기(36)에 의하여 구동하는 제 2 열교환기(34)를 구비할 수 있다. 상기 보조 냉각기(36)는 상기 제 2 열교환기(34)의 열을 흡수할 수 있다.
또, 상기 열교환부는 상기 제 1 열교환기(32)를 경유하는 해수의 유량을 제어하는 제 1 조절 밸브(a) 및 상기 제 2 열교환기(34)를 통과하는 밀봉수의 유량을 제어하는 제 2 조절밸브(b)를 포함할 수 있다.
상기 제어부는 상기 열교환부(30)를 제어할 수 있다. 또, 상기 제어부는 상기 복수기 진공펌프(20)에 공급되는 밀봉수의 온도를 제어하여 복수기의 진공도를 조절할 수 있다.
구체적으로, 상기 제어부는 복수기의 진공도를 감지하기 위한 센서, 해수 온도를 감지하기 위한 센서를 구비하고, 복수기의 진공도, 해수 온도를 센싱할 수 있다.
이때, 상기 제어부는, 상기 복수기의 진공도에 기초하여 열교환부(30)를 제어할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 제어부는, 복수기의 진공도가 소정 레벨 이상인 경우 상기 제 1 열교환기(32)를 구동시키며, 복수기의 진공도가 소정 레벨 미만인 경우 상기 제 1 열교환기(32) 및 상기 제 2 열교환기(34)를 구동시킬 수 있다.
즉, 해수 온도가 적정해서 복수기(10)의 진공도가 저하되지 않는 경우(복수기의 진공도가 소정 레벨 이상인 경우), 상기 제어부는 제 1 열교환기(32)만을 구동시킬 수 있다.
그러나, 해수 온도 상승으로 인하여 제 1 열교환기(32)의 열교환 능력이 부족하여 복수기의 진공도가 저하시(복수기의 진공도가 소정 레벨 미만인 경우), 상기 제어부는 제 1 열교환기(32)를 구동중인 상태에서 추가로 보조 냉각기(36)와 제 2 열교환기(34)를 구동시킬 수 있다. 본 발명의 실시예에 의할 때, 복수기 진공펌프에 주입되는 밀봉수의 온도가 저감되고, 복수기 진공 펌프의 성능이 향상되어, 복수기 진공도가 최적의 조건으로 상승될 수 있다.
또, 본 발명의 실시예에 의하면, 상기 제어부는, 복수기의 진공도에 기초하여 열교환부에 구비된 제 1 조절 밸브(a) 및 제 2 조절 밸브(b) 중 적어도 하나를 제어할 수 있다.
예컨대, 해수 온도 하락으로 인하여 복수기의 밀봉수 온도가 적정 범위를 초과하여 복수기 진공도가 과진공 상태가 되는 경우, 상기 제어부는 제 1 조절 밸브(a)를 조절하여 제 1 열교환기의 열교환 능력을 낮출 수 있다. 이 경우, 복수기의 밀봉수의 온도가 높아지고, 복수기 진공도가 과진공 상태를 벗어날 수 있다.
그러나, 해수 온도 상승으로 인하여 제 1 열교환기(32)의 열교환 능력이 부족하여 복수기의 진공도가 저하시(복수기의 진공도가 소정 레벨 미만인 경우), 상기 제어부는 제 2 조절 밸브(b)를 조절하여 제 2 열교환기(34)를 경유하는 유량을 늘릴 수 있다.
즉, 본 발명의 실시예에 의하면, 상기 제어부는, 복수기의 밀봉수 온도가 낮춰질 필요가 있는 경우, 상기 제 1 열교환기(32)와 상기 제 2 열교환기(34)를 동시에 구동시킬 수 있다. 또, 상기 제어부는 상기 제 1 조절 밸브(a), 상기 제 2 조절 밸브(b)를 적절하게 조절할 수 있다.
또, 상기 제어부는, 복수기의 밀봉수 온도를 높일 필요가 있는 경우, 상기 제 2 열교환기(34)의 구동을 정지시킬 수 있다. 또는, 상기 보조 냉각기(36)의 구동을 정지시킬 수 있다. 또, 상기 제어부는 상기 제 1 조절 밸브(a)에 의하여 제 1 열교환기(32)에 공급되는 해수의 유량을 낮출 수 있다.
한편, 상기 제어부는, 상기 해수 온도에 기초하여 열교환부(30)를 제어할 수 있다. 왜냐하면, 상기 해수 온도와 복수기의 진공도는 관련성이 높기 때문이다.
구체적으로, 상기 제어부는, 상기 해수 온도가 소정 레벨 미만인 경우 상기 제 1 열교환기(32)를 구동시키며, 상기 해수 온도가 소정 레벨 이상인 경우 상기 제 1 열교환기(32) 및 상기 제 2 열교환기(34)를 구동시킬 수 있다.
즉, 해수 온도가 적정해서 복수기의 진공도가 저하되지 않는 경우(해수 온도가 소정 레벨 미만인 경우), 상기 제어부는 제 1 열교환기(32)만을 구동시킬 수 있다.
그러나, 해수 온도 상승으로 인하여 제 1 열교환기의 열교환 능력이 부족하여 복수기의 진공도가 저하시(해수 온도가 소정 레벨 이상인 경우), 상기 제어부는 제 1 열교환기를 구동중인 상태에서 추가로 보조 냉각기(36)와 제 2 열교환기(34)를 구동시킬 수 있다. 본 발명의 실시예에 의할 때, 복수기 진공펌프에 주입되는 밀봉수의 온도가 저감되고, 복수기 진공 펌프의 성능이 향상되어, 복수기 진공도가 최적의 조건으로 상승될 수 있다.
또, 본 발명의 실시예에 의하면, 상기 제어부는, 해수 온도에 기초하여 열교환부에 구비된 제 1 조절 밸브 및 제 2 조절 밸브 중 적어도 하나를 제어할 수 있다.
예컨대, 해수 온도 하락으로 인하여 복수기의 밀봉수 온도가 적정 범위를 초과하여 복수기 진공도가 과진공 상태가 되는 경우, 상기 제어부는 제 1 조절 밸브(a)를 조절하여 제 1 열교환기의 열교환 능력을 낮출 수 있다. 이 경우, 복수기의 밀봉수의 온도가 높아지고, 복수기 진공도가 과진공 상태를 벗어날 수 있다.
그러나, 해수 온도 상승으로 인하여 제 1 열교환기(32)의 열교환 능력이 부족하여 복수기의 진공도가 저하시(복수기의 진공도가 소정 레벨 미만인 경우), 상기 제어부는 제 2 조절 밸브를 조절하여 제 2 열교환기(34)를 경유하는 유량을 늘릴 수 있다.
본 발명의 실시예에 의할 때, 복수기 진공 펌프에 최적 온도의 밀봉수가 지속적으로 공급될 수 있으며, 이에 따라 복수기 진공 펌프의 성능이 크게 향상될 수 있다. 특히, 본 발명의 실시예에 의할 때, 복수기 진공 펌프의 성능 향상에 따라 복수기 진공도가 최적의 상태로 유지될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 의한 복수기의 진공도 조절 장치가 발전 시스템에 적용되는 경우, 터빈의 효율을 향상시켜 연료비 및 배기가스 배출 절감을 도모할 수 있다.
전술한 내용은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 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.
10: 복수기
20: 복수기 진공펌프
30: 열교환부
50: 기수분리기
60: 순환펌프

Claims (10)

  1. 복수기의 진공도 조절 장치에 있어서,
    순환펌프로부터 밀봉수를 공급받고, 복수기의 진공을 유지시키는 복수기 진공펌프;
    상기 복수기 진공펌프의 밀봉수 온도를 조절하고, 해수에 의하여 구동하는 제 1 열교환기 및 보조 냉각기에 의하여 구동하는 제 2 열교환기를 구비한 열교환부; 및
    상기 열교환부를 제어하는 제어부를 포함하며,
    상기 제어부는, 상기 복수기 진공펌프에 공급되는 밀봉수의 온도를 제어하여 복수기의 진공도를 조절하는 것을 특징으로 하는 복수기의 진공도 조절 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 복수기의 진공도에 기초하여 열교환부를 제어하는 것을 특징으로 하는 복수기의 진공도 조절 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는, 복수기의 진공도가 소정 레벨 이상인 경우 상기 제 1 열교환기를 구동시키며, 복수기의 진공도가 소정 레벨 미만인 경우 상기 제 1 열교환기 및 상기 제 2 열교환기를 구동시키는 것을 특징으로 하는 복수기의 진공도 조절 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 열교환부는 상기 제 1 열교환기를 경유하는 해수의 유량을 제어하는 제 1 조절 밸브 및 상기 제 2 열교환기를 통과하는 밀봉수의 유량을 제어하는 제 2 조절밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 복수기의 진공도 조절 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제어부는, 복수기의 진공도에 기초하여 열교환부에 구비된 제 1 조절 밸브 및 제 2 조절 밸브 중 적어도 하나를 제어하는 것을 특징으로 하는 복수기의 진공도 조절 장치.
  6. 복수기의 진공도 조절 장치에 있어서,
    순환펌프로부터 밀봉수를 공급받는 복수기 진공펌프;
    상기 복수기 진공펌프의 밀봉수 온도를 조절하고, 해수에 의하여 구동하는 제 1 열교환기 및 보조 냉각기에 의하여 구동하는 제 2 열교환기를 구비한 열교환부; 및
    상기 열교환부를 제어하는 제어부를 포함하며,
    상기 제어부는, 상기 해수 온도에 기초하여 열교환부를 제어하는 것을 특징으로 하는 복수기의 진공도 조절 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 복수기 진공펌프에 공급되는 밀봉수의 온도를 제어하여 복수기의 진공도를 조절하는 것을 특징으로 하는 복수기 진공도 조절 장치.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 해수 온도가 소정 레벨 미만인 경우 상기 제 1 열교환기를 구동시키며, 상기 해수 온도가 소정 레벨 이상인 경우 상기 제 1 열교환기 및 상기 제 2 열교환기를 구동시키는 것을 특징으로 하는 복수기의 진공도 조절 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 열교환부는 상기 제 1 열교환기를 경유하는 해수의 유량을 제어하는 제 1 조절 밸브 및 상기 제 2 열교환기를 통과하는 밀봉수의 유량을 제어하는 제 2 조절밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 복수기의 진공도 조절 장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 해수 온도에 기초하여 열교환부에 구비된 제 1 조절 밸브 및 제 2 조절 밸브 중 적어도 하나를 제어하는 것을 특징으로 하는 복수기의 진공도 조절 장치.
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