KR101719715B1 - 가스터빈 정비지원 운용 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 가스터빈의 정비 및 운용비용을 최적화하고, 가스터빈의 정비지원을 위한 성능 경향 분석과 진단을 사용자 친화적으로 운용할 수 있도록 한 가스터빈 정비지원 운용 방법을 제공하는데 그 목적이 있다. 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 가스터빈의 정비지원을 운용하기 방법으로서, 데이터 베이스 생성 모드와, 경향분석 모드와, 세정주기 계산 모드와, 성능감시 모드와, 성능진단 모드, 및 BPT 분석 모드를 실행하며; 상기 각 모드를 정비지원운용 사용자 인터페이스부에 마련된 매트로 사용자 인터페이스(UI)를 실행시켜 모니터링하고 관리하는 것을 포함하는 가스터빈 정비지원 운용 방법이 제공된다.
Description
본 발명은 가스터빈 정비지원에 이용되는 운용 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가스터빈의 정비 및 운용비용을 최적화하고, 가스터빈의 정비지원을 위한 성능 경향 분석과 진단을 사용자 친화적으로 운용할 수 있도록 한 가스터빈 정비지원 운용 방법에 관한 것이다.
일반적으로 화력발전소는 연료의 화학적 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 에너지 변환 시설로서, 크게 보일러와 터빈(Turbine) 및 발전기로 구성되어 있다.
이중 터빈은 증기, 가스와 같은 압축성 유체의 흐름을 이용하여 충동력 또는 반동력으로 회전력을 얻는 장치이며, 증기를 이용하면 증기터빈(Steam turbine)이고, 가스를 이용하면 가스터빈(Gas turbine)이라 한다. 이러한 가스터빈은 성능을 감시하여, 성능이 저하되는 경우에 정비를 필요로 한다.
참고로, 대한민국 등록특허공보 등록번호 10-1010717(2011.01.24)의 "상태기반 발전소 운전 및 정비 관리시스템(문헌 1)"에는 발전소 설비에 대하여, 정비관리부, 신뢰도 관리부 및 위험도 관리부의 설비분류체계를 표준화시켜 이들 상호 간의 정보의 연계를 원활하게하고, 코스트-타임 분석부를 통해 정비 대상 설비 및 정비 대상 설비에 대한 최적 정비 시점을 판단할 수 있는 기술을 개시하고 있다.
그러나 종래 기술은 가스터빈의 성능 특성에만 맞춘 것이기 때문에 가스터빈의 정비 운용에는 상대적으로 적합도가 떨어지는 문제점이 있다.
또한, 문헌 1을 포함한 발전 관련 시스템에서 사용되는 사용자 모드를 보면, 도 1에 도시된 바와 같이 전체 시스템이 표출되어 있는 화면에서와 같이 전체적인 시스템의 운용 관리하는 데 있어 시스템의 정비지원을 운용하는데 조잡하고 최적화가 이루어지지 못하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 종래의 문제점들을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 가스터빈의 정비 및 운용을 효율적으로 실행하고, 가스터빈의 정비지원을 위한 성능 경향 분석과 진단을 최적화하고 사용자 친화적으로 운용할 수 있도록 한 가스터빈 정비지원 운용 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 목적들 및 다른 특징들을 달성하기 위한 본 발명의 일 관점에 따르면, 가스터빈의 정비지원을 운용하기 방법으로서, 데이터 베이스 생성 모드와, 경향분석 모드와, 세정주기 계산 모드와, 성능감시 모드와, 성능진단 모드, 및 BPT 분석 모드를 실행하며; 상기 각 모드를 정비지원운용 사용자 인터페이스부에 마련된 매트로 사용자 인터페이스(UI)를 실행시켜 모니터링하고 관리하는 것을 포함하는 가스터빈 정비지원 운용 방법이 제공된다.
본 발명에 있어서, 상기 각 모드 중 가스터빈의 상태를 진단하고 예측하는 관련 모드를 통해 최적 오버홀 주기를 계산하는 정비주기 관리 모드를 실행하고, 정비주기 관리 모드의 실행 결과를 상기 정비지원운용 사용자 인터페이스부에 마련된 매트로 사용자 인터페이스를 통해 모니터링하는 것을 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 정비주기 관리 모드는 계산된 오버홀 주기를 상기 정비지원운용 사용자 인터페이스부에 팝업되도록 하는 것을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 데이터 베이스 생성 모드는 가스터빈의 운전 데이터를 데이터 베이스(DB)로 저장하도록 실행되고; 상기 경향분석 모드는 상기 DB 생성 모드로부터 이력 데이터를 입력받아 사용자가 입력한 구간의 데이터와 기준치(reference)를 비교하여 과거 운용 이력과 기준 대비 성능 비교 및 시간에 따른 성능 추이 그래프를 제공하도록 실행되고; 상기 세정주기 계산 모드는 상기 DB 생성 모드로부터 이력 데이터의 성능 저하율과 사용자가 입력한 가스터빈의 운용ㆍ성능 데이터, 과거 압축기 세정 일을 이용하여 압축기 세정주기, 세정주기에 따른 경제성 분석결과, 과거세정 기준차회 세정 일을 제공하도록 실행되고: 상기 성능감시 모드는 측정 데이터 중 대기조건, 가스터빈 성능 데이터와 사용자가 입력한 연료 및 냉각을 위한 블리드(Bleed) 추출 공기유량 정보를 이용하여 열역학적 성능 모델을 계산하고 결과 값으로 현재 가스터빈 상태, 기준 성능 대비 변화량, 가스터빈 성능 데이터를 제공하도록 실행되고; 상기 성능진단 모드는 가스터빈의 측정 데이터 중 진동, 온도, 압력을 입력값으로 하여 열역학적 성능 모델 계산 결과를 이용해 압축기 효율경향, 열효율 경향, 진동ㆍ온도ㆍ압력 측정치를 제공하도록 실행되고; 상기 BPT 분석 모드는 BPT(Blade Path Temperature), EGT(Exhaust Gas Temperature) 및 부하(Load)를 입력 값으로 하여 BPT 측정 데이터, BPT 분포, EGT 측정 데이터, 스월각(Swirl Angle) 계산 값, 점검 대상 연소기 정보를 제공하도록 실행되며; 상기 정비지원운용 사용자 인터페이스부는 해당 각 모드를 매트로 사용자 인터페이스를 통해 확인하여 현재 상황 및 지원지원과 관련된 이력을 모니터링하여 관리하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 정비지원운용 사용자 인터페이스부의 경향분석 매트로 사용자 인터페이스가 실행될 때, 상기 경향분석 모드는 동작이 시작되면 사용자 입력을 받으면서 대기를 하고, DB 생성 모드에서 제공된 이력 데이터를 입력받아서 압축기 성능과 터빈 성능을 계산하고, 사용자가 선택한 구간의 데이터의 변화 추세를 분석함으로써 경향분석을 하고, 데이터 베이스의 데이터가 사용자가 선택한 구간 범위의 데이터인지 판단하여 사용자 선택범위 여부에 대한 경향분석 결과를 상기 사용자 인터페이스부에 출력하는 것을 특징으로 하며, 상기 경향분석 결과는 압축기 효율, 터빈 효율, 출력, 배기가스 온도, 연료 소모율, 입구안내깃(Inlet Guide Vane. IGV) 각도를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 압축기 성능은 
의 수식을 이용하여 계산되는 것을 특징으로 하며(여기에서, ηcomp은 압축기 성능이고, T1 은 압축기의 입구의 온도이고, T2는 압축기의 출구의 온도이고, P1 은 압축기의 입구의 압력이고, P2 은 압축기의 출구의 압력이고, γ는 가스 단열비임), 상기 가스 단열비(γ)는 정압비열(Cp)/정적비열(Cv)로 산출되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 터빈 성능은 
의 수식을 이용하여 계산되는 것을 특징으로 하며(여기서, ηturb은 터빈 성능이고, T3 은 터빈의 입구의 온도이고, T4는 터빈의 출구의 온도이고, P3 은 터빈의 입구의 압력이고, P4 은 터빈의 출구의압력이고, γ는 가스 단열비임), 상기 가스 단열비(γ)는 정압비열(Cp)/정적비열(Cv)로 산출되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 세정주기 모드는 운용비용, 발전비용, 세정비용에 대한 데이터를 입력받아서 전력생산비용과 연료소모비용, 기타 비용 및 손실연료 소모비용을 계산하여 오프라인 세정횟수별 지출비용과 기대수입비용을 계산하고, 횟수별 오프라인 세정주기의 순이익을 계산하여 최대순이익 세정횟수를 계산하고, 전력생산비용과 연료소모비용, 기타비용 및 손실연료 소모비용을 계산함으로써 온라인 세정횟수별 지출비용과 기대수입비용을 분석하고, 횟수별 온라인 세정주기의 순이익을 계산하여 최대 순이익 세정횟수를 계산하여 세정주기 계산결과를 출력하고, 상기 경향분석 모드로부터 제공된 경향분석결과를 입력받아서 데이터를 선택하여 오프라인 세정횟수별 비용을 분석하는 단계와, 오프라인 최적 세정주기를 계산하고, 온라인 세정횟수별 비용을 분석하여 온라인 최적 세정주기를 계산하고, 세정주기 계산결과를 출력하되, 상기 순이익은 (청결엔진 수익 - 성능저하엔진 수익)으로 계산되고, 상기 청결엔진 수익은 (전력생산비용 - 연료소모 비용)으로 계산되고, 상기한 전력생산비용은 (주출력×세정주기시간×전기 단가)로 계산되고, 상기한 연료소모비용은 (연료량×총운용시간×연료가격)으로 계산되고, 상기한 기타비용은 (세정비용+정지시간 비용)으로 계산되고, 상기 세정비용은 (세정액가격×세정시간 + 물 비용×물 사용시간)으로 계산되고, 상기한 정지시간 비용은 (전기료×출력손실)로 계산되는 것을 특징으로 하고; 상기 성능감시 모드는 운전 데이터를 입력받아서 사용자 입력 데이터를 분류하고 선택하고, 압축기, 연소기, 터빈의 실제성능을 계산하고, 압축기 모델, 연소기 모델, 터빈 모델의 열역학적 성능을 계산하고, 압축기, 연소기, 터빈 모델의 성능이 에러 허용범위 인지를 판단하여 에러 허용범위인 경우에 실제 성능과 모델 성능을 비교하여 성능의 변화량을 그래프로 출력하는 것을 특징으로 하고; 상기 성능진단 모드는 운전 데이터와 함께 압축기, 연소기, 터빈의 실제성능에 대한 데이터를 입력받아서 압축기, 연소기, 터빈의 실제성능과 제작사에서 제공한 정상범위인 제어한계치를 비교하고, 가스터빈의 현재상태가 정상범위인지를 판단하여 알람 여부를 출력하는 것을 특징으로 하며; 상기 BPT 분석 모드는 운전 데이터를 입력받아서 압축기, 연소기, 터빈의 운전데이터와 제어한계치를 비교하고, BPT의 현재상태가 정상범위인지를 판단하여 정상범위 여부에 대한 알람을 출력하고, 현재의 출력값과 배기가스의 온도분포를 이용하여 이상 연소기를 계산하고, 알람 및 점검요망 연소기를 표시하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 제어 한계치는 진동은 0.125mm 이하이고, 로터 냉각 공기 온도는 275℃ 이하이고, 디스크 캐버티 온도는 460℃ 이하이고, 연료 가스 온도와 연소기 입력 스팀 온도 및 연소기 출력 스팀 온도는 소정 온도 범위이고, 베어링 드레인 온도는 77℃ 이하이고, 베어링 메탈 온도는 107℃ 이하이고, 가스터빈 이력 필터 내부 압력은 150mmAq 이하이고, 배기가스 덕트 압력은 680mmAq 이하이고, 연료가스 공급 압력은 37kg/cm2g 이상이고, 가스터빈 냉각 스팀 입력 필터 압력은 0.5kg/cm2이하이며, 상기 BPT의 정상범위는 BPT 전체평균 - 30 ≤ BPT의 정상범위 ≤ BPT 전체평균 + 20로 설정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 가스터빈 정비지원 운용 방법은 가스터빈의 성능감시, 성능분석, 세정주기 분석, BPT 분석 등의 가스터빈의 성능특성에 적합한 정비 및 운용을 효율적으로 실행할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 가스터빈의 정비지원을 위한 성능 경향 분석과 진단을 최적화하고, 특히 사용자 친화적으로 운용할 수 있도록 하여 운용 효율성을 증대시킬 수 있으며 이에 따라 운전사고도 방지할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 가스터빈 정비지원 시스템에서 운용되는 인터페이스의 예시를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 가스터빈 정비지원 운용을 위한 전체적인 개념도이다.
도 3은 본 발명에 따른 가스터빈 정비지원 운용 방법에 포함되는 DB 생성 모드를 실행하기 위한 동작 흐름을 나타낸 플로 차트이다.
도 4는 본 발명에 따른 가스터빈 정비지원 운용 방법에 포함되는 경향분석 모드를 실행하기 위한 동작 흐름을 나타낸 플로 차트이다.
도 5는 본 발명에 따른 가스터빈 정비지원 운용 방법에 포함되는 세정주기 계산 모드에서 세정 주기를 계산을 실행하기 위한 동작 흐름을 나타낸 플로 차트이다.
도 6은 본 발명에 따른 가스터빈 정비지원 운용 방법에 포함되는 성능감시 모드를 실행하기 위한 동작 흐름을 나타낸 플로 차트이다.
도 7은 본 발명에 따른 가스터빈 정비지원 운용 방법에 포함되는 성능진단 모드를 실행하기 위한 동작 흐름을 나타낸 플로 차트이다.
도 8은 연료가스 온도를 나타내는 그래프이다.
도 9는 베어링 드레인의 온도를 나타내는 그래프이다.
도 10은 연소기의 출력온도를 나타내는 그래프이다.
도 11은 본 발명에 따른 가스터빈 정비지원 운용 방법에 포함되는 BPT분석 모드를 실행하기 위한 동작 흐름을 나타낸 플로 차트이다.
도 12는 정비지원운용 사용자 인터페이스부에서 성능진단 모드에 대한 매트로 UI를 실행할 때 디스플레이되는 화면의 일 예이다.
도 13은 정비지원운용 사용자 인터페이스부에서 보고서 표출 UI를 실행할 때 디스플레이되는 화면의 일 예이다.
도 2는 본 발명에 따른 가스터빈 정비지원 운용을 위한 전체적인 개념도이다.
도 3은 본 발명에 따른 가스터빈 정비지원 운용 방법에 포함되는 DB 생성 모드를 실행하기 위한 동작 흐름을 나타낸 플로 차트이다.
도 4는 본 발명에 따른 가스터빈 정비지원 운용 방법에 포함되는 경향분석 모드를 실행하기 위한 동작 흐름을 나타낸 플로 차트이다.
도 5는 본 발명에 따른 가스터빈 정비지원 운용 방법에 포함되는 세정주기 계산 모드에서 세정 주기를 계산을 실행하기 위한 동작 흐름을 나타낸 플로 차트이다.
도 6은 본 발명에 따른 가스터빈 정비지원 운용 방법에 포함되는 성능감시 모드를 실행하기 위한 동작 흐름을 나타낸 플로 차트이다.
도 7은 본 발명에 따른 가스터빈 정비지원 운용 방법에 포함되는 성능진단 모드를 실행하기 위한 동작 흐름을 나타낸 플로 차트이다.
도 8은 연료가스 온도를 나타내는 그래프이다.
도 9는 베어링 드레인의 온도를 나타내는 그래프이다.
도 10은 연소기의 출력온도를 나타내는 그래프이다.
도 11은 본 발명에 따른 가스터빈 정비지원 운용 방법에 포함되는 BPT분석 모드를 실행하기 위한 동작 흐름을 나타낸 플로 차트이다.
도 12는 정비지원운용 사용자 인터페이스부에서 성능진단 모드에 대한 매트로 UI를 실행할 때 디스플레이되는 화면의 일 예이다.
도 13은 정비지원운용 사용자 인터페이스부에서 보고서 표출 UI를 실행할 때 디스플레이되는 화면의 일 예이다.
본 발명의 추가적인 목적들, 특징들 및 장점들은 다음의 상세한 설명 및 첨부도면으로부터 보다 명료하게 이해될 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 본 발명은 다양한 변경을 도모할 수 있고, 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 아래에서 설명되고 도면에 도시된 예시들은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 명세서에 기재된 "...부", "...유닛", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미할 수 있다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 가스터빈 정비지원 운용 방법을 도 2를 참조하여 설명한다. 도 2는 본 발명에 따른 가스터빈 정비지원 운용을 위한 전체적인 개념도이다. 아래에서 설명되는 운용 방법은 소정 프로그램을 실행하는 소프트웨어를 구비한 하드웨어적 구성인 컴퓨터 및/또는 서버를 통해 구현될 수 있고, 이를 전제로 하고 있음은 해당 기술분야의 당업자라면 충분히 이해할 수 있으므로 그에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
본 발명에 따른 가스터빈 정비지원 운용 방법은 사용자 매트로 UI를 바탕으로 가스터빈 정비지원을 운용하기 위한 것으로, 도 2에 도시된 바와 같이 크게 데이터 베이스 생성 모드(mode 1: M1), 경향분석 모드(mode 2: M2), 세정주기 계산 모드(mode 3: M3), 성능감시 모드(mode 4: M4), 성능진단 모드(mode 5: M5), 및 BPT 분석 모드(mode 6: M6)를 실행하며, 각 모드를 정비지원운용 사용자 인터페이스(UI)부를 통해 모니터링하고 운용 관리하는 것을 포함한다.
또한, 본 발명은 상기 각 모드에서 가스터빈의 상태를 진단하고 예측을 실행하는 관련 모드를 통해 최적 오버홀 주기를 계산하는 정비주기 관리 모드(mode 7: M7)를 실행하고, 실행된 결과를 상기 정비지원운용 사용자 인터페이스부를 통해 모니터링하는 것을 더 포함한다. 여기에서, 정비주기 관리 모드(M7)는 필요 시 정비지원운용 사용자 인터페이스부에 팝업되도록 함으로써 자동 알람을 통해 사용자가 인지할 수 있도록 할 수 있다.
상기 데이터 베이스 생성 모드(mode 1: M1)는 가스터빈의 운전 데이터를 모두 데이터 베이스(DB)로 저장하는 모드이다.
상기 경향분석 모드(mode 2: M2)는 상기 DB 생성 모드로부터 이력 데이터를 입력받아 사용자가 입력한 구간의 데이터와 기준치(reference)를 비교하여 과거 운용 이력과 기준 대비 성능 비교 및 시간에 따른 성능 추이 그래프를 제공하는 모드이다.
상기 세정주기 계산 모드(mode 3: M3)는 DB 생성 모드로부터 이력 데이터의 성능 저하율과 사용자가 입력한 가스터빈의 운용ㆍ성능 데이터, 과거 압축기 세정 일을 이용하여 압축기 세정주기, 세정주기에 따른 경제성 분석결과, 과거세정 기준차회 세정 일을 제공하는 모드이다.
상기 성능감시 모드(mode 4: M4)는 측정 데이터 중 대기조건, 가스터빈 성능 데이터와 사용자가 입력한 연료 및 냉각을 위한 블리드(Bleed) 추출 공기유량 정보를 이용하여 열역학적 성능 모델을 계산하고 결과 값으로 현재 가스터빈 상태, 기준 성능 대비 변화량, 가스터빈 성능 데이터를 제공하는 모드이다.
상기 성능진단 모드(mode 5: M5)는 가스터빈의 측정 데이터 중 진동, 온도, 압력을 입력값으로 하여 열역학적 성능 모델 계산 결과를 이용해 압축기 효율경향, 열효율 경향, 진동ㆍ온도ㆍ압력 측정치를 제공하는 모드이다.
상기 BPT 분석 모드(mode 6: M6)는 BPT(Blade Path Temperature), EGT(Exhaust Gas Temperature), 부하(Load)를 입력 값으로 하여 BPT 측정 데이터, BPT 분포, EGT 측정 데이터, 스월각(Swirl Angle) 계산 값, 점검 대상 연소기 정보를 제공하는 모드이다.
그리고 상기 각 모드를 정비지원 운용 사용자 인터페이스(UI)부는 도 2에 도시된 바와 같이 관련 매트로 UI가 제공된 사용자 인터페이스를 통해 해당 모드를 확인하고, 후술하는 바와 같이 현재 상황 및 각종 이력을 관리할 수 있다.
이하에서는 상기 각 모드를 실행하기 위한 실행 동작에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
먼저, 도 3을 참조하여 DB 생성 모드(mode 1: M1)에 대하여 설명한다. 도 3은 본 발명에 따른 가스터빈 정비지원 운용 방법에 포함되는 DB 생성 모드를 실행하기 위한 동작 흐름을 나타낸 플로 차트이다.
상기 DB 생성 모드(M1)는 도 3에 도시된 바와 같이, 소정 DB 생성을 위한 동작이 시작되는 단계(S11)와, 대략 30분 정도의 일정한 시간 동안 대기를 하는 단계(S12)와, 운전 데이터를 입력받는 단계(S13), 및 DB에 저장을 하고 위 과정을 반복수행하는 단계(S14)를 포함하여 이루어진다.
다음으로, 상기 경향분석 모드(mode 2: M2)을 도 4를 참조하여 설명한다. 도 4는 본 발명에 따른 가스터빈 정비지원 운용 방법에 포함되는 경향분석 모드를 실행하기 위한 동작 흐름을 나타낸 플로 차트이다.
상기 경향분석 모드(M2)는 경향분석을 위한 동작이 시작되는 단계(S21)와, 사용자 입력을 받으면서 대기를 하는 단계(S22)와, DB 생성 모드에서 생성된 이력 데이터를 입력받는 단계(S23)와, 압축기 성능을 계산하는 단계(S24)와, 터빈 성능을 계산하는 단계(S25)와, 사용자가 선택한 구간의 데이터의 변화 추세를 분석함으로써 경향분석을 하는 단계(S26)와, 데이터 베이스의 데이터가 사용자가 선택한 구간 범위의 데이터인지 판단하는 단계(S27)와, 사용자 선택범위가 아닐 경우에 경향분석 결과를 출력하는 단계(S28)를 포함하여 이루어진다.
상기한 압축기 성능을 계산하는 단계(S24)에서는 다음의 수식을 이용한다.
여기서, ηcomp은 압축기 성능이고, T1 은 압축기의 입구의 온도이고, T2 은 압축기의 출구의 온도이고, P1 은 압축기의 입구의 압력이고, P2 은 압축기의 출구의 압력이고, γ는 가스 단열비이다.
상기한 터빈 성능을 계산하는 단계(S25)에서는 다음의 수식을 이용한다.
여기서, ηturb은 터빈 성능이고, T3 은 터빈의 입구의 온도이고, T4는 터빈의 출구의 온도이고, P3 은 터빈의 입구의 압력이고, P4 은 터빈의 출구의압력이고, γ는 가스 단열비이다.
상기한 수학식 1과 수학식 2의 가스 단열비(γ)는 정압비열(Cp)/정적비열(Cv)로 산출된다.
상기한 경향분석 결과는 압축기 효율, 터빈 효율, 출력, 배기가스온도, 연료 소모율, 입구 안내깃(Inlet Guide Vane. IGV) 각도를 포함한다.
계속해서, 세정주기 계산 모드(mode 3: M3)에 대하여 도 5를 참조하여 설명한다. 도 5는 본 발명에 따른 가스터빈 정비지원 운용 방법에 포함되는 세정주기 계산 모드에서 세정 주기를 계산을 실행하기 위한 동작 흐름을 나타낸 플로 차트이다.
상기 세정주기 계산 모드에서 세정주기 계산은, 세정주기 계산을 위한 동작이 시작되는 단계(S31)와, 운용비용, 발전비용, 세정비용에 대한 데이터를 입력받는 단계(S32)와, 전력생산비용과 연료소모비용, 기타 비용 및 손실연료 소모비용을 계산하여 오프라인 세정횟수별 지출비용과 기대수입비용을 계산하는 단계(S33)와, 횟수별 오프라인 세정주기의 순이익을 계산하여 최대 순이익 세정횟수를 계산하는 단계(S34)와, 전력생산비용과 연료소모비용, 기타비용 및 손실연료 소모비용을 계산함으로써 온라인 세정횟수별 지출비용과 기대수입비용을 분석하는 단계(S35)와, 횟수별 온라인 세정주기의 순이익을 계산하여 최대 순이익 세정횟수를 계산하는 단계(S34)와, 세정주기 계산결과를 출력하는 단계(S37)와, 사용자 입력을 대기하는 단계(S38)와, 경향분석 모드에서의 경향분석결과를 입력받아서 데이터를 선택하는 단계(S39)와, 오프라인 세정횟수별 비용을 분석하는 단계(S40)와, 오프라인 최적 세정주기를 계산하는 단계(S41)와, 온라인 세정횟수별 비용을 분석하는 단계(S42)와, 온라인 최적 세정주기를 계산하는 단계(S43)와, 세정주기 계산결과를 출력하는 단계(S44)를 포함하여 이루어진다.
상기 세정주기의 순이익은 (청결엔진 수익 - 성능저하엔진 수익)으로 계산된다. 여기에서, 청결엔진 수익은 (전력생산비용 - 연료소모 비용)으로 계산된다.
상기 전력생산비용은 (주출력×세정주기시간×전기 단가)로 계산되고, 상기 연료소모비용은 (연료량×총운용시간×연료가격)으로 계산된다.
그리고 상기 기타비용은 (세정비용+정지시간 비용)으로 계산되고, 여기에서 세정비용은 (세정액가격×세정시간 + 물비용×물사용시간)으로 계산되며, 정지시간 비용은 (전기료×출력손실)로 계산된다.
계속해서, 도 6을 참조하여 성능감시 모드(mode 4: M4)에 대하여 설명한다. 도 6은 본 발명에 따른 가스터빈 정비지원 운용 방법에 포함되는 성능감시 모드를 실행하기 위한 동작 흐름을 나타낸 플로 차트이다.
성능감시 모드(M4)는 도 6에 도시된 바와 같이 성능감시를 위한 동작이 시작되는 단계(S51)와, 운전 데이터를 입력받는 단계(S52)와, 사용자 입력 데이터를 분류하고 선택하는 단계(S53)와, 압축기의 실제성능을 계산하는 단계(S54)와, 연소기의 실제성능을 계산하는 단계(S55)와, 터빈의 실제성능을 계산하는 단계(S56)와, 압축기 모델의 열역학적 성능을 계산하는 단계(S57)와, 연소기 모델의 열역학적 성능을 계산하는 단계(S58)와, 터빈 모델의 열역학적 성능을 계산하는 단계(S59)와, 압축기, 연소기, 터빈 모델의 성능이 에러 허용범위 인지를 판단하는 단계(S60)와, 압축기, 연소기, 터빈 모델의 성능이 에러 허용범위인 경우에 실제 성능과 모델 성능을 비교하는 단계(S61)와, 성능의 변화량을 그래프로 출력하는 단계(S62)와, 데이터 분류 및 선택단계(S53)로 되돌아가기 위하여 대기하는 단계(S63)를 포함하여 이루어진다.
상기 압축기의 실제성능을 계산하는 단계(S54)에서는 위에서 언급한 수학식 1을 이용한다. 여기에서, 상기 압축기, 연소기, 터빈 모델은 엔진의 설계점 또는 인수시험을 기준으로 엔진의 최적상태를 모사하여 제작된다.
상기 에러허용범위는 이전 계산값을 비교하여 차이가 0.001 이하일 때 수렴했다고 판단하여 데이터를 사용한다.
상기 터빈의 실제성능을 계산하는 단계(S56)에서는 위에서 언급한 수학식 2를 이용한다.
다음으로, 도 7 내지 도 10을 참조하여 성능진단 모드(mode 5: M5)에 대하여 설명한다. 도 7은 본 발명에 따른 가스터빈 정비지원 운용 방법에 포함되는 성능진단 모드를 실행하기 위한 동작 흐름을 나타낸 플로 차트이다. 도 8은 연료가스 온도를 나타내는 그래프이고, 도 9는 베어링 드레인의 온도를 나타내는 그래프이며, 도 10은 연소기의 출력온도를 나타내는 그래프이다.
성능진단 모드는 도 7에 도시된 바와 같이 성능진단을 위한 동작이 시작되는 단계(S71)와, 운전 데이터를 입력받는 단계(S72)와, 성능감시 모드로부터 압축기, 연소기, 터빈의 실제성능에 대한 데이터를 입력받는 단계(S73)와, 압축기, 연소기, 터빈의 실제 성능과 제작사에서 제공한 정상범위인 제어한계치를 비교하는 단계(S74)와, 가스터빈의 현재상태가 정상범위인지를 판단하는 단계(S75)와, 정상범위가 아닌 경우에 알람을 출력하는 단계(S76)와, 운전 데이터를 입력받는 단계(S72)로 되돌아가기 위하여 대기하는 단계(S77)를 포함하여 이루어진다.
상기 제어 한계치는 진동이 0.125mm 이하이고, 로터 냉각 공기 온도는 275℃ 이하이고, 디스크 캐버티 온도는 460℃ 이하이고, 연료 가스 온도는 도 8의 그래프의 아래 범위이고, 베어링 드레인 온도는 77℃ 이하이고, 베어링 메탈 온도는 107℃ 이하이고, 연소기 입력 스팀 온도는 도 9의 그래프의 아래 범위이다.
또한, 연소기 출력 스팀 온도는 도 10의 그래프의 아래 범위이고, 가스터빈 이력 필터 내부 압력은 150mmAq 이하이고, 배기가스 덕트 압력은 680mmAq 이하이고, 연료가스 공급 압력은 37kg/cm2g 이상이고, 가스터빈 냉각 스팀 입력 필터 압력은 0.5kg/cm2 이하이다.
계속해서, 도 11을 참조하여 BPT 분석 모드(mode 6: M6)를 설명한다. 도 11은 본 발명에 따른 가스터빈 정비지원 운용 방법에 포함되는 BPT분석 모드를 실행하기 위한 동작 흐름을 나타낸 플로 차트이다.
상기 BPT 분석 모드는 도 11에 도시된 바와 같이, BPT 분석을 위한 동작이 시작되는 단계(S81)와, 운전 데이터를 입력받는 단계(S82)와, 압축기, 연소기, 터빈의 운전데이터와 제어 한계치를 비교하는 단계(S83)와, BPT의 현재상태가 정상범위인지를 판단하는 단계(S84)와, BPT의 현재상태가 정상범위가 아닌 경우에 얼람을 출력하는 단계(S85)와, 현재의 출력값과 배기가스의 온도분포를 이용하여 이상 연소기를 계산하는 단계(S86)와, 알람 및 점검요망 연소기를 표시하는 단계(S87)와, 운전 데이터를 입력받는 단계(S82)로 되돌아가기 위하여 대기하는 단계(S88)를 포함하여 이루어진다.
상기 BPT의 정상 범위는 다음과 같이 설정된다.
BPT 전체평균 - 30 ≤ BPT의 정상범위 ≤ BPT 전체평균 + 20
상기한 각 모드는 정비지원운용 사용자 인터페이스(UI)부에서 매트로 UI로 표시되고, 사용자가 해당 매트로 UI를 실행할 경우, 해당 모드의 현재 상태나 결과 등이 사용자 인터페이스부를 통해 표출된다.
다시 말해서, 상기 정비지원운용 사용자 인터페이스부는 해당 각 모드에 대한 매트로 UI, 부품의 정비 이력을 관리하여 보고하는 보고서를 표시하기 위한 매트로 UI, 부품의 정비 이력 및 부품의 재생, 교체, 폐기 및 제고 분석을 위한 이력을 관리하여 보고하는 보고서를 표시하기 위한 매트로 UI 등을 포함할 수 있다.
도 12는 정비지원운용 사용자 인터페이스부에서 성능진단 모드에 대한 매트로 UI를 실행할 때 디스플레이되는 화면의 일 예이고, 도 13은 정비지원운용 사용자 인터페이스부에서 보고서 표출 UI를 실행할 때 디스플레이되는 화면의 일 예이다.
이와 같이 본 발명에 따른 가스터빈 정비지원 운용 방법은 정비지원운용 사용자 인터페이스부에 각 모드의 현재 상태 및 운용에 필요한 정보를 관련 UI(매트로 UI)를 통해 표출되도록 함으로써 가스터빈에 대한 성능 경향 분석과 진달을 수행할 수 있다.
다음으로, 상기한 본 발명에 따른 가스터빈 정비지원 운용 방법에서 정비지원운용 사용자 인터페이스부를 통해 실행되는 각 모드의 동작과 이에 따른 출력 결과를 설명하면 다음과 같다.
정비지원운용 사용자 인터페이스부에 마련된 각 모드의 관련 UI를 실행하면 해당 모드는 아래와 같은 동작을 하고, 해당 결과물 또는 결과 보고서를 정비지원운용 사용자 인터페이스부의 화면에 표출하게 된다.
다시 말해서, 경향분석, 세정주기 계산, 성능감시, 성능진단, BPT분석 및 정비주기 관리를 위한 모니터링 또는 이의 결과를 확인하기 위하여 관련 UI를 실행하게 되면, 해당 모드를 통해 실행된 결과를 정비지원운용 사용자 인터페이스부에 출력하게 된다.
구체적으로, 경향분석 모드(M1)에 따른 결과 출력 과정에 대하여 설명하면, DB 생성 모드에서 생성된 이력 데이터를 입력받아서 사용자가 입력한 구간의 데이터와 기준치(Reference)를 비교하여 과거 운용 이력, 기준 대비 성능비교, 시간에 따른 성능 추이 그래프를 제공하는데, 동작이 시작되면(S21), 사용자 입력을 받으면서 대기를 하고(S22), DB 생성부(1)로부터 이력 데이터를 입력받아서(S23), 압축기 성능을 계산하고(S24), 터빈 성능을 계산하고(S25), 사용자가 선택한 구간의 데이터의 변화 추세를 분석함으로써 경향분석을 한다(S26). 이어서, 데이터 베이스의 데이터가 사용자가 선택한 구간 범위의 데이터인지 판단하여(S27), 사용자 선택범위 여무에 대해 정비지원운용 사용자 인터페이스부로 경향분석 결과를 출력한다.
다음으로, 세정주기 계산 모드(M2)에 따른 결과 출력 과정에 대하여 설명하면, DB 생성 모드로부터 이력 데이터의 성능 저하율과 사용자가 입력한 가스터빈의 운용ㆍ성능 데이터, 과거 압축기 세정 일을 이용하여 압축기 세정주기, 세정주기에 따른 경제성 분석결과, 과거세정 기준 차회 세정 일을 제공하는데, 동작이 시작되면(S11), 세정비용에 대한 데이터를 입력받아서(S32), 전력생산비용과 연료소모비용, 기타 비용 및 손실연료 소모비용을 계산하여 오프라인 세정횟수별 비용을 분석한다(S33). 이어서 횟수별 오프라인 세정주기의 순이익을 계산하여 최대순이익 주기를 도출함으로써 오프라인 최적 세정주기를 계산하고(S34), 전력생산비용과 연료소모비용, 기타비용 및 손실연료 소모비용을 계산함으로써 온라인 세정횟수별 비용을 분석하고(S35), 횟수별 온라인 세정주기의 순이익을 계산하여 최대순이익 주기를 도출함으로써 온라인 최적 세정주기를 계산하고(S34), 세정주기 계산결과를 출력한다(S37). 다음에, 사용자 입력을 대기하여(S38), 경향분석 모드에서의 경향분석결과를 입력받아서 데이터를 선택하고(S39), 오프라인 세정횟수별 비용을 분석하여(S40), 오프라인 최적 세정주기를 계산하고(S41), 온라인 세정횟수별 비용을 분석하여(S42), 온라인 최적 세정주기를 계산한 뒤(S43), 세정주기 계산결과를 정비지원운용 사용자 인터페이스부로 경향분석 결과를 출력한다(S44).
계속해서, 성능감시 모드(M3)에 따른 결과 출력 과정에 대하여 설명하면, 측정 데이터 중 대기조건, 가스터빈 성능 데이터와 사용자가 입력한 연료 및 냉각을 위한 블리드(Bleed) 추출 공기유량 정보를 이용하여 열역학적 성능 모델을 계산하고 결과 값으로 현재 가스터빈 상태, 기준 성능 대비 변화량, 가스터빈 성능 데이터를 제공하는데, 동작이 시작되면(S51), 운전 데이터를 입력받아서(S52), 사용자 입력 데이터를 분류하고 선택한다(S53). 다음에, 압축기의 실제성능을 계산하고(S54), 연소기의 실제성능을 계산하고(S55), 터빈의 실제성능을 계산한다(S56).
이어서, 압축기 모델의 성능을 계산하고(S57), 연소기 모델의 성능을 계산하고(S58), 터빈 모델의 성능을 계산한다(S59). 압축기, 연소기, 터빈모델을 위한 성능계산은 탈설계 모델을 이용하며 그 절차는 다음과 같다.
(1) 압축기
- 부하율(%)를 “Handle”로 선정하고 ‘Guess’로 압축기의 임의의압력비 값(P2/P1; 일반적으로 설계점 압력비 값을 적용 또는 beta 값 적용)을 가정.
- 대기온도 Ta와 압축기1 입구온도 T1은 같다고 가정
⇒ 무차원 회전수 N/√T1 계산
- 베타(beta) 값과 무차원 회전수 N/√T1를 이용하여 압축기 맵에서 유량함수 W*√T1/P1, 압력비 P2/P1 및 압축기 효율 ηc을 읽어 들임
- 온도 상승식 
으로부터 출구온도 T2 계산
(2) 연소기
- 부하 입력에 따른 연료량 및 연공비 계산 ⇒ T31(연소기 입구온도) 계산
- 연소기 압력 손실에 따른 P31(연소기 입구압력) 계산
- 연료유량과 터빈 스테이터 냉각 유량에 때한 출구 유량 W31 계산
(3) 터빈
- 터빈 성능맵으로부터 부하 및 회전수 입력에 따른 NDMF(무차원 유량), PR(압력비), ηt(열효율)를 읽어 들임
- 터빈 통과 유량 W31 = W1 Wbleed(블리드 유량) + Wf(연료유량)
- 온도 상승식 
으로부터 출구온도 T4 계산
- 다음의 수식으로부터 요구동력 계산
상기한 바와 같이 압축기, 연소기, 터빈 모델의 성능을 계산한 뒤에, 압축기, 연소기, 터빈 모델의 성능이 에러 허용범위 인지를 판단하여(S60), 압축기, 연소기, 터빈 모델의 성능이 에러 허용범위인 경우에 실제 성능과 모델 성능을 비교한 후에(S61), 성능 변화량을 정비지원운용 사용자 인터페이스부로 출력한다(S62). 그런 다음 데이터 분류 및 선택 단계(S53)로 되돌아가기 위하여 대기를 한다(S63).
계속해서, 성능진단 모드(M5)에 따른 결과 출력 과정에 대하여 설명하면, 가스터빈의 측정 데이터 중 진동, 온도, 압력을 입력값으로 하여 열역학적 성능 모델 계산 결과를 이용해 압축기 효율경향, 열효율경향, 진동ㆍ온도ㆍ압력 측정치를 제공하는데, 동작이 시작되면(S71), 운전 데이터를 입력받고(S72), 성능감시부(4)로부터 압축기, 연소기, 터빈의 실제성능에 대한 데이터를 입력아서(S73), 압축기, 연소기, 터빈의 실제성능과 제어한계치를 비교하여(S74), 가스터빈의 현재상태가 정상범위인지를 판단한 후에(S75), 정상범위가 아닌 경우에 알람을 정비지원운용 사용자 인터페이스부로 출력한다(S76). 그런 다음, 운전 데이터를 입력받는 단계(S72)로 되돌아가기 위하여 대기를 한다(S77).
다음으로, BPT 분석 모드(M6)에 따른 출력 과정에 대하여 설명하면, 측정 데이터 중 BPT, EGT, 부하(Load)를 입력 값으로 하여 BPT(Blade Path Temperature) 측정 데이터, BPT 분포, EGT 측정 데이터, 스월각(Swirl Angle) 계산 값, 점검 대상 연소기 정보를 제공하는데, 동작이 시작되면(S81), 운전 데이터를 입력받아서(S82), 압축기, 연소기, 터빈의 운전데이터와 제어한계치를 비교한 후에(S83), BPT의 현재상태가 정상범위인지를 판단하여(S84), BPT의 현재상태가 정상범위 여부를 정비지원운용 사용자 인터페이스부로 출력한다(S85). 다음에, 현재의 출력값과 배기가스의 온도분포를 이용하여 이상 연소기를 계산하고(S86), 알람 및 점검요망 연소기를 표시한 후에(S87), 운전 데이터를 입력받는 단계(S82)로 되돌아가기 위하여 대기를 한다(S88).
한편, 정비주기 관리 모드(M7)에 따른 출력 과정은 상기 각 모드에서 가스터빈의 상태를 진단하고 예측을 실행하는 관련 모드를 통해 최적 오버홀 주기를 계산하여 보고서 형태로 정비지원운용 사용자 인터페이스부로 출력한다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따른 가스터빈 정비지원 운용 방법은, 가스터빈의 성능감시, 성능분석, 세정주기 분석, BPT 분석 등의 가스터빈의 성능특성에 적합한 정비 및 운용을 효율적으로 실행할 수 있고, 또한 가스터빈의 정비지원을 위한 성능 경향 분석과 진단을 최적화하고, 특히 사용자 친화적으로 운용할 수 있도록 하여 운용 효율성을 증대시킬 수 있으며 이에 따라 운전사고도 방지할 수 있는 이점이 있다.
본 명세서에서 설명되는 실시 예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (9)
- 가스터빈의 정비지원을 운용하기 위한 방법으로서,
데이터 베이스 생성 모드와, 경향분석 모드와, 세정주기 계산 모드와, 성능감시 모드와, 성능진단 모드, BPT 분석 모드, 및 정비주기 관리 모드를 실행하며;
정비지원운용 사용자 인터페이스부에 마련된 매트로 사용자 인터페이스(UI)를 실행시켜 각 모드에 대한 현재 상태와 상기 가스터빈의 정비지원 운용에 필요한 정보를 매트로 UI로 표출하고, 이력을 모니터링하여 관리하는 것을 포함하고,
상기 정비지원운용 사용자 인터페이스부의 매트로 사용자 인터페이스는
상기 각 모드에 대한 매트로 UI, 부품의 정비 이력을 관리하여 보고하는 보고서를 표시하기 위한 매트로 UI, 및 부품의 정비 이력 및 부품의 재생, 교체, 폐기 및 제고 분석을 위한 이력을 관리하여 보고하는 보고서를 표시하기 위한 매트로 UI를 포함하고,
상기 정비주기 관리 모드는
상기 각 모드 중 가스터빈의 상태를 진단하고 예측하는 관련 모드를 통해 최적 오버홀 주기를 계산하고 계산된 오버홀 주기를 상기 정비지원운용 사용자 인터페이스부에 팝업되도록 하고,
상기 데이터 베이스 생성 모드는 가스터빈의 운전 데이터를 데이터 베이스(DB)로 저장하도록 실행되고;
상기 경향분석 모드는 상기 DB 생성 모드로부터 이력 데이터를 입력받아 사용자가 입력한 구간의 데이터와 기준치(reference)를 비교하여 과거 운용 이력과 기준 대비 성능 비교 및 시간에 따른 성능 추이 그래프를 제공하도록 실행되고;
상기 세정주기 계산 모드는 상기 DB 생성 모드로부터 이력 데이터의 성능 저하율과 사용자가 입력한 가스터빈의 운용ㆍ성능 데이터, 과거 압축기 세정 일을 이용하여 압축기 세정주기, 세정주기에 따른 경제성 분석결과, 과거세정 기준차회 세정 일을 제공하도록 실행되고:
상기 성능감시 모드는 측정 데이터 중 대기조건, 가스터빈 성능 데이터와 사용자가 입력한 연료 및 냉각을 위한 블리드(Bleed) 추출 공기유량 정보를 이용하여 열역학적 성능 모델을 계산하고 결과 값으로 현재 가스터빈 상태, 기준 성능 대비 변화량, 가스터빈 성능 데이터를 제공하도록 실행되고;
상기 성능진단 모드는 가스터빈의 측정 데이터 중 진동, 온도, 압력을 입력값으로 하여 열역학적 성능 모델 계산 결과를 이용해 압축기 효율경향, 열효율 경향, 진동ㆍ온도ㆍ압력 측정치를 제공하도록 실행되고;
상기 BPT 분석 모드는 BPT(Blade Path Temperature), EGT(Exhaust Gas Temperature) 및 부하(Load)를 입력 값으로 하여 BPT 측정 데이터, BPT 분포, EGT 측정 데이터, 스월각(Swirl Angle) 계산 값, 점검 대상 연소기 정보를 제공하도록 실행되며;
상기 정비지원운용 사용자 인터페이스부는 해당 각 모드를 매트로 사용자 인터페이스를 통해 확인하여 현재 상황 및 지원지원과 관련된 이력을 모니터링하여 관리하는 것을 특징으로 하는
가스터빈 정비지원 운용 방법.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 정비지원운용 사용자 인터페이스부의 경향분석 매트로 사용자 인터페이스가 실행될 때, 상기 경향분석 모드는 동작이 시작되면 사용자 입력을 받으면서 대기를 하고, DB 생성 모드에서 제공된 이력 데이터를 입력받아서 압축기 성능과 터빈 성능을 계산하고, 사용자가 선택한 구간의 데이터의 변화 추세를 분석함으로써 경향분석을 하고, 데이터 베이스의 데이터가 사용자가 선택한 구간 범위의 데이터인지 판단하여 사용자 선택범위 여부에 대한 경향분석 결과를 상기 사용자 인터페이스부에 출력하는 것을 특징으로 하며,
상기 경향분석 결과는 압축기 효율, 터빈 효율, 출력, 배기가스 온도, 연료 소모율, 입구안내깃(Inlet Guide Vane. IGV) 각도를 포함하는 것을 특징으로 하는
가스터빈 정비지원 운용 방법.
- 제5항에 있어서,
상기 압축기 성능은
의 수식을 이용하여 계산되는 것을 특징으로 하는
(여기에서, ηcomp은 압축기 성능이고, T1 은 압축기의 입구의 온도이고, T2는 압축기의 출구의 온도이고, P1 은 압축기의 입구의 압력이고, P2 은 압축기의 출구의 압력이고, γ는 가스 단열비임)
상기 가스 단열비(γ)는 정압비열(Cp)/정적비열(Cv)로 산출되는 것을 특징으로 하는
가스터빈 정비지원 운용 방법.
- 제5항에 있어서,
상기 터빈 성능은
의 수식을 이용하여 계산되는 것을 특징으로 하며,
(여기서, ηturb은 터빈 성능이고, T3 은 터빈의 입구의 온도이고, T4는 터빈의 출구의 온도이고, P3 은 터빈의 입구의 압력이고, P4 은 터빈의 출구의압력이고, γ는 가스 단열비임)
상기 가스 단열비(γ)는 정압비열(Cp)/정적비열(Cv)로 산출되는 것을 특징으로 하는
가스터빈 정비지원 운용 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 세정주기 계산 모드는 운용비용, 발전비용, 세정비용에 대한 데이터를 입력받아서 전력생산비용과 연료소모비용, 기타 비용 및 손실연료 소모비용을 계산하여 오프라인 세정횟수별 지출비용과 기대수입비용을 계산하고, 횟수별 오프라인 세정주기의 순이익을 계산하여 최대순이익 세정횟수를 계산하고, 전력생산비용과 연료소모비용, 기타비용 및 손실연료 소모비용을 계산함으로써 온라인 세정횟수별 지출비용과 기대수입비용을 분석하고, 횟수별 온라인 세정주기의 순이익을 계산하여 최대 순이익 세정횟수를 계산하여 세정주기 계산결과를 출력하고, 상기 경향분석 모드로부터 제공된 경향분석결과를 입력받아서 데이터를 선택하여 오프라인 세정횟수별 비용을 분석하는 단계와, 오프라인 최적 세정주기를 계산하고, 온라인 세정횟수별 비용을 분석하여 온라인 최적 세정주기를 계산하고, 세정주기 계산결과를 출력하되, 상기 순이익은 (청결엔진 수익 - 성능저하엔진 수익)으로 계산되고, 상기 청결엔진 수익은 (전력생산비용 - 연료소모 비용)으로 계산되고, 상기한 전력생산비용은 (주출력×세정주기시간×전기 단가)로 계산되고, 상기한 연료소모비용은 (연료량×총운용시간×연료가격)으로 계산되고, 상기한 기타비용은 (세정비용+정지시간 비용)으로 계산되고, 상기 세정비용은 (세정액가격×세정시간 + 물 비용×물 사용시간)으로 계산되고, 상기한 정지시간 비용은 (전기료×출력손실)로 계산되는 것을 특징으로 하고;
상기 성능감시 모드는 운전 데이터를 입력받아서 사용자 입력 데이터를 분류하고 선택하고, 압축기, 연소기, 터빈의 실제성능을 계산하고, 압축기 모델, 연소기 모델, 터빈 모델의 열역학적 성능을 계산하고, 압축기, 연소기, 터빈 모델의 성능이 에러 허용범위 인지를 판단하여 에러 허용범위인 경우에 실제 성능과 모델 성능을 비교하여 성능의 변화량을 그래프로 출력하는 것을 특징으로 하고;
상기 성능진단 모드는 운전 데이터와 함께 압축기, 연소기, 터빈의 실제성능에 대한 데이터를 입력받아서 압축기, 연소기, 터빈의 실제성능과 제작사에서 제공한 정상범위인 제어한계치를 비교하고, 가스터빈의 현재상태가 정상범위인지를 판단하여 알람 여부를 출력하는 것을 특징으로 하며;
상기 BPT 분석 모드는 운전 데이터를 입력받아서 압축기, 연소기, 터빈의 운전데이터와 제어한계치를 비교하고, BPT의 현재상태가 정상범위인지를 판단하여 정상범위 여부에 대한 알람을 출력하고, 현재의 출력값과 배기가스의 온도분포를 이용하여 이상 연소기를 계산하고, 알람 및 점검요망 연소기를 표시하는 것을 특징으로 하는
가스터빈 정비지원 운용 방법.
- 제8항에 있어서,
상기 제어 한계치는 진동은 0.125mm 이하이고, 로터 냉각 공기 온도는 275℃ 이하이고, 디스크 캐버티 온도는 460℃ 이하이고, 연료 가스 온도와 연소기 입력 스팀 온도 및 연소기 출력 스팀 온도는 소정 온도 범위이고, 베어링 드레인 온도는 77℃ 이하이고, 베어링 메탈 온도는 107℃ 이하이고, 가스터빈 이력 필터 내부 압력은 150mmAq 이하이고, 배기가스 덕트 압력은 680mmAq 이하이고, 연료가스 공급 압력은 37kg/cm2g 이상이고, 가스터빈 냉각 스팀 입력 필터 압력은 0.5kg/cm2이하이며,
상기 BPT의 정상범위는 BPT 전체평균 - 30 ≤ BPT의 정상범위 ≤ BPT 전체평균 + 20로 설정되는 것을 특징으로 하는
가스터빈 정비지원 운용 방법.
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| KR1020140078462A KR101719715B1 (ko) | 2014-06-25 | 2014-06-25 | 가스터빈 정비지원 운용 방법 |
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| KR1020140078462A KR101719715B1 (ko) | 2014-06-25 | 2014-06-25 | 가스터빈 정비지원 운용 방법 |
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2014
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