KR101736504B1 - 발전기용 수소 제어 시스템 - Google Patents

발전기용 수소 제어 시스템 Download PDF

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제임스 다니엘 앤탈렉
제프리 제임스 앤드리츠
앤쏘니 제임스 조지
한스 밀튼 뉴이지트
애비 마리 마그로
케빈 존 오델
포티오스 라프텔리스
스티븐 폴 스칼라타
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제너럴 일렉트릭 캄파니
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Abstract

본 발명은 발전소 시스템내 수소 순도 제어용 시스템에 관한 것이다. 하나의 실시양태에서, 발전기 하우징(312)용 수소 제어 시스템(200)은, 상기 발전기 하우징(312)에 유체-연통되어 있고 발전기 하우징(312)으로부터 추출된 가스 혼합물의 유속을 측정하고 상기 가스 혼합물의 유속을 소정 유속 범위로 조절하도록 구성되어 있는 질량 유동 제어 시스템(100); 및 상기 질량 유동 제어 시스템에 유체-연통되어 있고 질량 유동 제어 시스템(100)으로부터 가스 혼합물의 일부를 수용하고 상기 가스 혼합물의 일부를 배출구로 공급하기 위한 배기 도관(108)을 포함한다.

Description

발전기용 수소 제어 시스템{HYDROGEN CONTROL SYSTEM FOR ELECTRIC GENERATOR}
본원에 개시된 발명은 수소 냉각형 발전기, 보다 구체적으로 수소 냉각형 발전기에서의 수소 유동 및 순도의 제어를 위한 시스템에 관한 것이다.
일부 발전소 시스템, 예를 들어 특정한 핵, 단순식 및 복합식 시스템은, 작동중에 다량의 열을 생산하는 발전기를 위한 냉매로서 수소를 사용한다. 수소의 높은 열용량, 낮은 밀도 및 풍손(windage loss)의 감소능은 전체 시스템의 효율 및 발전기의 생산량을 개선시킨다. 이러한 특성들은 발전기 내부의 수소 순도를 높은 수준으로 유지하는 것이 바람직하다. 그러나, 이러한 발전기 내부의 수소 순도의 유지는 전형적으로 많은 비용이 든다. 일부 발전소 시스템은 발전기 또는 드레인 인라지먼트(drain enlargement) 내부의 가스 혼합물의 일부를 추출하고 상기 가스 혼합물의 일부를 주변으로 배기하고 이것을 깨끗한 수소로 대체하는 소기 시스템(scavenging system)을 통해 수소를 제거한다. 이러한 시스템은 소기 시스템을 통해 가스의 유동을 조절하는, 수동 조절식 니들 밸브(needle valve) 세트를 사용한다. 이러한 수동 조절식 니들 밸브는 상기 발전기 외부로의 수소 유동을 정확하게 제어하지 못하여, 발전기가 비효율적으로 작동하게 할 수 있다.
본 발명은 종래의 발전기 내부의 수소 순도 유지의 문제점을 극복하여, 저렴하면서도 수소 순도를 정확하게 제어할 수 있는 해결책을 제공하고자 한다.
본 발명은 발전소 시스템내 수소 순도 제어용 시스템을 제공한다. 하나의 실시양태에서, 본 발명의 발전기 하우징용 수소 제어 시스템은, 상기 발전기 하우징에 유체-연통되어 있고, 상기 발전기 하우징으로부터 추출된 가스 혼합물의 유속을 측정하여 소정 유속 범위로 조절하도록 구성되어 있는 질량 유동 제어 시스템; 및 상기 질량 유동 제어 시스템에 유체-연통되어 있고, 상기 질량 유동 제어 시스템으로부터 가스 혼합물의 일부를 수용하여 배출구로 공급하기 위한 배기 도관을 포함한다.
본 발명의 제 1 양태는, 상기 발전기 하우징에 유체-연통되어 있고, 상기 발전기 하우징으로부터 추출된 가스 혼합물의 유속을 측정하고 상기 가스 혼합물의 유속을 소정 유속 범위로 조절하도록 구성되어 있는 질량 유동 제어 시스템; 및 상기 질량 유동 제어 시스템에 유체-연통되어 있고, 상기 질량 유동 제어 시스템으로부터 가스 혼합물의 일부를 수용하고 상기 가스 혼합물의 일부를 배출구로 공급하기 위한 배기 도관을 포함하는 발전기 하우징용 수소 제어 시스템을 제공한다.
제 2 양태는, 터빈; 상기 터빈에 작동가능하게 연결되어 있고(operatively connected) 가스 혼합물-함유 하우징을 포함하는 발전기; 상기 하우징에 유체-연통되어 있고 상기 가스 혼합물내 수소 순도를 모니터링하는 순도 모니터링 시스템(purity monitoring system; PMS); 상기 발전기 하우징으로부터 가스 혼합물을 수용하기 위한 주입구; 상기 발전기 하우징에 유체-연통되어 있고, 발전기 하우징으로부터 추출된 가스 혼합물의 유속을 측정하고 상기 가스 혼합물의 유속을 소정 유속 범위로 조절하도록 구성되어 있는 질량 유동 제어 시스템; 및 상기 질량 유량 제어 시스템에 유체 연통되어 있고, 상기 질량 유동 제어 시스템으로부터 상기 가스 혼합물의 일부를 수용하고 상기 가스 혼합물의 일부를 배출구로 공급하기 위한 배기 도관을 포함하는 발전 시스템을 제공한다.
제 3 양태는, 가스 터빈; 상기 가스 터빈에 작동가능하게 연결되어 있는 열 회수 스팀 발전기(heat recovery steam generator; HRSG); 상기 HRSG에 작동가능하게 연결되어 있는 스팀 터빈; 상기 가스 터빈 또는 상기 스팀 터빈 중 하나 이상에 작동가능하게 연결되어 있고 가스 혼합물-함유 하우징을 포함하는 발전기; 상기 하우징에 유체 연통되어 있고 상기 가스 혼합물 내 수소 순도를 모니터링하는 순도 모니터링 시스템(PMS); 상기 발전기 하우징에 유체-연통되어 있고, 상기 발전기 하우징으로부터 추출된 가스 혼합물의 유속을 측정하고 상기 가스 혼합물의 유속을 소정 유속 범위로 조절하도록 구성되어 있는 질량 유동 제어 시스템; 및 상기 질량 유동 제어 시스템에 유체-연통되어 있고, 상기 질량 유동 제어 시스템으로부터 가스 혼합물의 일부를 수용하고 상기 가스 혼합물의 일부를 배출구로 공급하기 위한 배기 도관을 포함하는 복합식 발전 시스템(combined cycle power generation system)을 제공한다.
본 발명에 따른 질량 유동 제어 시스템을 사용함으로써, 가스 혼합물의 유속을 소정 유속 범위로 조절하여 수소 제어 시스템의 효율 및 전체 발전 시스템의 효율을 증가시킬 수 있다.
본 발명의 이러한 특징부 및 다른 특징부는 본 발명의 다양한 실시양태를 도시하는 첨부된 도면과 함께 후술되는 본 발명의 다양한 실시양태의 상세한 설명으로부터 보다 용이하게 이해될 것이다.
도 1은, 본 발명의 양태에 따른 수소 제어 시스템의 실시양태의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 양태에 따른 발전 시스템의 실시양태의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 양태에 따른 순도 모니터링 시스템의 실시양태의 개략도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시양태에 따른 복합식 발전소 시스템의 일부를 설명하는 블록도이다.
본 명세서의 도면은 임의 축척임을 주지하여야 한다. 상기 도면들은 본 발명의 구체적인 양태를 도시할 뿐이지, 본 발명의 범주를 한정하고자 하는 것으로 고려되어서는 안된다. 도면에서, 유사한 번호는 도면 간의 유사한 구성요소를 나타내는 것이다.
도면 부호
100 질량 유동 제어 시스템
102 주입구
106 수소 공급원
108 배기 도관
110 질량 유동 제어 밸브
112 솔레노이드 밸브
116 질량 유량계
200 수소 제어 시스템
202 발전기
204 순도 모니터링 시스템
208 터빈
216 외부 데이타베이스
220 발전 시스템
302 순도 모니터
304 분석기
306 전방부
308 중앙부
310 후방부
312 발전기 하우징
315, 316, 317 샘플링 포인트
400 다축 복합식 발전소
402 가스 터빈
404 HRSG
406 스팀 터빈
407, 409 축
500 단일축 복합식 발전소
전술한 바와 같이, 본 발명의 양태는 질량 유동 제어 시스템을 사용하는 수소 냉각형 발전기에서 수소의 유동 및 순도를 제어한다. 질량 유동 제어 시스템은 배기 도관으로의 가스 혼합물의 유속을 측정하고 소정 유속 범위로 조절하여, 상기 시스템의 소기율의 정확한 제어를 통해 상기 시스템내 평균 수소 순도를 증가시킨다.
당 분야의 발전 시스템(예를 들어, 핵 반응기, 스팀 터빈, 가스 터빈 등을 포함함)에서, 수소 냉각형 발전기는 종종 상기 시스템의 일부로서 사용되고 소기 시스템을 포함할 수 있다. 전형적으로, 상기 소기 시스템은 수동 조절식 니들 밸브 세트 및 하나 이상의 솔레노이드 밸브를 사용하여 상기 소기 시스템 전반에 걸쳐 가스의 유속을 조절한다. 상기 하나 이상의 솔레노이드 밸브는 발전기 내부의 수소의 순도 측정치에 따라 개폐되도록 고안되어 있어서, 순도가 소정의 순도 측정치 밑으로 떨어지면 개방되고, 순도가 제 2의 소정의 순도 측정치 위로 오르면 폐쇄된다. 그러나, 이러한 조절 시스템의 부정확한 제어 및 불량한 허용 오차로 인하여, 상기 시스템에 오차 범위(margin of error)가 형성된다. 상기 오차 범위는 상기 발전기를 위한 최적 순도 범위를 벗어나도록 2개의 소정 순도값이 수동적으로 설정되도록 하여, 제공된 시스템의 최적 순도 수준으로부터 상당히 벗어나게 하여 상기 유속/소기율의 조정이 요구된다. 이것은 톱날 패턴(saw-tooth pattern) 순도 수준을 유발하여, 바람직하지 못하게 낮은 평균 순도 수준 및 바람직하지 못하게 낮은 시스템 효율을 야기한다. 상기 발전기의 낮은 평균 수소 순도는 큰 열-손실 및 풍손을 야기하여 발전 시스템의 전체 효율을 손상시킨다.
다시 도면을 보면, 질량 유동 제어 시스템을 포함하는 수소 제어 시스템의 실시양태가 도시되어 있으며, 여기서 상기 질량 유동 제어 시스템은 상기 소기 질량 유속을 소정 유속 범위로 조절함으로써 수소 제어 시스템의 효율 및 전체 발전 시스템의 효율을 증가시킬 수 있다. 상기 도면의 각각의 구성요소는 통상적인 수단, 예를 들어 도 1 내지 5에 화살표로 표시된 바와 같은 기타 공지된 수단 또는 공지된 도관을 통해 연결될 수 있다. 구체적으로, 도 1을 보면, 질량 유동 제어 시스템(100)의 실시양태의 개략도가 도시되어 있다. 상기 질량 유동 제어 시스템(100)은, 주입구(102), 질량 유동 제어 밸브(110), 우회 밸브(112) 및 배기 도관(108)을 포함할 수 있다. 질량 유동 제어 시스템(100)은 주입구(102)를 통해 발전기(202)로부터 추출된 가스 혼합물을 수용할 수 있고, 여기서 주입구(102)는 질량 유동 제어 시스템(100)으로 가스 혼합물을 공급하기 위한 임의의 통상적인 도관일 수 있다. 질량 유동 제어 시스템(100)은 주입구(102)를 통한 상기 가스 혼합물의 유속을 측정하고 추가로 논의하는 방식으로 상기 가스 혼합물의 유속을 조절할 수 있다. 배기 도관(108)은 질량 유동 제어 시스템(100)으로부터 조절된 유속의 가스 혼합물을 수용하고, 상기 가스 혼합물을 주변으로 배출할 수 있다.
본 발명의 하나의 실시양태에서, 질량 유동 제어 시스템(100)은 주입구(102)를 통한 상기 가스 혼합물의 유속을 소정 유속 범위로 조절할 수 있는 하나 이상의 질량 유동 제어 밸브(110)를 포함한다. 상기 하나 이상의 질량 유동 제어 밸브(110)는 당업계에 공지된 통상적인 질량 유동 제어 밸브(예를 들어, 나비꼴 밸브(butterfly valve), 글로브 밸브(globe valve) 등)일 수 있다. 하나의 실시양태에서, 상기 하나 이상의 질량 유동 제어 밸브(110)가 소정 유속 범위로 상기 유속을 적절하게 조절하는 데에 실패하면, 상기 질량 유동 제어 밸브(110)는 폐쇄되어 질량 유동 제어 밸브(110)를 통한 상기 가스 혼합물의 유동을 중지시킨다. 상기 실패의 원인으로는 오일 오염, 신호 손실, 전력 손실 등을 들 수 있다. 하나의 실시양태에서, 질량 유동 제어 시스템(100)는, 독립적으로 각각의 주입구(102) 및 배기 도관(108)과 유체-연통되어 있는 하나 이상의 질량 유동 제어 밸브(110) 및 하나 이상의 백업(back-up) 솔레노이드 밸브(112)를 포함할 수 있다. 상기 솔레노이드 밸브(112)는 정상 공정 중 폐쇄될 수 있다. 그러나, 상기 가스 혼합물의 유속을 소정 유속 범위로 조절하는 것을 실패한 하나 이상의 질량 유동 제어 밸브(110)에 대한 응답으로, 솔레노이드 밸브(112)가 개방되어, 상기 가스 혼합물이 하나 이상의 질량 유동 제어 밸브(110)를 우회하도록 할 수 있다.
본 발명의 하나의 실시양태에서, 질량 유동 제어 시스템(100)은 상기 가스 혼합물의 질량 유동을 측정하기 위해, 질량 유동 제어 밸브(110)에 결합된 질량 유량계(116)를 포함한다. 하나의 실시양태에서, 상기 질량 유량계(116)는 통상적인 열 방출 질량 유량계를 포함할 수 있다. 다른 실시양태에서, 상기 질량 유량계(116)는 통상적인 코리올리스(coriolis) 질량 유량계를 포함할 수 있다. 이들 질량 유량계는 단순히 예이며, 상기 질량 유량계는 당업계의 공지된 통상적인 질량 유량계 중 임의의 유형일 수 있음이 인정되어야만 한다.
도 2를 보면, 발전 시스템(220)의 실시양태의 개략도가 도시되어 있다. 발전 시스템(220)은 터빈(208)과 작동가능하게 연결되어 있고 수소 제어 시스템(200)에 유체-연통되어 있는 발전기(202)를 포함할 수 있다. 당업계에 공지된 바와 같이, 발전기(202)는 수소를 포함하는 가스 혼합물을 함유할 수 있는 발전기 하우징(또는 간단히, 하우징)(312)을 포함할 수 있다. 이러한 실시양태에서, 수소 제어 시스템(200)은 도 1의 질량 유동 제어 시스템(100)을 참고로 하여 도시되고 기술된 요소들을 포함할 수 있다. 수소 제어 시스템(200)은 추가로 순도 모니터링 시스템(purity monitoring system ; PMS)(204)(도 1의 가상 상자(phantom box)에 도시됨)을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 수소 제어 시스템(200)은 PMS(204), 주입구(102), 질량 유동 제어 시스템(100) 및 배기 도관(108)을 포함할 수 있다. 이러한 실시양태에서, 질량 유동 제어 시스템(100)은 (도 1를 참고로 하여 유사하게 기술한 바와 같이) 배기 도관(108) 및 발전기(202)에 유체-연통될 수 있고, (예를 들어, 배선 연결 또는 무선 수단에 의해 전기적으로, 레버(lever) 또는 작동기를 통해 기계적으로, 공지된 전기적 및 기계적 요소의 조합을 통해 전기-기계적으로, 또는 임의의 기타 공지된 수단을 통해) PMS(204)에 작동가능하게 연결될 수 있다. PMS(204)는 또한 통상적인 도관(도면 부호는 생략함)을 통해 하우징(312)에 유체 연통될 수도 있다. PMS(204)는 하우징(312) 내부의 수소의 순도 수준을 모니터링하고 순도 측정 신호를 질량 유동 제어 시스템(100)으로 출력할 수 있다. 질량 유동 제어 시스템(100)은 주입구(102)를 통해 하우징(312)으로부터 가스 혼합물의 일부를 수용할 수 있고, PMS(204)로부터 수용된 신호에 기초하여 하우징(312)로부터 추출된 가스 혼합물의 유속을 조절하여 배기 도관(108)으로 수송할 수 있다. 예를 들어, PMS(204)가 하우징(312) 내부의 수소 순도가 목적하는 수준보다 낮음을 나타내는 신호를 질량 유동 제어 시스템(100)으로 보내면, 질량 유동 제어 시스템(100)은 상기 시스템을 통한 질량 유속을 증가시킬 수 있다. 다른 예에서, PMS(204)가 하우징(312) 내부의 수소 순도가 목적하는 수준보다 높음을 나타내는 신호를 질량 유동 제어 시스템(100)에 보내면, 상기 질량 유동 제어 시스템(100)은 상기 시스템 전반에 걸쳐 상기 질량 유속을 감소시킬 수 있다. 배기 도관(108)은 추가로 PMS(204)로부터 가스 혼합물의 제 2 분획을 수용하고 상기 제 2 분획을 배출구(예를 들어, 주변 공기)에 공급할 수 있다. 하나의 실시양태에서, PMS(204)는 예를 들어 무선 수단 또는 배선 수단을 통해 외부 데이터베이스(216)(가상 상자에 도시되어 있음)로 신호를 전송하기 위한 요소를 포함할 수 있다. 외부 데이터베이스(216)는 PMS(204)로부터 전송된 데이터를 저장 및/또는 분석하기 위해 사용될 수 있고, 여기서 상기 분석은 진단 분석, 효율 분석, 제어 분석 등을 포함할 수 있다. 다른 실시양태에서, PMS(204)는 수소 제어 시스템(200)(가상 상자에 도시함)에 의해 수소 공급원(106)에 작동가능하게 연결될 수 있다. 수소 공급원(106)은 통상적인 도관을 통해 하우징(312)에 유체 연통될 수 있고, PMS(204)로부터의 신호에 대한 응답으로 하우징(312)에 깨끗한 수소를 공급할 수 있다.
도 3을 보면, 도 2의 PMS(204)의 실시양태의 개략도가 도시되어 있다. 실시양태에 따르면, PMS(204)는 둘 이상의 분석기(304)에 작동가능하게 연결되어 있는 순도 모니터(302)를 포함할 수 있다. 분석기(304)는 하우징(312) 내부에 배치될 수 있는 복수개의 샘플링 포인트(예를 들어, 샘플링 탭)(315, 316, 317)에 작동가능하게 연결될 수 있다. 본 발명의 실시양태에 따라 임의의 개수의 샘플링 포인트 및 분석기가 사용될 수 있음이 이해되어야 한다. 샘플링 포인트는 하우징 내부에 임의의 패턴으로 배치될 수 있다(예를 들어, 모든 샘플링 포인트가 하우징의 단일 영역 내부에 배치되거나, 모든 샘플링 포인트가 하우징 영역들에 걸쳐 균일하게 배치되거나, 모든 샘플링 포인트가 하우징의 영역 중 일부 영역에만 배치된다). 샘플링 포인트(315, 316, 317)는 하우징(312) 내부의 환경 조건(예를 들어, 온도, 압력, 수소 순도)에 대한 측정치(예를 들어, 가스 샘플)를, 상기 측정치를 분석하고 모니터(302)에 이를 전달할 수 있는 분석기(304)에 제공할 수 있다. 상기 분석기(304)는 당업계에 공지된 임의의 크기 또는 유형일 수 있고 이들이 연결되어 있는 시스템 또는 이들의 적용예에 따라 달라질 수 있음이 이해되어야만 한다. 분석기(304)의 공통 번호는 명확하게 하기 위한 것이지, 이들 분석기(304)가 반드시 동일해야 하는 것은 아니다. 하나의 실시양태에서, 하우징(312)은 전방부(306), 중앙부(308) 및 후방부(310)를 포함할 수 있다. 도시하는 바와 같이, 샘플링 포인트(315, 316, 317)는 독립적으로 둘 이상의 분석기(304)에 작동가능하게 연결될 수 있고 샘플링 포인트(315, 316, 317) 중 하나 이상이 전방부(306), 중앙부(308) 및 후방부(310) 중 각각 내부에 놓이도록 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 적어도 2개 이상의 분석기(304)는 각각 단일 샘플링 포인트에 연결되어, 경보 상태(예를 들어, 낮은 수소 순도 측정치)에서, 각각의 분석기(304)는 실질적으로 동시에 동일한 샘플링 포인트(315, 316 또는 317)를 측정하여, 동일한 샘플링 포인트에서 2개의 해당 측정치를 제공할 수 있다. 각각의 샘플링 포인트에 복수개의 분석기가 연결되면, 무엇보다도, 특정 분석기의 결함 진단을 가능하게 할 수 있는 것으로 이해된다. 예를 들어, 2개의 분석기(304)가 동일한 샘플링 포인트(예를 들어, 315, 316, 317)에서 실질적으로 개별적인 측정치를 관찰하는 경우, 하나의 분석기(304)는 결함을 경험할 수 있다. 각각의 샘플링 포인트의 감소된 분석은 시스템 결함의 보다 효율적인 검출을 제공할 수 있다.
도 4를 보면, 다축 복합식 발전소(400) 일부의 개략도를 도시하고 있다. 복합식 발전소(400)는 예를 들어 발전기(202)에 작동가능하게 연결되어 있는 가스 터빈(402)을 포함할 수 있다. 발전기(202)는 도 1의 질량 유동 제어 시스템(100)(또는 도 2의 수소 제어 시스템, 또는 본원에서 기술된 다른 실시양태)에 유체 연통될 수 있다. 발전기(202) 및 가스 터빈(402)은 축(407)에 기계적으로 연결될 수 있고, 상기 축(407)은 발전기(202)와 가스 터빈(402)의 구동 축(도시하지 않음) 사이에 에너지를 전달할 수 있다. 또한, 가스 터빈(402) 및 스팀 터빈(406)에 작동가능하게 연결되어 있는 열 교환기(404)가 도 4에 도시되어 있다. 열 교환기(404)는 통상적인 도관(도면 번호 생략함)을 통해 가스 터빈(402) 및 스팀 터빈(406) 둘다에 유체 연통될 수 있다. 열 교환기(404)는 통상적인 열 회수 스팀 발전기(HRSG), 예를 들어 통상적인 복합식 발전 시스템에 사용되는 것일 수 있다. 발전 업계에서 공지된 바와 같이, HRSG(404)는 물 공급과 함께 가스 터빈(402)으로부터의 고온 배기 가스를 사용하여, 스팀 터빈(406)에 공급할 스팀을 형성할 수 있다. 스팀 터빈(406)은 선택적으로 (제 2 축(409)을 통해) 제 2 발전기 시스템(202)과 연결될 수 있다. 발전기(202)는 당업계에 공지된 임의의 크기 또는 유형일 수 있고, 이들이 연결된 시스템 또는 이들의 적용례에 따라 변할 수 있음이 이해될 것이다. 발전기의 공통 번호는 명확하게 하기 위한 것이지, 이들 발전기가 반드시 동일해야만 하는 것은 아니다. 발전기 시스템(202) 및 제 2 축(409)은 전술한 발전기 시스템(202) 및 축(407)과 실질적으로 유사하게 작동할 수 있다. 다른 실시양태에서, 도 5에 도시된 바와 같이, 단일축 복합식 발전소(500)는, 단일축(407)을 통해 가스 터빈(402) 및 스팀 터빈(406) 둘다가 연결된 단일 발전기(202)를 포함할 수 있다.
본 명세서의 수소 제어 시스템은, 구체적인 발전기, 발전 시스템 또는 다른 시스템 중 임의의 하나로 한정하고자 하는 것이 아니라, 다른 발전 시스템 및/또는 상기 시스템들(예를 들어, 복합식, 단일식, 핵 반응기)과 함께 사용될 수 있다. 추가로, 본 발명의 수소 제어 시스템은, 본원에서 기술한 수소 제어 시스템 및 질량 유동 제어 시스템의 유동 및 순도 제어로부터의 이점을 갖는, 본원에서는 기술하지 않은 다른 시스템과 함께 사용될 수도 있다.
본원에서 사용된 용어는 구체적인 실시양태만을 기술하기 위한 것이지 상기 개시 내용을 한정하기 위한 것은 아니다. 본원에서 사용되는 단수형은, 문맥상 뚜렷하게 다르게 언급하지 않는 한, 복수형을 포함한다. 추가로, "포함하는" 및 "포함한다"라는 용어는, 본 명세서에 사용되는 경우, 언급된 특징부, 정수, 단계, 공정, 구성요소 및/또는 요소의 존재를 명시하는 것이지, 하나 이상의 다른 특징부, 정수, 단계, 공정, 구성요소, 요소 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 부가를 배제하는 것은 아니다.
최상의 방식을 비롯한 상술한 명세서는 본 발명을 개시하고 추가로 당업계의 숙련자가 본 발명을 수행하도록 하기 위한(예를 들어, 임의의 장치 또는 시스템을 제조 및 사용하고 임의의 관련 방법의 수행을 가능하게 하기 위한) 예로서 사용될 수 있다. 본 발명의 특허가능한 범주는 특허청구범위에 의해 정의되고, 당업계의 숙련자들이 고려할 수 있는 다른 예를 포함할 수 있다. 이러한 다른 예는, 특허청구범위의 문헌적 언어와 상이하지 않은 구조적 요소를 갖거나, 특허청구범위의 문헌적 언어와는 실질적으로 상이하지 않는 균등한 구조적 요소를 갖는다면, 본원 특허청구범위의 범주에 포함되는 것이다.

Claims (10)

  1. 발전기 하우징(312)에 작동가능하게 연결되어 있고 상기 발전기 하우징(312) 내 환경 조건을 모니터링하도록 구성되어 있는 순도 모니터링 시스템(PMS)(204);
    상기 PMS(204)에 작동가능하게 연결되어 있고, 상기 발전기 하우징(312)으로부터 가스 혼합물을 추출하기 위한 상기 발전기 하우징(312)의 배출구에 유체-연통되어 있으며(fluidly connected), 상기 추출된 가스 혼합물의 유속을 측정하고 상기 추출된 가스 혼합물의 유속을 하나 이상의 질량 유동 제어 밸브(110)를 통해 소정 유속 범위로 조절하도록 구성되어 있는 질량 유동 제어 시스템(100)으로서,
    상기 질량 유동 제어 시스템(100)이 상기 발전기 하우징(312)에 유체-연통된 솔레노이드 밸브(112)를 포함하고, 상기 질량 유동 제어 시스템(100)이 상기 추출된 가스 혼합물의 유속을 소정 유속 범위로 조절하는데 실패한 하나 이상의 질량 유동 제어 밸브(110)에 대한 응답으로 상기 솔레노이드 밸브(112)를 개방하고 하나 이상의 질량 유동 제어 밸브(110)를 폐쇄하도록 추가로 구성되는 질량 유동 제어 시스템(100);
    상기 질량 유동 제어 시스템(100)의 배출구에 유체-연통되어 있고, 상기 질량 유동 제어 시스템(100)으로부터 상기 추출된 가스 혼합물의 일부를 수용하고 상기 추출된 가스 혼합물의 일부를 주변으로 공급하기 위한, 배기 도관(108)
    을 포함하는, 발전기 하우징(312)용 수소 제어 시스템(200).
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 질량 유동 제어 시스템(100)이 상기 PMS(204)로부터 수용된 신호에 기초하여 상기 가스 혼합물의 유속을 조정하는, 수소 제어 시스템(200).
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 발전기 하우징(312)이 전방부(306), 중앙부(308) 및 후방부(310)를 갖고,
    상기 PMS(204)가, 상기 발전기 하우징(312)의 전방부(306), 상기 발전기 하우징(312)의 후방부(310) 및 상기 발전기 하우징(312)의 중앙부(308) 중 하나 이상에 독립적으로 작동가능하게 연결되어 있는 2개 이상의 분석기(304)를 포함하는,
    수소 제어 시스템(200).
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 2개 이상의 분석기(304)가 각각 상기 발전기 하우징(312)의 전방부(306), 상기 발전기 하우징(312)의 후방부(310) 및 상기 발전기 하우징(312)의 중앙부(308) 중 하나를 실질적으로 동시에 모니터링하는, 수소 제어 시스템(200).
  9. 터빈(208);
    상기 터빈(208)에 작동가능하게 연결되어 있고 가스 혼합물-함유 하우징(312)을 포함하는 발전기(202);
    상기 하우징(312)에 유체-연통되어 있고 상기 가스 혼합물내 수소 순도를 모니터링하도록 구성되어 있는 순도 모니터링 시스템(PMS)(204);
    상기 PMS(204)에 작동가능하게 연결되어 있고, 상기 하우징(312)으로부터 가스 혼합물의 일부를 추출하기 위한 상기 하우징(312)의 배출구에 유체-연통되어 있으며, 상기 추출된 일부의 가스 혼합물의 유속을 측정하고 상기 추출된 일부의 가스 혼합물의 유속을 하나 이상의 질량 유동 제어 밸브(110)을 통해 소정 유속 범위로 조절하도록 구성되어 있는 질량 유동 제어 시스템(100)으로서,
    상기 질량 유동 제어 시스템(100)이 상기 하우징(312)의 배출구에 유체-연통된 솔레노이드 밸브(112)를 포함하고, 상기 질량 유동 제어 시스템(100)이 상기 추출된 일부의 가스 혼합물의 유속을 소정 유속 범위로 유속 조절하는데 실패한 하나 이상의 질량 유동 제어 밸브(110)에 대한 응답으로 상기 솔레노이드 밸브(112)를 개방하고 하나 이상의 질량 유동 제어 밸브(110)를 폐쇄하도록 추가로 구성되는 질량 유동 제어 시스템(100); 및
    상기 질량 유동 제어 시스템(100)의 배출구에 유체-연통되어 있고, 상기 질량 유동 제어 시스템(100)으로부터 상기 추출된 가스 혼합물을 수용하고 상기 추출된 가스 혼합물을 주변으로 공급하기 위한, 배기 도관(108)
    을 포함하는 발전 시스템(220).
  10. 가스 터빈(402);
    상기 가스 터빈(402)에 작동가능하게 연결되어 있는 열 회수 스팀 발전기(heat recovery steam generator; HRSG)(404);
    상기 HRSG(404)에 작동가능하게 연결되어 있는 스팀 터빈(406);
    상기 가스 터빈(402) 또는 상기 스팀 터빈(406) 중 하나 이상에 작동가능하게 연결되어 있고 가스 혼합물-함유 하우징(312)을 포함하는 발전기(202);
    상기 발전기(202)에 유체 연통되어 있고 상기 가스 혼합물 내 수소 순도를 모니터링하는 순도 모니터링 시스템(PMS)(204);
    상기 PMS(204)에 작동가능하게 연결되어 있고, 상기 하우징(312)으로부터 가스 혼합물을 추출하기 위한 상기 하우징(312)의 배출구에 유체-연통되어 있으며, 상기 추출된 가스 혼합물의 유속을 측정하고 상기 추출된 가스 혼합물의 유속을 하나 이상의 질량 유동 제어 밸브(110)를 통해 소정 유속 범위로 조절하도록 구성되어 있는, 질량 유동 제어 시스템(100)으로서,
    상기 질량 유동 제어 시스템(100)이 상기 하우징(312)의 배출구에 유체-연통된 솔레노이드 밸브(112)를 포함하고, 상기 질량 유동 제어 시스템(100)이 유속을 소정 유속 범위로 조절하는데 실패한 하나 이상의 질량 유동 제어 밸브(110)에 대한 응답으로 상기 솔레노이드 밸브(112)를 개방하고 하나 이상의 질량 유동 제어 밸브(110)를 폐쇄하도록 추가로 구성되는 질량 유동 제어 시스템(100); 및
    상기 질량 유동 제어 시스템(100)의 배출구에 유체-연통되어 있고, 상기 질량 유동 제어 시스템(100)으로부터 상기 추출된 가스 혼합물의 일부를 수용하고 상기 추출된 가스 혼합물의 일부를 주변으로 공급하기 위한, 배기 도관(108)
    을 포함하는, 복합식 발전 시스템(combined cycle power generation system)(400, 500).
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