KR101833835B1 - Gas turbine operation margin prediction system using weather fore cast - Google Patents

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KR101833835B1
KR101833835B1 KR1020160109268A KR20160109268A KR101833835B1 KR 101833835 B1 KR101833835 B1 KR 101833835B1 KR 1020160109268 A KR1020160109268 A KR 1020160109268A KR 20160109268 A KR20160109268 A KR 20160109268A KR 101833835 B1 KR101833835 B1 KR 101833835B1
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권성길
안형철
김해욱
태성규
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한국중부발전(주)
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Abstract

The present invention relates to a system to predict an operation margin of a gas turbine using weather forecasting of the Meteorological Administration to analyze and monitor a combustion stability margin range and degree of performance change in advance in consideration of the characteristics of a gas turbine sensitive to changes in the external atmospheric environment, to understand the degree of overall stable operation margin of the gas turbine to ensure stable power generation and protect gas turbine equipment in a combined thermal power plant. According to the present invention, the system comprises: a weather forecast database (100) to store and manage inputted weather forecasts; an operation information database (200) to store and manage inputted operation information of a gas turbine; and an operation margin prediction server (300) receiving the weather forecast of the weather forecast database (100) and the operation information of the operation information database (200), and predicting the operation margin of the gas turbine suitable for the weather forecast of the weather forecast database (100) inputted in real time while providing weather forecast and operation information to generate and manage the operation margin.

Description

기상예보를 활용한 가스터빈 운전여유도 예측시스템{GAS TURBINE OPERATION MARGIN PREDICTION SYSTEM USING WEATHER FORE CAST}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a gas turbine operating margin prediction system using weather forecasting,

본 발명은 안정적인 전력생산과 복합화력 가스터빈 설비 보호를 위해 외부 대기 환경 변화에 민감한 가스터빈 특성을 반영하여, 연소 안정 여유 범위, 성능 변화 정도를 기상청 예보를 활용하여 선제적으로 분석 및 감시하여 가스터빈의 전반적인 안정운전 여유정도를 파악할 수 있는 기상예보를 활용한 가스터빈 운전여유도 예측시스템에 관한 것이다. The present invention preliminarily analyzes and monitors the combustion stability margin range and the degree of performance change using the weather forecast, reflecting the characteristics of the gas turbine sensitive to changes in the outside air environment for stable power generation and protection of the combined- The present invention relates to a gas turbine operation margin prediction system using a weather forecast that can grasp the overall stable operation margin of a turbine.

일반적으로, 발전소의 복합화력 가스터빈은 주위 대기환경에 의해 발전 출력 뿐 아니라, 가스터빈 운전 상황에도 상당한 영향을 받는다. Generally, the combined-cycle power gas turbine of a power plant is greatly influenced not only by the power output but also by gas turbine operation conditions due to the ambient air environment.

이러한, 복합화력 가스터빈은 연료의 연속적인 연소 반응에 의한 열매체가 직접 터빈을 회전하여 전력을 생산하는 방식이다. 이에 따라 외부에서 유입되는 대기 조건(온도, 습도, 압력 등)의 변화에 따라 불안정한 연소가 일어날 개연성이 있으며, 이를 감시하기 위한 연소동압 감시시스템을 구비하여 가스터빈의 안정 운전을 도모하고 있는 실정이다. Such a combined thermal power gas turbine is a system in which a heating medium by continuous combustion of fuel produces power by directly rotating the turbine. Accordingly, there is a possibility that unstable combustion will occur due to changes in atmospheric conditions (temperature, humidity, pressure, etc.) flowing from the outside, and a combustion dynamic pressure monitoring system is provided for monitoring the stable combustion operation of the gas turbine .

또한, 외부 대기 환경 변화(미세먼지, 눈 등)에 의한 압축기 오염, 공기 유입 필터 차압 상승 등 복합화력 가스터빈 안정 운전에 악 영향을 미치는 요인으로 인해 발전 정지 등의 고장 사례가 꾸준히 발생하고 있는 상황이다. In addition, problems such as power generation stoppage have been steadily occurring due to factors adversely affecting stable operation of a combined cycle gas turbine such as contamination of the compressor due to changes in the external atmospheric environment (fine dust, snow, etc.) to be.

따라서, 상기와 같은 문제점이 발생하는 시점에 분석 및 조치하는 방식이 주를 이루었으며, 발전설비 유지보수 비용이 증가하는 문제점 중의 하나였다고 할 수 있다. Accordingly, a method of analyzing and taking measures at the time of occurrence of the above-mentioned problems is a major factor, and it can be said that the maintenance cost of power generation facilities is one of the problems.

본 발명의 배경기술은 대한민국 특허청에 출원되어 등록된 등록특허공보 10-1423191호(2014.07.18.)가 게재되어 있다. BACKGROUND ART [0002] The background art of the present invention is disclosed in Korean Patent Registration No. 10-1423191 (Apr.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 안정적인 전력생산과 복합화력 가스터빈 설비 보호를 위해 외부 대기 환경 변화에 민감한 가스터빈 특성을 반영하여, 연소 안정 여유 범위, 성능 변화 정도를 기상청 예보를 활용하여 선제적으로 분석 및 감시하여 가스터빈의 전반적인 안정운전 여유정도를 파악할 수 있는 기상예보를 활용한 가스터빈 운전여유도 예측시스템을 제공하고자 하는 것이다. The problem to be solved by the present invention is to reflect the characteristics of the gas turbine sensitive to the change of the external atmosphere environment for stable power generation and protection of the combined-cycle gas turbine facility, And to provide a gas turbine operating margin prediction system that utilizes weather forecasting to grasp the overall stable operating margin of the gas turbine.

본 발명의 일실시예에 따른 기상예보를 활용한 가스터빈 운전여유도 예측시스템은, 입력되는 기상예보를 저장하여 관리하는 기상예보DB(100)와, 입력되는 가스터빈의 운전정보를 저장하여 관리하는 운전정보DB(200)와, 기상예보DB(100)의 기상예보를 제공받고, 운전정보DB(200)의 운전정보를 제공받으며, 제공된 기상예보 및 운전정보를 이용하여 운전여유도를 생성하여 관리하면서 실시간으로 입력되는 기상예보DB(100)의 기상예보에 적합한 가스터빈의 운전여유도를 예측하는 운전여유도 예측서버(300)를 포함하는 것을 특징으로 한다. The gas turbine operation margin estimating system using the weather forecast according to an embodiment of the present invention includes a weather forecast DB 100 for storing and managing input weather forecasts, The operation information DB 200 receives weather forecasts of the weather forecast DB 100 and receives the operation information of the operation information DB 200 and generates the operation margin using the provided weather forecast and operation information And an operation margin estimating server (300) for predicting the operation margin of the gas turbine, which is suitable for the weather forecast of the weather forecast DB (100) inputted in real time while being managed.

바람직하게, 운전여유도는 대기온도, 대기압, 상대습도, 미세먼지농도에 대한 기상예보 및 흡입기필터, 연소실, 압축기, 터빈에 대한 운전정보를 포함하는 것을 특징으로 한다. Preferably, the operating margin includes the atmospheric temperature, the atmospheric pressure, the relative humidity, the weather forecast for the fine dust concentration, and the operating information for the inhaler filter, the combustion chamber, the compressor, and the turbine.

바람직하게, 운전여유도 예측서버(300)는 기상예보DB(100)에서 제공되는 각각의 기상예보에 운전정보DB(200)에서 제공되는 각각의 운전정보를 매칭시켜서 운전여유도로 가공하여 관리하는 운전여유도관리부(310)와, 기상예보DB(100)에서 실시간으로 제공되는 기상예보를 인식하는 기상예보인식부(320)와, 기상예보인식부(320)에서 인식된 현재 기상예보에 일치되는 기상예보가 포함된 운전여유도를 운전여유도관리부(310)에서 검색하는 운전여유도검색부(330)와, Preferably, the operation margin estimating server 300 matches each of the operation information provided in the operation information DB 200 to each of the weather forecasts provided in the weather forecast DB 100, A weather forecasting unit 320 for recognizing a weather forecast provided in real time in the weather forecast database 100; a weather forecasting unit 320 for detecting a weather forecast corresponding to the current weather forecast recognized by the weather forecast recognition unit 320; A driving allowance searching unit 330 for searching the driving allowance managing unit 310 for the driving allowance including the forecast,

운전여유도검색부(330)에서 검색된 운전여유도를 표시하는 운전여유도표시부(340)를 포함하는 것을 특징으로 한다. And an operation margin display unit (340) for displaying the operation allowance retrieved by the operation allowance retrieval unit (330).

바람직하게, 예측서버(300)는 기준기상예보를 설정하는 기준기상예보설정부(350)와, 기준기상예보설정부(350)에서 설정된 기준기상예보를 운전여유도관리부(310)에서 관리되는 운전여유도의 기상예보에 비교하는 기상예보비교부(360)와, 기준기상예보에 일치되는 기상예보가 포함된 운전여유도만 선별하여 운전여유도표시부(340)에 제공하는 운전여유도선별부(370)를 포함하는 것을 특징으로 한다. Preferably, the forecast server 300 includes a reference weather forecast setting unit 350 that sets a reference weather forecast, a reference weather forecast that is set in the reference weather forecast setting unit 350, A weather forecast comparing unit 360 for comparing the weather forecast with the weather forecast of the allowance, and an operation allowance selecting unit 340 for selecting only the operation allowance including the weather forecast corresponding to the reference weather forecast and providing the operation allowance to the operation allowance display unit 340 370).

바람직하게, 기준기상예보는 15도(℃) 이하의 대기온도, 1.013bar 이상의 대기압, 60% 이상의 상대습도, PM10 이상의 미세먼지농도를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. Preferably, the reference meteorological forecast comprises an atmospheric temperature of 15 ° C (° C) or less, an atmospheric pressure of 1.013 bar or more, a relative humidity of 60% or more, and a fine dust concentration of PM10 or more.

본 발명은 안정적인 전력생산과 복합화력 가스터빈 설비 보호를 위해 외부 대기 환경 변화에 민감한 가스터빈 특성을 반영하여, 연소 안정 여유 범위, 성능 변화 정도를 기상청 예보를 활용하여 선제적으로 분석 및 감시하여 가스터빈의 전반적인 안정운전 여유정도를 파악할 수 있어서, 운전자가 이를 참고하여 기상조건에 적합한 상태로 가스터빈을 최적으로 운전시킬 수 있는 이점이 있다. The present invention preliminarily analyzes and monitors the combustion stability margin range and the degree of performance change using the weather forecast, reflecting the characteristics of the gas turbine sensitive to changes in the outside air environment for stable power generation and protection of the combined- It is possible to grasp the overall stable operating margin of the turbine, so that the driver has an advantage that the gas turbine can be optimally operated in a state suitable for the weather conditions.

또한, 본 발명에 의하면 최근 발전설비 신뢰도 확보에 있어 중요시 되고 있는 운전여유도를 예측하므로, 가스터빈의 운전에 따른 여러 비용요소를 절감할 수 있으며, 진보된 발전설비 유지보수를 수행하는데 핵심적인 역할을 수행할 수 있다. In addition, according to the present invention, it is possible to reduce various cost factors due to the operation of the gas turbine, and to play a key role in performing advanced power plant maintenance Can be performed.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 기상예보를 활용한 가스터빈 운전여유도 예측시스템을 보인 블록도.
도 2는 본 발명에 적용되는 운전여유도 예측서버를 보인 블록도.
도 3은 본 발명의 가스터빈 운전여유도의 운전정보가 화면으로 표시되는 상태를 보인 도면. 1 is a block diagram illustrating a system for predicting operating margin of a gas turbine utilizing weather forecasting according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram showing a driving margin estimating server according to the present invention.
3 is a view showing a state where operation information of the gas turbine operation margin of the present invention is displayed on a screen.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 자세히 살펴본다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명은 입력되는 기상예보를 저장하여 관리하는 기상예보DB(100)와, 입력되는 가스터빈의 운전정보를 저장하여 관리하는 운전정보DB(200)와, 기상예보DB(100)의 기상예보를 제공받고, 운전정보DB(200)의 운전정보를 제공받으며, 제공된 기상예보 및 운전정보를 이용하여 운전여유도를 생성하여 관리하면서 실시간으로 입력되는 기상예보DB(100)의 기상예보에 적합한 가스터빈의 운전여유도를 예측하는 운전여유도 예측서버(300)를 포함한다. 1 to 3, the present invention includes a weather forecast DB 100 for storing and managing input weather forecasts, an operation information DB 200 for storing and managing operation information of an input gas turbine, , Weather forecasting of the weather forecast DB 100, receiving operation information of the operation information DB 200, generating and managing a driving allowance using the provided weather forecast and operation information, And an operation margin estimating server 300 for predicting the operation margin of the gas turbine suitable for the weather forecast of the DB 100.

먼저, 가스터빈은 압축공기 및 연료를 혼합하여 연소시켜서 발생되는 고온 및 고압의 가스로 터빈을 돌려서 동력을 발생시키는 것으로, 발전소에 적용되어 사용되고 있다. First, a gas turbine is applied to a power plant by generating power by rotating a turbine with high-temperature and high-pressure gas generated by mixing and burning compressed air and fuel.

여기서, 운전여유도는 대기온도, 대기압, 상대습도, 대기오염(미세먼지농도)에 대한 기상예보 및 흡입기필터(inlet filter), 연소실(combustor), 압축기(compressor), 터빈(turbine)에 대한 운전정보를 포함하여 이루어질 수 있다. Here, the operation allowance is calculated based on the weather forecast for atmospheric temperature, atmospheric pressure, relative humidity, air pollution (fine dust concentration), operation for inlet filter, combustor, compressor, turbine Information may be included.

기상예보DB(100)는 기상청에서 제공되는 기상예보를 실시간으로 유선으로 제공받아서 저장하여 관리하도록 구성될 수 있다. 즉, 기상예보DB(100)는 기상예보인 대기온도, 대기습도, 대기압, 대기오염도(미세먼지농도), 강우, 재난정보 등을 제공받아서 관리한다. The weather forecast DB 100 can be configured to receive and manage the weather forecast provided by the weather station in real time in a wired manner. That is, the weather forecast DB 100 receives and manages weather forecast air temperatures, atmospheric humidity, atmospheric pressure, air pollution (fine dust concentration), rainfall, and disaster information.

운전정보DB(200)는 가스터빈으로부터 운전정보를 실시간으로 유선을 통해 제공받도록 구성될 수 있다. 여기서, 운전정보는 공기유량, 필터차압, 냉각공기, 연소온도, 연소동압, 배기가스 등의 DATA로 이루어질 수 있다. The operation information DB 200 may be configured to receive operation information from a gas turbine in real time via a wire. Here, the operation information may be data such as air flow rate, filter differential pressure, cooling air, combustion temperature, combustion dynamic pressure, and exhaust gas.

운전여유도 예측서버(300)는 기상예보DB(100)에서 제공되는 각각의 기상예보에 운전정보DB(200)에서 제공되는 각각의 운전정보를 매칭시켜서 운전여유도로 가공하여 관리하는 운전여유도관리부(310)와, 기상예보DB(100)에서 실시간으로 제공되는 기상예보를 인식하는 기상예보인식부(320)와, 기상예보인식부(320)에서 인식된 현재 기상예보에 일치되는 기상예보가 포함된 운전여유도를 운전여유도관리부(310)에서 검색하는 운전여유도검색부(330)와, 운전여유도검색부(330)에서 검색된 운전여유도를 표시하는 운전여유도표시부(340)를 포함한다. The operation margin estimating server 300 matches each of the operation information provided in the operation information DB 200 to each weather forecast provided in the weather forecast DB 100 to process and manage the operation margin, A weather forecast recognizing unit 320 for recognizing a weather forecast provided in real time in the weather forecast database 100 and a weather forecast corresponding to the current weather forecast recognized by the weather forecast recognizing unit 320 An operation margin determining unit 330 for searching the operation margin margin by the operation margin managing unit 310 and an operation margin display unit 340 for displaying the operation margin margin retrieved by the operation margin searching unit 330 do.

운전여유도관리부(310)는 기상예보DB(100)로부터 기상예보를 수시로 제공받고, 운전정보DB(200)로부터 운전정보를 수시로 제공받아서, 제공된 기상예보 및 운전정보를 매칭시켜서 운전여유도로 생성하여 관리한다. 그리고, 제공되는 기상예보 및 운전정보를 특정 수준으로 가공 및 처리하여 데이터베이스에 저장 및 관리한다. 그리고, 운전정보는 지속적으로 연산보정하면서 업데이트되므로 운전여유도의 신뢰도가 높아질 수 있다. The operation margin management unit 310 receives weather forecasts from the weather forecast DB 100 at any time and receives operation information from the operation information DB 200 at any time to generate the operation margin by matching the provided weather forecast and operation information Management. Then, the provided weather forecast and operation information are processed and processed to a specific level and stored and managed in a database. Since the operation information is continuously updated while performing the arithmetic correction, the reliability of the operation margin can be increased.

여기서, 기상예보 및 운전정보에 대한 외부의 악의적인 접근을 원천적으로 봉쇄하기 위해 단방향 통신 및 방화벽을 적용함이 바람직하다. Here, it is preferable to apply unidirectional communication and a firewall in order to fundamentally block external malicious access to weather forecast and operation information.

이러한, 운전여유도관리부(310)는 가스터빈의 주요 성능요소인 압축비에 대한 계산을 기상예보와 연계해서 가공한다. 그리고, 실시간으로 제공받는 운전정보에 대한 DATA는 회귀분석(Regression Analysis)을 통해 분석된다. 예를 들면, 겨울철 대기온도 급강하에 따른 공기밀도 상승으로 터빈 유입공기의 질량유량이 크게 증가함에 따라 공연비가 변화하여 연소불안정이 발생하게 된 경우, 이들 DATA를 회귀분석하여 운전여유도를 산정할 수 있다. 또 다른 예로, 미세먼지 농도 변화에 따른 가스터빈 입구 필터 차압 증가로 발전정지 하거나, 압축기 오염 가중에 따른 연소불안정에 의한 발전정지 등의 DATA를 수집, 회귀분석하여 가스터빈 운전 여유도를 산정할 수 있다. 분석 및 처리된 DATA들은 DB에 저장되어서 재이용된다. 아울러, 가스터빈 설계 해석과 이력 해석은 상호 보완적으로 이용 및 처리될 수 있고, 지속적인 연산 보정, 업데이트 등을 통해 예측 신뢰도가 높은 값으로 나타날 수 있다. The operation margin managing unit 310 processes the calculation of the compression ratio, which is a major performance factor of the gas turbine, in conjunction with the weather forecast. And, the data of the driving information provided in real time is analyzed through regression analysis. For example, if combustion instability occurs due to a change in air-fuel ratio as the mass flow rate of the turbine inlet air increases due to the increase in air density due to the increase in the air temperature in winter, the data can be regression analyzed to estimate the operating margin have. As another example, it is possible to calculate the gas turbine operation allowance by collecting and regression analysis of data such as power generation stop due to increase of differential pressure of gas turbine inlet filter due to change of fine dust concentration or power generation stop due to unstable combustion due to compressor pollution load have. The analyzed and processed data are stored in DB and reused. In addition, the gas turbine design analysis and the history analysis can be complementarily used and processed, and predicted reliability can be shown to be high through continuous calculation correction and update.

기상예보인식부(320)는 매시간 또는 매일 입력되는 대기온도, 대기압, 상대습도, 대기오염에 대한 기상예보를 인식한다. The weather forecast recognizing unit 320 recognizes the weather forecast for the atmospheric temperature, the atmospheric pressure, the relative humidity, and the air pollution inputted every hour or every day.

운전여유도검색부(330)는 현재 입력되는 기상예보에 일치하는 기상예보가 포함된 운전여유도를 운전여유도관리부(310)에서 검색한다. The operation allowance searching unit 330 searches the operation allowance managing unit 310 for the operation allowance including the weather forecast corresponding to the currently inputted weather forecast.

운전여유도표시부(340)는 운전여유도검색부(330)에서 검색된 운전정보를 모니터의 화면을 통해 그래프로나 수치로 표시한다. 수치는 스피커를 통해 음향으로 출력될 수도 있다. 즉, 오늘의 날씨에 적합하게 운전할 수 있는 운전정보가 포함된 운전여유도가 실시간으로 화면을 통해 표시되므로, 운전자가 표시되는 운전여유도를 확인하여 참고할 수 있다. The operation margin display unit 340 displays the operation information retrieved from the operation margin retrieval unit 330 in a graph or numerical value on the screen of the monitor. The numerical value may also be output acoustically through the speaker. That is, since the driving margin including the driving information suitable for today's weather is displayed on the screen in real time, the driver can check the displayed driving allowance and refer to it.

더욱 상세하게는, 도 3에 도시된 바와 같이 흡입기필터91%, 연소실35%, 압축기75%, 터빈95%와 같은 가스터빈의 운전정보가 포함된 운전여유도를 그림과 함께 수치로 표시될 수 있다. 이와 같이, 운전여유도 예측서버(300)를 통해 그날의 날씨에 대응되는 운전정보가 화면으로 표시되므로, 운전자는 표시되는 운전정보를 확인하여 가스터빈의 운전에 참고할 수 있다. More specifically, as shown in FIG. 3, the operational allowance including the operation information of the gas turbine such as 91% of the inhaler filter, 35% of the combustion chamber, 75% of the compressor, and 95% of the turbine can be displayed numerically have. In this way, since the driving information corresponding to the weather of the day is displayed on the screen through the operation margin estimating server 300, the driver can confirm the displayed driving information and refer to the operation of the gas turbine.

그리고, 미세먼지농도가 증가하는 날씨에는 가스터빈의 필터점검 및 압축기점검을 알리는 운전정보를 매칭시킬 수 있다. 여기서, 미세먼지에 의해 필터가 오염되거나 압축기가 오염되는 경우 차압증가로 인해 연소불안정이 발생할 수 있다. 그러므로, 필터점검 및 압축기점검을 알리는 운전정보를 미세먼지농도가 증가하는 날씨에 매칭시켜서 운전여유도를 가공할 수 있다. 이와 같이 가공된 운전여유도를 운전자가 확인하여 미세먼지농도가 증가하는 날씨에는 필터 및 압축기의 점검이나 보수 또는 교체가 이루어진 상태에서 가스터빈이 운전될 수 있어서 연소불안정 발생이 최소화될 수 있다. And, in the weather where the fine dust concentration increases, it is possible to match the driving information informing the filter check of the gas turbine and the compressor check. Here, when the filter is contaminated by fine dust or the compressor is contaminated, combustion instability may occur due to an increase in pressure difference. Therefore, the operating margin can be processed by matching the driving information informing the filter check and the compressor check to the weather where the fine dust concentration increases. The driver can confirm the machined operating margin, and in the weather where the fine dust concentration increases, the gas turbine can be operated in the state where the filter and the compressor are checked, repaired or replaced, so that occurrence of combustion instability can be minimized.

운전여유도 예측서버(300)는 아래와 같이 운전여유도의 신뢰도를 높이도록 설정될 수 있다. The operation margin estimating server 300 can be set to increase the reliability of the operation margin as described below.

예를 들어, 과거 동절기 대기온도 급강하에 따라 연소동압값이 60mbar(발전정지값100mbar)였다면 같은 대기 조건하에서 기상예보에 따른 예측값이 70mbar 정도라면 운전여유도는 100% 보다 낮은 84%정도로 예측될 수 있다. For example, if the combustion dynamic pressure is 60 mbar (100 mbar) according to past winter temperature dips, if the predicted value is 70 mbar under the same atmospheric conditions, the operating margin can be predicted to be 84% lower than 100% have.

가스터빈의 Flow흐름은 한쪽 방향으로 이루어지며, 입구필터(오염인자 제거) -> 압축기(밀도 증가로 질량 유량 증대) -> 연소기(연소반응) -> 터빈(발전기 회전을 위해 존재) -> 발전기(전력 생산) 순으로 이루어지기에 입구필터 및 압축기의 상태도 매우 중요하다. The flow of the gas turbine is made in one direction. The inlet filter (removal of pollution factor) -> the compressor (the mass flow rate is increased by increasing the density) -> the combustor (combustion reaction) -> the turbine (Power generation), the state of the inlet filter and the compressor is also very important.

또 하나 예를 들어, 미세먼지 농도가 높아지면 입구 필터 차압이 증가되며 이를 감시하기 위한 센서도 구비되어 있으며 일정 수준이상으로 차압이 올라가면 발전정지 한다. 이에 대한 운전 여유도를 과거 같은 대기조건(미세먼지 정보 포함)하에서의 운전 데이터를 수집, 평균하여 운전 여유도를 산출할 수 있으며 이를 표시할 수 있다. 즉, 과거로부터 가장 최근값에 가중치(보정)를 두어 운전여유도의 신뢰도를 높일 수 있다. As another example, when the concentration of fine dust increases, the inlet filter differential pressure is increased, and a sensor for monitoring the differential pressure is provided. The operation margin can be calculated by collecting and averaging the operation data under the atmospheric condition (including the fine dust information) of the past, and the operation margin can be calculated and displayed. That is, the reliability of the operating margin can be increased by assigning a weight (correction) to the latest value from the past.

운전 여유도를 산출함에 있어 이를테면 과거의 비슷한 대기조건(온도조건이 가장 큰 영향임)에서 필터차압이 60mmH2O였다면(발전정지 값은 210mmH2O) 기상예보를 바탕으로 내일의 필터차압이 60mmH2O로 예상 된다면 과거와 비슷한 양호한 흐름이라 판단하여 여유도를 100% 줄 수 있으며, 만약 80mmH2O라면 여유도가 67%정도로 낮아질 수 있다. For example, if the filter differential pressure is 60mmH2O (temperature cutoff is 210mmH2O) and the filter differential pressure tomorrow is 60mmH2O based on the weather forecast, similar past atmospheric conditions (temperature condition is the biggest influence) It is possible to reduce the margin to about 67% if 80mmH2O is used.

또한 가스터빈 운전시간이 지남에 따라 압축기 오염도도 증가한다. 압축기가 오염되면 연소가능한 공기유량이 줄어들게 되어 이 또한 공연비 변화가 발생되어 불안정 운전이 발생할 수 있다.Also, as the gas turbine runs over time, the compressor contamination level also increases. If the compressor is contaminated, the amount of air that can be combusted is reduced, which may also cause unstable operation due to a change in the air-fuel ratio.

이와 같이, 운전여유도 예측서버(300)를 통해 기상예보와 운전정보의 매칭 후에 가스터빈 제작시 설정된 설계값이나 특성곡선 등을 이용해 상호 보완, 가스터빈 운전정보 데이터의 실시간 보정, 업데이트를 통해 신뢰도가 높여질 수 있다. In this way, after matching the weather forecast with the operation information through the operation margin estimating server 300, it is possible to complement each other by using design values or characteristic curves set at the time of manufacturing the gas turbine, Can be increased.

이와 같은, 본 발명은 최근 발전설비 신뢰도 확보에 있어 중요시 되고 있는 운전여유도를 예측하므로, 이를 통하여 여러 비용요소를 절감할 수 있으며, 진보된 발전설비 유지보수를 수행하는데 핵심적인 역할을 수행할 수 있다. As described above, the present invention predicts the operation margin, which is considered to be important in securing the reliability of the power generation facility, so that it is possible to reduce various cost factors and to play a key role in performing advanced power plant maintenance have.

즉, 본 발명은 대기조건에 따라 가스터빈을 최적으로 운전시킬 수 있는 과거이력이 가공되어서 완성된 운전여유도를 선제적으로 제안할 수 있어서, 운전자가 이를 반영하여 가스터빈을 운전하면 연소동압(연소진동)이 최소화되어 긍정적으로 안정적인 연소가 이루어질 수 있으므로, 전력생산이 가능해질 수 있다. That is, according to the present invention, the past history that can optimally operate the gas turbine can be processed according to the atmospheric conditions, and the proposed operating margin can be proactively proposed. When the gas turbine is operated by the driver, Combustion vibration) is minimized, and positive and stable combustion can be performed, so that electric power production can be made possible.

또한, 운전여유도 예측서버(300)는 기준기상예보를 설정하는 기준기상예보설정부(350)와, 기준기상예보설정부(350)에서 설정된 기준기상예보를 운전여유도관리부(310)에서 관리되는 운전여유도의 기상예보에 비교하는 기상예보비교부(360)와, 기준기상예보에 일치되는 기상예보가 포함된 운전여유도만 선별하여 운전여유도표시부(340)에 제공하는 운전여유도선별부(370)를 포함한다. The operation margin estimating server 300 further includes a reference weather forecast setting unit 350 that sets a reference weather forecast and a reference weather forecast that is set by the reference weather forecast setting unit 350 in the operation margin managing unit 310 And an operation margin to be provided to the operation margin display unit 340 by selecting only the operation margin including the weather forecast corresponding to the reference weather forecast, (370).

여기서, 기준기상예보는 15도(℃) 이하의 대기온도, 1.013bar 이상의 대기압, 60% 이상의 상대습도, PM10 이상의 미세먼지농도를 포함하여 이루어질 수 있다. Here, the reference weather forecast may include an atmospheric temperature of 15 ° C or less, an atmospheric pressure of 1.013 bar or more, a relative humidity of 60% or more, and a fine dust concentration of PM10 or more.

이러한, 기준기상예보는 보통의 날씨보다 좋지 않은 악조건의 날씨로 설정될 수 있다. This reference weather forecast can be set to weather of worse conditions than normal weather.

따라서, 악조건의 날씨에 해당되는 운전여유도만들만 별도로 관리하여 오늘의 날씨가 악조건의 날씨에 해당되면, 운전여유도표시부(340)를 통해 운전여유도가 표시되므로, 운전자가 이를 참고하여 악조건의 날씨에서도 가스터빈을 최적으로 운전시킬 수 있다. Accordingly, if the current weather is in a bad weather condition, the operation margin is displayed through the operation margin display unit 340, so that the driver can refer to the bad weather condition The gas turbine can be operated optimally even in the weather.

이와 같이, 본 발명은 가스터빈을 최적의 상태로 운전시키기 위해 널리 사용될 수 있는 매우 유용한 발명이라 할 수 있다. Thus, the present invention is a very useful invention that can be widely used for operating a gas turbine in an optimal state.

본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의의 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.It will be understood by those skilled in the art that the present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. It is therefore to be understood that the embodiments described above are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive and the scope of the invention is indicated by the appended claims rather than the foregoing description, All changes or modifications that come within the scope of the equivalent concept are to be construed as being included within the scope of the present invention.

100 : 기상예보DB
200 : 운전정보DB
300 : 운전여유도 예측서버
310 : 운전여유도관리부
320 : 기상예보인식부
330 : 운전여유도검색부
340 : 운전여유도표시부
350 : 기준기상예보설정부
360 : 기상예보비교부
370 : 운전여유도선별부100: weather forecast DB
200: Operation information DB
300: a driving margin prediction server
310: Operation allowance management unit
320: weather forecast recognition unit
330: Operation margin search unit
340: Operation margin display section
350: reference weather forecast setting unit
360: weather forecast comparator
370: Operation allowance selection unit

Claims (5)

입력되는 기상예보를 저장하여 관리하는 기상예보DB(100)와,
입력되는 가스터빈의 운전정보를 저장하여 관리하는 운전정보DB(200)와,
기상예보DB(100)의 기상예보를 제공받고, 운전정보DB(200)의 운전정보를 제공받으며, 제공된 기상예보 및 운전정보를 이용하여 운전여유도를 생성하여 관리하면서 실시간으로 입력되는 기상예보DB(100)의 기상예보에 적합한 가스터빈의 운전여유도를 예측하는 운전여유도 예측서버(300)를 포함하고,
운전여유도 예측서버(300)는
기상예보DB(100)에서 제공되는 각각의 기상예보에 운전정보DB(200)에서 제공되는 각각의 운전정보를 매칭시켜서 운전여유도로 가공하여 관리하는 운전여유도관리부(310)와,
기상예보DB(100)에서 실시간으로 제공되는 기상예보를 인식하는 기상예보인식부(320)와,
기상예보인식부(320)에서 인식된 현재 기상예보에 일치되는 기상예보가 포함된 운전여유도를 운전여유도관리부(310)에서 검색하는 운전여유도검색부(330)와,
운전여유도검색부(330)에서 검색된 운전여유도를 표시하는 운전여유도표시부(340)와,
기준기상예보를 설정하는 기준기상예보설정부(350)와,
기준기상예보설정부(350)에서 설정된 기준기상예보를 운전여유도관리부(310)에서 관리되는 운전여유도의 기상예보에 비교하는 기상예보비교부(360)와,
기준기상예보에 일치되는 기상예보가 포함된 운전여유도만 선별하여 운전여유도표시부(340)에 제공하는 운전여유도선별부(370)를 포함하고,
운전여유도는 대기온도, 대기압, 상대습도, 미세먼지농도에 대한 기상예보 및 흡입기필터, 연소실, 압축기, 터빈에 대한 운전정보를 포함하고,
운전정보는 공기유량, 필터차압, 냉각공기, 연소온도, 연소동압, 배기가스 DATA로 이루어지며,
기준기상예보는 15도(℃) 이하의 대기온도, 1.013bar 이상의 대기압, 60% 이상의 상대습도, PM10 이상의 미세먼지농도를 포함하고,
운전여유도관리부(310)는 기상예보 및 운전정보에 대한 외부의 접근을 봉쇄하기 위해 단방향 통신 및 방화벽을 적용하며, 실시간으로 제공받는 운전정보에 대한 DATA는 회귀분석 되되, 미세먼지농도 변화에 따른 가스터빈의 필터 차압 증가로 발전정지에 대한 DATA나 압축기 오염에 따른 연소불안정에 의한 발전정지에 대한 DATA를 수집 회귀분석하여 운전여유도를 산정하고,
운전여유도표시부(340)는 검색된 운전정보를 모니터의 화면을 통해 그래프로 표시하는 것을 특징으로 하는 기상예보를 활용한 가스터빈 운전여유도 예측시스템.
A weather forecast DB 100 for storing and managing input weather forecasts,
An operation information DB 200 for storing and managing operation information of an input gas turbine,
The weather forecasting DB 100 receives the weather forecast of the weather forecasting DB 100, receives the operation information of the operation information DB 200, generates and manages the operation allowance using the provided weather forecasting and operation information, (300) for predicting the operating margin of the gas turbine suitable for the weather forecast of the gas turbine (100)
The operation margin estimating server 300
An operation margin manager 310 for matching each operation information provided in the operation information DB 200 to each weather forecast provided in the weather forecast DB 100 to process and manage the operation margin,
A weather forecast recognizing unit 320 for recognizing a weather forecast provided in real time in the weather forecast DB 100,
An operation margin searching unit 330 for searching, by the operation margin managing unit 310, the operation allowance including the weather forecast corresponding to the current weather forecast recognized by the weather forecast recognizing unit 320,
An operation margin display unit 340 for displaying the operation margin read by the operation margin searching unit 330,
A reference weather forecast setting unit 350 for setting a reference weather forecast,
A weather forecast comparing unit 360 for comparing the reference weather forecast set by the reference weather forecast setting unit 350 with the weather forecast of the operation allowance managed by the operation margin managing unit 310,
And an operation margin selection unit (370) for selecting only the operation allowance including the weather forecast corresponding to the reference weather forecast and providing the operation allowance to the operation margin display unit (340)
The operation allowance includes the weather forecast for the atmospheric temperature, the atmospheric pressure, the relative humidity, the fine dust concentration, and the operation information for the inhaler filter, the combustion chamber, the compressor, and the turbine,
The operation information is composed of air flow rate, filter differential pressure, cooling air, combustion temperature, combustion dynamic pressure, and exhaust gas data,
The reference weather forecast includes atmospheric temperatures below 15 ° C, atmospheric pressure above 1.013 bar, relative humidity above 60%, fine dust concentrations above PM10,
The operation margin managing unit 310 applies a unidirectional communication and a firewall to block external access to weather forecast and operation information, and the data on the operation information provided in real time is regression-analyzed. In accordance with the change of the fine dust concentration By increasing the filter differential pressure of the gas turbine, it is possible to calculate the operating margin by collecting and regenerating the data on the power generation stop and the data on the power generation stop due to the combustion instability due to the contamination of the compressor,
And the operation margin display unit (340) displays the searched operation information in a graph on the monitor screen. The gas turbine operation margin prediction system using the weather forecast.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP3999467B2 (en) * 2000-06-01 2007-10-31 三菱重工業株式会社 Combustion vibration prediction device
JP5422456B2 (en) * 2010-03-24 2014-02-19 三菱重工業株式会社 Intake system, gas turbine including the same, and power plant including the same

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3999467B2 (en) * 2000-06-01 2007-10-31 三菱重工業株式会社 Combustion vibration prediction device
JP5422456B2 (en) * 2010-03-24 2014-02-19 三菱重工業株式会社 Intake system, gas turbine including the same, and power plant including the same

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