KR102069997B1 - 수력터빈 효율 측정 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

유량측정 기법과 효율계산을 위한 알고리즘을 내장하여 독립적으로 수력터빈 효율을 측정하며, 수차 가이드베인, 러너블레이드의 개도각 효율을 최적화할 수 있는 수력터빈 효율 측정 시스템 및 방법이 개시된다. 수력터빈 효율 측정 시스템은, 기존 장비 구성에서 오는 불편함과 데이터 처리에 대한 불안정성을 해소하고 모니터링이 가능할 수 있는 효과뿐만 아니라, 시스템의 유량측정 불확도 2% 이내 가능, 최적화를 통한 카플란수차 운전효율이 기존 운전효율 대비 2% 향상, 수차 성능 시험평가/분석 분야 및 수차 설계기술 발전, 수차 성능 상시 모니터링 및 제어 기술 향상, 수력발전 효율 향상으로 전력 생산량 증대, 유지보수 방법의 합리적 변화에 따른 경제적 이익창출 및 국내 수차 운영사, 제조사 등에 제공을 통해 연구개발 인프라를 개선하는 효과가 있다.

Description

수력터빈 효율 측정 시스템 및 방법{HYDRAULIC TURBINE EFFICIENCY MEASUREMENT SYSTEM AND METHOD THEREOF}
본 발명은 수력터빈 효율 측정 기술에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유량측정 기법과 효율계산을 위한 알고리즘을 내장하여 독립적으로 수력터빈 효율을 측정하며, 수차 가이드베인, 러너블레이드의 개도각 효율을 최적화할 수 있는 수력터빈 효율 측정 시스템 및 방법에 관한 것이다.
수력발전에서 물의 위치에너지를 기계적 에너지로 바꾸어주는 수차는 대수력, 소수력으로 크게 나눌 수 있으며, 대수력 수차는 용량이 10MW이상으로 대당 가격은 수십억에서 수백억 내외이며, 소수력 수차도 수억에서 수십억의 고가 설비이다.
이러한 고가 수차임에도 불구하고 최초 구입 시에 수차의 성능인 효율을 시험할 수 있는 전문 인력 및 전용 장비의 부재로 제대로 된 제품 성능 검증을 수행하지 못하는 경향이 있다.
왜냐하면 수차는 다른 유체기계나 산업기계와 달리 유량계법, 압력시간법, 상대유량법, 열역학적방법 등 시험방법이 여러 가지가 있고 각 방법별 특성이 달라 전문가가 아니면 성능 측정 수행이 어려우며, 국내 전문 인력, 전용 장비, 시험기술 등의 부족으로 해외 제조사들의 기술 의존도가 심한 편이다.
이에 제조사가 제시하는 성능을 검증 없이 그대로 인정하게 되고 기술적, 경제적 주도권을 가지고 정당한 권리를 행사하기가 어려운 단점이 있다.
이에 선진국과의 수차 기술 격차를 줄이기 위해 성능시험분석 전문가가 아니더라도 수차를 운영하고 관리하는 준전문가 수준의 인력도 수력터빈 효율시험을 진행할 수 있는 수력터빈 효율 측정 전용 장비의 개발이 요구되고 있다.
현재 국내 수차산업은 태동기에 있으며 대수력 수차들의 사용연한의 도달로 신규로 교체하여야하는 시기가 도래하였고 법적 의무로 인해 소수력 보급이 지속적으로 늘어나고 있다. 이러한 상황에서 성능의 검증에 대한 시험기술 자립이 필요한 상황이다.
지금까지 수차는 제조사가 초기 설계 시 설정한 날개각을 그대로 적용하여 제작, 설치 후 추가적인 최적화 작업 없이 사용자는 수차를 운영하였다.
하지만 실제 수차를 제작하고 현장에 설치하면, 관로나 수로 형상에 의한 손실 등이 설계 시 가정한 값들과 차이가 많이 나기 때문에 초기설정한 날개각 조합에 오차가 발생할 수 있다. 이는 운전점이 설계 값과 달리 변하게 되며(그림6), 효율과 발전능력이 하락하여 연간 발전량도 감소하는 문제점이 있다.
또한, 실제 수차를 제작, 설치 후 최적화의 필요성이 있음에도 불구하고, 해외 제조사는 자발적으로는 최적화 작업을 수행하지 않는 경향이 있다.
또한, 중요한 측정항목인 압력의 경우 차압계와, 압력센서는 시험전에 교정과정을 거쳐야 하며 현장 교정 후 보정식을 적용하여야하나 기존 체제로는 장비에서 직접 적용이 불가능하여 측정 후 PC에서 데이터 후처리를 통해 적용하여야 하는 불편함이 있다.
상술되어진 문제점들을 해결하기 위한 종래의 기술로서는 대한민국 공개특허공보 제10-2017-0055517(2017.05.19.)에 수력 에너지를 변환하기 위한 수력학적 기계 및 시설의 작동점을 결정하기 위한 방법에 관한 것이 공지되어 있다.
상기 배경기술은 수력학적 기계의 작동점을 결정하기 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 수력 에너지를 기계적 에너지 또는 전기적 에너지로 변환하기 위한 설비를 제공하는 데 있다.
이에 상기 배경기술은 수력터빈의 성능과 관련된 데이터를 활용하는 것이 아닌, 기계적으로 받는 힘의 크기를 활용하는 것으로서, 본 발명이 제시하는 다양한 유량측정과 효율계산을 위한 목적이나, 개도각을 제어 최적화 알고리즘을 임베디드 보드(Embedded Board)의 MCU의 펌웨어로 개발하여 시험 방법별로 적용하여 효율 시험과 최적화를 동시에 수행할 수 있는 수력터빈 효율 측정 시스템 및 최적화 방법을 제공하고자 하는 것과는 차이가 있다.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로, 본 발명의 목적은, 다양한 유량측정과 효율계산을 위한 유량계법, 압력시간법, 상대유량법 알고리즘과 카플란수차의 러너블레이드와 가이드베인의 개도각을 제어 최적화 알고리즘을 MCU 펌웨어로 개발하여 시험 방법별로 적용하여 효율 시험과 최적화를 동시에 수행할 수 있는 수력터빈 효율 측정 시스템 및 최적화 방법을 제공하고자 하는 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 수력터빈 효율 측정 시스템은 액체의 흐름을 측정할 수 있는 하나 이상의 센서 장치와 수차발전기 및 전력변환기의 출력과 효율을 측정할 수 있는 전력측정장치, 상기 센서 장치 및 전력측정장치와 연동하여 유량측정과 효율계산을 통한 수력터빈 효율을 측정하는 메인제어장치로 구성되되, 상기 메인제어장치는 리니어타입의 전원회로로 구성되는 전원부, 상기 센서 장치의 아날로그 입력 신호를 받아들이는 신호입력부, 상기 전력측정장치와 연결되어 전력 측정 및 기록을 위해 115,200bps이상의 시리얼 통신 회로로 구성되는 통신부 및 제어부를 포함하여 이루어지고, 상기 제어부에는 유량계법, 압력시간법, 상대유량법 각각의 효율 측정 알고리즘 및 카플란수차의 가이드베인과 러너블레이드의 개도각 조합 알고리즘이 프로그램화 내장되어 동작되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 상기 제어부는 상기 압력시간법 효율 측정을 위해 데이터 저장주기는 50Hz, 압력신호 0.02초 단위로 측정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 상기 신호입력부는 상기 센서 장치의 아날로그 입력 신호의 처리를 위해 과전류 보호회로, 레벨 조정회로 및 대역 제한과 임피던스 정합회로를 포함하는 시그널 컨디셔닝 회로가 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 수력터빈 효율 측정 방법은 시험방법의 설정과 시험장소, 시험시간에 대한 정보를 입력하는 기본정보 입력 단계, 수차효율을 구하기 위한 수식에 사용되는 파라메터를 입력하는 기본값 설정 단계, 발전기 제조사에서 제공하는 부하별로 제시된 발전기효율 데이터를 입력하는 발전기 효율 입력 단계, 다수의 시험에 대한 데이터를 각각의 Layer별 테이블에 저장될 수 있도록 하는 데이터쉬트 생성 단계, 센서 장치의 측정값과 전력측정장치의 측정값을 활용하여 유량계법, 압력시간법, 상대유량법에 대한 효율 측정 및 카플란수차의 가이드베인 개도각과 러너블레이드 각도 조합을 최적화하는 효율 측정 및 조합곡선 산출 단계 및 상기 효율 측정 및 조합곡선 산출 단계에서의 측정된 성능곡선을 표시하고, 각 Layer별 최대 효율값을 가지는 가이드베인 개도각과 러너블레이드 각도 조합 곡선을 표시하는 분석값 표시 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.
이에 본 발명의 상기 효율 측정 및 조합곡선 산출 단계에서 이루어지는 가이드베인 개도각과 러너블레이드 각도의 최적 곡선 산출 방법은 가이드베인과 러너블레이드 100% 개도 단계, 유량, 낙차, 동력 측정 단계, 가이드베인 개도율 5% Close 단계, 가이드베인 개도율 30% 판단 단계, 효율곡선 생성 단계, 러너블레이드 5% Close 단계, 러너블레이드 개도율 30% 판단 단계 및 최적 조합곡선 산출 단계를 통하여 복수의 효율곡선을 구할 수 있고, 상기 효율곡선을 이용하여 날개각 조합곡선을 산출하는 것을 특징으로 할 수 있다.
전술한 소수력 발전의 수력터빈 효율 측정 시스템 및 최적화 방법에 의하면, 카플란 수차의 러너블레이드와 가이드베인의 개도각 최적조합을 수차가 설치된 후 차압 측정의 시험방법을 통해 최적화 할 수 있는 솔루션을 구현하여 매뉴얼화된 방법으로 수차 운영자나 제조사가 사용할 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 수력터빈 효율 측정 시스템 및 최적화 방법에 따르면 기존 장비 구성에서 오는 불편함과 데이터 처리에 대한 불안정성을 해소하고 모니터링이 가능할 수 있는 효과뿐만 아니라, 시스템의 유량측정 불확도 2% 이내 가능, 최적화를 통한 카플란수차 운전효율이 기존 운전효율 대비 2% 향상, 수차 성능 시험평가/분석 분야 및 수차 설계기술 발전, 수차 성능 상시 모니터링 및 제어 기술 향상, 수력발전 효율 향상으로 전력 생산량 증대, 유지보수 방법의 합리적 변화에 따른 경제적 이익창출 및 국내 수차 운영사, 제조사 등에 제공을 통한 연구개발 인프라 개선을 제공하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수력터빈 효율 측정 시스템의 구성을 보여주는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 메인제어장치의 프로그램 작동 순서를 보여주는 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 메인제어장치의 알고리즘으로서 유량계법, 압력시간법, 상대유량법의 효율 측정 방법을 보여주는 흐름도이다.
도 4는 압력시간법에 따른 입력시간선도를 보여주는 예시도이고,
도 5는 압력시간법에 따른 압력선도 면적을 보여주는 예시도이다.
도 6은 본 발명의 가이드베인과 러너블레이드의 개도각 최적조합 산출 방법을 보여주는 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 러너블레이드와 가이드베인의 개도각 최적조합 산출 방법에 따른 최적조합 곡선을 나타내는 예시도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 수력터빈 효율 측정 시스템에서 최대 효율값을 가지는 개도각을 표시하고 최적 성능곡선을 그래프로 확인할 수 있는 예시도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 수력터빈 효율 측정 시스템의 개념도이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이에 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수력터빈 효율 측정 시스템의 구성을 보여주는 구성도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 메인제어장치의 프로그램 작동 순서를 보여주는 흐름도이며, 도 3은 본 발명의 유량계법, 압력시간법, 상대유량법의 효율 측정 방법을 보여주는 흐름도이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 아래와 같다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수력터빈 효율 측정 시스템은 메인제어장치(100), 다수개의 센서 장치(200) 및 전력측정장치(300)를 포함하여 이루어진다.
상기 센서 장치(200)는 압력 센서, 회전수 측정 센서, 유량 센서중의 어느 하나의 센서를 이용할 수 있으며, 상기 센서 장치는 수차의 유량측정을 위하여 수력터빈 효율 및 발전량 계산을 위한 4~20mA 출력이 가능하며, 메인제어장치(100)의 제어부(140)에서 데이터 취합이 가능하도록 연결될 수 있다. 상기 유량 센서는 초음파 유량센서일 수 있다.
상기 전력측정장치(또는 전력분석기)(300)는 수차발전기 및 전력변환기의 출력과 효율을 측정할 수 있는 장비이다. 기본적으로 전력에 대한 시스템 자체 정확도가 ±0.1%로 매우 고정밀 측정이 가능하며 채널 당 전압 range는 1,000Vrms 및 전류는 직접 연결할 경우 50A까지 측정할 수 있는 장치이다.
상기 전력측정장치(300)와 메인제어장치(100)의 연결 시 전력 측정 및 기록을 위해 RS-232통신을 구현하고 속도는 115,200bps이상으로 설계될 수 있다.
상기 메인제어장치(100)는 전원부(110), 신호입력부(120), 통신부(130), 제어부(140) 및 메모리(160)를 포함하여 이루어질 수 있다. 또한, 사용자 입력 화면 및 효율 측정 모니터링 출력 화면을 제공하는 디스플레이 장치(150)를 포함하여 구현될 수 있다.
여기서 상기 디스플레이 장치(150)에 결합하는 터치패널을 포함할 수 있으며, 입력장치로 전원버튼이나 연결 포트, 커넥터 등을 포함하고, 출력장치로는 빛, 소리, 진동 등을 이용하여 정보나 메시지를 출력하는 수단이나 이에 상응하는 기능을 수행하는 구성 혹은 장치를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 메인제어장치(100)는 하드웨어적으로 MCU에 전원을 공급해주는 Isolated power부와 디지털신호 입출력 시 노이즈 제거 및 외부 외란을 막아주는 포토커플러를 적용하며, 16Bit ADC 전용칩을 채용하여 신뢰도를 높이고, 터치LCD를 적용하여 입력이 쉬운 UI가 적용될 수 있도록 설계될 수 있다.
상기 전원부(110)는 표준전압인 DC24V 전원이 인가되며, 센서 장치의 아나로그 측정값의 특성상 미세한 전압의 변화만으로도 데이터의 왜곡을 유도하므로, 다소 열이 발생하더라도 전압이 안정적인 리니어타입의 전원회로로 구성되어진다.
이에 전원효율이 높고 열발생이 낮은 스위칭칩과 노이즈가 적은 리니어 레귤레이터로 설계될 수 있다.
상기 신호입력부(120)는 ADC(Analog Digital Converter)를 통하여 센서 장치의 아날로그 입력 신호를 받아들이는 입력채널이다. 이때 센서 장치의 아날로그 입력소스에 맞도록 신호 컨디셔닝 회로를 구성한다.
즉 정확한 변환값의 취득을 위해서 입력되는 신호에 여러 가지 처리를 하는 부분이 필요하며, 이에 과전류 보호회로, 레벨 조정회로 및 대역 제한과 임피던스 정합회로를 포함하는 시그널 컨디셔닝 회로가 구성된다.
상기 과전류 보호회로는 센서 장치(외부입력)에서 걸릴 수 있는 과전류로부터 입력채널을 보호하기 위하여 저항과 다이오드를 사용하여 회로를 구성할 수 있다.
여기에 더하여 입력 신호의 레벨 조정(Level Shift)이 필요하다. 즉 신호의 클립핑(Clipping) 현상과 같은 잘림 현상을 예방하기 위하여 입력신호의 이득 조정이 필요하고, 입력 신호가 음의 영역과 양의 영역을 동시에 가지고 있는 양전원 신호이므로 신호에 OFFSET을 추가하여 기존에 0v를 기준으로 스윙하는 신호를 +1.5v를 기준으로 스윙하는 신호로 레벨을 조정해 주도록 설계된다.
또한, 대역 제한과 임피던스 정합회로가 필요한데, 이는 대역 제한을 통해서 앨리어싱(Aliasing) 문제에 대한 예방을 할 수 있으며, ADC의 운용속도 또는 구동속도를 고속으로 하여 ADC의 내부 임피던스를 감소할 수 있기 때문이다.
상기 통신부(130)는 제어부에 의해 제어되며, 상기 전력측정장치와 연결되는 시리얼 통신 회로이다. 이에 전력측정장치와의 전압레벨 12V를 유지하면서 속도는 115,200bps이상으로 통신 가능하도록 RS-232통신 방식으로 구현될 수 있다.
또한, 상기 통신부(130)에서는 외부와의 블루투스 모듈연결을 위한 레벨변환 및 전원 공급회로가 구성될 수 있으며, 외부 모니터링을 위한 이더넷 연동을 위한 회로가 구성될 수 있다.
상기 제어부(140)는 본 발명의 유량계법, 압력시간법, 상대유량법 3가지 유량측정과 효율계산을 위한 알고리즘이 펌웨어로 내장되고, 사용자 UI가 내장되어 동작하도록 디자인된 마이크로 컨트롤 유닛(MCU, Micro Controller Unit)을 포함하여 이루어진다.
이때 상기 제어부(140)는 센서 장치(200)로부터의 4~20mA 신호를 MCU로직프로그램으로 컨버팅 과정을 거쳐 16bit 값으로 변환하여 신호처리 알고리즘에서의 변수값으로 사용하며, 신호처리 알고리즘으로는 필터링 기법인 멘체스터코딩을 적용하고 대부분의 변수를 구조체로 처리함으로 이해하기 쉽고 유지보수가 용이하도록 프로그래밍될 수 있다.
상기 제어부(140)에서는 상기 신호입력부(120)로 부터의 데이터 취득 및 이동평균 필터연산을 수행할 수 있다. 이동평균이란 추세의 변동을 알 수 있도록 구간을 옮겨 가며 구하는 평균으로서, 센서 장치의 입력값에 대하여 이를 수행함으로서 수력터빈 효율 측정 및 최적화를 구현할 수 있는 것이다.
이에 국내 수력발전소 현장 상황을 고려할 때 시험 가능한 방법은 유량계법, 압력시간법, 상대유량법 3가지이며 이 3가지 시험방법을 독자적으로 모두 수행할 수 있도록 설계되어지고, 16bit 정밀도를 구현하며, 압력시간법 시험을 위해 데이터 저장주기는 50Hz를 구현하여 압력신호 0.02초 단위로 측정 가능하도록 설계되며, IEC 60041 규격 충족을 위해 유량측정 불확도 2%로 설계되어진다.
또한, 세팅값 저장 및 데이터 기록을 위하여 메모리(160)를 포함한다. 상기 메모리는 기억장치, 매체등으로 지칭될 수 있으며, 비휘발성 메모리, 휘발성 메모리 등을 포함할 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수력터빈 효율 측정 방법으로 유량계법, 압력시간법 및 상대유량법의 3가지 펌웨어의 동작 알고리즘이 제시된다.
이에 본 발명의 상기 유량계법, 압력시간법, 상대유량법의 3가지 유량측정과 효율계산을 위한 알고리즘은 제어부의 마이크로 컨트롤 유닛(MCU)에 펌웨어로 임베디드(Embedded)된다. 즉 MCU의 내장 프로그램을 통하여 동작된다.
먼저 상기 유량계법에 대한 MCU의 내장 알고리즘은 외부 센서 장치로서 초음파유량계를 활용하여 유량 평가 및 정격낙차, 발전량을 측정하여 수력터빈 효율 성능 평가를 할 수 있는 프로그램으로서, 유량 센서보정 단계, 발전기효율 및 CT(변류비)/PT(변압비 또는 변성비) 비율 단계, 유량/입출구압/동력 측정 단계를 통하여 최종적으로 유량계법 효율 출력 단계를 포함하여 이루어진다.
이때 상기 유량계법 효율 출력 단계 이후에 다시 부하조정을 수행할 수 있으며 이때는 다시 유량/입출구압/동력 측정 단계를 반복하여 유량계법 효율 출력 단계를 수행할 수 있다.
상기 압력시간법은 유량 측정하는 방법 중 가장 독특하며 측정된 압력선도의 면적을 구하는 방법이 복잡하여 수치해석 알고리즘을 적용하여야 한다.
이에 상기 압력시간법에 대한 MCU의 내장 알고리즘은 외부 센서 장치로서 압력 센서를 활용하여 유량 평가 및 정격낙차, 발전량 측정하여 수력터빈 효율 성능 평가를 할 수 있는 프로그램으로서, 압력 센서보정 단계, 발전기효율 및 CT(변류비)/PT(변압비 또는 변성비) 비율 단계, 관로상수 입력 단계, 입출구압 및 동력 측정 단계, 가이드베인(G/V) 폐쇄 단계, 압력선도 측정 단계, 유량 산출 단계, 압력시간법 효율 출력 단계를 포함하여 이루어진다.
이때 상기 압력시간법 효율 출력 단계 이후에 다시 부하조정을 수행할 수 있으며 이때는 다시 입출구압 및 동력 측정 단계를 반복하여 압력시간법 효율 출력 단계를 수행할 수 있다.
이에 상기 압력시간법은 운동량보존법칙을 이용한 절대유량측정법의 하나로서, 두 측정단면 사이의 압력차로 인해 발생하는 힘과 운동량변화율의 관계를 도출하고 시간에 대한 압력변화를 측정하여 유량을 산출할 수 있다.
도 4는 압력시간법에 따른 입력시간선도를 보여주는 예시도이고, 도 5는 압력시간법에 따른 압력선도 면적을 보여주는 예시도이다.
즉 수차가 동작하는 중에 가이드베인(G/V)을 빠르게 폐쇄시키면 수압관내의 수압이 급격히 상승했다가 폐쇄 후 안정을 찾아가는 형태의 변화를 가지게 되고, 이를 측정하여 압력이 변하는 선도의 면적을 구하여 유량을 산출하는 방법을 압력시간법(또는 Gibson 방법)이라 한다.
그러므로 압력시간법은 뉴톤의 법칙과 유체역학의 유도법칙을 근거로 하며 두 부분사이 압력의 차의 변화에 기인한 힘과 게이트 이동에 기인한 두 부분사이 물(水)의 질량의 가속 또는 감속 사이의 관계를 제시한다.
다음과 같이 압력시간법 원리를 간단히 설명하면, 마찰이 없는 유체에서 일정단면 A, 유체질량 ρLA의 관에서의 속도변화 dv/dt는 상류(아래첨자u)와 하류(아래첨자d)단면사이의 차압 Δp으로 유도된다(수학식 1 참조).
[수학식 1]
Figure 112019064433048-pat00001
여기서,
Figure 112019064433048-pat00002
이다.
만일 t가 속도가 변화하는 시간이고 ξ는 두 부분사이 마찰로 인한 압력손실이라면, 유량은 변화하는 속도에 대해 시간으로 적분하여 얻을 수 있다(수학식 2 참조).
[수학식 2]
Figure 112019064433048-pat00003
완전 폐쇄 후에 유량 q=Avt 은 게이트를 흘러 지나가는 누수량이고 기계운전과 별도로 결정될 것이다. 이 결정은 측정될 유량Q의 일정부분을 나타내기 때문에 더 큰 정확성을 일반적으로 필요로 하지 않는다. 압력시간선도는 G/V을 점차 닫음으로써 구한다. 그리고 두 측정 단면사이의 압력 변화를 시간으로 적분한 값은 압력선도의 면적을 계산함으로서 구할 수 있다. 따라서 위의 유량을 구하는 식(1)은 식(2)와 같이 압력선도를 이용한 식으로 바꿀 수 있다.
[수학식 3]
Figure 112019064433048-pat00004
여기서,
Figure 112019064433048-pat00005
이고,
Figure 112019064433048-pat00006
이고,
Figure 112019064433048-pat00007
이다.
상기 수학식들에 적용되는 파라메터의 정의는 표 1과 같다.
Figure 112019064433048-pat00008
 유량 (m3/s)
Figure 112019064433048-pat00009
 시간 t에서의 수구에 걸리는 수압 (m)
Figure 112019064433048-pat00010
 측정된 분할시간 (s)
Figure 112019064433048-pat00011
 압력시간선도 면적 (m2)
Figure 112019064433048-pat00012
 관로상수 (1/m)
Figure 112019064433048-pat00013
 계측기 교정 상수
Figure 112019064433048-pat00014
 중력가속도 (m/s2)
Figure 112019064433048-pat00015
 누설유량 (m3/s)
이와 같이 상기 수학식 3이 실제 가이드베인(G/V)을 폐쇄 시키면서 측정한 압력값들로 그린 선도의 면적을 구하여 유량을 산출하는 압력시간법으로 사용하는 수학적 모델이 된다. 이렇듯 도 5에서와 같이 압력선도의 면적을 계산할 때 회복곡선을 찾기 위하여 수치해석 기법으로 반복 계산하여야 하며 종료시점을 기준으로도 반복 계산하여 유량을 구하여야 한다. 상기 상대유량법에 대한 MCU의 내장 알고리즘은 압력 센서보정 단계, 발전기효율 및 CT/PT 비율 단계, 입출구압 및 동력, 차압 측정 단계, 상대유량 계산 단계 및 상대유량법 효율 출력 단계를 포함하는 프로그램이 동작되도록 이루어진다.
이는 상기 상대유량법이 유량을 직접 측정하는 것이 아니라 관로 상의 2지점간의 차압(
Figure 112019064433048-pat00016
)을 측정한 후 유량과 차압과의 관계식
Figure 112019064433048-pat00017
을 이용해 유량을 산출하는 방법으로서, 여기서
Figure 112019064433048-pat00018
,
Figure 112019064433048-pat00019
은 절대유량측정법과의 동시 시험을 통해 구할 수도 있으며, 일반적으로
Figure 112019064433048-pat00020
은 0.48<n<0.52의 범위에 들어온다. 실험적으로 절대유량법과의 비교를 통해 찾기 어려운 경우에서는
Figure 112019064433048-pat00021
은 0.5로 가정하고
Figure 112019064433048-pat00022
는 상대적인 값으로 가정한다.
이때 상기 상대유량법 효율 출력 단계 이후에 다시 부하조정을 수행할 수 있으며 이때는 다시 입출구압 및 동력, 차압 측정 단계를 반복하여 상대유량법 효율 출력 단계를 수행할 수 있다.
상기 유량계법 효율 출력 단계, 상기 압력시간법 효율 출력 단계, 상기 상대유량법 효율 출력 단계를 거치면 세팅값 및 효율 측정 데이터는 플래쉬 메모리에 기록 저장되고 알고리즘이 종료된다.
상술한 내용은 제어부의 마이크로 컨트롤 유닛(MCU)에서 수행하는 펌웨어의 동작 알고리즘을 제시한 것으로서, 각각의 알고리즘에 대한 프로그램 수행에 있어서 프로그램 내의 공통된 모듈은 서로 공유되는 구조를 갖는다.
또한, 카플란수차(Kaplan Turbine)는 반동수차의 일종으로서, 구조는 프랜시스수차와 비슷한데, 그것보다는 간단하다.
카플란수차의 우수한 점은, 사용수량에 따라서 최고효율로 작동(作動)할 수 있도록, 가이드베인과 함께 러너블레이드의 날개의 기울기도 변경시킬 수가 있게 되어 있는 점이다.
이에 본 발명에서는 제어부의 마이크로 컨트롤 유닛(MCU)에서는 가이드베인 개도각과 러너블레이드 최적화 알고리즘을 펌웨어로 내장되는 프로그램을 통하여 최적의 날개각 조합을 찾을 수 있도록 하였다.
이를 위하여 도 6은 본 발명의 가이드베인과 러너블레이드의 개도각 최적조합 산출 방법을 보여주는 흐름도이고, 도 7은 본 발명의 개도각 최적조합 산출 방법에 따른 최적조합 곡선을 나타내는 예시도이다.
도시에서와 같이 가이드베인과 러너블레이드의 개도각 최적조합 산출 방법은 가이드베인과 러너블레이드 100% 개도 단계, 유량, 낙차, 동력 측정 단계, 가이드베인 개도율 5% Close 단계, 가이드베인 개도율 30% 판단 단계, 효율곡선 생성 단계, 러너블레이드 5% Close 단계, 러너블레이드 개도율 30% 판단 단계 및 최적 조합곡선 산출 단계로 이루어질 수 있다.
상기 가이드베인과 러너블레이드 100% 개도 단계는 초기 설정에 있어서 가이드베인과 러너블레이드의 개도각을 100%로 최대 개방한 단계이다.
이후 이때의 유량, 낙차, 동력 측정 단계를 통하여 유량, 낙차 및 동력을 측정한다.
이후 가이드베인 개도율 5% 닫는(Close) 단계를 취하여 가이드베인 개도율이 30%까지 도달하도록 조정할 수 있다.
가이드베인 개도율 30% 판단 단계에서 가이드베인의 개도율이 30%에 도달하면 1차 효율 곡선을 생성한다.
이후 러너블레이드를 5% 씩 Close하는 러너블레이드 5% Close 단계를 취할 수 있다.
이때 러너블레이드 개도율 30% 판단 단계에서 러너블레이드의 개도율이 30%가 아니라면 다시 가이드베인을 100% 개방한다.
그리고 순차적으로 다시 러너블레이드를 5%씩 Close하고, 가이드베인 개도율이 30%까지 도달할 때까지 유량, 낙차, 동력 측정 단계를 반복하면서, 다시 가이드베인 개도율이 30%에 도달하면, 2차 효율 곡선을 생성한다.
이후 러너블레이드 개도율 30% 판단 단계를 거치고, 러너블레이드의 개도율이 30%가 아니라면 다시 가이드베인을 100% 개방하고, 러너블레이드를 5%씩 Close하면서, 가이드베인 개도율이 30%까지 도달할 때까지 유량, 낙차, 동력 측정 단계를 반복한다. 이렇게 함으로서 3차, 4차 효율 곡선을 생성하게 된다.
이렇게 생성된 1차부터 n차까지의 효율 곡선을 연결하게 되면 가이드베인 개도각과 러너블레이드 각도의 동력별, 낙차별 최적조합을 찾을 수 있는 최적 조합곡선을 산출할 수 있게 되는 것이다.
전술한 구성에 의하면, 가이드베인 개도각과 러너블레이드 각도의 동력별, 낙차별 최적조합을 찾음에 있어서는 유량을 설계값 또는 기준으로 사용할 특정한 유량값을 가정하여 지수함수의
Figure 112019064433048-pat00023
를 정하고
Figure 112019064433048-pat00024
은 0.5로 가정할 수 있다.
그러면 하나의 값을 기준으로 하여 상대적인 유량값들로부터 도 7과 같이 날개각 조합에 따른 다양한 효율곡선을 구할 수 있고, 이렇게 구한 효율곡선을 이용하여 최적의 날개각 조합을 찾을 수 있게 된다.
한편, 전술한 구성에서, 러너블레이드의 개도율을 일정 비율씩 감소시키거나 가이드베인의 개도율을 일정 비율씩 감소시키는 구성에서 일정 비율은 5%로 한정되지 않고, 1% 이상 내지 20% 이하의 비율에서 측정 시간, 유량, 장치 용량 등에 의해 적절하게 선택되어 사용될 수 있다.
상술한 내용들은 본 발명의 메인제어장치에서 이루어진다. 이에 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수력터빈 효율 측정 시스템의 메인제어장치의 프로그램 작동 순서를 보여주는 흐름도이다.
도시에서와 같이 본 발명의 메인 UI를 통한 수력터빈 효율 측정 방법의 순서는 기본정보 입력 단계(S10), 기본값 설정 단계(S20), 발전기 효율 입력 단계(S30), 데이터쉬트 생성 단계(S40), 효율 측정 및 조합곡선 산출 단계(S50) 및 분석값 표시 단계(S60)를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 기본정보 입력 단계(S10)는 시험방법의 설정과 시험장소, 시험시간에 대한 정보를 입력하는 단계이다.
상기 기본값 설정 단계(S20)는 수차효율을 구하기 위한 수식에 사용되는 파라메터를 입력하는 단계이다.
상기 기본값 설정 단계(S20)도 상기 기본정보 입력 단계에서와 같이 화면에 항상 표시되기 때문에 팝업창을 열어서 입력할 수 있으며, 설정값 입력을 위해서 키보드패드를 이용할 수 있다.
상기 발전기 효율 입력 단계(S30)는 발전기 제조사에서 제공하는 부하별로 제시된 발전기효율 데이터를 입력하는 단계이다.
발전기효율은 발전기 제조사에서 제공을 하며 부하별로 제시된 발전기효율 데이터로서, 발전기효율 데이터를 입력하면 그래프상에서 표시가 되며, 발전기효율을 보간해서 사용할 수 있도록 추세함수식을 자동으로 표풀할 수 있다. 상기 추세함수식은 다항식으로 1차에서 4차함수까지 표현이 가능하며, 입력데이터를 가장 잘 따라가는 다항식을 선정하여 사용할 수 있도록 할 수 있다.
상기 데이터쉬트 생성 단계(S40)는 다수의 시험에 대한 데이터를 각각의 Layer별 테이블에 저장될 수 있도록 하는 단계이다.
이때 측정데이터 화면은 측정값들이 테이블로 표시되고, 측정된 데이터는 내부 메모리에 1차적으로 저장이 되며, 팝업창을 열어서 측정값을 불러오고, 입력값들을 입력하는 작업을 함께 수행할 수 있으며, 팝업창은 압력시간법의 압력선도를 계산하는 기능이 삽입될 수 있다.
또한, 하나의 시험에서 성능시험이 다수 수행되는 것과 같기 때문에 Layer 개념을 도입하여 다수의 시험에 대한 데이터를 각각의 테이블에 저장될 수 있도록 프로그램될 수 있다.
상기 효율 측정 및 조합곡선 산출 단계(S50)는 센서 장치의 측정값과 전력측정장치의 측정값을 활용하여 유량계법, 압력시간법, 상대유량법에 대한 효율 측정 및 가이드베인 개도각과 러너블레이드 각도 조합을 최적화 하는 단계이다.
즉 본 발명의 상기 효율 측정 및 조합곡선 산출 단계(S50)는 제어부의 마이크로 컨트롤 유닛(MCU)에 내장되는 유량계법, 압력시간법, 상대유량법 3가지 유량측정과 효율계산을 위한 알고리즘 및 카플란수차의 러너블레이드와 가이드베인의 개도각 최적화 알고리즘 펌웨어 프로그램을 통하여 산출될 수 있는 것이다.
이때 센서 장치의 스팩을 고정시키지 않고 팝업창을 통해서 4~20mA 아나로그 출력이 스팩인 센서 장치는 제조사나 종류에 관계없이 셋팅이 가능하도록 프로그램을 구성할 수 있으며, 또한 센서의 검정을 통해 4~20mA 센서출력값에 대한 실 데이터의 보정량도 적용이 가능하게 프로그램되어진다.
상기 분석값 표시 단계(S60)는 상기 효율 측정 및 조합곡선 산출 단계(S50)에서의 측정된 성능곡선을 표시하고, 각 Layer별 최대 효율값을 가지는 가이드베인 개도각과 러너블레이드 각도 조합 곡선을 표시하는 단계이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 수력터빈 효율 측정 시스템에서 최대 효율값을 가지는 개도각을 표시하고 최적 성능곡선을 그래프로 확인할 수 있는 예시도로서, 상기 분석값 표시 단계에서의 가이드베인 개도각과 러너블레이드 각도의 최적화된 조합 곡선을 표시하고 있음을 알 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 수력터빈 효율 측정 시스템의 개념도로서, 전술한 바와 같이 본 발명의 유량계법, 압력시간법, 상대유량법 3가지 유량측정과 효율계산을 위한 알고리즘을 임베디드 보드(Embedded Board)에 탑재된 MCU의 펌웨어로 개발하여 PC와 별도의 측정 프로그램 없이 독립적으로 시험을 수행하여 효율을 측정할 수 있고, IEC 60041 규격 충족을 위해 유량측정 불확도 2%를 도달할 수 있으며, 이에 기초하여 카플란수차의 러너블레이드와 가이드베인의 개도각을 제어하여 동작 환경을 최적화하고 수력터빈 효율을 높일 수 있는 수력 수차 가이드베인, 러너블레이드 효율 최적화 솔루션 및 효율 측정 시스템을 예시하고 있는 것이다.
전술한 구성에 의하면, 본 발명에 따른 수력터빈 효율 측정 기술은 수력터빈의 기계적으로 받는 힘의 크기를 활용하는 것으로서, 본 실시예에서 제시하는 다양한 유량측정과 효율계산을 통해 수력터빈의 최적 효율을 측정하고, 특히 개도각을 제어 최적화 알고리즘을 MCU의 펌웨어로 개발하거나 및/또한 측정 시험 조건/방법별로 적용하여 효율 시험과 최적화를 동시에 수행할 수 있다.
이에 전술한 바와 같이 본 발명의 상세한 설명에서는 바람직한 실시예들에 관하여 설명하였지만, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람이라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음은 이해할 수 있을 것이다.
100: 메인제어장치 110: 전원부
120: 신호입력부 130: 통신부
140: 제어부 150: 디스플레이
160: 메모리 200: 센서 장치
300: 전력측정장치

Claims (5)

  1. 액체의 흐름을 측정할 수 있는 하나 이상의 센서 장치;
    수차발전기 및 전력변환기의 출력과 효율을 측정할 수 있는 전력측정장치;
    상기 센서 장치 및 전력측정장치와 연동하여 유량측정과 효율계산을 통한 수력터빈 효율을 측정하는 메인제어장치로 구성되되,
    상기 메인제어장치는 리니어타입의 전원회로로 구성되는 전원부, 상기 전력측정장치와 연결되어 전력 측정 및 기록을 위한 신호 및 데이터를 송수신하는 통신부, 및 제어부를 포함하여 이루어지고,
    상기 제어부는, 시험방법의 설정과 시험장소, 시험시간에 대한 정보를 입력하는 기본정보 입력과, 수차효율을 구하기 위한 수식에 사용되는 파라메터를 입력하는 기본값 설정과, 발전기 제조사에서 제공하는 부하별로 제시된 발전기효율 데이터를 입력하는 발전기 효율 입력에 기초하여 다수의 시험에 대한 데이터를 각각의 Layer별 테이블에 저장될 수 있도록 하는 데이터쉬트를 생성하고, 상기 센서 장치의 측정값과 상기 전력측정장치의 측정값을 활용하여 유량계법, 압력시간법, 상대유량법에 대한 효율 측정 및 카플란수차의 가이드베인 개도각과 러너블레이드 각도 조합을 최적화하는 효율 측정 및 조합곡선 산출을 수행하며, 상기 효율 측정 및 조합곡선 산출에서 측정된 성능곡선을 표시하고, 각 Layer별 최대 효율값을 가지는 가이드베인 개도각과 러너블레이드 각도 조합 곡선을 표시하는 것을 특징으로 하는 수력터빈 효율 측정 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는 상기 압력시간법에 대한 효율 측정을 위해 데이터 저장주기는 50Hz, 압력신호는 0.02초 단위로 측정하는 것을 특징으로 하는 수력터빈 효율 측정 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 센서 장치의 아날로그 입력 신호를 받아들이는 신호입력부는 상기 센서 장치의 아날로그 입력 신호의 처리를 위해 과전류 보호회로, 레벨 조정회로 및 대역 제한과 임피던스 정합회로를 포함하는 시그널 컨디셔닝 회로가 구성되는 것을 특징으로 하는 수력터빈 효율 측정 시스템.
  4. 수력터빈 효율 측정 시스템에서 이루어지는 수력터빈 효율 측정 방법에 있어서.
    시험방법의 설정과 시험장소, 시험시간에 대한 정보를 입력하는 기본정보 입력 단계;
    수차효율을 구하기 위한 수식에 사용되는 파라메터를 입력하는 기본값 설정 단계;
    발전기 제조사에서 제공하는 부하별로 제시된 발전기효율 데이터를 입력하는 발전기 효율 입력 단계;
    다수의 시험에 대한 데이터를 각각의 Layer별 테이블에 저장될 수 있도록 하는 데이터쉬트 생성 단계;
    센서 장치의 측정값과 전력측정장치의 측정값을 활용하여 유량계법, 압력시간법, 상대유량법에 대한 효율 측정 및 카플란수차의 가이드베인 개도각과 러너블레이드 각도 조합을 최적화하는 효율 측정 및 조합곡선 산출 단계; 및
    상기 효율 측정 및 조합곡선 산출 단계에서의 측정된 성능곡선을 표시하고, 각 Layer별 최대 효율값을 가지는 가이드베인 개도각과 러너블레이드 각도 조합 곡선을 표시하는 분석값 표시 단계;를 포함하는 수력터빈 효율 측정 방법
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 효율 측정 및 조합곡선 산출 단계는 가이드베인 개도각과 러너블레이드 각도의 최적 곡선을 산출하기 위하여 가이드베인과 러너블레이드 100% 개도 단계, 유량, 낙차, 동력 측정 단계, 가이드베인 개도율 5% Close 단계, 가이드베인 개도율 30% 판단 단계, 효율곡선 생성 단계, 러너블레이드 5% Close 단계, 러너블레이드 개도율 30% 판단 단계 및 최적 조합곡선 산출 단계를 통하여 복수의 효율곡선을 구하고, 상기 복수의 효율 곡선을 이용하여 날개각 조합 곡선을 산출하는 수력터빈 효율 측정 방법.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102329136B1 (ko) * 2021-06-10 2021-11-22 (주)인페이스 수력터빈 상태감시 및 제어 시스템, 및 그 방법
CN114165382A (zh) * 2021-11-24 2022-03-11 华电电力科学研究院有限公司 水电机组绝对效率测试方法和系统
RU2773083C1 (ru) * 2021-06-17 2022-05-30 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук Способ определения оптимальных режимов работы гидротурбин
KR102577362B1 (ko) 2023-06-07 2023-09-12 주식회사 스탠더드시험연구소 수력발전기 효율 측정 장치 및 방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07127556A (ja) * 1993-11-04 1995-05-16 Meidensha Corp カプラン水車の効率補正システム
KR100317842B1 (ko) * 1999-12-16 2001-12-24 임정규 수차발전기 및 펌프모터의 실시간 효율감시시스템
KR100429279B1 (ko) * 2003-04-04 2004-04-29 한국수자원공사 온도측정에 의한 수차 및 펌프의 효율측정장치
KR101369522B1 (ko) * 2012-03-09 2014-03-07 주식회사 한라 고효율 소수력발전장치

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07127556A (ja) * 1993-11-04 1995-05-16 Meidensha Corp カプラン水車の効率補正システム
KR100317842B1 (ko) * 1999-12-16 2001-12-24 임정규 수차발전기 및 펌프모터의 실시간 효율감시시스템
KR100429279B1 (ko) * 2003-04-04 2004-04-29 한국수자원공사 온도측정에 의한 수차 및 펌프의 효율측정장치
KR101369522B1 (ko) * 2012-03-09 2014-03-07 주식회사 한라 고효율 소수력발전장치

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
'러너와 가이드 베인의 연동을 통한 마이크로 카프란 수차의 출력 최적화', 박노현 등, 한국유체기계학회 논문집, 2013.02., 16(1), 17-23 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102329136B1 (ko) * 2021-06-10 2021-11-22 (주)인페이스 수력터빈 상태감시 및 제어 시스템, 및 그 방법
RU2773083C1 (ru) * 2021-06-17 2022-05-30 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук Способ определения оптимальных режимов работы гидротурбин
CN114165382A (zh) * 2021-11-24 2022-03-11 华电电力科学研究院有限公司 水电机组绝对效率测试方法和系统
CN114165382B (zh) * 2021-11-24 2023-06-20 华电电力科学研究院有限公司 水电机组绝对效率测试方法和系统
KR102577362B1 (ko) 2023-06-07 2023-09-12 주식회사 스탠더드시험연구소 수력발전기 효율 측정 장치 및 방법

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