KR102078193B1 - Control system for flow interruption test on nuclear power plant and method for controlling flow interruption test using the same - Google Patents

Control system for flow interruption test on nuclear power plant and method for controlling flow interruption test using the same Download PDF

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KR102078193B1 KR1020170182143A KR20170182143A KR102078193B1 KR 102078193 B1 KR102078193 B1 KR 102078193B1 KR 1020170182143 A KR1020170182143 A KR 1020170182143A KR 20170182143 A KR20170182143 A KR 20170182143A KR 102078193 B1 KR102078193 B1 KR 102078193B1
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Abstract

원전기기의 유동차단 시험용 제어 시스템 및 이를 이용한 원전기기의 유동차단 시험 제어 방법에서, 상기 유동차단 시험용 제어 시스템은 원자력 발전소의 작동 환경을 모사하고, 저장탱크, 제어밸브, 시험 밸브 및 제어부를 포함한다. 상기 저장탱크는 유체를 저장하며, 저장된 유체를 제1 압력으로 제공한다. 상기 제어밸브는 개도가 제어됨에 따라, 상기 제1 압력으로 제공된 유체를 제2 압력으로 토출한다. 상기 시험 밸브는 상류의 상기 제2 압력과 하류의 제3 압력의 차이인 차압이 설정되어, 유동차단 시험의 대상이 된다. 상기 제어부는 상기 시험 밸브의 유량으로부터 상기 제어밸브의 유량계수 및 상기 제어밸브의 개도를 계산하며, PID(proportional integral derivative control) 제어를 통해 상기 제어밸브의 개도를 추가로 계산하여, 상기 제어밸브의 개도를 제어한다. In the flow control test control system of the original electric machine and the flow control test control method of the original electric machine using the same, the flow control test system for simulating the operating environment of the nuclear power plant, and includes a storage tank, a control valve, a test valve and a control unit. . The storage tank stores the fluid and provides the stored fluid at a first pressure. As the opening degree is controlled, the control valve discharges the fluid provided at the first pressure to the second pressure. The test valve is set to a pressure difference that is a difference between the second pressure upstream and the third pressure downstream, and is subject to a flow shutoff test. The control unit calculates the flow coefficient of the control valve and the opening degree of the control valve from the flow rate of the test valve, and further calculates the opening degree of the control valve through PID (proportional integral derivative control) control, Control the opening degree.

Figure R1020170182143
Figure R1020170182143

Description

원전기기의 유동차단 시험용 제어 시스템 및 이를 이용한 원전기기의 유동차단 시험 제어 방법{CONTROL SYSTEM FOR FLOW INTERRUPTION TEST ON NUCLEAR POWER PLANT AND METHOD FOR CONTROLLING FLOW INTERRUPTION TEST USING THE SAME}CONTROL SYSTEM FOR FLOW INTERRUPTION TEST ON NUCLEAR POWER PLANT AND METHOD FOR CONTROLLING FLOW INTERRUPTION TEST USING THE SAME}

본 발명은 유동차단 시험용 제어 시스템 및 이를 이용한 유동차단 시험 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원자력 발전소의 환경과 유사한 조건으로 모사하여 원전기기에 사용되는 밸브에 대한 성능평가를 수행하기 위한 원전기기의 유동차단 시험용 제어 시스템 및 이를 이용한 원전기기의 유동차단 시험 제어밸브에 관한 것이다.The present invention relates to a control system for a flow blocking test and a method for controlling a flow blocking test using the same. More specifically, the present invention relates to a nuclear power plant for performing performance evaluation of a valve used in a nuclear power plant by simulating conditions similar to those of a nuclear power plant. The present invention relates to a control system for a flow interruption test and a control valve for a flow interruption test of a raw machine using the same.

원자력 발전소에 사용되는 원전기기는 성능평가가 필수적이며, 특히 원전용 밸브는 ASME QME-1에 따라 검증되어야 하는데, 상기 ASME QME-1에 의한 유동 차단 시험의 경우, 실제 운전조건에서 설정된 최대차압을 시험대상 밸브의 양단에 인가하면서 밸브를 작동시키며 시험을 수행하여야 한다. Performance evaluation is essential for nuclear power plants used in nuclear power plants. Especially, valves for nuclear power plants must be verified according to ASME QME-1. In the case of the flow blocking test by ASME QME-1, the maximum differential pressure set in actual operating conditions is The test is to be carried out with the valves actuated at both ends of the valve under test.

그러나, 실제 원전의 운전 조건을 고려하면, 특히, 밸브의 시험을 수행하는 경우, 즉, 유동차단 시험의 경우, 밸브 양단의 차압을 크게 유지하는 것이 매우 중요한데 이러한 조건을 만족시킬 수 있는 시험 또는 모사 시스템을 구성하는 것은 용이하지 않다. However, considering the actual operating conditions of the nuclear power plant, it is very important to maintain a large differential pressure across the valve, particularly when performing a valve test, that is, in the case of a flow shutoff test. Configuring the system is not easy.

종래의 경우, 밸브의 상류의 압력을 시험에 요구되는 최대차압보다 크게 설정하고 인가되는 압력을 감압하여 사용하면서, 상기 감압에서의 제어를 PID 제어방식을 사용하는 방법이 있었다. In the related art, there has been a method in which the PID control method is used for the control at the reduced pressure while setting the pressure upstream of the valve to be larger than the maximum differential pressure required for the test and using the applied pressure at a reduced pressure.

그러나, PID 제어만을 이용하여 감압을 제어하는 경우, 유동차단 시험이 매우 짧은 시간에 수행되는 것을 고려할 때, PID 제어만으로는 짧은 시간 동안 차압을 유지하기 어려운 문제가 있으며, 유동차단 시험에 있어서 시험밸브는 개방과 폐쇄가 반복되므로 유량의 변화가 매우 심하여 이를 PID 제어만으로 제어하는 것은 한계가 있다. However, when controlling the decompression using only the PID control, considering that the flow blocking test is performed in a very short time, there is a problem that it is difficult to maintain the differential pressure for a short time by the PID control alone. Since the opening and closing are repeated, the flow rate is so severe that there is a limit to control it only by PID control.

나아가, PID 제어에 사용되는 게인(gain)은 시스템의 거동특성에 따라 달라지는데, 이에 따라 유동차단 시험에 있어서, PID 제어에 사용되는 에러신호에 곱해지는 비례게인, 미분게인 및 적분게인을 구하는 것이 어려운 문제가 있다. Furthermore, the gain used for PID control depends on the behavior characteristics of the system. Therefore, it is difficult to obtain the proportional gain, derivative gain, and integral gain multiplied by the error signal used for PID control in the flow blocking test. there is a problem.

또한, 유동차단 시험에서는 밸브의 유량공급 특성에 따라 PID 제어의 특성이 달라져야 하며 이에 대한 고려없는 단순한 제어의 경우 일관성이 없으며 재현성이 저하되는 문제가 있다.In addition, in the flow-blocking test, the characteristics of the PID control must be changed according to the flow rate supply characteristics of the valve, and there is a problem that the simple control without consideration for this is inconsistent and the reproducibility is degraded.

이상과 같이, 종래 원전용 밸브의 모사 시험에 있어서, PID 제어만 적용하는 것은 실제 원전 상태를 모사하는 것에는 한계가 있다. As described above, in the simulation test of the conventional nuclear power valve, the application of only PID control has a limitation in simulating the actual nuclear power state.

대한민국 등록특허 제10-0909443호Republic of Korea Patent No. 10-0909443

이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 유량 변화가 심한 유동차단 시험에서도 차압을 보다 효과적으로 유지할 수 있고, 제어오류의 효과적인 보상이 가능하며, 일관성을 유지하면서도 재현성을 향상시킬 수 있는 원전기기의 유동차단 시험용 제어 시스템에 관한 것이다. Therefore, the technical problem of the present invention has been conceived in this respect, the object of the present invention is to maintain the differential pressure more effectively, even in the flow-blocking test with a large flow rate change, effective compensation of the control error, and maintain consistency and reproducibility The present invention relates to a control system for flow interruption test of a source electric machine that can be improved.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 원전기기의 유동차단 시험용 제어 시스템을 이용한 원전기기의 유동차단 시험 제어 방법에 관한 것이다. In addition, another object of the present invention relates to a method for controlling the flow interruption test of the original electric machine using the control system for the flow interruption test of the original electric machine.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 유동차단 시험용 제어 시스템은 원자력 발전소의 작동 환경을 모사하고, 저장탱크, 제어밸브, 시험 밸브 및 제어부를 포함한다. 상기 저장탱크는 유체를 저장하며, 저장된 유체를 제1 압력으로 제공한다. 상기 제어밸브는 개도가 제어됨에 따라, 상기 제1 압력으로 제공된 유체를 제2 압력으로 토출한다. 상기 시험 밸브는 상류의 상기 제2 압력과 하류의 제3 압력의 차이인 차압이 설정되어, 유동차단 시험의 대상이 된다. 상기 제어부는 상기 시험 밸브의 유량으로부터 상기 제어밸브의 유량계수 및 상기 제어밸브의 개도를 계산하며, PID(proportional integral derivative control) 제어를 통해 상기 제어밸브의 개도를 추가로 계산하여, 상기 제어밸브의 개도를 제어한다.Flow control test control system according to an embodiment for realizing the object of the present invention to simulate the operating environment of a nuclear power plant, and includes a storage tank, a control valve, a test valve and a control unit. The storage tank stores the fluid and provides the stored fluid at a first pressure. As the opening degree is controlled, the control valve discharges the fluid provided at the first pressure to the second pressure. The test valve is set to a pressure difference that is a difference between the second pressure upstream and the third pressure downstream, and is subject to a flow shutoff test. The control unit calculates the flow coefficient of the control valve and the opening degree of the control valve from the flow rate of the test valve, and further calculates the opening degree of the control valve through PID (proportional integral derivative control) control, Control the opening degree.

일 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 시험 밸브의 유량과 동일한 유량이 상기 제어밸브에 흐른다고 가정하여 상기 제어밸브의 유량계수를 계산할 수 있다. In one embodiment, the controller may calculate the flow coefficient of the control valve on the assumption that the same flow rate as the flow rate of the test valve flows in the control valve.

일 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 제어밸브의 유량계수를 바탕으로 상기 제어밸브의 개도를 계산하며, 상기 계산된 개도가 갖는 오차를 최소화하기 위하여, PID 제어를 통해 상기 제어밸브의 개도를 추가로 계산할 수 있다. In one embodiment, the control unit, calculates the opening degree of the control valve based on the flow coefficient of the control valve, in order to minimize the error of the calculated opening degree, through the PID control to add the opening degree of the control valve Can be calculated as

일 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 시험밸브의 상류의 제2 압력 신호를 입력받아, 상기 PID 제어를 수행하여 상기 설정된 상기 시험밸브의 차압을 유지하도록 상기 제어밸브의 개도를 추가로 계산할 수 있다. In an embodiment, the controller may further calculate the opening degree of the control valve to receive the second pressure signal upstream of the test valve and perform the PID control to maintain the set differential pressure of the test valve. .

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 유동차단 시험 제어방법은 원자력 발전소의 작동 환경을 모사한 유동차단 시험용 제어시스템을 제어하며, 시험밸브 상류의 목표 압력을 설정한다. 상기 시험밸브에 흐르는 유량을 계산한다. 상기 시험밸브의 유량을 바탕으로 제어밸브의 유량계수를 계산한다. 상기 제어밸브의 유량계수를 바탕으로 상기 제어밸브의 개도를 계산한다. PID 제어를 통해 상기 제어밸브의 개도를 추가로 계산한다. Flow control test control method according to an embodiment for realizing the object of the present invention to control the flow control test system that simulates the operating environment of the nuclear power plant, and sets the target pressure upstream of the test valve. Calculate the flow rate through the test valve. The flow coefficient of the control valve is calculated based on the flow rate of the test valve. The opening degree of the control valve is calculated based on the flow coefficient of the control valve. PID control further calculates the opening degree of the control valve.

일 실시예에서, 상기 시험밸브에 흐르는 유량을 계산하는 단계는, 상기 시험밸브의 개도에 따른 유량계수를 측정하는 단계, 및 상기 시험밸브의 상류의 제2 압력과 하류의 제3 압력의 차이인 차압을 측정하는 단계를 포함할 수 있다. In one embodiment, the calculating of the flow rate flowing through the test valve may include measuring a flow coefficient according to an opening degree of the test valve, and a difference between a second pressure upstream and a third pressure downstream of the test valve. Measuring the differential pressure.

일 실시예에서, 상기 시험밸브에 흐르는 유량(Qm)은, In one embodiment, the flow rate (Qm) flowing through the test valve,

Figure 112017130316129-pat00001
식 (1)
Figure 112017130316129-pat00001
Formula (1)

{Cv: 시험밸브 개도에 따른 유량계수, dp: 시험밸브 차압,

Figure 112017130316129-pat00002
: 시험밸브에 흐르는 유체의 밀도}{Cv: flow coefficient according to test valve opening, dp: test valve differential pressure,
Figure 112017130316129-pat00002
: Density of fluid flowing through the test valve}

상기 식 (1)로 계산될 수 있다. It can be calculated by the above formula (1).

일 실시예에서, 상기 제어밸브의 유량계수를 계산하는 단계에서, 상기 시험밸브의 유량과 동일한 유량이 상기 제어밸브에 흐른다고 가정하여 상기 제어밸브의 유량계수를 계산할 수 있다. In one embodiment, in calculating the flow coefficient of the control valve, the flow coefficient of the control valve may be calculated assuming that the same flow rate as the flow rate of the test valve flows in the control valve.

일 실시예에서, 상기 제어밸브의 유량계수(Cvc)는, In one embodiment, the flow coefficient (Cvc) of the control valve,

Figure 112017130316129-pat00003
식 (2)
Figure 112017130316129-pat00003
Formula (2)

{Qm: 시험밸브에 흐르는 유량, dpc: 제어밸브 차압,

Figure 112017130316129-pat00004
: 제어밸브에 흐르는 유체의 밀도}{Qm: flow rate through the test valve, dpc: control valve differential pressure,
Figure 112017130316129-pat00004
: Density of fluid flowing through the control valve}

상기 식 (2)로 계산될 수 있다. It can be calculated by the above formula (2).

일 실시예에서, 상기 제어밸브의 개도(Ac)는, In one embodiment, the opening degree (Ac) of the control valve,

Figure 112017130316129-pat00005
식 (3)
Figure 112017130316129-pat00005
Formula (3)

Figure 112017130316129-pat00006
식 (4)
Figure 112017130316129-pat00006
Formula (4)

Figure 112017130316129-pat00007
식 (5)
Figure 112017130316129-pat00007
Equation (5)

{Rc: 제어밸브 특성값, Cvc: 제어밸브 유량계수, Cvcmax: 제어밸브 개도가 100%인 경우 유량계수}{Rc: control valve characteristic value, Cvc: control valve flow coefficient, Cvcmax: flow coefficient when control valve opening is 100%}

상기 식 (3) 내지 식 (5)들로 계산될 수 있다. It can be calculated by the above formulas (3) to (5).

일 실시예에서, 상기 제어밸브의 개도를 추가로 계산하는 단계는, 상기 시험밸브의 상류의 제2 압력 신호를 입력받아, 상기 PID 제어를 수행하여 상기 설정된 상기 시험밸브의 목표 압력을 유지하도록 상기 제어밸브의 개도를 추가로 계산할 수 있다. In an exemplary embodiment, the calculating of the opening degree of the control valve may further include receiving the second pressure signal upstream of the test valve, and performing the PID control to maintain the set target pressure of the test valve. The opening of the control valve can be further calculated.

일 실시예에서, 상기 시험밸브에 흐르는 유량을 주기적으로 계산하여 상기 제어밸브의 개도를 계산하는 단계를 반복할 수 있다. In one embodiment, it may be repeated to calculate the opening degree of the control valve by periodically calculating the flow rate flowing in the test valve.

본 발명의 실시예들에 의하면, 종래 PID 제어만을 이용하여 제어밸브의 개도를 계산하는 경우의 문제를 해결하여, 실제 흐르는 유량을 바탕으로 제어 밸브의 개도를 물리적인 법칙에 의해 우선 계산하여 제어를 수행하고, 이 경우 발생되는 오차나 오류를 PID 제어를 이용하여 추가로 제어하여 제어 밸브의 개도를 미세하게 조정할 수 있으므로, 보다 정확하게 시험 밸브의 상류에 설정된 목표 압력을 추종할 수 있다. According to embodiments of the present invention, the problem of calculating the opening degree of a control valve using only conventional PID control is solved, and the control is performed by first calculating the opening degree of the control valve based on a physical law based on the actual flow rate. In this case, the error or error generated can be further controlled by using PID control to finely adjust the opening degree of the control valve, so that the target pressure set upstream of the test valve can be more accurately followed.

그리하여, 상대적으로 압력 및 유량의 변화가 큰 원전 모사 시험 밸브에서의 제어를 거시적인 관점에서 물리적인 법칙으로 추종하고, 나아가, 상대적으로 변화가 적은 제어에 있어서 효과적인 PID 제어를 미시적인 관점에서 적용하여, PID 제어의 장점을 더욱 활용할 수 있어, 보다 정확하게 일관성을 유지하면서도 재현성을 향상시킬 수 있는 목표 압력의 추종이 가능하다. Thus, following the control of the nuclear power plant simulation test valve with a large change in pressure and flow rate from the macroscopic viewpoint to the physical law, and furthermore, the effective PID control in the relatively small control is applied from the microscopic perspective. In addition, the advantages of PID control can be further leveraged to follow the target pressure to improve reproducibility while maintaining more accurate consistency.

특히, 상대적으로 압력 및 유량의 변화가 큰 시스템에서의 추종이 어려운 문제를 해결하여, 물리적인 법칙을 통해 평균적인 유량과 압력을 제어하며 미세한 오류를 PID 제어 방식으로 제어하는 것을 특징으로 한다. In particular, it solves a problem that it is difficult to follow in a system having relatively large changes in pressure and flow rate, and controls the average flow rate and pressure through physical laws and controls fine errors using a PID control method.

이에 따라, 시험 밸브의 목표 압력의 유지가 효과적으로 제어되므로, 궁극적으로 원자력 발전소의 작동 환경이 모사된 상태에서, 시험 밸브의 성능에 대한 시험을 보다 정확하게 구현할 수 있다. As a result, the maintenance of the target pressure of the test valve is effectively controlled, so that the test on the performance of the test valve can be more accurately implemented in the ultimately simulated operating environment of the nuclear power plant.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 원전기기의 유동차단 시험용 제어 시스템을 도시한 모식도이다.
도 2는 도 1을 이용한 원전기기의 유동차단 시험 제어방법을 도시한 흐름도이다.
도 3은 도 2의 시험밸브에 흐르는 유량을 계산하는 단계를 도시한 흐름도이다.
도 4a 및 도 4b는 종래 PID 제어만을 적용한 경우, 압력 오차, 저장탱크 압력 및 상류 압력을 도시한 그래프이다.
도 5a 및 도 5b는 도 2의 제어방법을 적용한 경우, 압력 오차, 저장탱크 압력 및 상류 압력을 도시한 그래프이다.
Figure 1 is a schematic diagram showing a control system for the flow blocking test of the original electric machine according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart illustrating a method of controlling a flow interruption test of the original electric machine using FIG.
3 is a flowchart illustrating a step of calculating a flow rate flowing through the test valve of FIG. 2.
4A and 4B are graphs illustrating a pressure error, a storage tank pressure, and an upstream pressure when only the conventional PID control is applied.
5A and 5B are graphs illustrating a pressure error, a storage tank pressure, and an upstream pressure when the control method of FIG. 2 is applied.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. As the inventive concept allows for various changes and numerous modifications, the embodiments will be described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to the specific form disclosed, it should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing the drawings, similar reference numerals are used for similar elements. Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms.

상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. In this application, the terms "comprise" or "consist of" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Terms such as those defined in the commonly used dictionaries should be construed as having meanings consistent with the meanings in the context of the related art, and shall not be construed in ideal or excessively formal meanings unless expressly defined in this application. Do not.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, it will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 원전기기의 유동차단 시험용 제어 시스템을 도시한 모식도이다. Figure 1 is a schematic diagram showing a control system for the flow blocking test of the original electric machine according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 의한 원전기기의 유동차단 시험용 제어 시스템(10)(이하, 제어 시스템(10)이라 함)은, 원자력 발전소에서 사용되는 원전기기 중의 하나인 원전용 밸브에 대한 성능 시험을 위해, 원자력 발전소의 사용 환경을 모사한 시스템에 대한 제어를 수행하는 제어 시스템에 관한 것이다. Referring to FIG. 1, the control system 10 (hereinafter, referred to as the control system 10) for the flow interruption test of the original electric machine according to the present embodiment is for a nuclear power valve which is one of the original electric machines used in a nuclear power plant. For a performance test, the present invention relates to a control system that performs control of a system that simulates the usage environment of a nuclear power plant.

즉, 상기 제어 시스템(10)은 원자력 발전소의 사용 환경과 유사하게 모사된 시스템을 포함하여, 평가 대상인 원전용 밸브를 보다 정확하게 평가하기 위한 제어 시스템이라 할 수 있다. That is, the control system 10 may be referred to as a control system for more accurately evaluating a nuclear power valve that is an evaluation target, including a system that is similar to the use environment of a nuclear power plant.

일반적으로, 원자력 발전소에 사용되는 원전용 밸브의 경우, ASME QME-1에 따라 검증되어야 하며, 상기 ASME QME-1에 따른 검증에 있어서, 유동차단 시험은 매우 중요한 시험이다. In general, in the case of nuclear power valves used in nuclear power plants, it should be verified according to ASME QME-1, and in the verification according to ASME QME-1, the flow blocking test is a very important test.

상기 유동차단 시험은, 실제 원자력 발전소의 운전조건에서 설정된 최대 차압, 즉 밸브의 양 단의 압력차를, 시험 대상 밸브의 양단에 인가하면서 작동성을 평가하는 것을 특징으로 한다. The flow blocking test is characterized in that the operability is evaluated while applying the maximum differential pressure set under the operating conditions of the nuclear power plant, that is, the pressure difference between both ends of the valve, to both ends of the valve to be tested.

이러한 유동차단 시험에 있어서, 실제 원자력 발전소의 작동 조건이 고온 고압이며, 양단의 차압이나 유량의 변화가 크므로 이를 유사하게 모사하며 시험 대상 밸브의 성능을 평가하는 것이 매우 중요하다. In this flow-blocking test, it is very important to evaluate the performance of the valve under test similarly because the actual operating conditions of the nuclear power plant are high temperature and high pressure, and the change in the differential pressure or flow rate at both ends is similar.

이에 따라, 본 실시예에서의 상기 제어 시스템(10)은 저장탱크(100), 제어밸브(200), 시험밸브(300), 제어부(400) 및 유로부(500)를 포함하여, 원자력 발전소의 사용 환경 중, 원전용 밸브의 평가를 위한 환경을 모사하고, 원전에서의 작동 조건으로서 특히 차압과 유량의 변화가 큰 상황을 효과적으로 모사함으로써, 시험 대상 밸브에 대한 성능 평가를 효과적으로 수행할 수 있다. Accordingly, the control system 10 according to the present embodiment includes a storage tank 100, a control valve 200, a test valve 300, a control unit 400, and a flow path unit 500. It is possible to effectively perform the performance evaluation on the valve under test by simulating an environment for evaluating a nuclear power valve in an operating environment, and effectively simulating a situation where a change in the differential pressure and a flow rate is particularly large as operating conditions in a nuclear power plant.

보다 구체적으로, 상기 저장탱크(100)는 내부에 유체가 저장되는 탱크로서, 상기 제어밸브(200) 및 상기 시험밸브(300)의 일단에 위치하여, 상기 제어밸브(200)와는 상기 유로부(500)의 제1 유로(510)와 연결된다. More specifically, the storage tank 100 is a tank in which fluid is stored therein, and is located at one end of the control valve 200 and the test valve 300, and the flow valve unit is connected to the control valve 200. It is connected to the first flow path 510 of 500.

이 경우, 상기 저장탱크(100)의 크기 및 용량은, 시험 평가에서 요구되는 압력과 유량을 제공할 수 있을 정도로 설계될 수 있으며, 이에 따라, 상기 저장탱크(100)는 상기 제1 유로(510)를 통해 상기 제어밸브(200)로 제1 압력(P1)으로 유체를 제공할 수 있다.In this case, the size and capacity of the storage tank 100 may be designed to provide a pressure and a flow rate required for the test evaluation, and accordingly, the storage tank 100 may have the first flow path 510. The fluid may be provided at the first pressure P1 to the control valve 200 through the.

상기 제어밸브(200)는 상기 제어부(400)에 의해 개도(open rate)가 제어되며, 구체적인 상기 제어밸브(200)의 개도의 제어방법에 대하여는 후술한다. The control valve 200 is controlled by the control unit 400, the open rate (open rate), the control method of the opening degree of the control valve 200 will be described later.

상기 제어밸브(200)는 상기 저장탱크(100)와는 제1 유로(510)를 통해 연결되고, 상기 시험밸브(300)와는 상기 유로부(500)의 제2 유로(520)를 통해 연결된다. The control valve 200 is connected to the storage tank 100 through a first flow path 510, and the test valve 300 is connected through a second flow path 520 of the flow path part 500.

이 경우, 이미 설명한 바와 같이 상기 제1 유로(510)의 유체의 압력이 제1 압력(P1)으로 정의되고, 상기 제2 유로(520)의 유체의 압력이 제2 압력(P2)으로 정되면, 상기 제어부(400)에 의해 개도가 제어됨으로써, 상기 제1 압력(P1)으로 제공되는 유체가 제2 압력(P2)으로 상기 시험밸브(300)로 제공된다. In this case, as described above, when the pressure of the fluid in the first flow path 510 is defined as the first pressure P1, and the pressure of the fluid in the second flow path 520 is determined as the second pressure P2. As the opening degree is controlled by the controller 400, the fluid provided at the first pressure P1 is provided to the test valve 300 at the second pressure P2.

즉, 상기 제어밸브(200)는 상기 제어부(400)에 의해 개도가 제어됨으로써, 상기 시험밸브(300)에 인가되는 목표 압력에 부합하도록 상기 제2 압력(P2)을 제어하게 된다. That is, the control valve 200 is controlled by the control unit 400, thereby controlling the second pressure (P2) to match the target pressure applied to the test valve (300).

결국, 상기 제어밸브(200)의 개도를 제어하는 것은 상기 시험밸브(300)에 인가되는 압력을 제어하는 것으로, 상기 시험밸브(300)에 인가되어야 할 목표 압력을 일정하게 유지하기 위해, 상기 제어밸브(200)의 개도는 다양하게 제어되어야 한다. After all, controlling the opening degree of the control valve 200 is to control the pressure applied to the test valve 300, in order to maintain a constant target pressure to be applied to the test valve 300, the control The opening degree of the valve 200 should be controlled in various ways.

상기 시험밸브(300)는 원전용 밸브로서 유동차단 시험의 대상이 되는 밸브이다. The test valve 300 is a valve for a flow interruption test as a nuclear power valve.

상기 시험밸브(300)는 상류는 제2 유로(520)에 의해 상기 제어밸브(200)와 연결되며, 하류는 제3 유로(530)로 연결된다. The test valve 300 is connected upstream with the control valve 200 by a second flow passage 520, and downstream thereof is connected with a third flow passage 530.

이 경우, 도시하지는 않았으나, 상기 제3 유로(530)는 저장탱크(100)와 연결되어, 시험에 사용된 유체가 다시 저장탱크(100)로 제공될 수 있다. In this case, although not shown, the third flow path 530 is connected to the storage tank 100, and the fluid used for the test may be provided to the storage tank 100 again.

상기 시험밸브(300)에 대한 시험 및 평가는 상기 시험밸브(300)의 양단, 즉 상류와 하류에 압력의 차이를 인가함으로써 수행되며, 상기 상류인 제2 유로(520)의 압력을 제2 압력(P2), 상기 하류인 제3 유로(530)의 압력을 제3 압력(P3)으로 정의하면, 상기 제2 압력과 상기 제3 압력의 차이인 차압을 통해 상기 시험밸브(300)에 대한 성능 평가를 수행하게 된다. The test and evaluation of the test valve 300 is performed by applying a difference in pressure at both ends of the test valve 300, ie, upstream and downstream, and converts the pressure of the upstream second flow path 520 into the second pressure. (P2) If the pressure of the downstream third flow path 530 is defined as a third pressure P3, the performance of the test valve 300 through the differential pressure that is the difference between the second pressure and the third pressure. An evaluation will be performed.

이 경우, 상기 시험밸브(300)에 대한 성능 평가를 위해 필요한 차압은 이미 설정값으로 제공되며, 상기 제3 압력(P3)이 일정하게 유지된다면, 결국 상기 시험밸브(300)에 대한 시험 및 평가는 상기 제2 압력(P2)을 목표 압력으로 유지함으로써 수행될 수 있다. In this case, the differential pressure required for the performance evaluation of the test valve 300 is already provided as a set value, and if the third pressure P3 is kept constant, eventually the test and evaluation of the test valve 300 May be performed by maintaining the second pressure P2 at a target pressure.

이상과 같이, 상기 시험밸브(300)에 대한 성능 평가는, 제2 압력(P2)을 기 설정된 설정값으로 유지함으로써 수행될 수 있으며, 이는 상기 시험밸브(300)의 개도가 다양하게 설정되는 상태에서도 상기 제2 압력(P2)을 설정된 값으로 유지하는 것이 핵심이다. As described above, the performance evaluation of the test valve 300 may be performed by maintaining the second pressure P2 at a predetermined set value, which is a state in which the opening degree of the test valve 300 is variously set. Also, it is essential to maintain the second pressure P2 at a set value.

결국, 상기 제어밸브(200)의 개도를 제어함으로써, 다양한 환경에서 상기 제2 압력(P2)을 시험을 위해 설정된 설정값으로 유지하여, 상기 시험밸브(300)의 양단의 차압을 설정값으로 유지하는 것이 필요하다. As a result, by controlling the opening degree of the control valve 200, the second pressure (P2) is maintained at the set value set for the test in various environments, thereby maintaining the differential pressure at both ends of the test valve 300 at the set value It is necessary to do

상기 제어부(400)는 상기 제어밸브(200) 및 상기 시험밸브(300)를 제어한다. 즉, 상기 제어부(400)에서 특히 상기 제어밸브(200)의 개도를 제어함으로써, 상기 시험밸브(300)의 양단의 차압을 시험을 위해 설정된 설정값으로 유지하도록 한다. The controller 400 controls the control valve 200 and the test valve 300. That is, the controller 400 controls the opening degree of the control valve 200, in particular, to maintain the differential pressure at both ends of the test valve 300 at the set value set for the test.

이 경우, 상기 제어부(400)는 상기 시험밸브(300)의 유량으로부터 상기 제어밸브(200)의 유량계수 및 개도를 계산하며, PID(proportional integral derivative control) 제어를 통해 상기 제어밸브(200)의 개도를 추가로 계산하여, 최종적으로 상기 제어밸브(200)의 개도를 제어한다. In this case, the control unit 400 calculates the flow coefficient and the opening degree of the control valve 200 from the flow rate of the test valve 300, and through the PID (proportional integral derivative control) control of the control valve 200 The opening degree is further calculated to finally control the opening degree of the control valve 200.

보다 구체적인, 상기 제어부(400)의 제어 방법에 대하여는 후술한다. More specifically, the control method of the control unit 400 will be described later.

상기 유로부(500)는, 제1 내지 제3 유로들(510, 520, 530)을 포함하며, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 제1 유로(510)는 제1 압력(P1)으로 상기 저장탱크(100) 및 상기 제어밸브(200)를 연결하며, 상기 제2 유로(520)는 제2 압력(P2)으로 상기 제어밸브(200)와 상기 시험밸브(300)를 연결하며, 상기 제3 유로(530)는 제3 압력(P3)으로 상기 시험밸브(300)와 외부를 연결한다.The flow path part 500 may include first to third flow paths 510, 520, and 530. As described above, the first flow path 510 may have the storage tank at a first pressure P1. 100) and the control valve 200, the second flow path 520 connects the control valve 200 and the test valve 300 at a second pressure (P2), the third flow path ( 530 connects the test valve 300 to the outside at a third pressure P3.

도 2는 도 1을 이용한 원전기기의 유동차단 시험 제어방법을 도시한 흐름도이다. 도 3은 도 2의 시험밸브에 흐르는 유량을 계산하는 단계를 도시한 흐름도이다. FIG. 2 is a flowchart illustrating a method of controlling a flow interruption test of the original electric machine using FIG. 1. 3 is a flowchart illustrating a step of calculating a flow rate flowing through the test valve of FIG. 2.

도 2를 참조하면, 상기 원전기기의 유동차단 시험용 제어시스템(10)을 이용한 원전기기의 유동차단 시험 제어방법에서는, 우선, 상기 시험밸브(300) 상류의 목표 압력을 설정한다(단계 S10). Referring to FIG. 2, in the flow interruption test control method of the original electric machine using the flow interruption test control system 10 of the original electric machine, first, a target pressure upstream of the test valve 300 is set (step S10).

앞서 설명한 바와 같이, 본 실시예에서의 유동차단 시험의 대상이 되는 상기 시험밸브(300)의 성능 평가는 상기 시험밸브(300)의 양단의 차압을 유지시키면서 수행되는 것이 필요하며, 이를 위해, 상기 제3 압력(P3)이 일정하다고 가정하면, 상기 제2 압력(P2)에 대한 목표 압력을 설정하는 것이 필요하다. As described above, the performance evaluation of the test valve 300, which is the object of the flow blocking test in the present embodiment, needs to be performed while maintaining the differential pressure at both ends of the test valve 300. Assuming that the third pressure P3 is constant, it is necessary to set a target pressure for the second pressure P2.

즉, 상기 제2 압력(P2)에 대한 목표 압력을 설정하는 것이 곧, 상기 시험밸브(300)의 양단의 차압을 설정하는 것을 의미하게 되며, 이와 달리, 상기 제3 압력(P3)이 변화된다면 상기 제2 압력(P2)을 목표 압력으로 설정하지 않고 상기 시험밸브(300)의 양단의 차압을 목표 차압으로 설정하는 것으로 대체할 수 있다. That is, setting the target pressure with respect to the second pressure P2 means setting the differential pressures at both ends of the test valve 300. Otherwise, if the third pressure P3 is changed, Instead of setting the second pressure P2 as the target pressure, the differential pressure at both ends of the test valve 300 may be replaced with the target differential pressure.

이 후, 도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 시험밸브(300)에 흐르는 유량을 계산한다(단계 S20). 2 and 3, the flow rate flowing through the test valve 300 is calculated (step S20).

이 경우, 상기 시험밸브(300)에 흐르는 유량을 계산하기 위해서는, 상기 시험밸브(300)의 개도에 따른 유량계수를 측정하는 것이 필요하다(단계 S21). In this case, in order to calculate the flow rate which flows through the said test valve 300, it is necessary to measure the flow coefficient according to the opening degree of the said test valve 300 (step S21).

상기 시험밸브(300)의 개도에 따른 유량계수(Cv)는, 도시하지는 않았으나, 별도의 유량계를 이용하여 측정할 수 있다. Although not shown, the flow coefficient Cv according to the opening degree of the test valve 300 may be measured using a separate flow meter.

이 후, 상기 시험밸브(300)의 양단의 차압(dp)을 측정한다(단계 S22). Thereafter, the differential pressures dp of both ends of the test valve 300 are measured (step S22).

상기 시험밸브(300)의 양단의 차압을 측정하기 위해서는, 상류의 상기 제2 압력(P2) 및 하류의 상기 제3 압력(P3)을 각각 측정한 후, 차압을 연산하여 도출할 수 있다. In order to measure the differential pressure at both ends of the test valve 300, the second pressure P2 upstream and the third pressure P3 downstream may be measured, and then the differential pressure may be calculated and derived.

이와 같이, 상기 시험밸브(300)의 개도에 따른 유량계수(Cv) 및 양단의 차압(dp)을 측정한 후, 하식 식 (1)을 통해 상기 시험밸브(300)에 흐르는 유량(Qm)을 계산할 수 있다. Thus, after measuring the flow coefficient (Cv) and the differential pressure (dp) of both ends according to the opening degree of the test valve 300, the flow rate (Qm) flowing through the test valve 300 through the following equation (1) Can be calculated

Figure 112017130316129-pat00008
식 (1)
Figure 112017130316129-pat00008
Formula (1)

{Cv: 시험밸브 개도에 따른 유량계수, dp: 시험밸브 차압,

Figure 112017130316129-pat00009
: 시험밸브에 흐르는 유체의 밀도}{Cv: flow coefficient according to test valve opening, dp: test valve differential pressure,
Figure 112017130316129-pat00009
: Density of fluid flowing through the test valve}

이 경우, 상기 시험밸브(300)에 흐르는 유체의 밀도는, 사용되는 유체에 따라 열역학적 상태방정식을 통해 도출될 수 있다. In this case, the density of the fluid flowing in the test valve 300 may be derived through a thermodynamic state equation according to the fluid used.

이 후, 도 2를 참조하면, 상기 시험밸브(300)에 흐르는 유량(Qm)으로부터 상기 제어밸브(200)의 유량계수(Cvc)를 계산한다(단계 S30). After that, referring to FIG. 2, the flow rate coefficient Cvc of the control valve 200 is calculated from the flow rate Qm flowing through the test valve 300 (step S30).

상기 제어밸브(200)의 유량계수(Cvc)를 계산하는 경우, 상기 제1 유로(510), 상기 제2 유로(520) 및 상기 제3 유로(530)가 동일한 크기인 것을 고려하여 상기 시험밸브(300)에 흐르는 유량과 동일한 유량이 상기 제어밸브(200)에 흐른다고 가정할 수 있다. When calculating the flow coefficient Cvc of the control valve 200, the test valve considering that the first flow path 510, the second flow path 520, and the third flow path 530 are the same size. It may be assumed that a flow rate equal to the flow rate flowing through 300 flows through the control valve 200.

즉, 상기 시험밸브(300)에 흐르는 유량과 동일한 유량이 상기 제어밸브(200)에 흐른다고 가정하면, 상기 제어밸브(200)의 유량계수(Cvc)는 하기 식 (2)를 통해 도출될 수 있다. That is, assuming that the same flow rate as that of the test valve 300 flows in the control valve 200, the flow coefficient Cvc of the control valve 200 may be derived through the following equation (2). have.

Figure 112017130316129-pat00010
식 (2)
Figure 112017130316129-pat00010
Formula (2)

{Qm: 시험밸브에 흐르는 유량, dpc: 제어밸브 차압,

Figure 112017130316129-pat00011
: 제어밸브에 흐르는 유체의 밀도}{Qm: flow rate through the test valve, dpc: control valve differential pressure,
Figure 112017130316129-pat00011
: Density of fluid flowing through the control valve}

이 경우, 상기 저장탱크(100)의 압력을 통해 상기 제어밸브(200) 양단의 차압(dpc)을 도출할 수 있으며, 상기 제어밸브(200)에 흐르는 유체는 상기 시험밸브(300)에 흐르는 유체와 동일하므로 유체의 밀도(

Figure 112017130316129-pat00012
)는 이미 구한 시험밸브(300)에 흐르는 밀도(
Figure 112017130316129-pat00013
)와 동일하다. In this case, a differential pressure (dpc) of both ends of the control valve 200 may be derived through the pressure of the storage tank 100, and the fluid flowing through the control valve 200 is a fluid flowing through the test valve 300. Is the same as the density of the fluid (
Figure 112017130316129-pat00012
) Is the density (
Figure 112017130316129-pat00013
Same as)

이 후, 도 2를 참조하면, 상기 제어밸브(200)의 유량계수(Cvc)를 바탕으로 상기 제어밸브(200)의 개도를 계산한다(단계 S40). Thereafter, referring to FIG. 2, the opening degree of the control valve 200 is calculated based on the flow coefficient Cvc of the control valve 200 (step S40).

이 경우, 상기 제어밸브(200)가 선행밸브라고 가정하면, 상기 제어밸브(200)의 개도(Ac)는 하기 식 (3) 내지 식 (5)를 통해 계산된다. In this case, assuming that the control valve 200 is a preceding valve, the opening degree Ac of the control valve 200 is calculated through the following equations (3) to (5).

Figure 112017130316129-pat00014
식 (3)
Figure 112017130316129-pat00014
Formula (3)

Figure 112017130316129-pat00015
식 (4)
Figure 112017130316129-pat00015
Formula (4)

Figure 112017130316129-pat00016
식 (5)
Figure 112017130316129-pat00016
Equation (5)

{Rc: 제어밸브 특성값, Cvc: 제어밸브 유량계수, Cvcmax: 제어밸브 개도가 100%인 경우 유량계수}{Rc: control valve characteristic value, Cvc: control valve flow coefficient, Cvcmax: flow coefficient when control valve opening is 100%}

이 경우, 상기 제어밸브(200)의 특성값(Rc)은 유체의 종류, 온도, 압력, 압력차 등 유량과 관련된 조건들이 일정한 경우, 밸브를 모두 열었을 때의 유량에 대한 밸브를 모두 닫았을 때의 유량의 비(比)인 레인저빌리티(rangeability)이다. 또한, 상기 레인저빌리티는 미리 실험적으로 도출하거나 공급자의 데이터를 바탕으로 그 값의 도출이 가능하다. In this case, the characteristic value (Rc) of the control valve 200 is when the conditions related to the flow rate, such as the type of fluid, temperature, pressure, pressure difference is constant, when all the valves for the flow rate when all the valves are closed It is rangeability that is the ratio of the flow rate of. In addition, the rangeability may be experimentally derived in advance or the value may be derived based on data of a supplier.

따라서, 상기 식 (3) 내지 식 (5)를 통해, 즉, 물리적인 법칙을 이용하여, 상기 제어밸브(200)의 개도(Ac)를 1차적으로 도출할 수 있으며, 상기 제어부(400)에서는 상기 도출된 상기 제어밸브(200)의 개도(Ac)를 바탕으로 상기 제어밸브(200)를 제어한다. Accordingly, the opening degree Ac of the control valve 200 may be primarily derived through the equations (3) to (5), that is, using a physical law. The control valve 200 is controlled based on the derived opening degree Ac of the control valve 200.

다만, 상기 물리적 법칙에 의해 도출된 제어밸브(200)의 개도(Ac)를 바탕으로 제어하는 경우, 거시적인 상기 제어밸브(200)의 개도의 제어는 가능하지만, 실제 미시적인 제어밸브(200)의 개도의 제어는 어렵다. However, when controlling based on the opening degree Ac of the control valve 200 derived by the physical law, the macroscopic control of the opening degree of the control valve 200 is possible, but the actual micro control valve 200 is Control of the opening degree is difficult.

즉, 상기 제어밸브(200)를 포함한 각 구성요소들의 시간지연이나 다양한 물리적인 왜란 발생, 예를 들어, 유체의 상변화, 응축, 열전달 등의 인자들로 인한 오차가 누적되며, 특히나 실제 압력 및 유량의 변화가 큰 환경에서 이러한 오차는 상기 제어밸브(200)의 개도를 정확하게 제어하는 것을 어렵게 만든다. That is, errors due to factors such as time delay or various physical disturbances, for example, phase change, condensation, heat transfer, etc. of the components including the control valve 200 are accumulated. In an environment where the flow rate is large, this error makes it difficult to accurately control the opening degree of the control valve 200.

이에 따라, 도 2를 참조하면, 본 실시예에서는, PID 제어를 통해 상기 제어밸브(200)의 개도를 추가로 계산한다(단계 S50). Accordingly, referring to FIG. 2, in the present embodiment, the opening degree of the control valve 200 is further calculated through PID control (step S50).

즉, 상기 시험밸브(300)의 상류의 제2 압력(P2)에 대한 측정값과 상기 기 설정된 상기 시험밸브(300) 상류의 목표 압력을 비교하여, 오차값을 연산하고, 이러한 압력 오차를 입력 데이터로 PID(proportional integral derivative control) 제어를 수행하여, 상기 압력 오차를 최소화한다. That is, by comparing the measured value for the second pressure (P2) upstream of the test valve 300 and the target pressure upstream of the preset test valve 300, the error value is calculated, and the pressure error is inputted. PID (proportional integral derivative control) control is performed with the data to minimize the pressure error.

그리하여, 상기 제어밸브(200)의 개도에 대한 거시적인 제어를 통해 대략 80~90% 정도의 정확도로 개도를 제어하는 것에 추가하여, 나머지 10~20% 정도의 오차에 대하여 상기 PID 제어를 통해 개도 제어의 정확성을 향상시킬 수 있다. Thus, in addition to controlling the opening degree with an accuracy of approximately 80 to 90% through macroscopic control of the opening degree of the control valve 200, the opening degree is controlled through the PID control for the remaining error of about 10 to 20%. It can improve the accuracy of control.

이 경우, 상기 PID 제어의 구체적인 방법은 종래 알려진 제어 방법으로서 중복적인 설명은 생략한다. In this case, the specific method of the PID control is a conventionally known control method, and redundant description thereof will be omitted.

이상과 같이, 상기 제어부(400)에서는 상기 제어밸브(200)의 개도에 대한 제어를 수행한다. As described above, the controller 400 controls the opening degree of the control valve 200.

한편, 상기 시험밸브(300)를 통과하는 유량은 일정하지 않으며, 상기 시험밸브(300)의 개도는 물론 상기 제어밸브(200)의 개도에 따라 변화하게 된다. On the other hand, the flow rate passing through the test valve 300 is not constant, it is changed according to the opening degree of the control valve 200 as well as the opening degree of the test valve 300.

따라서, 상기 단계들을 통하여 제어되는 상기 제어밸브(200)의 개도는 반복적으로 조정되어야 한다. Therefore, the opening degree of the control valve 200 controlled through the steps must be adjusted repeatedly.

이에 따라, 상기 제어밸브(200)의 개도를 계산하는 상기 단계들(단계 S20 내지 단계 S50)은 반복되면서, 매 순간 상기 제어밸브(200)의 개도를 도출하며, 이를 바탕으로 상기 제어부(400)는 상기 제어밸브(200)를 제어하게 된다. Accordingly, the steps (steps S20 to S50) of calculating the opening degree of the control valve 200 are repeated, and each time, the opening degree of the control valve 200 is derived, and the controller 400 is based on this. Is to control the control valve 200.

도 4a 및 도 4b는 종래 PID 제어만을 적용한 경우, 압력 오차, 저장탱크 압력 및 상류 압력을 도시한 그래프이다. 4A and 4B are graphs illustrating a pressure error, a storage tank pressure, and an upstream pressure when only the conventional PID control is applied.

도 4a 및 도 4b를 참조하면, 종래 PID 제어만을 이용하여 상기 제어밸브(200)의 개도를 제어한 결과로서, 상기 측정된 제2 압력(P2)과 목표 압력의 차이인 압력 오류값에 0.02를 곱하여 상기 제어밸브(200)의 개도를 제어한 결과를 나타낸다. 4A and 4B, as a result of controlling the opening degree of the control valve 200 using only conventional PID control, 0.02 is set to a pressure error value that is a difference between the measured second pressure P2 and a target pressure. The result of controlling the opening degree of the said control valve 200 by multiplying is shown.

도 4a를 통해 확인되는 바와 같이, 시간이 지남에 따라 상기 시험밸브(300) 상류의 압력(P2)이 목표 압력을 추종하지 못하며, 목표 압력과의 차이인 오차가 증가하는 것을 확인할 수 있다. As can be seen through FIG. 4A, as time passes, the pressure P2 upstream of the test valve 300 does not follow the target pressure, and an error that is a difference from the target pressure increases.

또한, 도 4b를 통해 확인되는 바와 같이, 시간이 지남에 따라 상기 저장탱크(100)의 압력, 즉 제1 압력(P1)이 감소함에 따라 상기 시험밸브(300) 상류의 압력(P2) 역시 감소하여, 상기 제2 압력(P2)이 목표 압력을 유지하는 것과 달리 오히려 상기 제1 압력(P1)을 추종하는 결과를 확인할 수 있다. In addition, as confirmed through FIG. 4B, as the pressure of the storage tank 100, that is, the first pressure P1, decreases with time, the pressure P2 upstream of the test valve 300 also decreases. Thus, unlike the second pressure P2 maintaining the target pressure, a result of following the first pressure P1 may be confirmed.

도 5a 및 도 5b는 도 2의 제어방법을 적용한 경우, 압력 오차, 저장탱크 압력 및 상류 압력을 도시한 그래프이다. 5A and 5B are graphs illustrating a pressure error, a storage tank pressure, and an upstream pressure when the control method of FIG. 2 is applied.

도 5a 및 도 5b를 참조하면, 본 실시예에 의한 유동차단 시험 제어방법을 통해 상기 제어밸브(200)의 개도를 제어한 결과로서, 1차적으로는 물리적인 계산법에 의해 거시적으로 상기 제어밸브(200)의 개도를 계산하고, 추가적으로 PID 제어를 통해 미시적으로 상기 제어밸브(200)의 개도를 계산한 결과를 나타낸다. 5A and 5B, as a result of controlling the opening degree of the control valve 200 through the flow shutoff test control method according to the present embodiment, the control valve is primarily macroscopically by a physical calculation method ( The opening degree of the control valve 200 is microscopically calculated through the PID control.

도 5a에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 의한 유동차단 시험 제어방법을 통해 상기 제어밸브(200)의 개도를 제어한 결과, 시간이 지남에 따라 상기 시험밸브(300) 상류의 압력(P2)이 목표 압력을 정확하게 추종함에 따라, 상기 상류의 압력(P2)과 목표 압력의 차이인 압력 오차가 거의 없음을 확인할 수 있다. As shown in FIG. 5A, as a result of controlling the opening degree of the control valve 200 through the flow blocking test control method according to the present embodiment, the pressure P2 upstream of the test valve 300 as time passes. By following this target pressure accurately, it can be confirmed that there is almost no pressure error that is the difference between the upstream pressure P2 and the target pressure.

또한, 도 5b에 도시된 바와 같이, 시간이 지남에 따라 상기 저장탱크(100)의 압력, 즉 제1 압력(P1)이 감소함에도 불구하고, 상기 시험밸브(300) 상류의 압력(P2)은 일정하게 유지되어, 상기 목표 압력을 정확하게 유지할 수 있음을 확인할 수 있다. In addition, as shown in Figure 5b, despite the pressure of the storage tank 100, that is, the first pressure (P1) decreases over time, the pressure (P2) upstream of the test valve 300 is It can be seen that it is maintained constant, so that the target pressure can be maintained accurately.

이상과 같이, 특히, PID 제어가 상대적으로 오차의 양이 적은 경우에 제어의 정확성인 높아지는 것을 고려하여, 본 실시예에서는, 상기 제어 밸브(200)의 개도를 1차적으로 시험 밸브(300)의 유량으로부터 연산한 결과를 바탕으로 제어하고, 나머지 여러 변수들에 의한 오차를 PID 제어를 적용하여 최소화함으로써, 보다 정확하게 유동차단 시험에서의 상기 시험밸브(300) 상류의 목표 압력을 유지할 수 있다. As described above, in particular, in consideration of the fact that PID control becomes higher in accuracy of control when the amount of error is relatively small, in the present embodiment, the opening degree of the control valve 200 is primarily determined by the test valve 300. By controlling based on the result calculated from the flow rate and minimizing the error by the remaining variables by applying PID control, it is possible to more accurately maintain the target pressure upstream of the test valve 300 in the flow shutoff test.

상기와 같은 본 발명의 실시예들에 의하면, 종래 PID 제어만을 이용하여 제어밸브의 개도를 계산하는 경우의 문제를 해결하여, 실제 흐르는 유량을 바탕으로 제어 밸브의 개도를 물리적인 법칙에 의해 우선 계산하여 제어를 수행하고, 이 경우 발생되는 오차나 오류를 PID 제어를 이용하여 추가로 제어하여 제어 밸브의 개도를 미세하게 조정할 수 있으므로, 보다 정확하게 시험 밸브의 상류에 설정된 목표 압력을 추종할 수 있다. According to the embodiments of the present invention as described above, the problem of calculating the opening degree of the control valve using only conventional PID control is solved, and the opening degree of the control valve is first calculated based on the physical law based on the actual flow rate. Control is performed, and in this case, the error or error generated can be further controlled by using PID control to finely adjust the opening degree of the control valve, thereby more accurately following the target pressure set upstream of the test valve.

그리하여, 상대적으로 압력 및 유량의 변화가 큰 원전 모사 시험 밸브에서의 제어를 거시적인 관점에서 물리적인 법칙으로 추종하고, 나아가, 상대적으로 변화가 적은 제어에 있어서 효과적인 PID 제어를 미시적인 관점에서 적용하여, PID 제어의 장점을 더욱 활용할 수 있어, 보다 정확하게 일관성을 유지하면서도 재현성을 향상시킬 수 있는 목표 압력의 추종이 가능하다. Thus, following the control of the nuclear power plant simulation test valve with a large change in pressure and flow rate from the macroscopic viewpoint to the physical law, and furthermore, the effective PID control in the relatively small control is applied from the microscopic perspective. In addition, the advantages of PID control can be further leveraged to follow the target pressure to improve reproducibility while maintaining more accurate consistency.

특히, 상대적으로 압력 및 유량의 변화가 큰 시스템에서의 추종이 어려운 문제를 해결하여, 물리적인 법칙을 통해 평균적인 유량과 압력을 제어하며 미세한 오류를 PID 제어 방식으로 제어하는 것을 특징으로 한다. In particular, it solves a problem that it is difficult to follow in a system having relatively large changes in pressure and flow rate, and controls the average flow rate and pressure through physical laws and controls fine errors using a PID control method.

이에 따라, 시험 밸브의 목표 압력의 유지가 효과적으로 제어되므로, 궁극적으로 원자력 발전소의 작동 환경이 모사된 상태에서, 시험 밸브의 성능에 대한 시험을 보다 정확하게 구현할 수 있다. As a result, the maintenance of the target pressure of the test valve is effectively controlled, so that the test on the performance of the test valve can be more accurately implemented in the ultimately simulated operating environment of the nuclear power plant.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.While the foregoing has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art will be able to variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the claims below. It will be appreciated.

본 발명에 따른 원전기기의 유동차단 시험용 제어 시스템 및 이를 이용한 원전기기의 유동차단 시험 제어 방법은 원전 모사를 통한 유동차단 시험에 사용될 수 있는 산업상 이용 가능성을 갖는다. The control system for the flow interruption test of the original electric machine according to the present invention and the method for controlling the flow interruption test of the original electric machine using the same have industrial applicability that can be used for the flow interruption test through nuclear power plant simulation.

10 : 유동차단 시험용 제어 시스템
100 : 저장탱크 200 : 제어밸브
300 : 시험밸브 400 : 제어부
500 : 유로부 510 : 제1 유로
520 : 제2 유로 530 : 제3 유로
10: flow control test system
100: storage tank 200: control valve
300: test valve 400: control unit
500: flow path portion 510: first flow path
520: second euro 530: third euro

Claims (12)

원자력 발전소의 작동 환경을 모사한 유동차단 시험용 제어시스템에서,
유체를 저장하며, 저장된 유체를 제1 유로를 통해 제1 압력으로 제공하는 저장탱크;
개도가 제어됨에 따라, 상기 제1 압력으로 제공된 유체를 제2 유로를 통해 제2 압력으로 토출하는 제어밸브;
상류인 상기 제2 유로의 상기 제2 압력과 하류인 제3 유로의 제3 압력의 차이인 차압이 설정되어, 유동차단 시험의 대상이 되는 시험 밸브; 및
상기 제1 내지 제3 유로들의 크기가 동일한 것을 이용하여, 상기 시험밸브의 유량과 동일한 유량이 상기 제어밸브에 흐른다고 가정하여 상기 시험 밸브의 유량으로부터 상기 제어밸브의 유량계수를 도출하고, 상기 제어밸브의 유량계수로부터 상기 제어밸브의 개도를 1차적으로 계산하며, PID(proportional integral derivative control) 제어를 통해 상기 제어밸브의 개도를 추가로 계산하여, 상기 제어밸브의 개도를 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 제어부는, 상기 제2 유로의 제2 압력과 기 설정된 상기 제2 유로의 목표 압력을 비교하여 오차를 연산하고, 상기 압력 오차를 입력 데이터로 상기 PID 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 유동차단 시험용 제어시스템.
In the flow control test system that simulates the operating environment of a nuclear power plant,
A storage tank storing the fluid and providing the stored fluid at a first pressure through the first flow path;
A control valve for discharging the fluid provided at the first pressure to the second pressure through a second flow path as the opening degree is controlled;
A test valve which is set to a differential pressure which is a difference between the second pressure of the second flow path upstream and the third pressure of the third flow path downstream, and which is subject to a flow interruption test; And
Using the same size of the first to third flow paths, a flow rate coefficient of the control valve is derived from the flow rate of the test valve on the assumption that the same flow rate as the flow rate of the test valve flows to the control valve, and the control And a control unit for first calculating the opening degree of the control valve from a flow coefficient of the valve, and further calculating the opening degree of the control valve through PID (proportional integral derivative control) control to control the opening degree of the control valve. ,
The controller may compare the second pressure of the second flow path with a preset target pressure of the second flow path to calculate an error, and perform the PID control using the pressure error as input data. Control system.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 시험밸브의 상류의 제2 압력 신호를 입력받아, 상기 PID 제어를 수행하여 상기 설정된 상기 시험밸브의 차압을 유지하도록 상기 제어밸브의 개도를 추가로 계산하는 것을 특징으로 하는 유동차단 시험용 제어시스템.
The method of claim 1, wherein the control unit,
And receiving the second pressure signal upstream of the test valve, and further calculating the opening degree of the control valve to perform the PID control to maintain the set differential pressure of the test valve.
제1 유로와 제2 유로 사이에 위치하는 제어밸브, 및 상기 제2 유로와 제3 유로 사이에 위치하는 시험밸브가 구비된, 원자력 발전소의 작동 환경을 모사한 유동차단 시험용 제어시스템을 제어하며,
시험밸브 상류인 상기 제2 유로의 목표 압력을 설정하는 단계;
상기 시험밸브에 흐르는 유량을 계산하는 단계;
상기 제1 내지 제3 유로들의 크기가 동일한 것을 이용하여, 상기 시험밸브의 유량과 동일한 유량이 상기 제어밸브에 흐른다고 가정하여 상기 시험밸브의 유량을 바탕으로 상기 제어밸브의 유량계수를 계산하는 단계;
상기 제어밸브의 유량계수를 바탕으로 상기 제어밸브의 개도를 1차적으로 계산하는 단계; 및
PID 제어를 통해 상기 제어밸브의 개도를 추가로 계산하는 단계를 포함하고,
상기 제어밸브의 개도를 추가로 계산하는 단계에서, 상기 제2 유로의 제2 압력과 기 설정된 상기 제2 유로의 목표 압력을 비교하여 오차를 연산하고, 상기 압력 오차를 입력 데이터로 상기 PID 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 유동차단 시험 제어방법.
And a control valve positioned between the first flow path and the second flow path, and a test valve located between the second flow path and the third flow path, for controlling a flow interruption test control system that simulates an operating environment of a nuclear power plant.
Setting a target pressure of the second flow path upstream of a test valve;
Calculating a flow rate flowing through the test valve;
Calculating a flow coefficient of the control valve based on the flow rate of the test valve on the assumption that the same flow rate as the flow rate of the test valve flows to the control valve using the same size of the first to third flow paths; ;
Firstly calculating an opening degree of the control valve based on a flow coefficient of the control valve; And
Further calculating the opening degree of the control valve through PID control,
In the step of further calculating the opening degree of the control valve, the error is calculated by comparing the second pressure of the second flow path and the preset target pressure of the second flow path, and the PID error as the input data to the PID control Flow block test control method, characterized in that performing.
제5항에 있어서, 상기 시험밸브에 흐르는 유량을 계산하는 단계는,
상기 시험밸브의 개도에 따른 유량계수를 측정하는 단계; 및
상기 시험밸브의 상류의 제2 압력과 하류의 제3 압력의 차이인 차압을 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유동차단 시험 제어방법.
The method of claim 5, wherein calculating the flow rate of the test valve comprises:
Measuring a flow coefficient according to the opening degree of the test valve; And
And measuring a differential pressure that is a difference between a second pressure upstream of the test valve and a third pressure downstream of the test valve.
제6항에 있어서,
상기 시험밸브에 흐르는 유량(Qm)은,

Figure 112017130316129-pat00017
식 (1)
{Cv: 시험밸브 개도에 따른 유량계수, dp: 시험밸브 차압,
Figure 112017130316129-pat00018
: 시험밸브에 흐르는 유체의 밀도}
상기 식 (1)로 계산되는 것을 특징으로 하는 유동차단 시험 제어방법.
The method of claim 6,
Flow rate (Qm) flowing through the test valve,

Figure 112017130316129-pat00017
Formula (1)
{Cv: flow coefficient according to test valve opening, dp: test valve differential pressure,
Figure 112017130316129-pat00018
: Density of fluid flowing through the test valve}
Flow block test control method, characterized in that calculated by the formula (1).
제5항에 있어서, 상기 제어밸브의 유량계수를 계산하는 단계에서,
상기 시험밸브의 유량과 동일한 유량이 상기 제어밸브에 흐른다고 가정하여 상기 제어밸브의 유량계수를 계산하는 것을 특징으로 하는 유동차단 시험 제어방법.
According to claim 5, In the step of calculating the flow coefficient of the control valve,
And a flow rate coefficient of the control valve is calculated on the assumption that a flow rate equal to that of the test valve flows in the control valve.
제8항에 있어서,
상기 제어밸브의 유량계수(Cvc)는,

Figure 112017130316129-pat00019
식 (2)
{Qm: 시험밸브에 흐르는 유량, dpc: 제어밸브 차압,
Figure 112017130316129-pat00020
: 제어밸브에 흐르는 유체의 밀도}
상기 식 (2)로 계산되는 것을 특징으로 하는 유동차단 시험 제어방법.
The method of claim 8,
Flow rate coefficient (Cvc) of the control valve,

Figure 112017130316129-pat00019
Formula (2)
{Qm: flow rate through the test valve, dpc: control valve differential pressure,
Figure 112017130316129-pat00020
: Density of fluid flowing through the control valve}
Flow block test control method, characterized in that calculated by the formula (2).
제5항에 있어서,
상기 제어밸브의 개도(Ac)는,

Figure 112017130316129-pat00021
식 (3)
Figure 112017130316129-pat00022
식 (4)
Figure 112017130316129-pat00023
식 (5)
{Rc: 제어밸브 특성값, Cvc: 제어밸브 유량계수, Cvcmax: 제어밸브 개도가 100%인 경우 유량계수}
상기 식 (3) 내지 식 (5)들로 계산되는 것을 특징으로 하는 유동차단 시험 제어방법.
The method of claim 5,
The opening degree Ac of the control valve is

Figure 112017130316129-pat00021
Formula (3)
Figure 112017130316129-pat00022
Formula (4)
Figure 112017130316129-pat00023
Equation (5)
{Rc: control valve characteristic value, Cvc: control valve flow coefficient, Cvcmax: flow coefficient when control valve opening is 100%}
Flow control test control method characterized in that it is calculated by the formulas (3) to (5).
제5항에 있어서, 상기 제어밸브의 개도를 추가로 계산하는 단계는,
상기 시험밸브의 상류의 제2 압력 신호를 입력받아, 상기 PID 제어를 수행하여 상기 설정된 상기 시험밸브의 목표 압력을 유지하도록 상기 제어밸브의 개도를 추가로 계산하는 것을 특징으로 하는 유동차단 시험 제어방법.
The method of claim 5, wherein further calculating the opening degree of the control valve,
Receiving the second pressure signal upstream of the test valve, and performing the PID control to further calculate the opening degree of the control valve to maintain the set target pressure of the test valve; .
제5항에 있어서,
상기 시험밸브에 흐르는 유량을 주기적으로 계산하여 상기 제어밸브의 개도를 계산하는 단계를 반복하는 것을 특징으로 하는 유동차단 시험 제어방법.

The method of claim 5,
And periodically calculating the flow rate flowing through the test valve to calculate the opening degree of the control valve.

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