KR102243702B1 - 액체 재순환유로를 가진 랭킨사이클 시스템 및 운전방법 - Google Patents

액체 재순환유로를 가진 랭킨사이클 시스템 및 운전방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 액체 재순환유로를 가진 랭킨사이클 시스템 및 그 시스템의 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 작동유체를 토출시키는 펌프; 열매체로부터 열을 공급받아 상기 펌프에서 토출된 작동유체를 증발시키는 증발기; 상기 증발기에서 배출된 작동유체에서 기체와 액체를 분리시키는 기액분리기; 상기 기액분리기에서 분리된 기체가 유입되어 팽창시키는 팽창기; 상기 팽창기의 회전력을 통해 전기를 발전시키는 발전기; 상기 발전기에서 배출되는 작동유체를 응축시키는 응축기; 및 상기 기액분리기에서 분리된 액체를 상기 증발기 전단과 상기 펌프 사이로 유입시키는 액체재순환관;을 포함하고, 상기 기액분리기는 상기 증발기 출구의 위치보다 높게 설치되는 것을 특징으로 하는 액체 재순환유로를 가진 랭킨사이클 시스템에 관한 것이다.

Description

액체 재순환유로를 가진 랭킨사이클 시스템 및 운전방법{Generating cycle system with liquid recirculation loop}
본 발명은 액체 재순환유로를 가진 랭킨사이클 시스템 및 그 시스템의 제어방법에 관한 것이다.
도 1은 종래 유기랭킨사이클시스템의 구성도를 도시한 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 통상의 유기랭킨사이클(1)은 도 1에 도시된 바와 같이, 작동유체를 토출시키는 펌프(10)와, 열매체로부터 열을 공급받아 펌프(10)에서 토출된 작동유체를 증발시키는 증발기(20)와, 증발기(20)에 의해 증발된 기체가 유입되어 팽창시키는 팽창기(터빈, 50)와, 이러한 팽창기(50)의 회전력을 통해 전기를 발전시키는 발전기(51)와, 발전기(51)에서 배출되는 작동유체를 응축시키는 응축기(60)를 포함하여 구성된다. 그리고 팽창기(50)의 전단에는 팽창기입구밸브(52)가 구비되며, 후단에는 팽창기출구밸브(53)가 구비된다.
또한, 증발기(20)를 판형열교환기, 핀플레이트 열교환기로 구성하는 경우 증발기 출구에 포함된 액적을 제거하기 위해 기액분리기(30)를 설치하게 된다.
그리고 기액분리기(30)에서 분리된 액체는 도 1에 도시된 바와 같이, 팽창기(50)와 발전기(51)로 유입되지 않고 바이패스관(3)의 조절밸브(4)를 개방하여 응축기(60) 입구측으로 유입시키도록 구성됨을 알 수 있다.
그러나 flow boiling의 특성상 과열도가 낮아지면 열교환기의 총괄열전달계수가 감소하여 출구의 증기 quality가 급격히 나빠지게 되는 문제점이 존재한다.
또한, 안정적인 운전을 위해서는 과열도를 높게 유지하여야 하며, 분리된 액상의 작동유체는 전력생산에 기여하지 못하고 팽창기 전단에 위치한 바이패스 라인을 통해 응축기로 유입되게 되므로 전력생산량이 감소하고 응축기의 부하가 증가되는 문제점이 존재한다.
대한민국 등록특허 10-1602754 대한민국 등록특허 10-1917430
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 실시예에 따르면, 기액분리기를 증발기 출구의 위치보다 높게 위치시키고, 액체재순환관을 기액분리기와 펌프 후단 사이에 설치하고, 기액분리기에 레벨센서를 설치하여 기액분리기의 수위를 측정하여, 증발기에 의한 차압과 기액분리기의 위치수두값을 기반으로 액체재순환관의 제어밸브를 제어하여 기액분리기의 액상을 증발기 입구로 유입시켜 응축기 부하증가 문제를 해결할 수 있고 액체 재순환유로를 가진 랭킨사이클 시스템 및 그 시스템의 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 제1목적은, 발전사이클 시스템에 있어서, 작동유체를 토출시키는 펌프; 열매체로부터 열을 공급받아 상기 펌프에서 토출된 작동유체를 증발시키는 증발기; 상기 증발기에서 배출된 작동유체에서 기체와 액체를 분리시키는 기액분리기; 상기 기액분리기에서 분리된 기체가 유입되어 팽창시키는 팽창기; 상기 팽창기의 회전력을 통해 전기를 발전시키는 발전기; 상기 발전기에서 배출되는 작동유체를 응축시키는 응축기; 및 상기 기액분리기에서 분리된 액체를 상기 증발기 전단과 상기 펌프 사이로 유입시키는 액체재순환관;을 포함하고, 상기 기액분리기는 상기 증발기 출구의 위치보다 높게 설치되는 것을 특징으로 하는 액체 재순환유로를 가진 랭킨사이클 시스템으로서 달성될 수 있다.
그리고 액체재순환관 일측에 구비되는 제어밸브;를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 증발기에 의한 차압과, 상기 기액분리기 내의 액체의 위치수두값을 기반으로 상기 제어밸브의 개폐를 제어하는 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고 기액분리기 내의 액체의 위치수두값은 상기 액체재순환관의 하부 끝단에서 상기 기액분리기 내의 액체 수위까지의 위치에너지이고, 상기 증발기에 의한 차압은 하기 수학식 1로 정의되는 것을 특징으로 할 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112019095495118-pat00001
상기 수학식 1에서,
Figure 112019095495118-pat00002
은 증발기 내 액체의 위치수두값이고, dP1은 증발기 유입라인의 유동차압, dP2은 증발기 내 액체에 의한 차압, dP3은 증발기 내 기체에 의한 차압, dP4은 증빌기 배출라인의 유동차압이다.
또한 상기 기액분리기 내의 액체의 수위를 측정하는 레벨센서; 상기 펌프 후단에 구비되어 작동유체의 압력을 측정하는 제1압력센서; 및 상기 기액분리기 전단에 구비되어 상기 작동유체의 압력을 측정하는 제2압력센서;를 포함하고 상기 제어부는 상기 레벨센서에서 측정된 수위값을 기반으로 상기 액체의 위치수두값을 연산하고, 상기 제1압력값과 상기 제2압력값의 차이를 상기 증발기에 의한 차압으로 연산하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 제2목적은 발전사이클 시스템에 있어서, 작동유체를 토출시키는 펌프; 열매체로부터 열을 공급받아 상기 펌프에서 토출된 작동유체를 증발시키는 증발기; 상기 증발기에서 배출된 작동유체에서 기체와 액체를 분리시키는 기액분리기; 상기 기액분리기에서 분리된 기체가 유입되어 팽창시키는 팽창기; 상기 팽창기의 회전력을 통해 전기를 발전시키는 발전기; 상기 발전기에서 배출되는 작동유체를 응축시키는 응축기; 및 상기 기액분리기에서 분리된 액체를 상기 증발기 전단과 상기 펌프 사이로 유입시키는 액체재순환관; 상기 액체재순환관 일측에 구비되는 제어밸브; 및 상기 펌프와 상기 증발기 사이에 구비되는 벤튜리관;을 포함하고, 상기 액체재순환관 하부 끝단은 상기 벤튜리관에 연결되며, 상기 기액분리기는 상기 증발기 출구의 위치보다 같거나 높게 설치되는 것을 특징으로 하는 액체 재순환유로를 가진 랭킨사이클 시스템으로서 달성될 수 있다.
그리고 상기 증발기에 의한 차압과, 상기 기액분리기 내의 액체의 위치수두값과 상기 벤튜리관에 의한 압력강하값의 합을 기반으로 상기 제어밸브의 개폐를 제어하는 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 상기 기액분리기 내의 액체의 수위를 측정하는 레벨센서; 상기 벤튜리관 후단에 구비되어 작동유체의 압력을 측정하는 제1압력센서; 및 상기 기액분리기 전단에 구비되어 상기 작동유체의 압력을 측정하는 제2압력센서;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고 상기 제어부는 상기 레벨센서에서 측정된 수위값을 기반으로 상기 액체의 위치수두값을 연산하고, 상기 제1압력값과 상기 제2압력값의 차이를 상기 증발기에 의한 차압으로 연산하는 것을 특징으로 할 수 있다.
제1목적 또는 제2목적에 있어서, 상기 제어부는 상기 펌프를 제어하여 상기 작동유체의 유속을 조절하는 것을 특징으로 할 수 있다.
제1목적 또는 제2목적에 있어서, 상기 발전사이클은 유기랭킨사이클인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 제3목적은 발전사이클 시스템의 제어방법에 있어서, 펌프에 의해 작동유체가 토출되는 단계; 증발기가 열매체로부터 열을 공급받아 상기 펌프에서 토출된 작동유체를 증발시키는 단계; 기액분리기가 상기 증발기에서 배출된 작동유체에서 기체와 액체를 분리시키는 단계; 상기 기액분리기에서 분리된 기체가 팽창기에 유입되어 팽창되고, 발전기가 팽창기의 회전력을 통해 전기를 발전시키는 단계; 및 응축기가 상기 발전기에서 배출되는 작동유체를 응축시키고 응축된 작동유체는 상기 펌프에 의해 토출되어 순환되는 단계:를 포함하고, 상기 기액분리기는 상기 증발기 출구의 위치보다 높게 설치되며, 기액분리기 내 액체의 위치수두값이 상기 증발기에 의한 차압보다 커질 경우, 제어부는 액체재순환관 일측의 제어밸브를 개방하여, 상기 기액분리기에서 분리된 액체를 상기 증발기 전단과 상기 펌프 사이로 유입시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 액체 재순환유로를 가진 랭킨사이클 시스템의 제어방법으로서 달성될 수 있다.
그리고 상기 제어부는 상기 액체재순환관을 통해 상기 기액분리기 내의 액체를 상기 증발기 전단과 상기 펌프 사이로 유입시켜 기액분리기 내 액체의 위치수두값이 상기 증발기에 의한 차압보다 작아지는 경우, 상기 제어밸브를 차단하도록 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 제어부는 상기 기액분리기 내의 액체의 수위를 측정하는 레벨센서에서 측정된 수위값을 기반으로 상기 액체의 위치수두값을 연산하고, 상기 펌프 후단에 구비된 제1압력센서에서 측정된 작동유체의 제1압력값과 상기 기액분리기 전단에 구비된 제2압력센서에서 측정된 작동유체의 제2압력의 차이를 상기 증발기에 의한 차압으로 연산하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 제4목적은 발전사이클 시스템의 제어방법에 있어서, 펌프에 의해 작동유체가 토출되는 단계; 펌프에 의해 토출된 작동유체가 벤튜리관을 거쳐 증발기로 유입되는 단계; 증발기가 열매체로부터 열을 공급받아 상기 펌프에서 토출된 작동유체를 증발시키는 단계; 기액분리기가 상기 증발기에서 배출된 작동유체에서 기체와 액체를 분리시키는 단계; 상기 기액분리기에서 분리된 기체가 팽창기에 유입되어 팽창되고, 발전기가 팽창기의 회전력을 통해 전기를 발전시키는 단계; 및 응축기가 상기 발전기에서 배출되는 작동유체를 응축시키고 응축된 작동유체는 상기 펌프에 의해 토출되어 순환되는 단계:를 포함하고, 상기 기액분리기는 상기 증발기 출구의 위치보다 같거나 높게 설치되며, 기액분리기 내 액체의 위치수두값과 상기 벤튜리관에 의한 압력강하값의 합이 상기 증발기에 의한 차압보다 커질 경우, 제어부는 액체재순환관 일측의 제어밸브를 개방하여, 상기 기액분리기에서 분리된 액체를 상기 증발기 전단과 상기 펌프 사이로 유입시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 액체 재순환유로를 가진 랭킨사이클 시스템의 제어방법으로서 달성될 수 있다.
그리고 상기 제어부는 상기 액체재순환관을 통해 상기 기액분리기 내의 액체를 상기 증발기 전단과 상기 펌프 사이로 유입시켜 기액분리기 내 액체의 위치수두값과 상기 압력강하값의 합이 상기 증발기에 의한 차압보다 작아지는 경우, 상기 제어밸브를 차단하도록 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 제어부는 상기 기액분리기 내의 액체의 수위를 측정하는 레벨센서에서 측정된 수위값을 기반으로 상기 액체의 위치수두값을 연산하고, 상기 벤튜리관 후단에 구비된 제1압력센서에서 측정된 작동유체의 제1압력값과 상기 기액분리기 전단에 구비된 제2압력센서에서 측정된 작동유체의 제2압력의 차이를 상기 증발기에 의한 차압으로 연산하는 것을 특징으로 할 수 있다.
제3목적, 또는 제 4목적에 있어서, 상기 제어부가 상기 펌프를 제어하여 상기 작동유체의 유속을 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 발전사이클시스템 및 그 시스템의 제어방법에 따르면, 기액분리기를 증발기 출구의 위치보다 높게 위치시키고, 액체재순환관을 기액분리기와 펌프 후단 사이에 설치하고, 기액분리기에 레벨센서를 설치하여 기액분리기의 수위를 측정하여, 증발기에 의한 차압과 기액분리기의 위치수두값을 기반으로 액체재순환관의 제어밸브를 제어하여 기액분리기의 액상을 증발기 입구로 유입시켜 응축기 부하증가 문제를 해결할 수 있고 과열도를 최소화할 수 있는 효과를 갖는다.
한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1은 종래 유기랭킨사이클시스템의 구성도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액체 재순환유로를 가진 랭킨사이클 시스템의 구성도,
도 3은 증발기에 의한 차압이 기액분리기 내 액체의 위치수두값보다 큰 경우, 본 발명의 실시예에 따른 액체 재순환유로를 가진 랭킨사이클 시스템의 구성도,
도 4는 기액분리기 내 액체의 위치수두값이 증발기에 의한 차압보다 커진 경우, 본 발명의 실시예에 따른 액체 재순환유로를 가진 랭킨사이클 시스템의 구성도,
도 5는 증발기에 의한 차압이 다시 기액분리기 내 액체의 위치수두값보다 커진 경우, 본 발명의 실시예에 따른 액체 재순환유로를 가진 랭킨사이클 시스템의 구성도,
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액체 재순환유로를 가진 랭킨사이클 시스템의 구성도
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 액체 재순환유로를 가진 랭킨사이클 시스템의 제어부의 신호흐름을 나타낸 블록도를 도시한 것이다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서 도면에서 예시된 영역들은 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 다양한 실시예들에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는데 있어 별 이유 없이 혼돈이 오는 것을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 액체 재순환유로를 가진 랭킨사이클 시스템(100)의 구성, 기능 및 그 제어방법에 대해 설명하도록 한다. 먼저 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액체 재순환유로를 가진 랭킨사이클 시스템(100)의 구성도를 도시한 것이다. 그리고 도 3은 증발기에 의한 차압이 기액분리기(30) 내 액체의 위치수두값보다 큰 경우, 본 발명의 실시예에 따른 액체 재순환유로를 가진 랭킨사이클 시스템(100)의 구성도를 도시한 것이다. 또한, 도 4는 기액분리기(30) 내 액체의 위치수두값이 증발기에 의한 차압보다 커진 경우, 본 발명의 실시예에 따른 액체 재순환유로를 가진 랭킨사이클 시스템(100)의 구성도를 도시한 것이다. 그리고 도 5는 증발기에 의한 차압이 다시 기액분리기(30) 내 액체의 위치수두값보다 커진 경우, 본 발명의 실시예에 따른 액체 재순환유로를 가진 랭킨사이클 시스템(100)의 구성도를 도시한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 액체 재순환유로를 가진 발전사이클 시스템(100)은 도 2에 도시된 바와 같이, 펌프(10), 증발기(20), 기액분리기(30), 팽창기(50), 응축기(60), 액체재순환관(40), 제어밸브(41) 등을 포함하여 구성될 수 있음을 알 수 있다.
펌프(10)는 작동유체를 토출, 순환시키기 위한 동력을 제공하며, 증발기(20)는 열매체라인(2)으로 부터 공급되는 열매체에서 열을 공급받아 펌프(10)에서 토출된 작동유체를 증발시키도록 구성된다. 본 발명의 실시예에 적용되는 열매체 열원의 종류는 제한되지 않으며 구체적인 열원의 종류는 본 발명의 권리범위에 영향을 미쳐서는 아니된다.
기액분리기(30)는 증발기(20)에서 배출된 작동유체에서 기체와 액체를 분리시키도록 구성된다. 또한, 팽창기(50) 즉 터빈으로 기액분리기(30)에서 분리된 기체가 유입되고 이러한 기체를 팽창시키도록 구성된다. 그리고 발전기(51)는 팽창기(50)의 회전력을 통해 전기를 생산하게 된다.
응축기(60)에서는 별도의 라인인 냉각매체라인(61)을 통해 유입되는 냉각매체에 의해 발전기(51)에서 배출되는 작동유체를 응축시키도록 구성된다.
그리고 액체재순환관(40)은 기액분리기(30)에서 분리된 액체를 증발기(20) 전단과 펌프(10) 사이로 유입시킬 수 있도록 구성된다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 기액분리기(30)는 증발기(20) 출구보다 위치적으로 높게 설치된다. 그리고 액체재순환관(40) 일측에는 제어밸브(41)가 설치된다.
이러한 본 발명의 실시예에 따른 발전사이클은 유기랭킨사이클일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 액체 재순환유로를 가진 랭킨사이클 시스템(100)의 제어부(70)는 증발기(20)에 의한 차압과, 기액분리기(30) 내의 액체의 위치수두값을 기반으로 제어밸브(41)의 개폐를 제어하게 된다.
여기서 기액분리기(30) 내의 액체의 위치수두값은 액체재순환관(40)의 하부 끝단에서 기액분리기(30) 내의 액체 수위까지의 위치에너지이다.
그리고 증발기(20)에 의한 차압은 하기 수학식 1로 정의될 수 있다. 즉, 증발기(20)에 의한 차압은 제1압력센서(71) 압력값과 제2압력센서(72) 압력값의 차이이다.
[수학식 1]
Figure 112019095495118-pat00003
이러한 수학식 1에서,
Figure 112019095495118-pat00004
은 증발기(20) 내 액체의 위치수두값이고, dP1은 증발기(20) 유입라인의 유동차압, dP2은 증발기(20) 내 액체에 의한 차압, dP3은 증발기(20) 내 기체에 의한 차압, dP4은 증빌기 배출라인의 유동차압이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 액체 재순환유로를 가진 랭킨사이클 시스템(100)의 제어부(70)의 신호흐름을 나타낸 블록도를 도시한 것이다. 레벨센서(31)는 기액분리기(30) 내의 액체의 수위를 실시간으로 측정하도록 구성된다. 이러한 레벨센서(31)에서 측정된 수위값을 기반으로 기액분리기(30) 내의 액체의 위치수두값이 산출된다.
또한, 펌프(10) 후단에 제1압력센서(71)가 구비되어 작동유체의 압력을 측정하게 되며, 기액분리기(30) 전단에 제2압력센서(72)가 구비되어 작동유체의 압력을 측정하도록 구성된다.
따라서 제어부(70)는 레벨센서(31)에서 측정된 수위값을 기반으로 기액분리기(30) 내의 액체의 위치수두값을 연산하고, 제1압력값과 제2압력값의 차이를 증발기(20)에 의한 차압으로 연산하게 된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 증발기(20)에 의한 차압이 기액분리기(30) 내 액체의 위치수두값보다 큰 경우, 제어밸브(41)는 닫혀 있음을 알 수 있다.
그리고 증발기(20) 내의 기체에 의한 차압이 작아지고 기액분리기(30) 내의 액체의 수위가 높아져 기액분리기(30) 내 액체의 위치수두값이 증발기(20)에 의한 차압보다 커지게 되는 경우, 도 4에 도시된 바와 같이, 제어부(70)는 액체재순환관(40) 일측의 제어밸브(41)를 개방하여, 별도의 동력 인가 없이 기액분리기(30)에서 분리된 액체를 증발기(20) 전단과 펌프(10) 사이로 유입시키도록 제어하게 된다.
또한, 액체재순환관(40)을 통해 기액분리기(30) 내의 액체를 증발기(20) 전단과 상기 펌프(10) 사이로 유입시켜 기액분리기(30) 내의 액체의 수위가 낮아져, 기액분리기(30) 내 액체의 위치수두값이 증발기(20)에 의한 차압보다 다시 작아지게 되는 경우, 제어밸브(41)를 차단하도록 제어하게 된다.
앞서 언급한 바와 같이, 제어부(70)는 기액분리기(30) 내의 액체의 수위를 측정하는 레벨센서(31)에서 측정된 수위값을 기반으로 상기 액체의 위치수두값을 연산하고, 펌프(10) 후단에 구비된 제1압력센서(71)에서 측정된 작동유체의 제1압력값과 기액분리기(30) 전단에 구비된 제2압력센서(72)에서 측정된 작동유체의 제2압력의 차이를 증발기(20)에 의한 차압으로 연산하게 된다.
또한, 제어부(70)는 펌프(10)를 제어하여 작동유체의 유속을 조절하도록 구성된다.
이하에서는 앞서 언급한 액체 재순환유로를 가진 랭킨사이클 시스템의 제어방법에 대해 설명하도록 한다. 먼저 펌프(10)에 의해 작동유체가 토출되게 된다.
그리고 증발기(20)가 열매체로부터 열을 공급받아 펌프(10)에서 토출된 작동유체를 증발시키게 된다. 그리고 기액분리기(30)는 증발기(20)에서 배출된 작동유체에서 기체와 액체를 분리시키게 된다.
그리고 기액분리기(30)에서 분리된 기체가 팽창기(50)에 유입되어 팽창되고, 발전기(51)가 팽창기(50)의 회전력을 통해 전기를 발전시키게 된다.
그리고 응축기(60)는 발전기(51)에서 배출되는 작동유체를 응축시키고 응축된 작동유체는 펌프(10)에 의해 토출되어 순환되게 된다.
이때 앞서 언급한 바와 같이, 기액분리기(30)는 증발기(20) 출구의 위치 보다 높게 설치되며, 기액분리기(30) 내 액체의 위치수두값이 증발기(20)에 의한 차압보다 커질 경우, 제어부(70)는 액체재순환관(40) 일측의 제어밸브(41)를 개방하여, 기액분리기(30)에서 분리된 액체를 증발기(20) 전단과 펌프(10) 사이로 유입시키도록 제어하게 된다.
또한, 제어부(70)는 액체재순환관(40)을 통해 기액분리기(30) 내의 액체를 증발기(20) 전단과 펌프(10) 사이로 유입시켜 기액분리기(30) 내 액체의 위치수두값이 증발기(20)에 의한 차압보다 작아지는 경우, 제어밸브를 차단하도록 제어하게 된다.
그리고 제어부(70)는 기액분리기(30) 내의 액체의 수위를 측정하는 레벨센서(31)에서 측정된 수위값을 기반으로 액체의 위치수두값을 연산하고, 펌프(10) 후단에 구비된 제1압력센서(71)에서 측정된 작동유체의 제1압력값과 기액분리기(30) 전단에 구비된 제2압력센서(72)에서 측정된 작동유체의 제2압력의 차이를 증발기(20)에 의한 차압으로 연산하게 된다.
따라서 본 발명의 실시예에 따르면, 기액분리기를 증발기 출구의 위치보다 높게 위치시키고, 액체재순환관을 기액분리기와 펌프 후단 사이에 설치하고, 기액분리기에 레벨센서를 설치하여 기액분리기의 수위를 측정하여, 증발기에 의한 차압과 기액분리기의 위치수두값을 기반으로 액체재순환관의 제어밸브를 제어하여 기액분리기의 액상을 증발기 입구로 유입시켜 응축기 부하증가 문제를 해결할 수 있게 된다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액체 재순환유로를 가진 랭킨사이클 시스템(100)의 구성도를 도시한 것이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액체 재순환유로를 가진 랭킨사이클 시스템(100)은 앞서 언급한 발전사이클시스템의 구성을 포함하나, 펌프(10)와 증발기(20) 사이에 구비되는 벤튜리관(80)을 포함하고, 액체재순환관(40) 하부 끝단은 이러한 벤튜리관(80)에 연결되도록 구성하여 기액분리기(30)의 높이를 앞서 언급한 실시예보다 낮출수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에서 제어부(70)븐 증발기(20)에 의한 차압과, 기액분리기(30) 내의 액체의 위치수두값과 벤튜리관(80)에 의한 압력강하값의 합을 기반으로 제어밸브(41)의 개폐를 제어하도록 구성된다.
증발기(20)에 의한 차압이 벤튜리관(80)에 의한 압력강하값과 기액분리기(30) 내 액체의 위치수두값보다 큰 경우, 제어밸브(41)는 닫혀 있게 된다.
그리고 증발기(20) 내의 기체에 의한 차압이 작아지고 기액분리기(30) 내의 액체의 수위가 높아져 기액분리기(30) 내 액체의 위치수두값과 벤튜리관(80)에 의한 압력강하값의 합이 증발기(20)에 의한 차압보다 커지게 되는 경우, 제어부(70)는 액체재순환관(40) 일측의 제어밸브(41)를 개방하여, 별도의 동력 인가 없이 기액분리기(30)에서 분리된 액체를 증발기(20) 전단과 펌프(10) 사이로 유입시키도록 제어하게 된다.
또한, 액체재순환관(40)을 통해 기액분리기(30) 내의 액체를 증발기(20) 전단과 상기 펌프(10) 사이로 유입시켜 기액분리기(30) 내의 액체의 수위가 낮아져, 기액분리기(30) 내 액체의 위치수두값과 벤튜리관(80)에 의한 압력강하값의 합이 증발기(20)에 의한 차압보다 다시 작아지게 되는 경우, 제어밸브(41)를 차단하도록 제어하게 된다.
앞서 언급한 바와 같이, 제어부(70)는 기액분리기(30) 내의 액체의 수위를 측정하는 레벨센서(31)에서 측정된 수위값을 기반으로 상기 액체의 위치수두값을 연산하고, 펌프(10) 후단에 구비된 제1압력센서(71)에서 측정된 작동유체의 제1압력값과 기액분리기(30) 전단에 구비된 제2압력센서(72)에서 측정된 작동유체의 제2압력의 차이를 증발기(20)에 의한 차압으로 연산하게 된다.
또한, 상기와 같이 설명된 장치 및 방법은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
1:종래 유기랭킨사이클
2:열매체라인
3:바이패스관
4:조절밸브
10:펌프
20:증발기
30:기액분리기
31:레벨센서
40:액체재순환관
41:제어밸브
50:팽창기
51:발전기
52:팽창기입구밸브
53:팽창기출구밸브
60:응축기
61:냉각매체라인
70:제어부
71:제1압력센서
72:제2압력센서
80:벤튜리관
100:액체 재순환유로를 가진 랭킨사이클 시스템

Claims (17)

  1. 발전사이클 시스템에 있어서,
    작동유체를 토출시키는 펌프;
    열매체로부터 열을 공급받아 상기 펌프에서 토출된 작동유체를 증발시키는 증발기;
    상기 증발기에서 배출된 작동유체에서 기체와 액체를 분리시키는 기액분리기;
    상기 기액분리기에서 분리된 기체가 유입되어 팽창시키는 팽창기;
    상기 팽창기의 회전력을 통해 전기를 발전시키는 발전기;
    상기 발전기에서 배출되는 작동유체를 응축시키는 응축기;
    상기 기액분리기에서 분리된 액체를 상기 증발기 전단과 상기 펌프 사이로 유입시키는 액체재순환관;
    상기 액체재순환관 일측에 구비되는 제어밸브; 및
    상기 증발기에 의한 차압과, 상기 기액분리기 내의 액체의 위치수두값을 기반으로 상기 제어밸브의 개폐를 제어하는 제어부;를 포함하고,
    상기 기액분리기는 상기 증발기 출구의 위치보다 높게 설치되는 것을 특징으로 하는 액체 재순환유로를 가진 랭킨사이클 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기액분리기 내의 액체의 위치수두값은 상기 액체재순환관의 하부 끝단에서 상기 기액분리기 내의 액체 수위까지의 위치에너지이고,
    상기 증발기에 의한 차압은 하기 수학식 1로 정의되는 것을 특징으로 하는 액체 재순환유로를 가진 랭킨사이클 시스템:
    [수학식 1]
    Figure 112021000467453-pat00005

    상기 수학식 1에서,
    Figure 112021000467453-pat00006
    은 증발기 내 액체의 위치수두값이고, dP1은 증발기 유입라인의 유동차압, dP2은 증발기 내 액체에 의한 차압, dP3은 증발기 내 기체에 의한 차압, dP4은 증빌기 배출라인의 유동차압이다.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 기액분리기 내의 액체의 수위를 측정하는 레벨센서;
    상기 펌프 후단에 구비되어 작동유체의 압력을 측정하는 제1압력센서; 및
    상기 기액분리기 전단에 구비되어 상기 작동유체의 압력을 측정하는 제2압력센서;를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 레벨센서에서 측정된 수위값을 기반으로 상기 액체의 위치수두값을 연산하고, 상기 제1압력센서에서 측정된 제1압력값과 상기 제2압력센서에서 측정된 제2압력값의 차이를 상기 증발기에 의한 차압으로 연산하는 것을 특징으로 하는 액체 재순환유로를 가진 랭킨사이클 시스템.
  6. 발전사이클 시스템에 있어서,
    작동유체를 토출시키는 펌프;
    열매체로부터 열을 공급받아 상기 펌프에서 토출된 작동유체를 증발시키는 증발기;
    상기 증발기에서 배출된 작동유체에서 기체와 액체를 분리시키는 기액분리기;
    상기 기액분리기에서 분리된 기체가 유입되어 팽창시키는 팽창기;
    상기 팽창기의 회전력을 통해 전기를 발전시키는 발전기;
    상기 발전기에서 배출되는 작동유체를 응축시키는 응축기;
    상기 기액분리기에서 분리된 액체를 상기 증발기 전단과 상기 펌프 사이로 유입시키는 액체재순환관;
    상기 액체재순환관 일측에 구비되는 제어밸브;
    상기 펌프와 상기 증발기 사이에 구비되는 벤튜리관; 및
    상기 증발기에 의한 차압과, 상기 기액분리기 내의 액체의 위치수두값과 상기 벤튜리관에 의한 압력강하값의 합을 기반으로 상기 제어밸브의 개폐를 제어하는 제어부;를 포함하고,
    상기 액체재순환관 하부 끝단은 상기 벤튜리관에 연결되며, 상기 기액분리기는 상기 증발기 출구의 위치보다 같거나 높게 설치되는 것을 특징으로 하는 액체 재순환유로를 가진 랭킨사이클 시스템.
  7. 삭제
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 기액분리기 내의 액체의 수위를 측정하는 레벨센서;
    상기 벤튜리관 후단에 구비되어 작동유체의 압력을 측정하는 제1압력센서; 및
    상기 기액분리기 전단에 구비되어 상기 작동유체의 압력을 측정하는 제2압력센서;를 포함하며,
    상기 제어부는 상기 레벨센서에서 측정된 수위값을 기반으로 상기 액체의 위치수두값을 연산하고, 상기 제1압력센서에서 측정된 제1압력값과 상기 제2압력센서에서 측정된 제2압력값의 차이를 상기 증발기에 의한 차압으로 연산하는 것을 특징으로 하는 액체 재순환유로를 가진 랭킨사이클 시스템.
  9. 제 1항 또는 제 6항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 펌프를 제어하여 상기 작동유체의 유속을 조절하는 것을 특징으로 하는 액체 재순환유로를 가진 랭킨사이클 시스템.
  10. 제 1항 또는 제 6항에 있어서,
    상기 발전사이클은 유기랭킨사이클인 것을 특징으로 하는 액체 재순환유로를 가진 랭킨사이클 시스템.
  11. 발전사이클 시스템의 제어방법에 있어서,
    펌프에 의해 작동유체가 토출되는 단계;
    증발기가 열매체로부터 열을 공급받아 상기 펌프에서 토출된 작동유체를 증발시키는 단계;
    기액분리기가 상기 증발기에서 배출된 작동유체에서 기체와 액체를 분리시키는 단계;
    상기 기액분리기에서 분리된 기체가 팽창기에 유입되어 팽창되고, 발전기가 팽창기의 회전력을 통해 전기를 발전시키는 단계; 및
    응축기가 상기 발전기에서 배출되는 작동유체를 응축시키고 응축된 작동유체는 상기 펌프에 의해 토출되어 순환되는 단계:를 포함하고, 상기 기액분리기는 상기 증발기 출구의 위치 보다 높게 설치되며,
    기액분리기 내 액체의 위치수두값이 상기 증발기에 의한 차압보다 커질 경우, 제어부는 액체재순환관 일측의 제어밸브를 개방하여, 상기 기액분리기에서 분리된 액체를 상기 증발기 전단과 상기 펌프 사이로 유입시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 액체 재순환유로를 가진 랭킨사이클 시스템의 제어방법.
  12. ◈청구항 12은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 11항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 액체재순환관을 통해 상기 기액분리기 내의 액체를 상기 증발기 전단과 상기 펌프 사이로 유입시켜 기액분리기 내 액체의 위치수두값이 상기 증발기에 의한 차압보다 작아지는 경우, 상기 제어밸브를 차단하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 액체 재순환유로를 가진 랭킨사이클 시스템의 제어방법.
  13. ◈청구항 13은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 12항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 기액분리기 내의 액체의 수위를 측정하는 레벨센서에서 측정된 수위값을 기반으로 상기 액체의 위치수두값을 연산하고, 상기 펌프 후단에 구비된 제1압력센서에서 측정된 작동유체의 제1압력값과 상기 기액분리기 전단에 구비된 제2압력센서에서 측정된 작동유체의 제2압력의 차이를 상기 증발기에 의한 차압으로 연산하는 것을 특징으로 하는 액체 재순환유로를 가진 랭킨사이클 시스템의 제어방법.
  14. 발전사이클 시스템의 제어방법에 있어서,
    펌프에 의해 작동유체가 토출되는 단계;
    펌프에 의해 토출된 작동유체가 벤튜리관을 거쳐 증발기로 유입되는 단계;
    증발기가 열매체로부터 열을 공급받아 상기 펌프에서 토출된 작동유체를 증발시키는 단계;
    기액분리기가 상기 증발기에서 배출된 작동유체에서 기체와 액체를 분리시키는 단계;
    상기 기액분리기에서 분리된 기체가 팽창기에 유입되어 팽창되고, 발전기가 팽창기의 회전력을 통해 전기를 발전시키는 단계; 및
    응축기가 상기 발전기에서 배출되는 작동유체를 응축시키고 응축된 작동유체는 상기 펌프에 의해 토출되어 순환되는 단계:를 포함하고, 상기 기액분리기는 상기 증발기 출구의 위치보다 같거나 높게 설치되며,
    기액분리기 내 액체의 위치수두값과 상기 벤튜리관에 의한 압력강하값의 합이 상기 증발기에 의한 차압보다 커질 경우, 제어부는 액체재순환관 일측의 제어밸브를 개방하여, 상기 기액분리기에서 분리된 액체를 상기 증발기 전단과 상기 펌프 사이로 유입시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 액체 재순환유로를 가진 랭킨사이클 시스템의 제어방법.
  15. ◈청구항 15은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 14항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 액체재순환관을 통해 상기 기액분리기 내의 액체를 상기 증발기 전단과 상기 펌프 사이로 유입시켜 기액분리기 내 액체의 위치수두값과 상기 압력강하값의 합이 상기 증발기에 의한 차압보다 작아지는 경우, 상기 제어밸브를 차단하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 액체 재순환유로를 가진 랭킨사이클 시스템의 제어방법.
  16. ◈청구항 16은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 15항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 기액분리기 내의 액체의 수위를 측정하는 레벨센서에서 측정된 수위값을 기반으로 상기 액체의 위치수두값을 연산하고, 상기 벤튜리관 후단에 구비된 제1압력센서에서 측정된 작동유체의 제1압력값과 상기 기액분리기 전단에 구비된 제2압력센서에서 측정된 작동유체의 제2압력의 차이를 상기 증발기에 의한 차압으로 연산하는 것을 특징으로 하는 액체 재순환유로를 가진 랭킨사이클 시스템의 제어방법.
  17. ◈청구항 17은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 11항 또는 제 14항에 있어서,
    상기 제어부가 상기 펌프를 제어하여 상기 작동유체의 유속을 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 재순환유로를 가진 랭킨사이클 시스템의 제어방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2513936B2 (ja) * 1991-03-27 1996-07-10 株式会社日阪製作所 低沸点媒体システム

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101602754B1 (ko) 2009-05-25 2016-03-11 하루오 우에하라 증기 동력 사이클 장치
JP5440072B2 (ja) * 2009-09-28 2014-03-12 株式会社Ｉｈｉ 廃熱利用装置
KR101448129B1 (ko) * 2013-04-17 2014-10-08 한국에너지기술연구원 유기 랭킨 사이클 시스템과 그 제어 장치 및 제어 방법
JP6027485B2 (ja) * 2013-04-26 2016-11-16 株式会社日立システムズ 電子取引システム、電子取引方法、及びプログラム
FR3022296B1 (fr) * 2014-06-16 2016-07-01 Arkema France Systeme de controle d'un cycle de rankine
KR101917430B1 (ko) 2016-10-27 2018-11-12 주식회사 포스코 발전장치

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2513936B2 (ja) * 1991-03-27 1996-07-10 株式会社日阪製作所 低沸点媒体システム

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