KR102246071B1 - 발전소 복수기 출구 기준유량 추정 방법 및 시스템 - Google Patents

발전소 복수기 출구 기준유량 추정 방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 발전소 내 증기 터빈에서 사용한 증기를 냉각수와의 열교환에 의해 냉각 응축하여 물로 되돌리는 복수기에 대하여, 증기 터빈 사이클 효율과 보일러 튜브 열흡수율을 이용하여 배출 기준 유량을 추정할 수 있도록 하는, 발전소 복수기 배출 기준유량 추정 방법 및 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 발전소 복수기 배출 기준 유량 추정 시스템은, 냉각수를 공급하는 급수 펌프; 급수 펌프로부터 공급받은 냉각수에 열을 가하여 과열증기를 발생시키는 보일러; 보일러에서 발생된 과열증기를 전달받아 회전하는 증기 터빈; 증기 터빈의 회전력을 이용하여 전기를 생산하는 발전기; 증기 터빈의 출구에서 배출된 배기 증기를 응축시켜 물로 변화시키는 복수기; 인수 시험과 정밀 성능시험 시에 계통 격리를 통해 전후단 밸브의 누설이 없는 상태에서 보일러 및 증기 터빈에 대해 일정 기준 이상의 정밀도를 갖는 유량계를 통해 계측하여 획득한 보일러 튜브 열흡수율과 증기터빈 사이클 효율을 각각 적어도 하나 이상의 데이터로 저장하고 있는 데이터베이스; 및 복수기의 출구로부터 배출되는 기준 유량에 대해, 데이터베이스에 저장되어 있는 보일러 튜브 열흡수율과 증기터빈 사이클 효율을 이용하여 복수기 출구 기준 유량을 추정하는 제어 장치를 포함한다.

Description

발전소 복수기 출구 기준유량 추정 방법 및 시스템{System and method for estimating a condensate water flow using cycle efficiency of steam turbine and heat absorption rate of boiler in power plant}
본 발명은 발전소 복수기 출구 기준유량 추정 방법 및 시스템에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 발전소 내 증기 터빈에서 사용한 증기를 냉각수와의 열교환에 의해 냉각 응축하여 물로 되돌리는 복수기에 대하여, 증기 터빈 사이클 효율과 보일러 튜브 열흡수율을 이용하여 복수기 출구 기준 유량을 추정할 수 있도록 하는, 발전소 복수기 출구 기준유량 추정 방법 및 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 발전소에서 사용하는 복수기는 증기 사이클(Steam Cycle)에 있어서 매우 중요한 설비이다. 복수기는 증기를 물로 응축시키기 위해서 열을 제거해야 하고 사이클 효율을 높이기 위해서 열을 보존해야 한다. 즉, 증기를 응축시키기 위한 최소 열량만을 배출하고 나머지 열량은 보존해야 한다.
복수기에서 증기를 응축시킬 때 다량의 응축열이 냉각수와 열교환 되어 방출되고 이때 방출되는 응축열은 전체 열량 중 약 45 ~ 50%에 해당되므로 복수기 성능은 발전 사이클 전체의 효율에 미치는 영향이 매우 크다.
복수기에서 출구의 복수 유량(이하 기준 유량)은 발전소 유량 산정의 기준이 되며, 정밀급 성능시험 시에는 정밀급 유량계로 계측한다. 발전소에서 보일러나 증기터빈 등 각 지점의 입구 유량은 복수기의 기준 유량을 사용하여 질량 보존의 법칙과 에너지 보존의 법칙을 활용하여 산정하게 된다.
이때, 기준 유량이 많아지면 보일러 튜브 열흡수율(보일러 출력/보일러 연료 입열량)은 커지게 되고, 증기터빈 사이클 효율(증기터빈 출력/증기터빈 유입 입열량)은 반대로 작아지게 된다.
이처럼 복수기의 배출구 기준유량은 발전소 운전 상태를 관리하는 가장 중요한 인자이다. 그러나, 복수기의 운전 연수가 증가하면 유량계 열화 및 전후단 밸브의 누설 등으로 평상시 계측되는 값에 대한 신뢰성 확보가 매우 어려운 문제점이 있다.
한국 등록특허공보 제10-1918884(등록일: 2018년11월08일)
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 발전소 내 증기 터빈에서 사용한 증기를 냉각수와의 열교환에 의해 냉각 응축하여 물로 되돌리는 복수기에 대하여, 증기 터빈 사이클 효율과 보일러 튜브 열흡수율을 이용하여 복수기 출구 기준 유량을 추정할 수 있도록 하는, 발전소 복수기 출구 기준유량 추정 방법 및 시스템을 제공함에 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 발전소 복수기 출구 기준유량 추정 시스템은, 냉각수를 공급하는 급수 펌프; 급수 펌프로부터 공급받은 냉각수에 열을 가하여 과열증기를 발생시키는 보일러; 보일러에서 발생된 과열증기를 전달받아 회전하는 증기 터빈; 증기 터빈의 회전력을 이용하여 전기를 생산하는 발전기; 증기 터빈의 출구에서 배출된 배기 증기를 응축시켜 물로 변화시키는 복수기; 인수 시험과 정밀 성능시험 시에 계통 격리를 통해 전후단 밸브의 누설이 없는 상태에서 보일러 및 증기 터빈에 대해 일정 기준 이상의 정밀도를 갖는 유량계를 통해 계측하여 획득한 보일러 튜브 열흡수율과 증기터빈 사이클 효율을 각각 적어도 하나 이상의 데이터로 저장하고 있는 데이터베이스; 및 복수기의 출구로부터 배출되는 기준 유량에 대해, 데이터베이스에 저장되어 있는 보일러 튜브 열흡수율과 증기터빈 사이클 효율을 이용하여 복수기 출구 기준 유량을 추정하는 제어 장치를 포함할 수 있다.
또한, 증기 터빈의 입구에 위치하여, 증기 터빈의 입구로 유입되는 터빈입구 증기유량(Wc)을 계측하는 증기유량 계측기; 및 발전기에서 출력되는 터빈 전기 출력(Eout)을 계측하는 전기출력 계측기를 더 포함할 수 있다.
또한, 제어 장치는, 증기터빈 사이클 효율에 대해, 터빈 전기 출력을 터빈입구 증기유량에 터빈입구 증기 엔탈피와 터빈출구 증기 엔탈피의 차를 곱한 값으로 나누어 산출할 수 있다.
또한, 제어 장치는, 터빈 전기 출력이 일정한 경우, 복수기 출구 기준 유량을 터빈입구 증기 유량과 동일한 값으로 추정하고, 증기터빈 사이클 효율은 터빈입구 증기 유량에 반비례할 수 있다.
또한, 보일러의 출구에 위치하여, 보일러의 출구로부터 출력되는 보일러 출구 증기유량을 계측하는 보일러 출구 계측기를 더 포함할 수 있다.
또한, 제어 장치는, 보일러 튜브 열흡수율에 대해, 보일러 출구 증기유량에 보일러의 출구 증기 엔탈피와 보일러의 입구 증기 엔탈피의 차를 곱하여 얻은 값을 보일러 입열량으로 나누어 산출할 수 있다.
또한, 제어 장치는, 보일러 입열량이 일정한 경우, 복수기 출구 기준 유량을 보일러 출구 증기유량과 동일한 값으로 추정하고, 보일러 튜브 열흡수율은 보일러 출구 증기 유량에 비례할 수 있다.
또한, 제어 장치는, 보일러 입열량에 대해 보일러의 연료량에 발열량을 곱하여 산출할 수 있다.
또한, 제어 장치는, 통상운전 성능감시 또는 간이 성능시험 시에, 복수기의 출구로부터 배출되는 기준 유량을 유량계를 통해 계측하지 않고, 데이터베이스에 각각 복수 개로 저장되어 있는 보일러 튜브 열흡수율과 증기터빈 사이클 효율을 순차적으로 하나씩 이용하여 복수기 출구 기준 유량을 추정하는 과정을 반복하여 실행할 수 있다. 이때, 제어 장치는, 복수기 출구 기준 유량을 추정하는 과정을 반복하여 실행할 때마다 이용한 보일러 튜브 열흡수율과 증기터빈 사이클 효율이 데이터베이스에 기 저장되어 있는 가장 최근 인수 시험과 정밀 성능시험에서 산정된 보일러 튜브 열흡수율과 증기터빈 사이클 효율에 가장 가까운 값이 될 때의 복수기 출구 기준 유량을 실제 기준 유량으로 추정할 수 있다.
한편, 전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 발전소 복수기 출구 기준유량 추정 방법은, 발전소 내에 설치된 급수 펌프, 보일러, 증기 터빈, 발전기, 복수기, 제어 장치 및 데이터베이스를 포함하는 시스템의 발전소 복수기 출구 기준유량 추정 방법으로서, (a) 급수 펌프가 냉각수를 보일러에 공급하는 단계; (b) 보일러가 냉각수에 열을 가하여 과열증기를 발생시키는 단계; (c) 증기 터빈이 보일러에서 발생된 과열증기를 전달받아 회전하는 단계; (d) 발전기가 증기 터빈의 회전력을 이용하여 전기를 생산하는 단계; (e) 복수기가 증기 터빈의 출구에서 배출된 배기 증기를 응축시켜 물로 변화시키는 단계; 및 (f) 제어 장치가 복수기의 출구로부터 배출되는 기준 유량에 대해, 데이터베이스에 저장되어 있는 보일러 튜브 열흡수율과 증기터빈 사이클 효율을 이용하여 복수기 출구 기준 유량을 추정하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, (f) 단계에서 데이터베이스는, 인수 시험과 정밀 성능시험 시에 계통 격리를 통해 전후단 밸브의 누설이 없는 상태에서 보일러 및 증기 터빈에 대해 일정 기준 이상의 정밀도를 갖는 유량계를 통해 계측하여 획득한 보일러 튜브 열흡수율과 증기터빈 사이클 효율을 각각 적어도 하나 이상의 데이터로 저장하고 있다.
또한, (f) 단계에서 제어 장치는, 증기 터빈의 입구에 위치한 증기유량 계측기를 통해 계측하여 획득한 증기 터빈의 입구로 유입되는 터빈입구 증기유량과, 발전기의 출구에 위치한 전기출력 계측기를 통해 계측하여 획득한 터빈 전기 출력을 이용하여 증기터빈 사이클 효율을 산출할 수 있다.
또한, (f) 단계에서 제어 장치는, 증기터빈 사이클 효율에 대해, 터빈 전기 출력을 터빈입구 증기유량에 터빈입구 증기 엔탈피와 터빈출구 증기 엔탈피의 차를 곱한 값으로 나누어 산출할 수 있다.
또한, (f) 단계에서 제어 장치는, 보일러의 출구에 위치한 보일러 출구 계측기를 통해 계측하여 획득한 보일러 출구 증기유량을 이용하여 보일러 튜브 열흡수율을 산출할 수 있다.
또한, (f) 단계에서 제어 장치는, 보일러 튜브 열흡수율에 대해, 보일러 출구 증기유량에 보일러의 출구 증기 엔탈피와 보일러의 입구 증기 엔탈피의 차를 곱하여 얻은 값을 보일러 입열량으로 나누어 산출할 수 있다.
또한, (f) 단계에서 제어 장치는, 보일러 입열량에 대해 보일러의 연료량에 발열량을 곱하여 산출할 수 있다.
또한, (f) 단계에서 제어 장치는, 통상운전 성능감시 또는 간이 성능시험 시에, 복수기의 출구로부터 배출되는 기준 유량을 유량계를 통해 계측하지 않고, 데이터베이스에 각각 복수 개로 저장되어 있는 보일러 튜브 열흡수율과 증기터빈 사이클 효율을 순차적으로 하나씩 이용하여 복수기 출구 기준 유량을 추정하는 과정을 반복하여 실행할 수 있다. 이때, (f) 단계에서 제어 장치는, 복수기 출구 기준 유량을 추정하는 과정을 반복하여 실행할 때마다 이용한 보일러 튜브 열흡수율과 증기터빈 사이클 효율이 데이터베이스에 기 저장되어 있는 가장 최근 인수 시험과 정밀 성능시험에서 산정된 보일러 튜브 열흡수율과 증기터빈 사이클 효율에 가장 가까운 값이 될 때의 복수기 출구 기준 유량을 실제 기준 유량으로 추정할 수 있다.
한편, 전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시 예에 따른 복수기 출구 기준유량 추정 장치는, 발전소 내에 설치된 급수펌프, 보일러, 증기 터빈, 발전기, 복수기에 대한 인수 시험과 정밀 성능 시험 시에 계통 격리를 통해 전후단 밸브의 누설이 없는 상태에서 보일러 및 증기 터빈에 대해 일정 기준 이상의 정밀도를 갖는 유량계를 통해 계측하여 획득한 보일러 튜브 열흡수율과 증기터빈 사이클 효율을 각각 적어도 하나 이상의 데이터로 저장하고 있는 데이터베이스; 및 복수기의 출구로부터 배출되는 기준 유량에 대해, 데이터베이스에 저장되어 있는 보일러 튜브 열흡수율과 증기터빈 사이클 효율을 이용하여 복수기 출구 기준 유량을 추정하는 마이크로 프로세서를 포함할 수 있다.
여기서, 마이크로 프로세서는, 증기터빈 사이클 효율에 대해, 터빈 전기 출력을 터빈입구 증기유량에 터빈입구 증기 엔탈피와 터빈출구 증기 엔탈피의 차를 곱한 값으로 나누어 산출할 수 있다.
또한, 마이크로 프로세서는, 터빈입구 증기유량에 대해 증기 터빈의 입구에 위치한 증기유량 계측기에 의해 계측된 값을 이용하고, 터빈 전기 출력에 대해 발전기의 출구에 위치한 전기출력 계측기에 의해 계측된 값을 이용하여 획득할 수 있다.
또한, 마이크로 프로세서는, 보일러 튜브 열흡수율에 대해, 보일러 출구 증기유량에 보일러의 출구 증기 엔탈피와 보일러의 입구 증기 엔탈피의 차를 곱하여 얻은 값을 보일러 입열량으로 나누어 산출할 수 있다.
또한, 마이크로 프로세서는, 보일러 출구 증기유량에 대해 보일러의 출구에 위치한 보일러 출구 계측기에 의해 보일러의 출구로부터 출력되는 증기의 유량을 계측하여 획득한 값을 이용할 수 있다.
또한, 마이크로 프로세서는, 통상운전 성능감시 또는 간이 성능시험 시에, 복수기의 출구로부터 배출되는 기준 유량을 유량계를 통해 계측하지 않고, 데이터베이스에 각각 복수 개로 저장되어 있는 보일러 튜브 열흡수율과 증기터빈 사이클 효율을 순차적으로 하나씩 이용하여 복수기 출구 기준 유량을 추정하는 과정을 반복하여 실행하고, 복수기 출구 기준 유량을 추정하는 과정을 반복하여 실행할 때마다 이용한 보일러 튜브 열흡수율과 증기터빈 사이클 효율이 데이터베이스에 기 저장되어 있는 가장 최근 인수 시험과 정밀 성능시험에서 산정된 보일러 튜브 열흡수율과 증기터빈 사이클 효율에 가장 가까운 값이 될 때의 복수기 출구 기준 유량을 실제 기준 유량으로 추정할 수 있다.
본 발명에 의하면, 발전소에서 통상운전 성능감시 또는 간이 성능시험 시에 현장 기준 유량계의 직접 계측 값의 신뢰성이 저하될 경우에도 보일러 튜브 열흡수율과 터빈 사이클 효율을 활용하여 복수기의 출구 기준 유량 값을 추정할 수 있다.
또한, 추정된 복수기의 출구 기준 유량 값을 사용하여 발전소의 현재 성능 상태를 판단할 수 있으므로, 발전소의 전체적인 성능 열화 상태 및 단위 기기별 성능 저하 개소를 파악할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 발전소 복수기 출구 기준유량 추정 시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 제어 장치에 설치된 발전 제어 프로그램을 실행한 화면 예를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 발전소 복수기 출구 기준유량 추정 방법을 설명하기 위한 기본적인 개념을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 보일러 튜브 열흡수율을 산출하기 위해 필요한 요소를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 증기터빈 사이클 효율을 산출하기 위해 필요한 요소를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 발전소 복수기 출구 기준유량 추정 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 복수기 출구 기준유량 추정 장치의 내부 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 공정 단계들, 잘 알려진 소자 구조 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 아래에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 전기적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 그에 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서에서 제 1, 제 2, 제 3 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이러한 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되는 것은 아니다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소들로부터 구별하는 목적으로 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 벗어나지 않고, 제 1 구성 요소가 제 2 또는 제 3 구성 요소 등으로 명명될 수 있으며, 유사하게 제 2 또는 제 3 구성 요소도 교호적으로 명명될 수 있다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 도 1 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 발전소 복수기 출구 기준유량 추정 시스템 및 방법을 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 발전소 복수기 출구 기준유량 추정 시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 발전소 복수기 출구 기준유량 추정 시스템(100)은, 급수 펌프(Feed Pump)(110), 보일러(120), 증기 터빈(130), 발전기(140), 복수기(150), 데이터베이스(DB)(160) 및 제어 장치(170)를 포함할 수 있다.
급수 펌프(110)는 냉각수(Cooling Water)를 보일러(120)에 공급한다. 급수 펌프(110)는 순환수 펌프(Circulation Water Pump)라고도 칭할 수 있다.
보일러(120)는 급수 펌프(110)로부터 공급받은 냉각수에 열을 가하여 과열증기(Superheated Steam)를 발생시킨다.
증기 터빈(130)은 보일러(120)에서 발생된 과열증기를 전달받아 회전한다.
발전기(140)는 증기 터빈(130)의 회전력을 이용하여 전기를 생산한다.
복수기(150)는 증기 터빈(130)의 출구에서 배출된 배기 증기를 응축시켜 물로 변화시킨다.
데이터베이스(160)는 인수 시험과 정밀 성능시험 시에 계통 격리를 통해 전후단 밸브의 누설이 없는 상태에서 보일러(120) 및 증기 터빈(130)에 대해 일정 기준 이상의 정밀도를 갖는 유량계를 통해 계측하여 획득한 보일러 튜브 열흡수율(Qar)과 증기터빈 사이클 효율(ηt)을 각각 적어도 하나 이상의 데이터로 저장하고 있다.
제어 장치(170)는 복수기(150)의 출구로부터 배출되는 기준 유량에 대해, 데이터베이스(160)에 저장되어 있는 보일러 튜브 열흡수율(Qar)과 증기터빈 사이클 효율(ηt)을 이용하여 복수기 출구 기준 유량을 추정한다.
제어 장치(170)는 발전소 내에 설치된 급수 펌프(110), 보일러(120), 증기 터빈(130), 발전기(140), 복수기(150) 등과 전기적으로 연결되거나, 무선 통신 등을 이용하여 통신적으로 연결될 수 있다.
제어 장치(170)는 급수 펌프(110), 보일러(120), 증기 터빈(130), 발전기(140), 복수기(150) 등을 원격으로 제어하는 도 2에 도시된 바와 같은 발전 제어 프로그램이 설치된 컴퓨터 단말기나 서버 컴퓨터 등이 될 수 있다. 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 제어 장치에 설치된 발전 제어 프로그램을 실행한 화면 예를 나타낸 도면이다. 제어 장치(170)는 관리자 또는 작업자로부터 도 2에 도시된 바와 같은 발전 제어 프로그램을 통해 제어 데이터 또는 통제 데이터를 입력받아, 발전기(140)의 전력 계통 연결이나, 복수기 출구 기준유량 추정 작업 등을 실행할 수 있다.
한편, 도 1에 도시하지는 않았지만, 본 발명에 따른 발전소 복수기 출구 기준유량 추정 시스템(100)은, 증기 터빈(130)의 입구에 위치하는 증기유량 계측기 및 발전기(140)의 출구에 위치하는 전기출력 계측기를 더 포함할 수 있다.
증기유량 계측기는 증기 터빈의 입구로 유입되는 터빈입구 증기유량(Wc)을 계측하고, 전기출력 계측기는 발전기에서 출력되는 터빈 전기 출력(Eout)을 계측하는데 이용된다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 발전소 복수기 출구 기준유량 추정 방법을 설명하기 위한 기본적인 개념을 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 발전소 복수기 출구 기준유량 추정 시스템(100)에서, 급수 펌프(110)로부터 공급된 냉각수는 보일러(120)에 의해 증기로 변환된 후 증기 터빈(130)을 회전시키고 배출된다.
증기 터빈(130)에서 배출된 증기는 복수기(150)에서 냉각 및 응축되어 보일러(120)에서 다시 급수로 사용된다.
제어 장치(170)는 도 4에 도시된 바와 같이 보일러 출구 증기유량(Wc)과 입구 증기 엔탈피(Hbin) 및 출구 증기 엔탈피(Hbout)를 이용하여 보일러 튜브 열흡수율(Qar)을 산출할 수 있다. 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 보일러 튜브 열흡수율을 산출하기 위해 필요한 요소를 나타낸 도면이다. 즉, 제어 장치(170)는 다음 수학식 1에 따라 보일러 출구 증기유량(Wc)에 출구 증기 엔탈피(Hbout)와 입구 증기 엔탈피(Hbin)의 차를 곱하여 얻은 값(Wc×(Hbout-Hbin))을 보일러 입열량(Qin)으로 나누어(Wc×(Hbout-Hbin)/Qin) 보일러 튜브 열흡수율(Qar)을 산출할 수 있다.
Figure 112020124720349-pat00012
도 4에서, 보일러 출구 증기유량(Wc)은 보일러(120)의 출구에 위치한 보일러 출구 계측기를 통해 계측할 수 있다. 보일러 입열량(Qin)은 보일러(120)의 연료량에 발열량을 곱하여 산출할 수 있다.
또한, 제어 장치(170)는, 보일러 입열량(Qin)이 일정한 경우, 복수기 출구 기준 유량을 보일러 출구 증기유량(Wc)과 동일한 값으로 추정할 수 있다. 이 때, 보일러 튜브 열흡수율(Qar)은 보일러 출구 증기 유량(Wc)에 비례한다.
한편, 제어 장치(170)는, 도 5에 도시된 바와 같이 터빈입구 증기유량(Wc)과 터빈 전기 출력(Eout), 터빈입구 증기 엔탈피(Htout) 및 터빈출구 증기 엔탈피(Htin)를 이용하여 증기터빈 사이클 효율(ηt)을 산출할 수 있다. 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 증기터빈 사이클 효율을 산출하기 위해 필요한 요소를 나타낸 도면이다. 즉, 제어 장치(170)는 다음 수학식 2에 따라 터빈 전기 출력(Eout)을 터빈입구 증기유량(Wc)에 터빈입구 증기 엔탈피(Htin)와 터빈출구 증기 엔탈피(Htout)의 차를 곱한 값(Wc×(Htin-Htout))으로 나누어(Eout/Wc×(Htin-Htout)) 증기터빈 사이클 효율(ηt)을 산출할 수 있다.
Figure 112020124720349-pat00013
도 5에서, 터빈입구 증기유량(Wc)은 증기 터빈(130)의 입구에 위치한 증기유량 계측기를 통해 증기 터빈의 입구로 유입되는 증기 유량을 계측할 수 있다. 또한, 발전기(140)에서 출력되는 터빈 전기 출력(Eout)은 전기출력 계측기를 통해 계측하여 얻을 수 있다.
또한, 제어 장치(170)는, 터빈 전기 출력(Eout)이 일정한 경우, 복수기 출구 기준 유량에 대해 터빈입구 증기 유량(Wc)과 동일한 값으로 추정할 수 있다. 이 때, 증기터빈 사이클 효율(ηt)은 터빈입구 증기 유량(Wc)에 반비례한다.
그리고, 제어 장치(170)는, 통상운전 성능감시 또는 간이 성능시험 시에, 복수기(150)의 출구로부터 배출되는 기준 유량을 유량계를 통해 계측하지 않고, 데이터베이스(160)에 각각 복수 개로 저장되어 있는 보일러 튜브 열흡수율(Qar)과 증기터빈 사이클 효율(ηt)을 순차적으로 하나씩 이용하여 복수기 출구 기준 유량을 추정하는 과정을 반복하여 실행할 수 있다.
이때, 제어 장치(170)는 복수기 출구 기준 유량을 추정하는 과정을 반복하여 실행할 때마다 이용한 보일러 튜브 열흡수율(Qar)과 증기터빈 사이클 효율(ηt)이 데이터베이스(160)에 기 저장되어 있는 가장 최근 인수 시험과 정밀 성능시험에서 산정된 보일러 튜브 열흡수율(Qar)과 증기터빈 사이클 효율(ηt)에 가장 가까운 값이 될 때의 복수기 출구 기준 유량을 실제 기준 유량으로 추정할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 발전소 복수기 출구 기준유량 추정 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도를 나타낸 도면이다.
본 발명에 따른 발전소 복수기 출구 기준유량 추정 방법은, 발전소 내에 설치된 급수 펌프(110), 보일러(120), 증기 터빈(130), 발전기(140), 복수기(150), 데이터베이스(160) 및 제어 장치(170)를 포함하는 발전소 복수기 출구 기준유량 추정 시스템(100)에서 다음과 같이 실행된다.
도 6을 참조하면, 급수 펌프(110)에서 냉각수를 보일러(120)에 공급하면, 보일러(120)는 공급받은 냉각수에 열을 가하여 과열증기(Superheated Steam)를 발생시킨다(S610).
이어, 증기 터빈(130)은 보일러(120)로부터 과열증기를 전달받아 회전한다(S620).
이어, 발전기(140)는 증기 터빈의 회전력을 이용하여 전기를 생산한다(S630).
이어, 복수기(150)는 증기 터빈의 출구에서 배출된 배기 증기를 응축시켜 물로 변화시킨다(S640).
이어, 제어 장치(170)는 복수기의 출구로부터 배출되는 기준 유량에 대해, 데이터베이스에 저장되어 있는 보일러 튜브 열흡수율(Qar)과 증기터빈 사이클 효율(ηt)을 이용하여 복수기 출구 기준 유량을 추정한다(S650).
이때, 데이터베이스(160)는, 인수 시험과 정밀 성능시험 시에 계통 격리를 통해 전후단 밸브의 누설이 없는 상태에서, 보일러(120) 및 증기 터빈(130)에 대해 일정 기준 이상의 정밀도를 갖는 유량계를 통해 계측하여 획득한 보일러 튜브 열흡수율과 증기터빈 사이클 효율을 각각 적어도 하나 이상의 데이터로 저장하고 있다.
또한, 제어 장치(170)는, 보일러(120)의 출구에 위치한 보일러 출구 계측기를 통해 계측하여 획득한 보일러 출구 증기유량(Wc)을 이용하여 보일러 튜브 열흡수율(Qar)을 산출할 수 있다. 즉, 제어 장치(170)는, 보일러 튜브 열흡수율(Qar)에 대해 수학식 1에 따라 보일러 출구 증기유량(Wc)에 출구 증기 엔탈피(Hbout)와 입구 증기 엔탈피(Hbin)의 차를 곱하여 얻은 값(Wc×(Hbout-Hbin))을 보일러 입열량(Qin)으로 나누어(Wc×(Hbout-Hbin)/Qin) 산출할 수 있다. 이 때, 보일러 입열량(Qin)은 보일러의 연료량에 발열량을 곱하여 산출할 수 있다.
또한, 제어 장치(170)는, 터빈입구 증기유량(Wc)과 터빈 전기 출력(Eout)을 이용하여 증기터빈 사이클 효율(ηt)을 산출할 수 있다. 즉, 제어 장치(170)는 증기터빈 사이클 효율(ηt)에 대해, 수학식 2에 따라 터빈 전기 출력(Eout)을 터빈입구 증기유량(Wc)에 터빈입구 증기 엔탈피(Htin)와 터빈출구 증기 엔탈피(Htout)의 차를 곱한 값(Wc×(Htin-Htout))으로 나누어(Eout/Wc×(Htin-Htout)) 산출할 수 있다.
보일러 튜브 열흡수율(Qar)과 증기터빈 사이클 효율(ηt)은, 발전소 준공 시에 시행하는 인수 시험, 또는 계획 예방 정비 전후에 시행하는 정밀 진단 시험을 통해 산정하고 관리된다. 따라서, 인수 시험 및 정밀 진단 시험 시에 복수기(150)의 출구 기준 유량을 측정하는 경우, 정밀도가 높은 유량계를 특설하고 계통 격리를 통해 전후단 밸브의 누설이 없는 상태에서 계측하므로 신뢰성이 매우 높다고 할 수 있다.
그런데, 통상운전 성능감시 또는 간이 성능시험시 측정되는 기준 유량은 정밀도가 낮은 현장 유량계로 계측되고, 계통 격리도 완벽하지 않는 상태에서 측정되므로 오차율이 높고 신뢰성이 저하될 수 있다.
통상운전 성능감시 또는 간이 성능시험 시에는 복수기(150)의 출구로부터 배출되는 기준 유량을 유량계를 통해 직접 계측하지 않고, 제어 장치(170)가 데이터베이스(160)에 각각 복수 개로 저장되어 있는 보일러 튜브 열흡수율(Qar)과 증기터빈 사이클 효율(ηt)을 순차적으로 하나씩 이용하여 복수기 출구 기준 유량을 추정하는 과정을 반복하여 실행할 수 있다.
따라서, 제어 장치(170)는, 복수기 출구 기준 유량을 추정하는 과정을 반복하여 실행할 때마다 이용한 보일러 튜브 열흡수율(Qar)과 증기터빈 사이클 효율(ηt)이 데이터베이스(160)에 기 저장되어 있는 가장 최근 인수 시험과 정밀 성능시험에서 산정된 보일러 튜브 열흡수율(Qar)과 증기터빈 사이클 효율(ηt)에 가장 가까운 값이 될 때의 복수기 출구 기준 유량을 실제 기준 유량으로 추정할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 복수기 출구 기준유량 추정 장치의 내부 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 복수기 출구 기준유량 추정 장치(700)는, 입력부(710), 출력부(720), 통신부(730), 데이터베이스(740) 및 마이크로 프로세서(750)를 포함한다.
입력부(710)는 관리자 또는 작업자로부터 복수기 출구 기준유량 추정에 필요한 데이터를 입력받는다.
출력부(720)는 모니터 등과 같이, 마이크로 프로세서(750)의 처리 결과를 화면 상에 디스플레이하거나, 음성으로 출력할 수 있다.
통신부(730)는 발전소 내 유선망 또는 무선망과 통신을 실행하는 장치로써 급수펌프(110), 보일러(120), 증기 터빈(130), 발전기(140) 및 복수기(150)와 유선 네트워크 또는 무선 네트워크를 통해 연결된다.
데이터베이스(740)는 발전소 내에 설치된 급수펌프(110), 보일러(120), 증기 터빈(130), 발전기(140) 및 복수기(150)에 대한 인수 시험과 정밀 성능 시험 시에 계통 격리를 통해 전후단 밸브의 누설이 없는 상태에서, 보일러(120) 및 증기 터빈(130)에 대해 일정 기준 이상의 정밀도를 갖는 유량계를 통해 계측하여 획득한 보일러 튜브 열흡수율(Qar)과 증기터빈 사이클 효율(ηt)을 각각 적어도 하나 이상의 데이터로 저장하고 있다.
마이크로 프로세서(750)는 복수기(150)의 출구로부터 배출되는 기준 유량에 대해, 데이터베이스(740)에 저장되어 있는 보일러 튜브 열흡수율과 증기터빈 사이클 효율을 이용하여 복수기 출구 기준 유량을 추정할 수 있다.
여기서, 마이크로 프로세서(750)는, 증기터빈 사이클 효율(ηt)에 대해, 터빈 전기 출력(Eout)을 터빈입구 증기유량(Wc)에 터빈입구 증기 엔탈피(Htin)와 터빈출구 증기 엔탈피(Htout)의 차를 곱한 값(Wc×(Htin-Htout))으로 나누어(Eout/Wc×(Htin-Htout)) 산출할 수 있다.
또한, 마이크로 프로세서(750)는, 터빈입구 증기유량(Wc)에 대해 증기 터빈(130)의 입구에 위치한 증기유량 계측기에 의해 계측된 값을 이용하고, 터빈 전기 출력(Eout)에 대해 발전기(140)의 출구에 위치한 전기출력 계측기에 의해 계측된 값을 이용하여 획득할 수 있다.
또한, 마이크로 프로세서(750)는, 보일러 튜브 열흡수율(Qar)에 대해, 보일러 출구 증기유량(Wc)에 보일러 출구 증기 엔탈피(Hbout)와 보일러 입구 증기 엔탈피(Hbin)의 차를 곱하여 얻은 값(Wc×(Hbout-Hbin))을 보일러 입열량(Qin)으로 나누어(Wc×(Hbout-Hbin)/Qin) 산출할 수 있다.
또한, 마이크로 프로세서(750)는, 보일러 출구 증기유량(Wc)에 대해 보일러의 출구에 위치한 보일러 출구 계측기에 의해 보일러의 출구로부터 출력되는 증기의 유량을 계측하여 획득한 값을 이용할 수 있다.
또한, 마이크로 프로세서(750)는, 통상운전 성능감시 또는 간이 성능시험 시에, 복수기(150)의 출구로부터 배출되는 기준 유량을 유량계를 통해 계측하지 않고, 데이터베이스에 각각 복수 개로 저장되어 있는 보일러 튜브 열흡수율(Qar)과 증기터빈 사이클 효율(ηt)을 순차적으로 하나씩 이용하여 상기 복수기 출구 기준 유량을 추정하는 과정을 반복하여 실행하고, 복수기 출구 기준 유량을 추정하는 과정을 반복하여 실행할 때마다 이용한 보일러 튜브 열흡수율(Qar)과 증기터빈 사이클 효율(ηt)이 데이터베이스에 기 저장되어 있는 가장 최근 인수 시험과 정밀 성능시험에서 산정된 보일러 튜브 열흡수율(Qar)과 증기터빈 사이클 효율(ηt)에 가장 가까운 값이 될 때의 복수기 출구 기준 유량을 실제 기준 유량으로 추정할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 복수기(150)는 증기를 물로 환원시키면서 압력을 대기압 이하로 내리는 역할을 수행한다. 복수기(150)의 주변에 관련 설비들을 살펴보면, 급수 펌프(110)는 발전소 인근의 냉각수원으로부터 취득한 물을 냉각수로서 복수기(150)의 튜브들에 공급하는 펌프로서, 일반적으로 4~5 대 이상의 복수 개로서 운영되며, 펌프의 운전 강도를 조절하여 펌프 각 개의 유량을 조절할 수도 있지만, 일반적으로는 펌프의 가동대수를 조절하여 냉각수 공급량을 조절한다.
냉각수원은 냉각탑, 호수, 바다, 강 등과 같은 것이므로, 복수기(150)의 튜브들에 공급되는 냉각수는 그 온도가 계절에 따라 변하게 된다. 냉각수의 온도는 복수기(150)에 유입되는 증기를 냉각시키는 능력에 큰 영향을 미치게 되므로, 예를 들어 수온이 낮은 겨울철에는 복수기(150)의 냉각 효과가 커지는 반면, 수온이 높은 여름철에는 복수기(150)의 냉각 효과가 상대적으로 작아지게 된다.
급수 펌프(110)는 다수 대가 설치되므로, 순환수(냉각수) 온도가 높은 여름철에는 펌프의 운전대수를 늘려서 순환수 공급을 많게 하고, 순환수 온도가 낮은 겨울철에는 펌프의 운전대수를 줄여서 순환수 공급을 작게 한다.
순환수는 냉각수관을 거쳐서 복수기(150)의 입구 수실로 들어간 다음 복수기(150)의 튜브들을 통해 복수기(150)의 쉘 내부 공간을 지나게 되고, 출구 수실로 나온 후에는 다시 냉각수관을 통해서 냉각탑으로 전달되거나 호수, 바다, 강과 같은 원래의 물 공급처로 되돌려진다.
복수기(150)의 내부는 진공도가 높은 상태이므로 외부 공기가 누입되기 쉽고, 또 증기를 생산하는 보일러(120) 측에서도 보일러 내의 배관들의 부식을 방지하기 위해 약품 처리를 하므로 이때 주입된 약품들이 불응축성 가스(N2, H2, O2 등)가 되어서 복수기(150)로 유입된다.
복수기(150)로 누입된 공기가 누적되면 진공도가 낮아지게 되므로, 이러한 공기 및 불응축성 가스를 제거해 줄 목적으로 복수기(150)의 주변에 진공 펌프나 공기 이젝터가 설치된다. 진공 펌프는 원심 펌프와 유사한 원리로 진공 펌프 내의 밀봉수와 불응축성 가스를 함께 흡입하여 배출하며, 이때 배출된 물과 불응축성 가스는 진공 펌프의 출구에 설치된 기수 분리 탱크에서 서로 분리되고, 회수된 물은 밀봉수로서 재사용된다.
진공 펌프의 작동을 위해 진공 펌프 내에 채워진 밀봉수는 계속 사용하면 온도가 올라가서 증발하게 되고, 이러면 진공 펌프의 높은 진공도를 유지할 수 없으므로, 밀봉수를 냉각하기 위한 밀봉수 냉각기가 구비될 수 있다. 밀봉수 냉각기는 순환수를 끌어와서 밀봉수와 열교환 방식으로 냉각하는 장치로서, 이런 냉각 과정을 거쳐 온도가 낮아진 밀봉수는 다시 진공 펌프로 공급되고, 냉각에 사용된 순환수는 순환수 배출 배관으로 합류해서 순환수 배출 계통으로 들어가게 된다.
본 발명에 따른 복수기(150)의 진공도를 정밀하고 미세하게 조절하기 위해 복수기(150)의 후단 쪽에 진공도 조절밸브를 설치하고, 병렬로 보조 조절밸브를 설치할 수 있다. 따라서 진공도 조절밸브와 보조 조절밸브를 조화롭게 미세 조절함에 따라 복수기(150)의 진공도를 최적으로 유지시킬 수 있다.
또한, 진공도 조절밸브 뿐만 아니라 보조 조절밸브를 이용하여 보다 정확하고 세밀하게 조절하여 복수기(150)의 진공도를 주변 환경에 맞추어 최적화 상태로 유지시킬 수 있다.
한편, 본 발명은 복수기(150)의 열부하를 산출할 수 있다. 즉, 계측된 복수기(150)의 증기 유량과 증기의 입구와 응축수 온도를 비교하여 그 차이에 해당하는 엔탈피와 증기량으로 복수기(150)에서 처리해야 할 열부하를 산출한다. 이때, 복수기(150)에서 처리해야 할 열량(H)을 다음 수학식 3에 따라 산출할 수 있다.
Figure 112019090619694-pat00003
수학식 3에서, H는 복수기(150)에서 처리해야 할 열량(kJ/s)을 나타내고, Gs는 터빈 배기량(kg/s), Δh는 터빈 배기의 방출열량(KJ/kg), Gw는 냉각수량(kg/s), Cp는 냉각수의 비열(KJ/kg℃), t2는 냉각수 출구 온도(℃), t1은 냉각수 입구 온도(℃)를 나타낸다.
복수기(150)에서 처리해야 할 열량이 산출되면, 냉각수 입구온도에 따른 설정된 출구 온도에 의해 온도차를 구하고, 냉각수 온도에 따른 열전달 효과 보정을 수행한다. 냉각수의 입구온도와 출구 온도비를 설정하는 것은 이전 운전 데이터 중에서 허용 진공도 범위 운전이 되는 입구온도와 출구 온도의 값을 취하여 대수 평균값으로 구한 것을 수치 해석적인 방법으로 산출할 수 있다.
여기에, 냉각수 출구온도에 환경적인 제한이 있을 경우, 출구온도의 값을 조정하여 온도차 비를 산출한다. 여기서 출구온도의 고온에서의 온도차와 저온에서의 온도차로 이루어진 기울기를 결정한다. 이로써 입구 온도와 출구 온도의 기울기를 설정하여 입출구 온도차를 산출한다.
냉각수량은 다음 수학식 4에 따라 산출할 수 있다.
Figure 112019090619694-pat00004
수학식 4에서, Gw는 냉각수량(kg/s)을 나타내고, H는 복수기에서 처리해야 할 열량(kJ/s), Cp는 냉각수의 비열(KJ/kg℃), t2는 냉각수 출구 온도(℃), t1은 냉각수 입구 온도(℃), dC는 순환수의 비중, k는 온도보정계수를 나타낸다.
급수 펌프(110)는 해당 속도로 모터를 회전시키고, 복수기(150)의 진공도를 확인하여 정해진 진공도와 터빈효율 기준 값과 비교해 높은 경우에 속도를 증가시키며, 진공도가 낮으면 속도를 저감시킬 수 있다. 즉, 급수 펌프(110)는 냉각수 유량이 펌프의 안전운전 범위를 벗어나면, 밸브를 잠그거나 개도하여 펌프의 운전 범위 내의 유량으로 운전하는 것이다.
전술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 발전소 내 증기 터빈에서 사용한 증기를 냉각수와의 열교환에 의해 냉각 응축하여 물로 되돌리는 복수기에 대하여, 증기 터빈 사이클 효율과 보일러 튜브 열흡수율을 이용하여 복수기 출구 기준 유량을 추정할 수 있도록 하는, 발전소 복수기 출구 기준유량 추정 방법 및 시스템을 실현할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
100: 제1 실시예에 따른 발전소 복수기 출구 기준유량 추정 시스템
110: 급수 펌프 120: 보일러
130: 증기 터빈 140: 발전기
150: 복수기 160: 데이터베이스
170: 제어 장치
700: 제2 실시예에 따른 복수기 출구 기준유량 추정 장치
710: 입력부 720: 출력부
730: 통신부 740: 데이터베이스
750: 마이크로 프로세서

Claims (25)

  1. 냉각수를 공급하는 급수 펌프(Feed Pump);
    상기 급수 펌프로부터 공급받은 냉각수에 열을 가하여 과열증기(Superheated Steam)를 발생시키는 보일러;
    상기 보일러에서 발생된 과열증기를 전달받아 회전하는 증기 터빈;
    상기 증기 터빈의 회전력을 이용하여 전기를 생산하는 발전기;
    상기 증기 터빈의 출구에서 배출된 배기 증기를 응축시켜 물로 변화시키는 복수기;
    상기 보일러 및 상기 증기 터빈에 대해, 인수 시험과 정밀 성능시험 시에 계통 격리를 통해 전후단 밸브의 누설이 없는 상태에서 일정 기준 이상의 정밀도를 갖는 유량계를 통해 계측하여 획득한 보일러 튜브 열흡수율(Qar)과 증기터빈 사이클 효율(ηt)을 각각 적어도 하나 이상의 데이터로 저장하고 있는 데이터베이스; 및
    상기 복수기의 출구로부터 배출되는 기준 유량에 대해, 상기 데이터베이스에 저장되어 있는 상기 보일러 튜브 열흡수율과 상기 증기터빈 사이클 효율을 이용하여 복수기 출구 기준 유량을 추정하는 제어 장치;
    를 포함하고,
    상기 증기 터빈의 입구에 위치하여, 상기 증기 터빈의 입구로 유입되는 터빈입구 증기유량(Wc)을 계측하는 증기유량 계측기; 및
    상기 발전기에서 출력되는 터빈 전기 출력(Eout)을 계측하는 전기출력 계측기;
    를 더 포함하며,
    상기 제어 장치는, 상기 증기터빈 사이클 효율(ηt)에 대해, 터빈 전기 출력(Eout)을 터빈입구 증기유량(Wc)에 터빈입구 증기 엔탈피(Htin)와 터빈출구 증기 엔탈피(Htout)의 차를 곱한 값(Wc×(Htin-Htout))으로 나누어(Eout/Wc×(Htin-Htout)) 산출하고,
    상기 제어 장치는, 상기 터빈 전기 출력(Eout)이 일정한 경우, 상기 복수기 출구 기준 유량을 상기 터빈입구 증기 유량(Wc)과 동일한 값으로 추정하고, 상기 증기터빈 사이클 효율(ηt)은 상기 터빈입구 증기 유량(Wc)에 반비례하는, 발전소 복수기 출구 기준유량 추정 시스템.
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  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 보일러의 출구에 위치하여, 상기 보일러의 출구로부터 출력되는 보일러 출구 증기유량(Wc)을 계측하는 보일러 출구 계측기;
    를 더 포함하는 발전소 복수기 출구 기준유량 추정 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제어 장치는, 상기 보일러 튜브 열흡수율(Qar)에 대해, 상기 보일러 출구 증기유량(Wc)에 상기 보일러의 출구 증기 엔탈피(Hbout)와 상기 보일러의 입구 증기 엔탈피(Hbin)의 차를 곱하여 얻은 값(Wc×(Hbout-Hbin))을 보일러 입열량(Qin)으로 나누어(Wc×(Hbout-Hbin)/Qin) 산출하는, 발전소 복수기 출구 기준유량 추정 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어 장치는, 상기 보일러 입열량(Qin)이 일정한 경우, 상기 복수기 출구 기준 유량을 상기 보일러 출구 증기유량(Wc)과 동일한 값으로 추정하고, 상기 보일러 튜브 열흡수율(Qar)은 상기 보일러 출구 증기 유량(Wc)에 비례하는, 발전소 복수기 출구 기준유량 추정 시스템.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 제어 장치는, 상기 보일러 입열량(Qin)에 대해 상기 보일러의 연료량에 발열량을 곱하여 산출하는, 발전소 복수기 출구 기준유량 추정 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 장치는, 통상운전 성능감시 또는 간이 성능시험 시에, 상기 복수기의 출구로부터 배출되는 기준 유량을 유량계를 통해 계측하지 않고, 상기 데이터베이스에 각각 복수 개로 저장되어 있는 상기 보일러 튜브 열흡수율(Qar)과 상기 증기터빈 사이클 효율(ηt)을 순차적으로 하나씩 이용하여 상기 복수기 출구 기준 유량을 추정하는 과정을 반복하여 실행하는, 발전소 복수기 출구 기준유량 추정 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어 장치는, 상기 복수기 출구 기준 유량을 추정하는 과정을 반복하여 실행할 때마다 이용한 보일러 튜브 열흡수율(Qar)과 증기터빈 사이클 효율(ηt)이 상기 데이터베이스에 기 저장되어 있는 가장 최근 인수 시험과 정밀 성능시험에서 산정된 보일러 튜브 열흡수율(Qar)과 증기터빈 사이클 효율(ηt)에 가장 가까운 값이 될 때의 복수기 출구 기준 유량을 실제 기준 유량으로 추정하는, 발전소 복수기 출구 기준유량 추정 시스템.
  11. 발전소 내에 설치된 급수 펌프(Feed Pump), 보일러, 증기 터빈, 발전기, 복수기, 제어 장치 및 데이터베이스를 포함하는 시스템의 발전소 복수기 출구 기준유량 추정 방법으로서,
    (a)상기 급수 펌프가 냉각수를 상기 보일러에 공급하는 단계;
    (b)상기 보일러가 상기 공급받은 냉각수에 열을 가하여 과열증기(Superheated Steam)를 발생시키는 단계;
    (c)상기 증기 터빈이 상기 보일러에서 발생된 과열증기를 전달받아 회전하는 단계;
    (d)상기 발전기가 상기 증기 터빈의 회전력을 이용하여 전기를 생산하는 단계;
    (e)상기 복수기가 상기 증기 터빈의 출구에서 배출된 배기 증기를 응축시켜 물로 변화시키는 단계; 및
    (f)상기 제어 장치가 상기 복수기의 출구로부터 배출되는 기준 유량에 대해, 상기 데이터베이스에 저장되어 있는 보일러 튜브 열흡수율(Qar)과 증기터빈 사이클 효율(ηt)을 이용하여 복수기 출구 기준 유량을 추정하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 (f) 단계에서 상기 데이터베이스는, 상기 보일러 및 상기 증기 터빈에 대해, 인수 시험과 정밀 성능시험 시에 계통 격리를 통해 전후단 밸브의 누설이 없는 상태에서 일정 기준 이상의 정밀도를 갖는 유량계를 통해 계측하여 획득한 보일러 튜브 열흡수율과 증기터빈 사이클 효율을 각각 적어도 하나 이상의 데이터로 저장하고,
    상기 (f) 단계에서 상기 제어 장치는,
    상기 증기 터빈의 입구에 위치한 증기유량 계측기를 통해 계측하여 획득한 상기 증기 터빈의 입구로 유입되는 터빈입구 증기유량(Wc)과, 상기 발전기의 출구에 위치한 전기출력 계측기를 통해 계측하여 획득한 상기 발전기에서 출력되는 터빈 전기 출력(Eout)을 이용하여 상기 증기터빈 사이클 효율(ηt)을 산출하고,
    상기 (f) 단계에서 상기 제어 장치는,
    상기 증기터빈 사이클 효율(ηt)에 대해, 상기 터빈 전기 출력(Eout)을 터빈입구 증기유량(Wc)에 터빈입구 증기 엔탈피(Htin)와 터빈출구 증기 엔탈피(Htout)의 차를 곱한 값(Wc×(Htin-Htout))으로 나누어(Eout/Wc×(Htin-Htout)) 산출하는, 발전소 복수기 출구 기준유량 추정 방법.
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  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 (f) 단계에서 상기 제어 장치는,
    상기 보일러의 출구에 위치한 보일러 출구 계측기를 통해 계측하여 획득한 보일러 출구 증기유량(Wc)을 이용하여 상기 보일러 튜브 열흡수율(Qar)을 산출하는, 발전소 복수기 출구 기준유량 추정 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 (f) 단계에서 상기 제어 장치는,
    상기 보일러 튜브 열흡수율(Qar)에 대해, 상기 보일러 출구 증기유량(Wc)에 상기 보일러의 출구 증기 엔탈피(Hbout)와 상기 보일러의 입구 증기 엔탈피(Hbin)의 차를 곱하여 얻은 값(Wc×(Hbout-Hbin))을 보일러 입열량(Qin)으로 나누어(Wc×(Hbout-Hbin)/Qin) 산출하는, 발전소 복수기 출구 기준유량 추정 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 (f) 단계에서 상기 제어 장치는,
    상기 보일러 입열량(Qin)에 대해 상기 보일러의 연료량에 발열량을 곱하여 산출하는, 발전소 복수기 출구 기준유량 추정 방법.
  18. 제 11 항에 있어서,
    상기 (f) 단계에서 상기 제어 장치는,
    통상운전 성능감시 또는 간이 성능시험 시에, 상기 복수기의 출구로부터 배출되는 기준 유량을 유량계를 통해 계측하지 않고, 상기 데이터베이스에 각각 복수 개로 저장되어 있는 상기 보일러 튜브 열흡수율(Qar)과 상기 증기터빈 사이클 효율(ηt)을 순차적으로 하나씩 이용하여 상기 복수기 출구 기준 유량을 추정하는 과정을 반복하여 실행하는, 발전소 복수기 출구 기준유량 추정 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 (f) 단계에서 상기 제어 장치는,
    상기 복수기 출구 기준 유량을 추정하는 과정을 반복하여 실행할 때마다 이용한 보일러 튜브 열흡수율(Qar)과 증기터빈 사이클 효율(ηt)이 상기 데이터베이스에 기 저장되어 있는 가장 최근 인수 시험과 정밀 성능시험에서 산정된 보일러 튜브 열흡수율(Qar)과 증기터빈 사이클 효율(ηt)에 가장 가까운 값이 될 때의 복수기 출구 기준 유량을 실제 기준 유량으로 추정하는, 발전소 복수기 출구 기준유량 추정 방법.
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