KR102319798B1 - Auxiliary Water Supply Pump Turbine Control System and Method of Nuclear Power Plant - Google Patents
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Abstract
본 기술은 원자력발전소의 보조급수펌프 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다. 본 기술의 구현 예에 따른 원자력발전소 보조급수펌프터빈 제어시스템은 조속기 밸브 구동장치, 터빈속도 센서부 및 디지털 제어기 등을 포함하여 기존의 기계식 및 아날로그 전기식 보조급수펌프 제어 시스템의 문제점을 개선할 수 있고, 운전원이 원하는 제어 방식에 따라 원자력 발전소의 안정적이고 효율적으로 운전할 수 있으며 정비하기 쉬운 원자력 발전소 보조급수펌프 제어 시스템 및 방법을 제공할 수 있는 이점이 있다.The present technology relates to an auxiliary feed water pump control system and method of a nuclear power plant. A nuclear power plant auxiliary feed water pump turbine control system according to an embodiment of the present technology can improve the problems of the existing mechanical and analog electric auxiliary feed water pump control systems, including a governor valve driving device, a turbine speed sensor unit, and a digital controller. However, there is an advantage in that a nuclear power plant auxiliary feed water pump control system and method can be provided, which can be operated stably and efficiently according to the control method desired by the operator and is easy to maintain.
Description
본 발명은 원자력발전소 보조급수펌프터빈 제어 시스템 및 방법에 관한 것으로, 구체적으로는 원자력발전소의 핵심이 되는 원자로 내에 냉각수를 공급하는 펌프의 제어알고리즘을 디지털 제어장치를 이용하여 구현함으로서 속응성, 정밀성 및 신뢰성을 향상시키고 안전하고 효율적인 발전소 운영을 위한 원자력발전소 보조급수펌프터빈 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a system and method for controlling an auxiliary feed water pump turbine in a nuclear power plant, and more specifically, by implementing a control algorithm for a pump that supplies cooling water in a nuclear reactor, which is the core of a nuclear power plant, using a digital control device, thereby providing rapid response, precision and A nuclear power plant auxiliary feed water pump turbine control system and method for improving reliability and operating a power plant safely and efficiently.
원자력발전소에서 보조급수 계통은 안전관련 주요계통으로 정상 주급수 계통의 사고 시, 원자로 내 핵연료의 잔열 제거 운전조건이 만족될 때까지 노심의 잔열을 제거하게 하는 중요 설비이며, 정상 주급수 계통의 설비 고장 후 72시간 이내에 정상 운전을 위한 필수설비로, 만일 이 설비의 운영이 불가능 시 발전소 운영기술지침서에 따른 발전정지로 발전소 이용율 감소와 근본적인 문제가 발생 될 경우 큰 사고로 이어 질수도 있다. 일반적으로 원자력발전소에 적용되고 있는 보조급수펌프의 제어는 기계식 메커니즘으로 설계된 기계식 제어기와 수동소자로 제어하는 아날로그 전기 제어방식으로 운영되고 있다. In nuclear power plants, the auxiliary water supply system is a safety-related main system, and in the event of an accident in the normal main water supply system, it is an important facility that removes residual heat from the core until the operation conditions for removing residual heat from nuclear fuel in the nuclear reactor are satisfied. It is an essential facility for normal operation within 72 hours after failure. If the operation of this facility is not possible, it may lead to a major accident if the power plant utilization rate decreases and a fundamental problem occurs due to power generation stop according to the power plant operation technical guide. In general, the control of the auxiliary feed water pump applied to nuclear power plants is operated by a mechanical controller designed as a mechanical mechanism and an analog electric control method controlled by a manual device.
기계식 메커니즘으로 설계된 제어기는 속응성과 정밀성이 떨어지며, 장기간 사용으로 기인한 기계적 마모로 인해 오차와 에러가 증가할 뿐 아니라, 유지보수에도 막대한 비용이 소요되는 문제점이 있으며, 수동소자를 이용한 아날로그 전기식 제어장치는 부품열화에 따른 기능상실과 단일루프에 의한 고장에 취약하며 특히 소자 단종에 의한 예비품 확보가 매우 어려운 실정이다. The controller designed with a mechanical mechanism has poor responsiveness and precision, and errors and errors increase due to mechanical wear due to long-term use, and also has a problem that requires a huge cost for maintenance. is vulnerable to loss of function due to component deterioration and failure due to single loop, and it is particularly difficult to secure spare parts due to device discontinuation.
더구나 원자력발전소에 사용되고 있는 노후화된 제어시스템은 지속적으로 운전 상태를 유지하고 있고, 기계장치인 펌프터빈과 그 주변장치들에 연결되어 있는 점 등에서 정확한 알고리즘과 제어장치의 검증이 필요하다. 따라서 이러한 어려움을 극복하기 위해 신뢰성이 검증된 디지털 제어장치를 이용한 원자력발전소 보조급수펌프터빈 제어 시스템의 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다. In addition, the aging control system used in nuclear power plants is continuously operating, and it is necessary to verify the correct algorithm and control system in that it is connected to the pump turbine, which is a mechanical device, and its peripheral devices. Therefore, in order to overcome these difficulties, the development of a nuclear power plant auxiliary feedwater pump turbine control system using a digital control device with proven reliability is urgently required.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서 속응성, 신뢰성과 안정성이 높은 디지털 제어방식의 원자력발전소의 보조급수펌프터빈 제어 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다. An object of the present invention is to provide a system and method for controlling an auxiliary feedwater pump turbine of a nuclear power plant of a digital control method having high responsiveness, reliability and stability in order to solve the above problems.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 원자력발전소 보조급수펌프터빈 제어 시스템에 있어서, 보조급수펌프터빈의 작동 속도를 조절하는 조속기 밸브 구동장치; 센서를 이용하여 상기 보조급수펌프터빈의 속도를 측정하는 터빈속도 센서부; 및 중앙처리장치와 제어 소프트웨어를 포함하는 디지털 제어 방식으로 사용자로부터 소정의 파라미터를 입력 받고, 상기 터빈속도 센서부로부터 상기 보조급수펌프터빈의 속도를 수신하여 상기 조속기 밸브 구동장치를 제어하는 디지털 제어기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a control system for an auxiliary feed water pump turbine for a nuclear power plant, comprising: a governor valve driving device for controlling an operating speed of the auxiliary feed water pump turbine; a turbine speed sensor unit for measuring the speed of the auxiliary feed water pump turbine using a sensor; and a digital controller that receives a predetermined parameter from a user in a digital control method including a central processing unit and control software, receives the speed of the auxiliary feed water pump turbine from the turbine speed sensor unit, and controls the governor valve driving device; It is characterized in that it includes.
바람직하게는, 상기 디지털 제어기와 유무선 통신으로 연결되어 상기 디지털 제어기로부터 원거리에서 상기 보조급수펌프터빈의 상태를 표시하고, 상기 소정의 파라미터를 입력할 수 있는 운전지원장치;를 더 포함한다.Preferably, it further includes a; operation support device connected to the digital controller through wired/wireless communication to display the status of the auxiliary feed water pump turbine from a distance from the digital controller and input the predetermined parameters.
바람직하게는, 상기 디지털 제어기는, 사용자로부터 입력받은 속도제어 설정 값과 속도 PID 제어에 의하여 연산된 속도신호에 따라 EGR에서 신호 변환을 거쳐 액츄에이터를 통해 상기 보조급수펌프터빈에 유입되는 스팀의 유량을 제어하는 것이다.Preferably, the digital controller controls the flow rate of steam flowing into the auxiliary feed water pump turbine through an actuator through signal conversion in EGR according to the speed control set value input from the user and the speed signal calculated by the speed PID control. is to control
바람직하게는, 상기 디지털 제어기는, 사용자가 원하는 제어방식에 따라 제어 대상의 계측 값과 목표 값을 확인하고, 상기 계측 값과 목표 값의 편차 및 PID 제어를 통해 제어 대상에 대한 응답 및 기울기를 조절하여 상기 조속기 밸브 구동장치를 제어하여 상기 보조급수펌프터빈 속도제어 및 부하제어를 수행하는 것이다.Preferably, the digital controller checks the measured value and the target value of the control target according to the control method desired by the user, and adjusts the response and slope of the control target through the deviation of the measured value and the target value and PID control to control the governor valve driving device to perform the auxiliary feed water pump turbine speed control and load control.
다른 실시예에 따른 본 발명의 원자력발전소 보조급수펌프터빈 제어 방법은, 터빈속도 센서부가 센서를 이용하여 상기 보조급수펌프터빈의 속도를 측정하는 단계; 중앙처리장치와 제어 소프트웨어를 포함하는 디지털 제어기가 사용자로부터 소정의 파라미터를 입력 받고, 상기 터빈속도 센서부로부터 상기 보조급수펌프터빈의 속도를 수신하여 조속기 밸브 구동장치를 제어하는 단계; 및 상기 조속기 밸브 구동장치가 상기 디지털 제어기의 제어에 따라 보조급수펌프터빈의 작동 속도를 조절하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.A method for controlling a nuclear power plant auxiliary feed water pump turbine according to another embodiment of the present invention includes: measuring a speed of the auxiliary feed water pump turbine by a turbine speed sensor unit using a sensor; controlling a governor valve driving device by receiving, by a digital controller including a central processing unit and control software, a predetermined parameter from a user and receiving a speed of the auxiliary feed water pump turbine from the turbine speed sensor unit; and adjusting, by the governor valve driving device, the operating speed of the auxiliary feed water pump turbine according to the control of the digital controller.
바람직하게는, 상기 디지털 제어기와 유무선 통신으로 연결된 운전지원장치가 상기 디지털 제어기로부터 원거리에서 상기 보조급수펌프터빈의 상태를 표시하고, 상기 소정의 파라미터를 입력할 수 있도록 하는 단계;를 더 포함하는 것이다.Preferably, the operation support device connected to the digital controller through wired/wireless communication displays the status of the auxiliary feed water pump turbine from a distance from the digital controller and enables the input of the predetermined parameters. .
바람직하게는, 상기 디지털 제어기가 상기 조속기 밸브 구동장치를 제어하는 단계는, 사용자로부터 입력받은 속도제어 설정 값과 속도 PID 제어에 의하여 연산된 속도신호에 따라 EGR에서 신호 변환을 거쳐 액츄에이터를 통해 상기 보조급수펌프터빈에 유입되는 스팀의 유량을 제어하는 것이다.Preferably, the step of the digital controller controlling the governor valve driving device comprises: converting a signal from EGR according to a speed control set value input from a user and a speed signal calculated by speed PID control, and then using the actuator through the auxiliary It is to control the flow rate of steam flowing into the feedwater pump turbine.
바람직하게는, 상기 디지털 제어기가 상기 조속기 밸브 구동장치를 제어하는 단계는, 사용자가 원하는 제어방식에 따라 제어 대상의 계측 값과 목표 값을 확인하고, 상기 계측 값과 목표 값의 편차 및 PID 제어를 통해 제어 대상에 대한 응답 및 기울기를 조절하여 상기 조속기 밸브 구동장치를 제어하여 상기 보조급수펌프터빈 속도제어 및 부하제어를 수행하는 것이다.Preferably, the step of the digital controller controlling the governor valve driving device includes checking the measured value and the target value of the control object according to the control method desired by the user, and controlling the deviation between the measured value and the target value and PID control. The auxiliary feed water pump turbine speed control and load control are performed by controlling the governor valve driving device by adjusting the response and slope to the control target through the control.
전술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 기존의 기계식 및 아날로그 전기식 보조급수펌프 제어 시스템의 문제점을 개선하여 원자력 발전소를 보다 안정적이고 효율적으로 운전할 수 있으며 운전 데이터를 저장 분석하여 고장예측 분석 및 정비가 용이한 원자력 발전소 보조급수펌프터빈 제어 시스템 및 방법을 제공할 수 있는 이점이 있다.According to the present invention as described above, it is possible to operate a nuclear power plant more stably and efficiently by improving the problems of the existing mechanical and analog electric auxiliary feed water pump control systems, and by storing and analyzing operation data, failure prediction analysis and maintenance are easy. There is an advantage in providing a nuclear power plant auxiliary feedwater pump turbine control system and method.
도 1은 본 발명에 따른 원자력발전소 보조급수펌프터빈 제어시스템의 블록도를 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 디지털 제어기의 제어 개요도를 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 디지털 제어기의 세부 블록도를 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 운전지원장치가 구동하는 인간-기계 인터페이스 프로그램의 메인 메뉴 화면을 도시한다.
도 5는 본 발명에 따른 운전지원장치가 구동하는 인간-기계 인터페이스 프로그램의 비례, 적분, 미분화면을 도시한다.
도 6은 본 발명에 따른 운전지원장치가 구동하는 인간-기계 인터페이스 프로그램의 자동 기동 시퀀스 화면을 도시한다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 원자력발전소 보조급수펌프터빈 제어 방법의 흐름도를 도시한다.1 shows a block diagram of a nuclear power plant auxiliary feed water pump turbine control system according to the present invention.
2 shows a control schematic diagram of a digital controller according to the present invention;
3 shows a detailed block diagram of a digital controller according to the present invention.
4 shows a main menu screen of a human-machine interface program driven by the driving support device according to the present invention.
5 shows proportional, integral, and differential screens of the human-machine interface program driven by the driving support device according to the present invention.
6 shows an automatic start-up sequence screen of a human-machine interface program driven by the driving support device according to the present invention.
7 is a flowchart illustrating a method for controlling a nuclear power plant auxiliary feed water pump turbine according to another embodiment of the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 이에 앞서 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.Advantages and features of the present invention, and a method of achieving them, refer to the embodiments described below in conjunction with the accompanying drawings. It will become clear with reference to examples. Prior to this, it should be noted that, if it is determined that a detailed description of a known function and its configuration related to the present invention may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof is omitted.
도 1은 본 발명에 따른 원자력발전소 보조급수펌프터빈 제어시스템의 블록도를 도시한다.1 shows a block diagram of a nuclear power plant auxiliary feed water pump turbine control system according to the present invention.
본 발명에 따른 원자력발전소 보조급수펌프터빈 제어시스템은 조속기 밸브 구동장치(100), 터빈속도 센서부(200) 및 디지털 제어기(300)를 포함한다.A nuclear power plant auxiliary feedwater pump turbine control system according to the present invention includes a governor
조속기 밸브 구동장치(100)는 보조급수펌프터빈의 작동 속도를 조절한다. 터빈속도 센서부(200)는 센서를 이용하여 보조급수펌프터빈의 속도를 측정한다.The governor
디지털 제어기(300)는 중앙처리장치와 제어 소프트웨어를 포함하는 디지털 제어 방식으로 사용자로부터 소정의 파라미터를 입력 받고, 상기 터빈속도 센서부로부터 보조급수펌프터빈의 속도를 수신하여 상기 조속기 밸브 구동장치를 제어한다.The
또한, 본 발명에 따른 원자력발전소 보조급수펌프터빈 제어 시스템은 디지털 제어기(300)와 유무선 통신으로 연결되어 디지털 제어기(300)로부터 원거리에서 보조급수펌프터빈의 상태를 표시하고, 소정의 파라미터를 입력할 수 있는 운전지원장치(400)를 더 포함하는 것일 수 있다.In addition, the nuclear power plant auxiliary feed water pump turbine control system according to the present invention is connected to the
또한, 디지털 제어기(300)는 사용자로부터 입력받은 속도제어 설정 값과 속도 PID 제어에 의하여 연산된 속도신호에 따라 EGR에서 신호 변환을 거쳐 액츄에이터를 통해 보조급수펌프터빈에 유입되는 스팀의 유량을 제어하는 것일 수 있다.In addition, the
또한, 디지털 제어기(300)는 사용자가 원하는 제어방식에 따라 제어 대상의 계측 값과 목표 값을 확인하고, 계측 값과 목표 값의 편차 및 PID 제어를 통해 제어 대상에 대한 응답 및 기울기를 조절하여 조속기 밸브 구동장치(100)를 제어하여 보조급수펌프터빈 속도제어 및 부하제어를 수행하는 것일 수 있다.In addition, the
도 2는 본 발명에 따른 디지털 제어기의 제어 개요도를 도시한다.2 shows a control schematic diagram of a digital controller according to the present invention;
도 2를 참조하면, 디지털 제어기(300)는 조속기 속도센서 신호처리부(20), 현장 속도신호 입력부(21),MCR (Main Control Room, 주제어실) 속도신호 입력부(22), MCR 지시계 전달 속도신호 출력부(23), 현장 속도지시계 전달 신호 출력부(24), 밸브 요구 신호 출력부(25), 전기적 과속도 트립 출력부(26)로 구성될 수 있다.2, the
디지털 제어기(300)의 중앙처리장치는 입출력신호의 연산, 제어알고리즘 수행 및 시스템 정보 확인 등의 기능을 포함한다.The central processing unit of the
도 3은 본 발명에 따른 디지털 제어기의 세부 블록도를 도시한다.3 shows a detailed block diagram of a digital controller according to the present invention.
도 3을 참조하면, 디지털 제어기(300)는 속도센서 신호 입력부(30), 속도 설정치 증감 설정부(31), MCR 우선 제어활성화 및 MCR 속도 설정치 설정부(32)로 구성되어, 속도 설정치와 실제 속도의 편차를 비례, 적분, 미분 제어를 통해 조속기 밸브 구동장치로 출력신호를 보내도록 구성될 수 있다.3, the
도 4는 본 발명에 따른 운전지원장치가 구동하는 인간-기계 인터페이스 프로그램의 메인 메뉴 화면을 도시한다.4 shows a main menu screen of a human-machine interface program driven by the driving support device according to the present invention.
도 4를 참조하면, 메뉴 설명 및 시간이 포함되는 상단메뉴(40), 화면 중간에 시퀀스별, 기능별로 버튼형식의 메뉴(41)를 포함하며, 메뉴를 클릭하면 각 화면으로 이동하도록 구성할 수 있고, 하단에는 현재 시스템의 상태 및 주요변수의 감시부(42)가 포함되며, 하단메뉴에는 주 메뉴 요약 버튼(43)이 포함될 수 있다.4, it includes an
도 4에 도시된 프로그램 화면의 상단에는 인간-기계 인터페이스 프로그램의 각 메뉴명과 현재 날짜 및 시간이 포함될 수 있다. 중간 메뉴는 Site-map의 버튼형식을 통한 터빈 기동 및 제어, 계측 감시, 자료취득 처리, PID 제어, 주요 입출력변수 확인, 실시간 알람 확인 및 불러오기, 트렌드 메뉴의 이동이 가능하도록 구현될 수 있다. 하단 상태 감시 메뉴는 현재의 제어 장치의 상태를 실시간으로 확인할 수 있으며, 필요 시 고압 터빈 및 저압 터빈의 구동상태도 감시할 수 있도록 구현될 수 있다. 하단 미니 바는 주요 메뉴를 버튼 형식으로 구현하여 관련 메뉴로 바로 이동이 가능할 수 있고, 홈(메인 메뉴)버튼, 데이터 저장, 출력 기능, 보안 기능이 포함될 수 있다.Each menu name of the human-machine interface program and the current date and time may be included at the top of the program screen shown in FIG. 4 . The middle menu can be implemented to enable turbine start and control, measurement monitoring, data acquisition processing, PID control, main input/output variable confirmation, real-time alarm confirmation and recall, and movement of the trend menu through the button type of the site-map. The lower status monitoring menu can be implemented to check the status of the current control device in real time and, if necessary, to monitor the driving status of the high pressure turbine and the low pressure turbine. The lower mini bar implements the main menu in the form of a button so that it is possible to move directly to the related menu, and may include a home (main menu) button, data storage, output function, and security function.
도 5는 본 발명에 따른 운전지원장치가 구동하는 인간-기계 인터페이스 프로그램의 비례, 적분, 미분화면을 도시한다.5 shows proportional, integral, and differential screens of the human-machine interface program driven by the driving support device according to the present invention.
도 5를 참조하면, 디지털 제어기(300)가 보조급수펌프터빈 조속기 밸브를 제어할 수 있도록 설정된 주요 신호의 비례, 적분 또는 미분의 이득 값에 따라 실제 공정 값과 설정 값을 포함할 수 있고, 메뉴 설명 및 시간이 포함되는 상단메뉴(50), 각 PID의 설정치 대비 실제 값 확인 부분(51), 시스템의 상태 및 주요변수의 감시부(42), 주 메뉴 요약 버튼(43)이 포함될 수 있다.Referring to FIG. 5 , the
원자력 발전소의 펌프 및 터빈제어 시스템에 적용되는 디지털 제어기(300)는 발전기의 특성상 신속한 응답을 요구하므로 터빈의 신속한 응답에 필요한 선행제어 알고리즘과 적합한 PID 제어가 적용되어야 한다. 사용자가 원하는 제어방식에 따라 Speed, EXTR, Auxiliary, Cascade 등 제어 대상의 계측 값(PV)와 목표 값(SP)을 확인하고, 계측 값과 목표 값의 편차 및 PID 제어를 통해 제어 대상에 대한 응답 및 기울기를 조절하여, 최적의 제어가 가능하도록 할 수 있다.Since the
도 6은 본 발명에 따른 운전지원장치가 구동하는 인간-기계 인터페이스 프로그램의 자동 기동 시퀀스 화면을 도시한다. 자동 기동 시퀀스 화면은 디지털 제어기(300)의 프로그램을 통해 자동 기동 시퀀스를 활성화시 사용되는 화면으로 자동 기동 시퀀스를 사용하기 위해 설정한 단계별 파라미터 중 주요 파라미터를 사용하여 구현될 수 있다.6 shows an automatic start-up sequence screen of a human-machine interface program driven by the driving support device according to the present invention. The automatic startup sequence screen is a screen used when activating the automatic startup sequence through the program of the
도 6을 참조하면, 메뉴 설명 및 시간이 포함되는 상단메뉴(60), 속도 구간별 설정 표시부(61), 시스템의 상태 및 주요변수의 감시부(62), 주 메뉴 요약 버튼(63)이 포함될 수 있다.Referring to FIG. 6 , an
기존 보조급수펌프의 제어는 아날로그 방식의 제어장치를 사용하여, 속도제어 기준 값은 현장 및 MCR에서 다이얼식의 Potentiometer로 수동조작하면 그 가변저항 신호가 Ramp Generator/Signal Converter로 입력되고, 단위 변환된 신호가 아날로그 제어기에 입력되어 제어기에 포함된 터빈 속도 알고리즘을 통해 밸브제어 신호를 발생하는 순서이다. 또 한 가지 방법인 전기식 제어방법은 별도의 Tachometer를 사용하여 속도 신호를 입력받아 펌프의 과속도를 감지하고, 터빈 트립 신호를 발생시켜 현장 및 MCR에 그 상태를 전달하는 제어방법이다.The control of the existing auxiliary water pump uses an analog control device, and the speed control standard value is manually operated with a dial-type potentiometer in the field or MCR, and the variable resistance signal is input to the Ramp Generator/Signal Converter, The signal is input to the analog controller and the valve control signal is generated through the turbine speed algorithm included in the controller. Another method, the electric control method, is a control method that receives a speed signal using a separate tachometer, detects the overspeed of the pump, generates a turbine trip signal, and transmits the status to the site and MCR.
이에 대해 본 발명의 디지털 제어기(300)는 제어기 내부의 소프트웨어 프로그램을 요구되는 파라미터를 각각 입력하는 방식으로 개발하여, 펌프 속도제어를 위한 최적의 운전조건을 설정한다. 또한, 실시간으로 감시되는 속도신호는 두 신호를 비교하여 높은 값을 최종 제어 및 전기적 또는 기계적 과속도 보호용으로 사용한다.In contrast, the
디지털 제어기(300)는 예를 들면, 전면부에 30개의 키패드와 24문자를 표시할 수 있는 LED 디스플레이로 구성되어 조작 및 감시의 편리성을 제공할 수 있고, 키패드를 통해 제어에 사용할 파라미터의 설정입력 및 수정, 펌프제어 시스템의 시작과 종료 등을 직접 입력할 수 있다.The
디지털 제어기(300)는 다른 장치와의 통신을 위해 모드-버스 통신방식을 지원할 수 있다. 모드-버스는 두 개의 분리된 시리얼 포트로 RS-232, RS-422 및 RS-485 통신을 지원하는 것일 수 있다. 또한, 컴퓨터 전용 통신 시리얼 포트를 RS-232를 통해 지원할 수 있다.The
디지털 제어기(300)의 입출력 수용 용량은 예를 들면, 디지털 입력신호 16점, 디지털 출력신호 8점, 아날로그 입력 6점, 속도 센서 입력신호 2점, 아날로그 출력신호 6점, 엑츄에이터 드라이버 출력신호 2점으로 구성될 수 있으며, 각 입출력 사용 채널을 소프트웨어에서 활성 또는 비활성화 할 수 있어 입출력 채널 관리가 용이하게 할 수 있다.The input/output capacity of the
디지털 제어기(300)의 디지털 입출력부는 중앙처리장치로부터 데이터를 입력받아 현장의 솔레노이드를 구동하거나 현장 판넬의 조건에 따라 상승, 하강의 속도 설정치를 조작 스위치 입력을 통해 중앙처리장치에 전달할 수 있다. 디지털 입출력부는 기능별로 10 ~ 40ms의 응답시간을 가질 수 있다.The digital input/output unit of the
디지털 제어기(300)의 아날로그 입력부는 0 ~ 25mA의 범위 내에서 16비트의 분해능을 가지며 기능별로 10 ~ 40ms의 응답시간을 가질 수 있다. 정확도는 Non-Isolation 입력부의 경우 25에서 최대 0.145%, Isolation 입력부의 경우 25에서 최대 0.186%의 정확도를 가질 수 있다. MCR에서 설정하는 속도 설정치에 대한 Potentiometer 신호를 트랜스미터를 통해 변환된 4 ~ 20mA로 입력 받을 수 있다.The analog input unit of the
디지털 제어기(300)의 아날로그 출력부는 0 ~ 25mA의 범위 내에서 10 비트의 분해능을 가지며 40ms의 응답시간을 가질 수 있다. 정확도는 25에서 최대 0.4%의 정확도를 가질 수 있다. MCR에 설치된 지시계 및 현장 판넬에 설치된 지시계에 4 ~ 20mA 출력을 전달할 수 있다.The analog output unit of the
디지털 제어기(300)의 속도센서 신호입력부는 MPU(Magnetic Pickup Unit) 또는 PPU(Proximity Probe Unit) 점퍼 설정을 통해 선택할 수 있도록 구성되며, 각각의 채널은 서로 Isolation 된다. MPU는 1 ~ 25 VRMS 입력 전압 범위, PPU는 16 ~ 28 VDC 입력 전압 범위를 가질 수 있다. 보조급수펌프 제어설비에는 현장으로부터 두 개의 MPU 센서 신호를 입력받을 수 있다.The speed sensor signal input unit of the
디지털 제어기(300)는 사용자로부터 입력받은 속도제어 설정 값과 속도 PID 제어에 의하여 연산된 속도신호에 따라 EGR에서 신호 변환을 거쳐 액츄에이터를 통해 상기 보조급수펌프터빈에 유입되는 스팀의 유량을 제어할 수 있다.The
디지털 제어기(300)의 엑츄에이터 드라이버 출력부는 10 비트의 분해능을 가질 수 있으며, 소프트웨어에서 현장 엑츄에이터에 따라 4 ~ 20mA 또는 20 ~ 160mA를 선택하여 출력할 수 있으며, 25에서 최대 0.25%의 정확도를 가질 수 있다. 디지털 제어기(300)에 입력된 속도제어 설정 값과 PID 제어에 의하여 연산된 속도신호는 EGR에서 Signal Converter를 거쳐 -300 ~ 300mA의 신호로 출력되어, 보조급수펌프터빈에 유입되는 스팀의 유량을 제어할 수 있다.The actuator driver output unit of the
본 발명에 따른 디지털 제어기(300)의 구체적인 작동을 예를 들어 설명하면 다음과 같다. 원자력 발전소 보조급수펌프의 터빈 속도는 2개의 MPU에 의해 감지될 수 있다. A detailed operation of the
터빈의 속도를 감지하는 두 개의 속도 신호 중 높은 신호(High Select Signal, HSS)가 최종 제어 및 전기적 또는 기계적 과속도 보호용으로 사용될 수 있다. 속도 목표 값은 기본적으로 증감 조작 스위치를 통해 설정될 수 있다. The higher of the two speed signals that detect the speed of the turbine (High Select Signal, HSS) can be used for final control and electrical or mechanical overspeed protection. The speed target value can be basically set through the increase/decrease operation switch.
속도 목표 값의 범위는 조속기 속도 목표의 최소 값과 최대 값 사이로 설정될 수 있다. 속도 목표 값은 아날로그 입력부를 통해 MCR에서도 변경이 가능하다. 단, MCR에서의 속도 설정 허용에 대한 접점 입력신호가 입력되고, 설정된 값이 조속기 속도 최소 값 이상이어야 사용이 가능할 수 있다. MCR에서의 속도 목표 값의 범위는 4 ~ 20mA 신호에 프로그램된 속도 범위에 따라 설정될 수 있다.The range of the speed target value may be set between a minimum value and a maximum value of the governor speed target. The speed target value can also be changed in the MCR through the analog input. However, it can be used only when the contact input signal for allowing speed setting in the MCR is input and the set value is greater than or equal to the governor speed minimum value. The range of the speed target value in the MCR can be set according to the speed range programmed in the 4-20mA signal.
운전원으로부터 내부 프로그램에 MPU 기어비와 MPU 치차수를 실제 터빈 속도 계산을 위해 입력할 수 있다. 속도 PID는 감지되는 속도 신호를 속도 목표 값과 비교하고 조속기 밸브 구동장치(100)로 신호를 보낼 수 있다. 속도 PID는 구성에 따라 여러 모드 중 하나를 선택하여 사용할 수 있으며, 속도제어 모드를 통해 속도 PID를 사용할 수 있다. 속도제어 모드에서의 PID는 공급되는 Load는 무시하고, 터빈 속도 또는 주파수 만을 일정하게 제어할 수 있다.The MPU gear ratio and MPU tooth number can be entered into the internal program from the operator to calculate the actual turbine speed. The speed PID may compare the sensed speed signal with a speed target value and send a signal to the
기존의 아날로그 제어방식에서 구현될 수 없었던 인간-기계 인터페이스(HMI : Human Machine Interface) 프로그램은 디지털 제어기(300)와 유무선 통신으로 연결된 운전지원장치(400)에서 구현될 수 있다. 운전지원장치(400)는 현장에서 운전원의 사용 편리성을 고려하여 터치 기능이 부여될 수 있으며, 권한에 따른 접근제한 등의 보안을 설정할 수 있다. HMI프로그램은 펌프의 시작 및 제어, 입출력 데이터, 파라미터, 경보 등을 실시간으로 확인할 수 있게 하며, 데이터의 저장이 가능하고 저장된 데이터를 활용한 트렌드, 경보발생 순차 분석 등의 분석도구를 이용하여 운전 데이터를 면밀히 분석할 수 있다. 이로 하여금 기존 보조급수 제어시스템에서 적용할 수 없었던 탄력적 고장예측 분석이 가능하여 시스템의 전반적인 가용성과 신뢰성을 크게 증대시켰다.A Human Machine Interface (HMI) program that could not be implemented in the existing analog control method may be implemented in the
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 원자력발전소 보조급수펌프터빈 제어 방법의 흐름도를 도시한다.7 is a flowchart illustrating a method for controlling a nuclear power plant auxiliary feed water pump turbine according to another embodiment of the present invention.
본 발명의 다른 실시예에 따른 원자력발전소 보조급수펌프터빈 제어 방법은 먼저, 터빈속도 센서부(200)가 센서를 이용하여 상기 보조급수펌프터빈의 속도를 측정한다(S100). 이어서, 중앙처리장치와 제어 소프트웨어를 포함하는 디지털 제어기(300)가 사용자로부터 소정의 파라미터를 입력 받고, 터빈속도 센서부(200)로부터 보조급수펌프터빈의 속도를 수신하여 조속기 밸브 구동장치(100)를 제어한다(S200). 이어서, 조속기 밸브 구동장치(100)가 디지털 제어기(300)의 제어에 따라 보조급수펌프터빈의 작동 속도를 조절한다(S300).In the method for controlling the auxiliary feed water pump turbine of a nuclear power plant according to another embodiment of the present invention, first, the turbine
또한, 디지털 제어기(300)와 유무선 통신으로 연결된 운전지원장치(400)가 디지털 제어기(300)로부터 원거리에서 보조급수펌프터빈의 상태를 표시하고, 소정의 파라미터를 입력할 수 있도록 할 수 있다(S400).In addition, the
한편, S200 단계는 사용자로부터 입력받은 속도제어 설정 값과 속도 PID 제어에 의하여 연산된 속도신호에 따라 EGR에서 신호 변환을 거쳐 액츄에이터를 통해 상기 보조급수펌프터빈에 유입되는 스팀의 유량을 제어하는 것일 수 있다.On the other hand, step S200 is to control the flow rate of steam flowing into the auxiliary feed water pump turbine through the actuator through signal conversion in EGR according to the speed control set value input from the user and the speed signal calculated by the speed PID control. have.
한편, S200 단계는 사용자가 원하는 제어방식에 따라 제어 대상의 계측 값과 목표 값을 확인하고, 계측 값과 목표 값의 편차 및 PID 제어를 통해 제어 대상에 대한 응답 및 기울기를 조절하여 상기 조속기 밸브 구동장치를 제어하여 상기 보조급수펌프터빈 속도제어 및 부하제어를 수행하는 것일 수 있다.Meanwhile, in step S200, the governor valve is driven by checking the measured value and the target value of the control target according to the control method desired by the user, and adjusting the response and slope of the control target through the deviation of the measured value and the target value and the PID control. It may be to control the device to perform the auxiliary feed water pump turbine speed control and load control.
이상에서 설명된 시스템은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.The system described above may be implemented as a hardware component, a software component, and/or a combination of the hardware component and the software component. For example, devices and components described in the embodiments may include, for example, a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, a microcomputer, a field programmable gate array (FPGA). , a programmable logic unit (PLU), a microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions, may be implemented using one or more general purpose or special purpose computers. The processing device may execute an operating system (OS) and one or more software applications running on the operating system. The processing device may also access, store, manipulate, process, and generate data in response to execution of the software. For convenience of understanding, although one processing device is sometimes described as being used, one of ordinary skill in the art will recognize that the processing device includes a plurality of processing elements and/or a plurality of types of processing elements. It can be seen that can include For example, the processing device may include a plurality of processors or one processor and one controller. Other processing configurations are also possible, such as parallel processors.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media),CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The method according to the embodiment may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be specially designed and configured for the embodiment, or may be known and available to those skilled in the art of computer software. Examples of the computer-readable recording medium include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic media such as floppy disks. - includes magneto-optical media, and hardware devices specially configured to store and carry out program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include not only machine language codes such as those generated by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.
이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.Although described and illustrated in relation to a preferred embodiment for illustrating the technical idea of the present invention above, the present invention is not limited to the configuration and operation as shown and described as such, and deviates from the scope of the technical idea. It will be appreciated that many changes and modifications may be made to the present invention without reference to the invention. Accordingly, all such suitable alterations and modifications and equivalents are to be considered as falling within the scope of the present invention.
100 조속기 밸브 구동장치
200 터빈속도 센서부
300 디지털 제어기
400 운전지원장치100 governor valve actuator
200 turbine speed sensor
300 digital controller
400 Driving support device
Claims (8)
보조급수펌프터빈의 작동 속도를 조절하는 조속기 밸브 구동장치;
센서를 이용하여 상기 보조급수펌프터빈의 속도를 측정하는 터빈속도 센서부; 및
중앙처리장치와 제어 소프트웨어를 포함하는 디지털 제어 방식으로 사용자로부터 소정의 파라미터를 입력 받고, 상기 터빈속도 센서부로부터 상기 보조급수펌프터빈의 속도를 수신하여 상기 조속기 밸브 구동장치를 제어하는 디지털 제어기;를 포함하며,
상기 디지털 제어기는, 사용자로부터 입력받은 속도제어 설정 값과 속도 PID 제어에 의하여 연산된 속도신호에 따라 EGR에서 신호 변환을 거쳐 액츄에이터를 통해 상기 보조급수펌프터빈에 유입되는 스팀의 유량을 제어하는 것을 특징으로 하는 원자력발전소 보조급수펌프터빈 제어 시스템.
In the nuclear power plant auxiliary feed water pump turbine control system,
a governor valve driving device for regulating the operating speed of the auxiliary feed water pump turbine;
a turbine speed sensor unit for measuring the speed of the auxiliary feed water pump turbine using a sensor; and
A digital controller that receives a predetermined parameter from a user in a digital control method including a central processing unit and control software, receives the speed of the auxiliary feed water pump turbine from the turbine speed sensor unit, and controls the governor valve driving device; includes,
The digital controller controls the flow rate of steam flowing into the auxiliary feed water pump turbine through an actuator through signal conversion from EGR according to a speed control set value input from a user and a speed signal calculated by speed PID control A nuclear power plant auxiliary feed water pump turbine control system.
상기 디지털 제어기와 유무선 통신으로 연결되어 상기 디지털 제어기로부터 원거리에서 상기 보조급수펌프터빈의 상태를 표시하고, 상기 소정의 파라미터를 입력할 수 있는 운전지원장치;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원자력발전소 보조급수펌프터빈 제어 시스템.
According to claim 1,
Nuclear power plant auxiliary, characterized in that it further comprises a; operation support device connected to the digital controller through wired/wireless communication to display the status of the auxiliary feed water pump turbine from a distance from the digital controller and input the predetermined parameters. Feedwater Pump Turbine Control System.
상기 디지털 제어기는, 사용자가 원하는 제어방식에 따라 제어 대상의 계측 값과 목표 값을 확인하고, Speed, EXTR, Auxiliary, Cascade 값에 대한 계측 값과 목표 값의 편차 및 PID 제어를 통해 제어 대상에 대한 응답 및 기울기를 조절하여 상기 조속기 밸브 구동장치를 제어하여 상기 보조급수펌프터빈 속도제어 및 부하제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 원자력발전소 보조급수펌프터빈 제어 시스템.
According to claim 1,
The digital controller checks the measured value and target value of the control target according to the control method desired by the user, and controls the measurement value and target value for Speed, EXTR, Auxiliary, and Cascade values and PID control for the control target. The auxiliary feed water pump turbine control system of a nuclear power plant, characterized in that the auxiliary feed water pump turbine speed control and load control are performed by controlling the governor valve driving device by adjusting the response and slope.
터빈속도 센서부가 센서를 이용하여 상기 보조급수펌프터빈의 속도를 측정하는 단계;
중앙처리장치와 제어 소프트웨어를 포함하는 디지털 제어기가 사용자로부터 소정의 파라미터를 입력 받고, 상기 터빈속도 센서부로부터 상기 보조급수펌프터빈의 속도를 수신하여 조속기 밸브 구동장치를 제어하는 단계; 및
상기 조속기 밸브 구동장치가 상기 디지털 제어기의 제어에 따라 보조급수펌프터빈의 작동 속도를 조절하는 단계;를 포함하며,
상기 디지털 제어기가 상기 조속기 밸브 구동장치를 제어하는 단계는 사용자로부터 입력받은 속도제어 설정 값과 속도 PID 제어에 의하여 연산된 속도신호에 따라 EGR에서 신호 변환을 거쳐 액츄에이터를 통해 상기 보조급수펌프터빈에 유입되는 스팀의 유량을 제어하는 것을 특징으로 하는 원자력발전소 보조급수펌프터빈 제어 방법.
In the control method of the auxiliary feed water pump turbine of a nuclear power plant,
Measuring the speed of the auxiliary feed water pump turbine using a turbine speed sensor unit;
controlling a governor valve driving device by receiving, by a digital controller including a central processing unit and control software, a predetermined parameter from a user and receiving a speed of the auxiliary feed water pump turbine from the turbine speed sensor unit; and
adjusting, by the governor valve driving device, the operating speed of the auxiliary feed water pump turbine according to the control of the digital controller;
In the step of the digital controller controlling the governor valve driving device, the signal is converted from EGR according to the speed control set value input from the user and the speed signal calculated by the speed PID control, and then introduced into the auxiliary feed water pump turbine through the actuator. A nuclear power plant auxiliary feed water pump turbine control method, characterized in that controlling the flow rate of steam.
상기 디지털 제어기와 유무선 통신으로 연결된 운전지원장치가 상기 디지털 제어기로부터 원거리에서 상기 보조급수펌프터빈의 상태를 표시하고, 상기 소정의 파라미터를 입력할 수 있도록 하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원자력발전소 보조급수펌프터빈 제어 방법.
6. The method of claim 5,
and allowing the operation support device connected to the digital controller through wired/wireless communication to display the status of the auxiliary feedwater pump turbine from a distance from the digital controller and input the predetermined parameters. A method of controlling a power plant auxiliary feedwater pump turbine.
상기 디지털 제어기가 상기 조속기 밸브 구동장치를 제어하는 단계는, 사용자가 원하는 제어방식에 따라 제어 대상의 Speed, EXTR, Auxiliary, Cascade 값에 대한 계측 값과 목표 값을 확인하고, 계측 값과 목표 값의 편차 및 PID 제어를 통해 제어 대상에 대한 응답 및 기울기를 조절하여 상기 조속기 밸브 구동장치를 제어하여 상기 보조급수펌프터빈 속도제어 및 부하제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 원자력발전소 보조급수펌프터빈 제어 방법.
6. The method of claim 5,
The step of the digital controller controlling the governor valve driving device includes checking the measured values and target values for the Speed, EXTR, Auxiliary, and Cascade values of the control target according to the control method desired by the user, and A nuclear power plant auxiliary feed water pump turbine control method, characterized in that the auxiliary feed water pump turbine speed control and load control are performed by controlling the governor valve driving device by adjusting a response and slope to a control target through deviation and PID control.
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