KR102322450B1 - Apparatus and method for setting the transient compensation signal operation based on the physical characteristics of the boiler - Google Patents

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Abstract

보일러의 물리적 특성에 기반한 과도 상태 보상 신호 작동 설정을 위한 장치가 제공된다. 상기 장치는 보일러의 물리적 특성을 기초로 보일러의 응답 특성을 도출하는 특성도출부와, 상기 보일러의 응답 특성을 기초로 상기 보일러의 부하에 따라 연료 공급량을 보상하는 과도 상태 보상 신호를 생성하는 보상도출부와, 상기 생성된 과도 상태 보상 신호에 따라 상기 보일러를 제어하는 제어부를 포함한다. A device is provided for setting a transient compensation signal actuation based on the physical characteristics of the boiler. The apparatus includes a characteristic derivation unit for deriving the response characteristics of the boiler based on the physical characteristics of the boiler, and a compensation derivation for generating a transient compensation signal for compensating for the fuel supply amount according to the load of the boiler based on the response characteristics of the boiler and a control unit for controlling the boiler according to the generated transient state compensation signal.

Description

보일러의 물리적 특성에 기반한 과도 상태 보상 신호 작동 설정을 위한 장치 및 이를 위한 방법{Apparatus and method for setting the transient compensation signal operation based on the physical characteristics of the boiler} Apparatus and method for setting the transient compensation signal operation based on the physical characteristics of the boiler

본 발명은 과도 상태 보상 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 보일러의 물리적 특성에 기반한 과도 상태 보상 신호 작동 설정을 위한 장치 및 이를 위한 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a transient compensation technology, and more particularly, to an apparatus for setting a transient compensation signal operation based on physical characteristics of a boiler and a method therefor.

보일러의 과도 상태 보상 신호는 석탄화력 발전소의 출력이 증가하거나 감소할 때, 보일러 내부 에너지 증가 또는 감소에 필요한 입열량을 계산하여 보일러의 응답 속도를 향상시키는 제어 파라미터이다. The boiler transient compensation signal is a control parameter for improving the response speed of the boiler by calculating the amount of heat input required to increase or decrease the internal energy of the boiler when the output of the coal-fired power plant increases or decreases.

증기 온도를 일정하게 유지하면서 석탄화력 발전소의 출력을 변화시키기 위해서는 급수 유량 변화에 해당하는 에너지만큼 석탄으로부터 에너지가 공급되어야 하는데, 석탄이 공급되고 연소되어 유체에 영향을 주는데 걸리는 시간이 급수 변화의 경우보다 훨씬 길기 때문에 이를 제어 로직에 반영할 필요가 있다. In order to change the output of a coal-fired power plant while maintaining the steam temperature constant, energy must be supplied from the coal as much as the energy corresponding to the change in feedwater flow rate. Since it is much longer, it is necessary to reflect this in the control logic.

이에, 통상적으로, 석탄화력 발전소의 출력이 증가하는 경우에는 출력 변화에 필요한 석탄보다 더 많은 석탄을 순간적으로 공급하고 출력이 감소하는 경우에는 출력 변화에 해당하는 석탄보다 더 적은 석탄을 공급하여 응답 속도를 향상시킨다. Accordingly, in general, when the output of the coal-fired power plant increases, more coal is instantaneously supplied than the coal required for the output change, and when the output decreases, less coal is supplied than the coal corresponding to the output change to speed up the response. to improve

얼마나 더 많은 혹은 더 적은 석탄을 공급할 지 결정하는 신호가 보일러의 과도 상태 보상 신호이며, 보상 신호는 변화가 시작되는 부분, 변화가 일정한 부분, 변화가 마무리되는 부분으로 나눌 수 있다. The signal that determines how much more or less coal is to be supplied is the boiler transient compensation signal, and the compensation signal can be divided into a part where a change starts, a part where the change is constant, and a part where the change ends.

각 부분에 대한 제어 파라미터 설정은 대부분의 경우 경험에 의존하므로 이와 관련된 인적 작업 시간과 비용은 비교적 큰 편이다. 또한 경험에 의존하다 보니, 보일러의 물리적 과도 응답 특성이 제대로 반영되지 않아 보일러의 응답 속도가 낮아질 수도 있다. Since the setting of control parameters for each part depends in most cases on experience, the human labor time and cost associated with this are relatively large. Also, depending on experience, the boiler's response speed may be lowered because the physical transient response characteristics of the boiler are not properly reflected.

한국공개특허 제2001-0041714호 2001년 05월 25일 공개 (명칭: 튜닝 가능한 예상 출력에 응답하는 밸브 제어 장치 및 방법)Korean Patent Application Laid-Open No. 2001-0041714 published on May 25, 2001 (Title: Apparatus and method for controlling valves responding to tunable expected output)

본 발명의 목적은 보일러의 물리적 특성에 기반한 과도 상태 보상 신호 작동 설정을 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다. It is an object of the present invention to provide an apparatus and method for setting a transient compensation signal operation based on the physical characteristics of a boiler.

과도 상태 보상 신호 작동 설정을 위한 장치를 제공한다. 상기 장치는 보일러의 물리적 특성을 기초로 보일러의 응답 특성을 도출하는 특성도출부와, 상기 보일러의 응답 특성을 기초로 상기 보일러의 부하에 따라 연료 공급량을 보상하는 과도 상태 보상 신호를 생성하는 보상도출부와, 상기 생성된 과도 상태 보상 신호에 따라 상기 보일러를 제어하는 제어부를 포함한다. A device is provided for setting the transient compensation signal operation. The apparatus includes a characteristic derivation unit for deriving the response characteristics of the boiler based on the physical characteristics of the boiler, and a compensation derivation for generating a transient compensation signal for compensating for the fuel supply amount according to the load of the boiler based on the response characteristics of the boiler and a control unit for controlling the boiler according to the generated transient state compensation signal.

상기 보상도출부는 보일러에 대한 급수 유량 변화에 상응하는 에너지를 계산하여 보일러에 공급 혹은 제거되어야 하는 에너지인 목표 입열량을 산출하고, 3차 시간 지연 함수로 표현되는 상기 보일러의 응답 특성을 이용하여 상기 보일러에 공급 혹은 제거되어야 하는 에너지가 생성되도록 하는 연료 공급량을 도출할 수 있다. The compensation extractor calculates the energy corresponding to the change in the flow rate of feed water to the boiler, calculates the target heat input, which is energy to be supplied or removed to the boiler, and uses the response characteristic of the boiler expressed as a third time delay function. It is possible to derive the amount of fuel supplied so that energy to be supplied or removed to the boiler is generated.

상기 보상도출부는 상기 3차 시간 지연 함수로 표현되는 상기 보일러의 응답 특성에 역함수 개념을 적용하여 시간 지연을 고려한 경우에도 시간 지연을 고려하지 않은 응답 특성으로부터 도출된 목표 입열량에 대응하는 출력과 동일한 출력이 이루어지도록 하는 시간 지연을 고려한 목표 입열량을 도출하고, 도출된 시간 지연을 고려한 목표 입열량으로부터 상기 연료 공급량을 도출하는 것을 특징으로 한다. The compensation derivation unit is the same as the output corresponding to the target heat input derived from the response characteristic without considering the time delay even when the time delay is considered by applying the concept of the inverse function to the response characteristic of the boiler expressed by the third time delay function. It is characterized in that the target heat input amount is derived in consideration of the time delay for generating the output, and the fuel supply amount is derived from the target heat input amount in consideration of the derived time delay.

상기 보일러의 응답 특성은 상기 보일러의 내부 에너지의 변화를 기초로 하는 응답 특성 및 상기 보일러에 대한 투입 연료의 에너지로의 전환 특성을 기초로 하는 응답 특성을 포함한다. The response characteristic of the boiler includes a response characteristic based on a change in internal energy of the boiler and a response characteristic based on a conversion characteristic of input fuel into energy for the boiler.

상기 보일러의 내부 에너지의 변화를 기초로 하는 응답 특성은 상기 보일러 내 유체 및 튜브의 특성 시간의 합인 것을 특징으로 한다. The response characteristic based on the change in the internal energy of the boiler is characterized in that it is the sum of the characteristic times of the fluid and the tube in the boiler.

상기 보일러에 대한 투입 연료의 에너지로의 전환 특성을 기초로 하는 응답 특성은 평균 제곱근 편차(root mean square deviation) 혹은 평균 절대 편차(mean absolute deviation)가 최소가 되는 값으로 표현되는 것을 특징으로 한다. The response characteristic based on the conversion characteristic of input fuel into energy for the boiler is characterized in that it is expressed as a value at which a root mean square deviation or a mean absolute deviation is minimized.

상기 보일러의 물리적 특성은 상기 보일러의 내부 에너지의 변화 및 상기 보일러에 대한 투입 연료의 에너지로의 전환 특성을 포함하는 것을 특징으로 한다. The physical characteristics of the boiler include changes in internal energy of the boiler and conversion characteristics of fuel input to the boiler.

상기 내부 에너지는 보일러 내 유체가 보유한 에너지 및 보일러 내 튜브가 보유한 에너지를 포함하는 것을 특징으로 한다. The internal energy is characterized in that it includes energy possessed by the fluid in the boiler and energy possessed by the tube in the boiler.

과도 상태 보상 신호 작동 설정을 위한 방법이 제공된다. 상기 방법은 특성도출부가 보일러의 물리적 특성을 기초로 보일러의 응답 특성을 도출하는 단계와, 보상도출부가 상기 보일러의 응답 특성을 기초로 상기 보일러의 부하에 따라 연료 공급량을 보상하는 과도 상태 보상 신호를 생성하는 단계와, 제어부가 상기 생성된 과도 상태 보상 신호에 따라 상기 보일러를 제어하는 단계를 포함한다. A method is provided for setting a transient compensation signal actuation. The method comprises the steps of: deriving the response characteristics of the boiler based on the physical characteristics of the boiler by the characteristic deriving unit; generating; and, by a controller, controlling the boiler according to the generated transient state compensation signal.

상기 과도 상태 보상 신호를 생성하는 단계는 상기 보상도출부가 보일러에 대한 급수 유량 변화에 상응하는 에너지를 계산하여 보일러에 공급 혹은 제거되어야 하는 에너지인 목표 입열량을 산출하는 단계와, 상기 보상도출부가 상기 응답 특성에 역함수 개념을 적용하여 상기 보일러의 응답 특성에 따라 상기 보일러의 목표하는 출력인 상기 목표 입열량으로부터 상기 보일러에 대한 입력을 산출하는 방식으로 상기 연료 공급량을 도출하는 단계를 포함한다. The generating of the transient state compensation signal includes: calculating, by the compensation deriving unit, energy corresponding to a change in feed water flow rate to the boiler, and calculating a target heat input amount, which is energy to be supplied or removed to the boiler; and deriving the fuel supply amount by calculating an input to the boiler from the target heat input amount, which is a target output of the boiler, according to the response characteristic of the boiler by applying an inverse function concept to the response characteristic.

상기 연료 공급량을 도출하는 단계는 상기 보상도출부가 상기 응답 특성에 역함수 개념을 적용하여 상기 보일러의 응답 특성에 따라 상기 보일러의 목표하는 출력인 상기 목표 입열량으로부터 상기 보일러에 대한 입력을 산출하는 방식으로 상기 연료 공급량을 도출하는 것을 특징으로 한다. In the step of deriving the fuel supply amount, the compensation derivation unit applies the concept of an inverse function to the response characteristic to calculate the input to the boiler from the target heat input amount, which is the target output of the boiler according to the response characteristic of the boiler. It is characterized in that the fuel supply amount is derived.

상기 보일러의 응답 특성을 도출하는 단계는 상기 보일러 내 유체 및 튜브의 특성 시간의 합인 상기 보일러의 내부 에너지의 변화를 기초로 하는 응답 특성을 도출하는 단계와, 평균 제곱근 편차(root mean square deviation) 혹은 평균 절대 편차(mean absolute deviation)가 최소가 되는 값으로 표현되는 상기 보일러에 대한 투입 연료의 에너지로의 전환 특성을 기초로 하는 응답 특성을 도출하는 단계를 포함한다. The step of deriving the response characteristic of the boiler may include deriving the response characteristic based on a change in the internal energy of the boiler which is the sum of characteristic times of the fluid and the tube in the boiler, and a root mean square deviation or deriving a response characteristic based on the conversion characteristic of the input fuel into energy for the boiler expressed as a value at which a mean absolute deviation is minimized.

본 발명에 따르면, 보일러의 물리적 특성에 기반한 과도 상태 보상 신호를 사용함으로써 보일러의 응답 속도를 향상시킬 수 있다. 이러한 보일러 응답 속도 향상으로 부하 추종성이 개선되므로, 본 발명은 석탄화력 발전소의 부화변화율 향상에 기여할 수 있다. 부하변화율은 기동 시간, 운전 가능 최저 및 최고 부하 등과 더불어 발전소 유연 운전을 나타내는 지표 중의 하나이므로 본 발명은 출력 변동성이 높은 신재생 에너지 확대에 따른 전력망 안정화에도 기여할 수 있다. According to the present invention, the response speed of the boiler can be improved by using the transient state compensation signal based on the physical characteristics of the boiler. Since the load followability is improved by improving the response speed of the boiler, the present invention can contribute to the improvement of the hatching change rate of the coal-fired power plant. Since the load change rate is one of the indicators indicating the flexible operation of the power plant along with the starting time, the lowest and highest operable loads, the present invention can also contribute to the stabilization of the power grid according to the expansion of new and renewable energy with high output variability.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 보일러 시스템의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 보일러의 물리적 특성에 기반한 과도 상태 보상 신호 작동 설정을 위한 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 응답 특성에 따른 역함수 개념을 이용하여 입력값을 도출하는 방법을 설명하기 위한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 보일러의 물리적 특성에 기반한 과도 상태 보상 신호 작동 설정을 위한 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 컴퓨팅 장치를 나타내는 도면이다.
1 is a view for explaining the configuration of a boiler system according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram for explaining the configuration of an apparatus for setting a transient state compensation signal operation based on the physical characteristics of a boiler according to an embodiment of the present invention.
3 is a graph for explaining a method of deriving an input value using an inverse function concept according to a response characteristic according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating a method for setting a transient state compensation signal operation based on the physical characteristics of a boiler according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating a computing device according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. Since the present invention can apply various transformations and can have various embodiments, specific embodiments are illustrated and described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and it should be understood to include all modifications, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

본 발명에서 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. 본 발명에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. The terms used in the present invention are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present invention, terms such as 'comprising' or 'having' are intended to designate that the features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification exist, but one or more other features It should be understood that this does not preclude the existence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

먼저, 본 발명의 실시예에 따른 보일러 시스템의 구성에 대해서 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 보일러 시스템의 구성을 설명하기 위한 도면이다. 도 1을 참조하면, 보일러 시스템은 보일러(10) 및 보상제어기(20)를 포함한다. First, a configuration of a boiler system according to an embodiment of the present invention will be described. 1 is a view for explaining the configuration of a boiler system according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1 , the boiler system includes a boiler 10 and a compensation controller 20 .

보일러(10)는 연료를 공급하는 급탄기(Coal Feeder, 11), 공급된 연료, 예컨대, 석탄을 가루로 분해하는 미분기(Pulverizer, 12), 연료를 연소하는 연소기(burner, 13), 과열저감기(Att: Attemperator), 보일러에서 발생하는 포화증기를 다시 가열하여 과열증기를 생성하는 과열기(SH: SuperHeater), 가스터빈 혹은 증기터빈에 있어서 일정압까지 팽창한 연소가스 또는 증기를 다시 가열하는 재열기(RH: ReHeater) 및 보일러 연소 배기 가스의 남은 열을 이용하여 급수를 가열하는 절탄기(Eco: Economizer) 등을 포함한다. Boiler 10 is a coal feeder (Coal Feeder, 11) for supplying fuel, a pulverizer (Pulverizer, 12) for decomposing the supplied fuel, for example, coal into powder, a burner for burning fuel (burner, 13), a superheater Cold (Att: Attemperator), a superheater (SH: SuperHeater) that generates superheated steam by reheating saturated steam generated from a boiler, and ash that reheats combustion gas or steam that has been expanded to a certain pressure in a gas turbine or steam turbine Reheater (RH: ReHeater) and an economizer (Eco: Economizer) that heats feedwater using residual heat of boiler combustion exhaust gas, and the like.

보상제어기(20)는 부하 추종성을 향상시키기 위하여 보일러(10)의 물리적 특성에 기반하여 보일러(10)의 응답 특성을 도출하고, 도출된 보일러(10)의 응답 특성을 기초로 보일러 과도 상태 보상 신호를 산출하고, 산출된 보상 신호에 따라 보일러(10)를 제어한다. The compensation controller 20 derives a response characteristic of the boiler 10 based on the physical characteristic of the boiler 10 in order to improve load followability, and a boiler transient state compensation signal based on the derived response characteristic of the boiler 10 . , and controls the boiler 10 according to the calculated compensation signal.

그러면, 전술한 보상제어기(20)의 구성에 대해 보다 상세하게 설명하기로 한다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 보일러의 물리적 특성에 기반한 과도 상태 보상 신호 작동 설정을 위한 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다. 도 2를 참조하면, 보상제어기(20)는 특성도출부(100), 보상도출부(200) 및 제어부(300)를 포함한다. Then, the configuration of the above-described compensation controller 20 will be described in more detail. 2 is a diagram for explaining the configuration of an apparatus for setting a transient state compensation signal operation based on the physical characteristics of a boiler according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2 , the compensation controller 20 includes a characteristic deriving unit 100 , a compensation deriving unit 200 , and a control unit 300 .

특성도출부(100)는 보일러(10)의 물리적 특성을 기초로 보일러(10)의 응답 특성을 도출하기 위한 것이다. 발전소의 출력 변화 시, 보일러(10)의 응답 특성은 보일러(10)의 내부 에너지 변화 및 투입 연료의 에너지로의 전환 특성을 포함한다. 즉, 특성도출부(100)는 보일러(10)의 물리적 특성인 내부 에너지 변화 및 투입 연료의 에너지로의 전환 특성을 기초로 보일러(10)의 응답 특성을 도출한다. The characteristic deriving unit 100 is for deriving the response characteristics of the boiler 10 based on the physical characteristics of the boiler 10 . When the output of the power plant changes, the response characteristics of the boiler 10 include changes in internal energy of the boiler 10 and conversion characteristics of input fuel into energy. That is, the characteristic deriving unit 100 derives the response characteristic of the boiler 10 based on the internal energy change and the conversion characteristic of the input fuel into energy, which are physical characteristics of the boiler 10 .

먼저, 특성도출부(100)는 보일러(10)의 물리적 특성인 내부 에너지 변화 및 투입 연료의 에너지로의 전환 특성 중 내부 에너지 변화를 기초로 하는 보일러(10)의 응답 특성을 도출할 수 있다. First, the characteristic derivation unit 100 may derive the response characteristic of the boiler 10 based on the internal energy change among the internal energy change which is a physical characteristic of the boiler 10 and the internal energy change among the input fuel energy conversion characteristics.

보일러(10)의 내부 에너지는 보일러 내 유체가 보유한 에너지 및 보일러 내 튜브가 보유한 에너지를 포함한다. 즉, 보일러(10)의 내부 에너지는 에너지 보존 방정식에 따르면, 다음의 수학식 1과 같이 보일러(10) 내의 유체와 튜브가 보유한 에너지의 합으로 나타낼 수 있다. The internal energy of the boiler 10 includes energy possessed by the fluid in the boiler and energy possessed by the tube in the boiler. That is, according to the energy conservation equation, the internal energy of the boiler 10 may be expressed as the sum of energy possessed by the fluid and the tube in the boiler 10 as shown in Equation 1 below.

Figure 112020006401355-pat00001
Figure 112020006401355-pat00001

수학식 1의 왼쪽항에서

Figure 112020006401355-pat00002
는 보일러 내 증기 질량,
Figure 112020006401355-pat00003
은 보일러 내 튜브 질량,
Figure 112020006401355-pat00004
는 보일러 내부 에너지,
Figure 112020006401355-pat00005
은 튜브 평균 정압 비열, 그리고
Figure 112020006401355-pat00006
은 증기와 튜브의 평균 온도를 나타낸다. 또한, 오른쪽항에서
Figure 112020006401355-pat00007
Figure 112020006401355-pat00008
은 보일러 입구와 출구 증기 유량,
Figure 112020006401355-pat00009
은 보일러 입구와 출구 증기 엔탈피, 그리고
Figure 112020006401355-pat00010
는 보일러 입열량을 나타낸다. In the left term of Equation 1
Figure 112020006401355-pat00002
is the mass of steam in the boiler,
Figure 112020006401355-pat00003
is the mass of the tube in the boiler,
Figure 112020006401355-pat00004
is the energy inside the boiler,
Figure 112020006401355-pat00005
is the tube average static pressure specific heat, and
Figure 112020006401355-pat00006
is the average temperature of the steam and tube. Also, in the right
Figure 112020006401355-pat00007
Figure 112020006401355-pat00008
is the boiler inlet and outlet steam flow,
Figure 112020006401355-pat00009
is the boiler inlet and outlet steam enthalpy, and
Figure 112020006401355-pat00010
represents the boiler heat input.

이와 같이, 보일러(10)의 내부 에너지는 보일러 내 유체가 보유한 에너지와 보일러 내 튜브가 보유한 에너지를 포함하기 때문에 보일러 내 유체가 보유한 에너지와 보일러 내 튜브가 보유한 에너지 각각의 특성 시간은 보일러 내의 유체 및 튜브 각각이 보유한 에너지를 유체 유량으로 나누어 주면 얻을 수 있다. 이에 따라, 이러한 수학식 1을 다음의 수학식 2 및 수학식 3과 같이 정리하면, 보일러(10)의 내부 에너지 응답 특성 시간 시간은 유체와 튜브의 특성 시간의 합으로 나타낼 수 있다. In this way, since the internal energy of the boiler 10 includes the energy possessed by the fluid in the boiler and the energy possessed by the tube in the boiler, the characteristic time of each of the energy possessed by the fluid in the boiler and the energy possessed by the tube in the boiler is the fluid in the boiler and It can be obtained by dividing the energy possessed by each tube by the fluid flow rate. Accordingly, if Equation 1 is arranged as Equation 2 and Equation 3 below, the internal energy response characteristic time of the boiler 10 can be expressed as the sum of the characteristic times of the fluid and the tube.

Figure 112020006401355-pat00011
Figure 112020006401355-pat00011

Figure 112020006401355-pat00012
Figure 112020006401355-pat00012

여기서, 수학식 3은 1차 지연 특성 시간을 나타내며, 다음의 수학식 4와 같이, 3으로 나누어 3차 지연 특성 시간을 도출할 수 있다. Here, Equation 3 represents the first delay characteristic time, and as in the following Equation 4, it is possible to derive the third delay characteristic time by dividing by 3 .

Figure 112020006401355-pat00013
Figure 112020006401355-pat00013

Figure 112020006401355-pat00014
Figure 112020006401355-pat00014

수학식 2, 3 및 4에서

Figure 112020006401355-pat00015
는 시간,
Figure 112020006401355-pat00016
Figure 112020006401355-pat00017
은 보일러 내 증기와 튜브 질량,
Figure 112020006401355-pat00018
는 보일러 내부 에너지,
Figure 112020006401355-pat00019
Figure 112020006401355-pat00020
은 증기와 튜브 평균 정압 비열,
Figure 112020006401355-pat00021
은 증기와 튜브의 평균 온도,
Figure 112020006401355-pat00022
Figure 112020006401355-pat00023
은 보일러 입구와 출구 증기 유량,
Figure 112020006401355-pat00024
은 보일러 입구와 출구 증기 엔탈피,
Figure 112020006401355-pat00025
는 보일러 입열량,
Figure 112020006401355-pat00026
은 보일러 부피와 출구 증기 압력,
Figure 112020006401355-pat00027
Figure 112020006401355-pat00028
은 보일러 출구 증기 1차 지연 특성 시간, 그리고,
Figure 112020006401355-pat00029
은 보일러 출구 증기 3차 지연 특성 시간을 나타낸다. In Equations 2, 3 and 4
Figure 112020006401355-pat00015
is the time,
Figure 112020006401355-pat00016
Figure 112020006401355-pat00017
is the mass of steam and tube in the boiler,
Figure 112020006401355-pat00018
is the energy inside the boiler,
Figure 112020006401355-pat00019
Figure 112020006401355-pat00020
is the vapor and tube average static pressure specific heat,
Figure 112020006401355-pat00021
is the average temperature of the steam and tube,
Figure 112020006401355-pat00022
Figure 112020006401355-pat00023
is the boiler inlet and outlet steam flow,
Figure 112020006401355-pat00024
is the boiler inlet and outlet steam enthalpy,
Figure 112020006401355-pat00025
is the boiler heat input,
Figure 112020006401355-pat00026
is the boiler volume and outlet steam pressure,
Figure 112020006401355-pat00027
and
Figure 112020006401355-pat00028
is the boiler exit steam first delay characteristic time, and,
Figure 112020006401355-pat00029
denotes the boiler exit steam tertiary delay characteristic time.

또한, 특성도출부(100)는 보일러(10)의 물리적 특성인 내부 에너지 변화 및 투입 연료의 에너지로의 전환 특성 중 투입 연료의 에너지로의 전환 특성을 기초로 하는 보일러(10)의 응답 특성을 도출할 수 있다. In addition, the characteristic deriving unit 100 is a response characteristic of the boiler 10 based on the internal energy change and the input fuel conversion to energy conversion characteristic of the input fuel energy conversion characteristic, which is a physical characteristic of the boiler 10 . can be derived

투입 연료의 에너지로의 전환 특성은 연료가 공급되고 연소되어 유체에 영향을 주는데 걸리는 시간을 의미한다. 보일러(10)에서 연료는 급탄기(11) 및 미분기(12)를 거쳐 연소기(13)에 공급된다. 따라서 전환 특성은 급탄기(11), 미분기(12) 등의 특성으로 결정된다. 급탄기(11), 미분기(12) 등의 특성은 물리적으로 정확한 계산이 어려우므로 실제의 운전 데이터를 기초로 투입 연료의 에너지로의 전환 특성을 기초로 하는 보일러(10)의 응답 특성을 산출한다. The conversion characteristic of the input fuel into energy means the time it takes for the fuel to be supplied and burned to affect the fluid. In the boiler 10 , fuel is supplied to the combustor 13 through the coal feeder 11 and the pulverizer 12 . Therefore, the conversion characteristics are determined by characteristics of the coal feeder 11 , the pulverizer 12 , and the like. Since the characteristics of the coal feeder 11 and the pulverizer 12 are physically difficult to accurately calculate, the response characteristics of the boiler 10 are calculated based on the conversion characteristics of the input fuel into energy based on actual operation data. .

투입 연료의 에너지로의 전환 특성을 기초로 하는 보일러(10)의 응답 특성은 평균 제곱근 편차(root mean square deviation) 혹은 평균 절대 편차(mean absolute deviation)가 최소가 되는 값이다. The response characteristic of the boiler 10 based on the conversion characteristic of the input fuel into energy is a value at which a root mean square deviation or a mean absolute deviation is minimized.

앞서, 보일러(10)의 내부 에너지 응답 특성은 1차 시간 지연 함수로 표현이 가능하나 투입 연료의 에너지로의 전환 특성은 무반응 시간이 있으므로 1차 시간 지연 함수만 표현할 수 없다. 따라서 본 발명의 실시예에서 보일러(10)의 물리적 응답 특성은 보일러(10)의 내부 에너지 응답 특성 시간과 투입 연료의 에너지로의 전환 특성 시간을 합한 총 응답 특성 시간이며, 특성도출부(100)는 보일러의 물리적 응답 특성을 3차 시간 지연 함수로 나타낸다. Previously, the internal energy response characteristic of the boiler 10 can be expressed as a primary time delay function, but only the primary time delay function cannot be expressed because the conversion characteristic of the input fuel into energy has a non-reaction time. Therefore, in the embodiment of the present invention, the physical response characteristic of the boiler 10 is the total response characteristic time that is the sum of the internal energy response characteristic time of the boiler 10 and the conversion characteristic time of the input fuel into energy, and the characteristic derivation unit 100 represents the physical response characteristics of the boiler as a third-order time delay function.

보상도출부(200)는 보일러의 과도 상태 보상 신호를 도출한다. 보상도출부(200)는 보일러의 과도 상태 보상 신호는 3차 시간 지연 함수로 표현된 보일러의 응답 특성으로부터 도출할 수 있다. 보다 자세히 설명하면 다음과 같다. The compensation derivation unit 200 derives the transient state compensation signal of the boiler. The compensation derivation unit 200 may derive the boiler transient compensation signal from the response characteristic of the boiler expressed as a third-order time delay function. A more detailed description is as follows.

보상도출부(200)는 먼저, 급수 유량 변화에 해당하는 에너지를 계산하여 연료, 예컨대, 석탄으로부터 공급되어야 하는 에너지를 계산한다. 여기서, 계산된 에너지는 보일러의 물리적 특성이 반영된 에너지가 아니라 급수 유량 변화에 대응하여 즉시 공급되어야 할 에너지를 의미한다. 이는 즉, 시간 지연 효과를 고려하지 않은 목표 입열량이다. 이 값은 설계 값 혹은 실제 운전 데이터로 보정한 제어 로직 상의 관련 함수로부터 도출할 수 있다. 예를 들면, 보상도출부(200)는 다음의 수학식 5과 같이, 급수 유량 변화 전과 후를 제1 상태 및 제2 상태로 구분하고, 급수 유량 변화에 따른 목표 입열량을 도출할 수 있다. First, the compensation derivation unit 200 calculates energy to be supplied from fuel, for example, coal by calculating energy corresponding to a change in the flow rate of water supply. Here, the calculated energy means energy to be supplied immediately in response to a change in feed water flow rate, not energy reflecting the physical characteristics of the boiler. That is, this is the target heat input without considering the time delay effect. This value can be derived from a design value or a related function on the control logic corrected with actual operation data. For example, as shown in Equation 5 below, the compensation derivation unit 200 may classify before and after the change in the water flow rate into a first state and a second state, and derive a target heat input according to the change in the feed water flow rate.

Figure 112020006401355-pat00030
Figure 112020006401355-pat00030

Figure 112020006401355-pat00031
Figure 112020006401355-pat00031

Figure 112020006401355-pat00032
Figure 112020006401355-pat00032

Figure 112020006401355-pat00033
Figure 112020006401355-pat00033

Figure 112020006401355-pat00034
Figure 112020006401355-pat00034

수학식 5에서,

Figure 112020006401355-pat00035
,
Figure 112020006401355-pat00036
는 상태 1과 2에서의 보일러 입열량이고,
Figure 112020006401355-pat00037
Figure 112020006401355-pat00038
는 상태 1과 2에서의 보일러 입구 유량이고,
Figure 112020006401355-pat00039
는 보일러 출구 목표 엔탈피이고,
Figure 112020006401355-pat00040
Figure 112020006401355-pat00041
는 상태 1과 2에서의 보일러 입구 엔탈피이고,
Figure 112020006401355-pat00042
는 시간 지연을 고려하지 않았을 때 공급 또는 제거 되어야 할 목표 입열량이고,
Figure 112020006401355-pat00043
는 상태 2와 1에서의 보일러 입구 유량 차이이고, In Equation 5,
Figure 112020006401355-pat00035
,
Figure 112020006401355-pat00036
is the boiler heat input in states 1 and 2,
Figure 112020006401355-pat00037
Figure 112020006401355-pat00038
is the boiler inlet flow in states 1 and 2,
Figure 112020006401355-pat00039
is the boiler outlet target enthalpy,
Figure 112020006401355-pat00040
Figure 112020006401355-pat00041
is the boiler inlet enthalpy in states 1 and 2,
Figure 112020006401355-pat00042
is the target heat input to be supplied or removed when time delay is not taken into account,
Figure 112020006401355-pat00043
is the difference in the boiler inlet flow rate in states 2 and 1,

보상도출부(200)는 3차 시간 지연 함수로 표현된 보일러의 물리적 응답 특성에 역함수 개념을 적용하여 앞서 산출된 목표 입열량에 따라 계산된 에너지가 생성되도록 하는 연료 공급량을 도출한다. 이는 입력과 출력 간의 응답 특성을 알고 있는 상태에서 특정 형태의 출력을 얻기 위한 입력을 산출하는 개념이다. 보일러의 과도 상태 보상 신호는 도출된 연료 공급량을 포함한다. 즉, 보상도출부(200)는 특성도출부(100)가 도출한 응답 특성에 역함수 개념을 적용하여 보일러의 응답 특성에 따라 보일러의 목표하는 출력인 목표 입열량으로부터 보일러에 대한 입력, 즉, 연료 공급량을 도출한다. The compensation derivation unit 200 applies the concept of an inverse function to the physical response characteristics of the boiler expressed as a third-order time delay function to derive the fuel supply amount to generate energy calculated according to the previously calculated target heat input. This is a concept of calculating an input to obtain a specific type of output while knowing the response characteristics between the input and the output. The boiler transient compensation signal includes the derived fuel supply. That is, the compensation deriving unit 200 applies the concept of an inverse function to the response characteristics derived by the characteristic deriving unit 100 to input the input to the boiler from the target heat input, which is the target output of the boiler according to the response characteristics of the boiler, that is, fuel derive the supply.

예컨대, 시간 지연을 고려한 보일러의 응답 특성은 다음의 수학식 6과 같이 3차 시간 지연 함수로 표현될 수 있다. 보상도출부(200)는 시간 지연을 고려하지 않은 목표 입열량에 3차 시간 지연 함수에 대한 역함수 개념을 적용하여 시간 지연을 고려한 목표 입열량을 산출할 수 있다. 즉, 보상도출부(200)는 3차 시간 지연 함수에 역함수의 개념을 적용하여 다음의 수학식 7과 같이, 지연 효과가 고려된 공급 또는 제거 되어야 할 목표 입열량을 산출한다. For example, the response characteristic of the boiler in consideration of the time delay may be expressed as a third-order time delay function as shown in Equation 6 below. The compensation derivation unit 200 may calculate the target heat input in consideration of the time delay by applying the concept of the inverse function of the tertiary time delay function to the target heat input without considering the time delay. That is, the compensation derivation unit 200 applies the concept of the inverse function to the third time delay function to calculate the target heat input to be supplied or removed in consideration of the delay effect as shown in Equation 7 below.

Figure 112020006401355-pat00044
Figure 112020006401355-pat00044

Figure 112020006401355-pat00045
Figure 112020006401355-pat00045

Figure 112020006401355-pat00046
Figure 112020006401355-pat00046

수학식 6 및 수학식 7에서

Figure 112020006401355-pat00047
는 공급 또는 제거 되어야 할 목표 입열량이고,
Figure 112020006401355-pat00048
는 상태 1과 2에서의 보일러 입구 평균 엔탈피이고,
Figure 112020006401355-pat00049
는 시간 간격이고,
Figure 112020006401355-pat00050
는 특성 시간이고,
Figure 112020006401355-pat00051
는 지연 효과가 고려된 공급 또는 제거 되어야 할 목표 입열량이다. In Equation 6 and Equation 7
Figure 112020006401355-pat00047
is the target heat input to be supplied or removed,
Figure 112020006401355-pat00048
is the average enthalpy of the boiler inlet in states 1 and 2,
Figure 112020006401355-pat00049
is the time interval,
Figure 112020006401355-pat00050
is the characteristic time,
Figure 112020006401355-pat00051
is the target heat input to be supplied or removed considering the delay effect.

도 3의 그래프는 시간 지연을 고려하지 않은 응답 특성(R1) 및 시간 지연을 고려한 응답 특성(R2)을 나타낸다. 즉, 3차 지연 함수에 대해 역함수 개념을 적용하여 시간 지연을 고려하지 않은 응답 특성으로부터 도출된 목표 입열량 X1에 대응하는 에너지를 Y라고 할 때, 시간 지연을 고려한 경우에도 그 출력 Y가 나올 수 있도록 시간 지연을 고려한 목표 입열량인 입력 X2를 도출할 수 있다. 즉, 보상도출부(200)는 3차 지연 함수에 대해 역함수 개념을 적용하여 3차 지연 함수에 대해 역함수 개념을 적용하여 앞서(S140) 시간 지연을 고려하지 않은 응답 특성으로부터 출력 Y가 나오도록 하는 도출된 목표 입열량을 X1이라고 할 때, 시간 지연을 고려한 경우에도 그 출력 Y가 나올 수 있도록 시간 지연을 고려한 목표 입열량인 입력 X2를 도출할 수 있다. 이는 입력과 출력 간의 응답 특성을 알고 있는 상태에서 특정 형태의 출력을 얻기 위한 입력을 산출하는 개념이다. The graph of FIG. 3 shows the response characteristic R1 without considering the time delay and the response characteristic R2 considering the time delay. That is, when the energy corresponding to the target heat input X1 derived from the response characteristic that does not consider the time delay by applying the concept of the inverse function to the third delay function is Y, the output Y can be obtained even when the time delay is considered. Thus, it is possible to derive the input X2, which is the target heat input in consideration of the time delay. That is, the compensation derivation unit 200 applies the concept of the inverse function to the third delay function and applies the concept of the inverse function to the third delay function so that the output Y comes out from the response characteristic that does not consider the time delay before (S140). When the derived target heat input is X1, the input X2, which is the target heat input in consideration of the time delay, can be derived so that the output Y can be output even when the time delay is taken into consideration. This is a concept of calculating an input to obtain a specific type of output while knowing the response characteristics between the input and the output.

이와 같이, 시간 지연을 보상하는 목표 입열량이 도출되면, 보상도출부(200)는 이러한 목표 입열량에 따라 연료 공급량을 도출하여 과도 상태 보상 신호를 생성한다. As such, when the target heat input for compensating for the time delay is derived, the compensation derivation unit 200 derives the fuel supply amount according to the target heat input amount to generate a transient compensation signal.

그러면, 제어부(300)는 과도 상태 보상 신호에 따라 보일러(10)를 제어한다. 즉, 제어부(300)는 과도 상태 보상 신호에 따라 연료 공급량이 조절되도록 보일러(10)를 제어한다. Then, the control unit 300 controls the boiler 10 according to the transient state compensation signal. That is, the controller 300 controls the boiler 10 so that the fuel supply amount is adjusted according to the transient state compensation signal.

다음으로, 본 발명의 실시예에 따른 보일러의 물리적 특성에 기반한 과도 상태 보상 신호 작동 설정을 위한 방법에 대해서 설명하기로 한다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 보일러의 물리적 특성에 기반한 과도 상태 보상 신호 작동 설정을 위한 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. Next, a method for setting a transient compensation signal operation based on the physical characteristics of a boiler according to an embodiment of the present invention will be described. 4 is a flowchart illustrating a method for setting a transient state compensation signal operation based on physical characteristics of a boiler according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 특성도출부(100)는 보일러(10)의 물리적 특성을 기초로 보일러(10)의 응답 특성을 도출한다. 발전소의 출력 변화 시, 보일러(10)의 응답 특성은 보일러(10)의 내부 에너지 변화 및 투입 연료의 에너지로의 전환 특성을 포함한다. 즉, 특성도출부(100)는 보일러(10)의 물리적 특성인 내부 에너지 변화 및 투입 연료의 에너지로의 전환 특성을 기초로 보일러(10)의 응답 특성을 도출한다. Referring to FIG. 4 , the characteristic deriving unit 100 derives response characteristics of the boiler 10 based on the physical characteristics of the boiler 10 . When the output of the power plant changes, the response characteristics of the boiler 10 include changes in internal energy of the boiler 10 and conversion characteristics of input fuel into energy. That is, the characteristic deriving unit 100 derives the response characteristic of the boiler 10 based on the internal energy change and the conversion characteristic of the input fuel into energy, which are physical characteristics of the boiler 10 .

이를 위하여, 특성도출부(100)는 S110 단계에서 보일러(10)의 내부 에너지 변화를 기초로 하는 보일러(10)의 응답 특성을 도출한다. To this end, the characteristic deriving unit 100 derives the response characteristic of the boiler 10 based on the change in internal energy of the boiler 10 in step S110.

보일러(10)의 내부 에너지는 보일러 내 유체가 보유한 에너지 및 보일러 내 튜브가 보유한 에너지를 포함한다. 즉, 보일러(10)의 내부 에너지는 수학식 1과 같이 보일러(10) 내의 유체와 튜브가 보유한 에너지의 합으로 나타낼 수 있다. 이에 따라, 특성도출부(100)는 수학식 2 및 3에 따라 보일러(10)의 내부 에너지 변화를 기초로 하는 응답 특성을 유체와 튜브의 특성 시간의 합으로 나타낸다. The internal energy of the boiler 10 includes energy possessed by the fluid in the boiler and energy possessed by the tube in the boiler. That is, the internal energy of the boiler 10 may be expressed as the sum of the energy possessed by the fluid and the tube in the boiler 10 as shown in Equation 1 . Accordingly, the characteristic deriving unit 100 represents the response characteristic based on the change in the internal energy of the boiler 10 as the sum of the characteristic times of the fluid and the tube according to Equations 2 and 3.

또한, 특성도출부(100)는 S120 단계에서 실제 운전 데이터를 이용하여 보일러(10)에 대한 투입 연료의 에너지로의 전환 특성을 기초로 하는 보일러(10)의 응답 특성을 도출한다. 즉, 투입 연료의 에너지로의 전환 특성을 기초로 하는 보일러(10)의 응답 특성은 실제 운전 데이터에 따라 평균 제곱근 편차(root mean square deviation) 혹은 평균 절대 편차(mean absolute deviation)가 최소가 되는 값이다. In addition, the characteristic derivation unit 100 derives the response characteristic of the boiler 10 based on the conversion characteristic of the input fuel into energy for the boiler 10 by using the actual operation data in step S120 . That is, the response characteristic of the boiler 10 based on the conversion characteristic of the input fuel into energy is a value at which the root mean square deviation or the mean absolute deviation is minimized according to the actual operation data. am.

특성도출부(100)는 S130 단계에서 보일러(10)의 내부 에너지 변화를 기초로 하는 응답 특성 및 보일러(10)에 대한 투입 연료의 에너지로의 전환 특성을 기초로 하는 응답 특성의 합을 최종적인 보일러(10)의 응답 특성으로 도출한다. The characteristic deriving unit 100 finally calculates the sum of the response characteristic based on the internal energy change of the boiler 10 and the response characteristic based on the conversion characteristic of the input fuel into energy for the boiler 10 in step S130. It is derived from the response characteristics of the boiler (10).

보일러(10)의 응답 특성이 도출되면, 보상도출부(200)는 도출된 보일러(10)의 응답 특성을 기초로 보일러의 과도 상태 보상 신호를 도출할 수 있다. When the response characteristic of the boiler 10 is derived, the compensation derivation unit 200 may derive the boiler transient compensation signal based on the derived response characteristic of the boiler 10 .

이를 위하여, 보상도출부(200)는 먼저 S140 단계에서 급수 유량 변화에 해당하는 에너지를 계산하여 연료, 예컨대, 석탄으로부터 공급되어야 하는 에너지인 목표 입열량을 산출한다. 산출된 에너지는 보일러의 물리적 특성이 반영된 에너지가 아니라 급수 유량 변화에 대응하여 즉시 공급되어야 할 에너지를 의미한다. 이는 즉, 시간 지연을 고려하지 않은 목표 입열량이다. 예컨대, 보상도출부(200)는 수학식 5과 같이, 급수 유량 변화 전과 후를 제1 상태 및 제2 상태로 구분하고, 급수 유량 변화에 따른 목표 입열량을 도출할 수 있다. To this end, the compensation derivation unit 200 first calculates the energy corresponding to the change in the flow rate of water supply in step S140 to calculate the target heat input, which is energy to be supplied from fuel, for example, coal. The calculated energy means energy that must be supplied immediately in response to a change in feedwater flow rate, not energy that reflects the physical characteristics of the boiler. That is, this is the target heat input without considering the time delay. For example, as shown in Equation 5, the compensation derivation unit 200 may classify before and after the change in water flow rate into a first state and a second state, and derive a target heat input according to the change in water flow rate.

도 3을 참조하면, 보상도출부(200)는 S150 단계에서 앞서 산출된 시간 지연을 고려하지 않은 목표 입열량에 3차 시간 지연 함수에 대한 역함수 개념을 적용하여 시간 지연을 고려한 목표 입열량을 산출한다. 즉, 보상도출부(200)는 3차 지연 함수에 대해 역함수 개념을 적용하여 3차 지연 함수에 대해 역함수 개념을 적용하여 앞서(S140) 시간 지연을 고려하지 않은 응답 특성으로부터 출력 Y가 나오도록 하는 도출된 목표 입열량을 X1이라고 할 때, 시간 지연을 고려한 경우에도 그 출력 Y가 나올 수 있도록 시간 지연을 고려한 목표 입열량인 입력 X2를 도출할 수 있다. 이는 입력과 출력 간의 응답 특성을 알고 있는 상태에서 특정 형태의 출력을 얻기 위한 입력을 산출하는 개념이다. Referring to FIG. 3 , the compensation derivation unit 200 calculates the target heat input in consideration of the time delay by applying the concept of the inverse function of the tertiary time delay function to the target heat input without considering the time delay calculated in step S150 . do. That is, the compensation derivation unit 200 applies the concept of the inverse function to the third delay function and applies the concept of the inverse function to the third delay function so that the output Y comes out from the response characteristic that does not consider the time delay before (S140). When the derived target heat input is X1, the input X2, which is the target heat input in consideration of the time delay, can be derived so that the output Y can be output even when the time delay is taken into consideration. This is a concept of calculating an input to obtain a specific type of output while knowing the response characteristics between the input and the output.

보상도출부(200)는 S160 단계에서 시간 지연을 고려한 목표 입열량으로부터 필요한 연료 공급량을 도출하여 보일러(10)의 과도 상태 보상 신호를 생성한다. The compensation derivation unit 200 generates a compensation signal for the transient state of the boiler 10 by deriving the required fuel supply amount from the target heat input amount in consideration of the time delay in step S160 .

그러면, 제어부(300)는 S170 단계에서 과도 상태 보상 신호에 따라 보일러(10)를 제어한다. 즉, 제어부(300)는 과도 상태 보상 신호에 따라 연료 공급량이 조절되도록 보일러(10)를 제어한다. Then, the control unit 300 controls the boiler 10 according to the transient state compensation signal in step S170. That is, the controller 300 controls the boiler 10 so that the fuel supply amount is adjusted according to the transient state compensation signal.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 컴퓨팅 장치를 나타내는 도면이다. 도 5의 컴퓨팅 장치(TN100)는 본 명세서에서 기술된 장치(예, 보일러의 물리적 특성에 기반한 과도 상태 보상 신호 작동 설정을 위한 장치 등) 일 수 있다. 5 is a diagram illustrating a computing device according to an embodiment of the present invention. The computing device TN100 of FIG. 5 may be a device described herein (eg, a device for setting a transient state compensation signal operation based on a physical characteristic of a boiler, etc.).

도 5의 실시예에서, 컴퓨팅 장치(TN100)는 적어도 하나의 프로세서(TN110), 송수신 장치(TN120), 및 메모리(TN130)를 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨팅 장치(TN100)는 저장 장치(TN140), 입력 인터페이스 장치(TN150), 출력 인터페이스 장치(TN160) 등을 더 포함할 수 있다. 컴퓨팅 장치(TN100)에 포함된 구성 요소들은 버스(bus)(TN170)에 의해 연결되어 서로 통신을 수행할 수 있다.In the embodiment of FIG. 5 , the computing device TN100 may include at least one processor TN110 , a transceiver device TN120 , and a memory TN130 . In addition, the computing device TN100 may further include a storage device TN140 , an input interface device TN150 , an output interface device TN160 , and the like. Components included in the computing device TN100 may be connected by a bus TN170 to communicate with each other.

프로세서(TN110)는 메모리(TN130) 및 저장 장치(TN140) 중에서 적어도 하나에 저장된 프로그램 명령(program command)을 실행할 수 있다. 프로세서(TN110)는 중앙 처리 장치(CPU: central processing unit), 그래픽 처리 장치(GPU: graphics processing unit), 또는 본 발명의 실시예에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다. 프로세서(TN110)는 본 발명의 실시예와 관련하여 기술된 절차, 기능, 및 방법 등을 구현하도록 구성될 수 있다. 프로세서(TN110)는 컴퓨팅 장치(TN100)의 각 구성 요소를 제어할 수 있다.The processor TN110 may execute a program command stored in at least one of the memory TN130 and the storage device TN140. The processor TN110 may mean a central processing unit (CPU), a graphics processing unit (GPU), or a dedicated processor on which methods according to an embodiment of the present invention are performed. The processor TN110 may be configured to implement procedures, functions, methods, and the like described in connection with an embodiment of the present invention. The processor TN110 may control each component of the computing device TN100 .

메모리(TN130) 및 저장 장치(TN140) 각각은 프로세서(TN110)의 동작과 관련된 다양한 정보를 저장할 수 있다. 메모리(TN130) 및 저장 장치(TN140) 각각은 휘발성 저장 매체 및 비휘발성 저장 매체 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리(TN130)는 읽기 전용 메모리(ROM: read only memory) 및 랜덤 액세스 메모리(RAM: random access memory) 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다. Each of the memory TN130 and the storage device TN140 may store various information related to the operation of the processor TN110 . Each of the memory TN130 and the storage device TN140 may be configured as at least one of a volatile storage medium and a non-volatile storage medium. For example, the memory TN130 may include at least one of a read only memory (ROM) and a random access memory (RAM).

송수신 장치(TN120)는 유선 신호 또는 무선 신호를 송신 또는 수신할 수 있다. 송수신 장치(TN120)는 네트워크에 연결되어 통신을 수행할 수 있다.The transceiver TN120 may transmit or receive a wired signal or a wireless signal. The transceiver TN120 may be connected to a network to perform communication.

한편, 전술한 본 발명의 실시예에 따른 다양한 방법은 다양한 컴퓨터수단을 통하여 판독 가능한 프로그램 형태로 구현되어 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에 기록될 수 있다. 여기서, 기록매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 기록매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 예컨대 기록매체는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광 기록 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 장치를 포함한다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어를 포함할 수 있다. 이러한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다. On the other hand, the various methods according to the embodiment of the present invention described above may be implemented in the form of a program readable by various computer means and recorded in a computer readable recording medium. Here, the recording medium may include a program command, a data file, a data structure, etc. alone or in combination. The program instructions recorded on the recording medium may be specially designed and configured for the present invention, or may be known and available to those skilled in the art of computer software. For example, the recording medium includes magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical recording media such as CD-ROMs and DVDs, and magneto-optical media such as floppy disks ( magneto-optical media), and hardware devices specially configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions may include not only machine language such as generated by a compiler, but also a high-level language that can be executed by a computer using an interpreter or the like. Such hardware devices may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the present invention, and vice versa.

이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다. In the above, although an embodiment of the present invention has been described, those of ordinary skill in the art can add, change, delete or add components within the scope that does not depart from the spirit of the present invention described in the claims. The present invention may be variously modified and changed by, etc., and this will also be included within the scope of the present invention.

10: 보일러
11: 급탄기
12: 미분기
13: 연소기
20: 보상제어기
100: 특성도출부
200: 보상도출부
300: 제어부
10: Boiler
11: bomber
12: Differentiator
13: combustor
20: compensation controller
100: characteristic derivation unit
200: reward derivation unit
300: control unit

Claims (12)

보일러의 물리적 특성을 기초로 보일러의 응답 특성을 도출하는 특성도출부;
상기 보일러의 응답 특성을 기초로 상기 보일러의 부하에 따라 연료 공급량을 보상하여 보일러의 응답 속도가 향상되도록 하는 과도 상태 보상 신호를 생성하는 보상도출부; 및
상기 생성된 과도 상태 보상 신호에 따라 상기 보일러를 제어하는 제어부;
를 포함하며,
상기 보상도출부는
보일러에 대한 급수 유량 변화에 상응하는 에너지를 계산하여 보일러에 공급 혹은 제거되어야 하는 에너지인 목표 입열량을 산출하고,
3차 시간 지연 함수로 표현되는 상기 보일러의 응답 특성을 이용하여 상기 보일러에 공급 혹은 제거되어야 하는 에너지가 생성되도록 하는 연료 공급량을 도출하는 것을 특징으로 하는
과도 상태 보상 신호 작동 설정을 위한 장치.
a characteristic derivation unit for deriving the response characteristics of the boiler based on the physical characteristics of the boiler;
a compensation derivation unit configured to generate a transient compensation signal for improving the response speed of the boiler by compensating for the amount of fuel supplied according to the load of the boiler based on the response characteristics of the boiler; and
a controller for controlling the boiler according to the generated transient state compensation signal;
includes,
The compensation derivation unit
Calculate the energy corresponding to the change in the flow rate of feed water to the boiler to calculate the target heat input, which is the energy to be supplied or removed to the boiler,
Characterized in deriving a fuel supply amount to generate energy to be supplied or removed to the boiler by using the response characteristic of the boiler expressed as a third time delay function
Device for setting the transient compensation signal operation.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 보상도출부는
상기 3차 시간 지연 함수로 표현되는 상기 보일러의 응답 특성에 역함수 개념을 적용하여 시간 지연을 고려한 경우에도 시간 지연을 고려하지 않은 응답 특성으로부터 도출된 목표 입열량에 대응하는 출력과 동일한 출력이 이루어지도록 하는 시간 지연을 고려한 목표 입열량을 도출하고,
도출된 시간 지연을 고려한 목표 입열량으로부터 상기 연료 공급량을 도출하는 것을 특징으로 하는
과도 상태 보상 신호 작동 설정을 위한 장치.
According to claim 1,
The compensation derivation unit
Even when the time delay is taken into consideration by applying the concept of an inverse function to the response characteristic of the boiler expressed by the third time delay function, the same output as the output corresponding to the target heat input derived from the response characteristic not considering the time delay is achieved. Deriving the target heat input considering the time delay,
characterized in that the fuel supply amount is derived from the target heat input amount in consideration of the derived time delay
Device for setting the transient compensation signal operation.
제1항에 있어서,
상기 보일러의 응답 특성은
상기 보일러의 내부 에너지의 변화를 기초로 하는 응답 특성 및
상기 보일러에 대한 투입 연료의 에너지로의 전환 특성을 기초로 하는 응답 특성을 포함하는 것을 특징으로 하는
과도 상태 보상 신호 작동 설정을 위한 장치.
According to claim 1,
The response characteristics of the boiler are
Response characteristics based on changes in the internal energy of the boiler and
Characterized in that it comprises a response characteristic based on the conversion characteristic of the input fuel to energy for the boiler.
Device for setting the transient compensation signal operation.
제4항에 있어서,
상기 보일러의 내부 에너지의 변화를 기초로 하는 응답 특성은
상기 보일러 내 유체 및 튜브의 특성 시간의 합인 것을 특징으로 하는
과도 상태 보상 신호 작동 설정을 위한 장치.
5. The method of claim 4,
The response characteristic based on the change in the internal energy of the boiler is
Characterized in that it is the sum of the characteristic times of the fluid and the tube in the boiler
Device for setting the transient compensation signal operation.
제4항에 있어서,
상기 보일러에 대한 투입 연료의 에너지로의 전환 특성을 기초로 하는 응답 특성은
평균 제곱근 편차(root mean square deviation) 혹은 평균 절대 편차(mean absolute deviation)가 최소가 되는 값으로 표현되는 것을 특징으로 하는
과도 상태 보상 신호 작동 설정을 위한 장치.
5. The method of claim 4,
The response characteristic based on the conversion characteristic of the input fuel into energy for the boiler is
Characterized in that the root mean square deviation or mean absolute deviation is expressed as a minimum value.
Device for setting the transient compensation signal operation.
제1항에 있어서,
상기 보일러의 물리적 특성은
상기 보일러의 내부 에너지의 변화 및
상기 보일러에 대한 투입 연료의 에너지로의 전환 특성
을 포함하는 것을 특징으로 하는
과도 상태 보상 신호 작동 설정을 위한 장치.
According to claim 1,
The physical characteristics of the boiler are
change in the internal energy of the boiler and
Conversion characteristics of input fuel into energy for the boiler
characterized by comprising
Device for setting the transient compensation signal operation.
제4항에 있어서,
상기 내부 에너지는
보일러 내 유체가 보유한 에너지 및 보일러 내 튜브가 보유한 에너지를 포함하는 것을 특징으로 하는
과도 상태 보상 신호 작동 설정을 위한 장치.
5. The method of claim 4,
The internal energy is
Characterized in that it contains the energy possessed by the fluid in the boiler and the energy possessed by the tube in the boiler.
Device for setting the transient compensation signal operation.
특성도출부가 보일러의 물리적 특성을 기초로 보일러의 응답 특성을 도출하는 단계;
보상도출부가 상기 보일러의 응답 특성을 기초로 상기 보일러의 부하에 따라 연료 공급량을 보상하여 보일러의 응답 속도가 향상되도록 하는 과도 상태 보상 신호를 생성하는 단계; 및
제어부가 상기 생성된 과도 상태 보상 신호에 따라 상기 보일러를 제어하는 단계;
를 포함하며,
상기 과도 상태 보상 신호를 생성하는 단계는
상기 보상도출부가 보일러에 대한 급수 유량 변화에 상응하는 에너지를 계산하여 보일러에 공급 혹은 제거되어야 하는 에너지인 목표 입열량을 산출하는 단계; 및
상기 보상도출부가 3차 시간 지연 함수로 표현되는 상기 보일러의 응답 특성을 이용하여 상기 보일러에 공급 혹은 제거되어야 하는 에너지가 생성되도록 하는 연료 공급량을 도출하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는
과도 상태 보상 신호 작동 설정을 위한 방법.
deriving, by the characteristic derivation unit, response characteristics of the boiler based on the physical characteristics of the boiler;
generating a transient compensation signal for improving the response speed of the boiler by compensating for a fuel supply amount according to the load of the boiler, based on the response characteristic of the boiler; and
controlling, by a controller, the boiler according to the generated transient state compensation signal;
includes,
The generating of the transient state compensation signal comprises:
calculating, by the compensation deriving unit, energy corresponding to a change in the flow rate of feed water to the boiler, and calculating a target heat input, which is energy to be supplied or removed to the boiler; and
deriving, by the compensation derivation unit, a fuel supply amount for generating energy to be supplied or removed to the boiler using a response characteristic of the boiler expressed as a third-order time delay function;
characterized by comprising
Method for setting up transient compensation signal operation.
삭제delete 제9항에 있어서,
상기 연료 공급량을 도출하는 단계는
상기 보상도출부가 상기 응답 특성에 역함수 개념을 적용하여 상기 보일러의 응답 특성에 따라 상기 보일러의 목표하는 출력인 상기 목표 입열량으로부터 상기 보일러에 대한 입력을 산출하는 방식으로 상기 연료 공급량을 도출하는 것을 특징으로 하는
과도 상태 보상 신호 작동 설정을 위한 방법.
10. The method of claim 9,
The step of deriving the fuel supply amount is
The compensation derivation unit applies the concept of an inverse function to the response characteristic to derive the fuel supply amount in such a way that the input to the boiler is calculated from the target heat input amount, which is the target output of the boiler according to the response characteristic of the boiler. to do
Method for setting up transient compensation signal operation.
제9항에 있어서,
상기 보일러의 응답 특성을 도출하는 단계는
상기 보일러 내 유체 및 튜브의 특성 시간의 합인 상기 보일러의 내부 에너지의 변화를 기초로 하는 응답 특성을 도출하는 단계; 및
평균 제곱근 편차(root mean square deviation) 혹은 평균 절대 편차(mean absolute deviation)가 최소가 되는 값으로 표현되는 상기 보일러에 대한 투입 연료의 에너지로의 전환 특성을 기초로 하는 응답 특성을 도출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는
과도 상태 보상 신호 작동 설정을 위한 방법.
10. The method of claim 9,
The step of deriving the response characteristics of the boiler is
deriving a response characteristic based on a change in internal energy of the boiler which is a sum of characteristic times of the fluid and tube in the boiler; and
deriving a response characteristic based on the conversion characteristic of input fuel into energy for the boiler expressed as a value at which the root mean square deviation or mean absolute deviation is minimized; characterized by including
Method for setting up transient compensation signal operation.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6216728B1 (en) 1998-03-13 2001-04-17 Ce Nuclear Power Llc Tunable anticipatory output response valve control
KR101093032B1 (en) * 2009-10-30 2011-12-13 한국전력공사 Controlling method for fast and linear load control by using compensating models and optimization for turbine and boiler response delays in power plants

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013133988A (en) * 2011-12-26 2013-07-08 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Device and method for controlling coal burning thermal power plant

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