KR102397958B1 - 저온 발전 시스템 운전 제어 로직 - Google Patents

저온 발전 시스템 운전 제어 로직 Download PDF

Info

Publication number
KR102397958B1
KR102397958B1 KR1020200147977A KR20200147977A KR102397958B1 KR 102397958 B1 KR102397958 B1 KR 102397958B1 KR 1020200147977 A KR1020200147977 A KR 1020200147977A KR 20200147977 A KR20200147977 A KR 20200147977A KR 102397958 B1 KR102397958 B1 KR 102397958B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
turbine
generator
flow rate
load
pressure
Prior art date
Application number
KR1020200147977A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20220061698A (ko
Inventor
김영원
심정보
박자운
Original Assignee
한국생산기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국생산기술연구원 filed Critical 한국생산기술연구원
Priority to KR1020200147977A priority Critical patent/KR102397958B1/ko
Publication of KR20220061698A publication Critical patent/KR20220061698A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102397958B1 publication Critical patent/KR102397958B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D19/00—Starting of machines or engines; Regulating, controlling, or safety means in connection therewith
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D15/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of engines with devices driven thereby
    • F01D15/10—Adaptations for driving, or combinations with, electric generators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B23/00—Testing or monitoring of control systems or parts thereof
    • G05B23/02—Electric testing or monitoring
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20—Hydro energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)

Abstract

본 발명에 따르면, 발전기 제어 시스템으로, 발전기, 전장부품, 작동유체의 흐름에 의해 회전되는 터빈, 발전기의 전단에 배치되어 작동유체를 가열하여 발전기로 유동하는 제1열교환모듈 및 발전기의 후단에 배치되어 발전기를 경유한 작동유체를 냉각하는 제2열교환모듈을 포함하며, 터빈의 작동 전 발전기의 전장부품 및 터빈의 상태를 확인하여 발전기 시동 전 터빈의 가동 가능여부를 사전 체크하는 사전 체크단계 및 사전 체크단계 완료 후 터빈의 상태에 따라 발전기의 가동 유무를 판단하는 제어단계를 포함하는 저온 발전 시스템 운전 로직을 제공한다.

Description

저온 발전 시스템 운전 제어 로직{Low temperature power generation system operation control logic}
본 발명은 저온 발전 시스템 운전 제어 로직(Logic)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 발전기, 전장부품, 작동유체의 흐름에 의해 회전되는 터빈, 발전기의 전단에 배치되어 작동유체를 가열하여 발전기로 유동하는 제1열교환모듈 및 발전기의 후단에 배치되어 발전기를 경유한 작동유체를 냉각하는 제2열교환모듈을 포함하며, 터빈의 작동 전 발전기의 전장부품 및 터빈의 상태를 확인하여 발전기 시동 전 터빈의 가동 가능여부를 사전 체크하는 사전 체크단계 및 사전 체크단계 완료 후 터빈의 상태에 따라 발전기의 가동 유무를 판단하는 제어단계를 포함하는 저온 발전 시스템 운전 제어 로직에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 발명에 대한 배경정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
종래의 발전소 터빈 계통 제어시스템(등록특허 제10-0575204호)의 구성요소인 운전감시조작기는, 선택스위치와, 누름버튼, 다이얼, 기록계, 지시계 및 지시등으로 구성되어 있는 것이 일반적이다. 그런데, 이들은 각각 다른 위치에서 기록되거나, 또는 각기 다른 기록 매체에 저장되기 때문에, 감시 및 조작의 불편함과 더불어 데이터의 저장 및 관리에 많은 어려움을 초래한다. 또한, 발전소 터빈 계통 제어시스템의 구성요소인 주제어기는, 아날로그 회로로 구성된 모듈에 의해 다중화가 구성되고, 운전원에 의한 제어변수 조정을 저항 등에 의해 제어 되므로, 정밀제어가 어려울 뿐만 아니라 새로운 제어기능의 추가가 어렵다는 문제점이 지적되어 왔다.
더욱이, 종래의 아날로그로 구현된 발전소 터빈 계통 제어시스템은, 설계구조가 폐쇄적이고, 또 기술진보 및 오랜 사용에 따른 부품의 단종으로 인해 예비품의 조달도 용이하지 못하여, 사용자에 의한 제어시스템의 운전 및 정비에 많은 어려움을 느끼고 있는 것이 현실이다. 특히, 주제어기를 구성하는 모듈 및 부품에 대한 경보 식별성과 편의성이 떨어진다.
이와 관련하여, 발전소의 터빈 계통은 발전소의 핵심제어 설비중 하나인데, 발전기를 구동하는 터빈의 속도를 저속회전 상태에서 정격속도까지 승속한 후, 발전기가 전력계통에 병렬로 운전됨으로써 전기출력을 조절하게 되므로, 전기품질의 가장 중요한 요소인 정격주파수 유지를 위해서 터빈 계통 제어시스템의 안정성과 신뢰성은 필수적이라 아닐 수 없다.
또한, 종래 저온 발전 운전 제어 시스템은 터빈의 가동 전 터빈 내 손상된 전장부품 유무에 대한 검사를 실행하지 않고 터빈을 작동함으로써 터빈의 손상 및 오작동을 유발한다는 문제점이 지적되어 왔다.
상술한 종래 저온 발전 운전 제어 시스템의 문제점을 해결하기 위해 일부 국내 및 해외의 관련 업체에서는 터빈 가동 전 검지단계를 포함하는 저온 발전 운전 제어 시스템에 대한 연구를 수행한 사례가 있으나, 실제 상용화되기에는 소모되는 비용이 과도하거나, 그렇지 않더라도 해당 장치의 실효성이 크지 않아 종래 저온 발전 운전 제어 시스템과 비교할 때 시장 경쟁력이 떨어져 본격 상용화된 사례는 찾아볼 수 없었다.
따라서, 상술한 것과 같이 종래기술이 갖는 문제점을 해결할 수 있는 장치 개발이 요구된다.
본 발명에 의해 해결하고자 하는 과제는 상기 언급한 종래기술의 단점을 보완하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 다음과 같다.
첫째, 터빈 발전기가 손상되는 것을 방지할 수 있도록 열원, 응축수, 발전기 및 베어링에서 작동유체의 온도, 압력차 및 유량의 상태를 파악하여 터빈 가동의 지속 여부를 판단하는 저온 발전 시스템 운전 로직을 제공하고자 한다.
둘째, 터빈에 일정량의 로드를 부하하고, 그에 대응하여 터빈에 주입되는 유량을 순차적으로 증가시킴으로써 발전기가 목표 전력량을 안정적으로 생산할 수 있는 저온 발전 시스템 운전 로직을 제공하고자 한다.
셋째, 터빈 입구 또는 응축기 출구에서 현재압력이 포화압력, 상한계수 및 하한계수와 비교하여 터빈 내 유량을 조절하거나 터빈의 가동 지속여부를 판단할 수 있는 저온 발전 시스템 운전 로직을 제공하고자 한다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않는 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따르면, 발전기 제어 시스템으로, 발전기, 전장부품, 작동유체의 흐름에 의해 회전되는 터빈, 발전기의 전단에 배치되어 작동유체를 가열하여 발전기로 유동하는 제1열교환모듈 및 발전기의 후단에 배치되어 발전기를 경유한 작동유체를 냉각하는 제2열교환모듈을 포함하며, 터빈의 작동 전 발전기의 전장부품 및 터빈의 상태를 확인하여 발전기 시동 전 터빈의 가동 가능여부를 사전 체크하는 사전 체크단계 및 사전 체크단계 완료 후 터빈의 상태에 따라 발전기의 가동 유무를 판단하는 제어단계를 포함하는 저온 발전 시스템 운전 로직을 제공한다.
이 때, 제어단계는 작동유체의 위치별 온도, 압력차 및 유량을 측정하여 상기 발전기의 가동 여부를 판단하는 작동유체 체크단계를 포함할 수 있다.
나아가, 작동유체 체크단계는 열원의 온도, 압력차 및 유량을 체크하는 열원 체크 단계, 응축수의 온도, 압력차 및 유량을 체크하는 응축수 체크 단계, 발전기 내 작동유체의 온도, 압력차 및 유량을 체크하는 발전기 체크 단계 및 베어링 내 작동유체의 온도, 압력차 및 유량을 체크하는 베어링 체크 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 저온 발전 시스템 운전 제어 로직은 임의의 정수 값을 가지는 반복계산 증가폭, 터빈 최대 회전수인 TMR(Turbine Max RPM), 회전수 안전율인 TMV(Turbine RPM marginal value), 포화압력 하한치, 포화압력 상한치, 응축기 출구 건도 및 응축기 출구 건도 상한값을 설정하는 설정단계를 더 포함할 수 있다.
이 때, 설정단계는 발전기가 목표 전력량을 생산할 수 있도록 로드 초기값 및 유량 초기값을 설정하는 로드&유량 설정단계를 포함할 수 있다.
나아가, 저온 발전 시스템 운전 제어 로직은 발전기가 목표 전력량을 생산할 수 있도록 발전기를 가동하는 운전단계를 포함하며, 운전단계는 로드&유량 설정단계에서 설정된 로드 초기값을 반복계산 증가폭으로 나눈 값의 로드를 1차에서 n차 단계로 순차적으로 증가하며 발전기에 로드(Load)를 부하하는 부하단계 및 로드&유량 설정단계에서 설정된 유량 초기값을 반복계산 증가폭으로 나눈 값의 유량을 부하단계에 후행하며 1차에서 n차 단계로 순차적으로 증가시키며 터빈에 작동유체를 주입하는 주입단계를 포함할 수 있다.
한편, 저온 발전 시스템 운전 제어 로직은 터빈 입구의 현재 온도, 터빈 입구의 현재 압력을 측정하여 터빈 입구에서 유체가 기체 상태로 유지되기 위한 압력인 제1포화압력, 제1상한계수 및 제1하한계수와 비교하는 진단단계를 포함할 수 있다.
이 때, 진단단계는 터빈 입구에서의 현재 압력이 제1포화압력과 제1상한계수를 곱한 값을 초과하는 경우, 터빈에 주입되는 유량을 주입단계에서 설정된 유량만큼 감소시키고, 터빈 입구에서의 현재 압력이 제1포화압력과 제1하한계수를 곱한 값을 초과하지 않는 경우 터빈에 주입되는 유량을 주입단계에서 설정된 유량만큼 증가시키며, 터빈 입구에서의 현재 압력이 제1포화압력과 제1하한계수를 곱한 값과 제1포화압력과 제1상한계수를 곱한 값의 사이 값을 가지는 경우 터빈에 주입되는 유량을 현재와 동일하게 유지하는 제1처리단계를 포함할 수 있다.
또한, 진단단계는 제2열교환모듈 입구의 현재 온도, 제2열교환모듈 입구의 현재 압력을 측정하여 제2열교환모듈 입구에서 유체가 액체 상태로 유지되기 위한 압력인 제2포화압력값, 제2상한계수 및 제2하한계수와 비교하는 과정을 더 포함할 수 있다.
이 때, 진단단계는 제2열교환모듈 입구에서의 현재 압력이 제2포화압력값과 제2하한계수를 곱한 값을 초과하지 않거나 제2포화압력값과 제2상한계수를 곱한 값을 초과하는 경우 터빈의 가동을 중지시키며, 제2열교환모듈 입구에서의 현재 압력이 제2포화압력과 제2하한계수를 곱한 값과 제2포화압력과 제2상한계수를 곱한 값의 사이 값을 가지는 경우 터빈을 지속적으로 가동하는 제2처리단계를 포함할 수 있다.
한편, 발전기를 가동함에 있어서 제1처리단계 또는 제2처리단계를 실시간으로 진행할 수 있다.
본 발명의 추가적인 해결수단은 아래에서 이어지는 설명에서 일부 설명될 것이고, 그 설명으로부터 부분적으로 용이하게 확인할 수 있게 되거나, 또는 본 발명의 실시에 의해 지득될 수 있다.
전술한 일반적인 설명 및 다음의 상세한 설명 모두는 단지 예시적이고 설명을 위한 것이며 청구범위에 기재된 본 발명을 제한하지 않는다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 효과에 대하여 설명하면 다음과 같다.
첫째, 터빈 발전기가 손상되는 것을 방지할 수 있도록 열원, 응축수, 발전기 및 베어링에서 작동유체의 온도, 압력차 및 유량의 상태를 파악하여 터빈 가동의 지속 여부를 판단하는 저온 발전 시스템 운전 로직을 제공하고자 한다.
둘째, 터빈에 일정량의 로드를 부하하고, 그에 대응하여 터빈에 주입되는 유량을 순차적으로 증가시킴으로써 발전기가 목표로 하는 전력량을 안정적으로 생산할 수 있는 저온 발전 시스템 운전 로직을 제공하고자 한다.
셋째, 터빈 입구 또는 응축기 출구에서 현재압력이 포화압력, 상한계수 및 하한계수와 비교하여 터빈 내 유량을 조절하거나 터빈의 가동 지속여부를 판단할 수 있는 저온 발전 시스템 운전 로직을 제공하고자 한다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시례에 따르는 터빈 시스템의 개요도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시례에 따르는 저온 발전 시스템 운전 로직의 전체 차트 플로우이다.
도 3은 본 발명의 일 실시례에 따르는 작동유체 제어단계의 차트 플로우이다.
도 4는 본 발명의 일 실시례에 따르는 설정단계의 차트 플로우이다.
도 5는 본 발명의 일 실시례에 따르는 로드&유량 설정단계의 차트 플로우이다.
도 6은 본 발명의 일 실시례에 따르는 부하단계 및 주입단계의 차트 플로우이다.
도 7은 본 발명의 일 실시례에 따르는 제1진단단계의 차트 플로우이다.
도8은 본 발명의 저온 발전 시스템 운전 로직에 의해 터빈에 걸리는 부하에 따른 RPM과 유량의 상관관계를 나타낸 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태에 대하여 상세하게 서술하도록 한다.
다만, 본 발명의 구체적인 일 실시 형태를 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명의 상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련된 다음의 상세한 설명을 통해 보다 분명해질 것이다. 다만, 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예 들을 포함할 수 있는 바, 이하에서는 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세히 설명하고자 한다.
본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.
또한, 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "부"는 단지 명세서를 용이하게 작성하기 위해 사용되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미나 역할을 갖는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시례에 따르는 터빈(200) 시스템의 개요도이다.
본 발명에 따르는 발전기 제어 시스템으로 발전기, 전장부품, 터빈(200), 제1열교환모듈(300) 및 제2열교환모듈(400)을 포함하며, 사전체크단계(S100) 및 제어단계(S200)를 포함할 수 있다.
제1열교환모듈(300)은 발전기의 전단에 배치되어 작동유체를 가열하여 발전기로 유동할 수 있다.
제2열교환모듈(400)은 발전기의 후단에 배치되어 발전기를 경유한 작동유체를 냉각할 수 있다.
사전 체크단계는 터빈(200)의 작동 전 발전기의 전장부품 및 터빈(200)의 상태를 확인하여 발전기 시동 전 터빈(200)의 가동 가능여부를 사전 체크할 수 있다.
제어단계(S200)는 사전 체크단계 완료 후 터빈(200)의 상태에 따라 발전기의 가동 유무를 판단할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시례에 따르는 저온 발전 시스템 운전 로직의 전체 차트 플로우이다.
도 3은 본 발명의 일 실시례에 따르는 작동유체 체크 단계(S210)의 차트 플로우이다.
제어단계(S200)는 작동유체 체크 단계(S210)를 포함할 수 있다.
작동유체 체크 단계(S210)는 열원 체크 단계(S211), 응축수 체크 단계(S212), 발전기 체크 단계(S213) 및 베어링 체크단계를 포함할 수 있다.
작동유체 체크단계는 작동유체의 위치별 온도, 압력차 및 유량을 측정하여 상기 발전기의 가동 여부를 판단할 수 있다.
열원 체크 단계(S211)는 열원의 온도, 압력차 및 유량을 체크할 수 있다.
응축수 체크 단계(S212)는 응축수의 온도, 압력차 및 유량을 체크할 수 있다.
발전기 체크 단계(S213)는 발전기 내 작동유체의 온도, 압력차 및 유량을 체크할 수 있다.
베어링 체크 단계(S214)는 베어링 내 작동유체의 온도, 압력차 및 유량을 체크할 수 있다.
결과적으로 열원, 응축수, 발전기 및 베어링에서 작동유체의 온도, 압력차 및 유량의 상태를 파악하여 터빈(200) 가동의 지속 여부를 판단하여 터빈(200) 발전기가 손상되는 것을 방지할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따르는 설정단계(S300)의 차트 플로우이다.
도 5는 본 발명의 일 실시례에 따르는 로드&유량 설정단계(S310)의 차트 플로우이다.
본 발명의 일 실시예에 따르는 저온 발전 시스템 운전 제어 로직은 설정단계(S300)를 더 포함할 수 있다.
설정단계(S300)는 임의의 정수 값을 가지는 반복계산 증가폭, 터빈(200) 최대 회전수인 TMR(Turbine Max RPM), 회전수 안전율인 TMV(Turbine RPM marginal value), 포화압력 하한치, 포화압력 상한치, 응축기 출구 건도 및 응축기 출구 건도 상한값을 설정할 수 있다.
설정단계(S300)는 로드&유량 설정단계(S310)를 더 포함할 수 있다.
로드&유량 설정단계(S310)는 발전기가 목표 전력량을 생산할 수 있도록 로드 초기값 및 유량 초기값을 설정할 수 있다.
설정 완료된 로드 초기값 및 유량 초기값이 터빈(200)에 적용되는 경우 목표하고자 하는 전력량을 생산할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시례에 따르는 부하단계(S410) 및 주입단계(S420)의 차트 플로우이다.
저온 발전 시스템 운전 제어 로직은 운전단계(S400)를 포함할 수 있다.
운전단계(S400)는 발전기가 목표 전력량을 생산할 수 있도록 발전기를 가동할 수 있다.
운전단계(S400)는 부하단계(S410) 및 주입단계(S420)를 포함할 수 있다.
부하단계(S410)는 로드&유량 설정단계(S310)에서 설정된 로드 초기값을 반복계산 증가폭으로 나눈 값의 로드를 1차에서 n차 단계로 순차적으로 증가하며 발전기에 로드(Load)를 부하할 수 있다.
주입단계(S420)는 로드&유량 설정단계(S310)에서 설정된 유량 초기값을 반복계산 증가폭으로 나눈 값의 유량을 부하단계(S410)에 후행하며 1차에서 n차 단계로 순차적으로 증가시키며 터빈(200)에 작동유체를 주입할 수 있다.
보다 상세하게는, 로드&유량 설정단계(S310)에서 설정된 로드 초기값을 반복계산 증가폭으로 나눈 최소단위 부하(L1)를 발전기에 부하하는 것을 첫 번째 부하단계(S410)로 정의할 수 있다. 이후 로드&유량 설정단계(S310)에서 설정된 유량 초기값을 반복계산 증가폭으로 나눈 최소단위 유량(M1)을 첫 번째 부하단계(S410)에 후행하며 터빈(200)에 주입하는 것을 첫 번째 주입단계(S420)로 정의할 수 있다. 첫 번째 부하단계(S410) 직후 터빈(200)의 RPM은 감소하며, 첫 번째 주입단계(S420) 직후 터빈(200)의 RPM은 기 설정된 값으로 회복할 수 있다.
첫 번째 부하단계(S410) 및 첫 번째 주입단계(S420) 종료 후 L1에 최소단위 부하를 더한 부하값(L2)를 발전기에 부하하는 것을 두 번째 부하단계(S410)로 정의할 수 있다. M1에 최소단위 유량을 더한 유량값(M2)를 두 번째 부하단계(S410)에 후행하여 터빈(200)에 주입하는 것을 두 번째 주입단계(S420)로 정의할 수 있다. 두 번째 부하단계(S410) 직후 터빈(200)의 RPM은 감소하며, 두 번째 주입단계(S420) 직후 터빈(200)의 RPM은 기 설정된 값으로 회복할 수 있다.
두 번째 부하단계(S410) 및 두 번째 주입단계(S420) 종료 후 L2에 최소단위 부하를 더한 부하값(L3)를 발전기에 부하하는 것을 세 번째 부하단계(S410)로 정의할 수 있다. M2에 최소단위 유량을 더한 유량값(M3)를 세 번째 부하단계(S410)에 후행하여 터빈(200)에 주입하는 것을 세 번째 주입단계(S420)로 정의할 수 있다. 세 번째 부하단계(S410) 직후 터빈(200)의 RPM은 감소하며, 세 번째 주입단계(S420) 직후 터빈(200)의 RPM은 기 설정된 값으로 회복할 수 있다.
상기와 같은 과정을 임의의 정수 값을 가지는 반복계산 증가폭과 대응되는 횟수만큼 N번째 부하단계(S410) 및 N번째 주입단계(S420)를 반복 실행하여 발전기가 목표로 하는 전력량을 생산할 수 있다.
결과적으로 터빈(200)에 일정량의 로드를 부하하고, 그에 대응하여 터빈(200)에 주입되는 유량을 순차적으로 증가시킴으로써 발전기가 목표로 하는 전력량을 안정적으로 생산할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시례에 따르는 제1진단단계(S500)의 차트 플로우이다.
도8은 본 발명의 저온 발전 시스템 운전 로직에 의해 터빈에 걸리는 부하에 따른 RPM과 유량의 상관관계를 나타낸 그래프이다.
저온 발전 시스템 운전 제어 로직은 제1진단단계(S500) 및 제2진단단계(S510)를 포함할 수 있다.
제1진단단계(S500)는 터빈(200) 입구의 현재 온도, 터빈(200) 입구의 현재 압력을 측정하여 터빈(200) 입구에서 유체가 기체 상태로 유지되기 위한 압력인 제1포화압력, 제1상한계수 및 제1하한계수와 비교할 수 있다.
보다 상세하게는, 제1진단단계(S500)는 제1처리단계(S501)를 포함할 수 있으며, 제1터빈(200) 입구에서의 현재 압력이 제1포화압력과 제1상한계수를 곱한 값을 초과하는 경우, 제1처리단계(S501)는 터빈(200)에 주입되는 유량을 주입단계(S420)에서 설정된 유량만큼 감소시킬 수 있다.
이와 달리, 터빈(200) 입구에서의 현재 압력이 제1포화압력과 제1하한계수를 곱한 값을 초과하지 않는 경우 제1처리단계(S501)는 터빈(200)에 주입되는 유량을 주입단계(S420)에서 설정된 유량만큼 증가시킬 수 있다.
한편, 터빈(200) 입구에서의 현재 압력이 제1포화압력과 제1하한계수를 곱한 값과 제1포화압력과 제1상한계수를 곱한 값의 사이 값을 가지는 경우 제1처리단계(S501)는 터빈(200)에 주입되는 유량을 현재와 동일하게 유지할 수 있다.
제2진단단계(S510)는 제2처리단계(S511)를 포함할 수 있으며, 제2진단단계(S510)는 제2열교환모듈(400) 입구의 현재 온도, 제2열교환모듈(400) 입구의 현재 압력을 측정하여 제2열교환모듈(400) 입구에서 유체가 액체 상태로 유지되기 위한 압력인 제2포화압력값, 제2상한계수 및 제2하한계수와 비교할 수 있다.
보다 상세하게는, 제2열교환모듈(400) 입구에서의 현재 압력이 제2포화압력값과 제2하한계수를 곱한 값을 초과하지 않거나 제2포화압력값과 제2상한계수를 곱한 값을 초과하는 경우 제2처리단계(S511)는 터빈(200)의 가동을 중지시킬 수 있다.
이와 달리, 제2열교환모듈(400) 입구에서의 현재 압력이 제2포화압력과 제2하한계수를 곱한 값과 제2포화압력과 제2상한계수를 곱한 값의 사이 값을 가지는 경우 제2처리단계(S511)는 터빈(200)을 지속적으로 가동할 수 있다.
결과적으로, 터빈(200) 입구에서 현재압력과 포화압력, 상한계수 및 하한계수를 비교하여 터빈(200) 내 유량을 효과적으로 조절하여 터빈(200)을 가동시킬 수 있으며, 응축기 출구에서 현재압력과 포화압력, 상한계수 및 하한계수를 비교하여 터빈(200)의 가동 지속여부를 판단할 수 있다.
한편, 발전기를 가동함에 있어서 제1처리단계(S501) 또는 제2처리단계(S511)를 실시간으로 진행할 수 있다.
본 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 본 실시예의 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
본 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 따라서 본 실시예에 의하여 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 보호범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등하거나 균등하다고 인정되는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10 - 발전기
200 - 터빈
300 - 제1열교환모듈
400 - 제2열교환모듈
500 - 탱크
S100 - 사전체크단계
S200 - 제어단계
S210 - 작동유체 체크 단계
S211 - 열원 체크 단계
S212 - 응축수 체크 단계
S213 - 발전기 체크 단계
S214 - 베어링 체크 단계
S300 - 설정단계
S310 - 로드&유량 설정단계
S400 - 운전단계
S410 - 부하단계
S420 - 주입단계
S500 - 제1진단단계
S501 - 제1처리단계
S510 - 제2진단단계
S511 - 제2처리단계

Claims (11)

  1. 발전기;
    전장부품;
    작동유체의 흐름에 의해 회전되는 터빈;
    상기 발전기의 전단에 배치되어 작동유체를 가열하여 상기 발전기로 유동하는 제1열교환모듈; 및
    상기 발전기의 후단에 배치되어 상기 발전기를 경유한 작동유체를 냉각하는 제2열교환모듈;
    을 포함하며,

    상기 터빈의 작동 전 상기 발전기의 상기 전장부품 및 상기 터빈의 상태를 확인하여 상기 발전기 시동 전 상기 터빈의 가동 가능여부를 사전 체크하는 사전 체크단계;
    상기 사전 체크단계 완료 후 상기 터빈의 상태에 따라 상기 발전기의 가동 유무를 판단하는 제어단계;
    를 포함하며,

    상기 제어단계는,
    작동유체의 위치 별 온도, 압력차 및 유량을 측정하고 해당 정보를 바탕으로 상기 발전기의 가동 여부를 판단하는 작동유체 체크 단계
    를 포함하고,

    상기 작동유체 체크 단계는,
    열원의 온도, 압력차 및 유량을 체크하는 열원 체크 단계;
    응축수의 온도, 압력차 및 유량을 체크하는 응축수 체크 단계;
    발전기 내 작동유체의 온도, 압력차 및 유량을 체크하는 발전기 체크 단계; 및
    베어링 내 작동유체의 온도, 압력차 및 유량을 체크하는 베어링 체크 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 저온 발전 시스템 운전 제어 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    임의의 정수 값을 가지는 반복계산 증가폭, 터빈 최대 회전수인 TMR(Turbine Max RPM), 회전수 안전율인 TMV(Turbine RPM marginal value), 포화압력 하한치, 포화압력 상한치, 응축기 출구 건도 및 응축기 출구 건도 상한값을 설정하는 설정단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 저온 발전 시스템 운전 제어 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 설정단계는
    상기 발전기가 목표 전력량을 생산할 수 있도록 로드 초기값 및 유량 초기값을 설정하는 로드&유량 설정단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 저온 발전 시스템 운전 제어 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    목표 전력량을 생산할 수 있도록 상기 발전기를 가동하는 운전단계를
    포함하며

    상기 운전단계는,
    상기 로드&유량 설정단계에서 설정된 로드 초기값을 상기 반복계산 증가폭으로 나눈 값의 로드를 1차에서 n차 단계로 순차적으로 증가하며 상기 발전기에 로드(Load)를 부하하는 부하단계; 및
    상기 로드&유량 설정단계에서 설정된 유량 초기값을 상기 반복계산 증가폭으로 나눈 값의 유량을 상기 부하단계에 후행하며 1차에서 n차 단계로 순차적으로 증가시키며 상기 터빈에 작동유체를 주입하는 주입단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 저온 발전 시스템 운전 제어 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 터빈 입구의 현재 온도, 상기 터빈 입구의 현재 압력을 측정하여 상기 터빈 입구에서 유체가 기체 상태로 유지되기 위한 압력인 제1포화압력, 제1상한계수 및 제1하한계수와 비교하는 제1진단단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 저온 발전 시스템 운전 제어 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1진단단계는
    상기 터빈 입구에서의 현재 압력이 제1포화압력과 제1상한계수를 곱한 값을 초과하는 경우 상기 터빈에 주입되는 유량을 상기 주입단계에서 설정된 유량만큼 감소시키고, 상기 터빈 입구에서의 현재 압력이 제1포화압력과 제1하한계수를 곱한 값을 초과하지 않는 경우 상기 터빈에 주입되는 유량을 상기 주입단계에서 설정된 유량만큼 증가시키며, 상기 터빈 입구에서의 현재 압력이 제1포화압력과 제1하한계수를 곱한 값과 제1포화압력과 제1상한계수를 곱한 값의 사이 값을 가지는 경우 상기 터빈에 주입되는 유량을 현재와 동일하게 유지하는 제1처리단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 저온 발전 시스템 운전 제어 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2열교환모듈 입구의 현재 온도, 상기 제2열교환모듈 입구의 현재 압력을 측정하여 상기 제2열교환모듈 입구에서 유체가 액체 상태로 유지되기 위한 압력인 제2포화압력값, 제2상한계수 및 제2하한계수와 비교하는 제2진단단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저온 발전 시스템 운전 제어 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2진단단계는
    상기 제2열교환모듈 입구에서의 현재 압력이 제2포화압력값과 제2하한계수를 곱한 값을 초과하지 않거나 제2포화압력값과 제2상한계수를 곱한 값을 초과하는 경우 상기 터빈의 가동을 중지시키며, 상기 제2열교환모듈 입구에서의 현재 압력이 제2포화압력과 제2하한계수를 곱한 값과 제2포화압력과 제2상한계수를 곱한 값의 사이 값을 가지는 경우 상기 터빈을 지속적으로 가동하는 제2처리단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 저온 발전 시스템 운전 제어 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 발전기를 가동함에 있어서 상기 제1처리단계 또는 상기 제2처리단계를 터빈 가동 중 실시간으로 진행하는 것을 특징으로 하는 저온 발전 시스템 운전 제어 방법.



KR1020200147977A 2020-11-06 2020-11-06 저온 발전 시스템 운전 제어 로직 KR102397958B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200147977A KR102397958B1 (ko) 2020-11-06 2020-11-06 저온 발전 시스템 운전 제어 로직

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200147977A KR102397958B1 (ko) 2020-11-06 2020-11-06 저온 발전 시스템 운전 제어 로직

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220061698A KR20220061698A (ko) 2022-05-13
KR102397958B1 true KR102397958B1 (ko) 2022-05-16

Family

ID=81583394

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200147977A KR102397958B1 (ko) 2020-11-06 2020-11-06 저온 발전 시스템 운전 제어 로직

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102397958B1 (ko)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011132959A (ja) * 2009-12-23 2011-07-07 General Electric Co <Ge> ターボ機械を始動する方法
KR101703930B1 (ko) * 2015-10-30 2017-02-09 한국생산기술연구원 터빈발전장치
JP2018501425A (ja) * 2014-11-24 2018-01-18 ポスコ エナジー カンパニー リミテッド 非常運転手段が備えられるタービン発電システムおよびその非常運転方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011132959A (ja) * 2009-12-23 2011-07-07 General Electric Co <Ge> ターボ機械を始動する方法
JP2018501425A (ja) * 2014-11-24 2018-01-18 ポスコ エナジー カンパニー リミテッド 非常運転手段が備えられるタービン発電システムおよびその非常運転方法
KR101703930B1 (ko) * 2015-10-30 2017-02-09 한국생산기술연구원 터빈발전장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR20220061698A (ko) 2022-05-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Liu et al. Structural analysis based sensors fault detection and isolation of cylindrical lithium-ion batteries in automotive applications
Lee et al. Attention recurrent neural network-based severity estimation method for interturn short-circuit fault in permanent magnet synchronous machines
US8478433B2 (en) Fault detection systems and methods for self-optimizing heating, ventilation, and air conditioning controls
US10401262B2 (en) Building management system with voting-based fault detection and diagnostics
Lee et al. Hierarchical fault diagnostic method for a polymer electrolyte fuel cell system
CN102087855A (zh) 存储设备旋转振动测试系统及方法
Cipollini et al. Unsupervised deep learning for induction motor bearings monitoring
CN102928209A (zh) 一种电子膨胀阀综合性能测试装置
CN101441589A (zh) 基板管理控制器的检测方法及服务器
KR102397958B1 (ko) 저온 발전 시스템 운전 제어 로직
CN114300712A (zh) 用于确定燃料电池系统的状态的设备和计算机实现的方法
US20080255773A1 (en) Machine condition monitoring using pattern rules
CN111998972B (zh) 端子座温度剧变报警功能检测方法、装置、终端及介质
US20130263651A1 (en) Detection and classification of failures of power generating equipment during transient conditions
CN111472931B (zh) 风力发电机及其控制方法和装置、计算机可读存储介质
Alonso et al. Virtual sensor based on a deep learning approach for estimating efficiency in chillers
CN111966543A (zh) 一种存储oses系统稳定性的测试系统和方法
KR102397953B1 (ko) 저온 발전 운전 제어 시스템
KR20210031060A (ko) 연료전지 시스템의 다단계 고장 진단 방법 및 장치
CN114198863B (zh) 机房空调的故障检测方法、装置、计算机设备、存储介质
CN104503881A (zh) 手持设备功耗检测的方法、装置及手持设备
CN112014609B (zh) 端子座温度不平衡报警功能检测方法、装置、终端及介质
CN114065990A (zh) 一种火电厂中给水泵的监测方法、存储介质和电子装置
Sohaidan et al. Remaining useful life prediction of turbofan engine using long-short term memory
CN113947021A (zh) 一种热管理控制方法和热管理控制装置

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant