KR19980038365A - 발전보일러의 온도제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 증기터빈 발전기 보일러에서 터빈의 고압단에 공급하는 주증기와 터빈의 중압단에 공급하는 재열증기 사이의 온도편차 발생시 그를 일치하게 제어함으로서 그 온도편차에 의한 터빈의 수명단축 방지가 가능하도록 한 발전보일러의 온도제어방법에 관한 것으로, 고압단(10)으로 공급되는 주증기의 온도를 감온수량의 정도에 의하여 조절하고, 중압단(11)으로 공급되는 재열증기의 온도를 재열기댐퍼(6)의 개도정도에 의하여 각각 개별적으로 조절하도록 된 증기터빈 발전기 보일러의 온도제어방법에 있어서, 주증기의 실제온도와 설정온도를 비교하여 일정범위이상 벗어났는지를 판별하는 단계 상기 단계에서 값이 일정법위내에서 벗어나면 개별제어를 종료하고, 재열증기온도의 설정값을 주증기의 실제온도에 따라 가변시키는 단계 가변된 설정온도와 재열증기의 실제온도와의 차이를 조정온도로 설정하는 단계 및, 상기 조정온도에 따라 재열기 댐퍼의 개도를 증가시키면 주증기 댐퍼의 개도를 감소시키고, 재열기 댐퍼의 개도를 감소시키면 주증기 댐퍼의 개도를 증가시키는 역동작을 실행하는 단계를 더 포함함을 특징으로 한다.

Description

발전보일러의 온도제어방법

본 발명은 증기터빈 발전기 보일러의 온도를 제어하기 위한 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 발전기 보일러에서 터빈의 고압단에 공급하는 주증기와 터빈의 중압단에 공급하는 재열증기 사이의 온도편차 발생시 그를 일치하게 제어함으로서 그온도편차에 의한 터빈의 수명단축 방지가 가능하도록 한 발전보일러의 온도제어방법에 관한 것이다.

종래에 알려진 보일러의 온도제어방법은 발전기 터빈에 유입되는 온도를 공히 적정 온도인 540℃로 유지하기 위하여 주증기 온도는 감온수량을 증감하여 제어하며 재열증기는 재열기 댐퍼를 개폐하여 제어하는 개별제어를 행하게 되는 것으로서, 이러한 온도제어방법은 주증기와 재열증기의 실제온도를 독립적으로 설정온도에 일치시키는 방법이다.

즉, 도 1에 도시한 바와같이 하부일측에 버너(3)를 갖춘 화로(1)에는 드럼(2)과 연결된 주증기관(5)과 재열증기관(4)이 서로 분리되도록 장착되고, 이러한 주증기관(5)과 재열증기관(4)의 하부측으로는 각각 주증기댐퍼(7)과 재열기댐퍼(6)가 장착되며, 상기 주증기탬퍼(7)의 재열기댐퍼(6)의 개폐작용에 의하여 버너(3)의 열이 주증기관(5)과 주증기댐퍼(7) 및 재열증기관(4)과 재열기댐퍼(6)를 거쳐 통풍기(9)에 의하여 외부로 배출되게 된다.

물론, 상기 주증기관(5)은 감온수제어변(8a)을 갖춘 감온수배관(8)과 합하여져 터빈의 고압단(10)에 연결되고, 재열증기관(4)은 터빈의 중압단(11)에 연결되는 것이고, 이러한 고압단(10)과 중압단(11)의 각각으로 공급되는 주증기와 재열증기의 온도편차가 적정한 한도 내에 있어야만 터빈에 온도편차가 적게 발생하여 그 운전성을 양호하게 하는 것이다.

그러나, 정상적인 운전중이 아닌 생산설비의 특성상 출력을 낮추게 되는 경우등에는 상기 고압단과 중압단으로 공급되는 주증기와 재열증기간에는 온도편차가 심하게 발생하고, 이를 위한 종래의 방법으로서는 고압단(10)으로 공급되는 주증기의 경우에는 그 주증기관(5)으로 합하여지는 감온수배관(8)의 밸브(8a)개도를 조절하여 고압단(10)으로 공급되는 주증기의 온도를 제어하게 되고, 중압단(11)으로 공급되는 재열증기의 경우에는 재열기댐퍼(6)의 개도를 조절하여 제어하게 되는 것으로서, 이들의 제어가 각각 별도로 행하여 짐으로서 발생되는 문제점은, 도 2에 도시한 바와같이 감온수랑을 완전히 줄인 상태에서도 주증기 온도(202)가 설정온도 이하로 하락하는 상황이 발생하는 경우 재열증기는 그 실제온도가 설정온도에 부합하도록 하기 위하여 재열기 댐퍼가 계속 개방된 상태로 운전됨으로서, 재열기 증기온도(201)는 더욱 상승하여 낮은 온도의 주증기는 터빈 고압단에 유입되고 높은 온도의 재열증기는 터빈 중압단에 유입되어 1개의 차실 및 축으로 이루어진 터빈 고압 및 중압단의 온도편차에 의하여 터빈 수명을 크게 단축시키는 것이었다.

즉, 주증기 온도와 재열증기 온도를 서로 연관시켜 제어하지 않는 종래의 방법에 의하여는 발생되는 온도편차에 효과적으로 대응할 수 없는 한계를 가지고 있었던것이다.

본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은, 주중기 온도제어계의 실제온도와 설정온도를 비교하여 그 설정온도보다 실제온도가 일정치 이상으로 벗어나게 되면 재열증기 온도제어계가 그 신호를 전송받음으로서재열증기 온도설정치가 주증기 실제온도 변화에 대응하여 가변될 수 있고 재열기댐퍼와 주중기 댐퍼의 역동작 특성을 이용하여 주중기와 재열증기를 동일한 온도로 제어하여 발전기 터빈에 유입되도록 한 발전보일러의 온도제어방법을 제공함에 있다.

도 1은 일반적인 발전보일러의 온도제어 흐름도

도 2는 종래의 발전보일러 온도제어방법에 의하여 나타나는 온도와 시간의 관계를 도시한 그래프도

도 3는 본 발명에 따른 발전보일러의 온도제어방법에 의하여 나타나는 온도와 시간의 관계를 도시한 그래프도

도 4는 본 발명에 따른 발전보일러의 온도제어방법을 나타낸 플로우챠트이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

3 : 버너 4 : 재열증기관

5 : 주중기관 6 : 재열기댐퍼

7 : 주증기댐퍼 8 : 감온수배관

10 : 고압단 11 : 중압단

상기 목적을 달성하기 위한 기술적인 구성으로서, 본 발명은, 고압단으로 공급되는 주증기의 온도를 감온수량의 정도에 의하여 조절하고, 중압단으로 공급되는 재열증기의 온도를 재열기댐퍼의 개도정도에 의하여 각각 개별적으로 조절하도록 된 증기터빈 발전기 보일러의 온도제어방법에 있어서, 주증기의 실제온도와 설정온도를 비교하여 일정범위이상 벗어났는지를 판별하는 단계 상기 단계에서 값이 일정범위내에서 벗어나면 개별제어를 종료하고, 재열증기온도의 설정값을 주증기의 실제온도에 따라 가변시키는 단계 가변된 설정온도와 재열증기의 실제온도와의 차이를 조정온도로 설정하는 단계 및, 상기 조정온도에 따라 재열기 댐퍼의 개도를 증가시키면 주중기 댐퍼의 개도를 감소시키고, 재열기 댐퍼의 개도를 감소시키면 주증기댐퍼의 개도를 증가시키는 역동작을 실행하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 발전보일러의 온도제어방법올 마련함에 의한다.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 적용되는 일반적인 발전기 보일러의 온도 제어 흐름도로서, 회로(1)의 전면에 3단으로 설치된 버너(3)에서 연소열을 이용하여 수관을 가열함으로서 드럼(2)의 온도를 높이고 난 연소열을 재열기 댐퍼(6)와 주증기 댐퍼(7)의 조절에의하여 재열기관(4)과 주증기관(5)을 가열하고, 그 후에 이는 폐가스가 되어 통풍기(9)의 흡인력에 의하여 연도로 배출된다.

이 과정에서 주증기관(5)의 온도제어는 540℃가 넘게 되는 경우에 감온수 제어밸브(8a)의 주수량 가감에 의하여 이루어지며, 재열기관(4)의 온도제어는 재열기 댐퍼(6)의 개도를 가감하는 것에 의한 폐가스량 조절에 의하여 이루어지고, 이때 주증기 댐퍼(7)는 직접 제어에는 사용되지 않고 재열기 댐퍼(6)와 비교하여 단지 역동작되도록 되어 있지만, 실제로는 이 동작에 의하여 주증기관(5)의 온도에 영향을 미치게 된다.

주증기관(5)에서 540℃로 조절된 증기는 터빈의 고압단(10)에 유입되어 일을 하고 일부의 증기는 터빈 중압단(11)을 거쳐 터빈 저압단에 유입되고 나머지 온도가 온도가 낮아진 증기는 터빈 고압단(10)에서 인출하여 다시 보일러 재열기관(4)에서가열되어 540℃로 조절되고 그 증기가 터빈의 중압단(11)에 유입되도록 하는 것이다.

상기와 같이 구성된 발전기 보일러의 온도제어는 도 4에 도시한 바와같이, 크게 주증기온도제어단계와 재열증기온도제어단계를 가지며, 우선 주증기 온도제어단계에있어서는, 시작단계(100)를 시작하면 측정된 주증기의 실제온도와 설정온도를 서로 비교하는 계산단계(110)를 거쳐, 그 계산값에 대한 연산을 행하는 연산단계(140)에 의하여 주증기 감온수랑을 증감시키는 것이고, 다음에 재열증기 온도제어단계에 있어서는, 시작단계(200)를 시작하면 측정된 재열증기의 실제온도와 설정온도를 서로비교하는 계산단계(210)를 거쳐, 그 계산값에 대한 연산을 행하는 연산단계(260)에 의하여 재열기 댐퍼의 개도를 증감하는 것이다.

이는 주중기의 온도와 재열중기의 온도를 각각 별도로 측정하고, 그에 따라 주증기온도와 재열증기 온도가 별도로 제어되는 것이어서 상기한 종래의 문제점이 발생하였는바, 본 발명은 필요시에는 이들이 서로 연계되도록 작용함으로서 주증기 온도와 재열증기 온도를 제어하고자 함이다.

우선, 시작단계(100)에서 측정된 주증기의 실제온도를 설정온도와 비교하여 설정치와 대비(110)하여 일정온도, 예컨대 ±51C 이상 벗어났는지의 유무를 판단하는 단계(120)를 가지며, 이러한 단계(120)에서의 값이 '아니오'인 경우에만 주증기 온도와 재열증기 온도의 제어를 종래와 같이 별개로 행한다.

상기 단계(120)에서의 값이 '예'인 경우에는, 재열증기 온도 제어계를 시작(200)하여 재열증기 설정온도와 실제온도와를 계산(210)하여 그 값을 ±51C 이상으로 변화시켰는지의 단계(220)의 아니오 조건, 즉 단계(120)와 단계(220)의 두가지 조건을 모두 만족하였을 때 재열 증기온도 설정치 변환기를 동작(230)시켜 재열증기 온도제어계의 고정된 설정치(225)를 주증기 실제온도에 따라서 가변하는 단계(240)로 전환시킨다.

이때, 재열증기 온도제어계의 설정치는 주증기온도변화에 따라 변화를 거듭하면서 조정 온도 검출단계(250)로 가서 설정온도에서 실제온도를 감산하여 조정온도를 검출하고 단계(250)에서 검출된 조정온도를 비례적분 미분연산(260)으로 재열기 댐퍼개도값을 결정하여 재열기 탬퍼를 개폐 동작시킴으로서, 주증기 온도가 설정치를 벗어났을 때에 재열증기 온도제어계가 이를 추종하여 협조제어가 되도록 함으로서 주증기가 재열증기 온도편차를 없애게 된다.

한편, 단계(120)와 단계(220)의 조건에 해당하지 않는 경우에는 주증기 제어계는 단계(130)로 가고 재열증기 제어계는 단계(225)로 가서 다시 설정치를 고정하여 운전하는 개별제어를 행하게 된다.

단계(130)에서는 설정온도에서 실제온도를 감산하여 검출된 조정온도를 비례적분미분 연산(140)하여 감온수 제어변 개도값을 결정하여 단계(150)에서 감온수량을 증감하여 주증기 온도제어를 행하게 되며 단계(271)(272)의 재열기 댐퍼 개도값 신호를 받아 그와 반대의 값이 단계(171)(172)의 주증기 댐퍼 개도값으로 결정되어서재열기 댐퍼와 역동작하게 된다.

따라서, 주증기와 재열증기의 온도가 일치되는 방향으로 제어를 행하게 된다.

도 2는 종래의 발전기 보일러 온도제어방법에 의한 온도와 시간과의 관계를 나타낸 그래프도로서, 이에 의하면 주증기 온도(201)와 재열증기온도(202)는 서로 별개의 제어에 의하여 조절되는 것에 기인하여 그 편차를 극복하지 못하는 것을 의미하며, 도 3은 본 발명에 따른 발전기보일러의 온도제어방법에 의한 온도와 시간과의 관계를 나타낸 그래프도로서, 이에 의하면 주증기온도(301)와 재열증기온도(302)를 서로 연계하여 제어함으로서 결국에는 그 온도편차가 제거되어 모두 설정치에 근접하였음을 의미한다.

상술한 바와같이 본 발명에 따른 발전보일러의 온도제어방법에 의하면, 주증기 제어와 재열증기 제어가 상황에 따라서 협조 또는 개별제어를 적절하게 반전시킴과 동시에 주증기 댐퍼와 재열기 댐퍼의 역동작 특성을 이용하여 주증기와 재열증기를 온도제어함으로서 주증기와 재열증기 온도편차 발생시 이를 일치시켜 설정치에 근접되게 제어할 수 있도록 하여 터빈에 공급되는 중기의 온도편차를 방지하여 터빈수명을 크게 연장시킬 수 있는 최적의 발전기 보일러 온도제어가 이루어지는 것이다.

Claims (1)

1. 고압단(10)으로 공급되는 주증기의 온도를 감온수량의 정도에 의하여 조절하고, 중압단(11)으로 공급되는 재열증기의 온도를 재열기댐퍼(6)의 개도정도에 의하여 각각 개별적으로 조절하도록 된 증기터빈 발전기 보일러의 온도제어방법에 있어서, 주증기의 실제온도와 설정온도를 비교하여 일정범위이상 벗어났는지를 판별하는 단계 상기 단계에서 값이 일정범위내에서 벗어나면 개별제어를 종료하고, 재열증기온도의 설정값을 주증기의 실제온도에 따라 가변시키는 단계 가변된 설정온도와 재열증기의 실제온도와의 차이를 조정온도로 설정하는 단계 및, 상기 조정온도에 따라 재열기 댐퍼의 개도를 증가시키면 주증기 댐퍼의 개도를 감소시키고, 재열기 탬퍼의 개도를 감소시키면 주증기 댐퍼의 개도를 증가시키는 역동작을 실행하는 단계 를 더 포함함을 특징으로 하는 발전보일러의 온도제어방법.