KR20050008973A - Method for Preventing Backward Flow of Boiler Supply Water Using Motor Operated Valve - Google Patents

Method for Preventing Backward Flow of Boiler Supply Water Using Motor Operated Valve Download PDF

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Abstract

PURPOSE: A method for preventing backward flow of water of a boiler by using a motor operated valve is provided to prevent damage of the turbine from backward flow by calculating the minimum closing time and the closing speed of the motor operated valve according to information on the pipe, the water heater and the moving distance of the motor operated valve. CONSTITUTION: An information input unit receives information on an extraction pipe between a steam turbine and a water heater, the water heater and the moving distance of a motor operated valve(S210). The water outflow of the boiler from a tube and the water charge volume of the pipe and the water heater are calculated in breaking the tube of the water heater based on information on the pipe and the water heater(S220). The minimum closing time and the closing speed of the motor operated valve are calculated according to the water outflow and the water charge volume, and the driving condition of the motor operated valve is set(S230,S240). Backward flow of water into the steam turbine is prevented by closing the motor operated valve corresponding to the predetermined closing speed in breaking the tube(S250).

Description

전동기 구동 밸브를 이용한 보일러 급수 역류 방지 방법{Method for Preventing Backward Flow of Boiler Supply Water Using Motor Operated Valve}Method for Preventing Backward Flow of Boiler Supply Water Using Motor Operated Valve}

본 발명은 전동기 구동 밸브를 이용한 보일러 급수 역류 방지 방법에 관한 것으로, 특히 발전소 증기 터빈의 추기 노즐(Extraction Nozzle)로부터 터빈의 증기를 급수 가열기로 공급하는 배관에 설치되는 전동기 구동 밸브(Motor Operated Valve)를 이용하여 전동기 구동 밸브의 최소 닫힘 시간(Minimum Closing Time)을 설정해 급수 가열기내 튜브 파열로 역류되는 급수 가열기의 고온 고압의 보일러 급수가 증기 터빈에 유입되기 전에 이를 차단하여 터빈 손상을 방지하도록 하는 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for preventing boiler feedwater backflow using an motor driven valve, and in particular, a motor operated valve installed in a pipe for supplying steam of a turbine to a feedwater heater from an extraction nozzle of a power plant steam turbine. To set the minimum closing time of the motor drive valve to prevent the damage of the turbine by blocking the high temperature and high pressure boiler feedwater from the feedwater heater that flows back into the tube rupture in the feedwater heater before entering the steam turbine. It is about.

일반적으로 증기 터빈에서 배출되는 증기는 복수기에서 보일러 급수로 응축되어 보일러 측으로 전달되는데, 이때 상기 응축된 보일러 급수는 열 효율 증대를 위해 급수 가열기내 튜브로 유입되어 가열된 후 보일러 측으로 전달된다.In general, the steam discharged from the steam turbine is condensed into the boiler feed water from the condenser and delivered to the boiler side, wherein the condensed boiler feed water is introduced into a tube in the feed water heater to be heated and then heated to the boiler side.

상기 급수 가열기는 증기 터빈의 추기 노즐에 연결된 추기 배관을 통해 증기 터빈으로부터 증기를 공급받아 내부의 튜브를 통과하는 보일러 급수를 가열하여 보일러 측으로 전달한다.The feed water heater receives the steam from the steam turbine through the extraction pipe connected to the extraction nozzle of the steam turbine and heats the boiler feed water passing through the inner tube to the boiler side.

이때, 급수 가열기내 튜브가 파열되는 경우 가열된 고온 고압의 급수 가열기 내 보일러 급수는 상기 추기 배관을 따라 증기 터빈으로 역류하게 되고, 이 경우 증기 터빈에 심각한 손상을 입히게 된다.At this time, when the tube in the feedwater heater is ruptured, the boiler feedwater in the heated high-temperature high-pressure feedwater heater flows back to the steam turbine along the bleeding pipe, which causes serious damage to the steam turbine.

따라서, 상기 추기 배관에는 보일러 급수의 역류 방지를 위해 전동기 구동 밸브가 설치되어, 급수 가열기 내 튜브 파열로 보일러 급수가 역류하는 경우 이를 방지하는 기능을 수행한다. 상기 전동기 구동 밸브에는 역류하는 보일러 급수가 터빈에 유입되기 전에 이를 차단하기 위해 최소 닫힘 시간이 설정된다.Therefore, the shunt pipe is installed with an electric motor driving valve to prevent the backflow of the boiler feedwater, and serves to prevent the boiler feedwater backflow due to the tube rupture in the feedwater heater. The motor drive valve is set with a minimum closing time to block backflow boiler feedwater before it enters the turbine.

그러나, 종래에는 상기 전동기 구동 밸브의 최소 닫힘 시간이 일관성 없이운용자의 경험에 의존해 수계산으로 설정됨으로 인해 부정확하고 비경제적인 문제점이 있었다.However, in the related art, there has been an inaccurate and uneconomical problem because the minimum closing time of the motor drive valve is set to water calculation inconsistently depending on the operator's experience.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 그 목적은, 배관 관련 기술 자료를 데이터베이스로 구축하고, 상기 구축된 데이터베이스를 토대로 배관의 크기 및 두께 등 배관의 기초 정보를 입력받으면 전동기 구동 밸브의 최소 닫힘 시간과 닫힘 속도를 효율적으로 산출하여 급수 역류에 의한 증기 터빈 손상을 방지하도록 하는데 있다.The present invention is to solve the problems as described above, the object of which is to construct a pipe-related technical data in a database, and based on the built-in database, such as the size and thickness of the pipe received the input of the motor drive valve By efficiently calculating the minimum closing time and the closing speed, it is possible to prevent the steam turbine damage by the feedwater backflow.

도 1은 본 발명에 따른 전동기 구동 밸브를 이용한 보일러 급수 역류 방지 시스템의 개략적인 구성도.1 is a schematic configuration diagram of a boiler feedwater backflow prevention system using an electric motor driving valve according to the present invention;

도 2는 본 발명에 따른 전동기 구동 밸브를 이용한 보일러 급수 역류 방지 절차를 나타내는 순서도.2 is a flow chart showing a boiler feedwater backflow prevention procedure using the motor drive valve according to the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

100 : 보일러 급수 역류 방지 시스템 110 : 정보 입력부100: boiler feed water backflow prevention system 110: information input unit

120 : DB 130 : 주제어부120: DB 130: main control

140 : 디바이스 제어부140: device control unit

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전동기 구동 밸브를 이용한 보일러 급수 역류 방지 방법은, 증기 터빈과 급수 가열기 사이에 연결된 추기 배관에 대한 정보와 급수 가열기에 대한 정보 및 상기 배관에 설치된 전동기 구동 밸브의 이동 거리 정보를 입력받는 단계와; 상기 배관 정보와 급수 가열기 정보를 이용하여 상기 급수 가열기내 튜브 파열시 튜브로부터 유출되는 보일러 급수 유출량과 상기 급수 가열기와 배관의 충수 가능 용적을 산출하는 단계와; 상기 급수 유출량과 상기 충수 가능 용적을 이용하여 상기 전동기 구동 밸브의 최소 닫힘 시간과 닫힘 속도를 산출하여 상기 전동기 구동 밸브의 구동 조건으로 설정하는 단계와; 상기 튜브 파열시 상기 설정된 닫힘 속도로 상기 전동기 구동 밸브를 닫아 보일러 급수가 증기 터빈으로 역류하는 것을 방지하는 것을 특징으로 한다.Boiler feed water backflow prevention method using the electric motor drive valve of the present invention for achieving the above object, the information on the bleed pipe connected between the steam turbine and the feed water heater and the information about the feed water heater and the motor drive installed in the pipe Receiving movement distance information of the valve; Calculating a boiler feedwater outflow from the tube when the tube bursts in the feedwater heater and a fillable volume of the feedwater heater and the pipe by using the piping information and the feedwater heater information; Calculating a minimum closing time and a closing speed of the motor driving valve using the water supply flow rate and the refillable volume, and setting the driving conditions of the motor driving valve; When the tube bursts, the motor drive valve is closed at the set closing speed to prevent boiler feedwater from flowing back to the steam turbine.

바람직하게는, 상기 배관 정보는 배관의 크기, 두께, 길이에 대한 정보인 것을 특징으로 하고, 상기 급수 가열기 정보는 급수 가열기의 내경, 외경, 길이, 최대 운전 수위, 급수 가열기 내의 튜브 크기에 대한 정보인 것을 특징으로 한다.Preferably, the pipe information is characterized in that the information on the size, thickness, length of the pipe, the water heater information is information on the inner diameter, outer diameter, length, maximum operating level of the water heater, the tube size in the water heater It is characterized by that.

이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 전동기 구동 밸브를 이용한 보일러 급수 역류 방지 시스템의 구성을 나타내는 도이다.1 is a view showing the configuration of a boiler feed water backflow prevention system using an electric motor drive valve according to the present invention.

도 1을 참조하면, 보일러 급수 역류 방지 시스템(100)은 배관 크기, 배관 두께, 배관의 길이 등의 추기 배관에 대한 정보와 급수 가열기의 내경, 외경, 길이, 최대 운전 수위, 튜브 크기 등의 급수 가열기 정보 및 배관에 설치된 전동기 구동 밸브의 이동 거리(valve travel) 정보를 입력받는 정보 입력부(110)와 배관에 대한 제정보가 저장되어 있는 배관 정보 DB(120)와 주제어부(130) 및 디바이스 제어부(140)로 구성된다.Referring to FIG. 1, the boiler feedwater backflow prevention system 100 includes information on additional pipes such as pipe size, pipe thickness, and pipe length, and water supply such as inner diameter, outer diameter, length, maximum operating water level, and tube size of the feedwater heater. Piping information DB (120), main controller 130, and device control unit that stores information input unit 110 for receiving the heater information and the valve travel information of the motor drive valve installed in the pipe 140.

주제어부(230)는 상기 정보 입력부(210)를 통해 입력되는 배관 정보와 급수 가열기 정보 및 전동기 구동 밸브 이동 거리 정보를 이용하여 급수 가열기내 튜브 파열시 튜브로부터 유출되는 보일러 급수의 유출량과 급수 가열기 및 배관에 보일러 급수가 채워질 수 있는 충수 가능 용적을 산출하고, 상기 산출된 급수 유출량과 충수 가능 용적을 이용하여 전동기 구동 밸브의 최소 닫힘 시간과 닫힘 속도를 계산하여 상기 배관 정보 DB(120)에 전동기 구동 밸브의 구동 조건으로 저장한다.The main control unit 230 uses the piping information inputted through the information input unit 210, the water supply heater information, and the motor drive valve movement distance information, and the outflow amount of the boiler water discharged from the tube when the tube ruptures in the water supply heater and the water supply heater and the piping. Calculate the refillable volume that can fill the boiler feed water, and calculates the minimum closing time and the closing speed of the motor drive valve using the calculated water supply flow rate and the refillable volume to the motor information valve 120 in the piping information DB (120) Store under the driving conditions.

또한, 주제어부(130)는 급수 가열기내 튜브 파열시 상기 배관 정보 DB(120)에 저장된 전동기 구동 밸브 닫힘 속도 정보를 디바이스 제어부(140)로 전달한다.In addition, the main controller 130 transmits the motor drive valve closing speed information stored in the pipe information DB 120 to the device controller 140 when the tube in the water supply heater is ruptured.

디바이스 제어부(140)는 주제어부(130)의 제어에 따라 디바이스들을 제어하며, 특히, 감지센서(도면에 도시되지 않음)를 통해 급수 가열기내 튜브 파열이 감지되면 이를 주제어부(130)에 보고하고, 주제어부(130)로부터 전동기 구동 밸브 닫힘 속도 정보를 전달받아 해당 속도로 전동기 구동 밸브를 닫아 보일러 급수의 역류를 방지한다.The device controller 140 controls the devices according to the control of the main controller 130, and, in particular, reports a breakage of the tube in the feed water heater to the main controller 130 through a sensor (not shown). In response to receiving the motor driving valve closing speed information from the main controller 130, the motor driving valve is closed at the corresponding speed to prevent backflow of the boiler feed water.

도 2는 본 실시예에 따른 보일러 급수 역류 방지 절차를 나타내는 순서도이다.2 is a flowchart illustrating a boiler feedwater backflow prevention procedure according to the present embodiment.

도 2를 참조하면, 우선 정보 입력부(110)는 전동기 구동 밸브가 설치되는 추기 배관의 크기(size), 두께(schedule), 길이(length) 등의 정보와, 급수 가열기의 내경, 외경, 길이, 최대 운전 수위, 급수 가열기 내의 튜브 크기 등의 정보 및 전동기 구동 밸브의 이동 거리 정보를 입력받는다(S210).Referring to FIG. 2, first, the information input unit 110 may include information such as the size, the schedule, the length of the bleeding pipe in which the motor driving valve is installed, the inner diameter, the outer diameter, the length of the water supply heater, and the like. Information such as the maximum operation level, the size of the tube in the water heater, and the moving distance information of the motor driving valve are received (S210).

그러면, 주제어부(130)는 상기 입력된 정보들을 이용하여 급수 가열기내 튜브 파열시 튜브로부터 유출되는 보일러 급수의 유출량과 급수 가열기 및 배관에 보일러 급수가 채워질 수 있는 충수 가능 용적을 각각 아래의 수학식에 의해 산출한다(S220).Then, the main controller 130 uses the inputted information to calculate the flow rate of the boiler feed water discharged from the tube when the tube bursts in the feed water heater and the fillable volume of filling the feed water heater and the boiler feed water with the following equation. It calculates by (S220).

여기서, Q는 급수 유출량, d는 튜브 내경, Pt는 급수 가열기 튜브측 설계 압력, Ps는 급수 가열기 셀(급수 가열기내 튜브를 제외한 부분)측 설계 압력이다.Here, Q is the feedwater discharge amount, d is the tube inner diameter, Pt is the feedwater heater tube side design pressure, Ps is the feedwater heater cell (part except the tube in the feedwater heater) side design pressure.

여기서, V는 충수 가능 용적, VH는 급수 가열기 충수 용적(급수 가열기 단면적*길이), VP는 배관 충수 용적(배관 단면적*길이)이다.Here, V is a filling capacity, V H is a water supply heater filling volume (water supply heater cross-sectional area * length), V P is a pipe filling volume (piping cross-sectional area * length).

그런 다음, 상기 산출된 급수 유출량과 충수 가능 용적을 이용하여 아래의 수학식에 의해 전동기 구동 밸브의 최소 닫힘 시간을 산출한다(S230).Then, the minimum closing time of the motor driving valve is calculated by the following equation using the calculated water supply flow rate and the water refillable volume (S230).

여기서, T는 전동기 구동 밸브 최소 닫힘 시간, V는 튜브 파열시 충수 가능 용적, Q는 튜브 파열시 급수 유출량이다.Where T is the motor closing valve minimum closing time, V is the fillable volume at the time of tube rupture, and Q is the amount of water outflow at the time of tube rupture.

그리고, 상기 산출된 전동기 구동 밸브의 최소 닫힘 시간을 이용하여 아래의 수학식에 의해 전동기 구동 밸브의 닫힘 속도를 산출한다(S240).Then, the closing speed of the motor driving valve is calculated by the following equation using the calculated minimum closing time of the motor driving valve (S240).

여기서, S는 전동기 구동 밸브 닫힘 속도, Xv는 전동기 구동 밸브 이동 거리, T는 전동기 구동 밸브 최소 닫힘 시간이다.Where S is the motor drive valve closing speed, Xv is the motor drive valve moving distance, and T is the motor drive valve minimum closing time.

상기 산출된 전동기 구동 밸브 닫힘 속도는 해당 전동기 구동 밸브의 구동 조건으로 설정되어 해당 속도 산출에 사용된 제 값들과 함께 배관 정보 DB(120)에 저장된다.The calculated motor driving valve closing speed is set as a driving condition of the corresponding motor driving valve and stored in the pipe information DB 120 together with the first values used for calculating the speed.

이후, 디바이스 제어부(140)는 급수 가열기 내 튜브 파열을 감지하여 이를 주제어부(130)로 보고하고, 주제어부(130)로부터 상기 DB(120)에 저장된 전동기 구동 밸브 닫힘 속도에 대한 정보를 전달받아 해당 속도로 전동기 구동 밸브를 닫아 보일러 급수가 증기 터빈으로 역류하는 것을 방지한다(S250).Thereafter, the device control unit 140 detects a tube rupture in the water heater and reports it to the main control unit 130, and receives information on the motor driving valve closing speed stored in the DB 120 from the main control unit 130. The motor drive valve is closed at the corresponding speed to prevent boiler feed water from flowing back to the steam turbine (S250).

한편, 전술한 전동기 구동 밸브 닫힘 시간(MOV CLOSING TIME)은 급수 가열기의 튜브가 1개 럽쳐(RUPTURE)가 되었을 경우 2개의 OPENING END를 형성하여 흐를 수 있는 플로우를 기준으로 산출한다.On the other hand, the above-described motor driving valve closing time (MOV CLOSING TIME) is calculated based on the flow that can be formed by forming two OPENING END when one tube of the feed water heater (RUPTURE) is rubbing (RUPTURE).

또한, 본 발명에 따른 실시 예는 상술한 것으로 한정되지 않고, 본 발명과 관련하여 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 범위 내에서 여러 가지의 대안, 수정 및 변경하여 실시할 수 있다.In addition, the embodiment according to the present invention is not limited to the above description, and various alternatives, modifications, and changes can be made within the scope apparent to those skilled in the art.

이상과 같이, 본 발명은 배관 정보와 급수 가열기 정보 및 전동기 구동 밸브 이동 거리 정보를 입력받아 전동기 구동 밸브의 최소 닫힘 시간 및 닫힘 속도를 신속 정확하게 산출함으로써, 고온 고압의 급수 가열기로부터 증기 터빈으로 보일러 급수가 역류하여 증기 터빈에 치명적인 손상을 입히는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention receives the piping information, feed water heater information and motor drive valve movement distance information to calculate the minimum closing time and closing speed of the motor drive valve quickly and accurately, thereby supplying boiler boiler water from the high temperature and high pressure feed water heater to the steam turbine. There is an effect to prevent backflow and fatal damage to the steam turbine.

Claims (3)

증기 터빈과 급수 가열기 사이에 연결된 추기 배관에 대한 정보와 급수 가열기에 대한 정보 및 상기 배관에 설치된 전동기 구동 밸브의 이동 거리를 입력받는 단계와;Receiving information about a bleed pipe connected between a steam turbine and a feed water heater, information about a feed water heater, and a moving distance of an electric motor driving valve installed in the pipe; 상기 배관 정보와 급수 가열기 정보를 이용하여 상기 급수 가열기내 튜브 파열시 튜브로부터 유출되는 보일러 급수 유출량과 상기 급수 가열기와 배관의 충수 가능 용적을 산출하는 단계와;Calculating a boiler feedwater outflow from the tube when the tube bursts in the feedwater heater and a fillable volume of the feedwater heater and the pipe by using the piping information and the feedwater heater information; 상기 급수 유출량과 상기 충수 가능 용적을 이용하여 상기 전동기 구동 밸브의 최소 닫힘 시간과 닫힘 속도를 산출하여 상기 전동기 구동 밸브의 구동 조건으로 설정하는 단계와;Calculating a minimum closing time and a closing speed of the motor driving valve using the water supply flow rate and the refillable volume, and setting the driving conditions of the motor driving valve; 상기 튜브 파열시 상기 설정된 닫힘 속도로 상기 전동기 구동 밸브를 닫아 보일러 급수가 증기 터빈으로 역류하는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 전동기 구동 밸브를 이용한 보일러 급수 역류 방지 방법.Boiler feed water backflow prevention method using an electric motor drive valve, characterized in that for preventing the flow of boiler water back to the steam turbine by closing the motor drive valve at the set closing speed when the tube ruptures. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 배관 정보는 배관의 크기, 두께, 길이에 대한 정보인 것을 특징으로 하는 전동기 구동 밸브를 이용한 보일러 급수 역류 방지 방법.The pipe information is a boiler feed water backflow prevention method using an electric motor drive valve, characterized in that the information on the size, thickness, length of the pipe. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 급수 가열기 정보는 급수 가열기의 내경, 외경, 길이, 최대 운전 수위, 급수 가열기 내의 튜브 크기에 대한 정보인 것을 특징으로 하는 전동기 구동 밸브를 이용한 보일러 급수 역류 방지 방법.The water heater information is a boiler feed water backflow prevention method using an electric motor drive valve, characterized in that the information on the inner diameter, outer diameter, length, maximum operating water level, tube size in the water heater.
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