KR20090131600A - 화력발전소용 전기 유압 컨버터의 정밀 튜닝 방법 및 그장치 - Google Patents

화력발전소용 전기 유압 컨버터의 정밀 튜닝 방법 및 그장치 Download PDF

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Abstract

화력발전소용 전기 유압 컨버터의 정밀 튜닝 방법 및 그 장치가 소개된다. 이 화력발전소용 전기 유압 컨버터의 정밀 튜닝 방법 및 그 장치는, EHC(Electro-Hydraulic Converter)에 정밀한 전기신호를 인가하고, EHC의 출력 압력을 측정하여 압력신호로 변환하고, 전기신호 및 압력신호 관계를 전류/압력 그래프로 나타내며, 전류/압력 그래프를 기준곡선 그래프와 비교하여 전류/압력 그래프의 편향을 분석함으로써, 전기신호에 따른 EHC의 출력 압력에 대해 정확한 정보를 얻을 수 있고, 정밀 튜닝의 효율성을 높일 수 있다.
정전류원, 압력변환기, 제어부, 전원공급기, EHC

Description

화력발전소용 전기 유압 컨버터의 정밀 튜닝 방법 및 그 장치{The precise tuning method of electro-hydraulic converter for power plant and the precise tuning apparatus thereof}
본 발명은 화력발전소 기기의 출력을 정밀 제어하기 위해 필요한 화력발전소용 전기 유압 컨버터의 정밀 튜닝 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 발전소 터빈밸브 작동기기는 보일러에서 만들어진 고온, 고압 증기의 양을 조절하여 터빈에 공급함으로써 발전소의 출력을 정밀하게 제어한다. 이 발전소 터빈밸브 작동기기를 통한 조절은, 전기신호를 EHC(Electro-Hydraulic Converter)로 인가하여 출력 압력을 발생함으로써 이루어진다.
한편, 발전소 효율을 향상시키고 생산성을 높이기 위하여, 일정 기간 운전 후에는 발전소 기기에 대한 대수리가 실시된다. 즉, 발전소 설비와 부품에 대하여 정상동작 상태를 확인하고, 불량이나 열화 부품에 대해서는 교체한 후 부품과 설비를 재조립하며, 발전소를 재 기동하기 전 발전소 기기의 동작 상태에 대해 정밀 튜닝을 한다.
이 중에서 발전소 기기의 출력을 제어하는 EHC 부품의 정밀 튜닝은, 발전소 가 원하는 출력을 발생시킬 수 있도록 하는 중요한 작업이다. 즉, 발전소 기기에 인가되는 전기신호에 따라 발전소 기기의 유압이 비례하여 출력되어야 하고, 출력된 결과를 분석하여 EHC가 정상 동작할 수 있는 구간이 설정되어야 한다.
정확한 제어 특성을 확보하기 위하여, 종래에는 제어유 온도와 기타 환경조건은 동일하게 조정한 상태에서 오직 전기신호만을 변수로 하여, 조업자가 해당 전기신호에 대한 유압을 목측한 후 유압 그래프를 그리고, 이 유압 그래프를 발전소 기기의 설치시 제공된 기준 곡선과 비교함으로써 정밀 튜닝에 필요한 정보를 얻어 왔다. 그러나 전기신호 및 유압을 측정하는 방법이 자동화되지 않고, 서로 다른 조업자에 따라 개인적인 편차가 필수적으로 개입되므로, 측정한 유압 그래프와 기준 곡선 간의 편차를 정확히 계산할 수 없다는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 전기 유압 컨버터(EHC:Electro-Hydraulic Converter)의 정밀 튜닝을 위하여, EHC에 입력되는 전기신호와 출력 유압을 정확하게 측정하고, 이를 이용하여 기준 곡선과의 편향을 분석하여 최적의 상태로 EHC를 정밀 튜닝할 수 있는 화력발전소용 전기 유압 컨버터의 정밀 튜닝 방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 화력발전소용 전기 유압 컨버터의 정밀 튜닝 방법은, EHC(Electro-Hydraulic Converter)에 정밀한 전기신호를 인가하는 단계와, 상기 전기신호에 의해 EHC에서 발생된 출력 압력을 측정하여 압력신호로 변환하는 단계와, 상기 전기신호 및 압력신호 관계를 전류/압력 그래프로 나타내는 단계, 및 상기 전류/압력 그래프를 기준곡선 그래프와 비교하여 전류/압력 그래프의 편향을 분석하는 단계를 포함하고, 상기 편향을 분석하는 단계는, 기준선 대비 바이어스(BIAS)가 나타나도록 전류/압력 그래프 및 기준곡선 그래프를 "%편향 그래프"로 전환하여 나타내는 것을 특징으로 한다.
상기 전기신호를 인가하는 단계는, 전기신호의 상승시 출력 압력과 출력 압력의 하강시 출력 압력의 차이값에 대한 특성이 관찰되어 정밀한 튜닝이 이루어지도록, 전기신호를 낮은 값에서부터 높은 값으로 인가한 후, 다시 전기신호를 높은 값에서 낮은 값으로 인가하는 것이 바람직하다. 상기 전류/압력 그래프로 나타내는 단계는, 상기 EHC의 정상동작 상태를 범위를 표시하기 위해, 상기 기준곡선 그래프의 상,하부에 허용기준 그래프를 각각 설정하고, 상기 편향을 분석하는 단계는, 상기 EHC의 정상동작 상태의 범위를 표시하기 위해, 상기 기준선의 상,하부에 허용 기준선을 각각 설정하는 것이 바람직하다. 상기 기준곡선 그래프는, 전기신호 및 압력신호가 최대/최소의 범위를 가지는 범위내에서 선형적으로 일정하게 증가하는 선형 그래프인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 화력발전소용 전기 유압 컨버터의 정밀 튜닝 장치는, 정밀한 전기신호를 EHC에 공급하기 위한 정전류원과, 상기 전기신호에 의해 상기 EHC에서 발생된 출력 압력을 압력신호로 변환하는 압력변환기와, 상기 전기신호 및 압력신호 관계를 전류/압력 그래프로 나타내고, 상기 전류/압력 그래프를 기준곡선 그래프와 비교하여 전류/압력 그래프의 편향을 분석하되, 기준선 대비 바이어스(BIAS)가 나타나도록 전류/압력 그래프 및 기준곡선 그래프를 "%편향 그래프"로 전환하여 나타내는 제어부, 및 상기 제어부에서 제공된 전류/압력 그래프와 "%편향 그래프"를 도시하는 디스플레이부를 포함한다. 상기 정전류원은 전기신호를 낮은 값에서부터 높은 값으로 인가한 후, 다시 전기신호를 높은 값에서 낮은 값으로 인가하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 전기신호에 따른 EHC의 출력 압력에 대해 정확한 정보를 얻을 수 있으므로, 정밀 튜닝의 효율성을 높일 수 있다는 이점이 있다.
아울러, 본 발명은 전기신호 및 압력신호를 이용한 편향 분석 과정이 자동화 됨으로써, 공정시간을 줄일 수 있고, 발전소 출력을 증대할 수 있으며, 여유율을 확보할 수 있다는 이점이 있다.
우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 정밀 튜닝 장치를 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 화력발전소용 전기 유압 컨버터의 정밀 튜닝 장치의 디스플레이부를 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 화력발전소용 전기 유압 컨버터의 정밀 튜닝 방법 및 그 장치는, 전기 유압 컨버터(EHC:Electro-Hydraulic Converter)에 입력되는 전기신호와 출력되는 출력 전압을 전류/입력 그래프화하고, 이 전류/입력 그래프를 기준곡선 그래프와 비교하여 편향을 분석함으로써 전기 유압 컨버터가 최적의 상태로 정밀 튜닝이 될 수 있다는 점에 가장 큰 특징이 있다. 이하, 전기 유압 컨버터(EHC:Electro-Hydraulic Converter)는 "EHC"으로 약칭하기로 한다.
이를 구현하기 위한 화력발전소용 전기 유압 컨버터의 정밀 튜닝 장치는, 전 기신호를 EHC(700)에 공급하기 위한 정전류원(100)과, EHC(700)에서 발생된 출력 압력을 압력신호로 변환하는 압력변환기(200)와, 전기신호 및 압력신호 관계를 전류/압력 그래프로 나타내고 전류/압력 그래프의 편향을 분석하는 제어부(300), 및 제어부(300)의 전류/압력 그래프와 "%편향 그래프"의 분석 결과를 표시하는 디스플레이부(400)를 포함하여 구성된다.
구체적으로, 정전류원(100)은 사용 범위 내의 전류를 수 mA 단위로 EHC(700)에 제공하기 위한 것으로, 본 실시예에서는 전류를 1mA 간격으로 EHC(700)의 양단자에 인가한다. 특히, 정전류원(100)은 전류를 낮은 값에서부터 높은 값으로 인가한 후, 다시 높은 값에서 낮은 값으로 인가하는 것이 바람직하다. 이는 전류를 낮은 값에서부터 높은 값으로 인가하는 경우와, 낮은 값에서 높은 값으로 인가하는 경우에, EHC(700)에서 발생되는 출력 압력에 차이가 발생될 수 있기 때문이다.
즉, 정전류원(100)은 0mA 에서 280mA까지 1mA 간격으로 EHC(700)의 양단자에 전류를 인가한 후, 280mA에서 0mA까지 1mA 간격으로 EHC(700)의 양단자에 전류를 인가함으로써, 각각에서 EHC(700)의 출력 압력이 측정되도록 한다. 이를 통해, 이력이 큰 EHC(700)를 선별할 수 있으며, 이력이 큰 EHC(700)의 경우 EHC(700)의 정밀 진단이 요구된다. 여기서, "이력"은 토크 모터의 특성상 발생되는 것으로, 전류의 상승시와 하강시에 발생되는 측정값의 차이를 의미하며, 통상적으로 "이력이 크게 된다"라는 것은 측정값이 편향의 범위를 벗어날 가능성이 높다는 것을 의미한다.
정전류원(100)은 단자대(600)를 통해 EHC(700)에 0mA ~ 280mA의 전류를 인가 하며, 이 전류에 의해 EHC(700)에서 출력된 출력 압력은, 압력변환기(200)에서 압력신호로 변환된다. 즉, 압력변환기(200)는 출력 압력을 해당 출력 압력에 대응되는 4~20mA의 압력신호로 변환하며, 변환된 압력신호는 아날로그 입력기(800)를 통해 디지털 신호로 변환된 후, 제어부(300)에서 정전류원(100)의 전기신호와 함께 전류/압력 그래프로 변환된다. 이 압력변환기(200)는 전원부(500)을 통해 전원을 공급받는다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제어부(300)는 정전류의 전기신호와 압력변환기(200)의 압력신호를 전류/압력 그래프(a)로 그래프화하고, 이 전류/압력 그래프(a)를 디스플레이부(400)를 통해 나타낸다. 또한, 제어부(300)는 전류/압력 그래프(a) 및 기준곡선 그래프(b)가 각각 도시된 "제어압력 그래프"를 디스플레이부(400)를 통해 표시하고, 전류/압력 그래프(a) 및 기준곡선 그래프(b)를 "%편향 그래프"로 전환함으로써 기준선(d) 대비 바이어스(BIAS)를 디스플레이부(400)를 통해 나타낸다. 여기서, 기준곡선 그래프(b)는 전기신호에 상응하는 압력신호를 갖는 기준 그래프로, 10 mA 에서 1 bar, 20 mA 에서 2 bar, 30 mA 에서 3 bar, 최대 100 mA 에서 10 bar 와 같이, 최대/최소의 범위를 가지는 범위 내에서 선형적으로 일정하게 증가하는 형태를 만족해야 한다.
특히, 제어부(300)는 기 입력된 입력데이터를 기준으로 하여, 기준곡선 그래프(b)의 상,하부에 허용기준 그래프(c)를 각각 설정하고, 기준선(d)의 상,하부에 허용 기준선(e)을 각각 설정할 수 있다. 이로써, "제어압력 그래프"와 "%편향 그래프"가 허용기준 그래프(c) 및 허용 기준선(e) 범위를 만족하는 경우, 튜닝 작업자 는 EHC(700)가 정상적으로 동작하고 있음을 인지할 수 있다.
디스플레이부(400)는 제어부(300)에 인가되는 데이터 및 그래프를 표시하기 위한 것으로, 이 디스플레이부(400)에는 전류값, 기준 압력값, 전류의 상승 및 하강시 압력값, 상%편향, 하%편향, 이력값 등이 표시되며, "제어압력 그래프" 및 "%편향 그래프" 등이 표시된다.
따라서, 튜닝 작업자는 디스플레이부(400)의 그래프, 특히 "%편향 그래프"를 통해 EHC(700)를 정밀 튜닝할 수 있다.
즉, ""%편향 그래프"의 기준선(d)을 대비하여 상하로 바이어스(BIAS)되는 경우, 튜닝 작업자는 EHC(700)의 정밀조절자(미도시)를 조절하여, EHC(700)에서 출력되는 출력 압력을 조절함으로써 EHC(700)를 정밀 튜닝할 수 있다. 아울러, "제어압력 그래프"에서 전류/압력 그래프(a)가 절단 왜곡되는 경우, 튜닝 작업자는 EHC(700)이 재조립되어야 하거나, 토크 모터의 교체가 요구됨을 인지할 수 있다.
한편, 상술한 정밀 튜닝 장치를 이용한 화력발전소용 전기 유압 컨버터의 정밀 튜닝 방법은, EHC(700)에 전기신호를 인가하는 단계와, EHC(700)의 출력 압력을 압력신호로 변환하는 단계와, 전기신호 및 압력신호 관계를 전류/압력 그래프로 나타내는 단계, 및 전류/압력 그래프의 편향을 분석하는 단계를 포함한다.
구체적으로, 전기신호를 인가하는 단계는, 정전류원(100)에서 발생된 정밀한 전기신호를 EHC(700)에 인가하여 EHC(700)을 구동한다. 이때, 전기신호를 낮은 값에서부터 높은 값으로 EHC(700)에 인가한 후, 다시 전기신호를 높은 값에서 낮은 값으로 EHC(700)에 인가하는 것이 바람직하다. 이로써, 전기신호의 상승시 출력 압력과 출력 압력의 하강시 출력 압력 간 차이값에 대한 특성이 관찰되어 정밀한 튜닝이 이루어질 수 있다.
예컨대, 0mA 에서 280mA까지 1mA 간격으로 EHC(700)의 양단자에 전류를 인가한 후, 280mA에서 0mA까지 1mA 간격으로 EHC(700)의 양단자에 전류를 인가함으로써, 각각에서의 EHC(700)의 출력 압력이 측정되도록 한다. 이를 통해, 정밀한 진단이 요구되는 EHC(700)를 선별할 수 있다. 본 실시에서는 전류가 1mA 간격으로 EHC(700)의 양단자에 인가되었지만, 이 전류는 사용 범위 내에서 수 mA 단위로 EHC(700)에 인가될 수 있다.
출력 압력을 압력신호로 변환하는 단계는, 전기신호에 의해 EHC(700)에서 출력되는 출력 압력을 압력신호로 변환한다. 즉, EHC(700)의 출력 압력을 압력변환기(200)에 입력하면, 압력변환기(200)는 EHC(700)의 출력 압력을 4~20mA의 압력신호로 변환한다. 이렇게 변환된 압력신호는 아날로그 입력기(800)를 통해 디지털 신호로 변환된 후, 정전류원(100)의 전기신호와 함께 제어부(300)로 입력된다.
전류/압력 그래프로 나타내는 단계는, 전기신호 및 압력신호를 그래프화한 전류/압력 그래프와, 전기신호 및 압력신호가 최대/최소의 범위를 가지는 범위내에서 선형적으로 일정하게 증가하는 기준곡선 그래프(b), 및 기준곡선 그래프(b)의 상,하부에 이격 위치되는 허용기준 그래프(c)를 도 2의 "제어압력 그래프"에 각각 나타낸다. 도 2에서 전류/압력 그래프는 허용기준 그래프(c) 범위 내에 위치되므로, 튜닝 작업자는 EHC(700)가 정상적으로 동작되는 상태임을 알 수 있다.
편향을 분석하는 단계는, 전류/압력 그래프를 기준곡선 그래프(b)와 비교하여 전류/압력 그래프의 편향을 분석한다. 즉, 전류/압력 그래프 및 기준곡선 그래프(b)를 도 2의 "%편향 그래프"로 전환하여 기준선(d) 대비 바이어스(BIAS)가 어느 정도 발생되는지를 튜닝 작업자에게 알려준다. 이때, 기준선(d)의 상,하부에는 허용 기준선(e)을 표시하므로, 바이어스(BIAS)가 허용 기준선(e) 범위 내에 위치하는 경우, 튜닝 작업자는 EHC(700)가 정상적으로 동작되는 상태임을 알 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 화력발전소용 전기 유압 컨버터의 정밀 튜닝 방법 및 그 장치의 경우, EHC에 입력되는 전기신호와 출력되는 출력 압력을 정확하게 측정하고, 출력 압력을 압련신호로 변환하여 전류/압력 그래프를 기준곡선 그래프와 비교하여 편향 분석함으로써, 최적의 상태로 EHC를 정밀 튜닝할 수 있다는 장점이 있다. 이로써, 수동과 목측에 의해 입력된 전기신호와 그에 의해 출력되는 출력 압력을 정확히 측정하기가 용이하지 않고, 작업자에 따라 상당한 편차가 발생된다는 종래 기술의 문제를 본 발명은 해결할 수 있다.
본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 정밀 튜닝 방법 및 그 장치의 구성을 도시한 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 화력발전소용 전기 유압 컨버터의 정밀 튜닝 장치의 디스플레이부를 도시한 그래프.
※도면의 주요 부분에 대한 부호설명※
100 :정전류원 200 :압력변환기
300 :제어부 400 :디스플레이부
500 :전원부 600 :단자대
700 :EHC 800 :아날로그 입력기

Claims (6)

  1. EHC(Electro-Hydraulic Converter)에 정밀한 전기신호를 인가하는 단계;
    상기 전기신호에 의해 EHC에서 발생된 출력 압력을 측정하여 압력신호로 변환하는 단계;
    상기 전기신호 및 압력신호 관계를 전류/압력 그래프로 나타내는 단계; 및
    상기 전류/압력 그래프를 기준곡선 그래프와 비교하여 전류/압력 그래프의 편향을 분석하는 단계;를 포함하고,
    상기 편향을 분석하는 단계는, 기준선 대비 바이어스(BIAS)가 나타나도록 전류/압력 그래프 및 기준곡선 그래프를 편향 그래프로 전환하여 나타내는 것을 특징으로 하는 화력발전소용 전기 유압 컨버터의 정밀 튜닝 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전기신호를 인가하는 단계는, 전기신호의 상승시 출력 압력과 출력 압력의 하강시 출력 압력의 차이값에 대한 특성이 관찰되어 정밀한 튜닝이 이루어지도록, 전기신호를 낮은 값에서부터 높은 값으로 인가한 후, 다시 전기신호를 높은 값에서 낮은 값으로 인가하는 것을 특징으로 하는 화력발전소용 전기 유압 컨버터의 정밀 튜닝 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 전류/압력 그래프로 나타내는 단계는, 상기 EHC의 정상동작 상태의 범위를 표시하기 위해, 상기 기준곡선 그래프의 상,하부에 허용기준 그래프를 각각 설정하고,
    상기 편향을 분석하는 단계는, 상기 EHC의 정상동작 상태의 범위를 표시하기 위해, 상기 기준선의 상,하부에 허용 기준선을 각각 설정하는 것을 특징으로 하는 화력발전소용 전기 유압 컨버터의 정밀 튜닝 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 기준곡선 그래프는, 전기신호 및 압력신호가 최대/최소의 범위를 가지는 범위내에서 선형적으로 일정하게 증가하는 선형 그래프인 것을 특징으로 하는 화력발전소용 전기 유압 컨버터의 정밀 튜닝 방법.
  5. 정밀한 전기신호를 EHC(700)에 공급하기 위한 정전류원(100);
    상기 전기신호에 의해 EHC(700)에서 발생된 출력 압력을 압력신호로 변환하는 압력변환기(200);
    상기 전기신호 및 압력신호 관계를 전류/압력 그래프로 나타내고, 상기 전류/압력 그래프를 기준곡선 그래프와 비교하여 전류/압력 그래프의 편향을 분석하되, 기준선 대비 바이어스(BIAS)가 나타나도록 전류/압력 그래프 및 기준곡선 그래프를 편향 그래프로 전환하여 나타내는 제어부(300); 및
    상기 제어부(300)에서 제공된 전류/압력 그래프와 편향 그래프를 도시하는 디스플레이부(400);를 포함하는 것을 특징으로 하는 화력발전소용 전기 유압 컨버터의 정밀 튜닝 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 정전류원(100)은 전기신호를 낮은 값에서부터 높은 값으로 인가한 후, 다시 전기신호를 높은 값에서 낮은 값으로 인가하는 것을 특징으로 하는 화력발전소용 전기 유압 컨버터의 정밀 튜닝 장치.
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