KR20100063387A - Automatic control device for nox concentration and method thereof - Google Patents
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Abstract
이 발명은, 질소산화물의 배출 농도와 설정된 질소산화물 농도와의 편차를 계산하고, 설정값보다 높은 배출 농도 발생시 상대출력 신호를 보정하여 연료배분밸브의 개도 조정을 통해 가스터빈 운전중 연소과정에서 생성되는 질소산화물(NOx)의 농도를 자동으로 저감시키며, 자동 보정진행중에는 적분동작 로직을 통해 밸브가 급격하게 동작하지 않도록 구성하여 운전중 화염상태가 급변하여 연소 불안정 발생 상황을 사전에 예방할 수 있으며, 연소상태의 이상을 사전에 감지하고 로직상 보정 중단조건도 추가함으로써 연소 안정성을 해치지 않는 범위 내에서만 동작되도록 하는, 가스터빈의 질소산화물 농도 자동 제어장치 및 방법에 관한 것으로서,The present invention calculates the deviation between the nitrogen oxide emission concentration and the set nitrogen oxide concentration, and corrects the relative output signal when the emission concentration is higher than the set value, thereby generating the fuel during the combustion process by adjusting the opening of the fuel distribution valve. It automatically reduces the concentration of NOx, and the valve is not operated suddenly through the integral operation logic during the automatic calibration process, so that the flame state changes suddenly during operation, preventing the occurrence of combustion instability in advance. The present invention relates to an automatic control apparatus and method for nitrogen oxide concentration of a gas turbine, which detects abnormality of a combustion state in advance and adds a logic-correction stop condition so that it operates only within a range that does not impair combustion stability.
연소실 연료분사 차압신호를 읽어와서 차압이 일정치(2bar) 미만인지를 판단하는 단계와, 연소실 연료분사 차압신호로부터 차압이 일정치(2bar) 미만인 경우에 비상제어 동작신호가 로직 '1'인지를 판단하는 단계와, 비상제어 동작신호가 로직 '1'인 경우에 PLS 신호가 로직 '1'인지를 판단하는 단계와, 질소산화물의 농도값을 읽어들여서 질소산화물의 농도값이 일정치(200ppm) 이상인지를 판단하는 단계와, 질소산화물의 농도값이 일정치(200ppm) 이상이 아닌 경우에 질소산화물의 농도값의 하락추이가 1분당 일정치(10ppm) 이상인지를 판단하는 단계와, 연소실 연료분사 차압이 일정치(2bar) 미만이고 비상제어 동작신호가 로직 '1'이고 PLS 신호가 로직 '1'이거나 질소산화물의 농도값이 일정치(200ppm) 이상이거나 질소산화물의 농도값의 하락추이가 1분당 일정치(10ppm)이상인 경우에 보정값을 '0'으로 설정하는 단계 와, 질소산화물의 농도값의 하락추이가 1분당 일정치(10ppm) 이상이 아닌 경우에 목표값과 현재값의 편차(목표값-현재값)를 연산하고 적분 연산 로직을 이용하여 보정값을 출력하는 단계와, 발전기 출력을 읽어들여서 보정값을 합산하는 단계와, 보정된 값에 따라 연료배분밸브 개도 기준값을 설정하고 연료배분밸브를 제어하는 단계를 포함하여 이루어진다. Determining whether the differential pressure is less than a certain value (2 bar) by reading the combustion chamber fuel injection differential pressure signal; and whether the emergency control operation signal is a logic '1' when the differential pressure is less than a certain value (2 bar) from the combustion chamber fuel injection differential pressure signal. And determining whether the PLS signal is a logic '1' when the emergency control operation signal is a logic '1', and reading a concentration value of the nitrogen oxide to a constant value (200 ppm). Determining whether or not the abnormality, and if the concentration value of the nitrogen oxide is not more than a certain value (200ppm) or more, the step of determining whether the fall trend of the nitrogen oxide concentration value is more than a certain value (10ppm) per minute, combustion chamber fuel The injection differential pressure is below a certain value (2 bar), the emergency control operation signal is logic '1', the PLS signal is logic '1', the concentration of nitrogen oxide is above a certain value (200ppm), or the concentration of nitrogen oxide decreases. Constant value per minute (10 ppm) The correction value is set to '0' when the value is equal to or greater than 0, and the deviation between the target value and the present value (target value-present value) when the concentration of nitrogen oxide concentration is not more than a constant value (10 ppm) per minute. ) And outputting the correction value using the integral calculation logic, reading the generator output and summing the correction value, and setting the fuel distribution valve opening reference value and controlling the fuel distribution valve according to the corrected value. A step is made.
Description
이 발명은 가스터빈 분야에 관한 것으로서, 좀더 세부적으로 말하자면 질소산화물의 배출 농도와 설정된 질소산화물 농도와의 편차를 계산하고, 설정값보다 높은 배출 농도 발생시 상대출력 신호를 보정하여 연료배분밸브의 개도 조정을 통해 가스터빈 운전중 연소과정에서 생성되는 질소산화물(NOx)의 농도를 자동으로 저감시키며, 자동 보정진행중에는 적분동작 로직을 통해 밸브가 급격하게 동작하지 않도록 구성하여 운전중 화염상태가 급변하여 연소 불안정 발생 상황을 사전에 예방할 수 있으며, 연소상태의 이상을 사전에 감지하고 로직상 보정 중단조건도 추가함으로써 연소 안정성을 해치지 않는 범위 내에서만 동작되도록 하는, 가스터빈의 질소산화물 농도 자동 제어장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to the field of gas turbines, and more specifically, to calculate the deviation between the nitrogen oxide emission concentration and the set nitrogen oxide concentration, and to adjust the opening degree of the fuel distribution valve by correcting the relative output signal when the emission concentration is higher than the set value. It automatically reduces the concentration of NOx produced during combustion during gas turbine operation.In the process of automatic compensation, the valve is not operated suddenly through the integral operation logic so that the flame state changes suddenly during combustion. Automatic control device and method for nitrogen oxide concentration of gas turbine, which can prevent the occurrence of instability in advance and operate only within the range that does not impair combustion stability by detecting the abnormality of combustion condition and adding the logic stop condition. It is about.
가스터빈 발전 시스템은 크게 압축기, 연소실, 가스터빈, 발전기로 구성되어 있고, 이 중 압축기, 가스터빈, 발전기는 동일 축에 연결되어 운전중 같은 속도로 회전하게 된다.The gas turbine power generation system is mainly composed of a compressor, a combustion chamber, a gas turbine, and a generator. Among them, the compressor, the gas turbine, and the generator are connected to the same shaft and rotate at the same speed during operation.
발전을 하기 위해서 상기한 가스터빈을 운전하게 되면 가스터빈의 외부로부 터 다량의 공기가 가스터빈 내의 연소실로 유입되어 연료인 천연가스와 함께 고온으로 연소 되는데, 이 과정에서 공기중의 질소와 산소가 고온에서 반응하여 질소산화물이 생성된다.When the gas turbine is operated for power generation, a large amount of air flows from the outside of the gas turbine into the combustion chamber in the gas turbine and is burned at high temperature together with natural gas as a fuel. Reacts at high temperatures to form nitrogen oxides.
이와 같이 생성되는 질소산화물은 대기중으로 배출되면서 대기환경을 오염시키게 되므로, 우리나라에서는 질소산화물 농도를 법으로 정하여 규제하여 오고 있다.The nitrogen oxides produced in this way are polluted with the atmosphere while being discharged into the atmosphere. In Korea, nitrogen oxide concentration has been regulated by law.
2007년 7월 1일 이전까지의 질소산화물 농도 규제하에서는, 기동후 3시간 유예 조항과 다소 여유있는 데이터 사용에 따라 현재의 기술로서 대응이 가능하였으며, 운전환경 변화에 의해 질소산화물 농도 상승시에도 운전컨셉 수동 조정과 출력 감발 등의 조치를 통해 규제치 준수가 가능하였다.Under the nitrogen oxide concentration regulation before July 1, 2007, it was possible to cope with the current technology according to the three-hour grace clause and the use of more relaxed data after the start of operation. Measures such as manual adjustments and deratings were able to comply with regulatory values.
그러나, 2007년 7월 1일부터 시행된 질소산화물 농도 및 총량 규제하에서는 기동후 유예기준 조항 등이 삭제됨으로써 더욱 강화된 질소산화물의 농도 및 총량 저감의 필요성이 대두되었다.However, under the nitrogen oxide concentration and total regulation, which came into effect on July 1, 2007, the provision of the post-employment deferral criteria clause has been removed, and the necessity of further strengthening the concentration and total amount of nitrogen oxide has emerged.
이와 같은 질소산화물의 생성을 억제하기 위한 기술의 하나로서, 종래에는 희박예혼합 연소방식(Lean Premixed Combustion)의 건식 저질소 산화물 가스터빈 연소기가 종종 사용된다.As one of the techniques for suppressing the production of such nitrogen oxides, a dry low nitrogen oxide gas turbine combustor of a lean premixed combustion method is often used.
그러나, 상기한 종래의 희박예혼합 연소방식의 건식 저질소 산화물 가스터빈은 기구적으로만 제어를 하기 때문에 대기온도, 대기습도, 압축기의 성능, 연소실 상태, 연료버너 상태 등 많은 요소에 의해 좌우되는 가스터빈 연소기의 환경에 제대로 대응을 하지 못하는 문제점이 있다. However, the above-mentioned dry lean mixed nitrogen gas turbine of the lean mixed combustion method is controlled only by the mechanical mechanism, and thus is influenced by many factors such as air temperature, atmospheric humidity, compressor performance, combustion chamber state, fuel burner state, and the like. There is a problem that does not respond properly to the environment of the gas turbine combustor.
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 질소산화물의 배출 농도와 설정된 질소산화물 농도와의 편차를 계산하고, 설정값보다 높은 배출 농도 발생시 상대출력 신호를 보정하여 연료배분밸브의 개도 조정을 통해 가스터빈 운전중 연소과정에서 생성되는 질소산화물(NOx)의 농도를 자동으로 저감시키는, 가스터빈의 질소산화물 농도 자동 제어장치 및 방법을 제공하는 데 있다. An object of the present invention is to solve the conventional problems as described above, by calculating the deviation between the nitrogen oxide emission concentration and the set nitrogen oxide concentration, and correcting the relative output signal when the emission concentration higher than the set value to distribute the fuel The present invention provides an apparatus and a method for automatically controlling nitrogen oxide concentration of a gas turbine, by automatically reducing the concentration of nitrogen oxides (NOx) generated during combustion during gas turbine operation by adjusting the opening degree of a valve.
이 발명의 다른 목적은, 자동 보정진행중에는 적분동작 로직을 통해 밸브가 급격하게 동작하지 않도록 구성하여 운전중 화염상태가 급변하여 연소 불안정 발생 상황을 사전에 예방할 수 있는, 가스터빈의 질소산화물 농도 자동 제어장치 및 방법을 제공하는 데 있다. Another object of the present invention is to configure the valve so that it does not operate suddenly through the integral operation logic during the automatic calibration process, so that the flame state changes suddenly during operation to prevent the occurrence of combustion instability. To provide a control apparatus and method.
이 발명의 또다른 목적은, 연소상태의 이상을 사전에 감지하고 로직상 보정 중단조건도 추가함으로써 연소 안정성을 해치지 않는 범위 내에서만 동작되도록 하는, 가스터빈의 질소산화물 농도 자동 제어장치 및 방법을 제공하는 데 있다. It is yet another object of the present invention to provide an apparatus and method for automatically controlling the nitrogen oxide concentration of a gas turbine, which detects abnormality of the combustion state in advance and also adds a logic-correction stop condition so that it operates only within a range that does not impair combustion stability. There is.
상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 이 발명의 장치의 구성은, 센서부로부터 입력되는 신호를 이용하여, 연소실 연료분사 차압신호를 읽어와서 차압이 일정치(2bar) 미만인지를 판단하고, 비상제어 동작신호가 로직 '1'인지를 판단하고, PLS 신호가 로직 '1'인지를 판단하고, 질소산화물의 농도값을 읽어들여서 질소 산화물의 농도값이 일정치(200ppm) 이상인지를 판단하고, 질소산화물의 농도값의 하락추이가 1분당 일정치(10ppm) 이상인지를 판단하고, 연소실 연료분사 차압이 일정치(2bar) 미만이고 비상제어 동작신호가 로직 '1'이고 PLS 신호가 로직 '1'이거나 질소산화물의 농도값이 일정치(200ppm) 이상이거나 질소산화물의 농도값의 하락추이가 1분당 일정치(10ppm)이상인 경우에 보정값을 '0'으로 설정하고, 질소산화물의 농도값의 하락추이가 1분당 일정치(10ppm) 이상이 아닌 경우에 목표값-현재값을 연산하고 적분 연산 로직을 이용하여 보정값을 출력하고, 발전기 출력을 읽어들여서 보정값을 합산하고, 보정된 값에 따라 연료배분밸브 개도 기준값을 설정하고 연료배분밸브를 제어하는 제어부와, 상기한 제어부에 의해 제어되는 연료배분밸브부를 포함하여 이루어진다.As a means for achieving the above object, the configuration of the apparatus of the present invention reads the combustion chamber fuel injection differential pressure signal using a signal input from the sensor unit to determine whether the differential pressure is less than a certain value (2 bar), and emergency control. It is determined whether the operation signal is a logic '1', it is determined whether the PLS signal is a logic '1', and it is determined whether the concentration value of the nitrogen oxide is above a predetermined value (200 ppm) by reading the concentration value of the nitrogen oxide, and the nitrogen It is judged whether the fall trend of the oxide concentration value is more than a certain value (10 ppm) per minute, the combustion chamber fuel injection differential pressure is less than a certain value (2 bar), the emergency control operation signal is logic '1' and the PLS signal is logic '1'. If the concentration of nitrogen oxide is more than a certain value (200ppm) or if the concentration of nitrogen oxide is more than a certain value (10ppm) per minute, the correction value is set to '0' and the concentration of nitrogen oxide is decreased. Trend per minute If it is not more than 10ppm, calculate the target value-current value, output the correction value using the integral calculation logic, read the generator output, add the correction value, and adjust the fuel distribution valve opening reference value according to the corrected value. And a control unit for setting and controlling the fuel distribution valve, and a fuel distribution valve unit controlled by the control unit.
이 발명의 장치의 구성은, 상기한 제어부는, 보정값을 기존의 연료배분밸브개도 기준값에 더해주어 연료배분밸브를 더 열어주도록 함으로써 공기량대비 연료의 회박연소를 유도하여 질소산화물이 저감되도록 제어하면 바람직하다.In the configuration of the apparatus of the present invention, the control unit may control the reduction of nitrogen oxides by inducing combustion of fuel relative to the amount of air by adding the correction value to the existing fuel distribution valve opening reference value to open the fuel distribution valve further. desirable.
상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 이 발명의 방법의 구성은, 연소실 연료분사 차압신호를 읽어와서 차압이 일정치(2bar) 미만인지를 판단하는 단계와, 연소실 연료분사 차압신호로부터 차압이 일정치(2bar) 미만인 경우에 비상제어 동작신호가 로직 '1'인지를 판단하는 단계와, 비상제어 동작신호가 로직 '1'인 경우에 PLS 신호가 로직 '1'인지를 판단하는 단계와, 질소산화물의 농도값을 읽어들여서 질소산화물의 농도값이 일정치(200ppm) 이상인지를 판단하는 단계와, 질소산화물의 농도값이 일정치(200ppm) 이상이 아닌 경우에 질소산화물의 농도값의 하락추 이가 1분당 일정치(10ppm) 이상인지를 판단하는 단계와, 연소실 연료분사 차압이 일정치(2bar) 미만이고 비상제어 동작신호가 로직 '1'이고 PLS 신호가 로직 '1'이거나 질소산화물의 농도값이 일정치(200ppm) 이상이거나 질소산화물의 농도값의 하락추이가 1분당 일정치(10ppm)이상인 경우에 보정값을 '0'으로 설정하는 단계와, 질소산화물의 농도값의 하락추이가 1분당 일정치(10ppm) 이상이 아닌 경우에 목표값과 현재값의 편차(목표값-현재값)를 연산하고 적분 연산 로직을 이용하여 보정값을 출력하는 단계와, 발전기 출력을 읽어들여서 보정값을 합산하는 단계와, 보정된 값에 따라 연료배분밸브 개도 기준값을 설정하고 연료배분밸브를 제어하는 단계를 포함하여 이루어진다. As a means for achieving the above object, the configuration of the method of the present invention comprises the steps of: reading a combustion fuel injection differential pressure signal to determine whether the differential pressure is less than a constant value (2 bar); Determining whether the emergency control operation signal is logic '1' when less than (2bar), and determining whether the PLS signal is logic '1' when the emergency control operation signal is logic '1', and nitrogen oxide Determining whether or not the concentration value of nitrogen oxide is more than a certain value (200ppm) by reading the concentration value of, and if the concentration value of nitrogen oxide is not more than a certain value (200ppm) Determining whether or not a constant value (10ppm) or more per minute, the combustion chamber fuel injection differential pressure is less than a certain value (2bar), the emergency control operation signal is a logic '1' and the PLS signal is a logic '1' or the concentration of nitrogen oxides This constant (200 ppm) or when the concentration of nitrogen oxide is lower than the constant value per minute (10ppm), the correction value is set to '0', and the concentration of nitrogen oxide is lowered by the constant value per minute (10 ppm). Calculating the deviation between the target value and the present value (target value-present value) and outputting the correction value using the integral calculation logic, reading the generator output and summing up the correction value, if not abnormal; And setting the fuel distribution valve opening reference value according to the corrected value and controlling the fuel distribution valve.
이 발명의 방법의 구성은, 상기한 보정값 합산 단계는, 보정값을 기존의 연료배분밸브개도 기준값에 더해주어 연료배분밸브를 더 열어주도록 함으로써 공기량대비 연료의 회박연소를 유도하여 질소산화물이 저감되도록 하면 바람직하다.In the configuration of the method of the present invention, the above-described correction value summing step adds the correction value to the existing fuel distribution valve opening reference value to open the fuel distribution valve further, thereby inducing the burning of the fuel relative to the amount of air and reducing the nitrogen oxides. It is preferable if possible.
이 발명은, 질소산화물의 배출 농도와 설정된 질소산화물 농도와의 편차를 계산하고, 설정값보다 높은 배출 농도 발생시 상대출력 신호를 보정하여 연료배분밸브의 개도 조정을 통해 가스터빈 운전중 연소과정에서 생성되는 질소산화물(NOx)의 농도를 자동으로 저감시키며, 자동 보정진행중에는 적분동작 로직을 통해 밸브가 급격하게 동작하지 않도록 구성하여 운전중 화염상태가 급변하여 연소 불안정 발생 상황을 사전에 예방할 수 있으며, 연소상태의 이상을 사전에 감지하고 로직상 보정 중단조건도 추가함으로써 연소 안정성을 해치지 않는 범위 내에서만 동작되도 록 하는, 효과를 갖는다.The present invention calculates the deviation between the nitrogen oxide emission concentration and the set nitrogen oxide concentration, and corrects the relative output signal when the emission concentration is higher than the set value, thereby generating the fuel during the combustion process by adjusting the opening of the fuel distribution valve. It automatically reduces the concentration of NOx, and the valve is not operated suddenly through the integral operation logic during the automatic calibration process, so that the flame state changes suddenly during operation, preventing the occurrence of combustion instability in advance. By detecting the abnormality of the combustion condition in advance and adding a logic correction stop condition, it has the effect of operating only within the range that does not impair the combustion stability.
이하, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 이 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다. 이 발명의 목적, 작용, 효과를 포함하여 기타 다른 목적들, 특징점들, 그리고 동작상의 이점들이 바람직한 실시예의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings in order to describe in detail enough to enable those skilled in the art to easily carry out the present invention. . Other objects, features, and operational advantages, including the purpose, operation, and effect of the present invention will become more apparent from the description of the preferred embodiments.
참고로, 여기에서 개시되는 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 실시예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 부가 및 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시예가 가능함을 밝혀 둔다.For reference, the embodiments disclosed herein are only presented by selecting the most preferred embodiment in order to help those skilled in the art from the various possible examples, the technical spirit of the present invention is not necessarily limited or limited only by this embodiment Rather, various changes, additions, and changes are possible within the scope without departing from the spirit of the present invention, as well as other equivalent embodiments.
도 1은 이 발명의 일실시예에 따른 가스터빈의 질소산화물 농도 자동 제어장치의 블럭 구성도이다.1 is a block diagram of an apparatus for automatically controlling the nitrogen oxide concentration of a gas turbine according to an embodiment of the present invention.
도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 이 발명의 일실시예에 따른 가스터빈의 질소산화물 농도 자동 제어장치의 구성은, 센서부(10)와, 상기한 센서부(20)에 연결되어 있는 제어부(20)와, 상기한 제어부(20)에 연결되어 있는 연료배분밸브부(3)를 포함하여 이루어진다.As shown in Figure 1, the configuration of the automatic control apparatus for nitrogen oxide concentration of the gas turbine according to an embodiment of the present invention, the control unit (10), the control unit connected to the sensor unit (20) ( 20) and the fuel distribution valve unit 3 connected to the
상기한 제어부(20)의 구성은, 질소산화물의 농도 설정치와 현재값을 입력받아 비교하는 비교연산부와, 이 편차에 따라 연료배분밸브 제어에 사용되는 상대출 력을 보정하는 적분제어기와, 질소산화물 농도 하락 추세와 연소불안정 상태를 사전에 감지하여 보정을 중단하는 보호기를 포함하여 이루어진다.The configuration of the
도 2는 이 발명의 일실시예에 따른 가스터빈의 질소산화물 농도 자동 제어방법의 동작 순서도이다.2 is an operation flowchart of a method for automatically controlling the nitrogen oxide concentration of a gas turbine according to an embodiment of the present invention.
도 2에 도시되어 있는 바와 같이 이 발명의 일실시예에 따른 가스터빈의 질소산화물 농도 자동 제어방법은, 연소실 연료분사 차압신호를 읽어오는 단계(S10)와, 연소실 연료분사 차압신호로부터 차압이 일정치(2bar) 미만인지를 판단하는 단계(S20)와, 연소실 연료분사 차압신호로부터 차압이 일정치(2bar) 미만인 경우에 비상제어 동작신호가 로직 '1'인지를 판단하는 단계(S30)와, 비상제어 동작신호가 로직 '1'인 경우에 PLS 신호가 로직 '1'인지를 판단하는 하는 단계(S40)와, 질소산화물의 농도값을 읽어들이는 단계(S50)와, 질소산화물의 농도값이 일정치(200ppm) 이상인지를 판단하는 단계(S60)와, 질소산화물의 농도값이 일정치(200ppm) 이상이 아닌 경우에 질소산화물의 농도값의 하락추이가 1분당 일정치(10ppm) 이상인지를 판단하는 단계(S70)와, 연소실 연료분사 차압이 일정치(2bar) 미만이고 비상제어 동작신호가 로직 '1'이고 PLS 신호가 로직 '1'이거나 질소산화물의 농도값이 일정치(200ppm) 이상이거나 질소산화물의 농도값의 하락추이가 1분당 일정치(10ppm)이상인 경우에 보정값을 '0'으로 설정하는 단계(S120)와, 질소산화물의 농도값의 하락추이가 1분당 일정치(10ppm) 이상이 아닌 경우에 목표값과 현재값의 편차(목표값-현재값)를 연산하는 단계(S80)와, 목표값-현재값에 따라 적분 연산 로직을 이용하여 보정값을 출력하는 단계(S90)와, 발전기 출력을 읽어들이는 단계(S150)와, 발전 기 출력값에 보정값을 합산하는 단계(S140)와, 보정된 값에 따라 연료배분밸브 개도 기준값을 설정하는 단계(S160)와, 상기한 연료배분밸브 개도 기준값에 따라 연료배분밸브를 제어하는 단계(S70)를 포함하여 이루어진다. As shown in FIG. 2, the method for automatically controlling the nitrogen oxide concentration of a gas turbine according to an embodiment of the present invention includes reading a combustion chamber fuel injection differential pressure signal (S10) and a differential pressure from the combustion chamber fuel injection differential pressure signal. Determining whether it is less than 2 bar (S20), and when the differential pressure is less than a predetermined value (2 bar) from the combustion chamber fuel injection differential pressure signal, determining whether the emergency control operation signal is a logic '1' (S30), Determining whether the PLS signal is a logic '1' when the emergency control operation signal is a logic '1', reading a concentration value of nitrogen oxides (S50), and a concentration value of the nitrogen oxides; The step (S60) of determining whether or not the predetermined value (200ppm) or more, and when the concentration value of the nitrogen oxide is not more than the predetermined value (200ppm) the fall trend of the nitrogen oxide concentration value is more than a predetermined value (10ppm) per minute Step S70 of determining whether the combustion chamber fuel injection difference It is less than this value (2bar), emergency control operation signal is logic '1', PLS signal is logic '1', nitrogen oxide concentration value is more than certain value (200ppm) or nitrogen oxide concentration value is falling per minute. When the correction value is set to '0' when the value is more than a predetermined value (10 ppm) (S120), and when the falling trend of the concentration value of the nitrogen oxide is not more than the predetermined value (10 ppm) per minute, the target value and the present value Calculating a deviation (target value-present value) (S80), outputting a correction value using integration calculation logic according to the target value-present value (S90), and reading a generator output (S150). ), Adding the correction value to the generator output value (S140), setting the fuel distribution valve opening reference value according to the corrected value (S160), and adjusting the fuel distribution valve according to the fuel distribution valve opening reference value. Control step S70 is made.
상기한 구성에 의한, 이 발명의 일실시예에 따른 가스터빈의 질소산화물 농도 자동 제어장치 및 방법의 작용은 다음과 같다.By the above configuration, the operation of the nitrogen oxide concentration automatic control apparatus and method of the gas turbine according to an embodiment of the present invention is as follows.
가스터빈의 연소실내의 압력을 적절히 조절히여 질소산화물을 저감시키기 위해서는 가스터빈의 연소실로 유입된 공기와 연료인 천연가스의 압력을 적절히 조절해주어야 하는데, 압축기가 정해진 속도로 회전함으로써 가스터빈의 외부로부터 유입되는 공기량은 인위적인 조정이 불가능하므로 연료인 천연가스의 유입량을 인위적으로 조정해주어야만 한다. 즉, 인위적인 공기량 조절이 불가능하기 때문에 최적의 연소를 통한 질소산화물 생성을 억제하기 위해서는 외부 환경에 의해 변화되는 공기량에 맞춰 연소실로 공급되는 연료인 천연가스를 적절히 분배하고 압력을 조정하는 과정이 필요하다. In order to reduce the nitrogen oxides by properly adjusting the pressure in the combustion chamber of the gas turbine, the pressure of the natural gas, which is the fuel and the air flowing into the combustion chamber of the gas turbine, must be properly adjusted. Since the inflow of air cannot be artificially adjusted, the inflow of natural gas, which is a fuel, must be artificially adjusted. In other words, since it is impossible to control the amount of air, it is necessary to appropriately distribute the pressure and adjust the pressure of natural gas, which is a fuel supplied to the combustion chamber, in order to suppress the generation of nitrogen oxides through optimum combustion. .
천연가스의 압력은 날씨(습분, 대기압), 압축기 성능, 연소실 상태 등에 따라 변하게 되는데, 질소산화물의 저감을 위해서는 화염이 최대한 짧고 넓게 형성될 수 있도록 연료배분밸브의 개도를 조절하는 것이 가장 중요하다.The pressure of natural gas varies according to weather (moisture, atmospheric pressure), compressor performance, combustion chamber conditions, etc., and it is most important to control the opening of the fuel distribution valve so that the flame can be formed as short and wide as possible to reduce nitrogen oxides.
먼저 제어부(20)는 센서부(10)로부터 연소실 연료분사 차압신호를 읽어와서 (S10), 연소실 연료분사 차압신호로부터 차압이 일정치(2bar) 미만인지를 판단한다 (S20).First, the
연소실 연료분사 차압이 일정치(2bar) 미만인 경우에, 제어부(20)는 센서 부(10)로부터 입력되는 신호를 이용하여 비상제어 동작신호가 로직 '1'인지를 판단한다(S30).When the combustion chamber fuel injection differential pressure is less than a predetermined value (2 bar), the
비상제어 동작신호가 로직 '1'인 경우에 제어부(20)는 PLS 신호가 로직 '1'인지를 판단한다(S40).When the emergency control operation signal is a logic '1', the
그리고, 제어부(20)는 센서부(10)로부터 질소산화물의 농도값을 읽어들여서 (S50), 질소산화물의 농도값이 일정치(200ppm) 이상인지를 판단한다(S60). Then, the
질소산화물의 농도값이 일정치(200ppm) 이상이 아닌 경우에 제어부(20)는 질소산화물의 농도값의 하락추이가 1분당 일정치(10ppm) 이상인지를 판단한다(S70).If the concentration value of the nitrogen oxide is not more than a predetermined value (200ppm), the
위의 과정에서, 연소실 연료분사 차압이 일정치(2bar) 미만이고 비상제어 동작신호가 로직 '1'이고 PLS 신호가 로직 '1'이거나, 질소산화물의 농도값이 일정치(200ppm) 이상이거나, 질소산화물의 농도값의 하락추이가 1분당 일정치(10ppm)이상인 경우에, 제어부(20)는 보정값을 '0'으로 설정한다(S120).In the above process, the combustion chamber fuel injection differential pressure is less than a certain value (2bar), the emergency control operation signal is logic '1' and the PLS signal is logic '1', or the concentration value of the nitrogen oxide is more than a certain value (200ppm), When the falling trend of the concentration value of the nitrogen oxide is more than a predetermined value (10 ppm) per minute, the
만약 질소산화물의 농도값의 하락추이가 1분당 일정치(10ppm) 이상이 아닌 경우에, 제어부(20)는 목표값과 현재값의 편차(목표값-현재값)를 연산하여(S80), 목표값과 현재값의 편차(목표값-현재값)에 따라 적분 연산을 이용하여 보정값을 출력한다(S90). If the decrease in the concentration value of the nitrogen oxide is not more than a certain value (10 ppm) per minute, the
이와 함께, 제어부(20)는 센서부(10)로부터 발전기 출력을 읽어들인다(S150).In addition, the
다음에, 제어부(20)는 발전기 출력값에 보정값을 합산한 뒤에(S140), 보정된 값에 따라 연료배분밸브 개도 기준값을 설정하여(S160), 상기한 연료배분밸브 개도 기준값에 따라 연료배분밸브를 제어한다(S70). 이 경우에 보정값을 기존의 연료배분밸브개도 기준값에 더해주어 연료배분밸브를 더 열어주도록 함으로써 공기량대비 연료의 회박연소를 유도하여 질소산화물이 저감되도록 한다.Next, the
도 1은 이 발명의 일실시예에 따른 가스터빈의 질소산화물 농도 자동 제어장치의 블럭 구성도이다.1 is a block diagram of an apparatus for automatically controlling the nitrogen oxide concentration of a gas turbine according to an embodiment of the present invention.
도 2는 이 발명의 일실시예에 따른 가스터빈의 질소산화물 농도 자동 제어장법의 동작 흐름도이다.2 is an operation flowchart of a method for automatically controlling nitrogen oxide concentration of a gas turbine according to an embodiment of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
10 : 센서부 20 : 제어부10: sensor unit 20: control unit
30 : 연료배분 밸브부30: fuel distribution valve
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