KR20140000239A - 증기 터빈의 단기간 출력 상승을 조절하기 위한 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 유동 경로(2)를 형성하고 유동 매체(M)가 관류하는, 복수의 절탄기 가열 표면, 증발기 가열 표면 및 과열기 가열 표면(4)을 구비한, 상류에 연결된 화력 증기 발생기(1)를 이용하여 증기 터빈의 단기간 출력 상승을 조절하기 위한 방법에 관한 것이며, 이때 한 압력단에서 유동 매체(M)가 유동 경로(2)부터 분기되어 유동 매체 측에서 각각의 압력단의 과열기 가열 표면(4) 상류에서 유동 경로 내로 분사되며, 사전 설정된 온도 설정값으로부터, 각각의 압력단의 과열기 가열 표면이면서 유동 매체 측에서 마지막인 상기 과열기 가열 표면의 배출 온도의 편차에 대한 특징을 나타내는 제1 특성값이, 분사되는 유동 매체(M)의 양에 대한 조절 변수로서 이용되는, 증기 터빈의 단기간 출력 상승을 조절하기 위한 방법은 전체 증기 프로세스의 효율을 과도하게 저하하지 않아야 한다. 이와 동시에, 이러한 단기간 출력 상승은 화력 증기 발생기의 구조 형상과 무관하게 전체 시스템에 대한 지나친 구조 변경 없이 가능해야 한다. 또한, 증기 터빈의 단기간 출력 상승을 위해, 온도 설정값은 감소되고 특성값은 온도 설정값이 감소되는 시간 동안 일시적으로 편차에 대해 초과 비례적으로 증가된다.

Description

증기 터빈의 단기간 출력 상승을 조절하기 위한 방법{METHOD FOR CONTROLLING A SHORT-TERM INCREASE IN POWER OF A STEAM TURBINE}

본 발명은, 유동 경로를 형성하고 유동 매체가 관류하는, 복수의 절탄기 가열 표면, 증발기 가열 표면 및 과열기 가열 표면을 구비한, 상류에 연결된 화력 증기 발생기를 이용하여 증기 터빈의 단기간 출력 상승을 조절하기 위한 방법에 관한 것이며, 이때 한 압력단에서 유동 매체가 유동 경로부터 분기되어 유동 매체 측에서 각각의 압력단의 과열기 가열 표면 상류에서 유동 경로 내로 분사되며, 사전 설정된 온도 설정값으로부터, 각각의 압력단의 과열기 가열 표면이면서 유동 매체 측에서 마지막인 상기 과열기 가열 표면의 배출 온도의 편차에 대한 특징을 나타내는 제1 특성값이, 분사되는 유동 매체의 양에 대한 조절 변수로서 이용된다.

화력 증기 발생기는 화석 연료의 연소를 통해 발생하는 열을 이용해 과열 증기를 생산한다. 화력 증기 발생기는 주로 전력 생산에 이용되는 증기 발전 설비에서 대체로 이용된다. 이 경우, 생산된 증기는 증기 터빈에 공급된다.

또한, 증기 터빈의 다양한 압력단과 유사하게, 화력 증기 발생기도, 각각 내포된 물-증기 혼합물의 상이한 열적 상태를 갖는 복수의 압력단을 포함한다. 제1 (고압) 압력단에서는 유동 매체가 자신의 유동 경로 상에서 우선, 유동 매체를 예열하기 위해 잔열을 이용하는 절탄기를 관류하고, 이어서 증발기 가열 표면 및 과열기 가열 표면들의 다양한 단들을 관류한다. 증발기 내에서는 유동 매체가 증발되고, 그런 후에 경우에 따른 잔류 수분이 분리 장치에서 분리되며, 잔존하는 증기는 과열기 내에서 계속하여 가열된다. 그런 후에 과열된 증기는 증기 터빈의 고압부 내로 유입되어, 이 고압부에서 팽창되고, 증기 발생기의 후속하는 압력단으로 공급된다. 상기 압력단에서 증기는 다시 과열되고(중간 과열기) 증기 터빈의 후속하는 압력부로 공급된다.

상이한 외부 영향들 때문에, 과열기에 전달되는 열 출력이 심하게 요동할 수 있다. 그러므로 빈번하게 과열 온도를 조절해야 한다. 이는 통상적으로 대부분 냉각을 위해 개별 과열기 가열 표면들의 상류 또는 하류에 급수를 분사하는 것을 통해 달성되는데, 즉, 과류 라인이 유동 매체의 주 흐름으로부터 분기되어, 이에 상응하게 배치되는 분사 밸브들로 안내된다. 이 경우 분사는 통상적으로 과열기의 배출부에서 사전 설정된 온도 설정값과 온도 편차에 대한 특징을 나타내는 특성값을 통해 조절된다.

최근의 발전 설비에서는 높은 효율이 요구될 뿐 아니라, 가능한 유연한 작동 방식도 요구된다. 이와 같은 요건에는 특히 짧은 개시 시간 및 빠른 부하 변동 속도 외에도 전류 접속 네트워크 내의 주파수 장애를 보상하기 위해 가능한 수단도 속한다. 이러한 요구 사항을 충족하기 위해, 발전 설비는 예컨대 5% 이상의 추가 출력을 수 초 이내에 제공할 수 있어야 한다.

발전 설비 블록의 상기와 같은 초 단위 출력 변화는 증기 발생기와 증기 터빈의 매칭된 상호 작용을 통해서만 가능하다. 이를 위해 화력 증기 발생기는 저장기, 즉 증기 저장기 뿐만 아니라 연료 저장기의 이용에 기여할 수 있고 조정 변수인 급수, 분사수, 연료 및 공기의 빠른 변경에 기여할 수 있다.

이는 예컨대 이른바 스텝 밸브 또는 증기 터빈의 부분적으로 스로틀링되는 터빈 밸브들을 개방하는 것을 통해 이루어질 수 있으며, 그럼으로써 증기 터빈의 상류에서 증기 압력이 강하한다. 그럼으로써 증기는 상류에 연결된 화력 증기 발생기의 증기 저장기로부터 릴리즈되어 증기 터빈으로 공급된다. 상기 수단을 통해, 수 초 이내에 출력 상승이 달성된다.

그러나 예비량을 유지하기 위한 터빈 밸브들의 영구적인 스로틀링은 항상 효율 손실을 초래하며, 그럼으로써 경제적인 운영을 위해 스로틀링율은 반드시 필요한 정도로만 낮게 유지되어야 한다. 그 외에 몇몇 구조 형상의 화력 증기 발생기, 예컨대 강제 순환식 증기 발생기는 경우에 따라 예컨대 자연 순환식 증기 발생기보다 훨씬 더 작은 저장기 용적을 포함한다. 저장기 크기의 차이는 상술한 방법에서 발전 설비 블록의 출력 변화 시 거동에 영향을 준다.

그러므로 본 발명의 과제는, 전체 증기 프로세스의 효율이 과도하게 저하되지 않는, 상류에 연결된 앞서 언급한 유형의 화력 증기 발생기를 이용하여, 증기 터빈의 단기간 출력 상승을 조절하기 위한 방법을 제시하는 것에 있다. 이와 동시에 또 다른 목적은, 단기간 출력 상승이 화력 증기 발생기의 구조 형상과 무관하게 전체 시스템에 대한 지나친 구조 변경 없이 가능해지도록 하는 것에 있다.

상기 과제는 본 발명에 따라서, 증기 터빈의 단기간 출력 상승을 위해, 온도 설정값이 감소되고 특성값은 온도 설정값이 감소되는 시간 동안 일시적으로 편차에 대해 초과 비례적으로 증가됨으로써 해결된다.

이 경우 본 발명은, 급수의 추가적인 분사가 단기간의 신속한 출력 변화에 추가로 기여할 수 있다는 고려 사항을 기초로 한다. 다시 말해 과열기의 영역에서 상기 추가 분사를 통해서 증기 유동량이 일시적으로 증가될 수 있다. 그러나 분사가 이러한 분사를 통상적으로 컨트롤하는 증기 온도 조절 시스템의 바이패스 하에 릴리즈된다면, 이러한 경우 터빈 상류의 증기 온도가 허용 불가할 정도로 심하게 하강하는 것이 항상 방지될 수는 없다. 또한, 뒤이어 요구되는 전체의 증기 온도 조절의 재활성화 시에는 증기 온도의 조절 작동의 다소 심한 장애가 함께 고려되어야 한다. 이러한 언급한 이유로 인해, 부하 작동시 활성화되는 증기 온도 조절을 마찬가지로 단기간의 예비 출력을 제공하기 위해서 사용하는 것이 바람직하다. 따라서, 이러한 분사는 온도 설정값이 감소됨으로써 릴리즈되어야 한다. 온도 설정값의 점프는 상응하는 특성값을 통해, 조절기로 하여금 분사 조절 밸브의 개방도를 변경하게끔 하는 조절기 편차의 점프에 연결된다. 그에 따라 증기 터빈의 출력 상승은 정확히 상기 유형의 조치에 의해, 다시 말해 온도 설정값의 갑작스러운 감소에 의해 실현될 수 있다.

그러나 상기 출력 상승과, 그에 따른 분사 유동량은 가능한 한 신속하게 제공되어야 한다. 그러나 이 경우, 비록 조절의 안정성을 이유로 통상적인 부하 작동 상태에서 바람직하기는 하지만, 빠르게 제공되어야 하는 출력 상승의 경우에는 바람직하지 못한 사항으로 분사 유동량의 과도하게 빠른 변경을 방해하는, 조절 시스템의 완화 특성이 장애가 될 수 있다. 그러므로 조절은 단기간 출력 상승의 경우에 대해 이에 상응하게 매칭되어야 한다. 이는 특히 간단한 방식으로, 분사 유동량에 대한 조절 신호가 그에 상응하게 증폭되면서, 더욱 정확하게 말하면 목표하는 단기간 출력 상승의 시간 동안에 증폭되면서 가능해진다. 이를 위해, 사전 설정된 온도 설정값으로부터 유동 매체 측에서 마지막인 과열기 가열 표면의 배출 온도의 편차에 대한 특징을 나타내는 특성값은 온도 설정값이 감소되는 시간 동안에 일시적으로 편차에 대해 초과 비례적으로 증가된다.

상술한 방법에 따라서, 상응하는 조절 시스템에서는 감산기 부재를 통해서 목표하는 증기 온도와 측정된 증기 온도 간의 설정값 - 실제 값 비교가 실행된다. 각각 이용되는 조절 컨셉에 따라서, 상기 신호는, 이어서 입력 신호(조절 편차)로서 예컨대 PI 조절기로 전달되기 이전에, 재차 프로세스로부터의 추가 정보에 의해 추가로 수정될 수 있다. 바람직하게는 추가로 유동 매체의 분사 지점 직후의 온도, 다시 말하면 마지막 과열기 가열 표면의 유입부에서의 온도가 조절 변수로서 이용될 수 있다. 상기 유형의 이른바 이중 회로 조절의 경우 조절기 간섭을 통해 이루어지는 분사 유동량의 갑작스런 변경은 약화된다. 상기 상황에서는 신속한 간섭에 최적화된 조절이 오버슈트의 방지를 통해 안정화될 수 있다.

그러나 분사 시스템을 통한 신속 예비량의 제공을 위해 이중 회로 조절의 상기 완화 작용은 오히려 장애가 된다. 그러므로 특히 이중 회로 조절의 경우 특히 바람직하게는 특성값의 상술한 증폭식 매칭을 실행한다. 다시 말하면, 이로 인해 발생하는 증가로서, 사전 설정된 설정값에 대비되는 실제 온도의 편차의 조절 측의 인위적인 상기 증가에 의해서는, 이중 회로 조절의 경우, 마지막 과열기 가열 표면들의 유입부에서의 온도, 다시 말하면 분사 지점 직후의 온도에 의한 후속 보정이 비교적 적어지는 점이 달성된다. 그럼으로써 더욱 큰 조절 편차가 잔존하며, 이런 조절 편차는 직접적으로 더욱 강력한 조절기 응답, 다시 말하면 분사 유동량의 더욱 큰 증가를 초래하는데, 이런 점은 상기의 경우에 목표되는 사항이다. 그러나 특성값이 온도 설정값이 감소되는 시간 동안에만 일시적으로 초과 비례적으로 증가됨으로써, 상기 초과 증가의 영향은 다시 사라지며, 그럼으로써 설정값을 통해 설정된 증기 온도가 또한 실제로 달성될 수 있게 된다. 그에 따라 허용되지 않는 증기 온도 강하를 방지하는 이중 회로 조절의 장점은 여전히 유지된다.

특히 간단한 방식으로 특성값의 일시적인 증가는, 바람직하게는 설정값으로부터 온도의 편차에 대한 특징을 나타내는 특성값이, 상기 편차와, 온도 설정값의 시간별 변화량에 대한 특징을 나타내는 제2 특성값의 합으로부터 구해지면서 생성될 수 있다. 이 경우 특히 바람직한 구현예에 따라서 제2 특성값은, 실질적으로 증폭 계수로 곱해지는, 온도 설정값의 시간별 변화량이다. 이는, 조절 기술 측면에서, 사전 설정된 증기 온도 설정값이 1차 미분 부재의 입력 신호로서 이용되고 상기 부재의 출력값은 가열 표면 배출부에서 측정된 온도와 사전 설정된 온도로부터 발생하는 차이의 적합한 증폭 이후에 감산되면서 실현된다. 그럼으로써 편차의 목표하는 인위적인 증가는 특히 간단하게 실현되며, 추가의 1차 미분 부재를 통해서는 분사 유동량과 그에 따라 증기 터빈을 통해 추가로 릴리즈되는 출력이 훨씬 더 빠르게 상승된다.

미분 특성을 바탕으로, 다시 말하면 설정값의 시간별 변화량만을 고려하여, 시간이 계속 흐름에 따라 전체 시스템에 대한 상기 유형의 조절의 영향은 감소한다(소실 펄스). 이는, 미분 부재가 조절 편차에 추가로 영향을 미치지 않으며, 설정값을 통해 설정된 실제 온도도 달성된다는 점을 의미한다. 또한, 증기 온도의 설정값이 변경되지 않는 경우(통상적인 부하 작동 상태에서 보통의 경우)에도, 상기 유형의 구현예는 나머지 조절 구조에 어떠한 영향도 미치지 않는다. 그에 따라 통상적인 부하 작동 상태에서 상기 추가의 미분 부재를 포함하는 조절 구조와 상기 추가의 미분 부재를 포함하지 않는 조절 구조 간의 증기 온도 조절의 조절 거동에서는 어떠한 차이도 발생하지 않는다.

바람직한 구현예에 따라서, 특성값들 중 하나의 특성값의 매개 변수는 설비별로 특유하게 결정된다. 다시 말하면, 증폭의 높이, 미분 부재의 매개 변수 등은 특별히 개별적인 경우에 관련된 설비에 따라서 결정되어야 한다. 이는 예컨대 사전에 시뮬레이션 계산에 의해, 또는 조절을 개시하는 동안에 이루어질 수 있다.

바람직한 구현예에 따라서, 유동 경로를 형성하고 유동 매체가 관류하는 복수의 절탄기 가열 표면, 증발기 가열 표면 및 과열기 가열 표면을 구비한, 화력 증기 발생기에 대한 조절 시스템은 본원의 조절 방법을 실행하기 위한 수단들을 포함한다. 추가의 바람직한 구현예에 따라서, 증기 발전 설비를 위한 화력 증기 발생기는 상기 유형의 조절 시스템을 포함하며, 증기 발전 설비는 상기 유형의 화력 증기 발생기를 포함한다.

본 발명으로 달성되는 장점들은 특히, 분사 조절 방법을 이용하는 조건에서 증기 온도 설정값의 목표하는 감소를 통해, 흐름 방향에서 분사의 하류에 위치하는 금속 물질 내에 저장되는 열 에너지가 증기 터빈의 일시적인 출력 상승을 위해 이용될 수 있다는 점에 있다. 이 경우 상술한 매칭된 조절 방법이 적용된다면, 증기 온도 설정값의 갑작스러운 감소의 경우에 분사 시스템에 의해 훨씬 더 신속한 출력 상승이 실현될 수 있다. 이 경우, 이러한 방법은 각각의 압력단에서 개별적으로 적용 가능하거나 조합되어 적용 가능하며, 즉 신선한 증기(고압단)에서뿐만 아니라, 중간 과열부(중압단 또는 저압단)에서도 적용 가능하다.

존재하는 증기 온도 조절 시스템에의 집적을 통해, 분사 피팅부의 개방 이후 온도 조절의 조절 성능이 양호할 때 강하한 온도 설정값은 뚜렷하게 미달하지는 않는다. 따라서, 터빈 도입부에서 증기의 허용 불가할 정도로 심한 온도 강하가 효과적으로 저지된다. 조절 및 조정의 접속 프로세스 및 차단 프로세스도 생략되는데, 이는 조절 시스템이 지속적으로 활성된 상태로 유지될 수 있기 때문이다.

그 외에도 증기 터빈의 일시적인 출력 상승을 제공하기 위한 방법은 또 다른 조치들과 무관하게 이루어지며, 그럼으로써 예컨대 스로틀링되는 터빈 밸브들이 증기 터빈의 출력 상승을 더 강화하기 위해 추가로 개방될 수 있게 된다. 본원의 조절 방법의 효과는 상기 병행 조치들에 의해 대부분 영향을 받지 않는다.

여기서 강조되어야 하는 점은, 추가적인 출력에 대한 요건이 확고하게 사전 설정된 경우, 출력 상승을 위해 분사 시스템의 이용이 적용되어야 한다면, 터빈 밸브들의 스로틀링율이 감소될 수 있다는 사실이다. 이런 경우 목표하는 출력 릴리즈는 상기 상황에서 더욱 적은 스로틀링으로도, 가장 바람직한 경우에는 심지어 완전하게 추가의 스로틀링 없이도 달성될 수 있다. 따라서 설비는, 신속 예비량을 위해 설비가 이용할 수 있어야 하는 통상적인 부하 작동에서, 비교적 더욱 높은 효율로 작동될 수 있으며, 이런 점은 또한 운영상 비용을 감소시킨다.

마지막으로, 본원의 조절 방법은 지나친 구조적인 조치 없이도 실현될 뿐 아니라, 단지 추가 모듈들을 통해 조절 시스템 내에서 제공되거나 구현될 수 있다. 그럼으로써 더욱 큰 설비 유연성 및 이점이 추가 비용 없이 달성된다.

본 발명의 실시예는 도면에 따라 더욱 상세하게 설명된다.
도 1은 즉각적인 출력 릴리즈를 위해 이용하기 위한 이중 회로 조절에 의한, 중간 분사 조절 시스템의 데이터 측 연결부와 함께 화력 증기 발생기의 중압부를 유동 매체 측에서 도시한 개략적 회로도이다.
도 2는 고압 증기, 중간 과열 증기의 분사 증가와, 각각 상부 부하 영역에 있는 두 압력 시스템에서의 분사 증가를 통한, 화력 증기 발생기의 신속 예비량을 개선하기 위한 시뮬레이션 결과에 대한 그래프이다.
도 3은 고압 증기, 중간 과열 증기의 분사 증가와, 각각 하부 부하 영역에 대한 두 압력 시스템에서의 분사 증가를 통한, 화력 증기 발생기의 신속 예비량을 개선하기 위한 시뮬레이션 결과에 대한 그래프이다.

두 도에서 동일한 부재들은 동일한 도면 부호로 표시되어 있다.

화력 증기 발생기(1) 중에서, 도 1에는 예시로서 중압부가 도시되어 있다. 물론 본 발명은 또 다른 압력단들에서도 적용될 수 있다. 도 1에는 유동 매체(M)의 유동 경로(2) 중 일부, 특히 과열기 가열 표면들(4)이 개략적으로 도시되어 있다. 가열 가스 채널 내에서 개별 과열기 가열 표면들(4)의 공간 배치는 도시되어 있지 않으며 가변적이다. 도시된 과열기 가열 표면들(4)은, 직렬로 접속되어 있지만 명확성을 위해 차별화되지 않은 상태로 도시되어 있는 복수의 가열 표면을 각각 대표할 수 있다.

유동 매체(M)는 증기 터빈의 고압부 내의 도 1에 도시된 부분 내로의 유입부 상부에서 팽창한다. 이후, 선택적으로 유동 매체(M)는 도시된 부분에 도달하기 전에, 도시되지 않은 제1 과열기 가열 표면 내로 유입될 수 있다. 우선, 유동 매체 측에 분사 밸브(6)가 배치된다. 여기서 더 냉각되어 있고 증발되지 않은 유동 매체(M)는 화력 증기 발생기(1)의 중압부의 배출부(8)에서 배출 온도를 조절하기 위해 분사될 수 있다. 분사 밸브(6) 내로 유입되는 유동 매체(M)의 양은 분사 조절 밸브(10)를 통해 조절된다. 이 경우 유동 매체(M)는 앞서 유동 경로(2)에서 분기된 과류 라인(12)을 통해 공급된다. 또한, 유동 경로(2)에는 분사의 조절을 위해 복수의 측정 장치가 제공되는데, 다시 말하면 분사 밸브(6)의 하류와 과열기 가열 표면들(4)의 상류에 온도 측정 장치(14) 및 압력 측정 장치(16)가 배치되며, 과열기 가열 표면들(4)의 하류에는 온도 측정 장치(18)가 배치된다.

도 1의 나머지 부분에는 분사를 위한 조절 시스템(20)이 도시되어 있다. 우선 온도 설정값이 설정값 생성기(22)에서 설정된다. 상기 온도 설정값은 과열기 가열 표면들(4) 하류의 온도 측정 장치(18)의 출력값과 함께 감산기 부재(24)로 전달되며, 그에 따라 감산기 부재에서는 설정값으로부터 과열기 가열 표면들(4)의 배출부에서의 온도의 편차가 구해진다. 상기 편차는 가산기 부재(26)에서 보정되며, 보정은 과열기 가열 표면들(4)을 통과할 때 온도 변경의 시간 지연을 모델링한다. 이를 위해 과열기 가열 표면들(4)의 유입부에서의 온도가 온도 측정 장치(14)로부터, 입력측에서 가산기 부재(26)에 공급되는 시간 지연식 PTn 부재(28)로 전달된다. 가산기 부재(26)의 출력값은 최대값 부재(30)로 전달되고, 추가의 진행에서 온도 측정 장치(14)의 신호와 함께 감산기 부재(32)로 전달된다.

최대값 부재(30)에서는 입력측에서 추가의 매개 변수가 고려되고, 즉 온도가 압력에 좌우되는 비등 온도에 대해 어느 정도의 간격을 가져야 함이 고려된다. 이를 위해, 압력 측정 장치(16)에서 측정된 압력이 함수 부재(34)로 전달되며, 이 함수 부재는 상기 압력에 상응하는 유동 매체(M)의 비등 온도를 출력한다. 가산기 부재(36) 내에서는 생성기(38)로부터 앞서 설정되고 예컨대 10℃일 수 있고 비등선에 대해 안전 간격을 보장하는 상수가 가산된다. 이와 같이 결정된 최소 온도는 최대값 부재(30)로 전달된다. 최대값 부재(30) 내에서 결정된 신호는 감산기 부재(32)를 통해, 분사 조절 밸브(10)를 제어하기 위한 PI 조절 부재(40)로 전달된다.

배출 온도의 조절을 위해서뿐 아니라 즉각적인 예비 출력의 제공을 위해서도 분사 시스템을 이용할 수 있도록 하기 위해, 상기 분사 시스템은 증기 터빈의 단기간 출력 상승을 조절하기 위한 방법을 실행하기 위한 상응하는 수단들을 포함한다. 이를 위해 우선 설정값 생성기(22)에서 온도 설정값이 감소되며, 이런 점은 분사량의 증가를 야기한다. 또한, 상기 분사량의 증가가 직접적으로 출력 상승을 달성하도록 하기 위해, PI 조절 부재(40)의 신속한 조절기 응답이 보장되어야 한다. 그러나 온도 설정값으로부터 실제 온도의 편차는 PTn 부재(28)에 의해 변경 직후에 경감된다.

목표하는 신속한 출력 상승의 경우에 상기 사항을 방지하기 위해, 온도 설정값을 위한 설정값 생성기(22)의 신호가 1차 미분 부재(DT1)로 전달된다. 이를 위해 PT1 부재(42)는 입력 측에서 설정값 생성기(22)의 신호를 공급받고 출력 측에서는 설정값 생성기(22)의 원래의 신호와 함께, 출력값이 곱셈 부재(46)와 연결되어 있는 감산기 부재(44)로 접속되며, 상기 곱셈 부재는 신호를 생성기(48)로부터의 인수만큼, 예컨대 10만큼 증폭한다. 상기 신호는 가산기 부재(50)를 통해 감산기 부재(24)로부터의 온도 편차의 신호로 제공된다. 설정값을 변경하는 경우에 회로는 PT1 부재(42)를 통해 영(0)과 상이한 신호를 생성하고, 이 신호는 곱셈 부재(46)를 통해 증폭되면서, 편차에 대한 특징을 나타내는 특성값을 인위적으로 초과 비례적으로 증폭시킨다. 그런 다음 PTn 부재(28)의 연결을 통한 신호는 비교적 더욱 작아지면서, PI 조절 부재(40)의 더욱 신속한 조절기 응답이 강요된다. 그에 따라 신속하게 증기량 증가가 달성되고, 하류에 연결된 증기 터빈의 출력이 증가한다.

도 2에는 상술한 조절 방법의 활용하의 시뮬레이션 결과에 대한 그래프가 도시되어 있다. 95% 부하에서 고압 과열단 및 중급 과열단 또는 중간 과열단을 갖는 화력 증기 발생기의 각각의 단들에 대해, 설정값 생성기(22)에서의 온도 설정값의 20℃의 급격한 감소 이후의 완전 부하(52)에 대해 퍼센트로 나타낸 추가 출력이 초 단위의 시간(54)에 대해 도시되어 있다. 이미 언급한 바와 같이, 2개 단에서의 편차를 나타내는 특성값의 초과 비례적인 증폭을 위한 PT1 부재(42)를 갖는 상술한 회로가 적용될 수 있다. 곡선(56 및 58)은 고압부의 변경에 대한 결과를 도시하고, 곡선(60 및 62)은 중간 과열부의 변경에 대한 결과를 도시하고, 곡선(64 및 66)은 2개 단들의 변경에 대한 결과를 도시한다. 이 경우, 곡선들(56, 60 및 64)은 PT1 부재(42)가 없는 결과, 즉 통상의 조절 시스템에 따른 결과를 도시하고, 곡선들(58, 62 및 66)은 각각 상술한 바와 같은 PT1 부재(42)가 연결된 결과를 도시한다.

도 2에는 곡선들(58, 62 및 66)의 최대값이 각각 한편으로는 각각 상응하는 곡선들(56, 60 및 64)보다 더 높을 뿐만 아니라 더욱 왼쪽에 배치되어 있는 것으로 나타나 있다. 따라서, 추가로 릴리즈되는 출력은 한편으로는 더욱 높고, 다른 한편으로는 더욱 신속하게 제공된다. 가속도는 중간 과열부의 곡선(60 및 62)에서 더욱 낮게 나타나고, 이를 위해, 고압부에서보다 절대적으로 더 낮은 수준에 있을 때에도 출력의 두드러진 상대적인 상승이 나타난다.

도 3은 도 2에 비해 약간만 변경되어 있고, 40%의 부하에 대한 시뮬레이션된 곡선(56, 58, 60, 62, 64, 66)을 도시하고 있으며, 그 밖의 모든 매개 변수는 도 2와 동일하고, 곡선(56, 58, 60, 62, 64, 66)의 의미도 마찬가지로 동일하다.

본 도면에서 특히, 변경되지 않은 곡선들(56, 60 및 62)은 도 2에서보다 훨씬 더 평탄한 곡선을 도시하고, 즉 PI 조절 부재(40)의 더 느린 조절기 응답이 도시되어 있다. 고압부 내에서의 PT1 부재(42)의 상술한 연결을 통해, 곡선(58)의 최대값은 곡선(56)보다 더욱 왼쪽에 있으며 더욱 높고, 즉 더욱 신속하고 더욱 높은 출력 상승이 달성된다. 그러나 곡선(58)은 비교적 평탄하게 유지된다.

곡선(62)으로 도시된 중간 과열부의 변경은 유사한 거동을 나타내지만, 설정값의 변화 이후 약 60초의 비교적 높은 출력 상승을 추가로 나타내며, 이러한 설정값은 평탄한 곡선의 최대값으로 이어지기 위해 뒤이어 신속하게 재강하한다. 이에 상응하게, 이러한 출력 상승은 곡선(64)과 비교하여, 곡선(66)에 따른 두 압력단들의 변경시에도 나타난다.

상기 유형의 화력 증기 발생기(1)를 구비한 증기 발전 설비는 증기 터빈의 즉각적인 출력 릴리즈를 통해, 전류 접속 네트워크의 주파수를 보조하는 역할을 하는 출력 상승을 신속하게 제공할 수 있다. 상기 예비 출력이 통상적인 온도 조절 외에도 분사 밸브들의 이중 사용을 통해 달성됨으로써, 예비량을 제공하기 위한 증기 터빈 밸브들의 영구적인 스로틀링도 감소될 수 있거나, 완전하게 생략될 수 있으며, 그럼으로써 정규 작동 동안 특히 높은 효율이 달성되게 된다.

Claims (8)

1. 유동 경로(2)를 형성하고 유동 매체(M)가 관류하는, 복수의 절탄기 가열 표면, 증발기 가열 표면 및 과열기 가열 표면(4)을 구비한, 상류에 연결된 화력 증기 발생기(1)를 이용하여 증기 터빈의 단기간 출력 상승을 조절하기 위한 방법이며, 이때 한 압력단에서 유동 매체(M)가 유동 경로(2)부터 분기되어 유동 매체 측에서 각각의 압력단의 과열기 가열 표면(4) 상류에서 유동 경로 내로 분사되며, 사전 설정된 온도 설정값으로부터, 각각의 압력단의 과열기 가열 표면이면서 유동 매체 측에서 마지막인 상기 과열기 가열 표면의 배출 온도의 편차에 대한 특징을 나타내는 제1 특성값이, 분사되는 유동 매체(M)의 양에 대한 조절 변수로서 이용되며,
   증기 터빈의 단기간 출력 상승을 위해, 상기 온도 설정값은 감소되고 상기 특성값은 온도 설정값이 감소되는 시간 동안 일시적으로 편차에 대해 초과 비례적으로 증가되는, 증기 터빈의 단기간 출력 상승을 조절하기 위한 방법.
2. 제1항에 있어서, 추가로 유동 매체(M)의 분사 지점 직후의 온도는 분사되는 유동 매체(M)의 양에 대한 조절 변수로서 이용되는, 증기 터빈의 단기간 출력 상승을 조절하기 위한 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 특성값은 상기 편차와, 온도 설정값의 시간별 변화량에 대한 특징을 나타내는 제2 특성값의 합으로부터 구해지는, 증기 터빈의 단기간 출력 상승을 조절하기 위한 방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 제2 특성값은 실질적으로 증폭 계수로 곱해지는, 온도 설정값의 시간별 변화량인, 증기 터빈의 단기간 출력 상승을 조절하기 위한 방법.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 특성값들 중 하나의 특성값의 매개 변수가 설비별로 특유하게 결정되는, 증기 터빈의 단기간 출력 상승을 조절하기 위한 방법.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행하기 위한 수단들을 포함하는, 유동 경로(2)를 형성하고 유동 매체(M)가 관류하는 복수의 절탄기 가열 표면, 증발기 가열 표면 및 과열기 가열 표면(4)을 구비한, 화력 증기 발생기(1)용 조절 시스템(20).
7. 제6항에 따른 조절 시스템(20)을 구비한 증기 발전 설비용 화력 증기 발생기(1).
8. 제7항에 따른 화력 증기 발생기(1)를 구비한 증기 발전 설비.

Images