KR20180118992A - 가스터빈 제어장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가스 터빈에서 배출되는 유해가스를 줄이기 위한 가스터빈 제어장치 및 방법에 관한 것으로, 본 발명에서 개시된 공기를 흡입하여 압축하는 압축기, 상기 압축기에서 압축한 압축공기를 연소기 및 터빈으로 공급하는 공급기, 상기 압축공기와 연료를 연소시켜 고온, 고압의 연소가스를 생성하는 연소기, 및 상기 연소기에 발생하는 연소가스에 의해 회전하는 터빈을 구비하고, 상기 터빈의 회전에 의하여 발전기를 구동하는 가스터빈 시스템의 제어장치는 상기 연소기에서 생성된 연소가스가 들어오는 상기 터빈의 입구 온도를 나타내는 터빈 입구 온도 및 상기 터빈에서 배출되는 배출가스의 온도를 나타내는 배출가스 온도를 측정하는 센싱부 및 상기 센싱부에서 측정한 터빈 입구 온도 및 배출가스 온도를 바탕으로 상기 터빈으로 공급되는 압축공기의 양을 조정하도록 상기 공급기를 제어하는 압축공기 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 낮은 부하 상태에서도 연소기에서의 완전 연소를 가능하게 하여 배출되는 유해가스의 양을 줄일 수 있는 효과가 있다.

Description

가스터빈 제어장치 및 방법 {Apparatus and Method for controlling Gas Turbine}
본 발명은 가스터빈 제어장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 가스 터빈에서 배출되는 유해가스를 줄이기 위한 가스터빈 제어장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 가스터빈이나 증기터빈처럼 터빈(turbine)을 구비한 기관 또는 장치는 기체 또는 유체의 열에너지를 기계적 에너지인 회전력으로 변환하는 동력발생장치로 기체 또는 유체에 의해 축회전하는 로터(rotor) 및 상기 로터를 지지하고 감싸는 스테이터(stator)를 포함하고 있다.
전기를 생산하기 위하여 발전소 등에서 사용되는 가스터빈의 구조를 간단히 살펴보면 공기를 압축하여 고압의 공기를 연소기에 공급하는 압축기, 연소가스를 생성하기 위한 연소기, 및 연소기로부터 토출되는 연소가스에 의해 구동하는 터빈을 포함할 수 있다.
가스터빈의 압축기는 일반적으로 터빈의 축과 일체로 결합되어 터빈과 같이 축회전을 하며, 이렇게 축회전을 하면서 외부 공기를 흡입하여 압축하게 된다. 압축된 공기는 연소기로 공급되며, 연소기에서는 압축된 공기에 연료를 공급하여 연소시킴으로써 고온, 고압의 연소 가스를 생성하고, 이를 터빈으로 공급한다.
터빈으로 공급된 고온, 고압의 연소가스는 터빈의 회전익을 구동시켜 터빈의 로터(rotor)를 회전시키게 된다.
이와 같이 구성된 가스터빈은 압축기에서 압축된 공기가 터빈을 냉각시키기 위하여 일부의 압축 공기를 터빈에 공급하고, 일부는 연소기로 공급하는 시스템을 갖추고 있다.
그리고 일반적으로 가스터빈은 효율을 최대로 하면서 배출가스를 최소화할 수 있도록 하기 위하여 터빈 입구에서의 온도를 최적의 온도로 유지하도록 제어된다. 하지만 부하가 낮아지면서 터빈 입구의 온도를 일정하게 유지하기 힘들게 되고 결국, 낮아지게 되는데 터빈 입구의 온도가 낮아지면 그에 따라 유해 배출가스가 증가하게 된다. 따라서 부하가 낮은 경우에도 터빈 입구의 온도를 일정하게 유지하여 유해 배출가스의 증가를 방지하도록 하는 제어가 필요하게 된다.
본 발명의 목적은 낮은 부하 상태에서도 터빈 입구의 온도를 최적의 온도로 일정하게 유지하도록 하는 가스 터빈 제어 장치 및 방법을 제공함에 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 공기를 흡입하여 압축하는 압축기, 상기 압축기에서 압축한 압축공기를 연소기 및 터빈으로 공급하는 공급기, 상기 압축공기와 연료를 연소시켜 고온, 고압의 연소가스를 생성하는 연소기, 및 상기 연소기에 발생하는 연소가스에 의해 회전하는 터빈을 구비하고, 상기 터빈의 회전에 의하여 발전기를 구동하는 가스터빈 시스템의 제어장치는 상기 연소기에서 생성된 연소가스가 들어오는 상기 터빈의 입구 온도를 나타내는 터빈 입구 온도 및 상기 터빈에서 배출되는 배출가스의 온도를 나타내는 배출가스 온도를 측정하는 센싱부 및 상기 센싱부에서 측정한 터빈 입구 온도 및 배출가스 온도를 바탕으로 상기 터빈으로 공급되는 압축공기의 양을 조정하도록 상기 공급기를 제어하는 압축공기 제어부를 포함할 수 있다.
그리고 상기 압축공기 제어부는 상기 배출가스 온도가 설정된 임계치 이하인 경우에는 제1 설정량의 압축공기를 공급하고, 상기 배출가스 온도가 상기 설정된 임계치이고, 상기 터빈 입구 온도가 설정된 최대치 이하이면 제2 설정량 비율로 압축공기를 추가적으로 공급하도록 상기 공급기를 제어할 수 있으며, 이에 더하여 상기 제2 설정량 비율을 (상기 제1 설정량)X(상기 터빈 입구 온도의 설정된 최대치-측정된 터빈 입구 온도)/(상기 터빈 입구 온도의 설정된 최대치)에 비례하도록 설정할 수 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 공기를 흡입하여 압축하는 압축기, 상기 압축기에서 압축한 압축공기를 연소기 및 터빈으로 공급하는 공급기, 상기 압축공기와 연료를 연소시켜 고온, 고압의 연소가스를 생성하는 연소기, 및 상기 연소기에 발생하는 연소가스에 의해 회전하는 터빈을 구비하고, 상기 터빈의 회전에 의하여 발전기를 구동하는 가스터빈 시스템의 제어장치는 상기 터빈에 구비된 로터(rotor)의 회전속도 및 터빈에서 배출되는 배출가스의 온도를 나타내는 배출가스 온도를 측정하는 센싱부 및 상기 센싱부에서 측정한 상기 터빈에 구비된 로터의 회전속도 및 배출가스 온도를 바탕으로 상기 터빈으로 공급되는 압축공기의 양을 조정하도록 상기 공급기를 제어하는 압축공기 제어부를 포함할 수 있다.
그리고 상기 압축공기 제어부는 상기 배출가스 온도가 설정된 임계치 이하인 경우에는 제1 설정량의 압축공기를 공급하고, 상기 배출가스 온도가 상기 설정된 임계치이고, 상기 로터의 회전속도가 변곡점 회전속도-변곡점 회전속도는 상기 배출가스 온도가 상기 설정된 임계치에서 상기 설정된 임계치보다 낮은 값으로 변화가 시작될 때의 상기 로터의 회전속도를 나타냄-이하이면 제3 설정량 비율로 압축공기를 추가적으로 공급하도록 상기 공급기를 제어할 수 있고, 또한 상기 제3 설정량 비율을 (상기 제1 설정량)X(상기 변곡점 회전속도 - 측정된 회전속도)/(상기 변곡점 회전속도)에 비례하도록 설정할 수 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 가스 터빈 시스템은 공기를 흡입하여 압축하는 압축기, 상기 압축기에서 압축한 압축공기를 연소기 및 터빈으로 공급하는 공급기, 상기 압축공기와 연료를 연소시켜 고온, 고압의 연소가스를 생성하는 연소기, 상기 연소기에 발생하는 연소가스에 의해 회전하는 터빈, 상기 터빈의 회전에 의해 구동되는 발전기 및 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 한에 기재된 제어장치를 포함할 수 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 공기를 흡입하여 압축하는 압축기, 상기 압축기에서 압축한 압축공기를 연소기 및 터빈으로 공급하는 공급기, 상기 압축공기와 연료를 연소시켜 고온, 고압의 연소가스를 생성하는 연소기, 및 상기 연소기에 발생하는 연소가스에 의해 회전하는 터빈을 구비하고, 상기 터빈의 회전에 의하여 발전기를 구동하는 가스터빈 시스템의 제어방법은 상기 연소기에서 생성된 연소가스가 들어오는 상기 터빈의 입구 온도를 나타내는 터빈 입구 온도 및 상기 터빈에서 배출되는 배출가스의 온도를 나타내는 배출가스 온도를 측정하는 단계 및 측정한 상기 터빈 입구 온도 및 상기 배출가스 온도를 바탕으로 상기 터빈으로 공급되는 압축공기의 양을 조정하도록 상기 공급기를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
그리고 상기 공급기를 제어하는 단계는 상기 배출가스 온도가 설정된 임계치 이하인 경우에는 제1 설정량의 압축공기를 공급하는 단계 및 상기 배출가스 온도가 상기 설정된 임계치이고, 상기 터빈 입구 온도가 설정된 최대치 이하이면 제2 설정량 비율로 압축공기를 추가적으로 공급하도록 상기 공급기를 제어하는 단계를 포함하고, 상기 제2 설정량 비율로 압축공기를 추가적으로 공급하도록 상기 공급기를 제어하는 단계는 상기 제2 설정량 비율을 (상기 제1 설정량)X(상기 터빈 입구 온도의 설정된 최대치-측정된 터빈 입구 온도)/(상기 터빈 입구 온도의 설정된 최대치)에 비례하도록 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 공기를 흡입하여 압축하는 압축기, 상기 압축기에서 압축한 압축공기를 연소기 및 터빈으로 공급하는 공급기, 상기 압축공기와 연료를 연소시켜 고온, 고압의 연소가스를 생성하는 연소기, 및 상기 연소기에 발생하는 연소가스에 의해 회전하는 터빈을 구비하고, 상기 터빈의 회전에 의하여 발전기를 구동하는 가스터빈 시스템의 제어방법은 상기 터빈에 구비된 로터(rotor)의 회전속도 및 터빈에서 배출되는 배출가스의 온도를 나타내는 배출가스 온도를 측정하는 단계 및 측정한 상기 터빈에 구비된 로터의 회전속도 및 상기 배출가스 온도를 바탕으로 상기 터빈으로 공급되는 압축공기의 양을 조정하도록 상기 공급기를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
그리고 상기 공급기를 제어하는 단계는 상기 배출가스 온도가 설정된 임계치 이하인 경우에는 제1 설정량의 압축공기를 공급하는 단계 및 상기 배출가스 온도가 상기 설정된 임계치이고, 상기 로터의 회전속도가 변곡점 회전속도-변곡점 회전속도는 상기 배출가스 온도가 상기 설정된 임계치에서 상기 설정된 임계치보다 낮은 값으로 변화가 시작될 때의 상기 로터의 회전속도를 나타냄-이하이면 제3 설정량 비율로 압축공기를 추가적으로 공급하도록 상기 공급기를 제어하는 단계를 포함할 수 있고, 상기 제3 설정량 비율로 압축공기를 추가적으로 공급하도록 상기 공급기를 제어하는 단계는 상기 제3 설정량 비율을 (상기 제1 설정량)X(상기 변곡점 회전속도 - 측정된 회전속도)/(상기 변곡점 회전속도)에 비례하도록 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 낮은 부하 상태에서도 연소기에서의 완전 연소를 가능하게 하여 배출되는 유해가스의 양을 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면 터빈에 공급되는 냉각용 압축공기의 양을 조정하여 터빈에서 배출되는 배출가스의 온도를 낮출 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스 터빈 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 부하에 따른 연소가스의 터빈(20) 인입 온도 및 배출가스 온도의 관계를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제어장치(100)의 구조를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제어장치에 의한 제어 결과를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스 터빈 시스템의 제어장치(100)의 제어방법을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 연소가스의 터빈 입구 온도를 측정할 수 없는 경우 가스 터빈 시스템의 제어장치(100)의 제어 방법을 도시한 도면이다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우 뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
어느 부분이 다른 부분의 "위에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수 있다. 대조적으로 어느 부분이 다른 부분의 "바로 위에" 있다고 언급하는 경우, 그 사이에 다른 부분이 수반되지 않는다.
제1, 제2 및 제3 등의 용어들은 다양한 부분, 성분, 영역, 층 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 사용되나 이들에 한정되지 않는다. 이들 용어들은 어느 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션을 다른 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 서술하는 제1 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 제2 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션으로 언급될 수 있다.
여기서 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
"아래", "위" 등의 상대적인 공간을 나타내는 용어는 도면에서 도시된 한 부분의 다른 부분에 대한 관계를 보다 쉽게 설명하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 용어들은 도면에서 의도한 의미와 함께 사용 중인 장치의 다른 의미나 동작을 포함하도록 의도된다. 예를 들면, 도면 중의 장치를 뒤집으면, 다른 부분들의 "아래"에 있는 것으로 설명된 어느 부분들은 다른 부분들의 "위"에 있는 것으로 설명된다. 따라서 "아래"라는 예시적인 용어는 위와 아래 방향을 전부 포함한다. 장치는 90˚ 회전 또는 다른 각도로 회전할 수 있고, 상대적인 공간을 나타내는 용어도 이에 따라서 해석된다.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련 기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스 터빈 시스템을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 가스 터빈 시스템은 압축기(10), 공급기(50), 연소기(30), 터빈(20), 및 제어장치(100)를 포함할 수 있고,
압축기(10)는 외부 공기를 흡입하여 압축하여 고압의 공기를 생성하는 기능을 수행할 수 있다. 압축된 공기는 공급기(50)에 의해서 연소기(30)로 전달될 수 있으며, 일부의 압축 공기는 터빈(20)으로 전달되어 터빈을 냉각시키기 위하여 사용될 수 있다. 이때 터빈으로 가는 압축 공기는 공기의 온도를 낮추기 위하여 냉각기(미도시)를 거치면서 온도가 낮아진 이후에 터빈(20)으로 전달될 수 있다.
연소기(30)는 압축기(10)로부터 들어오는 압축공기에 연료를 주입하여 연소시켜 고압, 고온의 연소 가스를 생성하여 터빈(20)에 제공할 수 있다. 터빈(20)으로 공급된 고온, 고압의 연소가스는 터빈의 회전익을 구동시켜 터빈(20)의 로터를 회전시키게 된다. 터빈(20)으로 공급된 고온, 고압의 연소가스는 터빈의 회전익을 구동시키면서 온도와 압력이 낮아지게 되고 배출가스로서 대기중으로 방출되게 된다.
그리고 터빈(20)과 압축기(10)는 하나의 축(40)에 같이 고정되어 있어 상술한 바처럼 터빈(20)의 로터가 회전하면서 압축기(10) 또한 회전할 수 있다.
제어장치(100)는 일반적으로 가스 터빈 시스템의 효율적인 구동을 위하여 다양한 제어를 할 수 있는데, 본 발명에서는 특히 터빈(20)으로 공급되는 압축공기의 양을 조정하기 위하여 공급기(50)를 제어하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 가스터빈 시스템은 연료를 연소시켜 터빈(20)의 로터를 회전시켜 발전을 수행할 수 있는데 이때 상술한 바처럼 유해한 배출가스가 생성되게 된다. 유해한 배출가스의 생성을 최소화하기 위해서는 주입되는 연료를 완전히 연소시킬 필요가 있다. 즉, 연소기에서 생성되는 연소가스의 터빈(20) 입구에서의 온도를 최대한 높게, 그리고 일정하게 유지함으로써 유해한 배출가스의 생성을 최소화할 수 있다. 그리고 가스터빈 시스템의 출력은 연소기(30)에 유입되는 연료의 양을 제어하는 연료밸브를 제어함으로써 직접 제어할 수 있다.
즉, 제어장치(100)는 연소가스의 터빈 입구 온도(Turbine Inlet Temperature) 및 배출가스 온도(Exhaust Gas Temperature)를 바탕으로 가스터빈 시스템이 효율적으로 운행될 수 있도록 제어를 수행할 수 있다.
도 2는 부하에 따른 연소가스의 터빈(20) 인입 온도 및 배출가스 온도의 관계를 도시한 도면이다.
일반적인 상황에서 가스 터빈 시스템은 최적의 효율 및 최소의 유해 배출가스를 획득하기 위하여 터빈 입구 온도를 최대한 높게, 그리고 일정하게 유지하고자 한다. 터빈 입구 온도의 한계는 터빈 및 연소기의 온도에 대한 내구성에 의하여 결정될 수 있다. 즉, 터빈 및/또는 연소기의 구성품이 영향을 받지 않을 수 있는 최대의 온도로 터빈 입구 온도를 설정할 수 있고, 제어장치(100)는 터빈 입구 온도가 설정된 최대치에서 유지될 수 있도록 연소기에 공급하는 압축 공기량 및 연료량을 결정하여 제어할 수 있다.
그런데, 도 2를 참조하면, 부하가 클수록 터빈 입구 온도(210)는 일정하게 유지하면서 배출가스 온도(220)는 낮아지게 된다. 반대로 보면 부하가 작아질수록 터빈 입구 온도(210)는 일정하게 유지하면서 배출가스 온도(220)는 높아지게 된다. 이는 부하에 맞추어서 터빈(20)에서의 로터의 회전이 작아져 소비하는 열 에너지가 작아지게 되기 때문이다. 즉, 동일한 온도로 터빈으로 인입되는 연소가스에서 부하가 작아질수록 소비되는 열 에너지가 작아지게 되기 때문에 배출가스 온도(220)는 커지게 된다. 그리고 배출가스 온도(220) 또한 환경규제 등에 의해서 임계치 이상으로 올라갈 수 없다. 즉, 임계치 이상이 되면 유해 배출가스의 양이 제어할 수 있는 범위를 벗어나게 되어 규제 범위 이상의 유해 가스를 배출할 수 있기 때문이다.
따라서 제어장치(100)는 배출가스 온도(220)를 임계치 이상으로 올라가지 못하도록 하기 위하여 연소가스의 터빈 입구 온도(210)를 낮추도록 제어하게 된다. 즉, 부하가 최대 생산 가능한 부하보다 작은 부분부하 상태(211)에서는 배출가스 온도(220)를 임계치 이상으로 올라가지 못하도록 하기 위하여 터빈 입구 온도(210)를 낮추도록 제어할 수 있다. 하지만, 터빈 입구 온도(210)를 낮추게 되면 가스 터빈 시스템의 효율이 저하되고, 또한 연료의 불완전 연소에 의하여 유해 물질이 배출가스에 더 많이 포함되어 있을 수 있다. 이를 방지하기 위해서는 터빈 입구 온도(210)가 최대치에서 계속 유지하도록 제어하면서 배출가스 온도(220)를 저하시킬 필요가 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제어장치(100)의 구조를 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 제어장치(100)는 센싱부(110)와 압축공기 제어부(120)를 포함할 수 있다. 센싱부(110)는 터빈 입구 온도(210) 및 배출가스 온도(220)를 측정할 수 있다. 또한 터빈(20)에 있는 로터의 회전 수를 측정하여 이를 바탕으로 부하를 추정할 수 있다.
압축공기 제어부(120)는 상기 센싱부(110)에서 측정한 터빈 입구 온도(210), 배출가스 온도(220), 및/또는 부하를 바탕으로 연소기(30) 및 터빈(20)으로 가는 압축공기의 양을 제어할 수 있다. 압축공기 제어부(120)는 먼저 부하가 줄어들면서 배출가스 온도(220)가 상승하게 되면 연소기(30)로 인입되는 압축공기의 양을 제어하여 터빈 입구 온도(210)를 최대치로 계속 유지할 수 있도록 하여 준다. 이에 더하여 압축공기 제어부(120)는 배출가스 온도(220)의 계속적인 상승으로 임계치에 도달한 경우에는 터빈(20)의 냉각을 위하여 터빈(20)으로 공급하는 압축 공기의 양을 늘리도록 공급기(50)를 제어할 수 있다. 이에 의하여 터빈으로 인입되는 연소 가스는 더욱 냉각될 수 있고, 그에 따라 배출가스 온도를 낮출 수 있다. 이때 늘려주는 압축 공기의 양은 현재 측정된 터빈 입구 온도를 바탕으로 결정할 수 있다. 일 실시 예로서 (터빈 입구 온도의 최대치 - 현재 터빈 입구 온도)/(터빈 입구 온도의 최대치)에 의하여 구해지는 비율에 비례하도록 공급하는 압축 공기의 양을 늘릴 수 있다.
상술한 것처럼 터빈으로 공급하는 압축 공기의 양을 늘림으로써 배출가스 온도를 더욱 낮추고 그에 따라 터빈 입구 온도를 낮출 필요 없이 배출가스 온도를 임계치 이하로 제어할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제어장치에 의한 제어 결과를 도시한 도면이다.
부하가 낮은 영역(213)에서 도 4를 도 2와 비교하면 배출가스 온도(220)가 임계치에 다다르더라도 터빈 입구 온도(210)를 최대치로 유지할 수 있음을 알 수 있다. 이에 의하여 연료의 완전 연소가 가능하고 유해 가스의 배출을 최소화할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스 터빈 시스템의 제어장치(100)의 제어방법을 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스 터빈 시스템의 제어장치(100)는 먼저 센싱부(110) 등을 이용하여 터빈 입구 온도 및 배출가스 온도를 측정(S510)한다. 일반적인 정상 동작의 경우에는 터빈 입구 온도는 최대치 주변에 있을 수 있고, 배출가스 온도는 임계치 이하에 있게 된다. 이처럼 배출가스 온도가 임계치 이하인 경우에 제어장치(100)는 제1 설정량의 압축공기가 터빈(20)에 계속 공급(S520)되도록 제어할 수 있다. 하지만, 요구하는 부하의 감소에 의하여 터빈(20)의 로터의 회전 속도가 줄어들게 되면 배출가스 온도가 올라가게 된다. 그러다가 배출가스 온도가 임계치에 도달하고, 터빈 입구 온도가 최대치 이하가 되면 제2 설정량 비율로 압축공기 공급을 늘릴 수 있다(S530). 이때 제2 설정량 비율은 측정된 터빈 입구 온도를 바탕으로 설정할 수 있는데 일 실시 예로서 (터빈 입구 온도의 최대치 - 현재 터빈 입구 온도)/(터빈 입구 온도의 최대치)로 구해진 비율로 설정할 수 있다.
한편, 상술한 설명에서 터빈 입구 온도를 측정할 수 있는 것으로 상정하였지만 터빈 입구 온도가 너무 높아 측정이 불가능할 수 있다. 이 경우에는 부하 및 배출가스 온도를 바탕으로 터빈 입구 온도를 추정할 수 있다.
즉, 가스 터빈 시스템의 제어장치(100)는 도 2를 참조하여 배출가스 온도와 부하를 바탕으로 터빈 입구 온도를 추정할 수 있다. 따라서 배출가스 온도가 임계치에 있고 부하의 크기가 작은 상태(211)에서는 터빈 입구 온도가 최대치 이하에 있다고 판단할 수 있다. 이때에 제어장치(100)는 부하량 또는 터빈(20) 로터의 회전속도를 바탕으로 터빈으로 공급하는 압축공기의 추가 비율을 설정할 수 있다. 일 실시 예로서 정상적인 상태에서 터빈 입구 온도가 최대치에 있고 배출가스 온도가 임계치에서 줄어드는 지점(A)의 부하량과 현재(B)의 부하량을 바탕으로 (A 지점 부하량 - 현재 부하량)/(A지점 부하량)으로 구한 값에 비례하여 터빈으로 공급하는 압축공기의 추가 비율을 설정할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 연소가스의 터빈 입구 온도를 측정할 수 없는 경우 가스 터빈 시스템의 제어장치(100)의 제어 방법을 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스 터빈 시스템의 제어장치(100)는 먼저 센싱부(110) 등을 이용하여 부하량 및 배출가스 온도를 측정(S610)한다. 일반적인 정상 동작의 경우에는 터빈 입구 온도는 최대치 주변에 있을 수 있고, 배출가스 온도는 임계치 이하에 있게 된다. 이처럼 배출가스 온도가 임계치 이하인 경우에 제어장치(100)는 제1 설정량의 압축공기가 터빈(20)에 계속 공급(S620)되도록 제어할 수 있다. 하지만, 요구하는 부하의 감소에 의하여 터빈(20)의 로터의 회전 속도가 줄어들게 되면 배출가스 온도가 올라가게 된다. 그러다가 배출가스 온도가 임계치에 도달하고, 부하량이 변곡점(A), 즉 배출가스 온도가 임계치에서 낮은 값으로 변화가 시작되는 지점, 에서의 부하량보다 작게 되면 제3 설정량 비율로 압축공기 공급을 늘릴 수 있다(S630). 이때 제3 설정량 비율은 측정된 부하량을 바탕으로 설정할 수 있는데 일 실시 예로서 (A 지점 부하량 - 현재 부하량)/(A지점 부하량)로 구해진 비율에 비례하여 설정할 수 있다. 또는 부하량과 터빈의 로터의 회전 속도는 동일한 물리적 개념을 제공하므로 (A지점 회전 속도 - 현재 회전 속도)/(A지점 회전 속도)로 구해진 비율에 비례하여 설정할 수도 있다.
이상에서 본 발명은 터빈으로 인입되는 연소 가스의 온도를 나타내는 터빈 입구 온도가 최대치를 가지도록 제어하는 제어장치를 제시하고 있으며, 이러한 제어장치의 사용은 가스 터빈 시스템에서 배출되는 유해 배출가스의 양을 최소화할 수 있다는 장점을 제공할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 압축기
20: 터빈
30: 연소기
40: 회전축
50: 공급기
100: 제어장치
110: 센싱부
120: 압축공기 제어부

Claims (13)

  1. 공기를 흡입하여 압축하는 압축기, 상기 압축기에서 압축한 압축공기를 연소기 및 터빈으로 공급하는 공급기, 상기 압축공기와 연료를 연소시켜 고온, 고압의 연소가스를 생성하는 연소기, 및 상기 연소기에 발생하는 연소가스에 의해 회전하는 터빈을 구비하고, 상기 터빈의 회전에 의하여 발전기를 구동하는 가스터빈 시스템의 제어장치로서,
    상기 연소기에서 생성된 연소가스가 들어오는 상기 터빈의 입구 온도를 나타내는 터빈 입구 온도 및 상기 터빈에서 배출되는 배출가스의 온도를 나타내는 배출가스 온도를 측정하는 센싱부; 및
    상기 센싱부에서 측정한 터빈 입구 온도 및 배출가스 온도를 바탕으로 상기 터빈으로 공급되는 압축공기의 양을 조정하도록 상기 공급기를 제어하는 압축공기 제어부;를 포함하는,
    가스 터빈 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 압축공기 제어부는,
    상기 배출가스 온도가 설정된 임계치 이하인 경우에는 제1 설정량의 압축공기를 공급하고, 상기 배출가스 온도가 상기 설정된 임계치이고, 상기 터빈 입구 온도가 설정된 최대치 이하이면 제2 설정량 비율로 압축공기를 추가적으로 공급하도록 상기 공급기를 제어하는,
    가스 터빈 제어 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 압축공기 제어부는,
    상기 제2 설정량 비율을 (상기 제1 설정량)X(상기 터빈 입구 온도의 설정된 최대치-측정된 터빈 입구 온도)/(상기 터빈 입구 온도의 설정된 최대치)에 비례하도록 설정하는,
    가스 터빈 제어 장치.
  4. 공기를 흡입하여 압축하는 압축기, 상기 압축기에서 압축한 압축공기를 연소기 및 터빈으로 공급하는 공급기, 상기 압축공기와 연료를 연소시켜 고온, 고압의 연소가스를 생성하는 연소기, 및 상기 연소기에 발생하는 연소가스에 의해 회전하는 터빈을 구비하고, 상기 터빈의 회전에 의하여 발전기를 구동하는 가스터빈 시스템의 제어장치로서,
    상기 터빈에 구비된 로터(rotor)의 회전속도 및 터빈에서 배출되는 배출가스의 온도를 나타내는 배출가스 온도를 측정하는 센싱부; 및
    상기 센싱부에서 측정한 상기 터빈에 구비된 로터의 회전속도 및 배출가스 온도를 바탕으로 상기 터빈으로 공급되는 압축공기의 양을 조정하도록 상기 공급기를 제어하는 압축공기 제어부;를 포함하는,
    가스 터빈 제어 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 압축공기 제어부는,
    상기 배출가스 온도가 설정된 임계치 이하인 경우에는 제1 설정량의 압축공기를 공급하고, 상기 배출가스 온도가 상기 설정된 임계치이고, 상기 로터의 회전속도가 변곡점 회전속도-변곡점 회전속도는 상기 배출가스 온도가 상기 설정된 임계치에서 상기 설정된 임계치보다 낮은 값으로 변화가 시작될 때의 상기 로터의 회전속도를 나타냄-이하이면 제3 설정량 비율로 압축공기를 추가적으로 공급하도록 상기 공급기를 제어하는,
    가스 터빈 제어 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 압축공기 제어부는,
    상기 제3 설정량 비율을 (상기 제1 설정량)X(상기 변곡점 회전속도 - 측정된 회전속도)/(상기 변곡점 회전속도)에 비례하도록 설정하는,
    가스 터빈 제어 장치.
  7. 공기를 흡입하여 압축하는 압축기;
    상기 압축기에서 압축한 압축공기를 연소기 및 터빈으로 공급하는 공급기;
    상기 압축공기와 연료를 연소시켜 고온, 고압의 연소가스를 생성하는 연소기;
    상기 연소기에 발생하는 연소가스에 의해 회전하는 터빈;
    상기 터빈의 회전에 의해 구동되는 발전기; 및
    청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 한에 기재된 제어장치를 포함하는,
    가스 터빈 시스템.
  8. 공기를 흡입하여 압축하는 압축기, 상기 압축기에서 압축한 압축공기를 연소기 및 터빈으로 공급하는 공급기, 상기 압축공기와 연료를 연소시켜 고온, 고압의 연소가스를 생성하는 연소기, 및 상기 연소기에 발생하는 연소가스에 의해 회전하는 터빈을 구비하고, 상기 터빈의 회전에 의하여 발전기를 구동하는 가스터빈 시스템의 제어방법으로서,
    상기 연소기에서 생성된 연소가스가 들어오는 상기 터빈의 입구 온도를 나타내는 터빈 입구 온도 및 상기 터빈에서 배출되는 배출가스의 온도를 나타내는 배출가스 온도를 측정하는 단계; 및
    측정한 상기 터빈 입구 온도 및 상기 배출가스 온도를 바탕으로 상기 터빈으로 공급되는 압축공기의 양을 조정하도록 상기 공급기를 제어하는 단계를 포함하는,
    가스 터빈 제어 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 공급기를 제어하는 단계는,
    상기 배출가스 온도가 설정된 임계치 이하인 경우에는 제1 설정량의 압축공기를 공급하는 단계; 및
    상기 배출가스 온도가 상기 설정된 임계치이고, 상기 터빈 입구 온도가 설정된 최대치 이하이면 제2 설정량 비율로 압축공기를 추가적으로 공급하도록 상기 공급기를 제어하는 단계를 포함하는,
    가스 터빈 제어 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 설정량 비율로 압축공기를 추가적으로 공급하도록 상기 공급기를 제어하는 단계는,
    상기 제2 설정량 비율을 (상기 제1 설정량)X(상기 터빈 입구 온도의 설정된 최대치-측정된 터빈 입구 온도)/(상기 터빈 입구 온도의 설정된 최대치)에 비례하도록 설정하는 단계를 포함하는,
    가스 터빈 제어 방법.
  11. 공기를 흡입하여 압축하는 압축기, 상기 압축기에서 압축한 압축공기를 연소기 및 터빈으로 공급하는 공급기, 상기 압축공기와 연료를 연소시켜 고온, 고압의 연소가스를 생성하는 연소기, 및 상기 연소기에 발생하는 연소가스에 의해 회전하는 터빈을 구비하고, 상기 터빈의 회전에 의하여 발전기를 구동하는 가스터빈 시스템의 제어방법으로서,
    상기 터빈에 구비된 로터(rotor)의 회전속도 및 터빈에서 배출되는 배출가스의 온도를 나타내는 배출가스 온도를 측정하는 단계; 및
    측정한 상기 터빈에 구비된 로터의 회전속도 및 상기 배출가스 온도를 바탕으로 상기 터빈으로 공급되는 압축공기의 양을 조정하도록 상기 공급기를 제어하는 단계;를 포함하는,
    가스 터빈 제어 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 공급기를 제어하는 단계는,
    상기 배출가스 온도가 설정된 임계치 이하인 경우에는 제1 설정량의 압축공기를 공급하는 단계; 및
    상기 배출가스 온도가 상기 설정된 임계치이고, 상기 로터의 회전속도가 변곡점 회전속도-변곡점 회전속도는 상기 배출가스 온도가 상기 설정된 임계치에서 상기 설정된 임계치보다 낮은 값으로 변화가 시작될 때의 상기 로터의 회전속도를 나타냄-이하이면 제3 설정량 비율로 압축공기를 추가적으로 공급하도록 상기 공급기를 제어하는 단계를 포함하는,
    가스 터빈 제어 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제3 설정량 비율로 압축공기를 추가적으로 공급하도록 상기 공급기를 제어하는 단계는,
    상기 제3 설정량 비율을 (상기 제1 설정량)X(상기 변곡점 회전속도 - 측정된 회전속도)/(상기 변곡점 회전속도)에 비례하도록 설정하는 단계를 포함하는,
    가스 터빈 제어 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101971337B1 (ko) * 2017-04-24 2019-04-22 두산중공업 주식회사 가스터빈 시스템 및 제어 방법

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0643811B2 (ja) * 1985-07-29 1994-06-08 株式会社日立製作所 ガスタービンのホットパーツ冷却方法
JPS6397835A (ja) * 1986-10-13 1988-04-28 Hitachi Ltd ガスタ−ビン温度制御装置
US6615574B1 (en) * 2000-01-14 2003-09-09 General Electric Co. System for combining flow from compressor bleeds of an industrial gas turbine for gas turbine performance optimization
JP2003206749A (ja) 2002-01-17 2003-07-25 Mitsubishi Heavy Ind Ltd タービン設備及びその運転方法
JP2004132255A (ja) * 2002-10-10 2004-04-30 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 燃焼器制御装置
US6779346B2 (en) * 2002-12-09 2004-08-24 General Electric Company Control of gas turbine combustion temperature by compressor bleed air
US6906432B2 (en) * 2003-07-02 2005-06-14 Mes International, Inc. Electrical power generation system and method
JP4699130B2 (ja) 2005-08-03 2011-06-08 三菱重工業株式会社 ガスタービンの入口案内翼制御装置
US7549292B2 (en) * 2005-10-03 2009-06-23 General Electric Company Method of controlling bypass air split to gas turbine combustor
JP4427532B2 (ja) * 2006-09-21 2010-03-10 三菱重工業株式会社 ガスタービンの運転制御装置
US20090056342A1 (en) * 2007-09-04 2009-03-05 General Electric Company Methods and Systems for Gas Turbine Part-Load Operating Conditions
JP5490023B2 (ja) * 2008-03-05 2014-05-14 アルストム テクノロジー リミテッド 発電所におけるガスタービンの制御方法およびその方法を実施する発電所
US8677761B2 (en) * 2009-02-25 2014-03-25 General Electric Company Systems and methods for engine turn down by controlling extraction air flows
US8355854B2 (en) * 2009-05-08 2013-01-15 General Electric Company Methods relating to gas turbine control and operation
JP5843515B2 (ja) * 2011-08-04 2016-01-13 三菱重工業株式会社 ガスタービン、ガスタービン制御装置、および発電システム
EP2562369B1 (de) * 2011-08-22 2015-01-14 Alstom Technology Ltd Verfahren zum Betrieb einer Gasturbinenanlage sowie Gasturbinenanlage zur Durchführung des Verfahrens
US8490404B1 (en) * 2012-02-28 2013-07-23 General Electric Company Sensor-based performance-seeking gas turbine engine control
US20140126991A1 (en) * 2012-11-07 2014-05-08 General Electric Company Systems and methods for active component life management for gas turbine engines
US20140123666A1 (en) * 2012-11-07 2014-05-08 General Electric Company System to Improve Gas Turbine Output and Hot Gas Path Component Life Utilizing Humid Air for Nozzle Over Cooling
US9261022B2 (en) * 2012-12-07 2016-02-16 General Electric Company System for controlling a cooling flow from a compressor section of a gas turbine
US20140210984A1 (en) * 2013-01-28 2014-07-31 General Electric Company System, Apparatus, And Method For Gas Turbine Leak Detection
US9366194B2 (en) * 2013-09-05 2016-06-14 General Electric Company Method and system for controlling gas turbine performance with a variable backflow margin
JP6343504B2 (ja) * 2014-07-03 2018-06-13 三菱日立パワーシステムズ株式会社 ２軸ガスタービン
JP6033391B1 (ja) * 2015-11-24 2016-11-30 三菱日立パワーシステムズ株式会社 ガスタービンの運転制御方法、改装方法、及びガスタービン制御装置の設定変更方法
US10794286B2 (en) * 2016-02-16 2020-10-06 General Electric Company Method and system for modulated turbine cooling as a function of engine health

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