KR20190100123A - 증기 유량 제어 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 터빈의 증기 유량 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 터빈에서 추기되는 증기의 유량을 조절하여 터빈의 출력을 증가시키고, 복수기에서 가열기로 공급되는 냉각된 증기의 유량을 조절하여 복수기를 보호하는 증기 유량 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 증기 유량 제어 장치는 증기를 발생시키는 보일러와, 증기를 공급받고, 증기의 일부를 추기시키는 터빈과, 터빈에서 추기되는 증기의 유량을 제어하는 제1 밸브와, 터빈에서 유입되는 증기를 냉각하는 복수기와, 터빈에서 추기된 증기를 이용하여 복수기에서 유입되는 냉각된 증기를 재가열하는 가열기와, 복수기에서 가열기로 유입되는 냉각된 증기의 유량을 제어하는 제2 밸브와, 제1 밸브 및 제2 밸브의 개도를 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

증기 유량 제어 장치 및 방법{Apparatus and method for controlling steam flow}
본 발명은 증기 유량 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 터빈에서 추기되는 증기의 유량을 조절하여 터빈의 출력을 조절하고, 복수기에서 급수 가열기로 공급되는 냉각된 증기의 유량을 조절하여 급수 가열기를 보호하는 증기 유량 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 터빈은 물, 가스, 증기 등과 같은 유체가 가지는 에너지를 기계적 일로 변환시키는 기계로서, 보통 회전체의 원주에 여러 개의 깃 또는 날개를 심고 거기에 증기 또는 가스를 내뿜어 충동력 또는 반동력으로 고속회전시키는 터보형의 기계이다.
이러한 터빈의 증기 흐름은 보일러에서 발생한 고온, 고압의 증기는 터빈으로 주입되고, 터빈으로 주입된 증기는 복수기를 거쳐 냉각되고, 냉각된 증기는 가열기에서 재가열되어 보일러로 다시 주입된다. 또한, 터빈으로 주입된 증기의 일부는 추기되어 가열기의 열원으로 사용된다.
이러한 과정에서 터빈의 증기를 가열기로 추기하기 위한 밸브가 설치되는데 이 밸브는 열림 닫힘만을 수행하여 가열기로 추기되는 증기량을 조절할 수 없는 문제가 있다.
본 발명은 앞에서 설명한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 터빈에서 급수 가열기로 추기되는 증기의 유량을 조절하여 터빈의 출력을 조절하고, 복수기에서 급수 가열기로 공급되는 냉각된 증기의 유량을 조절하여 급수 가열기를 보호하는 증기 유량 제어 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
위에서 언급된 본 발명의 기술적 과제 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술되거나, 그러한 기술 및 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
앞에서 설명한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 터빈의 증기 유량 제어 장치는 증기를 발생시키는 보일러와, 증기를 공급받고, 증기의 일부를 추기시키는 터빈과 터빈에서 유입되는 증기를 냉각하는 복수기와, 터빈에서 추기된 증기를 이용하여 복수기에서 유입되는 냉각된 증기를 재가열하는 급수 가열기와, 터빈에서 급수 가열기로 추기되는 증기의 유량을 제어하는 제1 밸브와, 복수기에서 급수 가열기로 유입되는 냉각된 증기의 유량을 제어하는 제2 밸브와, 제1 밸브 및 제2 밸브의 개도를 제어하는 제어부를 포함한다.
여기서, 제어부는 터빈의 출력을 증가시키기 위해 제1 밸브의 개도를 감소시켜 터빈에서 급수 가열기로 추기되는 증기의 유량을 감소시킨다.
또한, 제어부는 터빈의 출력을 감소시키 위해 제1 밸브의 개도를 증가시켜 터빈에서 급수 가열기로 추기되는 증기의 유량을 증가시킨다.
또한, 제어부는 제1 밸브의 개도에 의해 터빈에서 급수 가열기로 추기되는 증기의 유량을 판단하고, 터빈에서 급수 가열기로 추기되는 증기의 유량을 기초로 제2 밸브의 개도를 조절한다.
또한, 제1 밸브의 개도가 증가되어 추기되는 증기의 유량이 증가하면 제2 밸브의 개도를 감소시켜 복수기에서 급수 가열기로 전달되는 증기의 양을 증가시킨다.
또한, 제어부는 제1 밸브의 개도가 감소되어 추기되는 증기의 유량이 감소하면 제2 밸브의 개도를 증가시켜 복수기에서 급수 가열기로 전달되는 증기의 양을 감소시킨다.
또한, 제2 밸브는 복수기와 급수 가열기를 연결하는 복수관과 급수 가열기와 보일러를 연결하는 회기관을 연결하는 바이패스관에 배치된다.
또한, 제어부는 급수 가열기에 일정 이상의 냉각된 증기가 공급되지 않도록 제2 밸브의 개도를 제어한다.
또한, 제2 밸브는 제어부의 제어신호에 기초하여 제어된 개도로 복수기에서 공급되는 냉각된 증기의 일부를 급수 가열기와 보일러를 연결하는 회기관으로 전달한다.
또한, 터빈은 고압 터빈 및 저압 터빈을 포함하고, 급수 가열기는 고압 급수 가열기 및 저압 급수 가열기를 포함하고, 제1 밸브는 고압 터빈과 고압 급수 가열기를 연결하는 고압 추기관 및 저압 터빈과 저압 급수 가열기를 연결하는 저압 추기관에 각각 배치된다.
앞에서 설명한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 터빈의 증기 유량 제어 장치의 증기 유량 제어 방법은 보일러에서 공급되는 증기의 일부를 추기시키고, 남은 증기의 일부를 복수기로 전달하는 단계와, 제어부에서 제1 밸브의 개도를 제어하여 추기되는 증기의 유량을 제어하는 단계와, 제어부에서 제2 밸브의 개도를 제어하여 복수기에서 냉각한 증기의 일부를 급수 가열기와 보일러를 연결하는 회기관으로 전달하고, 남은 냉각된 증기의 일부를 추기되는 증기를 이용하여 재가열하는 단계를 포함한다.
여기서, 추기되는 증기의 유량을 제어하는 단계에 있어서, 터빈의 출력이 감소되면, 제1 밸브의 개도를 감소시켜 추기되는 증기의 유량을 감소시킨다.
또한, 추기되는 증기의 유량을 제어하는 단계에 있어서, 터빈의 출력이 증가되면, 제1 밸브의 개도를 증가시켜 추기되는 증기의 유량을 증가시킨다.
또한, 추기되는 증기를 이용하여 재가열하는 단계에 있어서, 제1 밸브의 개도에 의해 추기되는 증기의 유량을 판단하고, 추기되는 증기의 유량을 기초로 제2 밸브의 개도를 조절한다.
또한, 추기되는 증기를 이용하여 재가열하는 단계에 있어서, 제1 밸브의 개도가 증가되어 추기되는 증기의 유량이 증가하면 제2 밸브의 개도를 감소시켜 복수기에서 냉각한 증기의 양을 증가시킨다.
또한, 추기되는 증기를 이용하여 재가열하는 단계에 있어서, 제1 밸브의 개도가 감소되어 추기되는 증기의 유량이 감소하면 제2 밸브의 개도를 증가시켜 복수기에서 냉각한 증기의 양을 감소시킨다.
또한, 추기된 증기를 이용하여 재가열하는 단계에 있어서, 급수 가열기에 일정 이상의 냉각한 증기가 공급되지 않도록 제2 밸브의 개도를 제어하고, 제어된 개도로 냉각한 증기의 일부를 회기관으로 전달한다.
앞에서 설명한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 증기를 발생시키는 보일러, 상기 증기를 공급받고 상기 증기의 일부를 추기시키는 터빈, 상기 터빈에서 유입되는 증기를 냉각하는 복수기 및 상기 터빈에서 추기된 증기를 이용하여 상기 복수기에서 유입되는 냉각된 증기를 재가열하는 급수 가열기를 포함하는 증기 시스템의 증기 유량을 제어하기 위한 증기 유량 제어 장치는, 상기 터빈에서 상기 급수 가열기로 추기되는 상기 증기의 유량을 제어하는 제1 밸브, 상기 복수기에서 상기 급수 가열기로 유입되는 상기 냉각된 증기의 유량을 제어하는 제2 밸브 및 상기 제1 밸브 및 상기 제2 밸브의 개도를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 제1 밸브의 개도에 의한 상기 급수 가열기로 추기되는 증기의 유량의 증감에 따라 상기 제2 밸브의 개도를 제어함으로써 상기 복수기에서 상기 급수 가열기로 전달되는 상기 증기의 양을 증가 또는 감소시킨다.
앞에서 설명한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 증기 유량 제어 장치의 증기 유량 제어 방법은, 보일러로부터 터빈으로 공급되는 증기의 일부를 급수 가열기로 전달하고, 상기 증기의 나머지 일부를 복수기로 전달하는 단계, 상기 터빈으로부터 유입되는 증기를 냉각하고, 냉각된 증기를 상기 급수 가열기로 공급하는 단계, 상기 복수기로부터 유입되는 냉각된 증기를 재가열하는 단계, 상기 터빈으로부터 상기 급수 가열기로 전달되는 증기의 유량을 제어하기 위해 제1 밸브의 개도를 제어하는 단계 및 상기 복수기로부터 상기 급수 가열기로 전달되는 증기의 양을 조절하기 위해 제2 밸브의 개도를 제어하는 단계를 포함하고, 상기 제2 밸브의 개도를 제어하는 단계는, 상기 제1 밸브의 개도에 의한 상기 급수 가열기로 추기되는 증기의 유량의 증감에 따라 상기 복수기에서 상기 급수 가열기로 전달되는 상기 증기의 양을 증가 또는 감소시키기 위해 상기 제2 밸브의 개도를 제어하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 터빈의 증기 유량 제어 장치 및 방법은 터빈에서 급수 가열기로 추기되는 증기의 유량을 조절하여 터빈의 출력을 조절할 수 있다.
또한, 복수기에서 급수 가열기로 공급되는 냉각된 증기의 유량을 조절하여 냉각된 증기에 의해 급수 가열기가 손상되는 것을 방지할 수 있다.
이 밖에도, 본 발명의 실시 예들을 통해 본 발명의 또 다른 특징 및 이점들이 새롭게 파악될 수도 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 증기 유량 제어 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 제1 밸브의 증기 유량 제어 방법을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 제2 밸브의 증기 유량 제어 방법의 변형 예를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 제2 밸브의 증기 유량 제어 방법의 변형 예를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 증기 유량 제어 장치를 구제화한 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
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 경우뿐 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 실시 예를 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 실시 예에 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 증기 유량 제어 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 증기 유량 제어 장치(100)는 보일러(110), 터빈(120), 복수기(130), 급수 가열기(140), 제1 밸브(150), 제2 밸브(160) 및 제어부(170)를 포함할 수 있다.
보일러(110)는 증기를 발생시킬 수 있다. 보일러(110)에서 생성된 증기는 터빈(120)으로 유입될 수 있다. 여기서, 보일러(110)와 터빈(120) 사이에는 터빈(120)으로 증기가 공급되도록 하는 밸브가 배치될 수 있다. 상기 밸브는 보일러(110)에서 터빈(120)으로 공급하는 증기의 유량을 제어할 수 있다.
터빈(120)으로 유입된 증기는 터빈(120)이 회전에너지를 발생하도록 하는 에너지원으로 사용될 수 있고, 회전에너지는 발전기를 회전시켜 전기에너지로 변환될 수 있다. 터빈(120)에서 배출되는 증기는 복수기(130)로 유입되는데, 증기의 일부는 추기되어 급수 가열기(140)로 유입될 수 있다. 터빈(120)과 급수 가열기(140) 사이에 추기되는 증기가 급수 가열기(140)로 유입되도록 하는 추기관(230)이 연결될 수 있다. 추기관(230)에는 급수 가열기(140)로 공급되는 추기된 증기의 양을 제어하는 제1 밸브(150)가 제공될 수 있다.
복수기(130)는 터빈(120)에서 유입되는 증기를 냉각할 수 있다. 복수기(130)는 터빈(120)을 회전시킨 증기를 열교환을 통해 물로 환원시킬 수 있다. 복수기(130)에서 냉각된 증기는 급수 가열기(140)로 공급될 수 있다. 복수기(130)와 급수 가열기(140) 사이에 냉각된 증기가 급수 가열기(140)로 유입되도록 하는 복수관(220)이 연결될 수 있다. 복수관(220)을 통해 복수기(130)에서 냉각된 증기가 급수 가열기(140)로 공급될 수 있고, 복수관(220)은 복수관(220)의 개폐 정도를 제어하는 제2 밸브(160)를 포함하여 급수 가열기(140)로 공급되는 냉각된 증기의 양을 조절할 수 있다.
급수 가열기(140)는 터빈(120)에서 추기된 증기를 이용하여 복수기(130)에서 유입되는 냉각된 증기를 재가열할 수 있다. 즉, 급수 가열기(140)에는 터빈(120)에서 추기된 증기가 유입되고, 복수기(130)에서 냉각된 증기가 유입될 수 있다. 이때, 급수 가열기(140)는 터빈(120)에서 유입된 추기된 증기를 열원으로 사용하여 급수 가열기(140)에서 유입된 증기를 재가열할 수 있다. 재가열된 증기는 보일러(110)로 다시 유입될 수 있다. 또한, 급수 가열기(140)는 가열된 증기를 다시 복수기(130)로 전달하여 냉각시킬 수 있다. 이때, 급수 가열기(140)는 복수기(130)에서 냉각된 증기가 급수 가열기(140)로 전달되는 복수관(220)과 다른 별도의 관을 통해 복수기(130)로 가열된 증기를 공급할 수 있다.
제1 밸브(150)는 터빈(120)에서 급수 가열기(140)로 추기되는 증기의 유량을 제어할 수 있다. 제1 밸브(150)는 개도를 조절할 수 있는 컨트롤 밸브일 수 있다. 제1 밸브(150)는 제어부(170)의 제어에 기초하여 밸브의 개도가 조절될 수 있다. 여기서, 제1 밸브(150)의 개도가 감소되면 급수 가열기(140)로 추기되는 증기의 유량이 감소될 수 있고, 이에 따라 터빈(120)에 유입되는 증기량이 증가하여 터빈(120)의 출력이 증가할 수 있다. 또한, 제1 밸브(150)의 개도가 증가되면 급수 가열기(140)로 추기되는 증기의 유량이 증가될 수 있고, 이에 따라 터빈(120)에 유입되는 증기량의 감소하여 터빈(120)의 출력이 감소할 수 있다.
제2 밸브(160)는 복수기(130)와 급수 가열기(140)를 연결하는 복수관(220)과 급수 가열기(140)와 보일러(110)를 연결하는 회기관(240)을 연결하는 바이패스관(250)에 배치될 수 있다. 제2 밸브(160)는 복수기(130)에서 급수 가열기(140)로 유입되는 냉각된 증기의 유량을 제어할 수 있다. 제2 밸브(160)는 개도를 조절할 수 있는 컨트롤 밸브일 수 있다. 제2 밸브(160)는 제어부(170)의 제어에 기초하여 밸브의 개도가 조절될 수 있다. 여기서, 제2 밸브(160)의 개도가 감소되면 급수 가열기(140)로 유입되는 냉각된 증기의 유량이 증가될 수 있고, 제2 밸브(160)의 개도가 증가되면 급수 가열기(140)로 유입되는 냉각된 증기의 유량이 감소될 수 있다.
제어부(170)는 제1 밸브(150) 및 제2 밸브(160)의 개도를 조절할 수 있다. 제어부(170)는 터빈(120)의 출력이 감소되었다고 판단되면, 터빈(120)에서 급수 가열기(140)로 추기되는 증기의 유량을 조절하는 제1 밸브(150)의 개도가 낮아지도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 터빈(120)의 증기량이 증가하여 터빈(120)의 출력이 증가할 수 있다. 또한, 제어부(170)는 터빈(120)의 출력이 증가되었다고 판단되면, 터빈(120)에서 급수 가열기(140)로 추기되는 증기의 유량을 조절하는 제1 밸브(150)의 개도가 높아지도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 터빈(120)의 증기량이 감소하여 터빈(120)의 출력이 감소할 수 있다.
또한, 제어부(170)는 복수기(130)에서 급수 가열기(140)로 일정량 이상의 증기가 유입될 것으로 판단되면 제2 밸브(160)의 개도가 커지도록 제어할 수 있다. 즉, 제어부(170)는 급수 가열기(140)에서 재가열될 증기량만 급수 가열기(140)로 유입되도록 제2 밸브(160)의 개도를 조절할 수 있다. 이에 따라, 일정량에서 초과된 만큼의 증기가 바이패스관(250)을 따라 회기관(240)로 전달되도록 할 수 있고, 급수 가열기(140)에 일정 이상의 증기가 공급되지 않도록 하여 급수 가열기(140)를 보호할 수 있다. 여기서, 제2 밸브(160)를 통과한 증기와, 급수 가열기(140)에서 재가열되어 배출된 증기는 보일러(110)로 다시 유입될 수 있다.
일 예로, 복수기(130)에서 배출된 냉각된 증기량이 100이고, 급수 가열기(140)에서 재가열될 증기량은 60인 경우에 제2 밸브(160)는 복수기(130)에서 배출된 냉각된 증기의 양 100 중 40을 통과시켜 회기관(240)으로 전달할 수 있다. 이에 따라, 급수 가열기(140)에 유입되는 증기량이 급수 가열기(140)에서 재가열할 수 있는 일정량 이상을 초과하지 않도록 하여 급수 가열기(140)를 보호할 수 있다.
또한, 제어부(170)는 제1 밸브(150)의 개도에 의해 터빈(120)에서 급수 가열기(140)로 전달되는 증기의 유량을 판단하고, 터빈(120)에서 급수 가열기(140)로 유입되는 증기의 유량을 기초로 제2 밸브(160)의 개도를 조절할 수 있다.
구체적으로, 제어부(170)의 제어에 의해 제1 밸브(150)의 개도가 증가되어 급수 가열기(140)로 추기되는 증기의 유량이 증가하면 제어부(170)는 제2 밸브(160)의 개도를 감소시켜 복수기(130)에서 급수 가열기(140)로 전달되는 증기의 양을 증가시킬 수 있다. 급수 가열기(140)로 추기되는 증기가 증가함에 따라 급수 가열기(140)는 추기된 증기를 이용하여 더 많은 양의 증기를 가열할 수 있다. 따라서, 제어부(170)는 제2 밸브(160)의 개도를 감소시켜 급수 가열기(140)로 유입되는 증기의 양을 증가시켜 급수 가열기(140)가 더 많은 증기를 가열하도록 할 수 있다. 또한, 제어부(170)의 제어에 의해 제1 밸브(150)의 개도가 감소되어 급수 가열기(140)로 추기되는 증기의 유량이 감소하면 제어부(170)는 제2 밸브(160)의 개도를 증가시켜 복수기(130)에서 급수 가열기(140)로 전달되는 증기의 양을 감소시킬 수 있다. 급수 가열기(140)로 추기되는 증기가 감소함에 따라 급수 가열기(140)는 추기된 증기를 이용하여 적은 양의 증기만을 가열할 수 있다. 따라서, 제어부(170)는 제2 밸브(160)의 개도를 증가시켜 급수 가열기(140)로 유입되는 증기의 양을 감소시켜 급수 가열기(140)가 가열할 수 있는 증기의 양보다 더 많은 양의 증기가 유입되지 않도록 할 수 있다. 따라서, 급수 가열기(140)에서 재가열할 수 있는 일정량 이상을 초과하지 않도록 하여 급수 가열기(140)를 보호할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 제1 밸브의 증기 유량 제어 방법을 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 터빈(120)은 보일러(110)에서 공급되는 증기의 일부를 추기한다(S11). 터빈(120)은 증기의 일부를 추기하여 급수 가열기(140)로 공급할 수 있다. 여기서, 터빈(120)과 급수 가열기(140) 사이에는 추기된 증기를 급수 가열기(140)로 전달하는 추기관(230)이 연결될 수 있다. 추기관(230)에는 추기되는 증기의 양을 조절하는 제1 밸브(150)가 배치될 수 있다.
이어서, 터빈(120)의 출력이 감소되었는지 판단한다(S12).
터빈(120)의 출력이 감소되면, 제어부(170)는 제1 밸브(150)의 개도를 낮춘다(S13). 터빈(120)의 출력이 감소되면, 제어부(170)는 제1 밸브(130)의 개도를 낮추어 추기되는 증기의 양을 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 터빈(120)에는 증기의 양이 증가하여 터빈(120)의 출력이 증가될 수 있다.
한편, 터빈(120)의 출력이 감소되지 않으면, 제어부(170)는 제1 밸브(150)의 개도를 높인다(S14). 터빈(120)의 출력이 증가되면, 제어부(170)는 제1 밸브(130)의 개도를 높여 추기되는 증기의 양을 증가시킬 수 있다. 이에 따라, 터빈(120)에는 증기의 양이 감소하여 터빈(120)의 출력이 감소될 수 있다.
급수 가열기(140)는 급수 가열기(140)로 추기된 증기를 이용하여 복수기(130)에서 유입된 증기를 가열한다(S15). 급수 가열기(140)에는 제1 밸브(150)에 개도에 따라 양이 조절된 증기가 유입될 수 있고, 복수기(130)에서 냉각된 증기가 유입될 수 있다. 급수 가열기(140)는 추기된 증기를 열원으로 사용하여 복수기(130)에서 유입된 냉각된 증기를 가열할 수 있다.
급수 가열기(140)에서 가열된 증기는 보일러로 유입된다(S16). 보일러(110)는 급수 가열기(140)에서 유입된 증기를 터빈(120)으로 공급하여 터빈(120)에서 회전에너지를 발생하도록 하는 에너지로 사용되도록 할 수 있다. 따라서, 상기의 과정은 반복되어 실행될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 제2 밸브의 증기 유량 제어 방법의 변형 예를 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 터빈(120)은 보일러(110)에서 공급되는 증기의 일부를 복수기(130)로 공급한다(S21). 터빈(120)은 보일러(110)에서 공급되는 증기의 일부를 추기하고, 남은 증기의 일부를 복수기(130)로 전달할 수 있다.
복수기(130)는 공급된 증기를 냉각한다(S22).
이어서, 복수기(130)에서 냉각된 증기가 일정량 이상인지 판단한다(S23). 여기서, 일정량은 급수 가열기(140)에서 가열될 증기의 양일 수 있고, 이는 급수 가열기(140)에서 냉각된 증기를 공급받을 수 있는 용량, 급수 가열기(140)에서 증기를 가열할 수 있는 용량 등을 통해 결정될 수 있다.
복수기(140)에서 냉각된 증기가 일정량 이상이면 제2 밸브(160)의 개도를 제어하여 일정량에서 초과된 증기의 양만큼을 회기관(240)으로 전달한다(S24). 복수기(140)에서 냉각된 증기가 일정량 이상이면 제어부(170)는 제2 밸브(160)의 개도를 제어할 수 있다. 여기서, 제어부(170)는 냉각된 증기가 일정량을 많이 초과한 경우 제2 밸브(160)의 개도가 더 많이 열리도록 제어할 수 있고, 냉각된 증기가 일정량을 조금 초과한 경우 제2 밸브(160)의 개도가 조금 열리도록 제어할 수 있다. 냉각된 증기는 제2 밸브(160)의 열림에 의해 회기관(240)으로 전달되고, 회기관(240)을 따라 보일러(110)로 유입될 수 있다.
급수 가열기(140)는 복수기(130)에서 유입된 증기를 가열한다(S25). 급수 가열기(140)는 제2 밸브(160)의 열림에 의해 일정량만큼 유입된 증기를 가열할 수 있다. 또한, 복수기(130)에서 냉각된 증기가 일정량 이상이 아닌 경우 냉각된 증기가 모두 급수 가열기(140)로 유입될 수 있고, 급수 가열기(140)는 유입된 증기를 가열할 수 있다.
급수 가열기(140)에서 가열된 증기는 보일러로 유입된다(S26). 보일러(110)는 급수 가열기(140)에서 유입된 증기를 터빈(120)으로 공급하여 터빈(120)에서 회전에너지를 발생하도록 하는 에너지로 사용되도록 할 수 있다. 따라서, 상기의 과정은 반복되어 실행될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 제2 밸브의 증기 유량 제어 방법의 변형 예를 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 터빈(120)에서 급수 가열기(240)로 추기되는 증기의 유량이 증가되었는지 판단한다(S31). 여기서, 급수 가열기(240)로 추기되는 증기의 유량은 제1 밸브(150)의 개도에 따라 변할 수 있고, 제어부(270)는 제1 밸브(150)의 개도를 조절하여 터빈(120)의 출력을 조절할 수 있다.
터빈(120)에서 급수 가열기(240)로 추기되는 증기의 유량이 증가되면, 제어부(270)는 제2 밸브(160)의 개도를 감소시킨다(S32). 급수 가열기(240)로 추기되는 증기의 유량이 증가되면 급수 가열기(240)가 열원으로 사용할 수 있는 증기의 양이 증가되고, 이 추기된 증기를 이용하여 더 많은 양의 증기를 가열할 수 있게 된다. 따라서, 제어부(270)는 제2 밸브(160)의 개도를 감소시켜 바이패스되어 보일러(110)로 바로 유입되는 증기의 유량을 감소시킴으로써, 급수 가열기(240)로 더 많은 양의 증기가 유입되어 가열될 수 있도록 할 수 있다.
한편, 터빈(120)에서 급수 가열기(240)로 추기되는 증기의 유량이 증가되지 않으면, 제어부(270)는 제2 밸브(160)의 개도를 증가시킨다(S33). 급수 가열기(240)로 추기되는 증기의 유량이 감소되면 급수 가열기(240)가 열원으로 사용할 수 있는 증기의 양이 감소되고, 급수 가열기(240)는 추기된 증기만을 이용하여 증기를 가열할 수 있게 된다. 따라서, 제어부(270)는 제2 밸브(160)의 개도를 증가시켜 바이패스되어 보일러(110)로 바로 유입되는 증기의 유량을 증가시킴으로써, 급수 가열기(240)가 가열할 수 있는 증기의 유량이 초과되어 급수 가열기(240)로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
급수 가열기(140)는 복수기(130)에서 유입된 증기를 가열한다(S34). 급수 가열기(140)는 제2 밸브(160)의 열림에 의해 일정량만큼 유입된 증기를 가열할 수 있다.
급수 가열기(140)에서 가열된 증기는 보일러로 유입된다(S35). 보일러(110)는 급수 가열기(140)에서 유입된 증기를 터빈(120)으로 공급하여 터빈(120)에서 회전에너지를 발생하도록 하는 에너지로 사용되도록 할 수 있다. 따라서, 상기의 과정은 반복되어 실행될 수 있다.
본 발명은 터빈에서 추기되는 증기의 유량을 조절하여 터빈의 출력을 증가시키고, 복수기에서 급수 가열기로 공급되는 냉각된 증기의 유량을 조절하여 급수 가열기를 보호하는 터빈의 증기 유량 제어 장치 및 방법을 실현할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 증기 유량 제어 장치를 구제화한 도면이다.
도 5를 참조하면, 보일러(110)는 연료를 연소시켜 발생된 열로 물을 가열하여 증기를 생성할 수 있다. 보일러(110)에서 생성된 증기는 증기관(210)을 통해 고압터빈(122)으로 유입될 수 있다.
고압터빈(122)은 유입되는 증기를 이용하여 회전에너지를 발생시킬 수 있다. 고압터빈(122)은 보일러(110)로부터 전달되는 고압/고온의 증기에 의해 동작될 수 있다. 고압터빈(122)은 증기의 일부를 고압 급수 가열기(142)로 전달할 수 있다. 여기서, 고압터빈(122)의 증기는 고압 추기관(232)을 통해 고압 급수 가열기(142)로 전달될 수 있고, 고압 추기관(230)에는 고압 급수 가열기(142)로 전달되는 증기의 유량을 조절하는 고압 제1 밸브(152)가 배치될 수 있다.
저압터빈(124)은 고압터빈(122)에서 유입되는 증기를 이용하여 회전에너지를 발생시킬 수 있다. 저압터빈(124)은 고압터빈(122)보다 상대적으로 저압/저온의 증기에 의해 동작될 수 있다. 발생된 회전에너지는 저압터빈(124)에 연결된 발전기를 회전시켜 전기에너지로 변환될 수 있다. 저압터빈(124)은 증기의 일부를 저압 급수 가열기(144)로 전달할 수 있다. 여기서, 저압터빈(124)의 증기는 저압 추기관(234)을 통해 저압 급수 가열기(144)로 전달될 수 있고, 저압 추기관(234)에는 저압 급수 가열기(144)로 전달되는 증기의 유량을 조절하는 저압 제1 밸브(154)가 배치될 수 있다.
복수기(130)는 저압터빈(124)을 회전시킨 증기를 열교환을 통해 물로 환원시킬 수 있다. 복수기(130)에서 냉각된 증기는 복수관(220)을 통해 급수 가열기(140)로 공급될 수 있다. 복수관(220)은 복수관(220)의 개폐 정도를 제어하는 제2 밸브(160)를 포함할 수 있다.
급수 가열기(140)는 저압 급수 가열기(144)와 고압 급수 가열기(142)를 포함할 수 있다. 저압 급수 가열기(144)와 저압터빈(124) 사이에 저압 추기증기가 저압 급수 가열기(144)로 공급되도록 하는 저압 추기관(234)이 연결될 수 있다. 냉각된 증기는 저압 추기관(234)을 통해 전달된 추기증기를 열원으로 하여 가열될 수 있다. 저압 급수 가열기(144)를 통해 가열된 증기는 급수탱크(180)에 저장될 수 있다.
급수탱크(180)에 저장된 가열된 증기는 급수 펌프(190)에 의해 승압되어 고압 급수 가열기(142)로 공급될 수 있다. 고압터빈(122)과 고압 급수 가열기(142) 사이에는 고압 추기증기가 고압 급수 가열기(142)로 공급되도록 하는 고압 추기관(232)이 연결될 수 있다. 고압 급수 가열기(142)로 공급된 증기는 고압 추기관(232)을 통해 전달된 고압 추기증기를 열원으로 하여 가열될 수 있다. 고압 급수 가열기(142)에 의해 가열된 증기는 보일러(110)로 공급될 수 있다.
상술한 예와 달리, 터빈(120)은 고압터빈(122)과 저압터빈(124)으로 구성됨을 설명하고 있지만 이에 한정되는 것은 아니다. 고압터빈(122)과 저압터빈(124) 사이에 중압터빈이 더 포함될 수도 있다.
본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 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.
100: 증기 유량 제어 장치 110: 보일러
120: 터빈 130: 복수기
140: 급수 가열기 150: 제1 밸브
160: 제2 밸브 170: 제어부
180: 급수탱크 190: 금수펌프
210: 증기관 220: 복수관
230: 추기관 240: 회기관
250: 바이패스관 122: 고압터빈
124: 저압터빈 232: 고압 추기관
234: 저압 추기관 142: 고압 급수 가열기
144: 저압 급수 가열기 152: 고압 제1 밸브
154: 저압 제1 밸브

Claims (10)

  1. 증기를 발생시키는 보일러, 상기 증기를 공급받고 상기 증기의 일부를 추기시키는 터빈, 상기 터빈에서 유입되는 증기를 냉각하는 복수기 및 상기 터빈에서 추기된 증기를 이용하여 상기 복수기에서 유입되는 냉각된 증기를 재가열하는 급수 가열기를 포함하는 증기 시스템의 증기 유량을 제어하기 위한 증기 유량 제어 장치에 있어서,
    상기 터빈에서 상기 급수 가열기로 추기되는 상기 증기의 유량을 제어하는 제1 밸브;
    상기 복수기에서 상기 급수 가열기로 유입되는 상기 냉각된 증기의 유량을 제어하는 제2 밸브; 및
    상기 제1 밸브 및 상기 제2 밸브의 개도를 제어하는 제어부;를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 제1 밸브의 개도에 의한 상기 급수 가열기로 추기되는 증기의 유량의 증감에 따라 상기 제2 밸브의 개도를 제어함으로써 상기 복수기에서 상기 급수 가열기로 전달되는 상기 증기의 양을 증가 또는 감소시키는 증기 유량 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 터빈의 출력을 증가시키기 위해 상기 제1 밸브의 개도를 감소시켜 상기 터빈에서 상기 급수 가열기로 추기되는 상기 증기의 유량을 감소시키는 증기 유량 제어 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 터빈의 출력을 감소시키 위해 상기 제1 밸브의 개도를 증가시켜 상기 터빈에서 상기 급수 가열기로 추기되는 상기 증기의 유량을 증가시키는 증기 유량 제어 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수기에서 냉각된 증기가 일정량 이상인 경우 상기 일정량에서 초과된 증기가 상기 급수 가열기로 전달되지 않도록 상기 제2 밸브의 개도를 제어하는 증기 유량 제어 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제1 밸브의 개도가 증가되어 상기 추기되는 증기의 유량이 증가하면 상기 제2 밸브의 개도를 감소시켜 상기 복수기에서 상기 급수 가열기로 전달되는 상기 증기의 양을 증가시키는 증기 유량 제어 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제1 밸브의 개도가 감소되어 상기 추기되는 증기의 유량이 감소하면 상기 제2 밸브의 개도를 증가시켜 상기 복수기에서 상기 급수 가열기로 전달되는 상기 증기의 양을 감소시키는 증기 유량 제어 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2 밸브는 상기 복수기와 상기 급수 가열기를 연결하는 복수관과 상기 급수 가열기와 상기 보일러를 연결하는 회기관을 연결하는 바이패스관에 배치되는 증기 유량 제어 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 터빈은 고압 터빈 및 저압 터빈을 포함하고,
    상기 급수 가열기는 고압 급수 가열기 및 저압 급수 가열기를 포함하고,
    상기 제1 밸브는 상기 고압 터빈과 상기 고압 급수 가열기를 연결하는 고압 추기관 및 상기 저압 터빈과 상기 저압 급수 가열기를 연결하는 저압 추기관에 각각 배치되는 증기 유량 제어 장치.
  9. 증기 유량 제어 장치의 증기 유량 제어 방법에 있어서,
    보일러로부터 터빈으로 공급되는 증기의 일부를 급수 가열기로 전달하고, 상기 증기의 나머지 일부를 복수기로 전달하는 단계;
    상기 터빈으로부터 유입되는 증기를 냉각하고, 냉각된 증기를 상기 급수 가열기로 공급하는 단계;
    상기 복수기로부터 유입되는 냉각된 증기를 재가열하는 단계;
    상기 터빈으로부터 상기 급수 가열기로 전달되는 증기의 유량을 제어하기 위해 제1 밸브의 개도를 제어하는 단계; 및
    상기 복수기로부터 상기 급수 가열기로 전달되는 증기의 양을 조절하기 위해 제2 밸브의 개도를 제어하는 단계;를 포함하고,
    상기 제2 밸브의 개도를 제어하는 단계는,
    상기 제1 밸브의 개도에 의한 상기 급수 가열기로 추기되는 증기의 유량의 증감에 따라 상기 복수기에서 상기 급수 가열기로 전달되는 상기 증기의 양을 증가 또는 감소시키기 위해 상기 제2 밸브의 개도를 제어하는 단계를 포함하는 증기 유량 제어 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제2 밸브의 개도를 제어하는 단계는,
    상기 복수기에서 냉각된 증기가 일정량 이상인 경우 상기 일정량에서 초과된 증기가 상기 급수 가열기로 전달되지 않도록 상기 제2 밸브의 개도를 제어하는 단계를 더 포함하는 증기 유량 제어 방법.
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