KR870001505B1 - 가변압력 관류보일러용 제어장치 및 제어방법 - Google Patents

가변압력 관류보일러용 제어장치 및 제어방법 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

가변압력 관류보일러용 제어장치 및 제어방법
제 1도는 본 발명에 이용되는 제어장치의 개략선도.
제 2도는 부하율대 압력 또는 밸브개방율의 그래프로서, 플래쉬 탱크 압력과, 노압력과, 터어빈밸브 위치, 및 드로틀압력이 도시된 그래프.
제 3도는 본 발명에 이용된 전(全)제어장치를 도시한 개략선도.
본 발명은 보일러의 작동에 관한 것으로서, 특히 가변압력 관류보일러를 작동시키기 위한 제어장치 및 제어방법에 관한 것이다.
가변압력 보일러에 있어서, 드로틀 압력은 부하에 따라 변한다. 그의 이상적인 형태에 있어서, 터어빈에 있는 드로틀 밸브는 활짝개방되며, 드로틀 압력은 부하에 따라 직접적으로 변동한다. 이러한 가변압력 작동은 터어빈의 효율을 증가시킬 수 있다.
따라서, 가변압력 작동의 주된 장점은 터어빈의 부하, 탈부화될 수 있는 횟수를 증가시킬 수 있다는 것이다. 이는 가변압력 작동으로 인하여 터어빈의 제 1단계 증기배출 온도의 변화가 비교적 적으므로 터어빈을 구성하는 금속의 열적응력이 최소화 된다는 것이다. 이와는 달리 비가변압력 작동모우드에 있어서, 제 1단계 증기배출온도는 부하에 의존한다. 이는 터어빈온도의 많은 변화가 과도한 금속피로를 야기시킬 수 있다는 것이다.
상기의 이유때문에, 가변드로틀 압력 작동모우드가 매우 광범위한 부하범위에 걸쳐 이용될 수 있도록하기 위해서 관류 보일러의 작동을 제어하기 위한 제어장치를 개발하는 것이 절실히 요구되었다.
본 발명은 가변드로틀 압력작동이 가능한한 저부하에서도 이루어질 수 있으며, 거의 모든 부하작동범위에 이용될 수 있도록한 제어장치를 제공하므로써 종래기술에 관련된 상기의 문제점뿐만 아니라 다른 문제점도를 해결하였다. 이는 제어장치가 부하되자마자 가능한한 급속으로 터어빈밸브를 그의 전개방 위치의 약 70%까지 개방시켜서, 부하요구가 필요 최소급수 유량을 초과할때까지 플래쉬 탱크를 이용한 다음, 터어빈 밸브가 부하요구를 조정할때에 드로틀 압력이 설정작동 압력과 근사치로 될때까지 부하를 증가시켜 가변드로틀 압력 작동 모우드를 작동케 하므로써 이루어진다. 분질적으로, 본 제어장치는 부하의 약 20%에서 75%까지 가변압력 작동을 하며, 저부하 작동모우드에서 부터 가변압력 작동 모우드로, 가벼압력 작동모우드에서 부터 전압력 작동모우드로의 원활한 전이가 가능하다. 또한, 제어조정기가 제공되어 가변압력 작동모우드시에 증기유량과, 연소속도, 및 급수유량을 탐지하며 보정한다. 이러한 식으로, 본 제어장치는 필요로하는 증기유량, 연소속도, 급수유량을 탐지하는 제어조정기로 부터 이러한 매개변수에서의 편차를 자동적으로 조절하고 보상할 수 있다.
본 발명의 목적은 가변드로를 압력 작동이 가능한 관류보일러용 제어장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 광범위한 부하범위에 걸쳐 가변압력 작동모우드에서 작동될 수 있는 관류보일러용 제어장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또다른 목적은 저부하 작동 모우드에서 부터 가변압력 작동모우드로, 가변압력작동모우드에서부터 전압력 작동모우드로의 원활한 전이가 가능한 관류보일러의 제어방법 및 제어장치를 제공하는데 있다.
본 발명을 첨부도면에 의거하여 상세히 기술하면 다음과 같다.
도면은 본 발명을 구체적으로 기술한 목적이지, 이로써 본 발명을 제한하고자 함이 아니다. 제 1도는 본 발명 제어장치(10)의 개략선도이다. 제어장치(10)는 노(12)와, 플래쉬탱크(16)와, 2차 과열기(18)와, 발전기(23), 및 웅축기(24)를 포함하는바, 노(12)의 출력단은 1차 과열기(14)의 입력단과 연결되어 있고, 2차과열기(18)의 출력단은 터어빈 밸브(22)의를 경유하여 터어빈(20)의 입력단과 접속되어 있으며, 응축기(24)의 출력단은 저압가열기(26)와, 공기분리기(28)와, 보일러급수펌프(30), 및 고압가열기(32)를 경유하여 노(12)의 입력단과 연결되어 있다.
1차과열기(14)의 출력단이 밸브(34)를 경유하여 플래쉬 탱크(16)의 입력단에 연결되어 있고, 플래쉬탱크(16)의 출력단이 밸브(36)를 경유하여 2차 과열기(18)의 입력단에 접속되어 있으며, 한쌍의 밸브(38,40)가 밸브(34)의 입력단과 밸브(36)의 출력단사이에 병렬로 접속되어 있고, 플래쉬탱크(16)에서 응축기(24)까지 흐르는 물의 유량을 제어하기 위해서 밸브(42)가 플래쉬탱크(16)와 충축기(24)사이에 설치되며, 과열증기온도 저감밸브(44)가 2차 과열기(18)의 출력단과 플래쉬탱크(16)의 출력단사이에 접속되어 있다.
본 제어장치의 작동원리에 관한것은 제 2도에 도시되어 있다. 제 2도는 부하울대 압력 또는 밸브 개방율을 도시한 것으로서, 플래쉬탱크 압력과, 노압력과, 터어빈밸브 위치, 및 드로틀 압력을 도시한 것이다.
본 제어장치의 목적은 가능한 저부하에서 가변드로틀 압력을 얻고, 저부하 작동으로부터 관류작동으로의 원활한 전이를 가능케하며, 가변드로틀 압력작동모우드시에는 제 3에 도시한 제어조정기(50)를 이용하는데 있다. 이는 가능한한 급속으로 터어빈밸브(22)를 개방시키고, 플래시 탱크(16)가 마를때까지 플래쉬탱크를 작동시키며, 1차 과열기(14)와 2차 과열기(18)사이에 있는 드로틀 밸브과 같은 밸브(38,40)를 사용하므로써 성취된다. 이러한 제어방법의 독특한 특징은 최소압력에서는 드로틀 압력을 직접적으로 제어할 수 없지만, 최소압력 이외에서는 드로틀 압력을 소정의 부하에 필요로하는 어느정도의 수준까지 증가시킬 수 있다. 따라서, 가변압력 자공은 부하범위의 매우 실질적인 부분에 걸쳐 이루어진다.
상기의 목적을 이루기위한 제어장치의 유기적 구성은 제 3도에 도시되어있는데, 제어신호가 단위부하요구 발생장치(52)에 인가되면, 단위부하 요구발생장치의 출력은 제어조정기(50)와, 터어빈 밸브 프로그램장치(54)와, 증기유량변경기(56)와, 연소속도 변경기(58), 및 급수유량변경기(60)에 인가됨과 동시에 밸브(36)를 제어한다. 터어빈 밸브 프로그램장치(54)는 터어빈 밸브(22)를 제어하고, 증기 유량변경기(56)는 밸브(38,40)를 제어하며, 연소속도 변경기(58)는 보일러내의 연료 및 공기의 혼합을 제어하고, 급수유량변경기(60)는 보일러내의 급수유량을 제어한다.
한편, 압력송신기(62)는 제어조정기(50)와 연결됨과 동시에 밸브(34)를 제어하고, 전기송신기(64)와, 급수온도 송신기(66), 및 과열온도 송신기(68)는 제어조정기(50)에 접속되어 있는데, 제어조정기는 그안에서 발생된 제어신호에 의해 증기유량변경기(56)와, 연소속도변경기(58), 및 급수용량변경기(60)를 교대로 조절한다.
본 제어장치는 기본적으로 세가지 작동 모우드 즉, 저부하작동과, 관류가변압력 작동, 및 전압력작동하에서 관류보일러를 제어한다. 저부하작동은 보일러의 급수유량이 최소유량으로 제한될때 일어나고, 관류가변압력 작동은 급수유량이 최소유량을 초과할대 발생되어 드로틀압력이 전 설정압력, 즉 노압력에 도달할때까지 계속되며, 전압력 작동은 드로틀압력이 전설정 압력에 도달할때 발생되어 전부하가 성취될때까지 계속된다.
부하율이 약 0-25%인 저부하 작동 모우드에 있어서, 드로틀압력은 일정하게 유지되고, 제2도에 도시한 바와같이, 터어빈 밸브(22)는 전개방위치의 약 70%까지 급속으로 개방되며, 밸브(38,40)가 폐쇄되고, 밸브(34,36)가 터어빈밸브(22)와 함께 개방되는데, 밸브(34)는 노압력을 제어하고, 밸브(36)는 드로틀 압력을 제어한다. 또한, 밸브(42)가 개방되어 플래쉬탱크(16)내의 수위를 조절한다.
이러한 작동 모우드시에, 노(12)에서 나온 모든 유량은 플래쉬탱크(16)에 들어가는데, 연소를 증가시킴에 따라 물에서 증기로 된다. 플래쉬탱크(16)는 증기및 물 분리기로 작용하여 물을 응축기(24)로 공급하고, 증기를 터어빈(20)으로 공급한다. 터어빈(20)으로 공급되는 증기유량의 최소급수유량의 약 25%일대 플래쉬탱크(16)가 마르게되면, 밸브(40)가 개방되고, 밸브(34,36)가 폐쇄되기 시작하여 플래쉬탱크(16)로 후르는 유량을 차단한다. 이것은 부하의 약 25%에서 발생하며, 다음 작동 모우드 즉, 가변드로틀 압력작동 모우드, 또는 관류 가변 압력작동 모우드를 시작한다.
관류 가변압력 작동 모우드 또는 가변 드로틀압력 작동모우드에 있어서, 터어빈 밸브(22)는 터어빈밸브 프로그램장치(54)에 의해서 전 개방 위치의 약 70%로 계속 유지되는데, 증기유량의 제어는 원경 드로틀밸브로서 작용하는 밸브(40)에 의해 조절되고, 급수유량은 증기온도를 제어하며, 연소 속도는 부하를 제어하며, 드로틀 압력은 부하의 필요조건을 만족하는데 필요한 값으로 증가된다.
제어조정기(50)는 증기유량 변경기(56)와, 연고속도 변경기(58), 및 급수유량 변경기(60)에 오차 또는 보정신호를 발생시키는 기능을 한다. 이러한 오차 또는 보정신호는 다음과 같다.
1) 전력오차-노압력오차(MWe-FPe)제어신호 : 증기유량 변경기(56)로 입력됨
2) 전력오차+ 노압력오차(MWe-FPe)제어신호 : 연소속도 변경기(58)로 입력됨
3) 과열온도오차+급수유량온도(SHTe+FWT)제어신호 : 급수유량 변경기(60)로 입력됨.
이러한 방식에 있어서, 급수유량은 증기온도를 유지할 수 있도록 조절되며, 증기유량및 연소속도는 적당한 노 압력및 전력을 유지할 수 있도록 보정된다.
밸브(40)가 그의 전개방 위치로 접근했을때, 밸브(38)가 개방되기 시작하며, 터어빈 밸브(22)가 그의 70%개방 위치로 부터 좀더 개방되기 시작한다. 이것은 다음 작동 모우드 즉, 전압력 작동모우드를 시작한다.
전압력 작동 모우드에 있어서, 드로틀 압력을 전 설정 압력에 도달하며, 터어빈밸브(22)는 필요로 하는 만큼의 부하를 유지하기 위하여 좀더 개방되는데, 증기유량은 밸브(40)보다는 터어빈 밸브(22)에 의해 제어되며, 밸브(38,40)의 결합용량은 터어빈 밸브(22)가 그의 70%개방 위치로부터 더욱 개방됨에 따라 떠어빈 밸브에 의해 필요로하는 증기유량을 충분히 제공한다. 종래기술에서와 같은 기가변압력 관류보일러 제어장치에 있어서, 이는 최소 급수유량을 초과하는 통상의 작동 모우드이다.
따라서, 이러한 제어장치에는 가변압력 작동모우드가 켤코 도입되지 않았다.
본 제어장치는 많은 장점을 갖는다. 예컨대, 가변압력을 사용하므로써 제 1단계 증기온도가 과잉의 열적응력을 발생치 않고 터어빈의 급속부하를 허용하도록 정확히 제어될 수 있다는 것어디.
또한 본 제어장치는 가변압력 작동을 달성하며, 터어빈 금속온도 정합과, 관류작동 모우드에 대한 원활한 전이를 신속히 이룰수 있다. 끝으로, 제어 조정기는 가변압력 작동 모우드에서 보일러 장치의 전반적인 동작을 조정, 제어하며, 여러가지 다양한 작동편차를 보상하도록 제어장치의 구성부품을 조절한다.
본 기술분야에 통상의 지식을 가진자이면 소정의 수정및 개량이 있을 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
그러나, 그러한 수정및 개량은 특허청구의 범위를 벗어나지 않는 범위에서 이루어질 수 있다.

Claims (6)

  1. 증기 발생수단을 구비하며 다수의 부장상태하에서 증기를 부하에 공급하는 관류보일러용 제어장치에 있어서, 모든 부하상태하에서 상기의 증기발생수단으로 부터 부하까지 증기의 흐름을 조절하기 위한 터어빈 밸브(22)를 설치하고, 플래쉬 탱크(16)를 상기의 증기 발생수단과 터어빈 밸브(22)사이에 연결시키며, 저부하 작동모우드시에 플래쉬탱크(16)를 상기의 증기 발생수단과 터어빈 밸브(22)와 연통되도록 작동되는 밸브(34,36,42)를 설치하고, 관류가변 압력작동 모우드와 전압력 작동 모우드시에 상기의 증기발생수단을 밸브(34,36,42)를 우회하여 터어빈 밸브(22)와 연통되도록 작동되는 밸브(40)를 설치하며, 전압력 작동 모우드시에 상기의 증기 발생수단을 터어빈 밸브(22)와 연통되도록 작동되는 밸브(38)를 밸브(40)와 병렬로 연결시켜서된 관류보일려용 제어장치.
  2. 제 1항에 있어서, 저부하 작동모우드 및 관류가 변압력 작동 모우드시에는 터어빈 밸브(22)를 그의 전개방위치의 70%로 개방시키고, 전압력 작동 모우드시에는 터어빈 밸브(22)를 상기의 전개방위치 70%로 부터 좀더 개방시켜서된 관류 보일러용 제어장치.
  3. 저부하 작동과, 관류가변 압력작동, 및 전압력 작동 모우드하에서 관류보일러를 제어하기 위한 방법에 있어서, 저부하 작동 모우드시에는 증기의 흐름을 증기발생수단으로부터 플래쉬 탱크(16)를 경유하여 터어빈(20)으로 향하게 하고, 관류가변 압력작동 모우드시에는 상기 증기발생 수단의 출력압력을 부하요구에 따라 변화시키며, 관류 가변압력 작동 모우드및 전압력 작동 모우드시에는 증기의 흐름을 증기발생 수단으로 부터 플래쉬 탱크(16)를 우회하여 터어빈(20)으로 향하게 하도록한 관류보일러의 제어방법.
  4. 제 3항에 있어서, 상기의 보일러는 터어빈 밸브(22)를 설치시켜, 보일러의 저부하 작동모우드시에 상기의 밸브를 그의 전개방위치의 70%로 개방되도록한 관류보일러의 제어방법.
  5. 제 4항에 있어서, 상기의 터어빈 밸브(22)를 보일러의 관류가변 압력작동 모우드사에도 그의 전개방 위치의 70%로 유지시켜서된 관류보일러의 제어방법.
  6. 제 4항에 있어서, 상기의 터어빈 밸브(22)를 전압력 작동 모우드시에 그의 전개방 위치의 70%로 부터 좀더 개방시켜서된 관류보일러의 제어방법.
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