KR900005780B1 - 내압튜브의 열응력 예측장치 - Google Patents

내압튜브의 열응력 예측장치 Download PDF

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바부콕구 히다찌 가부시기 가이샤
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Abstract

내용 없음.

Description

내압튜브의 열응력 예측장치
제1도는 본 발명의 실시예에 관한 보일러 열응력 예측장치의 개략 계통도.
제2도는 제1도의 헤더의 상세도.
제3도는 제2도의 X-X선 단면에 있어서의 온도분포산출을 위한 원통 모델의 확대도.
제4도는 유체온도와 연산사이클의 상관관계를 나타낸 특정도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 헤더(header) 2 : 노즐 코오너부
3,4 : 실측치 5 : 금속내면온도검출기
6 : 금속내면온도실측치 7 : 금속외면온도검출기
8 : 금속외면온도실측치 9 : 온도분포기억장치
10 : 온도분포기억치 11 : 온도분포연산기
12 : 금속후육방향 온도분포연산치 13 : 유체온도계측치
14 : 유체온도검출기 15 : 유체온도실측치
16 : 연산사이클설정기 17 : 연산사이클설정치
18 : 열응력연산기 19 : 열응력연산치
20 : 압력계측치 21 : 압력검출기
22 : 증기압력실측치 23 : 내압응력연산기
24 : 내압응력연산치 25 : 응력연산기
26 : 현재응력연산치 27 : 수명소비산출기
28 : 수명소비산출치 29 : 응력제한치설정기
30 : 응력제한치설정치 31 : 비교기
32 : 부하홀드신호발생기 33 : 부하홀드신호
34 : 보일러부하제어기 35 : 부하변화율설정기
36 : 부하변화율설정치
본 발명은 보일러등 가열장치의 내압(耐壓) 튜브가 발생하는 응력(應力)을 감지하면서 부하제어를 가장 적합하게 하는 열응력예측장치에 관한 것이다.
보일러의 기동, 정지 또는 부하변화시에는 유체온도가 크게 변동하여 보일러 내압부의 온도와의 차가 생긴다.
이에 따라서 보일러 내압부에 열응력이 발생하고 특히 2차 과열기의 출구헤더 등의 후육 내압부의 노즐코어너부에서는 커다란 열응력이 되어 후육 내압부의 피로수명(疲勞壽命)이 소비된다.
한편 정상(定常) 운전중에 있어서도 내부유체압력에 의한 내압응력이 현저하게 되어 이에 기인하여 후육 내압부의 크리이프(creep)손상수명이 소비하게 된다.
종래부터 보일러 내압부 후육관(厚肉管)에 발생하는 열응력은 후육방향의 온도분포로부터 추정하고 있으나 그 온도분포를 예측하는 방법에는 다음과 같은 것이 알려져 있다.
(1) 후육관의 내부를 흐르는 증기상태의 증기에서 금속에의 열전도율을 구하고, 이것을 금속내면의 경계조건으로 하며, 금속외면을 단열의 경계조건으로 하여 비정상(非定常) 열전도 방정식을 풀이하므로서, 온도분포를 구하여 시시각각의 발생응력을 예측한다.
(2) 후육관의 외면 및 내면에 가까운 곳의 금속온도 2점을 계측하고 후육방향의 온도분포를 이 2점에 따라 직선에 가까운 발생응력을 예측한다.
이와 같이 종래부터 실시하여 온 후육방향 온도분포를 예측하여, 이 예측한 온도분포를 바탕으로 발생응력을 추정하는 방법에는 다음과 같은 결점이 있다.
(1) 금속외면의 경계조건을 단열로 하고 있으나, 실제에는 약간이기는 하지만 방열이 있다. 나아가서, 금속내면의 경계조건이 열전달율을 증기상태로부터 예측하기 위하여 발생응력예측정밀도의 향상을 꾀하는 것은 무리가 있다.
(2) 후육방향 온도분포를 직선에 가깝게 하였을 경우, 발생응력을 실제의 발생응력 보다도 과소평가 하게 된다.
또 종래 보일러 내압부 후육관에 발생하는 응력을 후육방향 온도분포로부터 추정하는 경우 온도분포연산사이클 및 응력 연산사이클은 내부유체온도의 변화에 관계없이 일정시간마다 하였다.
이와 같이 종래에 실시하여 온 일정한 연산사이클에서의 발생응력이 추정방법에는 다음과 같은 결점이 있다.
(1) 플랜트(plant)의 모든 운전상태를 상정하여 가장 변화가 큰 상태에서 정확히 발생응력을 추정할 수 있도록 연산사이클을 결정하고 있다.
즉, 유체온도변화가 작은 항상 일정한 운전시에도 변화가 큰 기동, 정지 부하변화시와 마찬가지 연산사이클로 발생응력을 추정하고 있기 때문에 항상 일정한 운전시에는 지나치게 정밀도를 요구하게 된다.
(2) 일반적으로 발전플랜트에서 기동, 정지, 부하변화시에는 제어용 계산기 등에서는 계산기 부하가 엄격한 것이며 플랜트의 상태에 관계하지 않고 연산사이클을 일정시간마다 발생응력을 추정하는 것은 계산기 부하 증가의 원인의 하나로 되어있다.
본 발명은 그와 같은 종래의 결점을 해소하려 하는 것으로 그 목적으로 하는바는 보일러 등의 가열장치에 사용하는 내압튜브의 후육방향 온도분포를 정밀도가 높게 예측하여 발생응력을 실체에 가까운 값으로 예측할 수 있는 장치를 제공함에 있다.
또 본 발명의 그밖의 목적은 보일러 등의 가열장치의 부하변화시와 정상운전시에는 연산사이클을 바꾸어서 발생응력을 실체에 가까운 값으로 예측할 수 있는 응력 예측장치를 제공함에 있다.
본 발명은 전술한 목적을 달성하기 위하여 내압튜브의 금속부분의 실측치를 기초로 그 튜브 두께방향에 있어서의 등분의 온도분포를 연산하는 온도분포연산기와, 이것들의 연산치를 기초로 전술한 튜브 금속부분의 열응력을 계산하는 열응력연산기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서는 내압튜브로부터의 유체온도실측치를 기초로 연산사이클을 설정하는 연산사이클 설정기를 마련하고 유체온도실측치의 변화가 큰 부하변화사에는 연산사이클을 빠르게하며 유체온도실측치의 변화가 작은 정상운전시에는 연산사이클을 늦추도록 구성하는 것이 바람직하다.
본 발명을 보일러, 가열로, 분해로 등에서 외부로부터 열을 받아 내부의 유체가 가열되는 내압튜브를 잘 사용할 수 있는바 다음에 보일러에의 적용에에 대하여 설명한다.
제1도는 본 발명의 실시예에 관한 보일러 열응력예측장치의 개략 계통도, 제2도는 제1도의 헤더의 상세도, 제3도는 제2도의 X-X선 단면에 있어서의 온도분포산출을 위한 원통 모델의 확대도, 제4도는 유체온도와 연산사이클의 상관관계을 보여주는 특성도이다.
우선 제1도을 사용하여 보일러의 열응력예측장치의 개략에 대하여 설명한다. 보일러의 열응력 감시점의 대표예로서 가열기의 헤더(1)의 노즐코오너부(2)를 예로 설명한다.
이 헤더(1)는 후육하며, 또한 550℃ 가까운 고온상태에서 사용되며 기동, 정지 등의 부하변화시에는 내부의 유체온도나 유량변화에 대응하여 내, 외면에 온도차가 생기고, 특히 노즐코오너부(2)는 그 구조로 복잡하여 발생층력의 분포는 복잡하고 값도 크며 열응력의 발생이 현저한 부분이다.
또 정상운전시의 내부유체의 압력도 255kg/cm2정도의 고압으로 되고 내압응력에 의한 수명소비도 가장 큰부분이다.
보일러의 감시개소의 열응력을 구하기 위하여 먼저 헤더(1)의 내면, 외면의 금속온도 계측치(3),(4)를 금속내면온도 검출기(5)로 금속내면온도실측치(6)를, 금속외면온도검출기(7)로 금속외면온도실측치(8)를 각각 검출하고, 이 양 실측치(6),(8)와 온도분포기억장치(9)로부터의 온도분포기억치(10)를 기초로 온도분포연산기(11)로 금속후육방향 온도분포연상치(12)를 산출한다.
한편, 발생응력 추정의 연산사이클을 설정하기 위하여 우선 헤더(1)내에서 유체온도계측치(13)를 유체온도검출기(14)로 유체온도실측치(15)를 검출한다. 연산사이클설정기(16)에 있어서는 유체온도실측치(15)를 기초로 유체온도변화율을 구하고 이것과 미리 준비하여둔 여러개의 온도변화율 범위를 비교하여 온도변화율 범위에 대응한 연산사이클설정치(17)를 설정한다.
이때 금속후육방향 온도분포연상치(12)는 온도분포기억장치(9)에 기억시킴과 동시에 열응력연산기(18)에 가하여 렬응력연산치(19)를 구한다.
한편 헤더(1)내에서 압력계측치(20)를 압력검출기(21)로 검출하고, 이 압력검출기(21)로 검출한 증기압력실측치(22)로부터 내압응력연산기(23)로 내압응력연산치(24)를 구할 수 있다.
그리고 현재응력연산기(25)에서는 금속후육방향 온도분포 연산치(12)를 기초로 구한 열응력연산치(19)와 압력검출기(21)로 검출한 증기압력실측치(22)를 기초로 구한 내압응력연산치(24)를 가하여 현재응력연산치(26)을 산출한다.
한편 수명소비산출기(27)에서는 현재응력연산치(26)를 기초로 피로 및 크리이프에 의한 수명소비산출치(28)를 산출하며, 응력제한치설정기(29)로서는 잠시 개소마다 운전모우도(mode) 마다에 계획할 때 결정한 수명배분에서 실제 운용에서의 수명소비산출치(28)를 차인하여 잔여수명을 산출하고 다시 잔여수명 및 잔여 운전회수로부터 금후의 운용모두드 1회당의 허용수명소비를 정하여, 이 수명소비를 가져오게 하면 예측할 수 있는 발생응력을 헤더(1)의 응력제한 설정치(30)로서 설정한다.
이 응력제한치설정기(29)에서의 응력제한설정치(30)는 기동, 정지의 임의 회수마다 새로 바꿀수 있는 구성으로 되어 있다.
다음에 현재응력연산치(26)와 응력제한설정치(30)를 비교기(31)로 비교하고 이결과 현재응력연산치(26)가 응력제한설정치(30)를 초과할때에는 부하홀드신호발생기(32)에서 부하홀드신호(33)를 발생하여 보일러부하제어기(34)에 보낸다.
한편 현재응력연산치(26)가 응력제한설정치(30) 이하인 경우는 보일러의 가장 적합한 부하변화율(연료변화율,압력변화율)을 결정하기 위하여 미리 설정한 여러개의 부하변화율 중에서 부하변화율설정기(35)에 의하여 그 최대의 것을 부하변화율설정치(36)로서 설정한다.
이와 같이 본 발명의 열응력예측장치에 있어서는 제1도의 헤더(1)의 응력집중부인 노즐코오너부(2)에 주목하여 발생응력 및 수명소비를 감시한다. 이때 유체온도검출기(14)에 의한 유체온도실측치(15)는 일정한 샘플주기에 따라 실시하게 된다.
제3도는 제2도의 X-X선 단면에 있어서의 온도분포 산출을 위한 원통모델의 확대도이다. 원통부 열응력은 원통부의 후육방향 온도분포에서 구하지만 그 온도분포는 원통부의 열전도방정식(1)식,
Figure kpo00001
α : 금속온조전도도, T : 금속온도, t : 시간, γ : 원통중심으로부터의 거리를 제3도에 나타낸 동심원통에 N분할하여 마디점(節點)을 같은 간격으로 집고 차분화(差分化)하여 푼다. 차분식은 (2)식,
Figure kpo00002
으로 나타낼 수 있으며, 각 마디점에서의 식은 제(3)식과 같이 얻을 수 있다. 제3도의 마디점 1은 -A,
Figure kpo00003
여기에서,
Figure kpo00004
Ti.j: 금속온도(i ; 마디점 파라미터, j ; 시간 파라미터)
To.j: 금속내면온도
Tn.j: 금속외면온도
δγ : 판두께 분할폭
δtm: 연산사이클(m-1∼M)
(N-1)개의 미지수 Tn.j+1(N-1,2,…,n-1)에 대하여(N-1)개의 식을 얻을 수 있어서 풀이할 수 있다. 이때, 경계치 To.j+1,은 금속내면 및 외면온도이며, 각기 금속내면온도실측치(6) 및 금속외면온도실측치(8)에 의하여 주어진다.
따라서 금속 후육방향온도분산연산치(12)즉 Tn.j 1(N-0,1,2,……n)을 얻을 수 없어서 계산할 수 있다. 여기에서 3방향 열응력 ort, on3t,ozt는 각기 다음 식에 의하여 구할수 있다.
Figure kpo00005
Figure kpo00006
Figure kpo00007
Ort: 반경방향열응력, E : 영률
Oθt: 둘레방향열응력, α´: 선팽창율
Ozt :축방향열응력,ν: 프와송비
다음에 내압에 의한 3방향응력은 다음 식에 따라 얻을 수 있다.
Figure kpo00008
Figure kpo00009
Figure kpo00010
여기에서,
Orp: 반경방향 내압응력, P : 내압
Oθp: 둘레방향 내압응력, Di : 내경
OZP: 축방향 내압응력, t : 판두께
이상(4)-(9)식은 원통 일반부에 발생하는 응력이며, 노즐부(2)등 응력 집중부에 발생하는 응력은 일반부에 발생하는 응력에 응력집중계수를 곱하여 구한다.
따라서, 노즐부(2)에 발생하는 현재응력연산치(26)의 3방향 응력은(10)(12)식으로 얻을 수 있다.
Figure kpo00011
Figure kpo00012
Figure kpo00013
여기에서, Krt: 반경방향 열응력집중계수
Kθt: 둘레방향 열응력집중계수
Kzt: 축방향 열응력집중계수
Krp: 반경방향 내압응력집중계수
Kθp: 둘레방향 내압응력집중계수
Kzp: 축방향 내압응력집중계수
Or: 반경방향 합계응력
Oθ: 둘레방향 합계응력
Oz: 축방향 합계응력
종래의 보일러 내압부에 있어서의 후육방향 온도분포는 금속 내, 외면 온도실측치(6),(8)에 의하여 직선에 가까움에 의한 온도분포의 예측이었다. 이 경우 실제의 금속 후육방향온도분포가 곡선이었어도 직선과 같이 예측하기 때문에 발생응력의 정밀도도 불량하게 된다.
그런데 본 발명의 열응력 예측장치에 의하면 편미분방정식을 통하여 각 마디점 풀어서 각 마디점의 온도 분포를 구하기 위하여 적당한 시간분할로 연산을 할 수 있어서 종래의 것에 비하여 정밀도가 뛰어나 확실한 발생응력을 구할 수 있다.
또 온도 변화를 충분히 파악할 수 있는 온도계측 샘플시간내에 열응력 예측연산을 실제시간으로 실시할 수 있기 때문에 시시각각의 온도분포의 변화도 파악할 수 있으며, 정밀도가 좋은 발생응력을 예측할 수 있다.
본 발명의 제1도에 있어서의 실시예에서는 온도분포의 추정계산법으로서 금속 내, 외면온도의 실측치로 구하였으나 발생응력의 추정정밀도를 중요하게 요구하지 않는 개소에 대하여는 내부유체의 온도, 압력, 유량 및 금속외면온도로부터 발생응력을 구하여도 좋다.
이 경우 금속내면의 경계조건은 내부유체에서 금속에의 열전달율에 의하여 결정하여진다. 먼저, 보일 감시개소의 열응력을 구하기 위하여 증기온도검출기로 증기온도실측치, 증기유량검출기로 증가유량실측치, 암력검출기로 증기압력실측치가 검출되며, 이것들을 기초로 열전달을 연산기에 이써서 증기로부터 금속예의 열전달을 λ을 연산할 수 있다.
다음에 온도분포연산기로 금속온도분포를 구할 수 있으나, 이 금속온도분포는 금속내면에서의 경계조건을 다음식
Figure kpo00014
Tf : 유체온도, To : 금속내면온도로서, 원통의 열전도 방정식(1)을 풀이함에 따라 얻을 수 있다.
제1도에 나타낸 실시예에서는 열응력 감시점을 여러개 마련하여 그것들 모두의 요구를 만족하는 보일러 운전방법이 결정된다.
다음에 연산사이클 설정치(17)의 설정방법에 대하여 제4도를 이용하여 설명한다. 보일러가 기동하여서부터 정상운전하기까지의 유체온도변화의 1예를 제4도에 나타낸다.
제4도에서는 유체온도변화가 큰 기동을 할 때 동의 부하변화시(t1)에서는 연산사이클(δt1)을 유체온도변화가 작은 정상운전시(t2),(t4)에서는 연산사이클(δt3)을, 중간의 유체온도변화시 시(t3)에서는 연산 사이클(δt2)을 설정하는 것을 나타내고 있다. 실제의 장치에 있어서는 일정한 샘플주기마다 검출하는 유체온도실측치(15)를 이용하여 온도변화율의 절대치 △ |Tf|를 구하고 연산사이클 설정기(16)에 있어서 △|Tf|에 대응한 연산사이클설정치(17)를 설정하는 것이다.
본 방식을 채용하였을 경우 응력감시기간 중의 발생응력 추정의 연산사이클을 보일러의 운전상태에 따라서 변경할 수 있기 때문에 쓸데없는 계산을 생략할 수 있어서 계산기 부하를 저감할 수 있다. 또 응력감시기간의 모두에 걸쳐서 적절한 연산사이클을 이용하여 발생응력을 추정할 수 있어서 계산기 부하를 저감할 수 있다. 예를 들면 제4도에서 유체온도 변화가 작은 정상운전시에는 연산사이클(δt2) 그렇지 않으면 (δt3)을 이용하여 발생응력의 추정을 하여 기동할 때와 같이 부하변화시에는 연산사이클(δt1)을 이용하여 그 발생응력의 추정을 하도록 하면 정상운전시에는 연산사이클(δt1)의 2회에 1회, 그렇지 않으면 3회에 1회의 비율로 연산하면 되는 것으로 계산기 부하를 1/2 또는 1/3로 경감할 수 있다. 이와 같이 하여 계산기 부하가 경감되면 이 기간을 이용하여 다른 제어목적을 위한 연산을 한다거나 새로운 기능을 추가하는 일도 가능하게 되어 경제적이다.
또 일정한 연산사이클에서는 보일러 전체 부하상태에서 정밀도가 좋은 발생 응력을 추정할 수 있도록 결정하고 있기 때문에 보일러를 정상운전할 때에는 불필요한 계산을 하게 되어 정밀도도 지나치게 요구하게 된다. 따라서, 본 발명에 있어서는 보일러의 기동, 정지와 같이 부하변화시에는 유체온도가 크게 변동하므로 연산사이클을 빠르게 하고 정상유전시에는 유체온도의 변동이 작으므로 연산사이클을 늦춤으로서 응력감시 전체기간에 걸쳐 같은 정밀도로 발생응력을 추정할 수 있다.
본 발명에 의하면 보일러 등의 가열장치의 내압튜브 부분으로부터의 유체온도실측치를 기초로 금속 후육방향 온도분포의 정밀도를 뛰어나게 예측할 수 있어서 발생응력을 확실하게 예측할 수 있다. 또 유체온도실측치를 기초로 연산사이클을 설정하는 연산사이클 설정기를 마련하고 유체온도실측치의 변화가 큰 부하변화사에는 연산사이클을 빠르게 하고 유체온도실측치의 변화가 작은 정상운전시에는 연산사이클을 늦춤에 따라 발생응력 추정의 연산사이클을 가열장치 운전상태에 따라서 변경할 수 있고 또한 발생응력을 실질에 가까운 값으로 예측할 수 있다.

Claims (10)

  1. 금속부분을 가지며 유체가 들어있는 내압튜브의 열응력을 예측하는 장치에 있어서, 튜브의 적어도 외면의 온도을 측정하는 수단(5),(7)과 온도측정수단(5),(7)에서 측정된 튜브의 금속부분의 외면온도의 실측치(實測値)(8)를 포함하는 실측치들에 기초하여 튜브의 두께방향으로 등간격으로 배열된 위치들에서의 온도분포를 계산하는 온도분포 계산수단(11)과, 계산된 온도분포에 기초하여 뉴브의 금속부분의 열응력값(19)을 계산하는 열응력계산수단(18)과, 튜브내의 유체압력을 측정하는 압력검출기(21)에 의해 제공된 측정된 유체압력값(22)에 기초하여 얻어진 튜브의 내부압력응력값(24)을 계산하는 내부응력계산수단(23) : 및 내부압력응력이 계산치(24)와 열응력의 계산치(19)를 한데 합쳐 현재응력이 계산치(26)를 구하는 현재응력 계산수단(25)으로 구성된 것을 특징으로 하는 내압튜브의 열응력예측장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 온도측정수단(5),(7)이 튜브의 금속부분의 내외면의 온도를 각각 측정하는 수단을 가지고 있어 상기 실측치들이 내외면들의 측정된 온도를(6),(8)을 각기 포함하는 것을 특징으로 하는 내압튜브의 열응력예측장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 실측치들에는 튜브내 유체의 온도, 압력 및 유량을 측정하는 수단(14),(21)에 의해 제공된 실측치들(15),(22)과 온도 측정수단(5),(7)에 의해 제공된 튜브의 금속부분의 외면온도의 실측치(8)가 들어있는 것을 특징으로 하는 내압튜브의 열응력예측장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 내압튜브가 보일러의 부분인 것을 특징으로 하는 내압튜브의 열응력예측장치.
  5. 금속부분을 가지며 유체가 들어있는 내압튜브의 열응력을 일정한 계산 사이클에 따라 예측하는 장치에 있어서, 튜브의 적어도 외면의 온도를 측정하는 수단(5),(7)과, 온도측정수단(5),(7)에서 측정된 튜브의 금속부분의 외면온도의 실측치(8)를 포함하는 실측치들에 기초하여 튜브의 두께방향으로 등간격으로 배열된 위치들에서의 온도분포를 계산하는 온도분포계산수단(11)과, 계산된 온도분포에 기초하여 튜브의 금속부분의 열응력값(19)을 계산하는 열응력계산수단(18)과, 튜브내의 압력검출기(21)에 의해 검출된 유체압력(22)에 기초하여 구해진 내부압력 응력값(24)을 제공하는 내부압력 응력계산수단(23)과, 열응력의 계산값(19)과 내부압력 응력의 계산값(26)을 구하는 현재응력 계산수단(25)과, 튜브내 유체온도의 실측치들을 제공하는 유체온도검출기(14), 및 유체온도의 실측치(15)들에 기초하여 계산 사이클을 사전 설정하므로서 유체온도의 실측들의 변동이 크면 계산사이클들을 단축시키고 유체온도의 실측치들의 변동이 작으면 계산사이클들을 길게하는 계산사이클 설정수단(16)으로 구성된 것을 특징으로 하는 내압튜브의 열응력예측장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 온도측정수단(5),(7)이 튜브의 금속부분의 내외면의 온도를 각각 측정하는 수단을 가지고 있어 측정된 내외면 값들이 측정된 온도들(6),(8)을 각기 포함하는 것을 특징으로 하는 내압튜브의 열응력예측장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 실측치들이 튜브내 유체의 온도, 압력 및 유량의 실측치들(15),(22)과 튜브의 금속부분의 외면 온도의 실측치(8)인 것을 특징으로 하는 내압튜브의 열응력예측장치.
  8. 제5항에 있어서, 상기 내압튜브가 보일러의 부분으로서 제공되는 것을 특징으로 하는 내압튜브의 열응력예측장치.
  9. 보일러에 의해 가열되는 금속부분을 가지며 유체가 들어있는 내압튜브의 열응력을 측정하므로써 보일러의 부하를 제어하는 장치에 있어서, 튜브의 적어도 외면의 온도를 측정하는 수단(5),(7)과, 온도측정수단(5),(7)에서 측정된 상기 튜브의 금속부분의 외면온도의 실측치(8)를 포함하는 실측치들에 기초하여 튜브의 두께방향으로 등간격으로 배열된 위치들에서의 온도분포를 계산하는 온도분포 계산수단(11)과, 계산된 온도 분포에 기초하여 튜브의 금속부분의 열응력(19)을 계산하는 열응력계산수단(18)과, 튜브내의 압력검출기(21)에 의해 제공된 유체압력값들(22)에 기초하여 내부압력응력값(24)을 계산하는 내부응력계산수단(23) : 및 열응력실측치(19)와 내부압력응력실측치(24)를 한데 합쳐 현재 응력 계산값(16)을 구하는 현재응력 계산수단(25)과, 튜브의 조작 모드당 허용되는 수명소모를 일으킬 것으로 측정되는 응력을 사전설정하는 응력한계 사전설정값 설정수단(27)과, 튜브에 대한 응력한계 사전설정값(30)을 제공하는 응력한계 사전 설정수단(29) : 및 현재 응력 계측치(26)를 응력한계 사전설정값(30)에 비교하는 수단(31), 다수의 사전설정값에서 최적의 사전설정 부하 변화율 값(36)을 선택하여 제공하는 부하변화율 사전 설정수단(35), 부하유지신호(33)를 제공하는 부하유지신호 발생수단(32), 및 상기 보일러의 부하를 제어하고 상기 부하유지신호(33)와 부하변화율 사전설정값(36)을 수신하는 제어기(34)로 구성되어 있어, 현재응력계측치(26)가 응력한계 사전설정값(30)을 초과하면 부하유지신호(33)가 발생되어 제어기(34)로 전달되고, 현재응력 계측치가 응력한계 사전설정값보다 작으면 부하변화율 사전설정수단(35)으로부터 최적의 부하변화율 값(36)이 선택되어 제어기(34)로 전달되는 것을 특징으로 하는 보일러의 부하제어장치.
  10. 보일러에 의해 가열되는 금속부분을 가지며 유체가 들어있는 내압튜브의 열응력을 측정하므로써 보일러의 부하를 제어하는 장치에 있어서, 튜브의 적어도 외면의 온도을 측정하는 수단(5),(7)과, 온도측정수단(5)(7)에서 측정된 튜브의 금속부분의 바깥면 온도의 실측치(8)를 포함하는 실측치들에 기초하여 튜브의 두께방향으로 등간격으로 배열된 위치들에서의 온도분포를 계산하는 온도분포계산수단(11)과, 계산된 온도분포에 기초하여 튜브의 금속부분의 열응력(19)을 계산하는 열응력계산수단(18)과, 튜브내의 압력 검출기(21)에 의해 검출된 유체압력(22)에 기초하여 내부압력 응력값(24)을 계산하는 내부응력계산수단(23) : 및 상기 열응력 계측치(19)와 내부압력응력계측치(24)를 한데 합쳐 현재응력 계측치(26)를 구하는 현재응력 계산수단과(25)과, 튜브의 조작모드당 허용되는 수명소모를 일으킬 것으로 추정되는 응력을 사전 설정하는 응력한계 사전설정 값 설정수단(27)과, 튜브의 대한 응력한계 사전설정값을 제공하는 응력한계 사전설정수단(29) : 및 현재응력 계측치(26)를, 응력한계 사전설정값(3)에 비교하는 수단(31), 다수의 사전설정 값에서 최적의 사전설정 부하변화율값(36)을 선택하여 제공하는 부하변화율 사전설정수단(35) : 부하유지신호(33)를 제공하는 부하유지신호발생수단(32), 및 상기 보일러의 부하를 제어하고 상기 부하유지신호(33)와 부하변화율 사전설정값(36)을 수신하는 제어기(34)로 구성되어 있어 : 현재응력 계측치(26)가 응력한계 사전설정값(30)을 초과하면 부하유지신호(33)가 발생되어 제어기(34)로 전달되고, 현재응력 계산값이 응력한계 사전 설정값보다 작으면 상기 부하변화율 사전설정수단(35)으로부터 최적의 부하변화율값(26)이 상기 제어기로(24)로 전달되며, 유체온도의 상기 실측치를(15)에 기초하여 계산사이클을 사전 설정하므로써 유체온도의 실측치들이 변동이 크면 상기 계산사이클들을 단축시키고 유체온도의 실측치들의 변동이 작으면 상기 계산사이클들을 길게하는 계산사이클 설정기(16)를 더 포함하는 것을 특징으로하는 보일러의 부하제어장치.
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