KR910003260B1 - 증기바이패스장치를 가진 증기터어빈발전소 제어시스템 및 그 제어방법 - Google Patents

증기바이패스장치를 가진 증기터어빈발전소 제어시스템 및 그 제어방법 Download PDF

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죠오지 메크린
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Abstract

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Description

증기바이패스장치를 가진 증기터어빈발전소 제어시스템 및 그 제어방법
제1도는 바이패스장치를 가진 증기터어빈 발전소의 간략한 블록도.
제2도는 제1도의 부분세부도.
제3도는 본 발명의 일실시예외 기능제어 루우프의 다이아그램.
제4도는 제3도의 부분동작을 나타내주는 블록다이어그램.
제5a, b도는 본 발명의 동작의 이해에 도움을 주는 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
13 : 중압터어빈부 18 : 발전기
19 : 부하 20 : 회로차단기
32 : 재열기 40 : 응축기
64 : 고압밸브제어기 120 : 속도검출기
150 : 드로틀밸브위치요구 170 : 메모리
180 : 폐쇄회로차단기.
본 발명은 바이패스 장치를 가진 증기터어빈들을 포함하는 발전소에 관련된 것으로 특히 증기터어빈 발전기 설비의 제어계통을 위한 제어 시스펨에 관한 것이다.
증기터어빈 전력 발전소의 동작에 있어서, 보일러는 다수의 증기 어드미숀 밸브를 지나서 고압터어빈부로 가는 증기를 발생한다. 고압터어빈부를 지난 증기는 또다른 밸브장치를 지나 종래의 재열기에서 재가열된후 중압터어빈부(만일 있다면)로 가고 그후 저압터어빈부로 가는데, 저압터어빈부를 통과해 배출된 증기는 물로 되고 순환을 위해 보일러로 가게된다.
고압 터어빈부를 지난 증기의 조절은 어드미숀 밸브의 위치에 의해 통제되며 증기가 터어빈부를 통해 팽창할때. 일이 추출되어 발전기에 의해 발전에 쓰이도록 사용된다. 종래 화석 연료의 증기 발전기 또는 보일러는 순간적으로 운전전정지할 수 없었다 . 만일, 터어빈이 동작중일때 부하 거부가 터어빈 트립 (은전정지)를 필요로 한다면, 증기는 계속 보일러에 의해 발생되어 압력증가가 여러가지 안전밸브와 동작을 야기할정도까지 도달하게될 수 있다. 계통내의 증기는 수십억분의 몇부 정도의 증기순도를 유지하도록 처리되어진 다는 사실에서, 처리 증기의 방출은 큰 경제적 손실을 의미한다.
증기 터어빈의 동작에서, 또 다른 경제적 고려는 연료비이다. 고연료비 때문에, 린느 터어빈 시스템에서는 고의로 전력수요가 적은 기간(예를들면 심야)에는 운전정지를 시킨다. 이것은 그 다음날 아침에 접하게 되는 고온재시등 문제가 있다. 즉, 터어빈이 비교적 고온으로 남아있는 반면 보일러 시동에 공급되는 증기는 비교적 낮은 온도인 점이다. 만일, 상대적으로 찬증기가 터어빈에 들어온다면, 터어빈은 그 사용수명을 단축시키는 중대한 열 충격을 겪게된다. 이 열충격을 방지하기 위해 증기기는 터어빈에 매우 느린 속도로 들어와서 터어빈을 증기온도까지 냉각시켜야하고 그후 부하가 점진적으로 걸리어야 한다. 이 과정은 길뿐 아니라 비용이 많이든다.
부하 거부 및 고온재시등 문제에 대한 한 해답으로, 바이패스 시스템이 처리온라인 능력을 향상시켜 다른 재시동을 얻기위해 채용되어 터어빈의 열순환 소비를 최소화한다. 매우 기본적으로. 바이패스 동작에 있어 서. 터어빈으로 가는 증기 어드미숀 밸브는 증기가 보일러에 의해 생산되는 동안 폐쇄될 수 있다. 고압 바이패스 밸브가 고압 터어빈의 주위에서 증기(또는 일부의 증기)가 전환되도록 개방되어 재열기 입구로 증기 를 공급한다. 저압 바이패스 밸브는 재열기로부터 배출한 증기가 중압 및 저압 터민빈부 주변에서 전환되어 직접 응축기로 공급되도록 한다.
본 발명에 따르면, 증기터어빈 발전기 설비용 제어 시스템은 고압터어빈, 저압터어빈, 증기를 고압터어빈으로 제어하여 공급하는 제1밸브 수단, 저압터어빈으로 제어가능하게 증기를 보내는 제2밸브 수단 및 상기 터어빈들을 바이패스하기 위한 증기 바이패스장치를 포함하고. 상기 증기 바이패스장치는, 실제 터어빈 속도와 소망의 터어빈 속도차의 함수로 속도 에러신호를 발생하는 수단, 바이패스 동작시 속도에러 신호에 응답하여 저압터어빈으로 증기의 어드미숀을 조절하도록 처음에 상기 제2밸브수단을 통제하기 위한 수단, 터어빈이 소정의 프리세트슥도에 도달한때 상기 속도에러 신호에 응답하여 고압터어빈으로 증기를 통하게 하기위한 제1밸브수단을 동시에 통제하기 위한 수단을 포함한다.
편리하게도, 증기터어빈 발전기 설비는 고압터어빈, 저압터어빈, 고압터어빈으로 증기를 허용해줄 수 있는 제1증기어드미숀 밸브수단, 저압터어빈으로 조정가능하게 증기를 허용해주는 제2증기어드미슨 밸브수단, 및 터어빈들을 바이패스 시키기 위한 증기 바이패스통로를 가진다. 실제 속도와 소망의 속도사이의 차의 함수로서 속도 에러 신호를 발생하기 위해 제공되는 수단이 있다. 증기는 처음에 고압터어빈을 지나지 못하게 되었고 속도 에러신호에 응답하여 저압터어빈으로 증가를 통과시키도록 제2밸브 수단을 처음에 통제하기위한 수단들도 또한 제공된다. 프리세트 속도가 달성된후, 제2밸브수단은, 동일속도 에러신호에 반응하여 고압터어빈으로 증기를 보내기 위해 제1밸브수단을 다른 제어수단이 제어하는 반면, 제2밸브수단의 일정위치를 유지하도록 제어된다.
제2밸브수단에 가해진 제어신호는 또 프리세트속도 도달시 또는 그후에 제2밸브수단으로의 입력에 존재 하는 어떤 압력상태에 의해 변화될 수 있다. 정상적으로 터어빈은 증기로부터 열을 추출하여 경제적 에너지 로 변환시키고, 반면 바이패스중에는 터어빈은 바이패스된 증기로부터 열을 추출하지 않는다. 증기의 상승된 온도는 재열기 및 응축기의 손상을 가져올 수 있어서 비교적 찬물이 재열기 및 응축기의 파열을 방지하 기 위해 고압 및 저압 바이패스 증기통로에 주입된다.
정상적으로 비 바이패스 동작에서, 터어빈은 전환기어로부터 가속되어 어느 소정의 폭도로 서서히 고압터어빈으로의 증기 어드미숀 밸브를 개방시킴으로 그리고 중압터어빈으로의 밸브장치들을 개방시킴으로 달성 된다. 이 동작의 유형은 비교적 높은 압력이 재열기의 출구에 유지되어 중압터어빈을 통하는 비 제어증기류를 초래하여 중압 부하율의 변동과 바람직하지 않은 기계적 및 열 스트레스를 터어빈에 가하게 됨으로. 바이패스 장치에 적당하지 않다.
본 발명이 이제 첨부한 도면에 의해서 실시예로서 기술될 것이다.
제1도는 화석연료의 단일 재열터어빈 발전기외 간략한 블록도이다. 증기 터어빈 발전소에서 터어빈 시스템(10)은 고압(HP)터어빈부(12), 중압(IP)터어빈부(13) 및 저압(LP)터어빈부(14)의 형태로 되어있는 다수의 터어빈들을 가진다. 터어빈들은 공통축(16)에 연결되어 주 회로차단기(20)를 통해 부하(19)에 전력을 공급 하는 발전기(18)를 구동한다.
화석연료에 의해 동작되는 종래의 드럼형 보일러(22)와 같은 증기발전 계통은 과열기(24)에 의해 적당한 동작온도까지 가열되고 드로틀 헤더(26)를 통해 고압 터어빈(12)으로 가는 증기를 발생하며 그 증기의 흐름은 일련의 증기 어드미숀 밸브에 의해 통제된다. 도시되지는 않았지만, 이 구조들에서 다른 보일러형들을 포함할 수도 있다. 증기라인(31)을 거쳐 고압터어빈(12)을 빠져나간 증기는 재열기(32) (일반적으로 보일러(22)와 열교환 관계에 있는)로 유도되고 그후 증기라인(34)을 거쳐 밸브장치(36)의 제어하에 중압터어빈(13)으로 공급된바, 그후, 증기라인(39)을 거쳐 저압터어빈(14)로 가고 거기로부터 배출한 증기는 증기라인(42)을 거쳐 응축기(40)로 공급되어 물로 바뀐다. 그 물은 다시 물라인(44), 펌프(46), 물라인(48), 핌프(50). 물라인(52)을 통해 보일러(22)에 공급된다. 비륵 도시되지는 않았지만, 물처리장치가 정밀한 화학적 균형과 물의 고순도를 유지하도록 복귀라인에 설치된다.
보일러(22)의 동작은 보통 보일러 제어장치(60)에 의해 통제되고 터어빈 밸브장치(28), (36)는 보일러 및 터어빈 제어장치인(60) 및 (62)과 더불어 터어빈 제어유니트(62)에 의해 통제되고 상기 터어빈 제어 유니트(62)는 발전소 주 제어기(64)와 더불어 서로 교통한다.
온라인 능력을 향상시키기 위해서, 그리고 고온재시동을 최적화하고, 보일러, 응축기, 터버빈 시스템의 수명을 연장시키기 위해, 터어빈 바이패스 장치가 제공되는데 이것에 의해 보일러(22)로부터외 증기는 연속적으로 발생될 수 있어 터어빈들에 의해 증기가 사용되고 있는 것처럼 보이지만 실제는 증기가 바이패스되는 것이다. 바이패스통초는 고압 바이패스 밸브(72)와 동작에 의해 유효하게된 고압 바이패스 동작의 처음에 증기라인(70)을 포함한다. 이 밸브를 지난 증기는 증기라인(74)을 경유해 재열기(32)의 입구로 유도되고 증기라인(76)에서 재열된 증기의 흐름은 증기를 증기라인(42)로 증기라인(80)을 거쳐 통과시키게 하는 저압 바이패스 밸브(78)에 의해 통제된다.
고압터어빈(12)에 의해 공급된 열추출의 손실을 보상하기 위해 그리고 재열기(32)의 과열을 방지하기 위해, 물라인(82)에서 펌프(50)에 의해 긍급된 상대적으로 찬물이 고압 스프레이 밸브(84)의 제어하에 증기라인(74)에 공급된다. 다른 장치들이 밸브 장치에 직접 냉각구를 유입시킬 수 있다. 비슷한 방식으로, 핌프(46)으로부터의 물라인(85)내의 비교적 찬물은 증기라인(80)내의 증기를 냉각시키도록 활용되어서 저압터어 빈(14)에 의해 정상적으로 공급되는 열추출의 손실보상을 하고, 응측기(40)의 과열을 방지한다. 저압 스프레이 밸브(86)가 물라인(87)을 거쳐 이 스프레이 물의 흐름을 제어하도록 한다. 그리고 제어수단은 바이패스 장치외 모든 밸브들치 동작을 통제한다. 특히 고압밸브 제어기(90)가 고압 스프레이 밸브(84)의 동작을 통제하기 위해 제2회로장치와 고압 바이패스 밸브(72)를 통제하기 위한 제1회로장치를 포함하고 있다. 비슷한 방식으로, 저압 밸브 제어기(92)가 저압 바이패스 밸브(78) 및 저압 스프레이 밸브(86)의 동작을 통제 하기 위해 제공된다.
제2도는 제1도의 부분도로 제어시스템에 활용되는 어떤 신호들과 더불어 밸브장치들을 세밀히 도시한다 특히, 증기 어드미숀 밸브(28)가 각각이 각각의 위치기 (104) 및 (106)에 의해 제어되는 적어도 한 드로틀 밸브(TV)(100)와 통제밸브(CV) (102)를 가지고 있다. 밸브장치 (36)는 정지밸브(SV)(108)와 간섭밸브(110)를 가지고 있는데 상기 밸브의 가각은 각각의 위치기(112) 및 (114)에 의해 제어된다. 각 밸브가하나씩 도시되었지만, 그러한 밸브들이 밸브동작을 위해 다수가 사용될 수 있다. 예로써 화석연료의 대용량 증기터어빈은 4개의 드로틀 밸브, 8개의 통제밸브 두개의 정지밸브, 및 4개의 간섭 밸브들을 가질 수 있다.
속도검출기(120)는 능동적으로 터어빈 회전속도를 지시하는 신호를 발생하도록 위치된다. 그리고 발생호(RPM)는 제어를 목적으로 터어빈 제어장치(64)로 공급된다. 터어빈 제어장치 (64)에 공급되는 또다른 신호가 전기수하를 표시하는 신호(MW)를, 회로차단기(20)가 폐쇄된후, 공급해주는 전력 검출기(122)에 의해 발생된다.
제어동작을 수행하는데 있어서, 터어빈 제어장치(64)는 정상적으로 계통내의 여러변수들, 즉 고압터어빈의 제1단계내의 증기압력 표시를 제공해주는(124)와 같은 압력검출기 및 중압터어빈(13)에서 배출증기의 압력표시를 제공해주는 압력검출기(126) 에 의해 표시되는 것과 같은 다양한 압력 변수들에 반응한다. 본 발명의 장치에서, 검출기(128)는 재열기(32)의 출력과 관련되고 재가열 압력표시를 제공한다.
본 발명이 아날로그 큼퓨터 제어터어빈 시스템에 적응할 수도 있지만, 예로써 디지탈 콤퓨터 제어시스템에 관하여 기술하였다. 따라서 터어빈제어장치(64)는 디지탈 콤퓨터에 부가하여 다양한 아날로그 대 디지탈 및 디지탈 대 아날로그 변환회로들을 포함할 수도 있다. 제어시스템과 같은 형의 하나가, 미국특허 제4,029,255호. 제4,220,869호, 제4,227,093호. 제4,246,491호. 및 제4,258.424호 들의 명세서에 나와있고 1974 년 1월호의 웨스팅하우스 엔지니어지에 기술된 바와같은 DEH(디지탈 수력장치)터어빈 제어 시스템이다.
대표적인 DEH제어장치는 본 발명에 따라 수정들이 가능한 것을 포함한 제3도의 기능 제어루우프 다이아그램으로 예시되었다.
증기터어빈의 동작에 관련한 뒷받침할 수 있는 정보로써, 회로차단기들이 개방하였을때, 들어오는 증기에 의해 발생되는 토오크는 회전기어를 동기 속도까지, 터어빈 축을 가속시키는데 사용된다. 회로차단기들이 개방되어 있는한, 터어빈은 전기적으로 무부하상태로 돌고 속도제어모우드내에서 동작한다. 축 주파수가 부하 주파수로 즉 전력계통회로로 동기되면. 회로 차단기들은 폐쇄되어 전력이 발전기에 의해 부하에 전달된다. 회로차단기가 폐쇄될 시 고압, 중압 및 저압 터어빈들의 집합제를 회전시키는 터어빈 상에 가해지는 토오크가 부하에 공급되는 전력량을 제어하는 반면에 축 속도는 전력계통회로의 주파수에 의해 통제된다. 이런 조건하에서 들어오는 증기의 제어는 터어빈 속도가 부하에 전달되는 전력조정의 목적으로 감시되는 동안에 부하제어로서 일반적으로 언급되어진다.
따라서, 제3도를 참조하면, 기준신호가 블록(130)에 표시된 것처럼, 만일 회로차단기가 개방되었을때(속도 제어모우드)의 소망의 속도신호로서 회로차단기들이 폐쇄되었을때(부하제어모우드)의 부하기준신호로, 발생되어진다. 블록(132)는 회로차단기들의 개방 및 폐쇄상태에 관련한 판단결정 블록이다. 만일 회로차단 기들이 페쇄되지 않았다면, 즉 글자 N(아니오)으로 표시된 것처럼 되었다면, 기준신호(130)과 통로 또는 라스크(134)에 지시되는 속도기준을 제공한다. 만일 회로차단기들이 글자 Y(예)로 표시된대로 폐쇄되었다면, 기준신호는 통로 또는 타스크(136)로 지시되는 부하신호이다.
속도제어모우드에서, 속도기준신호는 실제속도 신호와 비교되어 그 차가 증기 어드미숀 밸브를 제어하도록 사용된다. 더욱, 기준신호 및 실제신호(제2도의 RPM신호로부터 유도된)는, 기준신호악 실제속도 신호 와의 차표시인 속도에러신호를 발생하는 블록(138)에서 비교되어진다. 동작중에 기준치가 실제속도치보다 크면, 속도에러 신호는 예를들면 포지티브의 한 극성이 될 것이고 실제속도치가 크다면 그 에러신호는 반대극성을 가질 것이다.
본 발명이 바이패스장치에 관한 것이므로, 블록(140)에 의해 표시된 것과 같은 바이패스 장치가 동작상태로 하느냐 안느냐를 결정하는 결정을해야한다. 기본적으로 바이패스 장치는 오퍼레이터의 선택(운전자 패널대에 있는 누름 보턴을 누름에 의해)에 의해 동작될 수 있다 터어빈이 고정상태에 있지않을때, 바이패스밸브들은 패쇄되고 정지밸브는 개방상태에 있는 터어빈이 고정상태에 있지 않거나, 간섭밸브가 넓게 개방된 때 탈 바이패스가 선택되고 바이패스 밸브들은 폐쇄된다. 만일 바이패스 장치가 비동작일때면, 속도에러신호 제어기(proportional plus integral : Pl)(144)로 공급하는데 이 출력 제어신호는 입력신호에 비례한 제1성분 및 입력신호의 시간적분에 비례한 제2성분의 합 신호이며 이와 같은 기능은 공지의 알고리즘에 의해 디지탈 시스템에서 이뤄진다.
바이패스 장치가 작용하지 않을때, 제어기(144)의 출력이 드로틀 밸브 제어하에 있을때, 드로틀 밸브 위치요구 블록(150)에 의해서 드로틀 밸브위치 제어신호를 그리고 통제 밸브 제어하에 있을때 통제 밸브위치에 의해서 통제밸브위치 제어신호를 발생하도록 하는데 사용되는 것으로서 그 동작은 앞서 언급된 미국특허들에 기술된 바와 같다. 대표적인 동작에 있어서, 드로틀 밸브 제어는 정격속도의 약 90%이하에서 유용하다. 상기 숫자이상의 속도에서는 증기 흐름 제어가 드로틀 밸브로부터 통제밸브로 넘어간다. 시스템이 바이패스 동작 모우드에 있지 않을때, 블록(158)은 광개방신호(wide open signal)를 간섭 밸브위치 요구블록(160)을 거쳐 간섭밸브로 적용시킨다.
본 발명에서, 바이패스 장치가 동작중일때, 간섭밸브는 광개방 위치에 유지되지 않고 처음에는 폐쇄되었고 그후 비례적분 제어기(164)로부터 제공된 페어신호에 의해 제어가능하게 개방된다. 이 동작중에 보통 증기를 고압 터어빈에 보내는 드로틀 밸브가 소정의 속도가 도달되는 때까지는 폐쇄위치에 있다. 예로써, 소정의 속도는 정격 속도의 반일 수 있으나, 냉각목적과 같은 것 때문에 고압 및 중압 터어빈들로 가는 증기량을 조정하는데 있어서의 여유도를 가지고 있고, 소정의 속도값도 조정가능하다. 따라서 바이패스 동작시 속도에러신호가 간섭밸브를 조절하기 위해 제어기(164)로 공급되나, 판단결정블록(166)에서 의해 드로틀 밸브(및 통제밸브)제어기(144)로부터는 차단되며, 상기 결정블륵(166)은, 속도에러신호가 프리세트 속도 도달후 및 그 출력이 0로 제한되기전에만 제어기(144)에 공급되게하도록 지시해준다. 프리세트 속도에 도달 할때 드로틀 밸브는 제어기(144)에 의해 공급된 제어신호에 외해 전의 폐쇄 상태로부터 제거가능하게 개방되는 반면, 간섭 밸브는 프리세트속도가 도달된때의 위치와 동등한 최대 개방위치로 제한된다. 간섭밸브 위치의 제한은 제어기(164)의 출력신호를(170)으로 표시된 메모리내에 기억(저장)시킴으로 그리고 제어기(164)의 최대 출력신호를 기억된 값으로 제한시킴으로 얻어진다. 이 동작들을 통제하기 위한 제어 루우프는 제4도에 예시되고 기술될 것이다.
만일 회로차단기들이 폐쇄에 있지 않다면, 즉 결정 블록(180)에 의해 결정되는 것처럼 된다면, 속도제어는 효력을 발생하고 결정블록(182)에 표시된 것처럼 바이패스 장치가 동작하느냐 안하느냐를 결정이 이뤄진다.
만일 바이패스 장치가 동작중일때, 터어빈 속도가 프리세트 속도에 도달했느냐의 여부를 결정해야하고 이 결정은 블록(186)에 표시된 바와 같다. 터어빈 속도가 만일 프리세트 속도보다 적다면, 제어기는 출력이 블록(188)으로 표시된 바와같이 드로틀 및 통제밸브들을 통제하도록 제공되지 않게한다. 반면에. 만일 프리세트속도가 달성되면 드로틀 밸브가 개방할 것이지만 과도진동 및 밸브관성의 효과를 제거할 수 있는 어떤 주기시간 T후에만 개방된다. 따라서. 판단결정 블록(192)은 소정의 주기시간 T이 경과되었는지의 여부를 판단한다. 만일 결정되었다면, 시간 기능은 블록(193)에 표시된대로 리세트되고 제어기(164)의 출력신호값은 블록(194)에 의해 표시된 대로 메모리(170)에 기억된다. 블록(195)에 의해 표시된 바와같이, 제어기(144)는 제어출력신호를 제공하도록 허락되어 제어기(164)의 최대출력은 베모리(170)에 기억되어진 값으로 제한된다.
제2도 및 3도를 다시 참조하여 요약하면 터어빈은 회전 기어의 이탈 및 동작중의 다이패스 장치로 되고, 증기는 간섭밸브(110)의 제어하에 중압 터어빈으로 유입된다 . 처음에 드로틀 밸브(100)는 폐쇄되 반면 통제밸브(102) 및 정지밸브(105)는 둘다 넓게 개방되었다. 간섭밸브(100)의 조절은 속도에러신호로 인해 발생되는 신호와 같은 제어기(164)의 출력신호값에 따라 수행되어진다. 프리세트 속도가 도달된후, 만일 실제 속도가 기준속도보다 작고 그래서 포지티브 속도 에러신호를 발생한다면, 증기가, 속도에러 신호의 결과로서 발생되는 방식으로, 제어기(144)의 출력신호에 의해 지배되어진 바와같 드로틀 밸브(100)의 제어하에 고압 터어빈(12)에 들어갈 수 있다.
제어기(164)의 출력에서의 제한때문에, 간섭밸브(110)는 증가한 속도에러신호외 존재에도 불구하고 남아 있는 동일위치에 남아있게 될 것이다. 만일속도 상태가 실제 속도가 기준속도보다 크게하는 상태로 변화한다면, 제어기(164)의 출력신호는 간섭밸브를 폐쇄시키려는 방향으로 제한값이하로 감소할 것이다. 그후 실제 속도가 기준신호보다 작게될때, 제어기(164)의 출력은 다시 앞서의 메모리(170)내에 기억된 값에 의해서 제한되고 메모리내에 재 기억된다.
지금 기술되고 있는 동작의 일부가 제5a 및 5b도에 도시되었다. 제5a도에서 시간은 수평축에 축회전 속도는 수직축으로 표시했다. 간섭밸브를 통해 중압터어빈으로 들어가도록된 증기로 인해 회전속도는 곡선(200)의 처음 부분에 표시된 바와같이 증가한다. 시각 T1에서 프리세트 속도가 도달되나, 관성효과로 인해 부분(202)에서와 같이 약간의 과도진동이 있다. 프리세트 속도주변에서의 어떤 부가적 진동후에는, 관성 효과 들이 제거 또는 최소화되어서 소정의 시간 T후에 프리세트 속도의 도달을 나타내는 시간 T2에서 드로틀 밸브 제어가 시작되어서 그후 드로틀 밸브에서 통제 밸브 제어로 넘어가는 속도까지 즉 곡선부(204)에 표시된 바대로 증가된다.
제5b도에서 제5a도에서와 같은 동일시간 눈금으로 시간이 그려져 있고 제어기(164)의 출력이 수직축상에 나타나있다. 실선 곡선(210)은 예를들면 정격치의 100%에서와 같은 어떤값에서의 재열기(32)(제2도)외 출력압력을 갖인 제어기(164)를 나타낸 것이다. 제어기(164)의 출력은 일단 프리세트 속도가 도달되었을때에, 레벨 VI으로 표시되었다. 처음에, 가속하고 있을때는 터어빈이 정상상태보다 더 않은 증기를 필요로 한 다. 따라서 제어기 출력은 정상상태외 제벨 VI위에서 과도진동하고 그후 프리세트 속도가 도달된때의 시각 T1에서 감소하기 시작한다. 소정의 시간 주기 T후 및 프리세트 속도의 도달후, 제어기(164)의 출력은 VI의 최대출력에 제한된다(앞서 지적한 바와같이 출력을 VI레벨이하로 강하될 수 있고 속도상태가 그것을 필요로 한다)
고 재가열압력은 증압 터어빈 밸브의 입력에서의 압력이다. 만일 고 재가열 압력이 간섭밸브가 고정된 위치에 남아있는 동안 증가한다면, 그것을 통과하는 증기류는 증가해서 중압터어빈의 가속을 가져올 수 있다. 과열될 수 있는 고압터어빈을 지나는 증기류가 너무 작아 고압터어빈으로 가도록 증기를 허용함으로 속도증가기 달성되는 것은 바람직하다. 점선 곡선(202)(제5b도)은 예를들면 정격치의 50%에서 고 재가열 압력에 대한 제어기(164)의 출력을 나타낸 것으로 정상상태 출력값은 보다 높은 레벨 V2에 있는 것이다.
고 재가열 압력변화에 대한 보상을 하기위해서, 제3도의 장치는 간섭 밸브 위치요구(106)에 공급되는 제어기(164)의 출력신호의 값을 변화시킨다. 프리세트 속도가 도달된후 제3도에서 판단블록(220)에 의해 표시될 바와같이, 제어기(164)의 출력은 블록(224)에 지시된 바와같이 인수 Po/PA로 곱셈 블록(multiptica tion block)에서 수정된다. 여기에서 P4는 실제 고재가열 압력이고 PO는 프리세트 속도가 도달되었을때의 고 잭열 압력이다.
동기속도의 약 90%가 달성된후, 드로틀 밸브 제어에서 통제밸브 제어로의 전환이 제어기(164)의 제한된 출력에 의해 결정된때의 위치에 유지된 간섭밸브로부터 시작된다. 동기속도가 도달된 후에는 회로 차단기가 폐쇄되고, 제3도의 기준신호기(130)가 부하기준신호를 공급하여 타스크(136)가 동작상태에 있는 부하 제어 모우드에서 동작한다.
기본적으로 기준신호는 속도 보상 부하 기준신호를 얻기위하여 주파수에러에 의해 수정된다. 이것은 실제 속도와 기준속도를 비교블록(230)에서 비교하고, 블록(232)에서 그 차이에 비례하는 신호를 발생하고, 가산블록(234)에서 그 결과의 신호와 부하기준신호를 가산함으로서 달성된다.
메바와트 궤환루우프는 속도보상신호와 메가차트 정돈(trimmed) 기준신호를 발생하도록 선택적으로 동작 상태에 있게된다. 이것을 달성하도록, 가산블록(234)으로부터 수정기준신호가 비교회로블록(236)에서 발전기 메가와트 출력과 비례적분제어기 (238)에 가해지는 차이 신호와 비교되는데 제어기의 출력은 곱셈블록(240)에 의해 표시된 대로 수정신호로 곱해진 것이다.
충격(Impulse)압력 궤환 루우프는 판단블록(244)에 의해 표시된 것처럼 선택적으로 삽입되고 만일 그 루우프가 비작동일때는 곱셈 블록(240)으로부터의 기준신호가 비례제어기(246)에 공급된다. 만일 폐궤환 루우프가 작동중일때 곱셈블록(240)으로부터의 신호가 비교블록(248)에서 터어빈의 제 1단계 증기압과 비교되는 압력설정기준신호로서 역할한다. 결과의 압력에러는 비례적분 제어기(250)에 가해지고 이 제어기의 출력신호는 제어기의 출력신호가 밸브위치 제한블록(254)과 제한블록(256)에 의해 표시된 것처럼 통제 밸브위치제 한 설정점을 벗어나지 않는한 경우 통제 밸브 위치에서의 변화를 가져온다. 그러한 제어는 DEH 제어비스템에서 표준형이나, 제한블록(256)으로부터의 출력신호는 본 발명의 경우, 간섭밸브의 조절을 통제하기 위해 부가적으로 제공되 었다.
바이패스 동작중에, 충격압력루프(메가와트 궤환 루우프도 함께)가 서어비스를 하지 않을 것이고 따라서 비례 제어기(246)가 제어신호를 공급해줄 것이다. 통제밸브 위치 요구 블록(152)에 부가적으로 가해지는 이 신호는 또한 간섭 밸브위치 요구블록(160)에 공급될 것이다(만일 회로차단기들이 판단블록(260)에 의해 표시된 것처럼 패쇄되고, 바이패스장치가 판단블록(262)에 의해 표시된 것처럼 동작중일때) 만일 바이패스 장치가 동작되지 않을 경우 제한기(256)의 출력신호는 간섭밸브에 광 개방신호를 제공해주는 통로로 갈것이다.
바이패스 장치가 동작중이라고 가정하자, 통제 및 간섭밸브 모두는 예를들면 5%로 부하의 초기 백분율을 높이기 위해 어떤 소정의 량만큼 단계적으로 열린다. 그후 부가 기준신호가 증가함에 따라 통제 및 간섭밸 브들 모두는, 예를들면 25% 내지 35%의 소정의 부하율값에서의 광대 개방위치에 도달하는 간섭앨브의 광대개방위치로 서서히 개방된다.

Claims (14)

  1. 고압터어빈, 저압터어빈. 증기를 저압터어빈으로 제어가능하게 보내는 제1밸브수단, 저압터어빈으로 증기를 제어가능하게 보내는 제2밸브수단, 및 상기 터어빈들을 바이패싱하는 증기 바이패스 장치를 포함한 제어시스템에서, 증기 바이패스 장치가 실체 및 소망의 터어빈 속도 사이와의 차의 함수로서 속도 에러신호 를 발생하는 수단과. 바이패스 동작중일때 속도 에러신호에 반응하여 저압터어빈으로가는 증기의 조절을 위 해 초기에 제2밸브수단을 통제하기 위한 수단 및 그후 동시에 터어빈이 소정의 프리세트 속도에 도달할때 동일속도 에러신호에 반응하며 고압터어빈으로 증기를 보내기 위해 제1밸브수단을 통제하기 위한 수단을 포함한 것을 특징으로 한 증기터어빈 발전 설비의 제어시스템.
  2. 제1항에 있어서, 제어시스템이 또한 속도에러신호에 반응하여 출력신호를 제공하기 위한 제1제어기와, 터어빈이 소정의 프리세트 속도에 도달한때 속도 에러신호에 반응하여 출력신호를 공급하기 위한 제2제어기와 바이패스 동작중일때 초기에 제2밸브수단을 통제하여 증기를 저압터어빈으로 보내기 위하 제1제어기의 출력신호에 응답하는 수단과, 프리세트 속도의 도달에 대해 제1제어기의 출력신호의 값을 제한하기 위한 제한수단과, 프리세트 속도의 도달시에 제1밸브 수단을 통제하여 증기를 고압터어빈으로 보내도록 제2제어기의 출력신호에 반응하는 수단을 포함한 것을 특징르로 한 증기터어빈 발전 설비의 제어시스템.
  3. 제2항에 있어서, 제한수단이 메모리수단, 프리세트 속도의 도달시 메모리 수단에 제1제어기의 출력의 출력신호값을 저장하고 변화시키기 위한 수단, 제1제어기의 출력신호의 최대값을 상기 저장된 값에 제한하기 위한 수단을 포함한 것을 특징으로한 증기터어빈 발전 설비의 제어시스템.
  4. 제 2항에 있어서. 제어기들은 비례적분 제어기인 것을 특징으로 한 증기터어빈 발전 설비의 제어시스템.
  5. 제2항에 있어서, 제2밸브 수단의 입력에서외 압력표시를 얻기 위한 수단, 프리세트 속도의 도달에 대한 압력 표시를 저장하기 위한 수단, 압력표시에 관련된 인장에 의해 프러세트 속도도달후 제1제어기의 출력신호를 수정하기 위한 수단을 포함한 것을 특징으로 한 증기터어빈 발전 설비의 제어시스템.
  6. 제5항에 있어서, 수정인수는 PO/PA이라는(pA는 실제 압력 표시이고 PO는 저장된 압력표시임)것을 특징으로 한 증기터어빈 발전설비의 제어시스템.
  7. 제1항에 있어서, 증기를 고압터어빈으로 보내기 위한 드로틀 및 통제 밸브 수단, 고압 및 저압 터어빈 주위로 증기를 바이패스 수단이 동작가능하고 활성화되었을때 바이패스하기 위한 바이패스 수단, 저압터어빈으로 증기를 보내기 위한 적어도 하나의 간섭밸브수단, 바이패스 수단이 비활성화된때 터어빈의 시동중 에서 간섭밸브를 광역개방 상태로 개방하기 위한 수단, 소망의 속도기준신호를 발생하기 위한 수단. 실제 터어빈 속도의 표시인 실제 속도 신호를 발생하기 위한 수단, 소망의 속도 신호 및 실제 속도 신호에 반응 하여 그들 사이의 신호차를 표시하는 속도 에러신호를 공급하는 수단, 바이패스 수단이 활성화된때, 속도에러신호에 반응하여 저압 터어빈으로의 증기의 유입을 조절하기 위해 간섭밸브 수단을 초기에 제언하고 그후 제1소망의 프리세트 속도가 도달된때 부가적으로 드로틀 밸브 수단을 제어하여 고압 터어빈으로의 증기 유입을 조절하는 수단을 포함한 것을 특징으로 한 증기터어빈 발전설비의 제어시스템.
  8. 제7항에 있어서, 제1제어기는 제1프리세트 속도가 도달된때의 제어신호의 값에 대응한 최대값을 가지는 출력제어신호를 제공하도록 동작하고, 제2제어기는 제1프리세트 속도의 도달후에만 출력신호를 제공하게 동작가능한 제2제어기인 것을 특징으로 한 증기터어빈 발전 설비의 제어시스템.
  9. 제7항에 있어서, 제 2소정의 프리세트 속도가 도달된후의 시간주기에 드로틀 밸브를 개방하고 그후 통제 밸브를 제어하여 고압 터어빈으로의 증기 유입을 조절하는 통제 밸브 제어수단을 포함한 것을 특징으로 한 증기터어빈 발전설비의 제어시스템.
  10. 제9항에 있어서, 통지 밸브 제어수단은 제2제어기를 가진 것을 특징으로 한 증기터어빈 발전설비의 제어시스템.
  11. 제3항에 있어서, 변화시키기 위한 수단은 제1프리세트 속도가 도달된때의 압력의 표시인 PO를 얻기 위한 수단과, 실제 압력의 표시인 PA의 현재의 표시를 얻기 위한 수단과, 제1제어기의 출력 제어신호 를 변수 PO/P4에 의해 수정시키는 수단을 포함한 것을 특징으로 한 증기터어빈 발잔설비의 제1시스템.
  12. 소망의 터어빈 속도와 실제 터어빈의 속도차에 반응하여 제어신호를 전송하는 단계와, 상기 제인신호를 활용하여 제2밸브수단을 통제하는 단계와, 실제 및 소망의 터어빈 속도차에 반응하여 또다른 제어신호 전송하는 단계와, 상기 또다른 제어신호를 활용하여 터어빈이 소정의 프리세트 속도에 도달한때 제1밸브 수단을 통제하는 단계로 구성된 것을 특징으로 한 제1항에 기재된 바와같은 증기터어빈 발전설비의 제어방법.
  13. 제12항에 있어서, 프리세트 도달에서 제1의 제어신호의 최대값을 제한하는 단계를 아울러 포함한 것을 특징으로 한 증기터어빈 발전설비의 제어방법.
  14. 제12항에 있어서, 제1밸브수단의 입구에서의 압력상태의 함수로서 제1의 제어신호를 변화시키는 단계를 포함한 것을 특징으로 한 증기터어빈 발전설비의 제어방법.
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