KR102485204B1 - Turbine power generation system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 터빈 발전 시스템으로서, 유체를 순환하여 발전에 이용하는 발전 장치; 상기 유체를 저장하는 저장 장치; 및 상기 발전 장치의 온도 범위 및 압력 범위에 대응되도록, 상기 발전 장치의 동작 상태에 따라, 상기 발전 장치를 순환하는 유체를 상기 저장 장치로 배출하거나, 상기 저장 장치의 유체를 상기 발전 장치로 유입하여, 상기 발전 장치의 내부 온도 및 내부 압력을 제어하는 제어 장치를 포함한다.The present invention is a turbine power generation system, comprising: a power generation device that circulates a fluid and uses it for power generation; a storage device for storing the fluid; And to correspond to the temperature range and pressure range of the power generation device, according to the operating state of the power generation device, the fluid circulating in the power generation device is discharged to the storage device or the fluid in the storage device is introduced into the power generation device. , and a control device for controlling the internal temperature and internal pressure of the power generation device.
Description
본 발명은 터빈을 이용하여 발전하는 터빈 발전 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a turbine power generation system that generates power using a turbine.
고압의 발전 시스템이 구동 중에 정지될 경우, 압축기의 평형 상태 조건이 높아지고, 시스템 설계 요구 조건도 높아져, 시스템의 가격이 비싸지고, 안전측면에서 운전 및 관리가 위험해질 확률이 높아진다.When the high-voltage power generation system is stopped during operation, the equilibrium condition of the compressor increases and the system design requirements also increase, which increases the cost of the system and increases the risk of operation and management in terms of safety.
고압의 발전 시스템에는, 화력발전(스팀터빈), 초임계 CO2 발전, ORC(유기랭킨 사이클) 등 열역학 발전 사이클과 관련된 시스템이 있다.In the high-pressure power generation system, there are systems related to thermodynamic power generation cycles such as thermal power generation (steam turbine), supercritical CO2 power generation, and ORC (Organic Rankine Cycle).
도 1은 종래의 발전 시스템을 개략적으로 나타낸 개념도로서, 종래의 발전 시스템(10)은 압축기(11), 터빈(12), 재열기(13), 가열기(14) 및 냉각기(15)로 구성된다.1 is a conceptual diagram schematically showing a conventional power generation system. The conventional
고압의 작동 유체를 이용하는 발전 시스템이 구동 중에 정지 또는 비상 정지를 하게 될 경우, 발전 시스템 내부는 평형 압력(settle out pressure)에 도달하게 된다.When a power generation system using a high-pressure working fluid is stopped or emergency stopped during operation, a settle out pressure is reached inside the power generation system.
하지만, 발전 시스템의 저압부의 설계 압력을 평형 상태 조건에 따라 고압으로 제작할 경우, 비용이 비싸지고, 저압부까지 고압에 노출되어 시스템의 안전측면에서 주의해야될 부분이 늘어나게 되어 시스템의 운전에 어려움을 겪을 수 있다.However, if the design pressure of the low-pressure part of the power generation system is manufactured to be high-pressure according to the equilibrium condition, the cost is high, and even the low-pressure part is exposed to high pressure, increasing the number of points to be paid attention to in terms of safety of the system, which makes it difficult to operate the system. can suffer
그리고, 시스템 재작동을 위한 조건(예를 들면, 압축기 또는 펌프 입구 조건 또는 시스템 내부의 유체 온도 및 압력)이 시스템의 평형 상태 조건과 상이할 수 있다.In addition, conditions for restarting the system (eg, compressor or pump inlet conditions or fluid temperature and pressure inside the system) may be different from the equilibrium condition of the system.
이를 위해, 시스템 재기동 전에 유체를 외부로 배출하여 기동 조건을 맞춰야 하는데, 이는 환경문제(유체의 방출로 인한 대기오염)와 비용의 증가(유체 비용 및 환경 비용과 같은)를 유발할 수 있다. To this end, the fluid must be discharged to the outside to meet starting conditions before restarting the system, which may cause environmental problems (air pollution due to discharge of the fluid) and increased costs (such as fluid cost and environmental cost).
발전시스템을 안전하게 운전하기 위해서는, 문제가 생길 수 있는 위험한 운전 상태를 만들지 않는 것이 중요하다. In order to safely operate the power generation system, it is important not to create dangerous operating conditions that may cause problems.
발전시스템의 작동, 정지 등을 포함한 운전을 안전하게 하기 위해서는 시스템 내의 온도, 압력 조건이 일정 범위 내에서 유지되고, 터빈 입구로 들어가는 유체 조건을 적절히 조절하는 것이 중요하다.In order to safely operate the power generation system, including operation and shutdown, it is important to maintain temperature and pressure conditions in the system within a certain range and properly control fluid conditions entering the turbine inlet.
터빈 입구로 들어가는 유체의 온도를 높이거나, 압력을 높여서, 적절한 밀도와 성질을 맞춰주는 것이 시스템의 성능과 내구성 향상에 중요한 요인이 된다.Increasing the temperature or pressure of the fluid entering the turbine inlet to match the appropriate density and properties is an important factor in improving the performance and durability of the system.
따라서, 발전시스템의 운전 상태에 따라 유체의 흐름을 제어하여, 시스템 내의 온도, 압력 조건을 일정 범위 내에서 유지하면서, 평형 상태 조건에 상관없이 발전시스템을 가동할 수 있는 발전시스템이 요구된다.Therefore, there is a need for a power generation system capable of operating the power generation system regardless of equilibrium conditions while maintaining temperature and pressure conditions within a certain range by controlling the flow of fluid according to the operating state of the power generation system.
본 발명의 목적은 발전 장치의 동작 상태에 따라 유체의 흐름을 제어하여 평형 상태 조건에 제한되지 않는 터빈 발전 시스템을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a turbine power generation system that is not limited to equilibrium conditions by controlling the flow of fluid according to the operating state of the power generation device.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 하나의 특징에 따른 터빈 발전 시스템은, 유체를 순환하여 발전에 이용하는 발전 장치; 상기 유체를 저장하는 저장 장치; 및 평형 압력에 대하여 상기 발전 장치의 온도 범위 및 압력 범위에 대응되도록, 상기 발전 장치의 동작 상태에 따라, 상기 발전 장치를 순환하는 유체를 상기 저장 장치로 배출하거나, 상기 저장 장치의 유체를 상기 발전 장치로 유입하여, 상기 발전 장치의 내부 온도 및 내부 압력을 제어하는 제어 장치를 포함하고,Turbine power generation system according to one characteristic for realizing the object of the present invention described above, the power generation device used for power generation by circulating the fluid; a storage device for storing the fluid; and the fluid circulating in the power generation device is discharged to the storage device or the fluid in the storage device is discharged to the power generation device according to an operating state of the power generation device so as to correspond to the temperature range and pressure range of the power generation device with respect to equilibrium pressure. A control device entering the device and controlling the internal temperature and internal pressure of the power generation device;
상기 온도 범위 및 압력 범위는, 상기 발전 장치의 작동에 필요한 상기 발전 장치의 내부 온도 및 내부 압력의 범위이며, The temperature range and pressure range are ranges of internal temperature and internal pressure of the power generation device required for operation of the power generation device,
상기 동작 상태는, 최초 주입 상태, 정상 구동 상태, 정상 구동 상태에서 비상 정지된 상태, 재구동 위한 초기 상태, 재구동 상태 중 어느 하나이고, The operating state is any one of an initial injection state, a normal driving state, an emergency stop state in a normal driving state, an initial state for re-driving, and a re-driving state,
상기 최초 주입 상태는, 상기 발전 장치(100)가 최초 작동되기 전 상기 발전 장치 내부에 상기 유체가 없는 상태이며,The initial injection state is a state in which there is no fluid inside the power generation device before the
상기 정상 구동 상태는, 상기 발전 장치의 내부 온도 및 내부 압력이 발전에 필요한 온도 및 압력에 도달하여 상기 발전 장치에서 정상적으로 발전 출력이 발생하는 상태이고,The normal driving state is a state in which the power generation output is normally generated from the power generation device when the internal temperature and pressure of the power generation device reach the temperature and pressure necessary for power generation;
상기 정상 구동 상태에서 비상 정지된 상태는, 상기 발전 장치에 과부하가 발생하거나, 비정상 상황이 발생하여 상기 발전 장치의 터빈이 정지된 상태이며,The emergency stop state in the normal driving state is a state in which the turbine of the power generation device is stopped due to an overload or an abnormal situation occurring in the power generation device,
상기 재구동을 위한 초기 상태는, 정지된 상기 발전 장치가 다시 구동하기 위해 상기 발전 장치 내부의 유체 압력 및 온도가 상기 발전 장치를 구동하는데 필요한 온도 및 압력으로 회복하는 상태이고,The initial state for the re-driving is a state in which the pressure and temperature of the fluid inside the power generation device are restored to the temperature and pressure required to drive the power generation device so that the stopped power generation device is driven again,
상기 재구동 상태는, 정지된 상기 발전 장치가 정상 구동 상태로 회복되어 상기 발전 출력이 발생되는 상태이며,The re-driving state is a state in which the stopped generator is restored to a normal driving state and the power generation output is generated,
상기 평형 압력은, 상기 발전 장치 내부의 유체가 평형 상태일 때의 압력이며, 상기 평형 상태는, 상기 압축기의 유입부와 배출부의 유체 압력이 같은 상태이다.The equilibrium pressure is a pressure when the fluid inside the power generation device is in an equilibrium state, and the equilibrium state is a state in which fluid pressures of an inlet and an outlet of the compressor are the same.
상기 제어 장치는, 상기 내부 압력 및 내부 온도를 측정하고, 측정 결과에 따라 상기 발전 장치에 대한 상기 유체의 상기 순환, 상기 배출 및 상기 유입을 제어한다.The control device measures the internal pressure and internal temperature, and controls the circulation, the discharge and the inflow of the fluid to the power generation device according to the measurement results.
또한, 상기 발전 장치는, 상기 유체를 압축하는 압축기; 상기 유체에 의한 회전으로 발전하는 발전 터빈; 상기 압축기를 통과한 유체와 상기 발전 터빈을 통과한 유체가 유입되고, 상기 발전 터빈을 통과한 유체에 의해 상기 압축기를 통과한 유체를 가여하는 재열기; 상기 압축기를 통과한 유체를 상기 재열기로 유입하는 제1 순환 라인; 상기 재열기에서 배출된 유체를 냉각하여 상기 압축기로 유입하는 제2 순환 라인; 상기 발전 터빈을 통과한 상기 유체를 상기 재열기로 유입하는 제3 순환 라인; 및 상기 재열기에서 배출된 상기 유체를 가열하여 상기 발전 터빈으로 유입하는 제4 순환 라인을 포함하고,In addition, the power generation device, a compressor for compressing the fluid; a power generation turbine that generates power through rotation by the fluid; a reheater into which the fluid that has passed through the compressor and the fluid that has passed through the power generation turbine are introduced and applied to the fluid that has passed through the compressor by the fluid that has passed through the power generation turbine; a first circulation line introducing the fluid that has passed through the compressor into the reheater; a second circulation line cooling the fluid discharged from the reheater and introducing it into the compressor; a third circulation line introducing the fluid that has passed through the power generation turbine into the reheater; And a fourth circulation line for heating the fluid discharged from the reheater and introducing it into the power generation turbine,
상기 제2 순환 라인은, 상기 유체를 냉각하는 제1 냉각기를 포함하며, 상기 제4 순환 라인은, 상기 유체를 가열하는 제1 가열기를 포함한다.The second circulation line includes a first cooler for cooling the fluid, and the fourth circulation line includes a first heater for heating the fluid.
상기 저장 장치는, 상기 유체를 저장하는 메인 탱크; 상기 제4 순환 라인에 연결되고, 상기 제4 순환 라인을 이동하는 상기 유체를 상기 메인 탱크로 배출하는 제1 배출라인; 상기 메인 탱크에 저장된 상기 유체를 가열하여 상기 제2 순환 라인으로 유입하는 제1 유입 라인; 및 상기 메인 탱크에 저장된 상기 유체를 가압 및 가열하여 상기 제2 순환 라인으로 유입하는 제2 유입 라인을 포함한다.The storage device may include a main tank for storing the fluid; a first discharge line connected to the fourth circulation line and discharging the fluid moving through the fourth circulation line to the main tank; a first inlet line which heats the fluid stored in the main tank and introduces it into the second circulation line; and a second inlet line which pressurizes and heats the fluid stored in the main tank to flow into the second circulation line.
상기 제1 배출 라인은, 상기 유체의 배출량을 제어하는 제1 밸브를 포함하고, 상기 제1 유입 라인은, 상기 유체를 가열하는 제2 가열기; 및 상기 유체의 유입량을 제어하는 제2 밸브를 포함하며,The first discharge line includes a first valve for controlling the discharge amount of the fluid, and the first inlet line includes: a second heater for heating the fluid; And a second valve for controlling the inflow of the fluid,
상기 제2 유입 라인은, 상기 유체를 가압하는 제1 펌프; 상기 유체를 가열하는 제3 가열기; 및 상기 유체의 유입량을 제어하는 제3 밸브를 포함한다.The second inlet line may include a first pump pressurizing the fluid; a third heater for heating the fluid; and a third valve controlling an inflow amount of the fluid.
상기 메인 탱크는,The main tank,
저장된 상기 유체를 냉각시켜 액화하는 제2 냉각기를 포함한다.and a second cooler for cooling and liquefying the stored fluid.
상기 제1 배출 라인은, 상기 유체를 냉각하는 제3 냉각기를 더 포함한다.The first discharge line further includes a third cooler for cooling the fluid.
또한, 상기 저장 장치는, 상기 유체가 저장되는 제1 서브 탱크; 및 상기 제1 서브 탱크에 저장된 상기 유체를 가압 및 가열하여 상기 제2 순환 라인으로 유입하는 제3 유입 라인을 더 포함한다.The storage device may further include a first sub-tank in which the fluid is stored; and a third inlet line which pressurizes and heats the fluid stored in the first sub tank and introduces it into the second circulation line.
또한, 상기 저장 장치는, 상기 유체가 저장되는 제2 서브 탱크; 및 상기 메인 탱크에 저장된 상기 유체를 상기 제2 서브 탱크로 유입하거나, 상기 제2 서브 탱크에 저장된 상기 유체를 상기 메인 탱크로 유입하는 제4 유입 라인을 더 포함한다.The storage device may further include a second sub-tank in which the fluid is stored; and a fourth inlet line for introducing the fluid stored in the main tank into the second sub tank or introducing the fluid stored in the second sub tank into the main tank.
상기 제3 유입 라인은, 상기 유체를 가압하는 제2 펌프; 상기 유체를 가열하는 제4 가열기; 및 상기 유체의 유입량을 제어하는 제4 밸브를 포함하고,The third inlet line may include a second pump pressurizing the fluid; a fourth heater for heating the fluid; And a fourth valve for controlling the inflow of the fluid,
상기 제4 유입 라인은, 상기 유체의 유입량을 제어하는 제5 밸브를 포함한다.The fourth inlet line includes a fifth valve for controlling the inflow amount of the fluid.
또한, 상기 저장 장치는, 상기 유체를 저장하는 제3 서브 탱크; 상기 메인 탱크와 상기 제3 서브 탱크를 연결하고, 상기 메인 탱크에 저장된 상기 유체를 냉각하여 상기 제3 서브 탱크로 배출하거나, 상기 제3 서브 탱크에 저장된 상기 유체를 상기 메인 탱크로 유입하는 제2 배출 라인; 및 상기 제3 서브 탱크에 저장된 상기 유체를 가압 및 가열하여 상기 제2 순환 라인으로 유입하는 제5 유입 라인을 더 포함한다.The storage device may further include a third sub tank for storing the fluid; The main tank and the third sub tank are connected, and the fluid stored in the main tank is cooled and discharged to the third sub tank, or the fluid stored in the third sub tank is introduced into the main tank. discharge line; and a fifth inlet line which pressurizes and heats the fluid stored in the third sub tank and introduces the fluid into the second circulation line.
상기 제3 서브 탱크는, 저장된 상기 유체를 냉각시켜 액화하는 제4 냉각기를 포함한다.The third sub tank includes a fourth cooler for cooling and liquefying the stored fluid.
상기 제2 배출 라인은, 상기 유체의 배출량을 제어하는 제6 밸브; 및 상기 유체를 냉각하는 제5 냉각기를 포함하고,The second discharge line may include a sixth valve controlling the discharge amount of the fluid; And a fifth cooler for cooling the fluid,
상기 제5 유입 라인은, 상기 유체를 가압하는 제3 펌프; 상기 유체를 가열하는 제4 가열기; 및 상기 유체의 유입량을 제어하는 제7 밸브를 포함한다.The fifth inlet line may include a third pump pressurizing the fluid; a fourth heater for heating the fluid; and a seventh valve controlling an inflow amount of the fluid.
그리고, 상기 유체는 상기 제1 순환 라인 내지 상기 제4 순환 라인 중 적어도 2개의 순환 라인을 이동하고, And, the fluid moves through at least two circulation lines of the first to fourth circulation lines,
상기 제어 장치는, 상기 발전 장치 내부를 이동하는 상기 유체의 온도와 상기 메인 탱크에 저장된 유체의 온도, 및 상기 제1 내지 제3 서브 탱크에 저장된 유체의 온도를 각각 측정하는 제1 측정부; 상기 발전 장치 내부를 이동하는 상기 유체의 압력과 상기 메인 탱크에 저장된 유체의 압력, 및 상기 제1 내지 제3 서브 탱크에 저장된 유체의 압력을 각각 측정하는 제2 측정부; 및 상기 압력 범위를 이용하여 상기 평형 압력을 계산하고, 상기 제1 측정부 및 상기 제2 측정부의 측정 결과와 상기 동작 상태 및 상기 평형 압력에 따라 상기 발전 장치 내부가 상기 압력 범위 및 상기 온도 범위에 포함되도록, 상기 유체의, 상기 순환, 상기 배출 및 상기 유입을 제어하는 제어부를 포함한다.The control device may include a first measuring unit configured to measure a temperature of the fluid moving inside the power generation device, a temperature of the fluid stored in the main tank, and a temperature of the fluid stored in the first to third sub tanks, respectively; a second measuring unit configured to measure pressures of the fluid moving inside the generator, pressures of the fluid stored in the main tank, and pressures of the fluids stored in the first to third sub tanks; And calculating the equilibrium pressure using the pressure range, and according to the measurement results of the first measurement unit and the second measurement unit, the operating state, and the equilibrium pressure, the inside of the generator is in the pressure range and the temperature range. To include, a control unit for controlling the circulation, the discharge and the inflow of the fluid.
여기서, 상기 제어부는, 상기 동작 상태가 상기 최초 주입 상태인 경우, 상기 메인 탱크에 저장된 상기 유체를 상기 제1 유입 라인 또는 상기 제2 유입 라인을 통해 상기 제2 순환 라인으로 유입한다.Here, the controller, when the operating state is the initial injection state, introduces the fluid stored in the main tank into the second circulation line through the first inlet line or the second inlet line.
또한, 상기 제어부는, 상기 동작 상태가 상기 최초 주입 상태인 경우, 상기 제1 서브 탱크 및 상기 제2 서브 탱크에 저장된 유체를 상기 제1 내지 제4 유입 라인 중 어느 하나 이상을 통해 상기 제2 순환 라인으로 유입한다.In addition, the control unit may, when the operation state is the initial injection state, supply the fluid stored in the first sub tank and the second sub tank to the second circulation through at least one of the first to fourth inlet lines. flow into the line
또한, 상기 제어부는, 상기 동작 상태가 상기 초기 주입 상태인 경우, 상기 제3 서브 탱크에 저장된 상기 유체를 상기 제5 유입 라인을 통해 상기 제2 순환 라인으로 유입한다.Also, when the operating state is the initial injection state, the control unit introduces the fluid stored in the third sub tank into the second circulation line through the fifth inlet line.
그리고, 상기 제어부는, 상기 동작 상태가 상기 정상 구동 상태인 경우, 상기 발전 장치 내부를 이동하는 유체의 압력이 설계 압력 미만을 유지하면서, 정상 구동을 위한 범위를 유지하도록, 상기 제1 배출 라인을 통해 상기 유체를 상기 메인 탱크로 배출하거나, 상기 메인 탱크 및 상기 제1 서브 탱크 내지 상기 제3 서브 탱크 중 어느 하나 이상에 저장된 상기 유체를 상기 발전 장치로 유입한다.And, the control unit, when the operating state is the normal driving state, the first discharge line to maintain the range for normal driving while maintaining the pressure of the fluid moving inside the generator is less than the design pressure, The fluid is discharged into the main tank or the fluid stored in at least one of the main tank and the first sub-tank to the third sub-tank is introduced into the power generation device.
또한, 상기 제어부는, 상기 동작 상태가 상기 정상 구동 상태에서 비상 정지된 상태인 경우, 상기 평형 압력과 설계 압력의 크기에 따라, 상기 발전 장치 내부를 순환하는 상기 유체를 상기 제1 배출 라인을 통해 상기 메인 탱크로 배출한다.In addition, the control unit, when the operating state is an emergency stop state from the normal driving state, according to the magnitudes of the equilibrium pressure and the design pressure, the fluid circulating inside the power generation device through the first discharge line discharged into the main tank.
여기서, 상기 제어부는, 상기 평형 압력이 설계 압력보다 높은 경우, 상기 제1 배출 라인을 개방하여 상기 유체를 상기 메인 탱크로 배출한다.Here, the control unit discharges the fluid into the main tank by opening the first discharge line when the equilibrium pressure is higher than the design pressure.
또한, 상기 제어부는, 상기 동작 상태가 상기 재구동 상태인 경우, 상기 발전 장치 내부를 이동하는 유체의 압력이 설계 압력 미만을 유지하면서, 정상 구동을 위한 범위를 유지하도록, 상기 제1 배출 라인을 통해 상기 유체를 상기 메인 탱크로 배출하거나, 상기 메인 탱크 및 상기 제1 서브 탱크 내지 상기 제3 서브 탱크 중 어느 하나 이상에 저장된 상기 유체를 상기 발전 장치로 유입한다.In addition, when the operating state is the re-driving state, the control unit controls the first discharge line so that the pressure of the fluid moving inside the power generation device is maintained within a range for normal driving while maintaining less than a design pressure. The fluid is discharged into the main tank or the fluid stored in at least one of the main tank and the first sub-tank to the third sub-tank is introduced into the power generation device.
본 발명의 실시예에 따른 터빈 발전 시스템에 따르면,According to the turbine power generation system according to an embodiment of the present invention,
첫째, 제1 배출 라인과 메인 탱크를 이용하여 평형 압력에 관계 없이 시스템 설계 조건을 낮추어 시스템 안전성을 개선할 수 있고, 경제적으로 저렴한 설치가 가능하다.First, system safety can be improved by lowering the system design conditions regardless of the equilibrium pressure using the first discharge line and the main tank, and economically inexpensive installation is possible.
둘째, 메인 탱크에 의해 발전 장치가 정지할 경우, 외부로 나가는 유체를 저장하고, 발전 장치가 재작동될 때 다시 발전 장치 내부로 유체를 주입하여, 유체를 환경적, 경제적으로 낭비하지 않고 재활용할 수 있다.Second, when the power generation device is stopped by the main tank, the fluid going out is stored, and when the power generation device is restarted, the fluid is injected back into the power generation device so that the fluid can be recycled without waste environmentally and economically. can
셋째, 메인 탱크 이외에 복수의 서브 탱크를 추가하여 유체의 재고관리를 효율적으로 할 수 있다.Third, by adding a plurality of sub tanks in addition to the main tank, it is possible to efficiently manage fluid inventory.
넷째, 복수의 냉각기에 의해 메인 탱크에 저장되는 유체의 양을 늘릴 수 있고, 메인 탱크의 크기를 줄일 수 있다.Fourth, the amount of fluid stored in the main tank can be increased by the plurality of coolers, and the size of the main tank can be reduced.
도 1은 종래의 발전 시스템을 대략적으로 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 터빈 발전 시스템을 개략적으로 나타낸 개념도이다
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 터빈 발전 시스템의 발전 장치 및 저장 장치의 연결 구조를 개략적으로 나타낸 개념도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 터빈 발전 시스템의 발전 장치 및 저장 장치의 연결 구조를 개략적으로 나타낸 개념도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 터빈 발전 시스템의 발전 장치 및 저장 장치의 연결 구조를 개략적으로 나타낸 개념도이다.
도 6은 도 2에 도시된 제어 장치를 개략적으로 나타낸 개념도이다.
도 7은 P(압력)-H(엔탈피) 선도에서 발전시스템 구동, 정지, 기동 조건 표시한 그래프이다.1 is a conceptual diagram schematically illustrating a conventional power generation system.
2 is a conceptual diagram schematically showing a turbine power generation system according to an embodiment of the present invention.
3 is a conceptual diagram schematically illustrating a connection structure of a power generation device and a storage device of a turbine power generation system according to a first embodiment of the present invention.
4 is a conceptual diagram schematically illustrating a connection structure of a power generation device and a storage device of a turbine power generation system according to a second embodiment of the present invention.
5 is a conceptual diagram schematically illustrating a connection structure of a power generation device and a storage device of a turbine power generation system according to a third embodiment of the present invention.
6 is a conceptual diagram schematically illustrating the control device shown in FIG. 2 .
7 is a graph showing driving, stopping, and starting conditions of a power generation system on a P (pressure)-H (enthalpy) diagram.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명한다. 이때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성 요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. At this time, it should be noted that in the accompanying drawings, the same components are indicated by the same reference numerals as much as possible. In addition, detailed descriptions of well-known functions and configurations that may obscure the gist of the present invention will be omitted. For the same reason, in the accompanying drawings, some components are exaggerated, omitted, or schematically illustrated.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 터빈 발전 시스템을 개략적으로 나타낸 개념도이다.2 is a conceptual diagram schematically illustrating a turbine power generation system according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 터빈 발전 시스템(1000, 2000, 3000)은 발전 장치(100), 저장 장치(200, 300, 400) 및 제어 장치(500)를 포함한다.Turbine
본 발명의 터빈 발전 시스템(1000, 2000, 3000)은 제1 내지 제3 실시예로 분류되고, 이는 저장 장치(200, 300, 400)의 구성에 따라 분류된다.The turbine
도 3 내지 도 5를 참조하여, 제1 내지 제3 실시예의 터빈 발전 시스템(1000, 2000, 3000)을 구체적으로 설명한다.Referring to FIGS. 3 to 5 , the turbine
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 터빈 발전 시스템의 발전 장치 및 저장 장치의 연결 구조를 개략적으로 나타낸 개념도이다.3 is a conceptual diagram schematically illustrating a connection structure of a power generation device and a storage device of a turbine power generation system according to a first embodiment of the present invention.
도 3을 참도하면, 제1 실시예에 따른 터빈 발전 시스템(1000)은 발전 장치(100), 저장 장치(200)를 포함한다.Referring to FIG. 3 , the turbine
발전 장치(100)는 유체를 재순환하여 발전에 이용하고, 저장 장치(200)는 유체를 저장한다.The
발전 장치(100)는 압축기(110), 발전 터빈(120), 재열기(130), 제1 순환 라인(140), 제2 순환 라인(150), 제3 순환 라인(160) 및 제4 순환 라인(170)을 포함한다.The
압축기(110)는 유체를 압축하고, 발전 터빈(120)은 압축기(110)에서 압축된 유체에 의한 회전으로 발전한다.The
재열기(130)는 압축기(110)를 통과한 유체와 발전 터빈(120)을 통과한 유체가 유입되고, 발전 터빈(120)을 통과한 유체에 의해 압축기(110)를 통과한 유체를 가열한다.In the
압축기(110) 및 발전 터빈(120)을 통과한 유체를 가열한다.The fluid passing through the
제1 순환 라인(140)은 압축기(110)를 통과한 유체를 재열기(130)로 유입하고, 제2 순환 라인(150)은 재열기(130)에서 배출된 유체를 냉각하여 압축기(110)로 유입한다.The
여기서, 제2 순환 라인(150)은 유체를 냉각하는 제1 냉각기(151)를 포함한다.Here, the
제3 순환 라인(160)은 발전 터빈(120)을 통과한 유체를 재열기(130)로 유입하고, 제4 순환 라인(170)은 재열기(130)에서 배출된 유체를 가열하여 발전 터빈(120)으로 유입한다.The
여기서, 제4 순환 라인(170)은 유체를 가열하는 제1 가열기(171)를 포함한다.Here, the
저장 장치(200)는 메인 탱크(210), 제1 배출 라인(220), 제1 유입 라인(230), 제2 유입 라인(240)을 포함한다.The
메인 탱크(210)는 유체를 저장하고, 제2 냉각기(211)를 포함한다. 제2 냉각기(211)는 메인 탱크(210)에 저장된 유체를 냉각시켜 액화한다.The
여기서, 제2 냉각기(211)는 별도의 장치로 구성되거나, LNG 기화기와 같은 공정열을 사용하는 장치가 있다면, 이를 활용할 수 있다.Here, the
또한, 메인 탱크(210)는 씰(seal)과 같은 마감 부분에서 유출되는 유체를 저장할 수 있다.Also, the
제1 배출 라인(220)은 제4 순환 라인(170)에 연결되고, 제4 순환 라인(170)을 이동하는 유체를 메인 탱크(210)로 배출한다.The
여기서, 제1 배출 라인(220)은 제1 밸브(221) 및 제3 냉각기(222)를 포함하고, 제1 밸브(221)는 제4 순환 라인(170)에서 제1 배출 라인(220)으로 배출되는 유체의 배출량을 제어하며, 제3 냉각기(222)는 제1 배출 라인(220)을 이동하는 유체를 냉각한다.Here, the
그리고, 제2 냉각기(211) 및 제3 냉각기(222)에 의해 유체를 액화하여 메인 탱크(210)에 저장되는 유체의 저장량을 늘릴 수 있고, 메인 탱크(210)의 크기를 줄일 수 있다.Also, by liquefying the fluid by the
제1 유입 라인(230)은 메인 탱크(210)에 저장된 유체를 가열하여 제2 순환 라인(150)으로 유입한다.The
제1 유입 라인(230)은 제2 밸브(231) 및 제2 가열기(232)를 포함하고, 제2 밸브(231)는 제2 순환 라인(150)으로 유입되는 유체의 유입량을 제어하며, 제2 가열기(232)는 제1 유입 라인(230)을 이동하는 유체를 가열한다.The
제2 유입 라인(240)은 메인 탱크(210)에 저장된 유체를 가압 및 가열하여 제2 순환 라인(150)으로 유입한다.The
제2 유입 라인(240)은 제3 밸브(241), 제1 펌프(242) 및 제3 가열기(243)를 포함한다.The
제3 밸브(241)는 제2 순환 라인(150)으로 유입되는 유체의 유입량을 제어하고, 제1 펌프(242)는 제2 유입 라인(240)을 이동하는 유체를 가압하며, 제3 가열기(243)는 제2 유입 라인(240)을 이동하는 유체를 가열한다.The
여기서, 제1 유입 라인(230)과 제2 유입 라인(240)은 발전 장치(100) 내부 압력에 따라 선택적으로 이용된다.Here, the
메인 탱크(210)에 저장된 유체의 압력이 발전 장치(100) 내부 압력보다 높은 경우, 메인 탱크(210)에서 발전 장치(100) 내부로 자연스럽게 이동하므로 메인 탱크(210)에 저장된 유체는 제1 유입 라인(230)으로 이동한다.When the pressure of the fluid stored in the
반면, 메인 탱크(210)에 저장된 유체의 압력이 발전 장치(100) 내부 압력 보다 낮은 경우, 제1 펌프(242)를 통해 제2 유입 라인(240)으로 유체가 이동한다.On the other hand, when the pressure of the fluid stored in the
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 터빈 발전 시스템의 발전 장치 및 저장 장치의 연결 구조를 개략적으로 나타낸 개념도이다.4 is a conceptual diagram schematically illustrating a connection structure of a power generation device and a storage device of a turbine power generation system according to a second embodiment of the present invention.
도 4를 참조하여 제2 실시예에 따른 터빈 발전 시스템(2000)을 설명한다.A turbine
제2 실시예에 따른 터빈 발전 시스템(2000)은 발전 장치(100) 및 제어 장치(300)를 포함한다.A turbine
여기서, 제2 실시예의 터빈 발전 시스템(2000)의 발전 장치(100)는 제1 실시예의 터빈 발전 시스템(1000)의 발전 장치(100)와 동일한 구성이므로 자세한 설명은 생략한다.Here, since the
저장 장치(300)는 메인 탱크(310), 제1 배출 라인(320), 제1 유입 라인(330), 제2 유입 라인(340), 제1 서브 탱크(350), 제3 유입 라인(360), 제2 서브 탱크(370) 및 제4 유입 라인(380)을 포함한다.The
여기서, 메인 탱크(310), 제1 배출 라인(320), 제1 유입 라인(330) 및 제2 유입 라인(340)은 제1 실시예의 저장 장치(200)의 메인 탱크(210), 제1 배출 라인(220), 제1 유입 라인(230) 및 제2 유입 라인(240)과 동일한 구성이므로 자세한 설명은 생략한다.Here, the
제1 서브 탱크(350)는 유체를 저장하고, 제3 유입 라인(360)은 제1 서브 탱크(350)에 저장된 유체를 가압 및 가열하여 제2 순환 라인(140)으로 유입한다.The
제3 유입 라인(360)은 제4 밸브(361), 제2 펌프(362) 및 제4 가열기(363)를 포함한다.The
제4 밸브(361)는 제2 순환 라인(140)으로 유입되는 유체의 유입량을 제어하고, 제2 펌프(362)는 제3 유입 라인(360)을 이동하는 유체를 가압하며, 제3 가열기(363)는 제3 유입 라인(360)을 이동하는 유체를 가열한다.The
제2 서브 탱크(370)는 유체를 저장하고, 제4 유입 라인(380)은 제2 서브 탱크(370)에 저장된 유체를 메인 탱크(310)로 유입한다.The
제4 유입 라인(380)은 제5 밸브(381)를 포함하고, 제5 밸브(381)는 메인 탱크(310)로 유입되는 유체의 유입량을 제어한다.The
초기 상태에서는 발전 장치(100)와 메인 탱크(310)에 저장된 유체가 없고, 제1 서브 탱크(350) 및 제2 서브 탱크(370)에만 유체가 존재한다.In an initial state, there is no fluid stored in the
발전 장치(100)가 비상 정지할 경우, 발전장치(100)의 유체의 일부가 메인탱크(310)으로 들어가게 되어, 메인탱크(310)의 압력이 제1 서브 탱크(350) 및 제2 서브 탱크(370)에 저장된 유체의 압력보다 크다. When the
추가적으로, 제2 실시예의 터빈 발전 시스템(200)은 제1 서브 탱크(350)만을 포함할 수 있고, 이 경우 제4 유입 라인(380)이 제1 서브 탱크(350)에 연결될 수 있다.Additionally, the turbine
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 터빈 발전 시스템을 개략적으로 나타낸 개념도이다.5 is a conceptual diagram schematically illustrating a turbine power generation system according to a third embodiment of the present invention.
도 5를 참조하여 제3 실시예에 따른 터빈 발전 시스템(3000)을 설명한다.A turbine
제3 실시예에 따른 터빈 발전 시스템(3000)은 발전 장치(100) 및 저장 장치(400)를 포함한다.A turbine
여기서, 제3 실시예에 따른 터빈 발전 시스템(3000)의 발전 장치(100)는 제1 실시예에 따른 터빈 발전 시스템(1000)의 발전 장치(100)와 동일한 구성이므로 자세한 설명은 생략한다.Here, since the
그리고, 저장 장치(400)는 메인 탱크(410), 제1 배출 라인(420), 제1 유입 라인(430), 제2 유입 라인(440), 제3 서브 탱크(450), 제2 배출 라인(460) 및 제5 유입 라인(470)을 포함한다.In addition, the
메인 탱크(410)는 유체를 저장하고, 제1 배출 라인(420)은 제4 순환 라인(170)에 연결되고, 제4 순환 라인(170)을 이동하는 유체를 메인 탱크(410)로 배출한다.The
여기서, 제1 배출 라인(420)은 제1 밸브(421)를 포함하고, 제1 밸브(421)는 제4 순환 라인(170)에서 제1 배출 라인(420)으로 배출되는 유체의 배출량을 제어한다.Here, the
제1 유입 라인(430) 및 제2 유입 라인(440)은 제1 실시예의 제1 유입 라인(230) 및 제2 유입 라인(240)과 동일한 구성이므로 자세한 설명은 생략한다.Since the
제3 서브 탱크(450)는 유체를 저장하고, 제4 냉각기(451)를 포함하여 저장된 유체를 냉각시켜 액화한다.The
여기서, 제3 서브 탱크(450)에 저장된 유체의 압력은 메인 탱크(410)에 저장된 유체의 압력 보다 낮다.Here, the pressure of the fluid stored in the
그래서, 메인 탱크(410)와 제3 서브 탱크(450)에는 서로 다른 압력을 가지는 유체를 나눠 저장할 수 있다.Thus, fluids having different pressures may be separately stored in the
따라서, 발전 장치(100) 내부 압력 및 내부 온도를 조절하는데 있어서 효율적인 제어가 가능하다.Therefore, efficient control is possible in adjusting the internal pressure and internal temperature of the
제2 배출 라인(460)은 메인 탱크(410)와 제3 서브 탱크(450)를 연결하고, 메인 탱크(410)에 저장된 유체를 냉각하여 제3 서브 탱크(450)로 배출한다.The
제2 배출 라인(460)은 제6 밸브(461) 및 제5 냉각기(462)를 포함한다.The
제6 밸브(461)는 메인 탱크(410)에서 제3 서브 탱크(450)로 배출되는 유체의 배출량을 제어하고, 제5 냉각기(462)는 제2 배출 라인(460)을 이동하는 유체를 냉각한다.The
제5 유입 라인(470)은 제3 서브 탱크(450)에 저장된 유체를 가압 및 가열하여 제2 순환 라인(140)으로 유입한다.The
제5 유입 라인(470)은 제7 밸브(471), 제3 펌프(472) 및 제5 가열기(473)를 포함한다.The
제7 밸브(471)는 제2 순환 라인(140)으로 유입되는 유체의 유입량을 제어하고, 제32 펌프(472)는 제5 유입 라인(470)을 이동하는 유체를 가압하며, 제5 가열기(473)는 제5 유입 라인(470)을 이동하는 유체를 가열한다.The
이후, 앞서 설명한 제1 실시예 내지 제3 실시예의 터빈 발전 시스템(1000, 2000, 3000)의 발전 장치(100) 및 저장 장치(200, 300, 400)를 이동하는 유체의 흐름을 제어하는 제어 장치(500)를 설명한다. 제어 장치(500)는 제1 내지 제3 실시예의 터빈 발전 시스템(1000, 2000, 3000)에 동일하게 적용된다.Thereafter, a control device for controlling the flow of fluid moving the
제어 장치(500)는 평형 압력에 대하여 발전 장치(100)의 온도 범위 및 압력 범위에 대응되도록, 발전 장치(100)의 동작 상태에 따라, 발전 장치(100)를 순환하는 유체를 저장 장치(200)로 배출하거나, 저장 장치(200)의 유체를 발전 장치(100)로 유입하여, 발전 장치(100)의 내부 온도 및 내부 압력을 제어한다.The
여기서, 온도 범위 및 압력 범위는, 발전 장치(100)의 작동에 필요한 발전 장치(100)의 내부 온도 및 내부 압력의 범위이며,Here, the temperature range and the pressure range are ranges of internal temperature and internal pressure of the
동작 상태는 최초 주입 상태, 정상 구동 상태, 정상 구동 상태에서 비상 정지된 상태, 재구동을 위한 초기 상태, 재구동 상태 중 어느 하나이다.The operating state is any one of an initial injection state, a normal driving state, an emergency stop state in a normal driving state, an initial state for re-driving, and a re-driving state.
최초 주입 상태는, 발전 장치(100)가 최초 작동되기 전 발전 장치(100) 내부에 유체가 없는 상태이고, The initial injection state is a state in which there is no fluid inside the
정상 구동 상태는, 발전 장치(100)의 내부 온도 및 내부 압력이 발전에 필요한 온도 및 압력에 도달하여 발전 장치(100)에서 정상적으로 발전 출력이 발생하는 상태이다.The normal driving state is a state in which the power generation output is normally generated from the
정상 구동 상태에서 비상 정지된 상태는, 발전 장치(100)에 과부하가 발생하거나, 비정상 상황이 발생하여 발전 장치(100)의 터빈이 정지된 상태이며,The emergency stop state in the normal driving state is a state in which the turbine of the
재구동을 위한 초기 상태는, 정지된 발전 장치(100)가 다시 구동하기 위해 발전 장치(100) 내부의 유체 압력 및 온도가 발전 장치 구동에 필요한 온도 및 압력으로 회복하는 상태이고,The initial state for re-driving is a state in which the fluid pressure and temperature inside the
재구동 상태는 정지 상태의 발전 장치(100)가 정상 구동 상태로 회복된 상태이다.The re-driving state is a state in which the
또한, 평형 압력은, 발전 장치(100) 내부 유체가 평형 상태일 때의 압력이며, 평형 상태는, 압축기(110)의, 유입부와 배출부의 유체 압력이 동일한 상태이다.In addition, the equilibrium pressure is the pressure when the fluid inside the
그리고, 유체는 발전 장치(100)의 제1 순환 라인(140) 내지 제4 순환 라인(170) 중 적어도 두개의 순환 라인을 이동한다.Then, the fluid moves through at least two circulation lines among the
제어 장치(500)는 제1 측정부(510), 제2 측정부(520) 및 제어부(530)를 포함한다.The
제1 측정부(510)는 발전 장치(100) 내부를 이동하는 유체의 온도와 메인 탱크(210, 310, 410)에 저장된 유체의 온도, 및 제1 내지 제3 서브 탱크(350, 370, 450)에 저장된 유체의 온도를 각각 측정한다.The
제2 측정부(520)는 발전 장치(100) 내부를 이동하는 유체의 압력과 메인 탱크(210, 310, 410)에 저장된 유체의 압력, 및 제1 내지 제3 서브 탱크(350, 370, 450)에 저장된 유체의 압력을 각각 측정한다.The
제어부(530)는 압력 범위를 이용하여 평형 압력을 계산하고, 제1 측정부(510) 및 제2 측정부(530)의 측정 결과와 발전 장치(100)의 동작 상태 및 평형 압력에 따라 발전 장치(100) 내부가 압력 범위 및 온도 범위에 포함되도록, 유체의, 순환, 배출 및 유입을 제어한다.The
여기서, 평형 압력은 발전 장치(100)가 평형 상태일 때의 압력이며, 평형 상태는 압축기(110)의 유입부와 배출부의 압력이 동일한 상태를 나타낸다.Here, the equilibrium pressure is the pressure when the
복수의 경우에 따라 제어부(530)가 유체의, 순환, 배출 및 유입을 제어하는 과정을 제1 실시예 내지 제3 실시예의 터빈 발전 시스템(1000, 2000, 3000)에 대하여 구체적으로 설명한다.A process in which the
도 3을 참조하여, 제1 실시예의 터빈 발전 시스템(1000)을 제어하는 과정을 설명하면,Referring to Figure 3, the process of controlling the turbine
첫째, 발전 장치(100)가 최초 주입 상태인 경우,First, when the
제1 실시예의 터빈 발전 시스템(1000)은 메인 탱크(210)에 저장된 유체를 제1 유입 라인(230) 및 제2 유입 라인(240)을 통해 제2 순환 라인(150)으로 유입한다.The turbine
이 과정에서, 제1 펌프(242)를 통해 압력을 높일 수 있다.In this process, the pressure may be increased through the
둘째, 발전 장치(100)가 정상 구동 상태인 경우,Second, when the
발전 장치(100) 내부를 이동하는 유체의 압력이 설계 압력 미만을 유지하면서, 정상 구동을 위한 범위를 유지하도록, 제1 배출 라인(220)을 통해 유체를 메인 탱크(210)로 배출하거나, 메인 탱크(210)에 저장된 유체를 제2 순환 라인(150)으로 유입하여, 발전 장치(100) 내부를 이동하는 유체의 압력을 유지한다.The fluid is discharged to the
여기서, 설계 압력은 발전 장치(100)가 부담할 수 있는 유체의 최대 압력을 나타낸다.Here, the design pressure represents the maximum pressure of the fluid that the
유체의 압력을 조절하는 과정을 예를 들어 설명하면, 설계압력에서 소정만큼 감소된 제어 압력을 설정하고, 이를 기준으로 유체의 압력을 조절할 수 있다.To explain the process of adjusting the pressure of the fluid as an example, a control pressure reduced by a predetermined amount from the design pressure may be set, and the pressure of the fluid may be adjusted based on this.
발전 장치(100) 내부의 유체 압력이 제어 압력 이상인 경우, 제1 배출 라인(220)을 통해 유체를 메인 탱크(210)로 배출하여 유체의 압력을 낮추거나,When the fluid pressure inside the
메인 탱크(210)에 저장된 유체를 제1 유입 라인(230) 또는 제2 유입 라인(240)을 통해 제2 순환 라인(150)으로 유입하여 유체의 압력을 낮출 수 있다.The fluid stored in the
셋째, 발전 장치(100)가 정상 구동 상태에서 비상 정지된 상태인 경우,Third, when the
발전 장치(100)를 순환하는 유체를 제1 배출 라인(220)을 통해 메인 탱크(210)로 배출하는데, 평형 압력과 설계압력의 크기에 따라 동작이 달라진다.The fluid circulating in the
평형 압력이 설계압력보다 낮은 경우, If the equilibrium pressure is lower than the design pressure,
발전 장치(100) 내부는 자동으로 평형상태에 도달하게 되어 제1 배출 라인(220)을 개방할 필요가 없다.The inside of the
그러나, 발전 장치(100)의 재작동을 위해 내부 유체의 압력을 조절할 필요가 있는 경우에는, 제1 배출 라인(220)을 통해 메인 탱크(210)로 배출한다.However, when it is necessary to adjust the pressure of the internal fluid to restart the
그리고, 평형 압력이 설계압력보다 높은 경우, And, when the equilibrium pressure is higher than the design pressure,
발전 장치(100) 내부 유체의 압력이 평형 압력에 도달하지 않도록 제1 배출 라인(220)을 개방하여 메인 탱크(210)로 배출한다.The
비상 정지된 상태에서 제어부(530)는 발전 장치(100)의 재구동을 위해 발전 장치(100)로 유체를 재주입하거나, 유체를 효과적으로 보관하기 위해 제2 냉각기(211)를 작동시켜, 메인 탱크(210)로 유입된 유체의 압력을 낮춘다.In the emergency stop state, the
넷째, 발전 장치(100)가 재구동을 위한 초기 상태인 경우,Fourth, when the
메인 탱크(210)에 저장된 유체를 제2 순환 라인(150)으로 유입하여 발전 장치(100)로 전달하고, 발전 장치(100) 내부의 유체 압력 및 온도를 발전 장치를 구동하는데 필요한 온도 및 압력으로 회복한다.The fluid stored in the
여기서, 유체는 제1 유입 라인(230) 또는 제2 유입 라인(240)을 이동하며 발전 장치 구동에 필요한 온도 및 압력으로 형성된다.Here, the fluid moves through the
제1 유입 라인(230) 및 제2 유입 라인(240)으로 유체를 유입하는 과정에서 발전 장치(100) 재구동 초기에는 제2 밸브(231) 및 제3 밸브(241)를 이용하여 유입하다가, 발전 장치(100) 내부 압력이 메인 탱크(210)에 저장된 유체의 압력보다 높아지면 제1 펌프(242)를 이용하여 유입한다.In the process of introducing the fluid into the
다섯째, 발전 장치(100)가 재구동 상태인 경우,Fifth, when the
정상 구동 상태와 동일하게 발전 장치(100) 내부를 이동하는 유체의 압력이 설계 압력 미만을 유지하면서, 정상 구동을 위한 범위를 유지하기 위한 동작을 수행한다.As in the normal driving state, while maintaining the pressure of the fluid moving inside the
도 4를 참조하여, 제2 실시예의 터빈 발전 시스템(2000)을 제어하는 과정을 설명하면,Referring to FIG. 4, the process of controlling the turbine
첫째, 발전 장치(100)가 최초 주입 상태인 경우,First, when the
제2 실시예의 터빈 발전 시스템(2000)은 제1 서브 탱크(350)에 저장된 유체를 제3 유입 라인(360)을 통해 제2 순환 라인(150)으로 유입할 수 있다.In the turbine
또한, 제2 서브 탱크(370)에 저장된 유체를 메인 탱크(310)로 유입하고, 메인 탱크(310)에서 제1 유입 라인(330) 또는 제2 유입 라인(340)을 통해 제2 순환 라인(150)으로 유입할 수 있다.In addition, the fluid stored in the
최초 주입 상태에서는 메인 탱크(310)에 유체가 저장되지 않고, 제1 서브 탱크(350) 및 제2 서브 탱크(370)에만 유체가 저장되므로, 제1 서브 탱크(350) 및 제2 서브 탱크(370)만을 이용하여 유체를 발전 장치(100)로 공급한다.In the initial injection state, since no fluid is stored in the
둘째, 발전 장치(100)가 정상 구동 상태인 경우,Second, when the
발전 장치(100) 내부를 이동하는 유체의 압력이 설계 압력 미만을 유지하면서, 정상 구동을 위한 범위를 유지하도록, 제1 배출 라인(320)을 통해 유체를 메인 탱크(310)로 배출하거나, 제1 서브 탱크(350)에 저장된 유체를 제2 순환 라인(150)으로 유입하여, 발전 장치(100) 내부를 이동하는 유체의 압력을 유지한다.The fluid is discharged to the
셋째, 발전 장치(100)가 정상 구동 상태에서 비상 정지된 상태인 경우,Third, when the
발전 장치(100)를 순환하는 유체를 제1 배출 라인(320)을 통해 메인 탱크(310)로 배출하는데, 평형 압력과 설계압력의 크기에 따라 동작이 달라진다.The fluid circulating in the
평형 압력이 설계압력보다 낮은 경우, If the equilibrium pressure is lower than the design pressure,
발전 장치(100) 내부는 자동으로 평형상태에 도달하게 되어 제1 배출 라인(320)을 개방할 필요가 없다.The inside of the
그러나, 발전 장치(100)의 재작동을 위해 내부 유체의 압력을 조절할 필요가 있는 경우에는, 제1 배출 라인(320)을 통해 메인 탱크(310)로 배출한다.However, when it is necessary to adjust the pressure of the internal fluid to restart the
그리고, 평형 압력이 설계압력보다 높은 경우, And, when the equilibrium pressure is higher than the design pressure,
발전 장치(100) 내부 유체의 압력이 평형 압력에 도달하지 않도록 제1 배출 라인(320)을 개방하여 메인 탱크(310)로 배출한다.The
비상 정지된 상태에서 제어부(530)는 발전 장치(100)의 재구동을 위해 발전 장치(100)로 유체를 재주입하거나, 유체를 효과적으로 보관하기 위해 제2 냉각기(311)를 작동시켜, 메인 탱크(310)로 유입된 유체의 압력을 낮춘다.In the emergency stop state, the
또한, 메인 탱크(310)에 저장된 유체를 제2 서브 탱크(370)로 배출하거나, 제2 서브 탱크(370)에 저장된 유체를 메인 탱크(310)로 유입하여 메인 탱크(310)에 저장된 유체의 압력을 낮춘다.In addition, the fluid stored in the
넷째, 발전 장치(100)가 재구동을 위한 초기 상태인 경우,Fourth, when the
메인 탱크(310)에 저장된 유체를 발전 장치(100)로 전달하고, 발전 장치(100) 내부의 유체 압력 및 온도를 발전 장치 구동에 필요한 온도 및 압력으로 회복한다.The fluid stored in the
여기서, 유체는 제1 유입 라인(330) 또는 제2 유입 라인(340)을 이동하며 발전 장치 구동에 필요한 온도 및 압력으로 형성된다.Here, the fluid moves through the
또한, 제1 서브 탱크(350)에 저장된 유체를 제3 유입 라인(360)을 통해 제2 순환 라인(150)으로 유입하여 발전 장치(100)로 전달할 수 있다.In addition, the fluid stored in the
제1 유입 라인(330) 및 제2 유입 라인(340)으로 유체를 유입하는 과정에서 발전 장치(100)의 재구동 초기에는 제2 밸브(331) 및 제3 밸브(341)를 이용하여 유입하다가, 발전 장치(100) 내부 압력이 메인 탱크(310)에 저장된 유체의 압력보다 높아지면 제1 펌프(342)를 이용하여 유입한다.In the process of introducing the fluid into the
다섯째, 발전 장치(100)가 재구동 상태인 경우,Fifth, when the
정상 구동 상태와 동일하게 발전 장치(100) 내부를 이동하는 유체의 압력이 설계 압력 미만을 유지하면서, 정상 구동을 위한 범위를 유지한다.As in the normal driving state, the pressure of the fluid moving inside the
도 5를 참조하여, 제3 실시예의 터빈 발전 시스템(3000)을 제어하는 과정을 설명하면,Referring to FIG. 5, the process of controlling the turbine
첫째, 발전 장치(100)가 최초 주입 상태인 경우,First, when the
제3 실시예의 터빈 발전 시스템(3000)은 제3 서브 탱크(450)에 저장된 유체를 제5 유입 라인(470)을 통해 제2 순환 라인(150)으로 유입한다.In the turbine
초기 상태에서는 메인 탱크(410)에 유체가 저장되지 않고, 제3 서브 탱크(450)에만 유체가 저장되므로, 제3 서브 탱크(450)만을 이용하여 유체를 발전 장치(100)로 공급한다.In the initial state, since fluid is not stored in the
둘째, 발전 장치(100)가 정상 구동 상태인 경우,Second, when the
발전 장치(100) 내부를 이동하는 유체의 압력이 설계 압력 미만을 유지하면서, 정상 구동을 위한 범위를 유지하도록, 제1 배출 라인(420)을 통해 유체를 메인 탱크(410)로 배출하거나, 제3 서브 탱크(450)에 저장된 유체를 제5 유입 라인(470)을 통해 제2 순환 라인(150)으로 유입하여, 발전 장치(100) 내부를 이동하는 유체의 압력을 유지한다.The fluid is discharged to the
여기서, 제5 유입 라인(470)을 이동하는 유체는 제3 펌프(472)를 통해 압력이 조절된다.Here, the pressure of the fluid moving through the
셋째, 발전 장치(100)가 정상 구동 상태에서 비상 정지된 상태인 경우,Third, when the
발전 장치(100)를 순환하는 유체를 제1 배출 라인(420)을 통해 메인 탱크(410)로 배출하는데, 평형 압력과 설계압력의 크기에 따라 동작이 달라진다.The fluid circulating in the
평형 압력이 설계압력보다 낮은 경우, If the equilibrium pressure is lower than the design pressure,
발전 장치(100) 내부는 자동으로 평형상태에 도달하게 되어 제1 배출 라인(420)을 개방할 필요가 없다.The inside of the
그러나, 발전 장치(100)의 재구동을 위해 내부 유체의 압력을 조절할 필요가 있는 경우에는, 제1 배출 라인(420)을 통해 메인 탱크(410)로 배출한다.However, when it is necessary to adjust the pressure of the internal fluid to restart the
그리고, 평형 압력이 설계압력보다 높은 경우, And, when the equilibrium pressure is higher than the design pressure,
발전 장치(100) 내부 유체의 압력이 평형 압력에 도달하지 않도록 제1 배출 라인(420)을 개방하여 메인 탱크(410)로 배출한다.The
비상 정지된 상태에서 제어부(530)는 발전 장치(100)의 재구동을 위해 발전 장치(100)로 유체를 다시 주입하거나 유체를 효과적으로 보관하기 위해, 메인 탱크(410)에 저장된 유체를 제3 서브 탱크(450)로 이동시킨다.In the emergency stop state, the
제3 서브 탱크(450)로 이동된 유체에 압력 저하가 필요한 경우, 제4 냉각기(451)를 이용하여 유체를 냉각할 수 있다.When the pressure of the fluid moved to the
그리고, 유체를 제3 서브 탱크(450)로 이동시키는 과정에서 유체의 압력에 따라 제5 냉각기(452)를 이용하여 유체를 냉각해 압력을 낮출 수 있다.Also, in the process of moving the fluid to the
넷째, 발전 장치(100)가 재구동을 위한 초기 상태인 경우,Fourth, when the
메인 탱크(410)에 저장된 유체를 발전 장치(100)로 전달하고, 발전 장치(100) 내부의 유체 압력 및 온도를 발전 장치 구동에 필요한 온도 및 압력으로 회복한다.The fluid stored in the
여기서, 유체는 제1 유입 라인(430) 또는 제2 유입 라인(440)을 이동하며 발전 장치 구동에 필요한 온도 및 압력으로 형성된다.Here, the fluid moves through the
또한, 제3 서브 탱크(450)에 저장된 유체를 제5 유입 라인(470)을 통해 제2 순환 라인(150)으로 유입할 수 있다.Also, the fluid stored in the
그리고, 제3 서브 탱크(450)에 저장된 유체를 메인 탱크(410)로 전달하여 메인 탱크(410)를 거쳐 유체를 발전 장치(100)로 유입할 수 있다.In addition, the fluid stored in the
재구동 초기에는 제2 밸브(431) 및 제3 밸브(441)를 이용하여 유입하다가, 발전 장치(100) 내부 압력이 메인 탱크(410)에 저장된 유체의 압력보다 높아지면 제1 펌프(442)를 이용하여 유입한다.At the beginning of the re-drive, the flow is introduced using the
다섯째, 발전 장치(100)가 재구동 상태인 경우,Fifth, when the
정상 구동 상태와 동일하게 발전 장치(100) 내부를 이동하는 유체의 압력이 설계 압력 미만을 유지하면서, 정상 구동을 위한 범위를 유지하기 위한 동작을 수행한다.As in the normal driving state, while maintaining the pressure of the fluid moving inside the
추가적으로, 제1 내지 제3 실시예의 터빈 발전 시스템(1000, 2000, 3000)에 있어서, 발전 장치(100)를 순환하는 유체의 온도 변화가 필요한 경우, 제어부(530)는 제2 유입 라인(150)으로 유입되는 유체를 가열하여 유입할 수 있다.Additionally, in the turbine
도 7은 P(압력)-H(엔탈피) 선도에서 발전 시스템 구동, 정지, 기동 조건 표시한 그래프이다.7 is a graph showing driving, stopping, and starting conditions of a power generation system on a P (pressure)-H (enthalpy) diagram.
도 7을 참조하여, 발전 장치(100)의 발전 사이클(C)에 대해 설명하면, 발전 사이클(C)은 정상상태에서 1→2→3→4→1의 과정을 거친다.Referring to FIG. 7 , the power generation cycle C of the
그러다, 정지 또는 비상정지를 하게되면, 평형 상태 조건(S)으로 시스템이 평형 상태에 도달하게 된다. Then, when a stop or emergency stop is performed, the system reaches an equilibrium state as an equilibrium condition (S).
이때, 시스템의 압력을 낮게 유지하여 안전하게 만들고, 경제적으로 비용을 줄이기 위해 시스템의 설계 조건(D)을 평형 상태 조건(S)보다 낮은 상태가 되도록, 시스템 내부의 유체를 Blow down 시킨다. At this time, the fluid inside the system is blown down so that the design condition (D) of the system is lower than the equilibrium condition (S) in order to make the system safe by keeping the pressure low and economically reduce the cost.
작동 유체를 외부로 방출하면, 재활용할 수 없고, 유체가 환경오염을 시킬 수 있기에, 본 발명의 터빈 발전 시스템(1000, 2000, 3000)은 메인 탱크(210, 310, 410) 포함하여 배출된 유체를 보관한다.If the working fluid is discharged to the outside, it cannot be recycled and the fluid can pollute the environment, so the turbine power generation system (1000, 2000, 3000) of the present invention includes the main tank (210, 310, 410) and the discharged fluid keep
발전 장치(100)의 내부 압력을 시스템 설계 조건(D) 이하로 형성한 상태에서, 발전 장치(100)를 재구동하기 위한 구동 조건이 평형 상태 조건(S) 또는 시스템 설계 조건(D)이라면, 발전 장치(100)를 정상 구동 상태로 되돌리기 위해 메인 탱크(210, 310, 410)에 있는 유체를 발전 장치(100)로 유입할 수 있다.If the driving condition for re-driving the
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. Although described with reference to the above embodiments, those skilled in the art will understand that the present invention can be variously modified and changed without departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims below. You will be able to.
100...발전 장치 110...압축기
120...발전 터빈 130...재열기
140...제1 순환 라인 150...제2 순환 라인
151...제1 냉각기 160...제3 순환 라인
170...제4 순환 라인 171...제1 가열기
200...저장 장치 210...메인 탱크
211...제2 냉각기 220...제1 배출 라인
221...제1 밸브 222...제3 냉각기
230...제1 유입 라인 231...제2 밸브
232...제2 가열기 240...제2 유입 라인
241...제3 밸브 242...제1 펌프
243...제3 가열기
300...저장 장치 310...메인 탱크
320...제1 배출 라인 330...제1 유입 라인
340...제2 유입 라인 350...제1 서브 탱크
360...제3 유입 라인 361...제4 밸브
362...제2 펌프 363...제4 가열기
370...제2 서브 탱크 380...제4 유입 라인
381...제5 밸브
400...저장 장치 410...메인 탱크
420...제1 배출 라인 430...제1 유입 라인
440...제2 유입 라인 450...제3 서브 탱크
451...제4 냉각기 460...제2 배출 라인
461...제6 밸브 462...제5 냉각기
470...제5 유입 라인 471...제7 밸브
472...제3 펌프 473...제5 가열기
500...제어 장치 510...제1 측정부
520...제2 측정부 530...제어부100 ...
120 ...
140...
151 ... first cooler 160 ... third circulation line
170 ...
200 ...
211 ... second cooler 220 ... first discharge line
221 ...
230 ...
232...
241 ...
243 ... third heater
300 ...
320 ...
340 ...
360...
362 ...
370 ...
381 ... fifth valve
400 ...
420 ...
440 ...
451...fourth cooler 460...second discharge line
461...
470...
472...
500 ...
520 ...
Claims (21)
상기 유체를 저장하는 저장 장치; 및
평형 압력에 대하여 상기 발전 장치의 온도 범위 및 압력 범위에 대응되도록, 상기 발전 장치의 동작 상태에 따라, 상기 발전 장치를 순환하는 유체를 상기 저장 장치로 배출하거나, 상기 저장 장치의 유체를 상기 발전 장치로 유입하여, 상기 발전 장치의 내부 온도 및 내부 압력을 제어하는 제어 장치
를 포함하고,
상기 온도 범위 및 압력 범위는, 상기 발전 장치의 작동에 필요한 상기 발전 장치의 내부 온도 및 내부 압력의 범위이며,
상기 동작 상태는, 최초 주입 상태, 정상 구동 상태, 정상 구동 상태에서 비상 정지된 상태, 재구동 위한 초기 상태, 재구동 상태 중 어느 하나이고,
상기 최초 주입 상태는, 상기 발전 장치가 최초 작동되기 전 상기 발전 장치 내부에 상기 유체가 없는 상태이며,
상기 정상 구동 상태는, 상기 발전 장치의 내부 온도 및 내부 압력이 발전에 필요한 온도 및 압력에 도달하여 상기 발전 장치에서 정상적으로 발전 출력이 발생하는 상태이고,
상기 정상 구동 상태에서 비상 정지된 상태는, 상기 발전 장치에 과부하가 발생하거나, 비정상 상황이 발생하여 상기 발전 장치의 터빈이 정지된 상태이며,
상기 재구동을 위한 초기 상태는, 정지된 상기 발전 장치가 다시 구동하기 위해 상기 발전 장치 내부의 유체 압력 및 온도가 상기 발전 장치를 구동하는데 필요한 온도 및 압력으로 회복하는 상태이고,
상기 재구동 상태는, 정지된 상기 발전 장치가 정상 구동 상태로 회복되어 상기 발전 출력이 발생되는 상태이며,
상기 평형 압력은, 상기 발전 장치 내부의 유체가 평형 상태일 때의 압력이며,
상기 평형 상태는, 상기 압축기의 유입부와 배출부의 유체 압력이 같은 상태이고,
상기 발전 장치는,
상기 압축기를 통과한 유체와 상기 발전 터빈을 통과한 유체가 유입되고, 상기 발전 터빈을 통과한 유체에 의해 상기 압축기를 통과한 유체를 가열하는 가열기;
상기 압축기를 통과한 유체를 재열기로 유입하는 제1 순환 라인;
상기 재열기에서 배출된 유체를 냉각하여 상기 압축기로 유입하는 제2 순환 라인;
상기 발전 터빈을 통과한 상기 유체를 상기 재열기로 유입하는 제3 순환 라인; 및
상기 재열기에서 배출된 상기 유체를 가열하는 상기 발전 터빈으로 유입하는 제4 순환 라인
을 포함하고,
상기 저장 장치는,
상기 유체를 저장하는 메인 탱크;
상기 유체를 저장하는 제3 서브 탱크;
상기 제4 순환 라인에 연결되고, 상기 제4 순환 라인을 이동하는 상기 유체를 상기 메인 탱크로 배출하는 제1 배출 라인;
상기 메인 탱크와 상기 제3 서브 탱크를 연결하고, 상기 메인 탱크에 저장된 상기 유체를 냉각하여 상기 제3 서브 탱크로 배출하거나, 상기 제3 서브 탱크에 저장된 상기 유체를 상기 메인 탱크로 유입하는 제2 배출 라인; 및
상기 제3 서브 탱크에 저장된 상기 유체를 가압 및 가열하여 상기 제2 순환 라인으로 유입하는 제5 유입 라인
을 포함하는, 터빈 발전 시스템.A power generation device including a compressor that compresses the fluid and a power generation turbine that generates power by rotation of the fluid, and uses the fluid to circulate and generate power;
a storage device for storing the fluid; and
Depending on the operation state of the power generation device, the fluid circulating in the power generation device is discharged to the storage device or the fluid in the storage device is discharged to the power generation device so as to correspond to the temperature range and pressure range of the power generation device with respect to the equilibrium pressure. A control device for controlling the internal temperature and internal pressure of the power generation device
including,
The temperature range and pressure range are ranges of internal temperature and internal pressure of the power generation device required for operation of the power generation device,
The operating state is any one of an initial injection state, a normal driving state, an emergency stop state in a normal driving state, an initial state for re-driving, and a re-driving state,
The initial injection state is a state in which there is no fluid inside the power generation device before the power generation device is initially operated,
The normal driving state is a state in which the power generation output is normally generated from the power generation device when the internal temperature and pressure of the power generation device reach the temperature and pressure necessary for power generation;
The emergency stop state in the normal driving state is a state in which the turbine of the power generation device is stopped due to an overload or an abnormal situation occurring in the power generation device,
The initial state for the re-driving is a state in which the pressure and temperature of the fluid inside the power generation device are restored to the temperature and pressure required to drive the power generation device so that the stopped power generation device is driven again,
The re-driving state is a state in which the stopped generator is restored to a normal driving state and the power generation output is generated,
The equilibrium pressure is a pressure when the fluid inside the power plant is in an equilibrium state,
In the equilibrium state, the fluid pressure at the inlet and outlet of the compressor is the same,
The generator,
a heater into which the fluid that has passed through the compressor and the fluid that has passed through the power generation turbine are introduced, and which heats the fluid that has passed through the compressor by the fluid that has passed through the power generation turbine;
a first circulation line introducing the fluid that has passed through the compressor into a reheater;
a second circulation line cooling the fluid discharged from the reheater and introducing it into the compressor;
a third circulation line introducing the fluid that has passed through the power generation turbine into the reheater; and
A fourth circulation line flowing into the power generation turbine to heat the fluid discharged from the reheater.
including,
The storage device,
a main tank for storing the fluid;
a third sub-tank to store the fluid;
a first discharge line connected to the fourth circulation line and discharging the fluid moving through the fourth circulation line to the main tank;
The main tank and the third sub tank are connected, and the fluid stored in the main tank is cooled and discharged to the third sub tank, or the fluid stored in the third sub tank is introduced into the main tank. discharge line; and
A fifth inlet line that pressurizes and heats the fluid stored in the third sub tank to flow into the second circulation line.
Including, turbine power generation system.
상기 제어 장치는,
상기 내부 압력 및 내부 온도를 측정하고, 측정 결과에 따라 상기 발전 장치에 대한 상기 유체의 상기 순환, 상기 배출 및 상기 유입을 제어하는, 터빈 발전 시스템.According to claim 1,
The control device,
The turbine power generation system, wherein the internal pressure and internal temperature are measured, and the circulation, the discharge and the inflow of the fluid to the power plant are controlled according to the measurement results.
상기 제2 순환 라인은, 상기 유체를 냉각하는 제1 냉각기를 포함하며,
상기 제4 순환 라인은, 상기 유체를 가열하는 제1 가열기를 포함하는, 터빈 발전 시스템.According to claim 2,
The second circulation line includes a first cooler for cooling the fluid,
The turbine power generation system, wherein the fourth circulation line includes a first heater for heating the fluid.
상기 저장 장치는,
상기 메인 탱크에 저장된 상기 유체를 가열하여 상기 제2 순환 라인으로 유입하는 제1 유입 라인; 및
상기 메인 탱크에 저장된 상기 유체를 가압 및 가열하여 상기 제2 순환 라인으로 유입하는 제2 유입 라인
을 더 포함하는, 터빈 발전 시스템.According to claim 3,
The storage device,
a first inlet line which heats the fluid stored in the main tank and introduces it into the second circulation line; and
A second inlet line that pressurizes and heats the fluid stored in the main tank to flow into the second circulation line.
Further comprising a turbine power generation system.
상기 제1 배출 라인은,
상기 유체의 배출량을 제어하는 제1 밸브
를 포함하고,
상기 제1 유입 라인은,
상기 유체를 가열하는 제2 가열기; 및
상기 유체의 유입량을 제어하는 제2 밸브
를 포함하며,
상기 제2 유입 라인은,
상기 유체를 가압하는 제1 펌프;
상기 유체를 가열하는 제3 가열기; 및
상기 유체의 유입량을 제어하는 제3 밸브
를 포함하는, 터빈 발전 시스템.According to claim 4,
The first discharge line,
A first valve controlling the discharge amount of the fluid
including,
The first inlet line,
a second heater for heating the fluid; and
A second valve controlling the flow rate of the fluid
Including,
The second inlet line,
a first pump pressurizing the fluid;
a third heater for heating the fluid; and
A third valve controlling the inflow of the fluid
Including, turbine power generation system.
상기 메인 탱크는,
저장된 상기 유체를 냉각시켜 액화하는 제2 냉각기
를 포함하는, 터빈 발전 시스템.According to claim 5,
The main tank,
A second cooler for cooling and liquefying the stored fluid
Including, turbine power generation system.
상기 제1 배출 라인은,
상기 유체를 냉각하는 제3 냉각기
를 더 포함하는, 터빈 발전 시스템.According to claim 6,
The first discharge line,
A third cooler for cooling the fluid
Further comprising a turbine power generation system.
상기 저장 장치는,
상기 유체가 저장되는 제1 서브 탱크; 및
상기 제1 서브 탱크에 저장된 상기 유체를 가압 및 가열하여 상기 제2 순환 라인으로 유입하는 제3 유입 라인
을 더 포함하는, 터빈 발전 시스템.According to claim 7,
The storage device,
a first sub-tank in which the fluid is stored; and
A third inlet line pressurizing and heating the fluid stored in the first sub tank to introduce it into the second circulation line.
Further comprising a turbine power generation system.
상기 저장 장치는,
상기 유체가 저장되는 제2 서브 탱크; 및
상기 메인 탱크에 저장된 상기 유체를 상기 제2 서브 탱크로 유입하거나, 상기 제2 서브 탱크에 저장된 상기 유체를 상기 메인 탱크로 유입하는 제4 유입 라인
을 더 포함하는, 터빈 발전 시스템.According to claim 8,
The storage device,
a second sub tank in which the fluid is stored; and
A fourth inflow line for introducing the fluid stored in the main tank into the second sub tank or introducing the fluid stored in the second sub tank into the main tank.
Further comprising a turbine power generation system.
상기 제3 유입 라인은,
상기 유체를 가압하는 제2 펌프;
상기 유체를 가열하는 제4 가열기; 및
상기 유체의 유입량을 제어하는 제4 밸브
를 포함하고,
상기 제4 유입 라인은,
상기 유체의 유입량을 제어하는 제5 밸브
를 포함하는, 터빈 발전 시스템.According to claim 9,
The third inlet line,
a second pump pressurizing the fluid;
a fourth heater for heating the fluid; and
A fourth valve controlling the flow rate of the fluid
including,
The fourth inlet line,
A fifth valve controlling the inflow of the fluid
Including, turbine power generation system.
상기 제3 서브 탱크는,
저장된 상기 유체를 냉각시켜 액화하는 제4 냉각기
를 포함하는, 터빈 발전 시스템.According to claim 10,
The third sub tank,
A fourth cooler for cooling and liquefying the stored fluid
Including, turbine power generation system.
상기 제2 배출 라인은,
상기 유체의 배출량을 제어하는 제6 밸브; 및
상기 유체를 냉각하는 제5 냉각기
를 포함하고,
상기 제5 유입 라인은,
상기 유체를 가압하는 제3 펌프;
상기 유체를 가열하는 제4 가열기; 및
상기 유체의 유입량을 제어하는 제7 밸브
를 포함하는, 터빈 발전 시스템.According to claim 12,
The second discharge line,
A sixth valve controlling the discharge amount of the fluid; and
A fifth cooler for cooling the fluid
including,
The fifth inlet line,
a third pump pressurizing the fluid;
a fourth heater for heating the fluid; and
A seventh valve controlling the inflow of the fluid
Including, turbine power generation system.
상기 유체는 상기 제1 순환 라인 내지 상기 제4 순환 라인 중 적어도 2개의 순환 라인을 이동하고,
상기 제어 장치는,
상기 발전 장치 내부를 이동하는 상기 유체의 온도와 상기 메인 탱크에 저장된 유체의 온도, 및 상기 제1 내지 제3 서브 탱크에 저장된 유체의 온도를 각각 측정하는 제1 측정부;
상기 발전 장치 내부를 이동하는 상기 유체의 압력과 상기 메인 탱크에 저장된 유체의 압력, 및 상기 제1 내지 제3 서브 탱크에 저장된 유체의 압력을 각각 측정하는 제2 측정부; 및
상기 압력 범위를 이용하여 상기 평형 압력을 계산하고, 상기 제1 측정부 및 상기 제2 측정부의 측정 결과와 상기 동작 상태 및 상기 평형 압력에 따라 상기 발전 장치 내부가 상기 압력 범위 및 상기 온도 범위에 포함되도록, 상기 유체의, 상기 순환, 상기 배출 및 상기 유입을 제어하는 제어부
를 포함하는, 터빈 발전 시스템.The method of claim 10 or 13,
The fluid moves through at least two circulation lines of the first to fourth circulation lines;
The control device,
a first measuring unit configured to measure a temperature of the fluid moving inside the generator, a temperature of the fluid stored in the main tank, and a temperature of the fluid stored in the first to third sub tanks;
a second measuring unit configured to measure pressures of the fluid moving inside the generator, pressures of the fluid stored in the main tank, and pressures of the fluids stored in the first to third sub tanks; and
The equilibrium pressure is calculated using the pressure range, and the inside of the power generation device is included in the pressure range and the temperature range according to the measurement results of the first measuring unit and the second measuring unit, the operating state, and the equilibrium pressure. A control unit for controlling the circulation, the discharge and the inflow of the fluid, so as to be possible.
Including, turbine power generation system.
상기 제어부는,
상기 동작 상태가 상기 최초 주입 상태인 경우,
상기 메인 탱크에 저장된 상기 유체를 상기 제1 유입 라인 또는 상기 제2 유입 라인을 통해 상기 제2 순환 라인으로 유입하는, 터빈 발전 시스템.According to claim 14,
The control unit,
When the operating state is the first injection state,
Wherein the fluid stored in the main tank is introduced into the second circulation line through the first inlet line or the second inlet line.
상기 제어부는,
상기 동작 상태가 상기 최초 주입 상태인 경우,
상기 제1 서브 탱크 및 상기 제2 서브 탱크에 저장된 유체를 상기 제1 내지 제4 유입 라인 중 어느 하나 이상을 통해 상기 제2 순환 라인으로 유입하는, 터빈 발전 시스템.According to claim 14,
The control unit,
When the operating state is the first injection state,
Wherein the fluid stored in the first sub tank and the second sub tank is introduced into the second circulation line through at least one of the first to fourth inlet lines.
상기 제어부는,
상기 동작 상태가 상기 최초 주입 상태인 경우,
상기 제3 서브 탱크에 저장된 상기 유체를 상기 제5 유입 라인을 통해 상기 제2 순환 라인으로 유입하는, 터빈 발전 시스템.According to claim 14,
The control unit,
When the operating state is the first injection state,
and introducing the fluid stored in the third sub tank into the second circulation line through the fifth inlet line.
상기 제어부는,
상기 동작 상태가 상기 정상 구동 상태인 경우,
상기 발전 장치 내부를 이동하는 유체의 압력이 설계 압력 미만을 유지하면서, 정상 구동을 위한 범위를 유지하도록, 상기 제1 배출 라인을 통해 상기 유체를 상기 메인 탱크로 배출하거나, 상기 메인 탱크 및 상기 제1 서브 탱크 내지 상기 제3 서브 탱크 중 어느 하나 이상에 저장된 상기 유체를 상기 발전 장치로 유입하는, 터빈 발전 시스템.According to claim 14,
The control unit,
When the operating state is the normal driving state,
The fluid is discharged to the main tank through the first discharge line, or the main tank and the first discharge line are maintained so that the pressure of the fluid moving inside the generator is maintained below the design pressure and within a range for normal operation. The turbine power generation system, wherein the fluid stored in any one or more of the first sub tank to the third sub tank is introduced into the power generation device.
상기 제어부는,
상기 동작 상태가 상기 정상 구동 상태에서 비상 정지된 상태인 경우,
상기 평형 압력과 설계압력의 크기에 따라, 상기 발전 장치 내부를 순환하는 상기 유체를 상기 제1 배출 라인을 통해 상기 메인 탱크로 배출하는, 터빈 발전 시스템.According to claim 14,
The control unit,
When the operating state is an emergency stop state in the normal driving state,
According to the magnitude of the equilibrium pressure and the design pressure, the turbine power generation system for discharging the fluid circulating inside the power generation device to the main tank through the first discharge line.
상기 제어부는,
상기 평형 압력이 설계 압력보다 높은 경우,
상기 제1 배출 라인을 개방하여 상기 유체를 상기 메인 탱크로 배출하는, 터빈 발전 시스템.According to claim 19,
The control unit,
If the equilibrium pressure is higher than the design pressure,
and discharging the fluid into the main tank by opening the first discharge line.
상기 제어부는,
상기 동작 상태가 상기 재구동 상태인 경우,
상기 발전 장치 내부를 이동하는 유체의 압력이 설계 압력 미만을 유지하면서, 정상 구동을 위한 범위를 유지하도록, 상기 제1 배출 라인을 통해 상기 유체를 상기 메인 탱크로 배출하거나, 상기 메인 탱크 및 상기 제1 서브 탱크 내지 상기 제3 서브 탱크 중 어느 하나 이상에 저장된 상기 유체를 상기 발전 장치로 유입하는, 터빈 발전 시스템.According to claim 14,
The control unit,
When the operating state is the re-drive state,
The fluid is discharged to the main tank through the first discharge line, or the main tank and the first discharge line are maintained so that the pressure of the fluid moving inside the generator is maintained below the design pressure and within a range for normal operation. The turbine power generation system, wherein the fluid stored in any one or more of the first sub tank to the third sub tank is introduced into the power generation device.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020210060975A KR102485204B1 (en) | 2021-05-11 | 2021-05-11 | Turbine power generation system |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210060975A KR102485204B1 (en) | 2021-05-11 | 2021-05-11 | Turbine power generation system |
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|---|---|
| KR20220153417A KR20220153417A (en) | 2022-11-18 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20130036736A1 (en) * | 2009-09-17 | 2013-02-14 | Echogen Power System, LLC | Automated mass management control |
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|---|---|---|---|---|
| EP3816413A1 (en) * | 2019-11-04 | 2021-05-05 | Siemens Aktiengesellschaft | Pressure control for closed joule circuit processes |
-
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- 2021-05-11 KR KR1020210060975A patent/KR102485204B1/en active IP Right Grant
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