KR890001172B1 - 복합형 순환 발전 설비용 증기 터어빈의 동작 및 댐퍼 제어시스템 - Google Patents

복합형 순환 발전 설비용 증기 터어빈의 동작 및 댐퍼 제어시스템 Download PDF

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바틀 와그너 제임스
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샘슨 헬프고트
제너럴 일렉트릭 컴퍼니
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Abstract

내용 없음.

Description

복합형 순환 발전 설비용 증기 터어빈의 동작 및 댐퍼 제어시스템
제1도는 복합형 순환 발전 설비의 일반적인 계통도.
제2도는 본 발명의 제어 시스템의 계통도.
제3도는 드럼(drum)물 온도의 변화비에 대한 증기 드럼의 온도 변화 최대비를 나타낸 순환 손실 곡선도.
제4도는 드럼 압력, 드럼 레벨 및 드럼 제어 신호의 그래프도.
제5도는 본 발명의 마이크로 프로세서 시스템의 계통도.
제6 a, b, c 및 d도는 양호한 실시예를 마이크로 프로세서에 사용한 프로그램의 유통도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 증기 터어빈 시스템 12 : 가스 터어빈
14 : 도관 16 : 배기단
18 : 바이패스 댐퍼(damper) 20 : 열회수 증기 발생기
22 : 가열단 24 : 분리댐퍼
26 : 절탄기 27 : 공급수 제어 밸브
28 : 증기 드럼 30 : 증발기
32 : 순환 펌프 34 : 과열기
38 : 바이패스 밸스 40 : 증기 헤더
50 : 고압 증기 터어빈 60 : 저압 증기 터어빈
62 : 발전기 63 : 증기 터어빈 바이패스 밸브
100 : 제어 시스템 110 : 온도비 제어기
130 : 드림 레벨/심머(simmer)모드 제어기 170 : 증기 터어빈 부하 제어기
200 : 댐퍼 모터 제어기
본 발명은 복합형 순환 발전 설비용 증기 터어빈 시스템의 동작을 제어하기 위한 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 시스템의 열회수 증기 발생기에 뜨거운 배기가스를 공급하는 댐퍼를 제어함으로써 열 응력과 드럼 써어지(surge)를 조절하고 부하를 제공하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
이 분야에 공지되어 있는 복합형 순환 발전 설비는 가스 터어빈과 증기 터어빈을 사용함으로써 전기를 발생한다. 상기 가스 터어빈은 종래의 방법으로 동작하지만 그렇지 않은 경우는 대부분 사용되지 않는다. 그리고, 가스 터어빈으로부터의 뜨거운 배기 가스는 증기 터어빈을 작동하는 증기를 만들기 위해서 한개 이상의 열회수 증기 발생기 (이하“HRSG”라고 함)에 의해 사용된다. 결과적으로, 증기 터어빈에 의해 구동된 발전기는 소량의 연료가 HRSG에 도달하기 전에 배기가스를 보충 가열시키는데 사용되지 않는 한, 부수적인 화석연료를 소비하지 않고서도 부수적인 전기를 발생한다. 그래서 이러한 발전 설비 및 일반적인 제어 시스템은 본 발명의 양수인에게 양도되고 본 발명에 참고자료로 포함된 베이커등의 미합중국 특허 제3,879,616호와 워드너 등의 미합중국 특허 제187,153호(1908년 9월 5일자 출원)에 기술 되어있다.
최대 발전 출력은 하루동안 발생하는 가스 동작과 증기 상태하에 이루어진다. 통상적인 저 수요기간, 즉 야간동안, 증기 터어빈은 정지시키고, 발전 설비는 가스 터어빈 동작만으로 간단한 순환 모드하에서 작동할 수 있다. 그러므로, 증기 터어빈 시스템의 일일 순환 동작은 냉각상태나 준비 중간 상태로부터 증기 터어빈과 HRSG의 일부 또는 전체를 시동시키는 것을 포함한다. 결과적으로, 이 일일 시동은 필수적으로 HRSG, 증기 터어빈 및 관련된 장비가 기계적인 응력을 유발시키는 큰 열 변화(thermal gra dient)받게 한다. 상기 열응력들은 부품의 수명을 감소시킬 수 있기 때문에, 복합형 순환 발전 설비의 종래 기술의 제어 시스템은 증기 터어빈 시스템을 매우 점진적으로 시동함으로써 가능한한 많은 열 변화를 감소시켰다. 그러나, 시동이 급속하게 이루어지면, 증기 터어빈이 가능한한 빨리 가동상태로 되면 더욱 효과적이다.
열 응력 문제 이외에도, 증기 드럼 물 레벨 제어를 포함하는 위험 상태중의 하나인 과도 상태에 의해 시동 시간이 종종 길어진다. 각각의 HRSG는 배기 가스에 의해 가열되는 증발기에 접속된 증기 드럼을 가진다. 정상적인 동작 상태하에서, 증발기는 연속적으로 물과 증기를 증기드럼에 공급한다. 그러나, 시동시에 증발기는 물만을 포함하고, 초기 비 등은 증발기내의 다른 곳에서도 생기게 되어 증기 드럼속에 많은 물이 유입된다. 드러물 또는 드럼 레벨 써어지에 갑작스러운 물의 증가는 증기 과열기와 증기관으로 물이 들어가게 됨으로 바람직하지 못하다. 그러므로 종래의 기술에서는, 비등이 매우 천천히 행해지고, 증기 드럼내의 물 레벨은 모터로 동작되는 배수 밸브를 통해 물을 버림으로써 유지되었다. 이 후자의 방법은 드럼 레벨 써어지 문제를 보정할 때 값비싼 화학적으로 처리된 물이 대량으로 손실된다는 부수적인 결점을 갖고 있다.
마지막으로, HRSG가 작동상태로 되는 동안 증기 터어빈의 부하비 한계와 적합한 비율로 증기를 발생시키는 것이 바람직하다. 그러나, 종래의 기술 제어로는 이것을 하지 못했다.
따라서, 본 발명의 목적은 제어 시스템이 자동적으로 열 응력을 제한시키며 과도 시동 상태를 보상하는 한편 발전 설비의 빠른 시동을 허용하는 복합형 순환 발전 설비의 증기 터어빈 시스템용 제어 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 필요한 증기 터어빈 부하비를 만들도록 증기 발생비를 자동적으로 변화시키는 제어 시스템을 제공하는 것이다.
양호한 실시예를 도시한 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다른 목적, 장점 및 특징들에 대해 상세하게 기술하도록 한다.
복합형 순환 발전 설비용 증기 터어빈 시스템의 제어 시스템은, HRSG로 공급되는 배기 가스량을 결정하여 열 응력, 드럼 써어지, 증기 유출 및 압력을 조정하고 동시에 자동적으로 신속하게 시동하고 부하시킬 수 있도록 분리 및 바이패스 댐퍼의 위치를 조절하기 위해 다수의 측정된 파라메터를 사용함으로써 만들어질 수 있다.
양호한 실시예에서, 분리 및 바이패스 댐퍼의 위치 설정은 최소값 게이트를 통해 다수의 보조 시스템에 의해 제어된다. 각각의 HRSG는 댐퍼 및 제어 시스템을 각각 갖고 있다. 제1제어 보조 시스템은 온도비 제어기이다. 처음에, 증기 드럼물 온도가 측정되면, 이 값에 기초해서, 온도 증가의 기준비가 선택된다. 기준비는 온도가 과도한 열 응력을 야기시키지 않고서 증가할 수 있는 최대비 또는 최대비이며 이것은 순환 손실 곡선으로부터 계산된다. 분리 댐퍼가 개방되어 HRSG를 가열시키고, 드럼 및 물 온도를 증가시킨다. 실제 물온도가 증가함에 따라 연속적으로 감시되고, 실제 온도 변화비가 계산된다. 이 실제 변화비는 선택된 기준에 연속적으로 부합되도록 실제 온도 변화비를 조정하기 위해 사용되는 오차값을 얻기 위해 기준비와 비교된다. 이것은 더욱 개방되나 더욱 폐쇄된 위치로 댐퍼를 이동시키는 댐퍼 모터의 제어 신호로 오차값을 변환시키도록 최소값 게이트와 관련된 제어기를 사용함으로서 이루어진다. 과도 상태가 없으면, 온도비 제어기는 시스템내의 증기 압력이 정상 동작 레벨에 도달할때 까지 동작의 기준 제어 시스템으로 된다.
드럼 레벨 써어지 문제에 의해 주로 나타나는 시동중의 과도 상태는 드럼 레벨 제어 보조 시스템이 온도비 제어기를 무시한다. 2개의 드럼 파라메터, 즉, 압력과 물 레벨은 측정되어 각각 드럼 레벨 기준 신호와 드럼 레벨 압력 상수로 변환된다. 이때 2개의 신호들은 최소값 게이트로 보내지는 드럼 레벨 제어 신호라고 불리우는 출력신호를 발생하도록 결합된다. 시동중에 미리 결정된 레벨 이상으로 물을 증가시키는 증기 드럼내에 물 레벨 써어지가 있으면, 최소값 게이트에서의 드럼 레벨 제어 신호는 온도비 제어기로부터의 제어 신호보다 더 낮게 된다. 이러한 상황하에, 상기 최소값 게이트와 관련된 장치들은 댐퍼를 폐쇄위치로 이동시키도록 작용한다. 드럼 레벨 문제가 보정되면, 온도비 제어기는 다시 작동하게 되고, 댐퍼는 다시 개방된다.
마지막으로, HRSG가 가동 상태로 되면, 증기 터어빈 부하 제어기는 댐퍼 위치를 제어하도록 작용한다. 이 증기 터어빈 부하 제어기는 증기 터어빈을 감시하고 최소값 게이트로 공급되는 기준 신호를 발생시킨다. 이 신호의 크기에 따라서, 댐퍼들은 조정될 수 있으므로 시스템이 터어빈을 적당히 부하시키는데 필요한 비로 증기를 발생시키도록 증기 유출비를 변화시키게 된다.
제1도를 참조하면, 복합형 순환 발전 설비의 기본적인 증기 터어빈 시스템이 (10)으로 도시된다. 상기 증기 터어빈 시스템(10)은 일반적으로 고압 증기 터어빈 (50 )에 접속된 증기 헤더(40)을 공급하는 일련의 HRSG(20, 한개만 도시되어 있음)로 구성된다.
더욱 상세하게 말하자면, 가스 터어빈(12)는 동작할때 도관(14)를 통하여 뜨거운 배기 가스를 배출 시킨다. 도관(14)는 대기속으로 배출시키는 배기단(16)에 접속되고, HRSG(20)을 통과하는 가열단(22)에 접속된다. 바이패스 댐퍼(18)은 배기단 (16 )을 통해 유출되는 가스를 제어하고, 분리 댐퍼(24)는 가열단(22)으로 유출되는 가스를 제어한다. 바이패스 및 분리 댐퍼(18, 24)는 모터를 제어하여 한 댐퍼가 완전히 개방되지 않는 한 다른 댐퍼의 이동을 방지하도록 상호 결합된다. [바이패스 댐퍼(18)는 제 1도에 완전히 개방된 것으로 도시되어 있고 분리 댐퍼(24)의 위치는 부분적으로 개방된 상태로 도시됨].
HRSG(20)은 가열단(22)에 장착된 다수의 소자들을 갖고 있다. 절탄기(26)은 가열단(22)의 상부에 장착되고 증발기(30)은 중간 위치에 장착되고, 과열기(34)는 가열단(22)의 최하의 가장 뜨거운 부분에 장착된다. 동작할때, 공급물은 공급수 제어밸브 (27)을 통하여, 가열단(22)을 통해 유출되는 뜨거운 배기 가스에 의해 가열되는 절탄기 (26)속으로 유출되고, 가열된 물은 증기 드럼(28)에 공급된다. 순환 펌프(32)는 증기 드럼(28)에서 증발기(30)으로 물을 유입시킨다. 시동할때, 증발비 (30)은 물로 충만된다. 배기 가스열은 상당량의 증발기 물을 증기로 바꾸고,증기와 물은 증기 드럼(28)의 상부로 다시 공급된다.증기 드럼(28)으로부터의 증기는 증기 드럼에서 과열기(34)로 유출되고, 과열된 증기는 분리 밸브(36) 및 바이패스 밸브(38)을 통해 증기 헤더(40)로 유출된다. 기본적으로, 증기 유출량은 분리 댐퍼(24)와 바이패스 댐퍼(18)의 위치에 의해 결정되는 바와같이 가스 유출량에 비례한다.(HRSG 시스템은 도면에 도시되지 않은 다수의 관련된 장치 부품을 갖고 있다. 그러나, 이것들은 본 발명에 참고자료로 사용된 1980년 9월 15일자 워그너 등이 출원한 미합중국 특허원 제187,153호에 도시되고 기술되어 있다.
증기 헤더(40)은 정지 밸브(52)와 제어벨브(54)를 통해 고압 및 저압 증기 터어빈(50, 60)에 접속된다. 증기 헤더(40)은 증기 터어빈 바이패스 밸브(63)에도 접속되며, 고압 및 저압 증기 터어빈(50, 60)은 발전기(62)를 작동시킨다.
시동할때, 모든 HRSG는 통상적으로 시동되나, 한개의 HRSG는 전 출력을 갖은 가동 상태가 되도록 제1유니트로 선택된다. 상기 HRSG는 증기 터어빈 바이패스밸브 (63)에서 측정된 초기 설정 압력(400psig)으로 가능한한 신속하게 된다. 다른 HRSG는 모두 심머 유출(400psig에서 정격 출력의 약 10%)을 하게 되고, 시동 프로그램에 의해 요구될때, HRSG는 증기 헤더(40)에 모든 증기 출력을 제공하도록 신속하게 가동 상태로 될 수 있다. 이제부터, 발생되는 특정한 시동 문제에 대해서 상세하게 기술하기로 한다.
제2도를 참조하면, 본 발명의 제어 시스템이(100)으로 도시된다. 상기 제어 시스템(100)은 일반적으로 3개의 제어 보조 시스템, 즉, 온도비 제어기(110), 드럼 레벨/심머 모드 제어기(130) 및 증기 터어빈 부하 제어기(170)로 구성되는데, 상기 보조 시스템들은 모두 댐퍼 모터 제어기(200)을 통해 바이패스 및 분리 댐퍼(18, 24)의 위치를 제어한다.
기본적으로 댐퍼 모터 제어기(200)은 댐퍼 명령신호 Dpc를 발생시키는 최소값 게이트(202)를 포함한다.
댐퍼 명령 신호는 합산 접합 장치(204)로 공급된다. 합산 접합 장치(204)의 기능은 댐퍼 명령 신호 Dpc에 의해 표시되는 필요한 댐퍼 위치와 분리 및 바이패스 댐퍼의 실제 위치 차이를 결정하는 것이다. 이것은 다음의 방법으로 이루어진다. 각각의 댐퍼로부터의 피드백 라인(206 및 208)은 실제 댐퍼 위치[분리 댐퍼(24)의 경우에는 PA1, 바이패스 댐퍼(18)의 경우에는 PA2]를 나타내는 신호를 합산 접합 장치(204)로 이송시킨다. 합산 접합 장치(204)는 상기 신호 PA1및 PA2를 댐퍼 명령 신호 Dpc와 비교한다. 최종 또는 합산 접합 출력은 합산 접합 장치(204)로부터의 댐퍼 위치 오차 신호PE이다. 댐퍼 위치 오차 신호 PE는 (제2도에 부분적으로 개방된 상태로 도시함)분리 댐퍼(24)와 (제2도에 개방된 상태로 도시한)바이패스 댐퍼(18)의 이동을 각각 제어하는 댐퍼 위치 설정기(210, 212)로 공급된다.
댐퍼 위치 설정기(210, 212)는 댐퍼 위치 오차 신호 PE를 상기 PE에 비례하는 댐퍼 모터(도시하지 않음)의 작동시간으로 변환시킨다. 각 15Sec 기간마다, 작동 시간은 최소 0.5Sce로 되고 최대 4.0Sec로 된다. 댐퍼가 6°/Sec비로 회전하면, 댐퍼가 최초로 보정 위치에 있지 않게 되며 각 변화는 15Sec 기간마다 3°내지 24°로 된다. 따라서 3°가 최소 변화이며, 매우 작은 보정동안 약간 부정확하나, 이 부정확성은 동작중에는 중요치 않다.
시동할때, 장치는 주변 상태로 냉각될 수 있으며, 또는 포화 상태로 입압될 수도 있다. 가열 입압 시동이 더욱 유용한 상태이나 이것은 약간 정지되는 장치의 상태를 나타내고, 증기 드럼 써어지에 의해 큰 문제를 나타낸다. 냉각 시동때에, 분리 댐퍼(24)는 부분적으로 개방되고, 장치, 특히 가열단(22)내측의 장치는 가열되기 시작한다. 바이패스 댐퍼(18)는 완전히 개방되고, 바이패스 밸브(38)는 증기 헤더(40)로 향해 개방된다. 증기 드럼(28)내의 물 온도가 드럼 및 그외의 다른 장치내의 과도한 열 응력을 야기시키지 않고서 증가되는 비율에는 한계가 있다. 이 비율은 제3도에 그래프도에 나타나 있고, 드럼내 물의 초기 온도에 따라 변한다. 유니트의 시동을 부당하게 느리게 하지 않고서 허용 한계내의 온도 변화비를 유지하기 위해서, 온도비 제어기(110)은 댐퍼 모터제어기(200)을 통해 분리 댐퍼(24)의 위치를 제어한다. 무시되지 않는 한, 온도비 제어기(110)은 시동하는 동안 댐퍼 제어기로 된다.
제2도에 도시한 바와같이, 온도비 제어기(110)는 증기 드럼(28, 제1도)로부터 아날로그 온도 신호 TD를 수신한다. 아날로그 온도 신호 TD는 드럼내 물의 온도를 나타내며, 이것은 종래의 방법으로 감지된다. 시동할때, 초기 드럼 물 온도가 감지되고, 이 값에 기초해서, 온도 변화 또는 기준비 TR의 최대배는 제3도의 그래프로부터 선택된다 (냉각 시동때, 기준비 TR은 통상적으로 15°F/분이다. 중간 온도때, 기준비 TR는 35° F/분 정도로 될 수 있다). 이후 양호한 실시예에서 시간이 비교적 짧은 기간인 특정한 기간에서 새로운 온도 신호 TD가 발생된다. 각각의 TD신호는 온도 비계산기(112)로 보내진다. 온도비 계산기(122)는 (현재의 드럼 물 온도를 나타내는) 온도 신호 TD를 최종 수신된 TD신호와 비교하고, 이 차이에 기준하여, 。F/Sec로 실제 변화비를 계산한다. 싱기 실제 변화비 TA는 합산 접합 장치(114)로 보내진다. 합산 접합 장치(114)는 압력으로 기준비TR를 수신한다. 선택된 비와 실제 비 사이의 차이는 온도비 제어기 (110)의 출력인 온도비 오차 신호 TRE이다. 오차 신호는 댐퍼 모터 제어기(200)으로 공급되고, 댐퍼 제어 신호 DPC를 만들도록 최소값 게이트(202)로 공급되고 온도 증가비를 증가시키도록 분리 댐퍼(24)를 개방시키고, 이 비를 감소 시키도록 분리 댐퍼를 폐쇄시키어, 실제온도 변화비는 선택된 비를 따르게 한다.
특히, 온도 비 오차 신호 TRE는 댐퍼 모터 제어기(200)의 트랙 및 유지 접합 장치(214)로 보내진다. 트객 및 유지 접합 장치(214)는 증폭기(216)로 온도 비 오차 신호를 통과시키며 증폭시(216)는 큰 신호를 발생하도록 이득 인자에 의하여 신호를 증배시키며 큰 신호는 TRE에 비례한다. 큰 신호, 즉 증폭기 신호 PTR는 합산 접합 장치 (218)로 공급되며, 합산 접합 장치(218)의 출력은 온도 램프 제어 신호이다. 그러나 온도 램프 제어 신호 DTC는 PTR의 함수는 아니다. 합산 접합 장치(218)의 다른 입력은 리셋트 적분기(220)으로부터 돌아온다. 리셋트 적분기는 실제온도비 TA가 요구되는 기준비 TR과 같을 때까지 연속적으로 리세트 적분기의 출력을 변화시킨다. 이 상태에서 PTR은 0이고 합산 접합 장치(218)의 출력 DTC는 리셋트 적분기(220)의 출력과 같게 된다. DTC가 최소값 게이트(202)로 들어오는 낮은 값으로 있는 한, 합산 접합 장치 (222)의 출력은 0으로 되고 리셋트 적분기는 정지 상태로 된다. DTC가 최소값 게이트 (202)의 낮은 값이면, 최소값 게이트의 출력pc는 DTC의 함수로 된다. 출력 Drc는 선택된 변화비 TR이 유지되도록 댐퍼 위치를 변화 시킨다. 그러므로, 열 응력은 자동적으로 제한된다.
온도비 제어기(110)가 시동중에 댐퍼 위치를 다른 방법으로 제어하더라도, 시동중에 보상되어야 할 임의의 과도 상태가 발생된다. 예를 들어, 시동 순환이 시작될때, 중기 드럼은 드럼 중심선 이하의 7인치 정도까지 물을 포함한다. 증발기(30)은 이때 물로 가득채워지고, 분리 댐퍼(24)가 개방될때, 증발기내의 물은 끓기 시작한다. 이 비등 (끓기)는 일정하지 않으므로, 증기는 증발기(30)내의 여러 위치에서 발생될 수도 있다. 이것은 대량의 저장물을 증기 드럼(28)속으로 이동시키므로 증기 드럼의 물 레벨을 증가시킨다. 이 드럼을 레벨 써어지는 20인치 이상으로 될 수 있으므로, 물이 과열기(34)로 들어가게 하여 터어빈 자체로 들어가게 하므로 매우 바람직하지 못하다. 드럼 레벨/심머 모드 제어기(130)은 이것을 방지시켜 준다.
드럼 레벨/심머 모드 제어기(130)은 2개의 분리 부분, 즉, 드럼 레벨 제어기 (132)와 심머 모드 제어기(150)을 갖고 있다. 드럼 레벨 제어기(132)만이 드럼 써어지 문제에 포함된다. 드럼 레벨 제어기(132)는 중기 드럼(28)으로부터 2개의 아날로그 신호를 수신한다. DL은 중기 드럼 물 레벨을 나타내고, PD는 증기 드럼 압력을 나타낸다. 드럼 레벨 신호 DL은 드럼 레벨 무시 신호 DLO을 발생하는 제한기(134)로 보내지며, 이 제한기는 정상적인 물 라인 이상의 2인치 내지 13인치 사이로 드럼 레벨이 변함에 따라 선형으로 변한다. 이 범위에 대한 DLO의 실제값은 다음과 같다.
DLO=-0.091 DL+4.46
(양호한 실시예의 드럼에서, 정상적인 드럼 레벨은 약 36인치 이다). 드럼 레벨이 정상보다 2인치 이하로 되며, DLO는 1값을 갖는다. 드럼 레벨이 정상보다 13인치 이상으로 되면, DLO는 0값을 갖는다. 이때 DLO신호는 중배기(136)으로 보내진다.
입력신호 PD는 드럼 레벨 압력 상수 DPL을 발생하는 제한기(138)로도 보내진다. DPL신호는 14.7 내지 240 psia사이의 실제 드럼 얍력에 따라 선형으로 변한다. 이 범위에 대한 DPL의 실제값은 다음과 같다.
DPL=0.67 PD+21.67
압력이 14.7psia이하인 경우에, DPL은 32값을 갖고, 압력이 240psia이상인 경우에(이때 드럼 써어지는 더 이상 문제가 없음), DPL은 180값을 갖는다. 이 값들은 댐퍼 이동량을 온도로 나타낸다[분리 댐퍼 폐쇄, 바이패스 댐퍼 개방(가스 유출 0), 180°는 분리 댐퍼 개방, 바이패스 댐퍼 폐쇄(HRSG를 통해 모든 가스 유출)].
DPL는 DLC로 증배되는 증배기(136)으로도 보내진다. 이것은 최소값 게이트 (202)의 한 입력으로 공급되는 드럼 레벨 댐퍼 신호 DLC를 발생한다. 제4도의 그래프는 드럼 레벨, 드럼 압력 및 댐퍼 위치의 관계를 도시한다. 예를들어, 드럼 압력 PD가 100psia인 경우, 댐퍼 각(Y축)은 드럼 레벨 DL에 따라서 0°로부터 약 89°로 된다. 드럼 레벨 DL이 낮으면 낮을수록, 댐퍼 각은 더 높아진다. 이것은 온도비 제어기(110)가 요구하면 HRSG를 통해 가스가 더욱 많이 유출되는 것을 의미한다.
드럼 물 레벨 써어지가 존재하면, DLC는 비례적으로 떨어진다. DLC가 최소값 게이트(202)의 다른 모든 입력 이하로 떨어지면, 최소값 게이트의 출력인 댐퍼 위치 명령 신호 DPC는 DLC를 기초로 한다. 그러므로, 고 레벨 알람 지점 이하로 드럼 물 레벨을 유지시키기 위해 써어지 문제가 제한되도록 적당한 댐퍼 조정이 자동적으로 행해지게 된다. 고 레벨 상태가 감소되면, DLC는 값이 증가하게 되고, 온도비 제어기(110)은 최소값 게이트(202)를 통해 댐퍼를 다시 제어하게 된다.
드럼 레벨/심머 모드 제어기(130)의 심머 모드 제어기(150)은 특정한 HRSG가 시동되는 제1유니트인지 아닌지의 여부를 결정하는 것을 포함한다. 이미 설명한 바와같이, HRSG가 시동되는 제1유니트이면, 이것은 모든 출력을 내보내게 된다. 다음에 시동된 HRSG는 약 10%의 정격 출력인 심머 상태로 된다. 심머 모드 제어기(150)는 심머 레벨에서 HRSG출력이 계속 유출되도록 댐퍼 위치를 조정함으로써 심머 상태내에 HRSG를 유지시킨다.
HRSG가 심머 모드에서 동작하면, 증기 헤더(40)의 바이패스 밸브(38)양단에 특정한 압력 차이 dPR이 있게 된다. 이 압력 차이는 기준값으로써 사용되고 합산 접합 장치(152)에서 상기 바이패스 밸브 양단의 실제 압력 dPA와 비교된다. 최종값이 양 (+ )이면, HRSG증기 유출이 10%이하라는 것을 뜻하며, 스위치(154)는 심머 설정 적분기(156)에 양의 값 K을 가산시킨다. 값이 음(-)이면, HRSG증기 유출이 10%이상이라는 것을 뜻하므로, 스위치(154)는 K값을 뺀다. 적분기 출력 IS는 심머 기준 위치 신호 SR를 수신하는 합산 접합 장치(158)로 보내진다. SR은 심머 모드에서 HRSG의 통상적인 각인 약 20°의 분리 댐퍼각과 등가이다. 2개의 신호 IS와 SR을 합산하면 바이패스 밸브 양단의 압력 차이에 따른 작은 댐퍼각 변화를 나타내는 댐퍼 제어 신호 DSC가 만들어 진다. 실제 압력 차이는 15 Sec마다 다시 만들어진다. 댐퍼 제어신호 DSC는 스위치(162)의 한 극(160)으로 보내진다. 스위치(162)의 다른 극(161)은 심머 오프 (simmer off)기준값 SRO을 수신한다. 스위치(162)의 상태에 따라서 SRO또는 DSC는 최소값 게이트(202)의 입력으로 보내진다.
HRSG가 심머 모드 상태에서 동작하면, DSC는 최소값 게이트로 보내지고, 온도비 제어기(110) 또는 드럼 레벨 제어기(132)는 가스가 적게 유출될 것이라 요구하지 않는 한 댐퍼들을 제어한다. 이때 DSC는 심머 모드 동작시에 정상적인 20°주위로 각을 변화시키도록 분리 댐퍼(24)의 위치를 제어한다. 설명한 바와같이, 이 변화는 바이패스 밸브 양단의 실제 압력 차이에 좌우된다. 이 압력 차이가 너무 높으면, 댐퍼각은 감소된다. HRSG가 모든 출력을 내보내는 것이 바람직한 경우에, 스위치(162)는 최소값 게이트에 SRO신호를 보내고 심머 모드 제어기(150)에 의해 부과된 분리 댐퍼(24)위치 한계는 제거된다.
증기 터어빈 부하 제어기(170)은 최소값 게이트(202)를 통해 댐퍼를 제어하고, HRS G들이 심머 모드에서 해제되어 보일러 펄로우닝(following)모드에서 터어빈으로 부수적인 증기를 이동시키기 시작할때 연속적인 HRSG들의 증기 발생 변화비를 조절한다. 증기 터어빈 부하 제어기(170)은 증기 터어빈(50)에 의해 구동된 발전기(62)로부터 아날로그 신호 LT를 수신한다. 이 신호는 피드백 루우프에서 적분기 (174)에 접속되는 합산 접합 장치(172)에 공급된다. 합산 접합 장치(172)로부터의 출력은 부하비 신호 KWA이다. 이 부하비 기준 신호 KWA는 부하비 기준 신호 KWR와 제2합산 접합 장치(176)에서 비교되어 부하비 신호 KWA와 부하비 기준 신호 KWR의 차이인 부하비 오차 신호 LE를 만든다.실제 부하비와 기준 부하비가 일치하면 LE는 0값을 갖는다. 부하비 오차 신호 LE와 부하비 기준 신호KWR가 증기 터어빈 부하 제어기(170)의 출력으로 되면, 이 2개의 신호들은 모두 댐퍼 모터 제어기(200)으로 보내진다. 처음에 이 2개의 신호들은 출력이 합산 접합 장치(236)으로 가게 되는 분리 중배기 (232, 234)로 공급된다. 중배기(232)는 KW/분으로된 기준 터어빈 부하비를 대략 등가인 댐퍼 이동비로 변환시킨다. 이때 신호는 실제 부하비내의 오차를 보정하고, 합산 접합 장치 (236)는 제1유니트 스위치(238)의 한 극에 공급되는 조정된 댐퍼 비 신호 DAR을 만든다. 터어빈이 보일러 펄로우닝 모드로 이송되기 전에 모든 증기 출력을 이동시키도록 제1HRSG가 시동하는 경우에 스위치(238)는 상이한 시동 프로그램을 제공한다.
스위치(238)의 상태에 따라서, DRI또는 DAR은 증배기(239)로 공급되고, 이 증배기의 출력은 스위치(226)의 제2극(229)에 접속된다. 이미 설명한 바와같이, 스위치 (226)의 다른 극(228)은 최소값 게이트(202)로부터 합산 접합 장치(216)와 중배기 (224)를 통해 DPC신호를 수신한다. 스위치(226)의 출력은 리셋트 적분기(220)으로 공급되고, 출력 IR은 온도비 제어기(110)으로부터 온도비 신호 PTR가 가산되는 합산 접합 장치(218)로 되돌아간다. HRSG가 부하 제어기로 이송되면, 스위치(328)의 출력은 중배기(239)와 스위치(229)를 통해 리셋트 적분기(220)으로 이송되고, 온도비 신호 PTR은 이것의 최종값에서 유지된다. 제한기(230)은 리셋트 적분기 출력 IR의 값사이에 배치된다. 이 제산값은 HRSG가 시동할때 적분기 출력이 과다하게 높은 값을 얻지 못하게 한다. 냉각 시동중에, HRSG의 도관벽, 증발기 및 과열기 관벽의 열 캐패시턴스 때문에 드럼물, 온도의 측정 가능한 증가와 분리 댐퍼(24)의 초기 개구 사이에 상당한 지연이 있게 된다. 제한 제어기(230)은 상기 지연이 리셋트 적분기 출력을 너무 높게 구동시키지 못하게 한다. 일단 시스템이 포화 온도 이상의 온도로 가정된 온도비 변화에 응답하면, 이 예열한계는 필요하지 않게 된다.
HRSG가 시동되는 제1유니트이면, 가능한한 신속하게 모든 증기 출력을 내보내게 된다. 이 경우에, 스위치(238)은 HRSG에 의해 허용되는 최대비에 대응하는 부하비 기준 신호 DRI를 리셋트 적분기(220)에 보낸다. 제1HRSG에 의해 발생한 모든 증기는 처음에 바이패스 밸브(53)을 통해 터어빈을 통과하므로, 제1보일러의 시동 시간은 터어빈이 시동되게 하는 증가량에 의해 제한되지 않는다. 그러나, 유출 제어 상태하에서, 스위치(238)은 리셋트 적분기(220)으로 DAR신호를 보낸다 (스위치(226)은 제2극 (229)에 셋트된다). 결과적으로, 기준 부하비 KWR과 실제 부하비 KWA가 동일하지 않으면, DAR은 부하비 오차 신호 LE의 양만큼 증가되거나 감소되고, 리셋트 적분기'(220)의 출력 IR은 이에 따라 변하게 된다. 리셋트 적분기 출력 IR은 이 모드에서 기준 신호로써 사용되는 온도비 신호 DTR과 합산되고, 이 결과는 최소값 게이트(202)와 댐퍼 위치를 제어하는 온도 상승 제어 신호 DTC이다, 그러므로, 부하 요구에 따라 발생한 증기량에서 비례적으로 변화가 있다.
양호한 실시예내의 댐퍼 제어시스템의 실제 동작은 제5도의 블럭 다이어그램에 기본 형태가 도시된 8085 인텔(Intel)마이크로 프로세서(300)에 의해 제어된다. 양호한 실시예 사용된 프로그램은 루우틴 프로그램으로, 이것의 유통도는 제6a, b , c 및 d도에 도시되어 있다.
본 발명의 배경내에서 양호한 실시예를 여러가지로 변형할 수도 있다. 이러한 변형중의 하나는 본 발명의 참고자료로서 사용된 워그너 등의 미합중국 특허원 제 187 ,153호에 도시된 것과 같은 2개 이상의 HRSG와 2개 이상의 가스 터어빈과 결합하여 본 발명을 사용하는 것을 포함한다.

Claims (10)

  1. 복합형 순환 발전 설비용 증기 터어빈 시스템의 동작을 제어하기 위한 장치에 있어서, 댐퍼 모터 제어기(200), 온도비 제어기(110), 드럼 레벨 제어기(132)를 구비하며, 상기 댐퍼 모터 제어기는 상기 온도비 제어기로부터 제1신호를 수신하고 상기 드럼 레벨 제어기로부터 제2신호를 수신하기 위한 장치와 상기 제1 또는 제2 신호에 기초해서 제어 신호를 발생하기 위한 장치를 포함하고, 상기 제어신호는 이 제어 신호의 값에 기초해서 HRSG(20)의 분리 댐퍼(24)와 바이패스 댐퍼 (18)를 포함한 댐퍼 제어 시스템의 각을 조정하는 댐퍼 위치 설정기(210, 212)로 공급되는 것을 특징으로 하는 복합형 순환 발전 설비용 증기 터어빈 시스템의 동작 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 수신 장치가 최소값 게이트(202)로 구성된 것을 특징으로 하는 복합형 순환 발전 설비용 증기 터어빈 시스템의 동작 제어 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 발생 장치가 합산 접합 장치(204)로 구성된 것을 특징으로 하는 복합형 순환 발전 설비용 증기 터어빈 시스템의 동작 제어 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 합산 접합 장치(204)가 상기 바이패스 및 분리(18, 24)댐퍼들의 실제 위치를 나타내는 피드백 신호들을 수신하며, 상기 제어 신호를 발생시키기 위하여 수신 장치로부터의 신호와 상기 피드백 신호를 비교하는 것을 특징으로 하는 복합형 순환 발전 설비용 증기 터어빈 시스템의 동작 제어 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제어 신호에 응답하여 상기 바이패스 및 분리(18, 24)댐퍼들을 이동시키는 상기 댐퍼 위치 설정기(210, 212)를 구비하는 것을 특징으로 하는 복합형 순환 발전 설비용 증기 터어빈 시스템의 동작 제어장치.
  6. HRSG가 증기 터어빈에 접속되는 공통 증기 헤더에 각각 접속되고, 관련된 HR SG에 뜨거운 배기 가스를 제공하는 최소한 두개의 가스 터어빈을 포함하는 발전 설비내의 HRSG용 댐퍼 제어 시스템에 있어서, 제1댐퍼 제어 신호를 제공하는 온비 제어기 (110), 드럼 압력 및 레벨에 대응하는 제2댐퍼 제어 신호를 제공하는 드럼 레벨/심머 모드 제어기(130), 최저 제어 신호에 대응하는 댐퍼 위치 신호를 제공하도록 제1, 2 및 제3신호를 수신하는 최저값 게이트(202), HRSG가 흐름 제어 상태 일때마다 상기 제1댐퍼 제어 신호를 대체시키도록 제4댐퍼 제어 신호를 제공하는 증기 터어빈 부하 제어기(170)를 구비하는 것을 특징으로 하는 댐퍼 제어 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 드럼 레벨 심머 모드 제어기(130)는, 심머 레벨 이상 또는 이하의 HRSG출력을 나타내도록 출력 신호를 제공하는 제1스위치(154), 심머 제어 신호를 제공하도록 상기 제1스위치와 결합된 심머 설정 기준기, 상기 심머 제어 신호와 댐퍼 확대 개방 신호를 수신하여 상기 제3댐퍼 제어 신호가 선택되도록 제2스위치(162)를 구비하는 것을 특징으로 하는 댐퍼 제어 시스템.
  8. 제6항에 있어서, 상기 제1댐퍼 제어 신호용 트랙 및 유지 회로(214)를 구비하고, 증기 터어빈 부하 제어기(170)는, 부하비 신호를 발생시키기 위한 장치 (172), 제1스위치(238)가 작동될때 제1댐퍼 제어 신호가 부하 제어 출력에 기초한 제4댐퍼 제어 신호로 대체되도록 트랙 및 유지 회로내의 최종 재작성 값으로 유지되는 제1댐퍼 제어 신호에 부하 비신호를 선택적으로 제공하기 위한 제1스위치를 구비하는 것을 특징으로 하는 댐퍼 제어 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 부하비 신호가 부하비 오차 신호나 제1유니트 프로그램으로부터 선택되도록 제1스위치로부터 우측 방향에 제2스위치(229)를 구비하는 것을 특징으로 하는 댐퍼 제어 시스템.
  10. 증기 터어빈에 접속된 관련 HRSG에 뜨거운 배기 가스를 제공하는 최소한 한개의 가스 터어빈을 구비하는 발전 설비내의 HRSG용 댐퍼 제어 시스템에 있어서, 제1댐퍼 제어 신호를 제공하는 온도비 제어기(110), 드럼 압력 및 레벨에 대응하는 제2댐퍼 제어 신호를 제공하고 제3댐퍼 제어 신호도 제공하는 드럼 레벨 심머 모드 제어기 (13 0), 최저 제어 신호에 대응하는 댐퍼 위치 신호를 제공하도록 제1, 제2 및 제3 신호를 수신하는 최저값 게이트(202), HRSG가 흐름 제어 상태일때마다 상기 제1댐퍼 제어 신호를 대체시키도록 제4댐퍼 제어 신호를 제공하는 부하 제어기(170)를 구비하는 것을 특징으로 하는 댐퍼 제어 시스템.
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