KR830002824B1 - 증기터어빈의 전기유압 제어장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

증기터어빈의 전기유압 제어장치

제 1 도는 증기 발생기 유니트와 그의 전기 유압 제어장치의 개략도.

제 2 도는 전 아아크 모오드(full arc mode)에서 부분 아아크 모오드(partial arc mode)으로의 변환 동안의 종래 기술의 장치와 본 발명의 실시예에 의한 4개의 밸브세트를 위한 모오드 신호의 변화를 도시한 그래프.

제 3 도는 전 아아크 모오드로 부터 부분 아아크 모오드까지의 변환 동안의 종래 기술의 장치와 본 발명의 실시예에 의한 터어빈의 제 1 단(first stage of the turbine)의 온도변화를 도시한 그래프.

제 4 도는 온도 제어 모오드 변환동안에 제어밸브에 사용되는 유량신호 발성기의 회로도.

제 5 도는 본 발명의 양호한 실시예에 의한 기준 유량신호(flow reference signal)에 대한 유량 신호 발성기에 의해 발생된 출력신호의 변화를 도시한 그래프.

제 6 도는 온도제어 모오드 변환동안의 제어 밸브에 사용될 수 있는 제어밸브 위치 유니트의 회로도.

본 발명은 증기 터어빈에 증기를 유입시키는 밸브의 위치 변환을 위한 전기 유압 제어장치에 관한 것으로 특히 증기 터어빈 안의 밸브작동의 전아아크 및 부분 아아크 모오드 사이의 온도제어 절환에 관한 것이다.

전 아아크 및 부분 아아크 모우드로 증기 터어빈을 작동하는 원리는 널리 공지된 것이다. 전기 전력 설비의 터어빈 증기 발생기 유니트 안의 전형적인 증기 터어빈 케이싱의 원주면에 따라 격설된 다수의 증기 유입 아아크와, 아아크부를 거쳐 터어빈 안으로 증기를 유압시키는 다수의 제어밸브를 포함한다. 부하 또는 유량의 변화가 모든 제어 밸브의 동시적인 개방 또는 밀폐에 의해 이루어질때, 터어빈이 전 아아크 모오드에서 작동된다고 한다(어떤 터어빈에서는 전 아아크 모우드는 모든 제어밸브가 넓게 개방되고 제어밸브와 직렬로 연결되고 그 상류에 위치한 스톱밸브를 개폐하므로써 부하를 변화시키도록 한다). 이와 반대로 터어빈 부하 또는 유량의 변화를 수행하기 위해서 소정 순서로 제어밸브를 개폐시켜서 터어빈의 원주면의 상이한 부분에서 서로 다른 유량의 증기를 유입시킬 때 터어빈이 부분 아아크 모오드로 작동된다고 한다.

일반적으로, 부분 아아크 모오드의 작동은 전 아아크 모오드보다 트로틀링 손실이 적고 열 효율이 좋기때문에 정상적인 부분 부하상태에서는 바람직하다. 이와 반면에 전 아아크 모오드는 터어빈 입구와 제 1 단의 온도 증가가 터어빈 원주면에서 균등하게 발생되어 부분 아아크 작동시보다 적은응력이 일어나기 때문에 터어빈의 시동시에는 유용하다. 또한 전 아아크 모오드는 터어빈 회전자 또는 케이싱 같은 부품의 응력을 제한하거나 부하율이 증가되도록 하는 두 정상적인 부분 아아크작동 모오드 사이의 계획된 부하를 크게 증가시킬 때 중간 작동상태로써 사용될 수 있다.

종래의 밸브제어 시스템은 전 아아크 및 부분아아크 모오드의 각 장점을 이용하는 모오드를 변환시키는 장치가 있으며, 어떤 공지의 시스템에서는 변환시 총 증기 유량을 일정하게 유지하도록 하므로써 변환시열 및 충격을 피하거나 부하레벨 조정의 필요성을 제거하는 형태가 도시되어 있다. 예를들면 사토(sato)등에 허여된 미합중국 특허 제 3,981,608호에는 제 1 밸브를 부분 아아크 위치로 폐쇄하고 기타 밸브를 총유량을 일정하게 유지하도록 개방하여서, 제 1 밸브 위치가 일정하게 유지되고 모든 밸브가 그 부분 아아크 위치에 도달할때까지 다음의 밸브를 같은 방법으로 반복 작동시키므로써 일정한 유량으로 전 아아크로부터 부분 아아크로 변환시키는 전기 유압제어 시스템이 도시되어 있다. 에겐베르게르(Eggenberger)등에 허여된 미합중국 특허 제 3,403,892호에서는 증기밸브를 제어하기 위한 전기 유압 시스템을 도시하고 있는데, 이는 모오드 변환을 수행하고 밸브를 위치시키는 전기 유압 증폭기의 이득 및 바이어스를 동시에 조정하므로써 거의 일정한 터어빈 증기 유량을 유지시키도록 하는 환기가 기술되어 있다. 또한, 스트라톤등에 허여된 미합중국 특허 제 3,637,319호와 제 3,740,588호는 각각 완만한 모오드 변환을 위해 증폭기 바이어스와 이득을 변화시키도록 미합중국 특허 제 3,403,892호의 전위차계(potentiometer) 대신에 펄스 발생기 또는 시간비스위치 회로를 사용하는 방법 및 장치를 도시하고 있다. 또한 지텔리(Zitelli)등에 허여된 미합중국 특허 제 3,956,897호에는 주파수 변조 필스를 밸브 제어장치에 인가하므로써 점진적인 모오드 변환을 수행하도록 구성된 디지탈형 절환 제어 장치가 도시되어 있다.

상기의 시스템은 밸브 모오드 변환이 점진적으로 이루어지므로써 소정 증기 터어빈 구성 부품에 대한 열적 충격을 피하는데 도움을 주며 모오드 변환 동안에 증기 유량을 거의 일정하게 유지시키므로써 변환에 따른 총 온도변화를 제한할 수가 있다. 그러나 상기 특허에서는 터어빈 응력관리를 보다 적게하고 부하 변화 및 모오드 변환을 조합적으로 조정하며 신속한 터어빈의 시동 및 정지를 모오드 변환시에 비교적 낮은 응력으로 터어빈 온도의 변화율을 조절하기 위한 수단을 제시하고 있지 않다.

1970년 브루크린(Brooklyn)의 종합 기술 연구처에 제출된(알·제이·디킨슨의 "증기 터어빈의 유입제어의) 이론에서 모우드 변환동안에 증기 유량을 일정하게 유지하고 제 1 단 터어빈 온도를 선형적으로 변환시키는 것이 기술되어 있지마는, 이러한 변환을 수행하기 위해 여기에 기술된 시스템은 많은 비선형 보정 함수가 필요하기 때문에 복잡하고 아나로그 회로이기 때문에 비실용적이다.

따라서, 본 발명의 목적은 증기 터어빈의 전기 유압제어 장치가 밸브 작동의 두 모오드 사이에서 온도제어 변환이 이루어지도록 하는 것이다.

본 발명은 변환시 증기 유량이 거의 일정하게 유지되고 터어빈의 제 1 단의 온도가 각 모오드의 특성을 결정하는 기준 유입 계수에 대하여 거의 선형적으로 변화하도록 전 아아크 모오드로부터 아아크 모오드까지의 증기터 어빈의 제어밸브의 작동을 변환하기 위한 전자 유압 제어장치를 제공하고 있다. 실시예에서는 이러한 장치는 터어빈의 온도 및 응력을 제어하며, 전 아아크 신호 및 반전신호 그리고 부분 아아크 신호를 발생하는 모오드 유량신호 발생기와 기준 유입 계수에 따라 배율을 발생하기 위한 시간 비회로와 제어밸브 위치 결정 유니트를 포함하며, 각 제어밸브 위치 결정 유니트는 기준 유입계수에 대해 선형적으로 변화하는 합성유량 신호를 발생하는 신호조절기와 단일 부분적의 선형적 근사치로 부터 전 아아크 유량-양정 특성까지의 전 아아크 및 부분 아아크 모오드를 위한 밸브 양정 신호를 발생하는 양정 신호 발생기를 갖고 있다.

본 발명은 첨부된 도면에 의해 양호한 실시예로써 하기에 상세히 설명한다.

본 발명의 양호한 실시예에서, 증기 터어빈의 전기 유압제어(EHC) 장치는 특정한 총 증기 유량에서 전 아아크 모오드 작동으로부터 부분 아아크 모오드 작동으로의 변환등과 같은 모오드 변환시에 터어빈의 온도와 이에 의한 응력을 제어할 수 있다. 이러한 장치는 각 밸브를 전 아아크와 부분 아아크 그리고 중간 아아크 모오드로 특징지우는 기준유입 계수를 발생하고, 변환시 기준유입 계수를 점진적으로 변화시키는 유입기준 유니트를 갖고 있다. 시간 비 회로는 기준 유입 계수에 응답하여 증기 터어빈의 각 제에 밸브에 대한 한세트의 유량신호를 조절하도록 사용되는 승수를 발생하기 위해 마련되었다. 승수(multi plier)에 의해 조절되어진 유량 신호는 필요한 총 증기 유량을 표시하는 기준 유량 신호에 응답하여 부분 아아크와 전아아크 그리고 반전(음의 전아아크)유량신호를 발생하는 전기 유압 제어장치(EHC system)의 유량신호 발생기에 의해 발생된다. 유량신호 조절기는 부분 아아크 및 전환 유량 신호에 승수(multiplien)을 적용하고 그 결과를 변환이 이루어질 때 전 아아크치로 부터 부분 아아크치까지 기준 유입계수에 대하여 선형적으로 변화하는 각 밸브를 위한 합성 유량 신호를 발생하기 위해서 전 아아크 유량 신호와 합성한다. 그 결과 변환기간동안 총 증기유량을 일정하게 유지하고 터어빈의 제 1 단의 온도를 기준유입 계수에 대하여 거의 선형적으로 변화시키고 터어빈응력 레벨을 정확히 제어한다. 제 1 도는 발전기(12)와 같은 부하에 따라 구동되도록 연결된 전형적인 증기터어빈(10)과 본 발명의 전기유압 제어장치의 양호한 실시예의 계략도이다. 증기 터어빈(10)은 직렬의 재열유니트로 도시되어 있지만 이는 본 발명의 요지가 아니며 이는 주로 밸브(14, 15, 16, 17)와 같은 다수의 제어 밸브를 통해 증기를 유입하므로써 제어된다. 상기 밸브(14, 15, 16, 17)는 고압 터어빈(22) 입구의 원주에 설치된 각각의 유입 아아크를 통하여 증기를 고압 터어빈(22)에 공급 하도록 병렬로 설치되어 있다. 제 1 도에 도시된 다른 밸브는 전 아아크 모오드 동작동안에 터어빈의 증기 유량을 제어하는 적어도 하나의 스톱밸브(stop volve, 24)와 중간 압력 및 저압 터어빈(30, 32)으로의 증기 유량을 제어하는 적어도 하나의 재열 스톱밸브(26)및 차단밸브(intercept valve, 28)을 포함한다. 스톱밸브(24, 26)와 차단밸브(28)는 본 발명에 관한 것이 아니므로 그의 위치 결정 유니트와 제어장치의 다른 부품과의 연결은 도시되어 있지 않다.

상기에 언급한 바와같이, 제어밸브(14, 15, 16, 17)는 모든 제어밸브가 부하의 변화에 따라 개폐되는 전 아아크 모오드 또는 미리 설정된 순서로써 각 밸브가 개폐되는 부분 아아크 모오드로 작동하므로써 터어빈에 증기를 공급한다. 제어밸브의 작동은 밸브(14, 15, 16, 17)와 속도제어유니트(34), 부하제어 유니트(36) 그리고 모오드 변환 유니트(38)을 포함하는 제어장치(13)에 의하여 결정되어진다. 속도제어 유니트(34)와 부하제어 유니트(36)는 종래의 방법으로 실제 속도 및 실제부하 그리고 터어빈의 속도 및 부하의 변화율등과 같은 값을 결정하고, 필용한 기준치와 비교하여 이러한 인자들을 처리하여, 본 발명의 양호한 실시예에서 모오드 변환 유니트(mode transfer unit, 38)의 입력이 필요한 증기 유량을 나타내는 기준 유량 신호로써의 신호를 계산한다. 본 발명의 주요부인 모오드 변환유니트(38)는 부하제어 유니니트(36)로 부터의 기준유량신호를 처리하고, 필요한 전 아아크 또는 부분 아아크 모오드의 제어된 온도모오드 변환 또는 유지 작동이 이루어지도록 각 밸브(14, 15, 16, 17)에 양정신호(lift signal)을 공급한다.

모오드 변환 유니트(38)의 구조 및 작동을 상세히 설명하기 전에 모오드 인자와 전형적인 모오드 변환을 설명한다. 편의상 각 작동 모오드는 기준 유입계수(AR)의 특수값에 의해 특징 지워진다. 기준유입계수(AR)가 1.0일때를 전아아크 모오드라 하고, 기준 유입계수가 0일때 부분 아아크 모오드라고 정의한다. 따라서, 기준 유입계수(AR)가 0.5일때 전 아아크와 부분 아아크 동작간의 중간 작동 모오드를 나타낸다.

제 2 도 및 제 3 도는 가변 바이어스와 이득(variable biases and gains)을 사용하는 종래 및 본 발명에 의한 변환 장치에 따른 각 부품 부하에서의 전 아아크와 부분 아아크 동작간의 모오드 변환을 도시하고 있다(종래의 경우 점선으로 도시되어 있으나 본 발명의 실시예는 실선으로 도시되어 있다). 제 1 도의 밸브(14, 15, 16, 17)와 같은 4개의 제어밸브의 기준유입계수에 대한 밸브 유량신호의 곡선을 도시한 제 2 도는 종래의 기술에 의한 변환동안에는 초기에 밸브(16, 17)가 유량이 없이 완전히 밀페된 부분 아아크 위치보다(높은 유량 신호의)더 개방된 위치쪽으로 치우치고 (모든 점선이 초기에 상방으로 유지되는 것이 아니라 증가되는 것을 도시하고 있다. 또한 밸브(14, 15, 16, 17)는 기준 유입계수(AR)의 다른 값에서 유량 신호의 부분 아아크값에 도달하고, 특히 밸브(14)는 기준 유입 계수(AR)로 측정할 때 변환을 통해 중간보다 적은 약 0.55의 기준유입계수치에서 그 부분 아아크 신호를 얻는다. 이러한 밸브 유량신호 형태의 관계는 제 3 도의 점선으로 도시되어 있으며 이 점선은 모오드 변환동안의 제 1 단 고압 터어빈의 케이싱 온도 변화의 곡선으로써 전 아아크에서 부분 아아크 변환이 수반하는 제 1 단 터어빈 온도의 전체 변화의 대부분이 AR=0.55와 AR=0 사이에서 발생되는 것을 나타내고 있다. 따라서 터어빈의 응력은 온도변화율의 함수이며 전형적인 모오드 변환은 특정된 시간 간격내에서 행해지기 때문에, 가변 바이어스와 이득을 사용하는 종래 기술에 의한 변환은 바람직하지 못한 높은 응력을 일으키게 된다. 이러한 빠른 온도변화와 높은 응력은 고압 터어빈(22)으로 부터 부하제어 유니트(36)로의(도시되지 않은) 압력 귀환 루우프(pressure feedback)를 변환동안에 일정한 총유량을 얻을 수 있도록 사용할지라도 일어나게 된다. 또한 제 2 도 및 제 3 도의 점선 곡선을 다른 부분 부하 조건에서 변환의 상이한 형태와 그리고 증기 터어빈 작동중에 필요한 다른 모오드 변환을 쉽게 예견하거나 조절할 수 있는 터어빈 온도 변화를 나타내고 있다. 그 결과, 종래의 모오드 변환시에는 과대한 또는 주기적인 터어빈 응력을 일으키게 된다.

본 발명의 양호한 실시예에 따른 전 아아크 모오드로부터 부분 아아크 모오드로의 변환을 도시하고 있는 제 2 도 및 제 3 도의 실선 곡선은 각 밸브의 유량신호가 기준 유입계수(AR)에 대하여 (제 2 도에 도시된 바와같이)전 아아크 값에서 그 부분 아아크 값까지 선형적으로 변화하며, 따라서 총 증기유량을 일정하고 유지시키고, (제 3 도에 도시된 바와같이) 온도는 모오드 변환동안에 기준 유입계수(AR)에 대하여 거의 선형적으로 변환하는 것을 보여주고 있다. 이러한 선형적인 변화는 모오드 변환이 이루어질 때 부분 부하 조건에 독립적이며 기준 유입 계수의 정확한 제어에 의하여 제 1 단 터어빈 온도 변화율의 결정 및 제어를 가능케한다. 따라서 이것은 터어빈의 응력을 조정할 수 있으며, 그리고 기준유입계수가 다른 응력 모니터(moniter)장치 및 부하 제어 유니트(36)를 적절히 조절하면 낮은 응력으로써 터어빈의 부하 및 무부하상태로 빨리 전환시킬 수 있다. 기준 유입계수에 대한 유량신호를 선형적으로 변화시키기 위해서 전기 유압 제어장치(13)는 모오드 변환 유니트(38)를 가지고 있으며 제 1 도의 본 발명의 실시예에서는 모오드 변환유니트는 각 제어 밸브(14, 15, 16, 17)을 위한 유량 신호 발생기(46, 47, 48, 49) 및 제어밸브 위치 결정 유니트(50, 51, 52, 53)과 시간 비회로(time ratio circuit, 55), 그리고 유입 기준 유니트(admission reference unit, 56)로 구성되어 있다.

모오드 변환 유니트(38)의 전형적인 유량 신호 발생기, 예를들면 유량 신호 발생기(46)은 제 4 도에 도시되어 있다. 유량 신호발생기(46)은 부하 제어 유니트(36)으로 부터 유량 기준신호를 받아들이고 이 신호는 또한 유량 신호발생기(47, 48, 49)에도 공급된다. 그리고 이에 응답하여 신호 발생기(46)은 밸브 위치결정유니트(50)을 져어하도록 전 아아크 신호와 발건 신호(reversing signal) 그리고 부분 아아크 신호를 발생한다. 기준유량신호(FR)의 함수로써의 이러한 출력 신호의 곡선은 져 5 도에 도시되어 있다.

유량 신호 발생기(46)은 입력단자(58)에서 기준 유량 신호를 받아들여서 이를 발전 신호 회로망(reversing signal network, 60)에 보내고, 도선(62)에 의해서 전 아아크 유량신호(FR)로 마련되도록 출력단자(64)에 보낸다. 신호가 반전 신호 회로망(60)의 입력저항(66)을 통과한 후에, 기준 유량 신호는 증폭기(68)에 의하여 -1배되고, 이 1.0의 이득의 크기는 저항(70과 66)의 선택과 조정 전위차계(trim potentiometer, 72)의 조정에 의해 결정된다. 다이오드(74)가 0제한을 하므로써 출력단자(76)에 전달되는 제 5 도에서 기준유량 신호로 표시된 반전신호(R)는 기준 유량 신호(FR)의 음(－) 값에 대하여 0이 되고 FR의 양(＋)의 값에 대하여 -FR의 값과 같도록 하기 위해서 제로제한(Zero limit) 된다(유량기준 신호(FR)의 음의 값은 져어밸브의 폐쇄단 과행(closed end overtrovel)과 관련된다).

유량 신호 발생기(46)은 또한 저항(82)를 통해 증폭기(80)에 공급되는 반전 신호에 응답하여 부분 아아크 유량 신호를 발생하기 위한 부분 아아크 증폭기 회로망(78)을 포함하고 있다. 또한 증폭기(80)의 입력은 단자(84)에서의 전위차계(85)에 의해 조정 가능한 밸브밀폐 바이어스 신호(B⁺)가 인가되고, 이 바이어스 신호는 본 발명의 양호한 실시예와 같이 져 5 도의 부분 아아크 유량신호(PA)대 유량 기준신호의 그래프에 도시된 바와 같이(밸브(14)가 개방되기 시작하는 기준 유량신호(FR_L)인) 제어밸브(14)의 양정점(lift point)을 설정하도록 작동한다. 부분 아아크 유량 신호특성의 이중 구배의 부분직선형 특성은 모오드 변환동안에 증기유량을 일정하게 하고 터어빈 속도를 일정하게 유지하는 부가전인 융통성과 정확성을 부여하고 따라서 제 1 단의 온도를 정확하게 제어할 수 있게된다.

부분 아아크 증폭회로(78)의 증폭기(80)은 반전신호와 밸브 폐쇄바이어스 신호를 조합시켜, 전력단(86)과 함께 부분 아아크 유량 신호를 발생하도록 합성 신호를 증폭한다. 부분 아아크 유량 신호를 발생하도록 합성 신호를 증폭한다. 부분 아아크 유량 신호를 제어밸브(14)의 작동 범위안에 값에 져한하기 위해서, 다이오드(87)와 조정 전위차계(88) 그리고 저항(89)을 마련하여 단자(90)에 인가된 적당한 음의 전위(C－)와 협동페여 부분 아아크 유량 신호에 대한 하한치를 제한한다. 상한치는 단자(98)에서의 양의 전위(C＋)와 결합하여 작동하는 다이오드(92)와 트림 전위차계(94) 그리고 저항(96)에 의해 선정된다.

져 5 도의 부분 아아크 유량 신호의 이득 조정은 트림 전위차계(100, 102)와 저항(104, 106)를 포함하는 이중 귀환 루우프에서 이루어진다. 유량 기준 신호의 값이 밸브(14)의 개방개시점(FR_L)보다 크나 부분 아아크 유량 신호 특성의 구배가 변화하는 점(FR_B)보다는 적을때 단자(108)에 인가된 양의 바이어서 신호(D＋)가 전위차계(110)과 다이오드(112)를 통과하므로서 다이오드(114)의 도통을 방지하고 따라서 부분 아아크 유량 신호용 이득 조정은 트림 전위차계(100)에 의해 이루어진다. (이 방식에서는, 단자(116)에 인가된 음의 바이어스 신호(D－)가 전위차계(118)와 저항(20)에 의해 변경되어 점(122)에서의 양의 바이어스 신호(D＋)의 기여불을 상쇄한다). FR_B보다 큰 기준 유량 신호에 대해서는 다이오드(114)가 도통하고, 이득조정은 두 전위 차계(100, 102)에 의해 이루어진다.

따라서, 단자(123)에서의 부분 아아크 유량 신포는 제어밸브(14)의 개방개시점(FR_L)보다 적은 유량 요구 신호의 값을 위해서는 0이고 따라서 밸브(14)의 유량 특성에 의해 결정되는(전 아아크 및 부분 아아크 유량대 전증기 유량의 그래프와 같은)이중 구배 관계에 따라, 제어밸브의 전 유량 상태개지 기준 유량 신호를 선형적으로 상승 변화시킨다.

져 6 도는 각각 전 아아크 유량 신호 및 반전신호 그리고 부분 아아크 유량 신호를 유량 신호 발생기(46)로 부터 각각 받아들이는 단자(126, 128, 130)를 갖는 신호 조정기(signal conditioner)를 포함하는 전형적인 제어 밸브 위치 결정 유니트(CVPU 50)를 도시하고 있는데 이와 유사한 위치 니트가 각 제어밸브(15, 16, 17)에 마련되어 있는 것을 알 수 있다. 또한 시간 회로(55)로 부터의 시간비율 신호는 단자(132)로부터 신호 조정기(124)로 인가된다. 시간 비율 신호는 유입기준 유니트(56)로 부터의 신호에 응답하여 시간 비회로(55)에서 발생되는 전자식 승수이다. 양호한 실시예에서는 시간 비 회로(55)는, 스트라톤(stratton)등에 허여된 미합중국 특히 져 3740588호에 기재된 것과 같이 점진적으로 변화하는 사이클폭 또는 충격계수(duty cycle)의 일련의 펄스를 발생하기 위한 펄스 발생기로 구성된다. 그러나, 다른 전자식 승수 장치를 사용할 수도 있다. 신호 조정기(124)는 스위치(136, 138)를 갖는 쌍극 스위치 장치(134)를 갖고있다. 전 아아크 작동을 위해서, 기준 유입계수(AR)는 1.0으로 설정되고 스위치 장치(134)에 대한 시간비신호 입력은 충격 계수가 100%인 펄스로 구성된다. 스위치(136, 138)은 닫혀지고 계속 닫혀진 상태로 되고, 반전신호 및 부분 아아크 유량 신호를 저항(140, 142)를 트해서 접지면으로 분류시킨다. 따라서 합산접점(144)에서의 합성 유량 신호는 저항(146)과 같은 적당한 인피던스 장치에 의해 변환된 단자(126)으로 부터의 전 아아크 유량 신호로 구성된다. 부분 아아크 작동을 위해서는 기준유입계수(AR)는 0으로 설정되고 스위치장치(134)로 시간비 신호 입력단에 펄스가 없고 스위치(136, 138)은 개방되어 계속 유지되고 따라서 저항(146)을 통하여 전 아아크 유량 신호와 함께 저항(140, 148, 142, 150)에 의해 비례적으로 반전 신호와 부분 아아크 유량신호를 합산한 것과 같은 조절된 신호를 접점(144)으로 보낸다. 반전 신호는 전 아아크 유량신호(FA)의 모든 양의 값은 -FA 동일하므로, AR이 0.0일때 저항의 적절한 저항치를 선택하므로써 단자(144)에서의 합성 유량신호는 저항(142, 150)에 의해 변화된 부분 아아크 유량 신호이다.

기준 유입계수가 1.0에서 0사이의 값일때, 즉 모오드 변환시에, (간단히 하기 위해 신호 조정기(124)의 저항에 의해 가해지는 신호의 변화를 무시할때) 반전신호(R)와 부분아아크 유량신호(PA)의 접점(144)에서의 합성 유량 신호에 기여하는 분은(R＋PA)(1－AR)이 된다. 따라서 R=－FA인 전 아아크 유량 신호의 양의 값에 대하여는 합성 유량 신호는 PA(1－AR)＋FA(AR)이 된다. 합성 유량 신호를 계산하기 위한 장치외에도 져어밸브 위치결정 유니트(50)는 또한 밸브 유량과 밸브 양전간의 전형적인 비선형적 관계에 대한 합성 유량신호를 보정하고 전기밸브 양정 신호를 단자(156)에 발생하는 양정 신호 발생기(154)를 포함한다. 에겐베르게르(Eggenberger)등에 허여된 미합중국 특허 제 3403892호에서 기술된 것과 같이 전기적인 밸브 양정 신호는, 유압 유체가 파이롯 밸브와 작동하여 그 유압유체가 져어밸브(14)의 가동 디스크에 연결된 피스톤을 작동시키도록 하는 제어밸브 위치결정 유니트(50)안의 (도시되지 않은)장치에 의하여 밸브(14)의 정확한 양정 또는 위치를 쉽게 작동시킬 것이다.

부분 아아크 모오드와 전 아아크 양쪽 각각의 양전신호 계수를 사용하는 것은 매우 복잡한 제어시스템이 되기 때문에 제 6 도의 양전신호 발생기(154)로 도시된 바와같은 본 발명의 실시예에서는 전 아아크 모오드로 작동하는 각 제어 밸브의 유량-양정 특성이 3단계 구배의 부분적인 선형곡선으로 구성된 한개의 곡선은 양 모오드의 전기적 밸브 양정 신호를 발생하기 위해 154와 같은 각각의 양정 신호 발생기에 사용된다.

유량 신호 발생기(46)의 부분 아아크 증폭기 회로망(78)에 의해 마련된 적절한 조정과 함께 부분 아아크 및 중간 모오드 작동을 위한 그리고 전 작동 모오드 작동을 위한 전 아아크 유랑-양정 특성으로 부터 구성된 단일 곡선을 사용하는 것은 2조의 함수를 사용하는 것보다 덜 복잡한 제어 시스템을 만들뿐만 아니라 부분 아아크 유량 양정 특성으로 구성된 단일 곡선을 사용할 때 보다 모오드 변환시에 보다 일정한 유량을 유지하도록 한다. 따라서 이러한 유량의 정확성은 제 1 단 터어빈의 온도와 터어빈 응력의 제어를 원활히 한다.

제어시스템(13)의 동작은 전 아아크 모오드로 부터 부분 모오드로의 모오드 변환에 따라 설명될 것이다. 이에 의하면 부분 아아크 모오드로 부터 전 아아크 모오드 까지의 모오드 변환이 쉽게 이루어짐을 알 수 있다. 변환을 시작할때, 제어밸브(14, 15, 16, 17)은 전아아크 모오드로 작동하고 있으며 각각은 터어빈의 입구에 총 증기 유량을 분담하여 유입시킨다. 따라서, 유입기준 유니트(56)에서의 기준유입계수(AR)는 1.0이며, 시간 비회로(55)에의 기준 유입 신호 입력에 대하여 신호 조정기(124)안에서 전환 신호와 부분 아아크 유량 신호를 0으로 곱한 승수를 발생하고 전 아아크 신호와 같은 합산접점(144)에서의 합성 유량 신호에 따라 양정신호 발생기(154)로 부터의 전 아아크 밸브 신호를 발생한다.

부분 아아크 모오드로 변환하기 위해 기준유입계수(AR)를 유입기준 유니트(56)에서 적절한 비율로 1.0로부터 0으로 변화시킨다. 따라서 기준 유입 계수(AR) 그리고 기준 유입신호는 수동작동 또는 모터로 구동되는 전위차계 등에 의하여 유니트(56)안에서 상이한 비율로 변화시킬 수 있고, 유입 기준 유니트(56)에 연결할 수 있으며 기준 유니트는 적절한 응력제어 유니트에 연결할 수 있으며 기준 유입 계수는 터어빈 응력레벨을 최소화하거나 유지시키도록 한다.

기준 유입계수(AR)를 1.0으로부터 0까지 감소제어하므로서 신호 조정기(124)에 대한 시간 비신호 입력의 펄스폭을 점진적으로 감소시키고, AR=0.0이 될 때 승수(multiplier)가 1.0이 이루어질때까지 부분 아아크 유량 신호와 반전신호에 사용되는 승수를 증가시킨다. 따라서 점(144)에서의 합성 유량 신호는 부분 아아크 유량 신호와 같아지고 양정신호 발생기(154)는 부분 아아크 모오드 작동을 위한 밸브 양정 신호를 발생한다. 모오드 변환시, 각 제어밸브(14, 15, 16, 17)를 위한 합성 유량신호는 단자(144)에서 제 2 도의 실선으로 도시된 바와같이 기준 유입계수에 대하여 전 아아크 모오드 신호로 부터 부분 아아크 신호까지 선형적으로 변화한다. 이에 의해 변환시 터어빈 증기유량을 일정하게 유지시켜 기준 유입계수(AR)에 대한 제 1 단 터어빈의 케이싱 온도가 거의 선형적으로 변화한다. 기준유입계수(AR)의 변화율을 제어하기 때문에 모오드 변환시 온도변화와 응력을 제어한다.

여기에서는 본 발명의 양호한 실시예를 고려하여 도시하고 설명하였지만 이러한 범주에서 다른 여러 변형예를 만들 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를들면, 여러 다른수의 구배를 제 5 도에 도시된 부분 아아크 유량 신호 함수와 제 6 도에 도시된 양정 신호함수를 얻도록 사용할 수 있을 것이다.

Claims (1)

1. 증기 터어빈의 노즐 아아크에 증기를 유입시키는 다수의 밸브를 포함하며 상기 터어빈이 기준 유입 계수에 의해 각각 특성 지워지는 제 1 모오드 및 제 2 모오드로 작동할 수 있는 증기 터어빈 전기 유입 제어장치에 있어서, 모오드 변환 유니트(38)가 터어빈 증기 유량이 거의 일정하게 유지되고 터어빈의 설정부위의 온도가 기준 유입 계수(AR)에 대하여 거의 선형적으로 변화되도록 상기 모오드 사이의 변환을 수행하고, 상기 모오드 변환 유니트가 기준 유입 계수(AR)를 발생하고 모오드 변환시에 기준 유입계수를 변화시키는 유입 기준 유니트(56)와, 기준 유입 계수에 응답하여 승수(1-AR)를 발생하기 위한 시간 비 회로(55)와, 각각 기준 유량 계수의 미리 설정된 함수인 전 아아크 모오드 신호(FA)와 부분 아아크 모오드 신호(PA) 그리고 반전 신호(R)를 발생하고 각 밸브(14, 15, 16, 17)에 하나씩 설치된 다수의 유량 신호 발생기(46, 47, 48, 49)와 신호관계식(FA＋(R＋PA)(1－AR)에 따라 합성 유량 신호를 발생시키는 신호조정기(124)와 상기 합성 유량 신호에 따라 각 밸브 양정신호를 발생하는 양정신호 발생기(154)로 구성된고 각 밸브에 하나씩 결합된 다수의 제어밸브위치 결정 유니트(59, 51, 52, 53)로 구성된 것을 특징으로 하는 증기 터어빈의 전기 유압장치

Images