정전 시동
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정전되었을 때, 단지 내 발전소에서 어떤 방법으로 발전기 시동을 하게 되는지를 설명하는 문서다.
1. Chapter. 1: 발전소 분석
1.1. 발전소의 유형별 핵심 시스템
1.2. 발전소의 레귤레이팅 시스템
1.3. 발전소 연료 공급 방식들
1.4. 재귀 선로에 대한 이해
1.5. 듀얼 레인 시스템
1.6. 보일러나 증기발생기에 대하여
1.7. 고압 배관과 저압 배관
1.8. 비상 발전기가 어디에 존재할까요?
2. Chapter. 2: 시동을 걸어보자
1. Chapter. 1: 발전소 분석
1.1. 발전소의 유형별 핵심 시스템
대형 발전소는 대개 열을 사용하는 경우가 많다. 대표적으로 화력발전, 원자력 발전, LNG 발전(열병합)이다.
- 화력발전소: 석탄 or 중유 공급 라인과 펌프, 보일러, 스팀터빈
- 원자력 발전소: 원자로, 스팀터빈, RRS
- LNG 발전소: 가압펌프의 생존 유무, 보일러, 스팀터빈
1.2. 발전소의 레귤레이팅 시스템
- 화력발전소: 그냥 SCADA
- 원자력 발전소: RRS
- LNG 발전소: 그냥 SCADA
출력의 조정은 대개 자동으로 진행되나, 워맥이 사망하여 네트워크가 작동하지 않는 경우 수동 제어를 하는데, 이 때 수동 제어도 파라메터를 하나 잡고, 나머지는 자동으로 따라오게 하면 좋다. 프로그램 모드에서 주파수 우선으로 선택된 경우, 터빈 RPM 을 우선으로 유지하는 방향으로 작동하게 된다. 가령, 부하가 갑자기 증가하면 전압을 낮춰 부하를 떨어뜨림과 동시에 보일러 출력을 올리는 식이다. 만약에 전압보상을 원한다면, 스카다는 주파수안정화를 하지 않고 전압부터 끌어올리기 위해 AVR 의 출력을 올리고 리엑터의 턴수를 내릴 것이다.
#주요 운전 기능들#
Unit 운전 모드(Operating Mode)
- ADS 모드
중앙 급전소에서 보내진 출력 목표 지령(ADS 지령)을 UMC의 출력 목표로 하는 모드이다.
- ALR 모드
발전소 고유의 설정기(CRT 상에 설치)에 의해 운전원이 임의로 출력 목표치를 설정 가능한 모드이다. 또한 Unit 기동 정지시 제어용 계산기로 부터의 출력 목표치 설정은 ALR 모드에서 설정된다.
- Boller Following Mode
보일러 추종 방식은 발전기 부하 변화시 터빈 제어 밸 브가 동작하여 발전기 출력을 설정값에 추종시킨다. 이 때는 아직 보일러 입력(연료, 공기, 급수)은 변화하지 않았으므로 부하 상승시에는 터빈 제어 밸브를 열어 보일러 축열량의 일부를 추출하고 부하 감발시에는 역으로 한다. 그 결과 발생한 주증기 유량과 주증기 압력의 변동에 의해 보일러 입력을 제어하는 방식이다. 석탄 발전소의 경우 보일러의 시정수가 크기 때문에 보일러 마스터는 응동 지연에 대한 보상으로 선행 신호를 사용하고 그 비율 설정은 부하별 응동 특성을 실험한 후에 설정하여야 한다.
보일러 추종 제어 방식은 부하 추종성이 양호하다는 장점을 갖고 있다. 즉 동작이 신속한 터빈 제어 밸브를 사용하여 보일러 축열을 에너지 요소로 활용하므로 발전량을 설정값에 추종시키는 능력이 아주 양호하다. 따라서 AFC(Automatic Frequence Control)도 가능하다. 그러나 빠른 부하의 추종성 때문에 터빈 제어 밸브가 크게 동작하여 보일러 능력 이상으로 주증기 유량의 증감이 있는 경우에는 발전량 제어와 보일러 제어간의 상호 간섭에 의하여 발전소 전체가 불안정한 상태에 빠질 수 있다. 이 방식은 드럼 보일러를 가진 발전소에서 주로 사용하는 방식이다.
- TBN Following Mode
발전기 출력 요구 신호에 따라 먼저 보일러 입력(연료, 공기, 급수)을 추종케 하여 그로 인한 주증기 유량을 변화시켜 발전기 출력을 제어하는 방식으로, 즉 터빈이 보일러의 압력 변동에 따라 추종하는 제어방식이다. 출력 변동 신호가 증가하게 되면 보일러의 급수 및 연소량이 증가되어 열입력이 증가하게 되므로 일정한 압력을 유지하기 위해 터빈 제어 밸브가 열려 결과적으로 출력이 상승하게 된다.
이 운전 방법은 안정된 운전 특성을 갖고 있으나 부하 추종성이 떨어진다. 터빈 추종 운전은 선행 조건이 만족되면 운전원이 선택할 수 있으며 Unit 이상 상황 발생시 후비 보호 차원에서 최종적으로 실행되며 Unit 협조 제어 방식 혹은 보일러 추종 운전 방식 이 선택되면 자동으로 Reset된다.
터빈 추종 방식의 선행 조건은 보일러 마스터 제어기 혹은 연료량, 연소용 공기량, 급수량 제어가 수동 운전 상태이고, 터빈이 UMC 모드가 아닐 때 선택할 수 있고, 또한 운전원이 어느 때나 선택할 수 있는 운전 방식이다. 터빈 이상 상황 발생시 이 운전 방식이 선택되고 UMC 모드에서 빠져 나오게 된다.
- Coordinated Mode
보일러와 터빈 마스터가 발전기 출력과 주증기 압력을 동시에 제어하며 주증기 압력과 발전기 출력을 안정화하는 제어 모드이다. 보일러와 터빈 마스터는 주증기 압력 편차와 출력 편차 신호에 의해 동작하고 그 비율은 약간 다 르다. 주증기 압력과 발전기 출력이 설정값보다 낮으면 보일러 마스터가 출력을 증가시키고, 높으면 반대로 동작한다. 여기서 고려할 점은 발전기 출력이 설정값보다 높고 주증기 압력이 설정값보다 낮은 경우에는 터빈 제어 밸브를 닫아 스팀 유량을 줄여 터빈 출력을 감소시키고 결국 발전기 출력이 감소되어 주증기 압력을 상승시킬 수 있다. 또한 터빈 마스터가 발전기 출력 편차를 정정하는 동안 보일러 마스터가 늦게 동작하여 과잉 동작 하지 않도록 해야 하며 이 때 터빈 마스터가 발전기 출력을 정정하는 동안 주증기 압력 편차가 변화되어도 보일러 마스터는 더 이상의 연료를 공급하지 않아 오버슈트(Overshoot)를 방지한다.
1.3. 발전소 연료 공급 방식들
- 화력발전(기름): 하역시스템 - 저장탱크 - 가압펌프 - 보일러
- 화력발전(석탄): 하역시스템 - 저탄소 - 미분기 - 보일러
- 원자력 발전소: 알아서 공급하고 빼낸다.
- LNG 발전: LNG 공급배관 - 증발기 - 보일러
석탄 발전소의 가장 핵심은 컨베이어 벨트라고 해도 무방하다. 코드번호 CV-01AB ~ CV-07ABCD 를 따라 석탄하역장치에서 저탄소, 그리고 미분기까지 연결된다. 이 컨베이어 벨트는 전기로 작동되며 흰색 벨트가 컨베이어 가이드 로울러 위에 올려져 오목한 형태로 되어있어 석탄을 담을 수 있도록 되어있으며, 평상시 고속으로 연속 작동한다.
석탄 하역 시스템이란, 부두에서 CV-01 로 석탄을 옮겨담는 일련의 시스템을 지칭한다. 화력발전(석탄)은 대개 석탄을 사올 때 배에다가 실어 오기 때문에 발전소에는 배가 정박할 수 있는 시설들(당연히 잠잘곳도 있다.)이 있으며, 석탄을 공급하는 배는 8만톤에서 13만톤에 달하는 대형 선박이므로 일반적인 이송 설비론 석탄을 퍼내는 데 시간이 많이 걸려 Continuos Ship Unloader 라는 일종의 크레인을 사용하여 막 퍼낸다.
이렇게 퍼낸 석탄은 컨베이어 벨트를 따라 저탄장으로 간다. 저탄장이란 말 그대로 석탄을 저장하기 위한 평지인데,4개의 구획으로 나누어진 저탄장은 탄장별 크레인과 함께 하역부두에서 오는 CV-01AB ~ CV-03AB 컨베이어 벨트에 의해 공급된 석탄을 야드 컨베이어(CV-04AB, CV-05A)와 연결된 상하탄기를 통해 저장하거나 공급한다.
저탄장의 용량은 대개 발전소마다 다르지만, 최대 소모율에서 약 3~4일을 버티도록 되어있다. 의외로 소모량이 엄청난 곳이다. 쉽게 요약하자면 다음 모습과 다를 게 없다.
저기 적혀있는 컨베이어 벨트의 코드넘버는 발전소마다 다른데, 동서발전 당인리는 저것이지만, 바로 옆에 #5~#8 은 CV-51같은 식으로 되어 있다.
미분기란 석탄을 갈아내어 보일러에 공급하는 시스템을 의미한다. 보일러엔 석탄 버너가 설치되어 있어서 고체 연료를 연소하나, 그렇다고 돌덩이를 집어넣으면 절대로 연소가 되지 않기 때문에 고운 가루 형태로 만들어 집어넣어야 한다. 이 때 사용되는 것이 미분기인데, 미분기 내부엔 롤러 3개가 1개의 볼에 담겨 녹즙기 비슷한 동작으로 석탄을 갈아내게 된다. 보일러 1대당 미분기는 6대 붙는다. 미분기는 한 대가 시간당 46톤의 석탄을 가공한다. 종합하면 발전기 한 대에 붙는 여섯 대의 미분기가 시간당 276톤의 석탄을 갈아서 공급하는 셈. 저탄장이 아무리 넓어도 감당이 안된다.
1.4. 재귀 선로에 대한 이해
재귀 선로란 귀선로[1]라고도 하는 동력 라인으로, 발전소의 주 변압기를 거쳐 나가는 전기를 다시 끌어와 발전소 내부 유지동력으로 사용하는 선로를 의미한다. 일반적인 발전기의 출력 전압은 우리가 흔히 사용하는 전원전압과 다를 뿐만 아니라, 전압이 출렁거리기 때문에 발전소에서 바로 당겨쓰기는 힘들다. 발전기의 출력은 리엑터-주변압기를 통해 일정한 전압으로 변경되어 나가는데, 여기서 전기를 때오면 규격화된 전압, 안정적인 유지율을 확보할 수 있다.
대개, 발전기의 전압은 30kV 정도이며, 우리가 흔히 사용하는 전압 규격은 100V / 110V / 200V / 220V / 230V / 240V / 4400V / 6600V / 22.9kV / 154kV / 345kV / 765kV이므로 맞는 게 하나도 없음을 확인할 수 있으며, 발전소의 최종 출력을 끌어와야 사용 가능함을 알 수 있다.
일반적인 화력, 원자력 발전소는 모두 재귀선로가 있지만, 도심 근처에 있는 발전소나 열병합발전소에는 재귀선로가 없어 발전소 제어전력을 근처 변전소에서 끌어오곤 한다. 이를 잘 파악하여 재귀선로가 있는 발전소를 골라야 발전소를 시동하고 난 뒤에 비상발전기를 끄고 다른 작업을 할 수 있다.
1.5. 듀얼 레인 시스템
발전소 또한 상당히 중요한 시설이기에 주요 제어장치의 전원은 이중화가 되어있다. 이 때 전원공급 선로를 2개 깔아, 장치에서 전원을 선택적으로 공급받을 수 있도록 한 것을 듀얼 레인 시스템 (혹은 리던던트) 이라고 부른다. 듀얼 레인 시스템이 적용된 곳의 장치들은 모두 전원을 취사선택할 수 있도록 ATS, ATCS가 장착되어 있는데, 이 장치를 사용하여 전원이 살아있는 선로를 고를 수 있다.
대개 듀얼레인의 특성상 각 레인에 별도의 변압기가 할당되어 있을 가능성이 높으며, 운이 좋으면 비상발전기가 레인별로 할당되어 있을 수 있다. 레인별로 할당된 비상 발전기는 각자의 위상을 덜 고려하여 가동할 수 있어 편의성이 증대된다.
1.6. 보일러나 증기발생기에 대하여
화력, 열병합 발전소엔 보일러라는 기계가, 원자력 발전소엔 증기 발생기 라는 기계가 있음을 나무위키 문서에서 확인할 수 있다. 아마 문서에 "증기를 발생시켜 터빈을 돌려" 라는 문구를 많이 확인할 수 있는데, 터빈을 돌려야 하는 시스템에서 보일러와 증기발생기는 가장 중요한 장치 중 하나로 짚을 수 있다.(나머지는 뻔하게도 터빈과 발전기)
증기 발생기는 각 원자로마다 다른데, 우리나라 원자력 발전소 문서의 각 시스템 별로 NSSS 의 구성이 다른 것을 확인해 볼 수 있다. NSSS 는 Nuclear Steam Supply System을 의미하며, 이 계통 중 하나에 증기발생기가 속해있다. 원자로마다 차이가 크게 발생하니 각 원자로별 특성을 잘 파악해 둘 필요가 있다.
보일러는 가볍게 2 종류만 알고 있으면 된다. 아임계압 보일러와 초임계압 보일러. 발전소에서 사용되는 보일러는 열 효율 문제로 인해 물의 끓는점보다 높은 온도에서 작동하는데, 이를 위해 보일러의 관내압력을 올리는 방향으로 발전해왔다. 이 때, 작동압력에 따라 아임계압과 초임계압으로 나누어진다. 가장 큰 차이는 동작 압력과 시간이다.
다음은 보령 #3과 #6 에 있는 보일러의 제원이다. 자료출처는 최진만 기술사의 개인 페이지이다.
초입계압 보일러가 작동 중 고장률이 더 낮고, 가동속도가 더 빠른 것을 알 수 있다.
1.7. 고압 배관과 저압 배관
보일러에서 나온 증기 배관은 큰 분류에서 4가지가 있다. (세부 분류로는 바이페스, 정화, 재순환 등이 있음) 고압 IO 와 저압 IO이다. 고압측 배관은 고압터빈으로 들어가고, 저압측 배관은 저압터빈으로 들어간다. 물론, 터빈은 직결되어 있고, 구조적으로 고압부와 저압부가 나누어져 있는 것이다.
최근의 보일러는 더 복잡해졌다. 다행이도, 보일러 외에 터빈은 저압터빈과 고압터빈이 나누어지는데, 고압 터빈에서 나온 증기를 다시 저압 터빈으로 넣는다. 이 때에 고압배관과 저압배관이 나누어진다. 어차피 플랜트에 있는 증기수송배관 대부분이 고압배관이니 사고나지 않도록 주의. 보통 저압터빈에서 나온 증기는 복수기로 간다. 일부는 열교환기를 거쳐 다른 곳으로 운반된다. 특히 열병합 발전소가 저압 배관을 바로 빼서 공장으로 넘긴다던지 하는 식으로 운영된다.
1.8. 비상 발전기가 어디에 존재할까요?
대부분의 비상 발전기는 본래 전기실에 있는 경우가 대부분이다. 그러나 발전소의 경우 지하에 짱박아두는 경우가 많다. 비상발전기 문서에서 찾아볼 수 있듯이, 발전소 내 제어용 비상발전기는 구석에 있으므로 발전소 내부 지도를 확보해두어야 한다. 대개 존재하는 위치는 주 동력장치와 거리감이 먼 제어건물이나 혹은 뒷뜰에 두는 경우가 있고, 발전소건물 지하에 두는 경우나 발전소 근처에 컨테이너 박스 형태의 방음형으로 설치해두곤 한다.
동력용 비상발전기는 대개 비상발전기 문서에서도 찾아볼 수 있듯이 원자력 발전소에서나 발견할 수 있는데, 이것은 원자로 건물 중에서도 제어계통과 전원계통이 가장 가까운 발전기 뒷단 지하실에 설치되는 경우가 많다. 해당 문서의 가장 위에 보이는 사진이 바로 그 자리에 설치된 비상발전기이다.
이렇게 하는 이유는
- 발전소 손상[2]시 비상발전기까지 죽으면 곤란
- 발전소에 자체적으로 전기를 공급해야 할 때
- 비상발전기가 큰 거라서 발전소를 백업할 때 배선문제
- 미관과 소음상의 문제
2. Chapter. 2: 시동을 걸어보자
2.1. 비상발전기 점검 방법
대부분의 비상 발전기는 점검 주기를 무시하고 묵혀두는 경우가 많으므로 사용전 반드시 점검을 해야한다. 대부분이 디젤엔진을 쓰므로 이것을 기준으로 서술된다.
- 기계: 엔진오일, 라디에이터 냉각수량, 축전지 전해액, 연료량, 타이밍 벨트 장력, 이음새 갈라짐
- 전기: 내부접지, 동체와 베드프레임간의 접지, 대지와의 접지
- 엔진오일 점검은 오일필터 근처에 오일 주입구를 열면 가능하다. 오일필터는 동체의 색과 판이하게 다르므로 한바퀴 둘러보면 쉽게 찾아볼 수 있다. 알다시피 오일 주입구에는 점검용 막대가 있어 여기에 묻어나오는 오일을 통해 상태를 확인할 수 있다. 오일의 점도와 색상을 확인할 때, 사용하는 오일에 따라 색이나 점도가 다르므로 그것은 해당 발전기의 점검 기록에서 알아내야 한다.
- 라디에이터 냉각수는 발전기의 엔진쪽에서 커다란 방열판(이 라디에이터) 상부에 붙어있는 튜브를 통해 확인할 수 있다. 마치 기름보일러 탱크의 저유량을 점검할 때 쓰는 튜브처럼 색상이 있는 냉각수 덕에 선명하게 관측할 수 있다. 부족하면 섞어넣으면 된다. 단, 발전기가 크므로 확인할려면 발전기 위로 기어올라가야한다.
- 냉각수 예열히터가 제대로 동작되었는지 확인한다. 디젤엔진은 압축점화방식이기 때문에 엔진이 냉각수로부터 예열되어 있지 않으면, 특히 겨울철에는 낮은 기온에 영향을 받아 실린더 내부가 공기만큼 차가워진다. 추워진 기온으로 인해 실린더 내부의 피스톤 압축으로 인한 점화온도로 도달하지 못해서 시동이 걸리지 않은다. 정전 났을때 운전을 해야하는데 시동이 여러번 실패하면 여러모로 골치가 썩는다
- 축전지의 전해액이 충분해야 정상적인 가동이 가능하다. 요즘 MF 전지를 많이 쓰지만, 발전기를 관리하는 사람이 많을 것이란 상상은 버려야 한다. 축전지에도 외벽에 H 와 L 표시가 있는데, 이 사이에 수면이 오도록 증류수를 넣어준다. 단, 비중계를 사용하여 축전지의 산 비율이 너무 낮은 경우 황산을 좀 더 집어넣는다. 또한, 축전지 점검시 주변에 인화성 물질이 없는지, 단자의 부식이 일어나지 않았는지를 점검한다.
- 연료량은 발전기의 가장 하부에 있는 탱크에 붙어있는 연료량계를 통해 쉽게 점검할 수 있다.
- 타이밍 벨트를 엔진과 라디에이터 사이에서 찾을 수 있는데, 꾹꾹 눌러보아 탱글탱글한지, 균열이 있거나 찢어지진 않았는지 점검한다.
- 마지막으로, 엔진 배관에 갈라진 곳이 있는지 찾아본다.
- 발전기 내부접지는 발전기 동체와 엔진 사이에 연선으로 이어진 등전위선이 있는지 점검하는 것이다. 동체와 프레임간에도 그런 선이 이어지고, 대지접지도 마찬가지로 대지접지라인에 그런 선이 동체와 연결된 것을 확인하는 작업이다.
2.2. 비상발전기 연료 공급과 유지보수
비상발전기에 집어넣는 기름은 DH#20 이란 기름인데, 디젤유 중에서도 겨울에 사용하는 기름이다. 언제 작동될 지 모르기 때문에 최악의 상황을 가정하는 것. 기름은 이런 경로로 구할 수 있다.
- 보통 저유탱크가 있어서 기름을 좀 더 끌어다 쓸 수 있다.
만약 앞으로도 발전소에 더 짱박혀있어야 하는 불미스러운 경우가 발생한 경우, 발전기는 다음과 같이 관리되어야 한다.
2.2.1. 시동시험
이 시험은 엔진의 윤활유 프라밍을 행하여 그 시동성을 유지. 확인함과 동시에 조기 고장발견도 목적으로하여 시행하는 것으로서 통상은 2주간에 1회, 최소한도 1개월에 1회 실시를 다음과 같은 순서로 시험한다.
- 발전기의 시동
- 발전기의 운전
- 외관점검
2.2.2. 설치장소
- 주변바닥에 물고임. 물의 침수는 없는지.
- 냉각수 배관등에서 물의 누설이 없는지.
- 조작 및 점검할 때 장애가 되는 물건들이 기기 주변에 놓여 있지 않는지.
- 불연전용실의 구획, 방화도어 등에 심한 변형, 파손이 없는지.
- 환기장치 환기장치의 동작이 정상인지 여부 확인
- 디젤발전기 기름 누설, 물 누설, 링크 기구의 나사이완, 보온히터의 단선은 없는지. 브러시의 마모도 점검.
- 배기통 배기신축관, 배기관, 단열피복, 벽관통부의 장치 등에 파손, 균열이 없는지, 지지금속구에 이완이 없는지, 주위에 가연물이 없는지.
- 시동용 축전지 셀의 액면을 점검하여 기준레벨의 범위에 있는지, 액 누설이 없는지, 전압은 규정전압으로 부동충전상태에 있는지
- 연료탱크 탱크 및 배관 등에 누설유가 없고 엔진에 소정의 연료가 사용되고 있으며 소요운전 시간에 충분한 연료가 있는지.
- 냉각수 탱크 또는 라디에이터 탱크 및 배관에 누수가 없고 냉각수 탱크에는 소요운전 시간에 충분한 물이 있으며, 라디에이터에 냉각수가 충분히 들어 있는지, 한냉지의 경우에는 부동액이 첨가되었는지.
- 무부하 운전에 의한 기능점검
2.2.3. 디젤발전기의 무부하운전
- 무부하로 5～10분 정도 운전하여 운전 중에 유압, 냉각수의 순환, 이상음, 이상진동, 이상발열, 기름의 누설, 물 누설, 배기가스의 색상 등을 점검, 확인한다. 방진장치에 이상이 없는가를 확인한다.
- 배전반의 전압계에 의해 발전기의 전압이 소정전압의 ±2% 이내인 것을 확인한다.
- 배전반의 주파수계로 발전기 무부하시의 주파수가 정격주파수의 0～＋5% 범위내인 것을 확인한다.
- 시동장치의 시험 공동주택은 대부분 전기시동식 이므로 충전지의 충전전압을 점검하여야 한다.
- 계전기류의 시험 반의 시동 스위치에 의한 자동시동으로 반 계전기의 작동상황이 정상이고 종전에 비해서 계전기 접점의 입/출에 이상 스파크가 없는가를 확인한다.
2.2.4. 흡기계통 유지보수
- 공기청정기: 수시로 청소하여 청결을 유지 / 부식 발생 시 유닛을 통째로 교체한다.
- Gasket, Packing , Selling: 기밀유지 점검, 파열시 교환
- Inter Cooler: 내부 배관 오염점검, 배관 뒤틀림 점검
- 머플러: 레인캡 설치 확인(잘떨어짐). 배관 뒤틀림 점검
2.2.5. 연료계통 유지보수
연료탱크
- 수시로 연료탱크 내의 수분 및 이물질 제거
- 수분발생 방지를 위해서 운전 종료후 항상 연료보충
- 연료라인에 연료와 수분을 분리 시키는 유수분리기 장착
- 필히 순정품 엘레먼트 사용
- 주기적인 엘레먼트 교환
- 임의 조정 금지 필요시 필히 전문수리점의 테스트 벤치(Test Bench)에서 조정
- 엔진상태에 따라 필요시 분사압력 및 분사상태 점검, 조정
- 기밀 유지상태 및 확인 조정 ·손상 발생시 교환
2.2.6. 냉각계통 유지보수
냉각수
- 냉각수량 점검 및 보충 - 냉각수는 필히 연수(예:수도물) 사용 ·적정량의 부동액 혼합사용
- 적정한 농도의 부식 방지제 첨가 - 사용량 : 냉각수 용량의 3% 첨가
- V-벨트, 손상확인 및 손상시 교환
- 주기: 매 600시간마다
- 주기적인 라디에이터(열교환기) 내 냉각수통로 청소 - 주기: 매 1,200시간마다
2.3. 디젤 비상발전기의 특징
여기서 다시 중요한 걸 정리해보자면
- 제어페널이 디지털이거나 자동화되어있다.
- 시동 역시 전기나 에어로 된다. 특히, EMD 제품일 경우 에어모터로 시동할 것이다.
2.4. 비상 발전기 시동과 안정화
시동을 위해 다음 과정을 거친다. 대개 자동 시동이겠지만, 여기서는 수동 시동을 기준으로 설명할 것이다. 왜냐면, 자동 시동이 될 리가 없으니까(...).
발전기를 조작하기 위해 패널에 가본다. 패널에서 발전기를 제어할 수야 있지만, 발전기에도 따로 패널이 있다.
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절체 페널에서 가장 중요하게 볼 것은 다음과 같다.
- MANU와 AUTO를 가리키는 로터리 스위치 2개
- UTILITY와 GEN을 가리키는 로터리 스위치
- GEN STRAT 푸시 스위치
발전기의 패널은 이렇게 생긴 경우가 많다.
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각 발전기 별로 기능은 다르지만, 대개
- 주파수 확인
- 전압 확인
- 전류 확인
- 엔진 온도
- 총 런타임
- 시동 걸린 뒤 런타임
- 엔진 RPM 확인
- 엔진 시동
- 프리히팅
작동은 이렇게 한다.
- 시동을 걸기 전에 패널에서 AUTO로 된 것을 MANU로 넘긴다.
- ATS의 스위치를 UTILITY에서 GEN으로 넘긴다.
- 어차피 저래봐야 안넘어가기 때문에 판넬을 열고 ATS의 스위치를 직접 조작한다.
- 조작부의 금속을 매뉴얼에 따라(표면 인쇄되어있는 경우가 대부분)힘을 꽉 주어서 내린다.
- 이렇게 생긴 기계(VCB라고 하는 것이다. )의 스위치를 OFF로 둔다.
- 발전기로 가서 키를 가지고 발전기 스위치를 ON에 맞춘다.
- 부팅될 때까지 차 한 잔 마신다.
- 패널이 부팅되었다. 자체 점검이 끝났을 테니 초록색 단추를 눌러준다.
- 프리히팅에 들어갔다. 혹시 이러는 도중에 배터리가 다 되면 영영 시동 못건다.
- 프리히팅이 끝났다. 스타터 모터가 가동하거나 에어 모터를 사용해 엔진을 가동한다.
- 엔진이 시동된 뒤 아이들로 들어가니 조금만 기다려라.
- 페널에서 ramp up 지령을 내린다. 엔진 RPM이 상승할 것이다.
- Ramp Up이 완료되었다. AVR에서 계자에 전원을 공급한다.
- 발전기 준비 완료.
- 패널에서 출력부에 있는 VCB가 있다면 거기에 있는 ON 버튼을 눌러준다. 대개는 없는 경우가 많아 발전기가 가동됨과 동시에 전원이 들어온다.
- 안정화를 위해 몇분 기다린다. 알아서 안정화될 것이며 만약에 계속해서 가버너가 깔딱거리면 문제가 있으니 인젝터를 점검해본다.
요즘은 발전기 디지털 컨트롤러 중 병렬운전 가능하도록 해주는 제품이 존재하며 옛날에 사람이 미터계 보면서 조작하는 것과 달리 서로 통신 연동만 되어있으면 주파수(엔진 가버너), 전압(AVR)을 컨트롤 해가며 싱크를 맞춰준다. 그리고 2대만 적용되는게 아니라 3병렬, 4병렬, 5병렬 등 수가 많아도 자동 병렬운전 가능하다. 단, 그런 컨트롤러는 대부분 유럽 또는 미국산이며, 컨트롤러 하나당 최소 백만원 이상이다. 그리고 국산은 없다. 국산제품 찾을려는 헛고생을 하지말자.
2.5. ATS, ATCS, CTTS의 조작법
매우 간단하다. 대개 ON와 OFF가 전면에 쓰여져 있으며, 래치 하나가 조작할 수 있게 밖으로 나와있다. 지금부터는 전원이 확보되었으니 편하게 가보자. ATS, ATCS, CTTS 겉에는 강제 절체를 위한 레버 말고도 버튼이 있어서 쉽게 절체할 수 있다. 전원이 들어온 방향의 버튼을 누르면 그쪽으로 연결되는 것이 기본 기능이다.
2.6. 듀얼 레인 전원 연결방법
위의 설명이 그대로 쓰인다. 각 기계의 전원부에 달려있는, 혹은 각 페널에 달려있는 ATS 절체 스위치를 전원이 들어온 방향으로 넘긴다. 대개 발전기를 시동할 때 선로에 보면 표식이 있는데, L 은 보통 Layer 를 의미하지만, 기타 코드는 공급되는 장소의 영어 앞문자를 따오기 때문에 집적 찾아보아야 한다. 만약에 통제실이라면 CMD 라고 적힐 것이며 기계실이면 MCL(메커니컬) 등등으로 적힌다.
굳이 이런 것을 찾아볼 필요 없이, 대개는 이것만으로 가동이 불가능하니까 통과하고, 만약에 종료 직전에 특정 선로로 전원이 공급되었다면 ATS 를 제외한 ATCS 나 CTTS 는 그 방향의 선로로 모조리 연결되어있을 것이므로 해당 선로로 전원을 공급하면 된다. 가장 좋은 방법은 양쪽 선로 모두에게 전기를 공급하거나 발전기가 만약 한대 더있으면 그 발전기를 켜라.
2.7. 컴퓨터의 부팅과 SCADA 의 가동
대개 MCC 로 가보면 알겠지만, 완전히 컴퓨터로만 되어있는 것이 아니다. 계기를 조작해야 한다. 해당 계기 역시 발전소마다 다르므로 어딘가에 분명히! 굴러다니는 운전 가이드라인과 시방서를 보고 습득해야한다.
컴퓨터를 켜기 전엔 모든 보조장치들이 on 인지 확인하자. SCADA 는 자동으로 켜질 것이다.
2.8. 발전원 별 시동방법
- 화력발전
시동 전에 학습할 내용은 이렇다.[3]
○ Unit 마스터 제어
○ 보일러 마스터 제어
○ Throttle 압력 제어
○ 고압 터빈 바이패스 제어
○ 저압 터빈 바이패스 및 재열기 안전 밸브 제어
○ 급수 유량 제어
○ 보일러 순환수 제어
○ 증기 온도 제어
○ 연소 공기 제어
○ 탈기기(Deaerator) 수위 및 압력 제어
시동하면서 학습할 내용은 다음과 같다.○ 보일러 마스터 제어
○ Throttle 압력 제어
○ 고압 터빈 바이패스 제어
○ 저압 터빈 바이패스 및 재열기 안전 밸브 제어
○ 급수 유량 제어
○ 보일러 순환수 제어
○ 증기 온도 제어
○ 연소 공기 제어
○ 탈기기(Deaerator) 수위 및 압력 제어
○ 미분기 제어
○ 버너 제어
○ 일차 통풍기(PAF) 제어
○ 이차 공기 제어
시동하고 난 뒤에 학습할 내용은 다음과 같다.○ 버너 제어
○ 일차 통풍기(PAF) 제어
○ 이차 공기 제어
○ 과열 증기 온도 제어(인데 안에 터빈 관련 내용 있음)
○ 제열 증기 온도 제어(인데 안에 다른 시스템 내용 있음)
○ 제열 증기 온도 제어(인데 안에 다른 시스템 내용 있음)
2.8.1. 선행학습 1. Unit 마스터 제어
발전기 출력 요구 신호는 EMS(Energy Management System)에서 계통 주파수 제어를 위한 원격 신호를 받는다. 전력 계통 연계 장치를 ADS(Automatic Dispatch System)라고 하며 ADS 신호는 자동 급전 계통으로부터 입력되는 출력 증․감발 신호를 펄스 신호로 받아 아날로그 신호로 변환한다. 이 신호는 시스템이 자동 급전 모드일 때 중앙 급전에 의한 자동 운전 모드가 된다.
마스터(Master)가 수동 제어 모드면 시스템은 ADS로부터 분리되어 운전원에 의한 수동 운전 또는 Unit 자동화 프로그램에서 운전원이 목표 부하를 설정해야 하고, 보일러와 터빈이 모두 수동 모드이면 Unit 마스터는 발전기 출력을 추종하게 된다. 또한 Load Runback 혹은 Rundown이 발생하면 Unit 마스터는 Runback 혹은 Rundown 조건을 따르며 추종 모드(Tracking Mode)로 절환된다.- Max/Min Load Limiter
- Load Runback
○ ID Fan 트립
○ FD Fan 트립
○ 보일러 급수 펌프 트립
○ PA Fan 트립
○ 미분기 트립(미분기에 대한 Runback 비율은 실제 운전중인 미분기의 수를 계산하여 결정된다)
○ Stator Cooling Water 펌프 트립
○ FD Fan 트립
○ 보일러 급수 펌프 트립
○ PA Fan 트립
○ 미분기 트립(미분기에 대한 Runback 비율은 실제 운전중인 미분기의 수를 계산하여 결정된다)
○ Stator Cooling Water 펌프 트립
- Corrected 부하 요구 신호
1. 실제 부하 신호와 Margin(MW+ΔMW): 터빈이 UMC 모드 일 때, 터빈 부하가 요구 부하를 따르지 못할 때 주증기 압력이 증가되는 것을 방지하기 위한 것이다.
2. 변압 특성에 대한 실제 압력에 의한 부하: 터빈 제어 밸브가 Open 되었을 때 압력 곡선에 의한 대응 부하이다.
- 보일러 압력 Set Point Rate Limiter
2.8.2. 선행학습 2. 보일러 마스터 제어
보일러 마스터 제어 시스템의 사용 목적은 연소 제어용 연소율 요구 신호를 만드는 것이다. 보일러 마스터 제어 개념은 다음과 같다.
- 협조 모드에서 보일러 요구 신호 설정
- 보일러 추종 모드에서 보일러 요구 신호 설정
- 보일러 마스터 제어 스테이션(Station)
2.8.3. 선행학습 3. 스로틀 압력 제어
Thtottle 압력 제어기는 터빈이 UMC 모드 상태이고, 출력이 30%이상일 때, 보일러 압력 제어기와 바이패스 계통이 압력 제어를 하지 않을 때, 터빈 제어 밸브로 주증기 압력을 제어한다. 이 경우는 바이패스 밸브가 닫히고 보일러 압력 제어기가 수동(보일러 부하 30% 이하)일 때 발생된다. 상기 조건일 때 보일러 제어 계통에서 터빈 제어 계통으로 Enter Remote Sub 모드 신호를 보낸다.터빈 Remote Sub 모드일 때 Runback이 발생되면 Pact 신호가 Rate Limiter를 거친다. 이 때 상한치는 250㎏/㎠, 하한치는 175 ㎏/㎠되며 Gradient는 ±5㎏/㎠/min으로 제한된다. Rate Limiter 출력 신호와 Pact 신호와의 차가 Dynamic Function 출력 신호의 합이 되며 다음 Step의 Dynamic Function(PT) 입력이 된다.
터빈 제어 계통에서의 CV Reference 신호와 MW 요구 신호를 비교하여 CV Reference 신호가 MW 신호보다 크면 Decrease Load Reference 신호가 터빈 제어 계통으로 보내지며, 작으면 Increase Load Reference Pulse 신호가 터빈 제어 계통으로 보내진다. Throttle 압력 제어기는 Enter Remote Sub모드 명령이 터빈 제어 계통에 송신되며, 수동으로 설정되었을 경우 Exit Remote Sub모드 명령이 송신된다. 터빈 제어 계통이 Remote Sub모드에 설정되면 Throttle 압력 제어기가 동작하며, 어느 이유로 인하여 수동으로 설정되면 Remote Sub모드가 해제된다. 보일러 Runback인 경우에는 터빈이 부하를 계속 일정하게 유지하려 하기 때문에 압력이 빠르게 감소되는 결과를 가져오므로 Throttle 압력 제어기는 주증기 압력의 Negative Gradient를 제한하기 위하여 동작한다. 이때 터빈 제어 밸브는 최대 부하로 운전되고 있는 동안 다시 천천히 개방된다.
2.8.4. 선행학습 4. 급수 유량 제어
Water Wall을 통해서 흐르는 최소 유량은 노내 튜브의 적당한 냉각을 위하여 필요한 양이다. Once through 보일러의 초기 기동이나 저부하 운전시 증발기(Evaporator)에서 발생된 물과 증기는 기수 분리기(Water Separator)에서 분리되어 증기는 과열기로 보내지고, 물은 보일러 재순환 펌프(BCP)를 통해 다시 절탄기 입구로 재순환된다. 기수 분리기 Storage Tank(LT)의 수위가 일정 범위를 벗어날 경우 LT 내의 급수는 WR/ZR 밸브를 거쳐 복수기로 재순환된다.
급수 유량 제어에는 두가지 모드가 있다. 보일러 재순환 운전중 보일러 튜브의 적절한 냉각 및 기동 시간 단축을 위해 최소 급수 유량 이상으로 운전을 하여야 하며 대략 보일러 부하 30%이하의 운전 상태를 "Wet 모드"라 한다. 보일러가 저부하 이하의 최소 유량을 가지고 있으므로 잉여 포화수는 기수 분리기에서 분리되어 자동 수위 제어기에 의해 순환된다. 보일러 순환수 펌프에 의해서 회수된 Water를 Eco 입구로 보내는 계통으로 기수 분리기 수위 제어기는 기수 분리기로부터 포화수의 이송을 제어한다. 이 경우 급수 유량은 Water Wall Return Water flow와 Feed Water Flow의 합이 된다. 기수 분리기의 수위는 급수 재순환 펌프 출구 쪽에 설치된 UG 밸브에 의해서 제어된다. Wet 모드로 운전될 경우 절탄기의 최소 유량은 보일러 Recirculation 펌프 출구에 있는 UG 밸브에 의해 제어되며, 증기 증발에 따른 부족분은 보일러 급수 펌프에서 보충한다. Wet 모드의 조건은 다음과 같다.
○ BCP 정지중 보일러 과열도가 20℃ 이하인 상태
- 보일러가 점화된 상태에서 LT Level이 5 m 이상이고 주증기 유량이 550 t/h 이하일 경우
- GC "Feedwater Pump"(FP NNGC41) 진행중 Step 5에서 신호를 받은 상태에서 WR 제어 밸브가 30% 이상 열린 경우
- 보일러 MFT가 발생한 경우
○ Wet Operation 상태- GC "Feedwater Pump"(FP NNGC41) 진행중 Step 5에서 신호를 받은 상태에서 WR 제어 밸브가 30% 이상 열린 경우
- 보일러 MFT가 발생한 경우
- BCP "ON"
- BCP Inlet MOV Open
- BCP Outlet MOV Open
- BCP Line Vent MOV Open
- BCP Warmup Line MOV Close
- Pre Warm Up MOV & LCV Close
- WR/ZR Line Isolation MOV Open
보일러 부하가 증가됨에 따라 증발기에 유입되는 급수량은 증가하고 결국에는 급수 전량이 모두 증기로 변환되기 시작하고 Collecting Vessel(LT)의 수위가 영으로 감소되며 과열기의 과열도가 30℃ 이상의 운전 구간에 도달하면 "Once Though" 모드 혹은 "Dry 모드"라 한다. "Dry 모드" 운전에서는 보일러 급수 펌프에서 공급하는 급수량으로 절탄기 입구 요구량을 충분히 만족시킬 수 있으면 BCP 운전은 불필요하고 BCP는 보일러 부하 감소시 또는 재기동을 위한 기동 대기 상태로 있는다. 보일러가 일정 부하 이상에서는 최소 유량을 초과하여 Water Wall로 급수가 흐른다. 필요한 급수 유량은 보일러 부하 요구 신호로부터 Forward 신호로 보정되어 Hanger Tube 출구 온도에 따라 제어된다. 순환 펌프는 정지된 상태에서 재순환 제어 밸브는 예비 상태가 된다.- BCP Inlet MOV Open
- BCP Outlet MOV Open
- BCP Line Vent MOV Open
- BCP Warmup Line MOV Close
- Pre Warm Up MOV & LCV Close
- WR/ZR Line Isolation MOV Open
○ Dry 모드 선행 조건
- LT Level이 1 m 이하이고, 보일러 MFT가 아님
- BCP가 운전중이고 보일러 부하 요구량이 38% 이상
- 보일러 과열도가 20℃ 이상이고 주증기 유량이 500 T/H 이상
- Eco 전단 급수 온도(FW TE52A M)가 최종 급수 가열기 후단 급수 온도(FW TE07)보다 5℃이상 높은 경우
○ Dry Operation 상태- BCP가 운전중이고 보일러 부하 요구량이 38% 이상
- 보일러 과열도가 20℃ 이상이고 주증기 유량이 500 T/H 이상
- Eco 전단 급수 온도(FW TE52A M)가 최종 급수 가열기 후단 급수 온도(FW TE07)보다 5℃이상 높은 경우
- BCP "OFF"
- LL Line LCV Close
- UG Line LCV Open
- BCP Inlet/Outlet MOV Open
- BCP Line Vent MOV Close
- Pre Warm Up Stop MOV Open
- WR/ZR Line Isolation MOV & LCV Close
- LL Line LCV Close
- UG Line LCV Open
- BCP Inlet/Outlet MOV Open
- BCP Line Vent MOV Close
- Pre Warm Up Stop MOV Open
- WR/ZR Line Isolation MOV & LCV Close
- 급수 온도 설정치
Dry/Wet 모드로의 원만한 전환을 위하여 교정 신호는 제한되며, 다른 온도 설정치의 교정은 UMC가 저부하 모드에 있을 때 저부하에서만 적용된다(보일러 증기 유량이 40%이하). 또한 포화 증기 온도와 실제 기수 분리기의 온도차가 온도 설정치에 더해지며 이 값은 보일러 부하(30%)에서 Dry/Wet로 전환될 수 있도록 한다.
- 급수 온도 및 유량 제어
○ Final SH Water 주입 밸브 개도의 평균값
○ 기수 분리기 온도와 포화 증기 온도와의 차
○ UMC로부터의 Negative Load Gradient
Coal과 Oil Flow로부터 계산된 신호는 1차 제어기 변수(시간 상수, 증폭 Factor)가 다양한 운전 포인트에 잘 적용되도록 사용된다. 보일러 기동중 보일러 순환수 펌프가 운전 중일 때 보일러에 증발이 형성되지 않으면 UG 밸브를 개방하여 기수분리기 수위를 상승시킨다. 절탄기 입구 유량이 500/600(T/H)에 도달할 때까지 순환수 펌프는 절탄기 유량을 1차 제어기 유량 설정치보다 높게 유지하고 비례 적분 제어기는 펌프 속도와 급수 제어 밸브 개도 상한을 감소시키며 보일러 최소 입구 유량을 제어한다. 보일러에 증발량이 증가할 때 UG 밸브는 기수 분리기의 수위 제어를 시작하고, 급수 펌프 속도 요구량이 증가하며 절탄기 입구 유량은 설정치에 의해 유지된다. 만일 모든 급수 펌프가 수동 모드이면 비례 적분 제어기는 충격없이 수동/자동 절환을 할 수 있도록 급수 펌프 속도와 급수 밸브 개도로부터 계산된 신호를 추종한다. 1차 제어기의 하부 제어기인 비례 적분 제어기는 절탄기 급수를 제어한다. 1차 제어기의 출력 신호는 Eco Feed Water Flow Demand 신호가 되며 현장 유량 전송기 신호와 비교하여 제어되며 동시에 Hanger Tube Outlet 온도를 일정하게 유지시킨다. 비례 적분 제어기의 출력 신호는 급수 펌프 속도 설정치가 되며 동시에 모터 구동 급수 펌프 출구 제어 밸브 개도 제한에 이용된다.○ 기수 분리기 온도와 포화 증기 온도와의 차
○ UMC로부터의 Negative Load Gradient
- 급수 밸브 개도 제어(모터 펌프 출구 압력 제어)
2.8.5. 선행학습 5. 보일러 순환수 제어
제어 시스템은 기수 분리기가 Dry 모드라도 운전 가능해야 하며 증기의 재순환은 반드시 방지되어야 한다. 순환 펌프가 운전중이고 Dry 모드일 때 LL 밸브는 반드시 닫혀야 하며 보일러 부하가 40%에서 순환 펌프는 기동․정지된다. 만일 40% 이상의 보일러 부하에서 어떤 원인으로 기수 분리기가 Wet 상태가 되어도 순환 펌프는 기동되지 않으며 기수 분리기 수위는 ZR과 WR에 의해 제어된다. 순환 펌프가 정지되면 UG 밸브는 완전 개방되며 기수 분리기 수위가 5m까지 상승하면 UG 밸브 개도는 30%에 설정되며 이 설정치는 자동 수위 제어에서 UG 밸브의 추종이 양호함을 나타낸다. 약 20초 후에(UG 밸브 닫히는 시간 12초) LL 밸브는 완전히 닫힌다. 기수 분리기 수위가 1m 이하로 떨어지면 LL 밸브는 완전 잠김 명령을 받으며 약 30초 후에 (LL 밸브가 닫혔을 때) UG 밸브는 완전 개방 명령을 받는다.
- UG 밸브
- 재순환 제어 WR, ZR, Prewarming 밸브
2.8.6. 선행학습 6. 연소 공기 제어
연소 공기 제어에는 다음 세가지의 제어 계통으로 구분된다. 첫째 1차 공기 제어로 이 제어 계통은 일차 공기 덕트 내부와 노 사이의 압력차를 일정히 유지하기 위해 두 대의 일차 공기 통풍기의 입구측 베인을 제어한다. 둘째 제어로 연소 가스 중의함유량을 검출하여 압입 통풍기(FDF) 입구의 Blade Pitch를 제어하여 공기 유량을 제어한다. 셋째 노내 압력 제어로 노내의 부압을 일정하게 유지하기 위해 두 대의 유인 통풍기(IDF) 입구의 Blade Pitch를 제어한다.
- 일차 공기 제어(Primary Air Control)
수동 모드에서는 분산 제어 설비에서 베인의 개도를 수동 조절할 수 있으며, 보일러 자동 기동시는 보일러의 시퀀스 제어 장치로부터 신호를 받아 아날로그 메모리에 의해 제어되며, 그 결과는 다시 시퀀스 제어 장치로 피드백 된다. 주제어 기능은 비례 적분 제어기에서 수행되며 PAF이 정지되고 출구 댐퍼가 닫혀 있으면 주제어기는 수동으로 절환되며 이때 실제 베인 위치를 추종한다. 2대의 일차 공기 통풍기가 운전 중이고 조절계가 자동 모드에 놓여 있을 경우, 2대의 일차 공기 출구 덕트 압력을 동일화시키기 위한 제어 루프(Equalizing Loop)가 동작된다. 만약 각각의 일차 공기 통풍기 출구 압력이 같지 않게 되면 적분기에서 두 덕트의 압력차를 적분하여, 양쪽 통풍기의 출구 압력이 거의 같아 질때까지 두 개의 입구 베인의 개도 수정을 위해 적분 출력 값은 Fan A와 B에 서로 반대 부호의 신호로 제공된다.
- 조절계
요구 신호는 보일러 부하 신호에 따라 연산기(Function Generator)에서 계산한다. 이것은 요구량이 보일러 부하에 따라 변동되기 때문이다. 보일러 부하에 따라 미리 결정한요구 신호에 특정한 계수(Factor)를 곱하여설정 값으로 사용하는데 이 계수는 운전원이 0.5～5 범위에서 조정이 가능하다. 연소 가스 중의 실제농도는 각 연소 가스 턱트에 3개씩의검출기를 설치하여 측정한다. 각 연소 가스 덕트에서 측정된 세곳의농도 측정값은 2 Out of 3 선택지에 의해 정상 운전시에는 3가지 측정값의 평균치가 연소 가스 중의농도 측정값으로 사용된다. 공기 유량 제어 모드를 선택한 경우, 연료의 연소에 필요한 공기량이 계산된다.
경유 또는 중유를 사용할 경우는 연료대 공기비는 항상 일정한 비율로 적용되나 연료가 유연탄일 경우는 석탄의 계산된 열량값에 따라 공기와 연료비는 보정된다. 유연탄의 열량값은 부하 제어기에서 연료량과 증기량의 비율에 의해 계산되어진다. 계산된 유연탄 열량값에 의해 산출된 연소 공기량에 과잉 공기량이 합산된다. 이 과잉 공기량의 값은 실제 연소에 필요한 공기량의 계산 값에 따라 달라진다.
공기 유량 Demand의 퍼센트(%)로 계산된 실제 과잉 공기 Demand는 별도의 지시계에 표시된다. 최소 연소 공기 유량은 항상 30%를 유지하도록 되어 있으며, 퍼지(Purge)시 SOC에 의해 공기 유량은 35%로 증가된다.제어 모드에 의한 이차 공기 제어시에도 항상 최소 공기 유량 제한치는 동작된다. 이 때의 최소 공기 유량은 공기 유량 제어 모드에서의 Air Demand와 유사하게 계산되어진다. 이 최소 유량 제한치는 공기 유량 제어 모드에서의 공기 유량 Demand 신호보다는 작다. 총 공기 유량 Demand 신호에서 총 일차 공기 유량을 빼면 2대의 이차 공기 유량 조절계의 Demand 신호가 된다. 2대의 FDF 운전 상태에 따라서 공기 유량 Demand는 서로 다르게 계산되어 유량 조절계로 보내진다.
만약 2대의 FDF이 운전 중이고, 2개의 유량 조절계가 자동 모드에 있을 경우 Demand 신호에는 1.0의 계수가 곱해지고, 이 값이 양쪽 유량 조절계에 보내진다. 2개의 유량 조절계중 한쪽만 자동 모드이면 Demand 신호에는 2.0의 계수가 곱해진다. 만약 한 대의 FDF이 운전 중인 상태에서 유량 조절계의 모드가 자동에 있지 않으면 자동 모드 상태에 놓여있는 또 다른 조절계의 Demand 신호에서 수동 모드 상태인 FDF의 유량 신호를 뺀 다음, 자동 모드 유량 조절계의 Demand 신호로 공급된다.
- 노내 압력 제어
2.8.7. 선행학습 7. 기타 잡다한 것
- 급수 펌프 최소 재순환 유량 제어
최소 재순환 유량 전송기 2대중 1대는 정상 운전시 급수 유량에 따라 최소 재순환 유량 조절 밸브를 조절하며, 다른 한 대는 급격한 보일러 부하 감발이 발생했을 경우 최소 재순환 밸브를 신속히 열기 위해 사용된다. 최소 재순환 유량 조절계의 설정치는 가변속 급수 펌프의 속도에 따라 변동되므로 보일러 급수 펌프의 출구 압력을 측정하여 함수 발생기에 의해 최소 재순환 유량 설정치를 계산하여 사용한다. 실제 유량과 설정치의 유량을 비교해서 이때 발생하는 제어 편차는 최소 유량 밸브 조절계를 통해서 제어된다. 제어기에 고장이 발생했을 경우 최소 유량 제어 밸브는 Quick Opening 솔레노이드 밸브에 의해서 완전히 독립된 경로를 통해서 열린다.
- 증기식 공기 예열기 온도 제어
제어량은 GAH 냉단 평균 온도(Cold End Average Temperature)이며 이 냉단 평균 온도는 3개소의 온도(GAH로 들어가는 일차 공기와 이차 공기의 온도, GAH를 빠져나가는 Flue Gas의 온도)를 평균한 것이다. 이 평균 온도는 운전원이 임의로 설정한 설정값과 비교, 제어 편차를 발생하여 SCAH로 유입되는 증기 유량을 제어한다.
온도 조절계는 시퀀스의 명령에 따라 자동 모드 설정이 가능하며 또한 시퀀스에서는 스팀 밸브의 Close 명령을 내릴 수 있으며 밸브가 Close됨과 동시에 온도 조절계는 수동으로 절환 된다. 또 이 조절계는 BOP로부터 SCAH의 “Cond Side Not Ready"라는 신호를 받게 되면 수동 모드 상태를 유지하며 밸브를 Close 시킨다. 또 다른 밸브 Close 조건으로 ”Aux Steam Pressure too Low"가 있다. SCAH는 Fin Tube 형으로서 전열 면적 2,672㎡, 입구 공기 온도 -20℃를 93℃까지 상승시키도록 설계되어 있다. 가열 증기 압력은 20㎏/㎠, 온도는 262℃이며 증기량은 79,155㎏/hr이다.
- Light Oil 제어
- 탈기기 수위 및 압력 제어
탈기기 수위 제어는 2대의 탈기기 수위 조절 밸브를 이용하여 분리 제어(Split Range Control)를 한다. 탈기기 수위 측정기 신호가 제어기에 입력되어 설정치를 제어하며 급수 유량은 제어기의 급수 Forward 신호로 사용되고 복수 유량은 프로세스 입력 신호로 사용된다. 보일러 부하가 상승하면 소용량의 탈기기 수위 조절 밸브는 전개 상태에 있으며, 대용량의 탈기기 수위 조절 밸브에 의해 탈기기 수위가 조절되도록 되어 있다. 탈기기 수위 조절은 운전중 복수 승압 펌프의 출구 압력이 저압 바이패스 스프레이에 필요한 압력 하한치 이하로 하강하면 수위 조절 밸브는 서서히 닫히기 시작하여 복수 승압 펌프 출구 압력을 최소치 이상 유지되도록 한다. 이것은 발전소 최대 출력중 급작스런 터빈 트립 등으로 인해 터빈 저압 바이패스가 전개될 때 복수 승압 펌프 출구 압력이 과도하게 저하되어 저압 바이패스 계통이 차단되는 것을 방지하기 위함이다. 제어기가 수동 모드일 때, 제어기는 실제 밸브 개도를 추종한다.
(2) 탈기기 압력 제어
탈기기 압력 제어는 기동시 급수 저장조(Feedwater Tank)의 급수를 가열하고 저부하 시 탈기기 압력을 일정 압력으로 유지하여 급수 펌프의 NPSH를 확보한다. 또한 탈기기로 유입되는 복수의 가열 및 탈기를 목적으로 설치되어 있다. 정상 운전시에는 탈기기 압력 제어기의 압력은 1㎏/㎠으로 설정되어 있으므로 탈기기 압력 조절 밸브는 닫혀 있으나 터빈 트립 등의 이유로 탈기기의 추기 계통이 차단되어 탈기기 압력이 1㎏/㎠ 이하로 저하되면 탈기기 압력 제어기에 의해 압력이 1㎏/㎠으로 유지된다. 탈기기 압력 제어기의 압력 설정은 운전원에 의해 결정된다.
2.8.8. 작동시키기 전에
일반적인 경우, 광역 정전이 되면 수력발전소가 먼저 살아나고, 그 전력으로 다른 발전소를 가동하게 한다. 그러나, 이 글은 수력발전소가 가동되지 않음을 가정하고 있다. 물론, 수력발전소가 가동된다면 위에 있는 엄청나게 많은 글들은 싹 다 무시하고 아래 내용만 보면 되지만 , 현실에서 그럴 리가 없다.
발전소의 보일러를 가동하게 되면 준비 과정부터 매우 높은 용량의 전동기들이 작동하게 된다. 비상발전기가 정지하지 않도록 부하 범위 내에서 세심하게 운용하길 바란다.
일반적인 500MWe 화력발전소의 버너 송풍기는 대당 700KW 를 소비한다. 배기장치는 1100KW 를 소비할 수 있다. 미분기도 마찬가지이다. 가동시에 소프트스타팅을 하고, 부하 분배를 잘 해야한다.
특히 아래부터는 까딱 잘못건드리면 그대로 보일러 하나 날려먹게 되니 주의.
한국 외의 지역에 있는 화력발전소를 운영해야 할 경우 대부분의 국가가 관련 법령에 의해 수력이 아닌 이상 BSDG(Black Start Diesel Generator) 를 주 발전기 용량의 10%로 두고 있어 비상발전기의 쪼들리는 용량에 고통받을 일 없이 편하게 가동할 수 있다. 이게 대한민국에 없는 이유는 간단한데, 한국의 경우 극히 최근에 도입되기 시작한 BSDG 대신 오래 전 부터 수력발전소의 전력을 사용해 다른 발전소를 구동하는 프로토콜을 가지고 있기 때문. 이 항목의 경우 진짜 다른 전력원이 아무것도 없는 상황에서 발전소 구내 장비만 사용, Black Start를 하는 것을 전제로 하여 작성되었지만 통상적으로 화력발전소는 수력발전소 나온 전기로 기동한다는 점을 참조하자. 심지어 영국 기준으로 모든 화력 발전소는 발전기 및 주 보일러 시스템이 부트스트래핑 대응으로 완전 자동화 되어있다.
2.8.9. 시동하면서 학습 1. 미분기 및 버너제어
적용할 미분기 계통의 보일러 형식은 관류형, 초임계압, 1단 재열식, 평형 통풍식 미분탄 혹은 향후 필요시 중유 전소, 미분탄과 중유의 혼소가 가능하도록 되어있다. 미분탄 연소 계통은 저탄조에 저장된 탄을 급탄기에서 급탄량을 조절하여 미분기로 공급하여 미분탄으로 만들고, 이를 연소에 필요한 공기와 함께 바로 버너에서 연소시키는 직접 연소식으로 저탄조, 급탄기, 미분기, 미분탄관(Coal Pipe) 미분탄 버너로 구성된다.
- 미분탄 Elevation을 운전하기 위해서는 관련 미분기마다 충분한 점화 에너지가 확보되어야 하므로 다음 조건을 만족하여야 각 미분탄 Elevation의 운전을 할 수 있다.
○ Elevation "AB"에 3개 이상의 노즐 밸브가 개방되고 유량이 충분한 상태
○ 상대 급탄기가 운전되고, 급탄기 속도가 50%보다 크며 보일러 부하가 MCR의 30% 이상
○ 상대 급탄기가 운전되고, 급탄기 속도가 50%보다 크며 보일러 부하가 MCR의 30% 이상
- 상기 조건을 만족시켜 미분기를 기동하고자 할 때는 반드시 아래의 조건들이 만족되어야 한다.
○ No Master Fuel Trip
○ 연료 노즐 Tilt가 수평이고 공기량이 MCR 공기량의 40% 이하
○ 두 대의 PA Fan이 기동되거나, 2대 이하의 미분기가 운전되고 1대의 PA Fan이 공급 가능 상태
○ 연료 노즐 Tilt가 수평이고 공기량이 MCR 공기량의 40% 이하
○ 두 대의 PA Fan이 기동되거나, 2대 이하의 미분기가 운전되고 1대의 PA Fan이 공급 가능 상태
- 또한 각각의 미분기들은 다음과 같은 조건들을 만족하여야 자동 또는 수동으로 기동을 할 수 있다.
○ 미분기 출구측 밸브 개방
○ 미분기 출구측 온도가 93℃(200℉) 이하
○ 미분기 Cold Air Gate 개방
○ 미분기 Tramp Iron 로퍼 밸브 개방
○ 미분기 Journal Hydraulic 제어는 원격 위치 상태
○ 미분탄 파이프 차단 밸브 개방
○ Inert Block 밸브가 개방되고 적당한 압력 유지
○ 현장 급탄기 제어 스위치는 원격 위치
○ 급탄기 입구, 출구측 Gate 개방
○ 미분기 트립 신호가 없음
○ 윤활유 시스템이 기동 허용 조건 상태
○ 미분기 출구측 온도가 93℃(200℉) 이하
○ 미분기 Cold Air Gate 개방
○ 미분기 Tramp Iron 로퍼 밸브 개방
○ 미분기 Journal Hydraulic 제어는 원격 위치 상태
○ 미분탄 파이프 차단 밸브 개방
○ Inert Block 밸브가 개방되고 적당한 압력 유지
○ 현장 급탄기 제어 스위치는 원격 위치
○ 급탄기 입구, 출구측 Gate 개방
○ 미분기 트립 신호가 없음
○ 윤활유 시스템이 기동 허용 조건 상태
- 수동 운전
미분기 운전 모드를 수동으로 선택하고 주제어반에 있는 VTB의 Push Button이나 CRT에서 기동을 선택하여 운전한다.
미분기 기동 명령 신호가 발생하면 밀봉 공기 밸브 개방 신호와 미분기 Hydraulic Journal 계통 펌프 기동 신호가 발생하며 Hydraulic Journal계통이 압력 제어를 하도록 한다. 이 때, 미분기가 가동되면서 대량의 전력을 끌어가므로 발전기가 정지하지 않도록 주의해야 한다.
만약 밀봉 공기 헤더와 Under Bowl 압력차가 12.7mmH2O 이하이고 60초 이상 지속되면 경보가 울리고 미분기가 트립된다. Cold Air Damper는 최소 위치(5% 개방)에 있어야하며 Hot Air Gate는 미분기 Warm-up을 위하여 반드시 열려야 하고, Gate가 완전히 개방되면 미분기 공기 온도 제어는자동으로 된다.
다음과 같은 조건이 만족되면 급탄기를 운전 할 수 있다.
○ 미분기 점화 준비 조건 만족
○ 미분기 운전 중
○ Journal Hydraulic 압력 만족 유지
○ 급탄기 속도 최소로 조정
○ 급탄기 벨트에 탄이 없거나 미분기 모터 전력 값이 최소 이상
○ MFT가 발생치 않음
○ 미분기 운전 중
○ Journal Hydraulic 압력 만족 유지
○ 급탄기 속도 최소로 조정
○ 급탄기 벨트에 탄이 없거나 미분기 모터 전력 값이 최소 이상
○ MFT가 발생치 않음
급탄기 기동 PB을 누르면 급탄기 기동 명령이 발생하여 급탄기가 기동되며, 미분기에 석탄이 공급되는지 확인하기 위해 5초간 시간 지연을 갖는다. 역시나 이때에도 발전기 트립 주의.
급탄기가 기동되고 5초 이내에 미분탄 흐름이 확인되지 않거나 미분기 전력 소비가 최소치보다 작으면(미분기에 석탄이 없다는 것을 의미함. 미분기는 정속운전을 하는데, 부하량이 높아질수록 전기 소비가 선형으로 증가한다.) 경보가 발생하며 트립된다.
[1] 현장에선 귀선로라고하면 AC로 구동되는 철도인프라에서 임피던스 매칭을 사용해 선로와 접속하는 크로스본드를 의미하는 경우가 많다. 또한 DC 로 운영하는 철도인프라에선 공급된 전류가 변전소로 되돌아갈 때 레일을 따라 돌아가는데 이 때 레일을 전기적으로 귀선로라 지칭한다.[2] 이 손상은 대게 주증기 보일러의 폭발과 같은 부분에도 대응한다.[3] 어지간하면 화력발전 운용 실무 책을 보기 바란다. 화력발전소 가면 어디든 책장은 최소한 한군데 있으며, 설마 책이 없을리가 없다!!!