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증기터빈용 디지털 조속기의 설계에 관한 연구

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Academic year: 2023

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서론

하드웨어의 설계

조속기 원리

여기서 "Bal Head"는 드라이브의 회전 속도에 비례하여 회전하도록 기계적으로 결합되며, 측정된 신호는 드라이브 속도에 비례하는 직류 전압으로 변환됩니다.

그림  2.2  볼  헤드  속도감응장치
그림 2.2 볼 헤드 속도감응장치

이 경우 거버너의 속도를 바꾸면 발전기의 속도는 변하지 않고 출력(부하)이 변하게 됩니다. 위의 설명은 속도만 감지하는 거버너에 대한 설명입니다.

그림  2.4  단독부하  등시성  운전
그림 2.4 단독부하 등시성 운전

하드웨어 설계

이 블록은 부울 대수 입력(트리거)을 보고 입력이 참일 때 출력(래치)을 설정합니다. 출력값이 하한값보다 낮으면 하한값이 출력되고, 출력값이 상한값보다 높으면 출력됩니다.

소프트웨어의 설계

개요

가중치 생성기 프로그램은 5비트 리플 카운터와 전송인지 여부를 나타내는 가중치 수를 설정합니다. 설계된 CPU 모듈은 실시간 클럭을 사용하기 위해 RTC를 사용했습니다. 설계된 CPU는 CPU 간 데이터 교환을 위해 Z8530 직렬 통신 컨트롤러를 사용했습니다.

설계된 SCC는 CRT와 MODEM 간의 데이터 교환을 위해 Z8530 SCC 컨트롤러를 사용했습니다. 이를 고려하여 속도 검출 방정식을 계산하였다. 점퍼로 간 조절이 가능하도록 구성되었습니다.

각 CPU는 응용프로그램으로부터 데이터를 처리하고 처리 결과를 재교환하여 불량 데이터를 차단한다.

그림  2.8  디지털  거버너  개념도
그림 2.8 디지털 거버너 개념도

시스템 프로그램 구성

지능형 디지털 컨트롤러 소프트웨어는 컨트롤러를 제어하는 ​​데 필요한 운영 프로그램과 응용 프로그램으로 구분됩니다. CPU 기동에 필요한 제어 프로그램은 전원 인가 후 하드웨어를 리셋하여 프로그램 카운터를 초기화하거나 CPU 내부에 벡터 테이블을 구축하고, CPU 레지스터, 메모리, I/O 등 및 모든 슬레이브의 이상 여부를 테스트한다. CPU에 사용됩니다. 시스템 장치를 초기화합니다. 응용프로그램은 거버너 제어에 필요한 입출력 처리, 제어, PID, 상호통신 및 Voting, 시스템 종료 프로그램 등을 수행한다.

CPU에 입력되는 모든 값은 Inter-Communication Program을 통해 교환될 수 있어 3개의 CPU가 모두 입력 데이터를 공유할 수 있습니다.

그림  3.1  시스템  프로그램  구성도 Fig.  3.1  Structure  of  system  program
그림 3.1 시스템 프로그램 구성도 Fig. 3.1 Structure of system program

프로그램 개발 내용

입력 중 하나가 거짓이면 출력은 거짓입니다. 입력 중 하나라도 참이면 이 블록의 출력도 참이 됩니다. 모든 입력이 거짓이면 이 블록의 출력은 거짓이 됩니다.

이 블록은 입력을 함께 추가하는 기능입니다. 실제 제어 개체를 내구성 한계까지 구동하고 지속적인 진동을 생성하는 것은 그다지 바람직하지 않습니다.

그림  3.3  CPU  테스트  프로그램  흐름도 Fig.  3.3  Flow  chart  of  CPU  test  program
그림 3.3 CPU 테스트 프로그램 흐름도 Fig. 3.3 Flow chart of CPU test program

시스템 알고리즘의 구현

복합블록

MPU_BLOCK은 속도 감지를 위해 MPU로부터 속도 신호를 받아 처리하는 블록이다. 이를 위해 SHUTDOWN_BLOCK의 PROBE_FL 블록에 종료 신호가 전송됩니다. 이 HSS_BUS를 통과하는 속도 신호는 제어를 위해 여러 블록으로 전송되며 SPD_입니다.

ACKNOWLEDGE_BLOCK은 Reset 스위치 기능을 수행하는 블록이다. 이 블록에서는 LSS_BUS가 가정됩니다.

그림  4.2에  SPD_SENSOR_  BLOCK의  기능블록을  도시하였다.
그림 4.2에 SPD_SENSOR_ BLOCK의 기능블록을 도시하였다.

단일블록

입력 INT+GN_MIN은 최소 적분 게인 값으로 블록의 기능이 비례 제어인 경우에만 사용됩니다. 정속 운전 시 부하가 변하더라도 출력이 목표값을 잘 따르도록 하는 속도 제어 시스템입니다. 본 연구에서는 릴레이 입력의 응답을 이용하여 제어기의 파라미터를 얻는 방법을 살펴봅니다.

여기서 d는 릴레이 컨트롤러의 출력 크기입니다. 시뮬레이션에 사용된 제어기 및 제어 객체 매개변수는 다음과 같습니다.

속도제어 알고리즘의 동조와 시뮬레이션

제어대상의 모델링과 파라미터

본 연구에서는 제어 대상 모델의 구조를 먼저 획득하고, 실제 터빈의 운전 데이터를 수집하여 모델 매개변수 값을 획득한다. 위의 속도 제어 시스템에서는 액추에이터, 제어 밸브, 터빈 및 발전기가 모두 제어되는 것으로 간주됩니다. 시스템을 설계하기 위해 액츄에이터의 입력단부터 터빈의 회전속도까지의 제어대상을 동작점을 중심으로 선형화하고 각 동특성을 수학적으로 표현한다.

북제주화력발전소 터빈용 주증기조절밸브 입니다. 그림 5.2는 제어 밸브의 작동 특성, 즉 밸브 변위와 증기량 사이의 관계를 그래픽으로 보여줍니다.

그림  5.1  발전용  증기  터빈의  속도제어  시스템
그림 5.1 발전용 증기 터빈의 속도제어 시스템

조속기의 설계 알고리즘

PID 컨트롤러 매개변수, 즉 비례 게인, 통합 시간 및 미분 시간에 대한 올바른 값을 선택하기 위한 지침을 PID 컨트롤러 튜닝이라고 합니다. 개루프 상태에서는 제어 대상의 계단 응답을 얻기 위해 단위 계단 함수가 제어 대상에 입력됩니다. 폐루프 상태에서 비례운전만으로 제어하고, 제어계의 감쇠특성에 관한 정보를 이용하여 조정하는 방식이다.

이 방법은 비례 제어에서 비례 게인을 조정하고 1/4 감쇠 진동 조건으로 이어집니다. 이 방법은 폐루프 상태에서 비례작용만으로 제어를 수행하고, 제어 시스템의 주파수 특성에 대한 정보를 이용하여 적응시키는 방법이기도 하다.

그림  5.8  속도/부하  제어  알고리즘을  갖는  제어계 Fig.  5.8  Control  system  of  SPEED/LOAD  algorithm
그림 5.8 속도/부하 제어 알고리즘을 갖는 제어계 Fig. 5.8 Control system of SPEED/LOAD algorithm

시뮬레이션 및 고찰

그래프의 측정부분은 그림 5.8의 제어신호 UC가 제어입력이다. 초기값=0, 최종값=1로 제어기에 계단신호를 인가한 결과, 출력의 응답신호(터빈 회전속도)가 제어신호와 잘 일치하여 응답신호가 돌아오는 것을 알 수 있다 10[s] 후에 정상으로 돌아옵니다. 복합 블록의 기능은 신호의 흐름과 블록의 기능을 말하며, 싱글 블록은 외부에서 입력되는 신호를 처리하는 방법을 나타내는 기능을 실제 CPU 모듈의 메모리에 저장한 기능 프로그램입니다.

초기값 = 0, 최종값 = 1인 스텝 신호를 제어기에 인가한 결과, 출력 응답 신호(터빈의 회전 속도)가 제어 신호와 잘 일치하고 응답 신호가 정상으로 돌아오는 것을 알 수 있습니다. 기후. 10[초]. 동적 크기 제어 PLD 논리 프로그램>.

Fig.  5.12  Step  response  to  the  perturbation
Fig. 5.12 Step response to the perturbation

결론

Gambar

그림  2.2  볼  헤드  속도감응장치
그림  2.6  동일  용량  동일  스피드드룹의  2기  운전
그림  2.8  디지털  거버너  개념도
그림  2.10  CPU  모듈  내부  구조 Fig.  2.10  Block  diagram  of  CPU  module
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Referensi

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