Abstract
To produce adequate electricity in nuclear and thermal power plants, an optimal amount of steam should be supplied to a generator connected to high- and low-pressure steam turbines. A turbine output control device, which is a special steam valve employed to supply or interrupt the steam to the turbine, is operated using a hydraulic servo actuator. In power plants, the performance of servo actuators is degraded by the air generated from the hydraulic system, or causes frequent failures owing to an increase in the wear of the seal. This is due to the seal being burnt as generated heat using the produced compressed air. Some power plants have exhausted air using a fixed orifice, and thus they encounter power loss due to mass flow exhaust. Failures are generated in hydraulic pumps, electric motors, and valves, which are frequently operated. In this study, we perform modeling and analysis of the load-sensing air-exhaust valves, which can be passed through very fine flow under normal use conditions, and exhaust mass flow air at the beginning stage as with existing fixed orifices. Then, we propose a method to prevent failures due to the compressed air, and to ensure the control accuracy of hydraulic servo actuators.
원자력 발전소와 화력 발전소에서는 양질의 전기를 생산하기 위해서는 발전기에 연결된 고압 및 저압 증기터빈에 최적량의 증기를 공급하여야 한다. 터빈에 증기를 공급하거나 차단하는 특수한 밸브인 터빈출력제어장치를 사용하고 있으며, 이 터빈출력제어장치는 유압서보 액추에이터로 구동 된다. 발전소에서는 유압시스템에서 생성되는 기체로 인하여 유압서보 액추에이터의 성능이 저하되거나, 생성된 기체가 압축되면서 발생하는 열로서 씰을 태우고 마모를 증가시켜서 빈번한 고장이 유발된다. 일부 발전소에서는 고정형 오리피스를 사용하여 공기를 배출하고 있지만 많은 유량배출에 따른 동력 손실과 빈번하게 작동되는 펌프, 전기모터 및 밸브 등의 고장을 발생시킨다. 본 연구에서는 기존의 고정형 오리피스와 같이 초기에 많은 량의 공기를 배출하고 정상운전에서는 매우 미세한 유량만 통과 시킬 수 있는 부하 감응형 공기 배출밸브를 모델링하고 해석하여 장착함으로서 유압서보 액추에이터의 제어 정밀성 확보와 기체 압축으로 인한 고장을 방지할 수 있게 하였다.