실시간 증기터빈 열응력 예측 알고리즘 개발 (Development of Real-Time Steam Turbine Thermal Stress Prediction Algorithm)

서지정보

· 발행기관 : 사단법인 한국융합기술연구학회
· 수록지 정보 : 아시아태평양융합연구교류논문지 / 10권 / 9호 / 65 ~ 74페이지
· 저자명 : 이창민, 김동환, 김범신, 박명수

초록

우리나라는 신재생 에너지는 확대하고, 기력발전은 단계적으로 감소할 계획이다. 온실가스와 미세먼지 감축을 위해 기력발전은 계절관리제를 시행하여 발전량 상한제약과 잦은 기동정지를 시행하고 있다. 운전방식의 변화는 기존 설비의 신뢰성을 유지하면서 전력을 안정적으로 공급하기 위한 최적의 운전방법을 필요로 한다. 하지만 최근의 운전방식의 변화는 대형 설비로 공급되는 증기의 온도 불균형을 심화하여 열응력과 피로손상을 발생시키므로 열응력을 저감하기 위한 기술이 필요하지만, 한정적인 정보로 인해 기동특성 분석에 어려움을 겪고 있다. 본 연구에서는 증기터빈 로터의 열응력 예측 시스템 개발을 위해 로터에 대한 열전달모델을 구축하고 합성곱 함수를 활용하여 중심부 온도와 열응력 예측을 수행하였다. 그 결과 본 연구에서 제안하는 방법으로 도출된 열응력 예측값이 제작사에서 제공하는 데이터와 피어슨 상관관계 분석을 통해 두 결과가 패턴이 유사함을 확인하였으며, 최대값 비교를 통해 제어시스템 간 비교를 수행하였다. 제안한 알고리즘을 활용하여 기동특성을 분석하고 최적화한다면 터빈 열응력 저감 기동프로세스 개선에 도움을 줄 수 있을 것으로 기대한다.

영어초록

Korea plans to expand its use of new and renewable energy while gradually reducing its reliance on traditional thermal power generation. To reduce greenhouse gases and fine dust, a seasonal management system has been implemented to regulate power generation and frequently initiate startup and shutdown operations. This change in operation methods requires an optimal approach to ensure stable power while maintaining the reliability of facilities. However, the recent changes in operation method have intensified the temperature imbalance of steam supplied to large facilities, leading to increased thermal stress and fatigue damage. Therefore, technology to decrease thermal stress is needed, but limited information makes it difficult to analyze startup characteristics.
In this study, a thermal stress prediction system was developed for a steam turbine rotor. A heat transfer model for the rotor was constructed, and predictions for bore temperature and thermal stress were performed using a convolutional function. The results showed that the predicted thermal stress patterns closely matched the data provided by the manufacturer, confirmed through Pearson correlation analysis. Comparison with the control system was also performed by comparing maximum values. It is expected that analyzing and optimizing the startup characteristics using the proposed algorithm will help improve the turbine's thermal stress reduction process.

참고자료

· 없음