Governor 정의
터빈 Governor는 부하 또는 작동 조건의 변화에 따라 작동 유체(예: 증기, 물 또는 가스)의 흐름을 조정하여 터빈의 속도와 출력을 조절하는 데 사용되는 제어 장치입니다. 터빈 Governor 의 주요 기능은 터빈 샤프트의 일정한 회전 속도를 유지하여 터빈의 안정적이고 효율적인 작동을 보장하는 것입니다. 특히 발전, 선박 추진 및 산업 공정과 같은 응용 분야에서 그렇습니다.
기능
- 속도 조절 :
- Governor 의 주요 기능은 부하의 변화에도 불구하고 터빈의 일정한 회전 속도를 유지하는 것입니다. 이는 전기 생산과 같이 일관된 속도가 중요한 응용 분야에 필수적입니다.
- 부하 매칭 :
- Governor 는 터빈의 출력을 부하 수요에 맞게 조정합니다. 부하가 증가하면 Governor 는 터빈으로 더 많은 유체를 허용하고 부하가 감소하면 유체 흐름을 줄입니다.
- 과속 방지 :
- Governor 는 터빈이 안전한 작동 속도를 초과하지 않도록 방지하는데, 초과하면 기계적 손상이나 고장이 발생할 수 있습니다.
유형
- 기계적 조속기 :
- 터빈 샤프트에 부착된 회전 추에 의해 생성된 원심력을 활용합니다. 이러한 추의 위치는 회전 속도에 영향을 받으며, 이 움직임은 유체 제어 메커니즘을 조정하는 데 사용됩니다.
- 유압 조속기 :
- 유압을 사용하여 터빈의 유체 입구 밸브를 조정하는 서보 메커니즘의 위치를 제어합니다. 이는 순수한 기계적 Governor 보다 종종 더 정확하고 반응성이 좋습니다.
- 전자식 주지사 :
- 전자 센서와 제어 시스템을 사용하여 터빈 속도를 모니터링하고 조정합니다. 이들은 높은 정밀도를 제공하며 자동화된 작동을 위해 최신 제어 시스템과 통합될 수 있습니다.
- 전기 유압식 조속기 :
- 유압 및 전자 부품을 결합하여 터빈 속도와 부하를 정밀하게 제어합니다. 이는 신뢰성과 정확성 때문에 현대 발전소에서 일반적으로 사용됩니다.
구성 요소
- 속도 감지 메커니즘 :
- 일반적으로 회전추(플라이웨이트) 또는 터빈의 속도를 감지하는 전자 센서로 구성됩니다.
- 제어 메커니즘 :
- 기계적 Governor 에서 여기에는 증기, 가스 또는 물 유입 밸브를 조정하는 레버와 연결 장치가 포함됩니다. 유압 또는 전기 유압 조속기에서 여기에는 유압 피스톤 또는 서보모터가 포함됩니다.
- 액츄에이터 :
- 유체 흐름을 조절하기 위해 제어 밸브를 물리적으로 움직이는 장치입니다. 유압 시스템에서는 일반적으로 유압 실린더이고, 전자 시스템에서는 스테퍼 모터일 수 있습니다.
- 피드백 시스템 :
- Governor 가 한 조정이 원하는 효과를 달성하고 있는지 확인합니다. 전자 시스템에서는 터빈 속도와 부하를 실시간으로 모니터링하는 센서가 포함될 수 있습니다.
터빈 가버너의 작동
- 속도 감지 메커니즘 :
- 터빈 샤프트의 회전 속도를 감지합니다. 이는 기계적(플라이웨이트 사용)이거나 전자적(센서 사용)일 수 있습니다.
- 제어 메커니즘 :
- 작동 유체의 흐름을 제어하기 위해 터빈의 입구 밸브 위치를 조정합니다.
- 액츄에이터 :
- 제어 메커니즘에 의해 이루어진 조정을 실행합니다. 기계적 조속기에서 이것은 종종 레버와 연결 장치 세트이고, 유압 또는 전자 Governor 에서 이것은 유압 실린더 또는 스테퍼 모터일 수 있습니다.
- 피드백 시스템 :
- 원하는 조정이 올바른 속도와 부하 제어를 달성하는지 확인합니다.
작동 원리
- 모니터링 속도 :
- Governor 는 터빈 샤프트의 회전 속도를 지속적으로 모니터링합니다. 기계적 Governor 에서 이는 회전 속도의 변화에 따라 움직이는 원심 플라이웨이트를 사용하여 수행됩니다. 전자 Governor 에서 속도 센서는 샤프트 속도에 대한 실시간 데이터를 제공합니다.
- 속도 변화 감지 :
- 원하는 속도(설정점)에서 벗어나는 경우 감지됩니다. 터빈 속도가 설정점 위로 증가하면 부하가 낮음을 나타내고, 속도가 감소하면 부하가 높음을 나타냅니다.
- 유체 흐름 조정 :
- 감지된 속도 변화에 따라, 조정기는 터빈의 입구 밸브 위치를 조정하여 작동 유체의 흐름을 제어합니다.
- 부하 증가(속도 감소) : 터빈 속도가 감소하면(부하 증가를 나타냄), Governor 는 흡입 밸브를 열어 더 많은 유체가 터빈으로 유입되도록 하여 토크를 증가시키고 속도를 설정점까지 다시 올립니다.
- 부하 감소(속도 증가) : 터빈 속도가 증가하면(부하 감소를 나타냄), Governor 는 흡입 밸브를 닫아 유체 흐름을 줄이고, 토크를 감소시키며 속도를 설정점으로 다시 낮춥니다.
- 작동 :
- 제어 메커니즘에 의해 구동되는 액추에이터는 물리적으로 흡입 밸브 위치를 조정합니다. 기계적 Governor 에서 이는 링크를 통해 스로틀 밸브의 위치를 조정하는 것을 포함할 수 있습니다. 유압 조속기에서 유압 피스톤이 밸브를 움직일 수 있고 전자 조속기에서 모터가 밸브 위치를 조정할 수 있습니다.
- 피드백 및 안정성 :
- 피드백 시스템은 조정 효과를 지속적으로 모니터링하고 밸브 위치를 미세 조정하여 안정적인 작동을 유지합니다. 이를 통해 터빈이 부하가 변하더라도 원하는 속도로 작동하도록 보장합니다.
예시 시나리오
- 정상 작동 :
- 터빈은 설정된 속도로 작동하고, 조속기는 유체 흐름을 조정하여 이 속도를 유지합니다.
- 부하 증가 :
- 터빈의 전기적 또는 기계적 부하가 증가하면 터빈의 속도는 감소하는 경향이 있습니다.
- 조정 장치는 이러한 속도 저하를 감지하고 흡입 밸브를 열어 터빈으로 더 많은 작동 유체를 유입시킵니다.
- 유체 흐름이 증가하면 토크가 커져 속도가 설정점으로 돌아갑니다.
- 부하 감소 :
- 부하가 감소하면 터빈의 속도는 증가하는 경향이 있습니다.
- 조정 장치는 이러한 속도 상승을 감지하고 유입 밸브를 닫아 유체 흐름을 줄입니다.
- 유체 흐름이 감소하면 토크가 줄어들어 속도가 설정점으로 돌아갑니다.
응용 프로그램
- 발전소 :
- 증기 또는 가스터빈의 속도를 제어하여 전기 출력의 안정성을 유지합니다.
- 선박 추진 장치 :
- 선박 추진 시스템에 사용되는 터빈의 속도를 조절합니다.
- 산업기계 :
- 압축기, 펌프 및 기타 산업 장비를 구동하는 터빈의 일관된 작동을 보장합니다.
결론
터빈 Governor 는 터빈의 안전하고 효율적인 작동에 필수적인 구성 요소입니다. Governor 는 터빈의 속도와 부하를 정확하게 제어하여 신뢰할 수 있는 성능을 보장하고 기계적 손상을 방지하여 발전 및 기타 터빈 구동 응용 분야의 전반적인 안정성과 효율성에 기여합니다.