보일러 자동제어 (연소·급수·증기온도)

Boiler Automatic Control

보일러 자동제어는 연소(ACC)·급수(FWC)·증기온도(STC) 세 갈래예요. 각각 압력·수위·과열도를 목표값에 붙들어요. 운전 안정과 효율을 동시에 잡는 운영관리 핵심이에요. 부하 변화에 따른 질량 수지·제어 응답을 따라가 봐요.

세 갈래 제어가 한 몸으로 움직인다

보일러 자동제어는 크게 세 갈래입니다. 압력을 지키는 자동연소제어(ACC), 드럼 수위를 지키는 자동급수제어(FWC), 과열증기 온도를 지키는 증기온도제어(STC). 부하(증기수요)가 바뀌면 세 제어가 서로 맞물려 함께 반응합니다.

👀 무엇을 무엇으로 조절하나

①ACC: 증기압력을 목표로, 연료량과 공기량을 함께 조절(공연비 유지)

②FWC: 드럼 수위를 목표로, 급수량을 조절(증기유량과 급수량을 맞춤)

③STC: 과열증기 온도를 목표로, 과열저감기(스프레이) 분사량을 조절

④부하 상승 → 연료·공기·급수 증가, 온도 상승분은 스프레이로 상쇄

부하를 흔들면 세 제어가 연동한다

보일러 부하(증기수요)60 %

🔗 연동의 핵심 고리

①연소량이 늘면 증기 발생이 늘고, 그만큼 급수도 늘어야 수위가 유지된다

②연료만 늘리고 공기를 안 늘리면 불완전연소 → 공연비 동시 제어가 필수

③부하가 오르면 과열기 흡열이 늘어 증기온도가 오르려 함 → 스프레이로 낮춤

④세 제어가 각자 돌아도 결국 부하라는 공통 입력으로 서로 얽혀 있다

급수(수위)제어: 1·2·3요소식

🌊 요소가 많을수록 튼튼한 이유

①1요소식: 드럼 수위 하나만 보고 급수 조절 → 소용량·부하변동 작은 보일러

②2요소식: 수위 + 증기유량(부하)을 함께 봄 → 부하변동을 미리 반영(피드포워드)

③3요소식: 수위 + 증기유량 + 급수유량까지 봄 → 대용량·급변 부하에 가장 안정

④부하 급증 시 압력강하로 기포가 늘어 수위가 잠깐 오르는 현상이 팽창(스웰), 급감 시 수축(슈링크)

핵심 관계

질량 수지

급수유량 ≈ 증기유량 + 취출량

정상운전에서 들어온 물과 나간 증기가 균형(수위 유지)

공기비(공연비)

m = 실제공기량이론공기량

ACC는 연료량에 맞춰 공기량을 조절, m은 1보다 약간 크게

증기온도제어

MV_spray ∝ (T_증기 - T_목표)

과열온도가 목표를 넘으면 스프레이 분사량 증가

핵심 정리와 시험 포인트

🎯 시험 포인트

①ACC(자동연소제어): 제어량=증기압력, 조작=연료량·공기량(공연비 유지)

②FWC(자동급수제어): 제어량=드럼 수위, 조작=급수량

③STC(증기온도제어): 제어량=과열증기 온도, 조작=과열저감기 스프레이(또는 연소가스 바이패스)

④수위제어 3요소식 = 수위 + 증기유량 + 급수유량, 대용량 보일러 표준

⑤부하 급변 시 수위의 팽창(스웰)·수축(슈링크) 현상에 유의 → 2·3요소식으로 대응

📝 대표 기출문제

①[기출유형] 보일러 자동제어 ACC의 제어량과 조작량은? (답: 제어량=증기압력, 조작량=연료·공기량)

②[기출유형] 3요소식 수위제어의 3요소는? (답: 드럼수위, 증기유량, 급수유량)

③[기출유형] 부하 급증 시 순간적으로 수위가 상승하는 현상은? (답: 팽창(스웰) 현상)