seegongsik

에너지관리기사 열설비 · 보일러 자동제어 (연소·급수·증기온도)

Boiler Automatic Control

보일러 자동 제어는 압력을 지키는 자동 연소 제어(ACC), 드럼 수위를 지키는 자동 급수 제어(FWC), 과열 증기 온도를 지키는 증기 온도 제어(STC) 세 갈래로 이뤄지고, 부하가 바뀌면 셋이 함께 움직인다. 세 제어의 제어량과 조작량, 부하 변동에 따른 연동, 수위 제어의 1 · 2 · 3요소식과 팽창 · 수축 현상을 다룬다. 첫 그림은 부하에 따라 세 제어의 지령이 바뀌는 연동도이고, 보일러 부하 슬라이더(30 ~ 100%)를 옮기면 연료 · 공기 · 급수 · 스프레이 값이 함께 바뀌어요. 둘째 그림은 드럼 수위 제어에 쓰는 신호이고, 1 · 2 · 3요소식 버튼으로 쓰는 신호 개수를 바꿔 볼 수 있어요.

세 갈래 제어가 한 몸으로 움직인다

보일러 자동 제어는 크게 세 갈래다. 압력을 지키는 자동 연소 제어(ACC), 드럼 수위를 지키는 자동 급수 제어(FWC), 과열 증기 온도를 지키는 증기 온도 제어(STC). 부하(증기 수요)가 바뀌면 세 제어가 서로 맞물려 함께 반응한다.

👀 무엇을 무엇으로 조절하나
①ACC 는 증기 압력을 목표로 연료량과 공기량을 함께 조절한다(공연비 유지)
②FWC 는 드럼 수위를 목표로 급수량을 조절한다(증기 유량과 급수량을 맞춤)
③STC 는 과열 증기 온도를 목표로 과열 저감기(스프레이) 분사량을 조절한다
④부하가 오르면 연료 · 공기 · 급수가 늘고, 온도가 오르는 몫은 스프레이로 상쇄해요

부하를 흔들면 세 제어가 함께 움직인다

60 %
🔗 연동의 핵심 고리
①연소량이 늘면 증기 발생이 늘고, 그만큼 급수도 늘어야 수위가 유지된다
②연료만 늘리고 공기를 늘리지 않으면 불완전 연소가 생겨, 공연비를 함께 제어해야 한다
③부하가 오르면 과열기 흡열이 늘어 증기 온도가 오르려 하므로 스프레이로 낮춘다
④세 제어가 따로 돌아도 결국 부하라는 같은 입력으로 서로 얽혀 있어요

급수(수위) 제어: 1 · 2 · 3요소식

🌊 요소가 많을수록 튼튼한 이유
①1요소식은 드럼 수위 하나만 보고 급수를 조절해 소용량 · 부하 변동이 작은 보일러에 쓴다
②2요소식은 수위와 증기 유량(부하)을 함께 보며 부하 변동을 미리 반영한다(피드포워드)
③3요소식은 급수 유량까지 보며 대용량 · 급변 부하에 가장 안정하다
④부하가 급히 늘면 압력이 떨어져 기포가 늘고 수위가 잠깐 오르는데 이것이 팽창(스웰), 급히 줄 때가 수축(슈링크)이에요

핵심 관계

질량 수지
급수 유량 ≈ 증기 유량 + 취출량
정상 운전에서 들어온 물과 나간 증기가 균형을 이룸(수위 유지)
공기비(공연비)
m = 실제 공기량이론 공기량
ACC 는 연료량에 맞춰 공기량을 조절하고, m 은 1 보다 조금 크게 둔다
증기 온도 제어
MVspray ∝ (T증기 - T목표)
과열 온도가 목표를 넘으면 스프레이 분사량이 는다

정리와 시험에서 묻는 것

🎯 시험에서 묻는 것
①ACC(자동 연소 제어)는 제어량이 증기 압력, 조작량이 연료량 · 공기량이다(공연비 유지)
②FWC(자동 급수 제어)는 제어량이 드럼 수위, 조작량이 급수량이다
③STC(증기 온도 제어)는 제어량이 과열 증기 온도, 조작량이 과열 저감기 스프레이(또는 연소 가스 바이패스)다
④수위 제어 3요소식은 수위 + 증기 유량 + 급수 유량이고, 대용량 보일러의 표준이에요
⑤부하가 급변하면 수위의 팽창(스웰) · 수축(슈링크)에 유의해 2 · 3요소식으로 대응해요
📝 대표 기출유형
①[기출유형] 보일러 자동 제어 ACC 의 제어량과 조작량은? (답: 제어량 = 증기 압력, 조작량 = 연료 · 공기량)
②[기출유형] 3요소식 수위 제어의 3요소는? (답: 드럼 수위, 증기 유량, 급수 유량)
③[기출유형] 부하가 급히 늘 때 순간적으로 수위가 오르는 현상은? (답: 팽창(스웰) 현상)
← 이전
제어동작의 특성 (P·I·D)
다음 →
자동제어기기의 구성과 점검

마지막 수정