에너지관리기능사 수위제어 — 1·2·3요소식과 급수량 조절

수위제어의 목표는 보일러 드럼 안 물 높이를 일정하게 유지하는 것이다. 증기를 많이 쓰면 물이 줄어 수위가 내려가므로, 수위를 감지해 급수펌프를 돌리거나 급수밸브를 열어 물을 보충한다. 이때 일정하게 유지하려는 값인 수위가 제어량이고, 실제로 조절하는 급수량이 조작량이다. 연료량과 공기량은 연소를 조절하는 연소제어의 조작량이지 수위를 직접 유지하는 수단이 아니다. 증기량은 부하 쪽에서 결정되는 양이다.

수위제어 방식은 검출하는 요소의 수로 구분한다. 1요소식은 수위 하나만 검출해 급수밸브를 조절한다. 증기 사용이 갑자기 늘면 수위가 뒤늦게 변해 제어가 부정확해진다. 2요소식은 수위와 증기유량을 함께 검출한다. 증기 사용량이 늘면 그만큼 급수를 늘리도록 미리 대응하므로 부하 변동에도 수위 변화가 작다. 3요소식은 여기에 급수유량까지 더해 세 가지를 검출하며, 대형 보일러의 정밀 제어에 쓴다.

제어할 수 없는 요소도 구분해야 한다. 수위제어 시스템이 직접 손댈 수 있는 것은 급수밸브를 통한 물의 양이다. 수위검출, 급수량, 증기량 검출은 제어 루프 안에 있지만, 급수온도는 급수탱크나 절탄기 같은 외부 조건이 정하므로 수위제어로 바꿀 수 없다. 급수온도가 변하면 드럼 안 물이 수축·팽창해 수위에 영향을 주지만, 그것은 변동의 원인일 뿐 제어 대상이 아니다.

압력과 연소 쪽 제어는 조작 대상이 다르다. 증기 사용량과 발생량의 균형이 깨지면 증기압이 변하는데, 압력조절기는 연료량과 공기량을 비례 조절하거나 최고 사용압력에 도달하기 전에 연료 공급을 중지시켜 압력을 유지한다. 방출밸브는 압력이 이상 상승할 때 증기를 밖으로 내보내는 비상 안전장치이지 평소 압력을 조절하는 장치가 아니다. 연소 자동제어에서는 공기량을 연료 공급량에 맞추어 조절해 공기비를 일정하게 유지하고, 연소제어의 조작량은 연료량과 공기량이 된다.