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Governor 원리 및 분류

 

1. Governor 의 기본원리

 

1) Governor 의 정의 원동기의 속도를 검출해서 요구한 설정속도가 되도록 연료, Steam 등을 조절하는 장치.

 

2) 원동기 의 정의 열 에너지 및 수력 에너지를 기계적 출력으로 변환하는 장치.

(Steam Turbine, Gas Turbine, Diesel Engine, Gas Engine, Zet Engine, 등)

 

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3) Governor 의 기본 원리 자동차는 원동기, 언덕은 운전 Load 그리고 운전자는 Governor 로 생각하여 다음 2 가지 예시를 통하여 기본원리를 이해.

 

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(1) 예시 1

자동차가 언덕을 오르고 있으며, Load 는 증가되고 있는 상황일 경우에, 실 제속도는 감소되고, 운전자는 실제속도가 원하는 속도에 미치지 못하는 것을 감지 하여 Throttle 로 연료를 증가시켜 원하는 속도가 되도록 한다.

 

(2) 예시 2

자동차가 언덕을 내려오고 있으며, Load 는 감소되는 상황일 경우에, 실제속 도는 증가되고, 운전자는 실제속도가 원하는 속도보다 빠름을 감지하여 Throttle 로 연료를 감소하여 원하는 속도가 되도록 한다.

 

 

 

 

 

4) Governor 의 구성 및 기능 대부분의 Governor는 전자식을 사용하고 있으므로 전자식 Governor의 기본구성 및 기능을 설명.

 

 

(1) 전자식 Governor에 의한 속도제어의 기본구성 및 기능

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5) Governor 의 주요 요소 모든

 

 

Governor 는 아래의 5 가지의 기본요소를 가지고 기능을 수행 한다.

 

(1) Speed Setting

Governor 의 설정속도는 원동기의 효율적 운영을 위하여 사용하는데, 최근에는 여러 가지 조건변화를 보상하여 속도를 설정한다.

기계 유압식에서는 Speeder Spring 을 사용하여 Spring 에 가해지는 힘이 많아지면 요구되는 설정 속도 값은 높아지며, 전자식에서는 전기 Signal (전압/전류)로 요구되는 속도를 설정한다.

 

(2) Sensing Speed

Governor 는 원동기 속도의 비례 분을 받는데, 기계 유압식에서는 원동기와 연결된 Drive System 으로 회전되는 Flyweight 의 원심력으로 속도를 감지 하고, 전자식에서는 Magnetic PickUp Unit(MPU), Alternator 또는 Generator 의 주파수를 감지하여 전압/전류로 변환 후 운전에 사용된다.

 

(3) Actual Speed 와 Desired Speed 의 비교

실제속도 와 설정속도는 항시 비교되어 상호간의 속도 차가 제로가 되도록 조정되고 있으며, 예를 들어 설정속도가 실제속도보다 높으면 Governor 는 연료를 증가 시키고, 실제속도가 설정속도보다 높으면 Governor 는 연료를 감소시켜 궁극적으로는 빠른 시간내에 안정된 상태에서 실제속도가 설정 속도에 도달하도록 한다.

기계 유압식에서는 Thrust-Bearing 에서, 전자식 에서는 Summing Point 에서 속도차이를 나타낸다.

 

(4) 원동기에 공급되는 연료조정

기계 유압식에서는 원동기 연료장치와 연결된 외축(Output Shaft)을 지니고 있어 Governor 가 연료 보정을 필요로 할 때 외축을 움직여서 연료를 조절 하고, 전자식에서는 전기적 Signal 을 Actuator 로 보내면 다시 기계적 힘으 로 변환되어 적절하게 연료조절을 한다.

 

(5) 원동기 안정화 유지

Feedback System 은 Thrust Bearing 이나, Summing Point 기능을 위하여 사용되기도 하며, 또한 Governor 는 연료조절이 이루어 진 이후에도 Feedback 을 통하여 원동기를 지속적으로 안정화 시키는 역할을 한다.

 

 

 

 

 

 

2. Governor 의 분류

 

1) Governor 의 분류

Governor 는 크게 Mechanical Type 과 Electronic Type 으로 구분되며, Mechanical Type 은 기계식 Governor 와 기계유압식 Governor 로 나뉘고, Electronic Type 은 Analog Governor 와 Digital Governor 로 구분된다.

 

 

 

(1) 기계식 Governor (1890 년 출시)

Flyweight 는 각각의 Throttle Valve 개폐 정도, 즉 각각의 부하에 대해 정해진 위치 를 갖음.

기계식 Governor 는 Speed, Rod, Lever, Throttle Valve, 기타 장치에 필요 한 Link 를 움직이는데 충분한 큰 Flyweight 를 사용하며, Steam Turbine 의 경우 본체의 상당 부분을 Governor가 차지하고 있음.

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(2) 기계유압식 Governor (1940 년 출시 )

Speed Load 대신에 Pilot Plunger 와 Power Piston 을 설치 실 속도와 설정속도 사이에서 Piston 의 상하의 움직임은 되풀이 되어 Hunting 을 발생.

 

종류 :

SG (Simple Governor),

PSG (Pressure Compensated Simple Governor),

TG (Turbine Governor),

UG (Universal Governor),

PG (Pressure Compensated Governor)

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(3) 전자식 Analog Governor (1960 년 출시 )

연속제어를 필요로 하는 곳에 사용되며, Iso-chronous 특성에 의한 제어방식과 Droop 특성에 의한 제어 방식 등이 있음.

 

가. Isochronous 특성에 의한 제어방식

    부하량에 관계없이 원동기의 정격속도를 유지 하도록 하는 제어방식. 따라서, 속도설정을 바꾼 경우에만 원동기 속도가 변함.

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나. Droop 특성에 의한 제어방식

   부하량의 함수로 원동기 속도가 바뀌는 제어방식

 

 ● 속도 Droop 방식

- Governor의 출력 위치(연료량/증기량)에 대한 속도(주파수)의 함수로 제어

- 발전기를 한전과 병렬운전을 하면 원동기 속도(발전기주파수)는 한전 주파수에 고정되어 일정하게 됨

- 전자 Governor의 출력의 일부를 직접 입력에 Feed Back 을 걸기 때문에 System 안전성을 증가 시킴.

 

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● 전력 (Kw) Droop 방식

- 발전기의 출력/부하(Kw)를 전자 Governor에 입력해서 속도 설정치에 Bias 를 건다.

 

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(4) 전자식 Digital Governor (1980 년 출시 )

 

수치제어 (불연속제어) 를 하는 곳에 사용되며, Woodward 505, 501, 515 제품이 대부분 공장에 설치되어 있으며, 이 외에도 Peak150, Protech 203 (Over Speed Protection System) 등 다양함.

다음 그림은 가장 많이 사용되는 WW 505 Model 의 Basic Program 구성 및 원동기 Steam Turbine 과의 연계도이다.

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2) 전자식 과 기계식 Governor 의 구성요소별 비교

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댓글 2

1등 apple2e
PID제어를 공부중, 좋은 자료를 발견했네요. 고맙습니다.
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2020.08.05. 08:13
권한이 없습니다.