KR101124281B1 - The equipment of reliability test of the gas turbine blade with internal cooling holes and the test method - Google Patents

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Abstract

본 발명은 중공형 가스터빈 블레이드의 내구성 시험 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 금속온도를 낮추기 위하여 내부에 복잡한 냉각유로를 갖고 있는 가스터빈 블레이드의 성능과 냉각성능을 측정하고, 다양한 운전조건에서 내구성(열-기계적 수명)을 측정하기 위한 중공형 가스터빈 블레이드의 내구성 시험 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for testing the durability of a hollow gas turbine blade, and more particularly, to measure the performance and cooling performance of a gas turbine blade having a complex cooling flow path therein to reduce the metal temperature, and to measure the durability under various operating conditions. An apparatus and method for testing durability of hollow gas turbine blades for measuring (thermo-mechanical life).

공기압축기, 블레이드, 전기히터, 연소기, 시험용 덕트 Air compressors, blades, electric heaters, combustors, test ducts

Description

중공형 가스터빈 블레이드의 내구성시험 장치 및 방법{The equipment of reliability test of the gas turbine blade with internal cooling holes and the test method}The equipment of reliability test of the gas turbine blade with internal cooling holes and the test method}

본 발명은 중공형 가스터빈 블레이드의 내구성 시험 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 금속온도를 낮추기 위하여 내부에 복잡한 냉각유로를 갖고 있는 가스터빈 블레이드의 성능과 냉각성능을 측정하고, 다양한 운전조건에서 내구성(열-기계적 수명)을 측정하기 위한 중공형 가스터빈 블레이드의 내구성 시험 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for testing the durability of a hollow gas turbine blade, and more particularly, to measure the performance and cooling performance of a gas turbine blade having a complex cooling flow path therein to reduce the metal temperature, and to measure the durability under various operating conditions. An apparatus and method for testing durability of hollow gas turbine blades for measuring (thermo-mechanical life).

본 고안은 중공형 가스터빈 블레이드의 개발에 있어서 가장 중요한 블레이드의 냉각성능 및 내구성시험 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a cooling performance and durability test apparatus and method of the blade most important in the development of a hollow gas turbine blade.

일반적으로 가스터빈 블레이드는 고온의 연소가스의 열에너지를 기계적 에너지로 변환하여 전기를 생산하기 위한 부품으로 1200℃ 이상 되는 고온의 연소가스와 접촉함에 따라 블레이드 금속의 온도를 낮추기 위하여 다양한 냉각유로를 갖고 있다. In general, the gas turbine blade is a component for producing electricity by converting thermal energy of high temperature combustion gas into mechanical energy and having various cooling flow paths to lower the temperature of the blade metal as it comes into contact with the high temperature combustion gas of more than 1200 ° C. .

이러한 냉각유로는 블레이드 외부를 흐르는 연소가스의 주유동과 혼합되어 복잡한 유로를 형성하며, 따라서 일반적인 유동해석을 통해서 블레이드의 성능을 평가하고, 블레이드 금속의 온도를 평가하는 것이 불가능하다.Such cooling flow paths are mixed with the main flow of combustion gas flowing outside the blades to form a complicated flow path. Therefore, it is impossible to evaluate the performance of the blades and the temperature of the blade metal through general flow analysis.

따라서, 블레이드의 냉각성능은 실험에 의존할 수밖에 없으며, 기존의 실험설비는 블레이드의 냉각성능은 시험을 수행하고 있으나 내구성 시험은 수행하지 못하고 실제 가스터빈에 장착하여 그 신뢰도를 평가하고 있는 실정이다.Therefore, the cooling performance of the blade is inevitably dependent on the experiment, the existing experimental equipment is performing the test of the cooling performance of the blade, but does not perform the durability test, the situation is installed in the actual gas turbine to evaluate the reliability.

그러나, 상기와 같은 기존의 내구성 시험은 가스터빈 설비를 사용하여 하기 때문에 막대한 비용이 소요되며, 시험시 문제가 발생되면 전체 설비가 손상되는 등 막대한 파급손상이 발생된다.However, the existing durability test as described above takes a huge cost because it uses a gas turbine equipment, and if a problem occurs during the test, a huge ripple damage such as damage to the entire equipment occurs.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 블레이드의 성능과 냉각성능을 시험하고, 블레이드의 내구성 시험을 할 수 있는 중공형 블레이드의 시험장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the conventional problems as described above, an object of the present invention is to test the blade performance and cooling performance, and the test apparatus and method of the hollow blade that can be tested for durability of the blade. The purpose is to provide.

본 발명의 목적 및 장점들은 이하 더욱 상세히 설명될 것이며, 실시예에 의해 더욱 구체화될 것이다. 또한 본 발명의 목적 및 장점들은 청구범위에 나타난 수단 및 이들의 조합에 의해 실현될 수 있다.The objects and advantages of the present invention will be described in more detail below, and will be further embodied by the examples. Further objects and advantages of the invention may be realized by the means indicated in the claims and combinations thereof.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 가스터빈 블레이드의 성능과 냉각성능, 내구성을 시험할 수 있는 시험장치에 관한 것으로, 공기를 압축 생산하여 높은 공압으로 저장할 수 있는 공기압축기와, 상기 공기압축기와 연결되며 공기를 저장하는 공기저장조와. 상기 공기저장조와 연결되어 상기 공기압축기를 통해 유입된 공기를 보관할 수 있는 냉각용 공기저장조와, 상기 냉각용 공기저장조와 연결되며, 유량조절밸브에 의해 공기의 유량이 조절되어 시험체인 블레이드의 내면에 공급되는 공기를 가열할 수 있는 공기가열기와, 상기 공기저장조와 연결되어 공기압축기를 통해 유입된 공기를 보관할 수 있는 연소공기용 공기저장조와, 상기 연소공기용 공기저장조에서 공급되는 공기와 혼합되게 가스를 공급하는 가스저장조와, 상기 연소공기용 공기저장조 및 상기 가스저장조와 연결되어 공급되는 공기 및 가스를 혼합하여 고온으로 가열할 수 있도록 하는 동시에 시험체인 블레이드의 외면에 고온의 공기를 공급할 수 있는 연소기와, 상기 냉각용 공기를 가열할 수 있는 공기가열기와, 연소공기를 가열할 수 있는 연소기와 연결되며 그 내부에 시험체인 블레이드가 고정설치될 수 있도록 한 시험용 덕트와, 상기 블레이드에 설치되어 온도 및 압력을 측정할 수 있도록 한 온도센서 및 압력센서를 포함하는 중공형 가스터빈 블레이드의 내구성시험 장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention relates to a test apparatus that can test the performance, cooling performance, and durability of a gas turbine blade, an air compressor capable of compressing and storing air at high pneumatic pressure, and the air compressor Connected to an air reservoir to store air. A cooling air storage tank connected to the air storage tank to store the air introduced through the air compressor, and connected to the cooling air storage tank, and a flow rate of the air is controlled by a flow control valve to control the inner surface of the test chain blade. An air heater capable of heating the supplied air, an air storage tank for combustion air connected to the air storage tank for storing the air introduced through the air compressor, and mixed with air supplied from the air storage tank for combustion air The gas storage tank for supplying gas, the air storage tank for combustion air and the air and gas supplied in connection with the gas storage tank can be mixed and heated to a high temperature, and high temperature air can be supplied to the outer surface of the test chain blade. A combustor, an air heater capable of heating the cooling air, and combustion air Of a hollow gas turbine blade including a test duct connected to a combustor and having a test chain blade fixed thereto, and a temperature sensor and a pressure sensor installed at the blade to measure temperature and pressure. Provide durability test equipment.

또한 본 발명에 있어서, 상기 시험체인 블레이드는 외주면을 따라 온도센서가 설치될 수 있도록 다수의 홈이 형성된 것을 특징으로 한다.In the present invention, the test chain blade is characterized in that a plurality of grooves are formed so that the temperature sensor can be installed along the outer peripheral surface.

또한 본 발명에 있어서,상기 시험용 덕트는 고온과의 접촉에 의해 손상이 되지 않도록 내면에 열차폐 코팅된 것을 특징으로 한다.In addition, in the present invention, the test duct is characterized in that the heat shield is coated on the inner surface so as not to be damaged by contact with high temperature.

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따라서, 본 발명에 따른 중공형 가스터빈 블레이드의 내구성 시험 장치는 가 스터빈 블레이드의 성능과 냉각성능, 내구성 시험을 수행할 수 있기 때문에 가스터빈의 핵심설비인 가스터빈 블레이드 개발에 경제성과 신뢰성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.Therefore, the durability test apparatus of the hollow gas turbine blade according to the present invention can perform the gas turbine blade performance, cooling performance, and durability tests, thereby improving economic efficiency and reliability in the development of gas turbine blades, which are the core facilities of the gas turbine. There is an advantage to this.

이하 본 발명에 따른 중공형 가스터빈 블레이드의 내구성 시험 장치의 구성 및 방법을 바람직한 실시예와 첨부된 도면을 참조로 더욱 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a configuration and method of a durability test apparatus for a hollow gas turbine blade according to the present invention will be described in more detail with reference to a preferred embodiment and the accompanying drawings.

도 1 은 본 발명에 따른 중공형 블레이드 내구성 시험장치의 구성도이고, 도 2 는 본 발명에 따른 중공형 블레이드 내구성 시험장치의 시험부를 개략적으로 도시한 확대도이며, 도 3 은 중공형 블레이드의 금속 온도 측정용 시험블레이드의 상세도이다.1 is a configuration diagram of a hollow blade durability test apparatus according to the present invention, Figure 2 is an enlarged view schematically showing a test part of the hollow blade durability test apparatus according to the present invention, Figure 3 is a metal of the hollow blade Detailed drawing of the test blade for temperature measurement.

본 발명에 따른 중공형 가스터빈 블레이드의 내구성 시험 장치는 블레이드의 성능과 냉각성능을 측정할 수 있도록 한 것을 가장 큰 특징으로 하는 것으로, 도 1 에 도시된 바와 같이, 공기압축기(10), 공기저장조(20), 맥동조정용 공기저장조(40), 냉각용 공기저장조(60), 연소기(90), 가열기(100), 온도센서(230), 압력센서(240), 온도안정용 챔버(50), 시험용 덕트(110)를 포함한다.The durability test apparatus of the hollow gas turbine blade according to the present invention is characterized in that it is possible to measure the performance and cooling performance of the blade, as shown in Figure 1, the air compressor 10, air storage tank (20), pulsation adjustment air reservoir (40), cooling air reservoir (60), combustor (90), heater (100), temperature sensor (230), pressure sensor (240), temperature stabilization chamber (50), test Duct 110.

공기압축기(10)는 외부의 공기를 압축하여 높은 공압으로 공급하는 것으로, 공기저장조(20)와 연결되어 냉각공기와 연소용 공기를 공급하기 위한 것이다.The air compressor 10 compresses external air and supplies the air at high pneumatic pressure. The air compressor 10 is connected to the air storage tank 20 to supply cooling air and combustion air.

공기저장조(20)는 공기를 저장하는 것으로, 상기 공기압축기(10)에 의해 압축된 공기를 후술하는 구성요소에 공급할 수 있도록 저장하는 하는 역할을 한다. 여기서, 상기 공기저장조(20) 및 후술하는 모든 공기저장조(20,30,40,110,120)에는 도면에 도시되어 있지는 않지만, 공기저장조(20,30,40,110,120) 내의 공기압력을 측정할 수 있는 압력계가 설치되도록 하는 것이 바람직하다.The air storage tank 20 stores air, and serves to store the air compressed by the air compressor 10 so that the air can be supplied to a component described later. Here, although not shown in the drawings, the air reservoir 20 and all the air reservoirs 20, 30, 40, 110, and 120 to be described later are installed so that a pressure gauge capable of measuring the air pressure in the air reservoirs 20, 30, 40, 110, and 120 is installed. It is desirable to.

또한, 상기 공기압축기(10)와 공기저장조(20) 사이에는 상기 공기압축기(10)가 운전되지 않을 때 공기저장조(20)에 있는 공기가 상기 공기압축기(10)로 역류되지 않도록 역류방지 밸브(10-1)인 체크밸브를 설치하는 것이 바람직하다.In addition, a non-return valve may prevent the air in the air reservoir 20 from flowing back to the air compressor 10 when the air compressor 10 is not operated between the air compressor 10 and the air storage tank 20. It is preferable to install a check valve of 10-1).

그리고, 맥동조정용 공기저장조(30)는 상기 공기저장조(20)와 연결되어 상기 공기저장조(20)를 통과한 압축된 공기의 유입, 유출에 따라 발생되는 공기압의 변화를 균일하게 유지하는 역할을 한다.In addition, the pulsation adjustment air storage tank 30 is connected to the air storage tank 20 and serves to maintain a uniform change in air pressure generated by inflow and outflow of the compressed air that has passed through the air storage tank 20. .

또한, 상기 맥동안정용 공기저장조(30)를 통과한 공기의 일부는 후술하는 도 3의 시험체인 블레이드(200)의 내부에 형성되는 냉각홀(220)에 냉각용 공기를 공급할 수 있도록 한 냉각용 공기저장조(40)와 연결되고, 일부는 블레이드(200)의 외주면에 고온의 연소공기를 공급할 수 있도록 한 연소공기용 공기저장조(110)와 연결된다.In addition, a part of the air passing through the ganganjung air storage tank 30 for cooling the air to supply the cooling air to the cooling hole 220 formed in the blade 200 of the test chain of FIG. It is connected to the reservoir 40, and part of it is connected to the combustion air storage tank 110 for supplying high-temperature combustion air to the outer peripheral surface of the blade (200).

상기 냉각용 공기저장조(40)는 온도안정용 챔버(80) 및 공기가열기(70)와 연결되는 것으로, 상기 공기압축기(10)를 통해 유입된 공기를 일정시간 보관한 후 일부는 공기가열기(70)인 전기히터로 공급하여 고온으로 가열한 후 온도안정용 챔버로 향하도록 하고, 일부는 온도안정용 챔버(80)로 직접 향하도록 한다. 이때, 상기 공기가열기(70)로 공급되는 공기의 유량과 상기 온도안정용 챔버(80)로 공급되는 공기의 유량을 조절할 수 있도록 상기 냉각용 공기저장조(40)와 연결되는 온도안정용 챔버(80) 및 공기가열기(70) 사이에는 각각 유량조절밸브(50,60)를 구비하도록 하는 것이 바람직하다.The cooling air storage tank 40 is connected to the temperature stabilization chamber 80 and the air heater 70, and after storing the air introduced through the air compressor 10 for a predetermined time, a part of the air heater ( 70) is supplied to the electric heater to be heated to a high temperature and then directed to the temperature stabilization chamber, and part is directed directly to the temperature stabilization chamber 80. At this time, the temperature stabilization chamber 80 is connected to the cooling air storage tank 40 to adjust the flow rate of the air supplied to the air heater 70 and the flow rate of the air supplied to the temperature stabilization chamber 80. And between the air heater 70 is preferably provided with a flow control valve (50, 60), respectively.

상기 온도안정용 챔버(80)는, 상기 냉각용 공기저장조(40)로부터 공급되는 공기를 일정한 온도로 저장하는 것으로, 상기 냉각용 공기저장조(40)로부터 직접 공급되는 공기와, 공기가열기(70)를 거쳐 공급되는 공기를 혼합하여 균일한 온도를 가질 수 있도록 하는 역할을 한다. The temperature stabilizing chamber 80 is to store the air supplied from the cooling air storage tank 40 at a constant temperature, the air directly supplied from the cooling air storage tank 40, and the air heater 70 It serves to mix the air supplied through to have a uniform temperature.

그리고, 상기 온도안정용 챔버(80)를 거친 냉각공기는 유량계(100)를 거쳐 블레이드(200)의 내부에 형성되는 냉각홀(220)에 공급되게 된다. 이때, 상기 온도안정용 챔버(80)와 유량계(100) 사이에는 공기량을 조절할 수 있는 냉각용 유량조절밸브(90)를 설치하여 일정량의 공기가 시험용 덕트(180) 내에 마련된 블레이드(200)에 공급될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.In addition, the cooling air passing through the temperature stabilization chamber 80 is supplied to the cooling hole 220 formed in the blade 200 via the flow meter 100. At this time, between the temperature stabilization chamber 80 and the flow meter 100 is installed a cooling flow rate control valve 90 that can adjust the amount of air to be supplied to the blade 200 provided in a predetermined amount of air in the test duct 180 It is desirable to be able to.

즉, 공기가열기(70)를 통과하여 일정온도로 가열된 공기는 온도안정용 챔버(80)에서 냉각용 공기저장조(40)로부터 직접 공급된 공기와 혼합되어 균일한 온도를 가지며, 냉각용 유량조절밸브(90)에 유량이 조절되어 블레이드(200)에 형성되는 홈(210)을 통해 내부에 형성되는 냉각홀(220)로 공급된다.(도 3참조) 이때, 온도 안정용 챔버(80)의 냉각용 공기 온도는 유량조절밸브(50, 60)에 의해 조절된다. That is, the air heated to a predetermined temperature through the air heater 70 is mixed with the air directly supplied from the cooling air storage tank 40 in the temperature stabilization chamber 80 has a uniform temperature, the flow rate for cooling The flow rate is adjusted to the valve 90 and is supplied to the cooling hole 220 formed therein through the groove 210 formed in the blade 200. (See FIG. 3) At this time, cooling of the temperature stabilization chamber 80 is performed. Air temperature is controlled by the flow control valve (50, 60).

한편, 연소공기용 공기저장조(110)는 상기 맥동안정용 공기저장조(30)에서 공급되는 일부의 공기를 일정시간 보관한 후 후술하는 연소기(160)로 공급하는 역할을 한다.On the other hand, the combustion air storage tank 110 serves to supply a combustor 160 to be described later after storing a portion of the air supplied from the air storage tank 30 for the pulse period for a predetermined time.

또한, 상기 연소공기용 공기저장조(110)와 인접하게 가스저장조(120)가 마련된다. 상기 가스저장조(120)는 공급된 연소공기와 혼합되어 상기 연소공기가 고온으로 가열될 수 있도록 하는 것으로, 상기 연소공기용 공기저장조(110)와 마찬가지로 연소기(160)와 연결된다.In addition, the gas storage tank 120 is provided adjacent to the air storage tank 110 for the combustion air. The gas storage tank 120 is mixed with the supplied combustion air so that the combustion air can be heated to a high temperature, and is connected to the combustor 160 similarly to the air storage tank 110 for the combustion air.

이때, 상기 연소공기용 공기저장조(110) 및 가스저장조(120)와 연결되는 연소기(160) 사이에는 각각 공기의 유량을 조절할 수 있는 유량조절밸브(130-1,130-2) 및 유량계(140,150)를 설치하여 상기 연소기(160)로 공급되는 연소공기 및 가스의 유량을 조절할 수 있도록 한다.At this time, between the air storage tank 110 and the combustor 160 is connected to the gas storage tank 120 for the combustion air flow control valve 130-1, 130-2 and flow meters (140, 150) that can control the flow of air, respectively It is installed to adjust the flow rate of the combustion air and gas supplied to the combustor 160.

연소기(160)는 상기 연소공기용 공기저장조(110)와 상기 가스저장조(120)에서 각각 공급된 연소공기와 가스를 혼합하여 고온으로 가열할 수 있도록 하는 역할을 하며, 온도안정용 챔버(170)와 연결된다.The combustor 160 serves to mix the combustion air and the gas supplied from the combustion air storage tank 110 and the gas storage tank 120 so as to be heated to a high temperature, and the temperature stabilization chamber 170 and Connected.

상기 온도안정용 챔버(170)는 상기 연소기(160)에서 공급된 고온의 공기를 보관하는 동시에 일정한 온도로 유지될 수 있도록 하는 역할을 하는 것으로, 상기 온도안정용 챔버(170)를 거쳐 온도가 일정하게 유지되면 상기 고온의 공기가 시험용 덕트(180) 내에 마련된 블레이드(200)의 외주면으로 공급되어 블레이드(200)를 가열하게 되는 것이다.The temperature stabilizing chamber 170 serves to keep the high temperature air supplied from the combustor 160 and to maintain a constant temperature, the temperature is maintained constant through the temperature stabilizing chamber 170 When the high temperature air is supplied to the outer circumferential surface of the blade 200 provided in the test duct 180 to heat the blade 200.

이때, 상기 시험용 덕트(180)는 내부에 중공을 갖는 것으로, 상기 블레이드(200)가 설치될 수 있도록 형성되며, 상기 블레이드(200)의 내부는 고온과의 접촉에 의해 손상이 되지 않도록 열차폐 코팅되도록 한다.In this case, the test duct 180 has a hollow therein, and the blade 200 is formed so that the blade 200 can be installed, and the inside of the blade 200 is heat shielded so as not to be damaged by contact with high temperature. Be sure to

따라서, 상술한 냉각용 공기저장조(40)를 통과한 냉각공기는 상기 온도안정용 챔버(80)에서 상기 냉각용 공기저장조(40)로부터 직접 공급된 공기와 상기 공기가열기(70)에 의해 가열된 고온의 공기가 혼합되어 균일한 온도로 조정된 후 상기 냉각용 유량조절밸브(90)를 통해 일정량의 공기가 블레이드(200) 내부에 형성되는 냉각홀(220)에 공급되고, 상기 연소공기용 공기저장조(110)를 통과한 공기는 가스저장조(120)에서 공급되는 가스와 상기 연소기(160)에서 혼합되어 고온으로 가열된 후 온도안정용 챔버(170)를 거쳐 블레이드(200) 외주면에 공급되게 되는 것이다.Therefore, the cooling air passing through the cooling air storage tank 40 described above is heated by the air heater 70 and the air directly supplied from the cooling air storage tank 40 in the temperature stabilization chamber 80. After the hot air is mixed and adjusted to a uniform temperature, a predetermined amount of air is supplied to the cooling hole 220 formed inside the blade 200 through the cooling flow control valve 90, and the combustion air is The air passing through the storage tank 110 is mixed with the gas supplied from the gas storage tank 120 and heated at a high temperature and then supplied to the outer circumferential surface of the blade 200 via the temperature stabilizing chamber 170. .

즉, 상기 냉각공기는 공기가열기(70)인 전기히터에 의해 고온(200~300℃)로 가열되어 후술하는 블레이드(200)의 홈(210)을 통해 냉각홀(220)에 공급되고, 연소공기는 연소기(160)에 의해 1500℃의 고온으로 가열되어 블레이드(200)의 외주면을 가열하게 된다.That is, the cooling air is heated to a high temperature (200 ~ 300 ℃) by the electric heater which is the air heater 70 is supplied to the cooling hole 220 through the groove 210 of the blade 200 to be described later, combustion Air is heated to a high temperature of 1500 ℃ by the combustor 160 to heat the outer peripheral surface of the blade 200.

한편, 상기 시험체인 블레이드(200)에는 금속온도를 측정하기 위한 금속온도 측정장치인 열전대가 부착될 수 있는 홈(210)이 형성되어 있으며, 그 내부에는 중공형태의 냉각홀(220)이 형성된다. 또한, 도 2 에 도시된 바와 같이, 블레이드(200)의 전 후부, 즉 블레이드(200)의 길이방향으로 온도센서(130) 및 압력센서(140)가 설치된다.On the other hand, the test chain blade 200 is formed with a groove 210 to which a thermocouple, which is a metal temperature measuring device for measuring a metal temperature, is formed, and a hollow cooling hole 220 is formed therein. . In addition, as shown in Figure 2, the front and rear of the blade 200, that is, the temperature sensor 130 and the pressure sensor 140 in the longitudinal direction of the blade 200 is installed.

구체적으로, 상기 블레이드(200)는 도 3 에 도시된 바와 같이, 길이방향으로 익형의 표면에 블레이드(200)의 금속온도를 측정할 수 있도록 외주면을 따라 다수의 홈(210)을 형성하고, 이 홈(210)에 온도센서(230)인 열전대를 설치한다. 이때, 상기 열전대는 홈(210)을 통해 유동되는 공기의 유동에 따른 영향을 적게 받도록 0.6mm 직경의 원통형으로 길이방향으로 형성된 홈(210)에 0.5mm 직경의 열전대 일단을 용접한 후 표면을 매끈하게 연마되도록 한다. 또한 상기 열전대의 타단은 시험용 덕트(180)의 외부로 인출하여 계측장치와 연결되도록 구성되어 있다.Specifically, as shown in FIG. 3, the blade 200 forms a plurality of grooves 210 along the outer circumferential surface of the blade 200 to measure the metal temperature of the blade 200 on the surface of the airfoil in the longitudinal direction. A thermocouple that is a temperature sensor 230 is installed in the groove 210. In this case, the thermocouple is welded to the groove 210 formed in the longitudinal direction in the longitudinal direction of the 0.6mm diameter cylindrical so as to be less affected by the flow of air flowing through the groove 210 and then smooth the surface of the thermocouple To be polished. In addition, the other end of the thermocouple is configured to be drawn out of the test duct 180 to be connected to the measuring device.

따라서, 블레이드(200)의 성능시험과 냉각성능시험은 상기한 시험장치에 연소가스와 공기를 공급하여 유량에 따른 온도, 압력 등을 측정하여 성능을 계산한다. 또한, 내구성 시험은 시험용 블레이드(200)를 제거하고 실제 사용하고자 하는 블레이드를 시험장치에 장착하여 성능시험 시 측정한 온도분포를 갖는 유량을 조절하여 일정 열사이클을 갖는 열-기계 피로시험을 수행함으로써 측정치를 얻게 된다.
즉, 성능시험 및 냉각성능시험을 통해 블레이드(200)의 각 부분에 따른 온도분포 데이터를 확보하고, 이후 실제 사용하는 블레이드(200)에 상기 데이터의 온도와 일치하도록 유량을 조절하여 블레이드를 가열함으로써, 일정 열사이클을 갖는 열-기계 피로시험을 수행하여 측정치를 얻는다.Therefore, the performance test and the cooling performance test of the blade 200 calculates the performance by measuring the temperature, pressure, etc. according to the flow rate by supplying combustion gas and air to the test apparatus. In addition, the durability test is performed by removing the test blade 200 and mounting the blade to be actually used in the test apparatus to perform a thermo-mechanical fatigue test having a constant thermal cycle by adjusting the flow rate having the temperature distribution measured in the performance test. You get a measurement.
That is, by securing the temperature distribution data for each part of the blade 200 through the performance test and the cooling performance test, and then by heating the blade by adjusting the flow rate to match the temperature of the data to the blade 200 actually used The measurements are obtained by performing a thermo-mechanical fatigue test with a constant heat cycle.

그리고, 상기 블레이드(200)를 가열한 고온의 가스를 회수하여 재사용하기 위한 바이패스 댐퍼(Bypass Damper)(190)가 설치하여 상기 블레이드(200)를 가열한 고온의 가스를 회수하도록 하는 것이 바람직하다.In addition, a bypass damper 190 for recovering and reusing the hot gas heated to the blade 200 may be installed to recover the hot gas heated to the blade 200. .

지금까지, 본 발명의 실시예를 기준으로 상세히 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시예와 실질적인 균등범위까지 포함된다 할 것이다.So far, the present invention has been described in detail with reference to embodiments of the present invention, but the scope of the present invention is not limited thereto, and it will be included to substantially equivalent ranges with the embodiments of the present invention.

또한, 상기 설명에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 중공형 가스터빈 블레이드의 내구성 시험 장치의 기술은 매우 단순하나, 그 기술적 효과는 매우 크다는 점에서도 본 발명의 기술적 장점은 매우 명확하다 할 것이다.In addition, as shown in the above description, the technology of the durability test apparatus of the hollow gas turbine blade according to the present invention is very simple, but the technical advantages of the present invention will be very clear in that the technical effect is very large. .

도 1 은 본 발명에 따른 중공형 블레이드 내구성 시험장치의 구성도;1 is a block diagram of a hollow blade durability test apparatus according to the present invention;

도 2 는 본 발명에 따른 중공형 블레이드 내구성 시험장치의 시험부를 개략적으로 도시한 확대도;Figure 2 is an enlarged view schematically showing a test section of the hollow blade durability test apparatus according to the present invention;

도 3 은 중공형 블레이드의 금속 온도 측정용 시험블레이드의 상세도이다.3 is a detailed view of a test blade for measuring the metal temperature of the hollow blade.

〈도면의 주요부분에 대한 부호설명〉<Code Description of Main Parts of Drawing>

10 : 공기압축기 10-1 : 역류방지 밸브10: air compressor 10-1: non-return valve

20 : 공기저장조 30 : 맥동조정용 공기저장조20: air reservoir 30: pulsation adjustment air reservoir

40 : 냉각용 공기저장조 50 : 유량조절밸브40: cooling air storage tank 50: flow control valve

60 : 유량조절밸브 70 : 공기가열기60: flow control valve 70: air heater

80 : 온도안정용 챔버 90 : 냉각용 유량조절밸브80: temperature stabilization chamber 90: cooling flow control valve

100 : 유량계 110 : 연소공기용 공기저장조100: flow meter 110: air storage tank for combustion air

120 : 가스저장조 130-1 : 유량조절밸브120: gas storage tank 130-1: flow control valve

130-2: 유량조절밸브 140 : 유량계130-2: flow control valve 140: flow meter

150 : 유량계 160: 연소기150: flow meter 160: combustor

170 : 온도안정용 챔버 180 : 시험용 덕트170: temperature stabilization chamber 180: test duct

190 : 바이패스 댐퍼 200 : 블레이드190: bypass damper 200: blade

210 : 홈 220 : 냉각홀210: groove 220: cooling hole

230 : 온도센서 240 : 압력센서230: temperature sensor 240: pressure sensor

Claims (4)

가스터빈 블레이드의 성능과 냉각성능, 내구성을 시험할 수 있는 시험장치에 관한 것으로, The present invention relates to a test apparatus that can test the performance, cooling performance, and durability of a gas turbine blade. 공기를 압축 생산하여 저장할 수 있는 공기압축기와;An air compressor capable of compressing and producing air; 상기 공기압축기와 연결되며 공기를 저장하는 공기저장조와;An air storage tank connected to the air compressor and storing air; 상기 공기저장조와 연결되어 상기 공기압축기를 통해 유입된 공기를 보관할 수 있는 냉각용 공기저장조와;A cooling air storage tank connected to the air storage tank to store the air introduced through the air compressor; 상기 냉각용 공기저장조와 연결되며, 유량조절밸브에 의해 공기의 유량이 조절되어 시험체인 블레이드의 내부에 형성되는 냉각홀에 공급되는 공기를 가열할 수 있는 공기가열기와;An air heater connected to the cooling air storage tank and configured to heat the air supplied to the cooling hole formed in the blade of the test chain by adjusting the flow rate of air by a flow control valve; 상기 공기저장조와 연결되어 공기압축기를 통해 유입된 공기를 보관할 수 있는 연소공기용 공기저장조와;An air storage tank for combustion air connected to the air storage tank to store the air introduced through the air compressor; 상기 연소공기용 공기저장조에서 공급되는 공기와 혼합되게 가스를 공급하는 가스저장조와;A gas storage tank for supplying gas to be mixed with air supplied from the air storage tank for combustion air; 상기 연소공기용 공기저장조 및 상기 가스저장조와 연결되어 공급되는 공기 및 가스를 혼합하여 고온으로 가열할 수 있도록 하는 동시에 시험체인 블레이드의 외주면에 고온의 공기를 공급할 수 있는 연소기와;A combustor capable of supplying hot air to the outer circumferential surface of the blade, which is connected to the combustion air storage tank and the gas storage tank, to be heated and heated at a high temperature; 상기 냉각용 공기를 가열할 수 있는 공기가열기와, 연소공기를 가열할 수 있는 연소기와 연결되며 그 내부에 시험체인 블레이드가 고정설치될 수 있도록 한 시험용 덕트와;A test duct connected to an air heater capable of heating the cooling air and a combustor capable of heating combustion air, and having a test chain blade fixedly installed therein; 상기 블레이드에 설치되어 온도 및 압력을 측정할 수 있도록 한 온도센서 및 압력센서를 포함하는 중공형 가스터빈 블레이드의 내구성시험 장치.Durability test apparatus of a hollow gas turbine blade installed on the blade comprising a temperature sensor and a pressure sensor to measure the temperature and pressure. 청구항 1에 있어서, 상기 시험체인 블레이드는 외주면을 따라 온도센서가 설치될 수 있도록 다수의 홈이 형성된 것을 특징으로 하는 중공형 가스터빈 블레이드의 내구성시험 장치.The apparatus of claim 1, wherein the test chain blade has a plurality of grooves formed therein so that a temperature sensor can be installed along an outer circumferential surface thereof. 청구항 1에 있어서,상기 시험용 덕트는 고온과의 접촉에 의해 손상이 되지 않도록 내면에 열차폐 코팅된 것을 특징으로 하는 중공형 가스터빈 블레이드의 내구성시험 장치.The apparatus of claim 1, wherein the test duct is thermally coated on an inner surface of the test duct so as not to be damaged by contact with a high temperature. 삭제delete
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