KR101400340B1 - 통합 필터 하우스를 구비한 장치 - Google Patents

Abstract

통합 필터 하우스를 구비한 장치가 개시된다. 본 발명에 따른 통합 필터 하우스를 구비한 장치는 제1 필터 하우스와; 상기 제1 필터 하우스를 통해 필터링된 에어(air)를 공급받는 제1 장비와; 상기 제1 필터 하우스에 인접하여 배치되며, 상기 제1 필터 하우스와 기류적으로 연결되는 제2 필터 하우스와; 상기 제2 필터 하우스를 통해 필터링된 에어를 공급받는 제2 장비와; 상기 제1 필터 하우스와 상기 제2 필터 하우스 사이에 설치되는 블로워(Blower)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

통합 필터 하우스를 구비한 장치{Apparatus having common filter house}

본 발명은 통합 필터 하우스를 구비한 장치에 관한 것이다.

가스 터빈 패키지에 설치되는 필터 하우스는 터빈 시스템에 공기를 공급하는 공기 유입부의 상단에 설치되어, 대기중의 먼지나 이물질, 수분 등을 걸러 내는 역할을 한다.

가스 터빈은 대형이면서도 매우 정밀하게 구성되어 있으며, 특히 압축기로 유입되는 대기 중의 공기를 정화시키기 위한 전처리용 에어 필터를 필수적으로 사용해야 한다.

유입되는 공기의 양이 많고, 외부 공기가 충분히 정화되어야 하기 때문에, 다수개의 필터가 가로 및 세로 방향을 따라 일정한 배열을 이루어 필터 하우스 내에 설치되게 된다.

필터 하우스는 내부에 필터를 설치하여 유지 보수에 용이 하도록 공간 배치가 되어 있으며, 가스 터빈의 대기 유입량이 크기 때문에 필터 하우스의 크기도 매우 크다.

필터 하우스의 규모가 크기 때문에, 각 가스 터빈 패키지의 폭을 결정하는 요소 중 필터 하우스가 차지하는 비중이 크며, 각 가스 터빈 패키지당 하나의 필터 하우스를 가지고 있어야 한다.

또한, 작업자가 접근 및 유지/보수에 용이하도록 각각의 필터 하우스에는 도어 및 플랫폼이나 레더(ladder)를 설치한다. 즉, 작업자의 이동 경로 및 작업을 위한 최소한의 공간이 추가로 고려되어야 한다.

통상 해양 생산 설비에는 2기에서 3기 가량의 가스 터빈 발전기 패키지가 설치되는데, 각 패키지 별로 필터 하우스를 설치하게 되면 공간이 많이 필요하게 된다.

가스 터빈의 성능을 조절하는 데에는 여러 가지 방법이 요구되며, 그 중 하나로서 터빈에 유입되는 공기의 양을 조절하는 방법이 있다. 이를 위해, 종래에는 가스 터빈의 앞 단에 설치된 IGV(inlet guide vane)를 통하여 공기 유입량을 조절하였다.

1대의 터빈 기준으로는 유입되는 공기의 유량 조절이 제한적일 수 밖에 없으며, 2기가 함께 운전할 경우에도 필터 하우스를 포함한 공기 유입부가 장비 별로 분리되어 있기 때문에, 장비 간 유동적인 유량 조절 및 활용도가 떨어지는 문제가 있다.

제한된 공간에 대형 장비를 설치해야 하는 해양 설비의 특성상, 장비의 설치 면적을 줄일 수 있는 방안이 필요한 실정이다.

전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.

한편, 한국공개특허 10-2007-0121552호에는 내부에 위치된 출력 증대 시스템(40)을 갖는 가스 터빈 입구 필터 하우스(100)용의 공기 바이패스 시스템(110)에 있어서, 상기 출력 증대 시스템(40) 주위의 상기 입구 필터 하우스(100) 상에 위치된 덕트(120)와, 상기 덕트(120)를 개폐하도록 상기 덕트(120) 내에 위치된 댐퍼(150)를 포함하는 공기 바이패스 시스템이 개시되어 있고, 미국등록특허 US7,513,107호에는 터빈과, 컴프레서와, 휠커버로 커버된 블레이드를 가지는 컴프레서 휠과, 터빈과 컴프레서 휠 사이에 배치된 에어 필터 구조를 포함하여, common 필터 구조로부터 터빈 및 컴프레서로 에어가 공급되는 에어 공급 디바이스가 개시되어 있다.

특허문헌 1 : 한국공개특허 10-2007-0121552호 특허문헌 2 : 미국등록특허 US7,513,107호

본 발명은, 장비 간 유동적인 유량 조절이 가능하고 장비의 설치 면적을 줄일 수 있는 통합 필터 하우스를 구비한 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 이외의 목적들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 제1 필터 하우스와; 상기 제1 필터 하우스를 통해 필터링된 에어(air)를 공급받는 제1 장비와; 상기 제1 필터 하우스에 인접하여 배치되며, 상기 제1 필터 하우스와 기류적으로 연결되는 제2 필터 하우스와; 상기 제2 필터 하우스를 통해 필터링된 에어를 공급받는 제2 장비와; 상기 제1 필터 하우스와 상기 제2 필터 하우스 사이에 설치되는 블로워(Blower)를 포함하는 통합 필터 하우스를 구비한 장치가 제공된다.

상기 장비는 선박에 설치되는 가스 터빈(gas turbine)을 포함할 수 있다.

상기 제1 필터 하우스와 상기 제2 필터 하우스는, 하나의 하우징 내에 일체로 통합되고, 상기 하우징 내에 설치되는 디스트리뷰터(distributor)에 의해 구획될 수 있다.

상기 디스트리뷰터는 개폐 가능하도록 설치되어, 개방시에는 상기 제1 필터 하우스와 상기 제2 필터 하우스가 기류적으로 통합되며, 폐쇄시에는 상기 제1 필터 하우스와 상기 제2 필터 하우스가 기류적으로 분리될 수 있다.

상기 블로워는 상기 디스트리뷰터에 설치되어, 상기 제1 필터 하우스와 상기 제2 필터 하우스 간의 기류의 흐름을 제어할 수 있다.

상기 블로워는 상기 제1 필터 하우스에 유입된 에어를 상기 제2 필터 하우스로 송출함으로써, 상기 제2 필터 하우스에 의해 필터링되어 유출되는 에어의 유량을 제어할 수 있다.

상기 블로워에 결합되며, 워터 미스트(water mist)를 분사하여 상기 블로워를 통과하는 공기의 온도를 낮추기 위한 워터 미스트 라인을 더 포함할 수 있다.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.

본 발명의 실시예에 따르면, 2개의 필터 하우스 사이에 블로워를 개재하고 블로워를 통한 필터 하우스 간에 유량 조절이 가능하도록 함으로써 장비 간 유동적인 유량 조절이 가능하게 되고, 이에 따라 2기의 가스 터빈을 하나의 통합 필터 하우스에 연결할 수 있어 장비 전체의 설치 면적을 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 통합 필터 하우스를 구비한 장치를 나타낸 개념도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 통합 필터 하우스를 구비한 장치를 나타낸 평면도.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

또한, 명세서에 기재된 "…부", "…유닛", "…모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

또한, 각 도면을 참조하여 설명하는 실시예의 구성 요소가 해당 실시예에만 제한적으로 적용되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상이 유지되는 범위 내에서 다른 실시예에 포함되도록 구현될 수 있으며, 또한 별도의 설명이 생략될지라도 복수의 실시예가 통합된 하나의 실시예로 다시 구현될 수도 있음은 당연하다.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일하거나 관련된 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 통합 필터 하우스를 구비한 장치를 나타낸 개념도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 통합 필터 하우스를 구비한 장치를 나타낸 평면도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 가스 터빈(90, 92), 필터 하우스(100, 102), 블로워(110), 하우징(120), 디스트리뷰터(130), 워터 미스트 라인(140)이 도시되어 있다.

본 실시예는 해양 설비에 설치되는 가장 큰 장비 중의 하나인 가스 터빈 패키지의 필터 하우스의 구성을 개선함으로써, 공간의 효율적인 사용과 작업자를 위한 플랫폼 물량을 절감한 것을 특징으로 한다.

즉, 기존에 각 가스 터빈 패키지에 개별적으로 설치하였던 필터 하우스를, 2기의 가스 터빈 패키지에 대하여 통합하여 설치한 것을 특징으로 한다.

2기의 터빈 패키지에 필터 하우스를 공용으로 사용할 경우, 가스 터빈 패키지의 설치 면적을 줄일 수 있고 유지, 보수를 위한 플랫폼과 레더(ladder)를 공용으로 사용할 수 있다.

필터 하우스에 접근하기 위한 플랫폼 및 도어의 위치의 일례는 도 2에 도시된 바와 같다.

또한, 터빈 패키지 조립시 크레인을 사용하여 한 번에 설치가 가능하므로 기존보다 효율적으로 설치가 가능하다는 장점도 있다.

통합(Common) 필터 하우스의 내부에 블로워를 설치하여 각각의 터빈에 공급되는 공기의 유량을 유동적으로 조절한다면, 공간적인 이점 외에도 장비 간 활용도(Availability)를 높일 수 있으며 장비 자체의 효율 증대에도 효과가 있다.

예를 들어, 1기의 가스 터빈 패키지의 필터 교체를 할 경우, 종래에는 장비 전체가 운전을 중단해야 하나, 본 실시예에서는 통합 필터 하우스 내에 설치된 블로워를 통하여 필터 교체를 하지 않는 장비 쪽으로 유량을 전달할 수 있으므로, 연속적으로 운전이 가능하게 된다.

이하, 본 실시예에 따른 통합 필터 하우스를 구비한 장치로서, 선박에 설치되는 가스 터빈 패키지를 예로 들어 설명한다. 가스 터빈 패키지는 필터 하우스에 가스 터빈이 결합되는 구조로 이루어지며, 필터 하우스를 통해 유입 및 필터링된 에어가 가스 터빈에 공급되는 방식으로 작동될 수 있다.

즉, 본 실시예에 따른 장비로서 가스 터빈을 예로 들어 설명하나, 가스 터빈뿐만 아니라 공기 압축기 등 필터링된 에어를 공급받아 작동되는 다양한 장비에 본 발명에 따른 기술적 사상이 적용될 수 있음은 물론이다.

본 실시예에 따른 통합 필터 하우스를 구비한 장치는, 2개의 필터 하우스(제1 필터 하우스(100), 제2 필터 하우스(102))와, 각 필터 하우스(100, 102)에 각각 연결된 2개의 가스 터빈(90, 92)으로 구성될 수 있다.

가스 터빈(90, 92)은 필터 하우스(100, 102)에 유입되어 필터링된 에어를 공급받아 작동될 수 있다.

2개의 필터 하우스(100, 102)는 인접하여 배치되며, 서로 기류적으로 연결되어 제1 필터 하우스(100)를 통해 유입된 공기가 제2 필터 하우스(102)로 보내지거나, 역으로 제2 필터 하우스(102)를 통해 유입된 공기가 제1 필터 하우스(100)로 보내질 수 있는 구조로 이루어질 수 있다.

예를 들어, 도 2에 도시된 것처럼 2개의 필터 하우스(100, 102)가 하나의 하우징(120) 내에 일체로 통합되는 형태로 구성될 수 있다. 이 경우, 하우징(120) 내에는 디스트리뷰터(130)라는 일종의 격벽(隔壁)을 설치하여 2개의 필터 하우스(100, 102)가 개별적으로 구분되도록 구획할 수 있다.

디스트리뷰터(130)는 개폐 가능하도록 설치할 수 있다. 즉, 디스트리뷰터(130) 자체를 도어(door)와 같은 구조로 설치하거나, 벽체 형태의 디스트리뷰터(130)에 도어를 설치하는 등 디스트리뷰터(130)의 전체 또는 일부가 개방될 수 있는 구조로 설치할 수 있다.

이 경우, 디스트리뷰터(130)를 개방하면 2개의 필터 하우스(100, 102)가 서로 연통되어 기류적으로 통합되며, 디스트리뷰터(130)를 폐쇄하면 각 필터 하우스(100, 102)가 개별적으로 구획되어 기류적으로 분리되어, 각각의 가스 터빈(90, 92)의 운전에 있어서의 독립성을 유지할 수 있다.

한편, 본 실시예에 따른 통합 필터 하우스를 구비한 장치에는 2개의 필터 하우스(100, 102) 사이에 블로워(110)가 설치되는 것을 특징으로 한다.

전술한 것처럼 2개의 필터 하우스(100, 102)의 사이에는 디스트리뷰터(130)가 설치되어 각 필터 하우스를 구획하므로, 블로워(110)는 디스트리뷰터(130)에 설치될 수 있다.

이에 따라, 블로워(110)를 작동시킴으로써 2개의 필터 하우스(100, 102) 간의 기류의 흐름을 제어할 수 있다. 예를 들어, 블로워(110)를 작동시켜 제1 필터 하우스(100)로부터 제2 필터 하우스(102)로 기류가 흐르도록 하거나, 역으로 제2 필터 하우스(102)로부터 제1 필터 하우스(100)로 기류가 흐르도록 할 수 있다.

이처럼, 본 실시예에 따른 블로워(110)는 제1 필터 하우스(100)에 유입된 에어를 제2 필터 하우스(102)로 송출(또는, 제2 필터 하우스(102)에 유입된 에어를 제1 필터 하우스(100)로 송출)함으로써, 제2 필터 하우스(102)를 통해 더 많은 에어가 유출되도록(또는, 제1 필터 하우스(100)를 통해 더 많은 에어가 유출되도록) 에어의 유량을 제어할 수 있다.

본 실시예는 2기의 가스 터빈(90, 92)에서 필요한 공기의 양과 적용 필터의 종류와 양에 따라 필터 하우스 및 터빈으로 연결되는 에어 덕트를 새롭게 디자인한 것이다.

필터 하우스(100, 102) 사이에는 각각의 터빈에 독립적으로 공기를 전달할 수 있도록 중간 부분에 개폐가 가능한 디스트리뷰터(130)를 설치하여, 각각의 가스 터빈(90, 92)의 운전에 있어서의 독립성을 유지할 수 있다.

또한, 필터하우스 후단부의 디스트리뷰터(130)에 블로워(110)를 설치하여, 필터를 통하여 정화된 공기가 각 장비에 유동적으로 보내어 지도록 할 수 있다.

예를 들어, 도 2에 도시된 것처럼, 각각 다른 방향으로 공기를 송출할 수 있는 2대의 블로워(110)를 설치함으로써, 각 터빈에 필요한 유량에 따라 2개의 블로워(110)를 선택적으로 작동시켜 기류의 흐름을 제어할 수 있다.

한편, 블로워(110)를 이용하여 유입되는 공기의 온도를 낮출 수도 있다.

즉, 대기의 온도가 낮을 수록 가스 터빈의 효율이 증대되므로, 필터 하우스(100, 102) 사이에 설치된 블로워(110)를 통하여 워터 미스트를 분사함으로써, 유입된 공기의 온도를 낮추는 효과를 가져올 수 있다.

이를 위해, 본 실시예에 따른 장치에는 워터 미스트를 분사하여 블로워(110)를 통과하는 공기의 온도를 낮추기 위한 워터 미스트 라인(140)을 블로워(110)에 결합하여 사용할 수 있다.

미스트(mist) 상태의 워터(water)는 가스 터빈 제조 과정에서 추가로 장착할 수 있으며, 이 경우 워터를 블로워(110)로 보내어 블로워(110)를 통해 워터 미스트가 분사되도록 블로워(110)를 활용할 수도 있다.

본 실시예에 따른 통합 필터 하우스를 구비한 장치는 전술한 바와 같이 가스 터빈뿐만 아니라 공기 압축기에도 활용될 수 있다.

즉, 해상에 설치되는 대형 공기 압축기의 경우 가스 터빈과 마찬가지로 정화된 공기가 압축기로 유입되어야 하기 때문에 필터 하우스가 필요하게 된다.

이 경우 통합된 필터 하우스를 사용함으로써 공간적인 활용도를 높일 수 있으며, 필터 하우스 내부에 설치된 블로워를 통해 가압된 공기를 압축기로 유입함으로써 압축기의 효율을 높일 수도 있다.

상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

90, 92 : 가스 터빈 100, 102 : 필터 하우스
110 : 블로워 120 : 하우징
130 : 디스트리뷰터 140 : 워터 미스트 라인

Claims (7)

1. 제1 필터 하우스와;
   상기 제1 필터 하우스를 통해 필터링된 에어(air)를 공급받는 제1 장비와;
   상기 제1 필터 하우스에 인접하여 배치되며, 상기 제1 필터 하우스와 기류적으로 연결되는 제2 필터 하우스와;
   상기 제2 필터 하우스를 통해 필터링된 에어를 공급받는 제2 장비와;
   상기 제1 필터 하우스와 상기 제2 필터 하우스 사이에 설치되는 블로워(Blower)를 포함하는 통합 필터 하우스를 구비한 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 장비는 선박에 설치되는 가스 터빈(gas turbine)을 포함하는 통합 필터 하우스를 구비한 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1 필터 하우스와 상기 제2 필터 하우스는, 하나의 하우징 내에 일체로 통합되고, 상기 하우징 내에 설치되는 디스트리뷰터(distributor)에 의해 구획되는 통합 필터 하우스를 구비한 장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 디스트리뷰터는 개폐 가능하도록 설치되어, 개방시에는 상기 제1 필터 하우스와 상기 제2 필터 하우스가 기류적으로 통합되며, 폐쇄시에는 상기 제1 필터 하우스와 상기 제2 필터 하우스가 기류적으로 분리되는 통합 필터 하우스를 구비한 장치.
5. 제3항에 있어서,
   상기 블로워는 상기 디스트리뷰터에 설치되어, 상기 제1 필터 하우스와 상기 제2 필터 하우스 간의 기류의 흐름을 제어하는 통합 필터 하우스를 구비한 장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 블로워는 상기 제1 필터 하우스에 유입된 에어를 상기 제2 필터 하우스로 송출함으로써, 상기 제2 필터 하우스에 의해 필터링되어 유출되는 에어의 유량을 제어하는 통합 필터 하우스를 구비한 장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 블로워에 결합되며, 워터 미스트(water mist)를 분사하여 상기 블로워를 통과하는 공기의 온도를 낮추기 위한 워터 미스트 라인을 더 포함하는 통합 필터 하우스를 구비한 장치.
   

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