KR101608130B1 - Gas turbine having blade tip clerance control means and controlling method for the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 터빈 블레이드 선단부 간극 조절을 위해서 로터 샤프트가 회전축 방향으로 이동 가능하게 구성되되, 로터 샤프트의 이동 시 압축기 블레이드 선단부 간극 조절을 위해서 블레이드 베인 캐리어가 회전축 방향으로 이동 가능하게 구성함으로써 능동적으로 압축기 블레이드 선단부 간극조절이 가능한 가스 터빈 및 그 제어방법에 관한 것이다.The present invention is configured such that the rotor shaft is movable in the direction of the rotational axis for adjusting the clearance between the front end of the turbine blade and the blade vane carrier is movable in the direction of the rotational axis in order to adjust the clearance of the front end of the compressor blade when the rotor shaft is moved, To a gas turbine capable of adjusting the tip clearance and a control method thereof.
Description
본 발명은 가스 터빈 및 그 제어방법에 관한 것이며, 더욱 자세히는 터빈 블레이드 선단부 간극 조절을 위해서 로터 샤프트가 회전축 방향으로 수평이동 가능하게 구성되는 가스 터빈으로서 로터 샤프트의 수평이동 시 압축기 블레이드 선단부 간극 조절을 위해서 블레이드 베인 캐리어가 회전축 방향으로 이동 가능하게 구성되는 가스터빈 및 그 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a gas turbine and a control method thereof, and more particularly, to a gas turbine in which a rotor shaft is horizontally movable in the direction of a rotary shaft for adjusting the clearance of a turbine blade tip, The present invention relates to a gas turbine and a control method thereof, in which a blade vane carrier is configured to be movable in a rotational axis direction.
일반적으로 가스 터빈은 압축기부에서 고압으로 압축된 공기에 연료를 혼합시킨 후 연소시켜 생성되는 고온, 고압의 연소 가스를 터빈부의 터빈 블레이드에 분사시켜 터빈부를 회전시킴으로써 열에너지를 역학적 에너지로 변환하는 내연기관의 일종이다. BACKGROUND ART Generally, a gas turbine is an internal combustion engine that converts heat energy into mechanical energy by rotating a turbine portion by injecting high-temperature, high-pressure combustion gas generated by mixing fuel into air compressed at a high pressure in a compressor section and turbine blades of a turbine section, .
통상적으로 압축기부는 외주면에 복수의 압축기 블레이드가 배열되는 복수의 압축기 로터 디스크들 다단으로 배치하여 구성되고, 터빈부는 압축기부와 유사하게 외주면에 복수의 터빈 블레이드가 배열되는 복수의 터빈 로터 디스크를 다단으로 배치하여 구성된다.Generally, the compressor unit is constituted by arranging a plurality of compressor rotor disks having a plurality of compressor blades arranged on the outer circumferential surface in a plurality of stages, and the turbine unit comprises a plurality of turbine rotor disks having a plurality of turbine blades arranged on the outer circumferential surface, Respectively.
이 때 압축기 블레이드의 선단부와 터빈 블레이드의 선단부를 하우징 등과 같은 정지부재가 둘러싸도록 배치하여 압축공기의 유로 및 연소 가스의 유로가 구성되며, 상기 압축기 블레이드의 선단부와 정지부재 사이의 간극 및 상기 터빈 블레이드의 선단부와 정지부재 사이의 간극을 통한 누설이 전체 가스 터빈의 효율에 상당한 영향을 미치는 것으로 알려져 있다.At this time, a front end portion of the compressor blade and a front end portion of the turbine blade are disposed so as to surround a stop member such as a housing to constitute a flow path of compressed air and a flow path of the combustion gas, and a gap between the tip end portion of the compressor blade and the stop member, It is known that leakage through the gap between the leading end of the gas turbine and the stationary member has a significant effect on the efficiency of the entire gas turbine.
이러한 간극을 줄여 압축공기 및 연소 가스의 누설량을 감소시킴으로써 가스 터빈의 효율을 높이기 위한 여러 가지 방안들이 제시되고 있으며, 특히, 고온의 연소 가스에 노출되는 터빈 블레이드의 선단부와 정지부재가 운전 중 열팽창 현상으로 인해 이들 사이의 간극이 최초 설정된 간극범위를 넘어서게 됨으로써 발생하는 효율 저감 문제를 해결하기 위한 방안들이 제시되어 있다.In order to improve the efficiency of the gas turbine by reducing the amount of leakage of the compressed air and the combustion gas by reducing the gap, there have been proposed various methods for improving the efficiency of the gas turbine. Especially, the tip of the turbine blade exposed to the high- A method for solving the problem of efficiency reduction caused by the gap between them exceeding the initially set gap range has been proposed.
이와 관련하여, 미국특허공개공보 US20100247283A1에는 도 1에 도시된 바와 같이, 다수의 압축기 블레이드(1a)를 구비한 압축기부(1), 연소기부(2), 다수의 터빈 블레이드(3a)를 구비한 터빈부(3)를 포함하고, 상기 압축기부(1)로부터 상기 터빈부(3)까지 연장되는 로터 샤프트(4)의 외주면에 상기 압축기 블레이드(1a)와 상기 터빈 블레이드(3a)가 각각 배열하되, 운전 중 상기 터빈 블레이드(3a)의 선단부와 하우징(5) 사이의 간극을 조절하기 위해서 상기 로터 샤프트(4)가 도시되지 않은 별도의 액추에이터를 이용하여 회전축 방향(6)으로 수평 이동되도록 구성되는 가스 터빈(10)이 제안되어 있다. In this connection, U.S. Patent Publication No. 20100247283A1 discloses a compressor having a
상기와 같은 구성을 통해서, 도 2(a)에 도시된 바와 같이 가스 터빈(1)의 운전 중 터빈 블레이드(3a)의 선단부와 하우징(5)의 내주면(5a)의 사이의 벌어진 간극(Dt1)을 좁히기 위해서, 로터 샤프트(4)가 회전축 방향(6)으로 강제 이동되어 터빈 블레이드(3a)의 선단부와 하우징(5)의 내주면(5a) 사이가 최적의 간극(Dt2)이 되도록 조정되어 터빈부(1)의 효율이 향상될 수 있게 된다.2 (a), a clearance Dt1 between the tip end of the
그러나 로터 샤프트(4)가 회전축 방향(6)으로 이동됨에 따라, 마찬가지로 로터 샤프트(4)에 강제 연결되어 있는 압축기 블레이드(1a) 또한 동시에 터빈 블레이드(3a)가 이동된 만큼 회전축 방향(6)으로 이동된다.However, as the
따라서 이미 최적으로 설정되어 있던 압축기 블레이드(1a)의 선단부와 하우징(5)의 내주면(5a) 사이의 간극(Dc1)이 로터 샤프트(4)의 이동에 수반하여 더 넓어진 간극(Dc2)로 벌어지게 되어, 상기 넓어진 간극(Dc2)으로 압축 공기가 누설되어 압축기부(1)의 효율이 낮아지게 되고, 나아가 가스 터빈(1) 전체의 효율 감소로 이어지게 되는 문제점을 갖는다.The clearance Dc1 between the tip end of the
상기와 같은 문제점은 압축 공기 또는 연소 가스의 유로를 구성하는 하우징 또는 정지부재의 내주면의 형상 및 이에 따른 터빈 블레이드 선단부의 형상, 압축기 블레이드 선단부 형상에 기인한다.Such problems are caused by the shape of the inner circumferential surface of the housing or the stationary member constituting the flow path of the compressed air or the combustion gas, the shape of the turbine blade tip, and the shape of the tip of the compressor blade.
즉, 압축기부는 유입되는 공기를 압축하기 위해서 압축될 공기의 유로의 단면적이 공기의 유동방향으로 진행하면서 점자 감소되도록 구성되며, 터빈부는 고온, 고압의 연소 가스가 팽창하면서 발생하는 에너지를 역학적 에너지로 변환하기 위해서 연소 가스는 유동 방향으로 진행하면서 유로의 단면적이 점차 확대되도록 구성된다.That is, the compressor unit is configured such that the cross-sectional area of the air flow path to be compressed in order to compress the inflow air flows in the flow direction of the air and is reduced in blinking. The turbine unit is configured to reduce the energy generated by the expansion of the high- In order to convert the combustion gas, the cross-sectional area of the flow path gradually increases as the combustion gas proceeds in the flow direction.
그에 따라 압축 공기의 유로를 구성하는 압축기부의 하우징 또는 정지부재의 내주면의 형상은 공기의 유동방향으로 진행하면서 내경이 점차 축소되는 형상으로 구성되고, 연소 가스의 유로를 구성하는 터빈부의 하우징 또는 정지부재의 내주면의 형상은 연소 가스의 유동방향으로 진행하면서 내경이 점차 확대되는 형상으로 구성되는 것이 일반적이다.Accordingly, the shape of the inner circumferential surface of the housing or the stop member of the compressor portion constituting the compressed air passage is configured such that the inner diameter thereof gradually decreases while proceeding in the direction of air flow, and the housing of the turbine portion constituting the flow path of the combustion gas, The shape of the inner circumferential surface of the member is generally formed in such a shape that the inner diameter gradually increases in the flow direction of the combustion gas.
따라서 전술한 선행 문헌에 기재된 바와 같이 터빈 블레이드 선단부의 간극을 조절하기 위해서 로터 샤프트 전체를 이동시키는 구성은 압축기 블레이드 선단부의 간극이 더 벌어지게 되는 문제점을 피할 수 없게 된다. Therefore, as described in the above-mentioned prior art, a configuration in which the entire rotor shaft is moved in order to adjust the clearance of the turbine blade tip can not avoid the problem that the clearance at the tip of the compressor blade becomes wider.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 터빈 블레이드 선단부의 간극 조절을 위해 로터 샤프트를 강제 이동시키는 수단을 구비하되, 로터 샤프트의 이동에 수반하여 벌어진 압축기 블레이드 선단부의 간극을 능동적으로 조정할 수 있는 가스 터빈 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a turbine blade having a means for forcibly moving a rotor shaft for adjusting a clearance of a turbine blade, And a control method thereof.
또한, 본 발명은 압축기 블레이드 선단부와 정지부재 사이의 간극을 측정 및 감지할 수 있는 팁 타이밍 센서를 이용하여, 압축기 블레이드 선단부의 간극을 최적의 상태로 능동적으로 조정할 수 있는 가스 터빈을 제공하는 것을 목적으로 한다.It is still another object of the present invention to provide a gas turbine capable of optimally adjusting the clearance of the tip of a compressor blade by using a tip timing sensor capable of measuring and sensing the gap between the tip of the compressor blade and the stop member .
본 발명에 따른 가스터빈은 다수의 압축기 블레이드가 다단으로 배열되며, 회전축 방향으로 이동가능하게 배치되는 압축기 로터부; 상기 압축기 로터부를 수용하는 하우징; 상기 하우징과 상기 압축기 블레이드 사이에 배치되며, 내주면에 복수의 압축기 베인이 다단으로 배열되는 베인 캐리어; 상기 하우징에 연결되며, 상기 베인 캐리어의 적어도 일부분을 상기 회전축 방향으로 수평 이동시키는 캐리어 시프트 액추에이터; 상기 베인 캐리어에 부착되며, 상기 압축기 블레이드의 선단부와 상기 베인 캐리어의 내주면 사이의 간극을 측정하는 적어도 하나의 팁 타이밍 센서; 및 상기 캐리어 시프트 액추에이터의 작동을 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 적어도 하나의 팁 타이밍 센서는, 상기 회전축 방향으로 서로 이격되어 배치되는 제1 팁 타이밍 센서 및 제2 팁 타이밍 센서를 포함하고, 상기 압축기 블레이드에 의해서 압축될 공기의 유동방향으로 상기 제1 팁 타이밍 센서가 상기 제2 팁 타이밍 센서보다 더 상류에 배치되고, 상기 제어부는 상기 베인 캐리어의 적어도 일부분이 상기 회전축 방향 이동량에 따라 이동이 완료된 후 상기 제1 팁 타이밍 센서에서 측정된 제1 측정간극에 대한 신호 및 상기 2 팁 타이밍 센서에서 측정된 제2 측정간극에 대한 신호를 수신하는 것을 특징으로 한다.
상기 캐리어 시프트 액추에이터에 의해서 수평 이동되는 상기 베인 캐리어의 적어도 일부분은 내주면의 내경이 상기 회전축 방향으로 진행하면서 점차 축소되는 형상을 갖도록 구성될 수 있다.
상기 제1 팁 타이밍 센서가 배치되는 위치에서 상기 제2 베인 캐리어의 내주면과 상기 회전축 사이의 경사각과, 상기 제2 팁 타이밍 센서가 배치되는 위치에서 상기 제2 베인 캐리어의 내주면과 상기 회전축 사이의 경사각이 서로 상이한 것을 특징으로 한다.
상기 압축기 로터부를 회전축 방향으로 수평 이동시키는 로터 시프트 액추에이터를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 로터 시프트 액추에이터의 작동을 제어할 수 있다.
상기 제어부는, 미리 설정된 축방향 이동량에 따라 상기 압축기 로터부를 수평 이동시키도록 상기 로터 시프트 액추에이터를 제어하며, 상기 설정된 축방향 이동량에 대응하여 상기 베인 캐리어의 적어도 일부분를 수평이동시키도록 상기 캐리어 시프트 액추에이터를 제어할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 제1 측정간극과 상기 제2 측정간극이 미리 설정된 허용범위 내에 속하는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는 상기 제1 측정간극과 상기 제2 측정간극 중에서 적어도 하나가 상기 미리 설정된 허용범위 내에 속하지 않으면, 상기 캐리어 시프트 액추에이터가 작동하도록 제어할 수 있다.
다수의 압축기 블레이드가 다단으로 배열된 압축기 로터부를 회전축 방향으로 수평 이동시키는 단계(S1); 상기 압축기 로터부를 수용하는 하우징과 상기 압축기 블레이드 사이에 배치되며, 내주면에 복수의 압축기 베인이 다단으로 배열되는 베인 캐리어의 적어도 일부분의 축방향 이동량을 설정하는 단계(S2); 상기 베인 캐리어의 적어도 일부분을 상기 회전축 방향으로 수평 이동시키는 단계(S3); 상기 베인 캐리어에 부착되는 제1 팁 타이밍 센서를 이용하여 상기 압축기 블레이드의 선단부와 상기 베인 캐리어의 적어도 일부분의 내주면 사이의 간극을 측정하는 단계(S4); 상기 제1 팁 타이밍 센서로부터 상기 회전축 방향으로 이격되어 배치되되 더 상류에 배치되는 제2 팁 타이밍 센서를 이용하여 상기 압축기 블레이드의 선단부와 상기 베인 캐리어의 적어도 일부분의 내주면 사이의 간극을 측정하는 단계(S5); 및 상기 S5단계에서 상기 제1 팁 타이밍 센서에 의해 측정된 제1측정간극 및 상기 제2 팁 타이밍 센서에 의해 측정된 제2 측정간극이 미리 설정된 허용범위 내에 속하는지 여부를 판단하는 단계(S6)를 포함할 수 있다.
상기 제1 측정간극과 상기 제2 측정간극 중에서 적어도 하나가 상기 미리 설정된 허용범위 내에 속하지 않으면, 상기 베인 캐리어의 적어도 일부분의 축방향 이동량을 재설정하는 단계와, 상기 베인 캐리어의 적어도 일부분를 상기 재설정된 이동량에 따라 상기 회전축 방향으로 수평 이동시키는 단계를 더 포함한다.A gas turbine according to the present invention includes: a compressor rotor portion in which a plurality of compressor blades are arranged in multiple stages and arranged to be movable in a rotation axis direction; A housing for receiving the compressor rotor portion; A vane carrier disposed between the housing and the compressor blades, the vane carrier having a plurality of compressor vanes arranged in an inner peripheral surface in a plurality of stages; A carrier shift actuator connected to the housing and horizontally moving at least a part of the vane carrier in the direction of the rotation axis; At least one tip timing sensor attached to the vane carrier for measuring a gap between a leading end of the compressor blade and an inner circumferential surface of the vane carrier; And a control unit for controlling operation of the carrier shift actuator, wherein the at least one tip timing sensor includes a first tip timing sensor and a second tip timing sensor disposed apart from each other in the direction of the rotation axis, Wherein the first tip timing sensor is disposed further upstream than the second tip timing sensor in the flow direction of the air to be compressed by the blade, and the control unit controls the first tip timing sensor after at least a portion of the vane carrier is moved A signal for the first measurement gap measured by the first tip timing sensor and a signal for the second measurement gap measured by the two tip timing sensor are received.
At least a part of the vane carrier horizontally moved by the carrier shift actuator may have a shape in which the inner diameter of the inner circumferential surface progressively decreases in the direction of the rotation axis.
An inclination angle between the inner peripheral surface of the second vane carrier and the rotation axis at a position where the first tip timing sensor is disposed and an inclination angle between the inner peripheral surface of the second vane carrier and the rotation axis at a position where the second tip timing sensor is disposed, Are different from each other.
And a rotor shift actuator for horizontally moving the compressor rotor section in the direction of the rotational axis, and the control section can control the operation of the rotor shift actuator.
Wherein the control unit controls the rotor shift actuator to horizontally move the compressor rotor unit in accordance with a predetermined axial movement amount and controls the carrier shift actuator to horizontally move at least a part of the vane carrier in accordance with the set axial movement amount Can be controlled.
And the control unit determines whether the first measurement gap and the second measurement gap fall within a predetermined allowable range.
The control unit may control the carrier shift actuator to operate when at least one of the first measurement clearance and the second measurement clearance does not fall within the predetermined allowable range.
(S1) horizontally moving the compressor rotor portion in which a plurality of compressor blades are arranged in multiple stages in the rotational axis direction; Setting (S2) an axial movement amount of at least a part of a vane carrier arranged between the housing for accommodating the compressor rotor portion and the compressor blades and having a plurality of compressor vanes arranged in a multi-stage on an inner peripheral surface thereof; Horizontally moving at least a part of the vane carrier in the direction of the rotation axis (S3); (S4) measuring a gap between a leading end of the compressor blade and an inner circumferential surface of at least a part of the vane carrier using a first tip timing sensor attached to the vane carrier; Measuring a gap between the tip of the compressor blade and the inner circumferential surface of at least a portion of the vane carrier using a second tip timing sensor disposed further upstream from the first tip timing sensor, S5); And determining (S6) whether or not the first measurement gap measured by the first tip timing sensor and the second measurement gap measured by the second tip timing sensor in the step S5 are within a preset allowable range, . ≪ / RTI >
Resetting an axial movement amount of at least a portion of the vane carrier if at least one of the first measurement gap and the second measurement gap does not fall within the predetermined allowable range; In the direction of the rotation axis.
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본 발명에 따른 가스 터빈 및 그 제어방법에 의해, 로터 샤프트의 이동에 수반하여 벌어진 압축기 블레이드 선단부의 간극을 능동적으로 제어하여 가스 터빈 전체의 효율을 높일 수 있게 된다.The gas turbine and the control method thereof according to the present invention can actively control the gap between the front end of the compressor blade and the front end of the compressor blade due to the movement of the rotor shaft, thereby increasing the efficiency of the entire gas turbine.
또한, 본 발명에 따른 가스 터빈 및 그 제어방법에 의해, 압축기 블레이드 선단부와 정지부재 사이의 간극을 측정 및 감지할 수 있는 팁 타이밍 센서를 이용함으로써 압축기 블레이드 선단부의 간극을 최적의 상태로 능동적으로 제어할 수 있게 된다.Further, by using a tip timing sensor capable of measuring and detecting the gap between the tip of the compressor blade and the stop member, the gap of the tip of the compressor blade can be actively controlled in an optimal state by the gas turbine and the control method thereof according to the present invention .
도 1은 종래기술에 따른 터빈 블레이드 간극조절 구성을 구비한 가스 터빈의 개략도이다.
도 2(a)는 도 1에 도시된 간극 조절 구성에 따라 터빈 블레이드 선단부의 간극이 조정되는 구성을 설명하기 위한 개략도이며, 도 2(b)는 도 1에 도시된 간극 조절 구성에 따라 압축기 블레이드 선단부의 간극이 벌어지는 현상을 설명하기 위한 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 압축기 블레이드 선단부의 간극 조절 구성을 포함하는 가스 터빈의 단면도이다.
도 4 및 도 5는 도 3에 도시된 가스 터빈의 부분 확대도로서, 압축기 블레이드 선단부의 간극이 벌어진 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 6 및 도 7은 도 3에 도시된 가스 터빈의 부분 확대도로서, 압축기 블레이드 선단부의 간극 조절이 완료된 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 터빈 블레이드의 선단부 및 압축기 블레이드 선단부의 간극 제어 시스템을 설명하기 위한 기능 블록도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 터빈 블레이드의 선단부 및 압축기 블레이드 선단부의 간극 조절 방법을 설명하기 위한 순서도이다.1 is a schematic diagram of a gas turbine with a turbine blade clearance configuration in accordance with the prior art.
Fig. 2 (a) is a schematic view for explaining a configuration in which the gap of the turbine blade tip is adjusted according to the gap adjustment structure shown in Fig. 1, and Fig. 2 (b) Is a schematic view for explaining a phenomenon in which the gap of the tip portion is widened.
3 is a cross-sectional view of a gas turbine including a gap adjustment configuration of a compressor blade tip according to an embodiment of the present invention.
Fig. 4 and Fig. 5 are partial enlarged views of the gas turbine shown in Fig. 3 for explaining a state in which a clearance at the tip of the compressor blade is open. Fig.
Figs. 6 and 7 are partial enlarged views of the gas turbine shown in Fig. 3, which illustrate a state in which the gap adjustment of the compressor blade front end is completed.
FIG. 8 is a functional block diagram for explaining a gap control system for a front end of a turbine blade and a front end of a compressor blade according to an embodiment of the present invention.
9 is a flowchart for explaining a method of adjusting the gap between the tip of the turbine blade and the tip of the compressor blade according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시를 위한 구체적인 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 설명한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 의도는 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해될 수 있다.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It is to be understood that the present invention is not intended to be limited to the specific embodiments but includes all changes, equivalents, and alternatives included in the spirit and scope of the present invention.
본 발명을 설명함에 있어서 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지 않을 수 있다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. In describing the present invention, the terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components may not be limited by the terms. The terms are only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 연결되어 있다거나 접속되어 있다고 언급되는 경우는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해될 수 있다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 직접 연결되어 있다거나 직접 접속되어 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다. It is to be understood that when an element is referred to as being connected or connected to another element, it may be directly connected or connected to the other element, but it may be understood that other elements may be present in between . On the other hand, when it is mentioned that an element is directly connected to or directly connected to another element, it can be understood that there is no other element in between.
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 포함할 수 있다. The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions may include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.
본 명세서에서, 포함하다 또는 구비하다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로서, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해될 수 있다. It is to be understood that the term " comprising, " or " comprising " as used herein is intended to specify the presence of stated features, integers, But do not preclude the presence or addition of steps, operations, elements, components, or combinations thereof.
또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 본 명세서에서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석될 수 있으며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않을 수 있다.Also, unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, may have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs . Terms such as those defined in commonly used dictionaries can be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art and, unless explicitly defined herein, are interpreted in an ideal or overly formal sense .
또한, 이하의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 보다 명확하게 설명하기 위해서 제공되는 것으로서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.In addition, the following embodiments are provided so as to explain the invention more clearly to those skilled in the art. The shapes and sizes of the elements in the drawings may be exaggerated for clarity.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 압축기 블레이드(11) 선단부의 간극 조절 구성을 포함하는 가스 터빈(100)의 단면도이다.3 is a cross-sectional view of a
도 3을 참조하면, 본 발명의 일시예에 따른 가스 터빈(100)은, 다수의 압축기 블레이드(11)가 다수의 압축기 로터 디스크(12)에 다단으로 배열되며, 회전축(X-X') 방향으로 이동가능하게 배치되는 압축기 로터부, 상기 압축기 로터부를 수용하는 하우징(20), 상기 하우징(20)과 상기 압축기 블레이드(11) 사이에 배치되며, 내주면에 복수의 압축기 베인(13)이 다단으로 배열되는 베인 캐리어, 상기 하우징(20)에 연결되며, 상기 베인 캐리어(14)의 적어도 일부분을 상기 회전축(X-X') 방향으로 수평 이동시키는 캐리어 시프트 액추에이터(30) 및 상기 베인 캐리어(14)에 부착되며, 상기 압축기 블레이드(11)의 선단부와 상기 베인 캐리어(14)의 내주면 사이의 간극을 측정하는 적어도 하나의 팁 타이밍 센서를 포함하도록 구성된다.3, a
본 발명에 따른 가스 터빈은 전술한 종래 기술의 구성과 유사하게 터빈 블레이드 선단부의 간극 조절을 위해서 로터 샤프트가 회전축 방향으로 수평 이동되도록 구성된다. The gas turbine according to the present invention is configured such that the rotor shaft is horizontally moved in the direction of the rotational axis for the purpose of adjusting the clearance of the leading end of the turbine blade, similar to the configuration of the prior art described above.
터빈 블레이드와, 터빈 블레이드가 배열되는 터빈 로터 디스크를 구비하는 터빈 로터부에 관한 구성 및 터빈 로터부를 포함하는 로터 샤프트에 관한 구성, 로터 샤프트를 회전축 방향으로 수평 이동시키기 위한 로터 시프트 액추에이터에 관한 상세 구성은 본 발명에 제한 없이 적용가능하며, 전술한 종래 기술과 중복되는 부분에 대한 설명은 생략하기로 한다.The present invention relates to a turbine rotor portion having a turbine rotor disk on which turbine blades are arranged, a configuration relating to a rotor shaft including the turbine rotor portion, and a detailed configuration relating to a rotor shift actuator for horizontally moving the rotor shaft in the direction of the axis of rotation May be applied to the present invention without any limitations, and a description of portions overlapping with those of the prior art will be omitted.
한편, 본 발명은 터빈 블레이드 선단부의 간극을 조절하기 위해서 상기와 같이 로터 샤프트 전체를 이동시키는 구성에 의해서 압축기 로터부가 이동되어 압축기 블레이드(11) 선단부의 간극이 더 벌어지게 되는 문제점을 해결하기 위해, 압축기 블레이드(11) 선단부 사이에 간극이 형성되는 베인 캐리어(14)의 적어도 일부를 압축기 로터부가 수평 이동된 방향으로 이동시킬 수 있게 구성된다. 즉, 본 발명에 따른 베인 캐리어(14)는 전체가 수평 이동가능하게 구성될 수도 있고, 일부분만이 수평 이동가능하게 구성될 수도 있다.In order to solve the problem that the gap between the ends of the
도 3에는 상기와 같이 베인 캐리어(14)의 일부분이 수평 이동가능하게 구성되는 실시예가 도시되어 있으며, 이하에서는 베인 캐리어(14)의 일부분만이 수평 이동가능하게 구성되는 실시예를 기준으로 설명한다. 다만, 전술한 바와 같은 베인 캐리어(14)의 전체가 수평 이동가능하게 구성도 본 발명의 범위에 당연히 속하는 것으로 볼 것이다.3 shows an embodiment in which a part of the
도 3에 도시된 바와 같이, 캐리어(14)의 일부분만이 수평 이동가능하게 구성하기 위해서, 상기 베인 캐리어(14)는, 상기 하우징(20)에 고정되는 제1 베인 캐리어(14a)와, 상기 캐리어 시프트 액추에이터(30)에 의해서 이동가능하게 구성되는 적어도 일부분으로서 제2 베인 캐리어(14b)을 포함하도록 구성하고, 상기 제1 베인 캐리어(14a)와 상기 제2 베인 캐리어(14b)는 서로 분리되도록 구성하여, 상기 제2 베인 캐리어(14b)는 캐리어 시프트 액추에이터(30)에 의해서 회전축(X-X') 방향으로, 즉 압축기 로터부가 수평 이동된 방향으로 수평 이동된다.3, the
즉, 본 발명에 따른 베인 캐리어(14)는 압축되는 공기의 유로를 형성하면서 유로의 단면적이 유동방향으로 진행하면서 점차 감소되도록 구성하기 위해 예시적으로, 상기 유동방향으로 상류 측에 구비되며 원통형상의 내주면의 내경이 상기 회전축(X-X') 방향으로 진행하면서 대체로 일정하게 유지되는 제1 베인 캐리어(14a)와, 상기 유동방향으로 하류 측에 구비되며 원통형상의 내주면의 내경이 상기 회전축(X-X') 방향으로 진행하면서 점차 축소되는 형상을 갖는 제2 베인 캐리어(14b)로 분할될 수 있다.That is, the
이 때, 도 3에 도시된 바와 같이 압축기 로터부의 회전축(X-X') 방향 이동에 의해서 압축기 블레이드(11)의 선단부(도 4의 11a) 간극에 보다 큰 영향을 받게 되는 제2 베인 캐리어(14b)가 캐리어 시프트 액추에이터(30)에 의해서 회전축(X-X') 방향으로 이동되는 일부분으로 구성하여 캐리어 시프트 액추에이터(30)의 사이즈를 감소시킬 수 있으며, 제2 베인 캐리어(14b)의 이동에 필요한 캐리어 시프트 액추에이터(30)의 부하 용량이 감소될 수 있다.At this time, as shown in FIG. 3, a second vane carrier (hereinafter, referred to as a " second vane ") which is subjected to a greater influence on the gap (11a in Fig. 4) of the
캐리어 시프트 액추에이터(30)는 하우징(20)에 견고하게 고정 및 연결되며, 상기 제2 베인 캐리어(14b)를 회전축(X-X') 방향으로, 보다 상세히는 압축기 로터부가 수평 이동된 방향으로 수평 이동시키기 위한 구성이다.The carrier-
캐리어 시프트 액추에이터(30)는 상세 구성에 있어서 후술하는 제어부의 제어 신호에 대응하여 상기 제2 베인 캐리어(14b)를 회전축(X-X') 방향으로 수평 이동시킬 수 있는 수단이라면 제한 없이 적용가능하며, 바람직하게는 유압식 액추에이터, 전동식 엑추에이터 등이 적용될 수 있다.The
도 3에는 예시적으로 유압식으로 작동하는 캐리어 시프트 액추에이터(30)가 적용된 실시예가 도시되어 있으며, 회전축(X-X')에 수직방향으로 연장되는 제2 베인 캐리어(14b)의 연결부(14b-1)의 양측면을 유압식으로 구동하는 2 개의 피스톤을 이용하여 가압함으로써 제2 베인 캐리어(14b)를 회전축(X-X') 방향(도 3의 화살표 방향)으로 전진 및 후진시키도록 구성된다.Fig. 3 shows an embodiment in which a hydraulically operated
한편, 상기 압축기 블레이드(11)의 선단부와 상기 베인 캐리어(14), 상세히는 제2 베인 캐리어(14b)의 내주면 사이의 간극을 측정하는 적어도 하나의 팁 타이밍 센서(40)가 상기 제2 베인 캐리어(14b)에 부착된다.At least one
상기 적어도 하나의 팁 타이밍 센서(40)는 제2 베인 캐리어(14b)가 회전축(X-X') 방향으로 이동된 후 압축기 블레이드(11) 선단부의 간극을 측정하여, 측정간극을 후술하는 제어부에 전달하는 역할을 한다. The at least one
한편, 본 발명에 적용되는 팁 타이밍 센서(40)는 그 상세 구성에 있어서, 상기 압축기 블레이드(11)의 선단부와 제2 베인 캐리어(14b)의 내주면 사이의 간극을 측정할 수 있는 수단이라면 제한 없이 적용될 수 있으며, 바람직하게는 상기 회전축(X-X') 방향으로 서로 이격되어 배치되는 적어도 제1 팁 타이밍 센서(41) 및 제2 팁 타이밍 센서(42)로서 구비될 수 있으며, 상기 압축기 블레이드(11)에 의해서 압축될 공기의 유동방향으로 상기 제1 팁 타이밍 센서(41)가 상기 제2 팁 타이밍 센서(42)보다 더 상류에 배치된다.The
보다 상세히는, 상기 제1 팁 타이밍 센서(41)가 배치되는 회전축(X-X') 방향 위치와 상기 제2 팁 타이밍 센서(42)가 배치되는 회전축(X-X') 방향 위치는 서로 상이하게 되도록 이들 센서를 배치하되, 상기 제1 팁 타이밍 센서(41)가 배치되는 위치에서 상기 제2 베인 캐리어(14b)의 내주면과 상기 회전축(X-X') 사이의 경사각(도 4 및 도 6의 a1)과, 상기 제2 팁 타이밍 센서(42)가 배치되는 위치에서 상기 제2 베인 캐리어(14b)의 내주면과 상기 회전축(X-X') 사이의 경사각(도 5 및 도 7의 a2)이 서로 상이하게 되는 것이 바람직하다.More specifically, the position in the direction of the rotation axis (X-X ') where the first
이와 같이 제2 베인 캐리어(14b)의 회전축(X-X') 방향 수평 이동에 의해서 상기 압축기 블레이드(11)의 선단부와 제2 베인 캐리어(14b)의 내주면 사이의 간극이 서로 달라질 수 있는 위치에 각각 제1 팁 타이밍 센서(41)와 제2 팁 타이밍 센서(42)를 배치함으로써 보다 정확한 간극 조정 및 제어가 가능하게 된다.The horizontal movement of the
도 4 및 도 5는 도 3에 도시된 가스 터빈의 부분 확대도로서, 도 4는 제1 팁 타이밍 센서(41)가 배치되는 위치에 대한 확대도이고, 도 5는 제2 팁 타이밍 센서(42)가 배치되는 위치에 대한 확대도이며, 압축기 블레이드(11) 선단부(11a)의 간극이 벌어진 상태를 설명하기 위한 도면이다. Fig. 4 is an enlarged view of the position where the first
도 4 및 도 5를 참조하면, 도시되지 않은 로터 시프트 액추에이터가 작동되어 로터 샤프트는 회전축 방향, 상세히는 도면의 좌측방향으로 수평 이동되며, 이에 따라 후단부가 압축기 로터 디스크(도 3의 12)에 강제 연결되어 있는 압축기 블레이드(11)도 도면의 좌측방향으로 이동된다.4 and 5, a rotor shift actuator (not shown) is operated so that the rotor shaft is horizontally moved in the direction of the rotational axis, specifically in the left direction in the figure, so that the rear end is forced to the compressor rotor disk The connected
압축기 베인(13)의 후단부(13b)가 고정 및 연결되는 제2 베인 캐리어(14b)의 내주면(14b-2)은 회전축 방향에 대해서 일정한 경사각(a1, a2)을 갖도록 구성되고, 상기 압축기 블레이드(11)의 선단부(11a)는 상기 제2 베인 캐리어(14b)의 내주면(14b-2)의 형상에 대응되는 형상을 갖도록 구성되기 때문에, 기존에 최적의 상태로 설정되어 있던 압축기 블레이드(11) 선단부(11a)와 제2 베인 캐리어(14b)의 내주면(14b-2) 사이의 간극이 상기 압축기 로터 디스크의 이동량에 비례하여 점점 벌어지게 되고, 그에 따라 압축기 로터 디스크의 회전축 방향 이동이 중단되는 시점에 최대 간극(Da1, Db1)이 형성되고, 최대 간극들(Da1, Db1)로 압축 공기의 누설이 발생하게 된다.The inner
이 경우에 제1 팁 타이밍 센서(41)가 배치되는 위치에서의 제2 베인 캐리어(14b) 내주면(14b-2)의 경사각(a1)과 제2 팁 타이밍 센서(42)가 배치되는 위치에서의 제2 베인 캐리어(14b) 내주면(14b-2)의 경사각(a2)이 서로 상이하기 때문에 상기 제1 팁 타이밍 센서(41)가 배치되는 위치에서의 최대 간극(Da1)과 제2 팁 타이밍 센서(42)가 배치되는 위치에서의 최대 간극(Db1)은 서로 상이할 수 있다.In this case, the inclination angle a1 of the inner
한편, 압축 공기의 누설을 방지하기 위한 실부가 구비되는 압축기 베인(13)의 선단부(13a)는 인접하는 압축기 로터(도 3의 12)의 외주면의 형상과 유사하게 회전축과 대체로 평행하게 구성되기 때문에, 로터 샤프트의 회전축 방향 이동에 의해서 이들 사이의 간극은 거의 영향을 받지 않게 된다.On the other hand, since the
도 6 및 도 7은 도 3에 도시된 가스 터빈의 부분 확대도로서, 도 4는 제1 팁 타이밍 센서(41)가 배치되는 위치에 대한 확대도이고, 도 5는 제2 팁 타이밍 센서(42)가 배치되는 위치에 대한 확대도이며, 압축기 블레이드(11) 선단부(11a)의 간극 조절이 완료된 상태를 설명하기 위한 도면이다.4 is an enlarged view of the position where the first
도 6 및 도 7을 참조하면, 최대로 형성된 압축기 블레이드(11) 선단부(11a) 의 간극을 줄이기 위해서, 후술하는 제어부의 제어 신호에 따라 전술한 캐리어 시프트 액추에이터가 작동된다. Referring to Figs. 6 and 7, in order to reduce the gap between the
상세히는, 제어부는 미리 설정된 회전축 방향 이동량에 따라 상기 압축기 로터부를 수평 이동시키도록 상기 로터 시프트 액추에이터를 제어하며, 상기 설정된 회전축 방향 이동량에 대응하여 상기 제2 베인 캐리어(14b)를 수평 이동시키도록 상기 캐리어 시프트 액추에이터를 제어하도록 구성된다.More specifically, the control unit controls the rotor shift actuator to horizontally move the compressor rotor unit according to a preset rotational axis direction movement amount, and controls the rotor shift actuator to move the
이 때, 제1 팁 타이밍 센서(41)와 제2 팁 타이밍 센서(42)는 제2 베인 캐리어(14b)가 이동을 개시한 시점으로부터 실시간으로 각각 배치된 위치에서의 압축기 블레이드(11) 선단부(11a)의 간극을 측정하여 각각의 측정간극을 제어부로 전달한다.At this time, the first
제어부는 상기 제1 팁 타이밍 센서(41)로부터 전달된 제1 측정간극과, 상기 제2 팁 타이밍 센서로부터 전달된 제2 측정간극이 미리 설정된 허용범위, 즉 최적의 간극에 속하는지 여부를 판단하게 되며, 특히 상기 제2 베인 캐리어(14b)가 상기 회전축 방향 이동량에 따라 이동이 완료된 후 제1 측정간극 및 제2 측정간극이 상기 허용범위에 속하는지 여부를 판단한다.The control unit determines whether the first measurement gap transmitted from the first
상기 판단 결과에 따라, 상기 제1 측정간극과 상기 제2 측정간극 중에서 적어도 하나가 상기 미리 설정된 허용범위 내에 속하지 않으면, 제어부는 상기 캐리어 시프트 액추에이터를 재작동시키기 위한 제어 신호를 상기 캐리어 시프트 액추에이터에 전달하도록 구성하여, 본 발명에 따른 가스 터빈은 자동적으로 압축기 블레이드(11) 선단부에 미리 설정된 최적의 간극(Da2, Db2)이 형성되도록 제어된다.If at least one of the first measurement gap and the second measurement gap does not fall within the predetermined allowable range according to the determination result, the control unit transmits a control signal for reactivating the carrier shift actuator to the carrier shift actuator So that the gas turbine according to the present invention is automatically controlled so that the predetermined optimum gap Da2, Db2 is formed at the tip of the
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 터빈 블레이드의 선단부 및 압축기 블레이드(11) 선단부(11a)의 간극 제어 시스템을 설명하기 위한 기능 블록도이며, 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 터빈 블레이드의 선단부 및 압축기 블레이드(11) 선단부(11a)의 간극 조절 방법을 설명하기 위한 순서도이다.FIG. 8 is a functional block diagram for explaining a gap control system of a front end of a turbine blade and a
도 8 및 도 9를 참조하면, 사용자는 제어부(50)에 전기적으로 연결된 단말장치(200)을 통해서 제어부(50)로 압축기 로터부를 포함하는 로터 로립체를 회전축 방향으로 수평 이동시키기 위한 제어명령을 전달하게 되고, 제어부(50)는 상기 제어명령에 따라 로터 시프트 액추에이터(60)를 구동시키기 위한 제어신호를 로터 시프트 액추에이터(60)에 전달한다.8 and 9, the user inputs a control command to the
이에 따라 압축기 로터부를 회전축 방향으로 수평 이동시키는 단계(S1)가 진행된다.Accordingly, step (S1) of horizontally moving the compressor rotor part in the direction of the rotation axis proceeds.
다음으로 제어부(50)는 상기 압축기 로터부의 수평 이동에 대응하여 제2 베인 캐리어(14b)의 회전축 방향 이동량을 설정하고(S2), 제2 베인 캐리어(14b)를 회전축 방향으로 수평 이동시키기 위한 제어신호를 캐리어 시프트 액추에이터(30)에 전달하여 제2 베인 캐리어(14b)의 회전축 방향 이동이 개시되어(S3), 압축기 로터부의 수평 이동에 의해서 벌어진 압축기 블레이드(11) 선단부(11a) 간극이 점차 좁혀지게 된다.Next, the
다음으로 상기 압축기 블레이드(11)의 선단부(11a)와 상기 제2 베인 캐리어(14b)의 내주면 사이의 간극이 제1 팁 타이밍 센서(41)를 이용하여 측정되며(S4), 상기 압축기 블레이드(11)의 선단부(11a)와 상기 제2 베인 캐리어(14b)의 내주면 사이의 간극이 제2 팁 타이밍 센서(42)를 이용하여 측정되고(S5), 제1 팁 타이밍 센서(41)를 이용하여 획득된 제1 측정간극 및 제2 팁 타이밍 센서(42)를 이용하여 획득된 제2 측정간극은 제어부(50)로 전달된다.Next, the gap between the
다음으로 제어부(50)는 상기 제1 측정간극 및 제2 측정간극이 미리 설정된 허용범위 내에 속하는지 여부를 판단하고(S6), 상기 제1 측정간극과 상기 제2 측정간극이 상기 미리 설정된 허용범위 내에 속하면 간극 조절 제어를 완료시키고, 상기 제1 측정간극과 상기 제2 측정간극 중에서 적어도 하나가 상기 미리 설정된 허용범위 내에 속하지 않으면 상기 제2 베인 캐리어(14b)의 회전축 방향 이동량을 설정하는 단계로 복귀하여 회전축 방향 이동량을 재설정하고(S2), 제2 베인 캐리어(14b)를 상기 재설정된 이동량에 따라 상기 회전축 방향으로 수평 이동시키 위한 제어 신호를 상기 캐리어 시프트 액추에이터(30)에 전달하여 제2 베인 캐리어(14b)를 회전축 방향으로 추가 이동시키도록 한다(S3).Next, the
상기 추가 이동 단계 이후에는 전술한 압축기 블레이드(11)의 선단부(11a)의 간극을 제1 팁 타이밍 센서(41)를 이용하여 측정하는 단계(S4), 압축기 블레이드(11)의 선단부(11a)의 간극을 제2 팁 타이밍 센서(42)를 이용하여 측정하는 단계(S5), 제1 측정간극 및 제2 측정간극이 미리 설정된 허용범위 내에 속하는지 여부를 판단하는 단계(S6)가 반복 수행되도록 구성된다.After the further moving step, the gap of the
이와 같이, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.As described above, it is to be understood that the technical structure of the present invention can be embodied in other specific forms without departing from the spirit and essential characteristics of the present invention.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
It should be understood, therefore, that the embodiments described above are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive, the scope of the invention being indicated by the appended claims rather than the foregoing description, And all changes or modifications derived from the equivalents thereof should be construed as being included within the scope of the present invention.
Claims (17)
상기 압축기 로터부를 수용하는 하우징;
상기 하우징과 상기 압축기 블레이드 사이에 배치되며, 내주면에 복수의 압축기 베인이 다단으로 배열되는 베인 캐리어;
상기 하우징에 연결되며, 상기 베인 캐리어의 적어도 일부분을 상기 회전축 방향으로 수평 이동시키는 캐리어 시프트 액추에이터;
상기 베인 캐리어에 부착되며, 상기 압축기 블레이드의 선단부와 상기 베인 캐리어의 내주면 사이의 간극을 측정하는 적어도 하나의 팁 타이밍 센서; 및
상기 캐리어 시프트 액추에이터의 작동을 제어하는 제어부를 포함하며,
상기 적어도 하나의 팁 타이밍 센서는,
상기 회전축 방향으로 서로 이격되어 배치되는 제1 팁 타이밍 센서 및 제2 팁 타이밍 센서를 포함하고, 상기 압축기 블레이드에 의해서 압축될 공기의 유동방향으로 상기 제1 팁 타이밍 센서가 상기 제2 팁 타이밍 센서보다 더 상류에 배치되고,
상기 제어부는 상기 베인 캐리어의 적어도 일부분이 상기 회전축 방향 이동량에 따라 이동이 완료된 후 상기 제1 팁 타이밍 센서에서 측정된 제1 측정간극에 대한 신호 및 상기 2 팁 타이밍 센서에서 측정된 제2 측정간극에 대한 신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈.A plurality of compressor blades are arranged in multiple stages and are arranged movably in the direction of the axis of rotation;
A housing for receiving the compressor rotor portion;
A vane carrier disposed between the housing and the compressor blades, the vane carrier having a plurality of compressor vanes arranged in an inner peripheral surface in a plurality of stages;
A carrier shift actuator connected to the housing and horizontally moving at least a part of the vane carrier in the direction of the rotation axis;
At least one tip timing sensor attached to the vane carrier for measuring a gap between a leading end of the compressor blade and an inner circumferential surface of the vane carrier; And
And a control unit for controlling operation of the carrier shift actuator,
Wherein the at least one tip timing sensor comprises:
Wherein the first tip timing sensor and the second tip timing sensor are spaced apart from each other in the direction of the rotation axis, and wherein the first tip timing sensor is disposed in the flow direction of the air to be compressed by the compressor blade More upstream,
Wherein the controller is configured to control the first tip gap and the second tip gap in such a manner that at least a portion of the vane carrier is moved in accordance with the rotational movement amount, Gt; a < / RTI > signal is received.
상기 캐리어 시프트 액추에이터에 의해서 수평 이동되는 상기 베인 캐리어의 적어도 일부분은 내주면의 내경이 상기 회전축 방향으로 진행하면서 점차 축소되는 형상을 갖도록 구성되는 것을 특징으로 하는 가스 터빈.The method according to claim 1,
Wherein at least a part of the vane carrier horizontally moved by the carrier shift actuator is configured to have a shape in which an inner diameter of an inner circumferential surface gradually decreases in a direction of the rotational axis.
상기 베인 캐리어는 상기 하우징에 고정되는 제1 베인 캐리어와, 상기 캐리어 시프트 액추에이터에 의해 이동 가능하게 구성되는 적어도 일부분으로서 제2 베인 캐리어를 포함하고,
상기 제1 팁 타이밍 센서가 배치되는 위치에서 상기 제2 베인 캐리어의 내주면과 상기 회전축 사이의 경사각과,
상기 제2 팁 타이밍 센서가 배치되는 위치에서 상기 제2 베인 캐리어의 내주면과 상기 회전축 사이의 경사각이 서로 상이한 것을 특징으로 하는 가스 터빈.The method according to claim 1,
Wherein the vane carrier includes a first vane carrier fixed to the housing and a second vane carrier at least a portion configured to be movable by the carrier shift actuator,
An inclination angle between the inner peripheral surface of the second vane carrier and the rotation axis at a position where the first tip timing sensor is disposed,
Wherein an inclination angle between an inner circumferential surface of the second vane carrier and the rotation axis is different at a position where the second tip timing sensor is disposed.
상기 압축기 로터부를 회전축 방향으로 수평 이동시키는 로터 시프트 액추에이터를 더 포함하며,
상기 제어부는 상기 로터 시프트 액추에이터의 작동을 제어하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈.The method according to claim 1,
Further comprising a rotor shift actuator for horizontally moving the compressor rotor portion in the rotational axis direction,
And the control unit controls operation of the rotor shift actuator.
상기 제어부는, 미리 설정된 축방향 이동량에 따라 상기 압축기 로터부를 수평 이동시키도록 상기 로터 시프트 액추에이터를 제어하며, 상기 설정된 축방향 이동량에 대응하여 상기 베인 캐리어의 적어도 일부분를 수평이동시키도록 상기 캐리어 시프트 액추에이터를 제어하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈.8. The method of claim 7,
Wherein the control unit controls the rotor shift actuator to horizontally move the compressor rotor unit in accordance with a predetermined axial movement amount and controls the carrier shift actuator to horizontally move at least a part of the vane carrier in accordance with the set axial movement amount Wherein the gas turbine is a gas turbine.
상기 제어부는, 상기 제1 측정간극과 상기 제2 측정간극이 미리 설정된 허용범위 내에 속하는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈.The method according to claim 1,
Wherein the control unit determines whether the first measurement gap and the second measurement gap fall within a preset allowable range.
상기 제어부는 상기 제1 측정간극과 상기 제2 측정간극 중에서 적어도 하나가 상기 미리 설정된 허용범위 내에 속하지 않으면, 상기 캐리어 시프트 액추에이터가 작동하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈.11. The method of claim 10,
Wherein the control unit controls the carrier shift actuator to operate when at least one of the first measurement clearance and the second measurement clearance does not fall within the predetermined allowable range.
상기 압축기 로터부를 수용하는 하우징과 상기 압축기 블레이드 사이에 배치되며, 내주면에 복수의 압축기 베인이 다단으로 배열되는 베인 캐리어의 적어도 일부분의 축방향 이동량을 설정하는 단계(S2);
상기 베인 캐리어의 적어도 일부분을 상기 회전축 방향으로 수평 이동시키는 단계(S3);
상기 베인 캐리어에 부착되는 제1 팁 타이밍 센서를 이용하여 상기 압축기 블레이드의 선단부와 상기 베인 캐리어의 적어도 일부분의 내주면 사이의 간극을 측정하는 단계(S4);
상기 제1 팁 타이밍 센서로부터 상기 회전축 방향으로 이격되어 배치되되 더 상류에 배치되는 제2 팁 타이밍 센서를 이용하여 상기 압축기 블레이드의 선단부와 상기 베인 캐리어의 적어도 일부분의 내주면 사이의 간극을 측정하는 단계(S5); 및
상기 S5단계에서 상기 제1 팁 타이밍 센서에 의해 측정된 제1측정간극 및 상기 제2 팁 타이밍 센서에 의해 측정된 제2 측정간극이 미리 설정된 허용범위 내에 속하는지 여부를 판단하는 단계(S6)를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈의 제어 방법.(S1) horizontally moving the compressor rotor portion in which a plurality of compressor blades are arranged in multiple stages in the rotational axis direction;
Setting (S2) an axial movement amount of at least a part of a vane carrier arranged between the housing for accommodating the compressor rotor part and the compressor blade and having a plurality of compressor vanes arranged in a multi-stage on an inner peripheral surface thereof;
Horizontally moving at least a part of the vane carrier in the direction of the rotation axis (S3);
(S4) measuring a gap between a leading end of the compressor blade and an inner circumferential surface of at least a part of the vane carrier using a first tip timing sensor attached to the vane carrier;
Measuring a gap between the tip of the compressor blade and the inner circumferential surface of at least a portion of the vane carrier using a second tip timing sensor disposed further upstream from the first tip timing sensor, S5); And
Determining (S6) whether or not the first measurement gap measured by the first tip timing sensor and the second measurement gap measured by the second tip timing sensor in the step S5 are within a predetermined allowable range And controlling the flow of the gas turbine.
상기 제1 측정간극과 상기 제2 측정간극 중에서 적어도 하나가 상기 미리 설정된 허용범위 내에 속하지 않으면, 상기 베인 캐리어의 적어도 일부분의 축방향 이동량을 재설정하는 단계와, 상기 베인 캐리어의 적어도 일부분를 상기 재설정된 이동량에 따라 상기 회전축 방향으로 수평 이동시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈의 제어방법.
13. The method of claim 12,
Resetting an axial movement amount of at least a portion of the vane carrier if at least one of the first measurement gap and the second measurement gap does not fall within the predetermined allowable range; And moving the gas turbine horizontally in the direction of the axis of rotation according to the rotational direction of the gas turbine.
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