KR101858132B1 - 가스 터빈의 시동 및 부하측정을 위한 드라이브 트레인 - Google Patents

가스 터빈의 시동 및 부하측정을 위한 드라이브 트레인 Download PDF

Info

Publication number
KR101858132B1
KR101858132B1 KR1020170011827A KR20170011827A KR101858132B1 KR 101858132 B1 KR101858132 B1 KR 101858132B1 KR 1020170011827 A KR1020170011827 A KR 1020170011827A KR 20170011827 A KR20170011827 A KR 20170011827A KR 101858132 B1 KR101858132 B1 KR 101858132B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gas turbine
motor
dynamometer
torque converter
output
Prior art date
Application number
KR1020170011827A
Other languages
English (en)
Inventor
남삼식
이기호
이기훈
Original Assignee
두산중공업 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 두산중공업 주식회사 filed Critical 두산중공업 주식회사
Priority to KR1020170011827A priority Critical patent/KR101858132B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101858132B1 publication Critical patent/KR101858132B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M15/00—Testing of engines
    • G01M15/14—Testing gas-turbine engines or jet-propulsion engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D21/00—Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for
    • F01D21/003—Arrangements for testing or measuring
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/26—Starting; Ignition

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)

Abstract

개시되는 발명은 가스 터빈의 시동 및 부하측정을 위한 드라이브 트레인에 관한 것으로서, 가스 터빈의 출력축과 연결되고, 상기 가스 터빈의 출력 토크를 소진하는 한편 상기 출력 토크를 측정하기 위한 토크 미터를 구비하는 동력계;와, 상기 동력계의 출력축과 연결되고, 작동유인 컨트롤 오일을 자유롭게 주입 및 배출할 수 있는 토크 컨버터; 및 상기 토크 컨버터와 연결되는 기동 모터;를 포함한다.

Description

가스 터빈의 시동 및 부하측정을 위한 드라이브 트레인{Drive train for assessing the start and performance characteristics of gas turbine}
본 발명은 가스 터빈의 개발 과정에서 가스 터빈의 시동특성과 정격출력을 하나의 장치로 시험할 수 있도록 하는 가스 터빈의 시동 및 부하측정을 위한 드라이브 트레인에 관한 것이다.
가스 터빈은 고온, 고압의 연소가스로 터빈을 가동시키는 회전형 열기관이다. 고온, 고압의 연소가스를 만들기 위해서는 연소 노즐에서 분사되는 연료/공기의 혼합기를 연소기에 딸려 있는 연소실에서 태워야 한다. 이러한 연소가 지속되는 동안 가스 터빈은 계속 운전되며, 연료와 공기의 공급(특히, 연료의 공급)을 중단하면 운전은 정지된다.
가스 터빈에서는 일단 연료/공기 혼합기의 최초 연소가 개시되어 연소실에 고온 환경이 만들어져야만 그 이후에 공급되는 연료/공기의 혼합기가 그 열에 의해 스스로 연소할 수 있다. 따라서, 운전이 정지된 가스 터빈을 작동시키기 위해서는 가스 터빈을 외부 시동장치를 이용하여 강제로 회전시키는 것과 함께 점화기를 이용하여 최초의 혼합기에 대해 인위적인 연소를 발생시켜야 한다. 이러한 시동 과정을 거쳐 가스 터빈이 스스로 회전을 유지할 수 있는 속도, 즉 자기구동속도(self sustain speed)에 도달하게 되면 외부 시동장치를 정지하게 된다.
가스 터빈은 발전용도로 많이 사용되는데, 이러한 가스 터빈 발전 시스템은 처음 기동할 때에는 정지형 주파수 변환기(static frequency convertor, SFC)를 이용하여 발전기를 모터로 작동시켜 가스 터빈을 돌려 일차적으로 고압의 압축 공기를 만들고, 기동속도에 도달하면 이 압축 공기에 연료를 분사하여 고온/고압의 가스를 만들어 자기구동속도 이상으로 증속하여 운전하게 된다.
그런데, 개발 중인 가스 터빈은 초기 설계사양을 바탕으로 하여 반복적인 시험과 개량, 재시험 등의 평가과정을 거쳐서 개발 목표치를 만족시키는 최종 사양으로 개발되어야 한다.
그러나, 일반적인 가스 터빈 발전 시스템은 이미 개발이 완료된 정형화된 가스 터빈의 구동에 적합하여 발전기의 특성상 특정 주파수(예를 들어, 60㎐)의 부하만을 소진할 수 있을 뿐 다양한 동력 특성을 시험하기에는 적합하지 않은 면이 있다. 그리고, 발전기의 전기적 부하를 통해 가스 터빈의 기계적 출력을 간접적으로 계산해야 하기 때문에 정확한 측정에 어려움이 있고, 부하 운전시 전력 그리드의 영향을 받아 자유로운 부하 시험을 수행하는 것이 불가능하다는 한계도 있다.
한국등록특허 제10-1624845호 (2016.05.30)
본 발명은 가스 터빈의 개발 과정에서 가스 터빈의 시동특성과 정격출력을 하나의 장치로 자유롭게 시험할 수 있도록 하는 평가 장치를 제공하는 것에 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 가스 터빈의 시동 및 부하측정을 위한 드라이브 트레인은, 가스 터빈의 출력축과 연결되고, 상기 가스 터빈의 출력 토크를 소진하는 한편 상기 출력 토크를 측정하기 위한 토크 미터를 구비하는 동력계;와, 상기 동력계의 출력축과 연결되고, 작동유인 컨트롤 오일을 자유롭게 주입 및 배출할 수 있는 토크 컨버터; 및 상기 토크 컨버터와 연결되는 기동 모터;를 포함한다.
여기서, 상기 기동 모터를 회전시키기 위한 포니 모터를 더 포함할 수도 있다.
상기 포니 모터는 전류가 공급되지 않은 상태의 상기 기동 모터를 상기 기동 모터가 전기적으로 연결되어 있는 전력 그리드의 주파수까지 상승하여 동기화시키고, 상기 기동 모터의 회전수가 안정화되면 상기 포니 모터의 전원 공급을 차단한다.
그리고, 상기 동력계와 토크 컨버터 사이에는 상기 동력계의 출력축 동력을 두 개의 출력 라인으로 분기하는 기어 박스가 개재되고, 상기 토크 컨버터는 상기 기어 박스의 어느 하나의 출력 라인에 연결될 수 있다.
이러한 실시형태에서, 상기 기어 박스의 다른 하나의 출력 라인에는 클러치로 동력 전달이 제어되는 터닝 모터가 연결된다.
상기 터닝 모터는 상기 가스 터빈의 운전이 정지된 이후에 상기 가스 터빈의 출력축을 회전시킨다.
그리고, 상기 동력계는 수 동력계인 것이 바람직할 수 있다.
그리고, 상기 기동 모터의 구동력을 상기 동력계로 전달하거나 차단하는 제어는 상기 컨트롤 오일을 상기 토크 컨버터에 주입 또는 배출하는 제어를 통해 이루어진다.
상기와 같은 구성을 가진 본 발명의 가스 터빈의 시동 및 부하측정을 위한 드라이브 트레인은 전력 그리드와 연결된 발전기 대신에 동력계를 이용하여 가스 터빈의 부하를 소진할 수 있기 때문에 자유로운 부하 시험을 수행하는 것이 가능하고, 또한 토크 미터를 통해 가스 터빈의 기계적 출력을 직접 정확하게 측정하는 것이 가능해진다.
그리고, 가스 터빈을 시동 회전시키기 위한 기동 모터의 구동력을 토크 컨버터에 컨트롤 오일을 주입 또는 배출하는 조작을 통해 손쉽게 제어할 수 있고, 이에 따라 개발 중인 가스 터빈의 시동특성 중 가장 중요한 자기구동속도를 손쉽게 측정 및 평가할 수 있다.
또한, 동력계의 출력축 동력을 두 개의 출력 라인으로 분기하는 기어 박스를 구비함에 따라, 가스 터빈의 운전이 정지된 이후에 가스 터빈의 출력축을 저속으로 회전시켜 안정적인 열 배출이 일어나도록 하는 터닝 모터를 기동 모터의 동력 라인에 대해 병렬로 설치할 수 있고, 이로써 가스 터빈의 시험을 안전하게 반복하여 수행할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 가스 터빈의 시동 및 부하측정을 위한 드라이브 트레인의 전체적인 구성을 도시한 도면.
도 2는 도 1의 드라이브 트레인을 구성하는 세 개의 동력 라인을 간략하게 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 가스 터빈의 시동 및 부하측정을 위한 드라이브 트레인을 이용하여 가스 터빈의 시동 특성 및 동력 성능을 시험하는 일련의 과정을 설명하기 위한 도면.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명의 실시형태를 설명함에 있어서 당업자라면 자명하게 이해할 수 있는 공지의 구성에 대한 설명은 본 발명의 요지를 흐리지 않도록 생략될 것이다. 또한 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 부여할 것이며, 도면을 참조할 때에는 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등이 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있음을 고려하여야 한다.
그리고, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 개재되면서 간접적으로 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고도 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 가스 터빈의 시동 및 부하측정을 위한 드라이브 트레인(100)의 전체적인 구성을 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 드라이브 트레인(100)을 구성하는 세 개의 동력 라인을 간략하게 도시한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 가스 터빈의 시동 및 부하측정을 위한 드라이브 트레인(100)의 구성에 대해 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 가스 터빈의 시동 및 부하측정을 위한 드라이브 트레인(100)은 크게 나누어 시동 라인과 부하 라인의 두 개의 동력 라인을 포함한다.
여기서, 본 발명을 설명함에 있어 시험 대상물인 가스 터빈(10)을 기준으로 하여 출력 라인과 입력 라인으로 구분하여 설명하기로 한다. 즉, 가스 터빈(10)의 출력축(12)과 연결되는 상대방 구성요소의 동력 라인을 입력 라인으로 표현하고, 다시 이 구성요소가 다른 구성요소와 연결되면 앞선 구성요소의 출력 라인이 뒤에 있는 구성요소의 입력 라인으로 연결되는 것이다.
다만, 이러한 출력과 입력의 구분은 가스 터빈(10)이 스스로 운전되어 토크를 출력할 때를 기준으로 하는 것이며, 만일 가스 터빈(10)을 기동하기 위하여 강제로 가스 터빈(10)의 출력축(12)을 회전시키는 경우에는 동력이 반대로 출력 및 입력되는 것임에 유의할 필요가 있다.
그리고, 각 동력 라인의 연결에는 공지의 커플링 수단이 사용되는데, 커플링 수단에 대해서는 별도의 설명을 생략하기로 한다.
가스 터빈(10)에서 동력을 생산하는 터빈과 생산된 동력의 일부를 소모하는 압축기를 연결하고 있는 출력축(12)은 동력계(110)의 입력 라인에 연결되어 있다. 동력계(110)는 가스 터빈(10)의 순 출력을 소모, 즉 압축기에서 사용한 출력을 제외한 나머지 출력을 소진하는 장치로서, 부하를 흡수하는 과정에서 가스 터빈(10)의 출력 토크를 측정할 수 있다. 이를 위해 동력계(110)에는 가스 터빈(10)의 출력 토크를 측정하기 위한 토크 미터(112)가 구비된다.
가스 터빈 발전 시스템의 가스 터빈(10)의 출력은 수십만 킬로와트에 달하기 때문에 에디 커런트 방식의 동력계로는 대용량 가스 터빈의 부하를 흡수하기에 부족하다. 따라서, 대용량 가스 터빈을 시험하는 경우에는 동력계(110)로서 수(水) 동력계를 사용하는 것이 바람직하다. 수 동력계는 물속에서 동력계의 입력축과 연결된 프로펠러를 회전시킴으로써 입력되는 부하를 흡수하는 방식의 동력계를 말한다. 수 동력계 안에서 에너지를 흡수하여 온도가 상승한 물은 배출되고 그만큼 차가운 물이 유입되어 부하 흡수가 원활히 이루어지게 된다.
다른 동력계의 경우에도 마찬가지지만, 수 동력계의 안에서 프로펠러가 회전하면 이에 대한 반력으로서 수 동력계의 케이싱이 반대방향의 토크를 받게 되므로, 케이싱에 작용하는 토크를 측정함으로써 가스 터빈(10)의 출력 토크를 직접적으로 측정할 수 있다.
위와 같이, 가스 터빈(10)과 연결되는 동력계(110) 및 토크 미터(112)가 본 발명에 따른 가스 터빈의 시동 및 부하측정을 위한 드라이브 트레인(100)에서의 부하 라인을 이루게 된다.
다른 한편으로, 동력계(110)의 출력축에는 토크 컨버터(130) 및 기동 모터(140)가 순차적으로 연결되어 시동 라인을 이루게 된다.
기동 모터(140)는 전력을 동력으로 하여 회전하는 기기로서, 중간에 몇몇 구성요소를 거치기는 하지만, 최종적으로는 가스 터빈(10)의 출력축(12)을 회전시켜 가스 터빈(10)의 압축기를 구동하여 가스 터빈(10)을 시동시키기 위한 동력원이다.
기동 모터(140)로부터 시작하면, 기동 모터(140) → 토크 컨버터(130) → 동력계(110) → 가스 터빈(10)의 순서로 기동 모터(140)의 시동 토크가 전달된다. 물론 가스 터빈(10)의 시동시에는 동력계(110)는 무부하 상태(수 동력계의 경우라면, 물이 비워진 상태)에 있는다.
위의 기동 토크의 동력전달 경로를 보면, 가스 터빈(10)의 시동 성공시에 기동 모터(140)로 가스 터빈(10)의 회전력이 전달되는 것을 차단하기 위한 별도의 클러치 기구 등이 포함되어 있지 않음을 알 수 있는데, 본 발명에서는 토크 컨버터(130)가 이 역할을 한다.
토크 컨버터(130)는 유체를 매개체로 하여 서로 떨어진 두 축(터빈과 펌프) 사이에 동력을 전달하는 유체 클러치이다. 또한, 토크 컨버터(130)는 터빈과 펌프의 회전속도가 거의 동일해지기 전까지는 토크를 증대시키는 특성이 있다.
본 발명에서는 기동 모터(140)의 구동력을 동력계(110)로 전달하는 중간에 토크 컨버터(130)를 배치하고 있다. 본 발명에 적용되는 토크 컨버터(130)는 작동유인 컨트롤 오일을 자유롭게 주입 및 배출할 수 있는 구조로 되어 있다. 이에 따라, 작동유인 컨트롤 오일을 주입하면 동력 전달이 이루어져 동력계(110) 및 가스 터빈(10)의 출력축(12)이 회전하고, 반대로 컨트롤 오일을 빼면 동력 전달이 차단되어 기동 모터(140)만 회전한다.
본 발명에서 토크 컨버터(130)가 클러치의 기능을 담당하도록 한 것은 무엇보다도 가스 터빈(10)이 대용량인 경우 통상적인 클러치로는 그 크기와 가격이 크게 상승하고, 클러치의 수명 측면에서도 불리하기 때문이다. 또한, 동력 전달 초기에는 토크 컨버터(130)의 토크 배력 기능이 가스 터빈(10)의 구동에 도움을 준다는 측면에서도 유리한 점이 있다.
그리고, 기동 모터(140)의 경우에도 대용량 가스 터빈(10)을 기동하기 위해서는 상당히 큰 사이즈의 모터를 사용해야 하고, 소모전류 또한 막대하기 때문에 이를 개선하는 것이 바람직하다.
본 발명은 이를 위해 기동 모터(140)를 회전시키기 위한 포니 모터(150)를 더 포함할 수 있다. 포니 모터(150)는 인버터(152)에 의해 회전속도가 조절된다.
포니 모터(150)는 전류가 공급되지 않은 상태의 기동 모터(140)를 무부하 회전시키는데, 기동 모터(140)가 전기적으로 연결되어 있는 전력 그리드의 주파수까지 상승하여 동기화시킨다. 이렇게 기동 모터(140)의 주파수와 전력 그리드의 주파수를 동기화시킨 상태에서 기동 모터(140)의 코일에 전류를 공급하여 기동 모터(140)를 구동하면 기동 모터(140)를 정지 상태에서 바로 구동하는 경우에 비해 정격전류가 작은 기동 모터(140)를 사용하는 것이 가능해진다.
기동 모터(140)가 구동하여 회전수가 안정화되면 포니 모터(150)의 전원 공급을 차단하여 자유회전시키며, 기동 모터(140)의 구동력은 전술한 바와 같이 컨트롤 오일이 주입된 토크 컨버터(130)를 통해 동력계(110) 및 가스 터빈(10)으로 공급되어 가스 터빈(10)의 시동이 이루어진다.
한편, 본 발명은 동력계(110)와 토크 컨버터(130) 사이에 상기 동력계(110)의 출력축 동력을 두 개의 출력 라인으로 분기하는 기어 박스(120)가 개재될 수 있다. 이에 따라, 토크 컨버터(130)는 기어 박스(120)의 어느 하나의 출력 라인에 연결되고, 기어 박스(120)의 다른 하나의 출력 라인에는 클러치(162)로 동력 전달이 제어되는 터닝 모터(160)가 연결된다.
터닝 모터(160)는 가스 터빈(10)의 운전이 정지된 이후에 클러치(162)를 연결시켜 가스 터빈(10)의 출력축(12)을 저속(예를 들면, 3∼10RPM)으로 회전시키기 위한 것이다. 이는 가스 터빈(10)의 운전이 정지되면 가스 터빈(10) 내부의 열이 외부로 제대로 배출되지 못하여 각종 축이나 케이싱 등이 열변형을 일으켜 중력방향으로 휘거나 열 손상을 입을 수 있는데, 이를 방지하기 위하여 가스 터빈(10)의 운전 정지 후에 터닝 모터(160)로 천천히 가스 터빈(10)의 출력축(12)을 회전시켜 터빈을 흘러가는 공기 유동을 형성함으로써 가스 터빈(10)을 서냉(徐冷)시키게 된다.
위와 같이, 기어 박스(120)를 구비한 본 발명의 가스 터빈의 시동 및 부하측정을 위한 드라이브 트레인(100)은 도 2에 도시된 것과 같이 크게 나눠 3개의 동력 라인으로 정리될 수 있다.
하나는 전술한 부하 라인으로서 알파벳 ⓐ∼ⓓ에 해당하는 부분이다. 가스 터빈(10), 동력계(110), 기어 박스(120)까지가 하나의 동기화된 속도로 회전하며, 이는 가스 터빈(10)의 시동시나 운전시, 그리고 서냉시에 항상 회전하는 동력 라인이다.
다른 하나는 역시 전술했던 시동 라인으로서, 검은색으로 칠해진 ⓖ∼ⓘ 부분이다. 시동 라인은 포니 모터(150), 기동 모터(140) 및 토크 컨버터(130)로 이루어지는데, 시동 라인은 토크 컨버터(130) 안에 컨트롤 오일이 주입되면 부하 라인과 연결되어 가스 터빈(10)을 기동시키게 되며, 시동이 성공하면 다시 컨트롤 오일을 배출하여 부하 라인과 분리하고 기동 모터(140)를 정지시키게 된다. 즉, 시동 라인은 가스 터빈(10)을 기동시켜 시동에 성공할 때까지 일시적으로 부하 라인에 연결되는 동력 라인이다.
마지막 하나는 터닝 모터(160) 및 기어 박스(120)와의 동력 연결을 제어하는 클러치(162)를 포함하는 ⓔ∼ⓕ의 서냉 라인이다. 서냉 라인은 가스 터빈(10)의 운전이 정지된 이후에 클러치(162)를 연결시켜 가스 터빈(10)의 출력축(12)을 터닝 모터(160)로 저속 회전시켜 가스 터빈(10)을 냉각시킨다. 따라서, 시동 라인과 서냉 라인은 별개의 시간에 각각 운전될 뿐 함께 운전되지 않는다.
도 3은 본 발명의 가스 터빈의 시동 및 부하측정을 위한 드라이브 트레인(100)을 운전하는 하나의 시퀀스를 시간순으로 도시한 도면이다. 위의 그래프는 가스 터빈(10)의 회전수(운전속도)와 부하를 도시한 것이고, 아래의 그래프는 도 1 및 도 2에 도시된 각 구성요소의 작동 구간을 이에 맞춰 도시한 것이다.
먼저 가스 터빈(10)을 시동하기 위해 전류가 공급되지 않은 상태의 기동 모터(140)를 포니 모터(150)로 무부하 회전시켜 전력 그리드의 주파수까지 기동 모터(140)의 회전수를 상승하여 동기화시키고, 기동 모터(140)의 회전수가 안정화되면 포니 모터(150)의 전원 공급을 차단한다.
이후 토크 컨버터(130)에 컨트롤 오일을 주입하여 기어 박스(120)를 통해 동력계(110) 및 가스 터빈(10)을 회전시키고, 가스 터빈(10)의 회전수가 시동가능 회전수(예를 들면, 900RPM)까지 상승하면 연료를 분사하고 점화기를 가동시켜 가스 터빈(10)에 연소가 일어나도록 한다.
가스 터빈(10)이 자기구동속도에 도달하면 토크 컨버터(130)의 컨트롤 오일을 배출하고 기동 모터(140)를 정지시켜 가스 터빈(10) 스스로 운전이 되도록 하며, 이로써 가스 터빈(10)의 시동이 완성된다.
개발 중인 가스 터빈의 경우에는 연소계와 공력계 등 성능에 중대한 영향을 미치는 계통의 사양이 완성되지 않았기 때문에 정확한 자기구동속도를 찾아야 한다. 따라서, 토크 컨버터(130)의 컨트롤 오일을 배출하였을 때 가스 터빈(10)이 스스로 운전되지 않으면 자기구동속도에 이르지 못한 것이며, 이러한 과정을 통해 가스 터빈(10)의 시동 특성을 평가할 수 있다. 가스 터빈(10)의 자기구동속도는 이러한 시동 과정을 수차례 반복하여 정확히 파악할 수 있다.
가스 터빈(10)이 자기구동속도 이상으로 스스로 운전되면 정격회전수(통상 3,600RPM)까지 상승시키고, 이후 수 동력계 물을 공급하고 토크 미터(112)로 출력 토크를 측정하면서 가스 터빈(10)의 부하 특성을 시험할 수 있다.
이러한 가스 터빈(10)의 일련의 시험이 완료되면 연료 공급을 중단하여 가스 터빈(10)을 정지시키고, 이후 클러치(162) 및 터닝 모터(160)를 작동시켜 뜨거워진 가스 터빈(10)을 천천히 냉각시킨다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예 및 실시형태가 도시되고 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 권리범위는 청구항의 기재내용과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.
10: 가스 터빈 12: 출력축
100: 드라이브 트레인 110: 동력계
112: 토크 미터 120: 기어 박스
130: 토크 컨버터 140: 기동 모터
150: 포니 모터 152: 인버터
160: 터닝 모터 162: 클러치

Claims (16)

  1. 가스 터빈의 출력축과 연결되고, 상기 가스 터빈의 출력 토크를 소진하는 한편 상기 출력 토크를 측정하기 위한 토크 미터를 구비하는 동력계;
    상기 동력계의 출력축과 연결되고, 작동유인 컨트롤 오일을 자유롭게 주입 및 배출할 수 있는 토크 컨버터; 및
    상기 토크 컨버터와 연결되는 기동 모터;를 포함하고,
    상기 토크 컨버터는 유체를 매개체로 하여 서로 떨어진 터빈과 펌프의 두 축 사이에 동력을 전달하는 유체 클러치로서, 상기 기동 모터의 구동력을 상기 동력계로 전달하거나 차단하는 제어는 상기 컨트롤 오일을 상기 토크 컨버터에 주입 또는 배출하는 제어를 통해 이루어지는 것을 특징으로 하는 가스 터빈의 시동 및 부하측정을 위한 드라이브 트레인.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기동 모터를 회전시키기 위한 포니 모터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈의 시동 및 부하측정을 위한 드라이브 트레인.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 포니 모터는 전류가 공급되지 않은 상태의 상기 기동 모터를 상기 기동 모터가 전기적으로 연결되어 있는 전력 그리드의 주파수까지 상승하여 동기화시키고, 상기 기동 모터의 회전수가 안정화되면 상기 포니 모터의 전원 공급을 차단하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈의 시동 및 부하측정을 위한 드라이브 트레인.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 동력계와 토크 컨버터 사이에는 상기 동력계의 출력축 동력을 두 개의 출력 라인으로 분기하는 기어 박스가 개재되고, 상기 토크 컨버터는 상기 기어 박스의 어느 하나의 출력 라인에 연결되는 것을 특징으로 하는 가스 터빈의 시동 및 부하측정을 위한 드라이브 트레인.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 기어 박스의 다른 하나의 출력 라인에는 클러치로 동력 전달이 제어되는 터닝 모터가 연결되는 것을 특징으로 하는 가스 터빈의 시동 및 부하측정을 위한 드라이브 트레인.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 터닝 모터는 상기 가스 터빈의 운전이 정지된 이후에 상기 가스 터빈의 출력축을 회전시키는 것을 특징으로 하는 가스 터빈의 시동 및 부하측정을 위한 드라이브 트레인.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 동력계는 수 동력계인 것을 특징으로 하는 가스 터빈의 시동 및 부하측정을 위한 드라이브 트레인.
  8. 삭제
  9. 가스 터빈의 출력축과 연결되고, 상기 가스 터빈의 출력 토크를 소진하는 한편 상기 출력 토크를 측정하기 위한 토크 미터를 구비하는 동력계;와, 상기 동력계의 출력축과 연결되고, 유체를 매개체로 하여 서로 떨어진 터빈과 펌프의 두 축 사이에 동력을 전달하는 유체 클러치로서 작동유인 컨트롤 오일을 자유롭게 주입 및 배출할 수 있는 토크 컨버터; 및 상기 토크 컨버터와 연결되는 기동 모터;를 포함하고,
    상기 기동 모터의 회전수가 안정된 후 상기 토크 컨버터에 컨트롤 오일을 주입하여 상기 동력계 및 가스 터빈을 회전시키고, 상기 가스 터빈의 회전수가 시동가능 회전수까지 상승하면 상기 가스 터빈을 시동하며, 이후 상기 토크 컨버터의 컨트롤 오일을 배출하였을 때 상기 가스 터빈이 스스로 운전이 되는지를 통해 상기 가스 터빈의 자기구동속도를 찾는 것을 특징으로 하는 가스 터빈의 시동 및 부하측정 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 기동 모터를 회전시키기 위한 포니 모터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈의 시동 및 부하측정 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 포니 모터는 전류가 공급되지 않은 상태의 상기 기동 모터를 상기 기동 모터가 전기적으로 연결되어 있는 전력 그리드의 주파수까지 상승하여 동기화시키고, 상기 기동 모터의 회전수가 안정화되면 상기 포니 모터의 전원 공급을 차단하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈의 시동 및 부하측정 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 동력계와 토크 컨버터 사이에는 상기 동력계의 출력축 동력을 두 개의 출력 라인으로 분기하는 기어 박스가 개재되고, 상기 토크 컨버터는 상기 기어 박스의 어느 하나의 출력 라인에 연결되는 것을 특징으로 하는 가스 터빈의 시동 및 부하측정 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 기어 박스의 다른 하나의 출력 라인에는 클러치로 동력 전달이 제어되는 터닝 모터가 연결되는 것을 특징으로 하는 가스 터빈의 시동 및 부하측정 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 터닝 모터는 상기 가스 터빈의 운전이 정지된 이후에 상기 가스 터빈의 출력축을 회전시켜 상기 가스 터빈을 냉각시키는 것을 특징으로 하는 가스 터빈의 시동 및 부하측정 방법.
  15. 제9항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 동력계는 수 동력계인 것을 특징으로 하는 가스 터빈의 시동 및 부하측정 방법.
  16. 제9항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기동 모터의 구동력을 상기 동력계로 전달하거나 차단하는 제어는 상기 컨트롤 오일을 상기 토크 컨버터에 주입 또는 배출하는 제어를 통해 이루어지는 것을 특징으로 하는 가스 터빈의 시동 및 부하측정 방법.
KR1020170011827A 2017-01-25 2017-01-25 가스 터빈의 시동 및 부하측정을 위한 드라이브 트레인 KR101858132B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170011827A KR101858132B1 (ko) 2017-01-25 2017-01-25 가스 터빈의 시동 및 부하측정을 위한 드라이브 트레인

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170011827A KR101858132B1 (ko) 2017-01-25 2017-01-25 가스 터빈의 시동 및 부하측정을 위한 드라이브 트레인

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101858132B1 true KR101858132B1 (ko) 2018-05-15

Family

ID=62186937

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170011827A KR101858132B1 (ko) 2017-01-25 2017-01-25 가스 터빈의 시동 및 부하측정을 위한 드라이브 트레인

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101858132B1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210061494A (ko) * 2019-11-19 2021-05-28 한국기계연구원 터빈시스템
CN113323732A (zh) * 2021-06-01 2021-08-31 中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所 一种航空发动机带转起动过程中涡轮功的测量方法
CN114235392A (zh) * 2021-11-26 2022-03-25 中国航发哈尔滨东安发动机有限公司 一种模拟飞机附件传动机匣起动试验的试车台
EP4108887A1 (en) 2021-06-21 2022-12-28 Doosan Enerbility Co., Ltd. Dynamometer

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014130043A (ja) 2012-12-28 2014-07-10 National Maritime Research Institute 機関負荷試験装置及び機関負荷試験装置の制御プログラム

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014130043A (ja) 2012-12-28 2014-07-10 National Maritime Research Institute 機関負荷試験装置及び機関負荷試験装置の制御プログラム

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210061494A (ko) * 2019-11-19 2021-05-28 한국기계연구원 터빈시스템
KR102265382B1 (ko) * 2019-11-19 2021-06-16 한국기계연구원 터빈시스템
CN113323732A (zh) * 2021-06-01 2021-08-31 中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所 一种航空发动机带转起动过程中涡轮功的测量方法
EP4108887A1 (en) 2021-06-21 2022-12-28 Doosan Enerbility Co., Ltd. Dynamometer
CN114235392A (zh) * 2021-11-26 2022-03-25 中国航发哈尔滨东安发动机有限公司 一种模拟飞机附件传动机匣起动试验的试车台

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101858132B1 (ko) 가스 터빈의 시동 및 부하측정을 위한 드라이브 트레인
EP3855002A2 (en) Systems and methods for power transfer in cryogenic fuel applications
US11542872B2 (en) Hybrid gas turbine engine system powered warm-up
RU2606726C2 (ru) Устройство для приведения в действие нагрузки, способ промывки многовальной газовой турбины и способ медленного вращения многовальной газовой турбины
US8164208B2 (en) Systems involving multi-spool generators and variable speed electrical generators
ES2935397T3 (es) Método y aparato para controlar al menos una parte de un proceso de arranque o reencendido de un motor de turbina de gas
US20180045119A1 (en) Geared turbofan with low spool power extraction
JP6188116B2 (ja) ターボ機械における低トルク低速度試験のための方法及び装置
US9435223B2 (en) Gas turbine apparatus
EP2085577A1 (en) Method for the start-up of a gas turbine
EP3663535B1 (en) Method for controlling at least part of a start-up or re-light process of a gas turbine engine and gas turbine engine
EP2574759B1 (en) Motor-generator turbomachine starter
US10598048B2 (en) Auxiliary rotation device for a gas turbine engine and a method of cooling a rotor of a gas turbine engine using an auxiliary rotation device
KR101294146B1 (ko) 보조 동력 장치 및 이를 포함한 보조 시동 장치
EP3663536B1 (en) Method for controlling at least part of a start-up or re-light process of a gas turbine engine and gas tubine engine
EP3561268A1 (en) Apparatus for a gas turbine engine
EP3358151B1 (en) Gas turbine start system to enable rotor thermal stabilization with backup bleed bypass cooling mode
EP2971651B1 (en) Methods for operating a gas turbine engine
RU2252327C1 (ru) Способ запуска газотурбинного двигателя с охлаждаемой турбиной
US11821371B1 (en) Bowed-rotor mitigation system for a gas turbine
CN111512023A (zh) 在寒冷天气中起动涡轮发动机的方法以及用于起动涡轮发动机的系统
JP6271273B2 (ja) ガスタービン、ガスタービンの制御装置、ガスタービンの起動方法
KR101130295B1 (ko) 터빈 또는 압축기의 성능 검사 시스템
RU2260134C1 (ru) Способ запуска газотурбинного двигателя
Arimilli et al. Performance Evaluation of a Prototype TurbX™ Engine

Legal Events

Date Code Title Description
GRNT Written decision to grant