KR101902653B1

KR101902653B1 - Structure for a exhaust diffuser of gas turbine

Info

Publication number: KR101902653B1
Application number: KR1020160176885A
Authority: KR
Inventors: 이익상
Original assignee: 두산중공업 주식회사
Priority date: 2016-12-22
Filing date: 2016-12-22
Publication date: 2018-11-13
Also published as: KR20180073250A

Abstract

본 발명은 가스터빈의 배기 디퓨져 구조에 관한 것으로, 가스터빈의 외부케이싱과 내부케이싱 사이에 형성되는 배기 유로부 및 상기 내부케이싱의 외주면 원주방향을 따라 배치되고, 상기 배기 유로부를 흐르는 배기가스의 유압 또는 유속을 조절하도록 제공되는 유로 가변수단을 포함하여 구성될 수 있으며, 본 발명에 따르면, 가스터빈에서 배기되는 배기가스의 유압 또는 유속을 사용자가 원하는 값으로 가변시킬 수 있어, 증기터빈으로 유입시 필요한 압력 회복 및 배기 디퓨져에서의 박리 현상을 최소화할 수 있으며, 궁극적으로는 터빈 전체의 효율 및 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. The present invention relates to an exhaust diffuser structure for a gas turbine, and more particularly, to an exhaust diffuser structure for a gas turbine, which includes an exhaust passage portion formed between an outer casing and an inner casing of a gas turbine, Or the flow rate of the exhaust gas discharged from the gas turbine can be changed to a desired value by the user, so that the flow rate of the exhaust gas flowing into the steam turbine It is possible to minimize the required pressure recovery and the exfoliation in the exhaust diffuser, and ultimately improve the efficiency and performance of the entire turbine.

Description

BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an exhaust diffuser structure for a gas turbine,

본 발명은 가스터빈의 배기 디퓨져 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배기가스의 유압 또는 유속을 가변시킬 수 있는 가스터빈의 배기 디퓨져 구조에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exhaust diffuser structure of a gas turbine, and more particularly, to an exhaust diffuser structure of a gas turbine capable of varying the hydraulic pressure or flow rate of the exhaust gas.

일반적으로 터빈(turbine)은 가스(gas), 스팀(steam) 등 유체의 열에너지를 기계에너지인 회전력으로 변환하는 동력발생 장치로, 유체에 의해 축회전되도록 복수 개의 회전익(bucket)을 포함하는 로터(rotor)와, 로터의 둘레를 감싸며 설치되고 복수 개의 고정익(diaphram)이 구비된 케이싱(casing)을 포함하고 있다.Generally, a turbine is a power generating device that converts thermal energy of a fluid such as gas or steam into rotational force, which is mechanical energy, and includes a rotor (not shown) including a plurality of rotor blades and a casing which surrounds the rotor and is equipped with a plurality of diaphragms.

여기서, 가스터빈은 압축기 섹션와 연소기 및 터빈 섹션을 포함하여 구성되고, 압축기 섹션의 회전에 의해 외부 공기가 흡입, 압축된 후 연소기로 보내지고, 연소기에서 압축공기와 연료의 혼합에 의해 연소가 이루어진다. 연소기에서 발생된 고온·고압의 가스는 터빈 섹션을 통과하면서 터빈의 로터를 회전시켜 발전기를 구동시킨다.Here, the gas turbine comprises a compressor section, a combustor and a turbine section, the external air is sucked and compressed by rotation of the compressor section, and then sent to the combustor, where combustion is performed by mixing the compressed air and fuel in the combustor. The high-temperature and high-pressure gas generated from the combustor passes through the turbine section and rotates the rotor of the turbine to drive the generator.

스팀터빈의 경우, 고압터빈 섹션과 중압터빈 섹션 및 저압터빈 섹션을 직렬 또는 병렬로 연결하여 로터를 회전시키는데, 직렬구조로 이루어지는 경우에는 고압터빈 섹션과 중압터빈 섹션 및 저압터빈 섹션이 하나의 로터를 공유한다.In the case of a steam turbine, the high-pressure turbine section, the intermediate-pressure turbine section, and the low-pressure turbine section are connected in series or parallel to rotate the rotor. Share.

스팀터빈에서 각각의 터빈들은 케이싱 내부의 로터를 중심으로 고정익과 회전익을 구비하고 있으며, 스팀이 고정익과 회전익을 통과하면서 로터를 회전시켜 발전기를 구동시킬 수 있다.Each of the turbines in the steam turbine has a fixed blade and a rotor blade around a rotor inside the casing, and the steam can pass through the fixed blade and the rotor blade to rotate the rotor to drive the generator.

통상 복합발전시스템에서는 가스터빈을 동작시키고 배기 디퓨져를 통해 배출되는 배기가스를 열교환기를 거쳐 스팀터빈으로 유입시켜 또 다른 발전에 사용하게 된다. 이 경우 가스터빈에서 스팀터빈으로 유입될 때, 배기가스의 유압 및 유속이 중요한 인자가 된다. Generally, the combined power generation system operates the gas turbine and exhausts the exhaust gas discharged through the exhaust diffuser to the steam turbine through a heat exchanger to be used for another power generation. In this case, when the gas turbine is introduced into the steam turbine, the hydraulic pressure and flow rate of the exhaust gas become important factors.

즉 스팀터빈으로 유입시 배기가스는 일정 압력 이상 유지되어야 하고, 만약 그 압력 이하일 경우에는 원활하 스팀터빈의 작동을 위해 압력회복이 필수적으로 요구된다. That is, when the steam turbine is introduced into the steam turbine, the exhaust gas must be maintained at a certain pressure. If the pressure is lower than the predetermined pressure, pressure recovery is indispensably required for smooth operation of the steam turbine.

도 1에는 종래 특허문헌( US 8756936 B2 )에 게시된 가스터빈의 배기 디퓨져(1) 구조가 게시되어 있다. 도 1를 참고하면, 가스터빈의 외부케이싱(3)의 내주면(34)과 내부케이싱(2)의 외주면(20) 사이에 배기가스 유동흐름(14)이 형성되고, 내부케이싱(2)의 외주면(20) 단부에는 플로우 램프(flow ramp;16)가 원주방향을 따라 배치되어 있다. 1 shows a structure of an exhaust diffuser 1 of a gas turbine disclosed in a conventional patent document (US 8756936 B2). 1, an exhaust gas flow 14 is formed between the inner circumferential surface 34 of the outer casing 3 of the gas turbine and the outer circumferential surface 20 of the inner casing 2, A flow ramp 16 is disposed along the circumferential direction at an end of the flow channel 20.

이러한 플로우 램프(16)는 원주방향을 따라 물결 형상으로 요철 형태로 배치되어 있으며, 배기 디퓨져(1)에서 배출되는 배기가스의 유동을 변화시키기 위한 것이다. The flow ramp 16 is arranged in a wavy shape along the circumferential direction in a concavo-convex shape and is for changing the flow of the exhaust gas discharged from the exhaust diffuser 1.

그런데 이러한 구조는 고정형이므로, 필요한 유압 또는 유속으로 배기가스의 유동을 변화시킬 수 없으며, 플로우 램프(16)의 외측단부에서의 급격한 유동면적 변화로 배기 디퓨져(1) 내부 표면에서의 박리 현상을 야기하는 문제가 있다. However, since the structure is fixed, the flow of the exhaust gas can not be changed by the required hydraulic pressure or flow velocity, and the abrupt change in the flow area at the outer end of the flow ramp 16 causes a peeling phenomenon on the inner surface of the exhaust diffuser 1 There is a problem.

미국특허 등록번호:US 8756936 B2US Patent Number: US 8756936 B2

본 발명은 상기와 같이 종래기술의 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 배기가스의 유압 또는 유속을 가변시킬 수 있는 가스터빈의 배기 디퓨져 구조를 제공하는 데에 있다.It is an object of the present invention to provide a structure of an exhaust diffuser of a gas turbine capable of varying the hydraulic pressure or flow rate of the exhaust gas.

상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명은 가스터빈의 배기 디퓨져 구조에 관한 것으로, 가스터빈의 외부케이싱과 내부케이싱 사이에 형성되는 배기 유로부 및 상기 내부케이싱의 외주면 원주방향을 따라 배치되고, 상기 배기 유로부를 흐르는 배기가스의 유압 또는 유속을 조절하도록 제공되는 유로 가변수단을 포함할 수 있다. According to an aspect of the present invention, there is provided an exhaust diffuser structure for a gas turbine, including: an exhaust passage portion formed between an outer casing and an inner casing of a gas turbine; And a flow path varying means provided to regulate an oil pressure or a flow velocity of the exhaust gas flowing through the exhaust flow path portion.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 유로 가변수단은, 상기 내부케이싱의 외주면 단부를 따라 원주방향으로 복수로 분할되어 배치되는 가변허브 및 상기 내부케이싱의 외주면 단부에 배치되고 상기 가변허브와 연결되며, 상기 가변허브의 각도를 조절하도록 제공되는 각도조절유닛을 포함할 수 있다. In the embodiment of the present invention, the flow path varying means includes a variable hub which is divided into a plurality of portions in the circumferential direction along the outer peripheral surface end portion of the inner casing, and a variable hub which is disposed at the outer peripheral surface end portion of the inner casing, And an angle adjusting unit provided to adjust the angle of the variable hub.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 각도조절유닛은, 상기 가변허브에 배치되고, 설정각도 범위내에서 상기 가변허브가 회전되도록 제공되는 회전축 및 상기 내부케이싱에 배치되고, 상기 회전축과 연결되며, 상기 회전축을 구동하는 각도조절모터를 포함할 수 있다. Further, in the embodiment of the present invention, the angle adjusting unit may include: a rotation shaft which is disposed in the variable hub and is provided so that the variable hub is rotated within a set angle range; And an angle adjusting motor for driving the rotating shaft.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 가변허브는 복수의 윙으로 분할되어 제공되되, 상기 복수의 윙간의 중첩 범위를 조절하여 상기 가변허브의 길이를 조절하도록 제공되는 신축조절유닛을 더 포함할 수 있다. Further, in the embodiment of the present invention, the variable hub may be divided into a plurality of wings, and may be provided to adjust the length of the variable hub by adjusting the overlapping range between the plurality of wings .

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 가변허브는, 상기 회전축에 연결되는 제1 윙과 상기 제1 윙에 형성된 제1 공간부에 중첩되어 배치되는 제2 윙 및 상기 제2 윙에 형성된 제2 공간부에 중첩되어 배치되는 제3 윙을 포함할 수 있다. In addition, in the embodiment of the present invention, the variable hub includes a first wing connected to the rotation shaft, a second wing superposed on the first space formed in the first wing, and a second wing disposed in a second space formed in the second wing, And a third wing disposed over the first and second wings.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 신축조절유닛은, 상기 제1 윙에 배치되는 신축조절모터 및 상기 신축조절모터의 구동축에 연결되고, 상기 제2 윙과는 나사산으로 연결되며, 상기 제3 윙과는 이동블록으로 연결되는 회전로드를 포함할 수 있다. Further, in the embodiment of the present invention, the expansion and contraction adjusting unit is connected to a driving shaft of the expansion and contraction adjusting motor disposed in the first wing and the driving shaft of the expansion and contraction adjusting motor, and is connected to the second wing by a thread, And a rotating rod connected to the moving block.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 가변허브의 양측면은 상기 내부케이싱의 단부에서 외부방향으로 갈수록 좁아지는 형태의 테이퍼부가 형성될 수 있다. In addition, in the embodiment of the present invention, both side surfaces of the variable hub may be formed in a tapered shape that becomes narrower toward the outer side at the end portion of the inner casing.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 가변허브의 외주면은 상기 내부케이싱과 동일한 원주율로 가공된 라운딩부가 형성될 수 있다. Further, in the embodiment of the present invention, the outer circumferential surface of the variable hub may be formed with a rounded portion machined at the same circumferential rate as the inner casing.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 가변허브의 각도 또는 신축 범위를 조절하는 제어부를 더 포함할 수 있다. Further, in the embodiment of the present invention, the controller may further include a controller for adjusting the angle or the extension / contraction range of the variable hub.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 제어부는, 상기 배기 유로부의 배기가스의 유압을 측정하는 유압측정부와 상기 배기 유로부의 배기가스의 유속을 측정하는 유속측정부와 상기 유압측정부 및 상기 유속측정부의 측정값에 따라 가변허브의 각도 또는 신축 범위를 환산하는 환산부와 상기 환산부의 계산값에 따라 상기 각도조절모터의 구동 범위를 조절하는 각도조절부 및 상기 환산부의 계산값에 따라 상기 신축조절모터의 구동 범위를 조절하는 신축조절부를 포함할 수 있다. In the embodiment of the present invention, the control unit may further include: an oil pressure measurement unit for measuring an oil pressure of the exhaust gas in the exhaust channel; a flow velocity measurement unit for measuring a flow velocity of exhaust gas in the exhaust channel; An angular adjustment unit for adjusting a driving range of the angle adjusting motor according to a calculated value of the conversion unit and a conversion unit for converting an angle or a stretching range of the variable hub according to a measured value of the variable axis, And a stretching and regulating unit for adjusting a driving range of the driving unit.

본 발명에 따르면, 가스터빈에서 배기되는 배기가스의 유압 또는 유속을 사용자가 원하는 값으로 가변시킬 수 있어, 증기터빈으로 유입시 필요한 압력회복 및 배기 디퓨져에서의 박리 현상을 최소화할 수 있으며, 궁극적으로는 터빈 전체의 효율 및 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. According to the present invention, the hydraulic pressure or the flow velocity of the exhaust gas exhausted from the gas turbine can be changed to a value desired by the user, so that it is possible to minimize the pressure recovery required in entering the steam turbine and the peeling phenomenon in the exhaust diffuser, The efficiency and performance of the entire turbine can be improved.

도 1은 종래 가스터빈의 배기 디퓨져 구조를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명인 가스터빈의 배기 디퓨져 구조를 나타낸 부분사시도.
도 3은 도 2에 도시된 발명에서 각도조절유닛을 나타낸 도면.
도 4는 도 2에 도시된 발명에서 신축조절유닛을 나타낸 도면.
도 5 및 도 6은 배기가스의 유압 또는 유속에 따라 유로 가변수단의 작동상태를 나타낸 측단면도.
도 7 및 도 8은 배기가스의 유압 또는 유속에 따라 유로 가변수단의 작동상태를 나타낸 정면도.
도 9는 본 발명에 관한 제어도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a view showing a structure of an exhaust diffuser of a conventional gas turbine. FIG.
2 is a partial perspective view showing a structure of an exhaust diffuser of a gas turbine according to the present invention.
Fig. 3 shows an angle adjusting unit in the invention shown in Fig. 2. Fig.
Fig. 4 is a view showing a stretching and shrinking control unit in the invention shown in Fig. 2; Fig.
FIG. 5 and FIG. 6 are side cross-sectional views showing an operating state of the passage varying means according to the oil pressure or the flow velocity of the exhaust gas. FIG.
Fig. 7 and Fig. 8 are front views showing an operating state of the flow path varying means according to the hydraulic pressure or the flow velocity of the exhaust gas; Fig.
9 is a control diagram according to the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 가스터빈의 배기 디퓨져 구조의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하도록 한다. Hereinafter, preferred embodiments of the exhaust diffuser structure of a gas turbine according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명인 가스터빈의 배기 디퓨져 구조를 나타낸 부분사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 발명에서 각도조절유닛을 나타낸 도면이며, 도 4는 도 2에 도시된 발명에서 신축조절유닛을 나타낸 도면이고, 도 5 및 도 6은 배기가스의 유압 또는 유속에 따라 유로 가변수단의 작동상태를 나타낸 측단면도이며, 도 7 및 도 8은 배기가스의 유압 또는 유속에 따라 유로 가변수단의 작동상태를 나타낸 정면도이고, 도 9는 본 발명에 관한 제어도이다. FIG. 2 is a partial perspective view showing an exhaust diffuser structure of a gas turbine according to the present invention, FIG. 3 is a view showing an angle adjusting unit in the invention shown in FIG. 2, and FIG. 5 and 6 are side cross-sectional views showing the operating state of the flow path varying means according to the oil pressure or the flow velocity of the exhaust gas, and FIGS. 7 and 8 show operating states of the flow path varying means according to the oil pressure or flow velocity of the exhaust gas 9 is a control diagram according to the present invention.

도 2 내지 도 9를 참고하면, 본 발명인 가스터빈의 배기 디퓨져(100) 구조는 배기 유로부(140), 유로 가변수단(200), 신축조절유닛(250) 및 제어부(300)를 포함하여 구성될 수 있다. 2 to 9, the structure of the exhaust diffuser 100 of the gas turbine of the present invention includes the exhaust flow path portion 140, the flow path variable means 200, the elongation / contraction adjustment unit 250, and the control portion 300 .

상기 배기 유로부(140)는 가스터빈의 외부케이싱(110)과 내부케이싱(120) 사이에 형성되고 배기가스가 흐르는 공간일 수 있다. 통상 외부케이싱(110)의 내주면과 내부케이싱(120)의 외주면은 원통 형상으로 형성될 수 있으며, 따라서 상기 배기 유로부(140)는 원주방향으로 형성되는 유동 공간일 수 있다. 외부케이싱(110)과 내부케이싱(120)에는 서로간에 지지할 수 있도록, 스트롯(strut) 형태의 지지빔(130)이 원주방향을 따라 복수로 연결되어 배치될 수 있다. The exhaust passage 140 may be a space formed between the outer casing 110 and the inner casing 120 of the gas turbine and through which the exhaust gas flows. The inner circumferential surface of the outer casing 110 and the outer circumferential surface of the inner casing 120 may be formed in a cylindrical shape so that the exhaust passage portion 140 may be a flow space formed in the circumferential direction. Strut type support beams 130 may be connected to the outer casing 110 and the inner casing 120 in a plurality of circumferential directions so as to be supported between the outer casing 110 and the inner casing 120.

다음 상기 유로 가변수단(200)은 내부케이싱(120)의 외주면 원주방향을 따라 배치되고, 상기 배기 유로부(140)를 흐르는 배기가스의 유압 또는 유속을 조절하는 기능을 수행할 수 있다. 이를 위해 상기 유로 가변수단(200)은 가변허브(210) 및 각도조절유닛(240)을 포함하여 구성될 수 있다. The flow path changing means 200 is disposed along the circumferential direction of the outer circumferential surface of the inner casing 120 and may control the hydraulic pressure or flow rate of the exhaust gas flowing through the exhaust channel portion 140. For this purpose, the flow path changing means 200 may include a variable hub 210 and an angle adjusting unit 240.

상기 가변허브(210)는 내부케이싱(120)의 외주면 단부를 따라 원주방향으로 복수로 분할되어 배치될 수 있다. 도 2 및 도 5, 도 6를 참고하면 상기 가변허브(210)의 배치 형태를 파악할 수 있다. The variable hub 210 may be divided into a plurality of circumferentially arranged segments along the outer circumferential surface of the inner casing 120. Referring to FIG. 2, FIG. 5, and FIG. 6, the configuration of the variable hub 210 can be grasped.

이러한 가변허브(210)는 본 발명의 실시예에서는 3단 구조로 제공된다. 다만 반드시 이에 한정될 것은 아니고, 가스터빈의 작동환경에 따라 다른 단으로도 구성될 수 있다. This variable hub 210 is provided in a three-stage structure in the embodiment of the present invention. However, the present invention is not necessarily limited to this, but may be configured in other stages depending on the operating environment of the gas turbine.

상기 가변허브(210)는 제1 윙(211), 제2 윙(213) 및 제3 윙(215)으로 구성되며, 제1 윙(211)은 상기 회전축(241)에 연결되는 부분이고, 제2 윙(213)은 상기 제1 윙(211)에 형성된 제1 공간부(212)에 중첩되어 배치되는 부분이며, 제3 윙(215)은 상기 제2 윙(213)에 형성된 제2 공간부(214)에 중첩되어 배치되는 부분이다. 도 2 및 도 5, 도 6를 참고하면, 제1 윙(211)에서 제3 윙(215)으로 갈수록 크기는 약간씩 감소하게 된다. 이는 제1 윙(211) 내부로 제2 윙(213)이 이동 가능하고, 제2 윙(213) 내부로 제3 윙(215)이 이동 가능하도록 구성하기 위함이다.The variable hub 210 includes a first wing 211, a second wing 213 and a third wing 215. The first wing 211 is connected to the rotary shaft 241, The second wing 213 is disposed in the first space 212 formed in the first wing 211 and the third wing 215 is disposed in the second space 213 formed in the second wing 213. [ (214). Referring to FIGS. 2, 5, and 6, the size decreases slightly from the first wing 211 to the third wing 215. This is because the second wing 213 is movable into the first wing 211 and the third wing 215 is movable into the second wing 213.

한편, 도 2 및 도 7, 도 8를 참고하면, 상기 가변허브(210)의 양측면은 내부케이싱(120)의 단부에서 외부방향으로 갈수록 좁아지는 형태의 테이퍼부(217)가 가공될 수 있다. 그리고 상기 가변허브(210)의 외주면은 내부케이싱(120)과 동일한 원주율로 가공된 라운딩부(219)가 가공될 수 있다. 2, 7, and 8, both sides of the variable hub 210 may be formed into a tapered portion 217 which is narrowed toward the outer side from the end of the inner casing 120. Referring to FIG. The outer circumferential surface of the variable hub 210 may be formed with a rounded portion 219 processed to have the same circularity as that of the inner casing 120.

이러한 테이퍼부(217) 및 라운딩부(219)가 가공되는 이유는, 배기가스의 유압 또는 유속을 조절하기 위해서는, 상기 각도조절유닛(240)에 의해 상기 가변허브(210)의 각도가 조절되어야 한다. 이로 인해 상기 가변허브(210)간의 간격이 좁아지게 되는데, 이때 서로 밀착될 수 있어야 한다. The reason why the tapered portion 217 and the rounded portion 219 are machined is that the angle of the variable hub 210 must be adjusted by the angle adjusting unit 240 in order to adjust the hydraulic pressure or flow rate of the exhaust gas . As a result, the distance between the variable hubs 210 becomes narrower, and at this time, the variable hubs 210 must be in close contact with each other.

도 8를 참고하면, 배기 디퓨져(100) 부위에서 상기 가변허브(210)의 각도가 조절되어 서로 밀착된 형상을 확인할 수 있으며, 이때 상기 테이퍼부(217) 및 라운딩부(219)가 가공되어 있어 서로 밀착되어 축소될 수 있는 것이다. Referring to FIG. 8, the angle of the variable hub 210 is adjusted at the exhaust diffuser 100, and the tapered portion 217 and the rounded portion 219 are processed They can be reduced in close contact with each other.

다음 상기 각도조절유닛(240)은 내부케이싱(120)의 외주면 단부에 배치되고 상기 가변허브(210)와 연결되며, 상기 가변허브(210)의 각도를 조절하는 기능을 수행할 수 있다. 이를 위해 상기 각도조절유닛(240)은 회전축(241) 및 각도조절모터(243)를 포함하여 구성될 수 있다. The angle adjusting unit 240 may be disposed at an outer circumferential end of the inner casing 120 and may be connected to the variable hub 210 to adjust the angle of the variable hub 210. For this purpose, the angle adjusting unit 240 may include a rotating shaft 241 and an angle adjusting motor 243.

도 4를 참고하면, 상기 회전축(241)은 상기 가변허브(210)의 단부에 배치되고, 설정각도 범위내에서 상기 가변허브(210)가 회전되도록 제공되는 부품이다. Referring to FIG. 4, the rotary shaft 241 is disposed at an end of the variable hub 210 and is provided to rotate the variable hub 210 within a set angle range.

그리고 상기 각도조절모터(243)는 내부케이싱(120)의 단부에 배치되고 그 구동축에는 구동기어(244)가 장착되고, 상기 회전축(241)과는 전달기어(245)에 의해 연결되어 상기 회전축(241)에 구동력을 전달하도록 제공되는 부품이다.The angle adjusting motor 243 is disposed at an end of the inner casing 120 and a drive gear 244 is mounted on the drive shaft and connected to the rotation shaft 241 by a transmission gear 245, 241, respectively.

다음 도 3를 참고하면, 상기 신축조절유닛(250)은 상기 복수의 윙간의 중첩 범위를 조절하여 상기 가변허브(210)의 길이를 조절하는 기능을 수행할 수 있다. 이를 위해 상기 신축조절유닛(250)은 신축조절모터(251) 및 회전로드(253)를 포함하여 구성될 수 있다. Referring to FIG. 3, the extension / contraction adjustment unit 250 may adjust the length of the variable hub 210 by adjusting the overlapping range between the plurality of wings. For this purpose, the expansion and contraction adjustment unit 250 may include an expansion and contraction adjustment motor 251 and a rotation rod 253.

상기 신축조절모터(251)는 상기 제1 윙(211)의 내부에 배치될 수 있다. 그리고 상기 회전로드(253)는 상기 신축조절모터(251)의 구동축에 연결되고, 상기 제1 윙(211)과는 나사산으로 연결되며, 상기 제2 윙(213)과는 이동블록(259)으로 연결되도록 배치될 수 있다. The stretching and regulating motor 251 may be disposed inside the first wing 211. The rotation rod 253 is connected to the drive shaft of the expansion and contraction adjusting motor 251 and is connected to the first wing 211 in a threaded manner and the second wing 213 is connected to the movement block 259 As shown in FIG.

상기 신축조절모터(251)가 구동되면 상기 회전로드(253)가 회전하고, 이에 따라 상기 회전로드(253)와 제1 나사산부(255)로 연결된 제2 윙(213)이, 나사산을 따라 이동하면서 제1 공간부(212) 내측으로 이동하며 축소되거나 또는 반대로 제1 공간부(212) 외측으로 이동하며 신장되게 된다. When the expansion and contraction adjustment motor 251 is driven, the rotation rod 253 rotates so that the second wing 213 connected to the rotation rod 253 and the first thread portion 255 moves along a thread While moving toward the inside of the first space 212 and being contracted or vice versa.

이때 제3 윙(215)도 이동블록(259)이 회전로드(253)의 외주면에 형성된 제2 나사산부(257)를 따라 이동하게 됨에 따라 제2 윙(213)과 함께 신축되게 된다. 즉 이동블록(259)이 제2 공간부(214) 내측으로 이동하며 축소되거나 또는 반대로 제2 공간부(214) 외측으로 이동하며 신장되게 된다. 이때 회전로드(253)는 로드홈(258) 내부를 따라 이동하므로 간섭을 방지할 수 있다. At this time, the third wing 215 also moves along with the second wing 213 as the moving block 259 moves along the second threaded portion 257 formed on the outer circumferential surface of the rotating rod 253. That is, the moving block 259 is moved to the inside of the second space portion 214 and is contracted or moved to the outside of the second space portion 214 and is stretched. At this time, since the rotary rod 253 moves along the inside of the rod groove 258, interference can be prevented.

이와 같은 움직임을 통해 상기 가변허브(210)는 전체적으로 일체로 축소되거나 또는 신장되게 되며 그 길이가 조절되게 된다.Through the movement, the variable hub 210 is integrally reduced or elongated as a whole, and its length is adjusted.

다음 상기 제어부(300)는 도 9를 참고하면, 사용자가 상기 가변허브(210)의 각도 또는 신축 범위를 조절하도록 제공될 수 있다. 이를 위해 상기 제어부(300)는 유압측정부(310), 유속측정부(320), 환산부(330), 각도조절부(340), 각도조절부(350) 및 표시부(360)를 포함하여 구성될 수 있다. Referring to FIG. 9, the controller 300 may be provided to adjust the angle of the variable hub 210 or the elastic range of the variable hub 210. The control unit 300 includes a hydraulic pressure measuring unit 310, a flow velocity measuring unit 320, a converting unit 330, an angle adjusting unit 340, an angle adjusting unit 350, and a display unit 360. .

상기 유압측정부(310)는 상기 배기 유로부(140)의 배기가스의 유압을 측정하며, 도 5 및 도 6에 도시된 유압측정센서(311)와 연결되어 있다. 사용자는 표시부(360)를 통해 상기 유압측정센서(311)에서 측정된 배기 유로부(140)의 배기가스 실시간 유압을 확인할 수 있다. 여기서 유압측정센서(311)는 배기가스의 온도를 견딜 수 있도록 내열성 소재로 구성될 수 있다. The hydraulic pressure measurement unit 310 measures the hydraulic pressure of the exhaust gas in the exhaust channel unit 140 and is connected to the hydraulic pressure measurement sensor 311 shown in FIGS. The user can confirm the exhaust gas real time hydraulic pressure of the exhaust passage portion 140 measured by the hydraulic pressure measurement sensor 311 through the display portion 360. [ Here, the hydraulic pressure measurement sensor 311 may be made of a heat resistant material so as to withstand the temperature of the exhaust gas.

그리고 상기 유속측정부(320)는 상기 배기 유로부(140)의 배기가스의 유속을 측정하며, 도 5 및 도 6에 도시된 유속측정센서(321)와 연결되어 있다. 사용자는 표시부(360)를 통해 상기 유속측정센서(321)에서 측정된 배기 유로부(140)의 배기가스 실시간 유속을 확인할 수 있다. 여기서 유속측정센서(321)는 배기가스의 온도를 견딜 수 있도록 내열성 소재로 구성될 수 있다.The flow rate measuring unit 320 measures the flow rate of the exhaust gas in the exhaust flow path unit 140 and is connected to the flow rate measuring sensor 321 shown in FIGS. The user can confirm the real-time flow rate of the exhaust gas in the exhaust flow path portion 140 measured by the flow rate measuring sensor 321 through the display portion 360. Here, the flow rate measuring sensor 321 may be made of a heat resistant material so as to withstand the temperature of the exhaust gas.

다음 상기 환산부(330)는 상기 유압측정부(310) 및 상기 유속측정부(320)의 측정값에 따라 가변허브(210)의 각도 또는 신축 범위를 환산한다. 그리고 그 정보를 표시부(360) 및 상기 각도조절부(340) 및 각도조절부(350)로 전송하게 된다. The conversion unit 330 converts the angle or the expansion / contraction range of the variable hub 210 according to the measured values of the oil pressure measurement unit 310 and the flow velocity measurement unit 320. [ And transmits the information to the display unit 360, the angle adjusting unit 340, and the angle adjusting unit 350.

사용자는 표시부(360)를 통해 가변허브(210)가 변경되어야 하는 각도와 가변허브(210)가 변경되어야 하는 길이를 확인하게 된다. The user can confirm the angle at which the variable hub 210 should be changed and the length at which the variable hub 210 should be changed through the display unit 360. [

그리고 상기 각도조절부(340)은 상기 환산부(330)의 계산값에 따라 상기 각도조절모터(243)의 회전 구동범위를 조절하게 되며, 상기 각도조절부(350)은 상기 환산부(330)의 계산값에 따라 상기 신축조절모터(251)의 회전 구동범위를 조절하게 된다. The angle adjusting unit 340 adjusts the rotation driving range of the angle adjusting motor 243 according to the calculation value of the converting unit 330. The angle adjusting unit 350 adjusts the rotation driving range of the angle adjusting motor 243, The rotation driving range of the extension / contraction adjusting motor 251 is adjusted according to the calculated value.

구체적인 작동과정은 예를 들어, 상기 유압측정센서(311)에서 측정한 배기 유로부(140)에서의 배기가스의 유압이 기 설정된 기준유압보다 낮은 경우, 압력 회복을 위해 상기 환산부(330)에서 가변허브(210)의 필요한 조절 각도를 환산하고, 환산값을 상기 각도조절부(340)로 전달하게 된다. For example, when the oil pressure of the exhaust gas in the exhaust passage 140 measured by the oil pressure sensor 311 is lower than a predetermined reference oil pressure, the conversion process is performed in the conversion unit 330 Converts the required adjustment angle of the variable hub 210, and transmits the converted value to the angle adjustment unit 340.

상기 각도조절부(340)에서는 환산된 각도값에 따라 상기 각도조절모터(243)를 구동하여 도 5 및 도 6에서와 같이, 가변허브(210)의 각도를 변경하게 된다. 이에 따라 도 7 및 도 8에서와 같이 가변허브(210)의 원주방향 원통 크기는 축소되게 되며, 배출되던 배기가스의 유동면적이 확대되어 유속은 감소하고, 유체의 연속 방정식에 따라 유압은 상대적으로 증가하게 된다. The angle adjusting unit 340 drives the angle adjusting motor 243 according to the converted angle value to change the angle of the variable hub 210 as shown in FIGS. Accordingly, as shown in FIGS. 7 and 8, the circumferential cylindrical size of the variable hub 210 is reduced, the flow area of the exhaust gas discharged increases to decrease the flow velocity, and the hydraulic pressure is relatively increased .

이때 갑작스런 유동면적 변화에 따라 가변허브(210)의 끝단부에서의 배기가스의 난류 발생 현상을 완화하기 위해 상기 각도조절부(350)이 상기 환산부(330)에서 환산된 값에 따라 가변허브(210)의 길이를 조절하게 된다. At this time, in order to alleviate the occurrence of turbulent flow of the exhaust gas at the end of the variable hub 210 according to a sudden change in the flow area, the angle adjusting unit 350 adjusts the variable hub 210).

즉 각도조절부(350)이 신축조절모터(251)를 구동하여 가변허브(210)의 길이를 신장시켜, 보다 서서히 유동면적이 증가되도록 하여, 가변허브(210)의 끝단부에서의 배기가스 난류 발생 현상을 완화시키게 되는 것이다. In other words, the angle adjusting unit 350 drives the stretch shake adjusting motor 251 to stretch the length of the variable hub 210 so as to gradually increase the flow area, so that the exhaust gas turbulence at the end of the variable hub 210 And the occurrence phenomenon is mitigated.

상기와 같은 작동과정은 상기 유속측정센서(321)에서 측정한 배기 유로부(140)에서의 배기가스의 유속이 기 설정된 기준유속보다 높은 경우에도 적용될 수 있다. 유속이 상대적으로 높은 경우 유체의 연속방정식에 따라 상대적으로 유압이 낮으므로, 이 경우에도 압력 회복이 요구된다. The above operation may be applied to a case where the flow rate of the exhaust gas in the exhaust channel portion 140 measured by the flow rate measuring sensor 321 is higher than a predetermined reference flow rate. If the flow velocity is relatively high, the hydraulic pressure is relatively low according to the continuous equation of the fluid, so pressure recovery is also required in this case.

본 발명은 상기와 같은 구조 및 작동과정을 통해 가스터빈의 배기 디퓨져에서 배기가스의 유압 및 유속을 조절함으로써, 증기터빈으로 유입시 필요한 압력을 회복할 수 있게 되어, 궁극적으로는 발전효율을 향상시킬 수 있다.The present invention can regulate the hydraulic pressure and the flow rate of the exhaust gas in the exhaust diffuser of the gas turbine through the above-described structure and operation process, thereby restoring the pressure required when entering the steam turbine, and ultimately improving the power generation efficiency .

이상의 사항은 가스터빈의 배기 디퓨져 구조의 특정한 실시예를 나타낸 것에 불과하다.The above description only shows a specific embodiment of the exhaust diffuser structure of the gas turbine.

따라서 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양한 형태로 치환, 변형될 수 있음을 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 파악할 수 있다는 점을 밝혀 두고자 한다.Therefore, it should be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the following claims. do.

100:배기 디퓨져 110:외부케이싱
120:내부케이싱 130:지지빔
140:배기 유로부
200:유로 가변수단 210:가변허브
211:제1 윙 212:제1 공간부
213:제2 윙 214:제2 공간부
215:제3 윙 217:테이퍼부
219:라운딩부
240:각도조절유닛 241:회전축
243:각도조절모터 245:전달기어
250:신축조절유닛 251:신축조절모터
253:회전로드 255:제1 나사산부
257:제2 나사산부 258:로드홈
259:이동블록
300:제어부 310:유압측정부
311:유압측정센서 320:유속측정부
321:유속측정센서 330:환산부
340:각도조절부 350:신축조절부
360:표시부100: exhaust diffuser 110: outer casing
120: inner casing 130: support beam
140:
200: flow path variable means 210: variable hub
211: first wing 212: first space portion
213: second wing 214: second space portion
215: third wing 217: tapered portion
219:
240: angle adjusting unit 241:
243: angle adjusting motor 245: transmission gear
250: extension / contraction adjustment unit 251: stretch adjustment motor
253: rotating rod 255: first threaded portion
257: second threaded portion 258: rod groove
259: Moving block
300: control unit 310: hydraulic pressure measuring unit
311: Hydraulic pressure measurement sensor 320: Velocity measurement part
321: Flow rate measuring sensor 330:
340: Angle adjusting part 350: Elastic adjustment part
360: Display

Claims

An exhaust flow path portion formed between the outer casing of the gas turbine and the inner casing; And
And a flow path variable means disposed along the circumferential direction of the outer circumferential surface of the inner casing and provided to adjust the hydraulic pressure or flow rate of the exhaust gas flowing through the exhaust flow path portion,
Wherein the flow path-
A variable hub which is divided into a plurality of parts in a circumferential direction along an outer peripheral surface of the inner casing; And
And an angle adjusting unit disposed at an outer circumferential end of the inner casing and connected to the variable hub, the angle adjusting unit being provided to adjust the angle of the variable hub,
Wherein the variable hub is formed with tapered portions that are both narrowed toward the outer side at the end portions of the inner casing and rounded portions formed by machining the outer peripheral surface of the variable hub at the same circumferential rate as the inner casing. Exhaust diffuser structure of a gas turbine

delete

An exhaust flow path portion formed between the outer casing of the gas turbine and the inner casing; And
And a flow path variable means disposed along the circumferential direction of the outer circumferential surface of the inner casing and provided to adjust the hydraulic pressure or flow rate of the exhaust gas flowing through the exhaust flow path portion,
Wherein the flow path-
A variable hub which is divided into a plurality of parts in a circumferential direction along an outer peripheral surface of the inner casing; And
And an angle adjusting unit disposed at an outer circumferential end of the inner casing and connected to the variable hub, the angle adjusting unit being provided to adjust the angle of the variable hub,
Wherein the variable hub is divided into a plurality of wings and is provided to regulate an overlapping range between the plurality of wings to adjust a length of the variable hub, rescue.

The method of claim 3,
Wherein the angle adjusting unit comprises:
A rotary shaft disposed in the variable hub and provided so that the variable hub is rotated within a set angle range; And
An angle adjusting motor disposed in the inner casing, connected to the rotating shaft, for driving the rotating shaft;
Wherein the gas turbine exhaust diffuser structure comprises:

5. The method of claim 4,
The variable hub includes:
A first wing connected to the rotating shaft;
A second wing disposed over the first space formed in the first wing; And
A third wing superimposed on the second space formed in the second wing;
Wherein the exhaust gas diffuser structure of the gas turbine comprises:

6. The method of claim 5,
The expansion / contraction adjustment unit includes:
A stretch adjusting motor disposed in the first wing; And
A rotary rod connected to a driving shaft of the expansion / contraction adjusting motor, connected to the second wing by a thread, and connected to the third wing by a moving block;
Wherein the gas turbine exhaust diffuser structure comprises:

The method of claim 3,
And a tapered portion having both side surfaces of the variable hub tapered toward an outer side at an end portion of the inner casing.

The method of claim 3,
Wherein the outer periphery of the variable hub is formed with a rounded portion having the same circularity as that of the inner casing.

The method according to claim 6,
And a control unit for controlling an angle or a stretching range of the variable hub.

10. The method of claim 9,
Wherein,
A hydraulic pressure measuring unit for measuring an oil pressure of the exhaust gas in the exhaust passage;
A flow velocity measuring unit for measuring a flow velocity of the exhaust gas in the exhaust passage portion;
A conversion unit for converting an angle or an extension / contraction range of the variable hub according to the measured values of the oil pressure measurement unit and the flow rate measurement unit;
An angle adjusting unit for adjusting a driving range of the angle adjusting motor according to the calculated value of the converting unit; And
A stretch adjusting unit for adjusting a driving range of the stretch shrinking motor according to the calculated value of the converting unit;
Wherein the gas turbine exhaust diffuser structure comprises: