KR101907741B1 - 스팀터빈의 윈디지 로스 방지 장치 - Google Patents

스팀터빈의 윈디지 로스 방지 장치 Download PDF

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Abstract

스팀터빈의 윈디지 로스 방지 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 의한 스팀터빈의 윈디지 로스 방지 장치는고압 터빈과 중압 터빈과 저압 터빈을 포함하는 터빈 유닛; 상기 저압 터빈을 경유한 증기를 공급받아 열 교환이 이루어지는 응축기; 상기 터빈 유닛 작동시 발생된 스팀이 응축된 이후에 응축수로 변환되어 저장되는 탱크 유닛; 상기 응축기가 미 작동되는 조건에서 상기 중압 터빈이 가속되어 상기 고압 터빈의 출구단에서 온도가 급상승되는 것을 최소화 하기 위해 상기 고압 터빈의 입구단으로 추가 스팀을 공급하는 스팀 공급부; 상기 고압 터빈의 출구단에서 온도와 내부 압력을 감지하는 감지부; 및 상기 감지부에서 감지된 온도와 압력 데이터를 입력 받아 상기 스팀 공급부로 공급되는 스팀량을 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

스팀터빈의 윈디지 로스 방지 장치{Apparatus of windage Loss protection of steam turbines}
본 발명은 스팀 터빈이 작동되면서 고압 터빈의 출구단에서의 온도 상승으로 인해 마지막 버킷이 고온으로 과열되면서 블레이드로의 손상을 최소화하기 위한 스팀터빈의 윈디지 로스 방지 장치에 관한 것이다.
일반적으로 열병합 발전을 위해 고압 터빈과 중압 터빈이 스타트 업된 후에 지역 열 공급 저장 탱크로 스팀을 공급하는 경우 응축기 미 가동된 상태에서 중압 터빈으로 스피드 업(speed up)이 이루어지는 경우 상기 고압 터빈은 롤링(Rolling)을 하게 되고 상기 고압 터빈의 출구단의 온도가 급격히 상승하는 윈디지 로스(Windage Loss)현상이 발생된다.
상기 고압 터빈은 이러한 현상이 지속될 경우 고압 터빈을 구성하는 마지막 단수에 위치된 터빈이 위와 같이 가열되면서 고온의 버킷이 손상되는 문제점이 유발되었다.
상기 위치에 위치된 버킷은 일 예로 고압 터빈을 구성하는 다수개의 터빈 중 제6단 또는 제7단 터빈에 해당되는데, 상기 단수에 위치된 터빈이 손상될 경우 작동을 중지해야 하는 문제점이 발생되었다.
특히 열병합 발전을 동시에 수행하는 경우 지역 난방도 동시에 중단될 수 있어 상기 고압 터빈에 대한 안정적인 작동과 열병합 발전의 안정적인 가동을 위해 윈디지 로스를 최소화 할 수 있는 방안이 필요하게 되었다.
미국공개특허 US 8,015,811
본 발명의 실시 예들은 고압 터빈과 중압 터빈 및 지역 열 공급 저장 탱크가 스타트 업 되는 조건에서 상기 고압 터빈의 내부에서 윈디지 로스에 의한 라스트 스테이지 버켓의 손상을 최소화 할 수 있는 스팀터빈의 윈디지 로스 방지 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 제1 실시 예에 의한 스팀터빈의 윈디지 로스 방지 장치는 고압 터빈과 중압 터빈과 저압 터빈을 포함하는 터빈 유닛; 상기 저압 터빈을 경유한 증기를 공급받아 열 교환이 이루어지는 응축기; 상기 터빈 유닛 작동시 발생된 스팀이 응축된 이후에 응축수로 변환되어 저장되는 탱크 유닛; 상기 응축기가 미 작동되는 조건에서 상기 중압 터빈이 가속되어 상기 고압 터빈의 출구단에서 온도가 급상승되는 것을 최소화 하기 위해 상기 고압 터빈의 입구단으로 추가 스팀을 공급하는 스팀 공급부; 상기 고압 터빈의 출구단에서 온도와 내부 압력을 감지하는 감지부; 및 상기 감지부에서 감지된 온도와 압력 데이터를 입력 받아 상기 스팀 공급부로 공급되는 스팀량을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 스팀 공급부는 상기 고압 터빈을 구성하는 터빈 중 제2단 터빈과 제3단 터빈 사이를 향해 연장된 연장관이 구비되고, 상기 연장관은 상기 고압 터빈의 회전방향으로 증기를 공급한다.
상기 스팀 공급부는 상기 연장관으로 스팀을 공급하는 스팀 발생부; 상기 연장관의 연장된 임의 의 위치에 위치되고 상기 제어부에 의해 개도량이 제어되는 제1 조절 밸브를 포함한다.
상기 연장관은 상기 고압 터빈의 샤프트를 기준으로 직교된 상태로 상기 고압 터빈에 구비된 터빈 블레이드의 측면 위치에서 스팀을 공급하는 것을 특징으로 한다.
상기 연장관은 단부가 노즐 형태로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 연장관은 고압 터빈의 회전방향으로 증기를 공급하기 위해 터빈 블레이드를 향해 연장된 제1 연장관; 상기 제1 연장관의 반대 위치에 위치되고 상기 터빈 블레이드의 회전방향으로 증기를 공급하기 위해 연장된 제2 연장관을 포함한다.
상기 고압 터빈의 출구단에 일단이 연결되고, 타단은 상기 탱크 유닛에 연결되며 상기 고압 터빈의 입구단으로 공급된 스팀이 드레인되기 위한 환수관이 구비된 것을 특징으로 한다.
상기 환수관에는 드레인되는 스팀량을 조절하는 제2 조절 밸브가 구비된 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는 상기 제2단 터빈과 제3단 터빈 사이의 압력 강하에 따른 압력 데이터에 따라 상기 스팀 공급부로 공급되는 스팀 압력을 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 스팀 공급부에는 상기 고압 터빈으로 공급되는 추가 스팀의 압력을 상기 제어부에 의해 서로 다르게 공급하기 위해 상기 연장관에 설치된 압력 조절부를 더 포함한다.
상기 중압 터빈에서 드레인 된 스팀은 지역 난방을 위한 난방수가 저장되는 지역 열 공급 저장 탱크에 저장되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제2 실시 예에 의한 스팀터빈의 윈디지 로스 방지 장치는 고압 터빈과 중압 터빈과 저압 터빈을 포함하는 터빈 유닛; 상기 저압 터빈을 경유한 증기를 공급받아 열 교환이 이루어지는 응축기; 상기 터빈 유닛 작동시 발생된 스팀이 응축된 이후에 응축수로 변환되어 저장되는 탱크 유닛; 상기 응축기가 미 작동되는 조건에서 상기 중압 터빈이 가속되어 상기 고압 터빈의 출구단에서 온도가 급상승되는 것을 최소화 하기 위해 상기 고압 터빈의 입구단과 출구단으로 추가 스팀을 공급하는 스팀 공급부; 상기 고압 터빈의 출구단에서 온도와 내부 압력을 감지하는 감지부; 및 상기 감지부에서 감지된 온도와 압력 데이터를 입력받아 상기 고압 터빈의 라스트 스테이지(Last stage)에서 손상이 발생되지 않도록 상기 스팀 공급부로 공급되는 스팀량을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 스팀 공급부는 상기 고압 터빈을 구성하는 터빈 중 제2단 터빈과 제3단 터빈 사이를 향해 연장된 제1 연장관; 상기 고압 터빈의 라스트 스테이지를 향해 연장된 제3 연장관을 포함하고, 상기 제어부는 상기 제1,3 연장관에 동시에 스팀이 공급될 경우 상기 제1 연장관과 상기 제3 연장관에 공급되는 스팀 압력을 서로 상이하게 제어한다.
상기 스팀 공급부는 상기 제1,3 연장관으로 스팀을 공급하는 스팀 발생부를 포함한다.
상기 제1,3 연장관의 연장된 임의 의 위치에 위치되고 상기 제어부에 의해 개도량이 제어되는 제1 조절 밸브가 구비된다.
상기 제어부는 상기 제1,3 연장관에 동시에 스팀이 공급되도록 제어하거나, 상기 제1 연장관 또는 제3 연장관 중의 어느 하나의 연장관으로만 스팀이 공급되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 고압 터빈의 입구단으로 공급된 추가 스팀은 상기 고압 터빈의 출구단에 일단이 연결되고 타단이 상기 탱크 유닛에 연결된 환수관이 구비된 것을 특징으로 한다.
삭제
본 발명의 실시 예들은 지역 열 공급 저장 탱크가 구비된 스팀 터빈이 스타트 업 되면서 발생될 수 있는 윈디지 로스 현상을 안정적으로 차단할 수 있어 고압 터빈의 손상을 최소화 할 수 있다.
본 발명의 실시 예들은 고압 터빈으로 공급되는 추가 스팀량을 최적으로 연산한 후에 공급하므로 응축기를 기동하지 않고서도 터빈 유닛의 경제적인 운영이 가능해진다.
본 발명의 실시 예들은 고압 터빈의 입구단과 출구단에 각각 추가 스팀을 공급할 수 있어 고압 터빈의 온도 상승을 최소화 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 의한 스팀터빈의 윈디지 로스 방지 장치를 도시한 도면.
도 2내지 도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 의한 연장관의 다양한 실시 예를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 의한 제어부 및 상기 제어부와 연계된 주변 구성을 도시한 블록도.
도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 의한 스팀터빈의 윈디지 로스 방지 장치의 작동 상태도.
도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 의한 스팀터빈의 윈디지 로스 방지 장치를 도시한 도면.
도 7 내지 도 8은 본 발명의 제2 실시 예에 의한 스팀터빈의 윈디지 로스 방지 장치의 작동 상태도.
본 발명의 제1 실시 예에 의한 스팀터빈의 윈디지 로스 방지 장치에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 첨부된 도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 의한 스팀터빈의 윈디지 로스 방지 장치를 도시한 도면이고, 도 2내지 도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 의한 연장관의 다양한 실시 예를 도시한 도면이며, 도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 의한 제어부 및 상기 제어부와 연계된 주변 구성을 도시한 블록도 이다.
첨부된 도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 실시 예에 의한 스팀터빈의 윈디지 로스 방지 장치는 스팀을 사용하는 고압 터빈(110)에서 스팀이 없는 상태에서 특정 위치에서 온도가 급상승되지 않도록 추가 스팀을 공급하여 윈디지 로스(Windage Loss)에 의한 고압 터빈(110)의 라스트 스테이지 버켓에 대한 손상을 최소화 하고자 한다.
또한 본 발명은 터빈 유닛(100)을 경유하여 온도가 저하된 고온의 스팀을 지역 열병합 발전을 위한 열원으로 재사용하여 에너지 재사용 효율을 향상시키고자 한다.
이와 같은 특징을 갖는 본 발명은 터빈 유닛(100)과, 응축기(200)와, 탱크 유닛(300)과, 스팀 공급부(400)와, 감지부(500) 및 제어부(600)를 포함하여 구성된다.
상기 터빈 유닛(100)은 고압 터빈(110)과 중압 터빈(120)과 저압 터빈(130)을 포함하고, 상기 고압 터빈(110)의 샤프트에 발전기(2)가 연결되므로 상기 발전기(2)로 회전력을 전달할 수 있다.
상기 고압 터빈(110)은 일 예로 제1단 내지 제n단 터빈으로 구성되는데, 일 예로 제1단 터빈부터 제7단 터빈으로 구성될 수 있다. 중압 터빈(120)과 저압 커빈(130) 사이를 연결하는 샤프트에는 상기 저압 터빈(130)으로 회전력의 연결과 연결 해제를 단속하는 클러치(3)가 설치된다.
응축기(200)는 저압 터빈(130)의 하측에 위치되고 내부에 열교환 관(미도시)이 다수 회 패스된 상태로 특정 길이로 굴곡지게 연장된다. 상기 응축기(200)는 저압 터빈(130)의 스팀이 공급될 경우 열교환을 통해 중온의 스팀으로 변화된다.
탱크 유닛(300)은 고압 터빈(110)의 출구단(112)에서 배출된 스팀이 저장되는 탱크로서 소정의 크기를 갖고 특정 갯수로 구성될 수 있다.
상기 탱크 유닛(300)은 터빈 유닛(100) 중 고압 터빈(110)이 작동시 발생된 스팀이 응축된 이후에 응축수로 변환되어 저장된다.
스팀 공급부(400)는 응축기(200)가 미 작동되는 조건에서 상기 중압 터빈이 가속되어 상기 고압 터빈(110)의 출구단(112)에서 온도가 급상승되는 것을 최소화 하기 위해 상기 고압 터빈(110)의 입구단(111)으로 추가 스팀을 공급한다.
스팀 공급부(400)는 상기 고압 터빈(110)을 구성하는 터빈 중 제2단 터빈과 제3단 터빈 사이를 향해 연장된 연장관(410)과, 상기 연장관(410)으로 스팀을 공급하는 스팀 발생부(420)와, 상기 연장관(410)의 연장된 임의 의 위치에 위치되고 상기 제어부(600)에 의해 개도량이 제어되는 제1 조절 밸브(430)를 포함한다.
연장관(410)은 고압 터빈(110)의 외형을 이루는 외부 케이싱 중 상기 제2단 터빈과 제3단 터빈 사이에 대한 점검을 위해 기 형성된 점검홀을 경유하여 상기 제2단 터빈과 제3단 터빈 사이를 향해 연장된다.
연장관(410)은 통상의 원형 단면을 갖는 배관 또는 튜브로 구성되고 열손실이 최소화 되도록 외주면에 단열을 위한 단열 패드(미도시)가 구비되어 있어 스팀이 공급되는 경우에도 외부로의 열 손실이 최소화 될 수 있다.
스팀 발생부(420)는 상기 연장관(410)으로 스팀을 공급하기 위해 일 예로 보일러 유닛이 사용되는데, 상기 보일러 유닛은 메인 보일러와 보조 보일러로 구성된다. 메인 보일러는 연장관(410)으로 스팀을 공급하는데, 고장이 발생되거나 오작동 시에는 보조 보일러가 작동되어 상기 연장관(410)으로 스팀을 안정적으로 공급할 수 있다.
상기 연장관(410)을 통해 공급된 추가 스팀은 정체된 고온의 온도가 유지되는 출구단(112)으로 이동된 후에 유체의 이동 흐름을 유발하여 후술할 환수관(50)으로 고온의 열 에너지를 갖고 있는 기체와 함께 이동되므로 상기 출구단(112)에서 과열되는 현상을 예방할 수 있으며 스팀의 순환 이동 상태를 유지할 수 있다.
따라서 고압 터빈(10)의 출구단(112)에서 온도가 급상승되는 현상을 최소화 할 수 있다.
제1 조절 밸브(430)는 연장관(410)을 통해 고압 터빈(110)으로 공급되는 스팀의 공급량을 제어하기 위해 구비되고, 후술할 제어부(600)에 의해 개도량이 선택적으로 제어된다.
첨부된 도 2를 참조하면, 본 실시 예에 의한 연장관(410)은 상기 고압 터빈(110)의 샤프트를 기준으로 직교된 상태로 상기 고압 터빈(110)에 구비된 터빈 블레이드(114)의 측면 위치에서 스팀을 공급하도록 배치된다.
상기 터빈 블레이드(114)는 특정 방향으로 회전되는데, 상기 고압 터빈(110)에 스팀이 없는 상태에서 롤링이 이루어질 경우 상기 고압 터빈(110)의 출구단(112)에서의 온도가 과열되는 윈디지 로스(Windage Loss)가 발생될 수 있으므로, 본 실시 예에서는 상기 터빈 블레이드(114)의 회전 방향으로 스팀이 공급되도록 연장관(410)을 전술한 고압 터빈(110)의 단수를 향해 연장한다.
연장관(410)은 상기 고압 터빈(110)의 제2단 터빈과 제3단 터빈 사이를 향해 연장된 단부가 노즐 형태로 형성될 수 있으며 이 경우 노즐은 단일 노즐 또는 복수개의 노즐로 구성된다.
연장관(410)이 노즐로 구성될 경우 스팀의 분출 속도가 향상될 수 있어 제2단 터빈과 제3단 터빈을 향해 고속으로 스팀을 공급할 수 있다.
첨부된 도 3또는 도 5를 참조하면, 본 실시 예에 의한 연장관(410)은 전술한 실시 예와 다르게 제1 연장관(412)과 제2 연장관(414)을 각각 이용하여 터빈 블레이드(114)에 증기를 공급시켜 고압 터빈(110)의 내부가 무증기 상태가 유지되지 않도록 할 수 있다.
제1 연장관(412)은 상기 고압 터빈(110)의 회전방향으로 증기를 공급하기 위해 터빈 블레이드(114)를 향해 연장되고, 상기 제1 연장관(412)의 반대 위치에 위치되고 상기 터빈 블레이드(114)의 회전방향으로 증기를 공급하기 위해 제2 연장관(414)이 연장된다.
제1 연장관(412)과 제2 연장관(414)은 배치 상태가 도면에 도시된 레이 아웃으로 반드시 한정하지 않고 다양하게 변경될 수 있다. 일 예로 고압 터빈(110)의 정면을 기준으로 제1 연장관(412)이 좌측 12시 방향을 향해 연장되고, 제2 연장관(414)은 우측 하단에서 6시 방향을 향해 연장될 수 있다.
이 경우 제1,2 연장관(412, 414)에서 터빈 블레이드(114)를 향해 분사된 증기는 화살표 방향으로 각각 공급되고 상기 터빈 블레이드(114)는 점선의 화살표 방향으로 회전된다.
이 경우 터빈 블레이드(114)는 상기 제1,2 연장관(412, 414)을 통해 추가 스팀을 공급받는 위치가 상이하나 상기 추가 스팀이 고압 터빈(110)의 내부에서 축 방향을 따라 출구단(112)까지 용이하게 이동될 수 있어 상기 고압 터빈(110)의 출구단 위치로 이동된 추가 스팀이 고온의 온도가 유지되는 기체를 출구단(112)으로 강제 이동시켜 상기 고압 터빈(110)의 출구단(112)의 온도 상승을 예방할 수 있다.
따라서 고압 터빈(110)의 출구단(112)에서의 윈디지 로스(Windage Loss)로 인해 라스트 스테이지의 버킷이 손상되지 않고 안정적으로 사용할 수 있다.
본 실시 예는 상기 고압 터빈(110)의 출구단(112)에 일단이 연결되고, 타단은 상기 탱크 유닛(300)에 연결되며 상기 고압 터빈(110)의 입구단(111)으로 공급된 스팀이 드레인되기 위한 환수관(50)이 구비된다.
상기 환수관(50)에는 드레인되는 스팀량을 조절하는 제2 조절 밸브(52)가 구비된다. 상기 환수관(50)은 1개 또는 복수 개로 구성 가능하며 특별히 개수를 한정하지 않는다. 또한 상기 출구단(112)으로 이동된 고온의 기체와 혼합된 추가 스팀이 함께 드레인 된다.
첨부된 도 4내지 도 5를 참조하면, 본 실시 예에 의한 감지부(500)는 고압 터빈(100)의 출구단(112)에서 온도를 감지하기 위한 온도 센서를 포함한다. 온도 센서는 고온의 온도 조건에서 파손 되지 않고 안정적으로 작동되도록 구성되고, 상기 온도 센서와 함께 내부 압력을 감지하는 압력 센서도 구비된다.
상기 감지부(500)에서 감지된 온도 데이터는 제어부(600)로 전송되고, 상기 제어부(600)는 스팀 공급부(400)에 대한 제어를 실시한다.
일 예로 제어부(600)는 상기 제2단 터빈과 제3단 터빈 사이의 압력 강하에 따른 압력 데이터에 따라 상기 스팀 공급부(400)로 공급되는 스팀 압력을 제어한다.
고압 터빈(110)은 제1 단 터빈에서부터 제n단 터빈까지 단수가 증가될수록 압력 강하가 발생되고, 상기 압력 강하에 따라 추가로 공급되는 추가 스팀에 대한 압력 보상이 이루어지도록 제어하여 최적의 압력이 유지되는 스팀을 공급시킬 수 있다. 상기 제1 단 터빈에서부터 제n단 터빈까지의 단수에 따른 압력 강하는 터빈의 제조사에게 공급되는 압력 데이터값을 이용하여 사전에 제어부(600)에 입력하면 위와 같이 스팀 압력을 손쉽게 제어할 수 있다.
예를 들어 제2 단 터빈과 제3 단 터빈 사이에서는 단수 변화로 인해 압력 강하로 인한 압력 차이가 발생되는데, 이러한 압력 강하에 따른 변수를 고려하여 연장관(140)으로 공급되는 추가 스팀의 공급 압력을 고압 터빈(110)의 해당 단수에 따라 제어하여 공급할 수 있어 출구단(112)으로 용이하게 추가 스팀이 이동될 수 있다.
상기 스팀 공급부(400)에는 상기 고압 터빈으로 공급되는 추가 스팀의 압력을 상기 제어부(600)에 의해 서로 다르게 공급하기 위해 상기 연장관(410)에 설치된 압력 조절부(700)가 구비된다. 상기 압력 조절부(700)는 별도의 밸브로 구성 될 수 있으며 특별히 개수를 한정하지 않는다. 또한 압력 조절부(700)에 의해 추가 스팀의 공급 압력이 용이하게 조절될 수 있어 고압 터빈(110)의 윈디지 로스가 최소화 될 수 있다.
상기 중압 터빈(120)에서 드레인 된 스팀은 지역 난방을 위한 난방수가 저장되는 지역 열 공급 저장 탱크(800)에 저장된다. 상기 지역 열 공급 저장 탱크(800)는 지역 열병합 발전을 위해 구비되는 구성으로 고온의 스팀이 저장되며, 상기 지역 열 공급 저장 탱크(800)에 별도이 배관(미도시)이 연결되어 난방이 필요한 지역으로 공급된다.
본 발명의 제2 실시 예에 의한 스팀터빈의 윈디지 로스 방지 장치에 대해 도면을 참조하여 설명한다.
첨부된 도 6 내지 도 8을 참조하면, 고압 터빈(110)과 중압 터빈(120)과 저압 터빈(130)을 포함하는 터빈 유닛(100)과, 상기 저압 터빈(130)을 경유한 증기를 공급받아 열 교환이 이루어지는 응축기(200)와, 상기 터빈 유닛(100) 작동시 발생된 스팀이 응축된 이후에 응축수로 변환되어 저장되는 탱크 유닛(300)과, 상기 응축기(200)가 미 작동되는 조건에서 상기 중압 터빈(120)이 가속되어 상기 고압 터빈(110)의 출구단(112)에서 온도가 급상승되는 것을 최소화 하기 위해 상기 고압 터빈(110)의 입구단(111)과 출구단(112)으로 추가 스팀을 공급하는 스팀 공급부(4000)과, 상기 고압 터빈(110)의 출구단(112)에서 온도와 내부 압력을 감지하는 감지부(500) 및 상기 감지부(500)에서 감지된 온도와 압력 데이터를 입력 받아 상기 출구단(112)에서 손상이 발생되지 않도록 상기 스팀 공급부(4000)로 공급되는 스팀량을 제어하는 제어부(600)(도 4 참조)를 포함한다.
본 실시 예에 의한 스팀터빈의 윈디지 로스 방지 장치는 스팀을 사용하는 스팀 터빈에서 발생된 고온의 스팀을 이용하여 터빈 유닛(100)에 대한 작동을 실시할 때 고압 터빈(110)의 출구단에서 스팀이 없는 상태에서 온도가 급상승되지 않도록 추가 스팀을 공급하여 정체된 고온의 기체를 추가 스팀과 함께 배출시켜 윈디지 로스(Windage Loss)에 의한 고압 터빈(110)의 라스트 스테이지 버켓의 손상을 최소화 하고자 한다.
특히 본 실시 예는 스팀 공급부(4000)가 고압 터빈(110)의 입구단(111)과 출구단(112)을 향해 각각 연장되고, 후술할 제어부(600)에 의해 입구단(111)과 출구단(112)에 동시에 추가 스팀이 공급되거나, 입구단(111) 또는 출구단(112) 중의 어느 한 곳에만 선택적으로 추가 스팀이 공급될 수 있다.
이 경우 고압 터빈(110)의 출구단(112)의 온도 상태에 따라 추가 스팀의 공급 위치를 선택하여 윈디지 로스(Windage Loss)에 의한 문제점을 최소화 할 수 있다.
본 실시 예는 전술한 제1 실시 예와 주요 구성이 유사하므로 상이한 구성을 갖는 스팀 공급부(4000)를 중점적으로 설명한다.
상기 스팀 공급부(4000)는 응축기(200)가 미 작동되는 조건에서 상기 중압 터빈(120)이 가속(speed up)되어 상기 고압 터빈(110)의 출구단(112)에서 온도가 급상승되는 것을 최소화 하기 위해 상기 고압 터빈(110)의 입구단(111)으로 추가 스팀을 공급한다.
상기 고압 터빈(110)을 구성하는 터빈 중 제2단 터빈과 제3단 터빈 사이를 향해 연장된 제1 연장관(4100)과, 상기 고압 터빈(110)의 라스트 스테이지를 향해 연장된 제3 연장관(4200)과, 상기 제1,3 연장관(4100, 4200)으로 스팀을 공급하는 스팀 발생부(4300)를 포함한다.
제1,3연장관(4100, 4200)은 통상의 원형 단면을 갖는 배관 또는 튜브로 구성되고 열손실이 최소화 되도록 외주면에 단열을 위한 단열 패드(미도시)가 구비되어 있어 스팀이 공급되는 경우에도 외부로의 열 손실이 최소화 될 수 있다.
상기 단열 패드는 외기가 저온의 온도가 유지될 경우 외부로의 열 손실을 차단하여 스팀 발생부(4300)에서 발생된 추가 스팀의 온도 손실을 최소화 할 수 있다.
스팀 발생부(4300)는 상기 제1,3 연장관(4100, 4200)으로 스팀을 공급하기 위한 보일러 유닛이 사용되는데, 상기 보일러 유닛은 메인 보일러와 보조 보일러로 구성된다.
제1 연장관(4100)은 고압 터빈(110)의 제2 단 터빈과 제3 단 터빈 사이를 향해 연장되고, 상기 제3 연장관(4200)은 상기 고압 터빈(110)의 마지막 단수 터빈 또는 이와 인접한 단수의 터빈을 향해 연장된다.
첨부된 도 7을 참조하면, 본 실시 예에 의한 제어부(600)는 상기 제1,3 연장관(4100, 4200)에 동시에 스팀이 공급되도록 제어하거나, 상기 제1 연장관(4100) 또는 제3 연장관(4200) 중의 어느 하나의 연장관으로만 스팀이 공급되도록 제어할 수 있다.
제어부(600)는 상기 고압 터빈(110)을 향해 연장된 제1,3 연장관(4100, 4200)에 동시에 스팀이 공급되도록 제어할 경우 최단 시간으로 고압 터빈(110)의 라스트 버킷 주변의 고온 상태를 저온 상태로 변화시킬 수 있다. 이 경우 고압 터빈(110)의 출구단(112)의 버킷이 손상되는 현상을 최소화 할 수 있어 안전성과 효율이 동시에 향상된다.
첨부된 도 8을 참조하면, 본 실시 예에 의한 제어부(600)는 제1,3 연장관(4100, 4200)에 동시에 스팀이 공급될 경우 상기 제1 연장관(4100)과 상기 제3 연장관(4200)에 공급되는 스팀 압력을 서로 상이하게 제어할 수 있다. 예를 들어 상기 제1 연장관(4100)으로 공급되는 추가 스팀의 압력은 제3 연장관(4200)으로 공급되는 추가 스팀 보다 압력이 높게 공급하여 윈디지 로스에 의한 과열 현상을 최소화 할 수 있다.
상기 제1 연장관(4100)으로 공급된 추가 스팀의 압력이 높은 이유는 상기 고압 터빈(110)의 마지막 터빈단까지 공급되기 위한 충분한 압력 에너지를 유지하기 위해서이다.
상기 고압 터빈(110)의 입구단(111)으로 공급된 추가 스팀은 상기 고압 터빈(110)의 출구단(112)에 일단이 연결되고 타단이 상기 탱크 유닛(300)에 연결된 환수관(50)이 구비된다.
상기 제1,3 연장관(4100, 4200)의 연장된 임의 의 위치에 위치되고 상기 제어부(600)에 의해 개도량이 제어되는 제1 조절 밸브(4400)가 구비된다.
상기 제1 조절 밸브(4400)는 추가 스팀의 공급량에 따라 개도량이 증가 또는 감소되도록 작동되므로 고압 터빈(110)의 내부 온도와 압력에 따라 최적의 조건으로 추가 스팀이 공급되도록 작동된다.
이상, 본 발명의 일 실시 예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
100 : 터빈 유닛
110, 120, 130 : 고압 터빈, 중압 터빈, 저압 터빈
114 : 터빈 블레이드
200 : 응축기
300 : 탱크 유닛
400 : 스팀 공급부
410 : 연장관
412, 414 : 제1,2 연장관
420 : 스팀 발생부
500 : 감지부
600 : 제어부
700 : 압력 조절부
800 : 지역 열 공급 저장 탱크
4000 : 스팀 공급부
4100, 4200 : 제1,3 연장관
4300 : 스팀 발생부

Claims (17)

  1. 고압 터빈과 중압 터빈과 저압 터빈을 포함하는 터빈 유닛;
    상기 저압 터빈을 경유한 증기를 공급받아 열 교환이 이루어지는 응축기;
    상기 터빈 유닛 작동시 발생된 스팀이 응축된 이후에 응축수로 변환되어 저장되는 탱크 유닛;
    상기 응축기가 미 작동되는 조건에서 상기 중압 터빈이 가속되어 상기 고압 터빈의 출구단에서 온도가 급상승되는 것을 최소화 하기 위해 상기 고압 터빈의 입구단으로 추가 스팀을 공급하는 스팀 공급부;
    상기 고압 터빈의 출구단에서 온도와 내부 압력을 감지하는 감지부; 및
    상기 감지부에서 감지된 온도와 압력 데이터를 입력 받아 상기 스팀 공급부로 공급되는 스팀량을 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 스팀 공급부는 상기 고압 터빈을 구성하는 터빈 중 제2단 터빈과 제3단 터빈 사이를 향해 연장된 연장관이 구비되고,
    상기 연장관은 상기 고압 터빈의 회전방향으로 증기를 공급하는 것을 특징으로 하는 스팀터빈의 윈디지 로스 방지 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 스팀 공급부는 상기 연장관으로 스팀을 공급하는 스팀 발생부;
    상기 연장관의 연장된 임의 의 위치에 위치되고 상기 제어부에 의해 개도량이 제어되는 제1 조절 밸브를 포함하는 스팀터빈의 윈디지 로스 방지 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 연장관은 상기 고압 터빈의 샤프트를 기준으로 직교된 상태로 상기 고압 터빈에 구비된 터빈 블레이드의 측면 위치에서 스팀을 공급하는 스팀터빈의 윈디지 로스 방지 장치.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 연장관은 단부가 노즐 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 스팀터빈의 윈디지 로스 방지 장치.
  5. 삭제
  6. 제2 항에 있어서,
    상기 연장관은 고압 터빈의 회전방향으로 증기를 공급하기 위해 터빈 블레이드를 향해 연장된 제1 연장관;
    상기 제1 연장관의 반대 위치에 위치되고 상기 터빈 블레이드의 회전방향으로 증기를 공급하기 위해 연장된 제2 연장관을 포함하는 스팀터빈의 윈디지 로스 방지 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 고압 터빈의 출구단에 일단이 연결되고, 타단은 상기 탱크 유닛에 연결되며 상기 고압 터빈의 입구단으로 공급된 스팀이 드레인되기 위한 환수관이 구비되는 것을 특징으로 하는 스팀터빈의 윈디지 로스 방지 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 환수관에는 드레인되는 스팀량을 조절하는 제2 조절 밸브가 구비된 것을 특징으로 하는 스팀터빈의 윈디지 로스 방지 장치.
  9. 제2 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제2단 터빈과 제3단 터빈 사이의 압력 강하에 따른 압력 데이터에 따라 상기 스팀 공급부로 공급되는 스팀 압력을 제어하는 스팀터빈의 윈디지 로스 방지 장치.
  10. 제2 항에 있어서,
    상기 스팀 공급부에는 상기 고압 터빈으로 공급되는 추가 스팀의 압력을 상기 제어부에 의해 서로 다르게 공급하기 위해 상기 연장관에 설치된 압력 조절부를 더 포함하는 스팀터빈의 윈디지 로스 방지 장치.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 중압 터빈에서 드레인 된 스팀은 지역 난방을 위한 난방수가 저장되는 지역 열 공급 저장 탱크에 저장되는 스팀터빈의 윈디지 로스 방지 장치.
  12. 고압 터빈과 중압 터빈과 저압 터빈을 포함하는 터빈 유닛;
    상기 저압 터빈을 경유한 증기를 공급받아 열 교환이 이루어지는 응축기;
    상기 터빈 유닛 작동시 발생된 스팀이 응축된 이후에 응축수로 변환되어 저장되는 탱크 유닛;
    상기 응축기가 미 작동되는 조건에서 상기 중압 터빈이 가속되어 상기 고압 터빈의 출구단에서 온도가 급상승되는 것을 최소화 하기 위해 상기 고압 터빈의 입구단과 출구단으로 추가 스팀을 공급하는 스팀 공급부;
    상기 고압 터빈의 출구단에서 온도와 내부 압력을 감지하는 감지부; 및
    상기 감지부에서 감지된 온도와 압력 데이터를 입력받아 상기 고압 터빈의 라스트 스테이지(Last stage)에서 손상이 발생되지 않도록 상기 스팀 공급부로 공급되는 스팀량을 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 스팀 공급부는 상기 고압 터빈을 구성하는 터빈 중 제2단 터빈과 제3단 터빈 사이를 향해 연장된 제1 연장관; 상기 고압 터빈의 라스트 스테이지를 향해 연장된 제3 연장관을 포함하고,
    상기 제어부는 상기 제1,3 연장관에 동시에 스팀이 공급될 경우 상기 제1 연장관과 상기 제3 연장관에 공급되는 스팀 압력을 서로 상이하게 제어하는 스팀터빈의 윈디지 로스 방지 장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 스팀 공급부는 상기 제1,3 연장관으로 스팀을 공급하는 스팀 발생부를 포함하는 스팀터빈의 윈디지 로스 방지 장치.
  14. 제12 항에 있어서,
    상기 제1,3 연장관의 연장된 임의 의 위치에 위치되고 상기 제어부에 의해 개도량이 제어되는 제1 조절 밸브가 구비되는 스팀터빈의 윈디지 로스 방지 장치.
  15. 제13 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제1,3 연장관에 동시에 스팀이 공급되도록 제어하거나, 상기 제1 연장관 또는 제3 연장관 중의 어느 하나의 연장관으로만 스팀이 공급되도록 제어하는 스팀터빈의 윈디지 로스 방지 장치.
  16. 삭제
  17. 제13 항에 있어서,
    상기 고압 터빈의 출구단에 일단이 연결되고, 타단은 상기 탱크 유닛에 연결되며 상기 고압 터빈의 입구단으로 공급된 스팀이 드레인되기 위한 환수관이 구비되는 것을 특징으로 하는 스팀터빈의 윈디지 로스 방지 장치.
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