KR102026827B1

KR102026827B1 - 가스 터빈 및 그 모니터링 시스템

Info

Publication number: KR102026827B1
Application number: KR1020180035014A
Authority: KR
Inventors: 이무형; 조건환
Original assignee: 두산중공업 주식회사
Priority date: 2018-03-27
Filing date: 2018-03-27
Publication date: 2019-09-30

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈의 모니터링 시스템은, 공기를 압축시키기 위한 압축기; 상기 압축기로부터 유입된 압축 공기를 연료와 혼합하여 연소시키는 연소기; 상기 연소기로부터 연소된 가스에 의해 회전하여 동력을 발생시키는 터빈; 상기 압축기 또는 터빈에서 고정체와 회전체 사이에 구비되는 실링부재; 상기 실링부재에 순서대로 코팅되는 서로 다른 색상의 복수의 발광물질; 상기 발광물질을 감지하는 광센서; 및 상기 광센서의 감지 신호를 분석하여 실링부재의 마모 정도를 판단하는 모니터부와, 가스 터빈의 동작을 제어하는 제어부를 구비하는 모니터링 장치를 포함한다.

Description

가스 터빈 및 그 모니터링 시스템{GAS TURBINE AND MONITORING SYSTEM THEREOF}

본 발명은 가스 터빈 및 그 모니터링 시스템에 관한 것이다.

터빈이란 증기, 가스와 같은 압축성 유체의 흐름을 이용하여 충동력 또는 반동력으로 회전력을 얻는 기계장치로, 증기를 이용하는 증기터빈 및 고온의 연소 가스를 이용하는 가스 터빈 등이 있다.

이 중, 가스 터빈은 크게 압축기와 연소기와 터빈으로 구성된다. 상기 압축기는 공기를 도입하는 공기 도입구가 구비되고, 압축기 하우징 내에 복수의 압축기 베인과, 압축기 블레이드가 교대로 배치되어 있다.

연소기는 상기 압축기에서 압축된 압축 공기에 대하여 연료를 공급하고 버너로 점화함으로써 고온고압의 연소 가스가 생성된다.

터빈은 터빈 하우징 내에 복수의 터빈 베인과, 터빈 블레이드가 교대로 배치되어 있다. 또한, 압축기와 연소기와 터빈 및 배기실의 중심부를 관통하도록 로터가 배치되어 있다.

상기 로터는 양단부가 베어링에 의해 회전 가능하게 지지된다. 그리고, 상기 로터에 복수의 디스크가 고정되어, 각각의 블레이드가 연결되는 동시에, 배기실측의 단부에 발전기 등의 구동축이 연결된다.

이러한 가스 터빈은 4행정 기관의 피스톤과 같은 왕복운동 기구가 없기 때문에 피스톤-실린더와 같은 상호 마찰부분이 없어 윤활유의 소비가 극히 적으며 왕복운동기계의 특징인 진폭이 대폭 감소되고, 고속운동이 가능한 장점이 있다.

가스 터빈의 동작에 대해서 간략하게 설명하면, 압축기에서 압축된 공기가 연료와 혼합되어 연소됨으로써 고온의 연소 가스가 만들어지고, 이렇게 만들어진 연소 가스는 터빈측으로 분사된다. 분사된 연소 가스가 상기 터빈 베인 및 터빈 블레이드를 통과하면서 회전력을 생성시키고, 이에 상기 로터가 회전하게 된다.

가스 터빈의 효율을 향상시키기 위해 다양한 시도가 이루어지고 있으며, 연소 가스의 누설량을 줄이는 것도 그 중 하나이다. 즉, 상기 터빈의 단부와 하우징 사이에 간극이 형성되는데, 상기 간극은 연소 가스의 누설이 이루어지는 주된 경로 중 하나이다. 따라서, 상기와 같은 누설을 차단하기 위한 실링부재를 필요로 하게 된다.

실링부재는 다양한 형태로 이루어질 수 있는데, 이러한 실링부재는 고정체와 회전체 사이의 상대적인 운동에 의해 마모될 수 있다.

실링부재가 마모되면 연소 가스가 누설되어 가스 터빈의 효율이 떨어지게 되고, 마모가 심하면 실링부재를 교체해야 한다. 이를 위해서는 실링부재의 마모 정도를 감시하여 알려줄 수 있는 모니터링 수단이 필요하다.

등록특허공보 제10-1695125호

본 발명은 실링 수단의 마모 정도를 실시간 감시하여 알려줄 수 있는 모니터링 수단을 구비하는 가스 터빈 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 가스 터빈은, 공기를 압축시키기 위한 압축기; 상기 압축기로부터 유입된 압축 공기를 연료와 혼합하여 연소시키는 연소기; 및 상기 연소기의 연소된 가스에 의해 회전하여 동력을 발생시키는 터빈을 포함하는 가스 터빈에 있어서, 상기 압축기 또는 터빈에서 고정체와 회전체 사이에 구비되는 실링부재; 상기 실링부재에 순서대로 코팅되는 서로 다른 색상의 복수의 발광물질; 상기 발광물질을 감지하는 광센서; 및 상기 광센서의 감지 결과를 분석하여 가스 터빈의 동작을 제어하는 제어부를 포함한다.

상기 터빈은 터빈 하우징 내에 복수의 터빈 베인과 터빈 블레이드가 교대로 배치되어 터빈 회전축을 회전시키는 것이 바람직하다.

상기 실링부재는 상기 터빈 베인의 단부 또는 상기 터빈 블레이드의 단부에 구비되는 래버린스 씰을 포함하고, 상기 복수의 발광물질은 상기 래버린스 씰의 마모가 진행되는 끝단으로부터 소정 거리 이격된 위치에 순서대로 코팅되는 것이 바람직하다.

상기 실링부재는 상기 터빈 하우징의 내주면에 상기 터빈 블레이드의 래버린스 씰에 대응하여 구비되는 허니콤 씰을 더 포함하고, 상기 복수의 발광물질은 상기 래버린스 씰 및 상기 허니콤 씰에 각각 서로 다른 3가지 이상의 색상으로 코팅될 수 있다.

상기 실링부재는 상기 터빈 베인의 단부에 구비되어 터빈 디스크와의 사이를 실링하는 래버린스 씰 및 브러쉬 씰을 포함하고, 상기 복수의 발광물질은 상기 래버린스 씰 및 상기 브러쉬 씰에 각각 서로 다른 3가지 이상의 색상으로 순서대로 코팅될 수도 있다.

상기 제어부는 상기 분석 결과를 표시하고 상기 분석 결과에 따라 가스 터빈의 회전 속도를 제어할 수 있다.

상기 제어부는 상기 분석 결과에 따라 상기 터빈 블레이드로의 냉각 유량을 조절할 수도 있다.

상기 압축기는 압축기 하우징 내에 다수의 압축기 베인과 압축기 블레이드가 교대로 배치된 것이 바람직하다.

상기 실링부재는 상기 압축기 베인의 단부 또는 상기 압축기 블레이드의 단부에 구비되는 래버린스 씰을 포함하고, 상기 복수의 발광물질은 상기 래버린스 씰의 마모가 진행되는 끝단으로부터 소정 거리 이격된 위치에 순서대로 코팅될 수 있다.

상기 복수의 발광물질은 상기 래버린스 씰에 서로 다른 3가지 이상의 색상으로 순서대로 코팅되는 것이 바람직하다.

본 발명의 실시예에 따른 가스 터빈의 모니터링 시스템은, 공기를 압축시키기 위한 압축기; 상기 압축기로부터 유입된 압축 공기를 연료와 혼합하여 연소시키는 연소기; 상기 연소기로부터 연소된 가스에 의해 회전하여 동력을 발생시키는 터빈; 상기 압축기 또는 터빈에서 고정체와 회전체 사이에 구비되는 실링부재; 상기 실링부재에 순서대로 코팅되는 서로 다른 색상의 복수의 발광물질; 상기 발광물질을 감지하는 광센서; 및 상기 광센서의 감지 신호를 분석하여 실링부재의 마모 정도를 판단하는 모니터부와, 가스 터빈의 동작을 제어하는 제어부를 구비하는 모니터링 장치를 포함한다.

상기 모니터링 장치는 상기 실링부재와 상기 광센서를 광학적으로 연결하여 상기 실링부재로부터의 발광 신호를 상기 광센서로 전달하는 광섬유케이블을 포함하는 것이 바람직하다.

상기 실링부재는, 상기 압축기의 베인에 구비되는 래버린스 씰과, 상기 터빈의 베인 및 블레이드에 구비되는 래버린스 씰과, 상기 터빈의 하우징에 구비되는 허니콤 씰과, 상기 터빈의 베인에 구비되는 브러쉬 씰 중 적어도 하나를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 압축기 또는 상기 터빈의 고온 가스가 유동하는 하나의 공간에 상기 래버린스 씰, 허니콤 씰, 브러쉬 씰 중 2개의 씰이 동시에 구비되는 경우, 상기 복수의 발광물질은 상기 2개의 실링부재에서 마모가 진행되는 끝단으로부터 소정 거리 이격된 위치에 서로 다른 6가지 이상의 색상으로 순서대로 코팅되는 것이 바람직하다.

상기 실링부재는 상기 터빈의 베인 단부 또는 상기 터빈의 블레이드 단부에 구비되는 래버린스 씰을 포함하고, 상기 복수의 발광물질은 상기 래버린스 씰의 마모가 진행되는 끝단으로부터 소정 거리 이격된 위치에 순서대로 코팅될 수 있다.

상기 실링부재는 상기 터빈의 하우징 내주면에 상기 터빈 블레이드의 래버린스 씰에 대응하여 구비되는 허니콤 씰을 더 포함하고, 상기 복수의 발광물질은 상기 래버린스 씰 및 상기 허니콤 씰에 서로 다른 6가지 이상의 색상으로 코팅될 수 있다.

상기 실링부재는 상기 터빈의 베인 단부에 구비되어 터빈 디스크와의 사이를 실링하는 래버린스 씰 및 브러쉬 씰을 포함하고, 상기 복수의 발광물질은 상기 래버린스 씰 및 상기 브러쉬 씰에 서로 다른 6가지 이상의 색상으로 순서대로 코팅될 수 있다.

상기 제어부는 상기 실링부재의 마모 정도를 표시부에 출력하고, 마모 정도에 따라 상기 가스 터빈의 회전 속도를 줄이거나 운전을 정지하거나, 또는 상기 압축기로부터 상기 터빈으로의 냉각 공기 유량을 조절할 수 있다.

상기한 본 발명의 가스 터빈 및 그 모니터링 시스템에 의하면, 실링부재의 마모 정도를 실시간 감시하여 부품 교체 필요 여부를 알려줄 수 있다.

또한, 복수의 실링부재 중에서 마모가 발생한 실링부재를 특정하여 그 마모 정도와 함께 알려줄 뿐만 아니라 마모 정도에 따라 가스 터빈을 적절히 제어할 수 있다.

그리고, 실링부재의 마모에 따른 가스 터빈의 효율 저하 내지 가스 터빈 부품의 파손을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예가 적용되는 가스 터빈의 개략적인 구조를 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1 중 터빈 로터 디스크를 도시한 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈의 모니터링 시스템을 나타내는 개략도이다.
도 4는 도 3의 모니터링 시스템에서 터빈 블레이드의 실링부재 마모를 모니터링하는 모니터링 장치의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 하우징 내부 일부를 나타내는 단면도이다.
도 6은 도 5의 A 부분을 확대한 확대도이다.
도 7은 도 6에서 허니컴 씰(a)과 래버린스 씰(b)에 각각 발광물질이 코팅된 것을 나타내는 개략도이다.
도 8은 도 5의 B 부분을 확대한 확대도이다.
도 9는 도 8에서 브러쉬 씰(a)과 래버린스 씰(b)에 각각 발광물질이 코팅된 것을 나타내는 개략도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기의 내부 일부를 나타내는 단면도이다.
도 11은 도 10의 C 부분을 확대한 확대도(a)와 래버린스 씰에 발광물질이 코팅된 것을 나타내는 개략도(b)이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 터빈용 블레이드의 일 실시예가 장착된 가스 터빈(100)의 일 예가 도시되어 있다. 상기 가스 터빈은 하우징(102)을 구비하고 있고, 상기 하우징(102)의 후측에는 터빈을 통과한 연소 가스가 배출되는 디퓨저(106)가 구비되어 있다. 그리고, 상기 디퓨저(106)의 앞쪽으로 압축된 공기를 공급받아 연소시키는 연소기(104)가 배치된다.

공기의 흐름 방향을 기준으로 설명하면, 상기 하우징(102)의 상류측에 압축기 섹션(110)이 위치하고, 하류 측에 터빈 섹션(120)이 배치된다. 그리고, 상기 압축기 섹션(110)과 상기 터빈 섹션(120)의 사이에는 터빈 섹션에서 발생된 회전토크를 상기 압축기 섹션으로 전달하는 토크 전달부재로서의 토크튜브(130)가 배치되어 있다.

상기 압축기 섹션(110)에는 복수(예를 들어 14매)의 압축기 로터 디스크(140)가 구비되고, 상기 각각의 압축기 로터 디스크(140)들은 타이로드(150)에 의해서 축 방향으로 이격되지 않도록 체결되어 있다.

구체적으로, 상기 각각의 압축기 로터 디스크(140)는 대략 중앙을 회전축을 구성하는 타이로드(150)가 관통한 상태로 서로 축 방향을 따라서 정렬되어 있다. 여기서, 이웃한 각각의 압축기 로터 디스크(140)는 대향하는 면이 상기 타이로드(150)에 의해 압착되어, 상대 회전이 불가능하도록 배치된다.

상기 압축기 로터 디스크(140)의 외주면에는 복수 개의 블레이드(144)가 방사상으로 결합되어 있다. 각각의 블레이드(144)는 도브테일부(146)를 구비하여 상기 압축기 로터 디스크(140)에 체결된다.

상기 각각의 로터 디스크(140)의 사이에는 상기 하우징에 고정되어 배치되는 베인(미도시)이 위치한다. 상기 베인은 상기 로터 디스크와는 달리 회전하지 않도록 고정되며, 압축기 로터 디스크의 블레이드를 통과한 압축 공기의 흐름을 정렬하여 하류측에 위치하는 로터 디스크의 블레이드로 공기를 안내하는 역할을 하게 된다.

상기 도브테일부(146)의 체결방식은 탄젠셜 타입(tangential type)과 액셜 타입(axial type)이 있다. 이는 상용되는 가스 터빈의 필요 구조에 따라 선택될 수 있으며, 통상적으로 알려진 도브테일 또는 전나무 형태(Fir-tree)를 가질 수 있다. 경우에 따라서는, 상기 형태 외의 다른 체결장치, 예를 들어 키이 또는 볼트 등의 고정구를 이용하여 상기 블레이드를 로터 디스크에 체결할 수 있다.

상기 타이로드(150)는 상기 복수 개의 압축기 로터 디스크(140) 및 터빈 로터 디스크(180)들의 중심부를 관통하도록 배치되어 있으며, 상기 타이로드(150)는 하나 또는 복수의 타이로드로 구성될 수 있다. 상기 타이로드(150)의 일측 단부는 최상류측에 위치한 압축기 로터 디스크 내에 체결되고, 상기 타이로드(150)의 타측 단부는 고정 너트(190)에 의해 체결된다.

상기 타이로드(150)의 형태는 가스 터빈에 따라 다양한 구조로 이뤄질 수 있으므로, 반드시 도 1에 제시된 형태로 한정될 것은 아니다. 즉, 도시된 바와 같이 하나의 타이로드가 로터 디스크의 중앙부를 관통하는 형태를 가질 수도 있고, 복수 개의 타이로드가 원주상으로 배치되는 형태를 가질 수도 있으며, 이들의 혼용도 가능하다.

도시되지는 않았으나, 가스 터빈의 압축기에는 유체의 압력을 높이고 난 후 연소기 입구로 들어가는 유체의 유동각을 설계 유동각으로 맞추기 위하여 디퓨저(diffuser)의 다음 위치에 안내깃 역할을 하는 베인이 설치될 수 있으며, 이를 디스윌러(deswirler)라고 한다.

상기 연소기(104)에서는 유입된 압축공기를 연료와 혼합, 연소시켜 높은 에너지의 고온, 고압 연소 가스를 만들어 내며, 등압연소과정으로 연소기 및 터빈 부품이 견딜 수 있는 내열한도까지 연소 가스온도를 높이게 된다.

가스 터빈의 연소시스템을 구성하는 연소기는 셀 형태로 형성되는 하우징 내에 다수가 배열될 수 있으며, 연료분사노즐 등을 포함하는 버너(Burner)와, 연소실을 형성하는 연소기 라이너(Combuster Liner), 그리고 연소기와 터빈의 연결부가 되는 트랜지션 피스(Transition Piece)를 포함하여 구성된다.

구체적으로, 상기 라이너는 연료노즐에 의해 분사되는 연료가 압축기의 압축공기와 혼합되어 연소되는 연소공간을 제공한다. 이러한 라이너는, 공기와 혼합된 연료가 연소되는 연소공간을 제공하는 화염통과, 화염통을 감싸면서 환형공간을 형성하는 플로우 슬리브를 포함할 수 있다. 또한 라이너의 전단에는 연료노즐이 결합되며, 측벽에는 점화플러그가 결합된다.

한편 라이너의 후단에는, 점화플러그에 의해 연소되는 연소 가스를 터빈 측으로 보낼 수 있도록 트랜지션 피스가 연결된다. 이러한 트랜지션 피스는, 연소 가스의 높은 온도에 의한 파손이 방지되도록 외벽부가 압축기로부터 공급되는 압축공기에 의해 냉각된다.

이를 위해 상기 트랜지션 피스에는 공기를 내부로 분사시킬 수 있도록 냉각을 위한 홀들이 마련되며, 압축공기는 홀들을 통해 내부에 있는 본체를 냉각시킨 후 라이너 측으로 유동된다.

상기 라이너의 환형공간에는 전술한 트랜지션 피스를 냉각시킨 냉각공기가 유동되며, 라이너의 외벽에는 플로우 슬리브의 외부에서 압축공기가 플로우 슬리브에 마련되는 냉각 홀들을 통해 냉각공기로 제공되어 충돌할 수 있다.

한편, 상기 연소기에서 나온 고온, 고압의 연소 가스는 상술한 터빈 섹션(120)으로 공급된다. 공급된 고온 고압의 연소 가스가 팽창하면서 터빈의 회전날개에 충돌하여, 반동력을 주어 회전 토크가 야기되고, 이렇게 얻어진 회전 토크는 상술한 토크 튜브를 거쳐 압축기 섹션으로 전달되고, 압축기 구동에 필요한 동력을 초과하는 동력은 발전기 등을 구동하는데 쓰이게 된다.

상기 터빈 섹션은 기본적으로는 압축기 섹션의 구조와 유사하다. 즉, 상기 터빈 섹션(120)에도 압축기 섹션의 압축기 로터 디스크와 유사한 복수의 터빈 로터 디스크(180)가 구비된다. 따라서, 상기 터빈 로터 디스크(180) 역시, 방사상으로 배치되는 복수 개의 터빈 블레이드(184)도 포함한다. 상기 터빈 블레이드(184) 역시 도브테일 등의 방식으로 상기 터빈 로터 디스크(180)에 결합될 수 있다. 아울러, 상기 터빈 로터 디스크(180)의 블레이드(184)의 사이에도 상기 하우징에 고정되는 베인(미도시)이 구비되어, 블레이드를 통과한 연소 가스의 흐름 방향을 가이드하게 된다.

도 2를 참조하면, 상기 터빈 로터 디스크(180)는 대략 원판 형태를 가지고 있고, 그 외주부에는 복수 개의 결합 슬롯(180a)이 형성되어 있다. 상기 결합 슬롯(180a)은 전나무(fir-tree) 형태의 굴곡면을 갖도록 형성된다.

상기 결합 슬롯(180a)에 터빈 블레이드(184)가 체결된다. 도 2에서, 상기 터빈 블레이드(184)는 대략 중앙부에 평판 형태의 플랫폼부(184a)를 갖는다. 상기 플랫폼부(184a)는 이웃한 터빈 블레이드의 플랫폼부(184a)와 그 측면이 서로 접하여 블레이드들 사이의 간격을 유지시키는 역할을 한다.

상기 플랫폼부(184a)의 저면에는 루트부(184b)가 형성된다. 상기 루트부(184b)는 상술한 로터 디스크(180)의 결합 슬롯(180a)에 상기 로터 디스크(180)의 축방향을 따라서 삽입되는, 소위 액셜 타입(axial-type)의 형태를 갖는다.

상기 루트부(184b)는 대략 전나무 형태의 굴곡부를 가지며, 이는 상기 결합 슬롯에 형성된 굴곡부의 형태와 상응하도록 형성된다. 여기서, 상기 루트부의 결합구조는 반드시 전나무 형태를 가질 필요는 없고, 도브테일 형태를 갖도록 형성될 수도 있다.

상기 플랫폼부(184a)의 상부면에는 블레이드부(184c)가 형성된다. 상기 블레이드부(184c)는 가스 터빈의 사양에 따라 최적화된 익형을 갖도록 형성되고, 연소 가스의 흐름 방향을 기준으로 상류측에 배치되는 리딩 엣지와 하류측에 배치되는 트레일링 엣지를 갖는다.

여기서, 상기 압축기 섹션의 블레이드와는 달리, 터빈 섹션의 블레이드는 고온고압의 연소 가스와 직접 접촉하게 된다. 상기 연소 가스의 온도는 1700℃에 달할 정도의 고온이기 때문에 냉각 수단을 필요로 하게 된다. 이를 위해서, 상기 압축기 섹션의 일부 개소에서 압축된 공기를 추기하여 상기 터빈 섹션측 블레이드로 공급하는 냉각 유로를 갖게 된다.

상기 냉각 유로는 상기 하우징 외부에서 연장되거나(외부 유로), 상기 로터 디스크의 내부를 관통하여 연장될 수 있고(내부 유로), 외부 및 내부 유로를 모두 사용할 수도 있다. 도 2에서, 상기 블레이드부의 표면에는 다수의 필름 쿨링홀(184d)이 형성되는데, 상기 필름쿨링홀(184d)들은 상기 블레이드부(184c)의 내부에 형성되는 쿨링 유로(미도시)와 연통되어 냉각 공기를 상기 블레이드부(184c)의 표면에 공급하는 역할을 하게 된다.

한편, 상기 터빈의 블레이드부(184c)는 상기 하우징의 내부에서 연소 가스에 의해 회전하게 되며, 블레이드부가 원활하게 회전할 수 있도록 상기 블레이드부(184c)의 끝단과 상기 하우징의 내면 사이에는 간극이 존재하게 된다. 다만, 상술한 바와 같이 상기 간극을 통해 연소 가스가 누설될 수 있으므로, 이를 차단하기 위한 실링부재를 필요로 하게 된다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈 시스템을 나타내는 블록 다이아그램이다. 도시된 가스 터빈 시스템(10)은 압축기 섹션(12), 터빈 섹션(14), 및 그 둘 사이에 배치된 복수의 연소기(16)를 포함한다. 각 연소기(160)는 적어도 하나의 연료 노즐(18)을 구비한다.

상기 가스 터빈 시스템은 압축기 섹션(12)과 터빈 섹션(14) 사이에 연결되어 각 섹션 내부의 실링부재의 마모 정도를 감시하기 위한 모니터링 장치(20)를 포함한다. 예를 들어, 모니터링 장치(20)는 압축기 섹션(12)의 압축기 블레이드(22)와 터빈 섹션(14)의 터빈 블레이드(24)에 각각 구비된 실링부재의 구조적 강건성을 감시할 수 있다. 또한, 모니터링 장치(20)는 가스 터빈 시스템(10)의 동작 중 다른 특성들을 감시할 수도 있다.

압축기 섹션(12)은 압축 공기(28)를 만들기 위해 유입되는 공기(26)를 압축한다. 압축 공기(28)는 연료 노즐(18) 및 연소기(16)로 보내져서 연료(30)와 혼합된다. 연소기(16)는 연료-공기 혼합기를 점화하고 연소시켜 고온 고압의 연소 가스(32)를 터빈 섹션(14)으로 통과시킨다.

그러면, 고온 고압의 연소 가스(32)는 터빈 블레이드(24)를 통과하면서 터빈 블레이드(24)를 회전시키고, 터빈 블레이드(24)가 부착된 로터(34)에 에너지를 전달한다. 즉, 고온 고압의 연소 가스(32)가 터빈 블레이드(24)에 작용하여 터빈 블레이드(24)와 로터(34)가 로터(34)의 회전축(36)을 중심으로 회전되도록 한다.

고온 고압의 연소 가스(32)는 터빈 섹션(12)을 통과하면서 그 압력과 온도가 감소되고, 배기부(38)로 배기된다.

부가적으로 또는 선택적으로, 로터(34)는 부하(40)에 연결되어 로터(34)의 회전을 통해 동력이 전달될 수 있다. 예를 들어, 부하(40)는 가스 터빈 시스템(10)의 회전 출력을 통해 발전기와 같이 전력을 생산하는 장치일 수 있다. 또한, 로터(34)의 회전은 압축기 섹션(12)의 압축을 구동하도록 사용될 수 있다.

압축기(12), 터빈(14), 및 로터(34)의 일부는 각각 압축기 하우징(42) 및 터빈 하우징(44)에 장착된다. 압축기 하우징(42) 및 터빈 하우징(44)은 상기 모니터링 장치(20)의 다양한 감지수단에 대한 지지체로도 될 수 있다. 특히, 압축기 하우징(42)에 제1광센서(46)가 장착되고 터빈 하우징(44)에 제2광센서(48)가 설치될 수 있다. 압축기 하우징(42)에는 베인과 블레이드가 복수개 설치되므로 그들 사이의 틈을 실링하기 위한 실링부재도 복수개가 설치된다. 또한, 복수의 실링부재의 마모를 감지하기 위한 제1광센서(46)도 복수개가 설치될 수 있다. 한편, 터빈 하우징(44)에도 베인과 블레이드가 복수개 설치되므로 복수의 실링부재의 마모를 감지하기 위한 제2광센서(48)도 복수개가 설치될 수 있다. 즉, 하우징, 베인, 블레이드 사이에 형성되는 각 공간에 복수의 실링부재가 설치되고, 상기 공간마다 적어도 하나의 광센서가 설치될 수 있다.

모니터링 장치(20)는 후술하는 모니터링 기능들을 수행하는 모니터부(50)를 포함한다. 모니터부(50)는 압축기 섹션(12) 및 터빈 섹션(14)에서 마모되는 실링부재의 발광물질의 발광을 감지하는 광센서들(46, 48)로부터 신호를 수신한다. 이 신호는 실링부재의 위치와 함께 발광물질의 신호 세기, 파장, 지속시간, 주기 등을 포함할 수 있다.

모니터링 장치(20)는 가스 터빈 시스템(10)의 동작 변수들을 조절하는 제어부(52)를 포함한다. 제어부(52)는 모니터부(50)로부터 실링부재의 마모 정보를 받아 메모리에 미리 저장되어 있는 소정 값과 비교하여 마모 정도를 판단한다. 상기 실링부재의 마모가 심하다고 판단되면, 제어부(52)는 모니터부(50)로부터 실시간으로 로터(34)의 회전 정보를 전달받아 로터(34)의 회전 여부를 결정하는 터빈 섹션(14)의 제어 신호를 전송할 수 있다. 즉, 제어부(52)는 실링부재의 마모 정도에 따라 가스 터빈의 동작 변수를 조절하는데, 실링부재의 제1 마모 단계에서 압축기(12)로부터 터빈(14)으로 공급되는 냉각 공기 유량을 조절하기 위해 유량밸브를 조절할 수 있다. 실링부재의 제2 마모 단계에서 제어부(52)는 압축기(12) 및/또는 터빈(14)의 회전 속도를 줄일 수 있다. 이러한 제어부(52)의 유량밸브 조절과 회전 속도 감소 제어는 동시에 이루어질 수 있다. 실링부재의 마모가 더 심해진 제3 마모 단계가 되면 제어부(52)는 가스 터빈의 동작을 중단하도록 제어할 수 있다.

제1광센서(46)와 제2광센서(48)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 압축기(12) 또는 터빈(14)으로부터 이격된 위치에 배치될 수도 있다.

모니터링 장치(20)는 발광 감지 데이터를 수집하고 잠재적인 기계적 결함을 나타내는지 여부를 판정하는 데이터를 처리하는 데이터 수집 및 처리 회로(60)를 포함한다. 데이터 수집 및 처리 회로(60)는 이러한 기능을 수행하기 위한 적어도 하나의 프로세서(62)와 수집된 발광 감지 데이터를 저장하는 메모리(64)를 포함할 수 있다.

상기한 모니터링 및 제어 기능들을 수행하기 위해 메모리(64)에 저장된 명령들이 실행될 수 있다. 예를 들어, 메모리(64)는 다양한 명령들을 저장할 수 있고, 그 명령들 중 하나는 가스 터빈 시스템(10)의 실링부재 마모 정도를 모니터링하기 위해 상기 프로세서(62)에 의해 실행될 수 있다. 실링부재는 터빈 하우징과 블레이드 사이, 터빈 베인과 터빈 로터 디스크 사이, 압축기 하우징과 압축기 블레이드 사이, 압축기 베인과 압축기 로터 디스크 사이 등에 구비되는 실링부재일 수 있다.

데이터 수집 및 처리 회로(60)는 광센서(48)와 통신 가능하게 연결될 수 있다. 데이터 수집 및 처리 회로(60)는 또한 운전자 워크스테이션(68)에 통신 가능하게 연결될 수 있다. 운전자 워크스테이션(68)은 가스 터빈 시스템(10) 가까이에 배치될 수도 있고, 사무실과 같이 멀리 배치될 수도 있다.

운전자 워크스테이션(68)은 모니터링 장치(20)에 접속할 수 있도록 유저 인터페이스(70)와 표시부(72)를 포함할 수 있다. 표시부(72)는 LCD, LED 디스플레이 등 다양한 형태를 포함하고, 사용자에게 광센서들(46, 48)에 의해 감지된 발광 신호들을 숫자, 그래프, 컬러 등 다양한 형태로 표시할 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 광센서(48)는 가스 터빈 시스템(10)으로부터 이격되게 배치될 수 있으므로, 광섬유케이블(74)에 의해 광학적으로 연결될 수 있다. 광섬유케이블(74)은 광센서(48)와 터빈 하우징(44)에 형성된 관통공(78)을 연결할 수 있다. 관통공(78)은 마모를 감지하는 실링부재의 개수와 위치에 따라 서로 다른 위치에 복수개가 형성될 수 있다. 관통공(78)은 하우징의 외주면에 한정되지 않고 실링부재의 위치에 따라 로터 디스크의 내부에 형성될 수도 있다.

도 4에서 관통공(78)은 광섬유케이블(74)보다 훨씬 크게 도시되어 있으나, 관통공(78)은 유동 가스의 온도와 압력에 영향을 주지 않도록 최소로 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 관통공(78)은 광섬유케이블(74)의 단부가 삽입되어 고정될 수 있도록 광섬유케이블(74)의 외경과 동일한 크기로 형성될 수 있다.

터빈 블레이드(24)와 회전축(34)이 회전되면, 터빈 하우징(44)과 터빈 블레이드(24) 사이에 있는 실링부재가 마모되면서 실링부재에 코팅된 발광물질의 파편들(88)이 터빈 하우징(44)과 이웃하는 두 터빈 블레이드(24) 사이의 공간에 나와서 빛(90)을 발산하게 된다. 그러면, 광센서(48)가 발광물질에서 발산되는 빛(90)을 감지할 수 있다. 후술하는 바와 같이, 실링부재마다 그리고 실링부재의 위치에 따라 서로 다른 발광물질을 코팅함에 따라 광센서(48)에서 감지되는 신호의 파장이 서로 다르기 때문에, 마모된 실링부재의 위치를 특정할 수 있고 마모의 정도도 정확하게 판단할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 가스 터빈에 구비되는 실링부와 그에 코팅되는 발광물질을 예시적으로 설명한다.

도 5는 터빈 하우징 내부에 구비되는 실링부재의 예를 도시한 일부 단면도이다.

도 5에 도시된 터빈(14)은 연소 가스에 의한 유동을 매개로 회전축에 대해 고속으로 회전하는 블레이드(184)를 포함하고, 유동의 누설은 상기 블레이드(184)의 자유단부와 하우징(44) 사이의 간극 부위에서 이루어진다. 즉, 연소 후 배출되는 연소 가스의 유동은 상기 블레이드(184)를 거쳐 배출되는 주 유동(M)과, 상기 블레이드(184)와 상기 하우징(44) 사이의 간극 부위를 향하는 누설 유동(L)으로 크게 구분될 수 있다.

이 경우, 연소 가스의 누설 유동(L)은 기관의 효율을 결정짓는 데 큰 요소로 작용하기 때문에, 상기 블레이드(184)의 자유단부에 위치한 쉬라우드(185)는 외측면에 상기 하우징(44)의 내주면을 향해 돌출된 래버린스 씰(labyrinth seal, 210)을 일체로 형성하게 된다. 또한, 상기 하우징(44)의 내주면에는 상기 래버린스 씰(210)과의 사이에 적정 간극을 설정하기 위한 허니콤 씰(honeycomb seal, 220)이 설치된다. 상기 래버린스 씰(210)은 상기 쉬라우드(185)의 외측면에서 수직한 방향으로 돌출되어 상기 허니콤 씰(220)과의 사이에 적정 간극을 확보하게 된다.

그런데, 상기 터빈(14)에서, 상기 래버린스 씰(210)과 상기 허니콤 씰(220) 사이의 공간으로 확보되는 간극은 고속으로 회전하는 블레이드(184)를 포함하는 쉬라우드(185)와 고정부재에 해당하는 하우징(44)의 허니콤 씰(220) 사이의 직접적인 접촉을 방지함으로써 부품의 손상을 방지하는 순기능 외에, 적정 이상의 간극이 설정될 경우 과도한 연소 가스의 누설을 초래하여 기관의 전체 효율에 악영향을 미치게 되는 역기능을 동시에 초래하기 때문에, 적정 수준의 간극 확보는 가스 터빈의 설계에 있어 매우 중요한 인자로 작용하게 된다. 예컨대, 간극이 너무 좁게 설정되면, 가스 터빈의 초기 운용에서 누설 손실을 줄여 기관의 효율을 높이는 데 기여할 수는 있으나, 엔진의 동작시간이 늘어날수록 로터와 스테이터 사이의 열변형에 의한 러빙(rubbing)의 발생 위험을 가중시켜 극단적인 경우 접촉에 따른 부품의 손상으로 귀결되는 문제를 야기하게 된다.

일례로, 상기 래버린스 씰(210)이 없는 스퀼러(squealer) 타입의 블레이드(184)에서는 상기 하우징(44)과의 사이에 형성되는 간극 부위를 통해 누설 유동(L)이 수반되어 기관의 효율을 크게 저하시키는 반면에, 상기 래버린스 씰(210)을 갖춘 블레이드(184)의 경우에는 상기 하우징(44)과의 간극 부위에서 발생하는 누설 유동(L)은 줄일 수 있으나, 구조적인 안정성에 대한 문제와 함께 부품의 수명을 고려한 측면에서 한계를 갖게 된다.

그리고, 상기 하우징(44)에 고정되는 베인(170)과 로터 디스크(180) 사이에도 누설을 차단하기 위한 실링부재가 필요하다. 그러한 실링부재로서 래버린스 씰(250)을 구비하거나, 도 5에 도시된 바와 같이, 래버린스 씰(250)과 브러시 씰(brush seal, 240)을 동시에 구비할 수도 있다.

도 6에는 도 5의 "A" 부분을 확대하여 나타낸 확대도가 도시되어 있고, 도 7에는 허니콤 씰(220)과 래버린스 씰(210)에 발광물질이 코팅된 예를 나타내는 개략도가 도시되어 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에서 발광물질은 하나의 실링부재의 단부에 서로 다른 색상의 3가지 이상의 발광물질이 순서대로 코팅될 수 있다.

도 7(a)에 도시된 바와 같이, 허니콤 씰(220)의 내주면에는 마모가 진행되는 그 끝단으로부터 소정 거리 이격된 위치에서부터 서로 다른 3가지 색상의 발광물질(221, 222, 223)이 코팅될 수 있다.

예를 들어, 제1발광물질(221)은 빨강색으로서, 제1발광물질(221)의 코팅 시작 지점은 씰의 끝단으로부터 마모가 진행될 때 가스 터빈 관리자가 주의할 만큼 씰이 마모되는 지점이 될 수 있다. 물론, 제1발광물질(221)은 씰의 끝단으로부터 코팅될 수도 있다.

제2발광물질(222)은 주황색으로 코팅될 수 있고, 제3발광물질(223)은 노란색으로 코팅될 수 있다. 각 발광물질의 높이는 약 0.2mm로 형성될 수 있고, 이와 달리 각 발광물질의 높이를 서로 다르게 형성할 수도 있다.

허니콤 씰(220)은 중공의 육각 파이프들이 복수개 접하는 형태로 이루어지는바, 상기한 발광물질은 파이프들 중의 전부 또는 일부에 코팅될 수 있다. 즉, 발광물질은 하우징(44)의 내주면에 구비된 허니콤 씰(220)의 소정 간격마다 배치된 하나 이상의 파이프의 내주면에 코팅될 수 있다.

도 7(b)에 도시된 바와 같이, 래버린스 씰(210)의 외면에도 그 끝단으로부터 소정 거리 이격된 위치에서부터 예를 들어, 초록색의 제1발광물질(211), 파란색의 제2발광물질(212), 남색의 제3발광물질(213)이 코팅될 수 있다.

각 발광물질의 높이가 0.2mm로 형성된 경우에, 광센서가 초록색 발광을 감지한다면 래버린스 씰(210)이 발광물질이 코팅 시작 지점으로부터 0~0.2mm 마모된 것으로 판단할 수 있다. 만약, 광센서가 파란색 발광을 감지한다면 래버린스 씰(210)이 발광물질의 코팅 시작 지점으로부터 0.2~0.4mm 마모된 것으로 판단할 수 있다.

도 6에 도시된 실시예의 경우 래버린스 씰(210)과 허니콤 씰(220)이 하나의 공간에 서로 마주보도록 배치되어 있으므로, 마모되는 발광물질들의 색상은 각 실링부재에 3개씩, 6가지 모두가 서로 다르게 코팅되는 것이 바람직하다. 그럼으로써, 상기 하나의 공간에 대해 하나의 광센서로 마모 정도를 감지할 때 둘 중 어느 실링부재가 어느 정도 마모되었는지, 마모된 실링부재 중 어느 부분이 마모되었는지를 정확하게 판단할 수 있다.

일반적으로, 래버린스 씰(210)과 허니콤 씰(220)이 마주보도록 함께 구비되는 경우, 실링부재의 마모는 대부분 허니콤 씰(220)에서만 발생하게 된다. 따라서, 이러한 경우 허니콤 씰(220)에만 3가지 이상의 색상으로 발광물질을 코팅하고 래버린스 씰(210)에는 발광물질을 코팅하지 않을 수도 있다. 또한, 허니콤 씰(220)에 3~5가지 서로 다른 색상의 발광물질을 코팅하고, 래버린스 씰(210)에 상기 발광물질과 서로 다른 1~2가지 색상의 발광물질을 코팅할 수도 있다.

도 8에는 도 5의 "B" 부분을 확대한 확대도가 도시되어 있고, 도 9에는 브러쉬 씰(240)과 래버린스 씰(250)에 발광물질이 코팅된 예를 나타내는 개략도가 도시되어 있다.

도 8에 도시된 바와 같이, 브러쉬 씰(240)과 래버린스 씰(250)은 터빈 베인(170)의 단부에 구비되어 터빈 로터 디스크(180)와의 사이를 밀봉할 수 있다. 터빈 베인(170)의 단부에는 씰 링(230)이 삽입되어 결합되고, 씰 링(230)의 단부에 래버린스 씰(250)이 일체로 형성될 수 있다. 또한, 씰 링(230)의 단부에 브러쉬 씰(240)을 삽입할 수 있는 구멍이 형성되어 브러쉬 씰(240)이 삽입되어 장착될 수 있다. 브러쉬 씰(240)은 브러쉬(245)와, 브러쉬(245)의 전후에 배치되어 브러쉬(245)를 지지하는 한 쌍의 플레이트(246, 247)를 포함할 수 있다. 각 플레이트(246, 247)의 단부는 로터 디스크(180)와의 사이에서 접촉시 열 발생을 방지하기 위해 소정 거리 이격되도록 배치된다. 반면에, 브러쉬(245)의 단부는 로터 디스크(180)에 거의 접촉하도록 배치될 수 있다. 래버린스 씰(250)의 단부는 로터 디스크(180)로부터 소정 거리 이격되도록 배치되고, 각 씰의 길이는 서로 다르게 형성될 수 있다.

도 9(a)에 도시된 바와 같이, 브러쉬(245)의 단부에는 빨간색의 제1발광물질(241), 주황색의 제2발광물질(242), 노란색의 제3발광물질(243)이 순서대로 코팅될 수 있다.

도 9(b)에 도시된 바와 같이, 래버린스 씰(250)의 단부에는 초록색의 제4발광물질(251), 파란색의 제5발광물질(252), 남색의 제6발광물질(253)이 순서대로 코팅될 수 있다.

예를 들어, 각 실링부재에서 제1발광물질이 감지되면 주의 단계의 마모 정도를 의미하고, 제2발광물질이 감지되면 그 실링부재의 교체가 필요함을 경고할 수 있으며, 제3발광물질이 감지되면 가스 터빈의 운전을 즉시 정지하도록 제어할 수 있다.

광센서가 노란색의 제3발광물질(243)에 해당하는 파장의 발광을 감지하면, 상기 모니터링 장치(20)의 모니터부(50)는 브러쉬 씰(240)이 코팅 시작 지점으로부터 0.4~0.6mm 마모된 것으로 판단하고, 이 분석 결과를 표시부(72)에 표시하여 알려주거나 경고할 수 있다. 또한, 모니터부(50)는 분석 결과를 상기 제어부(52)로 보내서 가스 터빈에 대한 적절한 제어 신호를 전송하도록 할 수 있다.

한편, 터빈(14)의 하우징 내부에는 매우 높은 온도의 연소 가스가 통과하므로, 연소기(12)의 압축 공기를 터빈(14) 내부로 공급하여 가열되는 터빈(14)의 부품들을 냉각시킬 수 있다. 그러한 냉각 유로는 압축기와 터빈의 로터 디스크 내부로 연통되도록 배치될 수 있고, 추가적으로 가스 터빈의 하우징 외부로 냉각 유로를 연결하기도 한다.

이러한 냉각 유로의 말단부는 터빈의 로터 디스크 내부에서 적어도 하나의 실링부재를 통과하도록 배치될 수 있다. 이 경우, 실링부재가 마모되면 냉각 공기의 유량이 증가하여 설정된 유량보다 많아지게 될 것인바, 상기한 제어부(52)는 냉각 유로의 중간에 설치된 밸브의 개도를 줄여서 냉각 공기 유량을 설정 유량으로 줄이도록 제어할 수 있다.

도 10에는 압축기(12)의 내부 일부를 나타내는 단면도가 도시되어 있고, 도 11에는 도 10의 "C" 부분을 확대하여 나타낸 확대도가 도시되어 있다.

압축기(12)의 하우징(42) 내부에는 다수의 압축기 베인(142)과 압축기 블레이드(144)가 교대로 배치된다. 압축기 베인(142)의 외측 단부는 압축기(12)의 하우징(42)에 고정적으로 장착되고, 내측 단부는 이너 쉬라우드(143)에 결합된다. 압축기 블레이드(144)는 타이로드(150)에 의해 로터 디스크(141)에 결합된다.

압축기(12)의 하우징(42)과 압축기 베인(142)은 고정체이고 압축기 블레이드(144)는 회전체이므로 그 사이에 다양한 실링이 필요하다. 특히, 압축기 베인(142)의 단부에 결합된 이너 쉬라우드(143)의 내주면과 압축기 로터 디스크(141)의 외주면 사이에는 래버린스 씰(260)이 구비되어 그 틈을 실링한다.

이 래버린스 씰(260)은 이너 쉬라우드(143)의 내주면에 구비되거나 압축기 로터 디스크(141)의 외주면에 구비될 수 있다. 도 11(a)에서는, 상기 래버린스 씰(260)이 이너 쉬라우드(143)의 내주면에 구비된 것이 도시되어 있다.

도 11(b)에 도시된 바와 같이, 이 래버린스 씰(260)에도 서로 다른 색상의 제1발광물질(261), 제2발광물질(262), 제3발광물질(263)이 순서대로 코팅될 수 있다. 이 래버린스 씰(260)이 마모될 때 발생하는 발광물질을 감지하기 위하여, 상기한 광섬유케이블(74)은 래버린스 씰(260) 부근의 공간으로부터 압축기 로터 디스크(141) 내부를 통해 광센서(48)까지 연결될 수 있다.

모니터링 장치(20)로부터 광센서(48)의 발광 신호를 수신하면 그 신호의 주파수를 분석하여 상기 래버린스 씰(260)의 어느 발광물질까지 마모되었는지를 판단할 수 있다. 그러면, 모니터링 장치(20)는 마모된 실링부재를 래버린스 씰(260)로 특정하고 그 마모 정도와 함께 표시부(72)에 표시할 뿐만 아니라, 제어부(52)를 통해 가스 터빈(100)을 적절히 제어할 수 있다. 구체적으로, 제어부(52)는 마모 정도에 따라 가스 터빈(100)의 회전 속도를 제어하거나, 아예 가스 터빈(100)의 동작을 정지할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이 같은 특정 실시예에만 한정되지 않으며, 해당분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경이 가능할 것이다.

100: 가스 터빈 102: 하우징
104: 연소기 106: 디퓨저
110: 압축기 섹션 120: 터빈 섹션
130: 토크튜브 140: 압축기 로터 디스크
150: 타이로드 170: 터빈 베인
180: 터빈 로터 디스크 184: 터빈 블레이드
190: 고정 너트
10: 가스 터빈 시스템 12: 압축기 섹션
14: 터빈 섹션 16: 연소기
20: 모니터링 장치 22: 압축기 블레이드
24: 터빈 블레이드 48: 광센서
50: 모니터부 52: 제어부
60: 데이터 수집 및 처리 회로
68: 운전자 워크스테이션 70: 유저 인터페이스
72: 표시부 74: 광섬유케이블
210: 래버린스 씰 211, 212, 213: 발광물질
220: 허니콤 씰 221, 222, 223: 발광물질
240: 브러쉬 씰 241, 242, 243: 발광물질
250: 래버린스 씰 251, 252, 253: 발광물질
260: 래버린스 씰 261, 262, 263: 발광물질

Claims

공기를 압축시키기 위한 압축기;
상기 압축기로부터 유입된 압축 공기를 연료와 혼합하여 연소시키는 연소기; 및
상기 연소기의 연소된 가스에 의해 회전하여 동력을 발생시키는 터빈을 포함하는 가스 터빈에 있어서,
상기 압축기 또는 터빈에서 고정체와 회전체 사이에 구비되는 실링부재;
상기 실링부재에 순서대로 코팅되는 서로 다른 색상의 복수의 발광물질;
상기 발광물질을 감지하는 광센서; 및
상기 광센서의 감지 결과를 분석하여 가스 터빈의 동작을 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 터빈은 터빈 하우징 내에 복수의 터빈 베인과 터빈 블레이드가 교대로 배치되어 터빈 회전축을 회전시키며,
상기 실링부재는 상기 터빈 베인의 단부 또는 상기 터빈 블레이드의 단부에 구비되는 래버린스 씰을 포함하고,
상기 복수의 발광물질은 상기 래버린스 씰의 마모가 진행되는 끝단으로부터 소정 거리 이격된 위치에 서로 다른 3가지 이상의 색상으로 순서대로 코팅되며,
상기 광센서는 상기 실링부재에서 마모되는 복수의 발광물질을 감지하고, 상기 제어부는 광센서의 감지 신호의 파장에 따라 실링부재의 마모 위치와 마모의 정도를 판단하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈.
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제1항에 있어서,
상기 실링부재는 상기 터빈 하우징의 내주면에 상기 터빈 블레이드의 래버린스 씰에 대응하여 구비되는 허니콤 씰을 더 포함하고,
상기 복수의 발광물질은 상기 래버린스 씰 및 상기 허니콤 씰에 각각 서로 다른 3가지 이상의 색상으로 코팅되는 것을 특징으로 하는 가스 터빈.
제1항에 있어서,
상기 실링부재는 상기 터빈 베인의 단부에 구비되어 터빈 디스크와의 사이를 실링하는 래버린스 씰 및 브러쉬 씰을 포함하고,
상기 복수의 발광물질은 상기 래버린스 씰 및 상기 브러쉬 씰에 각각 서로 다른 3가지 이상의 색상으로 순서대로 코팅되는 것을 특징으로 하는 가스 터빈.
제1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 분석 결과를 표시하고 상기 분석 결과에 따라 가스 터빈의 회전 속도를 제어하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈.
제6항에 있어서,
상기 제어부는 상기 분석 결과에 따라 상기 터빈 블레이드로의 냉각 유량을 조절하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈.
제1항에 있어서,
상기 압축기는 압축기 하우징 내에 다수의 압축기 베인과 압축기 블레이드가 교대로 배치된 것을 특징으로 하는 가스 터빈.
제8항에 있어서,
상기 실링부재는 상기 압축기 베인의 단부 또는 상기 압축기 블레이드의 단부에 구비되는 래버린스 씰을 포함하고,
상기 복수의 발광물질은 상기 래버린스 씰의 마모가 진행되는 끝단으로부터 소정 거리 이격된 위치에 순서대로 코팅되는 것을 특징으로 하는 가스 터빈.
제9항에 있어서,
상기 복수의 발광물질은 상기 래버린스 씰에 서로 다른 3가지 이상의 색상으로 순서대로 코팅되는 것을 특징으로 하는 가스 터빈.
공기를 압축시키기 위한 압축기;
상기 압축기로부터 유입된 압축 공기를 연료와 혼합하여 연소시키는 연소기;
상기 연소기로부터 연소된 가스에 의해 회전하여 동력을 발생시키는 터빈;
상기 압축기 또는 터빈에서 고정체와 회전체 사이에 구비되는 실링부재;
상기 실링부재에 순서대로 코팅되는 서로 다른 색상의 복수의 발광물질;
상기 발광물질을 감지하는 광센서; 및
상기 광센서의 감지 신호를 분석하여 실링부재의 마모 정도를 판단하는 모니터부와, 가스 터빈의 동작을 제어하는 제어부를 구비하는 모니터링 장치를 포함하고,
상기 모니터링 장치는 상기 실링부재와 상기 광센서를 광학적으로 연결하여 상기 실링부재로부터의 발광 신호를 상기 광센서로 전달하는 광섬유케이블을 포함하며,
상기 실링부재는
상기 압축기의 베인에 구비되는 래버린스 씰과,
상기 터빈의 베인 및 블레이드에 구비되는 래버린스 씰과,
상기 터빈의 하우징에 구비되는 허니콤 씰과,
상기 터빈의 베인에 구비되는 브러쉬 씰 중 적어도 하나를 포함하고,
상기 압축기 또는 상기 터빈의 고온 가스가 유동하는 하나의 공간에 상기 래버린스 씰, 허니콤 씰, 브러쉬 씰 중 2개의 씰이 동시에 구비되는 경우, 상기 복수의 발광물질은 상기 2개의 실링부재에서 마모가 진행되는 끝단으로부터 소정 거리 이격된 위치에 서로 다른 6가지 이상의 색상으로 순서대로 코팅되는 것을 특징으로 하는 가스 터빈의 모니터링 시스템.
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공기를 압축시키기 위한 압축기;
상기 압축기로부터 유입된 압축 공기를 연료와 혼합하여 연소시키는 연소기;
상기 연소기로부터 연소된 가스에 의해 회전하여 동력을 발생시키는 터빈;
상기 압축기 또는 터빈에서 고정체와 회전체 사이에 구비되는 실링부재;
상기 실링부재에 순서대로 코팅되는 서로 다른 색상의 복수의 발광물질;
상기 발광물질을 감지하는 광센서; 및
상기 광센서의 감지 신호를 분석하여 실링부재의 마모 정도를 판단하는 모니터부와, 가스 터빈의 동작을 제어하는 제어부를 구비하는 모니터링 장치를 포함하고,
상기 실링부재는 상기 터빈의 베인 단부 또는 상기 터빈의 블레이드 단부에 구비되는 래버린스 씰을 포함하며,
상기 복수의 발광물질은 상기 래버린스 씰의 마모가 진행되는 끝단으로부터 소정 거리 이격된 위치에 순서대로 코팅되며,
상기 실링부재는 상기 터빈의 하우징 내주면에 상기 래버린스 씰에 대응하여 구비되는 허니콤 씰을 더 포함하고,
상기 복수의 발광물질은 상기 래버린스 씰 및 상기 허니콤 씰에 서로 다른 6가지 이상의 색상으로 코팅되는 것을 특징으로 하는 가스 터빈의 모니터링 시스템.
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제11항에 있어서,
상기 실링부재는 상기 터빈의 베인 단부에 구비되어 터빈 디스크와의 사이를 실링하는 래버린스 씰 및 브러쉬 씰을 포함하고,
상기 복수의 발광물질은 상기 래버린스 씰 및 상기 브러쉬 씰에 서로 다른 6가지 이상의 색상으로 순서대로 코팅되는 것을 특징으로 하는 가스 터빈의 모니터링 시스템.
제17항에 있어서,
상기 제어부는 상기 실링부재의 마모 정도를 표시부에 출력하고, 마모 정도에 따라 상기 가스 터빈의 회전 속도를 줄이거나 운전을 정지하거나, 또는 상기 압축기로부터 상기 터빈으로의 냉각 공기 유량을 조절하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈의 모니터링 시스템.