KR102056131B1 - Apparatus and method for predicting the condition of a gas turbine - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 가스터빈의 상태 예측 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 실제 가스터빈을 구동하여 측정한 값을 예측 모델에 입력하고, 측정한 값과 예측 모델을 통해 예측된 값이 일치하도록 상관 관계식을 수정하여 가스터빈의 중간단을 예측하는 가스터빈의 상태 예측 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for predicting a gas turbine state, and more particularly, to input a value measured by driving an actual gas turbine to a prediction model, and to correlate the measured value with a value predicted through the prediction model. The present invention relates to a gas turbine state prediction apparatus and method for predicting the intermediate stage of the gas turbine.
일반적으로 화학발전소는 연료의 화학적 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 에너지 변환 시설로서, 크게 보일러와 터빈 및 발전기로 구성되어 있다. 이 중 터빈은 증기, 가스와 같은 압축성 유체의 흐름을 이용하여 충동력 또는 반동력으로 회전력을 얻는 장치이며, 증기를 이용하면 증기터빈이고 가스를 이용하면 가스터빈이라 한다. 일반적으로 전력 생산을 위한 발전 분야에서는 발전기를 구동하기 위한 가스터빈을 사용하고 있다. 가스터빈은 고속으로 회전 작동하면서 발전기를 작동시켜 발전할 수 있도록 구성되어 있으며, 발전용량에 따라 차이는 있으나 주로 대형화를 통해 기기효율을 높이고 있다. 이러한 가스터빈의 경우, 시운전하거나 가동 중에 각 단의 상태를 확인하여야 한다. 각 단의 상태를 확인하기 위해 센서를 부착하는 경우 모든 단에 센서를 부착하기에는 무리가 있으므로, 일반적으로 입력단 및 출력단에만 센서를 부착하여 입력단 및 출력단의 상태를 판단하도록 하고 있다. 그러나, 이런 경우, 중간단의 상태는 확인할 수 없으므로, 중간단에 문제가 발생 시 이를 바로 판단할 수 없을 뿐만 아니라 이로 인해, 더 큰 문제가 발생하게 되는 문제가 있다.Generally, a chemical power plant is an energy conversion facility that converts chemical energy of fuel into electrical energy, and is mainly composed of a boiler, a turbine, and a generator. Among them, a turbine is a device that obtains rotational force by impulse or reaction force by using a flow of compressible fluid such as steam and gas, and is called a steam turbine by using steam and a gas turbine by using gas. In general, the power generation field for power generation uses a gas turbine for driving a generator. The gas turbine is configured to generate power by operating a generator while rotating at high speed. The gas turbine has a difference depending on the power generation capacity, but mainly increases the efficiency of equipment through large size. For these gas turbines, the status of each stage should be checked during commissioning or operation. In the case of attaching the sensor to check the state of each stage, it is difficult to attach the sensor to all the stages. Therefore, in general, the sensor is attached only to the input terminal and the output terminal to determine the state of the input terminal and the output terminal. However, in this case, the state of the intermediate stage can not be confirmed, and therefore, when a problem occurs in the intermediate stage, it may not be immediately determined, and thus, a larger problem may occur.
본 발명은 앞에서 설명한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 실제 가스터빈을 구동하여 측정된 값을 통해 가스터빈의 주 실제 가스터빈을 구동하여 측정한 값을 예측 모델에 입력하고, 측정한 값과 예측 모델을 통해 예측된 값이 일치하도록 상관 관계식을 수정하여 가스터빈의 중간단을 예측하는 가스터빈의 상태 예측 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above-described problems, by inputting the value measured by driving the main real gas turbine of the gas turbine through the value measured by driving the actual gas turbine to the prediction model, and the measured value and the prediction model It is an object of the present invention to provide a gas turbine state prediction apparatus and method for predicting the intermediate stage of the gas turbine by modifying the correlation equation to match the predicted values.
위에서 언급된 본 발명의 기술적 과제 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술되거나, 그러한 기술 및 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.In addition to the technical task of the present invention mentioned above, other features and advantages of the present invention will be described below, or from such description and description will be clearly understood by those skilled in the art.
앞에서 설명한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 가스터빈의 상태 예측 장치는 가스터빈의 입력단 및 출력단의 파라미터의 상태를 측정하는 측정부와, 입력단의 파라미터의 상태에 따라 가스터빈의 중간단에서의 파라미터의 상태를 예측하기 위한 예측 모델과, 측정부에서 측정한 입력단의 파라미터의 상태를 예측 모델에 입력하여 측정부에서 측정한 출력단의 파라미터의 상태와 예측 모델이 예측한 출력단의 파라미터의 상태를 비교하는 모델링부를 포함하고, 모델링부는 출력단의 파라미터의 상태와 예측 모델이 예측한 출력단의 파라미터의 상태를 비교한 결과를 기반으로 예측 모델에 적용된 상관 관계식을 수정하고 수정된 상관 관계식을 이용하여 가스터빈의 중간단의 파라미터의 상태를 예측할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a gas turbine state predicting apparatus includes a measuring unit measuring a state of a parameter of an input end and an output end of a gas turbine, and an intermediate end of the gas turbine according to a state of a parameter of an input end. The predictive model for predicting the state of the parameter in the state, the state of the parameter of the input stage measured by the measuring unit in the predictive model and the state of the parameter of the output stage measured by the measuring unit The modeling unit includes a modeling unit for comparing the parameters, and the modeling unit modifies the correlation applied to the prediction model based on the result of comparing the state of the parameter of the output stage with the state of the parameter predicted by the prediction model, and uses the modified correlation equation to generate the gas. The state of the parameter in the middle stage of the turbine can be predicted.
여기서, 상관 관계식은 복수개의 변수들과 변수들 각각과 연관된 상수들로 구성되고, 모델링부는 예측 모델이 예측한 출력단의 파라미터의 상태가 측정한 출력단의 파라미터의 상태가 일치하도록 예측 모델에 적용된 상관 관계식의 상수를 수정할 수 있다.Here, the correlation is composed of a plurality of variables and constants associated with each of the variables, and the modeling unit is a correlation applied to the prediction model so that the state of the parameter of the output terminal measured by the predictive model matches the state of the parameter of the output terminal measured You can modify the constant of.
또한, 변수는 측정한 입력단의 파라미터의 상태일 수 있다.Also, the variable may be a state of a parameter of the measured input terminal.
또한, 파라미터의 상태는 각 단의 온도, 압력, 회전수 및 유량 중 적어도 하나의 파라미터의 상태를 나타낼 수 있다.In addition, the state of the parameter may represent the state of at least one parameter of the temperature, pressure, rotation speed and flow rate of each stage.
또한, 모델링부는 예측한 중간단의 파라미터의 상태가 기준값보다 높은 경우 알람을 출력할 수 있다.The modeling unit may output an alarm when the predicted intermediate stage state is higher than the reference value.
또한, 상관 관계식은 가스터빈을 구성하는 압축기 및 터빈의 복수개의 단들 각각을 예측하는 수식으로 정의되고, 상관 관계식은 단들의 형상 정보 및 단들의 회전수를 기반으로 설정되고, 압축기 및 터빈의 입력단의 파라미터의 상태를 반영할 수 있다.In addition, the correlation equation is defined as a formula for predicting each of a plurality of stages of the compressor and turbine constituting the gas turbine, the correlation is set based on the shape information of the stages and the number of revolutions of the stage, Can reflect the state of the parameter.
앞에서 설명한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 가스터빈의 상태 예측 방법은 가스터빈의 중간단에서의 파라미터의 상태를 예측하기 위한 예측 모델을 생성하는 단계와, 측정부에서 가스터빈의 입력단 및 출력단의 파라미터의 상태를 측정하는 단계와, 모델링부에서 측정부에서 측정한 입력단의 파라미터의 상태를 예측 모델에 입력하여 측정부에서 측정한 출력단의 파라미터의 상태와 예측 모델이 예측한 출력단의 파라미터의 상태를 비교하는 단계와, 모델링부에서 출력단의 파라미터의 상태와 예측 모델이 예측한 출력단의 파라미터의 상태를 비교한 결과를 기반으로 예측 모델에 적용된 상관 관계식을 수정하는 단계와, 수정된 상관 관계식을 이용하여 가스터빈의 중간단의 파라미터의 상태를 예측하는 단계를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a gas turbine state prediction method for generating a predictive model for predicting a state of a parameter at an intermediate stage of a gas turbine, and measuring unit input stage of the gas turbine. And measuring the state of the parameters of the output stage, and inputting the state of the parameters of the input stage measured by the measurement unit in the modeling unit to the prediction model, and the parameters of the output stage measured by the measurement unit and the parameters of the output stage predicted by the prediction model. Comparing the state of the, the modeling unit to modify the correlation expression applied to the prediction model based on the result of comparing the state of the parameter of the output terminal and the parameter of the output predicted by the prediction model, the modified correlation The method may include predicting a state of a parameter of the intermediate stage of the gas turbine.
여기서, 중간단의 파라미터의 상태를 예측하는 단계에 있어서, 상관 관계식은 복수개의 변수들과 변수들 각각과 연관된 상수들로 구성되고, 변수는 측정한 입력단의 파라미터의 상태이며, 모델링부에서 예측 모델이 예측한 출력단의 파라미터의 상태가 측정한 출력단의 파라미터의 상태가 일치하도록 예측 모델에 적용된 상관 관계식의 상수를 수정할 수 있다.Here, in the step of predicting the state of the intermediate parameter, the correlation is composed of a plurality of variables and constants associated with each of the variables, the variable is the state of the parameter of the measured input stage, the modeling unit in the prediction model The constant of the correlation applied to the prediction model can be modified so that the state of the parameter of the predicted output stage coincides with the state of the measured parameter of the output stage.
또한, 파라미터의 상태는 각 단의 온도, 압력, 회전수 및 유량 중 적어도 하나의 파라미터의 상태를 나타낼 수 있다.In addition, the state of the parameter may represent the state of at least one parameter of the temperature, pressure, rotation speed and flow rate of each stage.
또한, 중간단의 파라미터의 상태를 예측하는 단계에 있어서, 모델링부는 예측한 중간단의 파라미터의 상태가 기준값보다 높은 경우 알람을 출력할 수 있다.Further, in the step of predicting the state of the intermediate parameter, the modeling unit may output an alarm when the predicted state of the intermediate parameter is higher than the reference value.
또한, 상관 관계식은 가스터빈을 구성하는 압축기 및 터빈의 복수개의 단들 각각을 예측하는 수식으로 정의되고, 상관 관계식은 단들의 형상 정보 및 단들의 회전수를 기반으로 설정되고, 압축기 및 상기 터빈의 입력단의 파라미터의 상태를 반영할 수 있다.In addition, the correlation is defined as a formula for predicting each of a plurality of stages of the compressor and the turbine constituting the gas turbine, the correlation is set based on the shape information of the stages and the number of revolutions of the stage, the input stage of the compressor and the turbine Can reflect the state of the parameter.
본 발명의 실시 예에 따른 터빈의 상태 예측 장치 및 방법은 가스터빈의 중간단의 상태를 예측할 수 있다.An apparatus and method for predicting a state of a turbine according to an embodiment of the present invention may predict a state of an intermediate end of a gas turbine.
또한, 중간단에 문제가 발생하는 경우, 이를 판단하여 더 큰 문제가 발생하는 것을 방지할 수 있다.In addition, when a problem occurs in the middle stage, it may be determined to prevent a larger problem from occurring.
이 밖에도, 본 발명의 실시 예들을 통해 본 발명의 또 다른 특징 및 이점들이 새롭게 파악될 수도 있을 것이다.In addition, other features and advantages of the present invention may be newly understood through the embodiments of the present invention.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 가스가스터빈의 개략적인 구조를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 가스터빈의 상태 예측 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 가스터빈의 상태 예측 방법을 나타내는 도면이다.1 is a cross-sectional view showing a schematic structure of a gas gas turbine according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating a configuration of a gas turbine state prediction apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.
3 is a view showing a state prediction method of the gas turbine according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly describe the present invention, parts irrelevant to the description are omitted, and like reference numerals designate like elements throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is "connected" to another part, this includes not only "directly connected" but also "electrically connected" with another element in between. . In addition, when a part is said to "include" a certain component, which means that it may further include other components, except to exclude other components unless otherwise stated.
어느 부분이 다른 부분의 "위에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수 있다. 대조적으로 어느 부분이 다른 부분의 "바로 위에" 있다고 언급하는 경우, 그 사이에 다른 부분이 수반되지 않는다.When a portion is referred to as being "above" another portion, it may be just above the other portion or may be accompanied by another portion in between. In contrast, when a part is mentioned as "directly above" another part, no other part is involved between them.
제1, 제2 및 제3 등의 용어들은 다양한 부분, 성분, 영역, 층 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 사용되나 이들에 한정되지 않는다. 이들 용어들은 어느 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션을 다른 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 서술하는 제1 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 제2 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션으로 언급될 수 있다.Terms such as first, second, and third are used to describe various parts, components, regions, layers, and / or sections, but are not limited to these. These terms are only used to distinguish one part, component, region, layer or section from another part, component, region, layer or section. Accordingly, the first portion, component, region, layer or section described below may be referred to as the second portion, component, region, layer or section without departing from the scope of the invention.
여기서 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시 예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. As used herein, the singular forms “a,” “an,” and “the” include plural forms as well, unless the phrases clearly indicate the opposite. As used herein, the meaning of "comprising" embodies a particular characteristic, region, integer, step, operation, element and / or component, and the presence of other characteristics, region, integer, step, operation, element and / or component It does not exclude the addition.
"아래", "위" 등의 상대적인 공간을 나타내는 용어는 도면에서 도시된 한 부분의 다른 부분에 대한 관계를 보다 쉽게 설명하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 용어들은 도면에서 의도한 의미와 함께 사용 중인 장치의 다른 의미나 동작을 포함하도록 의도된다. 예를 들면, 도면 중의 장치를 뒤집으면, 다른 부분들의 "아래"에 있는 것으로 설명된 어느 부분들은 다른 부분들의 "위"에 있는 것으로 설명된다. 따라서 "아래"라는 예시적인 용어는 위와 아래 방향을 전부 포함한다. 장치는 90˚ 회전 또는 다른 각도로 회전할 수 있고, 상대적인 공간을 나타내는 용어도 이에 따라서 해석된다.Terms indicating relative space such as "below" and "above" may be used to more easily explain the relationship of one part to another part shown in the drawings. These terms are intended to include other meanings or operations of the device in use with the meanings intended in the figures. For example, if the device in the figure is reversed, any parts described as being "below" of the other parts are described as being "above" the other parts. Thus, the exemplary term "below" encompasses both up and down directions. The device can be rotated 90 degrees or at other angles, the terms representing relative space being interpreted accordingly.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련 기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms including technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Commonly defined terms used are additionally interpreted to have a meaning consistent with the related technical literature and the presently disclosed contents, and are not interpreted in an ideal or very formal sense unless defined.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 가스가스터빈의 개략적인 구조를 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a schematic structure of a gas gas turbine according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 가스 가스터빈(1)은 케이싱(100), 압축기(200), 연소기(300) 및 터빈(400)을 포함할 수 있다. 케이싱(100)은 압축기(200), 연소기(300) 및 가스터빈(400)을 둘러싸는 구성일 수 있다. 압축기(200)는 공기를 흡입하여 고압으로 압축하고, 압축된 공기를 연소기(300)로 공급하는 역할을 할 수 있다. 연소기(300)는 압축된 공기와 연료를 혼합하여 이를 연소시키는 역할을 할 수 있고, 연소로 인해 발생하는 고압의 연소가스를 가스터빈(400)에 공급할 수 있다. 가스터빈(400)은 고온, 고압의 연소가스를 이용하여 복수의 가스터빈 블레이드를 회전시키며 전력을 생산할 수 있다.Referring to FIG. 1, the
케이싱(100)은 압축기(200)가 수용되는 압축기 케이싱(102), 연소기(300)가 수용되는 연소기 케이싱(103) 및 가스터빈(400)이 수용되는 가스터빈 케이싱(104)을 포함할 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 압축기 케이싱, 연소기 케이싱 및 가스터빈 케이싱이 일체로 형성될 수도 있다. 압축기 케이싱(102), 연소기 케이싱(103) 및 가스터빈 케이싱(104)은 유체 흐름 방향 상류 측으로부터 하류 측으로 순차적으로 배열될 수 있다.The
케이싱(100)의 내부에는 로터(중심축; 50)가 회전 가능하게 구비되며, 발전을 위해 로터(50)에는 발전기(미도시)가 연동되고, 케이싱(100)의 하류 측에는 가스터빈(400)을 통과한 연소 가스를 배출하는 디퓨저(미도시)가 구비될 수 있다. 디퓨저(미도시)는 배기실(450) 내에 배치될 수 있다. A rotor (center shaft) 50 is rotatably provided inside the
로터(50)는 압축기 로터 디스크(52), 토크 튜브(53) 및 가스터빈 로터 디스크(54)를 포함할 수 있다. 로터 디스크(52)는 압축기 케이싱(102)에 수용될 수 있고, 가스터빈 로터 디스크(54)는 가스터빈 케이싱(104)에 수용될 수 있다. 토크 튜브(53)는 연소키 케이싱(103)에 수용되어 압축기 로터 디스크(52)와 가스터빈 로터 디스크(54)를 연결할 수 있다. 압축기 로터 디스크(52), 토크 튜브(53) 및 가스터빈 로터 디스크(54)는 타이 로드(55)와 고정 너트(56)에 의해 체결될 수 있다.The
압축기 로터 디스크(52)는 복수(예를 들어 14매)로 형성되고, 복수의 압축기 로터 디스크들(52)은 로터(50)의 축 방향을 따라 배열될 수 있다. 즉, 압축기 로터 디스크(52)는 다단으로 형성될 수 있다. 압축기 로터 디스크(52) 각각은 대략 원판형으로 형성될 수 있다. 압축기 로터 디스크(52)의 외주부에는 후술할 압축기 블레이드(220)와 결합되는 압축기 블레이드 결합 슬롯이 형성될 수 있다.The
가스터빈 로터 디스크(54)는 압축기 로터 디스크(52)와 유사하게 형성될 수 있다. 즉, 가스터빈 로터 디스크(54)는 복수로 형성되고, 복수의 가스터빈 로터 디스크들(54)은 로터(50)의 축 방향을 따라 배열될 수 있다. 즉, 가스터빈 로터 디스크(54)는 다단으로 형성될 수 있다. 가스터빈 로터 디스크(54) 각각은 대략 원판형으로 형성될 수 있다. 가스터빈 로터 디스크(54)의 외주부에는 후술할 가스터빈 블레이드(420)와 결합되는 가스터빈 블레이드 결합 슬롯이 형성될 수 있다.The gas
토크 튜브(53)는 가스터빈 로터 디스크(54)의 회전력을 압축기 로터 디스크(52)로 전달하는 토크 전달 부재이다. 토크 튜브(53)의 일단부는 복수의 압축기 로터 디스크들(52) 중 공기의 유동 방향 상 최하류 단에 위치되는 압축기 로터 디스크(52)와 체결되고, 토크 튜브(53)의 타단부는 복수의 가스터빈 로터 디스크들(54) 중 연소 가스의 유동 방향 상 최상류 단에 위치되는 가스터빈 로터 디스크(54)와 체결될 수 있다. 토크 튜브(53)의 일단부와 타단부 각각에는 돌기가 형성되고, 압축기 로터 디스크(52)와 가스터빈 로터 디스크(54) 각각에는 돌기와 치합되는 홈이 형성되어, 토크 튜브(53)가 압축기 로터 디스크(52) 및 가스터빈 로터 디스크(54)에 대해 상대 회전이 방지될 수 있다.The
또한, 토크 튜브(53)는 압축기(200)로부터 공급되는 공기가 토크 튜브(53)를 통과하여 가스터빈(400)으로 유동 가능하도록, 중공형의 실린더 형태로 형성될 수 있다. 토크 튜브(53)는 장기간 지속적으로 운전되는 가스 가스터빈의 특성상 변형 및 뒤틀림 등에 강하게 형성되고, 용이한 유지 보수를 위해 조립 및 해체가 용이하게 형성될 수 있다.In addition, the
타이 로드(55)는 복수의 압축기 로터 디스크들(52), 토크 튜브(53) 및 복수의 가스터빈 로터 디스크들(54)을 관통하도록 형성될 수 있다. 타이 로드(55)의 일단부는 복수의 압축기 로터 디스크들(52) 중 공기의 유동 방향으로 최상류 단에 위치되는 압축기 로터 디스크(52) 내에 체결될 수 있다. 타이 로드(55)의 타단부는 복수의 가스터빈 로터 디스크들(54) 중 연소 가스의 유동 방향으로 최하류 단에 위치되는 가스터빈 로터 디스크(54)를 기준으로 압축기(200)의 반대측으로 돌출될 수 있다. 타이 로드(55)의 타단부는 고정 너트(56)와 체결될 수 있다. The
고정 너트(56)는 최하류 단에 위치되는 가스터빈 로터 디스크(54)를 압축기(200) 측으로 가압할 수 있다. 고정 너트(56)에 의해 최상류 단에 위치되는 압축기 로터 디스크(52)와 최하류 단에 위치되는 가스터빈 로터 디스크(54) 사이 간격이 감소됨에 따라, 복수의 압축기 로터 디스크들(52), 토크 튜브(53) 및 복수의 가스터빈 로터 디스크들(54)이 로터(50)의 축 방향으로 압축될 수 있다. 이에 따라, 복수의 압축기 로터 디스크들(52), 토크 튜브(53) 및 복수의 가스터빈 로터 디스크들(54)의 축 방향 이동 및 상대 회전이 방지될 수 있다.The
한편, 본 실시예의 경우 하나의 타이 로드가 복수의 압축기 로터 디스크, 토크 튜브 및 복수의 가스터빈 로터 디스크의 중심부를 관통하도록 형성되나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 압축기 측과 가스터빈 측에 각각 별도의 타이 로드가 구비될 수도 있고, 복수의 타이 로드가 원주 방향을 따라 방사상으로 배치될 수도 있으며, 이들의 혼용도 가능하다. 이러한 구성에 따른 로터(50)는 양단부가 베어링에 의해 회전 가능하게 지지되고, 일단부가 발전기의 구동축에 연결될 수 있다.Meanwhile, in the present embodiment, one tie rod is formed to penetrate the centers of the plurality of compressor rotor disks, the torque tubes, and the plurality of gas turbine rotor disks, but is not limited thereto. That is, separate tie rods may be provided on the compressor side and the gas turbine side, respectively, and a plurality of tie rods may be disposed radially along the circumferential direction, and these may be mixed.
압축기(200)는 로터(50)와 함께 회전되는 압축기 블레이드(220) 및 압축기 블레이드(220)로 유입되는 공기의 흐름을 정렬하도록 케이싱(100)에 고정 설치되는 압축기 베인(240)을 포함할 수 있다.The
압축기 블레이드(220)는 복수로 형성되고, 복수의 압축기 블레이드들(220)은 로터(50)의 축 방향을 따라 복수 단으로 형성되고, 복수의 압축기 블레이드들(220)은 각 단마다 로터(50)의 회전 방향을 따라 방사상으로 형성될 수 있다. 구체적으로, 압축기 블레이드(220)의 루트부(222)는 압축기 로터 디스크(52)의 압축기 블레이드 결합 슬롯에 결합되며, 루트부(222)는 압축기 블레이드(220)가 압축기 블레이드 결합 슬롯으로부터 로터(50)의 회전 반경 방향으로 이탈되는 것을 방지하도록, 전나무(fir-tree) 형태로 형성될 수 있다. 이때, 압축기 블레이드 결합 슬롯은 압축기 블레이드의 루트부(222)에 대응되도록 전나무 형태로 형성될 수 있다. The
본 실시 예의 경우, 압축기 블레이드 루트부(222)와 압축기 블레이드 결합 슬롯은 전나무 형태로 형성되나, 이에 한정되는 것은 아니고 도브 테일 형태 등으로 형성될 수도 있다. 또는, 상기 형태 외의 다른 체결장치, 예를 들어 키 또는 볼트 등의 고정구를 이용하여 압축기 블레이드를 압축기 로터 디스크(52)에 체결할 수 있다.In the present embodiment, the compressor
압축기 로터 디스크(52)와 압축기 블레이드(220)는 통상적으로 탄젠셜 타입(tangential type) 또는 액셜 타입(axial type)으로 결합되는데, 본 실시예의 경우에는, 압축기 블레이드 루트부(222)가 전술한 바와 같이 압축기 블레이드 결합 슬롯에 로터(50)의 축 방향을 따라 삽입되는 소위 액셜 타입 형태로 형성되고 있다. 이에 따라, 본 실시 예에 따른 압축기 블레이드 결합 슬롯은 복수로 형성되고, 복수의 압축기 블레이드 결합 슬롯들은 압축기 로터 디스크(52)의 원주 방향을 따라 방사상으로 배열될 수 있다.
압축기 베인(240)은 복수로 형성되고, 복수의 압축기 베인들(240)은 로터(50)의 축 방향을 따라 복수 단으로 형성될 수 있다. 여기서, 압축기 베인들(240)과 압축기 블레이드들(220)는 공기 유동 방향을 따라 서로 번갈아 배열될 수 있다. The
또한, 복수의 압축기 베인(240)은 각 단마다 로터(50)의 회전 방향을 따라 방사상으로 형성될 수 있다. In addition, the plurality of
연소기(300)는 압축기(200)로부터 유입되는 공기를 연료와 혼합 및 연소시켜 높은 에너지의 고온 고압 연소 가스를 만들어 낼 수 있다. 구체적으로, 연소기(300)는 복수의 캔(Can)들로 구성되고, 복수의 캔들은 연소기 케이싱(103)에 로터(50)의 회전 방향을 따라 배열될 수 있다.The
또한, 캔들 각각은 압축기(200)에서 압축된 공기가 유입되는 라이너, 라이너에 유입되는 공기에 연료를 분사하고 연소시키는 버너 및 버너에서 생성되는 연소 가스를 가스터빈(400)으로 안내하는 트랜지션 피스를 포함할 수 있다.In addition, each candle includes a liner into which the compressed air flows from the
라이너는 연소실을 형성하는 화염통 및 화염통을 감싸면서 환형 공간을 형성하는 플로우 슬리브를 포함할 수 있다.The liner may include a flame barrel forming the combustion chamber and a flow sleeve surrounding the flame barrel to form an annular space.
버너는 연소실로 유입되는 공기에 연료를 분사하도록 라이너의 전단 측에 형성되는 연료 분사 노즐 및 소실에서 혼합된 공기와 연료가 착화되도록 라이너의 벽부에 형성되는 점화 플러그를 포함할 수 있다.The burner may include a fuel injection nozzle formed at the front end of the liner to inject fuel into the air flowing into the combustion chamber, and a spark plug formed at the wall portion of the liner to ignite the mixed air and fuel in the chamber.
트랜지션 피스는 외벽부가 압축기(200)로부터 공급되는 공기에 의해 냉각되도록 형성될 수 있다. 트랜지션 피스의 외벽부는 공급되는 냉각 공기에 의해 연소 가스의 높은 온도에 의해 손상되지 않을 수 있다. 즉, 트랜지션 피스에는 공기를 내부로 분사하기 위한 냉각 홀이 형성되고, 공기가 그 냉각 홀을 통해 내부에 있는 본체를 냉각시킬 수 있다. The transition piece may be formed such that the outer wall portion is cooled by the air supplied from the
한편, 트랜지션 피스를 냉각시킨 공기는 라이너의 환형 공간으로 유동될 수 있다. 플로우 슬리브에 형성된 냉각 홀을 통해 냉각 공기는 라이너의 외벽을 냉각시킬 수 있다. On the other hand, air cooled by the transition piece may flow into the annular space of the liner. Cooling air may cool the outer wall of the liner through cooling holes formed in the flow sleeve.
여기서, 별도로 도시하지는 않았으나, 압축기(200)와 연소기(300) 사이에는 연소기(300)로 유입되는 공기의 유동각을 설계 유동각으로 맞추기 위해 안내깃 역할을 하는 디스월러(desworler)가 형성될 수 있다.Here, although not separately shown, a dispenser serving as a guide feather may be formed between the
가스터빈(400)은 압축기(200)와 유사하게 형성될 수 있다. 가스터빈(400)은 로터(50)와 함께 회전되는 가스터빈 블레이드(420) 및 가스터빈 블레이드(420)로 유입되는 공기의 흐름을 정렬하도록 케이싱(100)에 고정 설치되는 가스터빈 베인(440)을 포함할 수 있다.The
가스터빈 블레이드(420)는 복수로 형성되고, 복수의 가스터빈 블레이드들(420)은 로터(50)의 축 방향을 따라 복수 단으로 형성된다. 본 일 실시 예에서는 가스터빈 블레이드(420)가 4단으로 구성되며, 로터(50)의 축 방향을 따라 상류 측에서 하류 측으로 가면서 차례로 1단 가스터빈 블레이드(424), 2단 가스터빈 블레이드(425), 3단 가스터빈 블레이드(426) 및 4단 가스터빈 블레이드(427)가 배치되고 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 4단 미만 또는 초과의 가스터빈 블레이드가 배치될 수 있음은 물론이다. 또한, 복수의 가스터빈 블레이드들(420)은 각 단마다 로터(50)의 회전 방향을 따라 방사상으로 형성될 수 있다. The
가스터빈 블레이드(420)의 루트부(422)는 가스터빈 로터 디스크(54)의 가스터빈 블레이드 결합 슬롯에 결합되며, 루트부(422)는 가스터빈 블레이드(420)가 그 가스터빈 블레이드 결합 슬롯으로부터 로터(50)의 회전 반경 방향으로 이탈되는 것을 방지하도록, 전나무(fir-tree) 형태로 형성될 수 있다. 이때, 가스터빈 블레이드 결합 슬롯은 마찬가지로, 가스터빈 블레이드의 루트부(422)에 대응되도록 전나무 형태로 형성될 수 있다. The
본 실시 예의 경우, 가스터빈 블레이드 루트부(422)와 가스터빈 블레이드 결합 슬롯은 전나무 형태로 형성되나, 이에 한정되는 것은 아니고 도브 테일 형태 등으로 형성될 수도 있다. 또는, 상기 형태 외의 다른 체결장치, 예를 들어 키 또는 볼트 등의 고정구를 이용하여 가스터빈 블레이드(420)를 가스터빈 로터 디스크(54)에 체결할 수 있다.In the present embodiment, the gas
여기서, 가스터빈 로터 디스크(54)와 가스터빈 블레이드(420)는 통상적으로 탄젠셜 타입(tangential type) 또는 액셜 타입(axial type)으로 결합되는데, 본 실시예의 경우에는, 가스터빈 블레이드 루트부(422)는 전술한 바와 같이 가스터빈 블레이드 결합 슬롯에 로터(50)의 축 방향을 따라 삽입되는 소위 액셜 타입 형태로 형성되고 있다. 이에 따라, 본 실시 예에 따른 가스터빈 블레이드 결합 슬롯은 복수로 형성되고, 복수의 가스터빈 블레이드 결합 슬롯들은 가스터빈 로터 디스크(54)의 원주 방향을 따라 방사상으로 배열될 수 있다. Here, the gas
가스터빈 베인(440)은 복수로 형성되고, 복수의 가스터빈 베인들(440)은 로터(50)의 축 방향을 따라 복수 단으로 형성될 수 있다. 여기서, 가스터빈 베인들(440)과 가스터빈 블레이드들(420)은 공기 유동 방향을 따라 서로 번갈아 배열될 수 있다. The
본 일 실시 예에서는, 가스터빈 블레이드(420)가 4단으로 구성되고 있으므로 가스터빈 베인(440) 또한 4단으로 구성되며, 로터(50)의 축 방향을 따라 상류 측에서 하류 측으로 가면서 차례로 1단 가스터빈 베인(444), 2단 가스터빈 베인(445), 3단 가스터빈 베인(446) 및 4단 가스터빈 베인(447)이 각 단의 가스터빈 블레이드의 전단(상류 측)에 배치되고 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 4단 미만 또는 초과의 가스터빈 베인이 배치될 수 있음은 물론이다. 복수의 가스터빈 베인들(440)은 각 단마다 로터(50)의 회전 방향을 따라 방사상으로 형성될 수 있다. In this embodiment, since the
여기서, 터빈(400)은 압축기(200)와 달리 고온 고압의 연소 가스와 접촉하므로, 열화 등의 손상을 방지하기 위한 냉각 수단을 필요로 한다. 본 실시 예에 따른 가스 가스터빈(1)은 외부 냉각시스템을 포함하여 압축기(200)의 일부 개소에서 압축된 공기를 케이싱(100)의 외부로 추기하여 터빈(400)으로 공급할 수 있다. Here, since the
가스터빈(1)은 케이싱(100)으로 유입되는 공기가 압축기(200)에 의해 압축되고, 압축기(200)에 의해 압축된 공기가 연소기(300)에 의해 연료와 혼합된 뒤 연소되어 연소 가스가 되고, 연소기(300)에서 생성된 연소 가스가 터빈(400)으로 유입된다. 터빈(400)으로 유입된 연소 가스는 가스터빈 블레이드(420)를 통해 로터(50)를 회전시킨 후 디퓨저를 통해 대기로 배출되며, 연소 가스에 의해 회전되는 로터(50)가 압축기(200) 및 발전기를 구동할 수 있다. 즉, 가스터빈(400)에서 얻은 기계적 에너지 중 일부는 압축기(200)에서 공기를 압축하는데 필요한 에너지로 공급되고, 나머지는 발전기로 전력을 생산하는데 이용될 수 있다.In the
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 가스터빈의 상태 예측 장치의 구성을 나타내는 도면이다.2 is a diagram illustrating a configuration of a gas turbine state prediction apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 터빈의 상태 예측 장치(1000)는 측정부(500), 예측 모델(600) 및 모델링부(700)를 포함할 수 있다.1 and 2, the
측정부(500)는 가스터빈(1)의 입력단 및 출력단의 파라미터의 상태를 측정할 수 있다. 측정부(500)는 가스터빈(1)의 입력단 및 출구단에 배치되어 입력단 및 출구단의 파라미터의 상태를 측정할 수 있다. 여기서, 파라미터의 상태는 각 단의 온도, 압력, 회전수 및 유량 중 적어도 하나의 파라미터의 상태를 나타낼 수 있다. 즉, 측정부(500)는 가스터빈(1)의 입력단에 배치되어 입력단의 온도, 압력, 회전수를 측정할 수 있다. 또한, 측정부(500)는 가스터빈(1)의 출력단에 배치되어 출력단의 온도, 압력, 회전수를 측정할 수 있다. 이때, 측정부(500)는 입력단 및 출력단의 파라미터의 상태를 측정하는 온도센서, 압력센서 및 유량센서 등을 포함할 수 있다.The
예측 모델(600)은 가스터빈(1)의 입력단에서 측정한 파라미터의 상태에 따라 가스터빈(1)의 중간단에서의 파라미터의 상태를 예측하기 위한 것일 수 있다. 가스터빈(1)을 실제로 구동하는 경우 각 단의 상태를 판단하는 것이 중요하다. 그러나, 각 단의 파라미터의 상태를 판단하기 위한 센서를 모든 단에 배치하는 것은 무리가 있으므로, 일반적으로 가스터빈(1)이 입력단 및 출력단에만 배치한다. 이런 경우, 가스터빈(1)의 입력단 및 출력단의 파라미터의 상태는 센서를 통해 측정될 수 있지만, 중간단의 파라미터의 상태는 가스터빈(1) 내의 고압/고온의 환경 때문에 센서를 통해 측정되기 어렵다. 이에 따라, 중간단에 문제가 발생하더라도 작업자는 가스터빈(1)의 상태를 실시간으로 판단하기 어려울 수 있다 이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 예측 모델(600)은 가스터빈(1)의 중간단의 파라미터의 상태를 판단할 수 있다.The
예측 모델(600)은 상관 관계식을 이용하여 출력단 및 중간단의 파라미터의 상태를 예측할 수 있다. 구체적으로, 1차원 해석법은 블레이드 중간 단면에서의 속도 삼각형을 바탕으로 출력단의 파라미터의 상태를 예측하는 것으로, 예측 모델(600)은 가스터빈(1)의 회전익 및 고정익의 높이 방향으로 생성되는 하나의 속도 삼각형을 통해 출력단의 파라미터의 상태를 예측할 수 있다. 여기서, 예측 모델(600)은 하나의 속도 삼각형을 이용하여 예측한 파라미터의 상태를 가스터빈(1)의 전체 단에 적용할 수 있다.The
또한, 2차원 해석법은 블레이드의 중간 단면에서의 속도 삼각형 및 블레이드의 높이 방향으로의 다수의 속도 삼각형을 바탕으로 출력단의 파라미터의 상태를 예측하는 것으로, 예측 모델(600)은 가스터빈(1)의 회전익 및 고정익의 높이 방향으로 생성되는 다수의 속도 삼각형을 통해 출력단의 파라미터의 상태를 예측할 수 있다. 여기서, 예측 모델(600)은 다수의 속도 삼각형을 이용하여 예측한 파라미터의 상태를 평균하여 가스터빈(1)의 전체 단에 적용할 수 있다.In addition, the two-dimensional analysis method predicts the state of the parameter of the output stage based on the speed triangle in the middle cross section of the blade and the multiple speed triangles in the height direction of the blade. A plurality of speed triangles generated in the height direction of the rotor blade and the fixed blade can predict the state of the parameter of the output stage. Here, the
예측 모델(600)은 1차원 해석법 및 2차원 해석법을 위한 상관 관계식을 이용하여 다양한 형상의 회전익 및 고정익에 적용할 수 있다. 여기서, 상관 관계식은 압축기 구성품, cascade test, annular cascade test 등을 통해 구현될 수 있다. 예측 모델(600)에 적용된 상관 관계식은 복수개의 변수들과 변수들 각각과 연관된 상수들로 구성될 수 있다. 상관 관계식의 변수는 측정부(500)에서 측정한 입력단의 파라미터의 상태일 수 있다. 일 예로, 예측 모델(600)에 적용된 상관 관계식은 ax+by+cz일 수 있고, x, y, z는 변수일 수 있고, a, b, c는 x, y, z와 연관된 상수일 수 있다. 또한, 측정부(500)에서 측정한 입력단의 파라미터의 상태는 변수인 x, y, z에 입력될 수 있다. 또한, 상관 관계식은 가스터빈(1)을 구성하는 압축기(200) 및 터빈(400)의 복수개의 단들 각각을 예측하는 수식으로 정의할 수 있다. 이 상관 관계식은 단들의 형상 정보 및 단들의 회전수를 기반으로 설정되고, 압축기(200) 및 터빈(400)의 입력단의 파라미터의 상태를 반영할 수 있다.The
모델링부(700)는 측정부(500)에서 측정한 입력단의 파라미터의 상태를 예측 모델(600)에 입력하여 측정부(500)에서 측정한 출력단의 파라미터의 상태와 예측 모델(600)이 예측한 출력단의 파라미터의 상태를 비교할 수 있다. 모델링부(700)는 측정한 입력단의 파라미터의 상태를 예측 모델(600)에 적용된 상관 관계식에 입력할 수 있다. 이때, 모델링부(700)는 입력단의 파라미터의 상태를 상관 관계식의 변수에 적용할 수 있다. 예측 모델(600)은 상관 관계식의 변수에 입력된 값에 따라 출력단의 파라미터의 상태를 예측할 수 있다. 이때. 예측 모델(600)은 출력단 뿐만 아니라 중간단의 파라미터의 상태도 판단할 수 있다.The
또한, 모델링부(700)는 측정부(500)에서 측정한 출력단의 파라미터의 상태와 예측 모델(600)이 예측한 출력단의 파라미터의 상태를 비교한 결과를 기반으로 예측 모델(600)에 적용된 상관 관계식을 수정할 수 있다. 모델링부(600)는 입력단의 파라미터의 상태가 적용된 상관 관계식에서 각 상수를 수정하여 측정부(500)에서 측정한 출력단의 파라미터와 일치되도록 할 수 있다. 여기서, 상관 관계식을 수정하는 것은 특정 환경에 적합하도록 설계된 가스터빈(1)에 가스터빈의 상태 예측 장치(1000)를 적용하는 경우, 예측 모델(600)이 예측한 파라미터의 상태가 실제 가스터빈(1)의 파라미터의 상태와 상이할 수 있다. 따라서, 상관 관계식의 상수를 수정함으로써, 각 가스터빈(1)에 적합한 상관 관계식을 적용시킬 수 있다. 이를 통해 중간단의 파라미터의 상태를 더 정확하게 예측할 수 있다. 모델링부(700)는 예측 모델(700)에 적용된 상관 관계식을 수정하는데 있어서, 각 상수들의 조합을 생성할 수 있다. 모델링부(700)는 각 상수들에 대한 조합을 생성하여 상관 관계식에 입력할 수 있고, 실제 가스터빈(1)의 출력단의 파라미터의 상태와 가장 유사한 상수들의 조합을 선별할 수 있다.In addition, the
또한, 모델링부(700)는 예측 모델(600)에서 예측한 중간단의 파라미터의 상태가 기준값보다 높은 경우 알람을 출력할 수 있다. 여기서, 기준값은 각 단에서 고장으로 판단하는 값일 수 있다. 일 예로, 가스터빈(1)의 냉각에 사용되는 공기는 가스터빈(1) 중간단 및 출력단에서 추기되는데, 가스터빈(1)의 냉각이 제대로 수행되지 않은 경우, 중간단 및 출력단에서 추기되는 공기의 온도는 높아질 수 있다. 가스터빈(1)의 냉각이 제대로 수행되지 않은 경우 가스터빈(1)의 수명이나 성능이 감소될 수 있으므로, 중간단 및 출력단에서의 온도를 측정하는 것이 중요하다. 이에 따라, 모델링부(700)는 예측 모델(600)에서 예측한 온도의 값이 가스터빈(1)의 냉각이 정상적으로 수행되었을때의 온도보다 높은 경우, 알람을 출력하여 문제가 발생하였음을 알릴 수 있다.In addition, the
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 가스터빈의 상태 예측 방법을 나타내는 도면이다.3 is a view showing a state prediction method of the gas turbine according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 가스터빈(1)의 중간단에서의 파라미터의 상태를 예측하기 위한 에측 모델을 생성할 수 있다(S10). 예측 모델(600)에는 상관 관계식이 적용되고, 상관 관계식은 복수개의 변수들과 변수들 각각과 연관된 상수들로 구성될 수 있다. 상관 관계식의 변수는 측정부(500)에서 측정한 입력단의 파라미터의 상태일 수 있다. Referring to FIG. 3, a predictive model for predicting a state of a parameter at an intermediate stage of the
측정부(500)에서 가스터빈(1)의 입력단 및 출력단의 파라미터의 상태를 측정할 수 있다(S11). 측정부(500)는 가스터빈(1)의 입력단 및 출구단에 배치되어 실제 가스터빈(1)이 구동 시 입력단 및 출구단의 파라미터의 상태를 측정할 수 있다. 여기서, 파라미터의 상태는 각 단의 온도, 압력, 회전수 및 유량 중 적어도 하나의 파라미터의 상태를 나타낼 수 있다.The measuring
모델링부(700)는 측정한 입력단의 파라미터의 상태를 예측 모델에 입력할 수 있다(S12). 모델링부(700)는 예측 모델(600)에 적용된 상관 관계식의 변수에 측정한 입력단의 파라미터를 입력할 수 있다.The
모델링부(700)는 측정한 출력단의 파라미터의 상태와 예측 모델이 예측한 출력단의 파라미터의 상태를 비교하여 측정한 출력단의 파라미터의 상태와 예측 모델이 예측한 출력단의 파라미터의 상태가 일치하는지 판단한다(S13).The
측정한 출력단의 파라미터의 상태와 예측 모델이 예측한 출력단의 파라미터의 상태가 일치하지 않으면, 모델링부(700)는 예측 모델(600)에 적용된 상관 관계식을 수정할 수 있다(S14). 모델링부(700) 상관 관계식의 상수를 수정하여 측정한 출력단의 파라미터의 상태와 예측 모델이 예측한 출력단의 파라미터의 상태가 일치하도록 상관 관계식의 상수를 수정할 수 있다.If the state of the measured parameters of the output terminal and the state of the parameters of the output terminal predicted by the prediction model do not match, the
측정한 출력단의 파라미터의 상태와 예측 모델이 예측한 출력단의 파라미터의 상태가 일치하게 되면, 모델링부(700)는 가스터빈(1)의 중간단의 파라미터의 상태를 예측할 수 있다(S15).When the state of the measured parameter of the output terminal and the state of the parameter of the output terminal predicted by the prediction model coincide, the
본 발명의 실시 예에 따르면, 실제 가스터빈을 구동하여 측정한 값을 예측 모델에 입력하고, 측정한 값과 예측 모델을 통해 예측된 값이 일치하도록 상관 관계식을 수정하여 가스터빈의 중간단을 예측하는 가스터빈의 상태 예측 장치 및 방법을 제공할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the value measured by driving the actual gas turbine is input to the prediction model, and the correlation is corrected so that the measured value matches the value predicted by the prediction model to predict the middle end of the gas turbine. An apparatus and method for predicting a state of a gas turbine can be provided.
본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Those skilled in the art to which the present invention pertains may understand that the present invention may be embodied in other specific forms without changing the technical spirit or essential features, and thus, the embodiments described above are exemplary in all respects and are not intended to be limiting. Should be. The scope of the present invention is shown by the following claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention. .
500: 측정부
600: 예측 모델
700: 모델링부500: measuring unit
600: prediction model
700: modeling unit
Claims (11)
상기 입력단의 상기 파라미터의 상태에 따라 상기 가스터빈의 중간단에서의 파라미터의 상태를 예측하기 위한 예측 모델; 및
상기 측정부에서 측정한 상기 입력단의 파라미터의 상태를 상기 예측 모델에 입력하여 상기 측정부에서 측정한 상기 출력단의 파라미터의 상태와 상기 예측 모델이 예측한 출력단의 파라미터의 상태를 비교하는 모델링부;를 포함하고,
상기 모델링부는 상기 출력단의 파라미터의 상태와 상기 예측 모델이 예측한 출력단의 파라미터의 상태를 비교한 결과를 기반으로 상기 예측 모델에 적용된 상관 관계식을 수정하고, 수정된 상기 상관 관계식을 이용하여 상기 가스터빈의 중간단의 파라미터의 상태를 예측하고,
상기 상관 관계식은 상기 가스터빈을 구성하는 압축기 및 터빈의 복수개의 단들 각각을 예측하는 수식으로 정의되고,
상기 상관 관계식은 상기 단들의 형상 정보 및 상기 단들의 회전수를 기반으로 설정되고, 상기 압축기 및 상기 터빈의 입력단의 파라미터의 상태를 반영하는 가스터빈의 상태 예측 장치.
A measuring unit measuring a state of a parameter of an input terminal and an output terminal of the gas turbine;
A prediction model for predicting a state of a parameter at an intermediate end of the gas turbine according to the state of the parameter at the input end; And
A modeling unit configured to input a state of a parameter of the input terminal measured by the measuring unit to the prediction model to compare a state of a parameter of the output terminal measured by the measuring unit with a state of a parameter of an output terminal predicted by the prediction model; Including,
The modeling unit modifies a correlation equation applied to the prediction model based on a result of comparing a state of a parameter of the output terminal with a state of a parameter of the output terminal predicted by the prediction model, and uses the modified correlation equation to the gas turbine. Predict the state of the intermediate parameter of
The correlation is defined by a formula for predicting each of a plurality of stages of the compressor and turbine constituting the gas turbine,
The correlation equation is set on the basis of the shape information of the stages and the number of revolutions of the stage, the state of the gas turbine reflecting state of the parameters of the input stage of the compressor and the turbine.
상기 상관 관계식은 복수개의 변수들과 상기 변수들 각각과 연관된 상수들로 구성되고,
상기 모델링부는 상기 예측 모델이 예측한 출력단의 파라미터의 상태가 상기 측정한 출력단의 파라미터의 상태가 일치하도록 상기 예측 모델에 적용된 상관 관계식의 상수를 수정하는 가스터빈의 상태 예측 장치.
The method of claim 1,
The correlation consists of a plurality of variables and constants associated with each of the variables,
And the modeling unit modifies a constant of a correlation equation applied to the prediction model such that the state of the parameter of the output terminal predicted by the prediction model matches the state of the parameter of the output terminal measured.
상기 변수는 상기 측정한 입력단의 파라미터의 상태인 가스터빈의 상태 예측 장치.
The method of claim 2,
And said variable is a state of a parameter of said measured input stage.
상기 파라미터의 상태는 각 단의 온도, 압력, 회전수 및 유량 중 적어도 하나의 파라미터의 상태를 나타내는 가스터빈의 상태 예측 장치.
The method of claim 1,
And a state of the parameter indicates a state of at least one parameter of temperature, pressure, rotational speed, and flow rate of each stage.
상기 모델링부는 상기 예측한 중간단의 파라미터의 상태가 기준값보다 높은 경우 알람을 출력하는 가스터빈의 상태 예측 장치.
The method of claim 1,
The modeling unit of the gas turbine state prediction apparatus for outputting an alarm when the state of the predicted intermediate stage parameter is higher than the reference value.
측정부에서 상기 가스터빈의 입력단 및 출력단의 파라미터의 상태를 측정하는 단계;
모델링부에서 상기 측정부에서 측정한 상기 입력단의 파라미터의 상태를 상기 예측 모델에 입력하여 상기 측정부에서 측정한 상기 출력단의 파라미터의 상태와 상기 예측 모델이 예측한 출력단의 파라미터의 상태를 비교하는 단계: 및
상기 모델링부에서 상기 출력단의 파라미터의 상태와 상기 예측 모델이 예측한 출력단의 파라미터의 상태를 비교한 결과를 기반으로 상기 예측 모델에 적용된 상관 관계식을 수정하는 단계; 및
수정된 상기 상관 관계식을 이용하여 상기 가스터빈의 중간단의 파라미터의 상태를 예측하는 단계;를 포함하고,
상기 상관 관계식은 상기 가스터빈을 구성하는 압축기 및 터빈의 복수개의 단들 각각을 예측하는 수식으로 정의되고,
상기 상관 관계식은 상기 단들의 형상 정보 및 상기 단들의 회전수를 기반으로 설정되고, 상기 압축기 및 상기 터빈의 입력단의 파라미터의 상태를 반영하는 가스터빈의 상태 예측 방법.
Generating a prediction model for predicting a state of a parameter in the middle of the gas turbine;
Measuring a state of a parameter of an input terminal and an output terminal of the gas turbine in a measuring unit;
Inputting a state of a parameter of the input terminal measured by the measuring unit to the prediction model, and comparing a state of a parameter of the output terminal measured by the measuring unit with a state of a parameter of the output terminal predicted by the prediction model by a modeling unit; : And
Modifying a correlation expression applied to the prediction model based on a result of comparing the state of the parameter of the output terminal with the state of the parameter of the output terminal predicted by the prediction model; And
Predicting a state of a parameter of an intermediate stage of the gas turbine using the modified correlation equation;
The correlation is defined by a formula for predicting each of a plurality of stages of the compressor and turbine constituting the gas turbine,
The correlation equation is set on the basis of the shape information of the stages and the number of revolutions of the stages, the state estimation method of the gas turbine reflecting the state of the parameters of the input stage of the compressor and the turbine.
상기 상관 관계식은 복수개의 변수들과 상기 변수들 각각과 연관된 상수들로 구성되고, 상기 변수는 상기 측정한 입력단의 파라미터의 상태이며,
상기 모델링부에서 상기 예측 모델이 예측한 출력단의 파라미터의 상태가 상기 측정한 출력단의 파라미터의 상태가 일치하도록 상기 예측 모델에 적용된 상관 관계식의 상수를 수정하는 가스터빈의 상태 예측 방법.
The method of claim 7, wherein the step of predicting the state of the parameter of the intermediate stage,
The correlation is composed of a plurality of variables and constants associated with each of the variables, wherein the variable is a state of a parameter of the measured input stage,
And a state estimation method of a gas turbine for modifying a constant of a correlation expression applied to the predictive model such that the state of the parameter of the output terminal predicted by the predictive model coincides with the state of the measured parameter of the output terminal.
상기 파라미터의 상태는 각 단의 온도, 압력, 회전수 및 유량 중 적어도 하나의 파라미터의 상태를 나타내는 가스터빈의 상태 예측 방법.
The method of claim 7, wherein
And a state of the parameter indicates a state of at least one parameter of temperature, pressure, rotational speed, and flow rate of each stage.
상기 모델링부는 상기 예측한 중간단의 파라미터의 상태가 기준값보다 높은 경우 알람을 출력하는 가스터빈의 상태 예측 방법.
The method of claim 7, wherein the step of predicting the state of the parameter of the intermediate stage,
And the modeling unit outputs an alarm when a state of the predicted intermediate stage parameter is higher than a reference value.
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KR20210109990A (en) * | 2020-02-28 | 2021-09-07 | 두산중공업 주식회사 | Apparatus and method of plant boiler lifetime prediction |
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