KR102189650B1 - 가스 터빈 흡기구용 보호 시스템 및 가스 터빈 플랜트 - Google Patents

Abstract

보호 시스템은 스크린 조립체(100)를 포함하며, 스크린 조립체(100)는 이를 해제 가능하게 장착하기 위한 연결부(150)를 갖는 프레임워크(110, 120, 160), 및 이 프레임워크(110, 120, 160)에 해제 가능하게 장착되는 하나 이상의 스크린 구성요소(130, 140)를 포함한다.

Description

가스 터빈 흡기구용 보호 시스템 및 가스 터빈 플랜트

본 명세서에서 개시하는 주제의 실시예는 가스 터빈 흡기구용 보호 시스템 및 가스 터빈 플랜트에 해당한다.

가스 터빈은 그 연소기 또는 연소기들에서 연료의 산화제로서 이용될 공기를 위한 흡기구를 구비한다.

가스 터빈 플랜트를 통상적으로 가스 터빈의 흡기구로 공기를 급송하기 위한공기 유입 섹션을 포함한다.

공기 유입 섹션은 큰 파편이 가스 터빈의 흡기구로 들어가 그 가스 터빈을 손상시키는 것을 피하기 위해 보호 시스템을 통상 포함하고 있다.

석유가스 산업(Oil & Gas) 분야에서, 가스 터빈은 매우 고가이고 따라서 그 손상을 피하는 것이 중요시되고 있다는 점을 유념해야 할 것이다.

가스 터빈용 보호 시스템이 US2015/0089908A1로서 공개된 미국 특허 출원으로부터 공지되어 있다.

그 문헌은 보호 시스템 및 그 스크린 구성요소의 구조에 집중하고 있다. 그 문헌의 해법에 따르면, 보호 시스템은 공기 유입 섹션 내에 고정되며(예를 들면, 용접되며), 그 스크린 구성요소들은 보호 시스템의 프레임에 고정된다(예를 들면, 용접된다).

그 문헌은 보호 시스템을 유지하는 문제, 특히 파편에 의해 손상된 경우에 스크린 구성요소들을 수리하는 문제는 해결하지 못하고 있다.

그러한 보호 시스템 및 그 스크린 구성요소의 구조 및 구성은 수리가 어느 정도의 전문성과 다소 긴 시간을 요구함을 내포하고 있다. 보호 시스템의 수리 작업 동안, 가스 터빈은 정지되어야 하고, 따라서 긴 수리 시간은 가스 터빈 플랜트의 긴 운전 정지를 의미하고, 이는 석유 가스 산업 분야에서 매우 비경제적인 것이다.

따라서, 가스 터빈 흡기구용 보호 시스템을 개선하는 것에 대한 전반적인 필요성이 존재한다.

본 명세서에서 개시하는 주제의 제1 실시예는 가스 터빈의 흡기구용 보호 시스템에 관한 것이다.

그러한 제1 실시예에 따르면, 보호 시스템은 스크린 조립체를 포함하며, 이 스크린 조립체는 이를 해제 가능하게 장착하기 위한 연결부를 갖는 프레임워크 및 이 프레임워크에 해제 가능하게 장착되는 하나 이상의 스크린 구성요소를 포함한다.

본 명세서에서 개시하는 주제의 제2 실시예는 가스 터빈 플랜트에 관한 것이다.

그러한 제2 실시예에 따르면, 가스 터빈 플랜트는 가스 터빈 및 이 가스 터빈의 흡기구용 보호 시스템을 포함하며, 보호 시스템은 스크린 조립체를 포함하며, 이 스크린 조립체는 이를 해제 가능하게 장착하기 위한 연결부를 갖는 프레임워크 및 이 프레임워크에 해제 가능하게 장착되는 하나 이상의 스크린 구성요소를 포함한다.

본 명세서에 포함되어 그에 통합된 일부분을 구성하는 첨부 도면은 본 발명의 바람직한 실시예들을 예시하는 것으로, 상세한 설명과 함께 그 실시예들을 설명한다. 도면 중에서,
도 1은 보호 시스템을 갖는 가스 터빈 플랜트의 실시예의 개략도를 도시하며,
도 2는 스크린 조립체의 3차원 도면을 도시하며,
도 3은 스크린 구성요소가 없는 상태에서의 스크린 조립체(즉, 도 2의 스크린 조립체)의 실시예의 부분 3차원 도면이며,
도 4는 공기를 가스 터빈의 흡기구로 급송하기 위한 공기 유입 섹션의 엘보우형 피드 조립체인 도 2의 스크린 조립체를 갖는 보호 시스템의 실시예의 구성을 도시한다.

바람직한 실시예의 이하의 상세한 설명은 첨부 도면을 참조한다.

이하의 상세한 설명이 본 발명을 제한하진 않는다. 대신에, 본 발명의 범위는 첨부된 청구의 범위에 의해 정해진다.

본 명세서에 걸쳐 "하나의 실시예" 또는 "실시예"로 언급하는 것은 실시예와 관련하여 기술하는 특정한 특징, 구조 또는 특성이 본 개시의 주제의 적어도 하나의 실시예에 포함됨을 의미한다. 따라서, 본 명세서의 전체에 걸쳐 다양한 위치에서 "하나의 실시예에서" 또는 "실시예에서"라는 표현의 각각의 출현은 반드시 동일한 실시예를 칭하는 것은 아니다. 더욱이, 특정 특징, 구조, 또는 특성은 하나 이상의 다른 실시예와 임의의 적합한 방식으로 조합될 수도 있다.

도 1의 가스 터빈 플랜트의 실시예는 전체적으로 도면 부호 1로 나타낸다.

가스 터빈 플랜트(1)는 가스 터빈(2)과, 적어도 공기를 가스 터빈(2)의 흡기구로 급송하기 위한 공기 유입 섹션(도면에서 화살표 참조)을 포함한다. 이 실시예에 따르면, 공기 유입 섹션은 적어도 필터 조립체(3), 소음기 조립체(4) 및 피드 조립체(feed assembly)(5)를 포함하며, 공기는 필터 조립체(3)로 들어가 먼저 필터 조립체(3)를 통과해 흐른 후 소음기 조립체(4)를 통과하고, 마지막으로 피드 조립체(5)를 통과하여 피드 조립체(5)로부터 나오고, 이어서 가스 터빈(2)의 흡기구로 들어간다.

필터 조립체(3)는 공기를 여과하도록 설계된다.

소음기 조립체(4)는 소음을 감소시키도록 설계된다.

피드 조립체(5)는 공기를 공급하도록 설계된다.

일반적으로, 가스 터빈 플랜트는 가스 터빈은 물론, 그 가스 터빈에 직간접적으로 연결된 시스템, 조립체 및 장치를 포함한다.

도 1의 플랜트에 따르면, 피드 조립체(5)는 또한 스크린 조립체(6)를 포함한 보호 시스템을 구체화한 것으로, 그 보호 시스템은 예를 들면 소음기 조립체(4)의 소음 패널로부터의 파편이 가스 터빈(2)으로 들어오는 것을 막는다.

피드 조립체(5), 즉 보호 시스템의 실시예는 스크린 조립체(6)뿐만 아니라, 공기 입구(51), 공기 출구(52) 및 이들 공기 입구(51)와 공기 출구(52)를 유체 연통하게 연결하는 공기 덕트(53)를 갖는 하우징(50)을 포함한다.

본 실시예에 따르면, 하우징(50)은 엘보우 형상을 갖는다.

본 실시예에 따르면, 스크린 조립체(6)는 공기 입구(51)에 위치한다.

스크린 조립체(6)는 도 2 및 도 3에 도시한 구조를 가질 수 있으며, 도 2 및 도 3에서는 스크린 조립체는 전체적으로 도면 부호 100으로 나타낸다.

스크린 조립체(100)는 프레임워크 및 이 프레임워크에 장착된 복수의 스크린 구성요소(예를 들면, 2개 내지 12개 범위 내의 임의의 개수)를 포함한다. 특히, 프레임워크는 지지형 프레임워크, 특히 자립형(self-supporting) 프레임워크이다. 특히, 스크린 구성요소는 스크린 패널(도 2에서 도면 부호 130 및 140으로 나타냄)이다.

스크린 조립체(100)의 프레임워크는 가스 터빈 플랜트, 예를 들면 도 1의 플랜트(1)의 하나 이상의 다른 구성요소에 스크린 조립체(100)를 장착하기 위한 적어도 하나의 연결부를 포함한다. 연결부는 플랜지(도 2에 도면 부호 150으로 나타냄), 즉 연결 플랜지일 수 있다.

유리하게는, 프레임워크는 용이하게 장착 및 분리, 즉 해제 가능하게 장착되며, 이를 위해 스크루 및/또는 볼트가 이용될 수 있다.

유리하게는, 스크린 구성요소는 용이하게 장착 및 분리, 즉 해제 가능하게 장착되며, 이를 위해 스크루 및/또는 볼트가 이용될 수 있다.

도 2의 실시예에 따르면, 프레임워크는 플랜지(150), 제1 프레임(110) 및 제2 프레임(120)의 조합으로 이루어지며, 제1 및 제2 프레임(110, 120)은 모두 플랜지(150)에 고정되어 있다. 프레임(110)은 플랜지(150)에 직접 고정된다. 제2 프레임(120)은 플랜지(150)에 간접적으로 고정되는데, 특히 연결 바아(160)들의 세트를 통해 플랜지(150)에 고정된다. 따라서, 제1 프레임(110) 및 제2 프레임(120)은 서로에 간접적으로 고정된다.

도 2의 실시예에 따르면, 제1 프레임(110)은 직사각형이고 4개의 둘레 바아(111)(서로에 고정됨) 및 한 세트의 크로스 바아(112)의 조합으로 이루어지며, 제2 프레임(120)은 직사각형이고 4개의 둘레 바아(121)(서로에 고정됨) 및 한 세트의 크로스 바아(122)의 조합으로 이루어지며, 제1 프레임(110)과 제2 프레임(120)은 동일하다.

도 2의 실시예에 따르면, 제2 프레임(120)은 횡방향과 종방향 모두에 있어서 제1 프레임(110)에 대해 오프셋된다. 특히, 공기의 흐름을 고려하면, 제1 프레임(110)은 전면 프레임이고 제2 프레임(120)은 후면 프레임이다. 특히, 제1 프레임(110)은 상부 프레임이고 제2 프레임(120)은 하부 프레임이다.

도 2의 실시예에 따르면, 제1 복수의 스크린 패널(130)(본 실시예에서는 5개의 패널)이 서로 인접해 있고, 특히, 이들 패널 각각은 서로 독립적으로 제1 프레임(110)(둘레 바아(111) 및/또는 크로스 바아(112))에 해제 가능하게 장착된다.

도 2의 실시예에 따르면, 제2 복수의 스크린 패널(140)(본 실시예에서는 5개의 패널)이 서로 인접해 있고, 특히, 이들 패널 각각은 서로 독립적으로 제2 프레임(120)(둘레 바아(121) 및/또는 크로스 바아(122))에 해제 가능하게 장착된다.

프레임(110, 120)들의 위치로 인해, 제2 복수의 스크린 패널(140)은 횡방향과 종방향 모두에 있어서 제1 복수의 스크린 패널(130)에 대해 오프셋된다.

유리하게는, 모든 스크린 패널(130, 140)은 프레임워크가 장착되어 있는 동안에 프레임워크의 프레임에 장착되고 그로부터 분리되도록 배치되며(스크루 및/또는 볼트의 덕택으로), 아래에서 설명하는 바와 같이, 프레임워크에 적어도 하나의 개구가, 그리고 하우징에 적어도 하나의 해치(hatch)가 그 장착 및 분리를 가능하게 하도록 마련될 수 있다.

도 2의 실시예에 따르면, 스크린 구성요소는 직사각형 둘레 프레임(도면 부호 131 및 141로 나타냄) 및 이들 둘레 프레임에 고정된 와이어 메시의 직사각형 부분(도면 부호 132 및 142로 나타냄)을 포함한 스크린 패널(도면 부호 130 및 140으로 나타냄)이다.

유리하게는, 스크린 구성요소의 둘레 프레임은 스크린 구성요소를 프레임워크에, 특히 프레임워크의 프레임 또는 프레임들에 장착하도록 배치된다.

유리하게는 모든 스크린 구성요소가 동일하다.

도 4는 도 1의 피드 조립체(5)와 유사하게, 도 2 및 도 3의 스크린 조립체(100)를 포함한 보호 시스템을 역시 구체화하는 피드 조립체(200)를 도시한다.

피드 조립체(200), 즉 보호 시스템의 실시예는 스크린 조립체(100)뿐만 아니라, 공기 입구(251), 공기 출구(252) 및 이들 공기 입구(251)와 공기 출구(252)를 유체 연통하게 연결하는 공기 덕트(253)를 갖는 하우징(250)을 포함한다. 특히, 하우징(250)은 엘보우 형상을 갖는다.

스크린 조립체(100)의 프레임워크는 공기 입구(251)의 플랜지(255)에 해제 가능하게 장착되며(예를 들면, 스크루 및/또는 볼트에 의해); 대안적인 실시예에 따르면, 예를 들면 스크린 조립체(100)의 프레임워크는 공기 출구(252)의 플랜지(256)(도시 생략)에 해제 가능하게 장착될 수도 있다.

도 4의 실시예에 따르면, 스크린 조립체(100)의 플랜지(150)는 피드 조립체(200)의 입구 플랜지(255)와 소음기 조립체의 출구 플랜지 사이에 장착된다.

도 4의 실시예에 따르면, 하우징(250)은 검사 해치(254)를 갖고 있다. 하우징의 해치는 스크린 구성요소의 상태를 체크하기 위해 사용될 뿐만 아니라, 손상시에 그 스크린 구성요소들을 교체(또는 수리)하기 위해 사용될 수 있다. 하우징의 해치는 작업자가 하우징 내로 완전히 또는 부분적으로 들어갈 수 있을 정도로 충분히 클 수 있다. 안전 조치가 하우징의 해치를 개방하는 것에 대해 강력하게 권장되고 있고, 그리고 가스 터빈이 작동 중인 동안에 하우징 내로 (완전히 또는 부분적으로) 들어가는 것에 대해 훨씬 더 권장되고 있다.

Claims (15)

1. 가스 터빈의 흡기구용 보호 시스템으로서:
   스크린 조립체(100)를 포함하고, 상기 스크린 조립체(100)는,
   상기 스크린 조립체(100)의 해제 가능한 장착을 위한 연결부(150)를 갖는 프레임워크(110, 120, 160), 및
   상기 프레임워크(110, 120, 160)에 해제 가능하게 장착되는 하나 이상의 스크린 구성요소(130, 140)로서, 제1 복수의 스크린 구성요소(130)가 서로 인접하여 각각 서로 독립적으로 상기 프레임워크(110)에 해제 가능하게 장착되고, 제2 복수의 스크린 구성요소(140)가 서로 인접하여 각각 서로 독립적으로 상기 프레임워크(120)에 해제 가능하게 장착되는 것인, 스크린 구성요소(130, 140)
   를 포함하며,
   상기 제2 복수의 스크린 구성요소(140)는 횡방향과 종방향 모두에 있어서 상기 제1 복수의 스크린 구성요소(130)에 대해 오프셋되는 것인 보호 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 프레임워크는 서로에 고정된 제1 프레임(110)과 제2 프레임(120)을 포함하는 것인 보호 시스템.
3. 제1항에 있어서, 상기 연결부는 플랜지(150)인 것인 보호 시스템.
4. 제1항에 있어서, 하우징(250)을 더 포함하며, 상기 하우징(250)은 공기 입구(251), 공기 출구(252) 및 이들 공기 입구(251)와 공기 출구(252)를 유체 연통하게 연결하는 공기 덕트(253)를 갖는 것인 보호 시스템.
5. 제4항에 있어서, 상기 프레임워크(110, 120, 160)는 상기 공기 입구의 플랜지(255) 또는 상기 공기 출구의 플랜지(256)에 해제 가능하게 장착되는 것인 보호 시스템.
6. 제4항에 있어서, 상기 하우징(250)은 검사 해치(inspection hatch)(254)를 구비하는 것인 보호 시스템.
7. 제4항에 있어서, 상기 하우징(250)은 엘보우 형상을 갖는 것인 보호 시스템.
8. 제4항에 있어서, 상기 공기 입구(251)는 가스 터빈(2)의 소음기 조립체(4)에 유체 연통하게 연결되도록 배치되는 것인 보호 시스템.
9. 제4항에 있어서, 상기 공기 출구(252)는 가스 터빈(2)의 흡기구에 유체 연통하게 연결되도록 배치되는 것인 보호 시스템.
10. 제1항에 있어서, 각 스크린 구성요소(130, 140)는 둘레 프레임(131, 141) 및 이 둘레 프레임(131, 141)에 고정된 와이어 메시(132, 142)를 포함하며, 상기 둘레 프레임(131, 141)은 상기 스크린 구성요소(130, 140)를 장착하도록 배치되는 것인 보호 시스템.
11. 제1항에 있어서, 각 스크린 구성요소(130, 140)는 상기 프레임워크(110, 120, 160)가 장착되어 있는 동안에 장착 및 분리되도록 배치되는 것인 보호 시스템.
12. 가스 터빈(2) 및 이 가스 터빈(2)의 흡기구를 위한 제1항에 따른 보호 시스템(5)을 포함하는 가스 터빈 플랜트(1).
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