KR102265382B1 - 터빈시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일실시예는 극저온 사이클에 사용되며 로터의 회전 안정성을 유지시킬 수 있는 터빈시스템을 제공한다. 여기서, 터빈시스템은 메인터빈부 그리고 감쇠터빈부를 포함한다. 메인터빈부는 메인로터에 분사되는 제1작동유체에 의해 제1회전력을 제공받아, 결합된 회전축을 상기 제1회전방향으로 회전시킨다. 감쇠터빈부는 감쇠로터에 분사되는 제2작동유체에 의해 상기 제1회전방향의 반대방향인 제2회전방향으로 상기 제1회전력보다 작은 제2회전력을 제공받아 상기 회전축의 회전수를 감쇠시킨다.

Description

터빈시스템{TURBINE SYSTEM}
본 발명은 터빈시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 극저온 사이클에 사용되며 로터의 회전 안정성을 유지시킬 수 있는 터빈시스템에 관한 것이다.
회전체의 원주에 여러 개의 깃(blade) 또는 날개를 심고 거기에 증기 또는 가스를 내뿜어 고속 회전시키는 터보형의 기계인 터빈은 물, 가스 또는 증기 등의 유체가 가지는 에너지를 유용한 기계적 일로 변환시킨다.
통상적으로, 터빈은 터빈-발전기, 터빈-압축기, 터빈-와전류 브레이커(eddy current braker) 등으로 연결되어 터빈의 출력을 소모하게 된다.
터빈-발전기는 터빈의 출력으로 발전기를 구동하여 전기를 생산한다. 그리고, 터빈-압축기는 터빈의 출력으로 압축기를 구동하여 가스 압력을 높여 여러 목적으로 활용하거나 또는 단순히 열로 소진시킨다. 터빈-와전류 브레이커는 터빈 회전 시 축계에서 발생되는 기전력으로 열을 발생시켜 에너지를 소모한다.
한편, 수소를 액화하는 시스템을 작동하기 위해서 일예로, 극저온 사이클이 사용되고 있다. 극저온 사이클은 헬륨을 사용하여 열교환이 이루어지도록 함으로써 수소를 액화시킬 수 있다.
극저온 시스템에 사용되고 있는 터빈은 초고속(수만~수십만 rpm)으로 회전하기 때문에, 회전 안정성 유지가 중요한 이슈이다. 터빈 사이클이 효과적으로 구동되도록 하기 위해서는 작동유체의 압력 및 온도가 하강하고 상승하는 과정이 안정적으로 반복되어야 한다. 특히, 극저온 시스템에서는 작동유체의 압력 및 온도를 하강시키기 위해서 터빈 출력을 소진시키는 과정이 필요한데, 극저온 시스템에서 발전기, 압축기 또는 와전류 브레이커와 같은 방식을 적용하지 않고서도 이러한 과정이 안정적으로 이루어지도록 하기 위한 기술 개발이 필요하다.
대한민국 등록특허공보 제1703930호(2017.02.09. 공고)
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 극저온 사이클에 사용되며 로터의 회전 안정성을 유지시킬 수 있는 터빈시스템을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 메인로터에 분사되는 제1작동유체에 의해 제1회전력을 제공받아, 결합된 회전축을 상기 제1회전방향으로 회전시키는 메인터빈부; 그리고 감쇠로터에 분사되는 제2작동유체에 의해 상기 제1회전방향의 반대방향인 제2회전방향으로 상기 제1회전력보다 작은 제2회전력을 제공받아 상기 회전축의 회전수를 감쇠시키는 감쇠터빈부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 터빈시스템을 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제2작동유체가 상기 감쇠로터로 유입되는 유입각도를 조절하는 노즐부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제1작동유체의 유량은 상기 제2작동유체의 유량보다 클 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 회전축을 지지하는 베어링부; 그리고
상기 베어링부가 냉각되도록, 상기 감쇠터빈부에서 배출되는 상기 제2작동유체를 상기 베어링부로 안내하는 제1안내유로부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 메인터빈부 및 상기 감쇠터빈부 사이에 구비되는 단열부; 그리고 상기 단열부가 냉각되도록, 상기 감쇠터빈부에서 배출되는 상기 제2작동유체를 상기 단열부로 안내하는 제2안내유로부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 회전축을 지지하는 베어링부; 그리고 상기 베어링부가 냉각되도록, 상기 제2안내유로부를 통해 상기 단열부로 안내된 후 상기 단열부에서 열교환되어 배출되는 상기 제2작동유체를 상기 베어링부로 안내하는 제3안내유로부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 감쇠로터로 분사되는 상기 제2작동유체의 유량이 조절되도록 하는 밸브부; 그리고 상기 밸브부의 작동을 제어하는 제어부;를 포함하고, 상기 제어부는 미리 설정된 상기 메인터빈부의 초기 기동 시간대에서는 상기 밸브부가 닫히도록 제어하여 상기 제2작동유체의 분사를 차단하고, 상기 메인터빈부의 회전수가 미리 설정된 기준회전수에 도달하면 상기 밸브부가 개방되도록 제어하여 상기 제2작동유체가 분사되도록 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 감쇠터빈부는 분사되는 제2작동유체에 의해 메인터빈부가 회전하는 제1회전방향의 반대방향인 제2회전방향으로 제1회전력보다 작은 제2회전력을 제공받을 수 있다. 여기서, 감쇠터빈부에 가해지는 제2회전력은 제1회전력의 반대방향의 힘이고, 또한, 제2회전력은 제1회전력보다는 작기 때문에, 감쇠터빈부의 회전력이 회전축의 회전력을 감쇠시킬 수 있으며, 이를 통해, 회전축의 회전수를 감쇠시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 노즐부는 제2작동유체와 감쇠터빈부의 감쇠로터의 블레이드가 이루는 입사각을 조절할 수 있고, 이를 통해 감쇠터빈부의 제2회전력을 조절할 수 있기 때문에, 회전축의 회전수가 조절될 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 터빈시스템을 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 터빈시스템의 노즐부의 작동예를 나타낸 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 터빈시스템의 제1안내유로부의 구성예를 나타낸 구성도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 터빈시스템을 나타낸 구성도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 “연결(접속, 접촉, 결합)”되어 있다고 할 때, 이는 “직접적으로 연결”되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 “간접적으로 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 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, “포함하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 터빈시스템을 나타낸 구성도이다.
본 발명에 따른 터빈시스템은 수소를 액화하는 시스템을 작동하기 위해 사용되는 극저온 사이클에 사용될 수 있다.
도 1에서 보는 바와 같이, 터빈시스템은 메인터빈부(300) 그리고 감쇠터빈부(400)를 포함할 수 있다.
메인터빈부(300)는 회전축(100)에 구비될 수 있으며, 메인터빈부(300) 및 회전축(100)은 일체를 이룰 수 있다. 따라서, 메인터빈부(300)가 회전하게 되면 회전축(100)도 회전될 수 있다.
제1작동유체(10)는 메인터빈부(300)의 메인로터(미도시)로 공급될 수 있다. 제1작동유체(10)는 터빈시스템에서 순환할 수 있으며, 메인터빈부(300)로 공급되는 제1작동유체(10)는 고온 및 고압의 기체일 수 있다.
분사되는 제1작동유체(10)에 의해 메인터빈부(300)는 제1회전력을 제공받을 수 있으며, 이를 통해, 메인터빈부(300)는 회전축(100)을 제1회전방향으로 회전시킬 수 있다.
메인터빈부(300)에서 배출되는 제1작동유체(11)는 저온 및 저압의 기체가 될 수 있으며, 극저온 사이클 내에서 이동되어 순환될 수 있다.
감쇠터빈부(400)는 회전축(100)과 연결될 수 있다. 일예로, 감쇠터빈부(400)는 메인터빈부(300)가 결합된 회전축(100)과 직접 연결될 수 있다. 또는 감쇠터빈부(400)는 메인터빈부(300)가 결합된 회전축(100)과 별개로 마련되어 메인터빈부(300)가 결합된 회전축(100)과 커플러 등에 의해 연결되는 다른 회전축(미도시)에 결합될 수도 있다.
이러한 방법으로, 감쇠터빈부(400) 및 회전축(100)은 일체를 이룰 수 있으며, 따라서, 회전축(100)이 회전하게 되면 감쇠터빈부(400)도 회전될 수 있다.
제2작동유체(20)는 터빈시스템에서 순환될 수 있으며, 제1작동유체(10)와 분기되어 감쇠터빈부(400)로 공급될 수 있다. 제2작동유체(20)는 감쇠터빈부(400)의 감쇠로터(410, 도 2 참조)로 공급될 수 있다. 감쇠터빈부(400)로 공급되는 제2작동유체(20)는 고온 및 고압의 기체일 수 있다.
감쇠터빈부(400)는 분사되는 제2작동유체(20)에 의해 제1회전방향의 반대방향인 제2회전방향으로 제1회전력보다 작은 제2회전력을 제공받을 수 있다. 감쇠터빈부(400)에 가해지는 제2회전력은 제1회전력의 반대방향의 힘이고, 또한, 제2회전력은 제1회전력보다는 작기 때문에, 감쇠터빈부(400)의 회전력이 회전축(100)의 회전력을 감쇠시킬 수 있으며, 이를 통해, 회전축(100)의 회전수를 감쇠시킬 수 있다.
메인터빈부(300)로 공급되는 제1작동유체(10)의 유량은 감쇠터빈부(400)로 공급되는 제2작동유체(20)의 유량보다 클 수 있다.
감쇠터빈부(400)로 분사된 후 배출되는 제2작동유체(21)는 저온 및 저압의 기체일 수 있으며, 극저온 사이클 내에서 이동되어 순환될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 터빈시스템의 노즐부의 작동예를 나타낸 예시도이다.
도 1 및 도 2에서 보는 바와 같이, 터빈시스템는 노즐부(500)를 더 포함할 수 있다.
노즐부(500)는 감쇠터빈부(400)로 공급되는 제2작동유체(20)의 흐름유로 상에 구비될 수 있다. 노즐부(500)는 각도가 조절되는 복수의 노즐(510)을 가질 수 있으며, 이를 통해, 제2작동유체(20)가 감쇠로터(410)로 유입되는 유입각도가 조절될 수 있다.
도 2의 (a)에서 보는 바와 같이, 노즐부(500)의 노즐(510)에 의해 안내되는 제2작동유체(20)와 감쇠로터(410)의 블레이드(420)가 이루는 제1입사각(θ1)이 작은 경우, 감쇠터빈부(400)에 가해지는 제2회전력은 상대적으로 작을 수 있다. 그러면, 메인터빈부(300)의 제1회전력의 감쇠 정도가 작아지기 때문에, 회전축(100)의 회전수는 조금만 감쇠될 수 있다.
반면, 도 2의 (b)에서 보는 바와 같이, 노즐부(500)의 노즐(510)에 의해 안내되는 제2작동유체(20)와 감쇠로터(410)의 블레이드(420)가 이루는 제2입사각(θ2)이 제1입사각(θ1)보다 큰 경우, 감쇠터빈부(400)에 가해지는 제2회전력은 더 커질 수 있다. 그러면, 메인터빈부(300)의 제1회전력의 감쇠 정도가 커지기 때문에, 회전축(100)의 회전수는 상대적으로 많이 감쇠될 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 터빈시스템은 밸브부(600) 및 제어부(700)를 포함할 수 있다.
밸브부(600)는 감쇠터빈부(400)로 공급되는 제2작동유체(20)의 흐름유로 상에 구비될 수 있으며, 감쇠로터(410)로 분사되는 제2작동유체(20)의 유량이 조절되도록 할 수 있다. 밸브부(600)에 의해 제2작동유체(20)의 유량이 조절됨으로써 감쇠터빈부(400)에 가해지는 회전력이 미세하게 조절될 수 있으며, 이를 통해, 회전축(100)의 회전수가 더욱 미세 조절될 수 있다.
제어부(700)는 밸브부(600)의 작동을 제어할 수 있다.
구체적으로 제어부(700)는 메인터빈부(300)의 초기 기동 시간대에서는 밸브부(600)가 닫히도록 제어하여 제2작동유체(20)의 분사를 차단할 수 있다. 여기서, 초기 기동 시간대는 미리 설정될 수 있다. 이에 따라 메인터빈부(300)의 초기 기동 시 회전수가 효과적으로 상승되도록 할 수 있다.
그리고, 제어부(700)는 메인터빈부(300)의 회전수가 기준회전수에 도달하면 밸브부(600)가 개방되도록 제어하여 제2작동유체(20)가 분사되도록 할 수 있다. 여기서, 기준회전수는 미리 설정될 수 있다. 이를 통해, 감쇠터빈부(400)에 회전력을 가해 회전축(100)의 회전수를 제어할 수 있다.
터빈시스템은 베어링부(800) 및 단열부(900)를 포함할 수 있다.
베어링부(800)는 회전축(100)이 회전되도록 지지할 수 있다. 베어링부(800)는 베어링과, 베어링 냉각을 위한 냉각용 재킷(Cooling Jacket)을 가질 수 있다.
단열부(900)는 메인터빈부(300) 및 베어링부(800)의 사이에 구비될 수 있으며, 단열부(900)에 의해 터빈시스템은 제1영역(A1) 및 제2영역(A2)으로 구분될 수 있다.
제1영역(A1)은 단열부(900)를 기준으로 일측의 영역일 수 있으며, 메인터빈부(300)를 포함할 수 있다. 일예로, 제1영역(A1)은 헬륨(He)을 작동유체로 하는 ?200℃ 이하의 극저온 영역일 수 있다. 제1영역(A1)에서는 수소를 액화시킬 수 있다.
제2영역(A2)은 단열부(900)를 기준으로 타측의 영역일 수 있으며, 베어링부(800) 및 감쇠터빈부(400)를 포함할 수 있다. 제2영역(A2)은 상온 영역일 수 있다.
단열부(900)는 제1영역(A1)과 제2영역(A2) 사이를 단열시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 터빈시스템의 제1안내유로부의 구성예를 나타낸 구성도이다.
도 3에서 보는 바와 같이, 터빈시스템은 제1안내유로부(210)를 포함할 수 있다.
제1안내유로부(210)는 감쇠터빈부(400)에서 배출되는 제2작동유체(21)를 베어링부(800)로 안내할 수 있다.
베어링부(800)는 고속으로 회전하는 회전축(100)을 지지하기 때문에 가열될 수 있는데, 감쇠터빈부(400)에서 배출되는 저온의 제2작동유체(21)가 베어링부(800)를 거치면서 열교환되어 베어링부(800)가 냉각되도록 할 수 있다. 감쇠터빈부(400)로 분사된 후 감쇠터빈부(400)에서 배출되는 저온의 제2작동유체(21)는 베어링부(800)의 베어링과 직접 열교환되거나, 또는 베어링부(800)의 냉각 재킷과 열교환되면서 베어링을 냉각시킬 수 있다.
베어링부(800)에서 열교환 후 배출되는 제2작동유체(23)는 다른 구성으로 흘러 사이클 내부에서 순환될 수 있다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 터빈시스템을 나타낸 구성도이다.
먼저, 도 4에서 보는 바와 같이, 본 실시예에서 터빈시스템은 제2안내유로부(220)를 포함할 수 있다.
제2안내유로부(220)는 감쇠터빈부(400)로 분사된 후 감쇠터빈부(400)에서 배출되는 제2작동유체(21)를 단열부(900)로 안내할 수 있다.
단열부(900)를 기준으로 제1영역(A1)은 -200℃ 이하의 극저온 환경인 반면, 제2영역(A2)은 상온 환경이기 때문에, 제1영역(A1)과 제2영역(A2) 사이에서 열평형된 단열부(900)의 온도는 제1온도로 가정될 수 있다. 그리고, 제2안내유로부(220)를 통해 저온의 제2작동유체(21)가 단열부(900)로 공급되어 냉각된 단열부(900)의 온도는 제2온도로 가정될 수 있는데, 단열부(900)는 저온의 제2작동유체(21)에 의해 냉각되기 때문에 제2온도는 제1온도보다 낮을 수 있다. 이처럼, 감쇠터빈부(400)에서 배출되는 저온의 제2작동유체(21)에 의해 단열부(900)가 냉각되면, 단열부(900)와 제1영역(A1) 사이의 온도차가 줄어들 수 있기 때문에, 단열부(900)의 단열 성능이 향상될 수 있다. 단열부(900)에서 열교환된 후 배출되는 제2작동유체(24)는 다른 구성으로 흘러 사이클 내부에서 순환될 수 있다.
그리고, 도 5에서 보는 바와 같이, 터빈시스템은 제3안내유로부(230)를 포함할 수 있다. 제3안내유로부(230)는 제2안내유로부(220)를 통해 단열부(900)로 안내된 후 단열부(900)에서 열교환되어 배출되는 제2작동유체(24)를 베어링부(800)로 안내할 수 있으며, 이를 통해, 베어링부(800)가 냉각되도록 할 수 있다.
감쇠터빈부(400)에서 배출되는 제2작동유체(21)가 베어링부(800)를 거친 후 단열부(900)로 공급되도록 하지 않고, 단열부(900)를 거친 후 베어링부(800)로 공급되도록 하는 이유는, 단열부(900)는 극저온 영역인 제1영역(A1)과 접하기 때문에, 감쇠터빈부(400)에서 배출되는 제2작동유체(21)가 단열부(900)를 거치면서 열교환되더라도 배출되는 제2작동유체(24)의 온도 상승이, 감쇠터빈부(400)에서 배출되는 제2작동유체(21)가 베어링부(800)에서 열교환되어 배출되는 경우의 온도 상승보다 작을 수 있고, 이에 따라 단열부(900)에서 배출되는 제2작동유체(24)를 베어링부(800)로 공급하더라도 베어링부(800)를 효과적으로 냉각시킬 수 있기 때문이다. 만일, 감쇠터빈부(400)에서 배출되는 제2작동유체(21)가 베어링부(800)에서 열교환된 후 단열부(900)로 공급된다면, 베어링부(800)에서 열교환되어 배출되는 제2작동유체의 온도가 상대적으로 높아져 단열부(900)의 냉각효율이 저하될 수 있을 것이다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 제1작동유체 20: 제2작동유체
21, 23, 24: (열교환 후 배출되는) 제2작동유체
100: 회전축 210: 제1안내유로부
220: 제2안내유로부 230: 제3안내유로부
300: 메인터빈부 400: 감쇠터빈부
500: 노즐부 600: 밸브부
700: 제어부 800: 베어링부
900: 단열부

Claims (7)

  1. 메인로터에 분사되는 제1작동유체에 의해 제1회전력을 제공받아, 결합된 회전축을 제1회전방향으로 회전시키는 메인터빈부;
    감쇠로터에 분사되는 제2작동유체에 의해 상기 제1회전방향의 반대방향인 제2회전방향으로 제2회전력을 제공받아 회전하면서 상기 회전축의 회전수를 감쇠시키는 감쇠터빈부;
    상기 회전축을 지지하는 베어링부; 그리고
    상기 메인터빈부 및 상기 감쇠터빈부 사이에 구비되는 단열부를 포함하며,
    상기 제1작동유체 및 상기 제2작동유체는 동일한 순환 흐름 상에서 서로 분기되어 공급되고,
    상기 제2작동유체의 유량은 상기 제1작동유체의 유량보다 작게 공급되어 상기 제2회전력은 상기 제1회전력보다 작게 형성되며,
    상기 메인터빈부는 상기 단열부를 기준으로 일측의 극저온 영역인 제1영역에 구비되고, 상기 감쇠터빈부는 상기 단열부를 기준으로 타측의 상온 영역인 제2영역에 구비되며,
    상기 감쇠터빈부로 분사된 후 저온 및 저압으로 되어 배출되는 상기 제2작동유체는 상기 베어링부 또는 상기 단열부로 이동되어 상기 베어링부 또는 단열부를 냉각시키는 것을 특징으로 하는 터빈시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2작동유체가 상기 감쇠로터로 유입되는 유입각도를 조절하는 노즐부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터빈시스템.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 베어링부가 냉각되도록, 상기 감쇠터빈부에서 배출되는 상기 제2작동유체를 상기 베어링부로 안내하는 제1안내유로부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 터빈시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 단열부가 냉각되도록, 상기 감쇠터빈부에서 배출되는 상기 제2작동유체를 상기 단열부로 안내하는 제2안내유로부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 터빈시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 베어링부가 냉각되도록, 상기 제2안내유로부를 통해 상기 단열부로 안내된 후 상기 단열부에서 열교환되어 배출되는 상기 제2작동유체를 상기 베어링부로 안내하는 제3안내유로부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 터빈시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 감쇠로터로 분사되는 상기 제2작동유체의 유량이 조절되도록 하는 밸브부; 그리고
    상기 밸브부의 작동을 제어하는 제어부;를 포함하고,
    상기 제어부는 미리 설정된 상기 메인터빈부의 초기 기동 시간대에서는 상기 밸브부가 닫히도록 제어하여 상기 제2작동유체의 분사를 차단하고,
    상기 메인터빈부의 회전수가 미리 설정된 기준회전수에 도달하면 상기 밸브부가 개방되도록 제어하여 상기 제2작동유체가 분사되도록 하는 것을 특징으로 하는 터빈시스템.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000227006A (ja) * 1999-02-04 2000-08-15 Masahiro Kuga 非容積型タービン
JP3913982B2 (ja) * 1998-11-05 2007-05-09 エリオット ターボマシナリー カンパニー インコーポレイテッド スチームタービン
JP2014130043A (ja) * 2012-12-28 2014-07-10 National Maritime Research Institute 機関負荷試験装置及び機関負荷試験装置の制御プログラム
KR101858132B1 (ko) * 2017-01-25 2018-05-15 두산중공업 주식회사 가스 터빈의 시동 및 부하측정을 위한 드라이브 트레인

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06193598A (ja) * 1992-08-19 1994-07-12 Japan Atom Energy Res Inst 極低温回転機器
KR101703930B1 (ko) 2015-10-30 2017-02-09 한국생산기술연구원 터빈발전장치

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3913982B2 (ja) * 1998-11-05 2007-05-09 エリオット ターボマシナリー カンパニー インコーポレイテッド スチームタービン
JP2000227006A (ja) * 1999-02-04 2000-08-15 Masahiro Kuga 非容積型タービン
JP2014130043A (ja) * 2012-12-28 2014-07-10 National Maritime Research Institute 機関負荷試験装置及び機関負荷試験装置の制御プログラム
KR101858132B1 (ko) * 2017-01-25 2018-05-15 두산중공업 주식회사 가스 터빈의 시동 및 부하측정을 위한 드라이브 트레인

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