KR102580414B1 - Test rig and test system and method for heat resistant test of high-temperature component - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고온부품의 열내구성 시험용 테스트리그와 이를 이용한 시험 시스템 및 방법을 제공한다.
상기 고온부품의 열내구성 시험용 테스트리그는, 연소기와 연결되어 연소가스가 유입되는 유입구와, 상기 연소가스가 배출되는 배출구가 형성되고, 내부에 구비된 수용공간에 상기 연소가스가 유동하는 통로인 유로가 마련되는 하우징과, 상기 하우징에 구비되며, 가스터빈에 설치되는 베인과 블레이드를 포함하는 시험체가 상기 유로 상에 배치되게 장착되는 시험체 장착부과, 상기 하우징 내부의 연소가스 온도분포를 조절하여, 가스터빈의 운전환경을 모사하도록, 공기를 압축하는 공기압축기와 연결되고, 상기 하우징의 상기 유입구 측에 결합되며, 상기 공기압축기로부터 공급되는 가열되지 않은 압축공기인 냉각공기를, 상기 유로에 투입하는, 패턴조절용 공기투입부를 포함한다.
The present invention provides a test rig for testing the thermal durability of high-temperature components and a test system and method using the same.
The test rig for testing the thermal durability of the high-temperature components is connected to a combustor and has an inlet through which combustion gas flows in, an outlet through which the combustion gas is discharged, and a flow path through which the combustion gas flows in a receiving space provided therein. A housing provided, a test specimen mounting unit provided in the housing, and a test specimen including a vane and a blade installed in a gas turbine are mounted to be disposed on the flow path, and the temperature distribution of the combustion gas inside the housing is adjusted to control the gas Connected to an air compressor that compresses air to simulate the operating environment of a turbine, coupled to the inlet side of the housing, and injecting cooling air, which is unheated compressed air supplied from the air compressor, into the flow path, Includes an air inlet for pattern control.

Description

고온부품의 열내구성 시험용 테스트리그와 이를 이용한 시험 시스템 및 방법{TEST RIG AND TEST SYSTEM AND METHOD FOR HEAT RESISTANT TEST OF HIGH-TEMPERATURE COMPONENT}Test rig for testing thermal durability of high-temperature components and test system and method using the same {TEST RIG AND TEST SYSTEM AND METHOD FOR HEAT RESISTANT TEST OF HIGH-TEMPERATURE COMPONENT}

본 발명은 고온부품의 열내구성 시험용 테스트리그와 이를 이용한 시험 시스템 및 방법에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 실제 가스터빈의 운전환경과 유사한 환경에서 가스터빈에 사용되는 고온부품의 열내구성을 시험하는 고온부품의 열내구성 시험용 테스트리그와 이를 이용한 시험 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a test rig for testing the thermal durability of high-temperature components and a test system and method using the same. More specifically, it relates to a high-temperature test rig for testing the thermal durability of high-temperature components used in gas turbines in an environment similar to the operating environment of an actual gas turbine. This relates to a test rig for testing the thermal durability of components and a test system and method using it.

전기와 열원을 동시에 생산할 수 있는 복합발전은 가스터빈과 증기터빈 열회수 배열 보일러로 구성된다. Combined cycle power generation, which can produce electricity and heat sources simultaneously, consists of a gas turbine, a steam turbine, and a heat recovery array boiler.

가스터빈은, 천연가스를 고온 고압의 환경에서 연소하여 연소가스를 생성하고, 이러한 연소가스의 유동에 의해 에너지를 추출하는 회전동력기계이다. 가스터빈은 압축기, 터빈 및 연소실를 포함한다. 압축기에서 압축된 공기가 연료와 혼합되어 연소함으로써 고온 고압의 기체가 팽창하고, 이 힘을 이용하여 터빈을 구동한다. A gas turbine is a rotating power machine that burns natural gas in a high-temperature, high-pressure environment to generate combustion gas, and extracts energy by the flow of this combustion gas. A gas turbine includes a compressor, turbine, and combustion chamber. When the air compressed in the compressor mixes with fuel and burns, the high-temperature, high-pressure gas expands, and this power is used to drive the turbine.

터빈은 연소기 후단에 위치하고, 베인과 블레이드를 포함한다. 이러한 베인과 블레이드는 고온의 배기가스에 노출되므로, 운전 시의 안정성 확보를 위해, 운전 전에 열응력을 평가한다. 이러한 베인과 블레이드의 열응력 평가 시에, 실제 사용되는 부품을 동일한 환경에서 고온의 가스에 노출시켜 평가는 경우 결과의 신뢰성을 확보할 수 있다. The turbine is located after the combustor and includes vanes and blades. Since these vanes and blades are exposed to high-temperature exhaust gases, thermal stress is evaluated before operation to ensure stability during operation. When evaluating the thermal stress of vanes and blades, the reliability of the results can be ensured by exposing the actually used parts to high temperature gas in the same environment.

그러나, 실제 부품을 동일한 환경에서 시험하는 것은 현실적인 제약이 따르므로, 종래에는 시험편을 따로 제작하여, 시험편의 열내구성을 평가하고 있는 실정이다. 즉, 가스터빈 블레이드와 베인의 부품 특성을 평가하기 위해, 소형의 시험편을 따로 제작하여 가스터빈 환경과 유사한 온도 조건만 모사하여 시험하고 있다. 종래 방식에 따르면, 가스터빈의 실제 연소환경과는 다르게 설계된 환경에서 평가를 시행하게 되여, 평가 결과에 대한 현장 적용에 어려움이 발생하고 있다. However, because testing actual components in the same environment is subject to practical limitations, conventionally, test pieces are manufactured separately and the thermal durability of the test pieces is evaluated. In other words, in order to evaluate the component characteristics of gas turbine blades and vanes, small test pieces are separately produced and tested by simulating only temperature conditions similar to the gas turbine environment. According to the conventional method, the evaluation is performed in an environment designed differently from the actual combustion environment of the gas turbine, resulting in difficulties in applying the evaluation results to the field.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 실제 가스터빈에 사용되는 베인과 블레이드는 터빈의 운전환경에 맞게 장착하여 시험하여 열내구성 시험의 신뢰성을 향상시키는 고온부품의 열내구성 시험용 테스트리그와 이를 이용한 시험 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention was developed to solve the above-mentioned problems, and is a test rig for thermal durability testing of high-temperature components that improves the reliability of thermal durability testing by installing and testing vanes and blades used in actual gas turbines according to the operating environment of the turbine. The purpose is to provide a test system and method using the same.

또한, 시험조건과 결과를 실시간으로 모니터링하고 조절 및 기록 가능한 고온부품의 열내구성 시험용 테스트리그와 이를 이용한 시험 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, the purpose is to provide a test rig for testing the thermal durability of high-temperature components that can monitor, control, and record test conditions and results in real time, and a test system and method using the same.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 고온부품의 열내구성 시험용 테스트리그는, 연소기와 연결되어 연소가스가 유입되는 유입구와, 상기 연소가스가 배출되는 배출구가 형성되고, 내부에 구비된 수용공간에 상기 연소가스가 유동하는 통로인 유로가 마련되는 하우징과, 상기 하우징에 구비되며, 가스터빈에 설치되는 베인과 블레이드를 포함하는 시험체가 상기 유로 상에 배치되게 장착되는 시험체 장착부과, 상기 하우징 내부의 연소가스 온도분포를 조절하여, 가스터빈의 운전환경을 모사하도록, 공기를 압축하는 공기압축기와 연결되고, 상기 하우징의 상기 유입구 측에 결합되며, 상기 공기압축기로부터 공급되는 가열되지 않은 압축공기인 냉각공기를, 상기 유로에 투입하는, 패턴조절용 공기투입부를 포함한다.In order to achieve the above object, the test rig for testing the thermal durability of high-temperature components according to the present invention is connected to a combustor and has an inlet through which combustion gas flows in, an outlet through which the combustion gas is discharged, and a receiving space provided therein. A housing in which a passage through which the combustion gas flows is provided, a test specimen mounting portion provided in the housing and including a vane and a blade installed in a gas turbine, and mounted to be disposed on the passage, and an interior of the housing. It is connected to an air compressor that compresses air to simulate the operating environment of a gas turbine by controlling the combustion gas temperature distribution, is coupled to the inlet side of the housing, and is unheated compressed air supplied from the air compressor. It includes an air inlet for pattern adjustment that injects cooling air into the flow path.

본 발명의 다른 측면에 의한 고온부품의 열내구성 시험 시스템은, 공기를 압축하여 압축공기를 생성하는 공기압축기과, 상기 공기압축기로부터 공급된 상기 압축공기가, 공기가열기에 의해 가열되어 공급되고, 연료공급부로부터 공급된 연료를 연소하여, 고온의 연소가스를 발생하는 연소기와, 상기 연소기의 후단에 연결되고, 상기 연소기로부터 유입된 상기 연소가스가 유동하는 통로인 유로가 구비되며, 상기 유로 상에, 가스터빈에 설치되는 베인과 블레이드를 포함하는 시험체가 장착되고, 상기 공기압축기로부터 공급되는 가열되지 않은 압축공기인 냉각공기를, 상기 유로에 투입하여, 상기 베인과 상기 블레이드의 열내구성을 시험하는, 테스트리그와, 상기 테스트리그에 연결되어, 상기 테스트리그에서 배출되는 공기를 냉각하는 냉각부와, 상기 테스트리그 내부의 연소온도 분포를 조절하여, 가스터빈의 운전환경을 모사하도록, 상기 테스트리그에 유입되는 상기 연소가스와 상기 냉각공기의 압력과 온도를 조절하는 제어부를 포함할 수 있다. The thermal durability test system for high-temperature components according to another aspect of the present invention includes an air compressor that compresses air to generate compressed air, the compressed air supplied from the air compressor is heated by an air heater and supplied as fuel, There is a combustor that burns the fuel supplied from the supply unit and generates high-temperature combustion gas, and a flow path connected to a rear end of the combustor and a passage through which the combustion gas flowing in from the combustor flows. On the flow path, A test specimen including vanes and blades installed in a gas turbine is mounted, and cooling air, which is unheated compressed air supplied from the air compressor, is introduced into the flow path to test the thermal durability of the vanes and blades. A test rig, a cooling unit connected to the test rig to cool the air discharged from the test rig, and a combustion temperature distribution inside the test rig to simulate the operating environment of a gas turbine. It may include a control unit that adjusts the pressure and temperature of the incoming combustion gas and cooling air.

본 발명의 또 다른 측면에 의한 고온부품의 열내구성 시험방법은, 공기압축기를 통해, 공기를 압축하여 압축공기를 생성하는 압축공기 생성단계와, 상기 압축공기 생성단계에서 생성된 압축공기를, 공기가열기를 통해 기설정된 온도로 가열하는 압축공기 가열단계와, 상기 압축공기 가열단계에서 가열된 상기 압축공기와, 연료공급부로부터 공급된 연료를 연소기에 공급하고, 상기 연료를 연소하여 고온의 연소가스를 발생시키는 연소가스 발생단계와, 상기 연소가스 발생단계에서 생성된 상기 연소가스를, 가스터빈에 설치되는 베인과 블레이드가 장착된 테스트리그에 공급하는 연소가스 공급단계와, 상기 연소가스 공급단계와 함께, 상기 공기압축기에서 생성된 가열되지 않은 압축공기인 냉각공기를 상기 테스트리그에 공급하여, 상기 테스트리그의 내부를 유동하는 공기의 온도 분포를 조절하는 냉각공기 공급단계를 더 포함할 수 있다.The thermal durability test method of high-temperature parts according to another aspect of the present invention includes a compressed air generation step of compressing air through an air compressor to generate compressed air, and the compressed air generated in the compressed air generation step is converted into air. A compressed air heating step of heating to a preset temperature through a heater, supplying the compressed air heated in the compressed air heating step, and fuel supplied from a fuel supply unit to a combustor, and burning the fuel to produce high temperature combustion gas. A combustion gas generation step that generates a combustion gas supply step of supplying the combustion gas generated in the combustion gas generation step to a test rig equipped with vanes and blades installed in a gas turbine, and a combustion gas supply step and Additionally, a cooling air supply step of supplying cooling air, which is unheated compressed air generated by the air compressor, to the test rig to adjust the temperature distribution of the air flowing inside the test rig may be further included.

이와 같이 본 발명에 의한 고온부품의 열내구성 시험용 테스트리그는, 종래 시험편을 별도로 제작하여 열내구성 시험을 수행하던 것과 달리, 실제 가스터빈에 사용되는 베인과 블레이드를 운전환경에 맞게 장착하여 시험함으로써, 열내구성 시험의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. In this way, the test rig for testing the thermal durability of high-temperature components according to the present invention, unlike the conventional method of separately producing test pieces and performing thermal durability testing, tests by installing and testing vanes and blades used in actual gas turbines according to the operating environment, The reliability of thermal durability tests can be improved.

또한, 본 발명에 따르면, 실제 가스터빈에서 발생되는 열응력 상태를 모사하여 베인과 블레이드를 평가함으로써, 시험결과를 분석할 때에 제한인자를 최소화하여, 평가결과의 활용도와 신뢰성을 더욱 향상시키는 효과를 얻을 수 있다. In addition, according to the present invention, by evaluating vanes and blades by simulating the thermal stress state occurring in an actual gas turbine, limiting factors are minimized when analyzing test results, which has the effect of further improving the usability and reliability of the evaluation results. You can get it.

또한, 본 발명에 따르면, 베인과 블레이드의 배열을 가스터빈의 운전환경에 맞게 함으로써, 가스터빈에서의 연소가스의 흐름을 모사할 수 있다. Additionally, according to the present invention, the flow of combustion gas in a gas turbine can be simulated by adjusting the arrangement of the vanes and blades to the operating environment of the gas turbine.

또한, 본 발명에 따르면, 시험조건과 결과를 실시간으로 모니터링하고 조절 및 기록할 수 있다.Additionally, according to the present invention, test conditions and results can be monitored, adjusted, and recorded in real time.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 고온부품의 열내구성 시험 시스템을 도시한 사시도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 고온부품의 열내구성 시험용 테스트리그를 도시한 사시도.
도 3은 도 2를 하측에서 바라본 사시도.
도 4는 도 2의 측면도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 적용되는 유로의 형상을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 적용되는 하우징의 상면부를 제거한 사시도.
도 7은 도 6의 하우징의 하면부를 상측에서 바라본 상면도.
도 8은 본 발명의 일실시예에 적용되는 패턴조절용 공기투입부의 측단면도.
도 9는 도 8의 부분 단면 사시도.
도 10은 도 8의 I-I 단면도.
도 11의 (a) 내지 도 11의 (e)는 본 발명의 일실시예에 적용되는 베인 장착부재의 조립과정을 나타내는 도면.
도 12의 (a) 내지 도 12의 (d)는 본 발명의 일실시예에 적용되는 블레이드 장착부재의 조립과정을 나타내는 도면.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 온도센서를 나타내는 부분 확대 단면도.
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 고온부품의 열내구성 시험방법의 플로우차트.
도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 고온부품의 열내구성 시험 운전프로그램을 캡쳐한 도면.
도 16은 도 15에 도시된 운전프로그램을 실행하기 위한 절차의 흐름도.
Figure 1 is a perspective view showing a thermal durability test system for high-temperature components according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a perspective view showing a test rig for testing the thermal durability of high-temperature components according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a perspective view of Figure 2 viewed from below.
Figure 4 is a side view of Figure 2.
Figure 5 is a diagram showing the shape of a flow path applied to one embodiment of the present invention.
Figure 6 is a perspective view with the top portion of the housing applied to one embodiment of the present invention removed.
Figure 7 is a top view of the lower surface of the housing of Figure 6 as seen from above.
Figure 8 is a side cross-sectional view of the air input portion for pattern adjustment applied to one embodiment of the present invention.
Figure 9 is a partial cross-sectional perspective view of Figure 8;
Figure 10 is a cross-sectional view taken along line II of Figure 8.
Figures 11 (a) to 11 (e) are views showing the assembly process of the vane mounting member applied to one embodiment of the present invention.
Figures 12(a) to 12(d) are views showing the assembly process of the blade mounting member applied to one embodiment of the present invention.
13 is a partially enlarged cross-sectional view showing a temperature sensor according to an embodiment of the present invention.
Figure 14 is a flow chart of a thermal durability test method for high-temperature components according to an embodiment of the present invention.
Figure 15 is a diagram capturing a thermal durability test operation program for high-temperature components according to an embodiment of the present invention.
Figure 16 is a flowchart of a procedure for executing the driving program shown in Figure 15.

이하, 첨부된 도면에 따라 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.

먼저, 이하에서 설명되는 실시예들은 본 발명인 고온부품의 열내구성 시험용 테스트리그와 이를 이용한 시험 시스템 및 방법의 기술적인 특징을 이해시키기에 적합한 실시예들이다. 다만, 본 발명이 이하에서 설명되는 실시예에 한정하여 적용되거나 설명되는 실시예들에 의하여 본 발명의 기술적 특징이 제한되는 것이 아니며, 본 발명의 기술 범위 내에서 다양한 변형 실시가 가능하다.First, the examples described below are suitable for understanding the technical characteristics of the test rig for testing the thermal durability of high-temperature components of the present invention and the test system and method using the same. However, the technical features of the present invention are not limited to the embodiments described or applied to the embodiments described below, and various modifications and implementations are possible within the technical scope of the present invention.

먼저, 도 1 및 도 15에 도시된 실시예를 참조하여, 본 발명에 따른 고온부품의 열내구성 시험 시스템(10)을 설명한다. First, the thermal durability test system 10 for high-temperature components according to the present invention will be described with reference to the embodiments shown in FIGS. 1 and 15.

도 1 및 도 15를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 의한 고온부품의 열내구성 시험 시스템(10)은, 공기압축기(20)와, 연소기(50)와, 테스트리그(100)와, 냉각부(60) 및 제어부를 포함한다. 1 and 15, the thermal durability test system 10 for high-temperature components according to an embodiment of the present invention includes an air compressor 20, a combustor 50, a test rig 100, and a cooling unit. It includes a unit 60 and a control unit.

공기압축기(20)는, 공기를 압축하여 압축공기를 생성한다. The air compressor 20 compresses air and generates compressed air.

연소기(50)는, 공기압축기(20)로부터 공급된 압축공기가, 공기가열기(30)에 의해 가열되어 공급되고, 연료공급부(40)로부터 공급된 연료를 연소하여, 고온의 연소가스를 발생한다. 구체적으로 연소기(50)는 도시가스 등의 연료를 연소하여, 고온(예를 들어, 1000-1300℃)의 연소가스를 발생할 수 있다.In the combustor 50, compressed air supplied from the air compressor 20 is heated and supplied by the air heater 30, and combusts the fuel supplied from the fuel supply unit 40 to generate high temperature combustion gas. do. Specifically, the combustor 50 can combust fuel such as city gas and generate combustion gas at a high temperature (for example, 1000-1300°C).

여기서, 연소기(50)와 공기압축기(20)는 개폐밸브와 조절밸브등이 구비된 배관을 통해 연결될 수 있고, 이러한 배관에는 공기가열기(30)가 구비되어, 공기압축기(20)로부터 공급된 압축공기를 가열하여 연소기(50)로 공급할 수 있다. 공기가열기(30)는, 실제 가스터빈의 공기압축 후단의 공기조건을 모사하기 위해 전기히터방식으로 압축공기를 승온할 수 있으며, 하절기 동절기 대기조건에 따른 열내구성 시험이 가능하도록 온도조절이 가능하다. 다만, 공기가열기(30)의 가열방식은 상기한 바에 한정하는 것은 아니며, 다양한 방식이 적용될 수 있다. Here, the combustor 50 and the air compressor 20 can be connected through a pipe equipped with an on-off valve and a control valve, and this pipe is equipped with an air heater 30 to heat the air compressor 20. Compressed air can be heated and supplied to the combustor (50). The air heater 30 can heat compressed air using an electric heater to simulate the air conditions at the end of air compression in an actual gas turbine, and the temperature can be adjusted to enable thermal durability tests according to atmospheric conditions in summer and winter. do. However, the heating method of the air heater 30 is not limited to the above, and various methods may be applied.

테스트리그(100)는, 연소기(50)의 후단에 연결되고, 연소기(50)로부터 유입된 연소가스가 유동하는 통로인 유로(230)가 구비된다. 또한, 유로(230) 상에, 가스터빈에 설치되는 베인(11)과 블레이드(12)를 포함하는 시험체가 장착되고, 공기압축기(20)로부터 공급되는 가열되지 않은 압축공기인 냉각공기를, 유로(230)에 투입하여, 베인(11)과 블레이드(12)의 열내구성을 시험한다. 여기서 시험체인 베인(11)과 블레이드(12)는, 실제 가스터빈에 사용되는 부품의 적어도 일 수 있으며, 실제 가스터빈에서의 배열을 모사하여 장착될 수 있다. The test rig 100 is connected to the rear end of the combustor 50 and is provided with a passage 230 through which combustion gas flowing in from the combustor 50 flows. In addition, a test specimen including vanes 11 and blades 12 installed in a gas turbine is mounted on the flow path 230, and cooling air, which is unheated compressed air supplied from the air compressor 20, is supplied to the flow path. (230) to test the thermal durability of the vane (11) and the blade (12). Here, the vanes 11 and blades 12, which are test chains, may be at least one of the parts used in an actual gas turbine, and may be mounted by simulating the arrangement in an actual gas turbine.

냉각부(60)는, 테스트리그(100)에 연결되어, 테스트리그(100)에서 배출되는 공기를 냉각할 수 있다. 구체적으로 냉각부(60)는, 전체 시스템 시동 시에 기동될 수 있고, 테스트리그(100)에서 열 내구성 시험 후에 배출되는 고온의 가스를 냉각하여 외부로 배출할 수 있다.The cooling unit 60 is connected to the test rig 100 and can cool the air discharged from the test rig 100. Specifically, the cooling unit 60 can be started when the entire system is started, and can cool the high-temperature gas discharged after the thermal durability test in the test rig 100 and discharge it to the outside.

한편, 제어부는, 테스트리그(100) 내부의 연소온도 분포를 조절하여, 가스터빈의 운전환경을 모사하도록, 테스트리그(100)에 유입되는 연소가스와 냉각공기의 압력과 온도를 조절할 수 있다.Meanwhile, the control unit can control the pressure and temperature of combustion gas and cooling air flowing into the test rig 100 to simulate the operating environment of a gas turbine by adjusting the combustion temperature distribution inside the test rig 100.

구체적으로, 실제 가스터빈의 운전 조건에 따라 연소 패턴이 변화되므로, 제어부는, 연소기(50) 후단에 설치되는 테스트리그(100)의 내부에, 가열되지 않은 압축공기인 냉각공기로 연소패턴을 변화시켜, 실제 운전 조건과 같게 온도분포를 제어할 수 있다.Specifically, since the combustion pattern changes according to the actual operating conditions of the gas turbine, the control unit changes the combustion pattern with cooling air, which is unheated compressed air, inside the test rig 100 installed at the rear of the combustor 50. By doing so, the temperature distribution can be controlled to match actual operating conditions.

이와 같이 고온부품의 열내구성 시험 시스템(10)은, 실제 가스터빈의 일 구성인 공기압축기(20)와, 공기가열기(30)와, 연료공급부(40)와 연소기(50) 및 냉각부(60)를 구비하여, 테스트리그(100) 내부에 장착된 고온부품 시험체인 베인(11)과 블레이드(12)의 열내구성을 시험하기 위한 실제 운전환경을 조성할 수 있다. In this way, the thermal durability test system 10 for high-temperature components includes an air compressor 20, an air heater 30, a fuel supply unit 40, a combustor 50, and a cooling unit ( 60), it is possible to create an actual operating environment for testing the thermal durability of the vane 11 and blade 12, which are high-temperature component test bodies mounted inside the test rig 100.

구체적으로, 테스트리그(100)는, 내부에 유동하는 공기의 온도를 측정하는 제1 온도센서(610)와, 내부의 공기의 압력을 측정하는 압력센서(700)를 포함할 수 있다.Specifically, the test rig 100 may include a first temperature sensor 610 that measures the temperature of air flowing inside, and a pressure sensor 700 that measures the pressure of the air inside.

또한, 제어부는, 제1 온도센서(610)와 압력센서(700)로부터 신호를 수신하여, 테스트리그(100)로 공급되는 연소가스와, 냉각공기의 투입량을 조절할 수 있다.Additionally, the control unit may receive signals from the first temperature sensor 610 and the pressure sensor 700 to adjust the input amounts of combustion gas and cooling air supplied to the test rig 100.

한편, 도 15에 도시된 실시예와 같이, 본 발명에 따른 고온부품의 열내구성 시험 시스템(10)은, 모니터링부를 더 포함할 수 있다. 모니터링부는, 제1 온도센서(610)와 압력센서(700)로부터 수신한 온도와 압력을 표시하고, 수신된 온도 및 압력을 실시간으로 기록할 수 있다. Meanwhile, as in the embodiment shown in FIG. 15, the thermal durability test system 10 for high-temperature components according to the present invention may further include a monitoring unit. The monitoring unit can display the temperature and pressure received from the first temperature sensor 610 and the pressure sensor 700, and record the received temperature and pressure in real time.

한편, 이하에서는, 도 2 내지 도 13을 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 고온부품의 열내구성 시험용 테스트리그(100)를 설명한다.Meanwhile, below, with reference to FIGS. 2 to 13, a test rig 100 for testing the thermal durability of high-temperature components according to an embodiment of the present invention will be described.

도 2 내지 도 4에 도시된 실시예와 같이, 본 발명의 일실시예 따른 고온부품의 열내구성 시험용 테스트리그(100)는, 하우징(200)과, 시험체 장착부와, 패턴조절용 공기투입부(500)를 포함한다.As shown in FIGS. 2 to 4, the test rig 100 for testing the thermal durability of high-temperature components according to an embodiment of the present invention includes a housing 200, a test specimen mounting portion, and an air inlet portion for pattern adjustment (500). ) includes.

하우징(200)은, 연소기(50)와 연결되어 연소가스가 유입되는 유입구(210)와, 연소가스가 배출되는 배출구(220)가 형성되고, 내부에 구비된 수용공간에 연소가스가 유동하는 통로인 유로(230)가 마련될 수 있다. The housing 200 is connected to the combustor 50 and has an inlet 210 through which combustion gas flows in and an outlet 220 through which combustion gas is discharged, and a passage through which combustion gas flows in a receiving space provided therein. A flow path 230 may be provided.

시험체 장착부는, 하우징(200)에 구비되며, 가스터빈에 설치되는 베인(11)과 블레이드(12)를 포함하는 시험체가 유로(230) 상에 배치되게 장착될 수 있다.The test specimen mounting unit is provided in the housing 200, and the test specimen including the vanes 11 and blades 12 installed in the gas turbine can be mounted to be disposed on the flow path 230.

구체적으로, 도 5에는 하우징(200) 내부에 구비되는 유로(230)의 형상이 도시된다. 도시된 실시예와 같이, 베인(11)과 블레이드(12)는 유로(230) 상에 연통되게 장착되어, 유로(230)를 유동하는 연소가스와 접촉할 수 있다. Specifically, Figure 5 shows the shape of the flow path 230 provided inside the housing 200. As shown in the illustrated embodiment, the vanes 11 and blades 12 are mounted in communication with each other on the flow path 230 and may contact combustion gas flowing through the flow path 230.

패턴조절용 공기투입부(500)는, 공기를 압축하는 공기압축기(20)와 연결되고, 하우징(200)의 유입구(210) 측에 결합될 수 있다. 또한, 공기압축기(20)로부터 공급되는 가열되지 않은 압축공기인 냉각공기를, 유로(230)에 투입할 수 있다. 이에 따라, 패턴조절용 공기투입부(500)는, 하우징(200) 내부의 연소가스 온도분포를 조절하여, 가스터빈의 운전환경을 모사할 수 있다. The air input unit 500 for pattern control is connected to an air compressor 20 that compresses air, and may be coupled to the inlet 210 side of the housing 200. Additionally, cooling air, which is unheated compressed air supplied from the air compressor 20, can be introduced into the flow path 230. Accordingly, the pattern control air inlet unit 500 can simulate the operating environment of a gas turbine by controlling the combustion gas temperature distribution inside the housing 200.

구체적으로, 실제 가스터빈에서, 베인(11)과 블레이드(12)는 연소기(50) 후단에 설치되어 고온의 연소가스를 공급받을 수 있다. 이때, 가스터빈은, 연소가스의 온도분포에 따라 베인(11)과 블레이드(12)의 열응력 상태가 변화하기 때문에, 본 발명에 따른 테스트리그(100)에서도 실제 연소가스의 온도분포를 모사할 필요가 있다. Specifically, in an actual gas turbine, the vanes 11 and blades 12 are installed at the rear of the combustor 50 and can receive high-temperature combustion gas. At this time, since the gas turbine changes the thermal stress state of the vanes 11 and blades 12 according to the temperature distribution of the combustion gas, the test rig 100 according to the present invention can also simulate the temperature distribution of the actual combustion gas. There is a need.

따라서, 본 발명에 따른 패턴조절용 공기투입부(500)는, 공기압축기(20)로부터 공급되는 냉각공기를 상기 유로(230)에 투입함으로써, 하우징(200) 내부의 연소가스 온도분포를 조절하여, 가스터빈의 운전환경을 모사할 수 있다. Therefore, the pattern control air inlet unit 500 according to the present invention controls the combustion gas temperature distribution inside the housing 200 by injecting cooling air supplied from the air compressor 20 into the passage 230, The operating environment of a gas turbine can be simulated.

이와 같이 본 발명에 의한 고온부품의 열내구성 시험용 테스트리그(100)는, 종래 시험편을 별도로 제작하여 열내구성 시험을 수행하던 것과 달리, 실제 가스터빈에 사용되는 베인(11)과 블레이드(12)를 운전환경에 맞게 장착하여 시험함으로써, 열내구성 시험의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. In this way, the test rig 100 for testing the thermal durability of high-temperature components according to the present invention, unlike the conventional method of separately producing test pieces and performing thermal durability testing, uses the vanes 11 and blades 12 used in actual gas turbines. By installing and testing according to the operating environment, the reliability of the thermal durability test can be improved.

또한, 본 발명에 따르면, 실제 가스터빈에서 발생되는 열응력 상태를 모사하여 베인(11)과 블레이드(12)를 평가함으로써, 시험결과를 분석할 때에 제한인자를 최소화하여, 평가결과의 활용도와 신뢰성을 더욱 향상시키는 효과를 얻을 수 있다. In addition, according to the present invention, by evaluating the vanes 11 and blades 12 by simulating the thermal stress state occurring in an actual gas turbine, limiting factors are minimized when analyzing the test results, thereby improving the usability and reliability of the evaluation results. The effect of further improving can be obtained.

구체적으로, 시험체 장착부는, 베인 장착부재(300)와, 블레이드 장착부재(400)를 더 포함할 수 있다. Specifically, the test specimen mounting unit may further include a vane mounting member 300 and a blade mounting member 400.

베인 장착부재(300)는, 하우징(200)에 결합되며, 베인(11)이 장착될 수 있다. 구체적으로, 베인 장착부재(300)는, 연소가스가 유동하는 유로(230) 상에 배치되도록 베인(11)을 하우징(200)에 결합할 수 있다. The vane mounting member 300 is coupled to the housing 200, and the vane 11 can be mounted thereon. Specifically, the vane mounting member 300 may couple the vane 11 to the housing 200 so that it is disposed on the flow path 230 through which combustion gas flows.

또한, 도 5 내지 도 7을 참조하면, 블레이드 장착부재(400)는, 하우징(200)에 결합되며, 블레이드(12)가 장착되되, 블레이드(12)를 베인(11)과 유로(230)를 통해 연통되게 장착시킬 수 있다. 또한, 블레이드 장착부재(400)는, 베인 장착부재(300)에서 배출구(220) 방향으로 이격되게 구비되며, 베인 장착부재(300)로부터 기설정된 각도로 회전된 상태로 구비될 수 있다. In addition, referring to FIGS. 5 to 7, the blade mounting member 400 is coupled to the housing 200 and the blade 12 is mounted, and the blade 12 is connected to the vane 11 and the flow path 230. It can be installed in communication through. In addition, the blade mounting member 400 is provided to be spaced apart from the vane mounting member 300 in the direction of the outlet 220, and may be provided in a state rotated from the vane mounting member 300 at a preset angle.

그리고 하우징(200)은, 가스터빈에서의, 베인(11)과 블레이드(12) 사이의 연소가스의 유동을 모사하도록, 유로(230)가 곡선형상으로 형성될 수 있다. In addition, the housing 200 may have a flow path 230 formed in a curved shape to simulate the flow of combustion gas between the vanes 11 and blades 12 in a gas turbine.

구체적으로, 실제 가스터빈의 운전 시에, 베인(11)은 고정 상태이며, 터빈 로터에 장착된 블레이드(12)는 회전할 수 있다. 베인(11)은 복수 개가 일정한 각도로 배치되며 연소기(50)에서 발생한 열에너지를, 로터 및 블레이드(12)를 회전시키기 위한 기계적 에너지 변화시킬 수 있다. Specifically, when the gas turbine is actually operated, the vanes 11 are fixed, and the blades 12 mounted on the turbine rotor can rotate. A plurality of vanes 11 are disposed at a certain angle and can convert thermal energy generated in the combustor 50 into mechanical energy for rotating the rotor and blades 12.

본 발명에 따른 시험체 장착부는, 종래 별도 제작한 시험편으로 열 내구성을 시험하던 것과는 달리, 실제 가스터빈에 적용되는 각도와 간격으로, 복수의 베인(11)과 블레이드(12)를 배치할 수 있다. 또한, 가스터빈 운전 시의 베인(11)과 블레이드(12)의 동작상태가 반영되도록, 블레이드 장착부재(400)가 베인 장착부재(300)로부터 기설정된 각도로 회전한 상태로 구비되도록 할 수 있다(도 5 참조).The test specimen mounting unit according to the present invention can arrange a plurality of vanes 11 and blades 12 at angles and spacings applied to an actual gas turbine, unlike conventional tests for thermal durability using separately manufactured test specimens. In addition, the blade mounting member 400 can be provided rotated at a preset angle from the vane mounting member 300 to reflect the operating state of the vanes 11 and blades 12 during gas turbine operation. (See Figure 5).

예를 들어, 도시된 실시예와 같이, 베인(11) 3개와 블레이드(12) 8개를 실제 적용되는 각도와 간격으로 배치할 수 있다. 그리고, 일부의 고온 부품으로 실제 운전환경을 모사할 수 있도록 경계조건을 설명하고 전산해석을 수행하며, 그 결과를 반영하여 시험체를 배치할 수 있다. 다만, 본 발명에 시험체로 장착되는 베인(11)과 블레이드(12)의 개수는 도시된 실시예에 한정하는 것은 아니며, 다양한 개수로 적용될 수 있다. For example, as shown in the illustrated embodiment, three vanes 11 and eight blades 12 can be arranged at angles and intervals that are actually applied. In addition, boundary conditions are explained and computerized analysis is performed so that the actual operating environment can be simulated with some high-temperature components, and the test specimen can be placed by reflecting the results. However, the number of vanes 11 and blades 12 mounted as a test specimen in the present invention is not limited to the illustrated embodiment and may be applied in various numbers.

또한, 도 6 및 도 7을 참조하면, 하우징(200)에 구비된 유로(230)는 곡선 형상으로 형성될 수 있다. Additionally, referring to FIGS. 6 and 7 , the flow path 230 provided in the housing 200 may be formed in a curved shape.

구체적으로, 하우징(200)은, 유로(230)의 하면 형상을 형성하는 하면부(203)와, 유로(230)의 측면 형상을 형성하는 측면부(201)를 포함할 수 있다. 도 6을 참조하면, 블레이드(12)는 베인(11)에 대하여 일측으로 치우치게 배치될 수 있고, 측면부(201)는, 하우징(200)의 유입구(210)와 배출구(220)를 연결하는 가상의 선에서, 블레이드(12)가 장착된 부분이 일측으로 치우치는, 곡선 형상으로 형성될 수 있다. 도 7을 참조하면, 하면부(203)에는 베인(11)이 관통 설치되는 베인홀(h1)과, 블레이드(12)가 관통 설치되는 블레이드홀(h2)이 관통 형성될 수 있다. Specifically, the housing 200 may include a lower surface portion 203 that forms the lower surface shape of the flow path 230 and a side surface portion 201 that forms the side surface shape of the flow path 230. Referring to FIG. 6, the blade 12 may be disposed biased to one side with respect to the vane 11, and the side portion 201 is a virtual portion connecting the inlet 210 and the outlet 220 of the housing 200. In the line, the portion on which the blade 12 is mounted may be formed in a curved shape that is biased to one side. Referring to FIG. 7, a vane hole h1 through which the vane 11 is installed and a blade hole h2 through which the blade 12 is installed may be formed through the lower surface 203.

이에 따라, 고온부품의 열내구성 시험용 테스트리그(100)는, 실제 가스터빈의 운전 시, 터빈에서의 연소가스의 흐름을 효과적으로 모사할 수 있다. 따라서, 실제 베인(11)과 블레이드(12)의 열 내구성을 분석하기 위한 제한인자를 최소화할 수 있으므로, 시험결과의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. Accordingly, the test rig 100 for testing the thermal durability of high-temperature components can effectively simulate the flow of combustion gas in the turbine when the gas turbine is actually operated. Therefore, limiting factors for analyzing the actual thermal durability of the vanes 11 and blades 12 can be minimized, thereby improving the reliability of test results.

한편, 도 8 내지 도 10에 도시된 실시예와 같이, 패턴조절용 공기투입부(500)는, 본체(510)과, 제1 냉각공기 주입배관(530)을 포함할 수 있다. Meanwhile, as in the embodiment shown in FIGS. 8 to 10, the air input unit 500 for pattern adjustment may include a main body 510 and a first cooling air injection pipe 530.

본체(510)는, 일측이 하우징(200)에 결합되고, 타측이 연소기(50)에 결합되며, 내부에 유로(230)와 연통되는 공기통로(511)가 구비될 수 있다. 구체적으로, 본체(510)는 일측에 하우징(200)의 유입구(210) 측에 결합되는 하우징 결합부(514)를 구비하고, 본체(510)의 타측에 연소기(50)의 후단에 결합되는 연소기 결합부(514)를 구비할 수 있다.One side of the main body 510 is coupled to the housing 200, the other side is coupled to the combustor 50, and an air passage 511 communicating with the flow path 230 may be provided therein. Specifically, the main body 510 has a housing coupling portion 514 coupled to the inlet 210 side of the housing 200 on one side, and a combustor coupled to the rear end of the combustor 50 on the other side of the main body 510. A coupling portion 514 may be provided.

제1 냉각공기 주입배관(530)은, 공기통로(511)와 연통되게 본체(510)에 장착되며, 공기압축기(20)와 연결되어, 공기압축기(20)부터 공급된 냉각공기를 공기통로(511)로 투입시킬 수 있다. 즉, 제1 냉각공기 주입배관(530)은, 공기통로(511)와 공기압축기(20)를 연결시킬 수 있다. 이때, 공기통로(511)로 유입되는 압축공기는, 공기가열기(30)를 거치지 않은 냉각공기이며, 연소기(50)로부터 공기통로(511)로 유입되는 연소가스에 비해 낮은 온도이고, 연소가스가 하우징(200)으로 유입되기 전에, 연소가스의 온도패턴을 조절하여, 유로(230)로 공급할 수 있다.The first cooling air injection pipe 530 is mounted on the main body 510 in communication with the air passage 511 and is connected to the air compressor 20, so that the cooling air supplied from the air compressor 20 flows through the air passage (511). 511). That is, the first cooling air injection pipe 530 can connect the air passage 511 and the air compressor 20. At this time, the compressed air flowing into the air passage 511 is cooled air that has not passed through the air heater 30, has a lower temperature than the combustion gas flowing into the air passage 511 from the combustor 50, and is a combustion gas. Before flowing into the housing 200, the temperature pattern of the combustion gas can be adjusted and supplied to the flow path 230.

여기서, 제1 냉각공기 주입배관(530)은, 상기 본체(510)의 원주방향으로 복수 개가 설치될 수 있다. 예를 들어, 도 10과 같이, 패턴조절용 공기투입부(500)를 도 8의 I-I 방향에서 바라본 경우, 제1 냉각공기 주입배관(530)은, 공기통로(511)의 상측에 3개, 하측에 2개, 양측에 각 1개씩 배치될 수 있다. Here, a plurality of first cooling air injection pipes 530 may be installed in the circumferential direction of the main body 510. For example, as shown in FIG. 10, when the pattern control air inlet 500 is viewed from the I-I direction of FIG. 8, there are three first cooling air injection pipes 530 on the upper side of the air passage 511 and three on the lower side. Two can be placed, one on each side.

이와 같이, 복수의 제1 냉각공기 주입배관(530)에 의해, 공기통로(511)로 균일한 압력의 냉각공기가 유입되므로, 온도패턴의 조절이 용이할 수 있다. In this way, cooling air at a uniform pressure flows into the air passage 511 through the plurality of first cooling air injection pipes 530, so that temperature patterns can be easily controlled.

더욱 바람직하게, 본체(510)는, 내주면에 두께 방향으로 요입 형성된 공급 슬릿(540)을 더 포함할 수 있다. 공급 슬릿(540)은, 복수의 제1 냉각공기 주입배관(530) 각각에 연결되게 복수로 구비되며, 본체(510)의 내주면에 길게 형성될 수 있다. More preferably, the main body 510 may further include a supply slit 540 recessed in the thickness direction on the inner peripheral surface. The supply slits 540 are provided in plural numbers to be connected to each of the plurality of first cooling air injection pipes 530, and may be formed long on the inner peripheral surface of the main body 510.

이와 같은 복수의 공급 슬릿(540)에 의해, 본체(510)의 내주면의 넓은 면적은 세분화될 수 있다. 따라서, 공기통로(511)의 모든 영역에 고르게 냉각공기를 주입시킬 수 있다. By using such a plurality of supply slits 540, a large area of the inner peripheral surface of the main body 510 can be subdivided. Therefore, cooling air can be evenly injected into all areas of the air passage 511.

한편, 이하에서는, 도 11 및 도 12를 참조하여, 베인 장착부재(300)와 블레이드 장착부재(400)를 구체적으로 설명한다. 도 11의 (a) 내지 도 11의 (e)는 베인 장착부재(300)와 베인(11)이 조립되는 과정을 도시한 도면이다. 또한, 도 12의 (a) 내지 도 12의 (d)는 블레이드 장착부재(400)와 블레이드(12)가 조립되는 과정을 도시한 도면이다. Meanwhile, below, with reference to FIGS. 11 and 12, the vane mounting member 300 and the blade mounting member 400 will be described in detail. Figures 11 (a) to 11 (e) are diagrams showing the process of assembling the vane mounting member 300 and the vane 11. In addition, Figures 12 (a) to 12 (d) are diagrams showing the process of assembling the blade mounting member 400 and the blade 12.

도 11을 참조하면, 베인 장착부재(300)는, 하우징(200)의 하면부(203)에 장착되고, 베인(11)의 하단부가 조립되는 베인 하부 고정블록(310)과, 하우징(200)의 상면부에 장착되고, 베인(11)의 상단부가 조립되는 베인 상부 고정블록(330)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 11, the vane mounting member 300 is mounted on the lower surface 203 of the housing 200, and includes a vane lower fixing block 310 to which the lower end of the vane 11 is assembled, and the housing 200. It is mounted on the upper surface of and may include a vane upper fixing block 330 to which the upper end of the vane 11 is assembled.

구체적으로, 베인(11)은 하우징(200)의 상면부와 하면부(203)에 관통되게 설치될 수 있다. 그리고, 베인 하부 고정블록(310)과 베인 상부 고정블록(330)은 관통된 베인(11)의 상단과 하단에 결합되어, 복수의 베인(11)을 연결하고, 베인(11)을 하우징(200)에 결합시킬 수 있다. 이때, 베인 장착부재(300)는 베인(11)을 하우징(200)에 탈착 가능하게 조립할 수 있다. 이에 따라, 시험체인 베인(11)을 교체할 수 있으므로, 다양한 베인(11)을 시험할 수 있다. Specifically, the vane 11 may be installed to penetrate the upper and lower surfaces 203 of the housing 200. In addition, the vane lower fixing block 310 and the vane upper fixing block 330 are coupled to the upper and lower ends of the penetrating vane 11, connect the plurality of vanes 11, and attach the vanes 11 to the housing 200. ) can be combined. At this time, the vane mounting member 300 can detachably assemble the vane 11 to the housing 200. Accordingly, since the vane 11, which is the test chain, can be replaced, various vanes 11 can be tested.

또한, 베인 장착부재(300)는, 제2 냉각공기 주입배관(350)을 더 포함할 수 있다. Additionally, the vane mounting member 300 may further include a second cooling air injection pipe 350.

제2 냉각공기 주입배관(350)은, 공기압축기(20)로부터 공급된 냉각공기를 베인(11) 내부로 투입시키도록, 공기압축기(20)와 연결되고, 베인(11)의 내부와 연통되게 베인 상부 고정블록(330)에 관통 설치될 수 있다. The second cooling air injection pipe 350 is connected to the air compressor 20 and communicates with the inside of the vane 11 to inject the cooling air supplied from the air compressor 20 into the vane 11. The vane can be installed through the upper fixing block 330.

구체적으로, 제2 냉각공기 주입배관(350)은, 베인(11) 내부와 공기압축기(20)를 연통시킬 수 있다. 이에 따라, 공기압축기(20)로부터 공급되는 냉각공기를 베인(11) 내부에 유입시켜 베인(11)을 냉각시킬 수 있다. 이는 실제 가스터빈에서의 고온 부품의 냉각 기능을, 시험체인 본 발명에 삽입되는 베인(11)에도 적용한 것으로, 이로 인해, 실제 가스터빈의 운전환경을 더욱 유사하게 모사할 수 있고, 고온 연소가스에 노출된 시험체인 베인(11)의 수명을 연장시킬 수 있다. Specifically, the second cooling air injection pipe 350 may communicate with the inside of the vane 11 and the air compressor 20. Accordingly, the cooling air supplied from the air compressor 20 can be introduced into the vane 11 to cool the vane 11. This applies the cooling function of high-temperature components in an actual gas turbine to the vane 11 inserted into the present invention, which is a test body. As a result, the operating environment of an actual gas turbine can be more closely simulated, and the high-temperature combustion gas The lifespan of the exposed test object, the vane 11, can be extended.

베인 장착부재(300)를 하우징(200)에 설치하기 위해, 먼저, 하우징(200)의 하면부(203)에 베인 하부 고정블록(310)을 장착하고(도 11의 (a) 참조), 베인(11)을 하우징(200)에 관통되게 설치하면서, 하단을 베인 하부 고정블록(310)에 조립할 수 있다(도 11의 (b) 참조). 그리고, 베인(11) 상단부에 베인 상부 고정블록(330)을 조립할 수 있다(도 11의 (c) 참조).In order to install the vane mounting member 300 to the housing 200, first, the vane lower fixing block 310 is mounted on the lower surface 203 of the housing 200 (see (a) of FIG. 11), and the vane (11) can be installed penetrating the housing 200 and assembled on the lower fixing block 310 with the lower end cut off (see (b) of FIG. 11). In addition, the vane upper fixing block 330 can be assembled on the upper part of the vane 11 (see (c) of FIG. 11).

또한, 제2 냉각공기 주입배관(350)은, 베인(11)의 내부와 연통되고, 베인 상부 고정블록(330)에 관통 설치될 수 있다. 이때, 베인 하부 고정블록(310)과 베인 상부 고정블록(330)을 커버하도록, 하부커버(320)와 상부커버(340)를 더 구비하여, 베인(11)을 더욱 안정적으로 설치할 수 있다(도 11의 (d) 참조). 그리고, 베인 상부 고정블록(330)의 상부에는 상부플랜지(341)를 더 구비하여, 제2 냉각공기 주입배관(350)을 더욱 견고하게 설치할 수 있다(도 11의 (e) 참조).Additionally, the second cooling air injection pipe 350 communicates with the interior of the vane 11 and may be installed penetrating the vane upper fixing block 330. At this time, a lower cover 320 and an upper cover 340 are further provided to cover the vane lower fixing block 310 and the vane upper fixing block 330, so that the vane 11 can be installed more stably (Figure (see (d) of 11). In addition, an upper flange 341 is further provided on the top of the vane upper fixing block 330, so that the second cooling air injection pipe 350 can be installed more firmly (see Figure 11 (e)).

한편, 도 12에 도시된 실시예와 같이, 하우징(200)은, 복수의 블레이드(12)의 루트(13)가 삽입되는 루트 삽입홈(250)을 더 포함할 수 있다. 그리고, 블레이드 장착부재(400)는, 블레이드(12)의 루트(13)를 루트 삽입홈(250)에 고정하도록, 복수의 블레이드(12)의 루트(13)와, 루트 삽입홈(250)의 양단부 사이에 끼움 고정되는 블레이드 고정블록(410)과, 복수의 블레이드(12)의 루트(13)들 사이에 끼워지는 핀 플레이트(430)를 포함할 수 있다. 이때, 블레이드 장착부재(400)는 블레이드(12)를 하우징(200) 내부에 삽입, 조립함으로써, 블레이드(12)를 하우징(200)에 탈착 가능하게 조립할 수 있다. 여기서, 루트 삽입홈(250)은, 블레이트 루트(13)의 형상에 대응되게 사출 성형될 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 블레이드(12)를 안정적으로 고정할 수 있다면, 다양한 형상으로 변형실시될 수 있다. Meanwhile, as in the embodiment shown in FIG. 12, the housing 200 may further include a root insertion groove 250 into which the roots 13 of the plurality of blades 12 are inserted. And, the blade mounting member 400 includes the roots 13 of the plurality of blades 12 and the root insertion groove 250 to fix the root 13 of the blade 12 to the root insertion groove 250. It may include a blade fixing block 410 fitted between both ends and a pin plate 430 fitted between the roots 13 of the plurality of blades 12. At this time, the blade mounting member 400 can attach and detachably assemble the blade 12 to the housing 200 by inserting and assembling the blade 12 into the housing 200. Here, the root insertion groove 250 may be injection molded to correspond to the shape of the blade root 13, but is not limited thereto, and can be modified into various shapes if the blade 12 can be stably fixed. It can be.

또한, 블레이드 장착부재(400)는, 제3 냉각공기 주입배관(450)을 더 포함할 수 있다. Additionally, the blade mounting member 400 may further include a third cooling air injection pipe 450.

제3 냉각공기 주입배관(450)은, 공기압축기(20)로부터 공급된 냉각공기를, 블레이드(12) 내부로 투입시키도록, 공기압축기(20)와 연결되고, 루트(13)의 내부와 연통되게 하우징(200)에 관통 설치될 수 있다. The third cooling air injection pipe 450 is connected to the air compressor 20 and communicates with the inside of the root 13 to inject the cooling air supplied from the air compressor 20 into the blade 12. It can be installed through the housing 200.

구체적으로, 제3 냉각공기 주입배관(450)은, 블레이드(12) 내부와 공기압축기(20)를 연통시킬 수 있다. 이에 따라, 공기압축기(20)로부터 공급되는 냉각공기를 블레이드(12) 내부에 유입시켜 블레이드(12)를 냉각시킬 수 있다.Specifically, the third cooling air injection pipe 450 may communicate with the inside of the blade 12 and the air compressor 20. Accordingly, the blade 12 can be cooled by flowing the cooling air supplied from the air compressor 20 into the blade 12.

블레이드 장착부재(400)를 하우징(200)에 설치하기 위해, 먼저, 하우징(200)에 구비된 루트 삽입홈(250)의 일단에 블레이드 고정블록(410)을 삽입, 설치할 수 있다(도 12의 (a) 참조). 그리고, 블레이드 루트(13)를 루트 삽입홈(250)에 삽입하면서, 복수의 블레이드(12)를 설치할 수 있다(도 12의 (b) 참조). 이때, 블레이드 루트(13)들 사이에 핀 플레이트(430)를 삽입하여, 블레이트 루트(13)들 사이의 간격을 좁힐 수 있다(도 12의 (c) 참조). To install the blade mounting member 400 in the housing 200, first, the blade fixing block 410 can be inserted and installed into one end of the root insertion groove 250 provided in the housing 200 (see Figure 12). (see (a)). And, while inserting the blade root 13 into the root insertion groove 250, a plurality of blades 12 can be installed (see (b) of FIG. 12). At this time, the gap between the blade roots 13 can be narrowed by inserting the pin plate 430 between the blade roots 13 (see (c) of FIG. 12).

블레이드(12)의 삽입 장착이 완료된 후, 루트 삽입홈(250)의 타단에 블레이드 고정블록(410)을 설치할 수 있다(도 12의 (d) 참조). 그리고, 도 2 및 도 12의 (d)를 참조하면, 제3 냉각공기 주입배관(450)은, 블레이드(12)의 내부와 연통되고, 하우징(200)에 관통 설치될 수 있다. After insertion and installation of the blade 12 is completed, the blade fixing block 410 can be installed at the other end of the root insertion groove 250 (see (d) of FIG. 12). And, referring to (d) of FIGS. 2 and 12 , the third cooling air injection pipe 450 communicates with the inside of the blade 12 and may be installed penetrating the housing 200.

한편, 도 2, 도 4, 도 8 내지 도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 고온부품의 열내구성 시험용 테스트리그(100)는 제1 온도센서(610)를 더 포함할 수 있다. Meanwhile, referring to FIGS. 2, 4, and 8 to 10, the test rig 100 for testing the thermal durability of high-temperature components according to the present invention may further include a first temperature sensor 610.

제1 온도센서(610)는, 하우징(200)과, 시험체 장착부 및 패턴조절용 공기투입부(500) 중 적어도 패턴조절용 공기투입부(500)에 구비되어, 내부에 유동하는 공기의 온도를 측정할 수 있다. The first temperature sensor 610 is provided in at least the pattern control air inlet 500 among the housing 200, the test specimen mounting part, and the pattern control air inlet part 500, and measures the temperature of the air flowing therein. You can.

구체적으로, 제1 온도센서(610)는, 하우징(200)에 구비된 유로(230) 내부의 온도를 측정하기 위한 것으로, 패턴조절용 공기투입부(500)에 설치된다. 그리고, 추가로 베인 장착부재(300)와 블레이드 장착부재(400)와 하우징(200)에 설치될 수 있다. Specifically, the first temperature sensor 610 is for measuring the temperature inside the passage 230 provided in the housing 200, and is installed in the air inlet unit 500 for pattern adjustment. Additionally, it may be installed on the vane mounting member 300, the blade mounting member 400, and the housing 200.

또한, 패턴조절용 공기투입부(500)는, 압력센서(700)를 더 포함할 수 있다.Additionally, the air input unit 500 for pattern control may further include a pressure sensor 700.

압력센서(700)는, 하우징(200)에 유입되는 연소가스의 압력을 측정하도록, 공기통로(511)와 연통되게 본체(510)에 관통 설치될 수 있다. 이러한 압력센서(700)에 의해 고온의 연소가스에 의해 테스트리그(100) 내부에서 발생하는 연소의 불안정에 의한 외란의 크기를 실시간으로 측정할 수 있다. The pressure sensor 700 may be installed through the main body 510 in communication with the air passage 511 to measure the pressure of combustion gas flowing into the housing 200. Using this pressure sensor 700, the magnitude of disturbance caused by combustion instability occurring inside the test rig 100 due to high-temperature combustion gas can be measured in real time.

이러한 제1 온도센서(610)와 압력센서(700)를 통해, 패턴조절용 공기투입부(500) 내부의 온도와 압력을 실시간으로 확인할 수 있다. 이에 따라, 패턴조절용 공기투입부(500) 내부의 연소가스의 유동 환경을, 실제 가스터빈의 연소기(50) 후단의 환경과 유사하게 모사할 수 있다. Through the first temperature sensor 610 and the pressure sensor 700, the temperature and pressure inside the air input unit 500 for pattern control can be checked in real time. Accordingly, the flow environment of the combustion gas inside the pattern control air inlet 500 can be simulated similarly to the environment at the rear of the combustor 50 of an actual gas turbine.

또한, 본 발명에 따른 고온부품의 열내구성 시험용 테스트리그(100)는 냉각수 배관(800)을 더 포함할 수 있다. 냉각수 배관(800)은, 하우징(200)과, 상기 시험체 장착부 및 상기 패턴조절용 공기투입부(500) 중 적어도 하나에 구비될 수 있고, 냉각부(60)에 연결될 수 있다. 이에 따라, 냉각부(60)에서 생성된 냉각수를 테스트리그(100)로 유입시킴으로써, 테스트리그(100)를 냉각시킬 수 있다. In addition, the test rig 100 for testing the thermal durability of high-temperature components according to the present invention may further include a cooling water pipe 800. The cooling water pipe 800 may be provided in at least one of the housing 200, the test specimen mounting portion, and the pattern adjustment air inlet portion 500, and may be connected to the cooling portion 60. Accordingly, the test rig 100 can be cooled by flowing the cooling water generated in the cooling unit 60 into the test rig 100.

한편, 도 2 및 도 13을 참조하면, 본 발명에 따른 고온부품의 열내구성 시험용 테스트리그(100)는, 시험체인 베인(11)의 표면 온도를 측정하는 제2 온도센서(620)와, 블레이드(12)의 표면 온도를 측정하는 제3 온도센서(630)를 더 포함할 수 있다. Meanwhile, referring to FIGS. 2 and 13, the test rig 100 for testing the thermal durability of high-temperature components according to the present invention includes a second temperature sensor 620 that measures the surface temperature of the vane 11, which is a test body, and a blade. It may further include a third temperature sensor 630 that measures the surface temperature of (12).

제2 온도센서(620)는, 베인(11)의 표면에 관통 형성된 베인(11) 관통홀에 설치될 수 있다. 또한, 제3 온도센서(630)는, 블레이드(12)의 표면에 관통 형성된 블레이드(12) 관통홀에 설치될 수 있다. 이때, 베인(11) 관통홀과 블레이드(12) 관통홀은, 제2 온도센서(620) 및 제3 온도센서(630)를 설치하기 위해 천공한 홀일 수도 있고, 블레이드(12)와 베인(11)의 냉각을 위해 구비된 냉각홀일 수도 있다. 도 13의 미설명부호인 621은 제2 온도센서(620) 및 제3 온도센서(630)에 연결된 전선이다. The second temperature sensor 620 may be installed in a through hole of the vane 11 formed through the surface of the vane 11. Additionally, the third temperature sensor 630 may be installed in a through hole of the blade 12 formed through the surface of the blade 12. At this time, the vane 11 through hole and the blade 12 through hole may be holes drilled for installing the second temperature sensor 620 and the third temperature sensor 630, and the blade 12 and the vane 11 ) may be a cooling hole provided for cooling. Reference numeral 621 in FIG. 13 is a wire connected to the second temperature sensor 620 and the third temperature sensor 630.

이와 같이, 제2 온도센서(620) 또는 제3 온도센서(630)는 베인(11)의 표면 또는 블레이드(12)의 표면에 관통 설치됨으로써, 열 내구성 시험 중에 시험체인 고온부품의 표면 온도를 측정할 때, 제2 온도센서(620) 또는 제3 온도센서(630)로 인해, 연소가스의 유동패턴의 간섭이 최소화되게 할 수 있다.In this way, the second temperature sensor 620 or the third temperature sensor 630 is installed penetrating the surface of the vane 11 or the surface of the blade 12 to measure the surface temperature of the high-temperature component as a test object during the thermal durability test. When doing this, interference with the flow pattern of combustion gas can be minimized due to the second temperature sensor 620 or the third temperature sensor 630.

한편, 이하에서는, 도 1, 도 14 및 도 15를 참조하여, 본 발명의 다른 측면에 의한 고온부품의 열내구성 시험방법을 설명한다.Meanwhile, below, with reference to FIGS. 1, 14, and 15, a method for testing the thermal durability of high-temperature components according to another aspect of the present invention will be described.

도 14를 참조하면, 본 발명에 따른 고온부품의 열내구성 시험방법은, 압축공기 생성단계(S120)와, 압축공기 가열단계(S130)와, 연소가스 발생단계(S140)와, 연소가스 공급단계(S151)와, 냉각공기 공급단계(S153)를 포함할 수 있다.Referring to Figure 14, the thermal durability test method of high-temperature parts according to the present invention includes a compressed air generation step (S120), a compressed air heating step (S130), a combustion gas generation step (S140), and a combustion gas supply step. It may include (S151) and a cooling air supply step (S153).

압축공기 생성단계(S120)는, 공기압축기(20)를 통해, 공기를 압축하여 압축공기를 생성할 수 있다. In the compressed air generation step (S120), compressed air can be generated by compressing air through the air compressor 20.

압축공기 가열단계(S130)는, 압축공기 생성단계(S120)에서 생성된 압축공기를, 공기가열기(30)를 통해 기설정된 온도로 가열할 수 있다. 구체적으로, 압축공기 가열단계(S130)는, 공기가열기(30)를 동작하여 200-300도로 세팅한 후, 압축공기를 연소를 위한 온도로 예열할 수 있다. In the compressed air heating step (S130), the compressed air generated in the compressed air generating step (S120) may be heated to a preset temperature through the air heater (30). Specifically, in the compressed air heating step (S130), the air heater 30 is operated and set to 200-300 degrees, and then the compressed air can be preheated to a temperature for combustion.

연소가스 발생단계(S140)는, 압축공기 가열단계(S130)에서 가열된 압축공기와, 연료공급부(40)로부터 공급된 연료를 연소기(50)에 공급하고, 연료를 연소하여 고온의 연소가스를 발생시킬 수 있다. 구체적으로, 연소를 위한 공기가 기설정된 온도로 예열되면, 연소가스 밸브를 개방하여, 가열된 압축공기를 연소기(50) 전단에 유입시킬 수 있다. 그리고, 연료라인 밸브를 개방하여, 연료공급부(40)의 연료를 연소기(50)로 공급하고, 연료를 연소하여 연소가스를 발생시킬 수 있다. In the combustion gas generation step (S140), the compressed air heated in the compressed air heating step (S130) and the fuel supplied from the fuel supply unit 40 are supplied to the combustor 50, and the fuel is burned to produce high temperature combustion gas. It can occur. Specifically, when the air for combustion is preheated to a preset temperature, the combustion gas valve may be opened to allow heated compressed air to flow into the front end of the combustor 50. Then, by opening the fuel line valve, fuel from the fuel supply unit 40 can be supplied to the combustor 50, and the fuel can be burned to generate combustion gas.

이 후, 연소가스 공급단계(S151)는, 연소가스 발생단계(S140)에서 생성된 연소가스를, 가스터빈에 설치되는 베인(11)과 블레이드(12)가 장착된 테스트리그(100)에 공급할 수 있다. 제1 온도센서(610)를 통해 테스트리그(100) 내부의 온도를 모니터링하면서, 고온의 연소가스를 공급하여, 시험하고자 하는 온도(예를 들어 800 - 1000℃)로, 시험체의 열내구성 시험을 수행할 수 있다.Afterwards, the combustion gas supply step (S151) supplies the combustion gas generated in the combustion gas generation step (S140) to the test rig 100 equipped with the vanes 11 and blades 12 installed in the gas turbine. You can. While monitoring the temperature inside the test rig 100 through the first temperature sensor 610, high-temperature combustion gas is supplied to perform a thermal durability test of the test specimen at the temperature to be tested (e.g., 800 - 1000°C). It can be done.

한편, 냉각공기 공급단계(S153)는, 상기한 연소가스 공급단계(S151)와 함께 수행될 수 있다. 냉각공기 공급단계(S153)는, 공기압축기(20)에서 생성된 가열되지 않은 압축공기인 냉각공기를 상기 테스트리그(100)에 공급하여, 상기 테스트리그(100)의 내부를 유동하는 공기의 온도 분포를 조절할 수 있다. 냉각공기 공급단계(S153)를 통해, 테스트리그(100) 내부 유로(230)의 연소가스 온도분포를 조절하여, 가스터빈의 연소가스의 흐름을 효과적으로 모사할 수 있다. Meanwhile, the cooling air supply step (S153) may be performed together with the combustion gas supply step (S151) described above. In the cooling air supply step (S153), cooling air, which is unheated compressed air generated in the air compressor 20, is supplied to the test rig 100 to determine the temperature of the air flowing inside the test rig 100. Distribution can be controlled. Through the cooling air supply step (S153), the combustion gas temperature distribution in the internal flow path 230 of the test rig 100 can be adjusted to effectively simulate the flow of combustion gas of the gas turbine.

구체적으로, 냉각공기 공급단계(S153)는, 유로 온도 조절단계와, 시험체 온도 조절단계를 포함할 수 있다. Specifically, the cooling air supply step (S153) may include a flow path temperature control step and a test body temperature control step.

유로 온도 조절단계는, 테스트리그(100) 내부에 구비된, 연소가스가 유동하는 통로인 유로(230)에, 냉각공기를 공급할 수 있다. 구체적으로, 유로(230) 온도 조절단계에서는, 패턴조절용 공기투입부(500)에 구비된 제1 냉각공기 주입배관(530)을 통해, 공기압축기(20)로부터 공급된 냉각공기를 공기통로(511) 및 유로(230)에 투입함으로써, 유로(230)의 온도를 조절할 수 있다. In the flow path temperature control step, cooling air may be supplied to the flow path 230 provided inside the test rig 100, which is a passage through which combustion gas flows. Specifically, in the temperature control step of the flow path 230, cooling air supplied from the air compressor 20 is supplied through the first cooling air injection pipe 530 provided in the pattern control air inlet 500 through the air passage 511. ) and inputting it into the flow path 230, the temperature of the flow path 230 can be adjusted.

시험체 온도 조절단계는, 냉각공기를, 베인(11)과 블레이드(12)의 내부로 투입시킬 수 있다. 구체적으로, 베인 장착부재(300)에 구비된 제2 냉각공기 주입배관(350)과, 블레이드 장착부재(400)에 구비된 제3 냉각공기 주입배관(450)을 통해, 공기압축기(20)로부터 공급되는 냉각공기를 베인(11)과 블레이드(12)에 투입함으로써, 베인(11)과 블레이드(12)를 냉각할 수 있다. In the test specimen temperature control step, cooling air can be introduced into the vane 11 and the blade 12. Specifically, from the air compressor 20 through the second cooling air injection pipe 350 provided in the vane mounting member 300 and the third cooling air injection pipe 450 provided in the blade mounting member 400. By injecting the supplied cooling air into the vanes 11 and blades 12, the vanes 11 and blades 12 can be cooled.

한편, 본 발명에 따른 고온부품의 열내구성 시험방법은, 냉각부 구동단계(S110)를 더 포함할 수 있다. 냉각부 구동단계(S110)는, 테스트리그(100)에서 배출되는 가스를 냉각하도록, 테스트리그(100)와 연결된 냉각부(60)를 구동할 수 있다. Meanwhile, the thermal durability test method of high-temperature components according to the present invention may further include a cooling unit driving step (S110). In the cooling unit driving step (S110), the cooling unit 60 connected to the test rig 100 may be driven to cool the gas discharged from the test rig 100.

한편, 본 발명에 따른 고온부품의 열내구성 시험방법은, 모니터링 단계를 더 포함할 수 있다. 모니터링 단계는, 테스트리그(100)로 투입되는 냉각공기의 유량을 표시하고, 테스트리그(100) 내부의 온도와 압력을 표시할 수 있다. 그리고, 작업자는 이를 통해 테스트리그(100) 내부의 온도와 압력에 따라 냉각공기의 투입량을 조절할 수 있다.Meanwhile, the thermal durability test method for high-temperature components according to the present invention may further include a monitoring step. In the monitoring step, the flow rate of cooling air introduced into the test rig 100 may be displayed, and the temperature and pressure inside the test rig 100 may be displayed. In addition, the operator can adjust the amount of cooling air input according to the temperature and pressure inside the test rig 100.

한편, 이하에서는, 도 15 및 도 16를 참조하여, 본 발명에 따른 고온부품의 열내구성 시험 시스템(10) 및 방법의 일 실시예를 설명한다. 도 15는 고온부품의 열내구성 시험 운전프로그램을 캡쳐한 도면이고, 도 16은 도 15에 도시된 운전프로그램을 실행하기 위한 절차의 흐름도이다. Meanwhile, below, with reference to FIGS. 15 and 16, an embodiment of the thermal durability test system 10 and method for high-temperature components according to the present invention will be described. FIG. 15 is a diagram capturing a thermal durability test operation program for high-temperature components, and FIG. 16 is a flowchart of a procedure for executing the operation program shown in FIG. 15.

도 15 및 도 16에 도시된 열내구성 시험 운전프로그램은, 본 발명에 따른 시험 시스템 및 시험방법을 구체적으로 실현하기 위한 일 실시예이다. 다만, 본 발명에 따른 고온부품의 열내구성 시험 시스템(10) 및 방법은 도시된 실시예에 한정하는 것은 아니며, 본 발명의 기술 범위 내에서 다양한 프로그램으로 변형실시가 가능하다. The thermal durability test operation program shown in FIGS. 15 and 16 is an example for concretely realizing the test system and test method according to the present invention. However, the thermal durability test system 10 and method for high-temperature components according to the present invention are not limited to the illustrated embodiment, and can be modified into various programs within the technical scope of the present invention.

먼저 도 15에 도시된 열내구성 시험 운전프로그램은, 화면 상에, 도 1에 도시된 부품들이 간략하게 표시되며, 각 부품들을 연결하는 배관에 연결된 밸브의 상태를 표시할 수 있다. 여기서, 배관에 연결된 밸브에는, 개폐밸브(V1)와 유량조절밸브(V2) 등이 포함될 수 있다. 특히, 공기압축기(20)와 테스트리그(100)의 각 부분에 연결되는 배관에는 유량조절밸브(V2)가 구비되어, 냉각공기의 유량을 조절하여 테스트리그(100) 내부의 온도패턴을 조절할 수 있다. 또한, 유량조절밸브(V2)의 개도상태를 표시하는 표시부(M1)와, 배관을 흐르는 유량을 표시 및 입력하는 표시부(M2)를 구비하여, 공급되는 냉각공기의압력을 실시간으로 모니터링 및 입력하여 조절할 수 있다. First, the thermal durability test operation program shown in FIG. 15 briefly displays the parts shown in FIG. 1 on the screen and can display the status of the valve connected to the pipe connecting each part. Here, the valve connected to the pipe may include an opening/closing valve (V1) and a flow control valve (V2). In particular, the piping connected to each part of the air compressor 20 and the test rig 100 is equipped with a flow control valve (V2), so that the temperature pattern inside the test rig 100 can be adjusted by adjusting the flow rate of the cooling air. there is. In addition, it is provided with a display unit (M1) that displays the opening state of the flow control valve (V2) and a display unit (M2) that displays and inputs the flow rate flowing through the pipe, and monitors and inputs the pressure of the supplied cooling air in real time. It can be adjusted.

또한, 공기가열기(30)의 가열온도를 표시하는 표시부(M3)와, 연료공급부(40)로부터 연소기(50)로 공급되는 연료의 유량 및 압력을 표시하는 표시부(M4)를 더 포함할 수 있다. 그리고, 냉각부(60)로부터 테스트리그(100)에 공급되는 공기 또는 냉각수의 온도와 압력을 표시 및 입력하는 표시부(M5)더 포함할 수 있다. In addition, it may further include a display unit (M3) that displays the heating temperature of the air heater (30) and a display unit (M4) that displays the flow rate and pressure of the fuel supplied from the fuel supply unit (40) to the combustor (50). there is. In addition, a display unit (M5) that displays and inputs the temperature and pressure of the air or coolant supplied to the test rig 100 from the cooling unit 60 may be further included.

또한 도시하지 않았지만, 도시된 열내구성 시험 운전프로그램은, 상기 표시부들(M1, M2, M3, M4, M5)에 의해 표시되는 온도와 압력(유량)을 실시간을 기록할 수 있다. Also, although not shown, the thermal durability test operation program shown can record the temperature and pressure (flow rate) displayed by the display units (M1, M2, M3, M4, M5) in real time.

다음은, 도 16을 참조하여, 도 15에 도시된 운전프로그램을 실행하기 위한 절차를 설명한다. Next, with reference to FIG. 16, a procedure for executing the driving program shown in FIG. 15 will be described.

먼저, 운전 전에 현장 점검 매뉴얼을 시행하여, 운전 환경을 조성한다. 그리고, 프로그램 리셋을 통해 밸브(V1, V2) 및 모든 시스템을 초기상태로 세팅한다. First, create a driving environment by implementing the on-site inspection manual before driving. Then, the valves (V1, V2) and all systems are set to their initial state through program reset.

이 후, 시스템 냉각을 위한 냉각부(60)를 구동하고, 공기압축기(20)를 가동하여 압축공기를 생성할 수 있다. 생성된 압축공기는, 상기한 운전프로그램을 통해 유량과 온도를 조절하면서, 테스트리그(100) 또는 베인(11)과 블레이드(12)로 투입될 수 있다. Afterwards, the cooling unit 60 for system cooling can be driven and the air compressor 20 can be operated to generate compressed air. The generated compressed air can be injected into the test rig 100 or the vane 11 and blade 12 while controlling the flow rate and temperature through the above-mentioned operation program.

테스트리그(100)에 공급되는 공기의 유량과, 가열된 압축공기의 온도 및 압력이 기설정된 기준에 도달하면, 연료라인 밸브를 개방하여, 테스트리그(100)로 연료를 공급함으로써 유량을 실시간을 모니터링할 수 있다. When the flow rate of air supplied to the test rig 100 and the temperature and pressure of the heated compressed air reach the preset standards, the fuel line valve is opened and fuel is supplied to the test rig 100, thereby controlling the flow rate in real time. It can be monitored.

시험체의 시험조건이 온도와 압력 등을 모니터링하고, 시험조건에 맞게 조절할 수 있다. 시험조건에 도달하면, 시험체인 베인(11)과 블레이드(12) 열 내구성을 시험을 수행할 수 있다. The test conditions of the test object, such as temperature and pressure, can be monitored and adjusted to suit the test conditions. When the test conditions are reached, the heat durability test of the test body, the vane 11 and the blade 12, can be performed.

열내구성 시험이 완료되면, 각 부품의 구동을 정지하고, 냉각부(60)를 통해, 테스트리그(100)에서 배출되는 공기를 냉각하여 배출할 수 있다. When the thermal durability test is completed, the operation of each component is stopped, and the air discharged from the test rig 100 can be cooled and discharged through the cooling unit 60.

이와 같이 본 발명에 의한 고온부품의 열내구성 시험용 테스트리그는, 종래 시험편을 별도로 제작하여 열내구성 시험을 수행하던 것과 달리, 실제 가스터빈에 사용되는 베인과 블레이드를 운전환경에 맞게 장착하여 시험함으로써, 열내구성 시험의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. In this way, the test rig for testing the thermal durability of high-temperature components according to the present invention, unlike the conventional method of separately producing test pieces and performing thermal durability testing, tests by installing and testing vanes and blades used in actual gas turbines according to the operating environment, The reliability of thermal durability tests can be improved.

또한, 본 발명에 따르면, 실제 가스터빈에서 발생되는 열응력 상태를 모사하여 베인과 블레이드를 평가함으로써, 시험결과를 분석할 때에 제한인자를 최소화하여, 평가결과의 활용도와 신뢰성을 더욱 향상시키는 효과를 얻을 수 있다. In addition, according to the present invention, by evaluating vanes and blades by simulating the thermal stress state occurring in an actual gas turbine, limiting factors are minimized when analyzing test results, which has the effect of further improving the usability and reliability of the evaluation results. You can get it.

또한, 본 발명에 따르면, 베인과 블레이드의 배열을 가스터빈의 운전환경에 맞게 함으로써, 가스터빈에서의 연소가스의 흐름을 모사할 수 있다. Additionally, according to the present invention, the flow of combustion gas in a gas turbine can be simulated by adjusting the arrangement of the vanes and blades to the operating environment of the gas turbine.

또한, 본 발명에 따르면, 시험조건과 결과를 실시간으로 모니터링하고 기록할 수 있다.Additionally, according to the present invention, test conditions and results can be monitored and recorded in real time.

이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 상술하였지만, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 특허청구범위에 기재된 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형이 가능하다. Above, specific embodiments of the present invention have been described in detail, but the spirit and scope of the present invention are not limited to these specific embodiments, and those skilled in the art in the technical field to which the present invention pertains will recognize the patent claims as described in the claims. Various modifications and variations are possible without changing the gist of the present invention.

10: 고온부품의 열내구성 시험 시스템 20: 공기압축기
30: 공기가열기 40: 연료공급부
50: 연소기 60: 냉각부
100: 고온부품의 열내구성 시험용 테스트리그
200: 하우징 210: 유입구
220: 배출구 230: 유로
250: 루트 삽입홈 300: 베인 장착부재
310: 베인 하부 고정블록 330: 베인 상부 고정블록
350: 제2 냉각공기 주입배관 400: 블레이드 장착부재
410: 블레이드 고정블록 430: 핀 플레이트
450: 제3 냉각공기 주입배관 500: 패턴조절용 공기투입부
510: 본체 511: 공기통로
530: 제1 냉각공기 주입배관 540: 공급 슬릿
610: 제1 온도센서 620: 제2 온도센서
630: 제3 온도센서 700: 압력센서
800: 냉각수 배관
10: Thermal durability test system for high temperature parts 20: Air compressor
30: air heater 40: fuel supply unit
50: combustor 60: cooling unit
100: Test rig for testing the thermal durability of high temperature parts
200: housing 210: inlet
220: outlet 230: flow path
250: Root insertion groove 300: Vane mounting member
310: Vane lower fixing block 330: Vane upper fixing block
350: Second cooling air injection pipe 400: Blade mounting member
410: Blade fixing block 430: Pin plate
450: Third cooling air injection pipe 500: Air inlet for pattern control
510: Main body 511: Air passage
530: First cooling air injection pipe 540: Supply slit
610: first temperature sensor 620: second temperature sensor
630: Third temperature sensor 700: Pressure sensor
800: Coolant piping

Claims (20)

연소기와 연결되어 연소가스가 유입되는 유입구와, 상기 연소가스가 배출되는 배출구가 형성되고, 내부에 구비된 수용공간에 상기 연소가스가 유동하는 통로인 유로가 마련되는 하우징;
상기 하우징에 구비되며, 가스터빈에 설치되는 베인과 블레이드를 포함하는 시험체가 상기 유로 상에 배치되게 장착되는 시험체 장착부; 및,
상기 하우징 내부의 연소가스 온도분포를 조절하여, 가스터빈의 운전환경을 모사하도록, 공기를 압축하는 공기압축기와 연결되고, 상기 하우징의 상기 유입구 측에 결합되며, 상기 공기압축기로부터 공급되는 가열되지 않은 압축공기인 냉각공기를, 상기 유로에 투입하는, 패턴조절용 공기투입부
를 포함하고,
상기 시험체 장착부는,
상기 하우징에 결합되며, 상기 베인이 장착되는 베인 장착부재; 및
상기 하우징에 결합되며, 상기 블레이드가 상기 베인과 상기 유로를 통해 연통되게 장착되고, 상기 베인 장착부재에서 상기 배출구 방향으로 이격되게 구비되며, 상기 베인 장착부재로부터 기설정된 각도로 회전된 상태로 구비되는 블레이드 장착부재
를 포함하며,
상기 하우징은, 가스터빈에서의, 상기 베인과 상기 블레이드 사이의 상기 연소가스의 유동을 모사하도록, 상기 유로가 곡선형상으로 형성되는, 고온부품의 열내구성 시험용 테스트리그.
A housing connected to a combustor and formed with an inlet through which combustion gas flows in, an outlet through which the combustion gas is discharged, and a passage through which the combustion gas flows is provided in a receiving space provided therein;
A test specimen mounting portion provided in the housing and configured to dispose a test specimen including a vane and a blade installed in a gas turbine on the flow path; and,
It is connected to an air compressor that compresses air to simulate the operating environment of a gas turbine by adjusting the temperature distribution of combustion gas inside the housing, is coupled to the inlet side of the housing, and is connected to the unheated air compressor supplied from the air compressor. An air inlet unit for pattern control that injects cooling air, which is compressed air, into the flow path.
Including,
The test specimen mounting part,
A vane mounting member coupled to the housing and on which the vane is mounted; and
It is coupled to the housing, the blade is mounted in communication with the vane and the passage, is provided to be spaced apart from the vane mounting member in the outlet direction, and is rotated at a preset angle from the vane mounting member. Blade mounting member
Includes,
The housing is a test rig for testing the thermal durability of high-temperature components, wherein the passage is formed in a curved shape to simulate the flow of combustion gas between the vane and the blade in a gas turbine.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 패턴조절용 공기투입부는,
일측이 상기 하우징에 결합되고, 타측이 상기 연소기에 결합되며, 내부에 상기 유로와 연통되는 공기통로가 구비되는 본체; 및,
상기 공기통로와 연통되게 상기 본체에 장착되며, 상기 공기압축기와 연결되어, 상기 공기압축기부터 공급된 상기 냉각공기를 상기 공기통로로 투입시키는, 제1 냉각공기 주입배관을 포함하는, 고온부품의 열내구성 시험용 테스트리그.
According to paragraph 1,
The air input unit for pattern control,
a main body having one side coupled to the housing, the other side coupled to the combustor, and having an air passage communicating with the flow passage therein; and,
Heat of high-temperature parts, including a first cooling air injection pipe that is mounted on the main body in communication with the air passage, is connected to the air compressor, and injects the cooling air supplied from the air compressor into the air passage. Test rig for durability testing.
제3항에 있어서,
상기 제1 냉각공기 주입배관은, 상기 본체의 원주방향으로 복수 개가 설치되는, 고온부품의 열내구성 시험용 테스트리그.
According to paragraph 3,
A test rig for testing the thermal durability of high-temperature components, wherein a plurality of first cooling air injection pipes are installed in the circumferential direction of the main body.
제4항에 있어서,
상기 본체는, 상기 본체의 내주면에 두께 방향으로 요입 형성되고, 복수의 상기 제1 냉각공기 주입배관 각각에 연결되게 복수로 구비되며, 상기 본체의 내주면에 길게 형성된 공급 슬릿을 더 포함하는, 고온부품의 열내구성 시험용 테스트리그.
According to paragraph 4,
The main body is recessed in the thickness direction on the inner peripheral surface of the main body, is provided in plurality to be connected to each of the plurality of first cooling air injection pipes, and further includes a long supply slit formed on the inner peripheral surface of the main body. Test rig for thermal durability testing.
제1항에 있어서,
상기 베인은, 상단부와 하단부가, 상기 하우징의 상면부와 하면부에 관통되게 구비되고,
상기 베인 장착부재는,
상기 하우징의 하면부에 장착되고, 상기 베인의 하단부가 조립되는 베인 하부 고정블록; 및,
상기 하우징의 상면부에 장착되고, 상기 베인의 상단부가 조립되는 베인 상부 고정블록을 포함하는, 고온부품의 열내구성 시험용 테스트리그.
According to paragraph 1,
The vane has upper and lower ends penetrating the upper and lower surfaces of the housing,
The vane mounting member,
A vane lower fixing block mounted on the lower surface of the housing and into which the lower end of the vane is assembled; and,
A test rig for testing the thermal durability of high-temperature components, which is mounted on the upper surface of the housing and includes a vane upper fixing block to which the upper end of the vane is assembled.
제6항에 있어서, 상기 베인 장착부재는,
상기 공기압축기로부터 공급된 상기 냉각공기를 상기 베인 내부로 투입시키도록, 상기 공기압축기와 연결되고, 상기 베인의 내부와 연통되게 상기 베인 상부 고정블록에 관통 설치되는 제2 냉각공기 주입배관을 더 포함하는, 고온부품의 열내구성 시험용 테스트리그.
The method of claim 6, wherein the vane mounting member,
It further includes a second cooling air injection pipe connected to the air compressor and installed through the upper fixing block of the vane to communicate with the inside of the vane to inject the cooling air supplied from the air compressor into the inside of the vane. A test rig for testing the thermal durability of high-temperature components.
제1항에 있어서,
상기 하우징은, 복수의 상기 블레이드에 구비된 블레이드 루트가 삽입되는 루트 삽입홈을 더 포함하고,
상기 블레이드 장착부재는,
상기 블레이드 루트를 상기 루트 삽입홈에 고정하도록, 복수의 상기 블레이드 루트와, 상기 루트 삽입홈의 양단부 사이에 끼움 고정되는 블레이드 고정블록; 및,
복수의 상기 블레이드 루트들 사이에 끼워지는 핀 플레이트를 포함하는, 고온부품의 열내구성 시험용 테스트리그.
According to paragraph 1,
The housing further includes a root insertion groove into which blade roots provided on the plurality of blades are inserted,
The blade mounting member,
a blade fixing block fitted between a plurality of blade roots and both ends of the root insertion groove to fix the blade root to the root insertion groove; and,
A test rig for testing the thermal durability of high-temperature components, including a pin plate sandwiched between a plurality of blade roots.
제8항에 있어서, 상기 블레이드 장착부재는,
상기 공기압축기로부터 공급된 상기 냉각공기를, 상기 블레이드 내부로 투입시키도록, 상기 공기압축기와 연결되고, 상기 루트의 내부와 연통되게 상기 하우징에 관통 설치되는 제3 냉각공기 주입배관을 더 포함하는, 고온부품의 열내구성 시험용 테스트리그.
The method of claim 8, wherein the blade mounting member,
Further comprising a third cooling air injection pipe connected to the air compressor and installed through the housing to communicate with the inside of the root so as to inject the cooling air supplied from the air compressor into the inside of the blade. Test rig for testing the thermal durability of high-temperature components.
제1항에 있어서,
상기 하우징과, 상기 시험체 장착부 및 상기 패턴조절용 공기투입부 중 적어도 상기 패턴조절용 공기투입부에 구비되어, 내부에 유동하는 공기의 온도를 측정하는 제1 온도센서를 더 포함하는, 고온부품의 열내구성 시험용 테스트리그.
According to paragraph 1,
Thermal durability of the high-temperature part, further comprising a first temperature sensor provided in at least the pattern control air inlet part among the housing, the test specimen mounting part, and the pattern control air inlet part, and measuring the temperature of the air flowing therein. Test rig for testing purposes.
제10항에 있어서,
상기 베인의 표면에 관통 형성된 베인 관통홀에 설치되는 제2 온도센서; 및,
상기 블레이드의 표면에 관통 형성된 블레이드 관통홀에 설치되는 제3 온도센서를 더 포함하는, 고온부품의 열내구성 시험용 테스트리그.
According to clause 10,
A second temperature sensor installed in a vane through-hole formed through the surface of the vane; and,
A test rig for testing the thermal durability of high-temperature components, further comprising a third temperature sensor installed in a blade penetration hole formed through the surface of the blade.
제3항에 있어서,
상기 패턴조절용 공기투입부는, 상기 하우징에 유입되는 연소가스의 압력을 측정하도록, 상기 공기통로와 연통되게 상기 본체에 관통 설치되는 압력센서를 더 포함하는, 고온부품의 열내구성 시험용 테스트리그.
According to paragraph 3,
The air input unit for pattern control further includes a pressure sensor installed through the main body in communication with the air passage to measure the pressure of combustion gas flowing into the housing.
공기를 압축하여 압축공기를 생성하는 공기압축기;
상기 공기압축기로부터 공급된 상기 압축공기가, 공기가열기에 의해 가열되어 공급되고, 연료공급부로부터 공급된 연료를 연소하여, 고온의 연소가스를 발생하는 연소기;
상기 연소기의 후단에 연결되고, 상기 연소기로부터 유입된 상기 연소가스가 유동하는 통로인 유로가 구비되며, 상기 유로 상에, 가스터빈에 설치되는 베인과 블레이드를 포함하는 시험체가 장착되고, 상기 공기압축기로부터 공급되는 가열되지 않은 압축공기인 냉각공기를, 상기 유로에 투입하여, 상기 베인과 상기 블레이드의 열내구성을 시험하는, 테스트리그;
상기 테스트리그에 연결되어, 상기 테스트리그에서 배출되는 공기를 냉각하는 냉각부; 및,
상기 테스트리그 내부의 연소온도 분포를 조절하여, 가스터빈의 운전환경을 모사하도록, 상기 테스트리그에 유입되는 상기 연소가스와 상기 냉각공기의 압력과 온도를 조절하는 제어부를 포함하는, 고온부품의 열내구성 시험 시스템.
An air compressor that compresses air to produce compressed air;
a combustor in which the compressed air supplied from the air compressor is heated and supplied by an air heater, and combusts the fuel supplied from the fuel supply unit to generate high-temperature combustion gas;
It is connected to the rear end of the combustor, and is provided with a passage through which the combustion gas flowing in from the combustor flows. A test specimen including vanes and blades installed in the gas turbine is mounted on the passage, and the air compressor a test rig for testing the thermal durability of the vane and the blade by injecting cooling air, which is unheated compressed air supplied from, into the flow path;
A cooling unit connected to the test rig and cooling the air discharged from the test rig; and,
Heat of high-temperature components, including a control unit that adjusts the pressure and temperature of the combustion gas and the cooling air flowing into the test rig to simulate the operating environment of a gas turbine by adjusting the combustion temperature distribution inside the test rig. Durability test system.
제13항에 있어서,
상기 테스트리그는, 내부에 유동하는 공기의 온도를 측정하는 제1 온도센서와, 내부의 공기의 압력을 측정하는 압력센서를 포함하며,
상기 제어부는, 상기 온도센서와 상기 압력센서로부터 신호를 수신하여, 상기 테스트리그로 공급되는 상기 연소가스와, 상기 냉각공기의 투입량을 조절하는, 고온부품의 열내구성 시험 시스템.
According to clause 13,
The test rig includes a first temperature sensor that measures the temperature of the air flowing inside, and a pressure sensor that measures the pressure of the air inside,
The control unit receives signals from the temperature sensor and the pressure sensor to adjust the input amounts of the combustion gas and cooling air supplied to the test rig.
제14항에 있어서,
상기 온도센서와 상기 압력센서로부터 수신한 온도와 압력을 표시하고, 수신된 상기 온도 및 상기 압력을 실시간으로 기록하는, 모니터링부를 더 포함하는, 고온부품의 열내구성 시험 시스템.
According to clause 14,
A thermal durability test system for high-temperature components, further comprising a monitoring unit that displays the temperature and pressure received from the temperature sensor and the pressure sensor, and records the received temperature and pressure in real time.
제13항에 있어서,
상기 테스트리그는, 상기 베인이 장착되는 베인 장착부재와, 상기 베인 장착부재와 이격되게 구비되며, 상기 베인 장착부재로부터 기설정된 각도로 회전된 상태로 구비되는 블레이드 장착부재를 더 포함하며,
상기 유로는, 가스터빈에서의, 상기 베인과 상기 블레이드 사이의 상기 연소가스의 유동을 모사하도록, 곡선형상으로 형성되는, 고온부품의 열내구성 시험 시스템.
According to clause 13,
The test rig further includes a vane mounting member on which the vane is mounted, and a blade mounting member provided to be spaced apart from the vane mounting member and rotated at a preset angle from the vane mounting member,
The flow path is formed in a curved shape to simulate the flow of combustion gas between the vane and the blade in a gas turbine.
공기압축기를 통해, 공기를 압축하여 압축공기를 생성하는 압축공기 생성단계;
상기 압축공기 생성단계에서 생성된 압축공기를, 공기가열기를 통해 기설정된 온도로 가열하는 압축공기 가열단계;
상기 압축공기 가열단계에서 가열된 상기 압축공기와, 연료공급부로부터 공급된 연료를 연소기에 공급하고, 상기 연료를 연소하여 고온의 연소가스를 발생시키는 연소가스 발생단계;
상기 연소가스 발생단계에서 생성된 상기 연소가스를, 가스터빈에 설치되는 베인과 블레이드가 장착된 테스트리그에 공급하는 연소가스 공급단계;
상기 연소가스 공급단계와 함께, 상기 공기압축기에서 생성된 가열되지 않은 압축공기인 냉각공기를 상기 테스트리그에 공급하여, 상기 테스트리그의 내부를 유동하는 공기의 온도 분포를 조절하는 냉각공기 공급단계; 및
상기 테스트리그에서 배출되는 가스를 냉각하도록, 상기 테스트리그와 연결된 냉각부를 구동하는, 냉각부 구동단계
를 포함하는 고온부품의 열내구성 시험방법.
A compressed air generation step of compressing air through an air compressor to generate compressed air;
A compressed air heating step of heating the compressed air generated in the compressed air generating step to a preset temperature through an air heater;
A combustion gas generation step of supplying the compressed air heated in the compressed air heating step and fuel supplied from a fuel supply unit to a combustor, and burning the fuel to generate high temperature combustion gas;
A combustion gas supply step of supplying the combustion gas generated in the combustion gas generation step to a test rig equipped with vanes and blades installed in a gas turbine;
In addition to the combustion gas supply step, a cooling air supply step of supplying cooling air, which is unheated compressed air generated in the air compressor, to the test rig to adjust the temperature distribution of the air flowing inside the test rig; and
A cooling unit driving step of driving a cooling unit connected to the test rig to cool the gas discharged from the test rig.
Thermal durability test method of high temperature parts including.
제17항에 있어서,
상기 냉각공기 공급단계는,
상기 테스트리그 내부에 구비된, 상기 연소가스가 유동하는 통로인 유로에, 상기 냉각공기를 공급하는, 유로 온도 조절단계; 및,
상기 냉각공기를, 상기 베인과 상기 블레이드의 내부로 투입시키는, 시험체 온도 조절단계를 포함하는, 고온부품의 열내구성 시험방법.
According to clause 17,
The cooling air supply step is,
A flow path temperature control step of supplying the cooling air to a flow path provided inside the test rig through which the combustion gas flows; and,
A method for testing the thermal durability of high-temperature parts, including a test specimen temperature control step of introducing the cooling air into the interior of the vane and the blade.
삭제delete 제17항에 있어서,
상기 테스트리그로 투입되는 상기 냉각공기의 유량을 표시하고, 상기 테스트리그 내부의 온도와 압력을 표시하여, 상기 테스트리그 내부의 온도와 압력에 따라 상기 냉각공기의 투입량을 조절하는, 모니터링 단계를 더 포함하는, 고온부품의 열내구성 시험방법.
According to clause 17,
A monitoring step of displaying the flow rate of the cooling air introduced into the test rig, displaying the temperature and pressure inside the test rig, and adjusting the amount of cooling air input according to the temperature and pressure inside the test rig. Including, thermal durability test method of high temperature parts.
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