KR200310000Y1 - 가스터빈의 온도감지장치 - Google Patents

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KR200310000Y1
KR200310000Y1 KR20-2003-0001118U KR20030001118U KR200310000Y1 KR 200310000 Y1 KR200310000 Y1 KR 200310000Y1 KR 20030001118 U KR20030001118 U KR 20030001118U KR 200310000 Y1 KR200310000 Y1 KR 200310000Y1
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이경희
박일종
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(주)한울인텍스
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Abstract

본 고안은 화력발전소 등에서 사용되는 가스터빈 내부로부터 역류되는 핫가스의 단자쪽 유입을 차단하여 케이블의 안전성을 향상시켜 줌으로써 온도감지장치 자체를 보호함은 물론이고, 온도감지장치의 문제로 인한 발전정지사고를 방지토록 함으로써 막대한 경제적손실을 예방토록 하며, 체결 및 분해작업이 용이하고, 헤드하우징의 공간구성에 의하여 케이블의 피복손상이 방지되며 관리 및 수리작업이 현저히 용이하도록 하는 가스터빈의 온도감지장치(BPT)에 관한 것이다.
이를 실현하기 위한 본 고안은, 온도감지센서(11)가 구비된 단부가 터빈(2)의 내부에 위치되도록 설치되며 센서 엘레멘트선이 구비된 소정 길이의 온도 센서봉(10)과 상기 센서봉(10)의 일측단에 상기 엘레멘트선 단자(21)가 형성되는 터미날블록(20)으로 이루어지는 써모커플, 상기 센서봉(10)을 내설 보호하고 터빈(2)에 고정되기 위한 나사부(31)가 구비되는 하우징관(30), 상기 하우징관(30)과 터빈을 연결 고정하는 커플링(70), 상기 하우징관(30)에 결합되며 터빈(2)으로부터 분출 역류되는 핫((Hot)가스 배출구(41)가 구비된 핫가스 배출자(40), 상기 터미널블록(20)이 안치되고 일측에 케이블 통공이 구비되는 헤드하우징(50), 상기 하우징관(30)과 연결되는 콘넥터(60)를 포함하여 구성되는 온도감지장치(BPT)에 있어서,
상기 센서봉(10)과 연결되는 일측에 핫가스 차단벽(23)이 구비되는 터미널블록(20)과; 상기 터미널블록(20)이 안치되며 소정 넓이와 깊이를 갖는 원통상의공간(52)이 형성된 헤드하우징(50);을 포함하여 구성됨을 특징으로 하며,
상기 터미널블록(20)은 단자(21)의 고정너트(25)가 다수 몰딩형성되고, 상기 핫가스 배출자(40), 콘넥터(60), 하우징관(30), 커플링(70)는 각각의 소정 위치에 육각 렌지물림부(H)를 구비되며, 상기 핫가스 배출자(40)는 헤드하우징(50) 직전에 구비되는 것이다.

Description

가스터빈의 온도감지장치{A BLADE PATH THERMOCOUPLE OF GAS TURBINE}
본 고안은 화력발전소 등에서 사용되는 가스터빈의 온도센서에 관한 것으로서, 특히 가스터빈 내부로부터 역류되는 핫가스의 단자쪽 유입을 차단하여 케이블의 안전성을 향상시켜 줌으로써 온도감지장치 자체를 보호함은 물론이고, 온도감지장치의 문제로 인한 발전정지사고를 방지토록 함으로써 막대한 경제적손실을 예방토록 하며, 체결 및 분해작업이 용이하고, 헤드하우징의 공간구성에 의하여 케이블의 피복손상이 방지되며 관리 및 수리작업이 현저히 용이하도록 하는 가스터빈의 온도감지장치(BPT)에 관한 것이다.
복합화력발전소 등에서 사용되는 가스터빈은 연소기에서 가열된 고온고압의 가스를 팽창시켜서 회전기계 에너지를 축출하여 그 힘으로 압축기와 발전기축을 돌리게 하는 것으로서, 가스공이 방사상으로 입구에 구비되어 있고 그 가스공으로 공급되는 핫가스의 화기에 의하여 블레이드가 방사상으로 형성된 터빈이 운전된다.
이와 같이 가스터빈에 방사상으로 구비되어 있는 다수의 가스공 중 어느 일측의 것이 막히는 등으로 인하여 터빈 주연부의 핫가스 공급에 불균형이 발생될 경우, 온도편차가 발생되고 이는 곧바로 블레이드에 영향을 미쳐 터빈축의 회전에 불균일 롤링이 발생, 고가의 장비가 손상됨으로 가스터빈의 주연부에는 방사상으로 다수의 온도센서가 설치되고, 이들 다수의 온도센서의 감지 편차가 소정 온도(50 ℃ 전후)이상으로 차이가 날 경우에는 가스터빈의 운전이 자동으로 정지되도록 설정 운용되고 있다.
이와 같은 가스터빈의 운전중단은 운전 정지로 인하여 전력생산이 중단되는 손실뿐만 아니라 재가동을 위하여는 막대한 경제적 손실을 입게 된다.
이와 같이 가스터빈의 온도를 국지적으로 감시하여 그 편차가 크게 발생되기 전에 조치를 취하도록 터빈의 블레이드부에 방사상으로 설치되는 통상 BPT(Blade Path Thermocouple)라고 일컬어지는 온도감지장치의 종래 기술은 다음과 같이 구성된다.
종래 기술의 가스터빈 온도감지장치(BPT)(100)는 도 1에 도시된 바와 같이,
온도센서(111)가 터빈(2)의 내부에 설치되며 엘레멘트선이 구비된 소정 길이의 온도 센서봉(110)과 상기 센서봉(110)의 일측단에 상기 엘레멘트선의 케이블 단자(121)가 형성된 터미날블록(120)이 구비된 써모커플, 상기 센서봉(110)을 내설하여 보호하는 원봉상의 하우징관(130), 상기 하우징관(130)과 터빈(2)에 결합되는 커플링(170), 상기 하우징관(130)에 결합되며 상기 하우징관(130)을 통하여 터빈(2)으로부터 역류되는 핫((Hot)가스가 터미널블록(120)으로 도달하기 전에 배출토록 하는 핫가스 배출구(141)가 구비된 핫가스 배출자(140), 하우징 콘넥터(160), 상기 터미널블록(120)이 설치되며 뚜껑(151)이 구비된 헤드하우징(150)을 포함하여 구성된다.
이와 같은 구성의 온도감지장치(100)는 터빈(2) 내부에 방사상으로 다수 설치되어 센서(111)로부터 감지된 신호가 터미널블록(120)의 단자(121)와 케이블(127)을 통하여 중앙의 제어부로 연결됨으로서 가스터빈의 관리가 이루어지며, 방사상으로 설치되는 많은 수의 온도감지장치 중 어느 하나라도 문제가 발생될 경우, 거대 규모의 터빈은 곧바로 운전이 정지되는 것이다.
그리하여 실제 가스터빈 내부의 온도편차에 의한 운전정지가 아닌 온도감지장치의 문제발생으로 인하여 터빈이 왕왕 정지되고 발전정지사고로 이어져 막대한 경제적 손실을 초래하게 된다.
이와 같은 온도감지장치를 원활하게 운용하기 위해서는 터빈으로부터 분출되는 핫가스가 터미널블록(120)으로 역류입되는 것이 차단되어 단자에 접속된 케이블(127)이 녹는 등의 손상 방지 및 터미널블록(120)의 손상이 방지되어야 하며, 터빈의 진동에 대한 내진구조, 상기 케이블(127)이 터미널블록(120)에 안정적으로 고정되고, 온도감지장치 설치위치가 조명이 어두운 점을 감안할 때 터미널블록의 수리 및 관리가 용이토록 하는 넉넉한 헤드공간의 확보가 주요 과제이다..
그러나 종래 기술은 여러가지 문제점을 가지고 있었다.
첫째, 터빈(2)으로부터 분출되는 고온의 핫가스가 터미널블록(120)으로 역류시 차단수단이 미흡하여 단자에 접속되고 있는 케이블(127)이 녹는 등의 손상 및터미널블록 파손이 발생된다.
둘째, 상기 하우징관(130), 콘넥터(160), 핫가스 배출자(140) 및 하우징(130)과 터빈(2)을 연결하는 커플링(170) 등이 원봉상으로만 형성되어 렌지물림부가 없음으로 체결 및 분해작업이 어렵고 억지물림에 의하여 관체가 파손되는 등 어려움이 있었다.
셋째. 상기 터미널블록(120)에 케이블(127)이 접속되는 단자(121)의 고정에 있어서 애자 또는 나무 등으로 이루어진 터미널블록에 형성된 나사공에 단자(121)가 나합됨으로써 강하게 조일경우 나사산이 파손되어 터미널블록(120)이 손상되고 단자(121)의 고정이 불안정하게 된다.
넷째, 터미널블록(120)이 내설되는 헤드하우징(150)의 내부공간이 비좁게 형성되어 있어 어두운데 위치되는 터미널블록의 관찰 및 수리작업을 매우 어렵게 하고, 케이블(127)이 뚜껑(151)에 마찰되어 피복이 벗겨짐으로 쇼트가 발생된다.
다섯째, 상기 핫가스 배출자(140)의 위치가 커플링(170)으로부터 가깝게 형성됨으로써 현장여건에 따라서는 배출구(141)가 터빈의 단열층(3)에 묻히게 되어 핫가스 배출구로서의 제기능을 발휘하지 못하는 경우가 발생된다.
본 고안은 상기한 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로서,
본 고안의 목적은, 터빈 내부로부터 역류되는 핫가스의 단자쪽 유입을 차단하여 케이블의 안전성을 향상시켜 줌으로써 온도감지장치 자체를 보호함은 물론이고, 온도감지장치 문제로 인한 발전정지사고를 방지토록 함으로써 막대한 경제적손실을 예방토록 하며,
체결 및 분해작업이 용이하고, 헤드하우징의 공간구성에 의하여 케이블의 피복손상이 방지되며 관리 및 수리작업이 현저히 용이하도록 하는 가스터빈의 온도감지장치(BPT)를 제공함에 있다.
도 1은 종래 기술의 구성을 보이는 단면도
도 2는 본 고안에 따른 일 실시예의 구성을 보이는 사시도
도 3은 도 2의 설치상태 단면도
도 4는 도 2의 A부 상세도
*도면의 주요 부분에 대한 부화의 설명
1: 본 고안의 가스터빈의 온도감지장치
2: 터빈 3: 단열층
10: 센서봉 11: 온도센서
13: 핫가스 차단벽 20: 터미널블록
21: 단자 23: 핫가스 차단벽
25: 고정너트 27: 케이블
29: 스프링 30: 하우징관
31: 나사부 40: 핫가스 배출자
41: 핫가스 배출구 50: 헤드하우징
51: 뚜껑 55: 터미널블록 고정대
60: 콘넥터 70: 커플링
90: 니플 H: 렌지물림부
100: 종래 기술의 가스터빈의 온도감지장치
상기한 목적을 달성하는 본 고안에 따른 가스터빈의 온도감지장치(BPT)는,
온도감지센서가 구비된 단부가 터빈의 내부에 위치되도록 설치되며 센서 엘레멘트선이 구비된 소정 길이의 온도 센서봉과 상기 센서봉의 일측단에 상기 엘레멘트선 단자가 형성되는 터미날블록으로 이루어지는 써모커플, 상기 센서봉을 내설 보호하고 터빈에 고정되기 위한 나사부가 구비되는 하우징관, 상기 하우징관과 터빈을 연결 고정하는 커플링, 상기 하우징관에 결합되며 터빈으로부터 분출 역류되는 핫((Hot)가스 배출구가 구비된 핫가스 배출자, 상기 터미널블록이 안치되고 일측에 케이블 통공이 구비되는 헤드하우징, 상기 하우징관과 연결되는 콘넥터를 포함하여 구성되는 온도감지장치에 있어서,
상기 센서봉과 연결되는 일측에 핫가스 차단벽이 구비되는 터미널블록과;
상기 터미널블록이 안치되며 소정 넓이와 깊이를 갖는 원통상의 공간이 형성된 헤드하우징;을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
본 고안의 일 실시예로서,
상기 터미널블록은 단자의 고정너트가 다수 몰딩형성됨을 특징으로 한다.
본 고안의 일 실시예로서,
상기 핫가스 배출자, 콘넥터, 하우징관, 커플링은 각각의 소정 위치에 육각 렌지물림부를 구비함을 특징으로 한다.
이하, 본 고안의 가스터빈의 온도감지장치(BPT)에 대한 일 실시예를 첨부도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
도 2는 본 고안에 따른 일 실시예의 구성을 보이는 사시도, 도 3은 도 2의 단면도, 도 4는 도 3의 A부 상세도이다.
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 가스터빈 온도감지장치(1)는,
온도감지센서(11)가 구비된 단부가 터빈(2)의 내부에 위치되도록 설치되며 센서 엘레멘트선이 구비된 소정 길이의 온도 센서봉(10)과, 상기 센서봉(10)의 일측단에 상기 엘레멘트선 단자가 형성되는 터미날블록(20)으로 이루어지는 써모커플, 상기 센서봉(10)을 내설 보호하고 터빈(2)에 고정되기 위한 나사부(31)가 구비되는 하우징관(30), 상기 하우징관(30)과 터빈을 연결 고정하는 커플링(70), 상기 하우징관(30)에 결합되며 터빈(2)으로부터 분출 역류되는 핫((Hot)가스 배출구(41)가 구비된 핫가스 배출자(40), 상기 터미널블록(20)이 안치되고 일측에 케이블 통공(53)이 구비되는 헤드하우징(50), 상기 하우징관(30)과 연결되는 콘넥터(60)를 포함하여 구성되는 온도감지장치(BPT)에 있어서,
상기 센서봉(10)과 연결되는 일측에 역류 핫가스가 상기 센서봉에 형성된 핫가스 차단벽(13)에 이어서 2차로 핫가스를 차단하기 위한 핫가스 차단벽(23)이 구비되는 터미널블록(20)과, 상기 터미널블록(20)이 안치되며 소정 넓이와 깊이를 갖는 원통상의 공간(52)이 형성된 헤드하우징(50)을 포함하여 구성된다.
상기 센서봉(10)에는 터빈(2)으로부터 역류되는 핫가스를 1차로 차단하기 위한 1차 핫가스 차단벽(13)이 구비되어 있다.
상기 센서봉(10)의 핫가스 차단벽(13)은 터빈측으로 모서리(13a)가 모따기식으로 경사형성되고 이 부분이 수용되는 하우징관(30)의 내부도 이와 대응하여 형성됨으로써 안착되도록 하여 터빈에 대한 내진기능을 강화시킴이 바람직하다(도 2의 부분 상세부 참조).
상기 터미널블록(20)은 단자(21)가 체결되기 위한 고정너트(25)가 다수 몰딩형성됨이 바람직하다.
이와 같이 터미널블록(20)에 몰딩 형성되는 고정너트(25)는 터미널블록과 재질을 달리하여 단자(21) 체결시 깨짐이 방지되도록 함으로써 단자(25)의 고정이 안정적으로 이루어진다.
또한, 상기 핫가스 배출자(40), 콘넥터(60), 하우징관(30), 커플링(70)은 각각의 소정 위치에 너트의 외주연과 같이 육각으로 형성된 렌지물림부(H)를 구비하여 체결 및 분해작업이 용이하도록 구성된다.
상기 핫가스 배출자(40)는 헤드하우징(50) 직전에 구비되어 배출구(41)가 터빈(2)의 단열층(3)에 묻히지 않도록 구성됨이 바람직하다.
또한, 상기 헤드하우징(50)에는 상기 센서봉만 통과할 수 있는 통공이 구비된 터미널 블록 고정대(55)를 용접하여 핫가스 차단을 강화하고, 핫가스 배출자(40)와의 사이에 니플(90)을 구비하고 상기 니플(90)과의 체결진입길이를 조절함으로써 센서의 노출길이를 임의로 조정할 수 있도록 구성된다.
미설명 부호 (29)는 스프링으로서 일단은 센서봉(10)에 용접고정되고 타단은 터미널블록(20)의 일측을 받혀주도록 설치되고, 터미널블록(20)은 헤드하우징(50)의 고정대(55)에 볼트체결됨으로 터미널블록(20)에 관통조립된 센서봉(10)의 케이블 입구가 돌출됨과 아울러 센서봉(10)의 핫가스 차단벽(13)이 하우징관(30)의 대응부에 밀착되도록 탄지하는 것이다.
이와 같은 구성을 지닌 본 고안에 따른 가스터빈의 온도감지장치(BPT)(1)의 작용상태를 살펴본다.
본 고안은 가스터빈의 내부온도를 방사상으로 국지적으로 감지하여 중앙 제어부에 신호토록 하는 온도감지장치에 있어서, 터빈(2)으로부터 역류되는 핫가스가 센서봉(10)의 핫가스 차단벽(13)에서 1차로 차단된 다음, 터미널블록(20)에 구비된 핫가스 차단벽(23)에서 다시 2차로 차단되고, 그리고 헤드하우징(50)의 터미널블록 고정대(55)에서 다시 한번 차단됨으로써 단자에 연결된 케이블(27)이 핫가스의 화기에 의하여 녹는 등의 손상을 방지하여 가스터빈의 발전정지사고를 방지토록 한다.
즉, 본 고안은 상기 터미널블록(20)에 핫가스 차단벽(23)이 형성됨으로써 케이블(27)에 가장 치명적인 핫가스 역류에 대한 안전벽을 한 단계 추가시켜 온도감지장치의 손상이 방지되도록 하였다. 아울러 핫가스 배출자(40)가 최대한 헤드하우징(50) 측에 구비됨으로써 배출구(41)가 터빈의 단열층(3)에 묻히게 되는 일이 없어짐으로 핫가스의 역류에 대한 터미널블록(20) 및 케이블(27)의 안전이 확보된다.
또한, 상기 터미널블록(20)에 구비되는 고정너트(25)가 몰딩구성됨으로써 단자의 안정적인 체결이 이루어짐으로 단자이탈 및 케이블 손상 등 발전정지사고로 이어지는 종래 기술에서의 문제점이 해소되도록 한다.
그리고, 조립 또는 분해 작업시 렌지물림이 필요한 센서봉(10), 커플링(70), 콘넥터(60), 핫가스 배출자(40)에 육각 렌지물림부(H)를 형성함으로써 작업이 현저히 용이하여 인력과 시간이 절감되며 부품을 보호하도록 한다.
한편, 상기 헤드하우징(50)의 내부 공간을 케이블(27)의 수용 및 수리공간이 확보되도록 크게 형성됨으로써 케이블(27)이 헤드하우징의 뚜껑(51) 등과 마찰되어 일어나는 피복 벗겨짐이 방지되고 안정적으로 수용되며, 수리작업도 용이하도록 한다.
이상과 같이, 본 고안은 핫가스 역류에 대한 안전성이 현저히 향상되어 터미널블록, 단자 및 케이블이 안정적으로 보호될 수 있도록 구성되어 온도감지장치로 인한 발전정지사고를 방지토록 하며, 체결 및 분해작업이 용이하도록 하여 기기를 보호토록 하는 것이다.
본 고안은 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 고안의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 도면에 한정되는 것은 아니다.
이상에서 상세히 살펴본 바와 같이, 본 고안에 따른 가스터빈의 온도감지장치(BPT)는,
터빈 내부로부터 역류되는 핫가스의 단자쪽 유입을 차단하여 핫가스 역류에 대한 안전성을 향상시켜 줌으로써 온도감지장치 자체를 보호함은 물론이고, 온도감지장치 문제로 인한 발전정지사고를 방지토록 함으로써 막대한 경제적손실을 예방토록 하며,
체결 및 분해작업이 용이하고, 헤드하우징의 공간구성에 의하여 케이블의 피복손상이 방지되며 관리 및 수리작업이 현저히 용이하도록 하는 등 여러모로 잇점을 갖는 기술이다.

Claims (4)

  1. 온도감지센서(11)가 구비된 단부가 터빈(2)의 내부에 위치되도록 설치되며 센서 엘레멘트선이 구비된 소정 길이의 온도 센서봉(10)과 상기 센서봉(10)의 일측단에 상기 엘레멘트선 단자(21)가 형성되는 터미날블록(20)으로 이루어지는 써모커플, 상기 센서봉(10)을 내설 보호하고 터빈(2)에 고정되기 위한 나사부(31)가 구비되는 하우징관(30), 상기 하우징관(30)과 터빈을 연결 고정하는 커플링(70), 상기 하우징관(30)에 결합되며 터빈(2)으로부터 분출 역류되는 핫((Hot)가스 배출구(41)가 구비된 핫가스 배출자(40), 상기 터미널블록(20)이 안치되고 일측에 케이블 통공(53)이 구비되는 헤드하우징(50), 상기 하우징관(30)과 연결되는 콘넥터(60)를 포함하여 구성되는 온도감지장치(BPT)에 있어서,
    상기 센서봉(10)과 연결되는 일측에 핫가스 차단벽(23)이 구비되는 터미널블록(20)과;
    상기 터미널블록(20)이 안치되며 소정 넓이와 깊이를 갖는 원통상의 공간(52)이 형성된 헤드하우징(50);을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 가스터빈의 온도감지장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 터미널블록(20)은 단자(21)의 고정너트(25)가 다수 몰딩형성됨을 특징으로 하는 가스터빈의 온도감지장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 핫가스 배출자(40), 콘넥터(60), 하우징관(30), 커플링(70)는 각각의 소정 위치에 육각 렌지물림부(H)를 구비함을 특징으로 하는 가스터빈의 온도감지장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 핫가스 배출자(40)는 헤드하우징(50) 직전에 구비됨을 특징으로 하는 가스터빈의 온도감지장치.
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