KR200328899Y1 - Cooling Apparatus of Turbine Roter - Google Patents

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Abstract

본 고안은 터빈로터를 담금질함에 있어서, 터빈로터의 외측면에 형성되는 증기막 발생을 방지하여 보다 효과적인 냉각속도를 얻을 수 있게 구성된 터빈로터 냉각장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a turbine rotor cooling apparatus configured to obtain a more effective cooling rate by preventing the generation of steam film formed on the outer surface of the turbine rotor in quenching the turbine rotor.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안은 열처리된 로터(1)를 냉각하기 위한 냉각장치에 있어서, 수직하게 위치한 상기 로터(1)를 수용하는 탱크(110)와, 상기 탱크(110)의 외부에서 내부로 관통해 위치한 분기관(121)들과, 상기 분기관(121)의 단부에 장착되어 상기 탱크(110)의 내부로 분무하는 노즐(125)들과, 상기 분기관(121)으로 냉각수를 공급하는 배관(120, 123)들과, 상기 탱크(110)의 상단에 연결된 배수관(127)을 포함하여 구성된 것을 기술적 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object is a cooling device for cooling the heat-treated rotor (1), the tank (110) for receiving the rotor (1) located vertically, the outside of the tank (110) Branch pipes 121 penetrating into the inside, nozzles 125 mounted to the end of the branch pipe 121 and sprayed into the tank 110, and the coolant to the branch pipe 121 It characterized in that it comprises a pipe (120, 123) for supplying, and a drain pipe 127 connected to the top of the tank (110).

이와 같이 구성된 본 고안의 터빈로터 냉각장치는 터빈로터의 외측면에 발생하는 증기가 증기막을 형성하는 것을 차단하여 냉각속도를 저하를 방지함으로써, 원하는 금속적 특성을 갖는 로터를 제작할 수 있다는 장점이 있다.The turbine rotor cooling apparatus of the present invention configured as described above has the advantage of preventing the lowering of the cooling rate by preventing the steam generated on the outer surface of the turbine rotor from forming a vapor film, thereby producing a rotor having desired metallic characteristics. .

또한, 냉각초기에는 냉각수를 분사하여 냉각함으로써, 침지하여 냉각하는 냉각속도보다 훨씬 빠른 냉각속도로 로터를 냉각할 수 있다는 장점이 있다.In addition, in the initial stage of cooling, by spraying the cooling water to cool, the rotor can be cooled at a cooling speed much faster than the cooling speed of immersion and cooling.

또한, 로터의 길이방향에 있어서 다른 냉각속도로 냉각하여야 할 경우에 있어서, 부분별로 냉각속도를 조절할 수 있다는 장점이 있다.In addition, in the case of cooling at a different cooling rate in the longitudinal direction of the rotor, there is an advantage that the cooling rate can be adjusted for each part.

Description

터빈로터 냉각장치{Cooling Apparatus of Turbine Roter}Turbine Rotor Chiller {Cooling Apparatus of Turbine Roter}

본 고안은 터빈로터를 담금질함에 있어서, 터빈로터의 외측면에 형성되는 증기막 발생을 방지하여 보다 효과적인 냉각속도를 얻을 수 있게 구성된 터빈로터 냉각장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a turbine rotor cooling apparatus configured to obtain a more effective cooling rate by preventing the generation of steam film formed on the outer surface of the turbine rotor in quenching the turbine rotor.

일반적으로 원하는 금속적 특성을 갖는 강재를 얻기 위해서, 강재를 소정의온도로 열처리한 후에 소정의 냉각속도로 냉각한다.Generally, in order to obtain a steel material having desired metallic properties, the steel is heat-treated at a predetermined temperature and then cooled at a predetermined cooling rate.

냉각방식에는 냉각속도에 따라 담금질, 소둔, 불림이 있는데, 여기에서 담금질이란 급격한 냉각속도로 냉각하는 급랭방식으로서, 금속이나 합금의 내부에서 일어나는 조직 변화를 저지하여 고온에서의 안정상태 또는 중간상태를 저온에서도 유지하기 위한 냉각법이다.Quenching methods include quenching, annealing, and soaking depending on the cooling rate. Quenching here is a quenching method that cools at a rapid cooling rate. It is a cooling method for maintaining at low temperatures.

일반적으로 담금질을 수행하기 위해서는, 오스테나이트 조직상태가 될 때까지 강재를 가열하고 가열된 강재를 물 또는 기름과 같은 냉매 속에 침지하여 급랭함으로써, 강재의 조직이 펄라이트로 변화하는 것을 막아 높은 강도를 갖는 강재롤 제작한다.In general, in order to perform quenching, the steel material is heated to austenite structure and quenched by immersing the heated steel in a refrigerant such as water or oil, thereby preventing the steel structure from changing to pearlite and having high strength. Manufacture steel rolls.

한편, 원자력발전소의 저압터빈의 로터는 그 길이가 약 8m이고, 직경은 2400mm이며, 무게는 약 240ton의 대형 원기둥 강재이다.On the other hand, the rotor of a low-pressure turbine of a nuclear power plant is about 8 m long, 2400 mm in diameter, and a large cylindrical steel of about 240 tons in weight.

종래에는 이와 같은 로터의 금속적 특성을 얻기 위해 로에서 열처리한 후에 냉매가 채워진 탱크로 이송하여 침지한다. 이와 같이 로터가 냉매가 채워진 탱크에 침지되면서 로터는 담금질되어 소비자가 원하는 금속적 특징을 갖는다.Conventionally, after the heat treatment in the furnace in order to obtain the metallic properties of such a rotor is transferred to a tank filled with refrigerant to be immersed. As the rotor is immersed in the tank filled with the refrigerant as described above, the rotor is quenched to have the metallic characteristics desired by the consumer.

하지만, 이와 같은 침지방식의 담금질 경우에 있어서, 로터와 접하는 냉매는 로터의 열에 의해 기화되어 증기를 형성한다. 이런 증기는 수면으로 상승함에 있어 로터의 외측면을 따라 상승하게 되는데, 이런 과정에서 로터의 외측면에는 증기막이 형성된다. 이런 증기막은 로터에 냉매가 접하는 것을 차단하여 로터의 냉각속도를 저하시킨다.However, in the case of immersion in such an immersion method, the refrigerant in contact with the rotor is vaporized by the heat of the rotor to form steam. This steam rises along the outer surface of the rotor as it rises to the surface, and in this process a vapor film is formed on the outer surface of the rotor. This vapor film prevents the refrigerant from contacting the rotor and lowers the cooling speed of the rotor.

이와 같이 냉각속도가 저하됨에 따라 원하는 금속적 특징을 얻지 못할 뿐만아니라 담금질하는데 소요되는 시간이 길어지게 된다는 단점이 있다.As such, as the cooling rate is lowered, not only the desired metallic characteristics are obtained but also the time required for quenching becomes long.

본 고안은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 로터의 외측면에 형성되는 증기막 발생을 방지하여 로터의 냉각속도를 향상시키는 터빈로터 냉각장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been proposed to solve the problems of the prior art as described above, the object of the present invention is to provide a turbine rotor cooling apparatus that improves the cooling rate of the rotor by preventing the generation of steam film formed on the outer surface of the rotor. have.

도 1은 본 고안의 한 실시예에 따른 터빈로터 냉각장치의 평면도이고,1 is a plan view of a turbine rotor cooling apparatus according to an embodiment of the present invention,

도 2는 수직으로 위치한 로터를 부분별로 다른 냉각속도로 냉각하기 위한 터빈로터 냉각장치의 정면도이다.2 is a front view of a turbine rotor cooling apparatus for cooling a vertically located rotor at different cooling speeds for each part.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

1 : 로터 100 : 터빈로터 냉각장치1: rotor 100: turbine rotor cooling device

110 : 탱크 120 : 원형배관110 tank 120 round piping

121 : 분기관 123 : 냉각수공급관121: branch pipe 123: cooling water supply pipe

125 : 노즐 127 : 배수관125 nozzle 127 drain pipe

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안은 열처리된 로터를 냉각하기 위한 냉각장치에 있어서, 수직하게 위치한 상기 로터를 수용하는 탱크와, 상기 탱크의 외부에서 내부로 관통해 위치한 분기관들과, 상기 분기관의 단부에 장착되어 상기 탱크의 내부로 분무하는 노즐들과, 상기 분기관으로 냉각수를 공급하는 배관들과, 상기 탱크의 상단에 연결된 배수관을 포함하여 구성된 것을 기술적 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object is a cooling device for cooling the heat-treated rotor, a tank for receiving the rotor located vertically, branch pipes penetrating inward from the outside of the tank, It is characterized in that it comprises a nozzle mounted to the end of the branch pipe to spray the interior of the tank, pipes for supplying cooling water to the branch pipe, and a drain pipe connected to the upper end of the tank.

바람직하게는 상기 배관은 상기 탱크의 외주면을 감싸 위치한 폐쇄고리형 배관들과, 상기 폐쇄고리형 배관을 연결하는 냉각수공급관을 포함하며, 상기 분기관들은 상기 폐쇄고리형 배관에서 분기되어 상기 탱크로 연장된다.Preferably, the pipe includes closed loop pipes positioned around the outer circumferential surface of the tank, and a cooling water supply pipe connecting the closed loop pipe, wherein the branch pipes branch from the closed loop pipe and extend into the tank. do.

보다 바람직하게는 상기 폐쇄고리형 배관들은 상기 탱크의 수직길이방향으로 배열되는데, 상기 탱크의 길이방향 중간부에 위치한 폐쇄고리형 배관들은 상기 탱크의 길이방향 양단부에 위치한 폐쇄고리형 배관들의 개수보다 많아 밀집되어 위치한다.More preferably, the closed loop pipes are arranged in the vertical length direction of the tank, and the closed loop pipes located in the longitudinal middle part of the tank are larger than the number of closed loop pipes located in both longitudinal ends of the tank. Densely located

아래에서, 본 고안에 따른 터빈로터 냉각장치의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.In the following, with reference to the accompanying drawings a preferred embodiment of the turbine rotor cooling apparatus according to the present invention will be described in detail.

도면에서, 도 1은 본 고안의 한 실시예에 따른 터빈로터 냉각장치의 평면도이고, 도 2는 수직으로 위치한 로터를 부분별로 다른 냉각속도로 냉각하기 위한 터빈로터 냉각장치의 정면도이다.In the drawings, Figure 1 is a plan view of a turbine rotor cooling apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a front view of the turbine rotor cooling apparatus for cooling the vertically positioned rotor at different cooling speeds.

도 1에 도시된 바와 같이, 터빈로터 냉각장치(100)는 수직으로 위치한 로터(1)를 수용하는 탱크(110)와, 상기 탱크(110)의 외측면을 감싸며 상기 탱크(110)의 길이방향으로 소정의 간격을 두고 수직 배치된 원형배관(120)들과, 원형배관(120)에 연결되어 상기 탱크(110)를 관통한 다수 개의 분기관(121)과, 상기 분기관(121)의 단부에 설치되어 냉각수를 상기 탱크(110)의 내부로 비스듬하게 분사하는 노즐(125)과, 수직으로 배치된 원형배관(120)들을 연결하는 냉각수공급관(123) 및, 상기 탱크(110)의 상단에 연결되어 넘치는 냉각수를 배수하는 배수관(127)을 포함한다.As shown in FIG. 1, the turbine rotor cooling apparatus 100 includes a tank 110 accommodating a vertically positioned rotor 1 and a lengthwise direction of the tank 110 surrounding the outer surface of the tank 110. Circular pipes 120 vertically disposed at predetermined intervals, a plurality of branch pipes 121 connected to the circular pipe 120 and penetrating the tank 110, and ends of the branch pipes 121. Installed in the nozzle 125 to inject the coolant to the inside of the tank 110 obliquely, the cooling water supply pipe 123 for connecting the vertically arranged circular pipes 120, and the top of the tank 110 A drain pipe 127 is connected to drain the excess coolant.

여기에서, 원형배관(120)들이 탱크(110)의 둘레를 감싸 배치됨에 있어서, 상기 탱크(110)의 길이 중간부에 위치한 원형배관(120)들의 밀집도가 탱크(110)의 양단부에 위치한 원형배관(120)의 밀집도보다 높다. 따라서, 탱크(110)의 내부로 분사되는 냉각수의 양은 탱크(110)의 상하단부 보다 중간부가 많으며, 탱크(110) 내의 중간부에 위치한 냉각수의 유속이 탱크(110) 양단부에 위치한 냉각수의 유속보다 빠르다.Here, the circular pipes 120 are arranged to surround the circumference of the tank 110, the density of the circular pipes 120 located in the middle of the length of the tank 110, circular pipes located at both ends of the tank 110 Higher than the density of 120. Accordingly, the amount of cooling water injected into the tank 110 is greater in the middle than the upper and lower ends of the tank 110, and the flow rate of the cooling water located in the middle of the tank 110 is greater than the flow rate of the cooling water located in both ends of the tank 110. fast.

아래에서는 이와 같이 구성된 본 고안의 터빈로터 냉각장치를 이용하여 터빈로터를 냉각하는 관계에 대해 설명한다.Hereinafter, a relationship of cooling the turbine rotor using the turbine rotor cooling device of the present invention configured as described above will be described.

열처리된 로터(1)를 탱크(110)에 수직으로 삽입한다. 그리고, 냉각수를 냉각수공급관(123)을 통해 원형배관(120)으로 공급하면, 냉각수는 원형배관(120)과 분기관(121) 및 노즐(125)을 통해 탱크(110)의 내부로 분사된다. 이와 같이 노즐(125)을 통해 분사된 냉각수의 방향은 로터(1)의 외측면에 대해 비스듬하게 분사된다. 따라서, 냉각수 분사 초기에는 미스트 형태로 분사된 냉각수에 의해 로터(1)가 냉각되며, 분사된 냉각수가 탱크(110)의 내부에 채워지면서 로터(1)는 침지되어 냉각된다.The heat-treated rotor 1 is inserted vertically into the tank 110. When the coolant is supplied to the circular pipe 120 through the coolant supply pipe 123, the coolant is injected into the tank 110 through the circular pipe 120, the branch pipe 121, and the nozzle 125. In this way, the direction of the coolant injected through the nozzle 125 is injected obliquely with respect to the outer surface of the rotor 1. Therefore, in the initial stage of cooling water injection, the rotor 1 is cooled by the cooling water sprayed in the form of mist, and the sprayed water is filled in the tank 110 while the rotor 1 is immersed and cooled.

이와 같이 로터(1)가 침지된 상태에서 탱크(110)의 내부에 채워진 냉각수는 분사된 냉각수의 압력에 의해 분사방향으로 소용돌이 치게 된다.As such, the coolant filled in the tank 110 in the state in which the rotor 1 is immersed is swirled in the spray direction by the pressure of the injected coolant.

따라서, 로터(1)의 열에 의해 증기가 발생하더라고 증기는 로터(1)의 외측면을 따라 막을 형성하지 않고 냉각수의 유속을 따라 로터(1)로부터 이탈하게 된다. 또한 분사 초기에는 냉각수가 미스트 형태로 분사되기 때문에 침지에 따른 냉각보다 효과적인 냉각속도를 구현할 수 있다.Therefore, even if steam is generated by the heat of the rotor 1, the steam leaves the rotor 1 along the flow rate of the cooling water without forming a film along the outer surface of the rotor 1. In addition, since the cooling water is sprayed in the form of mist at the beginning of spraying, it is possible to realize a more effective cooling rate than cooling by immersion.

앞서 상세히 설명한 바와 같이, 본 고안의 터빈로터 냉각장치는 터빈로터의 외측면에 발생하는 증기가 증기막을 형성하는 것을 차단하여 냉각속도를 저하를 방지함으로써, 원하는 금속적 특성을 갖는 로터를 제작할 수 있다는 장점이 있다.As described in detail above, the turbine rotor cooling apparatus of the present invention prevents the steam generated on the outer surface of the turbine rotor from forming a vapor film, thereby preventing the cooling rate from being lowered, thereby making it possible to manufacture a rotor having desired metallic characteristics. There is an advantage.

또한, 냉각초기에는 냉각수를 분사하여 냉각함으로써, 침지하여 냉각하는 냉각속도보다 훨씬 빠른 냉각속도로 로터를 냉각할 수 있다는 장점이 있다.In addition, in the initial stage of cooling, by spraying the cooling water to cool, the rotor can be cooled at a cooling speed much faster than the cooling speed of immersion and cooling.

또한, 로터의 길이방향에 있어서 다른 냉각속도로 냉각하여야 할 경우에 있어서, 부분별로 냉각속도를 조절할 수 있다는 장점이 있다.In addition, in the case of cooling at a different cooling rate in the longitudinal direction of the rotor, there is an advantage that the cooling rate can be adjusted for each part.

이상에서 본 고안의 터빈로터 냉각장치에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 고안의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 고안을 한정하는 것은 아니다.Although the technical idea of the turbine rotor cooling apparatus of the present invention has been described with the accompanying drawings, this is illustrative of the best embodiment of the present invention and is not intended to limit the present invention.

Claims (3)

열처리된 로터(1)를 냉각하기 위한 냉각장치에 있어서,In the cooling device for cooling the heat-treated rotor (1), 수직하게 위치한 상기 로터(1)를 수용하는 탱크(110)와,A tank (110) for receiving the rotor (1) located vertically; 상기 탱크(110)의 외부에서 내부로 관통해 위치한 분기관(121)들과,Branch pipes 121 and penetrate the inner portion from the outside of the tank 110, 상기 분기관(121)의 단부에 장착되어 상기 탱크(110)의 내부로 분무하는 노즐(125)들과,Nozzles 125 mounted to an end of the branch pipe 121 and sprayed into the tank 110; 상기 분기관(121)으로 냉각수를 공급하는 배관(120, 123)들과,Pipes 120 and 123 for supplying cooling water to the branch pipe 121, 상기 탱크(110)의 상단에 연결된 배수관(127)을 포함하는 것을 특징으로 하는 터빈로터 냉각장치.Turbine rotor cooling apparatus comprising a drain pipe (127) connected to the top of the tank (110). 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 배관(120, 123)은 상기 탱크(110)의 외주면을 감싸 위치한 폐쇄고리형 배관(120)들과,The pipes 120 and 123 may include closed loop pipes 120 disposed surrounding the outer circumferential surface of the tank 110. 상기 폐쇄고리형 배관(120)을 연결하는 냉각수공급관(123)을 포함하며, 상기 분기관(121)들은 상기 폐쇄고리형 배관(120)에서 분기되어 상기 탱크(110)로 연장된 것을 특징으로 하는 터빈로터 냉각장치.And a cooling water supply pipe 123 connecting the closed loop pipe 120, wherein the branch pipes 121 branch from the closed loop pipe 120 to extend to the tank 110. Turbine rotor chiller. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 폐쇄고리형 배관(120)들은 상기 탱크(110)의 수직길이방향으로 배열되는데, 상기 탱크(110)의 길이방향 중간부에 위치한 폐쇄고리형 배관들은 상기 탱크(110)의 길이방향 양단부에 위치한 폐쇄고리형 배관들의 개수보다 많아 밀집되어 위치하는 것을 특징으로 하는 터빈로터 냉각장치.The closed loop pipes 120 are arranged in the vertical length direction of the tank 110, the closed loop pipes located in the longitudinal middle portion of the tank 110 are located at both ends of the longitudinal direction of the tank 110. Turbine rotor cooling apparatus characterized in that the number is located more than the number of closed loop pipes.
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