KR200399629Y1 - 중압 터빈 제어밸브 구조 - Google Patents

중압 터빈 제어밸브 구조 Download PDF

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KR200399629Y1
KR200399629Y1 KR20-2005-0021990U KR20050021990U KR200399629Y1 KR 200399629 Y1 KR200399629 Y1 KR 200399629Y1 KR 20050021990 U KR20050021990 U KR 20050021990U KR 200399629 Y1 KR200399629 Y1 KR 200399629Y1
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이현철
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Abstract

본 고안은 증기터빈의 재열기와 중압 터빈 사이에 설치되어 중압 터빈으로 유입되는 증기를 단속하는 중압 터빈 제어밸브에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 중압 터빈 제어 밸브의 밸브 시트부에 대한 밸브 디스크의 안착 상태를 개선하여 증기의 누설과 그에 따른 터빈 블레이드의 손상을 방지한 중압 터빈 제어밸브 구조에 관한 것이다.
본 발명에서는, 재열기와 중압 터빈 사이에 설치되어 상기 재열기로부터 중압 터빈으로 유입되는 증기를 단속하거나 또는 중압 터빈으로 유입되는 증기량을 조절하는 역할을 하는 것으로, 밸브 하우징(110)과, 상기 밸브 하우징(110)의 내부 일측에 재열기와 연결되는 유입구(112)를 단속하도록 설치되는 정지 밸브(200)와, 상기 밸브 하우징(110)의 타측에 터빈 본체와 연결되는 토출구(114)를 단속하도록 설치되는 조절 밸브(300)를 포함하며, 상기 조절 밸브(300)는 상기 밸브 하우징(110)의 일측에 결합되는 스탠드(310)와, 상기 스탠드(310)에 축방향으로 이동하며 상기 하우징(110)에 형성된 밸브 시트부(130)를 개폐하는 밸브 디스크(320)를 포함하여 이루어지는 중압 터빈 제어 밸브에 있어서,
상기 밸브 하우징(110)의 밸브 시트부(130)에는 상기 밸브 디스크(320)의 진입방향을 향하여 확개하는 테이퍼 자리면(132)이 형성되고, 상기 밸브 디스크(320)의 외주면에는 상기 밸브 시트부(130)의 테이퍼 자리면(132)에 대응하는 테이퍼 삽입면(322)이 형성되어, 상기 밸브 디스크(320) 외주면의 테이퍼 삽입면(322)이 상기 밸브 시트부(130)의 테이퍼 자리면(132)에 쐐기식으로 밀착되는 것을 특징으로 하는 중압 터빈 제어 밸브 구조가 제공된다.

Description

중압 터빈 제어밸브 구조{Combined Reheat Valve Structure for Intermediate Pressure Turbine}
본 고안은, 증기터빈의 재열기와 중압 터빈 사이에 설치되어 중압 터빈으로 유입되는 증기를 단속하는 중압 터빈 제어밸브에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 중압 터빈 제어 밸브의 밸브 시트부에 대한 밸브 디스크의 안착 상태를 개선하여 증기의 누설과 그에 따른 터빈 블레이드의 손상을 방지한 중압 터빈 제어밸브 구조에 관한 것이다.
증기터빈에서는, 고압 터빈(High Pressure Turbine)을 구동시키고 나온 증기가 재열기(Reheater)를 통하여 재가열 된 다음, 다시 중압 터빈(Intermediate Pressure Turbine)으로 보내지고, 중압 터빈을 구동시키고 나온 증기가 저압 터빈(Low Pressure Turbine)으로 보내져 저압 터빈을 구동시킨다.
본 고안에 관련된 중압 터빈 제어 밸브는, 흔히 '복합 재열증기 밸브(Combined Reheat Valve)'라고도 하는 밸브로서, 상기 재열기와 중압 터빈 사이에 설치되어 상기 재열기로부터 중압 터빈으로 유입되는 증기를 단속하거나 또는 중압 터빈으로 유입되는 증기량을 조절하는 역할을 한다.
상기한 중압 터빈 제어밸브의 설치 형태는, 첨부도면 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 주로, 중압 터빈 본체(2)의 양측에 각각 하나씩의 제어 밸브(100)가 설치된다. 도면에서 좌측의 제어 밸브(100)와 우측의 제어 밸브(100)로는 재열기로부터 공기가 유입되고(도 2의 화살표시 방향), 유입된 증기는 중압 터빈 본체(2)의 아래쪽과 위쪽으로 공급되게 된다. 상기 좌,우측의 제어 밸브(100)는 구성과 역할이 동일하다.
상기 하나의 제어 밸브(100)의 구체적인 구조는, 도 3a에 도시된 것과 같이, 밸브 하우징(110)의 일측에는 재열기로부터 증기가 유입되는 통로인 유입구(112)가 형성되고, 중앙 터빈 본체(2)로 공급하기 위한 토출구(114)가 형성된 형태를 가진다. 그리고, 상기 유입구(112)측에는 정지 밸브(200, Reheat Stop Valve)가 설치되고, 토출구(114)측에는 조절 밸브(300, Intercept Valve)가 설치된다. 상기 정지 밸브(200)는, 상기 하우징(110)에 형성된 밸브 시트부(120)와, 상기 밸브 시트부(120)를 여닫으며 바이패스 통로(212)가 형성된 밸브 디스크(210)와, 상기 밸브 디스크(210)의 바이패스 통로(212)의 개폐 및 상기 밸브 디스크(210) 전체의 개폐를 행하는 작동 로드(220)를 포함한다. 그리고, 상기 조절 밸브(300)는, 상기 하우징(110)의 일측에 결합되는 스탠드(310)와, 상기 스탠드(310)에 축방향으로 이동하게 설치되어 상기 하우징(110)에 형성된 밸브 시트부(130)를 개폐하는 밸브 디스크(320)를 포함한다.
이와 같은 중압 터빈 제어 밸브(100)는, 운전 초기에 터빈 제어 밸브(100) 계통의 예열을 할 때에는, 상기 조절 밸브(300)는 완전히 차단되어 터빈 본체(2)로 증기의 유입을 막고, 단지 상기 정지 밸브(200)의 바이패스 통로(212)만을 열어 예열시킨다.
또한, 예를들어, 발전기의 부하가 갑자기 제거되는 사고로 인해 터빈에 속도 피크(Speed Peak, 터빈의 속도가 급격하게 빨라지는 현상)가 발생하는 경우와 같은 비상의 경우, 터빈 전체의 운전을 정지(trip)시키는 것과 때를 같이하여, 상기 정지 밸브(200) 및 그의 바이패스 통로(212)를 완전히 차단하고, 상기 조절 밸브(300)도 완전히 차단하여, 중압 터빈으로의 증기 유입을 방지함으로써 중압 터빈의 터빈 블레이드의 손상을 방지하게 된다.
또한, 상기 조절 밸브(300)의 또 다른 역할로서, 정상 운전 중에는 완전히 열려 있다가, 발전기측의 부하가 감소되는 경우, 밸브 개도를 줄여 중압 터빈으로 유입되는 증기의 양을 줄임으로써 터빈의 과속을 방지하며, 터빈이 정격 속도에 이르면 다시 완전히 열리게 된다.
그러나, 상기한 조절 밸브(300)에 있어서, 종래에 상기 조절 밸브(300)의 밸브 시트부(114)와 밸브 디스크(320)의 안착면은, 밸브 디스크(320)의 축방향에 직교하는 단부면이, 이와 마주하는 밸브 시트부(114)에 면접촉하는 방식으로 구성되어 있고, 이에 더하여 제어 밸브(100) 전체가 수평하게 설치되어 상기 밸브 디스크(320)의 왕복이동이 수평 방향으로 이루어지도록 한 불리한 구조를 가지고 있기 때문에, 약간의 가공 오차 또는 반속되는 작동에 기인하여 밸브 시트부(114)에 대한 밸브 디스크(320)의 안착 상태가 쉽게 불완전해져 증기 누설이 발생하는 단점이 있었다. 또한, 하우징(110)의 재질과 밸브 디스크(320)의 재질이 상이하여 열팽창에 차등이 발생함으로써 누설을 증폭시키는 단점이 있었다.
상기와 같이, 밸브 시트부(114)에 대한 밸브 디스크(320)의 안착 상태가 불완전해지면, 제어 밸브(100) 계통의 워밍업시나 터빈 정지(Trip)시에 증기나 중압 터빈으로 누설되어 터빈 블레이드에 열충격에 의한 크랙을 발생케 하는 등의 문제를 야기하게 된다.
따라서, 본 고안의 목적은, 밸브 시트부에 대한 밸브 디스크의 안착 구조를 완전한 안착이 가능하도록 개선하여 증기의 누설과 그에 따른 터빈 블레이드의 손상을 방지할 수 있는 중압 터빈 제어밸브 구조를 제공하는 것에 있다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 고안에서는, 재열기와 중압 터빈 사이에 설치되어 상기 재열기로부터 중압 터빈으로 유입되는 증기를 단속하거나 또는 중압 터빈으로 유입되는 증기량을 조절하는 역할을 하는 것으로, 밸브 하우징과, 상기 밸브 하우징의 내부 일측에 재열기와 연결되는 유입구를 단속하도록 설치되는 정지 밸브와, 상기 밸브 하우징의 타측에 터빈 본체와 연결되는 토출구를 단속하도록 설치되는 조절 밸브를 포함하며, 상기 조절 밸브는 상기 밸브 하우징의 일측에 결합되는 스탠드와, 상기 스탠드에 축방향으로 이동하며 상기 하우징에 형성된 밸브 시트부를 개폐하는 밸브 디스크를 포함하여 이루어지는 중압 터빈 제어 밸브에 있어서, 상기 밸브 하우징의 밸브 시트부에는 상기 밸브 디스크의 진입방향을 향하여 확개하는 테이퍼 자리면이 형성되고, 상기 밸브 디스크의 외주면에는 상기 밸브 시트부의 테이퍼 자리면에 대응하는 테이퍼 삽입면이 형성되어, 상기 밸브 디스크 외주면의 테이퍼 삽입면이 상기 밸브 시트부의 테이퍼 자리면에 쐐기식으로 밀착되는 것을 특징으로 하는 중압 터빈 제어 밸브 구조가 제공된다.
상기한 본 고안에 있어서, 상기 밸브 디스크는 상기 밸브 하우징과 동일 재질로 구성하는 것이 바람직하다.
상기한 본 고안에 있어서, 상기 밸브 하우징의 일측 측단면과 상기 스탠드의 측단면의 밀착부 둘레에는 상기 스탠드의 중심 축선에 직교하는 방향으로 상기 밸브 하우징의 일측 측단면과 상기 스탠드의 측단면 중 어느 한쪽으로 더 치우쳐 위치하는 기준 구멍이 형성되고, 상기 기준 구멍에는 파일럿 핀이 결합되는 구조를 추가적으로 가질 수 있다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
첨부도면 도 3a 및 도 3b는 본 고안에 따른 중압 터빈 제어 밸브 구조를 보여주는 것으로서, 도 3a는 평단면도이고, 도 3b는 도 3a의 'B' 부분 확대도이다.
첨부도면 도 3a에 도시된 것과 같이, 그리고 앞서 설명한 바와 같이, 중압 터빈 제어 밸브(100)는, 재열기와 중압 터빈 사이에 설치되어 상기 재열기로부터 중압 터빈으로 유입되는 증기를 단속하거나 또는 중압 터빈으로 유입되는 증기량을 조절하는 역할을 한다. 이러한 중압 터빈 제어 밸브(100)는, 밸브 하우징(110) 내부에 정지 밸브(200)와 조절 밸브(300)가 설치된다. 상기 정지 밸브(200)는 상기 밸브 하우징(110)의 내부 일측에 재열기와 연결되도록 형성된 유입구(112)를 단속하게 된다. 상기 조절 밸브(300)는, 상기 밸브 하우징(110)의 타측에 터빈 본체와 연결되도록 형성된 토출구(114)를 단속하게 된다.
여기서, 상기 조절 밸브(300)는, 상기 밸브 하우징(110)의 일측에 결합되는 스탠드(310)와, 상기 스탠드(310)에 축방향으로 이동하며 상기 하우징(110)에 형성된 밸브 시트부(130)를 개폐하는 밸브 디스크(320)를 포함하여 이루어진다.
본 고안에서는 상기한 조절 밸브(300)에 있어서, 상기 밸브 디스크(320)가 닫힐 경우, 밸브 디스크(320)의 외주면이 상기 밸브 하우징(110)의 밸브 시트부(130)에 쐐기식으로 밀착되도록 구성한 것이다.
구체적으로, 상기 밸브 하우징(110)의 밸브 시트부(130)에는 상기 밸브 디스크(320)의 진입방향을 향하여 확개되는 테이퍼 자리면(132)이 형성되고, 상기 밸브 디스크(320)의 외주면에는 상기 밸브 시트부(130)의 테이퍼 자리면(132)에 대응하는 테이퍼 삽입면(322)이 형성된다.
따라서, 상기 밸브 디스크(320) 외주면의 테이퍼 삽입면(322)이 상기 밸브 시트부(130)의 테이퍼 자리면(132)에 쐐기식으로 결합됨으로써, 상기 조절 밸브(300)가 닫히는 경우, 밸브 디스크(320) 외주면의 테이퍼 삽입면(322)과 밸브 시트부(130)의 테이퍼 자리면(132)에 안정적으로 정확하게 진입되어, 틈새 발생 없이 안착될 수 있으며, 그에 따라 증기 누설을 방지할 수 있다.
예를 들어, 상기 조절 밸브(300)의 밸브 디스크(320)는 수평 방향으로 왕복운동하도록 되어 있어, 밸브 디스크(320)에 처짐이 발생하는 등의 원인에 의해 밸브 디스크(320)가 밸브 시트부(130)에 정확히 안착되기 어렵다. 그러나, 본 고안에서는 양자가 쐐기식으로 결합되므로, 결합되는 도중에 밸브 시트부(130)의 테이퍼 자리면(132)에 의하여 밸브 디스크(320)의 테이퍼 삽입면(322)이 안내되어 중심이 자동적으로 맞추어지게 되므로 상기한 문제를 방지할 수 있으며, 밀착 상태도 더욱 향상된다.
여기서, 상기 밸브 디스크(320)는 상기 밸브 하우징(110)과 동일 재질로 구성함으로써 동일한 열팽창이 일어나도록 하는 것이 바람직하며, 이렇게 함으로써, 이종 재질인 경우의 차등 열팽창으로 인해 밸브 시트부(130)와 밸브 디스크(320)의 접촉 상태가 불완전해 질 수 있는 가능성을 줄일 수 있다.
또한, 본 고안에서는, 상기 밸브 하우징(110)에 대한 상기 스탠드(310)의 결합을 정확하게 함으로써, 상기 밸브 디스크(320)의 설치 정밀도를 높여 누설 방지에 도움을 주기 위한 구성을 추가적으로 가지고 있다.
이를 위하여, 본 고안에서는, 도 4a 및 도 4b에 도시된 실시예와 같이, 상기 밸브 하우징(110)의 일측 측단면과 상기 스탠드(310)의 측단면의 밀착부 둘레에, 상기 스탠드(310)의 중심 축선에 직교하는 방향으로 상기 밸브 하우징(110)의 일측 측단면과 상기 스탠드(310)의 측단면 중 어느 한쪽으로 더 치우쳐 위치하는 기준 구멍(400)을 형성하고, 상기 기준 구멍(400)에 파일럿 핀(410)을 결합시킨 구조가 제공된다. 상기 기준 구멍(400)은 상기 밸브 하우징(110)과 상기 스탠드(310)를 맞대어 가조립 한 상태에서 드릴이나 리이머로 동시에 가공하는 것이 편리하다.
이 경우, 상기 기준 구멍(400)은 상기 밸브 하우징(110)의 일측 측단면과 상기 스탠드(310)의 측단면 중 어느 한쪽으로 더 치우친 위치에 형성되어 있으므로, 밸브 하우징(110)이나 스탠드(310)가 분리된 경우, 상기 파일럿 핀(410)은 상기 밸브 하우징(110)이나 상기 스탠드(310)중 더 많은 부분의 기준 구멍(400)이 형성된 어느 한쪽에 끼워진 상태를 그대로 유지하게 되고, 나머지 한쪽은 기준 구멍(400)이 원호 형태로 노출되게 된다(도 4b 참조). 도 4b를 참조하면, 밸브 하우징(110) 쪽에 기준 구멍(400)의 더 많은 부분이 형성되어 있으므로, 파일럿 핀(410)은 상기 밸브 하우징(110)의 기준 구멍(400)에 삽입된 상태를 유지하게 되므로, 상기 밸브 하우징(110) 측의 파일럿 핀(410)에 스탠드(310) 측에 노출되어 있는 기준 구멍(400)을 일치시키면 서로간의 결합 위치가 정확하게 일치하게 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 고안에 따른 중압 터빈 제어밸브는, 밸브 디스크와 밸브 시트부가 테이퍼면에 의해 쐐기식으로 밀착되는 구조를 가짐으로써, 증기의 누설과 그에 따른 터빈 블레이드의 손상을 방지할 수 있다.
또한, 본 고안에서는, 밸브 하우징에 대한 스탠드의 결합을 정확하게 함으로써, 밸브 디스크의 설치 정밀도를 높여 누설 방지에 도움을 줄 수 있다.
도 1은 일반적인 중압 터빈 제어밸브의 설치상태를 보여주는 평면도이다.
도 2는 도 1의 'A' 방향에서 바라 본 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 본 고안에 의한 중압 터빈 제어밸브의 내부 구조를 보여주는 것으로서, 도 3a는 평단면도이고, 도 3b는 도 3a의 'B' 부분 확대도이다.
도 4a 및 도 4b는 도 3a의 'C' 방향에서 바라본 도면으로서, 도 4a는 조립상테를 보여주는 도면이고, 도 4b는 분리상태를 보여주는 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 중압 터빈 제어 밸브 110 : 밸브 하우징
112 : 유입구 114 : 토출구
120,130 : 밸브 시트부 132 : 테이퍼 자리면
200 : 정지 밸브 300 : 조절 밸브
310 : 스탠드 320 : 밸브 디스크
322 : 테이퍼 결합면 400 : 기준 구멍
410 : 파일럿 핀

Claims (3)

  1. 재열기와 중압 터빈 사이에 설치되어 상기 재열기로부터 중압 터빈으로 유입되는 증기를 단속하거나 또는 중압 터빈으로 유입되는 증기량을 조절하는 역할을 하는 것으로, 밸브 하우징(110)과, 상기 밸브 하우징(110)의 내부 일측에 재열기와 연결되는 유입구(112)를 단속하도록 설치되는 정지 밸브(200)와, 상기 밸브 하우징(110)의 타측에 터빈 본체와 연결되는 토출구(114)를 단속하도록 설치되는 조절 밸브(300)를 포함하며, 상기 조절 밸브(300)는 상기 밸브 하우징(110)의 일측에 결합되는 스탠드(310)와, 상기 스탠드(310)에 축방향으로 이동하며 상기 하우징(110)에 형성된 밸브 시트부(130)를 개폐하는 밸브 디스크(320)를 포함하여 이루어지는 중압 터빈 제어 밸브에 있어서,
    상기 밸브 하우징(110)의 밸브 시트부(130)에는 상기 밸브 디스크(320)의 진입방향을 향하여 확개하는 테이퍼 자리면(132)이 형성되고, 상기 밸브 디스크(320)의 외주면에는 상기 밸브 시트부(130)의 테이퍼 자리면(132)에 대응하는 테이퍼 삽입면(322)이 형성되어, 상기 밸브 디스크(320) 외주면의 테이퍼 삽입면(322)이 상기 밸브 시트부(130)의 테이퍼 자리면(132)에 쐐기식으로 밀착되는 것을 특징으로 하는 중압 터빈 제어 밸브 구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 밸브 디스크(320)는 상기 밸브 하우징(110)과 동일 재질로 이루어지지는 것을 특징으로 하는 중압 터빈 제어 밸브 구조.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 밸브 하우징(110)의 일측 측단면과 상기 스탠드(310)의 측단면의 밀착부 둘레에는 상기 스탠드(310)의 중심 축선에 직교하는 방향으로 상기 밸브 하우징(110)의 일측 측단면과 상기 스탠드(310)의 측단면 중 어느 한쪽으로 더 치우쳐 위치하는 기준 구멍(400)이 형성되고, 상기 기준 구멍(400)에는 파일럿 핀(410)이 결합되는 것을 특징으로 하는 중압 터빈 제어 밸브 구조.
KR20-2005-0021990U 2005-07-28 2005-07-28 중압 터빈 제어밸브 구조 KR200399629Y1 (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101895165B1 (ko) 2017-05-02 2018-09-04 두산중공업 주식회사 증기터빈 제어밸브의 증기누설방지 장치 및 방법

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KR101895165B1 (ko) 2017-05-02 2018-09-04 두산중공업 주식회사 증기터빈 제어밸브의 증기누설방지 장치 및 방법

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