KR20090089312A

KR20090089312A - 연소 진동 검출 장치의 장착 구조

Info

Publication number: KR20090089312A
Application number: KR1020097009759A
Authority: KR
Inventors: 사또시 다니무라; 소오스께 나까무라
Original assignee: 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
Priority date: 2007-06-11
Filing date: 2008-06-04
Publication date: 2009-08-21
Also published as: US8418475B2; WO2008152964A1; JP4838763B2; EP2154434B1; CN101568767A; KR101003652B1; EP2154434A4; US20100132375A1; EP2154434A1; CN101568767B; JP2008303861A

Abstract

본 발명의 과제는, 제조 비용 및 운용 비용을 저감시키는 것이다. 연소 진동 검출 장치(21)를 수용하는 케이싱(22)이, 연소기 케이싱에 고리 형상으로 배치된 복수개의 연소기를 서로 연결하는 화염 전파관(17)에 대해, 1개 걸러 장착되어 있다.

화염 전파관, 연소 진동 검출 장치, 가스 터빈의 연소기, 압력 센서, 연결관

Description

연소 진동 검출 장치의 장착 구조{COMBUSTION OSCILLATION DETECTION DEVICE MOUNTING STRUCTURE}

본 발명은, 연소기에서 연료를 연소시켰을 때에 발생하는 연소 진동을 감시하는 연소 진동 검출 장치를, 연소기에 장착할 때에 사용되는 연소 진동 검출 장치의 장착 구조에 관한 것이다.

종래, 연소기에서 연료를 연소시켰을 때에 발생하는 연소 진동은, 예를 들어 특허 문헌 1에 개시된 가스 터빈의 연소기 내의 압력 계측 장치를 사용하여 감시되고 있었다.

특허 문헌 1 : 일본 특허 출원 공개 평6-331146호 공보

그러나, 상기 특허 문헌 1에 개시된 것에서는, 1개의 연소기에 대해, 1개의 압력 센서(연소 진동 검출 장치)가 필요로 되는, 즉 고가인 압력 센서가 연소기의 수와 동일한 수만큼 필요로 되기 때문에, 제조 비용이 상승할 뿐만 아니라, 고온 조건하에서 사용되는 일도 있어, 압력 센서의 수명은 비교적 짧아, 2 내지 3년에 교환할 필요가 있으므로, 운용 비용도 상승되는 등의 문제점이 있었다.

또한, 종래의, 내측 통(연소통)의 벽부에 압력 센서를 장착하는 방식에서는, 연소기 케이싱 내의 각 내측 통의 위치 관계에 의해, 압력 센서를 장착하는 위치가 다른 경우가 있고, 이로 인해, 내측 통의 공통화가 도모되지 않고, 여러 종류의 내측 통을 설계ㆍ제조해야만 하여, 이 점으로부터도, 비용이나 보수성에 있어서 과제가 있었다.

본 발명은, 상기한 사정에 비추어 이루어진 것으로, 제조 비용 및 운용 비용을 저감시킬 수 있는 연소 진동 검출 장치의 장착 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다

본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해, 이하의 수단을 채용했다.

본 발명에 관한 연소 진동 검출 장치의 장착 구조는, 연소 진동 검출 장치를 수용하는 케이싱이, 연소기 케이싱에 고리 형상으로 배치된 복수개의 연소기를 서로 연결하는 화염 전파관에 대해, 1개 걸러 장착되어 있다.

본 발명에 관한 연소 진동 검출 장치의 장착 구조에 따르면, 고가인 연소 진동 검출 장치(압력 센서)를 반감시킬 수 있으므로(예를 들어, 16개의 연소기를 갖는 것에서는, 종래, 16개의 연소 진동 검출 장치가 필요했지만, 본 발명에 관한 연소 진동 검출 장치의 장착 구조를 사용하면, 연소 진동 검출 장치를 8개로 할 수 있음), 제조 비용 및 운용 비용을 대폭 저감시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 관한 연소 진동 검출 장치의 장착 구조에 따르면, 압력 센서가 화염 전파관에 장착되게 되기 때문에, 연소기의 내측 통 자체의 공통화를 도모할 수 있을 뿐만 아니라, 화염 전파관이 길이 방향 축선 주위로 회전 가능하게 구성되어 있는 경우에는, 압력 센서의 장착 위치를 용이하게 변경할 수 있고, 압력 센서의 장착 위치의 설계 자유도를 높일 수 있어, 비용 저감과 보수성의 향상을 도모할 수 있다.

또한, 연소기는 화염 전파관과 연통하고 있으므로, 연소기 내에서 발생한 연소 진동은 화염 전파관에 있어서도 검출할 수 있어, 압력 센서가 장착되어 있는 화염 전파관을 사이에 두는 2개의 연소기의 연소 진동을 1개의 압력 센서로 검출할 수 있다.

상기 연소 진동 검출 장치의 장착 구조에 있어서, 상기 케이싱과 상기 화염 전파관 사이에, 정류판이 배치되어 있으면 더 적절하다.

이와 같은 연소 진동 검출 장치의 장착 구조에 따르면, 연소 진동에 의한 압력 변동이, 정류판을 통해 연소 진동 검출 장치(압력 센서)에 전달되게 되므로, 안정된 압력 검출이 행해지게 되어, 연소 진동 검출 장치의 오작동을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 관한 가스 터빈의 연소기에 따르면, 제조 비용 및 운용 비용을 대폭 저감시킬 수 있는 연소 진동 검출 장치의 장착 구조를 구비하고 있다.

본 발명에 관한 가스 터빈의 연소기에 따르면, 연소기 전체로서의 제조 비용 및 운용 비용을 대폭 저감시킬 수 있다.

본 발명에 관한 가스 터빈은, 제조 비용 및 운용 비용을 대폭 저감시킬 수 있는 연소기를 구비하고 있다.

본 발명에 관한 가스 터빈에 따르면, 가스 터빈 전체로서의 제조 비용 및 운용 비용을 대폭 저감시킬 수 있다.

본 발명에 따르면, 제조 비용 및 운용 비용을 저감시킬 수 있다는 효과를 발휘한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 연소 진동 검출 장치의 장착 구조를 구비한 가스 터빈의 연소기 주위를 도시하는 측단면도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 연소 진동 검출 장치의 장착 구조의 장착 위치를 설명하기 위한 정면도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 연소 진동 검출 장치의 장착 구조를 설명하기 위한 횡단면도이다.

도 4는 내측 통과 연결관을 각각 결합하는 결합 부재의 정면도이다.

도 5는 압력 센서의 상류측에 배치된 정류판의 정면도이다.

이하, 본 발명에 관한 연소 진동 검출 장치의 장착 구조의 일 실시 형태에 대해, 도 1 내지 도 5를 참조하면서 설명한다.

발전 등에 사용되는 가스 터빈은, 주로 압축기, 연소기, 터빈으로 구성되어 있고, 터빈에 의해 발전기를 회전시켜 발전하고 있다. 가스 터빈은, 복수의 연소기를 갖고 있는 일이 많고, 압축기에 의해 압축된 공기와 연소기에 공급된 연료를 혼합시키고, 각각의 연소기 내에서 연소시켜 고온의 연소 가스를 발생시켜, 이 고온의 연소 가스를 터빈으로 공급하고 있다.

도 1은 본 실시 형태에 관한 연소 진동 검출 장치의 장착 구조를 구비한 가 스 터빈의 연소기 주위를 도시하는 측단면도이다. 또한, 차실(車室) 내에 있어서의 연소기의 배치를 도시하기 위해, 일부를 단면으로 도시하고 있다.

가스 터빈의 연소기(10)는, 연소기 케이싱(11)에 고리 형상으로 복수개 배치되어 있다(도 1에는 1개만 도시함). 연소기 케이싱(11)과 가스 터빈 케이싱(12)의 내측에는 차실(13)이 형성되고, 이 차실(13)에는 압축 공기가 충만하고 있다, 도시하고 있지 않으나, 상류측에 설치된 압축기에 의해 압축된 공기는, 차실(13)로 도입되고, 연소기(10)의 상류부에 형성된 공기 유입구(14)로부터 연소기(10)의 내부에 들어가고, 연소기(10)의 상부에 복수 설치된 연료 노즐(15)로부터 도입된 연료와 혼합된 후, 연소기(10)의 내측 통(연소통)(16) 내부에서 연소되어 연소 가스로 된다. 그리고, 이 연소 가스는, 터빈으로 공급되어, 터빈 로터를 회전시킨다.

도 2에 도시한 바와 같이, 연소기 케이싱(11)에 고리 형상으로 배치된 복수개(본 실시 형태에서는 16개)의 연소기(10)의 내측 통(16)은, 연결관(화염 전파관)(17)에 의해 서로 연결되어 있고, 도시하지 않은 1개 혹은 2개의 점화 플러그로 연소기(10)의 내측 통(16) 내부에 점화하면, 미착화의 다른 연소기(10)와의 차압에 의해, 연결관(17) 내를 화염(착화한 연소 가스)이 달림(통과함 : 전파함)으로써, 다른 연소기(10)로 점화할 수 있도록 되어 있다. 즉, 연결관(17)은, 연소기(10)의 착화 장치 또는 화염 유지 장치의 역할을 갖고 있다.

도 3에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 연소 진동 검출 장치의 장착 구조(20)는, 압력 센서(연소 진동 검출 장치)(21)를 수용하는 케이싱(22)과, 연결관(17)의 내부와 케이싱(22)의 내부를 연통하고, 또한 연결관(17) 내를 전파하는 압력 변동을 압력 센서(21)로 유도하는 도관(23)을 구비하고 있다. 그리고, 이 연소 진동 검출 장치의 장착 구조(20)는, 1개 걸러 연결관(17)에 대해 각각 1개씩 설치되어 있다. 즉, 연소 진동 검출 장치의 장착 구조(20)를 구비한 연결관(17)과, 연소 진동 검출 장치의 장착 구조(20)를 구비하고 있지 않은 연결관(17)이 교대로 배치되어 있다.

압력 센서(21)는, 연소 진동에 의한 압력 변동을 검지(감시)하는 것이고, 압력 센서(21)로서는, 예를 들어 피에조 소자(압전 소자)를 사용한 센서를 채용할 수 있다.

도관(23)은, 예를 들어 스테인리스강(SUS)을 재료로 하여 만들어진 것이고, 그 입구측[연결관(17)측]의 일단부는, 어댑터(24)를 통해 연결관(17)의 측면에 장착된 장착 시트(25)에 고정되어 있다. 또한, 장착 시트(25)의 입구측[연결관(17)측]의 일단부에는, 판 두께 방향으로 관통하는 관통 구멍(26a)(도 5 참조)을 복수개(본 실시 형태에서는 7개) 갖는 정류판(26)이 배치되어 있다.

또한, 내측 통(16)과 연결관(17)은 각각, 도 4에 도시한 바와 같은 머맨 커플링(상품명)(27)이라 불리는 결합(연결) 부재를 통해 결합(연결)되어 있다.

본 실시 형태에 관한 연소 진동 검출 장치의 장착 구조(20)에 따르면, 고가인 압력 센서(21)를 반감시킬 수 있으므로[예를 들어, 16개의 연소기(10)를 갖는 것에서는, 종래 16개의 압력 센서(21)가 필요했지만, 본 발명에 관한 연소 진동 검출 장치의 장착 구조(20)를 사용하면, 압력 센서(21)를 8개로 할 수 있음], 제조 비용 및 운용 비용을 대폭 저감시킬 수 있다.

또한, 가스 터빈 운전시에 있어서의 압력 센서(21)의 온도를 저감시킬 수 있으므로[종래, 압력 센서(21)는 내측 통(16)의 벽부에 바로 장착되어 있었기 때문에 상당한 고온 상태가 되어 있었지만, 본 발명에 관한 연소 진동 검출 장치의 장착 구조(20)를 사용하면, 압력 센서(21)가 내측 통(16)으로부터 이격된 위치에 설치되게 되어, 가스 터빈 운전시에 있어서의 압력 센서(21)의 온도를 저감시킬 수 있음], 열에 의한 압력 센서(21)의 손상을 방지할 수 있어, 압력 센서(21)의 장기 수명화를 도모할 수 있다.

또한, 종래는 압력 센서(21)를 내측 통(16)의 벽부에 장착하고 있었기 때문에, 연소기 케이싱(11) 내의 내측 통(16)의 배치에 의해, 개개에 압력 센서(21)의 장착 위치가 다른 경우가 있고, 개별로 내측 통(16)을 설계ㆍ제조할 필요가 있었지만, 본 실시 형태에 따르면, 센서(21)를 연결관(17)에 장착하므로, 내측 통(16) 자체의 공통화를 도모할 수 있다.

또한, 연결관(17)이, 그 길이 방향 축선 주위로 회전 가능하게 구성되어 있으므로, 압력 센서(21)의 장착 위치를 용이하게 변경할 수 있고, 압력 센서(21)의 장착 위치의 설계 자유도를 높일 수 있기 때문에, 비용 저감과 보수성의 향상을 도모할 수 있다.

게다가 또한, 연소 진동에 의한 압력 변동은, 정류판(26)을 통해 압력 센서(21)에 전달되게 되므로, 안정된 압력 검출이 행해지게 되어, 압력 센서(21)의 오작동을 방지할 수 있다.

게다가 또한, 압력 센서(21)를, 화염에 가까운 연결관(17)의 근방에 둘(배치 할) 수 있으므로, 연소 진동에 의한 압력 변동을 정확, 또한 확실하게 검지(감시)할 수 있다.

또한, 상술한 실시 형태에 있어서, 압력 센서(21)가 이상한 압력 변동을 검지한 경우에, 그 레벨(정도)에 따라서 경보를 발하거나, 경보를 발하는 동시에 가스 터빈을 긴급 정지시키는 시퀀스가 내장되어 있으면 더 적절하다.

또한, 압력 센서(21)는 연결관(17)에 장착되어 있으므로, 연결관(17)의 양측의 연소기(10)의 적어도 한쪽에 있어서 압력 변동의 이상이 발생하면, 이 압력 센서(21)가 이상을 검지하여, 전술한 시퀀스를 동작시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 상술한 실시 형태에서는, 연결관(17)에, 도관(23)을 통해 케이싱(22)을 장착하도록 하고 있지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것이 아니라, 예를 들어 도관(23)을 없애고, 연결관(17)에 케이싱(22)을 바로 장착하거나, 혹은 연결관(17)에 압력 센서(21)를 바로 장착하도록 할 수도 있다.

Claims

연소 진동 검출 장치를 수용하는 케이싱이, 연소기 케이싱에 고리 형상으로 배치된 복수개의 연소기를 서로 연결하는 화염 전파관에 대해, 1개 걸러 장착되어 있는 것을 특징으로 하는, 연소 진동 검출 장치의 장착 구조.
제1항에 있어서, 상기 케이싱과 상기 화염 전파관 사이에, 정류판이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 연소 진동 검출 장치의 장착 구조.
제1항 또는 제2항에 기재된 연소 진동 검출 장치의 장착 구조를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는, 가스 터빈의 연소기.
제3항에 기재된 가스 터빈의 연소기를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는, 가스 터빈.