KR20130033859A - 터빈발전기 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 터빈발전기 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 작동유체 밀봉 및 발전기 냉각을 위한 일체형 터빈발전기 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 터빈발전기 시스템은 터빈 입구에 유입되는 유체를 이용하여 회전력을 발생하고, 상기 유체를 터빈 출구로 배출되는 터빈, 축이음을 통하여 전달된 상기 회전력을 이용하여 전력을 발생하는 발전기 및 상기 터빈 후면과 상기 발전기를 둘러싸는 상기 터빈에서 누설되는 누설유체를 수용하는 터빈발전기 연결케이싱을 포함할 수 있다.

Description

터빈발전기 시스템{Turbine Generator System}

본 발명은 터빈발전기 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 작동유체 밀봉 및 발전기 냉각을 위한 일체형 터빈발전기 시스템에 관한 것이다.

기존 터빈과 발전기는 각각 별개의 설비로서 각각의 케이싱으로 구성되어 터빈의 구동력을 발전기에 전달하기 위해 베어링에 의해 지지된 터빈의 축이 발전기의 축과 축이음으로 연결되는 형태로 구성된다.

이때 축의 원활한 회전을 위해 축과 베어링 사이의 간극이 존재하게 되는데 터빈을 구동시킨 후의 작동유체의 압력이 대기압보다 큰 경우, 이 간극을 통하여 누설되어 대기 중으로 방출되며, 대기압보다 작은 경우에는 대기 중의 공기가 이 간극으로 유입되어 터빈 하부에 있는 응축기의 진공도를 저하시키는 문제점이 있다.

한국 공개특허 제2003-0030194호

상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 대기환경에 문제를 일으키는 작동유체가 대기로 누설되는 것을 방지하는 터빈발전기 시스템을 제공한다.

본 발명은 발전기에서 발생하는 열을 효과적으로 냉각시킬 수 있을 뿐 아니라 이것을 열에너지로 회수함으로써 전체적인 설비 효율을 향상시킨 터빈발전기 시스템을 제공한다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따른 터빈발전기 시스템을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 터빈발전기 시스템은 터빈 입구에 유입되는 유체를 이용하여 회전력을 발생하고, 상기 유체를 터빈 출구로 배출되는 터빈, 축이음을 통하여 전달된 상기 회전력을 이용하여 전력을 발생하는 발전기 및 상기 터빈 후면과 상기 발전기를 둘러싸는 상기 터빈에서 누설되는 누설유체를 수용하는 터빈발전기 연결케이싱을 포함할 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 구체적인 사항들은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술된 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.

그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구성될 수 있으며, 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.

전술한 본 발명의 터빈발전기 시스템에 의하면, 대기환경에 문제를 일으키는 작동유체가 대기로 누설되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 터빈발전기 시스템에 의하면, 발전기에서 발생하는 열을 효과적으로 냉각시킬 수 있을 뿐 아니라 이것을 열에너지로 회수함으로써 전체적인 설비 효율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터빈발전기를 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 터빈발전기 시스템을 설명하기 위한 도면.
도 3는 본 발명의 제2 실시예에 따른 터빈발전기 시스템을 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 터빈발전기 시스템을 설명하기 위한 도면.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명하도록 한다.

그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

또한, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여, 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터빈발전기 시스템을 설명하기 위한 도면이다.

도 1을 참조하면, 터빈발전기 시스템은 터빈(100), 축이음(150), 발전기(200) 및 터빈발전기 연결케이싱(300)을 포함한다.

터빈(100)은 터빈 입구(110)에 유입되는 고압 유체를 이용하여 회전력을 발생하고, 저압 유체를 터빈 출구(120)로 배출한다.

축이음(150)은 터빈(100)에서 발생된 회전력을 발전기(200)로 전달한다.

발전기(200)는 축이음(150)을 통하여 전달된 회전력을 이용하여 전력을 발생한다.

터빈발전기 연결케이싱(300)은 터빈(100) 후면과 발전기(200)를 연결케이싱으로 완전히 덮어씌운다.

터빈발전기 연결케이싱(300)은 발전기(200)에서 전력을 인출하기 위한 단자(통상 3상 3선)를 인출하여 인출부위(210)를 접착용 수지 등으로 밀봉하면 작동유체가 대기로 방출되거나 외부 공기가 터빈발전기 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 터빈발전기 시스템은 터빈 축과 베어링(155) 사이로 누설된 유체가 대기로 누설되는 것을 방지하여 대기오염을 방지할 수 있다.

터빈발전기 시스템은 터빈 축과 베어링(155) 사이로 누설된 유체가 발전기(200)를 지나면서 발전기의 열에 의해 온도가 상승된 후 발전기(200) 상부의 유체배출로(310)를 통하여 배출된다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 터빈발전기 시스템을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 터빈발전기 시스템은 터빈(100), 축이음(150), 발전기(200), 터빈발전기 연결케이싱(300), 응축기(400), 열교환기(500) 및 증발기(600)를 포함한다.

터빈(100), 축이음(150), 발전기(200) 및 터빈발전기 연결케이싱(300)은 도 1과 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

응축기(400)는 터빈 출구(120)와 연결되어 터빈(100)에서 회전력을 발생시킨 후 터빈 출구(120)를 통하여 유출된 저온 저압의 유체를 응축한다.

열교환기(500)는 터빈발전기 연결케이싱(300)에서 축과 베어링 사이의 간극을 통하여 누설되어 발전기(200)를 통과하면서 열을 흡수한 후 발전기 상부의 유체배출구(310)를 통하여 배출된 작동유체가 응축기(400)에서 배출된 응축유체에 열을 전달한다.

응축기(400)는 열교환기(500)에서 응축유체에 열을 전달하고 회수된 작동유체를 응축한다.

증발기(600)는 응축기(400)에서 응축되고, 펌프에 의해 열교환기(500)를 거쳐 유입된 작동유체를 가열하여 고온고압의 유체로 증발시킨다.

누설유체의 이동을 정리하면, 축과 베어링 사이의 간극을 통하여 누설된 누설유체는 발전기(200)를 통과하면서 열을 흡수한 후 발전기 상부의 유체배출구(310)를 통하여 열교환기(500)로 배출된다.

이후, 누설유체는 열교환기(500)에서 열을 빼앗긴 후 응축기(400)에서 응축되고, 다시 열교환기(500)로 유입되어 열을 전달받은 후 증발기(600)로 유입되어 가열 및 가압되어 고온고압의 유체로 터빈입구(110)로 순환된다.

도 3는 본 발명의 제2 실시예에 따른 터빈발전기 시스템을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 터빈발전기 시스템은 도 2의 터빈발전기 시스템과 열교환기(500)가 터빈발전기 연결케이싱(300) 내에 위치하여 열교환이 터빈발전기 연결케이싱(300)에서 이루어지는 점을 제외하면, 다른 구성요소 및 누설유체의 이동경로는 동일하므로, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 터빈발전기 시스템은 터빈발전기 연결케이싱(300) 내에 열교환기(500)까지도 일체형으로 내장한 경우로서 발전기 냉각 효과가 더 크고 자재 및 전체 공간을 절약할 수 있다.

도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 터빈발전기 시스템을 설명하기 위한 도면.

본 발명의 제3 실시예에 따른 터빈발전기 시스템은 터빈발전기 연결케이싱(300)을 통과한 작동유체가 증발기(600) 출구 증기 온도보다 높을 경우 도 4와 같이 증발기(600) 후단에 열교환기를 설치할 수 있다.

이 경우에도 도 3과 같이 터빈발전기 연결케이싱(300) 내에 열교환기(500)를 내장하는 것이 가능하다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 터빈
200: 발전기
300: 터빈발전기 연결케이싱
400: 응축기
500: 열교환기
600: 증발기

Claims (8)

1. 터빈발전기 시스템에 있어서,
   터빈 입구에 유입되는 유체를 이용하여 회전력을 발생하고, 상기 유체를 터빈 출구로 배출되는 터빈;
   축이음을 통하여 전달된 상기 회전력을 이용하여 전력을 발생하는 발전기; 및
   상기 터빈 후면과 상기 발전기를 둘러싸는 상기 터빈에서 누설되는 누설유체를 수용하는 터빈발전기 연결케이싱을 포함하는 터빈발전기 시스템.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 발전기를 통과하면서 상기 발전기에서 발생된 열을 흡수한 상기 누설유체가 열을 전달하는 열교환기를 더 포함하는 터빈발전기 시스템.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 열교환기는 상기 터빈발전기 연결케이싱에 일체형으로 내장되는 것을 특징으로 하는 터빈발전기 시스템.
   
4. 제2항에 있어서,
   상기 열교환기에서 열을 전달한 누설유체가 응축되는 응축기를 더 포함하는 터빈발전기 시스템.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 열교환기는 응축된 누설유체에 열을 전달하는 것을 특징으로 하는 터빈발전기 시스템.
   
6. 제5항에 있어서,
   열을 전달받은 누설유체가 가열 및 가압되는 증발기를 더 포함하되,
   상기 가열 및 가압된 누설유체가 상기 터빈 입구로 유입되는 것을 특징으로 하는 터빈발전기 시스템.
   
7. 제4항에 있어서,
   응축된 누설유체가 가열 및 가압되는 증발기를 더 포함하는 터빈발전기 시스템.
8. 제7항에 있어서,
   상기 가열 및 가압되는 누설유체가 상기 열교환기에서 열을 전달받고, 상기 터빈 입구로 유입되는 것을 특징으로 하는 터빈발전기 시스템.

Images