KR20140001297U - 가스 터빈용 배기 시스템 - Google Patents

Abstract

가스 터빈용 배기 시스템이 개시된다. 본 고안의 가스 터빈용 배기 시스템은 가스 터빈에 마련되는 배기 시스템에 있어서, 가스 터빈에서 발생하는 연소 가스가 지나는 배기용 덕트; 및 배기용 덕트에 연결되어, 슬라이딩 구조를 통해 연소 가스가 배기용 덕트를 지나며 발생하는 진동을 흡수하는 충격 흡수 서포트부를 포함한다.

Description

가스 터빈용 배기 시스템{Exhaust System For Gas Turbine}

본 고안은 가스 터빈용 배기 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 슬라이딩 구조를 통해 연소 가스가 배기용 덕트를 지날 때 발생하는 진동을 흡수하는 충격 흡수 서포트부를 배기용 덕트에 연결한 가스 터빈용 배기 시스템에 관한 것이다.

가스 터빈은 압축기와 연소기와 터빈으로 구성되고, 공기 취입구로부터 도입된 공기가 압축기에 의해 압축되어 고온, 고압의 압축 공기가 되고, 연소기에서 압축 공기에 연료를 공급하여 연소시키고, 고온 고압의 연소가스가 터빈을 구동시켜, 터빈에 연결된 발전기를 구동시킨다. 터빈은 차실 내에 복수의 정익 및 동익이 교대로 배치 형성되어 구성되고, 연소가스에 의해 동익을 구동시킴으로써 발전기가 연결되는 출력 축을 회전 구동시키고 있다. 그리고 터빈을 구동시킨 연소 가스는 배기 차실의 디퓨저에 의해 정압으로 변환된 후 대기로 방출된다.

이와 같이 구성된 가스 터빈은, 최근 고출력화 및 고효율화가 요구되고 있어, 정익 및 동익으로 유도되는 연소가스의 온도가 점점 높아지는 경향이 있다. 그로 인해 일반적으로는 정익 및 동익의 내부에 냉각 통로를 형성하고, 공기나 증기 등의 냉각 매체를 이 냉각 통로에 흐르게 함으로써, 이 정익 및 동익을 냉각시키면서, 내열성을 확보함과 동시에, 연소가스의 고온화를 도모하여 출력 및 효율을 높이도록 하고 있다.

예를 들어, 터빈에서는 정익 및 동익을 수용하는 배기 차실의 하류 측에 배기실이 연결되고, 이 배기실의 하류 측에 배기 덕트가 연결되고, 배기 차실과 배기실이 원통 형상을 이루는 박판의 열 신장 흡수 부재에 의해 연결되고, 배기실과 배기 덕트가 단열재를 갖는 익스팬션 조인트에 의해 연결된다. 따라서 가스 터빈의 과도기나 고출력화에 대해, 배기 차실과 배기실 배기 덕트 사이의 열 응력을 흡수하고 있다.

이러한 터빈의 연결 구조로는, 예를 들어 일본 공개특허공보 2006-307733호, 일본 공개특허공보 2004-308502호, 일본 공개실용신안공보 평01-085429호에 기재된 것들이 있다.

종래의 가스 터빈에서는, 배기 차실과 배기실의 박판의 열 신장 흡수 부재에 의해 연결하거나 배기실과 배기 덕트를 익스팬션 조인트로 연결함으로써, 부재 간에 열 응력을 흡수하며, 터빈의 지지 구조에서는 배기실이나 배기 덕트 주변에 둘레를 따라 리브를 개재하여 다리부를 연결하는 예가 있다.

이러한 종래의 가스 터빈에서는 터빈의 가동시, 고온의 배기 가스에 의해 덕트 부분과 리브가 개재된 부분의 열 신장량 차이와, 터빈의 고출력화에 따른 덕트 사이즈 대형화 및 고압의 배기 가스 통과에 따른 진동 충격으로 인해, 덕트 및 지지구조 등에 변형이나 파손의 우려가 있었다. 또한 열 신장 및 열 응력 흡수를 위해 연결시 사용하는 익스팬션 조인트의 비용 또한 고가로써 비용 부담이 문제되었다.

본 고안이 이루고자 하는 기술적 과제는, 슬라이딩 구조를 통해 연소 가스가 배기용 덕트를 지날 때 발생하는 진동을 흡수하는 충격 흡수 서포트부를 배기용 덕트에 연결함으로써 배기 가스 통과시 진동 충격으로 인한 덕트 및 지지구조 등의 변형이나 파손을 최소화하고자 한다.

본 고안의 일 측면에 따르면, 가스 터빈에 마련되는 배기 시스템에 있어서,

상기 가스 터빈에서 발생하는 연소 가스가 지나는 배기용 덕트; 및

상기 배기용 덕트에 연결되어, 슬라이딩 구조를 통해 상기 연소 가스가 상기 배기용 덕트를 지나며 발생하는 진동을 흡수하는 충격 흡수 서포트부를 포함하는 가스 터빈용 배기 시스템이 제공된다.

상기 충격 흡수 서포트부는 상기 배기용 덕트의 외부에 연결되는 서포트와, 상기 서포트의 다리부분에 연결되는 가이드 플레이트와, 상기 가이드 플레이트의 하부에 마련되는 고정용 플레이트를 포함할 수 있다.

상기 충격 흡수 서포트부는, 상기 배기용 덕트에서 발생하는 진동에 의해 상기 서포트에 연결된 상기 가이드 플레이트가 상기 고정용 플레이트 상부를 슬라이딩하면서 진동을 흡수할 수 있다.

상기 충격 흡수 서포트부는 복수로 마련되며, 상기 배기용 덕트의 외벽을 따라 이격 배치될 수 있다.

본 고안의 다른 측면에 따르면 가스 터빈의 배기 방법에 있어서,

연소가스가 지나는 덕트를 고정하는 서포트를 마련하되, 서포트의 다리부분을 두 개의 판 형태로 마련하여, 상기 두 개의 판이 슬라이딩되면서 연소가스가 덕트를 지나며 발생하는 진동을 흡수하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈용 배기 방법이 제공된다.

본 고안의 가스 터빈용 배기 시스템은 슬라이딩 구조를 통해 연소 가스가 배기용 덕트를 지날 때 발생하는 진동을 흡수하는 충격 흡수 서포트부를 배기용 덕트에 연결함으로써 배기 가스 통과시 진동 충격으로 인한 덕트 및 지지구조 등의 변형이나 파손을 최소화할 수 있다.

도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 가스 터빈용 배기 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 2는 도 1에서 A 부분의 단면도이다.
도 3은 도 2에서의 B 부분을 확대한 투시도와 단면도이다.

본 고안과 본 고안의 동작상의 이점 및 본 고안의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 고안의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 고안을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 가스 터빈용 배기 시스템을 개략적으로 도시하며, 도 2는 도 1에서 A부분의 단면도이다.

도 1 및 도 2에서 도시된 바와 같이, 본 고안의 일 실시예에 따른 가스 터빈용 배기 시스템은, 가스 터빈에 마련되는 배기 시스템에 있어서, 가스 터빈에서 발생하는 연소 가스가 지나는 배기용 덕트(100)와, 배기용 덕트(100)에 연결되어, 슬라이딩 구조를 통해 연소 가스가 배기용 덕트(100)를 지나며 발생하는 진동을 흡수하는 충격 흡수 서포트부(200)를 포함한다.

배기용 덕트(100)는 가스 터빈에서 발생한 연소 가스가 통과할 수 있도록 사각형태의 단면을 지닌 관 또는 원통 형태를 띠며, 고온 고압의 연소 가스가 지나므로 내열성이 있는 금속 소재로 이루어질 수 있다.

충격 흡수 서포트부(200)는 배기용 덕트(100)의 외부에 연결되는 서포트(210)와, 서포트(210)의 다리부분에 연결되는 가이드 플레이트(220)와, 가이드 플레이트(220)의 하부에 마련되는 고정용 플레이트(230)를 포함할 수 있다.

충격 흡수 서포트부(200)의 서포트(210)는 배기용 덕트(100)의 외벽에 연결되어 이를 고정하는 역할을 한다. 도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 서포트(210)는 배기용 덕트(100)의 외벽 단면을 둘러싸는 형태를 띠며, 배기용 덕트(100)를 바닥에서 일정 높이만큼 떨어져서 고정될 수 있게 지지해 준다.

도 2에 도시되듯이, 서포트(210)의 다리 부분에 가이드 플레이트(220)가 마련된다. 가이드 플레이트(220)는 서포트(210)의 단면보다 넓은 단면을 가지도록 함으로써, 진동에 의해 흔들리더라도 안정적으로 고정용 플레이트(230) 위에 자리할 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 충격 흡수 서포트부(200)는 배기용 덕트(100)의 외벽 단면을 둘러싼 하나의 프레임으로 된 서포트(210)로 이루어질 수도 있으나, 보다 안정적으로 배기용 덕트(100)를 고정하고 진동 충격에도 강하도록 다중 프레임 구조의 서포트(210)로 이루어질 수도 있다. 고정용 플레이트(230)는 직접 바닥에 안착시킬 수 있지만, 다중 프레임 구조인 경우 고정용 플레이트(230)는 외부의 프레임 바닥부분에 얹어서 안착시킴으로써 프레임 사이에 개재될 수도 있다.

충격 흡수 서포트부(200)는, 배기용 덕트(100)에서 발생하는 진동에 의해 서포트(210)에 연결된 가이드 플레이트(220)가 고정용 플레이트(230) 상부를 슬라이딩하면서 진동을 흡수할 수 있다.

진동에 의한 플레이트들의 슬라이딩시에도 플레이트들이 서로 벗어나 분리되지 않도록 고정용 플레이트(230)는 가이드 플레이트(220)보다 작은 단면을 가지며, 가이드 플레이트(220)의 하부는 오목한 구조를 가질 수 있다.

본 실시예에 따른 가이드 플레이트(220) 및 고정용 플레이트(230)를 측면에서 본 투시도와 단면도를 도 3에서 확인할 수 있다.

고정용 플레이트(230) 및 가이드 플레이트(220)는 슬라이딩에 의한 충격을 견딜 수 있는 소재, 예를 들어 스테인리스 스틸로 제작될 수 있고, 서로 접촉되는 부분에는 플레이트들의 반복적인 슬라이딩에 의해 발생하는 마모를 감소시킬 수 있도록 코팅 처리할 수 있다.

충격 흡수 서포트부(200)는 복수로 마련되며, 배기용 덕트(100)의 외벽을 따라 이격 배치될 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 배기용 덕트(100)의 외벽을 따라 복수의 충격 흡수 서포트부(200)를 이격 배치함으로써, 고온 고압의 연소 가스에 의해 배기용 덕트(100)의 열 신장이나 진동 충격이 있어도 안정적으로 배기용 덕트(100)를 지지해 줄 수 있다.

본 고안의 다른 측면에 따르면 가스 터빈의 배기 방법에 있어서,

연소가스가 지나는 덕트를 고정하는 서포트(210)를 마련하되, 서포트(210)의 다리부분을 두 개의 판 형태로 마련하여, 두 개의 판이 슬라이딩되면서 연소가스가 덕트를 지나며 발생하는 진동을 흡수하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈용 배기 방법이 제공된다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 실시예의 가스 터빈용 배기 시스템은, 배기용 덕트(100)를 지지하는 서포트(210) 부분에 슬라이딩할 수 있는 구조의 플레이트들을 마련함으로써, 연소 가스가 배기용 덕트(100)를 지날 때 발생하는 진동을 흡수할 수 있다. 이를 통해 연소 가스 통과시 진동 충격을 직접 받을 경우 발생할 수 있는 덕트 및 서포트(210) 부분 등의 변형이나 파손, 균열 등을 최소화할 수 있다.

또한, 플레이트들의 슬라이딩을 통해 배기용 덕트(100)에서 발생하는 열 응력을 흡수할 수 있어, 덕트에서의 열 응력 흡수를 위해 사용되는 고가의 익스팬션 조인트의 사용을 줄일 수 있어 비용절감 효과도 있다.

이와 같이 본 고안은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 고안의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 고안의 실용신안등록청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

100: 배기용 덕트
200: 충격 흡수 서포트부
210: 서포트
220: 가이드 플레이트
230: 고정용 플레이트

Claims (5)

1. 가스 터빈에 마련되는 배기 시스템에 있어서,
   상기 가스 터빈에서 발생하는 연소 가스가 지나는 배기용 덕트; 및
   상기 배기용 덕트에 연결되어, 슬라이딩 구조를 통해 상기 연소 가스가 상기 배기용 덕트를 지나며 발생하는 진동을 흡수하는 충격 흡수 서포트부를 포함하는 가스 터빈용 배기 시스템.
2. 제 1항에 있어서, 상기 충격 흡수 서포트부는
   상기 배기용 덕트의 외부에 연결되는 서포트;
   상기 서포트의 다리부분에 연결되는 가이드 플레이트; 및
   상기 가이드 플레이트의 하부에 마련되는 고정용 플레이트를 포함하는 가스 터빈용 배기 시스템.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 충격 흡수 서포트부는, 상기 배기용 덕트에서 발생하는 진동에 의해 상기 서포트에 연결된 상기 가이드 플레이트가 상기 고정용 플레이트 상부를 슬라이딩하면서 진동을 흡수하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈용 배기 시스템.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 충격 흡수 서포트부는 복수로 마련되며, 상기 배기용 덕트의 외벽을 따라 이격 배치되는 것을 특징으로 하는 가스 터빈용 배기 시스템.
5. 가스 터빈의 배기 방법에 있어서,
   연소가스가 지나는 덕트를 고정하는 서포트를 마련하되, 서포트의 다리부분을 두 개의 판 형태로 마련하여, 상기 두 개의 판이 슬라이딩되면서 연소가스가 덕트를 지나며 발생하는 진동을 흡수하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈용 배기 방법.

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