KR20180110147A - Lng 플랜트 또는 이와 유사한 것을 위한 완전한 터보기계 모듈 - Google Patents

Lng 플랜트 또는 이와 유사한 것을 위한 완전한 터보기계 모듈 Download PDF

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KR20180110147A
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bridge
gas turbine
type crane
rails
turbine engine
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KR1020187026906A
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마르코 지안코티
안드레아 리게스치
루치아노 귀도티
미첼레 세카리니
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누보 피그노네 테크놀로지 에스알엘
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Abstract

모듈형 가스 터빈 시스템(1)이 개시된다. 시스템은, 베이스 플레이트(3) 및 베이스 플레이트(3) 상에 장착되는 가스 터빈 엔진(5)을 포함한다. 가스 터빈 엔진(5)은, 베이스 플레이트(3) 상에 장착되는 회전형 부하(23; 25)에 구동 가능하게 결합된다. 지지 프레임(31)이, 베이스 플레이트(3) 위에서 연장된다. 제1 브리지형 크레인(35) 및 제2 브리지형 크레인(41)이, 지지 프레임 상에 이동 가능하게 지지된다.

Description

LNG 플랜트 또는 이와 유사한 것을 위한 완전한 터보기계 모듈
본 개시는 가스 터빈 시스템에 관한 것이다. 본 명세서에 개시되는 실시예들은, 특히 기계적 구동 적용들을 위한 가스 터빈 시스템들에 관련된다. 일부 예시적 실시예들은, 가스 터빈 엔진에 의해 구동되는 하나 이상의 가스 압축기를 포함하는, 육상 LNG 플랜트들을 위한 가스 터빈 시스템들에 관련된다.
가스 터빈들은, 전기 발전기들 또는 터보기계들과 같은, 회전하는 부하들을 구동하기 위해, 발전 플랜트 또는 산업 플랜트에서 원동기로서 널리 사용된다.
해상 설비들에서, 40 MW 미만의 정격 출력(rated power)을 갖는 항공-파생형 가스 터빈(aero-derivative gas turbine)에 의해 구동되는 압축기들이, 그들의 콤팩트한 구조 및 감소된 전체 치수들로 인해, 흔히 사용된다. 40 MW 미만의 정격 출력을 갖는 가스 터빈들의 모듈화는, 매우 일반적인 관행이다. 가스 터빈 및 부하는, 최종 목적지로 운송되기 이전에 건조 및 시험 구역 또는 장소에서 시험되는 단일 유닛을 그에 따라 형성하도록, 공통 프레임 상에 배열된다. 공통 프레임은 이어서, 최종 목적지로 운송되며 그리고 받침대(skid) 상에 장착된다. 이러한 종류의 모듈형 배열은, 최종 목적지로의 운송 및 설치 이전에 회전형 기계들의 완전한 조립 및 시험을 허용하기 때문에, 특히 유용하다.
가스 터빈들, 항공-파생형 가스 터빈뿐만 아니라 40 MW 위의 대형 가스 터빈(heavy duty gas turbine) 양자 모두는, 일반적으로 그들의 큰 치수들로 인해 모듈화되지 않는다. 통상적으로, 가스 터빈 플랜트의 다양한 구성요소들은, 제조 장소로부터 최종 목적지로 별개로 운송된다. 토대(foundation)가 목적지의 최종 장소에 준비되며 그리고 개별적인 기계들이 이어서 토대 상에 장착된다. 가스 터빈, 전기 발전기, 및 시동기와 같은, 다양한 플랜트 구성요소들의 상이한 반경 방향 치수들로 인해, 토대는 때때로, 다양한 상이한 레벨들에 기계-지지 표면들을 갖도록 설계된다. 회전형 기계들은, 이때, 정렬되고, 서로 기계적으로 연결되며, 그리고 조정되어야만 한다. 전체 프로세스는 극히 시간 소모적이다.
US2015/0184591은, 전기 발전기를 구동하기 위해 사용되는, 발전을 위한 모듈화된 대형 가스 터빈 엔진을 개시한다.
플랜트의 건조는, 비교적 긴 시간, 고도로 전문화된 직원의 개입, 뿐만 아니라 다루기 어려운 기계류의 사용을 요구한다.
가스 터빈 엔진 및 부하로 구성되는 시스템은, 주기적으로 유지보수를 받아야만 한다. 시스템의 부품들은 검사되어야만 하며 그리고, 일부의 경우에, 회전형 기계들의 하나 이상의 로터와 같은 구성요소들, 또는 완전한 기계들은, 교체되어야만 한다. 유지보수 작업은, 결과적으로 심각한 재정적 충격과 함께 생산 손실을 야기하는, 플랜트 정지 및 비교적 긴 휴지 기간을 요구한다.
유지보수 개입은, 요구되는 인력 및 플랜트의 총 휴지 기간을 감소시키도록 그리고 결과적으로 플랜트의 가용성을 개선하도록, 계획되고 실행되어야 한다.
특히 유지보수 개입으로부터 유발되는 건조 비용 및 운전 비용에 대한 부정적인 영향을 감소시키기 위한, 큰 가스 터빈 엔진들의 분야에서의 개선들에 대한 요구가 여전히 존재한다.
육상 LNG 플랜트들 또는 이와 유사한 것을 위한 모듈형 가스 터빈 시스템이, 본 명세서에서 개시된다. 모듈형 가스 터빈 시스템은, 베이스 플레이트 및, 베이스 플레이트 상에 장착되는, 회전축을 구비하는 가스 터빈 엔진을 포함한다. 모듈형 시스템은, 운송 가능하도록 구성된다. 시스템은 추가로, 가스 터빈 엔진에 기계적으로 연결되며 그리고 베이스 플레이트 상에 장착되는 적어도 하나의 회전형 부하, 및 베이스 플레이트 위에서 연장되는 지지 프레임을 포함한다. 제1 브리지형 크레인(first bridge crane) 및 제2 브리지형 크레인이, 가스 터빈 엔진 및 부하를 위로 이동시키기 위해, 지지 프레임 상에 이동 가능하게 지지된다.
브리지형 크레인들은, 베이스 플레이트 상에 설치되는 기계류의 부품들을 취급하도록 구성되고 배열된다. 예를 들어, 제1 브리지형 크레인 및 제2 브리지형 크레인 중의 하나가, 회전형 부하의, 또는 가스 터빈 엔진의, 또는 양자 모두의 기계 구성요소들을 취급하도록 배열되고 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 브리지형 크레인 및 제2 브리지형 크레인 중의 하나가, 회전형 부하가 배열되는 영역에서 작동하도록 배열되는 가운데, 제1 브리지형 크레인 및 제2 브리지형 크레인 중의 다른 하나가, 가스 터빈 엔진 또는 그의 부품들이 위치하게 되는 영역에서 작동하도록 배열될 수 있다.
제1 브리지형 크레인 및 제2 브리지형 크레인은, 2개의 수평의 상호 직교하는 제어 축을 따라 이동 가능할 수 있다.
일부 실시예에서, 제1 브리지형 크레인 및 제2 브리지형 크레인은, 지지 프레임 상에 장착되는 공용 레일들 상에서 이동 가능하다. 공용 레일들을 따르는 제1 브리지형 크레인 및 제2 브리지형 크레인의 작동 영역들 및 이동들은, 이 경우, 2개의 브리지형 크레인 및 그에 의해 운반되는 부하들의 충돌이 회피되지만, 동시에 2개의 브리지형 크레인이 병행하여 작동할 수 있도록, 설계될 것이다. 예를 들어, 제1 브리지형 크레인이, 가스 터빈 엔진의 기계류의 부품들을 취급하도록 배열되고 제어될 수 있으며, 그리고 제2 브리지형 크레인이, 부하의 기계류의 부품들을 취급하도록 배열되고 제어될 수 있고, 또는 그 반대도 가능하다.
제1 브리지형 크레인 및 제2 브리지형 크레인이 그를 따라 이동 가능하게 배열되는 것인, 공용 레일들은, 가스 터빈 엔진의 회전축과 평행할 수 있다.
제1 브리지형 크레인의 그리고 제2 브리지형 크레인의 작동 영역들은, 중첩 구역을 가질 수 있으며, 따라서 기계 구성요소들은, 제1 브리지형 크레인 및 제2 브리지형 크레인의 적절한 제어에 의해, 하나의 작동 영역으로부터 다른 작동 영역으로 이동될 수 있다.
일부 실시예에서, 공용 하역 영역(common lay down area)이, 베이스 플레이트의 측부에, 예를 들어, 제1 브리지형 크레인 및 제2 브리지형 크레인이 그를 따라 이동하는 것인, 공용 레일들의 단부에, 제공될 수 있다. 일부 실시예에서, 공용 하역 영역은, 가스 터빈 엔진 반대편의 베이스 플레이트의 단부에 위치하게 될 수 있다.
제1 브리지형 크레인 및 제2 브리지형 크레인 중의 하나의 작동 영역이, 가스 터빈 엔진 위에 배열될 수 있는 가운데, 상기 제1 브리지형 크레인 및 제2 브리지형 크레인 중의 다른 하나의 작동 영역이, 상기 제1 브리지형 크레인 및 제2 브리지형 크레인 중의 상기 하나의 작동 영역과 상기 하역 영역 사이에 배열될 수 있다. 기계류의 부품들은, 이들을 하나의 브리지형 크레인으로부터 다른 브리지형 크레인으로 전달함에 의해, 가스 터빈 엔진으로부터 하역 영역으로 이동될 수 있다.
중간 하역 영역이, 베이스 플레이트 상에, 제공될 수 있으며, 이 곳에서, 기계류 부품들 또는 구성요소들이, 2개의 위치가 상기 제1 브리지형 크레인 및 제2 브리지형 크레인 중의 하나의 또는 다른 하나의 작동 영역 내에 놓이는 지와 무관하게, 베이스 플레이트 상의 임의의 장소에 위치하게 되는 2개의 위치 사이에서 이들을 이동시키기 위해, 제1 브리지형 크레인 및 제2 브리지형 크레인 중의 하나에 의해 해방되며 그리고 제1 브리지형 크레인 및 제2 브리지형 크레인 중의 다른 하나에 의해 파지된다.
일부 실시예에서, 제1 브리지형 크레인 및 제2 브리지형 크레인 중의 적어도 하나가, 가스 터빈 엔진의 회전축에 실질적으로 평행하게 연장되는 레일들 상에서 이동 가능한 가운데, 상기 제1 브리지형 크레인 및 제2 브리지형 크레인 중의 다른 하나가, 가스 터빈 엔진의 회전축에 실질적으로 직교하여 연장되는 제2 레일들 상에서 이동 가능할 수 있다.
모듈형 가스 터빈 시스템은, 지지 프레임 상에 이동 가능하게 지지되는 제3 브리지형 크레인을 더 포함할 수 있다. 그러한 경우에, 제1 브리지형 크레인 및 제2 브리지형 크레인은, 지지 프레임에 의해 지지되는 제1 레일들 상에 이동 가능하게 배열될 수 있으며, 그리고 제3 브리지형 크레인은, 지지 프레임에 의해 지지되는 제2 레일들 상에 이동 가능하게 배열될 수 있고, 제1 레일들 및 제2 레일들은, 서로에 대해 상호 대략 직교하게 된다.
제2 레일들은, 베이스 플레이트의 점유면적(footprint) 너머로, 베이스 플레이트의 측부에 배열되는 별개의 하역 영역까지, 수평으로 돌출할 수 있다.
모듈형 가스 터빈 시스템은, 공기 필터 하우징 및, 공기 필터 하우징으로부터 가스 터빈 엔진을 향해 연장되는, 공기 유입 덕트를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 제2 레일들은, 공기 유입 덕트 위에서 연장될 수 있다.
본 명세서에서 설명되는 모듈형 가스 터빈 시스템은, 천연 가스의 액화를 위한 육상 LNG 시스템의 일부일 수 있다. 가스 터빈 엔진에 의해 구동되는 회전형 부하는, LNG 시스템의 냉매 가스를 처리하도록 구성되는, 적어도 하나의 가스 압축기를 포함할 수 있다. 열교환기들 및 팽창기들과 같은, 냉매 가스 압축기들과 상이한 LNG 시스템의 구성요소들이, 그 위에 배열되는 것인, 별개의 프로세스 모듈이, 제공될 수 있다.
특징부들 및 실시예들이, 이하에 개시되며 그리고, 본 설명의 일체형 부분을 형성하는, 첨부되는 청구항들에 추가로 기술된다. 이상의 간단한 설명은, 뒤따르는 상세한 설명이 더욱 양호하게 이해될 수 있도록 그리고 당해 기술분야에 대한 본 발명의 기여가 더욱 잘 인식될 수 있도록, 본 발명의 다양한 실시예들의 특징적 구성들을 기술한다. 물론, 이하에 설명될 그리고 첨부되는 청구항들에 기술될, 본 발명의 다른 특징적 구성들이 존재한다. 이러한 관점에서, 본 발명의 여러 실시예들을 상세하게 설명하기 이전에, 본 발명의 다양한 실시예들은, 뒤따르는 설명에 기술되거나 뒤따르는 도면에 도시되는, 구성에 대한 세부 사항 및 구성요소들의 배열로 그 자체의 적용이 제한되지 않는다는 것이 이해된다. 본 발명은, 다른 실시예들을 가능하게 하며 그리고 다양한 방식으로 실행 및 수행될 수 있다. 또한, 여기에서 사용되는 어법 및 전문용어는 설명의 목적을 위한 것이며 그리고 제한하는 것으로서 간주되어서는 안 된다는 것을 이해해야 한다.
그에 따라, 당업자는, 본 개시가 기초하게 되는 개념이, 본 발명의 여러 목적을 수행하기 위한, 다른 구조물들, 방법들, 및 시스템들을 설계하기 위한 기초로서 쉽게 활용될 수 있다는 것을, 인식할 것이다. 따라서, 청구항들이, 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않는 한, 그러한 균등 구성들을 포함하는 것으로 간주된다는 것이, 중요하다.
본 발명의 개시된 실시예들에 대한 더욱 완전한 인식 및 본 발명의 부수적 이점들 중 많은 부분이, 첨부되는 도면과 관련하여 고려될 때 뒤따르는 상세한 설명을 참조함에 의해 더욱 양호하게 이해됨에 따라, 쉽게 획득될 것이다:
도 1은, 도 3의 I-I 선을 따르는, 모듈화된 가스 터빈 시스템의 단면도를 도시하고;
도 2는, 도 3의 II-II 선을 따르는, 도 1의 모듈화된 가스 터빈 시스템의 단면도를 도시하며;
도 3은, 도 1의 III-III 선을 따르는, 모듈화된 가스 터빈 시스템의 단면도를 도시하고;
도 4는, 도 1의 IV-IV 선을 따르는, 모듈화된 가스 터빈 시스템의 평면도를 도시하며;
도 5는, 브리지형 크레인 배열을 평면도로 개략적으로 도시한다.
예시적인 실시예들에 대한 뒤따르는 상세한 설명은, 첨부 도면들을 참조한다. 상이한 도면들에서, 동일한 참조 부호들이 동일한 또는 유사한 요소들을 식별한다. 부가적으로, 도면들은 반드시 실척으로 작도되는 것은 아니다. 또한, 뒤따르는 상세한 설명은, 본 발명을 제한하지 않는다. 대신에, 본 발명의 범위는 첨부 특허청구범위에 의해 한정된다.
"일 실시예" 또는 "실시예" 또는 "일부 실시예"에 대한 명세서 전체에 걸친 참조는, 실시예와 연관되어 설명되는 특정 특징적 구성, 구조, 또는 특성이, 개시된 대상의 적어도 하나의 실시예에 포함된다는 것을 의미한다. 따라서, 명세서 전체에 걸친 여러 개소들에서의 "일 실시예에서" 또는 "실시예에서" 또는 "일부 실시예에서"와 같은 문구의 출현은, 반드시 동일한 실시예(들)를 참조하는 것은 아니다. 나아가, 특정 특정적 구성들, 구조들 또는 특성들이, 하나 이상의 실시예에서 임의의 적당한 방식으로 조합될 수 있을 것이다.
본 명세서에 개시되는 실시예들에 따르면, 여러 도구들 및 기계류의 부품들이 그 위에 설치되는 베이스 플레이트(3)를 포함하는, 모듈형 가스 터빈 시스템(1)이, 제공된다. 베이스 플레이트(3)는, 상측 표면(3T) 및 하측 표면(3B)을 포함한다. 베이스 플레이트(3)는, 종방향 빔 및 횡방향 빔의 격자로 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 베이스 플레이트(3)의 구조는, 그의 내용이 참조로 본 명세서에 통합되는, US2015/0184591에 개시된 바와 같이 구성될 수 있다. 베이스 플레이트(3)는, 예를 들어 보강 콘크리트로 이루어지는, 지지 구조물(4) 상에 정착된다.
베이스 플레이트(3)의 상측 표면(3T) 상에, 가스 터빈 엔진(5)이 장착될 수 있다. 가스 터빈 엔진(5)은, 약 40 MW 내지 약 150 MW 사이의 정격 출력을 가질 수 있다. 본 개시에 따른 시스템들에서 사용될 수 있는 예시적인 가스 터빈 엔진들(5)은, 이에 국한되는 것은 아니지만, 미국 제네럴 일렉트릭사로부터 모두 입수 가능한, LM6000 및 LMS100 항공-파생형 가스 터빈들, 또는 MS6001, MS7001 및 MS9001 대형 가스 터빈들일 수 있다.
도 3의 예시적인 실시예에서, LMS100 항공-파생형 가스 터빈을 사용하는 구성이 도시된다. 가스 터빈 엔진(5)은, 저압 압축기 섹션(6), 고압 압축기 섹션(7), 연소기 섹션(8), 고압 터빈 섹션(9) 및 저압 터빈 섹션(10)으로 구성될 수 있다. 인터쿨러(14)가, 저압 압축기 섹션(6)의 운반 측부에 유동적으로 연결될 수 있으며, 그리고 그로부터 부분적으로 압축된 공기를 받는다. 냉각된 부분적으로 압축된 공기가, 인터쿨러로부터 고압 압축기 섹션(7)으로 복귀된다. 참조 부호 11(도 3)이, 압축기 섹션들(6, 7)을 인터쿨러(14)에 연결하는 공기 인터쿨러 공기 덕트들(12)에 대한 유체 커플링을 개략적으로 도시한다. 본 명세서에 개시되는 예시적 실시예에서, 가스 터빈 엔진(5)이 항공-파생형 가스 터빈 엔진이지만, 도시되지 않은 다른 예시적 실시예에서, 대형 가스 터빈이, 대신 사용될 수 있다.
가스 터빈 엔진(5) 및 그의 부속품 중의 일부가, 가스 터빈 외함체(16) 내에 수용될 수 있다.
압축기 섹션(7)의 유입구는, 공기 필터 하우징(15)과 가스 터빈 엔진(5) 사이에서 연장되는, 청정 공기 덕트(13)와 유체 소통 상태에 놓인다. 일부 실시예에서, 첨부된 도면들에 도시된 바와 같이, 공기 필터 하우징(15)은, 가스 터빈 엔진(5)을 지지하는, 동일한 베이스 플레이트(3) 상에 장착된다. 도시되지 않은 다른 실시예에서, 공기 필터 하우징(15)은, 별개의 베이스 플레이트 또는 받침대 상에 장착될 수 있다. 그러나, 가스 터빈 엔진(5)과 함께 베이스 플레이트(3) 상에 공기 필터 하우징(15)을 설치하는 것은, 가스 터빈 시스템을 설치 및 시운전하는 방법에 대한 이하의 설명으로부터 명백해질 것으로서, 뿐만 아니라 유지보수 목적을 위해서도, 부가적인 이점들을 제공할 수 있다.
공기 필터 하우징(15) 아래에, 가스 터빈 엔진(5)을 위한 제어 및 전기실(72)이, 배열될 수 있다. 제어 및 전기실(72)은, 베이스 플레이트(3) 상에서 적은 표면을 점유하도록 하기 위해, 2개의 레벨에 배열될 수 있다.
가스 터빈 엔진(5)은 추가로, 냉각 공기가 그로부터 가스 터빈 외함체(16)로 운반되는 것인, 환기 덕트(17)를 갖도록 제공될 수 있다.
일부 실시예에서, 가스 터빈 엔진(5)은, 배기 연소 가스를 주변 환경으로 방출하기 위한, 배기 가스 연도(exhaust gas stack)를 갖도록 제공될 수 있다. 배기 가스 연도(미도시)는, 동일한 베이스 플레이트(3) 상에 가스 터빈 엔진(5)과 함께 장착될 수 있다. 다른 실시예에서, 배기 가스 연도는, 베이스 플레이트(3) 상에 장착될 수 있는 별개의 받침대(separate skid) 상에, 또는 바람직하게, 폐열 회수 교환기, 뿐만 아니라 기계류의, 예를 들어 LNG 시스템의 다른 부품들을 추가로 지지할 수 있으며, 그에 따라 별개의 프로세스 모듈을 형성할 수 있는, 도시되지 않은 별개의 베이스 플레이트 상에, 장착될 수 있다. 배기 가스 덕트(18)가, 가스 터빈 엔진(5)을 배기 가스 연도(미도시)에 연결한다.
가스 터빈 엔진(5)은, 부하에 기계적으로 결합된다. 본 명세서에 개시되는 실시예들에서, 부하는, 하나 이상의 압축기를 포함한다. 도 1 내지 도 3에서, 부하는, 제1 압축기(23) 및 제2 압축기(25)로 구성되는, 압축기 연속체를 포함한다. 샤프트 라인(28)이, 가스 터빈 엔진(5)으로부터 마지막 압축기(25)로 연장된다. 일부 실시예에 다르면, 터보기계들 이외의 부가적인 기계들이, 샤프트 라인(28)을 따라 배열될 수 있다. 예를 들어, 제1 압축기(23)와 제2 압축기(25) 사이에, 전기 발전기(26)가 배열될 수 있다. 다른 실시예에서, 선택적으로 전기 모터로서 그리고 전기 발전기로서 작동할 수 있는, 가역적 전기 기계(26)가, 사용될 수 있다. 가스 터빈 엔진(5)에 의해 구동되는 회전형 부하를 형성하는 일련의 회전형 기계들(23, 25, 26)은, 상이하게 배열될 수 있고; 예를 들어, 전기 기계(26)가, 샤프트 라인의 단부에, 또는 가스 터빈 엔진(5)과 제1 압축기(23) 사이에, 배열될 수 있다.
전기 발전기(26)는, 가스 터빈 엔진(5)에 의해 생성되며 그리고 압축기들(23, 25)을 구동하기 위해 요구되는 동력을 초과하는, 기계적 동력의 잉여분을, 필요한 경우 예를 들어 가변 주파수 드라이버를 통해 전력 분배 망으로 운반될 수 있는, 전력으로 변환할 수 있다. 가역적 전기 기계(26)가 사용되는 경우, 전기 기계는, 가스 터빈 엔진(5)에 의해 생성되는 동력이 압축기들(23, 25)을 구동하기에 충분하지 않은 경우에, 모터 모드로 전환될 수 있다.
일부 실시예에서, 압축기들(23, 25)은, 예를 들어 운송 목적으로 천연 가스를 냉각하고 액화하기 위해 사용되는 LNG 플랜트의 냉매 가스를 압축하는, 냉매 압축기들일 수 있다. LNG 회로는, 압축기들과 떨어지게, 베이스 플레이트(3)의 일부에 배치되며 그리고 도시되지 않은, 별개의 베이스 플레이트 상에 설치될 수 있다.
다른 실시예에서, 상이한 개수 및 종류의 회전형 기계들이, 가스 터빈 엔진(5)에 기계적으로 결합될 수 있고, 예를 들어 단지 터보기계들만이, 예를 들어 1개, 2개 이상의 압축기가, 가스 터빈 엔진(5)에 의해 기계적으로 구동될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 전기 모터 또는 가역적 전기 기계와 상이한 보조 기계(helper)가, 샤프트 라인(28)에 구동 가능하게 결합될 수 있다. 예를 들어, 증기의 소스가 플랜트에서 이용 가능한 경우, 가스 터빈 엔진(5) 및 압축기들(23, 25)이 그의 일부를 형성하는, 증기 터빈이, 보조 기계로서 사용될 수 있다.
샤프트 라인(28)을 따라 배열되는 장비의 다양한 부품들이 상이한 회전 속도로 구동되어야 하는 경우, 하나 이상의 기어 박스 또는 다른 속도 조절 장치가, 장비의 상이한 부품들이 상이한 속도로 회전할 수 있도록, 샤프트 라인(28)을 따라 위치하게 될 수 있다. 샤프트 라인(28)에 결합되는 하나 이상의 회전형 기계가 가변적인 속도로 작동되도록 요구하는 경우, 가변 속도 변속기가, 기어 박스 대신에 사용될 수 있다.
일부 실시예에 따르면, 하나 또는 양자 모두의 압축기(23, 25)가, BCL-시리즈의, 원통형(barrel-type) 원심 압축기일 수 있다. BCL 압축기는, 수평축을 갖는 원통 및 전방 폐쇄 플랜지를 포함한다. 압축기의 임펠러들을 포함하는 압축기 로터, 및 압축기의 고정형 구성요소들, 즉 확산기를 형성하는 다이어프램들 및 복귀 채널들은, 압축기의 회전축에 평행한, 즉 원통의 축에 평행한, 추출 운동(extraction movement)에 따라 추출될 수 있다.
다른 실시예에서, 하나 또는 양자 모두의 압축기(23, 25)가, MCL-시리즈의, 수평으로 분할된 원심 압축기일 수 있다. 특히, MCL 압축기의 케이스는, 수평면을 따라 서로 연결 가능한, 2개의 케이스 부분을 포함한다. 압축기의 내부 구성요소들, 즉 다이어프램들 및 로터는, 아래쪽 케이스 부분을 이동시킬 필요 없이, 위쪽 케이스 부분을 들어올림에 의해 제거될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 상기 압축기들(23, 25) 중의 첫 번째 하나가, MCL-시리즈의, 수평으로 분할된 원심 압축기이며, 그리고 다른 압축기가, BCL-시리즈의 원심 압축기일 수 있다. BCL-시리즈 압축기는, 원통이 개방될 수 있으며 그리고 압축기의 내부 구성요소들이 원통을 분해하지 않고 제거될 수 있도록, 바람직하게 샤프트 라인(28)의 단부에 배열될 수 있다.
압축기 연속체가 단지 하나의 압축기를 포함하는 경우, 이러한 압축기는, 수평으로 분할된 압축기 또는 BCL 압축기일 수 있다. 이러한 방식으로, 압축기의 유지보수가, 더 쉽게 이루어진다. 실제로, 압축기 연속체의 상기 압축기들 중의 어느 하나의 압축기 케이스는, 샤프트 라인(28)으로부터 압축기를 제거하지 않는 가운데, 예를 들어 유지보수 또는 수리 목적으로, 개방될 수 있다.
일부 실시예에 따르면, 지지 프레임(31)이, 베이스 플레이트(3)의 상측 표면(3T)으로부터 공기 필터 하우징(15)보다 더 높은 레벨까지 연장된다. 지지 프레임(31)의 제1 높이(H1)에, 제1 브리지형 크레인(35)(즉 천장 크레인)을 위한 레일들(33)이, 위치하게 된다(특히, 도 5 참조). 제1 브리지형 크레인(35)은, 가스 터빈 엔진(5)의 그리고 샤프트 라인(28)의 회전축에 실질적으로 평행한 방향으로 양방향 화살표(f35x)를 따르는, 레일들(33)을 따라 이동 가능하다. 제1 브리지형 크레인(35)은, 가스 터빈 엔진(5)의 회전축에 실질적으로 직교하는 방향으로 양방향 화살표(f35y)를 따라 이동 가능한, 호이스트(hoist)(37)를 포함한다. 호이스트(37)는, 브리지형 크레인(35)의 빔들(39)을 따라 양방향 화살표(f35y)를 따라 이동하는, 트롤리(trolley) 상에 배열될 수 있다.
본 명세서에 개시되는 실시예들에 따르면, 제2 브리지형 크레인(41)이, 동일한 레일들(33)을 따라 이동할 수 있다. 제2 브리지형 크레인 또는 천장 크레인(41)은, 가스 터빈 엔진(5)의 회전축에 실질적으로 평행한 방향으로 양방향 화살표(f41x)를 따라 이동할 수 있다. 호이스트(43)가, 가스 터빈 엔진(5)의 회전축에 실질적으로 직교하는 방향(f41y)으로, 빔들(45)을 따라 이동한다. 제2 브리지형 크레인(41)의 양중 능력(lifting capability)은, 제1 브리지형 크레인(35)의 양중 능력보다 낮을 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 호이스트들은, 개별적으로 양방향 화살표(f35z, f41z)를 따라 수직 방향으로 이동 가능한, 후크 부재들을 갖는 로프들(47)을 작동시킨다. 레일들(33)은, 도 1 및 도 2에서 확인될 수 있는 바와 같이, 베이스 플레이트(3)의 점유 면적 너머로 연장된다. 레일들(33)의 부분(33A)이, 지지 프레임(31)으로부터 제1 하역 영역(49) 위로 외팔 보 형태로 매달린다. 레일들(33)의 매달린 부분(33A)의 길이(L)는, 제2 브리지형 크레인(41)은 아니고 제1 브리지형 크레인(35)이 베이스 플레이트(3)의 점유면적 밖으로 전체적으로 화살표(f35x)를 따라 이동하는 것을 허용하기에 충분한 것이 바람직하다.
제1 브리지형 크레인(35)은, 가스 터빈 엔진(5)에 의해 구동되는 부하를 형성하는 터보기계들(23, 25) 및 전기 기계(26)와 같은, 기계류의 무거운 부품들을 취급하도록, 치수 결정되고 설계될 수 있다. 제2 브리지형 크레인(41)은, 가스 터빈 엔진(5)에 구동 가능하게 결합되는 부하의 기계류 구성요소들보다 일반적으로 더 가벼운, 가스 터빈 엔진(5)의 구성요소들을 들어올리고 이동시키기 위해 사용될 수 있기 때문에, 제1 브리지형 크레인(35)보다 작을 수 있으며, 그리고 감소된 양중 능력을 가질 수 있다.
제1 브리지형 크레인(35) 및 제2 브리지형 크레인(41)이 동일한 공용 레일들(33)을 따라 이동하기 때문에, 제2 브리지형 크레인(41)에 의해 도달될 수 있는 영역들은 제1 브리지형 크레인(35)에 의해 도달될 수 없으며, 그리고 그 반대도 마찬가지이다. 예를 들어, 하역 영역(49) 위의 레일들(33)의 부분은, 단지 제1 브리지형 크레인(35)에 의해서만 도달될 수 있는 가운데, 가스 터빈 엔진(5) 위의 영역은, 단지 제2 브리지형 크레인(41)에 의해서만 도달될 수 있다. 가스 터빈 엔진(5)이 배열되는 영역으로 제1 하역 영역(49)으로 그리고 그 반대로, 기계 구성요소들을 이동시키기 위해, 2대의 브리지형 크레인(41, 35)은, 하나의 브리지형 크레인의 작동 영역으로부터 다른 브리지형 크레인의 작동 영역을 향해 기계 구성요소들을 이동시키도록, 조합으로 작동할 수 있다.
2대의 브리지형 크레인(35, 41)은 또한, 각각 그 자체의 작동 영역에서, 병행하여 작동할 수 있으며, 따라서 가스 터빈 시스템(1)의 상이한 영역들에서 복수의 유지보수 작업이, 동시에 수행될 수 있고, 그에 따라 요구되는 전체 시간을 감소시키도록 그리고 시스템의 가용성을 증가시키도록 한다.
일부 실시예에 따르면, 제3 브리지형 크레인(51)이, 지지 프레임(31)에 의해 지지되며 그리고 가스 터빈 엔진(5)의 회전축 및 샤프트 라인(28)에 실질적으로 직교하여 연장되는, 레일들(53) 상에 배치될 수 있다. 제3 브리지형 크레인(51)은, 레일들(53)에 평행한 방향으로 양방향 화살표(f51y)를 따라 이동한다. 제3 브리지형 크레인(51)은 또한, 가스 터빈 엔진(5)에 실질적으로 평행하게 연장되는, 빔들(55)을 따라 양방향 화살표(f51x)를 따라서 이동한다. 레일들(53)은, 베이스 플레이트(3)의 점유면적 너머로 외팔 보 형태로 매달릴 수 있다. 레일들(53)의 부분(53A)이, 지지 프레임(31)으로부터 제2 하역 영역(57) 위로 돌출한다. 도 4로부터 최상으로 인식될 수 있는 바와 같이, 예를 들어, 제3 브리지형 크레인(51)은, 그에 따라, 청정 공기 덕트(13) 위에서 그리고 그로부터 제2 하역 영역(57)을 향해 그리고 제2 하역 영역 위에서 이동할 수 있으며, 그리고 가스 터빈 엔진(5)의 압축기 섹션(6)의 공기 유입 플리넘(air inlet plenum)의 그리고 청정 공기 덕트(13)의 유지보수의 목적으로 사용될 수 있다.
일부 실시예에서, 레일들(53)은, 제1 브리지형 크레인(35) 및 제2 브리지형 크레인(41)이 그를 따라 주행하는 레일들(33)이 위치하게 되는 높이(H1)보다 더 높은, 높이(H2)에 배열된다.
제3 브리지형 크레인(51)은, 제1 브리지형 크레인(35)과 및/또는 제2 브리지형 크레인(41)과 병행하여 작동할 수 있으며, 따라서 제3 브리지형 크레인(51)에 의해 도달되는 가스 터빈 시스템의 부분에 대한 유지보수 작업들이, 제1 브리지형 크레인(35) 및 제2 브리지형 크레인(41)을 사용하는 시스템의 나머지 부분에 대한 유지보수 개입들과 병행하여 수행될 수 있다.
저압 압축기 섹션(6)과 고압 압축기 섹션(7) 사이에서 부분적으로 압축된 공기를 냉각하기 위해, 인터쿨러(14)가 제공될 때, 열 제거 유체가, 인터쿨러(14)를 통해 유동하는 공기와의 열 교환 관계 내에서, 유입 매니폴드(14A) 및 배출 매니폴드(14B)를 통해 순환한다. 열 제거 유체는, 결과적으로 2차적 쿨러들(61) 내에서, 예를 들어 주변 공기와의 열교환에 의해, 냉각된다. 2차적 쿨러들(61)은, 유리하게, 가스 터빈 시스템(1)의 총 점유면적이 감소되도록, 지지 프레임(31)의 지붕(62) 상에, 레일들(33) 위의 높이에, 배열된다. 추가적 쿨러들(63, 65)이, 가스 터빈 시스템(1)의 회전형 기계들에서 사용되는 합성 윤활유 및 광유 윤활유를 냉각하기 위해, 제공될 수 있다. 이러한 추가적 쿨러들은, 제1 브리지형 크레인(35) 및 제2 브리지형 크레인(41)이 배열되고 이동되는 레벨 위에서, 동일한 높이에서 2차적 쿨러들(61)에 인접하게 배열될 수 있다.
인터쿨러(14)는, 가스 터빈 엔진의 중지의 경우에 부분적으로 압축된 공기가 그를 통해 분출되는 것인, 분출 연소 공기 연도(20)를 갖도록 제공될 수 있다.
모듈형 가스 터빈 시스템(1)은, 조립, 시운전 및 시험 장소에서, 조립되고, 시운전되며, 그리고 시험될 수 있으며, 그리고 이어서, 기계적, 전기적 및 유압적 연결들의, 예를 들어 가스 터빈 엔진의 제어 및 전기실과의 연결들의, 주된 부분을 분해하지 않은 가운데, 최종 목적지로 운송될 수 있으며, 따라서 최종 사용 장소에서 시스템을 시동하는 것이, 전문화된 직원에 대한 요구가 없거나 적은 가운데, 더 빠르고 더 용이해지도록 한다. 모듈화된 가스 터빈 시스템(1)의 일체형 구성요소들로서의 브리지형 크레인들의 존재는, 첫째로 설치 시 뿐만 아니라 유지보수 개입 도중 양자 모두에서, 시스템 구성요소들의 취급을 더 용이하게 만든다. 유지보수를 위해 요구되는 시간은, 더 짧아지게 되며, 그리고 그에 따라 전체 시스템의 가용성이 개선된다.
요구되는 경우, 특히 물류 목적으로 필요하거나 편리한 경우, 시스템의 구성요소들 중의 일부가, 운송 이전에 분해될 수 있다. 예를 들어, 압축기(들)는, 가스 터빈 엔진으로부터 탈착될 수 있다. 가스 터빈 엔진에 대한 압축기의 연결 및 연결해제를 더 용이하게 만드는, 가스 터빈 엔진과 압축기(들) 사이의 샤프트 라인을 따르는 인터페이스가, 제공될 수 있다. 일부 실시예에서, 압축기(들)가 그 위에 장착되는 것인, 분리 가능한 베이스 플레이트 부분이, 제공될 수 있다. 분리 가능한 베이스 플레이트 부분은, 조립, 시운전, 및 시험의 시점에, 베이스 플레이트의 나머지 부분과 조립될 수 있다. 그 후, 분리 가능한 베이스 플레이트 부분은, 베이스 플레이트의 나머지 부분으로부터 분리될 수 있으며, 그리고 별개로 운송될 수 있다. 재조립이, 최종 사용 장소에서 일어날 것이다.
시스템에 대한 많은 수정예들 및 변형예들이 예상될 수 있다. 예를 들어, 더 간단한 현재 덜 바람직한 실시예들에서, 3대 대신에, 단지 2대의 브리지형 크레인이, 제공될 수 있다. 예를 들어, 단지 브리지형 크레인들(35 및 41)만이, 제공될 수 있다. 레일들(33)은, 더 높은 레벨에 배치될 수 있으며, 그리고 공기 필터 하우징(15)을 향해 연장될 수 있고, 따라서 예를 들어 브리지형 크레인(41)이, 청정 공기 회로의 구성요소들을 취급하기 위해 청정 공기 덕트(13) 위로 이동될 수 있다. 다른 실시예에서, 직교하여 배열되는 별개의 레일들(33, 53)을 따라 이동 가능한, 제1 브리지형 크레인(35) 및 제2 브리지형 크레인(51)만이, 제공될 수 있다.
여기에서 설명되는 대상의 개시된 실시예들이 도면에 도시되며 그리고 여러 예시적인 실시예들에 관해 구체적으로 그리고 상세하게 이상에서 완전히 설명되었지만, 많은 수정, 변경 및 생략이, 여기에 기술되는 신규의 교시, 원리 및 개념, 그리고 첨부 청구항들에 인용되는 대상의 이점들로부터 벗어남 없이, 가능하다는 것이, 당업자에게 명백하게 될 것이다. 따라서, 개시된 혁신의 적절한 범위는, 모든 그러한 수정, 변경 및 생략을 포괄하도록, 첨부 청구항들의 가장 넓은 해석에 의해서만 결정되어야 한다. 부가적으로, 임의의 프로세스 또는 방법 단계들의 순서 또는 순차는, 대안적인 실시예들에 따라 변화되거나 또는 순서 재설정될 수 있을 것이다.

Claims (18)

  1. 운송 가능한 모듈형 가스 터빈 시스템으로서:
    베이스 플레이트;
    상기 베이스 플레이트 상에 장착되는, 회전축을 구비하는 가스 터빈 엔진;
    상기 가스 터빈 엔진에 기계적으로 결합되며 그리고 상기 베이스 플레이트 상에 장착되는, 적어도 하나의 회전형 부하;
    상기 베이스 플레이트 위에서 연장되는 지지 프레임;
    상기 지지 프레임 상에 이동 가능하게 지지되는 제1 브리지형 크레인;
    상기 지지 프레임 상에 이동 가능하게 지지되는 제2 브리지형 크레인
    을 포함하는 것인, 모듈형 가스 터빈 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 브리지형 크레인 및 상기 제2 브리지형 크레인은, 상기 지지 프레임 상에 장착되는 공용 레일들 상에서 이동 가능한 것인, 모듈형 가스 터빈 시스템.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 제1 브리지형 크레인 및 상기 제2 브리지형 크레인 중의 적어도 하나는, 상기 가스 터빈 엔진의 회전축에 실질적으로 평행하게 연장되는 레일들 상에서 이동 가능한 것인, 모듈형 가스 터빈 시스템.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 브리지형 크레인은, 상기 가스 터빈 엔진의 회전축에 실질적으로 평행하게 연장되는 제1 레일들을 따라 이동 가능하며, 그리고 상기 제2 브리지형 크레인은, 상기 가스 터빈 엔진의 회전축에 실질적으로 직교하여 연장되는 제2 레일들을 따라 이동 가능한 것인, 모듈형 가스 터빈 시스템.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 브리지형 크레인 및 상기 제2 브리지형 크레인 중의 적어도 하나는, 상기 가스 터빈 엔진의 회전축에 실질적으로 평행하게 연장되며 그리고 상기 베이스 플레이트의 점유면적 너머로 상기 베이스 플레이트의 측부에 배열되는 하역 영역까지 수평으로 돌출하는, 제1 레일들 상에서 이동 가능한 것인, 모듈형 가스 터빈 시스템.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 브리지형 크레인은, 상기 제2 브리지형 크레인보다 더 높은 양중 능력을 구비하는 것인, 모듈형 가스 터빈 시스템.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제1 브리지형 크레인 및 상기 제2 브리지형 크레인은, 상기 지지 프레임 상에 장착되는 공용 레일들 상에서 이동 가능하고; 상기 레일들은, 상기 가스 터빈 엔진의 회전축에 실질적으로 평행하게 연장되며, 그리고 상기 베이스 플레이트의 점유면적 너머로 상기 베이스 플레이트의 측부에 배열되는 하역 영역까지 수평으로 돌출하는 단부 부분을 구비하며; 그리고, 상기 제1 브리지형 크레인은, 상기 제2 브리지형 크레인과 상기 레일들의 상기 단부 사이에 이동 가능하게 배열되는 것인, 모듈형 가스 터빈 시스템.
  8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지 프레임 상에 이동 가능하게 지지되는 제3 브리지형 크레인을 더 포함하는 것인, 모듈형 가스 터빈 시스템.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제1 브리지형 크레인 및 상기 제2 브리지형 크레인은, 상기 지지 프레임에 의해 지지되는 제1 레일들 상에 이동 가능하게 배열되며, 그리고 상기 제3 브리지형 크레인은, 상기 지지 프레임에 의해 지지되는 제2 레일들 상에 이동 가능하게 배열되는 것인, 모듈형 가스 터빈 시스템.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제1 레일들 및 상기 제2 레일들은, 서로 실질적으로 직교하는 것인, 모듈형 가스 터빈 시스템.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 제1 레일들은, 상기 가스 터빈 엔진의 회전축에 실질적으로 수직으로 연장되며, 그리고 상기 제2 레일들은, 상기 가스 터빈 엔진의 회전축에 실질적으로 직교하여 연장되는 것인, 모듈형 가스 터빈 시스템.
  12. 제 11항에 있어서,
    공기 필터 하우징 및, 상기 공기 필터 하우징으로부터 상기 가스 터빈 엔진을 향해 연장되는, 공기 유입 덕트를 더 포함하며; 그리고 상기 제2 레일들은, 상기 공기 유입 덕트 위에서 연장되는 것인, 모듈형 가스 터빈 시스템.
  13. 제 9항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 레일들은, 상기 베이스 플레이트의 점유면적 너머로, 상기 베이스 플레이트의 측부에 배열되는 하역 영역까지, 수평으로 돌출하는 것인, 모듈형 가스 터빈 시스템.
  14. 제 9항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 레일들은, 상기 제1 레일들 위의 높이에 배열되는 것인, 모듈형 가스 터빈 시스템.
  15. 제 1항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스 터빈 엔진은, 상기 가스 터빈 엔진의 제1 압축기 섹션으로부터의 부분적으로 압축된 공기가 그 내부에서 열 제거 유체와의 열교환 관계 내에서 냉각되는 것인, 공기 인터쿨러를 포함하며; 복수의 2차적 쿨러가, 상기 지지 프레임 상에 배열되며 그리고 상기 인터쿨러와 유동적으로 연결되고, 상기 열 제거 유체는, 상기 2차적 쿨러들 내에서 냉각 매체와의 열교환 관계에 놓이는 것인, 모듈형 가스 터빈 시스템.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 2차적 쿨러들은, 공기 쿨러들이며, 그리고 상기 열 제거 유체는, 상기 2차적 쿨러들 내에서 냉각된 주변 공기와 열교환 관계에 놓이는 것인, 모듈형 가스 터빈 시스템.
  17. 제 1항 내지 제 16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전형 부하는, 적어도 하나의 가스 압축기를 포함하는 것인, 모듈형 가스 터빈 시스템.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 가스 압축기는, LNG 시스템의 냉매 가스 압축기인 것인, 모듈형 가스 터빈 시스템.
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