KR20190002250U - 터빈 로터 오일 가진 시험용 하우징 - Google Patents

터빈 로터 오일 가진 시험용 하우징 Download PDF

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KR20190002250U KR2020180000898U KR20180000898U KR20190002250U KR 20190002250 U KR20190002250 U KR 20190002250U KR 2020180000898 U KR2020180000898 U KR 2020180000898U KR 20180000898 U KR20180000898 U KR 20180000898U KR 20190002250 U KR20190002250 U KR 20190002250U
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한준영
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두산중공업 주식회사
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Abstract

오일(Oil)을 이용한 터빈 로터의 고유 진동수 시험에서 강한 압력으로 상기 터빈 로터의 버켓을 향하여 분사되는 오일의 외부 비산을 방지하기 위한 터빈 로터 오일 가진 시험용 하우징이 개시된다. 본 고안에 따른 터빈 로터 오일 가진 시험용 하우징은, 터빈 로터의 버켓 일부를 에워싸도록 단면 모양이 'ㄷ'자이면서 중앙에 축공이 뚫린 환형으로 구성된 하우징부 및 하우징부를 시험 대상면으로부터 소정거리 이격된 상태로 지지하는 레그부를 포함하며, 하우징부에는 버켓의 가진면에 오일을 강한 압력으로 분사하는 노즐이 설치되고, 레그부는 터빈 로터와의 동심도 조절을 위해 하우징부의 높이와 좌우 위치를 조절할 수 있도록 구성된 것을 요지로 한다.

Description

터빈 로터 오일 가진 시험용 하우징{Housing for oil excitation test of turbine rotor}
본 고안은 터빈 로터 오일 가진 시험용 하우징에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 터빈 로터(Rotor)의 버켓을 강한 압력의 오일(Oil)로 가진하여 진동을 유발하고 고유 진동수에 관한 데이터를 획득하는 터빈 로터의 고유 진동수 시험에 사용되는 터빈 로터 오일 가진 시험용 하우징에 관한 것이다.
증기 터빈의 핵심 부품인 로터(Rotor)가 회전할 때 로터 전체의 고유 진동수와 회전 속도에 다른 진동수가 일치하는 속도를 임계속도(Critical Speed)라 하며, 임계속도에서 공진(Resonance)이 발생한다. 공진이 장치 성능에 미치는 영향은 치명적이므로 로터를 설계 시 공진에 대한 회피 설계는 반드시 필요하며, 보통은 스트레인 게이지를 부착하는 실증 시험을 통해 고유 진동수를 찾아낸다.
종래 알려진 고유 진동수 검출을 위한 시험 방식에는, 햄머링 테스트, 에어 가진 테스트, 마그네틱 가진 테스트 등이 있다. 햄머링 테스트는 로터 정지 상태에서 직접 햄머로 로터의 버켓을 타격하여 고유 진동수를 검출하는 방식이고, 에어 또는 마그네틱 가진 테스트는 로터가 고속으로 회전할 때 에어 또는 전자기력으로 로터를 가진시켜 고유 진동수를 찾아내는 방법이다.
햄머링 테스트는 고속 회전운동을 하는 로터의 실제 운동 특성을 반영하지 못해 실험 결과에 대한 신뢰도가 떨어지는 반면, 에어 또는 마그네틱을 이용한 방법은 로터의 실제 운동 특성을 반영하기 때문에 측정 결과에 대한 신뢰도가 상대적으로 높은 장점이 있다. 그러나 버켓의 길이가 짧을수록 에어 또는 마그네틱을 이용한 가진으로는 버켓에 충분한 진동을 유발하는데 한계가 있다.
한국등록특허 제10-1130462호(등록일 2012.03.19)
본 고안이 해결하고자 하는 과제는, 터빈 로터(Rotor)의 버켓을 강한 압력의 오일(Oil)로 가진하여 버켓 길이가 짧더라도 충분한 진동을 유발할 수 있으며, 버켓을 향하여 분사되는 오일의 외부 비산을 방지할 수 있는 터빈 로터 오일 가진 시험용 하우징을 제공하고자 하는 것이다.
과제의 해결 수단으로서 본 고안의 실시 예에 따르면,
터빈 로터의 버켓에 강한 압력으로 오일을 분사하여 버켓이 가진 고유 진동수에 관한 정보를 획득하기 위한 터빈 로터 오일 가진 시험용 하우징으로서,
상기 터빈 로터의 버켓 일부를 에워싸도록 단면 모양이 'ㄷ'자이면서 중앙에 축공이 뚫린 환형으로 구성된 하우징부; 및
상기 하우징부를 시험 대상면으로부터 소정거리 이격된 상태로 지지하는 레그부;를 포함하며,
상기 하우징부에는 상기 버켓의 가진면에 오일을 강한 압력으로 분사하는 노즐이 설치되고,
상기 터빈 로터(1)에 대한 상기 하우징부(20)의 동심도 조절을 위해 상기 레그부(30)를 통해 상기 하우징부(20)의 높이와 좌우 위치를 조절할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 터빈 로터 오일 가진 시험용 하우징을 제공한다.
여기서, 상기 하우징부는 축공 중심을 지나는 수평방향 횡축선을 기준으로 두 개의 파트로 분할되는 하부 덮개와 상부 덮개로 구성될 수 있다.
또한, 본 고안에 따른 터빈 로터 오일 가진 시험용 하우징은, 상기 축공과 상기 터빈 로터의 로터축 사이의 갭 조절을 위해 상기 하우징부의 전면과 후면에 부착되는 한 쌍의 오일 디플렉터(Oil deflector) 및 상기 오일 디플렉터를 덮도록 상기 하우징부의 전면과 후면에서 부착되는 오일 커버를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 하우징부의 전면과 후면에, 상기 노즐을 통한 오일 공급 상태 및 상기 하우징부 내에서의 노즐 위치 확인을 위해 노즐 확인창이 형성될 수 있다.
그리고 상기 레그부는, 상단에 탑재면이 형성된 베이스 프레임, 상기 하우징부 하부에 상기 하우징부의 내부와 연통 가능하게 연결되며, 상기 노즐에서 분사되고 상기 버켓에 충돌 후 낙하하는 오일을 포집하여 외부에 드레인시킬 수 있도록 바닥에 드레인 홀을 형성한 오일 챔버, 상기 베이스 프레임과 상기 오일 챔버 사이에 설치되는 커넥터 프레임으로 구성될 수 있으며, 이때 상기 커넥터 프레임은 상기 오일 챔버에 높이조절볼트로 연결되고 상기 베이스 프레임에 복수의 고정볼트로 연결되며, 상기 커넥터 프레임과 상기 베이스 프레임 사이에 상기 탑재면 상에서의 상기 커넥터 프레임의 수평방향 좌우 위치 조절을 위한 위치조절볼트가 구비될 수 있다.
바람직하게는, 상기 고정볼트는 상기 커넥터 프레임의 하단 플랜지에 형성된 장공을 거쳐 상기 베이스 프레임에 나사 체결되고, 상기 위치조절볼트는 상기 탑재면 일측 또는 양측 가장자리의 엔드부재에 나사체결되고 상기 엔드부재와 마주보는 상기 커넥터 프레임의 세로각재 측면부에 나사부 끝단이 접하도록 구성될 수 있다.
본 고안의 실시 예에 따른 터빈 로터 오일 가진 시험용 하우징에 의하면, 터빈 로터(Rotor)의 버켓에 강한 압력의 오일(Oil)을 분사하여 버켓을 가진시키도록 구성된다. 따라서 버켓 길이가 짧더라도 버켓이 가진 고유 진동수에 관한 신뢰도 높은 데이터를 획득하는데 필요한 충분한 진동을 유발할 수 있다.
또한, 오일을 이용하여 버켓을 가진시키기 때문에 충분한 진동을 유발할 수 있으면서도, 시험 대상부인 로터의 버켓부를 하우징이 에워싸는 특징적인 구조로 인하여 강한 압력으로 분사되는 오일의 외부 비산을 효과적으로 차단 내지 방지할 수 있어 보다 청결한 시험 환경을 조성할 수 있다.
도 1은 본 고안의 실시 예에 따른 터빈 로터 오일 가진 시험용 하우징의 정면도.
도 2는 도 1에 도시된 터빈 로터 오일 가진 시험용 하우징의 측면도.
도 3은 도 1 내지 도 2에 도시된 하우징부의 부분 절개 사시도.
도 4는 도 1의 'A'부를 확대 도시한 본 고안의 요부 확대도.
도 5는 도 1의 'B'부를 확대 도시한 본 고안의 다른 요부 확대도.
본 고안의 바람직한 실시 예를 설명하기에 앞서, 이하 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 고안을 한정하려는 의도가 아니다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
더하여, 명세서에 기재된 "…부", "…유닛", "…모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일한 구성 요소에 대해서는 동일도면 참조부호를 부여하기로 하며 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 그리고 본 고안을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 고안의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 고안의 실시 예에 따른 터빈 로터 오일 가진 시험용 하우징의 정면도이며, 도 2는 도 1에 도시된 터빈 로터 오일 가진 시험용 하우징의 측면도이다. 그리고 도 3은 도 1 내지 도 2에 도시된 하우징부의 부분 절개 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 고안의 실시 예에 따른 터빈 로터 오일 가진 시험용 하우징은 오일(Oil)을 이용한 터빈 로터(1)의 고유 진동수 시험에 사용되는 것으로서, 터빈 로터(1)의 버켓(12)을 에워싸 상기 버켓(12)을 가진시키기 위해 강한 압력으로 분사되는 오일의 비산을 차단하는 하우징부(20)와, 상기 하우징부(20)를 시험 대상면으로부터 소정거리 이격된 상태로 지지하는 레그부(30)를 포함한다.
먼저, 하우징부(20)의 구성부터 살펴보기로 한다.
하우징부(20)는 터빈 로터(1)의 상기 버켓(12)을 에워싸도록 단면 모양이 'ㄷ'자이면서 중앙에 터빈 로터(1)의 로터축(10)이 지나는 축공(22)이 뚫린 환형(環形)의 구성일 수 있다.
하우징부(20)는 바람직하게, 도 1의 예시와 같이 상기 축공(22) 중심을 지나는 수평방향 횡축선(L1)을 기준으로 두 개의 파트, 구체적으로는 하부 덮개(20B)와 상부 덮개(20A)로 분할 형성된 구성일 수 있다.
가진 유체로서 에어(Air)를 이용하는 가진 시험의 경우에는 오일과 같은 이물질의 비산 우려가 적기 때문에 상부 덮개(20A)를 탈거한 상태로 시험을 수행하는 것이 바람직하지만 어디까지나 선택 사항이며, 가진 유체로서 오일(Oil)을 사용하는 경우에는 오일 비산의 우려가 있기 때문에 상부 덮개(20A)를 조립한 상태로 가진 시험을 수행하는 것이 바람직하다.
하우징부(20)의 전면 또는 전면 및 후면에는 상기 버켓(12)의 특정 위치, 예를 들어 계획된 가진 위치에 오일(Oil, 경우에 따라서는 Air)을 강한 압력으로 분사하여 인위적인 진동을 유발시키는 노즐(23)이 설치될 수 있다.
또한, 상기 노즐(23)을 통한 하우징 내 버켓(12)에 대한 오일 공급 상태 및 하우징 내에서의 노즐(23)의 위치를 확인할 수 있도록 투명하여 내부를 볼 수 있는 노즐 확인창(24)이 형성될 수 있다.
하우징부(20)는 또한 그 전면과 후면에서 부착되는 한 쌍의 오일 디플렉터(26, Oil deflector)와 오일 커버(28)(Oil cover)를 포함할 수 있다.
오일 디플렉터(26)는 축공(22)과 터빈 로터(1)의 로터축(10) 사이의 갭을 최소화하여 하우징부(20)의 바깥으로 오일이 비산되는 것을 막아주는 역할을 하며, 오일 커버(28)는 하우징부(20) 바깥에서 상기 오일 디플렉터(26)를 커버링함으로써 오일의 누출을 다시 한번 차단시키는 역할을 한다.
경우에 따라 상기 하우징부(20)는 온도센서(도시 생략)를 더 포함할 수 있다. 온도센서는 상기 하우징부(20)의 전면 또는 전면과 후면의 모두에 장착될 수 있으며, 상기 노즐(23)을 통해 하우징부(20)에 수용되고 빠른 속도로 회전운동을 하는 버켓(12)을 향하여 강한 압력으로 분사되는 오일의 온도를 검출한다. 온도센서의 주된 기능은 로터의 빠른 회전운동에 대한 오일의 강한 충격으로 발생하는 마찰열로 인한 화재 예방이다.
다음 레그부(30)에 대해 살펴보기로 한다.
도 4는 도 1의 'A'부를 확대 도시한 본 고안의 요부 확대도이며, 도 5는 도 1의 'B'부를 확대 도시한 본 고안의 다른 요부 확대도이다.
도 4 및 도 5와 앞서 첨부된 도면을 함께 참조하면, 레그부(30)는 터빈 로터(1)와의 동심도 조절을 위해 하우징부(20)의 높이와 좌우 위치를 조절할 수 있도록 구성된다.
레그부(30)는 바람직하게, 시험 공간의 바닥면 또는 이동 가능한 대차 위에 탑재되는 베이스 프레임(32)과 상기 하우징부(20) 하단에 결착되는 오일 챔버(34), 그리고 베이스 프레임(32)과 오일 챔버(34) 사이의 커넥터 프레임(36)을 포함할 수 있다.
베이스 프레임(32)의 상단에는 탑재면(320)이 형성되며, 오일 챔버(34)는 상기 하우징부(20) 하부에 하우징부(20)의 내부와 연통 가능하게 연결될 수 있다.
오일 챔버(34)를 구획하는 여러 개의 패널요소 중 바닥 패널에는 상기 노즐(23)에서 분사되고 버켓(12)에 충돌 후 낙하하는 오일을 포집하여 외부에 드레인시킬 수 있도록 드레인 홀(340)이 형성되고, 드레인 홀(340)에 드레인 관(도시 생략)이 연결될 수 있다.
커넥터 프레임(36)은 베이스 프레임(32)과 오일 챔버(34) 사이에서 이들을 연결하는 역할을 설치한다. 커넥터 프레임(36)은 구체적으로, 도 4의 예시와 같이 오일 챔버(34)에 다수의 높이조절볼트(B1)와 너트(N)로 연결되고 베이스 프레임(32)에 복수의 고정볼트(B2)로 연결될 수 있다.
커넥터 프레임(36)과 베이스 사이에 상기 탑재면(320) 상에서의 커넥터 프레임(36)의 수평방향 좌우 위치 조절을 위한 위치조절볼트(B3)가 구비될 수 있다.
고정볼트(B2)는 바람직하게, 도 5에 예시한 바와 같이 커넥터 프레임(36)의 하단 플랜지(360)에 형성된 장공(362)을 거쳐 베이스 프레임(32)에 나사 체결되는 구성일 수 있으며, 상기 위치조절볼트(B3)는 탑재면(320) 일측 또는 양측 가장자리의 엔드부재(33)에 나사체결되고 엔드부재(33)와 마주보는 커넥터 프레임(36)의 세로각재(364) 측면부에 나사부 끝단이 접하도록 구성될 수 있다.
이와 같은 레그부(30)의 구성에 따르면, 하우징부(20)를 크레인(도시 생략)에 걸고 높이조절볼트(B1)에 체결된 너트(N)를 푼 다음 상기 크레인으로 하우징부(20)를 원하는 높이에 위치시킨 뒤 다시 너트를 죔으로써 하우징부(20)의 높이 조절이 가능하며, 고정볼트(B2)를 살짝 푼 상태에서 위치조절볼트(B3)를 회전시켜 수평방향 좌우 위치를 조절함으로써 전체적인 터빈 로터(1)에 대한 하우징부(20)의 동심도를 조절할 수 있다.
본 고안의 실시 예에서는 높이조절구조의 일 예로서, 높이조절볼트(B1)와 너트로 구성된 기구식 구성을 예를 들어 도시하였으나 이에 국한되는 것은 아니다.
즉 유압/ 공압으로 작동하는 실린더 구조나 랙 앤 피니언 구조를 비롯하여 하우징부(20)의 높이 조절을 구현할 수 있는 공지된 모든 형태의 기구, 기계, 전동식 메커니즘으로 대체 가능하므로 그러한 변형 예 역시 본 고안의 범주에 포함될 수 있다.
이상에서 살펴본 본 고안의 실시 예에 따른 터빈 로터 오일 가진 시험용 하우징에 의하면, 터빈 로터(Rotor)의 버켓에 강한 압력의 오일(Oil)을 분사하여 버켓을 가진시키도록 구성된다. 따라서 버켓 길이가 짧더라도 버켓이 가진 고유 진동수에 관한 신뢰도 높은 데이터를 획득하는데 필요한 충분한 진동을 유발할 수 있다.
또한, 오일을 이용하여 버켓을 가진시키기 때문에 충분한 진동을 유발할 수 있으면서도, 시험 대상부인 로터의 버켓부를 하우징이 에워싸는 특징적인 구조로 인하여 강한 압력으로 분사되는 오일의 외부 비산을 효과적으로 차단 내지 방지할 수 있어 보다 깨끗하고 양호한 시험 환경을 조성할 수 있다.
이상의 본 고안의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 고안은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 고안의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
1 : 터빈 로터 10 : 로터축
12 : 버켓 20 : 하우징부
20A : 상부 덮개 20B : 하부 덮개
22 : 축공 23 : 노즐
24 : 노즐 확인창 26 : 오일 디플렉터
28 : 오일 커버 30 : 레그부
32 : 베이스 프레임 33 : 엔드부재
34 : 오일 챔버 36 : 커넥터 프레임
320 : 탑재면 340 : 드레인홀
360 : 하단 플랜지 362 : 장공
364 : 세로각재 B1 : 높이조절볼트
B2 : 고정볼트 B3 : 위치조절볼트

Claims (5)

  1. 터빈 로터(1)의 버켓(12)에 소정의 압력으로 오일을 분사하여 버켓(12)이 가진 고유 진동수에 관한 정보를 획득하기 위한 터빈 로터 오일 가진 시험용 하우징으로서,
    상기 터빈 로터(1)의 버켓(12) 일부를 에워싸도록 단면 모양이 'ㄷ'자이면서 중앙에 축공(22)이 뚫린 환형의 하우징부(20); 및
    상기 하우징부(20)를 시험 대상면으로부터 소정거리 이격된 상태로 지지하는 레그부(30);를 포함하며,
    상기 하우징부(20)에는 상기 버켓(12)의 가진면에 오일을 소정의 압력으로 분사하는 노즐(23)이 설치되고,
    상기 터빈 로터(1)에 대한 상기 하우징부(20)의 동심도 조절을 위해 상기 레그부(30)를 통해 상기 하우징부(20)의 높이와 좌우 위치를 조절할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 터빈 로터 오일 가진 시험용 하우징.

  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징부(20)는 축공(22) 중심을 지나는 수평방향 횡축선(L1)을 기준으로 두 개의 파트로 분할되는 하부 덮개(20B)와 상부 덮개(20A)로 구성되고,
    상기 터빈 로터 오일 가진 시험용 하우징은, 상기 축공(22)과 상기 터빈 로터(1)의 로터축(10) 사이의 갭 조절을 위해 상기 하우징부(20)의 전면과 후면에 부착되는 한 쌍의 오일 디플렉터(26, Oil deflector); 및
    상기 오일 디플렉터(26)를 덮도록 상기 하우징부(20)의 전면과 후면에서 부착되는 오일 커버(28);를 더 포함하는 터빈 로터 오일 가진 시험용 하우징.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 하우징부(20)의 전면과 후면에, 상기 노즐(23)을 통한 오일 공급 상태 및 상기 하우징부(20) 내에서의 상기 노즐(23) 위치 확인을 위한 노즐 확인창(24)이 형성된 것을 특징으로 하는 터빈 로터 오일 가진 시험용 하우징.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 레그부(30)는,
    상단에 탑재면(320)이 형성된 베이스 프레임(32);
    상기 하우징부(20) 하부에 상기 하우징부(20)의 내부와 연통 가능하게 연결되며, 상기 노즐(23)에서 분사되고 상기 버켓(12)에 충돌 후 낙하하는 오일을 포집하여 외부에 드레인시킬 수 있도록 바닥에 드레인 홀(340)이 형성된 오일 챔버(34);
    상기 베이스 프레임(32)과 상기 오일 챔버(34) 사이에 설치되는 커넥터 프레임(36);을 포함하여 구성되며,
    상기 커넥터 프레임(36)은 상기 오일 챔버(34)에 높이조절볼트(B1)로 연결되고 상기 베이스 프레임(32)에 복수의 고정볼트(B2)로 연결되며, 상기 커넥터 프레임(36)과 상기 베이스 프레임(32)의 사이에 상기 탑재면(320) 상에서의 상기 커넥터 프레임(36)의 수평방향 좌우 위치 조절을 위한 위치조절볼트(B3)가 구비되는 것을 특징으로 하는 터빈 로터 오일 가진 시험용 하우징.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 고정볼트(B2)는 상기 커넥터 프레임(36)의 하단 플랜지(360)에 형성된 장공(362)을 거쳐 상기 베이스 프레임(32)에 나사 체결되고,
    상기 위치조절볼트(B3)는 상기 탑재면(320) 일측 또는 양측 가장자리의 엔드부재(33)에 나사체결되고 상기 엔드부재(33)와 마주보는 상기 커넥터 프레임(36)의 세로각재(364) 측면부에 나사부 끝단이 접하도록 구성된 것을 특징으로 하는 터빈 로터 오일 가진 시험용 하우징.
KR2020180000898U 2018-02-28 2018-02-28 터빈 로터 오일 가진 시험용 하우징 KR20190002250U (ko)

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CN109269745A (zh) * 2018-10-30 2019-01-25 湖南科技大学 基于托辊激振法的大型斗轮机悬臂低频振动测试方法
US11542830B2 (en) 2020-09-11 2023-01-03 Doosan Enerbility Co., Ltd. Vibration damper, exhaust diffuser system, and gas turbine including same

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KR101130462B1 (ko) 2005-08-26 2012-04-02 티센크룹 에그엠 게엠베하 평형 장치가 제공되며 로터를 포함하는 샘플 상에 진동 측정을 수행하기 위한 장치

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