KR20190110917A - 가공 연결부를 갖는 임피던스 튜브, 연소 시스템 및 가스 터빈 - Google Patents

가공 연결부를 갖는 임피던스 튜브, 연소 시스템 및 가스 터빈 Download PDF

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Abstract

본 발명의 연소 시스템은 연소 챔버를 형성하는 라이너; 연소 챔버를 덮는 케이싱; 라이너에 배치된 제1 튜브; 케이싱 내부에 배치되고 제1 튜브에 연결된 가공 연결부; 케이싱을 관통하여 가공 연결부에 연결된 제2 튜브; 케이싱의 외부에 배치되고 제2 튜브에 연결된 센서 하우징; 및 센서 하우징에 연결된 무한 튜브를 포함한다.

Description

가공 연결부를 갖는 임피던스 튜브, 연소 시스템 및 가스 터빈 {IMPEDANCE TUBE HAVING A MACHINED UNION, COMBUSTION SYSTEM AND GAS TURBINE HAVING IT}
본 발명은 가공 연결부를 갖는 임피던스 튜브, 연소 시스템 및 가스 터빈 에 관한 것이다.
가스 터빈은 일반적으로 압축기, 연소기 및 터빈을 포함한다. 압축기는 복수의 압축기 블레이드에 의해 생성된 고온 및 고압의 압축 공기를 연소기에 공급한다. 연소기는 압축기로부터 도입된 압축 공기를 연료와 혼합하고, 혼합 공기를 연소시킨다. 연소기에서 생성된 연소 가스는 터빈으로 배출되고, 터빈은 연소 가스에 의해 회전되면서 동력을 생성한다. 생성된 동력은 발전 및 기계 구동과 같은 다양한 분야에서 이용된다. 가스 터빈은 발전기, 항공기, 기관차 등을 구동하는 데 이용된다.
연소기에서 연소가 일어나 연소 가스를 생성할 때, 연소는 고온 및 고압 조건하에서 이루어진다. 따라서 연소기는 연소 동력학에 기인한 고 사이클 피로 (HCF)를 받기 쉽다. 연소기는 연소 동역학을 모니터링할 필요가 있으며, 연소 동역학을 모니터링함에 있어 동적 센서를 갖는 임피던스 튜브가 사용된다. 동적 센서를 포함하는 종래의 임피던스 튜브는 동적 센서를 설치하기 위한 공간이 적절하지 않고, 동적 센서가 고가인데다 몇몇 요소에 민감하기 때문에, 라우팅을 위해 내부 직경이 1/8 인치인 도파관을 이용한다. 하지만, 작은 내경을 가진 도파관에 연결된 동적 센서는 과도한 감쇠로 인해 고주파수를 감지하는데 어려움이 있다.
본 발명은 연소기의 연소 동역학을 모니터링하기 위해 센서의 정확한 측정값을 얻는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 신호의 과도한 감쇠를 억제하여 동적 센서가 고주파수의 신호도 정확하게 모니터링하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 임피던스 튜브의 조립 또는 분해 중에 연소 시스템의 설치 또는 제거에 영향을 미치지 않음으로써, 센서의 재설치 및 라우팅 비용을 감소시키는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 연소 시스템에 관한 것으로, 특히, 연소기 내부에 배치된 제1 튜브 및 연소기 외부에 배치된 제2 튜브를 포함하는 임피던스 튜브에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에서, 임피던스 튜브는 제1 채널 및 제2 채널을 포함하는 가공 연결부; 상기 가공 연결부의 상기 제1 채널에 연결된 제1 튜브; 상기 가공 연결부의 제2 채널에 연결된 제2 튜브; 센서를 포함하고 상기 제2 튜브에 연결된 센서 하우징; 및 상기 센서 하우징에 연결된 무한 튜브를 포함하며, 상기 제2 채널은 채널 나사를 포함하고, 상기 제2 튜브의 나사산 단부는 상기 제2 채널의 채널 나사와 결합될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 연소 시스템은 연소 챔버를 형성하는 라이너; 상기 연소 챔버를 덮는 케이싱; 상기 라이너에 배치된 제1 튜브; 상기 케이싱 내부에 배치되고 상기 제1 튜브에 연결된 가공 연결부; 케이싱을 관통하여 가공 연결부에 연결된 제2 튜브; 상기 케이싱의 외부에 배치되어 상기 제2 튜브에 연결된 센서 하우징; 및 센서 하우징에 연결된 무한 튜브를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 가스 터빈은 압축 공기를 공급하는 압축기; 압축 공기를 전달받아 연소 가스를 생성하는 연소기; 상기 연소기로부터 연소 가스를 전달받는 터빈; 및 상기 연소기의 연소 동역학을 모니터링하는 임피던스 튜브를 포함하고, 상기 임피던스 튜브는, 상기 연소기 내에 배치된 제1 튜브; 상기 연소기 내부에 배치되고 상기 제1 튜브에 연결된 가공 연결부; 상기 연소기의 케이싱을 관통하여 상기 가공 연결부에 연결된 제2 튜브; 상기 연소기의 외부에 배치되어 상기 제2 튜브에 연결된 센서 하우징; 및 상기 센서 하우징에 연결된 무한 튜브를 포함한다.
본 발명의 실시 형태에 따르면, 측정된 신호가 센서를 통과한 후에 무한 튜브에 의해 감쇠됨으로써 동적 센서가 신호를 정확하게 측정할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따르면, 동적 센서가 고주파수의 신호도 정확하게 모니터링할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따르면, 센서의 재설치 및 라우팅 비용을 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈을 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연소 시스템을 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연소 시스템의 확대도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 임피던스 튜브를 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 임피던스 튜브의 개략도를 도시한다.
그림 6 (a)는 내경이 1/16 인치인 임피던스 튜브의 시뮬레이션 결과를 도시한다.
그림 6 (b)는 내경이 1/4 인치인 임피던스 튜브의 시뮬레이션 결과를 도시한다.
본 명세서에서 층, 영역, 패턴 또는 구조를 언급할 때, "상에" 또는 "위에"라는 용어가 사용되는 경우, 층, 영역, 패턴 또는 구조는 다른 층 또는 구조 상에 바로 위치하거나, 개재하는 층, 영역, 패턴 또는 구조가 또한 존재할 수 있다는 것을 이해한다. 본 명세서에서 층, 영역, 패턴 또는 구조를 언급할 때, "하에" 또는 "아래에"라는 용어가 사용되는 경우, 층, 영역, 패턴 또는 구조는 다른 층 또는 구조 바로 아래에 위치하거나, 개재하는 층, 영역, 패턴 또는 구조가 또한 존재할 수 있다는 것을 이해한다. "포함한다" 및 "포함하는"이라는 용어는 각각 "구성된다" 및 "구성되는"과 동일한 의미이다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 "제1", "제2" 등 (예를 들어, 제1 및 제2 영역)에 대한 용어는, 달리 구체적으로 언급되지 않는 한, 하나 이상의 특정한 요소를 식별하는 것으로 의도된다. 이러한 "제1"에 대한 용어는 2 이상이 존재해야 함을 의미하지는 않는다. 이들 용어는 명시적으로 언급되지 않는 한, 특정 요소에 대한 시간, 구조적 방향 또는 측면 (예를 들어, 왼쪽 또는 오른쪽)을 부여하는 것을 의도하지는 않는다. 또한, "제1" 및 "제2"라는 용어는 구성 요소에 대해 선택적으로 또는 교환 가능하게 사용될 수 있다.
또한, "예시"는 최선의 실시예가 아니라 단지 실시예를 의미한다. 본 명세서에 도시된 구성, 층 및/또는 요소들은 간결화 및 이해의 용이함을 위해 상대적인 방향 및/또는 특정 치수로 도시되고, 실제 치수 및/또는 방향은 실질적으로 도시된 것과 상이할 수 있다 즉, 각 요소의 치수는 설명의 명료성을 위해 과장될 수 있으며, 각 요소의 치수는 실제 치수와 다를 수 있다. 도면에 도시된 모든 요소가 본 발명의 개시 내용에 포함되고 본 발명의 개시 내용으로서 제한되어야 하는 것은 아니며, 본 발명의 본질적인 특징을 제외한 요소는 추가되거나 삭제될 수 있다.
본 발명의 실시예들의 도면 및 설명은 발명을 명확하게 이해하기에 적절한 요소를 설명하기 위해 간략화되며, 특정 경우 명확성을 위하여 공지된 다른 요소들은 생략된다. 당업자는 본 발명을 구현하기 위해 다른 요소들이 선호되거나 및/또는 요구될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 그러나, 이런 요소는 당해 기술 분야에 공지되어 있고, 본 발명의 이해를 방해하므로, 이런 요소에 대한 설명은 본 명세서에 기재하지 않는다.
동일하거나 유사한 구성 요소를 나타내기 위해 전체적으로 동일한 도면 부호가 사용되는 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈을 도시한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연소 시스템을 도시한다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 가스 터빈(1000)은 압축기(1100), 연소기(1200) 및 터빈(1300)을 포함한다. 압축기(1100)는 방사형으로 배열된 복수의 블레이드를 포함한다. 압축기(1100)는 복수의 블레이드를 회전시키고, 복수의 블레이드의 회전으로 인해 공기가 압축되며 이동된다. 일 실시예에서, 압축기(1100)는 터빈(1300)에 직접 또는 간접적으로 연결되어, 터빈(1300)에 의해 발생된 동력 중 일부를 수용할 수 있으며, 이는 다시 복수의 블레이드를 회전시키는 데 사용된다.
압축기(1100)에서 압축된 공기는 연소기(1200)로 이동된다. 연소기(1200)는 원형 패턴으로 배열된 복수의 케이싱(1210) 및 복수의 버너(1220)를 포함한다.
연소기(1200)는 헤드 엔드 플레이트(1230), 연소 챔버(1240), 이너 라이너(1250), 아우터 라이너(1255), 라이너 채널(1257), 이너 트랜지션 피스(1260) 및 아우터 트랜지션 피스(1270)를 포함한다. 아우터 라이너(1255)는 연소 챔버(1240)의 외부 벽을 형성하며, 일방향으로 연장한다. 아우터 라이너(1255)는 원통형으로 구성될 수 있다. 이너 라이너(1250)는 연소 챔버(1240)를 형성하고, 이너 라이너(1250)와 아우터 라이너(1255) 사이에 라이너 채널(1257)이 형성되도록 아우터 라이너(1255)로부터 이격된다. 케이싱(1210) 및 헤드 엔드 플레이트(1230)는 압축기(1100)에 의해 공급된 압축 공기가 라이너 채널(1257)을 통과하여 연소 챔버(1240) 내로 도입되도록 연소 챔버(1240)를 덮는다.
이너 트랜지션 피스(1260) 및 아우터 트랜지션 피스(1270)는 연소 챔버(1240)에서 생성된 연소 가스가 터빈(1300)으로 안내되도록 연소 챔버(1240)와 터빈(1300) 사이에 배치된다. 이너 트랜지션 피스(1260) 및 아우터 트랜지션 피스(1270)는 각각 이너 라이너(1250) 및 아우터 라이너(1255)에 연결될 수 있다. 아우터 라이너(1255) 및 아우터 트랜지션 피스(1270)는 각각 복수의 라이너 홀(1256) 및 복수의 트랜지션 홀(1276)을 가질 수 있다.
연료는 연료 노즐(1235)을 통해 연소 챔버(1240)에 공급된다. 압축 공기는 연료와 혼합된 후 점화 플러그(미도시)에 의해 연소 챔버(1240)에서 점화된다. 이어서, 연소 가스는 터빈(1300)으로 배출되어 터빈 블레이드를 회전시킨다. 연소기(1200)의 작동 중에, 센서는 연소 동력학을 모니터링할 필요가 있고, 이에 따라 센서는 연소기(1200) 외부에서 연소 동역학의 주파수 및 진폭을 측정한다. 센서를 포함하는 임피던스 튜브(2000)는 연소기(1200) 내부에 배치된 고온 튜브(hot tube) 및 연소기(1200) 외부에 배치된 저온 튜브(cold tube)를 포함하는 도파관(wave guide)과, 저온 튜브에 연결되는 센서로 구성된다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 연소 시스템(1500)은 연소기(1200) 및 임피던스 튜브(2000)로 구성된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연소 시스템의 확대도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 임피던스 튜브를 도시한다.
도 2 내지 4에 도시된 바와 같이, 연소 시스템(1500)은 연소기(1200) 및 임피던스 튜브(2000)로 구성된다. 임피던스 튜브(2000)는 가공 연결부(2300), 가공 연결부(2300)에 연결된 제1 튜브(2100), 가공 연결부(2300)에 연결된 제2 튜브(2200), 센서(2550)를 포함하고 제2 튜브(2200)에 연결된 센서 하우징(2500) 및 센서 하우징(2500)에 연결된 무한 튜브(2600)로 구성된다.
제1 튜브(2100)는 라이너 채널(1257)에 배치되고, 가공 연결부(2300)로부터 라이너 채널(1257) 내로 연장된다. 제1 튜브(2100)의 제1 말단부는 용접(2700)에 의해 가공 연결부(2300)에 연결되고, 제1 튜브(2100)의 제2 말단부는 이너 라이너(1250)에 면한다. 제1 튜브(2100)는 라이너 채널(1257)에 배치된 제2 말단부에 포트(2150)를 포함하고, 포트(2150)는 연소 챔버(1240)를 둘러싸는 이너 라이너(1250)에 면한다. 포트(2150)는 용접(2700)에 의해 이너 라이너(1250)에 부착된다. 또한, 지지체(2800)가 이너 라이너(1250) 상에 배치되어 제1 튜브(2100)를 지지한다. 지지체(2800)는 용접(2700)에 의해 이너 라이너(1250) 상에 고정된다.
제2 튜브(2200)는 케이싱(1210)을 관통하여, 제2 튜브(2200)의 제1 말단부가 케이싱(1210) 내부에 배치된 가공 연결부(2300)에 연결된다. 케이싱(1210)은 제2 튜브(2200)를 위한 케이싱 보어(1215)를 제공하고, 압축 이음매(2400)는 케이싱 보어(1215)에 배치된다. 결과적으로, 제2 튜브(2200)는 압축 이음매(2400)를 통과하고, 압축 이음매(2400)는 케이싱 보어(1215)와 제2 튜브(2200) 사이의 공간을 밀봉한다.
가공 연결부(2300)는 케이싱(1210) 내부에 배치되어 제1 튜브(2100)를 제2 튜브(2200)에 연결시킨다. 가공 연결부(2300)는 제1 채널(2310) 및 제2 채널(2320)로 구성되고, 제1 채널(2310)은 제1 튜브(2100)에 연결되고, 제2 채널(2320)은 제2 튜브(2200)에 연결된다. 가공 연결부(2300)는 제2 채널(2320)에 채널 나사(2322)를 포함하여, 제2 튜브(2200)의 제1 말단부에 형성된 나사산 단부(2250)가 채널 나사(2322)와 결합된다. 제1 채널(2310)과 제2 채널(2320)은 서로 90°로 연결된다.
센서 하우징(2500)은 케이싱(1210)의 외부에 배치되며 센서(2550)를 포함한다. 센서 하우징(2500)은 제2 튜브(2200)의 제2 단부 및 무한 튜브(2600)에 연결된다. 제2 튜브(2200)로부터 제공된 신호는 무한 튜브(2600)로 안내되고, 센서 하우징(2500)의 센서(2550)는 주파수, 진폭 또는 압력을 측정한다. 무한 튜브(2600)는 신호가 센서(2550)를 통과한 후 감쇠되도록 한다.
본 발명에서, 제1 튜브(2100) 및 제2 튜브(2200)는 내경이 적어도 1/4 인치일 수 있고, 이에 의해 과도한 감쇠를 억제할 수 있다. 제1 튜브(2100)는 용접(2700)에 의해 이너 라이너(1250) 상에 고정되고, 제2 튜브(2200)는 압축 이음매(2400)를 통해 케이싱(1210)을 관통하여, 느슨해진 이음매가 연소기 및 터빈으로 날아가는 것을 방지한다. 또한, 본 발명의 임피던스 튜브(2000)는 조립 또는 분해를 위해 연소 시스템을 설치하거나 제거할 필요가 없으므로, 센서의 재설치 및 라우팅 비용을 감소시킨다.
본 발명은 다음에 예시된 실시예를 포함하지만 이에 한정되지 않는다.
실시예 1
임피던스 튜브로서,
제1 채널 및 제2 채널을 포함하는 가공 연결부;
상기 가공 연결부의 상기 제1 채널에 연결된 제1 튜브;
상기 가공 연결부의 상기 제2 채널에 연결된 제2 튜브;
센서를 포함하고, 상기 제2 튜브에 연결된 센서 하우징; 및
상기 센서 하우징에 연결된 무한 튜브;를 포함하고,
상기 제2 채널은 채널 나사를 포함하고,
상기 제2 튜브의 나사산 단부는 상기 제2 채널의 상기 채널 나사와 결합된다.
실시예 2
실시예 1에 따른 임피던스 튜브로서, 상기 제1 튜브는 용접에 의해 가공 연결부에 부착된다.
실시예 3
실시예 1 또는 실시예 2 중 어느 하나에 따른 임피던스 튜브로서, 압축 이음매를 더 포함하고, 상기 제2 튜브는 상기 압축 이음매를 통과한다.
실시예 4
실시예 1 내지 실시예 3 중 어느 하나에 따른 임피던스 튜브로서, 제1 채널과 제2 채널은 서로 90 °로 연결된다.
실시예 5
연소 시스템으로,
연소 챔버를 형성하는 라이너;
상기 연소 챔버를 덮는 케이싱;
상기 라이너에 배치된 제1 튜브;
상기 케이싱 내부에 배치되고, 상기 제1 튜브에 연결된 가공 연결부;
상기 케이싱을 관통하여 상기 가공 연결부에 연결된 제2 튜브;
상기 케이싱의 외부에 배치되어 상기 제2 튜브에 연결된 센서 하우징; 및
상기 센서 하우징에 연결된 무한 튜브를 포함한다.
실시예 6
실시예 5에 따른 연소 시스템으로, 상기 라이너는 연소 챔버를 둘러싸는 이너 라이너, 상기 이너 라이너를 둘러싸는 아우터 라이너, 및 상기 이너 라이너와 상기 아우터 라이너 사이의 라이너 채널을 포함한다.
실시예 7
실시예 6에 따른 연소 시스템으로, 상기 제1 튜브는 말단부에 포트를 포함하고, 상기 포트는 상기 이너 라이너에 면한다.
실시예 8
실시예 7에 따른 연소 시스템으로, 상기 포트는 상기 이너 라이너에 용접된다.
실시예 9
실시예 6 내지 실시예 8 중 어느 하나에 따른 연소 시스템으로, 상기 이너 라이너에 용접된 지지체를 더 포함하고, 상기 제1 튜브는 상기 지지체에 부착된다.
실시예 10
실시예 5 내지 실시예 9 중 어느 하나에 따른 연소 시스템으로, 상기 케이싱은 케이싱 보어를 포함하고, 상기 제2 튜브는 상기 케이싱 보어를 통과한다.
실시예 11
실시예 10에 따른 연소 시스템으로, 상기 케이싱 보어에 배치된 압축 이음매를 더 포함하고, 상기 제2 튜브는 상기 압축 이음매를 통과한다.
실시예 12
실시예 5 내지 실시예 11 중 어느 하나에 따른 연소 시스템으로, 상기 가공 연결부는 상기 제1 튜브에 연결된 제1 채널 및 상기 제2 튜브에 연결된 제2 채널을 포함한다.
실시예 13
실시예 12에 따른 연소 시스템으로, 상기 제2 채널은 채널 나사를 포함하고, 상기 제2 튜브는 상기 제2 채널의 상기 채널 나사와 결합되도록 구성된 나사산 단부를 포함한다.
실시예 14
실시예 12 내지 실시예 13 중 어느 하나에 따른 연소 시스템으로, 상기 제1 채널과 상기 제2 채널은 서로 90°로 연결된다.
실시예 15
실시예 5 내지 실시예 14 중 어느 하나에 따른 연소 시스템으로, 상기 제1 튜브의 내경은 1/4 인치 이상이다.
실시예 16
실시예 5 내지 실시예 15 중 어느 하나에 따른 연소 시스템으로, 상기 센서 하우징에 배치된 센서를 더 포함한다.
실시예 17
가스 터빈에 있어서,
압축 공기를 공급하는 압축기;
압축 공기를 전달받아 연소 가스를 생성하는 연소기;
상기 연소기로부터 연소 가스를 전달받는 터빈; 및
상기 연소기의 연소 동역학을 모니터링하는 임피던스 튜브를 포함하고,
상기 임피던스 튜브는,
상기 연소기 내에 배치된 제1 튜브;
상기 연소기 내부에 배치되고, 상기 제1 튜브에 연결된 가공 연결부;
상기 연소기의 케이싱을 관통하여 상기 가공 연결부에 연결된 제2 튜브;
상기 연소기의 외부에 배치되어 상기 제2 튜브에 연결된 센서 하우징; 및
상기 센서 하우징에 연결된 무한 튜브를 포함한다.
실시예 18
실시예 17에 따른 가스 터빈으로, 상기 가공 연결부는 상기 제1 튜브에 연결된 제1 채널과 상기 제2 튜브에 연결된 제2 채널을 포함한다.
실시예 19
실시예 18에 따른 가스 터빈으로, 상기 제2 채널은 채널 나사를 포함하고, 상기 제2 튜브는 상기 제2 채널의 상기 채널 나사와 결합되는 나사산 단부를 포함한다.
실시예 20
실시예 17 내지 실시예 19 중 어느 하나에 따른 가스 터빈으로, 케이싱을 관통하는 압축 이음매를 더 포함하고, 상기 제2 튜브는 상기 압축 이음매를 통과한다.
실시예 21
실시예 17 내지 실시예 20 중 어느 하나에 따른 가스 터빈으로, 상기 센서 하우징은 센서를 포함한다.
실시예 22
실시예 17 내지 실시예 21 중 어느 하나에 따른 가스 터빈으로, 상기 연소기는 연소 챔버를 둘러싸는 이너 라이너, 상기 이너 라이너를 둘러싸는 아우터 라이너, 및 이너 라이너와 아우터 라이너 사이의 라이너 채널을 포함하고, 상기 제1 튜브는 상기 라이너 채널에서 연장된다.
실시예 23
실시예 22에 따른 가스 터빈으로, 상기 제1 튜브는 상기 이너 라이너에 면하는 포트를 포함한다.
실시예 24
실시예 23에 따른 가스 터빈으로, 상기 포트는 용접에 의해 상기 이너 라이너에 고정된다.
실시예 25
실시예 17 내지 실시예 24 중 어느 하나에 따른 가스 터빈으로, 상기 케이싱은 케이싱 보어를 포함하여 상기 제2 튜브가 상기 케이싱 보어를 통과하도록 한다.
실시예 26
실시예 17 내지 실시예 25 중 어느 하나에 따른 가스 터빈으로, 상기 연소기와 상기 터빈 사이에 트랜지션 피스(transition piece)를 더 포함한다.
실시예 27
실시예 26에 따른 가스 터빈으로, 상기 트랜지션 피스는 상기 연소 챔버로부터 상기 터빈까지 연소 가스를 안내하는 이너 트랜지션 피스 및 상기 이너 트랜지션 피스를 둘러싸는 아우터 트랜지션 피스를 포함한다.
실시예 28
실시예 27에 따른 가스 터빈으로, 상기 아우터 트랜지션 피스는 트랜지션 홀을 포함한다.
실시예 29
실시예 17 내지 실시예 28 중 어느 하나에 따른 가스 터빈으로, 상기 연소기는 연료를 공급하는 연료 노즐을 포함한다.
실시예 30
연소 시스템으로,
연소 챔버를 형성하는 이너 라이너;
상기 이너 라이너로부터 이격되어 상기 이너 라이너를 둘러싸는 아우터 라이너;
상기 연소 챔버, 상기 이너 라이너 및 상기 아우터 라이너를 덮는 케이싱 및 헤드 엔드 플레이트;
상기 케이싱 내부에 배치된 가공 연결부;
상기 가공 연결부에 연결되고, 상기 이너 라이너와 상기 아우터 라이너 사이의 라이너 채널에서 연장되는 제1 튜브;
상기 케이싱을 관통하여 상기 가공 연결부에 연결된 제2 튜브;
센서를 포함하고, 상기 제2 튜브에 연결된 센서 하우징; 및
상기 센서 하우징에 연결된 무한 튜브를 포함한다.
실시예 31
실시예 30에 따른 연소 시스템으로, 상기 아우터 라이너는 라이너 홀을 포함한다.
실시예 32
실시예 30 내지 실시예 31 중 어느 하나에 따른 연소 시스템으로, 상기 연소 챔버에 연료를 공급하는 연료 노즐을 더 포함한다.
실시예 33
실시예 30 내지 32 중 어느 하나에 따른 연소 시스템으로, 상기 가공 연결부는 상기 제1 튜브에 연결된 제1 채널과 상기 제2 튜브에 연결된 제2 채널을 포함한다.
실시예 34
실시예 33에 따른 연소 시스템으로, 상기 제2 채널은 채널 나사를 포함하고, 상기 제2 튜브의 나사산 단부는 상기 제2 채널의 상기 채널 나사와 결합된다.
실시예 35
실시예 30 내지 실시예 34 중 어느 하나에 따른 연소 시스템으로, 상기 케이싱을 관통하는 압축 이음매를 더 포함하고, 상기 제2 튜브는 상기 압축 이음매를 통과한다.
본 발명 및 그 많은 이점에 대해서는 예시로서 주어진 다음의 구체예로부터 더욱 잘 이해될 수 있다. 다음의 구체예는 본 발명의 방법, 응용예, 실시예 및 변형예 중 일부를 설명한다. 물론 이것은 발명을 제한하는 것으로 간주되지 않는다. 본 발명과 관련하여 많은 변경 및 변형이 이루어질 수 있다.
구체예 1
본 발명에서, 연소 시스템은 연소 챔버를 형성하는 라이너; 연소 챔버를 덮는 케이싱; 상기 라이너에 배치된 제1 튜브; 상기 케이싱 내부에 배치되고 상기 제1 튜브에 연결된 가공 연결부; 상기 케이싱을 관통하여 상기 가공 연결부에 연결된 제2 튜브; 상기 케이싱의 외부에 배치되고 상기 제2 튜브에 연결된 센서 하우징; 및 상기 센서 하우징에 연결된 무한 튜브를 포함한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 임피던스 튜브의 개략도를 도시한다. 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 임피던스 튜브는 신호를 전송하는 도파관, 신호를 측정하는 센서 및 센서와 결합된 무한 튜브를 포함한다. 도파관은 고온 조건에 배치된 고온 튜브 영역 및 저온 조건에 배치된 저온 튜브 영역을 포함한다. 즉, 고온 튜브 영역은 케이싱의 내부에 배치되고, 저온 튜브 영역은 케이싱의 외부에 배치된다. 도 3 및 도 4의 임피던스 튜브(2000)와 비교하면, 고온 튜브 영역은 제1 튜브(2100), 가공 연결부(2300) 및 제2 튜브(2200)의 일부에 대응하고, 저온 튜브 영역은 제2 튜브(2200)의 나머지 부분에 대응한다.
도 6(a)는 내경이 1/16 인치인 임피던스 튜브의 시뮬레이션 결과를, 도 6(b)는 내경이 1/4 인치인 임피던스 튜브의 시뮬레이션 결과를 나타낸다. 도 6(a) 및 6(b)의 시뮬레이션 모두에서, 무한 튜브는 150 ft의 길이를 가지며, 저온 튜브 영역의 길이는 고온 튜브 영역의 길이보다 길다. 도 6(a)에 도시된 바와 같이, 작은 내경(예를 들어, 1/16 인치)의 임피던스 튜브를 사용하는 경우, 저온 튜브 영역의 제2 압력(P2)은 고온 튜브 영역의 제1 압력(P1)에 비해 과도하게 감쇠된다. 하지만, 큰 내경(예를 들어, 1/4 인치)의 임피던스 튜브를 사용하는 경우, 저온 튜브 영역의 제2 압력(P2)은 고온 튜브 영역의 제1 압력(P1)에 비해 과도하게 감쇠되지 않는다.
본 명세서에 기술된 구체예 및 실시예는 단지 예시를 위한 것이며, 당업자에게 이에 대한 다양한 변경 또는 변형이 제안될 것이며, 본 출원의 사상 및 범위 내에 포함되어야 함을 이해해야 한다. 따라서, 본 발명은 본 명세서에 설명된 예로 제한하고자 하는 것이 아니며, 본 명세서에 개시된 원리 및 신규한 특징과 일치하는 가장 넓은 범위에 따른다.
1000 : 가스터빈 1100 : 압축기
1200 : 연소기 1210 : 케이싱
1215 : 케이싱 보어 1220 : 버너
1230 : 헤드 엔드 플레이트 1235 : 연료 노즐
1240 : 연소 챔버 1250 : 이너 라이너
1255 : 아우터 라이너 1256 : 라이너 홀
1257 : 라이너 채널 1260 : 이너 트랜지션 피스
1270 : 아우터 트랜지션 피스 1276 : 트랜지션 홀
1300 : 터빈 1500 : 연소 시스템
2000 : 임피던스 튜브 2100 : 제1 튜브
2150 : 포트 2200 : 제2 튜브
2300 : 가공 연결부 2310 : 제1 채널
2320 : 제2 채널 2322 : 채널 나사
2400 : 압축 이음매 2500 : 센서 하우징
2550 : 센서 2600 : 무한 튜브
2700 : 용접 2800 : 지지체

Claims (20)

  1. 임피던스 튜브에 있어서,
    제1 채널 및 제2 채널을 포함하는 가공 연결부;
    상기 가공 연결부의 상기 제1 채널에 연결된 제1 튜브;
    상기 가공 연결부의 상기 제2 채널에 연결된 제2 튜브;
    센서를 포함하고, 상기 제2 튜브에 연결된 센서 하우징; 및
    상기 센서 하우징에 연결된 무한 튜브;를 포함하고,
    상기 제2 채널은 채널 나사를 포함하고,
    상기 제2 튜브의 나사산 단부는 상기 제2 채널의 상기 채널 나사와 결합되는 것을 특징으로 하는 임피던스 튜브.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 튜브는 용접에 의해 상기 가공 연결부에 부착되는 것을 특징으로 하는 임피던스 튜브.
  3. 제1항에 있어서,
    압축 이음매를 더 포함하고,
    상기 제2 튜브는 상기 압축 이음매(compression fitting)를 통과하는 것을 특징으로 하는 임피던스 튜브.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 채널과 상기 제2 채널은 서로 90°로 연결된 것을 특징으로 하는 임피던스 튜브.
  5. 연소 시스템에 있어서,
    연소 챔버를 형성하는 라이너;
    상기 연소 챔버를 덮는 케이싱;
    상기 라이너에 배치된 제1 튜브;
    상기 케이싱 내부에 배치되고, 상기 제1 튜브에 연결된 가공 연결부;
    상기 케이싱을 관통하여 상기 가공 연결부에 연결된 제2 튜브;
    상기 케이싱의 외부에 배치되고, 상기 제2 튜브에 연결된 센서 하우징; 및
    상기 센서 하우징에 연결된 무한 튜브를 포함하는 것을 특징으로 하는 연소 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 라이너는 상기 연소 챔버를 둘러싸는 이너 라이너, 상기 이너 라이너를 둘러싸는 아우터 라이너, 및 상기 이너 라이너와 상기 아우터 라이너 사이의 라이너 채널을 포함하는 것을 특징으로 하는 연소 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 튜브는 말단부에 포트를 포함하고,
    상기 포트는 상기 이너 라이너에 면하는 것을 특징으로 하는 연소 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 포트는 상기 이너 라이너에 용접되는 것을 특징으로 하는 연소 시스템.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 이너 라이너에 용접되는 지지체를 더 포함하고,
    상기 제1 튜브는 상기 지지체에 부착되는 것을 특징으로 하는 연소 시스템.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 케이싱은 케이싱 보어를 포함하고,
    상기 제2 튜브는 상기 케이싱 보어를 통과하는 것을 특징으로 하는 연소 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 케이싱 보어에 배치된 압축 이음매를 더 포함하고,
    상기 제2 튜브는 상기 압축 이음매를 통과하는 것을 특징으로 하는 연소 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 가공 연결부는 상기 제1 튜브에 연결된 제1 채널과 상기 제2 튜브에 연결된 제2 채널을 포함하는 것을 특징으로 하는 연소 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제2 채널은 채널 나사를 포함하고,
    상기 제2 튜브는 상기 제2 채널의 상기 채널 나사와 결합되도록 구성된 나사산 단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 연소 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 채널 및 상기 제2 채널은 서로 90 °로 연결된 것을 특징으로 하는 연소 시스템.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제1 튜브의 내경은 1/4 인치 이상인 것을 특징으로 하는 연소 시스템.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 센서 하우징 내에 배치된 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연소 시스템.
  17. 가스 터빈에 있어서,
    압축 공기를 공급하는 압축기;
    상기 압축 공기를 전달받아 연소 가스를 생성하는 연소기;
    상기 연소기로부터 연소 가스를 전달받는 터빈; 및
    상기 연소기의 연소 동역학을 모니터링하는 임피던스 튜브를 포함하고,
    상기 임피던스 튜브는,
    상기 연소기에 배치된 제1 튜브;
    상기 연소기의 내부에 배치되고, 상기 제1 튜브에 연결된 가공 연결부;
    상기 연소기의 케이싱을 관통하여 상기 가공 연결부에 연결된 제2 튜브;
    상기 연소기의 외부에 배치되고, 상기 제2 튜브에 연결된 센서 하우징; 및
    상기 센서 하우징에 연결된 무한 튜브를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 가공 연결부는 상기 제1 튜브에 연결된 제1 채널 및 상기 제2 튜브에 연결된 제2 채널을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제2 채널은 채널 나사를 포함하고,
    상기 제2 튜브는 상기 제2 채널의 상기 채널 나사와 결합되는 나사산 단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 케이싱을 관통하는 압축 이음매를 더 포함하고,
    상기 제2 튜브는 상기 압축 이음매를 통과하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈.
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