KR20190113028A - Control method of gas turbine and gas turbine - Google Patents

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Abstract

A gas turbine and a control method thereof are disclosed. According to an embodiment of the present invention, the gas turbine can be stably operated by detecting vibration generated in a compressor blade provided in a compressor and controlling vibration before or after generation of a stall.

Description

가스터빈 및 이의 제어방법{Control method of gas turbine and gas turbine}Gas turbine and its control method {Control method of gas turbine and gas turbine}

본 발명은 가스터빈의 압축기에 구비된 압축기 블레이드에서 발생되는 진동을 제어하기 위한 것으로서, 보다 상세하게는 압축기 블레이드의 스톨 발생을 제어하기 위한 가스터빈 및 이의 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to controlling a vibration generated in a compressor blade provided in a compressor of a gas turbine, and more particularly, to a gas turbine for controlling stall generation of a compressor blade and a control method thereof.

일반적으로 터빈(turbine)은 가스(gas) 또는 스팀(steam)과같은 유체의 열에너지를 기계에너지인 회전력으로 변환하는 동력발생 장치로서, 유체에 의해 축 회전되도록 복수 개의 회전익(bucket)을 포함하는 로터(rotor)와, 로터의 둘레를 감싸며 설치되고 복수 개의 고정익(diaphragm)이 구비된 케이싱(casing)을 포함하고 있다.In general, a turbine is a power generating device that converts thermal energy of a fluid such as gas or steam into rotational force, which is mechanical energy, and includes a rotor including a plurality of buckets to be axially rotated by the fluid. It includes a rotor and a casing installed around the rotor and provided with a plurality of diaphragms.

상기 가스터빈은 압축기 섹션과 연소기 및 터빈 섹션을 포함하여 구성되고, 압축기 섹션의 회전에 의해 외부 공기가 흡입, 압축된 후 연소기로 보내지고, 연소기에서 압축공기와 연료의 혼합에 의해 연소가 이루어진다.The gas turbine comprises a compressor section, a combustor and a turbine section, the outside air is sucked and compressed by the rotation of the compressor section and then sent to the combustor, where combustion occurs by mixing compressed air and fuel in the combustor.

상기 연소기에서 발생되는 연소 상태는 등압가열 과정으로서 연소가스 온도를 터빈 메탈이 견딜 수 있는 온도까지 상승이 이루어진다. 상기 가스터빈 연소기는 압축기로부터 나온 고온, 고압의 공기를 연료와 반응시켜 높은 에너지를 갖게 하고 이를 터빈에 전달하여 터빈을 구동하는 역할을 수행하는 부분에 해당된다.The combustion state generated in the combustor is an isothermal heating process, the combustion gas temperature is raised to a temperature that the turbine metal can withstand. The gas turbine combustor corresponds to a part that serves to drive the turbine by reacting the high temperature and high pressure air from the compressor with the fuel to have high energy and transferring the same to the turbine.

가스터빈에 설치되는 연소기는 압축기로부터 공급된 고압의 공기를 연소시켜 고온 고압의 연소가스를 발생시키고 이를 터빈으로 공급하는 역할을 한다.The combustor installed in the gas turbine burns the high pressure air supplied from the compressor to generate a high temperature and high pressure combustion gas and supplies it to the turbine.

상기 압축기는 다수단으로 이루어지는데 최근에는 압축기의 초기단을 구성하는 블레이드가 점점 대형화되는 추세에 있다. 또한 상기 블레이드는 두께가 얇게 구성되고 각각의 블레이드의 어택 앵글(attack angle)이 서로 다르게 구성되고, 팁에서 발생되는 마하수가 1을 초과하면서 진동이 발생된다.The compressor has a plurality of stages. Recently, the blades constituting the initial stage of the compressor are gradually increasing in size. In addition, the blade is thin in thickness and the attack angle (attack angle) of each blade is configured differently, the vibration is generated while the Mach number generated at the tip exceeds one.

예를 들어 전술한 압축기의 초기단은 블레이드를 통해 이동하는 유체의 이동 속도가 증가하면서 진동이 발생되므로 안정적인 작동과 장기간 사용에 따른 건정성을 모니터링하는 것은 상당히 중요하다고 할 수 있다.For example, since the vibration of the initial stage of the above-mentioned compressor increases as the moving speed of the fluid moving through the blade increases, it is important to monitor the stability of the stable operation and long-term use.

또한 가스터빈은 시동이 이루어질 때 상기 압축기를 구성하는 다수개의 압축기 스테이지에서 다단으로 압축이 이루어진다. 이 경우 상기 압축기 스테이지를 구성하는 초기 압축기 중에 어느 하나에서 압력비가 비 정상적인 상태가 유지될 경우 스톨(stall)로 인한 서지가 발생되고 이로 인해 가스터빈에서 충격과 이상음이 발생될 수 있다.In addition, the gas turbine is compressed in multiple stages in a plurality of compressor stages constituting the compressor when starting. In this case, when one of the initial compressors constituting the compressor stage maintains an abnormal state of the pressure ratio, surge due to a stall is generated, which may cause shock and abnormal sounds in the gas turbine.

상기 스톨은 가스터빈의 엔진 가속구간 또는 부하 운전 영역에서 부적절한 엔진 제어로 인해 발생되거나 장기간 운전에 따른 팁의 간극이 저하되면서 발생한다.The stall occurs due to improper engine control in the engine acceleration section or load operating region of the gas turbine or as the gap of the tip decreases due to long term operation.

이 경우 압축기 블레이드는 반복되는 하중에 의해 파손 또는 손상이 발생되는데, 일 예로 압축기 블레이드에 작용하는 응력의 최대값이 압축기 블레이드를 구성하는 소재의 항복점보다 큰 경우 소성 변형이 수반된다.In this case, the compressor blade is damaged or damaged by repeated loads. For example, plastic deformation is accompanied when the maximum value of the stress applied to the compressor blade is greater than the yield point of the material constituting the compressor blade.

그리고 상기 압축기 블레이드에 반복적으로 항복점 이상의 응력이 반복될 경우 결국 상기 압축기 블레이드는 파손이 발생되므로 진동 발생으로 인한 파손을 사전에 발지하여 파손 발생을 능동적으로 제어하기 위한 필요성이 절실히 요구되었다.In addition, when the stress of the compressor blade is repeatedly repeated at the yield point or more, the compressor blade eventually breaks, and thus, a necessity for actively controlling breakage by actively detecting breakage caused by vibration is required.

대한민국공개특허 제10-2018-000214호Republic of Korea Patent Publication No. 10-2018-000214

본 발명의 실시 예들은 압축기 블레이드가 진동으로 인해 파손되거나, 상기 진동으로 인해 가스터빈의 구성품이 파손되는 것을 방지하기 위한 가스터빈 및 이의 제어방법을 제공하고자 한다.Embodiments of the present invention provide a gas turbine and a control method thereof for preventing a compressor blade from being damaged due to vibration or from damage to a component of a gas turbine due to the vibration.

본 발명의 일 실시 예에 의한 가스터빈은 외형을 구성하는 케이싱(2); 상기 케이싱(2)의 내측에 위치되고, 축 방향을 따라 다수개의 압축기 블레이드(24)가 구비된 압축기(20); 상기 압축기(20)에서 압축된 유체가 공급되는 연소기(10)의 후단에 구비된 터빈(30)을 포함하되, 상기 압축기 블레이드(24)에서 발생되는 진동을 감지하기 위해 루트부(24a)에서 팁(24c)에 이르는 구간에 복수개가 설치된 감지부(100); 상기 감지부(100)에서 감지된 데이터 신호를 전송하는 데이터 전송부(200); 상기 케이싱(2)의 외측에 위치되고 상기 데이터 전송부(200)에서 전송된 진동 데이터를 수신하는 데이터 수신부(300); 및 상기 데이터 수신부(300)에서 수신된 진동 데이터를 연산하여 진동을 저감하기 위한 제어부(400)를 포함한다.Gas turbine according to an embodiment of the present invention comprises a casing (2) constituting the appearance; A compressor 20 located inside the casing 2 and provided with a plurality of compressor blades 24 along an axial direction; And a turbine 30 provided at a rear end of the combustor 10 to which the fluid compressed by the compressor 20 is supplied, and a tip at the root portion 24a to detect the vibration generated by the compressor blade 24. A sensing unit (100) provided with a plurality of sections (24c); A data transmitter 200 for transmitting a data signal sensed by the detector 100; A data receiver 300 positioned outside the casing 2 and receiving vibration data transmitted from the data transmitter 200; And a controller 400 for reducing vibration by calculating vibration data received by the data receiver 300.

상기 감지부(100)는 상기 압축기(20)를 구성하는 다수개의 단(Stage) 중에서 초기단(First stage) 또는 초기단(First stage)과 중간단(Middle stage)에 각각 설치된다.The sensing unit 100 is installed at an initial stage or a first stage and a middle stage, respectively, among a plurality of stages constituting the compressor 20.

감지부(100)는 상기 압축기 블레이드(24)의 압력면(24P)에 설치되되, 상기 루트부(24a)에 위치된 제1 감지부(110); 상기 압축기 블레이드(24)의 미드 스팬(MS)에 위치된 제2 감지부(120); 상기 압축기 블레이드(24)의 팁(24c)에 위치된 제3 감지부(130)를 포함한다.The detection unit 100 is installed on the pressure surface 24P of the compressor blade 24, the first detection unit 110 located in the root portion (24a); A second sensing unit (120) located in the mid span (MS) of the compressor blade (24); And a third sensing unit 130 positioned at the tip 24c of the compressor blade 24.

상기 제어부(400)는 상기 압축기(20)로 공급되는 연료량을 제어한다.The controller 400 controls the amount of fuel supplied to the compressor 20.

상기 제어부(400)는 상기 압축기(20)와 연결된 블리드 밸브 공기량을 가변 제어한다.The controller 400 variably controls the amount of bleed valve air connected to the compressor 20.

상기 제어부(400)는 압축기(20)에 구비된 입구 안내 날개(Inlet Guide Vane : IGV)의 각도 제어를 실시한다.The controller 400 controls the angle of the inlet guide vane (IGV) provided in the compressor 20.

본 발명의 일 실시 예에 의한 가스터빈의 제어방법은 가스터빈의 압축기에서 발생되는 진동 유무를 실시간으로 감지하는 진동 감지 단계(ST100); 및 상기 진동이 지속적으로 발생되는 이상 진동인지 일회성 진동인지 판단 하되, 이상 진동일 경우 상기 이상 진동이 발생된 이상 진동 구간 제어를 통해 상기 압축기에서 발생된 진동을 제어하는 단계(ST200)를 포함한다. Control method of the gas turbine according to an embodiment of the present invention includes a vibration detection step (ST100) for detecting in real time the presence of vibration generated in the compressor of the gas turbine; And determining whether the vibration is continuously generated abnormal vibration or one-time vibration, and in the case of abnormal vibration, controlling the vibration generated by the compressor by controlling the abnormal vibration section in which the abnormal vibration is generated (ST200).

상기 진동 감지 단계(ST100)는 상기 압축기를 구성하는 초기단(First stage) 또는 초기단(First stage)과 중간단(Middle stage)에서 발생되는 진동 유무를 감지한다.The vibration detecting step ST100 detects the presence or absence of vibration generated at the first stage or the first stage and the middle stage of the compressor.

상기 압축기에서 발생된 진동을 제어하는 단계(ST200)는 가스터빈의 부하량을 조절하는 제1 제어 단계(ST210)를 포함한다.Controlling the vibration generated in the compressor (ST200) includes a first control step (ST210) for adjusting the load of the gas turbine.

상기 압축기에서 발생된 진동을 제어하는 단계(ST200)는 상기 압축기와 연결된 블리드 밸브 공기량을 가변 제어하는 제2 제어 단계(ST220)를 포함하는The controlling of the vibration generated by the compressor (ST200) includes a second control step (ST220) of variably controlling the amount of bleed valve air connected to the compressor.

상기 압축기에서 발생된 진동을 제어하는 단계(ST200)는 압축기에 구비된 입구 안내 날개(Inlet Guide Vane: IGV)의 각도 제어를 실시하는 제3 제어 단계(ST230)을 포함한다.The controlling of the vibration generated by the compressor (ST200) includes a third control step (ST230) of controlling the angle of the inlet guide vane (IGV) provided in the compressor.

상기 압축기에서 발생된 진동을 제어하는 단계(ST200) 이후에 진동이 유지될 경우 알람 경고가 발생된다.If the vibration is maintained after controlling the vibration generated in the compressor (ST200), an alarm warning is generated.

본 발명의 실시 예들은 가스터빈의 압축기 블레이드에서 발생되는 진동으로 인한 스톨 발생을 안정적으로 제어하여, 상기 압축기 블레이드의 내구성 향상과 파손을 사전에 예방하거나 방지할 수 있다.Embodiments of the present invention can stably control the generation of stall due to vibration generated in the compressor blades of the gas turbine, thereby preventing or preventing durability improvement and damage of the compressor blades in advance.

본 발명의 실시 예들은 압축기의 불안정한 토출 압력을 일정하게 유지시켜 가스터빈의 발전량을 안정화 시키고, 가스터빈의 최적화된 작동을 유지할 수 있다. Embodiments of the present invention to maintain a constant discharge pressure of the compressor to stabilize the power generation of the gas turbine, it is possible to maintain the optimized operation of the gas turbine.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 의한 가스터빈을 도시한 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 의한 압축기 블레이드 및 상기 압축기 블레이드에서 발생되는 진동을 측정하기 위한 구성을 간략히 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 의한 압축기 블레이드를 도시한 사시도.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 의한 가스터빈의 제어방법을 도시한 순서도.1 is a cross-sectional view showing a gas turbine according to an embodiment of the present invention.
2 is a view briefly showing a configuration for measuring the vibration generated from the compressor blade and the compressor blade according to an embodiment of the present invention.
3 is a perspective view showing a compressor blade according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating a gas turbine control method according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시 예에 의한 가스터빈에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으며, 아래의 실시 예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구 범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하다.A gas turbine according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, terms to be described below are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to intentions or customs of users or operators, and the following embodiments do not limit the scope of the present invention. It is merely illustrative of the components set forth in the claims.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.In order to clearly describe the present invention, parts irrelevant to the description are omitted, and like reference numerals designate like elements throughout the specification. Throughout the specification, when a part is said to "include" a certain component, it means that it may further include other components, without excluding the other components unless otherwise stated.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 의한 가스터빈을 도시한 단면도로서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스터빈(1)은 공기를 흡입하여 고압으로 압축하기 위한 압축기(20)와, 상기 압축기(20)에 의해 압축된 공기를 연료와 혼합하여 연소시키기 위한 연소기(10) 및 상기 연소기(10)에서 배출되는 고온, 고압의 연소가스를 이용하여 터빈 블레이드를 회전시키며 전력을 생산하는 터빈(30)을 포함하여 이루어질 수 있다.1 is a cross-sectional view showing a gas turbine according to an embodiment of the present invention, the gas turbine 1 according to an embodiment of the present invention is a compressor 20 for compressing a high pressure to intake air, and the compressor Turbine 30 for producing electric power by rotating the turbine blades by using a combustor 10 for mixing and combusting the air compressed by 20 with the fuel and the high-temperature, high-pressure combustion gas discharged from the combustor 10. It can be made, including).

구체적으로, 상기 가스터빈(1)은 케이싱(2)을 구비하고 있고, 공기의 흐름 방향을 기준으로 설명하면, 상기 케이싱(2)의 상류 측에는 압축기(20)가 위치하고, 하류 측에는 터빈(30)이 배치된다. 그리고 상기 압축기(20)와 상기 터빈(30) 사이에는 터빈(30)에서 발생된 회전토크를 상기 압축기(20)로 전달하기 위한 토크 전달 부재로서의 회전력 전달부(40)가 배치되어 있다. Specifically, the gas turbine (1) is provided with a casing (2), and when described with reference to the flow direction of air, the compressor 20 is located on the upstream side of the casing (2), the turbine 30 on the downstream side Is placed. And between the compressor 20 and the turbine 30 is disposed a rotational force transmission unit 40 as a torque transmission member for transmitting the rotational torque generated in the turbine 30 to the compressor 20.

또한, 상기 케이싱(2)의 후측에는 상기 터빈(30)을 통과한 연소가스가 배출되는 디퓨저(50)가 구비되어 있으며, 상기 디퓨저(50)의 앞쪽으로는 압축된 공기를 공급받아 연소시키는 연소기(10)가 배치된다. 참고로 연소기 하우징(10a)은 연소기(10)를 외측에서 전체적으로 감싸며 위치된다.In addition, the rear side of the casing (2) is provided with a diffuser (50) through which the combustion gas passing through the turbine (30) is discharged, and a combustor for supplying compressed air to the front of the diffuser (50) for combustion. 10 is disposed. For reference, the combustor housing 10a is positioned to completely surround the combustor 10 from the outside.

상기 압축기(20)에는 복수의 압축기 로터 디스크(22)가 구비되고, 상기 각각의 압축기 로터 디스크(22)들은 타이로드(60)에 의해서 축 방향으로 이격되지 않도록 체결되어 있다.The compressor 20 is provided with a plurality of compressor rotor disks 22, and each of the compressor rotor disks 22 is fastened so as not to be spaced in the axial direction by the tie rods 60.

상기 타이로드(60)는 상기 복수 개의 압축기 로터 디스크(22)들의 중심부를 관통하도록 배치되어 있으며, 일측 단부는 최상류측에 위치한 상기 압축기 로터 디스크(22) 내에 체결되고, 타측 단부는 상기 회전력 전달부(40)에 고정된다.The tie rod 60 is disposed to penetrate through the center of the plurality of compressor rotor disks 22, one end of which is fastened in the compressor rotor disk 22 located at the most upstream side, and the other end of the plurality of compressor rotor disks 22. It is fixed to 40.

상기 타이로드(60)의 형태는 가스터빈에 따라 다양한 구조로 이뤄질 수 있으므로, 반드시 도 1에 제시된 형태로 한정될 것은 아니다. 즉, 도시된 바와 같이 하나의 타이로드가 로터 디스크의 중앙부를 관통하는 형태를 가질 수도 있고, 복수 개의 타이로드가 원주상으로 배치되는 형태를 가질 수도 있으며, 이들의 혼용도 가능하다.The shape of the tie rod 60 may be formed in various structures according to the gas turbine, and is not necessarily limited to the form shown in FIG. 1. That is, as shown, one tie rod may have a form penetrating the central portion of the rotor disk, a plurality of tie rods may be arranged in a circumferential shape, and they may be mixed.

상기 각각의 압축기 로터 디스크(22)는 중앙을 상기 타이로드(60)가 관통한 상태로 서로 축 방향을 따라서 정렬되어 있다. 여기서, 이웃한 각각의 압축기 로터 디스크(22)는 대향하는 면이 상기 타이로드(60)에 의해 압착되어, 상대 회전이 불가능하도록 배치된다.Each of the compressor rotor disks 22 is aligned in the axial direction with each other with the tie rod 60 penetrating the center thereof. Here, each of the neighboring compressor rotor disks 22 are disposed such that their opposite surfaces are compressed by the tie rods 60, so that relative rotation is impossible.

상기 압축기 로터 디스크(22)의 외주면에는 복수 개의 압축기 블레이드(24)가 방사상으로 결합되어 있다. 상기 각각의 압축기 블레이드(24)는 루트부(24a)를 구비하여 상기 압축기 로터 디스크(22)에 체결된다. A plurality of compressor blades 24 are radially coupled to the outer circumferential surface of the compressor rotor disk 22. Each compressor blade 24 has a root portion 24a and is fastened to the compressor rotor disk 22.

상기 루트부(24a)의 체결방식은 탄젠셜 타입(tangential type)과, 액셜 타입(axial type)이 있다. 이는 상용되는 가스터빈의 필요 구조에 따라 선택될 수 있으며, 통상적으로 알려진 도브테일 또는 전나무 형태(Fir-tree)를 가질 수 있다.The fastening method of the root portion 24a includes a tangential type and an axial type. It may be selected according to the required structure of a commercially available gas turbine, and may have a commonly known dovetail or fir-tree.

경우에 따라서는, 상기 형태 외의 다른 체결장치, 예를 들어 키이 또는 볼트 등의 고정구를 이용하여 상기 블레이드를 로터 디스크에 체결할 수 있다.In some cases, the blade can be fastened to the rotor disk using a fastener other than the above-described form, for example, a key or bolt.

또한, 상기 각각의 압축기 로터 디스크(22)의 사이에는 상기 케이싱(2)에 고정되어 배치되는 베인(미도시)이 위치한다. 상기 베인은 상기 압축기 로터 디스크(22)와는 달리 회전하지 않도록 고정되며, 상기 압축기 로터 디스크(22)의 압축기 블레이드(24)를 통과한 압축 공기의 흐름을 정렬하여 하류측에 위치하는 로터 디스크의 압축기 블레이드로 공기를 안내하는 역할을 하게 된다.In addition, vanes (not shown) which are fixedly disposed on the casing 2 are located between the respective compressor rotor disks 22. The vane is fixed so as not to rotate unlike the compressor rotor disk 22, and the compressor of the rotor disk positioned downstream by aligning the flow of compressed air passing through the compressor blade 24 of the compressor rotor disk 22 It serves to guide the air to the blade.

이와 같이, 상기 압축기(20)를 통해 외기가 내부로 흡입되어 다수개의 상기 압축기 블레이드(24)와 베인을 통과하며 다단으로 압축이 이루어진 후에, 상기 연소기(10)를 경유하여 터빈(30)으로 공급될 수 있다.As such, after the outside air is sucked into the inside through the compressor 20, passes through the plurality of the compressor blades 24 and the vanes, and is compressed in multiple stages, the air is supplied to the turbine 30 via the combustor 10. Can be.

연소기(10)는 상기 압축기(20)로부터 유입된 압축공기를 연료와 혼합, 연소시켜 높은 에너지의 고온, 고압 연소가스를 만들어 내며, 등압연소과정으로 연소기 및 터빈부품이 견딜 수 있는 내열한도까지 연소가스온도를 높이게 된다.The combustor 10 mixes and combusts the compressed air introduced from the compressor 20 with fuel to produce a high energy high temperature, high pressure combustion gas. The combustion gas temperature is increased.

가스터빈의 연소장치 시스템을 구성하는 상기 연소기(10)는 캔(can) 타입으로 이루어져 다수개의 연소기(10)가 상기 가스터빈(1)의 둘레방향을 따라 설치된다. The combustor 10 constituting a combustion system of a gas turbine is of a can type, and a plurality of combustors 10 are installed along the circumferential direction of the gas turbine 1.

상기 연소기(10)는 연료분사노즐을 포함하는 버너(Burner)와, 연소실을 형성하는 연소기 라이너(Combuster Liner), 그리고 상기 연소기(10)와 터빈(30)의 연결부가 되는 트랜지션 피스(Transition Piece)를 포함하여 이루어질 수 있다. The combustor 10 includes a burner including a fuel injection nozzle, a combustor liner forming a combustion chamber, and a transition piece that is a connection part between the combustor 10 and the turbine 30. It may be made, including.

구체적으로, 상기 라이너는 연료분사노즐에 의해 분사되는 연료가 상기 압축기(20)의 압축공기와 혼합되어 연소되는 연소공간을 제공한다. 이러한 라이너는, 공기와 혼합된 연료가 연소되는 연소공간을 제공하는 화염통과, 화염통을 감싸면서 환형공간을 형성하는 플로우 슬리브를 포함할 수 있다. 또한, 상기 라이너의 전단에는 연료분사노즐이 결합되며, 측벽에는 점화플러그가 결합될 수 있다.Specifically, the liner provides a combustion space in which fuel injected by the fuel injection nozzle is mixed with the compressed air of the compressor 20 and combusted. Such a liner may include a flame barrel providing a combustion space in which fuel mixed with air is combusted, and a flow sleeve surrounding the flame barrel to form an annular space. In addition, the fuel injection nozzle is coupled to the front end of the liner, the spark plug may be coupled to the side wall.

한편, 상기 라이너의 후단에는 점화플러그에 의해 연소되는 연소가스를 터빈(30) 측으로 보낼 수 있도록 트랜지션피스가 연결된다. 이러한 트랜지션피스는, 연소가스의 높은 온도에 의한 파손이 방지되도록 외벽부가 상기 압축기(20)로부터 공급되는 압축공기에 의해 냉각된다.On the other hand, the transition piece is connected to the rear end of the liner to send the combustion gas burned by the spark plug to the turbine 30 side. The transition piece is cooled by the compressed air supplied from the compressor 20 so that the outer wall is prevented from being damaged by the high temperature of the combustion gas.

터빈(30)은 기본적으로는 상기 압축기(20)의 구조와 유사하다. 즉, 상기 터빈(30)에도 상기 압축기의 압축기 로터 디스크(22)와 유사한 복수의 터빈 로터 디스크(32)가 구비된다. 또한, 상기 터빈 로터 디스크(32)의 외주면에 방사상으로 배치되는 복수 개의 터빈 블레이드(34)를 포함한다. 이때, 상기 터빈 블레이드(34)는 도브테일 등의 방식으로 상기 터빈 로터 디스크(32)에 결합될 수 있다. The turbine 30 is basically similar to the structure of the compressor 20. That is, the turbine 30 is also provided with a plurality of turbine rotor disks 32 similar to the compressor rotor disk 22 of the compressor. It also includes a plurality of turbine blades 34 disposed radially on the outer circumferential surface of the turbine rotor disk 32. In this case, the turbine blade 34 may be coupled to the turbine rotor disk 32 in a dovetail or the like manner.

상기와 같은 구조를 갖는 가스터빈에 있어서, 유입된 공기는 상기 압축기(20)에서 압축되고, 상기 연소기(10)에서 연소된 후, 상기 터빈(30)으로 보내져 터빈을 구동하고, 상기 디퓨저(50)를 통해 대기중으로 배출된다. In the gas turbine having the structure as described above, the introduced air is compressed in the compressor 20, combusted in the combustor 10, and then sent to the turbine 30 to drive the turbine, and the diffuser 50. Through the air to the atmosphere.

여기서, 상기의 가스터빈은 본 발명의 일 실시 예에 불과하며, 아래에서 자세히 설명할 본 발명의 연소장치는 일반적인 가스터빈에 모두 적용될 수 있다.Here, the gas turbine is only one embodiment of the present invention, the combustion apparatus of the present invention to be described in detail below can be applied to all the general gas turbine.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 의한 압축기 블레이드 및 상기 압축기 블레이드에서 발생되는 진동을 측정하기 위한 구성을 간략히 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 의한 압축기 블레이드를 도시한 사시도이다.2 is a view schematically showing a compressor blade and a configuration for measuring vibration generated in the compressor blade according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a perspective view showing a compressor blade according to an embodiment of the present invention to be.

첨부된 도 2 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 의한 가스터빈은 외형을 구성하는 케이싱(2)과, 상기 케이싱(2)의 내측에 위치되고, 축 방향을 따라 다수개의 압축기 블레이드(24)가 구비된 압축기(20)와, 상기 압축기(20)에서 압축된 유체가 공급되는 연소기(10)의 후단에 구비된 터빈(30)을 포함한다.2 to 3, a gas turbine according to an embodiment of the present invention is a casing (2) constituting an outer appearance, and located inside the casing (2), a plurality of compressors along the axial direction Compressor 20 is provided with a blade 24, and a turbine 30 provided at the rear end of the combustor 10 to which the fluid compressed by the compressor 20 is supplied.

그리고 상기 압축기 블레이드(24)에서 발생되는 진동을 감지하기 위해 루트부(24a)에서 팁(24c)에 이르는 구간에 복수개가 설치된 감지부(100)와, 상기 감지부(100)에서 감지된 데이터 신호를 전송하는 데이터 전송부(200)와, 상기 케이싱(2)의 외측에 위치되고 상기 데이터 전송부(200)에서 전송된 진동 데이터를 수신하는 데이터 수신부(300) 및 상기 데이터 수신부(300)에서 수신된 진동 데이터를 연산하여 진동을 저감하기 위한 제어부(400)를 포함한다.In addition, a plurality of detectors 100 are installed in a section from the root portion 24a to the tip 24c to detect the vibration generated by the compressor blade 24 and the data signal detected by the detector 100. A data transmission unit 200 for transmitting the data, and a data reception unit 300 and a data reception unit 300 that are located outside the casing 2 and receive the vibration data transmitted from the data transmission unit 200. And a controller 400 for reducing the vibration by calculating the vibration data.

상기 감지부(100)는 상기 압축기(20)를 구성하는 다수개의 단(Stage) 중에서 초기단(First stage) 또는 초기단(First stage)과 중간단(Middle stage)에 각각 설치된다.The sensing unit 100 is installed at an initial stage or a first stage and a middle stage, respectively, among a plurality of stages constituting the compressor 20.

압축기(20)는 모두 14단 또는 15단으로 구성되며, 일 예로 초기단에 감지부(100)가 설치된다.The compressor 20 is composed of all 14 stages or 15 stages, for example, the sensing unit 100 is installed at the initial stage.

상기 초기단에는 타이로드(60)에 결합된 로터 디스크(22)(도 1 참조)에 루트부(26)(도 1참조)가 결합되고, 상기 루트부(26)의 외측으로 압축기 블레이드(24)가 구비된다. At the initial stage, the root portion 26 (see FIG. 1) is coupled to the rotor disk 22 (see FIG. 1) coupled to the tie rod 60, and the compressor blade 24 is moved outward of the root portion 26. ) Is provided.

상기 초기단에 설치된 압축기 블레이드(24)는 압축기(20)의 효율 향상을 위해 두께는 얇아지면서도 크기가 증가되므로, 상기 압축기(20)로 유입되는 공기의 압축 효율을 높이기 위해 팁(24C)에서의 어택 앵글(Attack angle)이 다르게 이루어진다.Compressor blade 24 installed in the initial stage is increased in size while the thickness is reduced to improve the efficiency of the compressor 20, in order to increase the compression efficiency of the air flowing into the compressor 20 at the tip (24C) Attack angles are made differently.

상기 초기단에 설치된 압축기 블레이드(24)는 가스터빈이 발전을 위해 작동될 경우 회전과 동시에 팁(24C) 위치에서 마하수의 범위가 1을 초과하면서 압축기(20)로 유입된 공기와 충돌에 따른 충격파(Shock wave)가 발생된다.The compressor blade 24 installed at the initial stage is a shock wave due to collision with the air introduced into the compressor 20 with the Mach number exceeding 1 at the tip 24C position at the same time as the gas turbine is operated for power generation. (Shock wave) is generated.

상기 충격파는 두께와 크기가 증가된 압축기 블레이드(24)에 진동을 유발시킬 수 있으며, 반복적으로 지속될 경우 스톨(stall)을 유발하게 된다. 상기 스톨이 가스터빈에서 발생될 경우 서지 현상을 유발하고 베어링과 같은 구성품에 진동을 발생시킨다.The shock wave may cause vibration in the compressor blade 24 having an increased thickness and size, and may cause a stall when repeated repeatedly. When the stall is generated in the gas turbine, it causes a surge phenomenon and generates vibration in a component such as a bearing.

이 경우 가스터빈은 작동이 정지되거나 압축기 블레이드의 파손으로 이어질 수 있으므로 진동이 발생될 경우 정확한 발생 원인과 대책이 동시에 수반되어야 안정적인 가스터빈의 작동을 도모할 수 있다.In this case, the gas turbine can be stopped or lead to breakage of the compressor blade. Therefore, when the vibration is generated, the correct cause and measures must be accompanied at the same time to ensure stable operation of the gas turbine.

본 실시 예는 이러한 압축기 블레이드(24)의 초기단에서 발생될 수 있는 스톨(stall)을 사전에 감지하고, 진동 발생이 최소화 되도록 가스터빈의 작동을 제어한다.The present embodiment detects a stall that may be generated at the initial stage of the compressor blade 24 in advance, and controls the operation of the gas turbine to minimize vibration.

이를 위해 본 실시 예는 압축기 블레이드(24)에서 발생되는 진동을 감지하기 위해 감지부(100)가 설치된다.To this end, in the present embodiment, the sensing unit 100 is installed to detect the vibration generated from the compressor blade 24.

상기 감지부(100)는 일 예로 압축기 블레이드(24)가 회전될 때 발생되는 원심력과 하중을 감지하기 위해 스트레인 게이지 센서가 사용되나, 전술한 원심력과 하중을 감지할 수 있는 다른 센서가 사용되는 것도 가능할 수 있다.For example, a strain gauge sensor is used to detect the centrifugal force and the load generated when the compressor blade 24 is rotated. However, another sensor capable of detecting the aforementioned centrifugal force and the load may be used. It may be possible.

감지부(100)는 상기 압축기 블레이드(24)의 압력면(24P)에 설치되되, 상기 루트부(26)에 위치된 제1 감지부(110)와, 상기 압축기 블레이드(24)의 미드 스팬(MS)에 위치된 제2 감지부(120)와, 상기 압축기 블레이드(24)의 팁(24c)에 위치된 제3 감지부(130)를 포함한다.The sensing unit 100 is installed on the pressure surface 24P of the compressor blade 24, the first sensing unit 110 located in the root portion 26, and the mid span of the compressor blade 24. And a second detector 120 located at the MS) and a third detector 130 located at the tip 24c of the compressor blade 24.

상기 감지부(100)는 압축기 블레이드(24)의 압력면(pressure side)에 설치되고, 안정적인 부착을 위해 접착제로 고정되나, 다른 방식으로 고정되는 것도 가능할 수 있다.The sensing unit 100 is installed on the pressure side of the compressor blade 24 and is fixed with an adhesive for stable attachment, but may also be fixed in other ways.

상기 압축기 블레이드(24)는 상기 가스터빈이 작동될 때 밴딩(Bending)과 토션(Torsion)이 발생되고, 상기 밴딩과 토션은 회전하는 압축기 블레이드(24)에 진동을 유발한다.The compressor blade 24 generates bending and torsion when the gas turbine is operated, and the bending and torsion cause vibration in the rotating compressor blade 24.

상기 밴딩과 토션은 최대한 적게 발생되는 것이 바람직하나, 압축기 블레이드(24)의 크기가 커지고, 두께가 얇아지면서 팁(24c)으로 갈수록 증가되면서 파손 또는 떨림에 따른 진동이 발생된다.Preferably, the bending and torsion are generated as little as possible, but the size of the compressor blade 24 is increased, and as the thickness of the compressor blade 24 becomes thinner, the vibration increases due to breakage or tremor.

상기 압축기 블레이드(24)는 루트부(26)가 로터 디스크(22)에 고정되고, 상기 루트부(26)에서의 진동을 감지하기 위해 제1 감지부(110)가 설치되므로, 상기 루트부(26)에서 발생되는 진동을 정확하게 감지할 수 있다.The compressor blade 24 is the root portion 26 is fixed to the rotor disk 22, since the first detection unit 110 is installed to detect the vibration in the root portion 26, the root portion ( 26) can accurately detect the vibration generated.

제2 감지부(120)는 압축기 블레이드(24)의 미드 스팬(MS)에 설치되고, 상기 제1 감지부(110)와 대각선 방향에 소정의 거리를 두고 이격된다. 상기 제2 감지부(120)가 제1 감지부(110)와 대각선 방향에서 배치되는 이유는 압축기 블레이드(24)에서 발생되는 토션에 따른 진동 발생 유무와 세기를 정확하게 감지하기 위해서이다.The second sensing unit 120 is installed in the mid span MS of the compressor blade 24 and spaced apart from the first sensing unit 110 at a predetermined distance in a diagonal direction. The reason why the second sensing unit 120 is disposed in the diagonal direction with the first sensing unit 110 is to accurately detect the presence and the intensity of vibration caused by the torsion generated in the compressor blade 24.

만약 상기 제2 감지부(120)가 제1 감지부(110)와 대각선 방향이 아닌 상하 방향으로 위치될 경우 토션에 따른 진동 발생 유무와 세기를 정확하게 감지하기 어려울 수 있으므로 전술한 배치 관계가 유지된다.If the second sensing unit 120 is located in the up and down direction instead of the diagonal direction with the first sensing unit 110, it may be difficult to accurately detect the presence and intensity of vibration due to the torsion, and thus the above-described arrangement relationship is maintained. .

제3 감지부(130)는 압축기 블레이드(24)의 팁(24c)에 설치되는데, 상기 위치에 설치되는 이유는 팁 (24c)위치에서 측정된 마하수가 1이상일 경우 진동이 발생될 확률이 증가하고, 결국 압축기 블레이드(24)가 파손될 수 있는 조건을 제공하게 된다.The third sensing unit 130 is installed at the tip 24c of the compressor blade 24. The reason why the third sensing unit 130 is installed at the position is that the probability of vibration is increased when the Mach number measured at the tip 24c position is 1 or more. This, in turn, provides a condition in which the compressor blade 24 may break.

본 실시 예는 압축기 블레이드(24)가 회전시 루트부(16)에서부터 팁(24c)에 이르는 구간에서 밴딩과 토션에 따른 진동 발생을 정확하게 감지하기 위해 전술한 감지부(100)를 통해 상기 압축기 블레이드(24)의 진동 발생 유무와 세기를 정확하게 감지할 수 있다.In the present embodiment, the compressor blade 24 uses the above-described detection unit 100 to accurately detect the occurrence of vibration due to bending and torsion in the section extending from the root portion 16 to the tip 24c when the compressor blade 24 rotates. The presence or absence of vibration of 24 can be accurately detected.

본 실시 예는 전술한 압축기 블레이드의 초기단에 대해 설명하였으나, 초기단과 중기단에 감지부가 각각 설치되어 압축기 블레이드에서 발생되는 진동을 감지하고, 스톨의 발생 유무를 판단하기 위한 데이터로 활용할 수 있다.Although the present embodiment has been described with respect to the initial stage of the above-described compressor blade, the sensing unit is installed in each of the initial stage and the mid-terminal stage to sense the vibration generated in the compressor blade, it can be used as data for determining the presence of stall.

데이터 전송부(200)는 상기 데이터 수신부(300)로 무선 신호(wireless signal)를 전송하며, 상기 데이터 수신부(300)에서 상기 데이터 전송부(200)에서 전송된 데이터를 수신한다.The data transmitter 200 transmits a wireless signal to the data receiver 300, and receives the data transmitted from the data transmitter 200 from the data receiver 300.

상기 제어부(400)는 압축기 블레이드(24)에서 진동이 발생될 경우 상기 압축기(20)로 공급되는 연료량을 제어한다. 가스터빈은 발전용으로 사용될 경우 특정 알피엠으로 장기간 작동되면서 필요한 전력을 생산한다.The controller 400 controls the amount of fuel supplied to the compressor 20 when vibration occurs in the compressor blade 24. Gas turbines, when used for power generation, operate for a long time on a specific ALP, producing the necessary power.

예를 들어 압축기 블레이드(24)에서 진동으로 인해 스톨이 발생되면 기 설정된 설정치로 공급되는 연료량 보다 감소된 연료량으로 공급하여 압축기 블레이드(24)에서 발생되는 진동을 최소화 시키도록 제어한다.For example, when a stall is generated due to vibration in the compressor blade 24, the fuel is supplied to a fuel amount that is reduced than the amount of fuel supplied at a predetermined set value so as to minimize vibration generated in the compressor blade 24.

이 경우 압축기 블레이드(24)는 진동이 발생되기 이전 상태에서 회전되므로 불필요한 진동 발생이 최소화된다.In this case, since the compressor blade 24 is rotated in a state before vibration is generated, unnecessary vibration is minimized.

전술한 실시 예와 더불어서 상기 제어부(400)는 상기 압축기(20)와 연결된 블리드 밸브 공기량을 가변 제어하여 스톨로 인한 진동 발생을 제어한다.In addition to the above-described embodiment, the controller 400 controls the generation of vibration due to the stall by variably controlling the amount of bleed valve air connected to the compressor 20.

압축기(20)에는 케이싱(2)의 외측에서 별도로 구비된 배관 라인(미도시)을 통해 압축기 내부에서의 공기의 유동 정체가 발생될 때 외부로 배출시켜 압축 공기의 유동 불안정성을 안정적으로 해소할 수 있다.The compressor 20 can be reliably solved to unstable the flow instability of the compressed air by discharging it to the outside when the flow of air inside the compressor is generated through a piping line (not shown) provided separately from the outside of the casing (2). have.

본 실시 예는 제어부(400)가 상기 블리브 밸브 공기량을 압축기 블레이드(24)에서 발생되는 진동에 따라 선택적으로 가변 제어를 실시하여 상기 압축기 블레이드(24)에서의 이상 적인 공기 유동을 안정적으로 도모할 수 있다.In this embodiment, the control unit 400 selectively controls the bleeve valve air amount according to the vibration generated by the compressor blade 24 to stably achieve an ideal air flow in the compressor blade 24. Can be.

본 실시 예는 제어부(400)는 압축기(20)에 구비된 입구 안내 날개(Inlet Guide Vane: IGV)의 각도 제어를 통해 스톨로 인한 진동 발생을 제어한다.In the present embodiment, the control unit 400 controls the generation of vibration due to stall through the angle control of the inlet guide vane (IGV) provided in the compressor 20.

상기 IGV는 압축기(20)를 구성하는 1단 블레이드의 받음각을 조절하거나, 압축기 입구의 유로 면적을 조정하는데, 상기 제어부(400)에 의해 감지부(100)에서 발생된 데이터에 따라 보다 세밀하게 제어된다. 일 예로 제어부(400)는 데이터 수신부(300)로 수신된 진동 데이터의 세기에 따라 IGV 제어를 실시한다.The IGV adjusts the angle of attack of the first stage blade constituting the compressor 20 or adjusts the flow path area of the compressor inlet, which is more precisely controlled according to the data generated by the controller 100 by the controller 400. do. For example, the controller 400 performs IGV control according to the strength of the vibration data received by the data receiver 300.

상기 제어부(400)는 상기 IGV가 설계시 설정된 작동 범위 이내에서 좀더 세밀하게 개도량이 제어되므로 스톨로 인한 서지 또는 진동 발생이 예방된다.Since the control unit 400 controls the opening amount more precisely within the operating range set when the IGV is designed, surge or vibration due to stall is prevented.

이 경우 가스터빈은 안정적으로 작동되므로 발전량이 감소되지 않고 정상적으로 작동된다.In this case, the gas turbine is operated stably, so the power generation amount is not reduced and is normally operated.

본 발명의 일 실시 예에 의한 가스터빈의 제어방법에 대해 도면을 참조하여 설명한다. A control method of a gas turbine according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

본 실시 예는 가스터빈 작동 중 압축기에 구비된 압축기 블레이드에서 진동이 발생될 경우 스톨이 발생되는 것을 사전에 감지하여 상기 압축기 블레이드의 파손을 방지하고, 최적화된 가스터빈의 운전이 가능하게 한다.The present embodiment prevents damage to the compressor blades by detecting in advance that a stall is generated when vibration is generated in the compressor blades provided in the compressor during operation of the gas turbine, and enables the operation of the optimized gas turbine.

첨부된 도 4를 참조하면, 본 실시 예에 의한 가스터빈의 제어방법은 가스터빈의 압축기에서 발생되는 진동 유무를 실시간으로 감지하는 진동 감지 단계(ST100) 및 상기 진동이 지속적으로 발생되는 이상 진동인지 일회성 진동인지 판단 하되, 이상 진동일 경우 상기 이상 진동이 발생된 이상 진동 구간 제어를 통해 상기 압축기에서 발생된 진동을 제어하는 단계(ST200)를 포함한다.Referring to FIG. 4, the control method of the gas turbine according to the present embodiment includes a vibration detection step (ST100) for detecting in real time the presence or absence of vibration generated in the compressor of the gas turbine and whether the vibration is an abnormal vibration continuously generated. It is determined whether the one-time vibration, if the abnormal vibration comprises the step of controlling the vibration generated in the compressor through the abnormal vibration section control in which the abnormal vibration is generated (ST200).

상기 진동 감지 단계(ST100)는 상기 압축기를 구성하는 초기단(First stage) 또는 초기단(First stage)과 중간단(Middle stage)에서 발생되는 진동 유무를 감지한다.The vibration detecting step ST100 detects the presence or absence of vibration generated at the first stage or the first stage and the middle stage of the compressor.

압축기 블레이드는 회전되면서 밴딩과 토션으로 인해 진동이 발생되나, 상기 진동이 압축기 블레이드의 파손을 유발하거나 가스터빈 전체에 진동을 유발시켜 다른 구성품의 내구성에 영향을 유발할 경우 이를 사전에 감지하고 진동이 최소화 되도록 제어하는 것이 바람직하다.As the compressor blade rotates, vibration occurs due to bending and torsion, but if the vibration causes damage to the compressor blade or causes vibrations in the entire gas turbine and affects durability of other components, it is detected in advance and vibration is minimized. It is preferable to control as much as possible.

본 실시 예는 가스터빈에서 발생되는 다양한 진동 중 압축기에 구비된 압축기 블레이드의 진동 유무를 실시간으로 감지하기 위해 초기단에서 발생되는 진동 유무를 감지하거나, 초기단과 중간단에서 발생하는 진동 유무를 감지한다.This embodiment detects the presence or absence of vibration occurring at the initial stage or the presence of the vibration occurring at the initial stage to detect the vibration of the compressor blades provided in the compressor among the various vibrations generated in the gas turbine in real time. .

압축기 블레이드에서 발생되는 진동은 스톨로 인해 서지를 유발할 경우 가스터빈의 안전성에 영향을 유발하거나 상기 압축기 블레이드의 파손을 야기시키므로 사전에 이를 감지하고 진동 발생을 제어하는 것이 바람직하다.When the vibration generated in the compressor blade causes a surge due to stall, it may affect the safety of the gas turbine or cause damage to the compressor blade. Therefore, it is preferable to detect the vibration in advance and control the vibration generation.

본 실시 예는 압축기에 구비된 다수개의 압축기 블레이드 중 어느 하나에서 발생되는 진동을 감지하기 위한 감지부를 설치하고, 상기 압축기 블레이드가 회전될 때 발생되는 진동을 감지한다.This embodiment is provided with a detection unit for detecting the vibration generated in any one of the plurality of compressor blades provided in the compressor, and detects the vibration generated when the compressor blade is rotated.

예를 들면 압축기에서 기 설정된 진동 범위 이내에서 진동이 발생될 경우 정상 작동이 이루어지는 것으로 판단한다. 만약 압축기에서 발생되는 진동이 기 설정된 진동 범위를 벗어날 경우 일시적으로 발생되는 일회성 진동인지 지속적으로 이어지는 이상 진동인지 판단한다.For example, when vibration occurs within a preset vibration range in the compressor, it is determined that normal operation is performed. If the vibration generated by the compressor is out of the preset vibration range, it is determined whether it is a temporary one-time vibration or an abnormal vibration continuously.

즉 압축기 블레이드에 설치된 감지부에서 감지된 진동 데이터를 분석하여 압축기 블레이드에 가해지는 밴딩과 토션으로 인한 진동의 정도가 설계치에서 요구하는 허용치를 벗어나기 이전에 상기 압축기에서 발생된 진동을 제어 (ST200)한다.In other words, by analyzing the vibration data sensed by the sensing unit installed in the compressor blade to control the vibration generated in the compressor before the degree of vibration due to the bending and torsion applied to the compressor blade exceeds the tolerance required by the design value (ST200). .

예를 들면 가스터빈의 부하량을 조절하는 제1 제어(ST210)를 실시하여 현재 가스터빈으로 공급되는 연료량을 조절하여 스톨 발생을 사전에 방지한다.For example, the first control (ST210) for adjusting the load amount of the gas turbine is implemented to adjust the amount of fuel currently supplied to the gas turbine to prevent stall generation in advance.

특히 압축기는 다수개의 단수로 구성되는데 초기단 또는 중간단에서 스톨이 발생될 경우 압축기를 구성하는 전단(all stage)에서 스톨이 발생될 수 있으므로 가스터빈의 부하가 증가되지 않게 제어한다.In particular, the compressor is composed of a plurality of stages, if the stall is generated in the initial stage or the middle stage can be generated in the stall (all stage) constituting the compressor, so that the load of the gas turbine is controlled not to increase.

참고로 감지부는 다수개의 압축기 블레이드 중 어느 1개의 압축기 블레이드에 설치되나, 복수 개 설치되는 것도 가능할 수 있다.For reference, the sensing unit may be installed on any one of the plurality of compressor blades, but a plurality of the detection blades may be installed.

전술한 실시 예와 다르게 상기 압축기에서 발생된 진동을 제어(ST200)하기 위해 상기 압축기와 연결된 블리드 밸브 공기량을 가변 제어하는 제2 제어(ST220)를 실시한다.Unlike the above-described embodiment, in order to control the vibration generated by the compressor (ST200), a second control (ST220) for variably controlling the amount of bleed valve air connected to the compressor is performed.

상기 블리드 밸브 공기량은 압축기 내부의 압력 제어를 통해 현재 특정 단수에 위치된 압축기 블레이드의 압력 변동을 제어하여 스톨 발생을 제어한다.The bleed valve air amount controls the generation of the stall by controlling the pressure fluctuation of the compressor blade currently located in a specific stage through the pressure control inside the compressor.

상기 압축기에는 별도의 배관 라인이 구비되어 가스터빈 시동시 압축기 유로의 공기를 외부로 토출하여 압축기의 유동 정체를 해소한다. 또한 출력 운전시 터빈의 베인에 냉각공기를 공급하여 안정적인 작동을 도모한다.The compressor is provided with a separate pipe line to discharge the air in the compressor flow path to the outside at the start of the gas turbine to eliminate the flow of the compressor. In addition, the cooling air is supplied to the vane of the turbine during output operation for stable operation.

압축기에서 발생된 진동을 제어하는 단계(ST200)는 전술한 실시 예와 함께 압축기에 구비된 입구 안내 날개(Inlet Guide Vane : IGV)의 각도 제어를 실시(ST230)하여 스톨 발생을 최소화 할 수 있다.Controlling the vibration generated in the compressor (ST200) in conjunction with the above-described embodiment by controlling the angle of the inlet guide vane (IGV) of the inlet guide vane (IGV) provided in the compressor (ST230) can minimize the generation of stall.

상기 IGV는 압축기에 구비된 압축기 블레이드의 받음각을 조절하거나 압축기 입구의 유로 면적을 조절하여 스톨 발생을 제어한다. 상기 압축기 블레이드는 100도 이내에서 각도 조절이 이루어지므로 압축기 블레이드에서 밴딩 또는 토션으로 인한 진동으로 인해 하중이 집중되는 경우에도 스톨 발생으로 인한 진동 발생을 안정적으로 제어하여 가스터빈의 정상 작동을 도모할 수 있다.The IGV controls the generation of the stall by adjusting the angle of attack of the compressor blade provided in the compressor or by adjusting the passage area of the compressor inlet. Since the compressor blade is angled within 100 degrees, even when the load is concentrated due to vibration due to bending or torsion in the compressor blade, it is possible to stably control the generation of vibration due to the generation of stall, thereby promoting the normal operation of the gas turbine. have.

만약 상기 압축기에서 발생된 진동을 제어하기 위해(ST200) 전술한 단계별 제어에도 진동이 감소되지 않거나, 유지될 경우 알람 경고가 발생된다.If the vibration is not reduced or maintained even in the above-described step control to control the vibration generated in the compressor (ST200), an alarm warning is generated.

이 경우 작업자 또는 관리자가 모두 인지할 수 있으므로 가스터빈의 작동을 중지하고 진동이 발생된 원인을 즉각 확인하고 대처가 가능하여 더 이상의 압축기에서 발생되는 진동으로 인한 피해가 증가되는 문제점을 사전에 예방할 수 있다.In this case, both the operator and the manager can recognize and stop the operation of the gas turbine and immediately identify and cope with the cause of the vibration, so that the damage caused by the vibration generated by the compressor can be prevented. have.

이상, 본 발명의 일 실시 예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.As mentioned above, although an embodiment of the present invention has been described, those skilled in the art may add, change, delete, or add components within the scope not departing from the spirit of the present invention described in the claims. The present invention may be modified and changed in various ways, etc., which will also be included within the scope of the present invention.

2 : 케이싱
10 : 연소기
20 : 압축기
24 : 압축기 블레이드
30 : 터빈
100 : 감지부
110, 120, 130 : 제1,2,3 감지부
200 : 데이터 전송부
300 : 데이터 수신부
400 : 제어부2: casing
10: combustor
20: compressor
24: Compressor Blade
30: turbine
100: detector
110, 120, 130: first, second, third detection unit
200: data transmission unit
300: data receiving unit
400: control unit

Claims (12)

외형을 구성하는 케이싱(2);
상기 케이싱(2)의 내측에 위치되고, 축 방향을 따라 다수개의 압축기 블레이드(24)가 구비된 압축기(20);
상기 압축기(20)에서 압축된 유체가 공급되는 연소기(10)의 후단에 구비된 터빈(30)을 포함하되,
상기 압축기 블레이드(24)에서 발생되는 진동을 감지하기 위해 루트부(24a)에서 팁(24c)에 이르는 구간에 복수개가 설치된 감지부(100);
상기 감지부(100)에서 감지된 데이터 신호를 전송하는 데이터 전송부(200);
상기 케이싱(2)의 외측에 위치되고 상기 데이터 전송부(200)에서 전송된 진동 데이터를 수신하는 데이터 수신부(300); 및
상기 데이터 수신부(300)에서 수신된 진동 데이터를 연산하여 진동을 저감하기 위한 제어부(400)를 포함하는 가스터빈.A casing 2 constituting an appearance;
A compressor 20 located inside the casing 2 and provided with a plurality of compressor blades 24 along an axial direction;
Including a turbine 30 provided at the rear end of the combustor 10 to which the fluid compressed by the compressor 20 is supplied,
A sensing unit (100) installed in plural in a section from the root portion (24a) to the tip (24c) in order to detect the vibration generated by the compressor blade (24);
A data transmitter 200 for transmitting a data signal sensed by the detector 100;
A data receiver 300 positioned outside the casing 2 and receiving vibration data transmitted from the data transmitter 200; And
Gas turbine comprising a control unit 400 for reducing the vibration by calculating the vibration data received from the data receiving unit (300). 제1 항에 있어서,
상기 감지부(100)는 상기 압축기(20)를 구성하는 다수개의 단(Stage) 중에서 초기단(First stage) 또는 초기단(First stage)과 중간단(Middle stage)에 각각 설치된 가스터빈.The method of claim 1,
The sensing unit 100 is a gas turbine installed in the first stage (First stage) or the first stage (First stage) and the middle stage (Middle stage) of the plurality of stages (Stage) constituting the compressor (20). 제1 항에 있어서,
감지부(100)는 상기 압축기 블레이드(24)의 압력면(24P)에 설치되되, 상기 루트부(24a)에 위치된 제1 감지부(110);
상기 압축기 블레이드(24)의 미드 스팬(MS)에 위치된 제2 감지부(120);
상기 압축기 블레이드(24)의 팁(24c)에 위치된 제3 감지부(130)를 포함하는 가스터빈.The method of claim 1,
The detection unit 100 is installed on the pressure surface 24P of the compressor blade 24, the first detection unit 110 located in the root portion (24a);
A second sensing unit (120) located in the mid span (MS) of the compressor blade (24);
Gas turbine comprising a third sensing unit (130) located at the tip (24c) of the compressor blade (24). 제1 항에 있어서,
상기 제어부(400)는 상기 압축기(20)로 공급되는 연료량을 제어하는 가스터빈.The method of claim 1,
The control unit 400 is a gas turbine for controlling the amount of fuel supplied to the compressor (20). 제1 항에 있어서,
상기 제어부(400)는 상기 압축기(20)와 연결된 블리드 밸브 공기량을 가변 제어하는 가스터빈.The method of claim 1,
The control unit 400 is a gas turbine for variably controlling the amount of bleed valve air connected to the compressor (20). 제1 항에 있어서,
상기 제어부(400)는 압축기(20)에 구비된 입구 안내 날개(Inlet Guide Vane : IGV)의 각도 제어를 실시하는 가스터빈.The method of claim 1,
The control unit 400 is a gas turbine for controlling the angle of the inlet guide vane (IGV) provided in the compressor (20). 가스터빈의 압축기에서 발생되는 진동 유무를 실시간으로 감지하는 진동 감지 단계(ST100); 및
상기 진동이 지속적으로 발생되는 이상 진동인지 일회성 진동인지 판단 하되, 이상 진동일 경우 상기 이상 진동이 발생된 이상 진동 구간 제어를 통해 상기 압축기에서 발생된 진동을 제어하는 단계(ST200)를 포함하는 가스터빈의 제어방법.Vibration detection step (ST100) for detecting in real time the presence of vibration generated in the compressor of the gas turbine; And
Determining whether the vibration is a continuous abnormal vibration or a one-time vibration, if the abnormal vibration gas turbine comprising the step of controlling the vibration generated by the compressor through the abnormal vibration section control the abnormal vibration is generated (ST200) Control method. 제7 항에 있어서,
상기 진동 감지 단계(ST100)는 상기 압축기를 구성하는 초기단(First stage) 또는 초기단(First stage)과 중간단(Middle stage)에서 발생되는 진동 유무를 감지하는 가스터빈의 제어방법.The method of claim 7, wherein
The vibration detection step (ST100) is a control method of a gas turbine for detecting the presence or absence of vibration generated in the first stage (First stage) or the first stage (First stage) and the middle stage (Middle stage) constituting the compressor. 제7 항에 있어서,
상기 압축기에서 발생된 진동을 제어하는 단계(ST200)는 가스터빈의 부하량을 조절하는 제1 제어 단계(ST210)를 포함하는 가스터빈의 제어방법.The method of claim 7, wherein
The controlling of the vibration generated by the compressor (ST200) comprises a first control step (ST210) for adjusting the load of the gas turbine control method of the gas turbine. 제7 항에 있어서,
상기 압축기에서 발생된 진동을 제어하는 단계(ST200)는 상기 압축기와 연결된 블리드 밸브 공기량을 가변 제어하는 제2 제어 단계(ST220)를 포함하는 가스터빈의 제어방법.The method of claim 7, wherein
The controlling of the vibration generated by the compressor (ST200) comprises a second control step (ST220) of controlling the amount of air bleed valve connected to the compressor control method of the gas turbine. 제7 항에 있어서,
상기 압축기에서 발생된 진동을 제어하는 단계(ST200)는 압축기에 구비된 입구 안내 날개(Inlet Guide Vane: IGV)의 각도 제어를 실시하는 제3 제어 단계(ST230)를 포함하는 가스터빈의 제어방법.The method of claim 7, wherein
The controlling of the vibration generated in the compressor (ST200) comprises a third control step (ST230) for controlling the angle of the inlet guide vane (IGV) provided in the compressor. 제7 항에 있어서,
상기 압축기에서 발생된 진동을 제어하는 단계(ST200) 이후에 진동이 유지될 경우 알람 경고가 발생되는 가스터빈의 제어방법.
The method of claim 7, wherein
If the vibration is maintained after the step of controlling the vibration generated in the compressor (ST200) control method of the gas turbine is generated.
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