WO2017061690A1 - 가스터빈의 이물질 제거장치 - Google Patents

가스터빈의 이물질 제거장치 Download PDF

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WO2017061690A1
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foreign matter
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air supply
gas turbine
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김경국
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Doosan Heavy Industries and Construction Co Ltd
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    • F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • F02C3/04—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid having a turbine driving a compressor
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    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/60—Fluid transfer
    • F05D2260/607—Preventing clogging or obstruction of flow paths by dirt, dust, or foreign particles

Definitions

  • the present invention provides a gas turbine for supplying only cleanly purified cooling air to the turbine blades by minimizing foreign matters contained in the cooling air supplied for cooling the turbine blades of the gas turbine while maintaining a stable operating state of the gas turbine. It relates to a foreign material removal device.
  • gas turbines are combusted after mixing fuel and air under operating conditions of high temperature and high pressure, and foreign particles adhere to the blades or annular surfaces over long periods of use, which can cause deterioration of gas turbine performance.
  • the phenomenon caused by lamination and deposition of is defined as fouling.
  • fouling occurs in the gas turbine, it may cause a significant effect on operation and efficiency. Particles causing such fouling may have a size of 2-10 m or a relatively small size.
  • Embodiments of the present invention are to provide a debris removal device of the gas turbine that can protect the gas turbine blade and stable operation of the gas turbine by minimizing the phenomenon that the foreign matter is supplied with cooling the turbine blades of the gas turbine.
  • a combustor casing having a first cooling air supply passage formed in a tangential direction of the combustor for movement of cooling air into a gas turbine combustor; A first foreign matter collection unit disposed on a movement path of the first cooling air supply passage and configured to first filter foreign matter contained in the cooling air; A second cooling air supply passage extending radially toward the turbine blade in the circumferential direction of the torque tube located inside the combustor; And a second communicating with the first cooling air supply passage to secondly filter foreign matter contained in the cooling air introduced through the first cooling air supply passage and disposed on the movement path of the second cooling air supply passage. It includes a foreign matter collecting unit.
  • the plurality of first cooling air supply passages are disposed along the circumferential direction of the combustor casing, the plurality of the first cooling air supply passages are disposed along the circumferential direction of the combustor casing, and the compressed air of the high pressure compressed by the compressor provided in the gas turbine is supplied. It is characterized by.
  • the first cooling air supply passage is characterized in that the diameter is reduced in the longitudinal direction.
  • the first cooling air supply passage further includes a spiral groove portion formed therein.
  • the first cooling air supply passage has a path bent at a lower end toward the second cooling air supply passage of the torque tube.
  • the first foreign matter collecting portion is characterized in that formed of any one of the grooves or slits extending in a predetermined length toward the outside based on the circumferential direction of the combustor casing.
  • the first foreign matter collecting unit is characterized in that it extends inclined toward one side rear with respect to the circumferential direction of the combustor casing.
  • the first foreign matter collecting part is formed in any one of a groove or a slit extending in a predetermined length toward the inside of the torque tube facing the first cooling air supply passage.
  • the first foreign matter collecting portion extends to a predetermined length in a state facing each other toward the circumferential direction of the combustor casing and the inner side of the torque tube, and the foreign matter in the cooling air introduced through the first cooling air supply passage passes through the casing. Characterized in that the circumferential direction and the inner position of the torque tube, respectively.
  • the first foreign matter collecting unit is characterized in that a plurality of spaced apart from each other in the longitudinal direction of the combustor casing.
  • the first foreign matter collecting part is disposed along the circumferential direction of the combustor casing, and further includes a first chamber facing an inner upper portion of the combustor casing, and a first filter part provided in the first chamber.
  • the first filter unit further includes a plurality of unit filters provided for filtering according to sizes of different foreign substances.
  • the unit filter is characterized in that the mesh spacing is made denser toward the outside based on the circumferential direction of the combustor casing.
  • the unit filter may be disposed in any one state of being in close contact with each other or spaced from each other.
  • the spaced length L extends relatively longer than the length corresponding to the total thickness t of the unit filters.
  • the first foreign matter collecting part is disposed along the circumferential direction of the combustor casing, and further includes a first chamber facing an inner upper portion of the combustor casing, and a first filter part provided in the first chamber.
  • the first filter unit further includes a plurality of unit filters provided for filtering according to different sizes of foreign substances.
  • the unit filter is characterized in that the mesh spacing is made denser toward the outside based on the circumferential direction of the combustor casing.
  • the unit filter may be disposed in any one of a state in which the unit filters are in close contact with each other or spaced apart from each other.
  • the spaced length L extends relatively longer than the length corresponding to the total thickness t of the unit filters.
  • the second cooling air supply passage is characterized by extending upwardly inclined toward the turbine blade in the axial direction of the torque tube.
  • the second cooling air supply passage is characterized in that extending to a predetermined diameter.
  • the second foreign matter collecting unit is located above the second cooling air supply passage.
  • the second foreign matter collecting portion is disposed along the circumferential direction of the torque tube, the diameter reducing portion for reducing the diameter from the center toward the outer direction relative to the radial direction of the torque tube; It further includes a second chamber formed on the upper side of the diameter reducing portion, the space is formed to store the collected foreign matter.
  • the turbine blade is characterized in that the first turbine blade is mounted on a first stage disk adjacent the combustor.
  • Embodiments of the present invention can prevent the contamination of the surface of the expensive turbine blade and stable cooling can be carried out at all times to extend the life of the turbine blade, improve the efficiency of the gas turbine through the increase in power generation Power production can be planned.
  • Embodiments of the present invention can be stably collected foreign matter contained in the cooling air by the centrifugal force generated while the turbine blade rotates inside the combustor casing.
  • FIG. 1 is a longitudinal cross-sectional view showing a foreign matter removal apparatus of the gas turbine according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 2 to 4 are views showing various embodiments of the first foreign matter collecting unit provided in the foreign matter removing apparatus of the gas turbine according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing another embodiment of a first cooling air supply passage according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a first foreign matter collection unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a spaced state of unit filters according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing a second foreign matter collecting unit according to an embodiment of the present invention.
  • a debris removal device of a gas turbine according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
  • the foreign matter removing apparatus 1 of the gas turbine includes a plurality of turbine blades 2 disposed along the outer circumferential direction of the first stage disk 10 adjacent to the combustor 100. ) Was invented to prevent problems caused by high temperature conditions and to improve durability.
  • the present invention seeks cooling by supplying cooling air to the turbine blades 2, and simultaneously increases the efficiency of the gas turbine by extending the life of the turbine blades 2 exposed to high temperature conditions.
  • the present invention provides a combustor casing 102 having a first cooling air supply passage 110 formed in a tangential direction of the combustor 100 to move cooling air into the gas turbine combustor 100, and the first A first foreign matter collecting unit 200 disposed on a moving path of the cooling air supply passage 110 and primarily filtering foreign substances contained in the cooling air, and a torque tube located inside the combustor 100.
  • a second cooling air supply passage 300 extending radially toward the turbine blade 2 in the circumferential direction of 302; And supplying the first cooling air to secondly filter foreign matter contained in the cooling air introduced through the first cooling air supply passage 110 and disposed on the movement path of the second cooling air supply passage 300.
  • a second foreign matter collecting part 400 in communication with the passage 110.
  • the combustor casing 102 is formed in a cylindrical shape and is maintained in a fixed state without rotation in the gas turbine, and is fixed at a rear end of the compressor. Although not shown, a plurality of fuel injectors are spaced apart at regular intervals in a circumferential direction of the combustor 100, and combustion occurs after being supplied to the fuel injector in a state in which gas and air corresponding to fuel are mixed.
  • the combustor 100 has an inner region S formed in a hollow state, and cooling air supplied through the first cooling air supply passage 110 is moved to the inner region S.
  • a compressor (not shown) is supplied to the combustor after sucking the outside air and compressing the compressed air to a high pressure and a low temperature.
  • the compressed air compressed by the compressor is supplied to the first cooling air supply passage 110 which will be described later. do.
  • the first cooling air supply passage 110 extends inclined toward the torque tube 302 in the tangential direction of the combustor casing 102. The reason for this inclination is to make it easier to separate the complicated layout around the combustor 100 and the foreign matter contained in the cooling air.
  • the first cooling air supply passage 110 is disposed in a tangential direction toward the torque tube 302 so that the cooling air is immediately moved when the cooling air is moved along the inner longitudinal direction of the first cooling air supply passage 110.
  • a spiral moving flow occurs in the circumferential direction without moving.
  • the foreign matter contained in the cooling air is moved toward the inner region S while partially generating friction with the inner surface by the centrifugal force.
  • the flow of cooling air is changed to a turbulent flow, thereby increasing the flow rate, and simultaneously increasing the kinetic energy according to the movement, so that foreign matters contained in the cooling air are removed. 1 is more easily moved toward the foreign matter collecting unit 200.
  • the first cooling air supply passage 110 according to the present embodiment may be reduced in diameter along the longitudinal direction, and in this case, the diameter change rate is not particularly limited and is variously changed according to the capacity of the gas turbine.
  • the first foreign matter collecting unit 200 is disposed at a position close to the lower end of the first cooling air supply passage 110, when the cooling air is moved to the inner region S through the first cooling air supply passage 110. Some of the foreign matter contained in the cooling air is moved toward the inside of the first foreign matter collecting unit 200.
  • the efficient collection of the foreign matter moved to the first foreign matter collecting unit 200 will be described later without simply configuring the first foreign matter collecting unit 200 in an empty space, but the inner upper portion of the combustor casing 102
  • the first chamber 210 to look at, and the first filter unit 220 provided in the first chamber 210 was configured to perform filtering on the foreign matter contained in the cooling air.
  • the first foreign matter collecting unit 200 may be inclinedly opened at various angles in addition to the direction shown in FIG. 1.
  • the first foreign matter collecting unit 200 may be a drawing. It may extend inclined toward the upper right of the combustor casing 102 relative to.
  • the inclined angle is inclined at an angle similar to that of the first cooling air supply passage 110 or is inclinedly extended in a state in which the inclined angle is increased.
  • the cooling air moved through the first foreign matter collecting unit 200 may be more easily introduced. That is, the first foreign matter collecting unit 200 is more easily formed when the first foreign matter collecting unit 200 is formed at the position shown in the drawing in consideration of the movement path of the cooling air, as compared with the case where the first foreign matter collecting unit 200 extends at right angles as shown in FIG. 1. Cooling air can be introduced into the inside of) so that the separation efficiency of the foreign matter contained in the cooling air can be improved.
  • the first foreign matter collecting part 200 may extend inclined at an opposite surface position facing the first cooling air supply passage 110 different from FIG. 2 described above. . More specifically, it extends inclined toward one side rearward with respect to the circumferential direction of the combustor casing 102, and the extension length is not necessarily limited to the length shown in the figure.
  • the cooling air discharged from the first cooling air supply passage 110 may be more easily introduced into the first foreign matter collecting unit 200, so that the efficiency of filtering the foreign matter contained in the cooling air may be improved. Is improved.
  • the position of the first foreign matter collecting unit 200 may be located at a position facing or spaced apart from the first foreign matter collecting unit 200.
  • the first foreign matter collecting unit 200 is configured in a dual type unlike the above-described embodiment, in which case the first foreign matter collecting unit 200 includes the first cooling air supply passage. It extends inclined at a position spaced apart from the outlet of the 110, the other first foreign matter collecting portion is located in a position facing the first cooling air supply passage (110).
  • the filtering efficiency for a large amount of foreign matter is improved, thereby improving the purification efficiency of the cooling air supplied to the turbine blade 2, and the gas turbine is operated for a long time. Even in this case, the phenomenon that the foreign matter is laminated on the surface can be minimized.
  • the first foreign matter collecting unit 200 described above is configured in the form of any one of a groove or a slit when extending to a predetermined length toward the outside based on the circumferential direction of the combustor casing 102.
  • a groove In the case of the groove, a constant diameter is maintained, and in the case of the slit, it extends to a predetermined length in the circumferential direction so that a larger amount of foreign matter can be collected.
  • the amount of foreign matter that can be moved to the first stage disk 10 adjacent to the combustor 100 can be minimized, thereby preventing problems due to unnecessary contamination.
  • the first cooling air supply passage 110 has a spiral groove portion 112 formed therein, and the groove portion 112 may change the movement of the cooling air into a vortex. It is possible to achieve a stable movement irrespective of the movement to the second cooling air supply passage 300 and the layout of the first and second cooling air supply passages 110 and 300 which will be described later.
  • the first cooling air supply passage 110 extends with a path bent at a lower end toward the second cooling air supply passage 300 of the torque tube 302.
  • the first foreign matter collecting unit 200 is provided to filter foreign matter contained in the cooling air supplied through the first cooling air supply passage 110 via the compressor, along the circumferential direction of the combustor casing 102. It is formed in the form of a ring.
  • the first chamber 210 provides a space in which the foreign matter filtered through the first filter unit 120 is stored, and the filtered foreign matter passes through the second cooling air supply passage 300 to the turbine blade 2.
  • the first chamber 210 and the first filter unit 220 are composed of the first chamber 210 and the first filter unit 220 to block the phenomenon to be supplied to the maximum since stable cooling and contamination of the surface of the turbine blade 2 can be minimized.
  • the first filter unit 220 further includes a plurality of unit filters 222 and 223 provided for filtering according to different sizes of foreign substances.
  • the unit filters 222 and 223 are characterized in that the mesh spacing is made denser toward the outside based on the circumferential direction of the combustor casing 102.
  • the unit filters 222 and 223 are disposed to be spaced apart from each other and are configured to have a specific mesh in consideration of the size of the foreign matter, and the specific mesh is made in advance by databaseizing the size of the foreign matter of the cooling air supplied through the compressor. It is measured in advance.
  • the foreign matter contained in the cooling air supplied to the turbine blade 2 can be minimized, so that only the fluid for pure cooling can be stably supplied so that the surface temperature of the turbine blade 2 exposed to a high temperature environment is relatively relatively. Can be lowered.
  • it is possible to minimize the occurrence of deformation due to crack generation or heat concentration on the surface of the turbine blade (2) can contribute to the improvement of the gas turbine efficiency.
  • the unit filters 222 and 223 may be made of stainless steel that does not generate corrosion, oxidation, and deformation due to temperature for long-term use, but may be coped with other materials having similar characteristics.
  • the unit filters 222 and 223 may be disposed in any one of a state in which the unit filters 222 and 223 are in close contact with each other or spaced from each other. 6, the unit filters 222 and 223 are disposed in close contact with each other, and foreign substances are collected in the first chamber 210.
  • the unit filters 222 and 223 are spaced apart from each other, and a space in which foreign matters are collected in the spaced spaces is formed.
  • the foreign matter is filtered secondarily through another unit filter 222 located at the upper side, so that foreign matters having different sizes are provided. It can cause the effect of collecting each in different spaces.
  • the filtering efficiency of the foreign matter contained in the cooling air may be improved and the amount of the foreign matter that may be moved to the first stage disk 10 adjacent to the combustor 100 may be minimized.
  • the spaced length L is formed to be relatively longer than the length corresponding to the total thickness t of the unit filters 222 and 223.
  • the space according to the foreign matter collection may be formed to be longer than the length corresponding to the thickness t of the unit filters 222 and 223 in consideration of the conditions in which the gas turbine is operated for a long time.
  • the unit filters 222 and 223 may be arranged horizontally with respect to the axial direction of the combustor 100 or inclined in one direction based on the drawings, and are not particularly limited to the states shown in the drawings.
  • the unit filters 222 and 223 are densely configured in the circumferential mesh space and relatively less dense in the central position, thereby filtering different sizes of foreign substances in the cooling air introduced into the first chamber 210. It can be performed efficiently.
  • the first swirler 304 is formed in the torque tube 302 and is formed to change the flow of cooling air supplied to the first cooling air supply passage 110 into turbulent flow to supply the turbine blade 2. .
  • the flow of the cooling air moved through the second cooling air supply passage 300 may be changed into a vortex. Can be.
  • the plurality of second cooling air supply passages 300 are arranged in the circumferential direction of the torque tube 302, and the number of the second cooling air supply passages 300 corresponds to the turbine blades 2.
  • the diameter of the second cooling air supply passage 300 is not particularly limited, the cooling target area of the turbine blade 2 and the flow rate required for cooling are numerically calculated and set.
  • the second cooling air supply passage 300 extends upwardly inclined toward the turbine blade 2 in the axial direction of the torque tube 302, wherein the turbine blade 2 has the second cooling air supply passage 300. Since it is located above the right end of, it is arranged in the layout shown in the drawings.
  • the second cooling air supply passage 300 may extend to a predetermined diameter or may be configured to decrease in diameter toward the turbine blade 2.
  • the processing is easy, so that the operator can easily process the second cooling air supply passage 300, thereby improving the workability of the worker. do.
  • the flow rate of the cooling air supplied to the turbine blade 2 may be increased to more effectively cope with the removal of foreign matter attached to the turbine blade 2.
  • the surface temperature of the plurality of turbine blades 2 can be lowered, so that the expensive turbine blades 2 It can protect and prolong the life and improve the efficiency of gas turbine.
  • the second foreign matter collecting unit 400 communicates with the second cooling air supply passage 200 and is positioned above the second cooling air supply passage 300.
  • the second foreign matter collecting unit 400 is provided to further filter out foreign matters that are not filtered in the first cooling air supply passage 110 among foreign matters contained in the cooling air.
  • the second foreign matter collecting unit 400 may be formed in a ring shape while being in communication with the second cooling air supply passage 300, but may be formed in another shape.
  • the second foreign matter collecting unit 400 is not limited to the size shown in the drawings and may be changed and disposed along the circumferential direction of the torque tube, and may be moved from the center to the outer direction based on the radial direction of the torque tube 302. It further includes a diameter reducing portion 410 is reduced in diameter and the second chamber 420 is formed on the upper side of the diameter reducing portion 410 and the space is formed to store the foreign matter collected.
  • the second foreign matter collecting unit 400 may be located at various angles and positions like the first foreign matter collecting unit 200 described above, and is not necessarily limited to the position shown in the drawings.
  • the diameter reducing part 410 is formed in a symmetrical form on the basis of the drawing and the diameter decreases toward the second chamber 420. Since the diameter reducing part 410 is configured to decrease as the diameter is directed toward the second chamber, the flow rate is increased to easily induce the movement of the foreign matter to the second chamber 420.
  • the second chamber 420 provides a space in which foreign matter is stored and stored, and the foreign matter moved to the second chamber 420 is moved to the second cooling air supply passage 300 by the diameter reducing part 410. It is possible to block the phenomenon that the foreign matter is supplied to the turbine blade (2) by suppressing the phenomenon as possible.
  • the diameter reducing part 410 is reduced in diameter toward the second chamber 420 and the upper surface of the diameter reducing part 410 is formed flat, so that foreign matter is stably stacked on the upper surface.
  • the foreign matter introduced into the second chamber 420 is blocked from moving to the second cooling air supply passage 300 after the foreign matter introduced into the second chamber 420.
  • the foreign matter filtered by the second chamber 420 can be stably stored, so that a separate problem due to storage does not occur.
  • the foreign matter foreign matter removing apparatus of the gas turbine according to the present embodiment may be used to stably remove the foreign matter contained in the cooling air of the turbine blade.

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Abstract

가스터빈의 이물질 제거장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스터빈의 이물질 제거장치는 가스터빈 연소기의 내측으로 냉각 공기의 이동을 위해 상기 연소기의 접선 방향에 제1 냉각 공기 공급 통로가 형성된 연소기 케이싱; 상기 제1냉각 공기 공급 통로의 이동 경로상에 배치되고 상기 냉각 공기에 포함된 이물질을 1차로 필터링 하기 위한 제1 이물질 포집부; 상기 연소기의 내측에 위치된 토크 튜브의 원주 방향에서 터빈 블레이드를 향해 방사 형태로 연장된 제2 냉각 공기 공급 통로; 및 상기 제2 냉각 공기 공급 통로의 이동 경로 상에 배치되고 상기 제1 냉각 공기 공급 통로를 통해 유입된 냉각 공기에 포함된 이물질을 2차로 필터링 하기 위해 상기 제1 냉각 공기 공급 통로와 연통된 제2 이물질 포집부를 포함한다.

Description

가스터빈의 이물질 제거장치
본 발명은 가스터빈의 안정적인 작동 상태를 유지하면서, 상기 가스터빈의 터빈 블레이드에 대한 냉각을 위해 공급되는 냉각 공기에 포함된 이물질을 최소화 하여 깨끗이 정화된 냉각 공기만을 터빈 블레이드에 공급하기 위한 가스터빈의 이물질 제거장치에 관한 것이다.
일반적으로 가스터빈은 고온 고압의 작동 조건에서 연료와 공기가 혼합된 후에 연소가 이루어지며, 장기간 사용시 블레이드 또는 환형 표면에 입자상태의 이물질이 부착되고 이로 인해 가스터빈의 성능 저하를 유발할 수 있으며 이러한 이물질의 적층 및 퇴적으로 인한 현상을 파울링(fouling)이라 정의한다.
상기 가스터빈에서의 파울링이 발생될 경우 작동 및 효율에 상당한 영향을 유발할 수 있는데, 이러한 파울링을 발생시키는 입자는 2~10?m 또는 상대적으로 작은 크기로 이루어진다.
상기 파울링이 적층된 블레이드 또는 환형의 부재에서는 공기 역학적 단면에 변화가 발생되고 이로 인해 압력 효율이 저하하는 현상이 발생되었고 가스터빈의 성능이나 히트 레이트에 큰 영향을 유발하는 문제점이 발생 되었다.
본 발명의 실시 예들은 가스터빈의 터빈 블레이드에 대한 냉각과 함꼐 이물질이 공급되는 현상을 최소하 하여 가스터빈의 안정적인 작동과 가스터빈 블레이드를 보호할 수 있는 가스터빈의 이물질 제거장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 가스터빈 연소기의 내측으로 냉각 공기의 이동을 위해 상기 연소기의 접선 방향에 제1 냉각 공기 공급 통로가 형성된 연소기 케이싱; 상기 제1냉각 공기 공급 통로의 이동 경로상에 배치되고 상기 냉각 공기에 포함된 이물질을 1차로 필터링 하기 위한 제1 이물질 포집부; 상기 연소기의 내측에 위치된 토크 튜브의 원주 방향에서 터빈 블레이드를 향해 방사 형태로 연장된 제2 냉각 공기 공급 통로; 및 상기 제2 냉각 공기 공급 통로의 이동 경로 상에 배치되고 상기 제1 냉각 공기 공급 통로를 통해 유입된 냉각 공기에 포함된 이물질을 2차로 필터링 하기 위해 상기 제1 냉각 공기 공급 통로와 연통된 제2 이물질 포집부를 포함한다.
상기 제1 냉각 공기 공급 통로는 상기 연소기 케이싱의 원주 방향을 따라 다수개가 배치되고, 상기 연소기 케이싱의 원주 방향을 따라 다수개가 배치되고, 가스터빈에 구비된 압축기에서 압축된 고압의 압축 공기가 공급되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 냉각 공기 공급 통로는 길이 방향을 따라 직경이 감소되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 냉각 공기 공급 통로는 내측에 형성된 나선형의 홈부를 더 포함한다.
상기 제1 냉각 공기 공급 통로는 상기 토크 튜브의 제2 냉각 공기 공급 통로를 향해 하단이 절곡된 경로를 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 이물질 포집부는 상기 연소기 케이싱의 원주 방향을 기준으로 외측을 향해 소정의 길이로 연장된 홈 또는 슬릿 중의 어느 하나의 형태로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 제1 이물질 포집부는 상기 연소기 케이싱의 원주 방향을 기준으로 일측 후방을 향해 경사지게 연장된 것을 특징으로 한다.
상기 제1 이물질 포집부는 상기 제1 냉각 공기 공급 통로와 마주보는 상기 토크 튜브에 내측을 향해 소정의 길이로 연장된 홈 또는 슬릿 중의 어느 하나의 형태로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 제1 이물질 포집부는 상기 연소기 케이싱의 원주 방향과 상기 토크 튜브의 내측을 향해 각각 마주보는 상태로 소정의 길이로 연장되고, 상기 제1 냉각 공기 공급 통로를 통해 유입된 냉각 공기 중의 이물질이 상기 케이싱의 원주 방향과 토크 튜브의 내측 위치에서 각각 포집되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 이물질 포집부는 상기 연소기 케이싱의 길이 방향에서 복수개가 서로 간에 이격된 것을 특징으로 한다.
상기 제1 이물질 포집부는 상기 연소기 케이싱의 원주 방향을 따라 배치되되, 상기 연소기 케이싱의 내측 상부를 바라보는 제1 챔버와, 상기 제1 챔버에 구비된 제1 필터부를 더 포함한다.
상기 제1 필터부는 서로 다른 이물질의 크기에 따른 필터링을 위해 구비된 복수개의 단위 필터를 더 포함 한다.
상기 단위 필터는 상기 연소기 케이싱의 원주 방향을 기준으로 외측으로 갈수록 메쉬 간격이 조밀하게 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 단위 필터는 서로 간에 밀착된 상태 또는 서로 간에 이격된 상태 중의 어느 하나의 상태로 배치된 것을 특징으로 한다.
상기 단위 필터가 서로 간에 이격될 경우 상기 이격된 길이(L)는 상기 단위 필터의 전체 두께(t)에 해당되는 길이 보다 상대적으로 길게 연장된다.
상기 제1 이물질 포집부는 상기 연소기 케이싱의 원주 방향을 따라 배치되되, 상기 연소기 케이싱의 내측 상부를 바라보는 제1 챔버와, 상기 제1 챔버에 구비된 제1 필터부를 더 포함한다.
상기 제1 필터부는 이물질의 서로 다른 크기에 따른 필터링을 위해 구비된 복수개의 단위 필터를 더 포함한다.
상기 단위 필터는 상기 연소기 케이싱의 원주 방향을 기준으로 외측으로 갈수록 메쉬 간격이 조밀하게 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 단위 필터는 사로 간에 밀착된 상태 또는 서로 간에 이격된 상태 중의 어느 하나의 상태로 배치된 것을 특징으로 한다.
상기 단위 필터가 서로 간에 이격될 경우 상기 이격된 길이(L)는 상기 단위 필터의 전체 두께(t)에 해당되는 길이 보다 상대적으로 길게 연장된다.
상기 제2 냉각 공기 공급 통로는 상기 토크 튜브의 축 방향에서 상기 터빈 블레이드를 향해 상향 경사지게 연장된 것을 특징으로 한다.
상기 제2 냉각 공기 공급 통로는 일정 직경으로 연장된 것을 특징으로 한다.
상기 제2 이물질 포집부는 상기 제2 냉각 공기 공급 통로의 상부에 위치된 것을 특징으로 한다.
상기 제2 이물질 포집부는 상기 토크 튜브의 원주 방향을 따라 배치되고, 상기 토크 튜브의 반경 방향을 기준으로 중심에서 외측 방향을 향해 직경이 감소되는 직경 감소부; 상기 직경 감소부의 상측에 형성되고 포집된 이물질이 저장되도록 공간이 형성된 제2 챔버를 더 포함한다.
상기 터빈 블레이드는 상기 연소기와 인접한 제1단 디스크에 장착된 제1 터빈 블레이드인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예들은 고가의 터빈 블레이드의 표면이 오염되는 현상을 예방하고 냉각을 항시 안정적으로 실시할 수 있어 상기 터빈 블레이드의 수명이 연장되고, 가스터빈의 효율을 향상시킬 수 있어 발전량 증대를 통한 전력 생산을 도모할 수 있다.
본 발명의 실시 예들은 터빈 블레이드가 회전하면서 발생되는 원심력에 의해 냉각 공기에 포함된 이물질이 연소기 케이싱의 내측에 안정적으로 포집될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스터빈의 이물질 제거장치를 도시한 종 단면도.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스터빈의 이물질 제거장치에 구비된 제1 이물질 포집부의 다양한 실시 예를 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 냉각 공기 공급 통로의 다른 실시 예를 도시한 단면도.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 이물질 포집부를 도시한 단면도.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 단위 필터의 이격된 배치 상태를 도시한 단면도.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제2 이물질 포집부를 도시한 단면도.
본 발명의 일 실시 예에 따른 가스터빈의 이물질 제거장치에 대해 도면을 참조하여 설명한다.
첨부된 도 1을 참조하면, 본 실시 예에 의한 가스터빈의 이물질 제거장치(1)는 연소기(100)와 인접한 제1단 디스크(10)의 외측 원주 방향을 따라 배치된 다수개의 터빈 블레이드(2)가 고온의 온도 조건으로 인해 발생되는 문제점을 예방하고, 내구성 향상을 위해 발명되었다.
이를 위해 본 발명은 터빈 블레이드(2)에 냉각 공기를 공급하여 냉각을 도모하는데, 고온의 온도 조건에 노출된 상기 터빈 블레이드(2)의 수명 연장을 통해 가스터빈의 효율 증대를 동시에 도모하고자 한다.
이를 위해 본 발명은 가스터빈 연소기(100)의 내측으로 냉각 공기의 이동을 위해 상기 연소기(100)의 접선 방향에 제1 냉각 공기 공급 통로(110)가 형성된 연소기 케이싱(102)과, 상기 제1냉각 공기 공급 통로(110)의 이동 경로상에 배치되고 상기 냉각 공기에 포함된 이물질을 1차로 필터링 하기 위한 제1 이물질 포집부(200)와, 상기 연소기(100)의 내측에 위치된 토크 튜브(302)의 원주 방향에서 터빈 블레이드(2)를 향해 방사 형태로 연장된 제2 냉각 공기 공급 통로(300); 및 상기 제2 냉각 공기 공급 통로(300)의 이동 경로 상에 배치되고 상기 제1 냉각 공기 공급 통로(110)를 통해 유입된 냉각 공기에 포함된 이물질을 2차로 필터링 하기 위해 상기 제1 냉각 공기 공급 통로(110)와 연통된 제2 이물질 포집부(400)를 포함한다.
상기 연소기 케이싱(102)은 원통 형태로 이루어지고 가스터빈의 내부에서 회전하지 않고 고정된 상태가 유지되며 압축기의 후단에 위치가 고정된다. 연료 분사기(미도시)는 미도시 하였으나 상기 연소기(100)의 원주 방향에 일정 간격으로 다수개가 이격되며, 연료에 해당되는 가스와 공기가 혼합된 상태로 상기 연료 분사기로 공급된 후에 연소가 이루어진다.
상기 연소기(100)는 내부 영역(S)이 중공 상태로 구성되며 상기 제1 냉각 공기 공급 통로(110)를 통해 공급된 냉각 공기가 상기 내부 영역(S)으로 이동된다.
압축기(미도시)는 외기를 흡입하여 고압의 압력 및 저온의 온도 상태로 압축한 후에 연소기로 공급하는데, 상기 압축기에서 압축된 고압의 압축 공기가 후술할 제1 냉각 공기 공급 통로(110)로 공급된다.
상기 제1 냉각 공기 공급 통로(110)는 연소기 케이싱(102)의 접선 방향에서 상기 토크 튜브(302)를 향해 경사지게 연장된다. 이와 같이 경사지게 연장되는 이유는 연소기(100) 주변의 복잡한 레이아웃과, 냉각공기에 포함된 이물질에 대한 분리를 보다 용이하게 하기 위해서이다.
예를 들어 냉각공기를 도면 기준으로 연소기 케이싱(102)을 향해 수직 하향되게 공급하는 것 보다는 일측 방향으로 경사지게 공급하는 것이 와류 형성에 유리하고 이를 통해 냉각공기에 포함된 이물질을 보다 손쉽게 분리하기 위해서이다.
이에 대해 보다 상세하게 설명하면, 제1 냉각 공기 공급 통로(110)는 토크 튜브(302)를 향해 탄젠셜 방향(Tangential direction)으로 배치되므로 냉각 공기가 상기 제1 냉각 공기 공급 통로(110)의 내측 길이 방향을 따라 이동될 경우 곧바로 이동되지 않고 원주 방향에서 나선형의 이동 흐름이 발생된다.
이 경우 상기 냉각 공기 속에 포함된 이물질은 원심력에 의해 내측면과 마찰이 부분적으로 발생되면서 내부 영역(S)을 향해 이동된다.
이와 같이 제1 냉각 공기 공급 통로(110)가 개구될 경우 냉각 공기의 이동 흐름이 난류 형태로 변경되어 유속이 증가되고, 이동에 따른 운동 에너지도 동시에 증가되어 상기 냉각 공기에 포함된 이물질이 상기 제1 이물질 포집부(200)를 향해 보다 용이하게 이동된다.
본 실시 예에 의한 제1 냉각 공기 공급 통로(110)는 길이 방향을 따라 직경이 감소될 수 있으며 이 경우 감소되는 직경변화율은 특별히 한정하지 않고 가스터빈의 용량에 따라 다양하게 변경된다.
제1 이물질 포집부(200)는 제1 냉각 공기 공급 통로(110)의 하단과 근접한 위치에 배치되므로 상기 냉각공기가 제1 냉각 공기 공급 통로(110)를 통해 내부 영역(S)으로 이동될 경우 상기냉각 공기에 포함된 이물질 중의 일부는 제1 이물질 포집부(200)의 내부를 향해 이동된다.
본 실시 예에서는 상기 제1 이물질 포집부(200)로 이동된 이물질에 대한 효율적인 포집을 위해 단순히 빈 공간으로 제1 이물질 포집부(200)를 구성하지 않고 후술하겠지만 상기 연소기 케이싱(102)의 내측 상부를 바라보는 제1 챔버(210)와, 상기 제1 챔버(210)에 구비된 제1 필터부(220)를 구비하여 상기 냉각 공기에 포함된 이물질에 대한 필터링을 실시하도록 구성하였다.
첨부된 도 2를 참조하면, 본 실시 예에 의한 제1 이물질 포집부(200)는 도 1에 도시된 방향 이외에도 다양한 각도로 경사지게 개구될 수 있는데, 일 예로 제1 이물질 포집부(200)는 도면을 기준으로 연소기 케이싱(102)의 우측 상부를 향해 경사지게 연장될 수 있다.
이 경우 경사진 각도는 제1 냉각 공기 공급 통로(110)와 유사한 각도로 경사지거나 상대적으로 경사 각도가 증가된 상태로 경사지게 연장된다.
이와 같이 제1 이물질 포집부(200)가 경사지게 연장될 경우 제1 이물질 포집부(200)를 통해 이동된 냉각공기가 보다 손쉽게 유입될 수 있다. 즉 제1 이물질 포집부(200)가 도 1 에서와 같이 직각으로 연장되는 경우에 비해 냉각 공기의 이동 경로를 고려하여 도면에 도시된 위치에 형성될 경우 보다 용이하게 상기 제1 이물질 포집부(200)의 내측으로 냉각공기가 유입될 수 있어 상기 냉각 공기에 포함된 이물질에 대한 분리 효율이 향상될 수 있다.
첨부된 도 3을 참조하면, 본 실시 예에 의한 제1 이물질 포집부(200)는 전술한 도 2와 상이하게 제1 냉각 공기 공급 통로(110)와 마주보는 반대면 위치에서 경사지게 연장될 수 있다. 보다 상세하게는 연소기 케이싱(102)의 원주 방향을 기준으로 일측 후방을 향해 경사지게 연장되며, 연장 길이는 도면에 도시된 길이로 반드시 한정하지 않는다.
이 경우 상기 제1 냉각 공기 공급 통로(110)에서 배출된 냉각 공기가 상기 제1 이물질 포집부(200)의 내측으로 보다 쉽게 유입될 수 있어 상기 냉각 공기에 포함된 이물질을 필터링 할 수 있는 효율이 향상된다.
상기 제1 이물질 포집부(200)의 위치는 전술한 바와 같이 제1 이물질 포집부(200)와 서로 마주보는 위치 또는 이격된 위치에 위치되는 것도 가능하다.
첨부된 도 4를 참조하면, 본 실시 예에 의한 제1 이물질 포집부(200)는 전술한 실시예와 다르게 듀얼 타입으로 구성되는데, 이 경우 어느 하나의 제1 이물질 포집부는 제1 냉각 공기 공급 통로(110)의 출구와 이격된 위치에 경사지게 연장되고, 다른 하나의 제1 이물질 포집부는 상기 제1 냉각 공기 공급 통로(110)와 마주보는 위치에 위치된다.
이와 같이 이물질 포집부(200)의 구성을 듀얼 타입으로 구성할 경우 다량의 이물질에 대한 필터링 효율이 향상되어 터빈 블레이드(2)로 공급되는 냉각 공기의 정화 효율이 향상되고, 장기간 가스터빈이 작동되는 경우에도 이물질이 표면에 적층되는 현상이 최소화 될 수 있다.
전술한 상기 제1 이물질 포집부(200)는 상기 연소기 케이싱(102)의 원주 방향을 기준으로 외측을 향해 소정의 길이로 연장될 경우 홈 또는 슬릿 중의 어느 하나의 형태로 구성된다. 홈의 경우 일정한 직경이 유지되고, 슬릿의 경우 원주 방향에서 소정의 길이로 연장되므로 보다 많은 양의 이물질을 포집할 수 있다.
또한 듀얼 타입의 경우 제1 냉각 공기 공급 통로(110)를 통해 유입된 냉각 공기 중의 이물질이 상기 케이싱(102)의 원주 방향과 토크 튜브(302)의 내측 위치에서 각각 포집되므로 포집량이 상대적으로 증가된다.
따라서 연소기(100)와 인접한 제1단 디스크(10)로 이동될 수 있는 이물질량을 최소화 할 수 있어 불필요한 오염으로 인한 문제점을 예방할 수 있다.
첨부된 도 5 내지 도 6을 참조하면, 제1 냉각 공기 공급 통로(110)는 내측에 나선형의 홈부(112)가 형성되는데, 상기 홈부(112)에 의해 냉각 공기의 이동을 와류 형태로 변화시킬 수 있어 후술할 제2 냉각 공기 공급 통로(300)로의 이동 및 제1,2 냉각 공기 공급 통로(110, 300)의 레이아웃과 상관없이 안정적인 이동을 도모할 수 있다.
상기 제1 냉각 공기 공급 통로(110)는 상기 토크 튜브(302)의 제2 냉각 공기 공급 통로(300)를 향해 하단이 절곡된 경로를 갖고 연장된다. 제1 이물질 포집부(200)는 압축기를 경유하여 제1 냉각 공기 공급 통로(110)를 통해 공급된 냉각 공기에 포함된 이물질을 필터링 하기 위해 구비되는데, 상기 연소기 케이싱(102)의 원주 방향을 따라 링 형태로 형성된다.
상기 제1 챔버(210)는 상기 제1 필터부(120)를 통해 필터링된 이물질이 보관되는 공간을 제공하는데, 필터링된 이물질이 상기 제2 냉각 공기 공급 통로(300)를 통해 터빈 블레이드(2)를 향해 공급되는 현상을 최대한 차단하는 것이 안정적인 냉각과 상기 터빈 블레이드(2)의 표면에 대한 오염을 최소화할 수 있기 때문에 제1 챔버(210)와 제1 필터부(220)로 구성된다.
이를 위해 상기 제1 필터부(220)는 이물질의 서로 다른 크기에 따른 필터링을 위해 구비된 복수개의 단위 필터(222, 223)를 더 포함한다. 상기 단위 필터(222, 223)는 상기 연소기 케이싱(102)의 원주 방향을 기준으로 외측으로 갈수록 메쉬 간격이 조밀하게 이루어진 것을 특징으로 한다.
단위 필터(222, 223)는 서로 간에 이격된 상태로 배치되고 이물질의 크기를 고려하여 특정 메쉬를 갖도록 구성되는데, 상기 특정 메쉬는 압축기를 통해 공급된 냉각 공기의 이물질의 크기를 데이터 베이스화 하여 사전에 미리 측정된다.
이와 같이 단위 필터(222, 223)의 구성을 복수개로 구성할 경우 냉각 공기에 포함된 서로 다른 크기의 이물질을 상기 제1 챔버(210)의 내측에 안정적으로 분리시킬 수 있어 터빈 블레이드(2)의 냉각에 필요한 공기만을 제2 냉각 공기 공급 통로(300)로 공급할 수 있다.
따라서 상기 터빈 블레이드(2)에 공급되는 냉각 공기에 포함된 이물질이 최소화 될 수 있어 순순히 냉각을 위한 유체만을 안정적으로 공급하여 고온의 환경에 노출되는 상기 터빈 블레이드(2)에 대한 표면 온도를 상대적으로 하향시킬 수 있다. 또한 상기 터빈 블레이드(2)의 표면에서의 크랙 발생 또는 열 집중으로 인한 변형 발생을 최소화 할 수 있어 가스터빈의 효율 향상에도 기여할 수 있다.
참고로 단위 필터(222, 223)는 장기간 사용을 위해 부식과 산화 및 온도에 의한 변형이 발생되지 않는 스테인리스 스틸이 사용되는 것이 바람직하나 이와 유사한 특성을 갖는 다른 재질로의 대처도 가능할 수 있다.
본 실시 예에 의한 단위 필터(222, 223)는 서로 간에 밀착된 상태 또는 서로 간에 이격된 상태 중의 어느 하나의 상태로 배치된다. 첨부된 도 6의 경우 단위 필터(222, 223)가 서로 간에 밀착된 상태로 배치되어 있고, 제1 챔버(210)에 이물질이 포집된다.
첨부된 도 7의 경우 단위 필터(222, 223)는 서로 간에 이격된 상태가 유지되고, 이격된 공간에 이물질이 포집될 수 있는 공간이 형성된다. 이 경우 메쉬 단위가 상대적으로 크게 형성된 단위 필터(223)를 경유하여 이물질이 1차로 필터링된 후에, 상부에 위치된 또 다른 단위 필터(222)를 통해 2차로 이물질이 필터링 되므로 서로 다른 크기를 갖는 이물질을 서로 다른 공간에 각각 포집할 수 있는 효과를 유발할 수 있다.
따라서 냉각 공기 중에 포함된 이물질에 대한 필터링 효율이 향상되고 연소기(100)와 인접한 제1단 디스크(10)로 이동될 수 있는 이물질량을 최소화 할 수 있다.
상기 단위 필터(222, 223)가 서로 간에 이격될 경우 상기 이격된 길이(L)는 상기 단위 필터(222, 223)의 전체 두께(t)에 해당되는 길이 보다 상대적으로 길게 형성된다. 이물질 포집에 따른 공간은 단위 필터(222, 223)의 두께(t)에 해당되는 길이 보다 길게 형성되는 것이 장기간 가스 터빈이 작동되는 조건을 고려해볼 때 상대적으로 유리할 수 있어 위와 같이 배치한다.
단위 필터(222, 223)는 도면을 기준으로 연소기(100)의 축 방향에 대해 수평하게 배치되거나 일측 방향으로 경사지게 배치될 수 있으며 특별히 도면에 도시된 상태로 한정하지 않는다.
상기 단위 필터(222, 223)는 원주 방향의 메쉬 간격이 조밀하게 구성되고 중앙 위치는 상대적으로 덜 조밀하게 구성됨으로써 제1 챔버(210)로 유입된 냉각 공기 중의 이물질의 서로 다른 크기에 대한 필터링을 효율적으로 실시할 수 있다.
제1 스월러(304)는 토크 튜브(302)에 형성되되 상기 제1 냉각 공기 공급 통로(110)로 공급된 냉각 공기의 흐름을 난류로 변화시켜 상기 터빈 블레이드(2)로 공급하기 위해 형성된다.
상기 제1 스월러(304)는 제1 냉각 공기 공급 통로(110)의 출구에 해당되는 위치에 형성되므로 제2 냉각 공기 공급 통로(300)를 통해 이동되는 냉각 공기의 흐름을 와류 형태로 변화시킬 수 있다.
제2 냉각 공기 공급 통로(300)는 토크 튜브(302)의 원주 방향에 다수개가 배치되되, 상기 터빈 블레이드(2)와 대응되는 개수로 이루어진다. 상기 제2 냉각 공기 공급 통로(300)의 직경은 특별히 한정하지 않으나 상기 터빈 블레이드(2)의 냉각 대상 면적과 냉각에 필요한 유량을 수치적으로 계산하여 설정된다.
제2 냉각 공기 공급 통로(300)는 상기 토크 튜브(302)의 축 방향에서 상기 터빈 블레이드(2)를 향해 상향 경사지게 연장되는데, 상기 터빈 블레이드(2)는 상기 제2 냉각 공기 공급 통로(300)의 우측 단부 보다 상측에 위치되어 있으므로 도면에 도시된 레이아웃으로 배치된다.
상기 제2 냉각 공기 공급 통로(300)는 일정 직경으로 연장되거나, 상기 터빈 블레이드(2)를 향할수록 직경이 감소되도록 구성될 수 있다. 상기 제2 냉각 공기 공급 통로(300)의 직경이 일정하게 연장될 경우 가공이 용이하여 작업자가 상기 제2 냉각 공기 공급 통로(300)에 대한 가공을 보다 손쉽게 실시할 수 있어 작업자의 작업성이 향상된다.
또한 제2 냉각 공기 공급 통로(300)의 직경이 감소될 경우 상기 터빈 블레이드(2)로 공급되는 냉각 공기의 유속을 증가시킬 수 있어 터빈 블레이드(2)에 부착된 이물질 제거에 보다 효과적으로 대처할 수 있다.
예를 들어 상기 가스터빈이 작동된 후에 일정량의 공기를 항시 터빈 블레이드(2)의 표면으로 공급할 경우 다수개의 터빈 블레이드(2)에 대한 표면 온도를 하강시킬 수 있어 고가의 터빈 블레이드(2)에 대한 보호와 수명 연장 및 가스터빈의 효율 향상을 도모할 수 있다.
첨부된 도 8을 참조하면, 제2 이물질 포집부(400)는 상기 제2 냉각 공기 공급 통로(200)와 연통되고, 상기 제2 냉각 공기 공급 통로(300)의 상부에 위치된다. 상기 제2 이물질 포집부(400)는 냉각 공기에 포함된 이물질 중 상기 제1 냉각 공기 공급 통로(110)에서 여과되지 않은 이물질에 대한 필터링을 추가로 실시하기 위해 구비된다.
상기 제2 이물질 포집부(400)는 상기 제2 냉각 공기 공급 통로(300)와 연통된 상태로 링 형태로 형성되나 다른 형태로 형성되는 것도 가능할 수 있다.
상기 제2 이물질 포집부(400)는 도면에 도시된 크기로 한정하지 않고 변경 가능하며 상기 토크 튜브의 원주 방향을 따라 배치되고, 상기 토크 튜브(302)의 반경 방향을 기준으로 중심에서 외측 방향을 향해 직경이 감소되는 직경 감소부(410)와, 상기 직경 감소부(410)의 상측에 형성되고 포집된 이물질이 저장되도록 공간이 형성된 제2 챔버(420)를 더 포함한다.
참고로 본 실시 예에 의한 제2 이물질 포집부(400)는 전술한 제1 이물질 포집부(200)와 마찬가지로 다양한 각도와 위치에 위치될 수 있으며 반드시 도면에 도시된 위치로 한정하지 않는다.
상기 직경 감소부(410)는 도면 기준으로 좌우 대칭 형태로 형성되고 상기 제2 챔버(420)로 갈수록 직경이 감소된다. 상기 직경 감소부(410)는 직경이 제2 챔버를 향할수록 감소되게 구성되므로 유속을 증가시켜 상기 제2 챔버(420)로 이물질의 이동은 용이하게 유도한다.
상기 제2 챔버(420)는 이물질이 저장 및 보관되는 공간을 제공하는데, 상기 제2 챔버(420)로 이동된 이물질은 직경 감소부(410)에 의해 제2 냉각 공기 공급 통로(300)로 이동되는 현상을 최대한 억제하여 상기 이물질이 터빈 블레이드(2)로 공급되는 현상을 차단할 수 있다.
직경 감소부(410)는 제2 챔버(420)를 향한 직경은 감소되고 상기 직경 감소부(410)의 상면은 편평하게 형성되므로 이물질이 상기 상면에 안정적으로 적층된다. 상기 제2 챔버(420)로 유입된 이물질은 유입된 이후에 제2 냉각 공기 공급 통로(300)로 이동되는 것이 차단된다.
따라서 터빈 블레이드(2)로 공급되는 불필요한 이물질량을 최소화하여 순순한 냉각 공기만을 상기 터빈 블레이드(2)로 공급하여 안정적인 냉각을 도모할 수 있다.
또한 제2 챔버(420)에 의해 필터링된 이물질이 안정적으로 보관될 수 있어 보관에 따른 별도의 문제점이 발생되지 않는다.
본 실시 예에 의한 가스터빈의 이물질 이물질 제거장치는 터빈 블레이드의 냉각 공기에 포함된 이물질을 안정적으로 제거하는데 사용할 수 있다.

Claims (20)

  1. 가스터빈 연소기의 내측으로 냉각 공기의 이동을 위해 상기 연소기의 접선 방향에 제1 냉각 공기 공급 통로가 형성된 연소기 케이싱;
    상기 냉각 공기에 포함된 이물질을 1차로 필터링 하기 위한 제1 이물질 포집부;
    상기 연소기의 내측에 위치된 토크 튜브의 원주 방향에서 터빈 블레이드를 향해 방사 형태로 연장된 제2 냉각 공기 공급 통로; 및
    상기 제2 냉각 공기 공급 통로의 이동 경로 상에 배치되고 상기 제1 냉각 공기 공급 통로를 통해 유입된 냉각 공기에 포함된 이물질을 2차로 필터링 하기 위해 상기 제2 냉각 공기 공급 통로와 연통된 제2 이물질 포집부를 포함하는 가스터빈의 이물질 제거장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 냉각 공기 공급 통로는 상기 연소기 케이싱의 원주 방향을 따라 다수개가 배치되고, 가스터빈에 구비된 압축기에서 압축된 고압의 압축 공기가 공급되는 것을 특징으로 하는 가스터빈의 이물질 제거장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 냉각 공기 공급 통로는 길이 방향을 따라 직경이 감소되는 것을 특징으로 하는 가스터빈의 이물질 제거장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 냉각 공기 공급 통로는 내측에 형성된 나선형의 홈부를 더 포함하는 가스터빈의 이물질 제거장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 냉각 공기 공급 통로는 상기 토크 튜브의 제2 냉각 공기 공급 통로를 향해 하단이 절곡된 경로를 갖는 것을 특징으로 하는 가스터빈의 이물질 제거장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 이물질 포집부는 상기 연소기 케이싱의 원주 방향을 기준으로 외측을 향해 소정의 길이로 연장된 홈 또는 슬릿 중의 어느 하나의 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 가스터빈의 이물질 제거장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 이물질 포집부는 상기 연소기 케이싱의 원주 방향을 기준으로 일측 후방을 향해 경사지게 연장된 것을 특징으로 하는 가스터빈의 이물질 제거장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 이물질 포집부는 상기 제1 냉각 공기 공급 통로와 마주보는 상기 토크 튜브에 내측을 향해 소정의 길이로 연장된 홈 또는 슬릿 중의 어느 하나의 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 가스터빈의 이물질 제거장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 이물질 포집부는 상기 연소기 케이싱의 원주 방향과 상기 토크 튜브의 내측을 향해 각각 마주보는 상태로 소정의 길이로 연장되고, 상기 제1 냉각 공기 공급 통로를 통해 유입된 냉각 공기 중의 이물질이 상기 케이싱의 원주 방향과 토크 튜브의 내측 위치에서 각각 포집되는 것을 특징으로 하는 가스터빈의 이물질 제거장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 제1 이물질 포집부는 상기 연소기 케이싱의 길이 방향에서 복수개가 서로 간에 이격된 것을 특징으로 하는 가스터빈의 이물질 제거장치.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 이물질 포집부는 상기 연소기 케이싱의 원주 방향을 따라 배치되되, 상기 연소기 케이싱의 내측 상부를 바라보는 제1 챔버와, 상기 제1 챔버에 구비된 제1 필터부를 더 포함하는 가스터빈의 이물질 제거장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 필터부는 서로 다른 이물질의 크기에 따른 필터링을 위해 구비된 복수개의 단위 필터를 더 포함하는 가스터빈의 이물질 제거장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 단위 필터는 상기 연소기 케이싱의 원주 방향을 기준으로 외측으로 갈수록 메쉬 간격이 조밀하게 이루어진 것을 특징으로 하는 가스터빈의 이물질 제거장치.
  14. 제12 항에 있어서,
    상기 단위 필터는 서로 간에 밀착된 상태 또는 서로 간에 이격된 상태 중의 어느 하나의 상태로 배치된 것을 특징으로 하는 가스터빈의 이물질 제거장치.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 단위 필터가 서로 간에 이격될 경우 상기 이격된 길이(L)는 상기 단위 필터의 전체 두께(t)에 해당되는 길이 보다 상대적으로 길게 연장된 가스터빈의 이물질 제거장치.
  16. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 냉각 공기 공급 통로는 상기 토크 튜브의 축 방향에서 상기 터빈 블레이드를 향해 상향 경사지게 연장된 것을 특징으로 하는 가스터빈의 이물질 제거장치.
  17. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 냉각 공기 공급 통로는 일정 직경으로 연장된 것을 특징으로 하는 가스터빈의 이물질 제거장치.
  18. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 이물질 포집부는 상기 제2 냉각 공기 공급 통로의 상부에 위치된 것을 특징으로 하는 가스터빈의 이물질 제거장치.
  19. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 이물질 포집부는 상기 토크 튜브의 원주 방향을 따라 배치되고, 상기 토크 튜브의 반경 방향을 기준으로 중심에서 외측 방향을 향해 직경이 감소되는 직경 감소부; 상기 직경 감소부의 상측에 형성되고 포집된 이물질이 저장되도록 공간이 형성된 제2 챔버를 더 포함하는 가스터빈의 이물질 제거장치.
  20. 제1 항에 있어서,
    상기 터빈 블레이드는,
    상기 연소기와 인접한 제1단 디스크에 장착된 제1 터빈 블레이드인 것을 특징으로 하는 가스터빈의 이물질 제거장치.
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