KR101187915B1 - Gas turbine system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 가스 터빈 시스템에 관련된 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈 시스템은, 제1압축부 및 상기 제1압축부와 다른 방식의 제2압축부를 구비하며 다단으로 이루어지는 압축 유니트와, 상기 압축 유니트에 의해 압축된 기체와 연료를 반응시켜 연소시키는 연소부와, 상기 연소부에서 발생하는 연소 가스에 의해서 회전되는 터빈부와, 상기 터빈부의 회전력의 일부를 상기 압축 유니트에 전달하는 회전력 전달수단과, 상기 터빈부의 회전력의 다른 일부를 전달받아 구동되는 제1장치를 구비하며, 상기 압축 유니트는 상기 터빈부 또는 상기 제1장치 중 적어도 하나로부터 분리 가능하게 배치된다. The present invention relates to a gas turbine system, and a gas turbine system according to an embodiment of the present invention includes a first compression unit and a second compression unit having a second compression unit different from the first compression unit, and having a multistage compression unit; A combustion unit for reacting and combusting the gas compressed by the compression unit and fuel, a turbine unit rotated by the combustion gas generated in the combustion unit, and a rotational force transmission for transmitting a part of the rotational force of the turbine unit to the compression unit. Means, and a first device driven by receiving another part of the rotational force of the turbine unit, wherein the compression unit is detachably disposed from at least one of the turbine unit and the first device.
Description
본 발명은 가스 터빈 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a gas turbine system.
가스 터빈은 브레이튼 사이클(Brayton cycle)을 이용하는 장치로서, 연소 가스의 흐름으로부터 터빈의 회전력을 얻는다. A gas turbine is a device that uses a Brayton cycle, and obtains the rotational force of the turbine from the flow of combustion gas.
이러한 가스 터빈은 기존의 왕복동 방식의 내연기관에 비해서 중량 대비 출력이 높고, 대기 오염 물질의 배출량도 적어서 고출력 청정 엔진으로 각광받고 있다. These gas turbines are spotlighted as high power clean engines because they have a higher power-to-weight ratio and lower emissions of air pollutants than conventional reciprocating internal combustion engines.
일반적으로 가스 터빈은 흡입 공기를 압축하는 압축기, 연료와 압축 공기를 혼합하여 연소시키는 연소부, 고압의 연소 가스로부터 회전력을 얻어 회전되는 터빈을 구비한다. Generally, a gas turbine includes a compressor that compresses intake air, a combustion unit that mixes and combusts fuel and compressed air, and a turbine that rotates by obtaining rotational force from a high-pressure combustion gas.
가스 터빈은 터빈의 회전력을 차량 또는 선박을 추진력으로 사용하는 엔진 시스템에 채용될 수도 있고, 터빈의 회전력을 발전기의 구동에 사용하는 발전 시스템에 채용될 수도 있다. The gas turbine may be employed in an engine system using the rotational force of the turbine as a driving force for a vehicle or a ship, or may be employed in a power generation system using the rotational force of the turbine for driving a generator.
가스 터빈은 공기를 압축하기 위해서 축류식 압축기 또는 원심식 압축기를 사용할 수 있다. Gas turbines may use axial or centrifugal compressors to compress air.
가스 터빈이 축류식 압축기를 사용하는 경우, 원심식 압축기를 사용하는 경우에 비해서, 동일 유량에 대해서 그 직경을 작게 할 수 있다는 장점이 있다. 그러나, 축류식 압축기는 다단으로 구성할 경우 회전축이 과도하게 길어져 회전축의 비틀림 또는 진동의 증가 등이 문제될 수 있으며, 인터쿨러를 적용하기 어렵다는 문제가 있다. When the gas turbine uses an axial compressor, there is an advantage that the diameter can be reduced for the same flow rate as compared with the case of using the centrifugal compressor. However, when the axial compressor is configured in multiple stages, the rotation shaft is excessively long, which may cause problems such as torsion or increase in vibration of the rotation shaft, and it is difficult to apply an intercooler.
한편, 가스 터빈이 원심식 압축기를 사용하는 경우, 원심식 압축기를 다단으로 구성하고 인터쿨러를 적용함으로써 공기의 압축 효율을 효과적으로 증가시킬 수 있다. 그런데, 이러한 가스 터빈은 용량 및 출력이 커질수록, 원심식 압축기의 유량을 증가시키기 위해서 원심식 압축기의 직경이 함께 커져 설치가 곤란하고 제조 단가가 매우 증가하는 문제가 있다. 특히 대용량의 가스 터빈의 경우에는 이러한 문제가 심각하게 대두될 수 있다. On the other hand, when the gas turbine uses a centrifugal compressor, the compression efficiency of the air can be effectively increased by configuring the centrifugal compressor in multiple stages and applying an intercooler. However, such a gas turbine has a problem in that as the capacity and output increase, the diameter of the centrifugal compressor increases in order to increase the flow rate of the centrifugal compressor, which makes it difficult to install and increases the manufacturing cost. Especially in the case of large gas turbines, this problem can be serious.
상기의 문제를 해결하기 위하여 본 발명의 일부 측면은, 압축기가 높은 압축 효율을 유지하면서도, 전체적인 크기, 중량 및 제조 단가의 과도한 상승이 없이 대용량화가 가능한 가스 터빈 시스템을 제공함에 목적이 있다. In order to solve the above problems, some aspects of the present invention is to provide a gas turbine system capable of large capacity without excessively increasing the overall size, weight and manufacturing cost, while maintaining a high compression efficiency.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따른 가스 터빈 시스템은, 제1압축부 및 상기 제1압축부와 다른 방식의 제2압축부를 구비하며 다단으로 이루어지는 압축 유니트와, 상기 압축 유니트에 의해 압축된 기체와 연료를 반응시켜 연소시키는 연소부와, 상기 연소부에서 발생하는 연소 가스에 의해서 회전되는 터빈부와, 상기 터빈부의 회전력의 일부를 상기 압축 유니트에 전달하는 회전력 전달수단과, 상기 터빈부의 회전력의 다른 일부를 전달받아 구동되는 제1장치를 구비하며, 상기 압축 유니트는 상기 터빈부 또는 상기 제1장치 중 적어도 하나로부터 분리 가능하게 배치된다. In order to achieve the above object, a gas turbine system according to an aspect of the present invention includes a first compression unit and a second compression unit different from the first compression unit, and a multistage compression unit and the compression unit. A combustion unit for reacting and combusting the compressed gas and the fuel by combustion, a turbine unit rotated by combustion gas generated in the combustion unit, rotational force transmission means for transmitting a part of the rotational force of the turbine unit to the compression unit, and And a first device driven by receiving another portion of the rotational force of the turbine unit, wherein the compression unit is disposed to be detachable from at least one of the turbine unit and the first device.
또한 상기 제1압축부는 출류식 압축기이며, 상기 제2압축부는 원심식 압축기일 수 있다. The first compression unit may be an outlet type compressor, and the second compression unit may be a centrifugal compressor.
또한 상기 제1압축부는, 상기 압축 유니트의 최선단에 위치할 수 있다. 이 경우, 제2압축부는 복수 개로 이루어지며, 상기 제1압축부의 후단에 다단으로 연결될 수도 있다. The first compression unit may be located at the top of the compression unit. In this case, the second compression unit may be formed in plural, and may be connected to the rear end of the first compression unit in multiple stages.
또한 상기의 가스 터빈 시스템은, 상기 제1압축부와 상기 제2압축부 사이를 지나는 기체를 냉각시키는 제1인터쿨러를 더 구비할 수 있다. The gas turbine system may further include a first intercooler configured to cool a gas passing between the first compression unit and the second compression unit.
또한 상기 제2압축부는, 다단으로 연결된 복수 개로 이루어지며, 상기 가스 터빈 시스템은 각 제2압축부 사이를 지나는 기체를 냉각시키는 제2인터쿨러를 더 구비할 수 있다. The second compression unit may include a plurality of stages connected in multiple stages, and the gas turbine system may further include a second intercooler configured to cool the gas passing between the second compression units.
또한 상기의 가스 터빈 시스템은, 상기 터빈부에서 배출되는 연소 가스의 열로 상기 압축 유니트에서 압축된 유체를 가열하는 재열기를 더 구비할 수도 있다. In addition, the gas turbine system may further include a reheater for heating the fluid compressed in the compression unit with the heat of the combustion gas discharged from the turbine unit.
또한 상기의 가스 터빈 시스템은, 상기 압축 유니트에서 압축된 기체의 수분을 부가하여 상기 재열기로 유입시키는 증습기를 더 구비할 수 있다. In addition, the gas turbine system may further include a humidifier for adding moisture of the gas compressed in the compression unit to the reheater.
또한 상기 회전력 전달수단은, 상기 터빈부의 회전축과, 상기 제1압축부의 회전축과, 상기 제2압축부의 회전축과, 상기 터빈부의 회전축, 상기 제1압축부의 회전축 및 상기 제2압축부의 회전축이 함께 회전되도록 이들을 서로 연결시키는 기어 시스템을 구비할 수 있다. In addition, the rotational force transmission means, the rotary shaft of the turbine unit, the rotary shaft of the first compression unit, the rotary shaft of the second compression unit, the rotary shaft of the turbine unit, the rotary shaft of the first compression unit and the rotary shaft of the second compression unit rotate together. It may be provided with a gear system that connects them to each other.
또한 상기 기어 시스템은, 일측이 상기 제1압축부의 회전축 및 상기 제2압축부의 회전축과 기어 결합되며 타측이 상기 터빈부의 회전축에 기어 결합되는 샤프트를 구비할 수 있다. The gear system may include a shaft having one side gear-coupled with the rotation shaft of the first compression unit and the rotation shaft of the second compression unit, and the other side gear-coupled with the rotation shaft of the turbine unit.
또한 상기 터빈부는, 다단으로 연결된 복수 개로 이루어질 수 있다. In addition, the turbine unit may be formed of a plurality of connected in multiple stages.
한편, 제1장치는 발전기일 수 있으며, 이 경우 상기 발전기는, 상기 터빈부의 회전축에 기어 결합된 회전자를 구비할 수 있다. On the other hand, the first device may be a generator, in this case, the generator may include a rotor gear coupled to the rotating shaft of the turbine portion.
본 발명의 일 측면에 따른 가스 터빈 시스템에 의하면, 압축기가 높은 압축 효율을 유지하면서도, 전체적인 크기, 중량 및 제조 단가의 과도한 상승이 없이 대용량화가 가능하다. According to the gas turbine system according to an aspect of the present invention, while the compressor maintains a high compression efficiency, it is possible to increase the capacity without excessive increase in the overall size, weight and manufacturing cost.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈 시스템의 개략적인 사시도이다.
도 2 및 도 3은 도 1의 가스 터빈 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 가스 터빈 시스템의 개략적인 구성도이다. 1 is a schematic perspective view of a gas turbine system according to an embodiment of the present invention.
2 and 3 are schematic configuration diagrams of the gas turbine system of FIG. 1.
4 is a schematic structural diagram of a gas turbine system according to another embodiment of the present invention.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈 시스템에 대해서 설명한다. 도면에 있어서 동일한 부재번호를 가지는 구성은 실질적으로 동일한 구성임을 의미한다. Hereinafter, a gas turbine system according to an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the drawings, a configuration having the same member number means substantially the same configuration.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈 시스템의 개략적인 사시도이며, 도 2 및 도 3은 도 1의 가스 터빈 시스템의 개략적인 구성도이다. 1 is a schematic perspective view of a gas turbine system according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2 and 3 are schematic configuration diagrams of the gas turbine system of FIG. 1.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 가스 터빈 시스템(1)은, 압축 유니트(100), 제1인터쿨러(210), 제2인터쿨러(220), 증습기(700), 연소부(300), 터빈부(400), 재열기(500), 회전력 전달 수단 및 제1장치를 구비한다. 1 to 3, the
압축 유니트(100)는 공기(A)를 흡입하여 압축하기 위한 것으로, 제1압축부(110)와 제2압축부(122,124)를 구비한다. The
도 1 및 도 2를 참조하면, 제1압축부(110)는 축류식 압축기(axial flow compressor)이다. 축류식 압축기는 유입된 유체를 회전축과 나란한 방향으로 이동시키면서 압축하는 장치로써, 원심식 압축기(centrifugal compressor)와 비교할 때 동일 유량에 대해서 작은 직경을 가질 수 있다. 1 and 2, the
도 2 및 도 3을 참조하면, 제2압축부(122,124)는 제1압축부와는 다른 방식으로 유체를 압축시키는 원심식 압축기이며, 복수 개로 이루어진다. 원심식 압축기는 임펠러의 회전력에 의한 원심력으로 유체에 압력을 가하는 압축기로써, 단당 압력비가 높고, 구조가 간단하여 제조 단가가 낮으며, 인터쿨러의 적용이 비교적 용이한 장점을 가진다. 본 실시예에서 제2압축부(122,124)는 제1압축부(110)에서 유출된 압축 공기(AC1)를 재압축시키는 제1원심식 압축기(122)와, 제1원심식 압축기(122)에서 유출된 압축 공기(AC2)를 재압축시키는 제2원심식 압축기(124)를 구비함으로써, 다단으로 구성된다.2 and 3, the
제1원심식 압축기(122)와 제2원심식 압축기(124)는, 도 3에 도시된 바와 같이 하나의 회전축(123)의 양측에 결합되어 함께 구동될 수도 있다. As shown in FIG. 3, the first
제1인터쿨러(210)는 제1압축부(110)에서 유출되어 제1원심식 압축기(122)로 유입되는 압축 공기(AC1)를 냉각시키는 역할을 한다. 제1압축부(110)로 유입된 공기(A)는 압축되면서 온도가 상승하게 되는데, 이러한 온도 상승은 압축 공기(AC1)의 체적 팽창을 유발하므로 압축 효율을 저하시킬 수 있다. 제1인터쿨러(210)는 압축 기체(AC1)를 냉각시켜 줌으로써 압축 효율이 저하되는 것을 효과적으로 억제해준다. 제1인터쿨러(210)는 공냉식으로 구성될 수도 있고 수냉식으로 구성될 수도 있다. The
제2인터쿨러(220)는 제1원심식 압축기(122)에서 유출되어 제2원심식 압축기(124)로 유입되는 압축 공기(AC2)를 냉각시키는 역할을 한다. 제2인터쿨러(220)도 제1인터쿨러(210)와 마찬가지로 압축 효율이 저하되는 것을 효과적으로 억제해준다. The
증습기(700)는 압축 유니트(100)에서 압축된 공기(AC3)가 재열기(500)로 유입되기 전에 그 압축 공기(AC3)에 수분을 부가하는 역할을 한다. 압축 공기(AC3)에 수분이 부가되면, 재열기(500)에서 압축 공기(AC3)와 배기 연소 가스(CG) 사이의 열교환이 더욱 효과적으로 이루어진다. 또한 압축 공기에 수분이 부가됨으로써, 압축 공기(AC3)의 질량 증가에 따른 터빈부(400)의 출력 향상 및 효율 향상의 효과를 도모할 수도 있다.The
연소부(300)는 압축 유니트(100)에서 압축된 압축 공기(AC3)와 연료(F)를 혼합하여 연소시키는 역할을 한다. 연료(F)가 연소되면 고온, 고압의 연소 가스(CG)가 형성된다. 연소부(300)는 이러한 연소 가스(CG)를 터빈부(400)의 내부로 분사한다.
터빈부(400)는 연소부(300)에서 형성된 고온, 고압의 연소 가스(CG)의 흐름을 회전력으로 변환하는 역할을 한다. 즉, 연소 가스(CG)가 터빈 블레이드를 지나가면 터빈부(400)의 회전축(401)이 회전된다. 터빈부(400)의 회전력의 일부는 압축 유니트(100)를 구동하는데 사용되며, 다른 일부는 제1장치를 구동시키는 데 사용된다. 터빈 블레이드를 통과한 연소 가스(CG)는 재열기(500)를 지나 배기 덕트(450)으로 배출된다.
재열기(500)는 터빈부(400)에서 배출된 고온의 연소 가스(CG)와, 증습기(700)를 지난 압축 공기(AC3) 사이에서 열교환이 이루어지도록 하는 역할을 한다. 즉, 재열기(500)에 의해서, 터빈부(400)에서 배출된 연소 가스(CG)의 온도는 하강하게 되고, 증습기(700)를 지난 압축 공기(AC3)의 온도를 상승하게 된다. 이처럼, 증습기(700)는 터빈부(400)를 통과한 연소 가스(CG)의 열 에너지 중 일부를 터빈부(400)의 동력으로 회수하는 역할을 함으로써 터빈부(400)의 출력을 더욱 증가시킬 수 있다. 재열기(500)는 복수의 덕트를 구비하되, 그 덕트의 내부로는 증습기(700)를 지난 압축 공기(AC3)를 통과시키고, 그 덕트의 외부로는 터빈부(400)에서 배출된 연소 가스(CG)가 지나가도록 함으로써, 그 덕트를 통해서 열교환이 이루어지도록 구성될 수 있다. 재열기(500)는 터빈부에서 배출되는 연소 가스(CG)의 조건, 설치장소, 용도에 따라 채널형(Channel Type), 방사형(Radiation Type), 연통 튜브식(Flue Tube Type)등 다양한 형태가 사용될 수 있다. The
회전력 전달 수단은 터빈부(400)의 회전력의 일부를 압축 유니트(100) 및 제1장치로 전달하는 역할을 한다. 본 실시예에서 회전력 전달 수단은 기어 시스템(800)으로 구성되며, 기어 시스템(800)은 제1기어 박스(810), 제2기어 박스(830) 및 이들을 연결하는 샤프트(820)를 구비한다. The rotational force transmission means serves to transmit a part of the rotational force of the
제1기어 박스(810)는 제1기어(812)와, 제1기어(812)에 기어 결합된 제2 및 제3기어(814,816)를 구비한다. 제1기어(812)는 샤프트(820)의 일측에 연결되며, 제2기어(814)는 제1압축부(110)의 회전축(111)과 연결되며, 제3기어(816)는 제1 및 제2원심식 압축기(122,124)의 회전축(123)에 연결된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제1기어(812)는 불 기어(bull gear)이며, 제2 및 제3기어(814,816)는 피니언 기어(pinion gear)일 수도 있다. The
제2기어 박스(830)는 제4기어(832), 제5기어(834) 및 제6기어(835)를 구비한다. 제4기어(832)는 샤프트(820)의 타측에 연결됨과 동시에 제1장치에 연결되며, 제5기어(834)는 제4기어(832)와 제6기어(835)를 기어 결합시키며, 제6기어(835)는 터빈부(400)의 회전축(401)에 연결된다. 제4 내지 제6기어(832,834,836)의 기어 비를 조절하면, 제4 내지 제6기어(832,834,836)의 상대 회전수를 조절할 수 있다.The
샤프트(820)는 제1기어 박스(810)의 제1기어(812)에 연결되고, 타측이 제2기어 박스(830)의 제4기어(832)에 연결되어 있다. 즉, 샤프트(820)는 일측이 제1 내지 제3기어(812,814,816)에 의해 제1압축부(110) 및 제2압축부(122,124)와 기어 결합되고, 타측이 제4 내지 제6기어(835)에 의해서 터빈부(400)의 회전축(401)과 기어 결합됨으로써, 터빈부(400)의 회전축(401)과 제1압축부(110) 및 제2압축부(122,124)의 회전축(111,123)이 함께 회전되도록 한다. The
제1장치는 터빈부(400)의 회전력 중 압축 유니트(100)를 구동에 사용된 일부를 제외한 다른 일부를 이용하여 구동되는 장치로, 터빈부(400)의 회전력을 전달받아 작동되는 것이면 어떠한 것이든 가능하다. 예를 들어 제1장치는 터빈부(400)의 회전력을 이용하여 추진력을 발생시키는 차량, 선박이 될 수도 있고, 터빈부(400)의 회전력을 전기적 에너지로 변환시키는 발전기(600)일 수도 있다. The first device is a device that is driven by using a part other than the part used to drive the
본 실시예에서는 제1장치가 발전기(600)인 것을 예로 들어 설명한다. In the present embodiment, a description will be given taking the example that the first device is the
발전기(600)는 코일(620)과 그 코일(620) 내부에 배치된 회전자(610)를 구비한다. The
회전자(610)는 자력을 가지는 물질, 예컨대 영구자석을 구비하며, 코일(620)의 내부에 회전가능하게 배치된다. 회전자(610)는 제4기어(832)에 연결된 발전기(600)의 회전축(611)에 결합되어 제4기어(832)와 함께 회전된다. 따라서 회전자(610)는 제4 내지 제6기어(832,834,835)에 의해서 터빈부(400)의 회전축(401)과 기어 결합됨으로써 터빈부(400)의 회전력을 전달받는다. 코일(620)의 내부에서 회전자(610)가 회전함에 따라서 코일(620) 내부에는 자기장의 변화가 발생하므로 전자기 유도법칙에 의해서 전력이 발생한다. The
발전기(600)의 회전축(611)은 터빈부(400)의 회전축(401)에 기어 결합되어 있으므로, 발전기(600)와 터빈부(400)은 용이하게 분리가 가능하다. 결과적으로 압축 유니트(100), 터빈부(400), 발전기(600)는 각각 분리 및 교체가 가능하다. 따라서, 본 실시예에 따른 가스 터빈 시스템(1)은 설치 및 유지 보수 측면에서 우월한 효과를 가진다. Since the rotary shaft 611 of the
한편, 본 실시예에서 발전기(600)의 회전축은 제4기어(832)에 결합되는 것으로 설명하였으나, 이와는 달리 제4기어(832)와는 별도의 다른 기어에 결합될 수도 있다. Meanwhile, in the present embodiment, the rotation shaft of the
이상에서 설명한 가스 터빈 시스템(1)에 따르면, 압축 유니트(100)가 공기(A)를 다단의 압축기(110,122,124)를 이용하여 단계적으로 압축하며, 각 압축기(110,122,124)를 통과한 압축 공기(AC1,AC2,AC3)를 제1 및 제2인터쿨러(210,220)를 이용하여 냉각함으로써, 공기(A)의 압축 효율을 효과적으로 높일 수 있다. According to the
또한 본 실시예에 따른 가스 터빈 시스템(1)은, 원심식 압축기만을 다단으로 구비한 종래의 가스 터빈과는 달리, 축류식 제1압축부(110)와 원심식 제2압축부(122,124)를 혼합하여 구비한 압축 유니트(100)를 구비함으로써 압축 효율을 유지하면서도 그 크기 및 중량의 증가가 효과적으로 억제될 수 있다. In addition, the
한편, 원심식 압축기만을 다단으로 구비한 종래의 가스 터빈의 경우, 최전단의 원심식 압축기는 압축되지 않은 큰 체적의 공기를 흡입하여 압축해야 하므로 그 직경이 후단의 원심식 압축기보다 더 클 것이 요구되는데, 본 실시예에 따른 가스 터빈 시스템(1)의 압축 유니트(100)는, 최전단에 축류식 제1압축부(110)를 배치함으로써, 더욱 효과적으로 가스 터빈 시스템(1)의 부피 및 중량을 감소시킬 수 있다. On the other hand, in the case of a conventional gas turbine having only a centrifugal compressor in multiple stages, the front end centrifugal compressor needs to suck and compress a large volume of uncompressed air, so that its diameter is larger than that of the latter centrifugal compressor. In the
따라서, 본 실시예에 따른 가스 터빈 시스템(1)은 종래의 가스 터빈에 비해서 작은 크기 및 작은 중량으로도 대용량 및 고출력을 실현할 수 있다. 결과적으로 본 실시예에 따른 가스 터빈 시스템(1)은 종래의 가스 터빈에 비해서, 제조 단가 및 설치 공간의 확보의 측면에서 매우 유리하며, 대용량 및 고출력의 가스 터빈 시스템에 적합하다. Therefore, the
또한 본 실시예에서는 제1압축부(110)의 회전축(111) 및 제2압축부(122,124)의 회전축(123)과, 터빈부(400)의 회전축(401)을 샤프트(820)로 연결함으로써, 제1압축부(110)와 제2압축부(122,124)는 터빈부(400)로부터 이격되게 배치될 수 있다. 또한 제1압축부(110) 및 제2압축부(122,124)의 회전축(111,123)은 터빈부(400)의 회전축(401)에 기어 결합되어 있으므로 터빈부(400)로부터 분리가 가능하다. 이와 같이 제1압축부(110) 및 제2압축부(122,124)는 터빈부(400)로부터 이격되고, 제1압축부(110) 및 제2압축부(122,124)는 터빈부(401)로부터 분리가 가능하므로, 제1압축부(110) 및 제2압축부(122,124)는 터빈부(401)와 독립적으로 교체 또는 수리될 수 있다. In the present embodiment, by connecting the
한편, 상술한 실시예에 따른 가스 터빈 시스템(1)은 하나의 제1압축부(110)와 두 개의 제2압축부(122,124)를 구비하는 것으로 설명하였으나, 이와는 달리 하나의 제1압축부(110)와 하나의 제2압축부(120)만을 구비할 수도 있고, 하나 이상의 제1압축부(110)와 세 개 이상의 제2압축부(120)를 구비할 수도 있다. 또한 상술한 실시예에 따른 가스 터빈 시스템(1)은 하나의 터빈부(400)를 구비하는 것으로 설명하였으나, 이와는 달리 다단의 터빈부를 구비할 수도 있다. Meanwhile, the
즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 가스 터빈 시스템(2)은 축류식의 제1압축부(110) 하나와 이에 순차적으로 연결되는 3개의 원심식 제2압축부(122,124,126)를 구비할 수도 있다. 이 경우 각 제2압축부(122,124)에서 유출되는 압축 공기를 냉각시키기 위해서 복수의 제2인터쿨러(220)를 구비할 수도 있다. 또한 본 실시예에 따른 가스 터빈 시스템(2)은 다단의 터빈부(410,420)를 구비할 수도 있다. That is, as shown in Figure 4, the
또한, 상술한 실시예에 따른 가스 터빈 시스템(1)은 축류식의 제1압축부(110)가 압축 유니트(100)의 최선단에 위치하는 하는 것으로 설명하였으나, 축류식의 제1압축부(110)와 원심식의 제2압축부(120)의 배치 순서는 유량, 압축비, 압축효율 등을 고려하여 적절히 재배치될 수 있다. 예를 들어, 원심식의 제2압축부(120)를 압축 유니트(100)의 최선단에 위치시킬 수도 있고, 원심식의 제2압축부(120)의 후단에 축류식의 제1압축부(110)를 다단 연결시킬 수도 있으며, 축류식의 제1압축부(110)와 원심식의 제2압축부(120)를 교번되게 배치할 수도 있다. In addition, the
또한 본 실시예에서 기어 시스템(800)은 제1 내지 제6기어(812,814,816,832,834,836)을 구비하는 것으로 설명하였으나, 기어 시스템(800)은 이에 한정되지 않으며, 터빈부(400)의 회전력을 압축 유니트(100) 또는 발전기(600)로 전달할 수 있다면 어떠한 기어 시스템도 가능하다. In addition, in the present embodiment, the
뿐만 아니라 기어 시스템(800)은 변속 장치를 더 구비할 수도 있다. 예컨대 제2기어 박스(830)는 변속 기어를 포함하는 변속 장치일 수도 있다. 기어 시스템(800)이 변속 장치를 구비하는 경우, 터빈부(400)의 회전축(401), 제1압축부(110)의 회전축(111), 제2압축부(122,124)의 회전축(123) 및 발전기(600)의 회전축(611)의 회전수의 비 및 토크 비를 적절하게 조절할 수도 있다.In addition, the
이상, 본 발명의 일부 실시예에 대해 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범주 내에서 다양한 형태로 구체화될 수 있다. As mentioned above, although some embodiments of the present invention have been described, the present invention is not limited thereto and may be embodied in various forms within the scope of the technical idea of the present invention.
1,2 ... 가스 터빈 시스템 100 ... 압축 유니트
110 ... 제1압축부 120 ... 제2압축부
210 ... 제1인터쿨러 220,230 ... 제2인터쿨러
300 ... 연소부 400 ... 터빈부
500 ... 재열기 600 ... 발전기
700 ... 증습기 800 ... 기어 시스템1,2 ...
110 ...
210 ... first intercooler 220,230 ... second intercooler
300 ...
500 ...
700 ...
Claims (13)
상기 압축 유니트에 의해 압축된 기체와 연료를 반응시켜 연소시키는 연소부;
상기 연소부에서 발생하는 연소 가스에 의해서 회전되는 터빈부;
상기 터빈부의 회전력의 일부를 상기 압축 유니트에 전달하는 회전력 전달수단; 및
상기 터빈부의 회전력의 다른 일부를 전달받아 구동되는 제1장치;를 구비하며,
상기 압축부는,
상기 터빈부 또는 상기 제1장치 중 적어도 하나로부터 분리 가능하게 배치되는 가스 터빈 시스템.A compression unit having a first compression unit and a second compression unit different from the first compression unit, and having a multistage;
A combustion unit which reacts and combusts the gas compressed by the compression unit with fuel;
A turbine unit rotated by the combustion gas generated in the combustion unit;
Rotational force transmission means for transmitting a portion of the rotational force of the turbine portion to the compression unit; And
And a first device driven by receiving another part of the rotational force of the turbine unit.
The compression unit,
A gas turbine system disposed detachably from at least one of the turbine portion or the first device.
상기 제1압축부는 축류식 압축기이며,
상기 제2압축부는 원심식 압축기인 가스 터빈 시스템. The method of claim 1,
The first compression unit is an axial compressor,
The second compressor is a gas turbine system centrifugal compressor.
상기 제1압축부는,
상기 압축 유니트의 최선단에 위치하는 가스 터빈 시스템.The method of claim 2,
The first compression unit,
Gas turbine system located at the top of the compression unit.
상기 제2압축부는,
복수 개로 이루어지며, 상기 제1압축부에 후단에 다단으로 연결되는 가스 터빈 시스템.The method of claim 3,
The second compression unit,
The gas turbine system is composed of a plurality of, the first compression unit is connected to the rear end in multiple stages.
상기 제1압축부와 상기 제2압축부 사이를 지나는 기체를 냉각시키는 제1인터쿨러를 더 구비하는 가스 터빈 시스템. The method of claim 1,
And a first intercooler for cooling the gas passing between the first and second compression units.
상기 제1압축부는 최선단에 배치되며,
상기 제2압축부는 다단으로 연결된 복수 개로 이루어지며,
상기 각 제2압축부 사이를 지나는 기체를 냉각시키는 제2인터쿨러를 더 구비하는 가스 터빈 시스템.The method of claim 5,
The first compression portion is disposed at the top end,
The second compression unit is made of a plurality of connected in multiple stages,
And a second intercooler for cooling the gas passing between the second compression units.
상기 터빈부에서 배출되는 연소 가스의 열로 상기 압축 유니트에서 압축된 유체를 가열하는 재열기를 더 구비하는 가스 터빈 시스템.The method of claim 1,
And a reheater for heating the fluid compressed in the compression unit with the heat of the combustion gas discharged from the turbine unit.
상기 압축 유니트에서 압축된 기체의 수분을 부가하여 상기 재열기로 유입시키는 증습기를 더 구비하는 가스 터빈 시스템. The method of claim 7, wherein
And a humidifier for adding moisture of the gas compressed in the compression unit to the reheater.
상기 회전력 전달수단은,
상기 터빈부의 회전축과,
상기 제1압축부의 회전축과,
상기 제2압축부의 회전축과,
상기 터빈부의 회전축, 상기 제1압축부의 회전축 및 상기 제2압축부의 회전축이 함께 회전되도록 이들을 서로 연결시키는 기어 시스템을 구비하는 가스 터빈 시스템.The method of claim 1,
The rotational force transmission means,
A rotating shaft of the turbine portion,
A rotating shaft of the first compression unit;
A rotating shaft of the second compression unit;
And a gear system for connecting them to each other such that the rotary shaft of the turbine portion, the rotary shaft of the first compression portion, and the rotary shaft of the second compression portion are rotated together.
상기 기어 시스템은,
일측이 상기 제1압축부의 회전축 및 상기 제2압축부의 회전축과 기어 결합되며, 타측이 상기 터빈부의 회전축에 기어 결합되는 샤프트를 구비하는 가스 터빈 시스템. 10. The method of claim 9,
The gear system,
A gas turbine system having one side gear-coupled with the rotation shaft of the first compression unit and the rotation shaft of the second compression unit, the other side is gear coupled to the rotation shaft of the turbine unit.
상기 터빈부는,
다단으로 연결된 복수 개로 이루어지는 가스 터빈 시스템. The method of claim 1,
The turbine unit,
Gas turbine system consisting of a plurality of stages connected in multiple stages.
상기 제1장치는,
발전기인 가스 터빈 시스템. The method of claim 1,
The first device comprises:
Gas turbine system that is a generator.
상기 발전기는,
상기 터빈부의 회전축에 기어 결합된 회전자를 구비하는 가스 터빈 시스템. The method of claim 12,
The generator,
Gas turbine system having a rotor gear coupled to the rotary shaft of the turbine portion.
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JPH11294185A (en) | 1998-04-09 | 1999-10-26 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Multistage compressor structure |
JP2003148824A (en) | 2001-11-13 | 2003-05-21 | Daikin Ind Ltd | Air conditioner |
WO2009086190A2 (en) | 2007-12-21 | 2009-07-09 | Green Partners Technology Holdings Gmbh | Gas turbine systems and methods employing a vaporizable liquid delivery device |
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- 2010-12-15 KR KR1020100128615A patent/KR101187915B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11294185A (en) | 1998-04-09 | 1999-10-26 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Multistage compressor structure |
JP2003148824A (en) | 2001-11-13 | 2003-05-21 | Daikin Ind Ltd | Air conditioner |
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