KR102002223B1 - 터빈 케이싱 및 이를 포함하는 터빈 및 가스터빈 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 케이싱의 플랜지부를 선택적으로 가열하는 히팅부재를 설치함으로써, 가스터빈의 기동 시 발생하는 케이싱과 플랜지부와의 온도불평형을 감소시킬 수 있는 터빈케이싱 및 이를 포함하는 터빈 및 가스터빈을 제공하기 위한 것으로, 가스터빈의 운전 시 연소기에서 공급되는 연소가스에 의해 회전하는 타이로드의 외주면에 다단으로 장착되는 터빈 로터와 연소가스의 흐름방향을 가이드하는 터빈 베인을 수용하는 터빈 케이싱에 있어서, 반원통 형상으로 이루어지는 상부케이싱부와, 상기 상부케이싱부의 양단에 형성되는 상부플랜지부를 포함하는 상부 케이싱; 상기 상부 케이싱부와 대응되는 형상을 가지는 반통형상의 하부케이싱부와, 상기하부케이싱부의 양단에 형성되며 상기 상부플랜지부에 맞닿는 하부플랜지부를 포함하는 하부 케이싱; 상기 상부플랜지와 상기 하부플랜지에 삽입되어 상기 상부 케이싱과 상기 하부 케이싱을 체결하는 체결부재; 및 상기 상부플랜지부 및 하부플랜지부를 선택적으로 가열시키는 히팅부를 포함하는 터빈 케이싱 및 이를 포함하는 터빈 및 가스터빈을 제공한다.

Description

터빈 케이싱 및 이를 포함하는 터빈 및 가스터빈{Turbine casing and turbine and gas turbine comprising the same}
본 발명은 터빈 케이싱 및 이를 포함하는 터빈 및 가스터빈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가스터빈의 시동 시 터빈케이싱의 몸체부 및 플랜지부의 열팽창불균형을 감소시키는 터빈 케이싱 및 이를 포함하는 터빈 및 가스터빈에 관한 것이다.
터빈이란 증기, 가스와 같은 압축성 유체의 흐름을 이용하여 충동력 또는 반동력으로 회전력을 얻는 기계장치로, 증기를 이용하는 증기터빈 및 고온의 연소가스를 이용하는 가스터빈 등이 있다. 이 중, 가스터빈은 크게 압축기와 연소기와 터빈으로 구성되며, 상기 압축기는 공기를 도입하는 공기 도입구가 구비되고, 압축기 케이싱 내에 다수개의 압축기 베인과, 압축기 블레이드가 교대로 배치되어 있다.
연소기는 상기 압축기에서 압축된 압축 공기에 대하여 연료를 공급하고 버너로 정화함으로써 고온고압의 연소 가스가 생성된다. 터빈은 터빈 케이싱 내에 복수의 터빈 베인과, 터빈 블레이드가 교대로 배치되어 있다. 또한, 압축기와 연소기와 터빈 및 배기실의 중심부를 관통하도록 로터가 배치되어 있다.
이러한 가스터빈은 4행정 기관의 피스톤과 같은 왕복운동 기구가 없기 때문에 피스톤-실린더와 같은 상화 마찰부분이 없어 윤활유의 소비가 극히 적으며 왕복운동기계의 특징인 진폭이 대폭 감소되고, 고속운동이 가능한 장점이 있다.
가스터빈의 작동에 대해서 간략하게 설명하면, 압축기에서 압축된 공기가 연료와 혼합되어 연소됨으로써 고온의 연소 가스가 만들어지고, 이렇게 만들어진 연소 가스는 터빈측으로 분사된다. 분사된 연소 가스가 상기 터빈 베인 및 터빈 블레이드를 통과하면서 회전력을 생성시키고, 이에 상기 로터가 회전하게 된다.
이러한 가스터빈의 터빈과 관련된 기술로서, 대한민국 등록실용신안 제20-0174662호에서는 가스터빈에 관해 개시하고 있다.
이러한 가스터빈은, 시동 시 가스터빈의 터빈케이싱과 상기 터빈케이싱 양단의 플랜지부 사이에 온도 불평형이 발생하는 문제점이 발생한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 케이싱의 플랜지부를 선택적으로 가열하는 히팅부재를 설치함으로써, 가스터빈의 기동 시 발생하는 케이싱과 플랜지부와의 온도불평형을 감소시킬 수 있는 터빈케이싱 및 이를 포함하는 터빈 및 가스터빈을 제공하기 위한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 가스터빈의 운전 시 연소기에서 공급되는 연소가스에 의해 회전하는 타이로드의 외주면에 다단으로 장착되는 터빈 로터와 연소가스의 흐름방향을 가이드하는 터빈 베인을 수용하는 터빈 케이싱에 있어서, 반원통 형상으로 이루어지는 상부케이싱부와, 상기 상부케이싱부의 양단에 형성되는 상부플랜지부를 포함하는 상부 케이싱; 상기 상부 케이싱부와 대응되는 형상을 가지는 반통형상의 하부케이싱부와, 상기하부케이싱부의 양단에 형성되며 상기 상부플랜지부에 맞닿는 하부플랜지부를 포함하는 하부 케이싱; 상기 상부플랜지와 상기 하부플랜지에 삽입되어 상기 상부 케이싱과 상기 하부 케이싱을 체결하는 체결부재; 및 상기 상부플랜지부 및 하부플랜지부를 선택적으로 가열시키는 히팅부를 포함하는 터빈 케이싱을 제공한다.
상기 히팅부는 상기 체결부재 주위에 형성되고, 상기 상부플랜지부의 내부에 상기 히팅부의 일부가 수납되는 상부히팅수납공간이 형성되며, 상기 하부플랜지부의 내부에 상기 히팅부의 일부가 수납되며, 상기 상부히팅수납공간과 연통되는 하부히팅수납공간이 형성될 수 있다.
그리고 본 발명은, 상기 상부케이싱부 또는 상기 하부케이싱부에 설치되어 상기 상부케이싱부 또는 상기 하부케이싱부의 온도를 측정하는 제1온도센서 및 상기 상부플랜지부 또는 하부플랜지부의 온도를 측정하는 제2온도센서 및 상기 제1온도센서에 의하여 측정된 상부케이싱부 또는 상기 하부케이싱부의 온도와 상기 제2온도센서에 의하여 측정된 상부플랜지부 또는 하부플랜지부의 온도에 기초하여 상기 히팅부를 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있고, 더 바람직하게 상기 제어부는, 상기 상부케이싱부 또는 상기 하부케이싱부의 온도와 상기 상부플랜지부의 온도차가 기준온도 이상인 경우, 상기 히팅부를 작동시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 상부케이싱부 또는 상기 하부케이싱부에 장착되어, 상기 상부케이싱부 또는 상기 하부케이싱부의 변형율을 측정하는 변형율측정센서 및 상기 변형율측정센서에 의하여 측정된 변형율에 기초하여 상기 히팅부를 작동시키는 제어부를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 히팅부는, 상기 상부플랜지부 및 상기 하부플랜지부에 설치되어 상기 상부플랜지부 및 하부플랜지부를 가열하는 열선과, 상기 열선에 전원을 공급하는 전원공급부재를 포함할 수 있다.
다른 한편으로, 본 발명은 연소기로부터 공급받은 연소가스를 내부로 통과시켜 전력 생성을 위한 동력을 발생시키는 터빈에 있어서, 복수의 터빈 디스크와, 복수의 터빈 디스크의 외측면에 각각 결합되는 복수의 터빈 블레이드를 포함하는 복수의 터빈 로터; 상기 복수의 터빈 블레이드 사이에 배치되는 복수의 터빈 베인; 및 상기 터빈베인이 내측에 설치되며, 반원통 형상으로 이루어지는 상부케이싱부와 상기 상부케이싱부의 양단에 형성되는 플랜지부를 포함하는 상부 케이싱과, 상기 상부 케이싱부와 대응되는 형상을 가지는 반통형상의 하부케이싱부와 상기 하부케이싱부의 양단에 형성되며 상기 상부플랜지부에 맞닿는 하부플랜지부를 포함하는 하부 케이싱과, 상기 상부플랜지와 상기 하부플랜지에 삽입되어 상기 상부 케이싱과 상기 하부 케이싱을 체결하는 체결부재와, 상기 상부플랜지부 및 하부플랜지부를 선택적으로 가열시키는 히팅부를 포함하는 터빈 케이싱을 포함하는 터빈을 제공한다.
또 다른 한편으로 본 발명은, 공기를 흡입하여 압축시키는 압축기; 상기 압축기로부터 공급받은 압축공기를 통해 연료를 연소시켜 연소가스를 생성하는 연소기; 및 상기 연소기로부터 공급받은 연소가스에 의해 회전하는 복수의 터빈 디스크와 복수의 터빈 디스크의 외측면에 각각 결합되는 복수의 터빈 블레이드를 포함하는 복수의 터빈 로터와, 상기 복수의 터빈 블레이드 사이에 배치되는 복수의 터빈 베인과, 상기 터빈베인이 내측에 설치되며 반원통 형상으로 이루어지는 상부케이싱부 및 상기 상부케이싱부의 양단에 형성되는 플랜지부를 포함하는 상부 케이싱과, 상기 상부 케이싱부와 대응되는 형상을 가지는 반통형상의 하부케이싱부와 상기 하부케이싱부의 양단에 형성되며 상기 상부플랜지부에 맞닿는 하부플랜지부를 포함하는 하부 케이싱과, 상기 상부플랜지와 상기 하부플랜지에 삽입되어 상기 상부 케이싱과 상기 하부 케이싱을 체결하는 체결부재와, 상기 상부플랜지부 및 하부플랜지부를 선택적으로 가열시키는 히팅부를 포함하는 터빈 케이싱을 포함하는 터빈을 포함하는 가스터빈을 제공한다.
본 발명에 따른 터빈 케이싱 및 이를 포함하는 터빈 및 가스터빈은, 터빈 케이싱의 플랜지부에 상기 플랜지부를 선택적으로 가열하는 히팅부를 형성함으로써 가스터빈의 기동 시 발생하는 케이싱과 플랜지부의 열불평형현상을 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 터빈케이싱이 적용되는 가스터빈의 개략적인 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 터빈케이싱의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 터빈케이싱의 단면도이다.
도 4는 도 3의 'A' 부의 확대도이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 터빈케이싱의 단면도이다.
이하, 본 발명에 따른 터빈 케이싱 및 이를 포함하는 터빈 및 가스터빈에 대해 도면을 참조하여 설명하도록 한다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 가스터빈(10)은 타이로드(100)와, 압축기(200)와, 토크튜브(300)와, 연소기(400)와, 터빈(1000)을 포함하며, 상기 타이로드(100)는 상기 가스터빈(10)의 중심부를 가로지르도록 설치되는 봉 부재이고, 상기 타이로드(100)는 압축기(200)와 터빈(1000)을 체결시키는 역할을 한다.
상기 가스터빈(10)은 케이싱(110)을 구비하고 있고, 상기 케이싱(110)의 후측에는 상기 터빈(1000)을 통과한 연소가스가 배출되는 디퓨저(10a)가 구비되어 있으며, 상기 디퓨저(10a)의 앞쪽에는 압축된 공기를 공급받아 연소시키는 연소기(400)가 배치된다. 상기 케이싱(110)은 압축기케이싱(210)과 터빈케이싱(1300)을 포함한다.
공기의 흐름을 기준으로 설명하면, 상기 케이싱(110)의 상류측에 압축기(200)가 위치하고, 하류 측에는 터빈(1000)이 배치된다. 상기 압축기(200)와 상기 터빈(1000)의 사이에는 상기 터빈(1000)에서 발생된 회전토크를 상기 압축기(200)로 전달하는 토크전달부재로서의 토크튜브(300)가 배치되는 것이 바람직하다.
상기 압축기(200)에는 복수(예를 들어 14매)의 압축기 디스크(220)가 구비되고, 상기 각각의 압축기 디스크(220)들은 타이로드(100)에 의해서 축 방향으로 이격되지 않도록 체결되어 있다.
상기 각각의 압축기 디스크(220)는 대략 중앙을 상기 타이로드(100)가 관통한 상태로 서로 축 방향을 따라서 정렬되어 있으며, 이웃한 각각의 압축기 디스크(220)는 대향하는 면이 상기 타이로드(100)에 의해 압착되어, 상대 회전이 불가능하도록 배치된다.
상기 압축기 디스크(220)의 외주면에는 복수 개의 압축기 블레이드(240)가 방사상으로 결합되어 있으며, 상기 각각의 압축기 블레이드(240)는 압축기 블레이드 루트부재(260)를 구비하여 상기 압축기 디스크(220)에 체결된다.
상기 각각의 압축기 디스크(220)의 사이에는 상기 압축기케이싱(210)에 고정되어 배치되는 압축기 베인(280)이 위치한다. 상기 압축기 베인(280)은 상기 압축기 디스크(220)와는 달리 회전하지 않도록 고정되며, 상기 압축기 디스크(220)의 압축기 블레이드(240)를 통과한 압축 공기의 흐름을 정렬하여 하류측에 위치하는 압축기 디스크(220)의 압축기 블레이드(240)로 공기를 안내하는 역할을 하게 된다.
상기 압축기 블레이드 루트부(260)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. 경우에 따라서는, 상기 형태 외의 다른 체결장치, 예를 들어 키이 또는 볼트 등의 고정구를 이용하여 상기 압축기 블레이드를 압축기 로터 디스크에 체결할 수 있다.
상기 타이로드(100)는 상기 복수 개의 압축기 디스크(220)들의 중심부를 관통하도록 배치되어 있으며, 일측 단부는 최상류측에 위치한 압축기 디스크(220) 내에 체결되고, 타측 단부는 상기 토크튜브(300) 내에서 고정된다.
상기 연소기(400)에서는 유입된 압축공기를 연료와 혼합, 연소시켜 높은 에너지의 고온, 고압 연소가스를 만들어 내며, 등압연소과정으로 연소기 및 터빈부품이 견딜 수 있는 내열한도까지 연소가스온도를 높이게 된다.
가스터빈의 연소시스템을 구성하는 연소기는 셀 형태로 형성되는 케이싱 내에 다수가 배열될 수 있으며, 연료분사노즐 등을 포함하는 버너(Burner)와, 연소실을 형성하는 연소기 라이너(Combuster Liner), 그리고 연소기와 터빈의 연결부가 되는 트랜지션 피스(Transition Piece)를 포함하여 구성된다.
구체적으로, 상기 라이너는 연료노즐에 의해 분사되는 연료가 압축기의 압축공기와 혼합되어 연소되는 연소공간을 제공한다. 이러한 라이너는, 공기와 혼합된 연료가 연소되는 연소공간을 제공하는 화염통과, 화염통을 감싸면서 환형공간을 형성하는 플로우 슬리브를 포함할 수 있다. 또한 라이너의 전단에는 연료노즐이 결합되며, 측벽에는 점화플러그가 결합된다.
한편 라이너의 후단에는, 점화플러그에 의해 연소되는 연소가스를 터빈 측으로 보낼 수 있도록 트랜지션 피스가 연결된다. 이러한 트랜지션 피스는, 연소가스의 높은 온도에 의한 파손이 방지되도록 외벽부가 압축기로부터 공급되는 압축공기에 의해 냉각된다.
이를 위해 상기 트랜지션 피스에는 공기를 내부로 분사시킬 수 있도록 냉각을 위한 홀들이 마련되며, 압축공기는 홀들을 통해 내부에 있는 본체를 냉각시킨 후 라이너 측으로 유동된다.
상기 라이너의 환형공간에는 전술한 트랜지션 피스를 냉각시킨 냉각공기가 유동되며, 라이너의 외벽에는 플로우 슬리브의 외부에서 압축공기가 플로우 슬리브에 마련되는 냉각 홀들을 통해 냉각공기로 제공되어 충돌할 수 있다.
상기 연소기(400)에서 나온 고온, 고압의 연소가스는 상술한 터빈(1000)으로 공급된다. 공급된 고온 고압의 연소 가스가 팽창하면서 터빈의 회전날개에 충돌, 반동력을 주어 회전 토크가 야기되고, 이렇게 얻어진 회전 토크는 상술한 토크튜브(300)를 거쳐 압축기(200)로 전달되고, 압축기 구동에 필요한 동력을 초과하는 동력은 발전기 등을 구동하는데 쓰이게 된다.
상기 터빈(1000)은 기본적으로 상기 압축기(200)의 구조와 유사하며, 상기 터빈(1000)은 복수의 터빈 디스크(1120)와, 복수의 터빈 디스크(1120)의 외측면에 장착되는 복수의 터빈 블레이드(1140)로 구성되는 복수의 터빈 로터(1100)를 포함하며, 상기 터빈 로터(1100)는 터빈 케이싱(1300)의 내부에 다단으로 구비된다.
상기 복수의 터빈 디스크(1120)는 방사상으로 상기 타이로드(100)의 외주면에 구비되어 상기 연소기(400)로부터 공급되는 연소가스에 의해 회전하게 된다.
상기 터빈 블레이드(1140)는 도브테일 등의 방식으로 상기 터빈 디스크(1120)에 결합되며, 다단으로 상기 타이로드(100)의 외주면에 구비되는 상기 터빈 블레이드(1140)의 사이에는 터빈 케이싱(1300)에 고정되는 복수의 터빈 베인(1200)이 구비되고, 상기 복수의 터빈 베인(1200)은 상기 터빈 블레이드(1140)를 통과한 연소가스의 흐름을 가이드하는 역할을 한다.
상기 복수의 터빈 베인(1200)은 상기 터빈 케이싱(1300)의 원주방향을 따라서 다단으로 형성되며, 상기 복수의 터빈 베인(1200)은 상기 타이로드(100)의 축방향을 따라 상기 터빈 블레이드(1140)와 순차적으로 엇갈리게 형성되는 것이 바람직하다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 터빈케이싱의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 터빈케이싱의 단면도이며, 도 4는 도 3의 'A' 부의 확대도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 터빈케이싱(1300)은 상부케이싱(1310), 하부케이싱(1320), 체결부재(1330), 히팅부재(1340), 제1,2온도센서(1351)(1352) 및 제어부(1400)를 포함한다.
상기 터빈케이싱(1300)의 내부에는 가스터빈의 운전 시 연소기에서 공급되는 연소가스에 의하여 회전하는 터빈로터 및 연소가스의 흐름방향을 가이드하는 터빈 베인이 설치된다.
상부케이싱(1310)은, 반원통 형상으로 이루어지는 상부케이싱부(1311) 및 상부플랜지부(1312)로 이루어진다. 상기 상부플랜지부(1312)는 상기 상부케이싱부(1311)의 양단에 형성되며, 상기 상부플랜지부(1312)의 두께는 상기 상부케이싱부(1311)의 두께보다 두껍게 형성된다.
상기 상부케이싱(1310)의 하측에는 하부케이싱(1320)이 배치된다. 상기 하부케이싱(1320)은 상기 상부케이싱부(1311)과 대응되는 반원통 형상의 하부케이싱부(1321) 및 상기 하부플랜지부(1322)를 포함한다. 상기 하부플랜지부(1322)는 상기 하부케이싱부(1320)의 양단에 형성되며 상기 상부플랜지부(1312)와 맞닿도록 형성된다.
상기 체결부재(1330)는 상기 상부플랜지부(1312) 및 하부플랜지부(1322)를 관통하는 볼트(1331)와 상기 볼트의 일단에 결합되어 상기 볼트의 이탈을 방지하는 너트(1332)로 이루어진다.
상기 상부플랜지부(1312)의 내부에는 히팅부(1340)의 일부가 수납되는 상부히팅수납공간(1312a)이 형성되고, 상기 하부플랜지부(1322)의 내부에는 히팅부의 일부가 수납되는 하부히팅수납공간(1322a)이 형성된다. 상기 상부히팅수납공간(1312a) 및 상기 하부히팅수납공간(1322a)은 체결부재의 외측에 형성되어 상기 체결부재의 체결 공정 시에 체결부재와 히팅부의 간섭이 일어나는 것을 방지한다.
상기 히팅부(1340)는 상기 상부히팅수납공간 및 하부히팅수납공간에 수용되어 상기 체결부재의 외측에 이격되어 배치되며, 상기 상부플랜지부(1312) 및 하부플랜지부(1322)를 선택적으로 가열한다. 상기 히팅부(1340)는 열선(1341) 및 전원공급부재(1342)로 이루어지는데, 상기 열선(1341)은 상부플랜지부(1312)의 상부히팅수납공간(1312a) 및 상기 하부플랜지부(1322)의 하부히팅수납공간(1322a)에서 상기 체결부재(1330)를 감싸는 나선형으로 형성된다.
상기 열선(1341)의 일측에는 상기 열선(1341)에 전원공급부재(1342)가 형성된다.
상기 제1온도센서(1351)는 상기 상부케이싱부(1311)에 설치되어 상부케이싱부(1311)의 온도를 측정한다. 상기 제1온도센서(1351)는 상부케이싱부(1311)의 중앙에 설치되는 것이 바람직하다.
그리고 상기 제2온도센서(1352)는 상기 상부플랜지부(1312)에 설치되어 상기 상부플랜지부(1312)의 온도를 측정한다.
상기 제어부(1400)는, 상기 제1온도센서(1351) 및 상기 제2온도센서(1352)에서 측정된 상부케이싱부(1311)의 온도와 상부플랜지부(1312)의 온도에 기초하여 상기 히팅부(1340)를 제어한다.
상기 제어부(1400)는, 가스 터빈의 기동 시, 상기 상부케이싱부(1311)의 온도와 상기 상부플랜지부(1312)의 온도를 비교하고, 이들 온도의 온도차가 기준온도 이상으로 올라가는 경우, 상기 히팅부(1340)를 작동시켜 상기 상부플랜지부(1312) 및 하부플랜지부(1322)를 가열시켜 상기 상부플랜지부(1312)의 온도와 상기 상부플랜지부(1312) 및 하부플랜지부(1322)의 온도의 불평형을 감소시킨다.
본 실시예에서는, 상기 제1온도센서 및 상기 제2온도센서는 상부 케이싱부 및 상부플랜지부에 설치되며, 이들 온도를 측정하는 것으로 설명되었으나, 상기 제1,2온도센서는 하부케이싱 부 및 하부플랜지부에 설치될 수도 있으며, 상부케이싱 및 하부케이싱이 대칭으로 형성되는 경우에는 상기 제1온도센서가 상부케이싱부에 설치되고 상기 제2온도센서가 하부플랜지부에 설치되거나, 상기 제1온도센서가 하부케이싱부에 설치되고 상기 제2온도센서가 상부플랜지부에 설치되는 것도 가능하다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 터빈케이싱의 단면도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 터빈케이싱(2300)은, 상부케이싱(2310), 하부케이싱(2320), 체결부재(2330), 히팅부(2340), 변형율측정센서(2350) 및 제어부(2400)를 포함한다.
본 발명의 제2실시예에 따른 터빈 케이싱의 구성 중 상술한 본 발명의 제1실시예와 동일한 구성에 대한 설명은 생략하기로 하며, 제1실시예와 상이한 구성인 변형율측정센서(2350)의 구성에 대하여 설명하기로 한다.
상기 변형율 측정센서(2350)는, 상기 상부케이싱부(2311)에 장착되어 상기 상부케이싱부(2311)의 변형율을 측정한다. 상기 변형율측정센서(2350)에서 측정된 상부케이싱부(2311)의 변형율을 제어부(2400)로 송신되며, 상기 제어부(2400)는 상기 상부케이싱부(2311)의 변형율이 기준 변형율을 초과하면 열선(2341) 및 전원공급부재(2340)로 이루어지는 상기 히팅부(2340)를 작동시켜 상기 상부플랜지부(2312) 및 하부플랜지부(2322)를 가열한다.
또는 상기 변형율 측정센서(2350)는 상기 상부케이싱부(2311)에 설치되는 것 이외에 상부플랜지부(2312)에 동시에 설치되어 상부플랜지부(2312)의 온도도 동시에 측정할 수 있다. 상기 제어부(2400)는 상기 상부케이싱부(2311) 및 상부플랜부(2312)의 변형율의 차가 기준 값을 초과하면 상기 히팅부(2340)를 작동시켜 상기 상부플랜지부(2312) 및 하부플랜지부(2322)를 가열하여 상기 상부케이싱부(2311)와 상부플랜지부 (2312)및 하부플랜지부(2322)의 온도불평형을 감소시킨다.
본 실시예에서는, 상기 변형율센서는 상부케이싱부 및 상부플랜지부에 설치되며, 이들 변형율을 측정하는 것으로 설명되었으나, 상기 변형율센서는 하부케이싱 부 및 하부플랜지부에 설치될 수도 있으며, 상부케이싱 및 하부케이싱이 대칭으로 형성되는 경우에는 상기 변형율센서의 일부는 상부케이싱부에 설치되고 상기 변형율센서의 일부가 하부플랜지부에 설치되거나, 상기 변형율센서의 일부는 하부케이싱부에 설치되고 상기 변형율센서의 일부가 상부플랜지부에 설치될 수도 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10 : 가스터빈 100 : 타이로드
200 : 압축기 220 : 압축기 디스크
240 : 압축기 블레이드 260 : 압축기 블레이드 루트부재
280 : 압축기 베인 300 : 토크튜브
400 : 연소기 1000 : 터빈
1100 : 터빈 로터 1120 : 터빈 디스크
1140 : 터빈 블레이드 1200 : 터빈 베인
1300 : 터빈 케이싱 1310 : 상부 케이싱
1320 : 하부 케이싱 1330 : 체결부재
1340 : 히팅부 1400 : 제어부

Claims (20)

  1. 가스터빈의 운전 시 연소기에서 공급되는 연소가스에 의해 회전하는 타이로드의 외주면에 다단으로 장착되는 터빈 로터와 연소가스의 흐름방향을 가이드하는 터빈 베인을 수용하는 터빈 케이싱에 있어서,
    반원통 형상으로 이루어지는 상부케이싱부와, 상기 상부케이싱부의 양단에 형성되는 상부플랜지부를 포함하는 상부 케이싱;
    상기 상부 케이싱부와 대응되는 형상을 가지는 반원통형상의 하부케이싱부와, 상기 하부케이싱부의 양단에 형성되며 상기 상부플랜지부에 맞닿는 하부플랜지부를 포함하는 하부 케이싱;
    상기 상부플랜지부와 상기 하부플랜지부에 삽입되어 상기 상부 케이싱과 상기 하부 케이싱을 체결하는 체결부재;
    상기 상부플랜지부 및 하부플랜지부를 선택적으로 가열시키는 히팅부;
    상기 상부케이싱부 또는 상기 하부케이싱부와, 상기 상부플랜지부 또는 하부플랜지부에 장착되어, 상기 상부케이싱부 또는 상기 하부케이싱부의 변형율과 상기 상부플랜지부 또는 하부플랜지부의 변형율을 측정하는 변형율측정센서; 및
    상기 변형율측정센서에 의하여 측정된 상기 상부케이싱부 또는 상기 하부케이싱부의 변형율과 상기 상부플랜지부 또는 하부플랜지부의 변형율을 서로 비교하여 변형율의 차가 기준값을 초과하면 히팅부를 작동시키는 제어부를 포함하고,
    상기 히팅부는, 상기 체결부재 주위에 이격되어 형성되고, 상기 상부플랜지부의 내부에 상기 히팅부의 일부가 수납되는 상부히팅수납공간이 형성되며, 상기 하부플랜지부의 내부에 상기 히팅부의 일부가 수납되며, 상기 상부히팅수납공간과 연통되는 하부히팅수납공간이 형성되는 터빈 케이싱.
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  10. 연소기로부터 공급받은 연소가스를 내부로 통과시켜 전력 생성을 위한 동력을 발생시키는 터빈에 있어서,
    복수의 터빈 디스크와, 복수의 터빈 디스크의 외측면에 각각 결합되는 복수의 터빈 블레이드를 포함하는 복수의 터빈 로터;
    상기 복수의 터빈 블레이드 사이에 배치되는 복수의 터빈 베인; 및
    상기 터빈베인이 내측에 설치되며, 반원통 형상으로 이루어지는 상부케이싱부와 상기 상부케이싱부의 양단에 형성되는 상부플랜지부를 포함하는 상부 케이싱과, 상기 상부케이싱부와 대응되는 형상을 가지는 반통형상의 하부케이싱부와 상기 하부케이싱부의 양단에 형성되며 상기 상부플랜지부에 맞닿는 하부플랜지부를 포함하는 하부 케이싱과, 상기 상부플랜지부와 상기 하부플랜지부에 삽입되어 상기 상부 케이싱과 상기 하부 케이싱을 체결하는 체결부재와, 상기 상부플랜지부 및 하부플랜지부를 선택적으로 가열시키는 히팅부와, 상기 상부케이싱부 또는 상기 하부케이싱부와, 상기 상부플랜지부 또는 하부플랜지부에 장착되어, 상기 상부케이싱부 또는 상기 하부케이싱부의 변형율과 상기 상부플랜지부 또는 하부플랜지부의 변형율을 측정하는 변형율측정센서, 및 상기 변형율측정센서에 의하여 측정된 상기 상부케이싱부 또는 상기 하부케이싱부의 변형율과 상기 상부플랜지부 또는 하부플랜지부의 변형율을 서로 비교하여 변형율의 차가 기준값을 초과하면 히팅부를 작동시키는 제어부를 포함하는 터빈 케이싱을 포함하고,
    상기 히팅부는, 상기 체결부재 주위에 이격되어 형성되고, 상기 상부플랜지부의 내부에 상기 히팅부의 일부가 수납되는 상부히팅수납공간이 형성되며, 상기 하부플랜지부의 내부에 상기 히팅부의 일부가 수납되며, 상기 상부히팅수납공간과 연통되는 하부히팅수납공간이 형성되는 터빈.
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  17. 공기를 흡입하여 압축시키는 압축기;
    상기 압축기로부터 공급받은 압축공기를 통해 연료를 연소시켜 연소가스를 생성하는 연소기; 및
    상기 연소기로부터 공급받은 연소가스에 의해 회전하는 복수의 터빈 디스크와 복수의 터빈 디스크의 외측면에 각각 결합되는 복수의 터빈 블레이드를 포함하는 복수의 터빈 로터와, 상기 복수의 터빈 블레이드 사이에 배치되는 복수의 터빈 베인과, 상기 터빈베인이 내측에 설치되며 반원통 형상으로 이루어지는 상부케이싱부 및 상기 상부케이싱부의 양단에 형성되는 상부플랜지부를 포함하는 상부 케이싱과, 상기 상부 케이싱부와 대응되는 형상을 가지는 반통형상의 하부케이싱부와 상기 하부케이싱부의 양단에 형성되며 상기 상부플랜지부에 맞닿는 하부플랜지부를 포함하는 하부 케이싱과, 상기 상부플랜지부와 상기 하부플랜지부에 삽입되어 상기 상부 케이싱과 상기 하부 케이싱을 체결하는 체결부재와, 상기 상부플랜지부 및 하부플랜지부를 선택적으로 가열시키는 히팅부와, 상기 상부케이싱부 또는 상기 하부케이싱부와, 상기 상부플랜지부 또는 하부플랜지부에 장착되어, 상기 상부케이싱부 또는 상기 하부케이싱부의 변형율과 상기 상부플랜지부 또는 하부플랜지부의 변형율을 측정하는 변형율측정센서, 및 상기 변형율측정센서에 의하여 측정된 상기 상부케이싱부 또는 상기 하부케이싱부의 변형율과 상기 상부플랜지부 또는 하부플랜지부의 변형율을 서로 비교하여 변형율의 차가 기준값을 초과하면 히팅부를 작동시키는 제어부를 포함하는 터빈 케이싱을 포함하는 터빈을 포함하고,
    상기 히팅부는, 상기 체결부재 주위에 이격되어 형성되고, 상기 상부플랜지부의 내부에 상기 히팅부의 일부가 수납되는 상부히팅수납공간이 형성되며, 상기 하부플랜지부의 내부에 상기 히팅부의 일부가 수납되며, 상기 상부히팅수납공간과 연통되는 하부히팅수납공간이 형성되는 가스터빈.
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