KR100378590B1 - 케이싱용 냉각 시스템을 갖는 증기 터빈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 종축을 따라 연장되는 로터로서, 로터를 따라 그 주위에 배치된 적어도 2개의 압력이 다른 터빈부를 갖는 로터를 포함하는 증기 터빈을 제공한다. 각각의 터빈부는 다중 스테이지를 가진다. 케이싱은 로터를 둘러싸며 적어도 하나의 증기 입구를 가진다. 더미 링은 로터 둘레에 고정적으로 배치되어 2개의 압력이 다른 터빈부 사이를 분리 및 밀봉한다. 더미 링은 증기 입구 포트로부터의 증기를 수용하는 노즐 챔버와, 노즐 챔버로부터의 증기를 고압 터빈부를 향해 지향시키는 복수개의 노즐을 규정한다. 더미 링과 케이싱은 그들 사이에 공간을 규정한다. 공간은 고압 터빈부에 유체 결합된다. 증기 통로는 상기 공간과, 고압 터빈부의 최종 스테이지의 하류에 있는 증기 통로 사이로 연장된다. 증기 통로는 공간내의 증기가 고압 터빈부의 최종 스테이지의 하류에 있는 증기 통로로 유동하여 케이싱을 냉각하도록 한다.

Description

케이싱용 냉각 시스템을 갖는 증기 터빈{A STEAM TURBINE WITH AN IMPROVED COOLING SYSTEM FOR THE CASING}

본 발명은 증기 터빈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 개선된 케이싱용 냉각 시스템을 갖는 증기 터빈에 관한 것이다.

도 3을 참조하면, 종래의 증기 터빈은 종축을 따라 연장되는 로터(100)와, 이 로터(100)를 둘러싸는 케이싱(102)을 구비한다. 고압 터빈부(103)와, 중압 터빈부(104) 및 저압 터빈부(105)는 단일 케이싱(102)내에 로터(100)를 따라 그 주위에 배치된다.

케이싱(102)안에는 고압 터빈부(103)와 저압 터빈부(104)를 분리하고 그들 사이를 밀봉하는 더미 링(dummy ring : 110)이 있다. 더미 링(110)과 케이싱(102)은 그들 사이에 공간(118)을 규정한다. 공간(118)은 증기로 충전되어 공간(118)내의 증기가 그안에 유지된다. 공간(118)내의 증기는 고압 터빈부(103)에 공급되는 고온 고압 증기로부터의 열전달에 의해서 가열되므로, 공간(118)을 둘러싸는 케이싱(102)의 부분이 또한 가열된다. 이에 의해서 케이싱(102)의 열변형이 초래된다.

본 발명은 전술한 종래의 문제점을 해결하는 것에 관한 것으로, 본 발명의 목적은 개선된 케이싱용 냉각 시스템을 갖는 증기 터빈을 제공하는 것이다.

본 발명은 종축을 따라 연장되는 로터로서, 로터를 따라 그 주위에 배치된 적어도 2개의 압력이 다른 터빈부를 갖는 로터를 포함하는 증기 터빈을 제공한다. 각각의 터빈부는 다중 스테이지를 가진다. 케이싱은 로터를 둘러싸며 적어도 하나의 증기 입구를 가진다. 더미 링은 로터 둘레에 고정적으로 배치되어 2개의 압력이 다른 터빈부 사이를 분리 및 밀봉한다. 더미 링은 증기 입구 포트로부터의 증기를 수용하는 노즐 챔버와, 노즐 챔버로부터의 증기를 고압 터빈부를 향해 지향시키는 복수개의 노즐을 규정한다. 더미 링과 케이싱은 그들 사이에 공간을 규정한다. 공간은 고압 터빈부에 유체 결합된다. 증기 통로는 상기 공간과, 고압 터빈부의 최종 스테이지의 하류에 있는 증기 통로 사이로 연장된다. 증기 통로는 공간내의 증기가 고압 터빈부의 최종 스테이지의 하류에 있는 증기 통로로 유동하여 케이싱을 냉각하도록 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 증기 터빈의 일반적인 단면도,

도 2는 도 1의 "A"로 표시된 증기 터빈의 부분을 자세히 도시한 확대도,

도 3은 종래의 증기 터빈의 일반적인 단면도.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 로터 2 : 케이싱

3 : 고압 터빈부 3a, 3b, 3c : 제 1, 제 2 및 제 3 스테이지

4 : 중압 터빈부 5 : 저압 터빈부

7 : 출구 포트 8 : 중압 증기 입구 포트

9 : 저압 증기 입구 포트 10 : 더미 링

11 : 배기 챔버 16 : 간극

18 : 공간

상기 및 기타 목적과 장점 및 부가의 설명이 도면과 관련하여 설명될 것이다.

이하, 도 1과 도 2를 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 증기 터빈의 단면도를 도시하는 것으로 이것은 종축을 따라 연장되는 로터(1)와, 이 로터(1)를 둘러싸는 케이싱(2)을 구비한다. 고압 터빈부(3), 중압 터빈부(4) 및 저압 터빈부(5)가 단일 케이싱(2)내에 로터(1)를 따라 그 주위에 배치된다. 이 특정 실시예에 있어서, 고압 터빈부(3)는 로터(1)를 따라 그 주위에 배치된 제 1, 제 2 및 제 3 스테이지(3a, 3b, 3c)를 구비한다(도 2). 도면에 상세히 도시되지 않았지만, 케이싱(2)은 당해 기술분야에 널리 공지된 바와 같이 복수개의 볼트에 의해서 수평면에서 서로 결합되는 상하 쉘 반부를 구비한다.

케이싱(2)은 고압 증기(30)를 고압 터빈부(3)로 공급하는 고압 증기 입구 포트(6)와, 이 고압 터빈부(3)에서 사용된 증기를 고압 터빈부(3)로부터 배출시키는 고압 증기 출구 포트(7)를 구비한다. 케이싱(2)은 중압 증기(32)를 중압 터빈부(4)에 공급하는 중압 증기 입구 포트(8)를 더 구비한다. 케이싱(2)은 저압 증기(33)를 저압 터빈부(5)에 공급하는 저압 증기 입구 포트(9)를 더 포함한다. 케이싱(2) 내부에는 고압 및 중압 터빈부(3, 4)를 분리하고 이들 사이를 밀봉하는 더미 링(10)이 설치된다(도 2).

고압 증기(30)는 고압 증기 입구 포트(6)를 통해서 고압 터빈부(3)로 유입되어 고압 터빈부(3)를 구동한다. 그 뒤, 고압 터빈부에서 사용된 증기는 고압 증기 출구 포트(7)를 통해 배출된다. 중압 증기(32)는 중압 증기 입구 포트(8)를 통해서 중압 터빈부(4)내로 유입되어 중압 터빈부(4)를 구동하고 그 후 저압 터빈부내로 유동한다.

저압 증기 입구 포트(9)를 통해 공급된 저압 증기(33)는 중압 터빈부(4)로부터의 증기와 함께 저압 터빈부(5)내로 유동되어 저압 터빈부(5)를 구동한다. 저압 터빈부(5)에서 사용된 증기는 배기 챔버(11)를 통해 배기된다.

더미 링(10)은, 케이싱(2)과 더미 링(10) 사이에 형성된 증기 통로(도시안함)를 통해서 고압 증기 입구 포트(6)에 유체 접속하며, 또한 복수개의 노즐(12)에 유체 접속하는 노즐 챔버(13)를 규정하며, 복수개의 노즐(12)을 통해 고압 증기가 고압 터빈부(3), 특히 고압 터빈부의 제 1 스테이지(3a)로 지향된다. 예를 들어, 증기는 대략 560℃로 노즐 챔버(13)에 공급되며 대략 500℃로 제 1 스테이지(3a)에 공급된다.

케이싱(2)과 더미 링(10)은 그들 사이에 공간(18)을 규정한다. 공간(18)은 간극(16)을 통해서 제 2 및 제 3 스테이지(3b, 3c) 사이의 부분에서 고압 증기 터빈부(3)와 유체 결합된다. 따라서, 공간(18)은 간극(16)을 통해서 제 2 및 제 3 스테이지(3b, 3c)의 하류로부터의 증기로 충전된다. 그러나, 종래 기술에 있어서는, 공간(18)이 케이싱(2) 내부의 또 다른 위치와는 유체 결합되지 않기 때문에 공간(18)내에 증기가 보유되었다.

공간(18)내의 증기는, 노즐 챔버(13)내의 고온 증기 및 노즐(12)과 제 1 스테이지(3a) 사이의 고온 증기로부터의 더미 링(10)을 통한 열전달에 의해서 적어도 500℃로 가열된다. 그 다음 공간(18)내에서 가열된 증기는 공간(18)을 둘러싸는 케이싱(2)의 부분을 적어도 500℃까지 가열한다. 이에 의해서 케이싱(2)의 열변형이 야기되며 케이싱(2)의 상하 쉘 반부를 연결시키는 볼트내의 응력을 증가시킨다.

도 2에 도시된 실시예는 공간(18)과, 고압 터빈부(3)의 제 3 스테이지(3c)의 하류의 증기 통로(15) 사이로 연장되는 외부 배관설비 또는 증기 통로(22)를 구비한다. 증기 통로(15)는 고압 증기 출구 포트(7)에 유체 결합된다. 외부 배관설비(22)는 공간(18)내의 증기가 증기 통로(15)로 흐르게 하며, 제 2 및 제 3 스테이지(3b, 3c) 사이의 고압 터빈부(3)로부터 간극(16), 공간(18) 및 외부 배관설비(22)를 통해 고압 터빈부(3)의 제 3 스테이지(3c)의 하류에 있는 증기 통로(15)까지 케이싱(2)을 냉각하기 위한 증기 유동 통로를 이룬다. 고압 터빈부(3)의 제 1 및 제 2 스테이지(3a, 3b)를 통과하는 증기의 팽창은 그 온도를 대략 500℃로부터 대략 450℃까지 감소시킨다. 이에 의해서 케이싱(2)의 온도가 감소되며, 그 결과 케이싱의 열변형량과 케이싱(2)의 상하 쉘 반부를 결합시키는 볼트의 응력이 감소한다.

외부 배관설비(22)는 그것을 통과하는 증기의 유량을 제어하는 밸브(21)를 포함할 수도 있다. 증기 유량을 제어하면, 케이싱(2)에 대한 전체 열 유입량(overall heat influx)이 제어되므로 케이싱(2)의 온도가 제어된다.

당해 기술분야의 숙련자들은 전술한 상세한 설명이 본 발명의 바람직한 실시예이며 본 발명의 정신과 요지를 벗어남없이 다양한 변형 및 변경이 이루어질 수도 있다는 것을 이해할 것이다.

본 발명의 증기 터빈에 따르면, 개선된 케이싱용 냉각 시스템을 구비함으로써, 고압 터빈부에 공급되는 고온 고압 증기로부터의 열전달에 의해서 공간내의 증기가 가열되고 공간을 둘러싸는 케이싱의 부분이 또한 가열되어 케이싱이 열변형되는 문제점이 해소된다.

Claims (3)

1. 증기 터빈에 있어서,

   종축을 따라 연장되는 로터로서, 상기 로터를 따라 그 주위에 배치된 적어도 2개의 압력이 다른 터빈부를 가지며, 각각의 터빈부는 다중 스테이지를 갖는, 상기 로터와,

   상기 로터를 둘러싸며, 적어도 하나의 증기 입구를 갖는 케이싱과,

   상기 로터 둘레에 고정적으로 배치되어 상기 2개의 압력이 다른 터빈부 사이를 분리 및 밀봉하는 더미 링으로서, 상기 더미 링은 증기 입구 포트로부터의 증기를 수용하는 노즐 챔버와, 상기 노즐 챔버로부터의 증기를 고압 터빈부를 향해 지향시키는 복수개의 노즐을 규정하며, 상기 더미 링과 케이싱은 그들 사이에 공간을 규정하며, 상기 공간은 고압 터빈부에 유체 결합되는, 상기 더미 링과,

   상기 공간과, 고압 터빈부의 최종 스테이지의 하류에 있는 증기 통로 사이로 연장되며, 공간내의 증기가 상기 고압 터빈부의 최종 스테이지의 하류에 있는 증기 통로로 유동하게 하여 케이싱을 냉각시키는 증기 통로를 포함하는

   증기 터빈.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 증기 통로는 그것을 통과하는 증기의 유량을 제어하여 상기 케이싱의 냉각을 제어하는 밸브를 포함하는

   증기 터빈.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 고압 터빈부는 적어도 3개의 스테이지를 가지며, 상기 공간은 제 2 및 제 3 스테이지 사이에서 유체 결합되는

   증기 터빈.