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KR101756076B1 - 발전 터빈 패키지용 관류 통기 시스템 - Google Patents

발전 터빈 패키지용 관류 통기 시스템 Download PDF

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KR101756076B1
KR101756076B1 KR1020157025031A KR20157025031A KR101756076B1 KR 101756076 B1 KR101756076 B1 KR 101756076B1 KR 1020157025031 A KR1020157025031 A KR 1020157025031A KR 20157025031 A KR20157025031 A KR 20157025031A KR 101756076 B1 KR101756076 B1 KR 101756076B1
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KR
South Korea
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housing section
airflow
alternator
gas turbine
housing
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KR1020157025031A
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제임스 데이비스
스티븐 드루리
앤드류 윌딩
Original Assignee
지멘스 악티엔게젤샤프트
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Publication date
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Abstract

본 발명은 제 1 하우징 섹션(Ⅰ) 및 제 2 하우징 섹션(Ⅱ)을 갖는 하우징(108), 제 1 하우징 섹션(Ⅰ) 내에 배열되는 얼터네이터(110) 및 제 2 하우징 섹션(Ⅱ) 내에 배열되는 가스 터빈(120)을 포함하는 발전 시스템(100)에 관한 것이다. 얼터네이터(110)는 가스 터빈(120)에 의해 구동될 수 있고, 상기 제 1 하우징 섹션(Ⅰ)은 공기 입구(101)를 포함하며 이를 통하여 기류(102)가 제 1 하우징 섹션(Ⅰ) 안으로 주입 가능하여서 기류(102)는 얼터네이터(110)를 지나가고 이 얼터네이터(110)를 냉각시킨다. 제 1 하우징 섹션(Ⅰ)은 기류(102)가 얼터네이터(110)를 지나간 후에 이 기류(102)가 제 2 하우징 섹션(Ⅱ) 안으로 이송 가능하도록 제 2 하우징 섹션(Ⅱ)에 커플링된다. 제 2 하우징 섹션(Ⅱ)은 공기 출구(103)를 포함하고 이를 통하여 기류(102)는 가스 터빈(120)을 지나간 후에 배출될 수 있다.

Description

발전 터빈 패키지용 관류 통기 시스템 {THROUGH FLOW VENTILATION SYSTEM FOR A POWER GENERATION TURBINE PACKAGE}
본 발명은 통기 시스템(ventilation system)을 포함하는 발전 시스템 및 통기 시스템을 포함하는 발전 시스템의 작동 방법에 관한 것이다.
발전 시스템은 기계적 파워(power)를 발생시키는 가스 터빈(gas turbine)으로 이루어지고, 발생된 기계적 파워에 의해 AC-발전기(AC : 교류 전류(alternating current))와 같은 얼터네이터(alternator)가 구동된다. AC-발전기는 최종 소비자들에 의해 사용되는 전력을 발생한다.
가스 터빈 및 얼터네이터는 일반적으로 발전기 하우징(housing) 또는 엔클로져(enclosure)에 수납된다. 가스 터빈 및 얼터네이터를 냉각시키기 위해, 별개의 냉각 시스템(cooling system)들이 설치된다. 특히, 하나의 별개의 통기 시스템이 얼터네이터를 냉각시키기 위해 얼터네이터에 냉각 목적으로 커플링되고(coupled) 다른 분리된 통기 시스템이 냉각 목적으로 가스 터빈 엔클로져에 커플링된다. 얼터네이터를 정화하는(purge) 통기 및 냉각 스트림(stream)들은 가스 터빈 셀(cell)을 정화하는 통기 스트림으로 분리된다.
US 3 791 682 A 는 최소한의 이용 가능한 바닥 공간이 있는 위치들에서 파워 소스(power source)를 제공하기 위해 발전기 위에 위치되는 하나 또는 그 초과의 터빈들을 갖는 터빈 구동 전기 구동 발전기 세트(set)를 개시한다. 음향 엔클로져는 터빈 및 발전기를 둘러싸고 발전기 냉각 공기 및 터빈으로의 흡기 공기를 필터링(filtering)하기 위한 공기 필터(filter)들을 갖는다. 공기 팬(fan)은 공기/오일(oil) 열 교환기를 통하여 발전기 및 터빈 내의 오일 그리고 터빈과 발전기 사이의 감속 기어장치(gearing)를 냉각시키기 위해 발전기로부터 구동된다. 공기 팬은 정지 후에 터빈을 냉각시킨다.
간단하고 효율적인 통기 설비를 포함하는 발전 시스템을 제공하는 것이 본 발명의 목적일 수 있다.
더 효과적이고 더 싼 냉각 시스템을 갖는 발전 시스템을 제공하는 것이 본 발명의 목적일 수 있다.
이러한 목적은 독립 청구항들에 따른 발전 시스템 및 발전 시스템의 작동 방법에 의해 해결된다.
본 발명의 제 1 양태에 따라서, 발전 시스템이 제시된다. 발전 시스템은 제 1 하우징 섹션(section) 및 제 2 하우징 섹션을 포함하는 하우징을 포함한다. 또한, 발전 시스템은 제 1 하우징 섹션 내에 배열되는 얼터네이터 및 제 2 하우징 섹션 내에 배열되는 가스 터빈을 포함한다. 얼터네이터는 가스 터빈에 의해 구동 가능하다. 제 1 하우징 섹션은 공기 입구를 포함하며 이를 통하여 기류가 제 1 하우징 섹션 안으로 주입 가능하여서 이 기류는 얼터네이터를 지나가고 이 얼터네이터를 냉각시킨다. 제 1 하우징 섹션은 기류가 얼터네이터를 지나간 후에 이 기류가 제 2 하우징 섹션 안으로 이송 가능하도록 제 2 하우징 섹션에 커플링된다. 제 2 하우징 섹션은 공기 출구를 포함하며 이를 통하여 기류가 가스 터빈을 지나간 후에 배출 가능하다.
본 발명의 다른 양태에 따라서, 제 1 하우징 섹션 및 제 2 하우징 섹션을 갖는 하우징, 제 1 하우징 섹션 내에 배열되는 얼터네이터 및 제 2 하우징 섹션 내에 배열되는 가스 터빈을 포함하는 발전 시스템의 작동 방법이 제시된다. 이 방법에 따라서, 얼터네이터는 가스 터빈에 의해 구동된다. 기류가 공기 입구를 통하여 제 1 하우징 섹션 안으로 주입되어서 기류는 얼터네이터를 지나가고 이 얼터네이터를 냉각시킨다. 제 1 하우징 섹션은 기류가 얼터네이터를 지나간 후에 제 2 하우징 섹션 안으로 이송 가능하도록 제 2 하우징 섹션에 커플링된다. 기류는 가스 터빈을 지나간 후에 제 2 하우징 섹션의 공기 출구를 통하여 배출된다.
유리하게는, 발전 시스템의 작동 방법은 추가의 공기 입구를 통하여 가스 터빈 안으로 추가의 기류를 이송하는 단계를 포함할 수 있으며, 추가의 공기 입구는 가스 터빈에 커플링된다.
하우징은 각각의 하우징 섹션들을 형성하는 뼈대(framework)를 포함한다. 하우징은 발전 시스템의 구성요소들을 위한 엔클로져를 또한 형성하여서, 하우징은 환경에 대하여 폐쇄형 케이싱(casing)을 형성한다. 하우징 및 각각의 하우징 섹션들은 환경으로부터 고립된 각각의 내부 체적부들을 형성할 수 있다. 각각의 내부 체적부들은 각각의 공기 입구들 또는 출구들을 통하여 환경에 커플링된다.
하우징 섹션들은 각각의 분리 벽들에 의해 분리될 수 있다. 각각의 개구들이 분리 벽들에 형성될 수 있으며, 이를 통하여 기류가 안내될 수 있다.
제 1 하우징 섹션에, 제 1 공기 입구가 형성된다. 이 공기 입구를 통하여, 기류가 주입 가능하다. 기류는 예컨대 통기 시스템에 의해 발생될 수 있다. 통기 시스템은 하우징의 외부에 설치될 수 있거나 하우징의 내부에 위치될 수 있다. 통기 시스템은 기류를 발생하기 위한 팬들을 포함할 수 있다. 깨끗한 기류를 제공하기 위해, 각각의 필터 설비들이 공기 입구에 부가적으로 커플링될 수 있다.
제 1 하우징 섹션의 내부 체적부 내측에, 전력을 발생하기 위해 - 특히 교류 전류(AC)를 갖는 - AC-발전기와 같은 얼터네이터가 설치된다. 얼터네이터의 작동 동안, 열이 발생된다. 기류는 얼터네이터를 따라 흐르고 그리하여 얼터네이터가 냉각되도록 얼터네이터를 지나간다.
제 1 하우징 섹션은 제 2 하우징 섹션으로 분리된다. 제 2 하우징 섹션은 기류의 스트림 방향에 대하여 제 1 하우징 섹션의 하류에 위치된다. 제 2 하우징 섹션의 내부 체적부 내측에, 가스 터빈이 배열된다. 기류는 각각의 개구들을 통하여, 예컨대 제 1 하우징 섹션과 제 2 하우징 섹션 사이의 분리 벽 내측에서, 제 2 하우징 섹션의 내부 체적부로 안내된다. 다음, 기류는 가스 터빈을 지나가고 그리하여 가스 터빈을 냉각시킨다.
각각의 공기 출구가 제 2 하우징 섹션에 배열되고, 이를 통하여 기류는 가스 터빈을 지나간 후에 배출될 수 있다.
따라서, 본 발명에 의거하여, 하우징 안으로 주입되는 단지 하나의 기류만이 냉각 목적을 위해 필요하다. 냉각의 목적으로 하우징 안으로 주입되는 복수의 추가의 별개의 기류들을 제공하기 위한 추가의 시설들은 필요하지 않다. 그리하여, 상기 설명된 발전을 위한 디자인(design)에 의해, 전체 시스템 간소화가 제공되는데, 이는 얼터네이터와 가스 터빈 양자를 냉각하기 위해 단지 하나의 기류만이 사용되기 때문이다. 그리하여, 복수의 다른 기류들을 제공하기 위한 비용 집중적인 추가 시설들이 더 이상 필요하지 않다. 그리하여, 전체 시스템 간소화는 비용 감소를 유도하고 시설 재료들 및 노동력을 감소시킨다.
다른 예시적인 실시예에 따라서, 제 1 하우징 섹션 및/또는 제 2 하우징 섹션 내측의 압력은 압력 제어 유닛(unit)에 의해 제어될 수 있다. 압력 제어 유닛은 기류의 유속(flow velocity) 및/또는 공기 입구 또는 공기 출구에서의 각각의 플랩(flap)들을 제어할 수 있다. 또한, 압력/및/또는 진공 발생기가 하우징 내측에 과압(overpressure) 또는 부압(under pressure)을 발생하기 위해 각각의 공기 입구 또는 출구에 커플링될 수 있다. 압력 제어 유닛은 압력 및/또는 진공 발생기를 제어할 수 있다.
예컨대, 가스 연료를 사용할 때 연료 누출이 통기 공기에 희석될 수 있다. 가스 연료가 하우징 내측에 담겨져야만 한다면, 임의의 연료가 통기 유동 경로를 통해서만 빠져나갈 수 있도록, 하우징 내측의 압력은 하우징 외측의 압력보다 더 낮을 필요가 있다. 다른 한편으로, 하우징 내측을 깨끗하게 유지하는 것이 중요하다면, 이를테면 가스 터빈이 먼지가 많은 환경을 갖는 위치에 설치되었다면, 하우징 내측의 압력은 먼지가 누수 경로들을 통하여 나오는 것을 방지하기 위해 하우징 외측보다 더 높을 필요가 있다. 하우징 벽에 걸친 압력 차이는 위치 그리고 압력 제어 유닛에 의해 제어될 수 있는 통기 팬(들)의 성능에 의해 결정된다.
본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따라서, 발전 시스템은 가스 터빈과 얼터네이터를 커플링(coupling)하는 구동 샤프트(shaft) 설비를 포함한다. 구동 샤프트 설비는 구동 샤프트 및/또는 구동 샤프트의 구동 토크(torque)를 조절하기 위한 기어 박스(gear box)를 포함할 수 있다. 구동 샤프트에 의해, 가스 터빈에 의해 발생되는 기계적 파워는 얼터네이터를 작동시키기 위해 얼터네이터로 전달된다. 구동 샤프트는 얼터네이터 및 가스 터빈이 서로 이격되어 하우징에 설치될 수 있도록 특정 길이를 가질 수 있다.
다른 예시적인 실시예에 따라서, 하우징은 제 1 하우징 섹션과 제 2 하우징 섹션 사이에 위치되는 중간 하우징 섹션을 포함한다. 기류는 이 기류가 얼터네이터를 지나간 후에 중간 하우징 섹션으로 이송 가능하며 또한 중간 하우징 섹션으로부터 제 2 하우징 섹션으로 이송 가능하다. 구동 샤프트는 얼터네이터로부터 중간 하우징 섹션을 통하여 가스 터빈으로 연장한다.
중간 하우징 섹션은 제 1 하우징 섹션과 제 2 하우징 섹션 및 이들 각각의 체적부들이 서로 이격되도록 제 1 하우징 섹션(의 제 1 체적부)과 제 2 하우징 섹션(의 제 1 체적부) 사이에 중간 체적부를 형성할 수 있다. 중간 하우징 섹션 안에, 발전 시스템의 보안 시스템들, 화재 보호 시스템들 등과 같은 몇몇 시스템 구성요소들이 설치될 수 있다. 중간 하우징 섹션은 각각의 분리 벽들 또는 각각의 배플(baffle)들에 의해 각각 제 1 및 제 2 하우징 섹션으로 분리될 수 있다. 구동 샤프트는 각각의 분리 벽들을 통하여 안내될 수 있다.
또한, 분리 벽들에, 각각의 개구들이 형성되어서 이에 의해 기류가 중간 섹션으로 유동할 수 있다. 부가적으로, 연결 튜브(tube)들이 중간 섹션 내에 설치될 수 있으며, 이에 의해 제 1 하우징 섹션과 중간 하우징 섹션 사이의 분리 벽의 개구들과 중간 하우징 섹션과 제 2 하우징 섹션 사이의 분리 벽의 개구들은 각각의 도관[예컨대 튜브들 또는 덕트(duct)]들에 의해 연결되어서 기류는 중간 하우징 섹션을 통하여 안내된다.
다른 예시적인 실시예에 따라서, 하우징은 추가의 공기 입구를 포함하며, 이 추가의 공기 입구는 추가의 기류가 가스 터빈 안으로 이송 가능하도록 가스 터빈에 커플링된다. 구체적으로, 추가의 공기 입구는 제 2 하우징 섹션 내에 배열된다. 추가의 기류는 가스 터빈을 위한 작업 유체로서 사용된다. 그리하여, 추가의 기류는 가스 터빈 입구를 통하여 그리고 또한 가스 터빈의 연소 챔버(chamber)를 통하여 그리고 가스 터빈의 각각의 가스 터빈 섹션들을 통하여 안내된다.
추가의 기류는 기류를 상당하게 보조하는 통기 및/또는 냉각 공기 유동일 수 있으며 이는 파워가 정상 또는 작동 부하(load)들에서 발생될 때의 작동 동안 뿐만 아니라 엔진(engine) 정지 동안 또는 그 후에 고온 케이싱을 냉각시키기 위한 충분한 공기 유동을 제공한다. 추가의 기류는 폭발 혼합물들이 발생할 수 있는 발전 시스템의 영역들에서의 공기 희석을 위한 최소한의 공기 유동 속도들을 또한 제공할 수 있다.
각각, 다른 예시적인 실시예에 따라서, 하우징은 추가의 공기 출구를 포함하며, 추가의 배출 스트림이 추가의 공기 출구를 통하여 하우징 밖으로 배출 가능하도록, 추가의 공기 출구가 가스 터빈에 연결된다. 추가의 공기 출구는 제 2 하우징 섹션에 각각 개구로서 형성될 수 있다. 추가의 공기 출구는 고온 그리고 팽창된 배출 스트림이 하우징 밖으로 흘러나가도록 가스 터빈의 터빈 섹션에 커플링된다.
다른 예시적인 실시예에 따라서, 얼터네이터는 냉각 공기 입구 및 냉각 공기 출구를 포함한다. 제 1 하우징 섹션의 기류의 일부는 얼터네이터의 권선(winding)들과 같은 내부 구성요소로 냉각 공기 입구를 통하여 안내될 수 있고, 기류의 일부는 얼터네이터의 내부 구성요소를 지난 후에 냉각 공기 출구를 통하여 제 1 하우징 섹션 안으로 안내될 수 있다. 그리하여, 기류의 일부는 얼터네이터를 통하여 흐르고 다른 일부는 얼터네이터를 지나가고 얼터네이터의 외부 표면들을 냉각시킨다.
다른 예시적인 실시예에 따라서, 발전 시스템은 기류를 필터링하기 위한 필터 장치를 포함하며, 필터링 장치는 기류가 공기 입구를 통해 제 1 하우징 섹션 안으로 주입되기 전에 필터 장치를 통하여 안내되도록 하우징 섹션에 배열된다.
다른 예시적인 실시예에 따라서, 필터 장치는 기류 그리고 추가의 기류 양자를 필터링 장치에 의해 필터링하는 방식으로 하우징 섹션에 배열될 수 있다.
다른 예시적인 실시예에 따라서, 발전 시스템은 공기 출구를 통하여 배출될 때 기류의 소음을 감소시키기 위한 소음기를 포함한다. 소음기는 기류가 공기 출구를 통하여 제 2 하우징 섹션의 밖으로 배출된 후에 소음기를 통하여 안내될 수 있도록 하우징에 배열된다.
요약하면, 본 발명에 의해, 기류(통기 공기)는 AC-발전기 및 가스 터빈을 갖는 발전 시스템의 하우징(엔클로져)을 통하여 보내진다. 공기 유동의 대략 절반이 AC-발전기의 내부 구성요소들을 냉각시키기 위해 AC-발전기 기계 안으로 보내지고 그 후 가스 터빈이 설치되는 제 2 하우징 섹션(가스 터빈 셀 구역)으로 보내진다. 공기 유동의 다른 절반은 외부로 유동하고 AC-발전기를 지나가며 제 2 하우징 섹션(가스 터빈 셀)으로 유동한다. 공기 유동은 그 후 가스 터빈 셀 구역에서 조합되며 고물(aft) 단부에서, 예컨대 가스 터빈 배출부(추가의 공기 출구) 위에서 대기로 하우징(엔클로져)을 빠져나간다. 대기로 배출될 때, 공기 유동은 예컨대 소음기 그리고 팬을 지나간다.
본 발명의 실시예들은 상이한 요지들에 관하여 설명된 것에 주의해야 한다. 특히, 일부 실시예들은 장치 타입(type) 청구항들에 관하여 설명되었지만 다른 실시예들은 방법 타입 청구항들에 대하여 설명되었다. 하지만, 당업자는 상기 그리고 이하의 설명으로부터, 달리 언급하지 않는다면, 하나의 타입의 요지에 속하는 특징들의 임의의 조합에 더하여 또한 상이한 요지들에 관련되는 특징들 사이의, 특히 장치 타입 청구항들의 특징들과 방법 타입 청구항들의 특징들 사이의 임의의 조합이 본 출원에 의해 개시된 것으로서 또한 고려됨을 알게 될 것이다.
본 발명의 상기 설명된 양태들 및 다른 양태들은 이후에 설명될 실시예의 예들로부터 자명해지며 실시예의 예들에 관하여 설명된다. 본 발명은 실시예의 예들을 참조하여 이후에 더 상세하게 설명될 것이지만 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 발전 시스템의 예시적인 실시예의 개략도를 도시하고;
도 2는 도 1에 도시된 본 발명의 예시적인 실시예의 사시도를 도시하고;
도 3은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 발전 시스템의 사시도를 도시한다.
도면들 내의 예시들은 개략적이다. 상이한 도면들에서, 유사한 또는 동일한 요소들에는 동일한 참조 부호들이 제공된 것에 주의해야 한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 발전 시스템(100)을 도시한다. 발전 시스템(100)은 제 1 하우징 섹션(Ⅰ) 및 제 2 하우징 섹션(Ⅱ)을 포함하는 하우징(108)을 포함한다. 얼터네이터(110)는 제 1 하우징 섹션(Ⅰ) 내에 배열되고 가스 터빈(120)은 제 2 하우징 섹션(Ⅱ) 내에 배열된다. 얼터네이터(110)는 가스 터빈(120)에 의해 구동된다. 예컨대, 가스 터빈(120)은 얼터네이터(110)로부터 이격되어 위치되고, 구동 샤프트(104)는 가스 터빈(120)을 얼터네이터(110)와 커플링한다. 그리하여, 가스 터빈(120)에 의해 발생된 기계적 파워가 전력을 발생하기 위해 얼터네이터(110)에 전달된다. 상이한 실시예에서 가스 터빈 로터(rotor)로부터 속도를 얼터네이터에 의해 요구되는 속도로, 통상적으로 1500, 1800, 3000 또는 3600 rpm 중 하나로 감소시키는 중간 기어 박스가 있을 수 있다.
제 1 하우징 섹션(Ⅰ)은 공기 입구(101)를 포함하며 이를 통하여 기류(102)가 제 1 하우징 섹션(Ⅰ) 안으로 주입 가능하여서 이 기류(102)는 얼터네이터(110)를 지나가고 이 얼터네이터(110)를 냉각시킨다. 제 1 하우징 섹션(Ⅰ)은 기류(102)가 얼터네이터(110)를 지나간 후에 이 기류(102)가 제 2 하우징 섹션(Ⅱ) 안으로 이송 가능하도록 제 2 하우징 섹션(Ⅱ)에 커플링된다.
제 2 하우징 섹션(Ⅱ)은 공기 출구(103)를 포함하며 이를 통하여 기류(102)는 가스 터빈(120)을 지나간 후에 배출될 수 있다.
하우징은 환경으로부터 고립되는 내부 체적부들을 형성하기 위해 케이싱 플레이트(plate)들이 부착될 수 있는 뼈대를 포함한다. 그리하여, 제 1 하우징 섹션(Ⅰ)은 제 1 내부 체적부를 갖고 제 2 하우징 섹션(Ⅱ)은 제 2 체적부를 갖고, 이들은 환경으로부터 고립된다. 제 1 하우징 섹션(Ⅰ)과 제 2 하우징 섹션(Ⅱ) 사이에, 중간 하우징 섹션(Ⅲ)이 위치된다. 그리하여, 제 1 하우징 섹션(Ⅰ)과 제 2 하우징 섹션(Ⅱ)은 서로 이격된다. 구동 샤프트(104)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 중간 섹션(Ⅲ)을 통하여 안내될 수 있다.
통기 시스템이 기류(102)를 발생할 수 있다. 통기 시스템은 공기 입구(101)를 통하여 하우징(108) 안으로 기류(102)를 흡입하기 위해 그리고 공기 출구(103)를 통하여 하우징(108) 밖으로 기류를 흘러나가게 하기 위해 하우징(108) 내측에 설치될 수 있다.
기류(102)는 필터 장치(130)에 의해 필터링될 수 있다. 필터 장치(130)에 의한 기류의 필터링 후에, 기류(102)는 공기 입구(101)를 통하여 유동한다. 공기 입구(101)는 제 1 하우징 섹션(Ⅰ)에 형성된다. 제 1 하우징 섹션(Ⅰ) 안으로 주입된 후에, 기류(102)는 냉각 목적으로 얼터네이터(110)를 지나갈 수 있다.
얼터네이터(110)는 냉각 공기 입구(111) 및 냉각 공기 출구(112)를 포함할 수 있으며 얼터네이터(110)의 내부 구성요소(114)들이 냉각될 수 있도록 이들을 통하여 기류(102)의 일부(113)가 안내될 수 있다. 내부 구성요소(114)들은 예컨대 코일(coil)들 그리고 예컨대 얼터네이터의 권선들이다. 공기 입구(101)에서, 기류(102)는 얼터네이터(110)를 지나가는 제 1 기류 그리고 각각 냉각 공기 입구(111) 및 냉각 공기 출구(112)를 통하여 안내되는 제 2 기류로 분리될 수 있다. 제 1 기류는 예컨대 직접적으로 그리고 제 1 기류로부터 별개로 냉각 공기 입구(111)에 안내될 수 있다. 제 2 기류가 얼터네이터(110)의 냉각 공기 출구(112)를 빠져나간 후에, 제 2 기류는 냉각 공기 출구(112)를 떠나고 얼터네이터(110)를 지나가는 제 1 기류와 다시 혼합된다.
대안적으로, 기류(102)는 제 1 하우징 섹션(Ⅰ)의 내부 체적부 안으로 주입될 수 있고 기류(102)는 그 후 내부 체적부로부터 냉각 공기 입구(111)로 유동할 수 있다. 그리하여, 기류(102)는 제 1 하우징 섹션(Ⅰ)의 공기 입구(101)에서 분리되지 않는다.
도 1에 도시된 바와 같이, 제 1 하우징 섹션(Ⅰ), 중간 하우징 섹션(Ⅲ) 그리고 제 2 하우징 섹션(Ⅱ) 사이에는 각각 분리 벽(109)들이 하우징 안으로 설치된다. 각각의 분리 벽(109)들은 각각의 개구들을 포함할 수 있으며 이들을 통하여 기류(102)가 제 1 하우징 섹션(Ⅰ)으로부터 중간 하우징 섹션(Ⅲ)을 향해 제 2 하우징 섹션(Ⅱ)으로 유동할 수 있다. 분리 벽(109)들의 개구들 안으로, 가스 터빈(120)으로부터 얼터네이터(110)의 방향으로의 기류(102)의 역류를 방지하기 위해 각각 비복귀 밸브(valve)들이 설치될 수 있다.
가스 터빈(120)은 연소 챔버(121) 및 터빈 섹션(122), 즉 배출 및 확산(diffuser) 섹션을 포함할 수 있다. 하우징(108) 그리고 특히 제 2 하우징 섹션(Ⅱ)은 추가의 공기 입구(105)를 포함하며 이를 통하여 추가의 기류(106)가 주입될 수 있고, 추가의 기류(106)는 가스 터빈(120)의 연소 챔버(121) 안으로 직접 안내된다. 추가의 기류(106)는 추가의 필터 장치(150) 또는 기류(102)를 위한 필터 장치(130)를 통하여 또한 안내될 수 있다. 추가의 기류(106)는 가스 터빈(120)을 위한 작업 가스로 사용될 수 있다. 터빈 섹션(122) 내측에서 연소되고 팽창된 후에, 추가의 기류(106)는 제 2 하우징 섹션(Ⅱ)에 형성되는 추가의 공기 출구(107)를 통하여 배출될 수 있다. 추가의 기류(106)는 기류(102)로부터 분리된다. 기류(102)는 공기 출구(103)를 통하여 배출된다.
공기 출구(103)에 대하여, 공기 출구(103)를 통하여 기류(102)를 흘러나가게 하기 위해 팬(160)이 설치될 수 있다. 부가적으로, 소음기(140)가 배출되는 기류(102)의 소음을 감소시키기 위해 공기 출구(103)에 커플링될 수 있다.
도 2에서, 도 1에 도시된 바와 같은 발전 시스템(100)의 유사한 요소들 및 구성요소들이 사시도로 예시된다. 특히, 도 2로부터 취해질 수 있는 바와 같이, 필터 장치(130) 및 추가의 필터 장치(150)는 하나의 기능 요소로 조합될 수 있다. 또한, 도 2로부터 취해질 수 있는 바와 같이, 중간 하우징 섹션(Ⅲ) 내측에, 발전 시스템(100)을 위한 컷아웃(cut-out) 스위치(switch)들, 퓨즈(fuse)들 및 화재 보호 시스템들과 같은 복수의 추가의 보조 구성요소들이 설치될 수 있다. 중간 기어 박스는 예컨대 중간 하우징 섹션(Ⅲ) 안에 설치될 수 있다. 중간 하우징(Ⅲ)에서, 기어 박스는 구동 샤프트(104)에 커플링될 수 있다. 가스 터빈(120)으로부터의 오일을 냉각시키기 위한 오일 냉각기(201)와 같은 추가의 구성요소들이 하우징(108)의 루프(roof)에 설치될 수 있다.
도 3은 도 2의 발전 시스템(100)을 도시하며, 도 3에서 하우징(108)의 외관이 예시된다. 몇몇의 패널(panel)(301)들이 하우징(108)의 각각의 뼈대에 장착되어서, 각각의 하우징 섹션(Ⅰ, Ⅱ 및 Ⅲ)들의 내부 체적들이 형성된다. 패널(301)들은 환경으로부터 고립된 하우징 섹션(Ⅰ, Ⅱ 및 Ⅲ)들을 형성한다. 도 3에서, 명쾌함을 위해 하우징(108)의 모든 패널(301)들이 각각의 참조 부호에 의해 표시되지는 않는다.
용어 "가스 터빈" 은 또한 완전한 "가스 터빈 엔진" 을 위해 사용되며 가스 터빈 엔진의 터빈 섹션만을 위해 사용되지는 않는 것에 주의해야 한다.
"발전 시스템" 은 특히 AC-발전기를 구동하는 가스 터빈 엔진을 포함하는 발전 시스템으로서 고려되고, AC-발전기는 또한 발전 시스템의 일부이다. 가스 터빈 엔진 및 AC-발전기는 통상적으로 샤프트를 통하여 직접적으로 또는 기어 박스를 통하여 연결될 것이다.
용어 "포함하는(comprising)" 은 다른 요소들 또는 단계들을 배제하지 않으며 단수형("a" 또는 "an")은 복수형을 배제하지 않는 것에 주의해야 한다. 또한 상이한 실시예들과 연관되어 설명된 요소들은 조합될 수 있다. 청구 범위들의 참조 부호들은 청구 범위의 범주를 제한하는 것으로 이해되어서는 안되는 것에 또한 주의해야 한다.

Claims (9)

  1. 발전 시스템(system)(100)으로서,
    제 1 하우징 섹션(housing section)(Ⅰ) 및 제 2 하우징 섹션(Ⅱ)을 포함하는 하우징(108),
    상기 제 1 하우징 섹션(Ⅰ) 내에 배열되는 얼터네이터(alternator)(110), 및
    상기 제 2 하우징 섹션(Ⅱ) 내에 배열되는 가스 터빈(gas turbine)(120)을 포함하며,
    상기 얼터네이터(110)는 가스 터빈(120)에 의해 구동 가능하고,
    상기 제 1 하우징 섹션(Ⅰ)은 공기 입구(101)를 포함하며 공기 입구를 통하여 기류(102)가 제 1 하우징 섹션(Ⅰ) 안으로 주입 가능하여서 상기 기류(102)가 얼터네이터(110)를 지나가고 상기 얼터네이터(110)를 냉각시키고,
    상기 제 1 하우징 섹션(Ⅰ)은 상기 기류(102)가 얼터네이터(110)를 지나간 후에 기류(102)가 제 2 하우징 섹션(Ⅱ) 안으로 이송 가능하도록 제 2 하우징 섹션(Ⅱ)에 커플링(coupling)되고,
    상기 제 2 하우징 섹션(Ⅱ)은 공기 출구(103)를 포함하며 공기 출구를 통하여 기류(102)가 가스 터빈(120)을 지나간 후에 배출 가능하고,
    상기 제 2 하우징 섹션(Ⅱ)은 추가의 공기 입구(105)를 포함하며, 상기 추가의 공기 입구(105)는 추가의 기류(106)가 가스 터빈(120) 안으로 이송 가능하도록 가스 터빈(120)에 커플링되고,
    상기 발전 시스템(100)은,
    상기 공기 입구(101) 또는 공기 출구(103)에 설치된 플랩(flap) 및
    상기 제 1 하우징 섹션(Ⅰ) 및 제 2 하우징 섹션(Ⅱ)의 내측(inside)의 압력을 제어하기 위한 압력 제어 유닛(pressure control unit)을 포함하고,
    상기 압력 제어 유닛이 상기 플랩을 제어하는,
    발전 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 얼터네이터(110)를 가스 터빈(120)에 커플링하는 구동 샤프트(shaft) 설비(104)를 더 포함하는,
    발전 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 하우징(108)은 제 1 하우징 섹션(Ⅰ)과 제 2 하우징 섹션(Ⅱ) 사이에 위치되는 중간 하우징 섹션(Ⅲ)을 포함하고,
    상기 기류(102)는 기류(102)가 얼터네이터(110)를 지나간 후에 중간 하우징 섹션(Ⅲ) 안으로 이송 가능하고 또한 상기 중간 하우징 섹션(Ⅲ)으로부터 제 2 하우징 섹션(Ⅱ) 안으로 이송 가능하고,
    상기 구동 샤프트 설비(104)는 얼터네이터(110)로부터 중간 하우징 섹션(Ⅲ)을 통하여 가스 터빈(120)으로 연장하는,
    발전 시스템.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 하우징 섹션(Ⅱ)은 추가의 공기 출구(107)를 포함하고,
    상기 추가의 공기 출구(107)는 배출 스트림(stream)이 추가의 공기 출구(107)를 통하여 하우징(108)의 밖으로 배출될 수 있도록 가스 터빈(120)에 커플링되는,
    발전 시스템.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 얼터네이터(110)는 냉각 공기 입구(111) 및 냉각 공기 출구(112)를 포함하고,
    상기 제 1 하우징 섹션(Ⅰ)의 기류(102)의 일부(113)는 냉각 공기 입구(111)를 통하여 얼터네이터(110)의 내부 구성요소(114)로 안내될 수 있고,
    상기 기류(102)의 일부(113)는 얼터네이터(110)의 내부 구성요소(114)를 지나간 후에 냉각 공기 출구(112)를 통하여 제 1 하우징 섹션(Ⅰ) 안으로 안내될 수 있는,
    발전 시스템.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기류(102)를 필터링(filtering)하기 위한 필터(filter) 장치(130)를 더 포함하고,
    상기 필터 장치(130)는 기류가 공기 입구(101)를 통하여 제 1 하우징 섹션(Ⅰ) 안으로 주입되기 전에 필터 장치(130)를 통하여 안내될 수 있도록 하우징(108)에 배열되는,
    발전 시스템.
  7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공기 출구(103)를 통하여 배출될 때 기류(102)의 소음을 감소시키기 위한 소음기(silencer)(140)를 더 포함하고,
    상기 소음기(140)는 기류가 공기 출구(103)를 통하여 제 2 하우징 섹션(Ⅱ) 밖으로 배출된 후에 소음기(140)를 통하여 안내될 수 있도록 하우징(108)에 배열되는,
    발전 시스템.
  8. 제 1 하우징 섹션(Ⅰ) 및 제 2 하우징 섹션(Ⅱ)을 갖는 하우징(108), 상기 제 1 하우징 섹션(Ⅰ) 내에 배열되는 얼터네이터(110) 및 상기 제 2 하우징 섹션(Ⅱ) 내에 배열되는 가스 터빈(120)을 포함하는 발전 시스템(100)의 작동 방법으로서,
    상기 가스 터빈(120)에 의해 얼터네이터(110)를 구동하는 단계,
    기류(102)가 얼터네이터(110)를 지나가고 상기 얼터네이터(110)를 냉각시키도록 공기 입구(101)를 통하여 제 1 하우징 섹션(Ⅰ) 안으로 기류(102)를 주입하는 단계,
    상기 기류(102)가 가스 터빈(120)을 지나간 후에 기류(102)를 제 2 하우징 섹션(Ⅱ)의 공기 출구(103)를 통하여 배출시키는 단계, 및
    상기 제 1 하우징 섹션(Ⅰ) 및 제 2 하우징 섹션(Ⅱ)의 내측의 압력을 압력 제어 유닛으로 제어하는 단계로서, 상기 압력 제어 유닛이 상기 공기 입구(101) 또는 공기 출구(103)에 설치된 플랩을 제어하는, 압력을 제어하는 단계를 포함하며,
    상기 주입하는 단계에서, 제 1 하우징 섹션(Ⅰ)은 기류(102)가 얼터네이터(110)를 지나간 후에 기류(102)가 제 2 하우징 섹션(Ⅱ) 안으로 이송 가능하도록 제 2 하우징 섹션(Ⅱ)에 커플링되는,
    발전 시스템의 작동 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    추가의 공기 입구(105)를 통하여 추가의 기류(106)를 가스 터빈(120) 안으로 이송하는 단계를 포함하며,
    상기 추가의 공기 입구(105)는 가스 터빈(120)에 커플링되는,
    발전 시스템의 작동 방법.
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