스팀터빈의 베어링 윤활 시스템 - Lube Oil System

스팀 터빈은 고속 회전과 고온의 극한 환경에서 작동하는 장비로, 베어링의 원활한 작동을 위해 윤활유(Lube Oil)의 지속적인 공급이 필수적입니다. Lube Oil System은 스팀 터빈의 베어링에 깨끗하게 여과된 윤활유를 지속적으로 공급하여 마찰을 줄이고, 열을 효과적으로 분산시켜 베어링의 수명을 연장합니다. 이번 글에서는 스팀 터빈 Lube Oil System의 구성 요소와 그 역할을 상세하게 알아보겠습니다.

1. Main Oil Tank

Main Oil Tank는 Lube Oil을 저장하는 공간으로, 시스템에 필요한 모든 윤활유를 저장합니다. 이 탱크는 일반적으로 Lube Oil Pump를 지지하는 역할도 하며, 주요 센서와 장비가 부착되어 있습니다.

• Oil Level Switch : Main Oil Tank의 윤활유 레벨 수준을 감지하여 부족할 경우 경고를 제공하고, 레벨이 Low Low에 도달하면 펌프의 보호를 위해 Main Oil Pump를 정지시키도록 Control Logic이 구성됩니다.
• Temperature Transmitter : 윤활유의 온도를 측정하여 최적의 온도를 유지할 수 있도록 합니다.

2. Lube Oil Heater

Lube Oil Heater는 Main Oil Tank에 설치되어 윤활유의 최소 온도를 유지합니다. 일반적으로 스팀 터빈 제조사나 윤활유 브랜드에 따라 최소 온도가 설정되며, 보통 15 ~ 20도 이상을 유지해야 합니다. 이는 윤활유의 점도를 유지하여 베어링의 원활한 작동을 보장하기 위함입니다.

3. Main Oil Pump

Main Oil Pump는 Main Oil Tank에서 윤활유를 펌핑하여 스팀 터빈의 각 베어링에 공급하는 역학을 합니다. 이 펌프는 일반적으로 AC 모터로 구동되며, 두 개의 100% 용량 펌프가 설치가 일반적입니다. 한개 펌프는 정상 운전 중 작동하고, 다른 펌프는 백업으로 대기하고 있다가 운전 중인 펌프에 문제가 발생 시 즉시 작동됩니다.

4. Emergency Oil Pump

Emergency Oil Pump는 모든 Main Oil Pump에 문제가 발생했을 경우를 대비하여 DC 모터로 구동됩니다. 이 펌프는 터빈이 운전 중이거나 셧다운 중일 때도 윤활유 공급이 중단되지 않도록 하기 위하여 설치가 됩니다. 만일 이 펌프가 없는 가운데 Main Oil Pump가 정지가 된다면 운전 중인 스팀터빈 베어링에 윤활유가 공급되지 않게 되고 이는 베어링의 소손에 이어 터빈 Rotor의 소손까지 이어질 수 있습니다. 때문에 Emergency Oil Pump의 DC 모터는 발전소 배터리 시스템으로부터 전원을 공급받아 신뢰성을 높입니다.

5. Vapor Extractor

Vapor Extractor는 Main Oil Tank 상부에 설치되어 탱크 내부에 음압을 유지합니다. 이는 베어링을 거쳐 나오는 윤활유가 효율적으로 Main Tank로 돌아올 수 있도록 돕고, 탱크 내부의 오일 증기와 오일 내 용존된 공기를 제거하는 역할을 합니다. 일부 터빈 메이커는 Vapor Extractor 배출 부분에 Oil Mist Separator를 설치하여 오일 입자를 제거하기도 합니다.

6. Lube Oil Cooler

Lube Oil Cooler는 고속 회전하는 터빈에 공급되는 윤활유의 온도가 지속적으로 상승하는 것을 방지합니다. 대부분의 스팀 터빈 메이커는 100% 용량의 두 개의 쿨러를 설치하며, 냉각 매체로 발전소의 폐쇄 냉각수가 사용됩니다.

7. ST Lube Oil Filter

ST Lube Oil Filter는 Lube Oil Pump 후단에 설치되어 윤활유 내의 불순물을 제거합니다. 대부분의 스팀 터빈 메이커는 듀플렉스 필터(Duplex Filter)를 사용하여, 운전 중에도 장비 교체가 가능하도록 합니다.

8. Oil Purifier

일부 스팀 터빈 메이커는 Lube Oil Tank에서 일부 오일을 추출하여 정화시키는 Oil Purifier를 공급하기도 합니다.  이 장치는 윤활유의 청결도를 유지하여 베어링 표면 스크래치 등을 방지 합니다.

9. Clean Dirty Oil System

일부 스팀 터빈 메이커는 Clean Dirty Oil System을 공급하여 Main Oil Tank로 윤활유를 채우거나 사용된 윤활유를 비우는데 사용합니다. 사용된 오일은 Dirty Oil Tank로 이송되어 외부로 반출되고, 새로운 오일은 Clean Oil Tank를 통해 Main Oil Tank로 이송됩니다. 이를 통해 효율적인 로딩/언로딩이 가능하며, 유지보수 시간을 단축할 수 있습니다.

결론

스팀 터빈의 Lube Oil System은 베어링의 원활한 작동과 긴 수명을 보장하는 데 필수적입니다. Main Oil Tank에서 윤활유를 저장하고, Lube Oil Heater로 최적의 온도를 유지하며, Main Oil Pump와 Emergency Oil Pump로 지속적인 윤활유 공급을 보장합니다. Vapor Extractor, Lube Oil Cooler, ST Lube Oil Filter, Oil Purifier, 그리고 Clean Dirty Oil System 등 다양한 구성 요소가 협력하여 스팀 터빈의 안정적이고 효율적인 운전을 지원합니다.