스팀 터빈 - 리프팅 오일 시스템

스팀 터빈의 Lifting Oil System (또는 Jacking Oil System)은 스팀 터빈의 시동 및 정지 과정에서 터빈의 회전축을 들어 올려 마찰을 최소화하고, 터빈이 보다 쉽게 시동되고 정지할 수 있도록 돕습니다. 이번 글에서는 스팀 터빈 리프팅 오일 시스템의 구성 요소와 그 기능에 대해 살펴보겠습니다.

Lifting Oil (Jacking Oil) 시스템의 필요성

스팀 터빈이 정지해 있을 때는 회전축이 베어링에 직접 닿아 있으며, 이러한 상태에서 터빈을 기동하거나 정지할 때는 상당한 마찰력이 발생하여 베어링의 손상과 회전축의 마모를 초래할 수 있습니다. Lifting Oil (Jacking Oil) System은 이러한 문제를 해결하기 위해 사용됩니다. 특히, 터빈이 비활성 상태에서 가동될 때 초기에 터빈 샤프트를 들어주어 부드럽게 회전할 수 있도록 지원합니다.

리프팅 오일 시스템의 구성 요소

1. Lifting Oil Pump(Jacking Oil Pump : 이 펌프는 리프팅 오일을 고압으로 공급하여 회전축을 들어 올리는 역할을 합니다. 터빈이 초기 시동되기 전과 정지 후에 작동됩니다.

 

2. Lifting Oil Reservoir : 리프팅 오일을 저장하는 용기로, 시스템 내에서 필요한 양의 유체를 보관합니다. 이는 시스템의 안정성과 지속성을 유지하는 데 중요합니다.

 

3. Oil Filters : 유압 유체에서 불순물을 제거하여 시스템 내의 유압 유체의 깨끗함을 보장합니다. 이는 시스템 내의 부품들을 보호하고 오작동을 방지하는 데 중요합니다.

 

4. Control Valves : 리프팅 오일의 유량과 압력을 조절하여 터빈의 초기 기동을 정확하게 제어합니다. 이는 부드러운 기동과 안정적인 운전을 위해 필요합니다.

리프팅 오일 시스템의 작동 원리

터빈이 정지 상태에 있을 때, 리프팅 오일 펌프가 작동하여 고압의 오일을 리프팅 패드로 공급합니다. 이 고압 오일은 리프팅 패드 아래로 유입되어 회전축을 들어 올립니다. 이로 인해 회전축과 베어링 사이에 유체 막이 형성되어 마찰이 최소화됩니다. 이러한 상태에서 터빈이 기동되면 회전축이 쉽게 회전할 수 있으며, 베어링의 마모가 감소합니다. 터빈이 정상 운전 상태에 도달하면 리프팅 오일 펌프는 작동을 멈추고, 베어링은 정상적인 윤활유 시스템으로부터 오일을 공급받아 작동하게 됩니다. 터빈이 정지할 때도 마찬가지로 리프팅 오일 펌프가 작동하여 회전축을 들어 올려 베어링의 마모를 방지합니다.

 

리프팅 오일 시스템에서 필요한 압력은 터빈의 크기, 유형 및 설계에 따라 다를 수 있습니다. 보통 리프팅 오일 시스템에서 사용되는 압력은 수십 bar에서 수백 bar까지 다양할 수 있습니다. 작은 규모의 터빈일 수록 보다 낮은 압력이 필요할 수 있지만, 대형 터빈이나 고속 터빈의 경우 높은 압력이 필요할 수 있습니다. 예를 들어, 일반적인 소형 터빈의 경우 약 20bar에서 50bar 정도의 압력이 필요하며, 대형 터빈의 경우 200 bar 이상의 높은 압력이 필요합니다.

리프팅 오일 시스템의 장점

1. 베어링 보호 : 회전축과 베어링 사이의 직접적인 접촉을 방지하여 베어링의 수명을 연장하고, 유지보수 비용을 절감할 수 있습니다.

 

2. 시동 및 정지 용이성 : 고압 오일을 사용하여 회전축을 들어 올리므로 터빈의 시동과 정지가 훨씬 용이합니다.

 

3. 효율성 향상 : 마찰을 최소화하여 에너지 소모를 줄이고, 터빈의 효율성을 높입니다.

 

4. 안정성 증가 : 리프팅 오일 시스템은 터빈의 안정적인 작동을 보장하여, 갑작스러운 고장이나 사고를 예방할 수 있습니다.

리프팅 오일 시스템의 대체 기술

일부 최신 스팀 터빈 설계에서는 전통적인 리프팅 오일 시스템 대신 다른 기술을 채택하기도 합니다. 이러한 대체 기술들은 터빈의 초기 기동을 보장하면서도 유지보수 비용을 줄이고, 시스템의 효율성을 향상시키는 데 기여합니다

 

1. 자체 기동 시스템 : 최신 스팀 터빈 설계에서는 터빈 자체가 초기 기동을 위한 기능을 갖추고 있어 별도의 리프팅 오일 시스템이 공급되지 않는 경우가 있습니다.

 

2. 전동 장치 : 전동 장치를 사용하여 터빈 샤프트를 회전시키고 초기 부하를 제공하여 터빈을 가동시키는 방법도 있습니다.

결론

스팀 터빈의 리프팅 오일 시스템은 터빈의 시동과 정지 과정에서 베어링을 보호하고, 마찰을 최소화하여 터빈의 효율성과 안정성을 향상시키는 중요한 시스템입니다. 이 시스템은 터빈의 수명을 연장하고, 유지보수 비용을 절감하며, 터빈의 안정적인 작동을 보장합니다.