스팀 터빈 - Turning Gear

스팀 터빈의 Turning Gear는 터빈의 Start-up과 Shut-down 과정에서 중요한 역할을 수행 합니다. 이번 글에서는 Turning Gear의 운전 목적과 작동 원리에 대해 알아보겠습니다.

터빈 Start-up 시 Turning Gear 운전의 목적

1. 축의 비틀림(Hogging) 또는 옆 늘어짐(Sagging) 제거

터빈을 가동하기 전에 축이 지나치게 비틀리거나 옆으로 늘어져 있으면 고진동이 발생할 수 있습니다. 이는 터빈 트립(Trip)으로 이어질 수 있으며, 고진동이나 마찰로 인한 손상 위험을 증가시켜 스팀 터빈을 불필요한 위험에 노출시킵니다. Turning Gear는 이러한 변형을 제거하여 안정적인 가동을 도와줍니다.

 

2. 스팀 터빈의 균일한 예열 가능

스팀 터빈을 고정된 상태로 예열하면 내부 열적 계층화로 인해 로터와 케이싱의 비틀림이 발생할 수 있습니다. Turning Gear는 로터를 회전시켜 비틀림을 제거하고, 균일한 예열을 가능하게 하여 안정적인 가동을 도와줍니다.

터빈 Shut-down 시 Turning Gear 운전의 목적

터빈이 중지된 후에도 여전히 뜨거운 상태에서는 로터를 고정시키면 지나친 비틀림이 발생할 수 있습니다. Turning Gear는 터빈이 정지된 후에도 로터와 케이싱의 비틀림을 방지하여 안전하게 Shut-down을 할 수 있도록 돕습니다.

Turning Gear Operation

1. 터빈 Start-up 시

 

터빈 기동 이전에는 충분한 시간 동안 Turning Gear를 작동시켜야 합니다. 이는 터빈 로터 편심이 허용 가능한 한계 내에 있도록 하고, 터빈 케이싱 온도를 균일하게 하는 데 필요한 최소한의 시간을 충족시켜야 합니다.

• Turning Gear 모터 가압 : Turning Gear 모터를 가동합니다.
• Turning Gear Drive engage : Turning Gear Drive가 터빈 로터와 맞물리게 합니다.
• Turning Gear 기동 : Turning Gear를 작동시킵니다.

터빈 제조사에 따라 다르지만, 최초 기동이나 장시간 정지 후 재기동 시에는 24시간 이상 Turning Gear를 작동하는 것이 권장됩니다. 일반적으로 Turning Gear의 속도는 40-60 rpm입니다. 터빈이 기동되면 Turning Gear는 자동으로 Disengage됩니다.

 

2. 터빈 Shutdown 시

 

터빈 Rundown 시, Turning Gear 모터는 터빈 가동 중에 꺼진 속도와 동일한 속도에서 자동으로 켜져야 합니다. 그러나 터빈 속도가 충분히 감소할 때까지 Turning Gear는 터빈 발전기 축에서 분리된 상태로 유지됩니다.

• Turning Gear 모터 조기 가동 : 터빈 속도가 충분히 감소할 때까지 터빈 발전기 축에서 분리된 상태로 유지됩니다.
• Turning Gear engage : 터빈 속도가 충분히 감소한 후, Turning Gear가 터빈 발전기 로터에 기계적으로 결합됩니다.

대부분의 발전소에서는 자동 셀프-시프팅 클러치에 의해 자동으로 수행됩니다. 일부 발전소에서는 로터가 완전히 정지한 후에 Turning Gear가 수동으로 결합됩니다. 터빈은 터빈 케이싱 온도가 일정 수준으로 감소할 때까지 Turning Gear 운전이 유지됩니다.

 

만약 터빈 Shutdown 시 Turning Gear가 작동하지 않을 경우, 운영자는 터빈 발전기 로터를 회전시키는 대체 방법을 마련해야 합니다. 전통적으로 Handbarring 혹은 전기 또는 공압 도구를 사용하며, 일부 장치에서는 보조 회전 장치가 사용됩니다.

결론

Turning Gear는 스팀 터빈의 Start-up과 Shut-down 과정에서 매우 중요한 역할을 합니다. 축의 비틀림과 옆 늘어짐을 제거하고, 균일한 예열을 가능하게 하며, 터빈 정지 후에도 비틀림을 방지하여 안정적인 운전을 도와줍니다.