가스터빈의 구성요소별 구조 및 원리

개요

터빈의 각 구성요소들은 격실(Enclosure) 내에 수용되는데, 격실은 열을 차단하고 소음을 줄이기 위해서, 흡음재를 강판 안쪽에 덧붙인 패널들로 이루어져 있다. 격실 내부는 터빈, 보조기기, 제어실 등 여러 부분으로 나누어지며, 각 격실은 밀폐되어 있어 강제 환기되며 운전에 필요한 조명 등이 설치되어 있다. 가스터빈의 소음 억제와 화재 보호를 위한 방법은 다음과 같다.

1. 병렬로 된 Baffle(소음 흡수장치)을 공기 입구덕트나 배기연돌 내부에 설치한다.
2. 방음 격실은 기계류 지역에 설치하여 근무자가 소음에 노출되는 것을 방지한다.
3. 화재 보호는 다수의 자외선 감지기가 이용되는데, 터빈/발전기 격실은 중요 지역으로 분류되어 2개 이상의 화염감지기가 설치되어 거짓경보를 막아준다.
4. 일반적으로 CO2나 할론이 가스터빈 격실 내의 소화에 사용되어 왔으나, 할론의 생산은 지구 오존층에 부정적인 영향을 주기 때문에 점차 감소되고 있다.

 

공기흡입계통

공기필터

가스터빈은 대기를 작동유체로 사용하기 때문에 압축기에 흡입되는 공기를 걸러주는 공기필터는 필수적인 요소이다. 여과계통이 적합하지 못하면 기계의 오염, 침식, 부식, 그리고 터빈 날개의 냉각공기구멍이 막히게 되어 가스터빈의 성능과 신뢰성이 떨어진다. 공기필터는 지면으로부터의 먼지 또는 이물질 흡입을 최소화하기 위해 가급적 높은 위치에 설치한다. 공기 필터는 두 가지 유형으로 분류할 수 있다.

자정필터(Self Cleaning Filter)

필터 엘리먼트를 주기적 혹은 필터 전후 차압에 따라서 자동으로 청소되도록 설계된 형식이며, 자정필터 개요도를 통해 내부를 살펴볼 수 있다. 청소원리는 필터 내, 외부의 차압이 증가되면 필터 내부에서 압축기 출구의 고압공기를 순간적으로 역류시켜 필터에 붙어있는 이물질을 떨어낸다.

다단필터(Multiple Stage Filter)

보통 두 개의 단으로 구성되며 필터가 오염되어 필터 내, 외부의 차압이 일정치 이상 되면 교체해야한다. 첫 단 필터는 일회용으로 비교적 큰 입자의 이물질을 포집하고, 2단 필터는 미세한 입자의 분진을 걸러준다. 입자가 큰 이물질이 많은 지역에서는 관성분리기를 이용하기도 한다.

공기덕트 및 소음기

공기덕트는 필터에서 여과된 공기를 압축기 입구까지 인도하는 역할을 하며 덕트 내에는 소음기가 설치된다. 소음기는 압축기 운전 중 발생되는 진동 및 맥동 현상으로 일어나는 소음을 흡수하는 역할을 한다.

입구 공기 냉각기 및 동결방지 계통

공기냉각기는 압축기 입구 공기온도를 떨어뜨려 터빈효율 및 출력을 상승시키기 위한 설비로서 무르이 증발잠열을 이용한 냉각기(Evaporator Cooler) 또는 냉각매체를 이용한 냉각기(Chiller) 등이 있으며 대기 온도가 높은 지방에서 이용된다. 동결방지 계통은 주위 온도가 장시간 영하로 떨어질 때 입구공기 통로에서의 얼음 형성을 방지하기 위하여 소량의 배기가스 또는 압축공기를 입구 통로에 되돌려 주는 설비이다.