증기 터빈 보조계통

 오늘은 증기 터빈 보조계통의 밀봉장치에 대해 소개해드리겠습니다.

 

밀봉장치

 증기 터빈의 밀봉장치 종류로는 1) 패킹(Packing)과 2) 밀봉증기장치(Gland Seal Steam System)이 있습니다.  증기터빈 내부의 각 단 및 축이 관통하는 부위에서는 증기 누설을 최소화 하여 성능을 향상시키기 위해 여러 가지 형태의 밀봉장치가 적용됩니다. 터빈 내부 압력이 대기압보다 높을 때는 증기가 외부로 누설되지만 반대로 대기압보다 낮을때는 대기중의 공기가 누입되어 복수기 진공도를 저하시키는 원인이 됩니다.

 

1. 패킹(Packing)

 패킹의 가장 일반적인 형태는 래비린스 패킹인데, 그 원리는 날카로운 스트립을 회전부와 고정부에 차례로 배열하여 증기누설 통로에 확대부와 협소부를 만듭니다. 증기는 협소부를 통과할 때 교축되고 확대부에서 압력이 감소하는 것이 반복되는데, 이러한 작용이 계속되면서 누설 증기의 압력이 대기압과 같아지므로 누설이 방지 됩니다. 최근에는 효율 향상을 위해 가변간극패킹이나, 브러시 씰, 리프 씰 등이 사용됩니다. 가변간극패킹은 운전 중에는 Seal Ring 부위와 아래부위의 증기압력 차이를 이용하여 씰 간극을 최소화해 증기 누설을 최소화 하고, 기동 및 정지 시에는 씰 간극을 크게하여 진동발생을 최소화 합니다. 브러시 씰의 경우 강성이 회전체에 비하여 상대적으로 적은 브러시를 사용하여 회전체와 직접 접촉하면서 증기누설을 방지하는 것입니다. 전통적인 형태의 래비린스 씰의 경우 구조가 단순하고 설치가 용이하지만, 브러시 씰 대비 누설방지 효율이 약 30%정도 낮습니다. 리프씰은 인코넬 재질의 리프 플레이트를 적층한 구조로서 동작원리는 브러시 씰과 유사하며, 고가이기 때문에 운전조건이 가장 취약한 곳에만 설치됩니다.

 

2. 밀봉증기장치(Gland Seal Steam System)

 회전체인 터빈 로터와 고정체인 터빈 케이싱 사이에는 반드시 일정한 간격을 필요로 합니다. 고중압 터빈을 통과하는 증기는 대기압에 비해 훨씬 높은 압력을 유지하고 있으므로 터빈 케이싱과 로터와의 간격ㄱ을 통해 대기로 증기가 유출되며, 복수기와 연결된 저압터빈 케이싱의 끝단 부위는 대기압 보다 낮은 진공상태이므로 대기중의 공기가 터빈 내부로 유입되게 됩니다. 이를 막기 위해 케이싱 끝단 부위에 팩킹이 사용되어 증기의 유출량과 공기의 유입량을 줄일 수는 있으나 완전한 밀봉은 불가능 합니다. 증기의 유출이나 공기의 유입은 곧 손실을 의미하며 고압의 증기유출은 안전에도 문데가 되므로 운전중인 터빈의 완벽한 밀봉을 위한 시스템이 사용되는데, 이를 축 밀봉증장치(Gland Seal Steam System)이라고 부릅니다.

 

마무리

 오늘은 증기 터빈 보조계통의 밀봉장치 1)Packing과 2)밀봉증기장치(Gland Seal Steam System) 대해 알아보았습니다. 공부하실때 많은 도움이 되셨기를 바랍니다.