WEMA를 이용한 증기터빈 열구조 해석 및 로터 설계개선에 관한 연구 (Thermal-Structure Analysis Using Whole Engine Model and Design Modifications in Rotor)

서지정보

· 발행기관 : 대한기계학회
· 수록지 정보 : 대한기계학회논문집 A / 46권 / 4호 / 379 ~ 387페이지
· 저자명 : 박누가, 김인걸

초록

신재생에너지 증가에 따른 안정적인 전력 수급을 위해 복합화력 발전소의 빠른 기동과 부하변동이 중요시되고 있다. 특히 복합화력의 주요 기기인 증기터빈은 고온 및 고압의 운전 환경때문에 높은 열응력이 발생되며 이는 제품의 빠른 수명 소진을 발생시킨다. 열응력과 수명을 정확히 예측하기 위해 검증된 구조해석 모델링 기법이 필요하나 현재까지 복합화력 증기터빈 대상으로 상세 유한요소 모델링 후 해석 및 검증 사례는 없다. 본 논문에서는 270 MW급 증기터빈을 대상으로 실제 모델과 등가한 유한요소 모델을 구축하여 로터의 온도 및 변위 산출하였으며 측정된 운전데이터 비교를 통해 검증을 수행하였다. 이를 기반으로 고압터빈 취약부위를 재정의하였으며 형상 변경에 따른 응력 저감 효과를 제시하였다.

영어초록

Market requirements for faster and more frequent power unit start-up events lead to a considerably faster deterioration of the stream turbine and shorter equipment lifespan owing to the high thermal gradient during operation. Therefore, the accuracy of lifetime prediction depends on the accuracy of the transient thermal and structural analysis of the whole engine model. In this study, a whole engine model analysis was carried out to calculate the thermal stress at a critical location in the rotor and validated using real operation data. Rotor thermal and structural simulations were carried out using a commercial finite-element analysis software. The calculated and measured data well agreed. A study on design modifications was performed based on the results of the thermo-structural analysis.

참고자료

· 없음