증기터빈은 고온과 고압의 증기를 활용해 터빈을 회전시키고 발전기를 구동하여 전력을 생산하는 장치입니다. 이 시스템의 원활한 작동을 위해 베어링, 커플링, 터닝기어는 필수적인 요소로, 각각 중요한 역할을 수행합니다. 이번에는 증기터빈의 안정적인 운영을 돕는 이 구성 요소들의 기능과 역할을 자세히 살펴보겠습니다.
증기터빈 베어링의 역할과 종류
베어링은 터빈 회전축을 지지하며, 마찰을 최소화하고 진동을 줄여 시스템의 내구성을 향상시키는 중요한 장치입니다.
저널 베어링 (Journal Bearing)
저널 베어링은 회전축을 지지하며 반경 방향의 하중을 견디는 역할을 합니다. 윤활유를 활용해 마찰을 감소시키며, 적절한 간극을 유지하는 것이 중요합니다. 일반적으로 터빈 로터의 양쪽 끝에 설치되며, 윤활유 공급 시스템을 통해 일정한 압력으로 윤활유가 공급됩니다.
추력 베어링 (Thrust Bearing)
추력 베어링은 축 방향 하중을 지지하여 터빈 로터의 불필요한 이동을 방지하는 역할을 합니다. Tilting Pad형과 Taper Land형이 주로 사용되며, 대용량 터빈에서는 적합한 형태를 선택해야 합니다.
베어링 온도 관리
베어링의 온도는 시스템의 안전과 직결되며, 적절한 윤활유 공급과 냉각이 필요합니다. 윤활유 온도는 일반적으로 43~49°C로 유지되며, 베어링 통과 후 60°C 내외로 상승합니다. 베어링 온도가 80°C를 초과하면 경고 알람이 울리며, 120°C 이상에서는 터빈이 자동으로 정지됩니다.
증기터빈 커플링의 기능과 중요성
커플링은 터빈과 발전기를 연결하여 회전력을 전달하고 정렬 상태를 유지하는 부품입니다. 이를 통해 효율적인 동력 전달이 가능하며, 과부하가 발생하면 축 연결 볼트가 보호 역할을 수행합니다. 정렬이 불량할 경우 진동과 마모가 발생할 수 있어 정기적인 점검과 정확한 설치가 중요합니다.
증기터빈 터닝기어의 역할과 작동 방식
터닝기어는 터빈이 정지한 후 로터가 저속으로 회전하도록 하여 온도 차로 인한 변형을 방지하는 장치입니다.
터닝기어의 작동 방식
- 전동기 구동 방식: 감속 기어를 통해 전동기로 구동하며, 저속 회전을 유지합니다.
- 고압유 터빈 구동 방식: 유압 모터를 이용해 터빈 축을 회전시키며, 윤활유 펌프에서 발생하는 압력을 활용합니다.
터닝기어는 약 25 rpm의 속도로 회전하며, 터빈 온도가 100~150°C 수준일 때 작동을 멈춥니다. 더 낮은 온도가 필요할 경우 상온까지 냉각한 후 완전히 정지됩니다.
증기터빈 시스템에서 베어링, 커플링, 터닝기어의 중요성
베어링은 터빈의 회전을 지지하고 윤활을 제공하여 시스템의 내구성과 효율을 유지하며, 커플링은 동력 전달과 정렬을 보장합니다. 터닝기어는 온도 차로 인한 변형을 방지하고, 터빈 재가동 시 안정성을 유지하는 역할을 합니다.
이러한 부속품들은 정기적인 유지보수와 적절한 설치가 필수적이며, 이를 통해 증기터빈의 성능과 안전성을 최적화할 수 있습니다. 발전소 및 산업 현장에서 증기터빈의 효율적인 운영을 위해 각 장치의 특성을 이해하고 적절히 관리하는 것이 중요합니다.