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터빈의 진동은 피로파괴나 수명단축 등의 직접적인 설비 손상을 유발하며 간접적으로는 발전기에도 영향을 미쳐 정상출력을 낼 수 없다. 뿐만 아니라 터빈과 같은 원통형 구조물의 진동현상은 명확한 진동원인을 규명하기가 어렵기 때문에 현장에서는 항상 고질적인 문제로 대두되곤 하였다. 이론적으로도 단지 몇 가지의 운동방정식만으로는 원통형 구조물의 정확한 해를 구하기 어렵기 때문에 보편적으로 에너지최소화법 및 수치계산법 등의 근사해법을 사용한다. 본 논문에서는 현장조사를 바탕으로 실험적 연구와 수치계산법의 한 방법인 유한요소법을 이용하여 저압터빈의 진동 원인을 규명하였다. 해석대상인 500 ...

터빈의 진동은 피로파괴나 수명단축 등의 직접적인 설비 손상을 유발하며 간접적으로는 발전기에도 영향을 미쳐 정상출력을 낼 수 없다. 뿐만 아니라 터빈과 같은 원통형 구조물의 진동현상은 명확한 진동원인을 규명하기가 어렵기 때문에 현장에서는 항상 고질적인 문제로 대두되곤 하였다. 이론적으로도 단지 몇 가지의 운동방정식만으로는 원통형 구조물의 정확한 해를 구하기 어렵기 때문에 보편적으로 에너지최소화법 및 수치계산법 등의 근사해법을 사용한다. 본 논문에서는 현장조사를 바탕으로 실험적 연구와 수치계산법의 한 방법인 유한요소법을 이용하여 저압터빈의 진동 원인을 규명하였다. 해석대상인 500 MW 석탄화력 터빈의 저압터빈 케이싱A와 케이싱B는 같은 구조 및 형상을 가지고 있음에도 케이싱A 에서만 공진현상이 발생되는 현상이 파악되었다. 따라서 A의 진동 현상에 대한 원인규명을 위해 다음과 같은 연구를 수행하였다. 먼저 기초자료를 취득하여 그 설계요건이 정확하게 되어있는지의 적정성을 분석하고 건설 이후의 몇 년간의 진동자료 분석과 유한요소법을 이용하여 해석평가를 수행하였다. 또한 축소모형실험을 통해 해석평가기법에 관한 검증을 병행함으로써 실질적이고 종합적인 연구를 하였다. 연구결과 저압터빈의 진동 원인은 가진주파수인 60 Hz와 케이싱의 고유진동수 간의 공진에 의해 발생되었음을 알 수 있었다. 또한 케이싱의 고유진동수에 대한 설계인자 검토결과 내부보강재 두께에 의한 영향이 큰 것으로 나타났으며, 외부환경요인으로는 케이싱 하부침하에 의한 것으로 나타났다. 따라서 이에 대한 대책으로 케이싱 원주방향에 보강재 설치를 통해 공진영역을 회피함으로써 진동을 해소할 수 있었다. 주요어 : 저압터빈(Low pressure turbine), 진동억제(Suppression of Vibration)

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