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문제 정의
- 그리고 막오염과 관련된 부유 입자들은 특수한 경우를 제외하고는 일반적으로 주로 5단 이하의 압축기 앞단에서 점착하는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 이와 같은 데이터들을 기본으로 막 오염으로 인한 입구부 압력손실이 최대 150mmH2O (대기압 기준으로 1.1616%), 흡입 공기 유량의 최대 감소량이 5%, 그리고 압축기단 효율의 최대 감소량이 2.5%일 경우에 있어서의 가스터빈의 성능 거동을 분석하고자 한다. 막오염이 발생할 경우 이러한 각종 성능 저하 현상들은 동시에 나타나지만 각 현상들을 분리해서 고찰해 볼 필요가 있다.
- . 본 연구에서는 이와 같은 선행 연구들을 기반으로 국내 복합 화력발전소에 설치되어 가동 중인 GE사의 Frame 7F 모델 제품을 기반으로 압축기 막오염에 따른 각종 현상들이 가스터빈 설계점(design point) 성능에 미치는 영향을 해석적으로 고찰함으로써 막오염에 따른 가스터빈의 성능 저하 정도를 정량적으로 분석하였다.
- 이와 관련하여 송태원 등(9)은 축류 압축 기내에서 부유 입자의 크기 및 분포가 블레이드에의 점착 정도에 미치는 영향을 해석적으로 분석한 바 있다. 본 연구에서는 이와는 별도로 막 오염에 의해서 가스터빈 압축기의 성능이 변화되었을 경우 이에 따른 가스터빈 전체 성능의 거동에 대해서 고찰하기로 한다.
- 예를 들어 입구부 압력 손실을 줄이기 위한 필터 교체 시기와 압축기 세척시기의 상대적 중요성에 대한 판단은 입구부 압력 손실과 압축기 단 효율의 각각의 저하에 따른 가스터빈 전체 성능 거동에 대한 이해를 기반으로 이루어져야 한다. 이를 위해서 본 연구에서는 막오염으로 인하여 발생 가능한 압축기 성능 저하와 관련된 각각의 변수들의 영향이 전체 가스터빈 성능에 미치는 영향에 대해서 분석하고자 한다.
가설 설정
- (3) 설계점 사양에서 주어진 터빈 입구 온도를 연소기 출구 온도라고 가정하고 연소기에서의 공급 연료 유량을 구한다.
- (4) 복합발전의 경우 가스터빈 후방의 폐열회수 증기발생기와 증기 터빈의 성능과 밀접한 관련이 있는 터빈 출구 온도는 압축기 막 오염에 따른 입구부 압력 손실이나 압축기 단 효율 감소의 경우 오히려 상승하지만 그 크기가 크지가 않기 때문에 복합발전의 전체 성능에는 큰 영향을 미치지 않을 것이다.
- 표현된다. 그러나 본 연구에서는 설계점 부근에서의 변수들의 변화폭에 따른 상관관계가 그다지 크지 않다고 가정하여 세 가지 변수들의 영향을 각각 독립적으로 취급하였다.
- 및 각 단의 압력비를 구한다. 단, 이 경우 설계점 운전 조건에서는 터빈 입구 온도는 항상 일정하다고 가정한다.
- 압축기에서의 압력비가 고정이 되어 있으므로 압축기에서 소모되는 동력은 입구부 압력에 따라 변하지 않는 반면 터빈 생성 출력이 감소하면 전체 가스터빈의 생성 출력은 입구부 압력 손실의 증가에 따라 감소하게 된다. 또한, 입구부 압력 손실은 압축기 내의 온도에는 영향을 미치지 않는다. 즉, 터빈 입구 온도가 고정된 상태에서 연소기에서의 연료 소모량은 거의 일정하게 되므로, 입구부 압력 손실의 증가에 따른 출력의 감소로 인해 열효율은 감소하게 된다.
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