[논문]발전용 보일러의 후부 전열면 소음진동 저감에 관한 사례 연구

Lee, Gyoung-Soon; Lee, Tae-Hoon; Moon, Seung-Jae; Lee, Jae-Heon

[국내논문] 발전용 보일러의 후부 전열면 소음진동 저감에 관한 사례 연구
A Case Study on The Reduction and Examination for Noise and Vibration of Backpass Heat Surface in the Power Plant Boiler 원문보기

한국전산유체공학회 2008년도 춘계학술대회논문집, 2008 Mar. 26, 2008년, pp.642 - 647

Lee, Gyoung-Soon , Lee, Tae-Hoon , Moon, Seung-Jae , Lee, Jae-Heon

Abstract ▼ AI-Helper

The boiler structure is determined by combustion characteristics and construction costs in the combustion chamber of a large commercial boiler. The heat transfer in boiler is composed of the radiation and the convection. The convective heat transfer has happened to back-pass heating surface. The combustion gas sequentially passes through the reheater tube, 1st economizer tube, and 2nd economizer tube. In case of being lowered in boiler height, we have to install additional tube bundle in back-pass heating surface for increasing the heat transfer of boiler, which causes the noise and vibration from combustion gas. When the combustion gas passes through the back-pass tube bundle in specified load of commercial boiler, this paper analyzes the acoustic characteristics between vortex-shedding frequency and natural frequency in tube bundle cavity. The case study reduce the resonance by changing natural frequency characteristics of tube-bundle cavity using a way to install ant-noise baffle in the direction of combustion gas flow.

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

본 논문에서는 상업 운전중인 용량 800MW급 대형 보일러를 기본 모델로 선정하였으며, 특정부하에서 연소가스가 보일러 Backpass 전열관군을 통과할 때 발생하는 소음 진동에 대해 Vortex Shedding Frequency와 전열관군의 고유 주파수 음향 특성 및 상관관계를 알아보았고, 연소가스 흐름 방향으로 Anti-Noise Baffle을 설치하여 소음진동에 의한 공진현상을 저감시킨 사례에 관한 것이다.
보일러 모델에 Baffle 설치 후 실제 상업 운전 중 소음 진동 저감 효과를 파악한 결과 보일러 모델의 진동 현상이 상당히 저감됨을 알 수 있었다. 본 연구에서는 실제 상업운전을 하는 대형, 대용량 보일러의 공진 문제점을 해결 하였고, 유사사례가 발생했을 때 해결을 위한 방법의 모델로 제시할 수 있을 것이다.

제안 방법

대상 보일러 모델은 800MW급 화력발전용 석탄 보일러는 초임계압, 관류형 Corner Firing 보일러로서 기저부하를 담당하고 있다. 특히, 발전소 열소비율 및 열효율을 향상시키기 위해 246kg/㎠의 주증기 압력과 566℃의 주증기 온도를 사용하고 보일러 모델의 특성 및 전열관 구조는 표 1과 Fig. 1에 도시하였다.
관류형 보일러는 Fig. 2에서와 같이 전열관의 한쪽에서 급수를 공급하여 절탄기, 증발관, 과열기를 통과하면서 열교환을 하고, 순차적으로 가열, 증발, 과열되어 관의 출구에서 과열 증기가 발생하도록 하였다. 즉, 고압 보일러 설계상 최대의 문제점인물순환를 증발관 유입수량과 증발량의 비를 1로 하였다.
2에서와 같이 전열관의 한쪽에서 급수를 공급하여 절탄기, 증발관, 과열기를 통과하면서 열교환을 하고, 순차적으로 가열, 증발, 과열되어 관의 출구에서 과열 증기가 발생하도록 하였다. 즉, 고압 보일러 설계상 최대의 문제점인물순환를 증발관 유입수량과 증발량의 비를 1로 하였다. 관류보일러는 증발관 내에서 유동이 강력하고 확실하여 증발관 직경을 작게 할 수 있으므로 고압증기 발생에 적합하며, 증기압이 임계압에 가까워짐에 따라 제작이 어렵고, 값이 비싼 기수드럼이 없으므로 두껍고 큰 용기가 불필요하여 초기 투자비도 저렴해진다.
3에 도시 하였다. 보일러 부하에 따라 진동 및 소음을 측정하기 위하여 보일러 절탄기 제2군(ECON2)의 Buckstay에 가속도계 센서를 오른쪽 측면과 후부측에 각각 2개씩 부착하였고, 보일러 소음은 절탄기 제2군 우측 외벽에서 부하별로 음압을 측정하였다. 특히, 부하 750MW에서 공진이 발생할 때 음향 고유모드를 분석하기 위해서 절탄기 제2군 Backpass 후부 외벽을 따라서 등간격으로 음압을 측정 하였고, 진동 측정 위치는 표 2와 같으며, 소음 측정은 높이 57m에서 절탄기 제2군의 오른쪽 측면에서 측정 하였다.
보일러 부하에 따라 진동 및 소음을 측정하기 위하여 보일러 절탄기 제2군(ECON2)의 Buckstay에 가속도계 센서를 오른쪽 측면과 후부측에 각각 2개씩 부착하였고, 보일러 소음은 절탄기 제2군 우측 외벽에서 부하별로 음압을 측정하였다. 특히, 부하 750MW에서 공진이 발생할 때 음향 고유모드를 분석하기 위해서 절탄기 제2군 Backpass 후부 외벽을 따라서 등간격으로 음압을 측정 하였고, 진동 측정 위치는 표 2와 같으며, 소음 측정은 높이 57m에서 절탄기 제2군의 오른쪽 측면에서 측정 하였다.
보일러 진동 및 소음 측정을 위해서 Backpass 전열관군의 튜브 제원은 표 3와 같고, 보일러 연소에 필요한 탄은 대동탄을 기준으로 연소가스 속도와 온도를 실제 측정하였으며 표 4와 같다.
보일러의 음향 공진을 감소시키는 방법으로 전열관 사이에 Anti-Noise Baffle을 사용하는 것이 가장 보편적이고 일반화된 방법으로 전열관군에서 발생하는 Cavity의 음향 고유주파수를 증가시킴으로서 음향 공진을 감소시킬 수 있다. 선정된 보일러 모델의 Backpass 절탄기 제2군에서 음향 공진이 발생하고 있음을 이론적 고찰과 실제 측정을 통해 이미 확인 하였다. Fig.
보일러 모델에 발생하고 있는 소음 공진 현상을 저감시킬 수 있는 가능성을 확인하였고, 소음 공진현상을 저감시키기 위해 제안된 5개의 Anti-Noise Baffle을 Fig. 18과 제작하였으며, 특히, Baffle을 Cavity 방향으로 튜브 피치의 2배 이상인 30cm를 연장시켜 보일러 실제 모델에 설치하여 진동을 측정하였다. 진동 측정 방법은 보일러 튜브 누설을 감시하는 장치로서 보일러 노내에서 발생된 음파가 수냉 벽에 전달되고, 수냉벽 멤브레인에 부착되어 있는 프로브로부터 계측 하였다.
18과 제작하였으며, 특히, Baffle을 Cavity 방향으로 튜브 피치의 2배 이상인 30cm를 연장시켜 보일러 실제 모델에 설치하여 진동을 측정하였다. 진동 측정 방법은 보일러 튜브 누설을 감시하는 장치로서 보일러 노내에서 발생된 음파가 수냉 벽에 전달되고, 수냉벽 멤브레인에 부착되어 있는 프로브로부터 계측 하였다.
이제까지 보일러 모델의 소음 진동에 관해 이론적 해석과 현장 측정을 통해 문제점을 확인 하였고, 이를 개선하지 위해 Cavity에 의한 음향 고유진동수를 변경시키기 위해 Anti-Noise Baffle 방법을 이용하여 실제 모델에 설치하여 소음 진동 현상을 저감시킬 수 있었으며, 이와 같은 과정을 통해 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.

대상 데이터

대상 보일러 모델은 800MW급 화력발전용 석탄 보일러는 초임계압, 관류형 Corner Firing 보일러로서 기저부하를 담당하고 있다. 특히, 발전소 열소비율 및 열효율을 향상시키기 위해 246kg/㎠의 주증기 압력과 566℃의 주증기 온도를 사용하고 보일러 모델의 특성 및 전열관 구조는 표 1과 Fig.

성능/효과

진동 측정 결과 부하 600MW에서는 탁월 주파수가 발생하지 않았으나, 650MW 이상에서는 37.5Hz에서 탁월 주파수가 발생하면서 진동이 크게 증가하였고, 부하 증가에 따라 탁월 주파수는 일정한 상태에서 진동 크기는 최대 490㎛ P-P까지 증가 하였다. Fig.
소음 측정 결과 부하 600MW에서는 하모닉 성분이 나타나지 않았으나, 부하 650MW이상에서는 37.5Hz 근처에서는 배수에 해당하는 하모닉 성분이 뚜렷하게 나타나면서 부하에 따라 소음 크기가 증가 하였으며, 부하 변동에 따른 연소공기량 증가에 변화로 사료되면 Fig. 9～12는 절탄기 제2군의 모델 오른쪽에서 측정한 소음 특성을 도시하였다.
1. 보일러를 운전할 때 부하 650MW에서 750MW에 걸쳐 발생하는 소음과 진동의 원인은 전열관군을 지나가는 유동의 관군 내의 Vortex Shedding Frequency와 관군을 구성하는 Cavity의 음향고유주파수의 일치로 인한 음향공진으로 사료된다.
2. 진동 및 소음측정결과, 공진 발생시 진동의 탁월 주파수는 38Hz 이고, 소음 주파수 또한 38Hz로서 이 값의 배수인 조화성분이 나타났다.
3. 보일러 Backpass의 과열기, 절탄기 제2군, 절탄기 제1군에 대한 음향공진가능성 검토결과, 절탄기 제2군에서 3차의 음향고유주파수에 해당하는 음향 공진이 발생함을 알 수 있었고, 따라서, 이를 회피하기 위하여 절탄기 제2군의 전열관군에 대해 Anti-Noise Baffle을 5개를 횡 방향으로 설치하였다.
4. Anti-Noise Baffle 설치했을 때 관군 사이의 Cavity방향으로 Baffle을 튜브 피치의 2배 이상인 30 Cm로 연장시킴으로써 Cavity에서 발생할 수 있는 음향공진 가능성 저감 시켰다.
5. 보일러 모델에 Baffle 설치 후 실제 상업 운전 중 소음 진동 저감 효과를 파악한 결과 보일러 모델의 진동 현상이 상당히 저감됨을 알 수 있었다. 본 연구에서는 실제 상업운전을 하는 대형, 대용량 보일러의 공진 문제점을 해결 하였고, 유사사례가 발생했을 때 해결을 위한 방법의 모델로 제시할 수 있을 것이다.
2Hz로써 가진 주파수에 대해 20% 이내 이다. 그러므로 이론적 계산 결과와 진동 및 소음 측정 결과 값을 통해 모델 Backpass부의 진동과 소음 원인은 절탄기 제2군의 전열관군에서 발생하는 음향 공진에 의해 발생하는 것을 알 수 있다. 650MW에서 탁월 주파수는 37.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	Lock-In 현상은 어떻게 구속되는가?	여기서 n는 음향 모드이고, C 는 음속이며, W는 Cavity 폭을 나타낸다. 특히, 공진현상은 전열관의 횡방향 음향 고유진동수와 Vortex Shedding에 의한 가진 주파수가 근접할 경우 “Lock-In" 현상과 더불어 발생하며, “Lock-In” 현상은 가진 주파수과 음향 고유 진동수와 정확하게 일치할 때만 발생하는 것이 아니라 두 주파수 간의 차이가 일정 범위 내에 근접하게 되면 음향 고유 진동수에 구속되게 된다.
	보일러 연소실의 배치는?	전력 생산에 사용하고 있는 대형, 대용량 보일러 연소실은 연소특성 및 건설비용에 따라 보일러 구조를 다르게 하고 있다. 보일러 연소실은 전열면의 형상 및 열 흡수율 등을 고려하여 복사영역 및 대류영역 등의 열전달 방법을 결정하며, 대류 열전달은 보일러 후부 전열면에서 대부분 발생하고, 일반적으로 후부 전열면의 구성은 재열기 관군과 절탄기 제2관, 절탄기 제1관군의 순서로 배치한다.
	소음 진동 현상을 저감시키는 과정을 통한 결론은?	1. 보일러를 운전할 때 부하 650MW에서 750MW에 걸쳐 발생하는 소음과 진동의 원인은 전열관군을 지나가는 유동의 관군 내의 Vortex Shedding Frequency와 관군을 구성하는 Cavity의 음향고유주파수의 일치로 인한 음향공진으로 사료된다. 2. 진동 및 소음측정결과, 공진 발생시 진동의 탁월 주파수는 38Hz 이고, 소음 주파수 또한 38Hz로서 이 값의 배수인 조화성분이 나타났다. 3. 보일러 Backpass의 과열기, 절탄기 제2군, 절탄기 제1군에 대한 음향공진가능성 검토결과, 절탄기 제2군에서 3차의 음향고유주파수에 해당하는 음향 공진이 발생함을 알 수 있었고, 따라서, 이를 회피하기 위하여 절탄기 제2군의 전열관군에 대해 Anti-Noise Baffle을 5개를 횡 방향으로 설치하였다. 4. Anti-Noise Baffle 설치했을 때 관군 사이의 Cavity방향으로 Baffle을 튜브 피치의 2배 이상인 30 Cm로 연장시킴으로써 Cavity에서 발생할 수 있는 음향공진 가능성 저감 시켰다. 5. 보일러 모델에 Baffle 설치 후 실제 상업 운전 중 소음 진동 저감 효과를 파악한 결과 보일러 모델의 진동 현상이 상당히 저감됨을 알 수 있었다. 본 연구에서는 실제 상업운전을 하는 대형, 대용량 보일러의 공진 문제점을 해결 하였고, 유사사례가 발생했을 때 해결을 위한 방법의 모델로 제시할 수 있을 것이다.

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

[국내논문] 발전용 보일러의 후부 전열면 소음진동 저감에 관한 사례 연구
A Case Study on The Reduction and Examination for Noise and Vibration of Backpass Heat Surface in the Power Plant Boiler 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

성능/효과

질의응답

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

[국내논문] 발전용 보일러의 후부 전열면 소음진동 저감에 관한 사례 연구 A Case Study on The Reduction and Examination for Noise and Vibration of Backpass Heat Surface in the Power Plant Boiler 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

성능/효과

질의응답

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

[국내논문] 발전용 보일러의 후부 전열면 소음진동 저감에 관한 사례 연구
A Case Study on The Reduction and Examination for Noise and Vibration of Backpass Heat Surface in the Power Plant Boiler 원문보기

AI 본문요약
AI-Helper