가스터빈

1. 가스터빈은 외기온도에 따른 영향을 받음

1) 여름철의 경우 외기온도가 상승함에 따라 가스터빈 성능이 저하되고
열수요 감소에 따른 여열처리 문제가 발생한다.
2) 열병합 발전의 여러 가지 운전모드와 운전방법에 따라 성능 특성은 매우 중요하다.

2. 가스터빈의 성능향상 연구

1) 열병합발전의 여열을 이용한 가스터빈 발전 시스템의 성능향상을 위한 연구로 외기온도 변화에 따른 증기분사 가스터빈 방법과
흡수식 칠러 냉각 시스템을 결합한 가스터빈 열병합발전 시스템의 성능해석

2) 분당 복합열병합 발전소의 각 운전모드별, 조건별 성능시험을 실시

각 운전모드별 성능특성을 파악하고
각 조건별 최적 운전방법을 도출함

3. 경년열화 보정

1) 터빈의 경년열화

- 일정시간이 경과후 터빈의 경년열화에 따른 보정작업이 필요함
-> 예를들어 일정 가동시간이 경과후에는 종합전기 출력은 평균적으로 어느정도 감소된다.

2) Correction Curve

- 전체 종합전기 출력은 보증성능 대비 어느 정도 비율로 저하되고

- 종합전기 효율은 보증성능 대비 어느 정도 저하된다.

4. 가스터빈 성능저하 원인

1) 경년열화에 따른 성능저하

2) 압축기 효율감소에 따른 출력저하

- 압축기 효율의 1% 감소는 1.5~2%의 G/T 출력 저하로 나타남

- 압축기의 효율은 압축기 블레이드의 청결도와 밀접한 상관관계를 갖고 있음
-> 대기 상태의 공기에는 일정량의 습도와 함께 먼지를 비롯한 각종 부유 입자들이 포함되어 있어 이러한 물질들이 공기와 함께 압축기로 흡입됨
흡입된 물질들은 습기로 인하여 압축기 블레이드에 점착되어 막오염을 유발시키고 블레이드 형상을 변화시켜 압축기 성능을 왜곡시킴

- 대기온도 상승에 따른 공기 밀도 저하
-> 공기밀도 저하는 공기 압축비를 감소시킴
-> 압축기 출구압력의 감소는 터빈입구 압력이 낮아지게 함 -> 터빈출구 온도 증가 -> 터빈에서 생성되는 출력 감소

3) 대기온도에 따른 전기출력 감소 원인 규명

- 현상 : 온도가 섭시 1도 상승할때마다 발전소 출력은 약 0.6%(250kw) 감소되는 현상을 보임

- 원인 : 대기의 온도에 따라 출력이 달라지고 대기온도가 상승하면 공기 밀도가 감소되어 압축기로 유입되는 공기의 단위체적당 질량이 감소하여 출력이 저하되는 현상이 나타남

- 이슈 : 전력수요가 증가하는 하절기에 대기 온도의 상승으로 인해 출력 감소 현상이 발생 -> 전력 공급이 부족하게 됨

5. 결론

1) 가스터빈 열병합 발전소의 성능 저하 원인

- 여러가지 운전모드에 따른 급속한 운전방법 변화

- 시간에 따른 설비의 노후와

- 설비 구성부의 성능변화

- 외귀온도 상승에 따른 성능감소

2) 성능시험시 보정

- 온도에 따른 보정을 위해 터빈제작사에서 제공한 Correction Curve를 사용하여 보정계수를 산정할 수 있음

3) 기기성능 저하원인

- 공기압축기 Blade의 막오염으로 인하여 압축기 효율이 저하될 수 있음

- 가스터빈의 경우 가동시간이 10,000시간이 경과하면 경년열화로 인하여 보증성능대비 1.5%의 성능 저하가 발생함

4) 대기온도에 따른 성능저하

- 유입되는 공기의 단위체적당 질량이 감소하면 출력이 저하되는 현상이 나타남

5) 터빈 유형에 따른 성능저하

- 가스터빈은 준공후 10,000시간이 경과되면 성능저하가 발생함
-> 주기적인 계획정비 실시로 핵심부품인 고온부품을 주기적으로 교체 및 성능을

- 스팀터빈은 준공시점과 거의 변화가 없음