Park, Byung-Chul;Sohn, Jeong-Lak;Kim, Tong-Seop;Ahn, Kook-Young;Kang, Shin-Hyoung;Lee, Young-Duk
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.34
no.1
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pp.35-43
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2010
In this study, an ideal water-recirculated oxy-fuel power generation system is proposed. The results of parametric studies of the performance characteristics of the system are discussed. For a given choice of the turbine inlet temperature, the turbine, which produces power, can be either a gas or a steam turbine. For maximum efficiency, the turbine inlet temperature is selected as the level of state-of-the-art gas turbines and the reheat cycle may be adopted not only to enhance the turbine power but also to maintain dryness of the water with a turbine exhaust temperature that is as high as possible. To obtain a low condensation temperature for a high purity of $CO_2$, a relatively low pressure expansion process may be added. Finally, the performance of the water-recirculated oxy-fuel power generation system is discussed with reference to various operating parameters and system configurations. The optimal operating conditions for high performance and a high purity of $CO_2$ are proposed.
Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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v.2
no.2
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pp.74-82
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1998
Combined cycle power plant is a system where a gas turbine or a steam turbine is used to produce shaft power to drive a generator for producing electrical power and the steam from the HRSG is expanded in a steam turbine for additional shaft power. The temperature of the exhaust gases from a gas turbine ranges from $400{\sim}650^{\circ}C$, and can be used effectively in a heat recovery steam generator to produce steam. Combined cycle can be classed as a topping and bottoming cycle. The first cycle, to which most of the heat is supplied, is a Brayton gas turbine cycle. The wasted heat it produces is then utilized in a second process which operates at a lower temperature level is a steam turbine cycle. The combined gas and steam turbine power plant have been widely accepted because, first, each separate system has already proven themselves in power plants as an independent cycle, therefore, the development costs are low. Secondly, using the air as a working medium, the operation is relatively non- problematic and inexpensive and can be used in gas turbines at an elevated temperature level over $1000^{\circ}C$. The steam process uses water, which is likewise inexpensive and widely available, but better suited for the medium and low temperature ranges. It therefore, is quite reasonable to use the steam process for the bottoming cycle. Recently gas turbine attained inlet temperature that make it possible to design a highly efficient combined cycle. In the present study, performance analysis of a 3 pressured combined cycle power plant is carried out to investigate the influence of topping cycle to combined cycle performance. Present calculation is compared with acceptance performance test data from SeoInchon combined cycle power plant. Present results is expected to shed some light to design and manufacture 150~200MW class heavy duty gas turbine whose conceptual design is already being undertaken.
Kim, Young-Cheol;Ahn, Kook-Young;Cho, Chong-Hyun;Cho, Soo-Yong
The KSFM Journal of Fluid Machinery
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v.12
no.3
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pp.44-52
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2009
Small scale steam turbines are used as mechanical drivers in chemical process plant or power generators. In this study, a design technology was developed for a 100kW class steam turbine which will be used for removing $CO_2$ from the emission gas on a reheated cycle system. This turbine is operated at a low inlet total pressure of $5\;kgf/cm^2$. It consists of two stages and operates at the partial admission. For the meanline analysis, a performance prediction method was developed and it was validated through the performances on the operating small steam turbines which are using at plants. Their results showed that the output power was predicted within 10% deviation although the steam turbines adopted in this analysis were operated at different flow conditions and rotor size. The turbine blades was initially designed based on the computed results obtained from the meanline analysis. A supersonic nozzle was designed on the basis of the operating conditions of the turbine, and the first stage rotor was designed using a supersonic blade design method. The stator and second stage rotor was designed using design parameters for the blade profile. Finally, Those blades were iteratively modified from the flow structures obtained from the three-dimensional flow analysis to increase the turbine performance. The turbine rotor system was designed so that it could stably operate by 76% separation margin with tilting pad bearings.
This paper describes an experimental analysis for improving the stability of blade failure due to the vibration resonance, which happens in the low-pressure steam turbine. Some cracks due to high cycle fatigue were found in the blades of a low-pressure turbine after long time operation. Impact test showed that such failure was mainly caused by the resonance. In other words, since one of the natural frequencies of the grouped blade is very close to the excitation frequency of the nozzle, the resonant vibration leads to a large amplitude of displacement and results in a large amount of stress that may cause fatigue failures in the blades. It is interesting that the blade failures occur only at blades neighboring with the nodal points of the natural vibration mode whose natural frequency is close to the nozzle passing frequency. The effective methods for increasing the reliability against the blade vibration are a heightening the fatigue limit of the blade using an advanced material and a removing the resonance away from the operating speed. It is well known that the removal of theresonance could be obtained by the installation of different types of shrouds, wires, and links between the blades as well as by the chance of the number of nozzles. In the present work, two kinds of modification for avoiding the resonance haute been considered; 1) slot-type finger, 2) long span cover. Full-scale mockup tests have been performed in order to confirm the verification for modification in the shop. Test results show that the use of long span cover is very useful to change the natural frequencies of the grouped blade and to avoid the resonance effectively.
During this study, number of fan by ambient air temperature that condenser pressure satisfies steam turbine exhaust pressure condition with intervals of $3^{\circ}C$ within the 150 MW thermal power plant site temperature range of $-17.1^{\circ}C$ to $36.7^{\circ}C$ was reviewed. An air cooled condenser changes its operating pressure influenced by cooling air circulation amount by atmospheric temperature and number of fan. For stable power plant operation, these were confirmed to maximize a quantity of air-cooled condenser fans at above or equal from design ambient temperature and to reduce an amount of circulating air to an air cooled condenser by depending on a quantity of fan considering exhaust pressure operation condition of a steam turbine at below design ambient temperature.
The vibration of steam turbine is caused by Mass unbalance, Shaft misalignment, Oil whip and rubbing etc. But in turbine which is normally operated and maintained, the Mass unbalance component possesses the greatest portion. Our power plant has two steam turbines in capacity of 200 MW and 135 MW respectively and each turbine is supported by 6 journal bearings. However, we had many difficulties because the vibration amplitude of #3 and #4 Bearings was high during the start-up and operation mode change of steam turbine. But, with this study, we completely solved the vibration problem caused by the mass unbalance of #1 steam turbine. Until a recent date, #3 and #4 bearings which support high pressure turbine for #1 steam turbine had shown about $135{\mu}m$ in vibration amplitude (sometimes it increased to $221{\mu}m$ maximum. alarm: 6 mils, trip: 9 mils) at base load. After applying the study, they decreased to about $45{\mu}m$ maximum. It is a result from that we did not change the setting value of bearing alignment and only changed the assembly position of internal parts in Synchro clutch coupling rachet wheel which links between high pressure turbine and low pressure turbine, and increased the internal gap and machining of the Pawl cage surface. In the operation of steam turbine, if the vibration value increases by 1X, we should reduce the vibration of bearing by weight balancing. However, unless the vibration of bearing is declined by the balancing, we will have to disassemble and check the component and find the cause. In this study, we researched the way to lower mass unbalance that is 1X vibration component which has the greatest portion of vibration generated by steam turbine and we got good result by applying the findings of this study.
If the combined operation of Gwanggyo Cogeneration plant is similar to that of 2017, the CHP return temperature is lowered to $4^{\circ}C$, $6.3^{\circ}C$ and $7.8^{\circ}C$ according to the increase of heat surface area and the electric power is increased by 413 kW and 676 kW from its original 39,025 kW, and when the heat surface area is increased 75% electric power increases by 834 kW, totaling 39,859 kW. NPV, which is an economic analysis standard, is worth 350 million won, 500 million won, and 520 million won, and all measures to increase the heat surface area are proven to be worth the investment. As the heat transfer area increased, the electric power and NPV increased proportionally but the rise amount decreased. The electrical output and NPV were found to be the highest among the three options when the heat transfer area was increased by 75%.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.35
no.10
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pp.1097-1103
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2011
Liquid droplet impingement erosion (LDIE) is caused by the impact of high-velocity droplets entrained in steam or air on metal. The degradation caused by the LDIE has been experienced in steam turbine internals and high-velocity airplane components (particularly canopies). Recently, LDIE has also been observed in the pipelines of nuclear plants. LDIE among the pipelines occurs when two-phase steam experiences a high pressure drop (e.g., across an orifice in a line to the condenser). In 2011, a nuclear power plant in Korea experienced a steam leak caused by LDIE in a pipe through which a two-phase fluid was flowing. This paper describes a study on the design change of a pipe affected by LDIE in order to mitigate the damage. The design change has been reviewed in terms of fluid dynamics by using the FLUENT code.
Park, Jinsoo;Yu, Isang;Oh, Junghwa;Ko, Youngsung;Kim, Kyungseok;Shin, Dongsun
Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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2017.05a
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pp.637-642
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2017
In this study, cold flow and combustion tests are conducted and analyzed to validate designed rocket engine head generating high temperature/pressure steam. At first, uni-injector was designed and manufactured, and cold flow test was conducted. Through this, differential pressure that can supply designed flow rate was confirmed. Also, Each injector's spray pattern were confirmed by patternator. Based on cold flow test results, we selected injectors among the candidates and arranged them on engine head, and cold flow and propellant spray tests were conducted. Finally, combustion test was carried out to analyze the flow rate, pressure, combustion efficiency. As a result, validation of rocket engine head for the development of the high temperature and high pressure steam generator has been completed.
Power plant industry has been developed at high-capacity, high-technology, and innovation. Steam turbine became the most useful equipment that dominate more than 50% of all the world electricity production. And developed new materials of the turbine blade and extended length of the turbine last blade brought reform in steam turbine performance upgrade. In this paper, when do partial load driving in high-capacity steam turbine, optimum driving method found whether there is something. In operating steam turbine, there is a lot of loss from secondary wake and throttle of the 1st stage nozzle by the biggest leading factor that load fluctuation affects in high-pressure steam turbine performance. Effect of internal efficiency by 1 stage nozzle is the biggest here, but here fluid flow and flow analysis were not yet examined closely definitely. So, Analyzed design data and acceptance performance test result to applying subcritical pressure drum type 560 MW, supercritical-pressure once through type 500 MW, and 800 MW steam turbines actually. In conclusion, at partial load driving, partial arc admission(PAA) is more efficient than full arc admission(FAA) efficiency. This is judged by because increase being proportional with gross energy of stream that is pressure - available energy if pressure of stream that is flowed in to the turbine increases, available energy becomes maximum and turbine efficiency improves. Therefore, turbine performance is that preview that first stage performance fell if decline is serious in partial load because first stage performance changes according to load.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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