• 유체기계공업학회:학술대회논문집
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• 유체기계공업학회 2006년 제4회 한국유체공학학술대회 논문집
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• pp.275-278
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• 2006

A steam turbine is one of propulsion systems of a LNG carrier, which consists of high pressure (HP) and low pressure (LP) turbines. In order to obtain high power, each one has the form of a multi-stage turbine. Especially, the first stage of a HP turbine is Curtis stage and uses partial admission considering the turbine efficiency. The performance of a HP turbine can be predicted by a mean-line analysis method, because the relatively large value of hub-tip ratio makes the three-dimensional losses small. In this study, a performance analysis method is developed for a multi-stage HP turbine using Chen's loss model developed for the transonic steam turbines. To consider the feature of partial admission, different partial admission models are reviewed, This analysis method can be used in partial load conditions as well as full load condition. The calculation results are also compared with the CFD results about some simple cases to check the accuracy of the program. Performance of two HP turbine models are calculated, and the calculation results are compared with the designed data. The comparison shows the qualitative performance analysis result.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제12권3호
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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.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2001년도 춘계학술대회논문집D
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• pp.738-743
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• 2001

A computer program, capable of performing thermal design analysis of the triple pressure bottoming system of combined cycle power plants, was developed. The program is based on thermal analysis of the heat recovery steam generator and estimation of its size and steam turbine power. The program is applicable to various parametric analyses including optimized design calculation. This paper presents examples of analysis results for the effects of arrangement of heat exchanger units, steam pressures and deaerating sources on design performance indices such as steam turbine power and the size of heat recovery steam generator.

• 한국추진공학회지
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• 제2권2호
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• pp.74-82
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• 1998

복합발전 사이클은 가스터빈이나 스팀터빈으로부터의 출력을 이용하여 전개를 생산하기 위한 발전기를 구동시키고 배영회수기로부터 나온 증기를 스틸터빈에서 팽창시킴으로서 부가적인 동력을 얻는 장치를 가리킨다. 보통 가스터빈 배기로 부터의 온도는 $400{\sim}650^{\circ}C$정도로서 배열회수기에서 효과적으로 스팀을 생산할 수 있는 수준의 온도이다. 복합 사이클은 일반적으로 상부사이클과 하부사이클로 구분하는데 대부분의 열에너지 공급이 이루어지는 상부사이클을 브레이돈사이클 이라하며 브레이돈사이클에서 소비되는 에너지는 보다 낮은 온도 수준인 하부사이클에서 회수된다. 이러한 복합사이클은 최근 들어 더욱 보편적으로 적용되고 있는데 그 이유는 첫째, 가스터빈이나 스팀터빈이 독자적으로도 충분히 기술적인 검증을 받은 열기관으로서 초기에 비해 개발비가 저렴해졌다는 데 있고, 둘째, 작동유체인 공기가 $1000^{\circ}C$ 이상에서도 별다른 문제없이 적용될 수 있는 안전한 유체이고 비용이 전혀 들지 않는다는 점이다. 그 뿐 아니라 스팀터빈에 사용되는 물도 중저온에서 매우 저가로 공급할 수 있고 쉽게 공급이 가능하다는 이점으로 하부사이클에의 적용이 매우 양호하다는 점이다. 최근 소재기술의 개발에 따른 터빈입구온도의 향상은 이러한 복합발전 사이클의 기술적, 경제적 이점을 더욱 강화시켜 주고 있다. 본 연구에서는 3압에 의한 복합사이클에 대한 성능해석을 통하여 상부사이클이 전체 복합발전 성능에 미치는 영향을 조사하였으며 그 결과를 서인천 복합발전 인수 성능시험결과와 비교하였다. 본 연구결과는 현재 개념설계가 이루어지고 있는 장차 150~200MW수준의 산업용 가스터빈 개발에 중요한 방향제시를 할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국압력기기공학회 논문집
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• 제7권3호
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• pp.1-7
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• 2011

The analysis shows that the vibration is one of the main reasons of turbine failure. Especially, the problems caused by vibration occur right after retrofit of the turbine-generator and restarting the turbine. Through the case study of high vibration caused by after the turbine trip and restart, turbine vibration was identified to be influenced by startup condition. Turbine startup at high casing temperature right after unscheduled turbine trip cause radial expansion in rotor by contraction in axial direction, while casing continues to contract by steam flowing into casing. Consequently, gap between rotor and casing decrease until to metal contact to cause high vibration. Through the case study of high vibration of turbine-generator system after generator retrofit, it was identified that generator replacement could cause high vibration in turbine-generator system if the influence of generator replacement on entire system was not considered properly. To prevent startup delay caused by high vibration, it is important to keep the gaps at the design standard and start the turbine after thermal equilibrium.

• 동력기계공학회지
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• 제12권4호
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• pp.57-63
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• 2008

The last stage blade of the low pressure steam turbine remarkably affects turbine plant performance and availability Turbine manufacturers are continuously developing the low pressure last stage blades using the latest technology in order to achieve higher reliability and improved efficiency. They tend to lengthen the last stage blade and apply shrouds at the blades to enhance turbine efficiency. The long blades increase the blade tip circumferential speed and water droplet erosion at shroud is anticipated. Parts of integral shrouds of the last stage 40 inch blades were cracked and liberated recently in a combined cycle power plant. In order to analyze the root cause of the last stage blades shroud cracks, we investigated operational history, heat balance diagram, damaged blades shape, fractured surface of damaged blades, microstructure examination and design data, etc. Root causes were analyzed as the improper material and design of the blade. Notches induced by erosion and blade shroud were failed eventually by high cycle fatigue. This paper describes the root cause analysis and countermeasures for the steam turbine last stage blade shroud cracks of the combined cycle power plant.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제45권3호
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• pp.234-241
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• 2007

공장의 안정적인 운전과 경제성을 위해서는 유틸리티의 수급을 정확히 파악하고 공급하는 것이 중요하다. 모터/터빈 공정은 유틸리티 플랜트에서 수증기와 전력의 균형을 조절하여 주며 이의 최적 운전은 유틸리티 플랜트의 경제성에 지대한 영향을 미친다. 모터/터빈 공정의 분석을 위해서는 먼저 수증기 발생장치와 수증기 분배장치 전반에 대한 모델의 규명이 요구됨은 물론 제반 상황에 대한 운전지식이 필요하다. 유틸리티 관련 장치의 모델과 운전지식 베이스를 기반으로 구성되는 모터/터빈 운전 최적화 시스템에서는 다양한 등급의 수증기 헤더에서 요구되는 수증기 양이 변할 때 각 유틸리티 설비의 최적 운전조건을 제시하여 주며 수증기 요구량의 변화에 따라 유틸리티 펌프의 구동원이 적절하게 선택되고 이에 따라 전체 유틸리티 플랜트의 조업 경비도 절감할 수 있다.

• 유체기계공업학회:학술대회논문집
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• 유체기계공업학회 2004년도 유체기계 연구개발 발표회 논문집
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• pp.297-302
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• 2004

CFD analysis has been performed to investigate flow behavior in LP exhaust hood of steam turbines and evaluate exhaust loss, which is directly related to the steam turbine performance, in it. Development of the optimum shape of LP exhaust hood has been done with an improved shape of steam guide, which plays a key role in terms of cost as well as performance. The newly developed LP exhaust hood will be applied for a large USC steam turbine having a capacity of 1,000 MW.

• 한국추진공학회지
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• 제14권1호
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• pp.29-39
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• 2010

증기분사 재생 가스터빈 시스템의 성능을 해석하고 최적 운전조건을 분석하였다. 해석모델을 통해 압력비, 증기분사율, 주위온도나 터빈입구온도 등의 설계변수들이 시스템의 열효율, 연료소모율, 비동력등 성능에 미치는 영향을 최적 운전조건에서 분석하였다. 해석결과들은 증기분사가 재생 가스터빈시스템의 열효율과 비동력을 대폭 향상시킬 수 있음을 보여주었다.

• 한국추진공학회지
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• 제13권4호
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• pp.45-54
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• 2009

열효율과 비동력을 대폭 향상시킬 수 있는 잠재성을 가진 증기분사 재생 가스터빈 시스템에 대해 엑서지 해석을 수행하였다. 열역학 제2법칙을 근거로 한 해석 모델을 이용하여 압력비, 증기분사율, 주위 온도, 터빈입구온도 등 주요 설계변수들의 변화에 따라 엑서지 효율, 열교환기의 엑서지 회수율, 엑서지 파괴율 및 손실률 등 시스템의 성능과 최대 엑서지 효율에 미치는 영향을 조사하였다. 계산 결과 재생 증기분사 가스터빈 시스템은 시스템의 엑서지 효율을 대폭 증대시키고 비가역성을 감소시킨다는 사실을 확인하였다.