해상풍력발전은 경관 및 소음 등의 문제 및 풍황자원 고갈로 인한 사업부지 확보가 어려운 육상풍력발전의 대안으로 주목받고 있다. 해상풍력은 해상에 풍력터빈을 세우기 때문에 경관 훼손이나 소음으로 인한 민원발생이 적고 상대적으로 풍황자원이 풍부하기 때문에 발전생산성이 높다. 그러나 육상풍력에 비해 해상풍력은 설치비가 높아 경제성이 떨어뜨리는 요인으로 작용한다. 이러한 높은 설치비는 해상작업에 필요한 대형장비의 대여기간과 높은 대여료에서 기인하는데, 본 논문에서는 대형 해상장비의 사용을 최소화하여 설치할 수 있는 해상풍력 지지구조의 개념설계를 수행하였다.
Power plant boiler is one of the most important utilities providing steam to turbine in thermal power plant. It is composed of thousands of boiler tubes for high efficient heat transfer. Boiler tube material is used in such high temperature and pressure as $540^{\circ}C$, $170kg/mm^2$. The boiler tube material is needed to resist corrosion damage, creep damage and fatigue damage. 2.25%Cr-1Mo steel is used for conventional boiler tubes. In these days steam temperature and pressure of the power plant became higher for high plant efficiency. So, the material property of boiler tube must be upgraded to meet the plant property. Several boiler tube material was developed to meet such condition. X20CrMoV12.1 steel is also developed in early 1980's and used for superheater and reheater tubes in supercritical boilers. The material has martensitic structure, which is difficult to evaluate the material degradation. Boiler tube material at severe condition was tested to evaluate long term and short term degradation and creep. Through long term and high temperature degradation test, lath structure was decreased and recrystallization has been proceeded by sub-crystal. And in this research the effect of temperature and stress on boiler tube characteristic,for example, deformation by creep was changed rapidly at relatively high temperature and stress because creep was affected easily by temperature and stress.
Elliptical bearings are widely used for large steam turbines owing to their excellent load carrying capacity and good dynamic stability. Power loss in bearings is an extremely important parameter, especially for high turbine capacities. Optimization of operation conditions and design variables such as bearing clearance and bearing length can reduce the power loss in elliptical bearings. Although changes in the oil supply method have served to increase the efficiency of the tilting pad journal bearing, it has not explicitly improved elliptical bearings. In this study, we verify the static characteristics of an elliptical bearing by changing the direction of oil supply. We evaluate the bearing power loss and bearing metal temperature, and compare the bearing performance and reliability in different test cases. The direction of oil supply is $90^{\circ}$ (9 o'clock) and $270^{\circ}$ (3 o'clock) when the rotor rotates in a counterclockwise direction. We use an elliptical bearing with an inner diameter and active length of 220.30 and 110.00 mm, respectively. Bearing power loss and bearing metal temperatures are measured and evaluated by rotor rotational speed, oil flow rate, and bearing load. The results reveal a 20 reduction in the power loss when the direction of oil supply is 90. Furthermore, the oil film on the upper part of the bearing has a high temperature when the direction of oil supply is $90^{\circ}$. In contrast, when the direction of oil supply is $270^{\circ}$, the oil film on the upper part of the bearing is relatively cold.
With increase in operating temperature of gas turbine for higher efficiency, it is necessary to find new materials of TBC for replacement of YSZ. Among candidate materials for future TBCs, zirconate-based oxides with pyrochlore and fluorite are prevailing ones. In this study, phase structure and thermal conductivities of $(La_{1-x}Gd_x)_2Zr_2O_7$ oxide system are investigated. $(La_{1-x}Gd_x)_2Zr_2O_7$ system are comprised by selecting $La^{3+}/Gd^{3+}$ as A-site ions and $Zr^{4+}$ as B-site ion in $A_2B_2O_7$ pyrochlore structures. With powder mixture from each oxide, $(La_{1-x}Gd_x)_2Zr_2O_7$ oxides are fabricated via solid-state reaction at $1600^{\circ}C$. Either pyrochlore or fluorite or mixture of both appears after heat treatment. For the developed phases along $(La_{1-x}Gd_x)_2Zr_2O_7$ compositions, thermal conductivities are examined, with which the potential of $(La_{1-x}Gd_x)_2Zr_2O_7$ compositions for TBC application is also discussed.
2001년에 개설된 우리나라 전력도매시장은 변동비 반영(CBP) 시장으로 발전기들의 비용절감 유인을 통해 전력생산 비용 최소화를 추구하고 있다. 국내 발전사들은 발전비용 절감을 위한 다양한 노력을 기울여 왔고, 발전연료 구매비용의 인하, 고효율 발전기 도입, 수요지에 인접한 발전소 건설 등이 그 결과로 나타나고 있다. 최근 전력시장 제도개선의 일환으로 계통한계가격(SMP)에서 무부하비용 등을 제외하는 방식에 대한 논의가 제기되고 있다. 본 연구에서는 SMP에서 무부하비용 등을 제외한 후 손실발전기를 별도로 보상하는 방안이 발전사의 비용절감 유인에 미치는 영향을 분석하였다. 그 결과 가격결정 구간에 위치한 LNG복합 발전기들의 비용절감 유인이 위축될 가능성이 높은 것으로 나타났다.
본 논문에서는 액체로켓엔진용 160 kW급 터보펌프의 터빈을 구동하고, 액체산소와 케로신을 추진제로 사용하는 연료 과잉 가스발생기의 설계점 연소성능시험 결과에 대해 논의하였다. 충돌형 F-O-F 분사기로 구성된 헤드부, 물냉각 채널 연소실, torch igniter, turbulence ring 그리고 측정 링을 갖는 가스발생기에 대해 기술하였고, 설계점에서의 연소시험 및 turbulence ring 장착여부. 연소실 길이 변화에 따른 연소시험의 결과들에 대해 기술하였다. 연소시험 결과 가스발생기는 설계점에서 안정된 작동성을 보여주었고. 연소압력 및 온도 등의 성능은 예측치에 근접하는 결과였다. Turbulence ring은 출구에서의 가스온도를 균일하게 분포시켜 효과적인 혼합 장치임을 보여 주었고, 4∼6msec 정도에서의 연소가스 잔류시간은 연소효율에 큰 영향을 주지 않았다. 가스발생기 출구에서의 온도는 공급되는 추진제의 O/F ratio에 따라 매우 민감하게 변화하였다.
The efficiency of wind turbines (WT) is primarily reflected in their ability to generate electricity at any time. Downtimes of WTs due to "conventional" inspections are cost-intensive and undesirable for investors. For this reason, there is a need for structural health monitoring (SHM) systems, to enable service and maintenance on demand and to increase the inspection intervals. In general, monitoring increases the cost effectiveness of WTs. This publication concentrates on the application of two vibration-based SHM algorithms for stability and structural change monitoring of offshore WTs. Only data driven, output-only algorithms based on stochastic subspace identification (SSI) in time domain are considered. The centerpiece of this paper deals with the rough mathematical description of the dynamic behavior of offshore WTs and with the basic presentation of stochastic subspace-based algorithms and their application to these structures. Due to the early stage of the industrial application of SHM on offshore WT on the one side and the required confidentiality to the plant manufacturer and operator on the other side, up to now it is not possible to analyze different isolated structural damages resp. changes in a systematic manner, directly by means of in-situ measurement and to make these "acknowledgements" publicly available. For this reason, the sensitivity of the methods for monitoring purposes are demonstrated through their application on long time measurements from a 1:10 large scale test rig of an offshore WT under different conditions: undamaged, different levels of loosened bolt connections between tower parts, different levels of fouling, scouring and structure inclination. The limitation and further requirements for the approaches and their applicability on real foundations are discussed along the paper.
Since the intake air of gas turbine engine of marine purpose contains water particles, inertial separator for separating the air and water particles are provided. Saw type and wave type separator are now used to separate inflow water particle from the gas. In this paper, the design parameters of saw type separator are studied by numerical simulations. Using the commercial CFD program, Star-CCM+, Lagrangian-Eulerian method was used to perform the analysis of two phase flow of the mist in the air. This method solves Reynolds-Averaged Navier-Stokes equations in Eulerian framework for the continuous phase, while solves equation of motion for individual particles in Lagrangian framework. Lagrangian multiphase method was applied to monitor the particles of different sizes and shapes and to verify collision between particles by chasing particles. Water particles were injected through injectors located at the inlet of the separator and escape mode was used which assumes that the particles attached on the surface of inertial separator were removed from the simulation, effectively escaping the solution domain. Through the numerical computations with the inlet condition of constant water particle size in the wetness fraction of 85%, efficiency of eliminating the water particle and the pressure drop between the inlet and outlet were examined.
해상풍력 발전단지의 전력망 연계방식에 따라 설치비용이나 고장전류의 크기가 달라진다. 그렇기 때문에 단지의 용량과 위치 등을 고려한 효율적인 전력망 연계 방법이 필요하다. 특히 해상풍력 발전단지의 전력케이블은 대부분 비용 및 효율적인 부분을 고려하여 3-core를 사용한다. 케이블 단락 같은 고장이 발생하면 케이블 전체를 교체해야 하므로 수리비용 및 터빈 정지 기간을 고려하였을 때 비용적인 측면에서 상당한 손실이 발생할 수 있다. 따라서 본 논문에서는 제주해상에 설치될 100 MW 풍력단지에 방사형, 링형, 성형 방식을 도입하여 이에 따른 3상 단락고장을 PSCAD/EMTDC 프로그램을 활용하여 컴퓨터 해석을 수행하고, 그 결과를 분석하여 모델 단지에 알맞은 전력망 연계방식을 제안하고자 한다.
본 연구에서는 가스 터빈의 효율을 증대시키는데 사용되는 리큐퍼레이터의 성능에 대한 실험적 연구를 수행하였다. 본 연구에서 채택한 리큐퍼레이터는 오프셋 스트립 휜을 가지는 대항류 열교환기이다. 기존에 제시된 상관식 및 이상상태 사이클 해석을 통하여 최적화된 리큐퍼레이터의 형상을 결정하였다. 리큐퍼레이터의 성능을 평가하기 위해 실험연구를 수행하였다. 특히 리큐퍼레이터의 고온부 입구 온도를 변화시키면서 실험을 수행하였다. 또한 실험 결과를 기존에 제시되어 있던 상관식들과 비교를 하였다. 그 결과 압력강하는 실험결과와 상관식이 잘 맞지 않았지만 유용도는 실험결과와 상관식이 잘 일치하는 것을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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