300 MW급 증기터빈에서 베어링 윤활유 온도 조정에 의한 오일휩 진동 저감 효과

Abstract

유막 저널베어링을 사용하는 증기터빈에서는 유막의 불안정성에 의하여 비 정상적으로 높은 진동이 발생하는 예가 있다. 베어링의 오일휩은 유막 불안정 성의 대표적인 현상으로 회전체의 저널 하중과 베어링의 유막 압력이 평형상 태를 유지하지 못할 때 발생한다. 오일휩을 일으키게 하는 원인은 여러 가지 가 알려져 있지만 회전체 질량 불평형, 축정렬 오차 및 베어링 조립오차 등이 주요 원인이다. 오일휩이 발생하지 않도록 예방하거나 오일휩에 의한 진동을 제거하는 방법 은 오일휩이 발생한 원인에 따라 여러 가지가 있다. 오일휩에 대한 근원적인 대책은 회전체시스템의 강성을 높게 설계하거나 조립편차를 설계범위 이내로 수정하는 방법이다. 그러나 이러한 작업에는 터빈발전기를 장시간 정지시켜야 하고 또 많은 비용이 수반되므로 좀 더 경제적으로 오일휩 진동을 감소시키는 방법이 필요하다. 본 연구에서는 300 MW급 증기터빈에서 비정상적으로 높은 진동이 발생한 사례를 조사하고 오일휩 진동의 원인을 분석하여, 터빈의 가동을 중단하지 않 고도 경제적으로 오일휩을 감소시키는 방법을 모색하였다. 또 이러한 연구결 과를 토대로 베어링 윤활유 온도를 조정하는 방법을 발전용 증기터빈에 시험 적으로 적용하여 오일휩에 의한 진동변화를 관찰하였다. 연구결과, 증기터빈에서의 오일휩은 회전체시스템의 베어링이 부적절하게 조립된 상태에서 특정 회전수나 특정 부하에서 운전할 때 발생하며, 베어링의 윤활유 온도를 변경하는 것은 터빈운전을 중단하지 않은 상태에서 오일휩 진 동을 감소시키는 효과적인 방법이라는 결론을 얻었다.; The phenomena of oil whip in steam turbines result form the unbalance force between a rotor shaft and bearing oil film. The several parameters that affect onset of oil whip have been well known. However, the major parameters of oil whip are bearing mis-assembly and shaft mis-alinement. Oil whip cause the high vibration and the shutdown of rotor system. We mostly stop the steam turbine to adjust a shaft re-alinement for removing oil whip. In this case, it needs many costs for maintenance and long shutdown time. In this study, I studied and observed the oil whip of the 300MW steam turbine in many years and I conducted the field test for another steam turbine for reducing vibration from oil whip. The results of this study are that oil whip take place with a particular rotating speed or a particular turbine output and that the oil temperature change is a very effective method for on-line oil whip treatment.