발송배전 및 건축전기 기술사 문제 | 증기터빈 정지 장치(90회)

안녕하세요! 이번 포스팅에서는 발송배전기술사 90회 3교시에 출제된 증기터빈 정지 장치에 관한 기출문제를 다루어 보겠습니다. 링크하신 형식에 맞추어 실제 시험 문제와 답안 형태로 보기 좋게 요약 정리하였으니 기술사 시험 준비 및 실무 지식 향상에 큰 도움이 되길 바랍니다.

 

핵심 요약: 증기터빈 주요 정지(Trip) 장치

• 과속 보호: 과속도 조속기(110% 동작), 백업 과속도 조속기(112% 동작)
• 압력 및 진공 보호: 저진공 정지장치(572mmHg.vac), 파열판(대기압 초과 시 파열)
• 기계적 보호: 추력 베어링 마모 보호(0.8mm 마모), 유압저하 보호(0.4~0.6kg/cm²)
• 핵심 원리: 이상 발생 시 밸브 제어유를 즉시 배출시켜 스프링의 힘으로 밸브를 순간 차단

 

발송배전기술사 기출문제 (90회 3교시 4번)

□ 문제

정상운전 중인 증기터빈에 이상현상 발생 시 터빈을 정지시키는 장치를 열거하고 설명하시오.

 

□ 답

1. 개요

증기터빈에 이상현상이 발생하였을 때 터빈에 공급되는 증기를 순간적으로 차단하여 터빈을 정지함으로써 터빈 손상을 미연에 방지하고 고장의 파급을 최소한으로 줄이기 위하여 보호장치가 설치되어 있다. 이들 장치가 동작하면 터빈 각 밸브 구동장치에 유입되는 제어유를 배출시켜 스프링 힘으로 밸브를 순간적으로 닫아 터빈에 유입되는 증기를 차단한다.

 

2. 터빈을 정지시키는 장치

1) 과속도 조속기(Overspeed Governor)

• 정의: 터빈이 과속으로 축의 원심력이 급증하여 축의 허용응력 한계를 초과하면 축이 파손될 위험이 있으므로 터빈 과속을 차단하는 장치로서 비상조속기라고도 한다.
• 동작 한계: 정격속도의 109~111%(110±1%)에서 동작한다.
• 종류: 전기식과 기계식(편심환형, 볼트형)이 있다.

2) 백업 과속도 조속기(Back-Up Overspeed Governor)

• 과속도 조속기 동작시험 중 또는 고장 시 터빈 과속에 대한 후비 보호장치이며 정격속도의 112%에서 동작한다.

3) 저진공 정지 장치(Low Vacuum Trip)

• 정의: 과열에 의한 터빈 사고를 미연에 방지하기 위하여 진공도가 어느 한계치까지 저하되면 터빈을 정지시키는 장치이다.
• 동작 압력: 진공도 저하 시 1차 경보 후 약 60% 진공에서 동작한다.
  • 경보점(Alarm Point): 635mmHg.vac.(0.170kg/c㎡.abs)
  • 정지점(Trip Point): 572mmHg.vac.(0.256kg/c㎡.abs)

4) 파열판(Rupture Disc)

• 정의: 저진공 정지장치가 동작되지 않고 복수기 내부압력이 대기압보다 높아지면 파열되어 내부압력을 대기압과 같게 함으로써 과대 압력으로부터 보호하는 장치이다.
• 동작 압력: 저압터빈 케이싱 상부에 위치하며 약 0.3~0.4kg/c㎡.g에서 파열된다.

5) 추력 베어링 보호장치(Thrust Bearing Wear Trip)

• 정의: 추력 베어링이 과도하게 마모되는 경우 회전날개와 고정날개가 서로 접촉하는 위험을 방지하기 위해 터빈을 정지시키는 장치이다.
• 동작 원리: 추력 베어링이 전, 후로 약 0.8mm 정도 마모되면 유압의 변화를 감지하여 압력 스위치가 정지신호를 보낸다.

6) 유압저하 보호장치(Loss of Oil Pressure Trip)

• 정의: 주 윤활유 펌프 계통 사고 등으로 윤활유 압력이 규정치 이하로 저하하게 되면 터빈을 정지시켜 2차 사고를 방지한다.
• 동작 원리: 압력 저하 시 1차로 0.8~1.0kg/c㎡.g 에서 경보가 발생하고, 0.4~0.6kg/c㎡.g 에서 솔레노이드를 동작시켜 터빈을 정지시킨다.

7) 솔레노이드 정지(Solenoid Trip) 수동정지

• 중앙제어실: Push Button을 누르면 증기밸브 구동장치에 공급되는 제어유를 차단 및 배출시켜 터빈을 정지시킨다.
• 현장: 레버를 조작하여 제어유를 차단 및 배출시켜 터빈을 정지시킨다.

8) 배기 출구 고온 보호장치(L.P Hood Temperature Trip)

• 배기 증기온도가 상승할 경우에는 터빈 날개의 고온에 따른 손상을 방지하기 위하여 경보를 발생하거나 터빈을 정지시킨다.

9) 기타

• 급수가열기의 누설로 급수가 터빈으로 역류하는 물 유입 사고 방지 장치, 터빈 진동 증가 방지 장치 및 상대팽창 증가 보호장치 등이 있다.

 

맺음말

오늘은 기술사 기출문제를 바탕으로 터빈의 핵심 보호 설비인 9가지 정지(Trip) 장치에 대해 정리해 보았습니다. 제어유를 배출시켜 스프링 힘으로 밸브를 차단하는 근본 원리와 각 보호장치들의 세부 동작 설정값들을 꼼꼼히 체크해 두신다면 기술사 시험의 고득점 답안 작성은 물론 실무에서도 설비의 안전성을 확보하는 데 큰 도움이 될 것입니다. 감사합니다!