발전소 설비의 윤활장치

발전소 설비의 윤활장치

1. 개요
가. 설치 목적
윤활장치(Lubricating Oil System)는 터빈 및 발전기 축이 회전할 때 베어링 및 기타 부위에 적당한 압력과 온도로 윤활유를 공급하는 장치이다.
터빈 및 발전기의 축은 고속 회전체이므로 적절한 윤활장치가 없으면 베어링과 축의 금속 마찰에 의하여 심한 손상을 초래한다. 따라서 충분한 보호장치가 필요하며, 터빈 정지할 때도 축 냉각을 위하여 윤활유를 계속 순환시킨다.
4 윤활유 기능
(1) 감마 작용
금속 사이의 유막에 의하여 두 금속 마찰하는 면이 완전히 분리되어 마모를 방지한다.
(2) 냉각 작용
회전부에서 발생한 마찰열을 냉각시켜 베어링이 국부적으로 고온이 되어 녹아 붙는 것을 방지한다.
(3) 밀봉 작용
발전기 내부의 수소(H) 가스가 누설되는 것을 방지하기 위한 밀봉 장치(Seal Oil System)가 있어 밀봉 기능을 수행한다.
(4) 응력 분산 작용
축이 베어링에 직접 접촉하면 두 금속 간의 접촉 면적이 작으므로 베어링에 응력이 집중적으로 작용하지만, 유막에 의하여 전 면적으로 응력이 분산된다.
윤활 부분에 국부적 또는 순간적으로 고압력이 작용하면 유막이 파괴되고 융착되기 쉬운데 윤활유는 액체이므로 국부 압력을 윤활유 전체에 균등하게 분산시키는 기능이 있다.
(5) 방청 작용
금속 표면에 수분 또는 산소와의 접촉으로 부식 및 산화가 발생하므로 윤활유에 의하여 금속 표면을 감싸고 있어 산화 및 부식성 가스의 침투를 방지한다.
(6) 청정 작용
공기 중의 먼지 또는 산화물이 혼입되면 마모가 현저하게 증가하므로, 이물질을 윤활 부분에서 운반하여 제거하므로 윤활 특성을 유지한다.
다. 윤활유 성질
윤활유는 다음의 성질을 갖추어야 한다.
* 유막 형성을 위한 적절한 점도, 점착성 및 유막 강도가 필요하다.
* 공기와의 산화나 온도, 압력 변화에 의한 성질 변화가 적어야 한다.
* 윤활유 내에 이물질, 먼지 및 불순물이 포함되지 않아야 한다.
* 물이 혼입되었을 때 물과 잘 분리되어야 한다.
*  부식성이 없어야 한다.
* 가격이 저렴하여야 한다.
라. 윤활유의 점도와 성능
(1) 하중 : 하중이 큰 경우에는 하중 때문에 윤활유의 유막이 끊길 우려가 있으므로 고점도 윤활유를 사용한다.
(2) 운전 속도
* 운전속도가 빠른 경우에 고점도 윤활유를 사용하면 점도 저항에 의하여 마찰 손실이 커지고, 온도 상승의 원인이 되므로 점도가 낮은 것을 사용한다.
* 운전속도가 늦은 경우에는 하중을 지지하기 위하여 고점도 윤활유를 사용한다.
(3) 운전 온도
* 점도는 온도의 영향이 크므로 운전온도에 맞는 윤활유 선정이 필요하다.
* 온도 상승할 때 점도가 낮아져 성능이 바뀌므로 적정온도 유지를 위하여 공급량. 윤활유 냉각기 운전 등에 주의하여야 한다.
마. 윤활유 보관 및 교환 
(1) 보관
* 직사광선을 피할 것
* 공기가 잘 통하는 서늘한 곳에 저장할 것
* 공기와의 직접 접촉을 방지하도록 잘 밀봉할 것
* 먼지나 찌꺼기가 섞이지 않도록 할 것
* 종류가 다른 윤활유와 서로 섞이지 않도록 한다.
(2) 교환
사용 중인 윤활유를 수시로 채취하여 외관 변화, 이물질 혼입 여부를 관찰 및 분석하여 이상 유무를 검사하고, 열화 상태를 파악하여야 한다.
윤활유가 열화되면 점도, 찌꺼기(Sludge)가 증가한다.
운전 중에는 베어링 금속 온도의 변화를 관찰하여 비정상적인 변화 여부를 미리 발견하여 조치하며, 윤활유의 청정은 여과기 및 정화기를 설치하여 실시한다. 나빠진 윤활유는 재생 가능 여부를 분석, 판단하여 재생이 불가능할 경우는 전량 교체한다.
바. 윤활유 용도
터빈 및 발전기 베어링의 윤활 및 냉각용, 조속기(Governor) 및 제어기구의 제어용, 보호 및 보안장치의 제어용, Jacking Oil, 발전기 수소 계통 밀봉 장치, 터닝 기어 운전 등에 사용된다.

2. 윤활유 계통 (Lubricating oil System)
터빈-발전기 윤활유 계통은 베어링 윤활유 계통과 터빈의 각종 밸브를 조작하는 데 사용되는 제어하는 오일 계통의 두 가지 중요한 기능을 수행한다.
터빈-발전기 로터는 1,800~3,600rpm의 고속 회전체이므로 적절한 윤활장치가 없으면 회전 부분이 마찰로 마모되므로 베어링 윤활은 회전체와 고정체 사이에 금속 접촉을 예방하고 베어링의 온도 상승을 막기 위하여 열을 흡수하여 이동시킨다.
윤활 장치의 기능상 가장 중요한 것은 로터가 회전할 때 반드시 베어링 및 기타 필요한 부위에 적절한 온도와 압력으로 윤활유를 공급하는 것으로, 주기적인 자동 기동 시험을 실시하여 그 기능이 완전하게 하여야 한다.

3. 주 윤활유 펌프 (Main Oil Pump, MOP)
가. 운전
고압 터빈 측 베어링 앞쪽에 터빈 축과 직결되어 구동되는 원심펌프이다.
축과 같은 속도로 회전하며, 여수 화력 제2호기와 같이 감속장치를 두는 경우도 있다.
기동할 때 터빈 속도가 약 3,000rpm에 이르면 펌프는 정상적인 기능을 발휘하며, 터빈 운전 중에는 항상 구동되어 정상적인 윤활유 압력을 공급한다.
만약 터빈 운전 중 이 펌프의 정지로 토출 압력이 떨어지면 즉시 보조 윤활유 펌프(Aux. Oil Pump, AOP) 또는 TGOP가 자동 기동 되어야 한다.
나. 구조 및 계통
1. 펌프 흡입은 윤활유 랭크 내부의 승압 펌프 출구 측에서 받는다.
2.펌프를 나온 윤활유 중 일부는 조속장치와 보호장치의 동작용 및 제어용으로 공급되고, 나머지는 승압 펌프(Booster Pump)를 구동하는 오일 터빈(01l Turbine)에 들어가 일을 한 후 감압 된다.
3.감압된 윤활유는 윤활유 냉각기를 거쳐서 터빈 및 발전기의 각 베어링에 공급된다.