예압형 구조로 전격 변경

■기술적 문제 산적=지난 2004년, 5백메가와트급 표준화력 터빈 베어링 국산화 정책과제를 시작한 터보링크는 국내에 설치된 터빈베어링의 문제점을 3가지로 압축했다.
상부 패드가 축과 접촉하면서 파손되고 베어링의 메탈 온도가 상대적으로 매우 높고 부분 부하 운전시 수평방향 진동이 높고 불안정한 것.
수년간의 정보를 수집, 원인파악에 나선 터보링크는 터빈 축계해석, 베어링 특성 해석 등을 통해 적절한 해결책을 도출해 냈다.
“실제 고장난 부분을 정비할 때 분해해 보면 상부 패드 입구부에서 배빗합금(babbitt metal)이 금속피로에 의해 파손되거나 상부 패드를 고정시키는 핀이 절단 또는 변형되는 현상을 볼 수 있습니다.”
국내에 설치된 5백메가와트급 표준화력 터빈은 6개의 패드가 하중방향에 대해 대칭을 이루고 있는 틸팅패드 저널베어링 구조. 그러나 이 같은 문제로 대다수의 화력 발전소에서는 계획예방 정비시마다 베어링을 교체 정비하고 고진동에 따른 발전정지를 초래해 정비와 설비 신뢰성에 많은 문제점을 발생시켰다.
특히 냉각효과가 적은 구조로 설계돼 상대적으로 베어링의 메탈온도가 100℃ 이상 높아지고 윤활유가 베어링 내부로 흘러들지 않은 것은 물론 수평강성이 상대적으로 작아 진동 특성이 불안정한 상태였던 것이다.
이에 따라 터보링크가 제시한 방법은 구조변경. 우선 터빈 베어링을 예압형 구조로 바꿨다. 어느 정도의 하중을 미리 베어링에 걸어두는 이 방법은 상부 패드 손상 예방효과가 있다. 여기에 피봇 위치를 최적지점으로 변경했고 두개의 패드가 축 하중을 지지할 수 있도록 하중방향을 바꿨다.

산업계 전반에 파급효과 커

■대형 터빈용 베어링 국산화= 국산화를 가속시킨 터보링크는 상부 패드를 운전 중에 쐐기형 필름이 유지돼 동수압이 발생되도록 고안, 뛰어난 냉각효과를 발휘해 메탈온도를 최대 10℃ 이상 낮췄다.
특히 수평방향의 강성이 커져서 부분 부하 운전에서 수평방향으로의 축 움직임을 잡아줘 50% 이상의 진동감소 효과가 나타났다.
개발제품을 보령화력 5,6호기 터빈에 2차례에 걸쳐 적용한 터보링크는 베어링 손상과 진동 및 온도 상승으로 인한 설비 불안정 요인을 해소하는 결과를 얻었고 국내 표준화력 발전소 교체시 연간 75억원 규모의 손실비용 절감이 기대되고 있다.
제작사보다 우수한 원천기술을 확보한 터보링크는 국내 모든 터빈 베어링의 개량 및 국산화가 가능할 전망. 이 회사가 보유한 핵심기술은 유체윤활베어링의 해석기술, 베어링 강성 및 감쇠해석 기술, 진동 및 온도저감을 위한 형상설계 기술 불량 방지 및 품질향상을 위한 제작 기술로 터보기계, 전기기계, 유체기계 등에 적용 할 수 있다.
표준화력 뿐만 아니라 유체베어링을 사용하고 있는 산업계 전반에 국산 개발된 유체베어링 현장적용이 가능할 것으로 기대되는 터보링크는 수입대체 효과는 물론 보수기간 단축에 따른 설비 신뢰도를 향상 시키고 있다.