터빈 임계속도

터빈 임계속도 (Turbine Critical Speed)는 터빈 로터의 고유 진동수와 구동축의 회전 속도가 일치하여 공진 현상이 발생하는 특정 회전 속도를 의미한다. 이 속도에서 진폭이 크게 증가하여 진동이 심해지고, 심각한 경우 터빈 블레이드 손상, 샤프트 파손, 베어링 마모 등 설비 전체의 고장을 초래할 수 있다.

터빈 로터는 질량과 강성을 가진 탄성체이므로 고유한 진동 특성을 갖는다. 터빈 설계 시 로터의 질량 분포, 베어링 지지 조건, 블레이드 형상 등을 고려하여 고유 진동수를 계산하고, 임계속도가 터빈 운전 속도 범위와 충분히 떨어지도록 설계한다. 일반적으로 임계속도는 운전 속도보다 훨씬 높거나 낮도록 설계하여 공진 현상을 방지한다.

임계속도에 가까워지면 진동이 증폭되어 소음이 증가하고, 터빈의 효율이 저하될 뿐 아니라 설비의 수명 단축을 야기할 수 있다. 따라서 터빈 운전 중 진동 감시 시스템을 통해 진동 변화를 감지하고, 임계속도에 접근하는 경우 운전 속도를 조절하여 공진을 피하는 것이 중요하다.

임계속도는 단일 값이 아니라 여러 개의 모드를 가질 수 있으며, 각 모드에 따라 다른 형태의 진동이 발생한다. 또한, 운전 조건(온도, 압력 등)의 변화에 따라 임계속도가 미세하게 변동될 수 있다. 따라서 터빈 운전 시에는 이러한 요인들을 종합적으로 고려하여 안정적인 운전을 확보해야 한다.