JP2018181311A - タービンブレードのフラッタ測定のための磁界通信システムおよび方法 - Google Patents

タービンブレードのフラッタ測定のための磁界通信システムおよび方法 Download PDF

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Abstract

【課題】本発明は、タービンブレードの状態を感知した信号を磁界を用いて通信し、磁界信号を電源に変換してタービンブレードの状態を分析するタービンブレードのフラッタ測定のための磁界通信システムおよび方法に関する。【解決手段】本発明の実施形態に係るタービンブレードのフラッタ測定のための磁界通信システムは、タービンブレードの外面に配置されて、タービンブレードのフラッタに関する信号を感知するセンサモジュールと、前記センサモジュールが感知した前記フラッタに関する信号を磁界信号に変換し、前記タービンブレードを囲むケーシングの外部に送信するインターフェースと、前記磁界信号を受信してシステムの電源を生成し、前記磁界信号を分析してタービンブレードのフラッタの程度を判断するアダプタとを含む。【選択図】図１

Description

本発明は、タービンブレードのフラッタ測定のための磁界通信システムおよび方法に関し、より詳細には、タービンブレードの状態を感知した信号を磁界を用いて通信し、磁界信号を電源に変換してタービンブレードの状態を分析するタービンブレードのフラッタ測定のための磁界通信システムおよび方法に関する。
タービンが作動する時にタービンの回転速度が高くなる場合、空気の圧力によってタービンブレードが反ったり歪む現象が生じる。かかる現象は、フラッタと定義される。フラッタは、エンジンの出力を低下させる要因となる。そのため、かかるフラッタを感知することで、タービンの損傷を減少させることができるシステムおよび方法が求められている。
現在、タービンブレードのフラッタを測定するために、タービンブレードの振動を感知することでタービンブレードの状態を推定する方法があるが、かかる方法は、振動を感知するタービンブレードの位置に応じて誤差が生じるという問題がある。また、タービンブレードの状態を感知し続けるために、センサモジュールのバッテリーを周期的に交換しなければならないという不都合がある。
韓国公開特許公報第１０‐２０１５‐００６０９３７号
本発明は、上述の問題を解決するためのものであり、タービンのケーシングの内部に配置されるタービンブレードのフラッタを測定することができる磁界通信システムおよび方法を提供することを技術的課題とする。
また、磁界を用いて自ら電源を生成することで、センサモジュールのバッテリーを交換することなく、タービンブレードのフラッタを測定することができるタービンブレードのフラッタ測定のための磁界通信システムおよび方法を提供することを技術的課題とする。
上述の本発明の技術的課題の他にも、本発明の他の特徴および利点が以下に記述されることがあり、かかる技術および説明から、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が明確に理解することができる。
上述の目的を達成するための本発明の実施形態に係るタービンブレードのフラッタ測定のための磁界通信システムは、タービンブレードの外面に配置されて、タービンブレードのフラッタに関する信号を感知するセンサモジュールと、前記センサモジュールが感知した前記フラッタに関する信号を磁界信号に変換し、前記タービンブレードを囲むケーシングの外部に送信するインターフェースと、前記磁界信号を受信してシステムの電源を生成し、前記磁界信号を分析してタービンブレードのフラッタの程度を判断するアダプタとを含む。
また、前記センサモジュールは、前記タービンブレードの外面上に配置される光ファイバと、少なくとも一つのセンサとを含む。
また、前記光ファイバは、前記タービンブレードの刃の方向に沿って接触し、前記センサは、前記光ファイバの一端と他端が接する地点に提供され、前記センサは、前記光ファイバの一方向に信号を伝送し、伝送された前記信号を受信することで、前記信号の波長の変化および前記センサから伝送された信号が前記光ファイバによりまた前記センサに到達する時間を感知する。
また、前記センサは、前記タービンブレードの前記刃の方向に沿って複数個が提供され、前記センサは、前記タービンブレードの外面の区間別のフラッタを測定する。
また、前記光ファイバは、前記タービンブレードがタービンロータから延びる方向である長手方向に沿って提供され、前記センサは、前記光ファイバの一端および他端にそれぞれ複数個が提供される。
また、前記センサは、前記光ファイバの一端に提供される第１のセンサと、前記光ファイバの他端に提供される第２のセンサとを含み、前記第１のセンサが送信した信号を前記第２のセンサが受信して、前記信号の波長の変化および前記信号の到達時間を測定する。
また、前記インターフェースは、前記タービンブレードの前記外面に配置される。
また、前記アダプタは、前記磁界信号を受信する磁界受信部と、前記磁界信号を分析して、前記タービンブレードのフラッタを測定する制御部と、前記磁界信号を用いて電源を生成し、前記電源を貯蔵する電源部とを含む。
また、前記電源部が充電されていない場合、前記制御部は、前記磁界信号を前記電源部に供給し、電源を生成するために使用する。
また、前記電源部に充電された電源の容量が第１の容量以上の場合には、前記制御部は、前記磁界信号を前記タービンブレードのフラッタを測定するために使用し、前記第１の容量は、前記電源部の充電が完了した容量である。
また、前記電源部の充電が完了した後、前記電源部に貯蔵された電源の容量が第２の容量以下に減少する場合、前記制御部は、受信する前記磁界信号を前記電源部を充電するために使用する。
また、前記制御部は、前記磁界信号を分析して、前記センサモジュールが測定した前記フラッタに関する信号の波長を分析し、予め貯蔵された波長と比較する。
また、前記制御部は、前記フラッタに関する信号の波長と前記予め貯蔵された波長とを比較した結果、誤差範囲内の場合には、タービンブレードのフラッタを正常範囲と判断し、前記フラッタに関する信号の波長と前記予め貯蔵された波長とを比較した結果、誤差範囲を超えた場合には、タービンブレードのフラッタを非正常範囲と判断する。
また、前記制御部は、前記磁界信号を分析して、前記センサモジュールが測定した前記フラッタに関する信号の送受信時間を分析し、予め貯蔵された送受信時間と比較する。
また、前記制御部は、前記フラッタに関する信号の送受信時間と前記予め貯蔵された送受信時間とを比較した結果、誤差範囲内の場合には、タービンブレードのフラッタ範囲を正常範囲と判断し、前記フラッタに関する信号の送受信時間と前記予め貯蔵された送受信時間とを比較した結果、誤差範囲を超えた場合には、タービンブレードのフラッタ範囲を非正常範囲と判断する。
また、センサモジュールがタービンブレードの外面に配置されて、タービンブレードのフラッタに関する信号の波長および送受信時間を感知するステップと、前記感知した波長および前記感知した送受信した時間を磁界信号に変換し、前記タービンブレードを囲むケーシングの外部に送信するステップと、前記磁界信号は、アダプタにより受信してシステムの電源を生成し、前記磁界信号を分析して、タービンブレードのフラッタを判断するステップとを含む。
また、前記センサモジュールは、前記タービンブレードの外面上に配置される光ファイバと、少なくとも一つのセンサとを含み、前記アダプタは、前記磁界信号を受信する磁界受信部と、前記磁界信号を分析して、前記タービンブレードのフラッタを測定する制御部と、前記磁界信号を用いて電源を生成し、前記電源を貯蔵する電源部とを含む。
また、前記タービンブレードのフラッタを判断するステップは、前記電源部が、前記磁界信号を用いて電源を生成するステップと、前記電源部が第１の容量以上に充電されると、前記制御部は、受信した前記磁界信号を分析して前記タービンブレードのフラッタを判断するステップとを含み、前記第１の容量は、前記電源部の充電が完了した容量である。
また、前記タービンブレードのフラッタを判断するステップにおいて、前記制御部は、前記電源部に充電される電源の容量が第１の容量以上になるまで受信する前記磁界信号を、電源を生成するために使用する。
また、前記タービンブレードのフラッタを判断するステップにおいて、前記第１の容量以上であった前記電源部に貯蔵された電源の容量が、第２の容量以下に減少すると、前記制御部は、前記電源部の電源の容量がまた前記第１の容量以上になるように、前記磁界信号を前記電源部に供給するステップをさらに含む。
本発明の実施形態に係るタービンブレードのフラッタ測定のための磁界通信システムは、タービンのケーシングの内部に配置されるタービンブレードのフラッタを測定することで、タービンの損傷を減少させることができる。また、磁界を送受信し、自ら電源を生成することで、センサモジュールのバッテリーを交換することなく、タービンブレードのフラッタを測定することができ、別のバッテリーを必要としないことから、通信システムの構成を簡素化することができる。
その他にも、本発明の実施形態により、本発明の他の特徴および利点が新たに把握されることもできる。
本発明の実施形態に係るタービンブレードのフラッタ測定のための磁界通信システムを概略的に図示した図である。 本発明の実施形態に係るインターフェースの構成を概略的に図示した図である。 本発明の実施形態に係るタービンブレードにセンサを配置して、タービンブレードのフラッタを測定する一例を示す図である。 本発明の実施形態に係るタービンブレードにセンサを配置して、タービンブレードのフラッタを測定する他の例を示す図である。 本発明の実施形態に係るタービンブレードにセンサを配置して、タービンブレードのフラッタを測定するさらに他の例を示す図である。 本発明の実施形態に係る磁界通信を示す図である。 本発明の実施形態に係るタービンブレードのフラッタ測定のための磁界通信システムの方法を図示したフローチャートである。 本発明の実施形態に係るタービンブレードのフラッタ測定方法を図示したフローチャートである。
以下、添付の図面を参照して、本発明の実施形態について、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が容易に実施することができるように詳細に説明する。本発明は、様々な相違する形態に実現することができ、ここで説明する実施形態に限定されない。
本発明を明確に説明するために、説明と関係のない部分は省略しており、明細書の全体にわたり同一または類似の構成要素に対しては、同じ参照符号を付けることにする。
明細書の全体において、ある部分が他の部分と「連結」されているとしたとき、これは、「直接連結」されている場合だけでなく、その間に他の素子を挟んで「電気的に連結」されている場合をも含む。また、ある部分がある構成要素を「含む」としたとき、これは、特に相反する記載がない限り、他の構成要素を除くのではなく、他の構成要素をさらに含み得ることを意味する。
ある部分が他の部分の「上に」あると言及した場合、これは、他の部分のすぐ上にあってもよく、その間に他の部分が伴われてもよい。対照的に、ある部分が他の部分の「真上に」あると言及した場合、その間には他の部分が伴われない。
ここで使用される専門用語は、単に特定の実施形態を言及するためのものであって、本発明を限定することを意図しない。ここで使用される単数形態は、文句がこれと明らかに相反する意味を有していない限り、複数形態をも含む。明細書で使用される「含む」の意味は、特定の特性、領域、整数、段階、動作、要素および／または成分を具体化し、他の特性、領域、整数、段階、動作、要素および／または成分の存在や付加を除くものではない。
「下」、「上」などの相対的な空間を示す用語は、図面に図示されている一部分の他の部分に対する関係をより簡単に説明するために使用され得る。かかる用語は、図面で意図した意味とともに使用中の装置の他の意味や動作を含むように意図される。例えば、図面中の装置を覆すと、他の部分の「下」にあるものと説明されたある部分は、他の部分の「上」にあるものと説明される。したがって、「下」という例示的な用語は、上方向と下方向の両方を含む。装置は、９０゜回転または他の角度で回転してもよく、相対的な空間を示す用語もこれにしたがって解釈される。
他に定義してはいないが、ここで使用される技術用語および科学用語を含むすべての用語は、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が一般的に理解する意味と同じ意味を有する。普段使用される辞書に定義されている用語は、関連技術文献と現在開示されている内容に合致する意味を有するものとさらに解釈され、定義されない限り、理想的または非常に公式的な意味に解釈されない。
図１は本発明の実施形態に係るタービンブレードのフラッタ測定のための磁界通信システムを概略的に図示した図であり、図２は本発明の実施形態に係るインターフェースの構成を概略的に図示した図である。
図１および図２を参照すると、本発明の実施形態に係るタービンブレードのフラッタ測定のための磁界通信システムは、センサユニット２００と、アダプタ１００とを含んでもよい。
センサユニット２００は、センサモジュール２１０と、インターフェース２２０とを含んでもよい。センサモジュール２１０は、タービンブレードの外面に配置され、タービンブレードの外面上に配置される光ファイバと、少なくとも一つ以上のセンサとを含んでもよい。センサモジュール２１０に関する具体的な説明は後述する。
インターフェース２２０は、タービンブレードの外面に配置されて、センサモジュール２１０が感知したタービンブレードのフラッタに関する信号の波長および信号の送受信時間を受信することができる。インターフェース２２０は、受信したタービンブレードのフラッタに関する信号の波長およびタービンブレードのフラッタに関する信号の送受信時間を含む情報を、タービンブレードを囲むケーシングの外部に送信することができる。一例として、インターフェース２２０は、センサモジュール２１０とは別の構成として、タービンのブレードの外面に配置されてもよい。他の例として、前記インターフェース２２０は、センサモジュール２１０の一構成であってもよい。
インターフェース２２０は、信号変換部２２２と、通信部２２４とを含んでもよい。通信部２２４は、タービンブレード３００のフラッタに関する信号の波長およびタービンブレードのフラッタに関する信号の送受信時間を含む情報を、センサモジュール２１０から受信することができる。信号変換部２２２は、通信部２２４が受信した信号を磁界信号に変換することができる。また、通信部２２４は、変換した磁界信号をタービンブレードを囲むケーシングの外部に送信することができる。
アダプタ１００は、磁界信号を受信してシステム電源を生成し、磁界信号を分析してタービンブレードのフラッタに関する信号の波長およびタービンブレードのフラッタに関する信号の送受信時間を分析することで、タービンブレードのフラッタ発生程度を判断することができる。
アダプタ１００は、アンテナ１１０と、磁界受信部１２０と、電源部１３０と、磁界送信部１４０と、制御部１５０とを含んでもよい。
アンテナ１１０は、インターフェース２２０から送信した磁界信号を受信し、磁界受信部１２０に伝達することができる。ここで、インターフェース２２０とアダプタ１００との磁界通信において、インターフェース２２０とアダプタ１００が同じ共振周波数を有するように設定することで、最大電力が伝送されるようにすることができる。また、インターフェース２２０とアダプタ１００の距離および位置が、特定の距離または特定の位置に配置されるように設定することで、最大電力が伝送されるようにすることができる。
磁界受信部１２０は、インターフェース２２０から送信した磁界信号をアンテナ１１０を介して受信し、受信した磁界信号を制御部１５０に提供することができる。
電源部１３０は、制御部１５０から供給する磁界信号を用いて電源を生成し、生成された電源を貯蔵することができる。具体的には、電源部１３０は、印加される磁界を電流に変換することができるコイルと、生成された電流を貯蔵することができるキャパシタ（ｃａｐａｃｉｔｏｒ）とを含んでもよい。電源部１３０は、磁界によって生じる電磁誘導現象により生成される電流をキャパシタに貯蔵する。キャパシタに電流がそれ以上供給されないと、電源部１３０は、キャパシタに貯蔵された電流を電源として使用することができる。したがって、電源部１３０は、制御部１５０から磁界信号が供給されると、磁界信号によって生成された電流をキャパシタに貯蔵し、制御部１５０から磁界信号が供給されずキャパシタに電流がそれ以上供給されないと、電源部１３０は、キャパシタに貯蔵された電流を電源として使用することができる。
制御部１５０は、磁界受信部１２０で受信した磁界信号を電源部１３０に供給し、受信した磁界信号を分析することができる。具体的には、制御部１５０は、電源部１３０に貯蔵された電源の容量に基づいて磁界信号を供給することができる。ここで、制御部１５０は、電源部１３０をモニタリングすることで、電源部１３０に貯蔵された電源の容量を判断することができる。
一例として、制御部１５０は、電源部１３０が充電されていない場合に、電源部１３０の容量が第１の容量以上になるまで、磁界信号を電源部１３０に供給することができる。制御部１５０は、電源部１３０の容量が第１の容量以上になる前までには、磁界信号の分析を行わないことができる。この際、電源部１３０は、制御部１５０から供給された磁界信号を用いて電源を生成し、生成された電源を貯蔵する。例えば、第１の容量は、電源部１３０の充電が完了した容量であってもよく、電源部１３０の充電が完了していなくても磁界信号を分析することができる程度の容量であってもよい。
一例として、制御部１５０は、電源部１３０に充電された電源の容量が第１の容量以上になると、電源部１３０に磁界信号をそれ以上供給せず、磁界信号を分析して、タービンブレードのフラッタの程度を判断するために使用することができる。この際、制御部１５０は、電源部１３０から電源の供給を受けて、タービンブレードのフラッタの程度を分析することができる。
一例として、制御部１５０は、電源部１３０の充電が完了した後、電源部に貯蔵された電源が第２の容量以下に減少する場合に、磁界信号を電源部１３０にまた供給することができる。この際、制御部１５０は、磁界信号をタービンブレードのフラッタの程度を分析するために使用せず、磁界信号をいずれも電源部１３０に供給して、電源を生成するように制御することができる。例えば、第２の容量は、電源部１３０に貯蔵された電源がすべて放電された容量であってもよく、電源部１３０に貯蔵された電源がすべて放電されていなくても磁界信号を分析することができない程度の容量であってもよい。
ここで、制御部１５０は、電源部１３０に貯蔵された電源の容量が第１の容量以上になるように磁界信号を供給することができ、電源部１３０に貯蔵された電源の容量が第１の容量以上になると、貯蔵された電源を使用して磁界受信部１２０で受信した磁界信号を分析することができる。また、電源部１３０に貯蔵された電源の容量が第２の容量以下に減少すると、制御部１５０は、磁界受信部１２０で受信した磁界信号を電源部１３０にまた供給することができる。すなわち、制御部１５０は、別の電源装置がなくてもタービンブレードのフラッタを測定することができる。
また、制御部１５０は、磁界信号を分析することで、タービンブレードのフラッタの程度を判断することができる。制御部１５０は、磁界信号を分析して、タービンブレードのフラッタに関する信号の波長を感知し、予め貯蔵された波長と比較することができる。制御部１５０は、タービンブレードのフラッタに関する信号の波長と予め貯蔵された波長とを比較した結果、誤差範囲内の場合には、タービンブレードのフラッタを正常範囲と測定することができる。また、制御部１５０は、タービンブレードのフラッタに関する信号の波長と予め貯蔵された波長とを比較した結果、誤差範囲を超えた場合には、タービンブレードのフラッタを非正常範囲と測定することができる。
また、制御部１５０は、磁界信号を分析して、センサモジュール２１０が感知した送受信時間と予め貯蔵された送受信時間とを比較することができる。制御部１５０は、センサモジュール２１０が感知した送受信時間と予め貯蔵された送受信時間とを比較した結果、誤差範囲内の場合には、タービンブレードのフラッタを正常範囲と測定することができる。また、制御部１５０は、センサモジュール２１０が感知した送受信時間と予め貯蔵された送受信時間とを比較した結果、誤差範囲を超えた場合には、タービンブレードのフラッタを非正常範囲と測定することができる。
制御部１５０は、タービンブレードのフラッタが非正常範囲であると判断した場合、磁界信号の分析結果を磁界送信部１４０に提供することができる。
磁界送信部１４０は、磁界信号を別の通信装備に提供することができる。この際、磁界送信部１４０は、磁界を用いて別の通信装備に送信し、別の通信装備は、センサユニット２００であってもよく、センサユニット２００以外の他の装備であってもよい。
本発明の実施形態に係るタービンブレードのフラッタ測定のための磁界通信システムは、磁界を用いて通信方式を採択しており、これにより、通信が困難なタービンブレードのケーシングの内部とその外部との通信を可能にすることができる。
また、本発明の実施形態に係るタービンブレードのフラッタ測定のための磁界通信システムは、別の電源装置を要求しないことから、構成が簡素化した通信システムを実現することができる。タービンブレードのフラッタを測定するための構成が簡素化するに伴い、磁界通信システムの一構成であるアダプタ１００は、空間が狭小な地域に提供することができる。
また、本発明の実施形態に係るタービンブレードのフラッタ測定のための磁界通信システムは、風力タービン、スチームタービン、ガスタービンおよび蒸気タービンなど、各種のタービンに適用され得る。
図３ａは本発明の実施形態に係るタービンブレードにセンサを配置して、タービンブレードのフラッタを測定する一例を示す図である。
図１、図２および図３ａを参照すると、タービンブレード３００に配置されたセンサモジュール２１０は、第１のセンサ２１０ａを含んでもよい。第１のセンサ２１０ａは、光ファイバ２１０ｄの一端と他端が接する地点に提供され、第１のセンサ２１０ａは、光ファイバ２１０ｄの一方向に信号を送信することができる。光ファイバ２１０ｄは、タービンブレード３００の刃の方向に沿って接触することができ、刃の方向は、タービンブレード３００の外面に沿って円周方向に一周した方向を意味する。
第１のセンサ２１０ａによって出力された信号は、光ファイバ２１０ｄを経てまた第１のセンサ２１０ａに伝達され得る。これにより、センサモジュール２１０は、第１のセンサ２１０ａが受信した信号により、タービンブレード３００のフラッタに関する信号の波長を感知することができる。また、センサモジュール２１０は、第１のセンサ２１０ａが送信した信号を第１のセンサ２１０ａがまた受信するまでの時間を感知することができる。
図３ｂは本発明の実施形態に係るタービンブレードにセンサを配置して、タービンブレードのフラッタを測定する他の例を示す図である。図３ｂでは、図３ａの制御部の制御方法と同じ内容は、説明の簡略化のために省略する。
図３ｂを参照すると、タービンブレード３００に配置されたセンサモジュール２１０のセンサは、光ファイバ２１０ｄの一端および他端にそれぞれ提供され、光ファイバ２１０ｄは、長手方向に沿って提供され得る。長手方向は、刃の方向ではなく、タービンブレード３００がタービンロータから径方向（ｒａｄｉａｌ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）に延びる方向を意味する。
タービンブレード３００に配置されたセンサモジュール２１０のセンサは、光ファイバ２１０ｄの一端に提供される第１のセンサ２１０ａと、光ファイバ２１０ｄの他端に提供される第２のセンサ２１０ｂとを含んでもよい。
第１のセンサ２１０ａが送信した信号は、光ファイバ２１０ｄを介して第２のセンサ２１０ｂに伝達され、第２のセンサ２１０ｂは、タービンブレード３００のフラッタに関する信号の波長を感知することができる。また、センサモジュール２１０は、第１のセンサ２１０ａが送信した信号を第２のセンサ２１０ｂが受信するまでの時間を感知することができる。
図３ｃは本発明の実施形態に係るタービンブレードにセンサを配置して、タービンブレードのフラッタを測定するさらに他の例を示す図である。
図３ｃを参照すると、タービンブレード３００に配置されたセンサモジュール２１０のセンサは、タービンブレード３００の刃の方向に沿って複数個が提供されてもよく、光ファイバは、前記タービンブレード３００の刃の方向に沿って複数個が提供されてもよい。
一例として、センサと光ファイバは、それぞれ３個が提供されてもよい。第１のセンサ２１０ａが第２のセンサ２１０ｂに信号を送信することができ、第２のセンサ２１０ｂが第３のセンサ２１０ｃに信号を送信することができ、第３のセンサ２１０ｃが第１のセンサ２１０ａに信号を送信することができる。
第１の光ファイバ２１０ｄは、第１のセンサ２１０ａと第２のセンサ２１０ｂとを連結することができ、第２の光ファイバ２１０ｅは、第２のセンサ２１０ｂと第３のセンサ２１０ｃとを連結することができ、第３の光ファイバ２１０ｆは、第３のセンサ２１０ｃと第１のセンサ２１０ａとを連結することができる。
センサモジュール２１０は、センサ２１０ａ、２１０ｂおよび２１０ｃが送受信した信号を用いて、タービンブレード３００のフラッタに関する信号の波長を感知することができ、センサモジュール２１０は、センサ２１０ａ、２１０ｂおよび２１０ｃの間で伝送される信号の送受信時間を感知することで、タービンブレード３００の外面の区間別のフラッタを測定することができる。
センサモジュール２１０は、感知したタービンブレード３００のフラッタに関する信号の波長および感知した送受信時間をインターフェース２２０に提供することができる。
図４は本発明の実施形態に係る磁界通信を示す図である。
図４を参照すると、センサモジュール２１０は、タービンブレード３００のフラッタに関する信号の波長およびセンサ２１０ａから送受信した時間を感知することができる。
インターフェース２２０は、センサ２１０ａで感知したタービンブレード３００のフラッタに関する信号の波長およびセンサ２１０ａから送受信した時間を磁界信号に変換することができる。また、インターフェース２２０は、変換した磁界信号を磁界を介して磁界受信部１２０に送信することができる。この際、インターフェース２２０は、アダプタ１００とのインピーダンス整合のために、別の受動素子を含んでもよい。ここで、アンテナ１１０は、インターフェース２２０から送信する磁界信号を受信し、磁界受信部１２０に伝達することができる。
インターフェース２２０と磁界受信部１２０との磁界通信において、インターフェース２２０と磁界受信部１２０が同じ共振周波数を有するように設定し、インターフェース２２０と磁界受信部１２０の距離および位置が、特定の距離または特定の位置に配置されるように設定することで、最大電力が伝送されるようにすることができる。すなわち、アダプタ１００とセンサユニット２００とのインピーダンス整合により、磁界通信の受信性能を向上させることができる。
図５は本発明の実施形態に係るタービンブレードのフラッタ測定のための磁界通信システムの方法を図示したフローチャートである。
図１〜図３ｃおよび図５を参照すると、センサモジュール２１０は、タービンブレード３００の外面に配置されて、タービンブレード３００のフラッタに関する信号の波長およびセンサから送受信した時間を感知することができる（Ｓ６１０）。
次いで、インターフェース２２０は、センサモジュール２１０で感知した波長およびセンサモジュール２１０のセンサ２１０ａから送受信した時間を磁界信号に変換し、変換された磁界信号を送信することができる（Ｓ６２０）。具体的には、信号変換部２２２は、センサモジュール２１０で感知した感知信号を磁界信号に変換し、通信部２２４は、変換された磁界信号をタービンブレード３００の外部に送信することができる。
次いで、磁界受信部１２０は、インターフェース２２０から送信した磁界信号を受信することができる（Ｓ６３０）。磁界受信部１２０は、受信した磁界信号を制御部１５０に提供することができる。
次いで、電源部１３０は、制御部１５０から磁界信号の供給を受けて電源を生成することができる（Ｓ６４０）。電源部１３０が充電されていない場合に、制御部１５０は、電源部１３０に磁界信号を供給することができる。また、電源部１３０は、供給を受けた磁界信号を用いて電源を生成し、生成された電源を貯蔵することができる。ここで、電源部１３０は、磁界によって生じる電磁誘導現象により生成される電流を貯蔵し、生成された電流は、キャパシタに貯蔵され得る。
次いで、制御部１５０は、電源部１３０に貯蔵された電気信号を電源として用いて、磁界信号を分析することができる（Ｓ６５０）。
制御部１５０は、電源部１３０に貯蔵された電源の容量が第１の容量以上であると、電源部１３０に磁界信号をそれ以上供給せず、受信する磁界信号を分析することができる。
制御部１５０は、第１の容量以上であった電源部１３０に貯蔵された電源の容量が第２の容量以下に減少すると、電源部１３０に貯蔵された電源の容量が第１の容量以上になるように磁界信号を供給することができる。
次いで、制御部１５０は、磁界信号を分析することで、タービンブレード３００のフラッタの程度を判断することができる（Ｓ６６０）。
図６は本発明の実施形態に係るブレードのフラッタ測定方法を図示したフローチャートである。図６を参照して、Ｓ６６０について具体的に説明する。
図１〜図３ｃおよび図６を参照すると、タービンブレード３００のフラッタに関する信号の波長およびセンサモジュール２１０のセンサ２１０ａから信号を送受信した時間を貯蔵することができる（Ｓ６６１）。次いで、インターフェース２２０から提供を受けた磁界信号を分析することで、タービンブレード３００のフラッタに関する信号の波長およびセンサモジュール２１０のセンサ２１０ａから信号を送受信した時間を感知することができる（Ｓ６６２）。
次いで、予め貯蔵されたタービンブレード３００のフラッタに関する信号の波長およびセンサモジュール２１０のセンサ２１０ａから信号を送受信した時間と、感知したタービンブレード３００のフラッタに関する信号の波長およびセンサモジュール２１０のセンサ２１０ａから信号を送受信した時間とを比較して、誤差を測定することができる（Ｓ６６３）。
次いで、Ｓ６６３の比較の結果、予め貯蔵されたタービンブレード３００のフラッタに関する信号の波長およびセンサモジュール２１０のセンサ２１０ａから送受信した時間と、感知したタービンブレード３００のフラッタに関する信号の波長およびセンサモジュール２１０のセンサ２１０ａから送受信した時間とを比較した結果、誤差範囲内の場合には、タービンブレード３００のフラッタを正常範囲と測定し、Ｓ６６０の手続を行うことができる。
一方、予め貯蔵されたタービンブレード３００のフラッタに関する信号の波長およびセンサモジュール２１０のセンサ２１０ａから送受信した時間と、感知したタービンブレード３００のフラッタに関する信号の波長およびセンサモジュール２１０のセンサ２１０ａから送受信した時間とを比較した結果、誤差範囲を超えた場合には、タービンブレード３００のフラッタが非正常範囲であると判断し、別の通信装備に磁界信号を送信することができる（Ｓ６７０）。別の通信装備は、センサユニット２００であってもよく、センサユニット２００以外の他の装備であってもよい。
本発明の実施形態によると、感知が困難なタービンブレードのフラッタを測定してタービンが損傷したか否かを予め感知することで、タービンが深刻な損傷を受けることを減少させることができる。また、本発明の実施形態に係る磁界通信システムは、磁界を送受信して自ら電源を生成することで、センサモジュールのバッテリーを交換することなく、タービンブレードのフラッタを測定することができ、別のバッテリーを必要としないことから、通信システムの構成を簡素化することができる。
本発明が属する技術分野において当業者は、本発明がその技術的思想や必須特徴を変更することなく他の具体的な形態で実施され得ることから、上述の実施形態は、すべての面において例示的なものであって、限定的ではないものと理解すべきである。本発明の範囲は、詳細な説明よりも後述する特許請求の範囲により定められ、特許請求の範囲の意味および範囲、またその等価概念から導き出されるすべての変更または変形された形態が、本発明の範囲に含まれると解釈すべきである。
１００：アダプタ
１１０：アンテナ
１２０：磁界受信部
１３０：電源部
１４０：磁界送信部
１５０：制御部
２００：センサユニット
２１０：センサモジュール
２１０ａ：第１のセンサ
２１０ｂ：第２のセンサ
２１０ｃ：第３のセンサ
２１０ｄ：第１の光ファイバ
２１０ｅ：第２の光ファイバ
２１０ｆ：第３の光ファイバ
２２０：インターフェース
３００：タービンブレード

Claims (20)

  1. タービンブレードの外面に配置されて、タービンブレードのフラッタに関する信号を感知するセンサモジュールと、
    前記センサモジュールが感知した前記フラッタに関する信号を磁界信号に変換し、前記タービンブレードを囲むケーシングの外部に送信するインターフェースと、
    前記磁界信号を受信してシステムの電源を生成し、前記磁界信号を分析してタービンブレードのフラッタの程度を判断するアダプタとを含む、タービンブレードのフラッタ測定のための磁界通信システム。
  2. 前記センサモジュールは、
    前記タービンブレードの外面上に配置される光ファイバと、
    前記光ファイバと連結された少なくとも一つのセンサとを含む、請求項１に記載のタービンブレードのフラッタ測定のための磁界通信システム。
  3. 前記光ファイバは、前記タービンブレードの刃の方向に沿って接触し、
    前記センサは、前記光ファイバの一端と他端が接する地点に提供され、
    前記センサは、前記光ファイバの一方向に信号を伝送し、伝送された前記信号を受信することで、前記信号の波長の変化および前記センサから伝送された信号が前記光ファイバによりまた前記センサに到達する時間を感知する、請求項２に記載のタービンブレードのフラッタ測定のための磁界通信システム。
  4. 前記センサは、前記タービンブレードの前記刃の方向に沿って複数個が提供され、前記センサは、前記タービンブレードの外面の区間別のフラッタを測定する、請求項３に記載のタービンブレードのフラッタ測定のための磁界通信システム。
  5. 前記光ファイバは、前記タービンブレードがタービンロータから延びる方向である長手方向に沿って提供され、
    前記センサは、前記光ファイバの一端および他端にそれぞれ複数個が提供される、請求項２に記載のタービンブレードのフラッタ測定のための磁界通信システム。
  6. 前記センサは、前記光ファイバの一端に提供される第１のセンサと、前記光ファイバの他端に提供される第２のセンサとを含み、
    前記第１のセンサが送信した信号を前記第２のセンサが受信して、前記信号の波長の変化および前記信号の到達時間を測定する、請求項５に記載のタービンブレードのフラッタ測定のための磁界通信システム。
  7. 前記インターフェースは、前記タービンブレードの前記外面に配置される、請求項１から６のいずれか一項に記載のタービンブレードのフラッタ測定のための磁界通信システム。
  8. 前記アダプタは、
    前記磁界信号を受信する磁界受信部と、
    前記磁界信号を分析して、前記タービンブレードのフラッタを測定する制御部と、
    前記磁界信号を用いて電源を生成し、前記電源を貯蔵する電源部とを含む、請求項１から７のいずれか一項に記載のタービンブレードのフラッタ測定のための磁界通信システム。
  9. 前記電源部に充電された電源の容量が第１の容量以上の場合には、前記制御部は、前記磁界信号を前記タービンブレードのフラッタを測定するために使用し、前記第１の容量は、前記電源部の充電が完了した容量である、請求項８に記載のタービンブレードのフラッタ測定のための磁界通信システム。
  10. 前記電源部に充電された電源の容量が第２の容量以下の場合には、前記制御部は、前記磁界信号を前記電源部に供給して、電源を生成するために使用する、請求項８または９に記載のタービンブレードのフラッタ測定のための磁界通信システム。
  11. 前記電源部の充電が完了した後、前記電源部に貯蔵された電源の容量が第２の容量以下に減少する場合、前記制御部は、受信する前記磁界信号を前記電源部を充電するために使用する、請求項８から１０のいずれか一項に記載のタービンブレードのフラッタ測定のための磁界通信システム。
  12. 前記制御部は、前記磁界信号を分析して、前記センサモジュールが測定した前記フラッタに関する信号の波長を分析し、予め貯蔵された波長と比較する、請求項８から１１のいずれか一項に記載のタービンブレードのフラッタ測定のための磁界通信システム。
  13. 前記制御部は、
    前記フラッタに関する信号の波長と前記予め貯蔵された波長とを比較した結果、誤差範囲内の場合には、タービンブレードのフラッタを正常範囲と判断し、
    前記フラッタに関する信号の波長と前記予め貯蔵された波長とを比較した結果、誤差範囲を超えた場合には、タービンブレードのフラッタを非正常範囲と判断する、請求項１２に記載のタービンブレードのフラッタ測定のための磁界通信システム。
  14. 前記制御部は、
    前記磁界信号を分析して、前記センサモジュールが測定した前記フラッタに関する信号の送受信時間を分析し、予め貯蔵された送受信時間と比較する、請求項８から１３のいずれか一項に記載のタービンブレードのフラッタ測定のための磁界通信システム。
  15. 前記制御部は、
    前記フラッタに関する信号の送受信時間と前記予め貯蔵された送受信時間とを比較した結果、誤差範囲内の場合には、タービンブレードのフラッタ範囲を正常範囲と判断し、
    前記フラッタに関する信号の送受信時間と前記予め貯蔵された送受信時間とを比較した結果、誤差範囲を超えた場合には、タービンブレードのフラッタ範囲を非正常範囲と判断する、請求項１４に記載のタービンブレードのフラッタ測定のための磁界通信システム。
  16. センサモジュールがタービンブレードの外面に配置されて、タービンブレードのフラッタに関する信号の波長および送受信時間を感知するステップと、
    前記感知した波長および前記感知した送受信した時間を磁界信号に変換し、前記タービンブレードを囲むケーシングの外部に送信するステップと、
    前記磁界信号は、アダプタにより受信してシステムの電源を生成し、前記磁界信号を分析して、タービンブレードのフラッタを判断するステップとを含む、タービンブレードのフラッタ測定のための磁界通信方法。
  17. 前記センサモジュールは、
    前記タービンブレードの外面上に配置される光ファイバと、
    前記光ファイバと連結される少なくとも一つのセンサとを含み、
    前記アダプタは、
    前記磁界信号を受信する磁界受信部と、
    前記磁界信号を分析して、前記タービンブレードのフラッタを測定する制御部と、
    前記磁界信号を用いて電源を生成し、前記電源を貯蔵する電源部とを含む、請求項１６に記載のタービンブレードのフラッタ測定のための磁界通信方法。
  18. 前記タービンブレードのフラッタを判断するステップは、
    前記電源部が、前記磁界信号を用いて電源を生成するステップと、
    前記電源部が第１の容量以上に充電されると、前記制御部は、受信した前記磁界信号を分析して前記タービンブレードのフラッタを判断するステップとを含み、
    前記第１の容量は、前記電源部の充電が完了した容量である、請求項１７に記載のタービンブレードのフラッタ測定のための磁界通信方法。
  19. 前記タービンブレードのフラッタを判断するステップにおいて、
    前記制御部は、前記電源部に充電される電源の容量が第１の容量以上になるまで受信する前記磁界信号を、電源を生成するために使用する、請求項１７または１８に記載のタービンブレードのフラッタ測定のための磁界通信方法。
  20. 前記タービンブレードのフラッタを判断するステップは、
    前記第１の容量以上であった前記電源部に貯蔵された電源の容量が、第２の容量以下に減少すると、前記制御部は、前記電源部の電源の容量がまた前記第１の容量以上になるように、前記磁界信号を前記電源部に供給するステップをさらに含む、請求項１９に記載のタービンブレードのフラッタ測定のための磁界通信方法。
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