KR0139643B1 - 비동기터빈 블레이드 진동 모니터링 시스템 - Google Patents

비동기터빈 블레이드 진동 모니터링 시스템

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KR0139643B1 KR1019890007719A KR890007719A KR0139643B1 KR 0139643 B1 KR0139643 B1 KR 0139643B1 KR 1019890007719 A KR1019890007719 A KR 1019890007719A KR 890007719 A KR890007719 A KR 890007719A KR 0139643 B1 KR0139643 B1 KR 0139643B1
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스피드 매킨드리 프란시스
프란시스 로젤리 폴
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제트.엘.더머
웨스팅 하우스 일렉트릭 코오포레이숀
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    • G01—MEASURING; TESTING
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Abstract

내용 없음

Description

비동기터빈 블레이드 진동 모니터링 시스템
제1도는 본 발명의 비동기 진동 모니터링 시스템과 관련한 터빈블레이드 열을 도시한 도면.
제2도는 제1도의 진동처리기를 상세히 나타낸 도면.
제3도는 시간의 함수로서 전형적인 터빈블레이드 편향을 그래프적으로 도시한 도면.
제4도는 터빈블레이드 진동의 실제 및 알리아스 주파수의 스펙트럼을 나타낸 도면.
제5도는 제1도의 신호 분석기인 마이크로프로세서에 의해 실행된 단계를 나타내는 플로우챠트.
제6도는 본 발명의 잡음 감소기법이 도입되지 않은 상태에서 시간의 함수로서 터빈블레이드 변위를 나타내는 신호를 도시한 도면.
제7도는 본 발명의 잡음 감소기법의 실행에 따라 제6도와 동일한 터빈블레이드 변위를 나타내는 신호를 도시한 도면.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
34:블레이드 진동처리기38:신호분석기
40:사건 검출기44:래치
46:24MHz 클록50:디지탈 멀티플렉서
54:마이크로프로세서70:입력디지탈 멀티플렉스 신호
72:시간함수74:잡음감소
76:비틀림진동 분리78:고주파 분석
본 발명은 증기터빈에서 동작 파라미터를 모니터하는 것에 관한 것으로 구체적으로는 회전 터빈블레이드의 진동을 모니터하는 것에 관한 것이다.
터빈블레이드는 그 복잡한 설계로 인하여 그 블레이드의 고유주파수에 대응하는 주파수에서의 진동에 따르게된다.
각 고유 주파수는 터빈의 회전축을 따르거나, 터빈의 그 회전축에 수직인등의 상이한 형태의 진동을 나타내는 특별한 모드와 관련이 있다. 정상적인 위치에 대한 블레이드의 초과 진동을 방지하기 위해서, 정상 설계의 프랙티스에 의하면 최하 모드의 주파수가 터빈 동작 주파수의 고주파 사이에 있도록 블레이드가 구성된다. 그러나 손상 비동기 즉, 비 적분 고조파 진동이 상기 모드에 대응하는 주파수에서 발생하게 된다. 통상적으로, 증기터빈에서의 비동기 진동은 저증기흐름과 고귀한 압력으로 터빈블레이드의 임의적 여자를 초래하는 버페팅(buffeting)의 결과 발생하거나, 터빈 회전자의 비틀림 응력의 결과 발생한다.
비동기 진동은 증기터빈에 물리적 손상을 줄수도 있다. 진동의 폭이 임의의 레벨을 초과하는 경우, 반대 응력이 블레이드내에 설정된다. 그러한 상태가 검출되지 않아 보수되지 않은 경우, 블레이드는 사실상 부러질수도 있으며, 그 결과 과도한 비용이드는 기계의 예기치못한정지를 초래하게 된다. 따라서, 그러한 손상을 방지하기 위해서는 그러한 비동기 진동을 검출키 위한 방법이 필요하다.
터빈블레이드의 진동을 검출키위한 종래기술의 방법으로서는 터빈블레이드에 스트레인 게이지(Strain gage)를 부착시키는 방법이 있다. 여러 위치에서, 기계의 회전축에 고정된 소형 송신기 수단을 사용하여 기계의 외측에 있는 분석장치에 센서 정보가 전달된다. 그러나 이러한 종래기술에 의한 방법에는 치명적인 결점이 있다. 그 첫 번째 결점은 터빈블레이드를 통과하는 증기로인한 부식으로 인하여 스트레인 게이지는 그 수명이 매우 짧다는 것이며, 두번째는 열에 있는 모든 블레이드가 모니터 되는 경우에 각 블레이드 마다 스트레인 게이지가 필요시된다는 점이다. 따라서 비용이 대단히 많이 소요된다. 또한 제한된 수의 송신기와 센서만이 기계의 내측에 수용될 수 있다.
세번째로는, 스트레인 게이지에 지속적으로 신뢰성 있게 전력을 공급하고, 회전하고 있는 회전자 디스크로부터 고정전자 부품에 신뢰성 있게 신호를 전달해야 하는 복잡성으로 인해 대단한 어려움이 초래된다.
이러한 문제를 해소하기 위해서, 상설되는 비접촉성 근접센서를 사용하는 장치가 터빈블레이드 진동을 검출하는데 사용되는데, 그러한 장치의 하나로서는 Luongo의 미합중국 특허 제4,573,358호의 장치를 들수 있으며, 여기에서는 블레이드열의 주변에 이격지게 배치된 복수의 센서가 동작자 선택블레이드의 진동을 검출하고 있다. 이러한 장치로서 한 블레이드가 소정시잔에 모니터 될 수 있다. 소망스럽지 못하게도, 증기터빈내의 장치에서 필요시되는 복수의 센서를 설치 장착하는데에는 물리적인 어려운점이 따르게 된다. 또한, 이러한 장치는 축의 비틀림 진동 및 각각의 블레이드의 비동기 진동과 무관할 수 없다.
비접촉성 근접 센서를 사용하는 다른 장치로서 Ellis의 미합중국 특허 제4,593,566의 장치를 들 수 있는데, 그 장치는 두 개의 센서를 사용하며, 그 두 개의 센서는 터빈블레이드의 통과시 출력 신호를 제공한다. 이러한 장치의 단점은 각각의 블레이드 진동이 검출되는 경우, 또한 비틀림진동과 각 블레이드의 진동사이의 미분이 검지되지 않는 경우, 세계의 센서를 필요로하는 아나로그 처리 회로로서는 대처성이 결여된다는 점이다.
따라서, 모니터와 모든 블레이드를 동시에 설치 하기가 용이하고, 각 블레이드의 비동기 진동으로부터 비틀림 진동을 분리시키며, 디지탈신호 처리 회로를 사용하고, 비교적 적은 비용으로서 터빈블레이드의 비동기 진동을 측정할 수 있는 긴 수명을 갖는 모니터링 시스템이 필요시된다. 본 발명은 그러한 비동기 터빈블레이드 진동 모니터링 시스템을 충족하고 있다.
본 발명은 비동기 터빈 블레이드 진동 모니터링 시스템에 관한 것으로, 한 실시예에 있어서, 그러한 시스템은 터빈블레이드 열을 따라 원주상 장착된 최대 두 개의 센서를 구비하고 있다. 또한 상기 시스템은 센서에서 터빈블레이드의 실제 도착 시간을 기본으로 데이타를 발생하는 데이타 발생수단, 각 센서에서 터빈블레이드의 예상 도착시간을 기본으로 데이타를 발생하는 데이타 발생수단 및 터빈블레이드의 편향데이타를 얻도록 예상도착 시간과 실도착 시간을 비교하는 비교수단을 포함한다. 저조파마다에서 진동 레벨을 측정하기 위해서 블레이드 편향데이타를 기본으로 고조파분석이 실행된다.
본 발명을 확장하면, 본 발명은 열에 구성된 덮개가 없는 터빈블레이드의 진동을 검출하는 방법 및 장치에 관한 것으로서, 그 장치는 터빈블레이드 열을 따라 원주상 장착된 최대 두 개의 센서수간, 상기 센서수단에 응답하여 각 센서 수단에서 블레이드의 실도착 시간을 기본으로 데이타를 발생하는 데이타 발생수단, 상기 센서수단에서 블레이드의 예상도착 시간을 기본으로 데이타를 발생하는 데이타 발생수단, 터빈블레이드 편향을 얻기 위하여 상기 예상도착 시간 데이타와 상기 실도착시간 데이타를 비교하는 비교수단 및 상기 블레이드 편향 데이타로부터 각 부분 고조파에서 진동의 정도를 추출키위한 분석 수단을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따라서, 기준 블레이드 편향데이타와 실 블레이드 편향테이타를 비교함으로써 잡음의 영향은 감소되어 다음의 고조파 분석에 사용되는 편향(편이)데이타가 발생된다.
본 발명의 다른 실시예에 따라서, 블레이드 편향 데이타로부터 비틀림 진동 정보를 추출하는 수단이 제공된다.
실 도착 시간데이타를 발생하는 수단은 클록 및 복수의 래치를 포함할 수도 있으며, 그 래치는 현재의 클록 시간을 래치시키도록 블레이드 통과 사실에 응답하여 발생된 입력 신호에 응답한다. 터빈 회전자의 위치에 응답하는 별도의 기준센서는 회전자의 위치를 나타내는 기준 신호를 발생하는 추가의 래치에 단일 입력을 발생시킨다.
예상도착 시간 데이타를 발생하는 수단은 3가지 방식으로 실시될수 있다. 예상 도착 시간은 터빈 블레이드의 회전시간을 측정하고, 그 시간을 터빈블레이드 열내의 센서수로 나누며, 그 결과를 열내의 블레이드의 위치에 따라 검색함으로써 측정될 수 있다. 다른 실시예는 터빈 회전자상에 타이밍 마크를 제공하거나, 실 도착 시간을 포착하여 그 실도착 시간을 평균하는 것을 포함한다.
본 발명은 또한, 블레이드 통과 사실에 대응하는 입력 신호를 발생 시킴으로써 덮개가 없는 터빈블레이드의 진동을 검출하는 방법에 관한 것인데, 이러한 방법에는 입력 신호로부터 실 도착시간 데이타를 발생시키는 단계와, 예상 도착 시간 데이타를 발생시키는 단계 및 터빈블레이드 편향 데이타를 얻기 위해서 예상도착 시간 데이타와 실 도착 시간 데이타를 비교하는 단계를 포함한다. 터빈블레이드 편향 데이타에 실린 잡음의 영향을 감소시키고, 각 저조파에서의 진동레벨을 측정하기 위해서 별도의 단계가 실행된다.
본 발명의 비동기 터빈 블레이드 진동시스템은 덮개가 없는 터빈블레이드를 사용하는 어떠한 증기 시스템에서도 사용될 수 있다. 고압, 중간압, 및 저압 블레이드의 열을 포함하는 전형적인 증기 터빈에 있어서, 저압터빈의 최종 열은 덮어지지 않는다. 터빈블레이드 진동레벨을 모니터하는 중요성 때문에, 그러한 시스템을 필요로하게 된다. 초과적인진동은 증기터빈부품의 파손의 결과 발생된다. 터빈 엔지니어에게 터빈블레이드 응력에 관한 가치있는 데이타를 제공하는 이외에, 오퍼레이터에 의한 임계 진동레벨을 본 발명의 비동기 터빈블레이드 진동 모니터링 시스템에 의하여 변경할 수 있다. 본 발명의 상기와 같은 개선된 장점 및 기능은 이하의 양호한 실시예의 설명으로부터 용이하게 이해될 수 있다.
본 발명이 명확히 이해 될수 있고 또한 용이하게 실시되기 위해서, 첨부 도면과 관련한 참조와 한 예시에 의해서 양호한 실시예가 설명된다.
제1도는 비동기 터빈블레이드 진동을 모니터하기 위한 본 발명의 방법 및 장치가 사용될 수 있는 덮개가 없는 터빈블레이드열(10)을 도시하는 것이며, 전체도면에 걸쳐 같은 참조번호는 같은 요소를 나타낸다. 터빈블레이드(12)는 회전자 디스크 수단(14)에 의해 회전자(16)에 접속된다. 제1도가 단지 각각의 터빈블레이드(12)를 도시하는 것이지는하지만, 독자들은 백개 이상의 터빈블레이드(12)가 포함될 수도 있으며, 터빈 회전자(16)는 블레이드(12)의 각각의 열(10)을 이동시킬 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명의 비동기 터빈블레이드 진동 모니터링 시스템(30)이 또한 제1도에 도시된다. 그 시스템(30)은 터빈 블레이드(12)의 진동을 모니터하는 수단인 두 개의 터빈블레이드 센서(18)를 포함한다. 센서(18)는 가변 릴럭턴스 센서이거나, 마이크로웨이브나 광학방법(이에 제한되지 않음)을 포함하는 블레이드 통과 사실 감지의 어떠한 실제적인 방법에 기여할 수 있다. 센서(18)은 그다른 센서와는 예를들면 135°의 각으로 배치되며, 증기터빈 내부의 악조건을 견딜 수 있는 한가지 형태의 센서가 미합중국 특허 제4,644,270호에 게시되어 있다. 증기 터빈내에서 센서(18)를 장착하는 방법이 본 출원인인 동일 양수인에게 양수된 1988년 3월 24일자 SENSOR PROBE SYSTEM이란 제목하에 출원된 미합중국 특허원 제172,614호에 개시되어 있는데, 여기서 참조하기로 한다.
제1도를 좀더 구체적으로 살펴보면, 기준 센서(20)가 추가로 제공되는데, 그 센서(20)는 회전자(16)상의 인디시아(22)와 결합되며, 회전자(16)의 일 회전마다 출력 신호를 제공하며 그러한 기준 신호를 발생하는 것은 터빈 분양에서 통상의 공지 사실이다.
터빈 블레이드 센서(18)로 부터의 입력신호(32)는 블레이드 진동 처리기(34)에 입력으로서 제공되며, 기준센서(20)로부터의 신호(36)는 블레이드 진동처리기(34)에 다른 입력으로서 제공된다. 블레이드 진동처리기(34)의 출력은 신호 조절 및 적분 고조파 분석을 실행하는 신호 분석기(38)에 입력된다.
제1도의 블레이드 진동 처리기(34)를 제2도에 상세히 도시한다. 터빈블레이드 센서(18)로부터의 신호(32)는 사건검출기(40)에 각각입력되며, 사건검출기(40)는 블레이드 통과 사건에 응답하여 출력 펄스를 발생시키는데, 블레이드 통과 사건에 응답하여 출력펄스를 발생시키는데 적합한 회로는 공지되있는 것으로서, 여기서 참고로하고 있는 미합중국 특허 제4,593,566를 참고하라. 기준센서(20)으로부터의 신호(36)는 제3사건 검출기(40)에 입력된다. 사건검출기(40)로부터의 신호(42)는 터빈블레이드(12)의 통과를 나타내고(기준센서신호(36)가 있는 경우에)기준 인디시아(22)의 검출을 나타내며, 각각의 래치(44)에 입력된다. 24MHz클록(46) 또는 다른 알맞은 주파수에 의하여 래치(44) 각각의 클록 입력 단자(48)에서 클록 신호(43)입력이 제공된다. 각각의 사건검출기(40)에서 발생된 신호(42)는 특별신호(42)에 의해 구동되는 래치(44)로 하여금 클록 입력 입력(48)에서의 현재 클록 시간을 기억시키도록 야기시킨다. 따라서 블레이드(12)가 센서(18)를 통과하거나, 회전자(16)상의 인디시아(22)가 센서(20)를 통과한 경우 각각의 래치(44) 출력에서의 활용가능한 신호(45)는 그때의 시간을 표시한다. 디지탈 멀티플렉서(50)는 각 래치(44)로부터의 신호(45)를 멀티플렉스된 신호(52)를 제공한다. 마이크로프로세서(54)는 제어라인(56)을 통해서 멀티플렉서(50)로 통하는 데이타의 흐름을 제어하는 래치(44)에 대한리세트 능력을 제공한다.
시간함수로서의 전형적인터빈블레이드(12)편향의 그래프적 표시가 제3도에 도시된다. 시간함수로서의 편향플롯은 인터레스트(interest)의 터빈블레이드 진동의 진폭 및 주파수를 구비하고 자연적으로 사인함수를 갖는다. 사인파(62)는 실제 터빈블레이드(12)의 편향을 나타낸다. 데이타가(+)형상으로 지정된 지점에서만 데이타가 얻어지도록하는 속도에서 사인파(62)를 샘플링함에 의해서 일정 진폭을 갖는 신호(64)를 감지할 수 있다. 유사하게, X 형상으로 지정된 속도에서 사인파(62)를 샘플링함에 의해, 실제 터빈블레이드(12) 편향신호(62)의 진폭과 동일한 진폭을 갖지만, 실제 편향신호(62)의 주파수에 1/3인 주파수를 갖는 신호(66)가 얻어진다. 신호(66)는 데이타가 터빈블레이드(12)현향의 두배 이하인 주파수에서 표본화되는 경우에 발생되는 불명료함을 나타낸다. 후자의 현상은 알리아스로서 공지되있다. 주지의 사실로서, 근접주파수 진동사이의 해상도는 데이타 샘플링 속도와 함수 관계를 갖는다.
기본적인 샘플링 이론에 따르면, 표본화된 n 피스(piece)의 데이타 경우에, n/2변화가 검풀된다.
터빈블레이드 열(10)에 있어서, 24터빈블레이드 센서(18)에 의해 터빈 블레이드 열(10)의 회전 주파수인 기본 주파수의 제12고조파까지의 진동을 검출이 행해진다. 이와 유사하게, 두 개의 터빈블레이드 센서(18)가 사용되는 경우에, 기본 주파수의 제1고조파까지의 진동이 검출될 수 있다. 24터빈블레이드 센서 시스템에 있어서, 그러한 제한에 의해서 터빈블레이드(12)의 모든 유효주파수가 제12고조파 이하로 되는 문제는 생기지 않는다. 그러나, 두 개의 터빈블레이드 센서 시스템(30)에 있어서, 기본 주파수 이상인 모든 진동 주파수는 기본 주파수 진동이하의 주파수의 주파수로 알리아스 된다. 제4도는 그 알리이상의 결과를 나타내는 것으로서, 실선 화살표는 실제 진동 주파수를 나타내는 반명, 대쉬 화살표는 시스템(30)에 의해 실제로 검출된 알리아스 주파수를 나탄낸다. 두 개의 터빈블레이드센서 시스템(30)에 있어서, 알리아싱에 대한반사점은 (+) 또는 (-) 기본 주파수에서 발생한다. 상기 제한의 결과는 추가의 샘플링점을 제공하는 별도의 터빈블레이드센서(18)를 사용함으로써 경감될 수 있다. 그러나, 본 발명은 단지 두 개의 센서(18)만을 사용하여 동작하도록 설계되어 있다.
제1도 신호 분석기의 기본 부품인 제2도의 마이크로프로세서에 의해 실행된 단계의 플로우챠트가 제5도에 도시되는데, 멀티플렉스된 디지탈신호(52)는 단계(70)에서 마이크로프로세서(54)에 입력된다. 상기 디지탈 신호(52)는 터빈블레이드(12)도착시간 뿐만아니라 회전자 인디시아(22) 도착 시간을 포함한다. 회전자 인디시아(22)도착 시간은 각각의 터빈블레이드(12)에 대해 터빈블레이드(12)도착 시간과 상호 관련이 있다. 두 개의 상관 알고리즘중 어느 하나가 도착 시간 데이타의 양호도에 따라 사용 될수도 있으며, 블레이드(12)와 블레이드(12)도착 시간을 연합하는 시도가 상기 알고리즘을 사용할 수 없도록 하는 경우가 있는데, 이는 예상블레이드 위치와 실제 블레이드(12)위치와의 차가 존재하기 때문이다. 블레이드(12)도착 시간을 기억시킴으로써 본 발명은 그러한 장애를 검출하고 그것을 수정할 수 있어서, 데이타 손실이 없으며, 데이타의 양호도를 유지할 수 있다.
단계(72)에서, 마이크로프로세서(54)는 시간의 함수로서 특정 터빈블레이드에 대한 예상 편향을 산출할 수 있다. 예상 터빈블레이드(12)편향은 이하의 방정식을 사용함으로써 산출 될수 있다.
X=V*t
여기서, x=터빈블레이드 변위
v=터빈블레이드 회전속도
1=터빈블레이드 도착 시간편향
변화량(터빈블레이드 도착 시간편향)은 사건 검출기(40)에 의해 검출되고, 디지탈 멀티플렉스 신호로서 마이크로프로세서(54)에 전송된 터빈블레이드 센서(18)에서의 실도착 시간과 터빈블레이드센서(18)에서의 터빈블레이드(12)의 예상 도착시간의 차이다. 터빈블레이드 센서(18)에서의 터빈블레이드(12)의 예상도착 시간은 3가지 방식중 어느한가지로 결정될 수 있다.
첫째의 결정 방법은 센서(18)가 동일하게 간격진 경우, 터빈블레이드 센서(18)의 수로서 완성 터빈블레이드 열(10)에 대한 회전시간을 나눈 다음 인터레스트 터빈블레이드수(회전자(16)상의 기준 인디시아(22)에 관련한)로서 터빈블레이드 센서(18)도착 시간사이의 시간 간격을 검색함으로써 이루어진다. 두번째 방법은 모든 터빈블레이드(12)도착 시간을 나타내는 경위 데이타를 평균하는 것이다. 이 마지막 방법은 모든 터빈블레이드(12)에 대한공통의 진동인 회전자(16) 비틀림 진동을 제거할 수 있는 장점을 갖는다. 블레이드 긴동 처리기(34)는 각 센서(18)로부터 모든 도착시간을 기억시킬 수 있기 때문에, (인터레스트기간 동안)상기 3가지 방법중 어느하나나 그들을 조합한 방법이 다른 것을 사용하는 것을 배제함이없이 사용될 수 있다.
그다음 잡음 감소처리가 단계(74)에서 마이크로프로세서(54)에 의해 실행된다. 그러한 잡음 감소는 측정된 터빈블레이드(12)편향 데이타를 나타내는 기준 데이타와 단계(72)에서 계산된 예상 터빈블레이드(12)편향 데이타를 비교함으로써 실행되는데, 이는 그 데이타 사이의 차를 나타내는 편향 데이타를 발생키 위해 터빈블레이드(12)는 진동을 하지 않을 것을 가정한 상태에서 이루어진다. 기준 데이타는 그것이 과도한 터빈블레이드(12)진동하에 측정되지 않는 경우라도 상기의 잡음 감소기법에 사용될 수 있는바, 이는 기준 데이타로 부터의 진동의 어떠한 변화라도 시스템(30)에 의해 검출될 수 있기 때문이다. 제6도는 어떠한 잡음 감소 기법도 채택치 않는 경우 시간의 함수로서 예상터빈(12)블레이드 편향을 나타내는 신호를 도시한다. 한편 제7도는 신호(80)을 기반으로 상기 잡음 감소 기법을 실행함에 따른 동일한 편향 데이타를 나타내는 신호(82)를 나타내는 것이다.
회전자(16)비틀림 진동은 단계(76)에서 잡음 감소데이타(82)로 부터 제거되며, 그러한 비틀림 진동의 제거는 모든 터빈블레이드(12)에 공통인 진동요소(비틀림 진동의 진폭 및 주파수)를 차감함으로써 이루어진다. 따라서, 본 발명은 축단부 측정 기법과 달리 블레이드(12)그 자체에서 터빈블레이드(12)의 비틀림 진동을 검출할 수 있는데, 상기 종래의 축단부 측정기법에서는 전체 회전자(16) 모드 형상은 예상 블레이드(12)응력을 위해서 미리 공지되야만한다. 상기 비틀림 진동은 단계(72)에서 터빈블레이드(12)의 예상 도착시간(경위 데이타를 평균하는)을 계산하는 제3의 방법을 사용함으로써 또한 제거 될 수 있다.
그다음 단계(78)에서 푸리에 분석 또는 적합한 수학적 기법이 예상 터빈블레이드(12)편향 데이타를 근거로 실행될 수 있다. 그 결과 주파수 스펙트럼은 제4도의 스펙트럼 같은 알리아스 주파수로 나타나는 진폭대주파수 구성으로 표시될 수 있다. 상기 고조파 분석 실행 방법과 다른 방법이 직교 사인, 코사인함수 상관 관계로서 행해진다. 직교 사인, 코사인 함수 주파수는 인터레스트의 정밀 알리아스 주파수를 검출하기 위해서 조정될 수도 있다. 상기 함수 표본 사이의 위상각은 두 개의 센서(18)을 분리하는 각 θ에 의해 결정될 수 있으며, 상기 전체 신호분석 처리는 터빈블레이드 열(10)에서 어느한 또는 모든 터빈블레이드(12)에 대해 반복될 수도 있다.
추가의 신호분석 단계는 특정 주파수에서 최상의 응답터빈블레이드(12)를 탐색하고, 특정 주파수에서 모든 터빈블레이드(12)의 응답을 평균하며, 최상의 응답 주파수를 결정하고, 여러가지 데이타 서머리를 플로팅하여 프린팅하는 단계로 이루어진다. 상기 정보는 각각의 터빈블레이드(12)에서 진동레벨을 평균하는 엔지니어 또는 터빈오퍼레이터 동작으로 사용될 수도 있다.
또한, 터빈블레이드(12)의 임의의 지점에서의 응력은 소정 주파수에서의 진동 폭으로부터 유추될 수 있다. 일반적으로, 고주파에서 터빈블레이드(12)의 임의 한 지점의 응력은 저주파에서 동일 편향에 대한 것보다 소정의 터빈블레이드(12)편향의 경우가 더 크다.
본 발명은 일실시예에 국한하여 서술되었지만, 본 분야의 통상의 지식 소유자에 의해 본 특허청구범위의 사상 및 영역을 일탈치 않는 범위내에서 여러모로 변형 수정 될 수 있다.

Claims (18)

  1. 일렬로 구성된 무보호판 터빈 블레이드의 진동을 검출하는 장치에 있어서, 터빈 블레이드 열을 따라 원주상으로 장착된 최대 두개의 센서 수단과 상기 센서 수단에 응답하여 상기 센서 수단에서 블레이드의 실제 도착 시간을 기반으로 데이타를 발생하는 데이타 발생 수단과; 상기 센서 수간에서 블레이드의 예상 도착 시간을 기반으로 데이타를 발생시키는 데이타 발생 수단과; 터빈 블레이드 편향 데이타를 얻기 위하여 상기 실제 도착 시간 데이타와 예상 도착 시간 데이타를 비교하는 비교 수단과; 각 저조파에서 상기 블레이드 편향 데이타로부터 진동의 내용을 추출하는 분석 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 무보호판 터빈 블레이드 진동 검출 장치.
  2. 제1항에 있어서, 기준 블레이드 편향데이타를 제공하여 편차 데이타를 발생하도록 상기 기준 데이타와 상기 블레이드 편향 데이타를 비교하는 수단을 추가로 포함하며, 상기 분석 수단은 상기 편차 데이타에 응답하는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 센서 수단은 블레이드 통과 사건에 응답하여 각각 입력 신호를 발생하는 두개의 센서를 포함하며, 상기 실제 도착 시간 데이타를 발생하는 데이타 발생 수단은 클록 수단 및 상기 클록 수단의 현재 시간을 래치시키기 위해 상기 입력 신호에 응답하는 복수의 래치를 포함한느 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 터빈 블레이드는 축에 의해 이동되고, 상기 장치는 상기 축의 위치에 응답하는 기준 센서 수단을 추가로 포함하는데, 상기 기준 센서 수단은 상기 클록 수단의 현재 시간을 래치시키기 위해 복수의 래치중 하나의 래치에 입력 신호를 발생시키고 상기 래치에 응답하는 예상도착 시간데이타를 발생시키는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 분석 수단은 상기 블레이드 편향 데이타를 기반으로 푸리에 분석을 실행하는 푸리에 분석 실행 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 블레이드 편향 데이타로부터 비틀림 진동 정보를 추출하는 비틀림 진동 정보 추출 수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 진동을 검출하는 시스템을 구비한 증기 터빈에 있어서, 회전자와; 상기 회전자에 의해 이동되며 일열로 배치된 복수의 무보호판 터빈 블레이드와; 상기 터빈 블레이드를 따라 원주상으로 장착된 센서 수단과; 상기 센서 수단에 응답하여, 상기 센서 수단에서 상기 블레이드의 실제 도착 시간을 기반으로 데이타를 발생하는 데이타 발생 수단과; 상기 센서 수단에서 상기 블레이드의 예상 도착 시간을 기반으로 데이타를 발생하는 데이타 발생 수단과; 터빈 블레이드 편향 데이타를 얻기 위하여 상기 실제 도착 시간 데이타와 상기 예상 도착 시간 데이타를 비교하는 비교 수단과; 상기 블레이드 편향 데이타로부터 비틀림 진동 데이타와 각 저조파에서 진동의 정도를 추출하는 분석 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 증기 터빈.
  8. 제7항에 있어서, 예상 도착 시간을 기반으로 데이타를 발생하는 데이타 발생 수단은 블레이드 열의 회전 시간을 측정하는 측정 수단과, 상기 열에서 상기 센서 수단의 수로 상기 시간을 나누는 분할 수단 및 상기 열내의 블레이드의 위치에 따른 결과를 검색하는 검색 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 증기 터빈.
  9. 제7항에 있어서, 상기 예상 도착 시간 데이타 발생 수단은 상기 회전자상에 복수의 타이밍 마크를 제공하는 타이밍 마크 제공 수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 증기 터빈.
  10. 제7항에 있어서, 상기 예상 도착 시간 데이타 발생 수단은 상기 실제 도착 시간을 평균하는 평균 수단을 추가로 포함하며, 상기 평균 도착 시간은 예상 도착 시간으로서 사용되는 것을 특징으로 하는 증기 터빈.
  11. 제7항에 있어서, 상기 센서 수단은 제1및 제2자기 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 증기 터빈
  12. 제7항에 있어서, 상기 블레이드 편향 데이타를 기반으로 잡음의 영향을 감소시키기 위한 잡음 감소 수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 증기 터빈.
  13. 무보호판 터빈 블레이드의 진동을 검출하는 방법에 있어서, 블레이드 통과 사건에 대응하는 입력 신호를 발생시키는 단계와; 상기 입력 신호로부터 실제 도착 시간 데이타를 발생시키는 단계와 예상 도착 시간 데이타를 발생시키는 단계와; 터빈 블레이드 편향 데이타를 얻기 위하여 상기 실제 도착 시간 데이타와 상기 예상 도착 시간 데이타를 비교하는 단계와; 블레이드 편향 데이타로부터 비틀림 진동 데이타와 각 저조파에서 진동의 정도를 추출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무보호판 터빈 블레이드 진동 검출방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 터빈 블레이드 편향 데이타상의 잡음의 영향을 감소시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제13항에 있어서, 상기 예상 도착 시간 데이타를 발생하는 단계를 터빈 블레이드의 회전 시간을 측정하는 단계와, 매 열마다 블레이드 통과 사건 입력 신호원의 수로서 시간을 나누는 단계와, 열내의 블레이드의 위치에 따른 결과를 검색하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제13항에 있어서, 예상 도착 시간 데이타를 발생시키는 단계는 터빈 블레이드를 이동시키는 회전자상의 복수의 타이밍 마크를 감지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제13항에 있어서, 상기 예상 도착 시간 데이타를 발생시키는 단계는 상기 실제 도착 시간 데이타를 평균하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제13항에 있어서, 상기 각 저조파에서의 진동을 추출하는 단계는 상기 블레이드 편향 데이타 상에서 푸리에 분석을 실행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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