KR100543671B1 - 공간 푸리에 계수를 이용한 압축기 선회 실속 경고 장치 및 방법 - Google Patents

공간 푸리에 계수를 이용한 압축기 선회 실속 경고 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 압축기 선회 실속의 발생을 미리 예측할 수 있는 공간 푸리에 계수를 이용한 압축기 선회 실속 경고 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 압축기, 상기 압축기 내 공간의 압력 교란을 측정하는 압력 센서, 상기 압력 센서에 의해 측정한 압력 교란 신호를 디지털 신호로 변경하는 A/D 변환기, 및 상기 A/D 변환기로부터 수신한 압력 교란에 대하여 공간 푸리에 변환을 적용하여 추출한 공간 푸리에 계수의 위상에 대한 선형성을 기초로 선회 실속 발생을 예측하고, 선회 실속 발생이 예상되는 경우 선회 실속 경고 신호를 발생하는 선회 실속 발생 예측 장치를 포함하여 구성되며, 압축기 내 공간의 압력 교란을 측정하는 제 1 단계, 상기 측정한 압력 교란을 디지털 신호로 변환하는 제 2 단계, 상기 디지털 값의 압력 교란에 대하여 공간 푸리에 변환을 적용하여 추출한 공간 푸리에 계수의 위상에 대한 선형성을 판단하는 제 3 단계, 및 상기 공간 푸리에 계수의 위상이 선형적이라고 판단한 경우, 선회 실속 경고 신호를 발생하는 제 4 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. 상기와 같은 구성에 의하면, 압축기의 선회 실속 발생을 미리 예측하여 경고할 수 있는 효과가 있다.
원심 압축기, 축류 압축기, 선회 실속, 서지, 공간 푸리에 변환

Description

공간 푸리에 계수를 이용한 압축기 선회 실속 경고 장치 및 방법{Apparatus and Method of Rotating Stall Warning in Compressor using Spatial Fourier Coefficient}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 압축기 선회 실속 경고 장치의 블록 구성도이다.
도 2는 도 1의 압력 센서가 설치되어 있는 압축기의 축 방향 종단면도이다.
도 3은 도 2에 의한 압력 센서가 설치되어 있는 압축기의 정면도이다.
도 4는 도 1의 선회 실속 발생 예측 장치의 블록 구성도이다.
도 5는 도 4의 선회 실속 발생 예측부의 상세 블록 구성도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 압축기 선회 실속 경고 방법의 플로차트이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100 ; 압축기 102 ; 압축기 축
103 ; 회전 날개 104 ; 깃 없는 디퓨저
105 ; 컬렉터 106 ; 쉬라우드
110, 110a, 110b, 110c ; 압력 센서
120 ; A/D 변환기 130 ; 선회 실속 발생 예측 장치
410 ; 선회 실속 발생 예측부 420 ; 선회 실속 경고 신호 발생부
510 ; 공간 푸리에 계수 추출부 520 ; 공간 푸리에 계수의 위상 추출부
530 ; 위상 선형성 판단부
본 발명은 압축기에 관한 것으로 특히, 압축기 작동 유체의 압력 교란을 측정하고 이를 공간 푸리에 변환(Spatial Fourier Transformation)하여 공간 푸리에 계수의 위상에 대한 선형성(linearity)을 기초로 압축기 선회 실속(Rotating Stall)의 발생을 미리 예측하여 경고(warning)할 수 있도록 한 공간 푸리에 계수를 이용한 압축기 선회 실속 경고 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 터보 압축기(Turbo Compressor), 예컨대 축류 압축기(Axial Flow Compressor) 또는 원심 압축기(Centrifugal Compressor)는 산업용이나 항공기 엔진 등에서 효과적으로 작동 유체를 압축시킬 수 있기 때문에 많이 사용되고 있다.
그러나, 터보 압축기 내부에는 작동 유체를 압축하는 과정에서 선회 실속이 발생하는 경우가 있는데, 이러한 압축기 내부의 선회 실속은 압축기 회전 날개에 부딪히는 공기 흐름 각도가 너무 커지거나 깃 없는 디퓨저(vaneless diffuser)에서 공기 흐름의 각도가 커질 때 발생하며, 선회 실속된 유동은 유로 폐쇄 효과를 가져와 공기 흐름을 감소시키고 압축효과도 감소시킨다.
이러한 압축기 내부에 선회 실속이 발생하면, 압축기의 압력비가 떨어지게 되고 압축 효율이 낮아지며 압축기의 회전 날개에 심한 진동 현상이 발생하게 된다. 그리고, 압축기가 가스 터빈 기관에서와 같이 연소기와 터빈에 연결되어 있는 경우, 연소기로 들어가는 유체의 온도가 상승하여 터빈으로 유입하는 유체의 온도가 지나치게 높아지는 현상이 발생되며, 때로 유체의 역류와 압축기 시스템의 불안정한 거동이 연소기에서의 화염을 연소시키기도 한다.
그리고, 상기와 같은 선회 실속에 이어 발생하는 서지(surge)는 가스 터빈 기관 전체 시스템을 진동시키기 때문에 시스템의 성능 저하를 초래하며, 회전 날개와 압축기 쉬라우드(shroud) 내면을 열화 시키고 나아가 압축기 쉬라우드를 파괴하는 현상을 초래하기도 한다.
따라서, 터보 압축기에서 선회 실속과 서지, 그리고 그 발생을 제어하고 방지하는 것은 중요한 연구 주제로 되어 왔고, 특히 소위 ‘스마트 제트 엔진(Smart Jet Engine)’이라 불리는 현대의 또는 미래의 첨단 가스 터빈 기관에 사용되는 압축기에 있어서, 가장 중요한 관심 분야도 바로 이 선회 실속 또는 서지에 의한 공기역학적 불안정성을 스스로 진단하고 능동 제어하는 기술이다.
그러나, 종래 기술에 있어서, 선회 실속의 발생을 방지하기 위하여 압축기의 작동점을 선회 실속과 먼 곳에서 수행하였으나, 이는 압축기의 성능을 저하시키는 문제점이 있었다.
또한, 종래 기술에 의하면 압축기 선회 실속의 발생을 미리 예측하여 그 발생을 경고하는 기술이 없었다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로 본 발명의 목적은, 압축기 내 작동 유체의 압력 교란을 측정하고 이를 공간 푸리에 변환하여 공간 푸리에 계수의 위상에 대한 선형성을 기초로 압축기 선회 실속의 발생 여부를 미리 예측하여 경고할 수 있는 공간 푸리에 계수를 이용한 압축기 선회 실속 경고 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명인 공간 푸리에 계수를 이용한 압축기 선회 실속 경고 장치는, 압축기, 상기 압축기 내 공간의 압력 교란을 측정하는 압력 센서, 상기 압력 센서에 의해 측정한 압력 교란 신호를 디지털 신호로 변경하는 A/D(Analog/Digital) 변환기, 및 상기 A/D 변환기로부터 수신한 압력 교란에 대하여 공간 푸리에 변환을 적용하여 추출한 공간 푸리에 계수의 위상에 대한 선형성을 기초로 선회 실속 발생을 예측하고, 선회 실속 발생이 예상되는 경우 선회 실속 경고 신호를 발생하는 선회 실속 발생 예측 장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명인 공간 푸리에 계수를 이용한 압축기 선회 실속 경고 방법은, 압축기 내 공간의 압력 교란을 측정하는 제 1 단계, 상기 측정한 압력 교란을 디지털 신호로 변환하는 제 2 단계, 상기 디지털 값의 압력 교란에 대하여 공간 푸리에 변환을 적용하여 추출한 공간 푸리에 계수의 위상에 대한 선형성을 판단하는 제 3 단계, 및 상기 공간 푸리에 계수의 위상이 선형적이라고 판단한 경우, 선회 실속 경고 신호를 발생하는 제 4 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성에 의하면, 압축기 선회 실속의 발생 여부를 미리 예측할 수 있는 이점이 있다.
다음은 본 발명인 공간 푸리에 계수를 이용한 압축기 선회 실속 경고 장치 및 방법의 바람직한 일 실시예를 첨부한 도면을 기초로 상세하게 설명한다.
도 1에는 본 발명의 일 실시예에 의한 공간 푸리에 계수를 이용한 압축기 선회 실속 경고 장치의 블록 구성도가 도시되어 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 압축기 선회 실속 경고 장치는, 압축기(110)와 압력 센서(110)와 A/D 변환기(120)와 선회 실속 발생 예측 장치 (130)를 포함하여 구성된다.
상기 압축기(100)는, 예컨대 원심 압축기 또는 축류 압축기 등의 터보 압축기로 구현 가능하며, 본 발명의 일 실시예에서는 원심 압축기를 이용하였다.
상기 압력 센서(110)는 상기 압축기(100) 내부 공간의 미약한 압력 교란(pressure perturbation)을 측정한다. 상기와 같은 압축기(100) 내부에서 발생하는 미약한 압력 교란을 측정하는 이유는, 압축기(100)에서 선회 실속이 발생하기 전에는 선회 실속의 예비 신호(precursor)로서 압축기(100) 내부에 미약한 압력 교란, 특히 압력 교란의 회전 모드가 나타나기 때문이다.
그리고, 상기 압력 센서(110)는 고속 압력 변환기(fast response pressure transducer)로 구현 가능하다.
상기 A/D 변환기(120)는 상기 압력 센서(110)에 의해서 측정된 압력 교란을 디지털 값으로 변환한다.
그리고, 상기 선회 실속 발생 예측 장치(130)는 상기 A/D 변환기(120)로부터 수신한 디지털 값의 압력 교란에 대하여 공간 푸리에 변환을 적용하여 추출한 공간 푸리에 계수의 위상의 선형적 증가를 기초로 선회 실속 발생을 예측하고, 선회 실속 발생이 예상되는 경우 선회 실속 경고 신호를 발생한다. 그리고, 상기 선회 실속 발생 예측 장치(130)는, 예컨대 DSP(Digital Signal Processor)로 구현 가능하다.
다음은, 상기 압축기(100)에 압력 센서(110)가 설치되는 구성을 도 2와 도 3을 기초로 상세하게 기술한다.
도 2에는 도 1의 압력 센서(110)가 설치되어 있는 압축기(100)의 축 방향 종단면도가 도시되어 있다. 도 2에 도시된 압축기(100)는 상기한 바와 같이 원심 압축기이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 압력 센서(110)는 압축기(100)의 쉬라우드 (shroud)(106)에 설치된 압력 센서(110a) 또는 압력 센서(110b) 또는 압력 센서(110c)로 구현되어, 압축기 회전 날개(103)의 입구 또는 회전 날개(103)의 출구 또는 깃 없는 디퓨저(vaneless diffuser)(104)의 압력 교란을 측정한다.
즉, 압력 센서(110a)는 회전 날개(103) 입구의 작동 유체 압력 교란을 측정하기 위해서, 압력 센서(110b)는 회전 날개(103) 출구의 작동 유체 압력 교란을 측정하기 위해서, 그리고 압력 센서(110b)는 깃 없는 디퓨저(104)의 작동 유체 압력 교란을 측정하기 위해서 각각 축(102)을 중심으로 원주 방향 45°간격으로 8개 설치되어 있다. 물론, 상기 압력 센서(110a)와 압력 센서(110b)와 압력 센서(110c)는 세 위치 중의 어느 한 위치에 각각 8개씩 설치된다.
그리고, 작동 유체의 흐름이 화살표(
Figure 112005064844252-pat00001
)로서 도시되어 있고, 도면 부호(105)는 작동 유체가 모이는 컬렉터(collector)이며,
Figure 112005064844252-pat00002
는 압력 교란이 측정된 축방향 위치이다.
그리고, 도 3에는 도 2에 의한 압력 센서(110a, 110b, 110c)가 설치되어 있는 압축기의 정면도가 도시되어 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 압력 센서(110a) 또는 압력 센서(110b), 또는 압력 센서(110c)는 축(102)에서 방사 방향으로 각각 원주 방향 45°간격으로 8개씩 설치되어 있다. 그리고, 상기 8개의 압력 센서(110)는, 예컨대 20kHz의 속도로 압력을 측정한다.
본 실시예에서는 상기 압력 센서(110a) 또는 압력 센서(110b), 또는 압력 센서(110c)가 각각 8개씩 설치되는 구성을 하고 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 바람직하게는 3개 이상 설치되어 있는 경우라면 본 발명에 의한 압력 교란 측정이 가능하다.
도 4에는 도 1의 선회 실속 발생 예측 장치(130)의 블록 구성도가 도시되어 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 선회 실속 발생 예측 장치(130)는 선회 실속 발생 예측부 (410)와 선회 실속 경고 신호 발생부(420)를 포함하여 구성된다.
상기 선회 실속 발생 예측부(410)는 상기 A/D 변환기(120)로부터 수신한 압력 교란에 대하여 공간 푸리에 변환의 적용에 의해 연산하여 추출한 공간 푸리에 계수의 위상의 선형적 증가를 기초로 선회 실속 발생을 예측한다.
그리고, 상기 선회 실속 경고 신호 발생부(420)는 상기 선회 실속 발생 예측부(410)로부터 공간 푸리에 계수의 위상이 선형적으로 증가한다는 신호를 수신한 경우, ‘선회 실속 경고 신호’를 발생하여 출력한다. 상기 ‘선회 실속 경고 신호’는 선회 실속의 발생이 예상된다는 경고 신호이다.
도 5에는 도 4의 선회 실속 발생 예측부(410)의 상세 블록 구성도가 도시되어 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 선회 실속 발생 예측부(410)는 공간 푸리에 계수 추출부(510)와 공간 푸리에 계수의 위상 추출부(520)와 위상 선형성 판단부(530)를 포함하여 구성된다.
상기 압력 센서(110)에 의해서 측정되는 압력 교란은 압축기의 원주 방향으로 사인파(sine wave) 형태로 발생한다고 가정하였을 경우 다음 식 (1)로 표현된다.
Figure 112005064844252-pat00044
· · (1)
※주석 :
Figure 112003047266338-pat00004
; 압력이 측정된 축방향 위치
Figure 112003047266338-pat00005
; 시간
Figure 112005064844252-pat00006
; 압력 교란의 모드 번호(1, 2, 3, ...)
Figure 112005064844252-pat00007
; 압축기의 원주 방향 위치
Re ; 실수만 선택한다는 수학 함수.
a ; 공간 푸리에 계수.
Figure 112005064844252-pat00045
라고 표기하고, 여기서
Figure 112005064844252-pat00046
는 공간 푸리에 계수가 모드번호(k)에 따라 a1, a2, a3를 가진다는 의미하며, 이것이 시간(t)에 따라 변함을 의미한다.
e ; 지수함수
상기 공간 푸리에 계수 추출부(510)는 상기 8개의 압력 센서(110)에 의해 측정된 상기 식 (1)에 의한 압력 교란(
Figure 112005064844252-pat00008
)에 대하여 공간 푸리에 변환을 적용하여 아래 식 (2)의 공간 푸리에 계수를 연산하여 추출한다.
Figure 112003047266338-pat00009
· · · · · · · · · · (2)
※주석 :
Figure 112005064844252-pat00010
; 압력 교란을 측정하는 압력 센서의 수
Figure 112005064844252-pat00011
; 압력 센서의 원주 방향의 위치
i ; 허수
Figure 112005064844252-pat00047
; 압력 교란의 모드 번호(1, 2, 3, ...)
exp ; 지수함수
ik ; 허수(i)와 모드번호(k)의 곱하기(ik가 하나의 변수는 아님).
상기 식 (2)에서, 본 실시예에서는 8개의 압력 센서를 이용하였으므로
Figure 112005064844252-pat00012
= 8이며, 8개의 압력 센서로서 압력 교란(
Figure 112005064844252-pat00013
)의 3차 모드(즉,
Figure 112005064844252-pat00014
)까지 분석하였다.
그리고, 본 실시예에서는 8개의 압력 센서를 균일하게 분포하므로,
Figure 112003047266338-pat00017
= 45°,
Figure 112003047266338-pat00018
= 90°…,
Figure 112003047266338-pat00019
= 360°가 된다.
상기에서는 압력 교란(
Figure 112005064844252-pat00020
)에 대하여 공간 푸리에 변환을 하여 공간 푸리에 계수를 연산하여 추출하였으나, 수학적으로 압력 교란(
Figure 112005064844252-pat00021
)이 아닌, 예컨대 압력비 교란에 대하여 공간 푸리에 변환을 적용하여 공간 푸리에 계수를 추출할 수 있음은 물론이다. 상기 압력비 교란은 측정한 압력비(Pressure Ratio)에서 압력비의 평균값을 뺀 값이다.
상기 공간 푸리에 계수의 위상 추출부(520)는 상기 공간 푸리에 계수 추출부 (510)에 의해 추출된 공간 푸리에 계수는 복소수이며 복소수의 실수부와 허수부를 이용하여 크기와 위상을 계산한다.
상기 위상 선형성 판단부(530)는 상기 공간 푸리에 계수의 위상 추출부(530)로부터 입력 받은 공간 푸리에 계수의 위상에 대한 선형성 판단 즉, 위상이 시간에 대하여 선형적으로 증가하는지를 판단한다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 있어서 상기 위상 선형성 판단부(530)에 의한 위상 선형성 판단은, 아래 식 (3)의 피어슨 상관 계수(Pearson′s Correlation Coefficient)가 소정 값 이상인 경우 공간 푸리에 계수의 위상이 선형적으로 증가한다고 판단함으로써 수행된다.
Figure 112003047266338-pat00022
· · · · · · · · · · · · · · (3)
※ 주석 :
Figure 112003047266338-pat00023
; 시간
Figure 112005064844252-pat00024
; 공간 푸리에 계수의 위상(
Figure 112005064844252-pat00025
)
Figure 112005064844252-pat00048
; 피어슨 상관계수
다음은 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 의한 공간 푸리에 계수를 이용하여 압축기 선회 실속 발생을 예측하여 경고하는 과정에 대하여 기술한다.
도 6에는 본 발명의 일 실시예에 의한 압축기 선회 실속 경고 방법의 플로차트가 도시되어 있다.
먼저, 상기 압축기(100)의 쉬라우드(104)에 설치된 8개의 압력 센서 예컨대, 압력 센서(110a) 또는 압력 센서(110b) 또는 압력 센서(110c)는 회전 날개(103)의 입구 또는 회전 날개(103)의 출구 또는 깃 없는 디퓨저(104)의 작동 유체의 압력 교란(
Figure 112005064844252-pat00026
)을 측정한다(S610 단계).
상기 압력 센서(110)가 측정한 압력 교란(
Figure 112005064844252-pat00027
)은 상기 A/D 변환기(120)에 의해서 디지털 신호로 변환된다(S620 단계).
그리고, 상기 공간 푸리에 계수 추출부(510)는 상기 식 (1)에 의한 압력 교란(
Figure 112005064844252-pat00028
)에 대하여 공간 푸리에 변환을 적용하여(S630 단계) 공간 푸리에 계수(
Figure 112005064844252-pat00029
)를 연산하여 추출하며(S640 단계), 그 결과는 상기 식 (2)에 보인 바와 같다.
상기 S640 단계 수행 후, 상기 공간 푸리에 계수의 위상 추출부(520)는 공간 푸리에 계수(
Figure 112005064844252-pat00030
)의 위상(
Figure 112005064844252-pat00031
)을 추출한다(S650 단계).
그리고, 상기 위상 선형성 판단부(530)는 상기 공간 푸리에 계수의 위상 추출부(520)가 추출한 위상에 대한 선형성 판단 즉, 시간(
Figure 112005064844252-pat00032
)에 대하여 위상(
Figure 112005064844252-pat00033
)이 선형적으로 증가하는지 여부를 측정한다.
즉, 상기 위상 선형성 판단부(530)는 상기 공간 푸리에 계수의 위상에 대하여 피어슨 상관 계수(
Figure 112005064844252-pat00034
)가 소정 값, 본 실시예에서는
Figure 112005064844252-pat00035
= 0.99 이상인지를 판단하여 소정 값 이상이면 선회 실속의 발생이 예상된다고 판단하여 상기 선회 실속 경고 신호 발생부(420)로 제어 신호를 전송한다(S660 단계). 물론 상기 피어슨 상관 계수(
Figure 112005064844252-pat00036
)의 값이 클수록 선형성이 크다는 것을 의미하며, 상기
Figure 112005064844252-pat00037
= 0.99이면 거의 완벽한 선형을 나타낸다고 볼 수 있기 때문에 상기와 같이 소정 값을
Figure 112005064844252-pat00038
= 0.99로 설정하였다.
상기 S660 단계에 대하여 더욱 상세하게 기술한다.
상기에서 피어슨 상관 계수(
Figure 112005064844252-pat00039
)가 소정 값 예컨대 0.99 이상인 경우는 공간 푸리에 계수의 위상이 선형적 즉, 위상이 시간(
Figure 112005064844252-pat00040
)에 대하여 선형적으로 증가한다는 것을 나타낸다.
그리고, 위상이 시간에 대하여 선형적으로 증가한다는 것은, 선회 실속의 예비 신호가 압축기의 원주 방향으로 약한 크기로 회전 모드를 나타내고 있다는 것을 의미한다.
선회 실속의 예비 신호가 압축기의 원주 방향으로 미세한 크기의 회전 모드를 나타낸다는 것은 원주 방향으로 회전하는 약한 압력 교란이 존재한다는 것을 의미한다.
그리고, 상기 원주 방향으로 회전하는 약한 압력 교란이 있다는 것은 선회 실속 발생이 예측된다는 것을 의미하므로, 전체적으로 상기 S660 단계의 동작을 수행하게 되는 것이다.
그리고, 상기 위성 선형성 판단부(540)로부터 위상이 선형적으로 증가한다는 신호를 수신한 상기 선회 실속 경고 신호 발생부(420)는 선회 실속 경고 신호를 출력한다 (S670 단계).
그리고, 압력 센서(100)는 압축기(100)의 세 위치(110a, 110b, 110c) 중의 어느 하나에 설치되는 것을 일 실시예로 하고 있으나, 상기 세 위치(110a, 110b, 110c)에 한정되는 것은 물론 아니며 작동 유체의 압력 교란을 측정할 수 있는 위치라면 압축기 내부의 어느 곳이라도 가능함은 물론이다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에서는 압축기로 원심 압축기를 사용하였으나 이에 한정됨은 물론 아니며 선회 실속이 발생되는 압축기 예컨대 축류 압축기도 본 발명의 적용 대상이 됨은 물론이다.
상기의 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상의 일실시예에 불과하며, 동업계의 통상의 기술자에 있어서는, 본 발명의 기술적인 사상 내에서 다른 변형된 실시가 가능함은 물론이다.
상기와 같은 구성과 동작 과정을 가지는 본 발명인 공간 푸리에 계수를 이용한 압축기 선회 실속 경고 장치 및 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 압축기 내 작동 유체에 의한 압력 교란에 대하여 공간 푸리에 변환을 적용하여 추출한 공간 푸리에 계수의 위상에 대한 선형성을 기초로 압축기 원주 방향으로 회전성 압력 교란 모드 유무를 판단함으로써, 압축기 선회 실속의 발생을 미리 예측할 수 있는 효과가 있다.
둘째, 압축기 선회 실속이 발생할 것이라는 것을 압축기 선회 실속 발생 전에 미리 예측하고 이를 선회 실속 방지 제어 시스템에 응용함으로써 선회 실속의 발생을 방지할 수 있는 효과가 있다.
셋째, 선회 실속 발생 전에 선회 실속 발생을 예측할 수 있고 선회 실속 발생을 경고하기 때문에 저유량에서 압축기의 작동이 가능해지므로 압축기 효율과 압력비가 증대되는 효과가 있다.

Claims (8)

  1. 압축기;
    상기 압축기 내 공간의 압력 교란을 측정하는 압력 센서;
    상기 압력 센서에 의해 측정한 압력 교란 신호를 디지털 신호로 변경하는 A/D(Analog/Digital) 변환기; 및,
    상기 A/D 변환기로부터 수신한 압력 교란에 대하여 공간 푸리에 변환(Spatial Fourier Transformation)을 적용하여 추출한 공간 푸리에 계수의 위상에 대한 선형성을 기초로 선회 실속 발생을 예측하고, 선회 실속 발생이 예상되는 경우 선회 실속 경고 신호를 발생하는 선회 실속 발생 예측 장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 공간 푸리에 계수를 이용한 압축기 선회 실속 경고 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 선회 실속 발생 예측 장치는,
    상기 A/D 변환기로부터 수신한 압력 교란에 대하여 공간 푸리에 변환을 적용하여 추출한 공간 푸리에 계수의 위상에 대한 선형성을 기초로 선회 실속 발생을 예측하는 선회 실속 발생 예측부; 및,
    상기 선회 실속 발생 예측부로부터 선형성이라는 판단 신호를 수신한 경우, 선회 실속 경고 신호를 발생하는 선회 실속 경고 신호 발생부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 공간 푸리에 계수를 이용한 압축기 선회 실속 경고 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 선회 실속 발생 예측부는,
    상기 A/D 변환기로부터 수신한 압력 교란에 대하여 공간 푸리에 변환을 적용하여 공간 푸리에 계수를 추출하는 공간 푸리에 계수 추출부;
    상기 공간 푸리에 계수 추출부에 의해 추출된 공간 푸리에 계수의 위상을 추출하는 공간 푸리에 계수의 위상 추출부; 및,
    상기 공간 푸리에 계수의 위상 추출부에 의해 추출된 공간 푸리에 계수의 위상에 대한 선형성을 판단하는 위상 선형성 판단부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 공간 푸리에 계수를 이용한 압축기 선회 실속 경고 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 위상 선형성 판단부는,
    피어슨 상관 계수가 소정 값 이상인 경우, 상기 공간 푸리에 계수의 위상이 선형적이라고 판단하는 것을 특징으로 하는 공간 푸리에 계수를 이용한 압축기 선회 실속 경고 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 압력 센서는,
    상기 압축기에 압축기 원주 방향으로 소정 간격 복수 설치되는 것을 특징으로 하는 공간 푸리에 계수를 이용한 압축기 선회 실속 경고 장치.
  6. 압축기 내 공간의 압력 교란을 측정하는 제 1 단계;
    상기 측정한 압력 교란을 디지털 신호로 변환하는 제 2 단계;
    상기 디지털 값의 압력 교란에 대하여 공간 푸리에 변환을 적용하여 추출한 공간 푸리에 계수의 위상에 대한 선형성을 판단하는 제 3 단계; 및,
    상기 공간 푸리에 계수의 위상이 선형적이라고 판단한 경우, 선회 실속 경고 신호를 발생하는 제 4 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 공간 푸리에 계수를 이용한 압축기 선회 실속 경고 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 제 3 단계는,
    상기 디지털 값의 압력 교란에 대하여 공간 푸리에 변환을 적용하여 공간 푸리에 계수를 추출하는 제 3(a) 단계;
    상기 추출된 공간 푸리에 계수의 위상을 추출하는 제 3(b) 단계; 및,
    상기 추출한 공간 푸리에 계수의 위상에 대한 선형성을 판단하는 제 3(c) 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 공간 푸리에 계수를 이용한 압축기 선회 실속 경고 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 제 3(c) 단계의 선형성 판단은,
    피어슨 상관 계수가 소정 값 이상일 경우에 선형적인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 공간 푸리에 계수를 이용한 압축기 선회 실속 경고 방법.
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