KR100944223B1 - 진동 및 속도센서 시험장치 및 그 시험방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 진동 및 속도 감지장치 및 그 시험방법에 관한 것으로, 구체적으로는 발전소의 터빈의 정밀한 속도제어를 위해 설치되는 진동 및 속도 감지센서의 오작동으로 인한 피해를 미연에 방지하고, 그로 인한 피해를 미연에 방지하고자 하는 진동 및 속도센서 시험장치 및 그 시험방법에 관한 것이다.

본 발명은 터빈과 연결되는 샤프트의 회전에 따라 발생되는 주파수를 감지하여 전압으로 변환하여 그 신호를 감지하는 진동감지센서가 구비되는 진동감지기, 상기 터빈과 연결되는 샤프트의 회전에 따라 발생되는 주파수를 감지하여 전압으로 변환하여 그 신호를 감지하는 속도감지센서가 구비되는 속도감지기 및 상기 진동감지기와 속도감지기의 감지신호를 처리하는 제어부와, 상기 제어부를 통해 감지되는 전압에 따른 파형을 출력하는 출력부로 구비되는 시험장치 본체를 포함한다.

본 발명의 진동 및 속도센서 시험장치 및 그 시험방법에 의하면, 터빈의 구동에 따라 발생되는 주파수를 전압으로 변환하여 속도 및 진동감지기의 불량을 미연에 방지할 수 있고, 불량이 발생되더라도 속도 및 진동감지기를 손쉽게 교체할 수 있는 큰 효과가 있는 것이다.

발전소, 터빈, 속도감지, 진동감지

Description

진동 및 속도센서 시험장치 및 그 시험방법{Testing device of sensor of vibration and speed and test system}

본 발명은 진동 및 속도 감지장치 및 그 시험방법에 관한 것으로, 구체적으로는 발전소의 터빈의 정밀한 속도제어를 위해 설치되는 진동 및 속도 감지센서의 오작동으로 인한 피해를 미연에 방지하고, 그로 인한 피해를 미연에 방지하고자 하는 진동 및 속도센서 시험장치 및 그 시험방법에 관한 것이다.

일반적으로 발전소에는 전력을 생산하기 위한 터빈이 구비되고, 상기 터빈은 회전을 하면서 일정한 속도와 그에 따른 진동이 발생하게 된다. 이러한 진동 및 속도는 정밀한 진동 및 속도제어를 위한 진동 및 속도를 감지하여 검출하는 검출센서가 설치되어 있으나, 상기한 터빈의 운전 중 고장이나 불량 발생 시에는 발전출력 감발 및 발전정지로 이어지므로 터빈의 진동 및 속도를 제어를 위해서는 높은 신뢰도가 요구된다.

상기한 진동 및 속도를 검출하는 검출센서의 일반적인 점검 방법은 운전기기가 정지된 상태에서만 점검이 가능하고, 기존의 점검방법도 센서외관의 육안점검, 단락시험, 지락시험 및 저항시험 등 간이시험 밖에 할 수 없었다.

게다가 진동 및 속도 센서에 대한 점검을 제대로 할 수 없었고, 이에 따른 진동 및 속도 검출센서의 건전성 검사의 필수 항목인 출력파형 측정도 불가능 하였다.

따라서 진동 및 속도 검출센서 건전성 검사의 필수 항목인 출력파형을 사전에 측정할 수 있는 모의시험장치를 개발하여 계측제어 설비에 대한 신뢰성을 향상시킬 필요성이 대두되고 있다.

또한, 진동 및 속도 감지센서를 조립 후 터빈을 구동시켜 출력파형이 불량으로 판명되었을 경우 터빈 장치 및 기타 기계장치를 다시 분해 조립하는데 많은 시간이 소요되고 센서의 설치구조상 고온의 오일, 자체진동 등에 의하여 시간이 지날수록 성능이 저하되고 있으나 현재로서는 진동 및 속도 검출센서의 고장유무를 파악하기 힘들고 내구연한 예측이 불가능하다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 그 목적은 발전소의 터빈이 동작하고 있을 시에 진동 및 속도 감지센서의 감지로 오작동은 방지하고, 고장 또는 이상 증상이 발생할 경우 신속하게 대처할 수 있는 진동 및 속도센서 시험장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 터빈과 연결되는 샤프트의 회전에 따라 발생되는 주파수를 감지하여 전압으로 변환하여 그 신호를 감지하는 진동감지센서가 구비되는 진동감지기, 상기 터빈과 연결되는 샤프트의 회전에 따라 발생되는 주파수를 감지하여 전압으로 변환하여 그 신호를 감지하는 속도감지센서가 구비되는 속도감지기 및 상기 진동감지기와 속도감지기의 감지신호를 처리하는 제어부와, 상기 제어부를 통해 감지되는 전압에 따른 파형을 출력하는 출력부로 구비되는 시험장치 본체를 포함한다.

일 실시예에 있어서, 상기 제어부는, 상기 속도감지기 및 진동감지기를 통해 입력받은 전압을 판단하여 정상속도에 따른 전압 13.4V, 정상진동에 따른 전압 200mV/mil에 따라 상기 각각의 기준전압 값에 ±6.5% 이내의 값이 출력되면, 정상파형을 상기 출력부로 출력하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 터빈의 구동에 따라 발생되는 진동 및 속도의 주파수를 전압으로 변환하여 그 신호를 진동감지기 및 속도감지기가 감지하는 감지단계, 상기 진동 및 속도감지기를 통하여 감지된 속도 및 진동 신호를 시험장치 본체의 제어부로 송신하는 송신단계, 상기 송신단계를 통하여 감지된 전압이 설정된 기준전압인지를 확인하는 확인단계, 상기 확인단계를 통하여 감지된 전압이 정상이면 정상파형을 출력부로 출력하는 출력단계를 포함한다.

일 실시예에 있어서, 상기 정상파형으로 출력되는 경우는, 그 전압이 정상속도에 따른 전압 13.4V, 정상진동에 따른 전압 200mV/mil에 따라 상기 각각의 기준전압에 ±6.5% 이내의 값으로 출력되었을 경우 정상파형으로 출력되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 진동 및 속도센서 시험장치 및 그 시험방법에 의하면, 터빈의 구동에 따라 발생되는 주파수를 전압으로 변환하여 속도 및 진동감지기의 불량을 미 연에 방지할 수 있고, 불량이 발생되더라도 속도 및 진동감지기를 손쉽게 교체할 수 있는 큰 효과가 있는 것이다.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공 되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명의 진동 및 속도센서 시험장치를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 진동 및 속도센서 시험장치의 모습을 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1의 진동 및 속도센서 시험장치에 속도감지기 및 진동감지기가 연결된 모습을 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 진동 및 속도센서 시험방법의 순서를 나타낸 순서도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 진동 및 속도센서 시험장치는, 터빈과 연결되는 샤프트의 회전에 따라 발생되는 주파수를 감지하여 전압으로 변환하여 그 신호를 감지하는 진동감지센서(31)가 구비되는 진동감지기(30)와, 상기 터빈의 구동에 따라 발생되는 주파수를 감지하여 전압으로 변환하여 그 신호를 감지하는 속도감지센서(21)가 구비되는 속도감지기(20) 및 상기 진동감지기(30)와 속도감지기(40)의 감지신호를 처리하는 제어부(11)와, 상기 제어부(11)를 통해 감지된 기준전압에 따른 파형을 출력하는 출력부(12)로 구비되는 시험장지 본체(10)로 구성된다.

한편, 상기 제어부(11)는, 상기 속도감지기(20) 및 진동감지기(30)를 통해 입력받은 전압을 판단하여 정상속도에 따른 전압 13.4V, 정상진동에 따른 전압 200mV/mil에 따라 상기 각각의 기준전압 값에 ±6.5% 이내의 값이 출력되면, 정상파형을 상기 출력부(12)가 더 구비된다.

이하, 상기와 같이 구성되는 진동 및 속도센서 시험장치의 작동 순서를 설명하기로 한다.

상기한 본 발명의 진동 및 속도센서 시험장치는 발전소 등의 전력을 생산하기 위한 곳에서 사용되는 것이며, 전력을 발생시키기 위하여 구비되는 터빈과 연결되는 샤프트의 회전에 따라 발생되는 진동 및 속도에 대한 주파수를 전압으로 변환하여 그 전압을 진동 및 속도 센서가 측정하여 진동감지기(30) 및 속도감지기(20)의 성능을 테스트 하는 것이다.

최초 터빈의 구동에 따라 발생되는 진동 및 속도의 주파수를 전압으로 변환하여 그 신호를 진동감지기(30) 및 속도감지기(20)가 감지를 하게 된다(S10). 상기한 주파수를 전압으로 변환이 되는 것은 주파수-전압변환 회로(Frequence-voltage converter)를 통하여 주파수가 전압으로 변환되는 것이다.

상기와 같이 진동 및 속도 센서(31, 21)에 의해 감지된 전압은 상기 시험장치 본체(10)에 구비되는 제어부(11)로 송신하게 된다(S20).

상기와 같이 송신된 전압에 대한 신호는 시험장치 본체(10)에 구비되는 컴퓨터에 의해 분석되고, 그 분석값이 미리 설정되어 있는 설정값인 기준접압에 비해 ±6.5%이내의 값으로 확인(S30)되면, 상기한 진동 및 속도 센서(31, 21)는 정상으로 분석하게 된다.
상기한 기준 전압은 정상속도에 따른 전압 13.4V, 정상진동에 따른 전압 200mV/mil에 따라 상기 각각의 기준전압 값에 ±6.5% 이내의 값이 출력되면, 정상파형을 상기 출력부(12)로 출력이 되는 것이다.

상기와 같이 분석된 결과는 상기 시험기 본체(10)에 구비되는 출력부(12)에 파형으로 출력되고, 작업자의 필요에 따라 그 분석값을 별도로 구비되는 용지에 의해 출력을 할 수 있는 것이다.

상기와 같은 구성 및 방법으로 구성되는 진동 및 속도센서 시험장치 및 그 시험방법의 원리는 도면에 구체적으로 도시하진 않았지만, 터빈에 구비되는 샤프트가 터빈의 회전에 의해 동시에 회전을 하게 되고, 상기 샤프트와 상기 진동 및 속도 센서와의 거리를 단계별로 조절하여 그 거리의 변화에 따라 발생되는 주파수를 측정한 후 그 주파수를 주파수-전압변환회로를 통하여 전압을 변환하고 그 전압을 디지털 신호로 다시 변환하여 그래프로 출력을 하게 되고, 그 그래프를 작업자가 판독하여 진동 및 속도감지기가 불량을 판독하게 되는 것이다.

이상에서 설명된 본 발명의 진동 및 속도센서 시험장치 및 그 시험방법의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되 는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명의 진동 및 속도센서 시험장치는 원자력 발전소 등에 널리 이용할 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명의 진동 및 속도센서 시험장치의 모습을 나타낸 도면이다.

도 2는 도 1의 진동 및 속도센서 시험장치에 속도감지기 및 진동감지기가 연결된 모습을 나타낸 도면이다.

도 3은 본 발명의 진동 및 속도센서 시험방법의 순서를 나타낸 순서도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 시험기 본체 11 : 제어부

12 : 출력부 20 : 속도감지기

21 : 속도감지센서 30 : 진동감지기

31 : 진동감지센서

Claims (4)

1. 터빈과 연결되는 샤프트의 회전에 따라 발생되는 주파수를 감지하여 전압으로 변환하여 그 신호를 감지하는 진동감지센서(31)가 구비되는 진동감지기(30);

   상기 터빈과 연결되는 샤프트의 회전에 따라 발생되는 주파수를 감지하여 전압으로 변환하여 그 신호를 감지하는 속도감지센서(21)가 구비되는 속도감지기(20) 및

   상기 진동감지기(30)와 속도감지기(40)의 감지신호를 처리하는 제어부(11)와, 상기 제어부(11)를 통해 감지되는 전압에 따른 파형을 출력하는 출력부(12)로 구비되는 시험장치 본체(10)를 포함하는 것을 특징으로 하는 진동 및 속도센서 시험장치.
2. 제1 항에 있어서,

   상기 제어부(11)는,

   상기 속도감지기(20) 및 진동감지기(30)를 통해 입력받은 전압을 판단하여 정상속도에 따른 전압 13.4V, 정상진동에 따른 전압 200mV/mil에 따라 상기 각각의 기준전압 값에 ±6.5% 이내의 값이 출력되면, 정상파형을 상기 출력부(12)로 출력하는 것을 특징으로 하는 진동 및 속도센서 시험장치.
3. 터빈과 연결되는 샤프트의 회전에 따라 발생되는 진동 및 속도의 주파수를 전압으로 변환하여 그 신호를 진동감지기 및 속도감지기가 감지하는 감지단계(S10);

   상기 진동 및 속도감지기를 통하여 감지된 속도 및 진동 신호를 시험장치 본체의 제어부로 송신하는 송신단계(S20);

   상기 송신단계를 통하여 감지된 전압이 설정된 기준전압인지를 확인하는 확인단계(S30);

   상기 확인단계를 통하여 감지된 전압이 정상이면 정상파형을 출력부로 출력하는 출력단계(S40)를 포함하는 것을 특징으로 하는 진동 및 속도센서의 시험방법.
4. 제3 항에 있어서,

   상기 정상파형으로 출력되는 경우는, 그 전압이 정상속도에 따른 전압 13.4V, 정상진동에 따른 전압 200mV/mil에 따라 상기 각각의 기준전압에 ±6.5% 이내의 값으로 출력되었을 경우 정상파형으로 출력되는 것을 특징으로 하는 진동 및 속도센서의 시험방법.

Images