KR100975203B1 - Apparatus for eddy current inspection of gas turbine bucket - Google Patents
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Abstract
개시된 가스터빈 버킷의 와전류 검사방법은 (1) 다양한 형태의 결함을 가진 로터 형태의 검사 지그를 형성하는 단계와, (2) 상기 검사 지그에 버킷을 결합하는 단계와, (3) 상기 버킷이 결합된 검사 지그에 대해 감지 센서에 의한 와전류 검사 및 검사 정보를 콘트롤러에 전달하여 데이터화하는 단계와, (4) 실제 가스터빈에서 버킷이 결합된 로터에 대해 상기 감지 센서에 의한 와전류 검사 및 검사 정보를 상기 콘트롤러에 전달하여 데이터화하는 단계 및 (5) 상기 콘트롤러에서 상기 (3)의 데이터 값과 상기 (4)의 데이터 값을 비교하여 상기 실제 가스터빈의 버킷 및 로터의 결함 여부 및 결함 상태를 판단하는 단계를 포함할 수 있다. 이에 의하면, 각 결함에 대한 정보를 미리 만든 검사 지그 및 버킷에 의하여 획득한 후, 실제 가동 중인 가스터빈의 로터로부터 버킷의 분리 없이 와전류 검사를 통해 획득한 검사치와 비교함으로써 그 결함의 유무나 크기, 종류 등과 같은 상태를 판단할 수 있게 된다. 따라서, 가스터빈의 버킷과 로터 등의 결함 검사를 용이하게 행할 수 있고, 로터로부터 버킷을 분리하지 않아도 되므로 검사의 신뢰성 및 가스터빈의 이용률을 향상시킬 수 있게 되는 장점이 있다.The disclosed eddy current inspection method of a gas turbine bucket includes (1) forming a rotor-shaped inspection jig having various types of defects, (2) coupling a bucket to the inspection jig, and (3) coupling the bucket. And transmitting the eddy current inspection and inspection information by the detection sensor to the controller for the generated inspection jig, and (4) the eddy current inspection and inspection information by the detection sensor for the rotor coupled to the bucket in the actual gas turbine. Transmitting data to a controller and (5) comparing the data value of (3) and the data value of (4) in the controller to determine whether the bucket and the rotor of the actual gas turbine are defective or not; It may include. According to this, information about each defect is obtained by a test jig and a bucket made in advance, and then compared with an inspection value obtained through eddy current inspection without detaching the bucket from the rotor of the gas turbine in operation, and whether the defect is present or not, The state such as type can be determined. Therefore, defect inspection of the bucket and the rotor of the gas turbine can be easily performed, and since the bucket does not need to be removed from the rotor, there is an advantage that the reliability of the inspection and the utilization rate of the gas turbine can be improved.
Description
본 발명은 가스터빈 버킷의 와전류 검사장치에 관한 것으로서, 특히 가스터빈 버킷이 로터에 체결된 상태에서 버킷 루트부에 발생하는 결함을 와전류에 의하여 검사하기 위한 검사장치에 관한 것이다.The present invention relates to an eddy current inspection apparatus for a gas turbine bucket, and more particularly, to an inspection apparatus for inspecting a defect occurring in the bucket root portion by eddy current in a state where the gas turbine bucket is fastened to the rotor.
가스터빈 버킷(gas turbine bucket) 및 로터(rotor)는 고온, 고압, 고속 회전 등의 운전 조건과 빈번한 부하 변동 그리고 기동 정지로 인하여 주요부품의 손상 빈도가 높아 유지보수 비용증가는 물론 발전 정지로 이어지는 경우가 많다. Gas turbine buckets and rotors are frequently damaged due to operating conditions such as high temperature, high pressure, and high speed rotation, frequent load fluctuations and start-ups, resulting in increased maintenance costs and power generation outages. There are many cases.
특히, 가스터빈 버킷은 버킷 표면 및 루트(root)부에서 결함이 발생하며, 결함이 발생하면 곧바로 터빈 진동을 유발하고, 이로 인해 버킷이 로터에서 이탈하며, 로터의 다음단 버킷을 차례로 손상시킴에 의해 막대한 보수 교체 비용 및 발전 정지에 따른 전력 공급중단으로 전체 전력 공급의 안정성을 크게 위협하게 된다. In particular, the gas turbine bucket has defects on the bucket surface and root, which causes turbine vibrations immediately, which causes the bucket to break away from the rotor, which in turn damages the next bucket of the rotor. This greatly threatens the stability of the entire power supply due to the huge maintenance replacement cost and the power supply interruption caused by power generation stoppage.
따라서, 제작사는 가스터빈 버킷의 결함에 대한 엄격한 기준을 제시하고 있 다. Therefore, the manufacturer has set strict criteria for defects in gas turbine buckets.
이러한 기준을 만족하기 위해 실시하는 기존의 가스터빈 비파괴검사는 FPI(Fluorescent Penetration Inspection) 검사방법에 의해서 이루어지고 있는데, 상기 FPI 검사는 버킷을 로터에서 분해하여 검사를 위한 장소로 운반하고, 코팅층을 제거한 후 실시된다. Existing gas turbine non-destructive inspection to meet these standards is carried out by Fluorescent Penetration Inspection (FPI) inspection method, which disassembles the bucket from the rotor, transports it to the inspection site, and removes the coating layer. Is then carried out.
그러나, 상기 FPI 검사방법은 버킷 분해 및 체결 그리고 검사 시간이 많이 걸리고 검사를 위한 화학 약품 사용으로 인해 환경오염의 원인이 되고 있기 때문에 검사방법의 개선이 절실히 요구되고 있다. However, since the FPI inspection method takes a lot of time to disassemble and fasten the bucket and inspects and uses chemicals for inspection, improvement of the inspection method is urgently required.
특히, 가스터빈은 첨두부하용으로 운전되어 짧은 정지기간 동안 건전성 진단 및 평가를 통해 설비의 안전성을 확보하는 것이 절실히 요구되고 있으나, 기존의 검사는 버킷을 로터에서 분해하여야만 검사가 가능하여 검사를 위한 장기간의 발전정지가 불가피하고 이에 따라 이용율이 낮아지게 되는 문제점이 있다.In particular, the gas turbine is operated for peak load, and it is urgently required to secure the safety of the facility through soundness diagnosis and evaluation during a short shutdown period. However, the existing inspection can be performed only by disassembling the bucket from the rotor for inspection. There is a problem that long-term power generation stop is inevitable and thus the utilization rate is lowered.
또한, 버킷을 로터로부터 분리하여 검사하는 경우, 로터에 버킷이 결합된 상태에서의 검사값과 차이가 생겨 검사의 신뢰성을 저해하는 문제가 있다.In addition, when the inspection is performed by separating the bucket from the rotor, there is a problem that the difference between the inspection value in the state that the bucket is coupled to the rotor, which hinders the reliability of inspection.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 버킷을 로터로부터 분리하지 않고 검사를 수행함으로써 용이한 검사와, 신뢰성 있는 검사 및 검사 시 발전 정지를 방지함으로써 이용률을 향상시킬 수 있는 개선된 검사장치 및 검사방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, an improved inspection apparatus that can improve the utilization rate by performing the inspection without removing the bucket from the rotor, and easy to prevent inspection and reliable inspection and power generation stop during inspection, and Its purpose is to provide an inspection method.
본 발명에 따른 가스터빈 버킷의 와전류 검사장치는 블레이드부 및 상기 블레이드부 일측에 루트부가 형성된 버킷과, 수용홈이 형성된 로터 형상으로 상기 수용홈에 상기 버킷의 루트부가 끼워맞춰 결합되는 검사 지그와, 상기 버킷 및 상기 검사 지그에 와전류를 인가하여 결함 여부를 탐지하는 감지 센서 및 상기 감지 센서를 구동하고, 상기 감지 센서로부터 전달된 탐지 정보를 데이터화하는 콘트롤러를 포함할 수 있다.An eddy current inspection apparatus for a gas turbine bucket according to the present invention includes an inspection jig in which the root portion of the bucket is fitted to the accommodation groove in a rotor shape having a blade portion and a bucket formed with a root portion at one side of the blade portion, and a receiving groove; And a controller configured to apply an eddy current to the bucket and the inspection jig to drive a detection sensor for detecting a defect, and to drive the detection sensor and to data detection information transmitted from the detection sensor.
상기 검사 지그에는 인위적으로 다양한 형태의 결함을 형성하되, 상기 결함 형성 부위는 상기 수용홈 부분일 수 있다.The inspection jig may artificially form various types of defects, and the defect forming portion may be a portion of the receiving groove.
상기 버킷은 결함이 존재하거나 미존재하는 것 중 어느 한 형태일 수 있다.The bucket can be in either form with or without defects.
상기 콘트롤러는 상기 버킷 및 상기 검사 지그에 대한 데이터 값과 상기 감지 센서에 의하여 실제 가스터빈의 버킷 및 로터로부터 탐지되어 전달된 데이터 값과 비교하여 상기 실제 가스터빈의 버킷 및 로터의 결함 여부 및 결함 상태를 판단 할 수 있다.The controller compares the data values of the bucket and the inspection jig with the data values detected and transmitted from the bucket and the rotor of the actual gas turbine by the detection sensor and whether the bucket and the rotor of the actual gas turbine are defective or not. Can be judged.
본 발명에 따른 가스터빈 버킷의 와전류 검사방법은 (1) 다양한 형태의 결함을 가진 로터 형태의 검사 지그를 형성하는 단계와, (2) 상기 검사 지그에 버킷을 결합하는 단계와, (3) 상기 버킷이 결합된 검사 지그에 대해 감지 센서에 의한 와전류 검사 및 검사 정보를 콘트롤러에 전달하여 데이터화하는 단계와, (4) 실제 가스터빈에서 버킷이 결합된 로터에 대해 상기 감지 센서에 의한 와전류 검사 및 검사 정보를 상기 콘트롤러에 전달하여 데이터화하는 단계 및 (5) 상기 콘트롤러에서 상기 (3)의 데이터 값과 상기 (4)의 데이터 값을 비교하여 상기 실제 가스터빈의 버킷 및 로터의 결함 여부 및 결함 상태를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.An eddy current inspection method of a gas turbine bucket according to the present invention includes the steps of (1) forming a rotor-shaped inspection jig having various types of defects, (2) coupling the bucket to the inspection jig, and (3) the Transmitting the eddy current inspection and inspection information by the detection sensor to the controller for the inspection jig coupled bucket, and (4) the eddy current inspection and inspection by the detection sensor for the rotor coupled bucket in the actual gas turbine Transferring the information to the controller and converting the data into data; and (5) comparing the data value of the data value (3) and the data value of the data value (4) at the controller to determine whether the bucket and the rotor of the actual gas turbine are defective or not. Determining may include.
상기 검사 지그에 형성된 결함은 상기 버킷과의 결합 부분 인근일 수 있다.The defect formed in the inspection jig may be near the engaging portion with the bucket.
본 발명에 따른 가스터빈 버킷의 와전류 검사장치 및 검사방법에 의하면, 각 결함에 대한 정보를 미리 만든 검사 지그 및 버킷에 의하여 획득한 후, 실제 가동 중인 가스터빈의 로터로부터 버킷의 분리 없이 와전류 검사를 통해 획득한 검사치와 비교함으로써 그 결함의 유무나 크기, 종류 등과 같은 상태를 판단할 수 있게 된다.According to the eddy current inspection apparatus and inspection method of the gas turbine bucket according to the present invention, after obtaining the information on each defect by the inspection jig and bucket made in advance, the eddy current inspection is performed without detaching the bucket from the rotor of the gas turbine in operation. By comparing with the inspection value obtained through the through, it is possible to determine the state such as the presence or absence of the defect, the size and type.
따라서, 가스터빈의 버킷과 로터 등의 결함 검사를 용이하게 행할 수 있고, 로터로부터 버킷을 분리하지 않아도 되므로 검사의 신뢰성 및 가스터빈의 이용률을 향상시킬 수 있게 되는 장점이 있다.Therefore, defect inspection of the bucket and the rotor of the gas turbine can be easily performed, and since the bucket does not need to be removed from the rotor, there is an advantage that the reliability of the inspection and the utilization rate of the gas turbine can be improved.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 가스터빈 버킷의 와전류 검사장치 및 검사방법에 대해 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, an eddy current inspection apparatus and an inspection method of a gas turbine bucket according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스터빈 버킷의 와전류 검사장치 중 검사 지그에 버킷이 결합된 상태를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 가스터빈 버킷의 와전류 검사 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.1 is a view schematically showing a state in which the bucket is coupled to the inspection jig of the eddy current inspection apparatus of the gas turbine bucket according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a view schematically showing an eddy current inspection apparatus of the gas turbine bucket. .
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 가스터빈 버킷의 와전류 검사장치(100)는 버킷(bucket;20)과, 검사 지그(testing jig;10)와, 감지 센서(30) 및 콘트롤러(40)를 포함할 수 있다.1 and 2, the eddy
상기 버킷(20)은 블레이드부(22) 및 상기 블레이드부(22) 일측에 형성된 루트부(21)를 포함하며, 가스터빈에 사용되는 실제 버킷과 동일한 형태 및 재질의 모사품이거나 실제 사용되던 제품일 수 있다.The
상기 버킷(20)이 모사품일 경우, 상기 버킷(20)에는 결함이 전혀 없는 상태이거나, 인위적으로 다양한 결함을 형성할 수 있다.When the
상기 버킷(20)이 실제 사용되던 제품일 경우에는 가스터빈 내에서 사용되던 중 결함이 발생하여 더 이상 가스터빈에서 사용할 수 없는 제품일 수 있다.If the
상기 검사 지그(10)는 상기 버킷(20)의 루트부(21)와 끼워맞춤 결합이 되도록 수용홈(12)이 형성된 형태로, 실제 가스터빈의 로터와 동일한 재질 및 형태를 가진다.The
상기 검사 지그(10) 중 상기 버킷(20)이 결합되는 수용홈(12) 인근에는 크랙(crack) 등과 같은 결함(11)이 인위적으로 형성된다.The
상기 결함(11)은 실제 가스터빈의 가동에 의하여 로터에 발생되는 다양한 형태 및 종류가 인위적으로 형성된 것이다.The
상기 감지 센서(30)는 시간의 변화에 따라 변화하는 자속을 상기 버킷(20)이 결합된 검사 지그(10)에 가하여 상기 버킷(20) 및 상기 검사 지그(10)에 전자기 유도 현상에 의한 유기 기전력 및 이에 의한 와전류를 발생시킨다.The
상기 콘트롤러(40)는 상기 감지 센서(30)의 구동 및 상기 감지 센서(30)에서 취득한 정보를 전달받아 데이터화 할 수 있다.The
상기와 같은 구조의 와전류 검사장치(100)는 감지 센서(30)에 의하여 버킷(20)이 결합된 검사 지그(10)에 와전류를 발생시키면, 상기 버킷(20) 및 상기 검사 지그(10)에 형성된 결함(11)이나 불연속 등에 의하여 상기 와전류에 변화가 발생하고, 입력단에 임피던스의 변화가 생길게 된다.When the eddy
상기 콘트롤러(40)에서는 상기 변화값을 전달받아 데이터화 함으로써, 각 결함(11) 등에 따른 데이터 값을 저장할 수 있다.The
따라서, 상기 데이터 값은 인위적으로 형성된 각종 결함(11)의 형태, 크기, 종류와 같은 상태에 해당하는 값을 나타낸다.Accordingly, the data value represents a value corresponding to a state such as the shape, size, and type of
상기 데이터 값은 현장에서 가동 중인 가스터빈의 실제 버킷에 대한 와전류 검사 시, 취득된 데이터 값과 비교됨으로써 가동 중인 가스터빈의 실제 버킷에 어떠한 결함이 발생되었는지 파단할 수 있게 된다.The data value is compared with the acquired data value during the eddy current inspection of the actual bucket of the gas turbine operating in the field, so that it is possible to break any defects in the actual bucket of the gas turbine operating.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스터빈 버킷의 결함 검사방법을 순차적으로 나타낸 순서도이다.3 is a flowchart sequentially illustrating a defect inspection method of a gas turbine bucket according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 가스터빈 버킷의 결함 검사방법은 먼저 다양한 형태의 결함을 가지며, 수용홈이 형성된 검사 지그를 형성한다(S1).Referring to FIG. 3, the defect inspection method of the gas turbine bucket has various types of defects, and forms an inspection jig having receiving grooves (S1).
상기 검사 지그는 실제 가동 중인 가스터빈의 로터를 형상화한 것으로서, 실제 가스터빈의 가동 중에 발생되는 각종 결함이 인위적으로 형성되어 있다.The inspection jig is a shape of a rotor of a gas turbine in operation, and various defects generated during operation of the gas turbine are artificially formed.
다음으로, 버킷을 상기 검사 지그의 수용홈을 통해 결합시킨다(S2).Next, the bucket is coupled through the receiving groove of the inspection jig (S2).
여기서, 상기 검사 지그에 형성된 각종 결함은 상기 버킷이 결합되는 수용홈 인근에 형성되는데, 이는 실제 가스터빈의 로터 및 버킷에서 결함의 발생이 집중되는 곳이기 때문이다.Here, the various defects formed in the inspection jig is formed near the receiving groove to which the bucket is coupled because the defects are concentrated in the rotor and the bucket of the actual gas turbine.
상기 버킷은 결함을 가질 수도 있고, 결함이 없는 상태일 수도 있다.The bucket may have a defect or may be free of defects.
다음으로, 상기 버킷이 결합된 검사 지그에 대하여 감지 센서에 의하여 와전류 검사를 실시한다(S3).Next, the eddy current test is performed by the detection sensor for the test jig to which the bucket is coupled (S3).
상기 감지 센서에 의한 와전류 검사는 상기 버킷이 결합된 검사 지그에 시간의 변화에 따라 변화하는 자속을 가해 상기 버킷 및 검사 지그에 와전류를 발생시켜 와전류의 변화를 감지한다.The eddy current inspection by the sensor detects a change in eddy current by generating an eddy current in the bucket and the inspection jig by applying a magnetic flux that changes with time to the inspection jig to which the bucket is coupled.
상기 와전류의 변화는 상기 버킷 및 검사 지그에 형성된 결함에 따라 다양한 값으로 나타나게 되고, 이를 콘트롤러에서 전달받아 데이터화 한다(S4).The change in the eddy current is represented by various values according to the defects formed in the bucket and the inspection jig, and received by the controller and data (S4).
상기 데이터를 바탕으로, 가동 중인 가스터빈의 실제 버킷 및 로터에 대하여 감지 센서에 의하여 와전류 검사를 실시한다(S5).Based on the data, the eddy current test is performed by the sensor for the actual bucket and rotor of the gas turbine in operation (S5).
그러면, 각 결함에 따른 와전류 변화값이 콘트롤러에 전달되게 되며, 이 전달된 데이터 값(S6)과 버킷 및 검사 지그로부터 전달된 데이터 값과 비교함으로써 가스터빈의 실제 버킷 및 로터에 발생된 결함의 종류 및 형태 등을 판단할 수 있게 된다(S7).Then, the eddy current change value according to each defect is transmitted to the controller, and the type of defect generated in the actual bucket and rotor of the gas turbine by comparing the transmitted data value (S6) with the data value transmitted from the bucket and the inspection jig. And form can be determined (S7).
상기와 같은 가스터빈 버킷의 와전류 검사 방법 및 검사 방법에 의하면, 각 결함에 대한 정보를 미리 만든 검사 지그 및 버킷에 의하여 획득한 후, 실제 가동 중인 가스터빈의 로터로부터 실제 버킷의 분리 없이 와전류 검사를 통해 획득한 검사치와 비교함으로써 그 결함의 유무나 크기, 종류 등과 같은 상태를 판단할 수 있게 된다.According to the eddy current inspection method and inspection method of the gas turbine bucket as described above, after the information on each defect is obtained by the inspection jig and bucket made in advance, the eddy current inspection is carried out without separating the actual bucket from the rotor of the gas turbine in operation. By comparing with the inspection value obtained through the through, it is possible to determine the state such as the presence or absence of the defect, the size and type.
따라서, 가스터빈의 버킷과 로터 등의 결함 검사를 용이하게 행할 수 있고, 로터로부터 버킷을 분리하지 않아도 되므로 검사의 신뢰성 및 가스터빈의 이용률을 향상시킬 수 있게 되는 장점이 있다.Therefore, defect inspection of the bucket and the rotor of the gas turbine can be easily performed, and since the bucket does not need to be removed from the rotor, there is an advantage that the reliability of the inspection and the utilization rate of the gas turbine can be improved.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스터빈 버킷의 와전류 검사장치 중 검사 지그에 버킷이 결합된 상태를 개략적으로 나타낸 도면.1 is a view schematically showing a state in which the bucket is coupled to the inspection jig of the eddy current inspection device of the gas turbine bucket according to an embodiment of the present invention.
도 2는 가스터빈 버킷의 와전류 검사 장치를 개략적으로 나타낸 도면.2 is a view schematically showing an eddy current inspection apparatus of a gas turbine bucket.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스터빈 버킷의 결함 검사방법을 순차적으로 나타낸 순서도.3 is a flow chart sequentially showing a defect inspection method of the gas turbine bucket according to an embodiment of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10... 검사 지그 11... 결함10 ...
12... 수용홈 20... 버킷12 ... Accepting
30... 감지 센서 40... 콘트롤러30 ...
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