KR101133388B1 - 터빈 터닝기어 시스템의 상태진단장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 터빈 터닝기어 시스템의 상태진단장치 및 방법에 관한 것으로서, 터빈이 정지되기 전부터 정지 후 터닝되는 시점까지 이를 감시하고, 진단하여 장비에 외부 및 내부기기 동작 상태를 실시간으로 모니터링 상태를 표시해 주도록 하는 을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적은 터빈터닝 기어시스템의 터빈이 정지되기 전부터 정지 후 터닝되는 시점까지 동작상태를 감시 및 진단하는 터빈터닝 기어시스템의 상태진단 장치에 있어서, MCC의 시퀀스상의 각 접점의 전압신호를 입력하여 PLC프로그램에 의해 현재상태를 출력하는 PLC제어부; 터빈터닝 기어시스템의 결함발생으로 판단될 경우 이에 대하여 설정된 음성으로 출력하여 경보하는 음성출력부; 현재 상태를 사용자 화면에 표시하는 HMI판넬; 및 현재 상태 데이터를 중앙제어실로 전송하여 화면에 표시하는 중앙제어실 HMI판넬;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
터빈 터닝 기어 모터, MCC, 접점, 진단, 감시, PLC, HMI, 화면, 음성출력

Description

터빈 터닝기어 시스템의 상태진단장치 및 방법 {Apparatus and Method for Condition Diagnosis of Turbine Turning Gear System}
본 발명은 발전설비 중 터빈 터닝기어(Turbine Turning Gear) 시스템의 상태진단 시스템에 관한 것으로서, 터빈이 정지되기 전부터 정지 후 터닝되는 시점까지 이를 감시하고, 진단하여 장비에 외부 및 내부기기 동작 상태를 실시간으로 모니터링 상태를 표시해 줌으로써, 설비의 신뢰성을 높이고, 신속한 고장복구가 가능하도록 하는 터빈 터닝기어 시스템의 상태진단장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 발전설비 중 터빈 터닝기어 시스템은 터빈의 정지시 고온에 의한 축의 변형을 방지하게 위하여 즉시 동작되어야 하는 신뢰성이 높이 요구되는 설비이다.
그러나, 이와 같은 터빈 터닝시스템은 불특정한 시간에 동작하는 설비이므로 고장 발생시 제어기기, 전기기기, 기계기기의 복합적인 기기들로 구성되어 있어 복잡하고, 결함 발생시 많은 정비시간이 소요되고 고장해소에 어려움이 있을 뿐만 아니라, 각종 신호 및 접점의 간헐적인 오동작, 부동작으로 인해 원인을 파악하기 어려운 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 종래기술의 문제점을 개선하고자 하여 터빈이 정지되기 전부터 정지 후 터닝되는 시점까지 이를 감시하고, 진단하여 장비에 외부 및 내부기기 동작 상태를 실시간으로 모니터링 상태를 표시해 주도록 하는 터빈 터닝기어 시스템의 상태진단장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 본 발명에 따른 터빈 터닝기어시스템의 상태진단장치를 이동식으로 제작하여 타 기기에 적용이 가능하도록 하며, 시퀀스상의 각종 접점 포인트를 PLC 카드에 연결하여 인식한 후 각 포인트의 현재 상황을 HMI(Human Machine Interface)로 출력함과 동시에 음성 출력하여 경보(Alarm)하도록 하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적을 달성하기 위한 터빈 터닝기어 시스템의 상태진단장치는 발전설비 중 터빈터닝 기어시스템의 터빈이 정지되기 전부터 정지 후 터닝되는 시점까지 동작상태를 감시 및 진단하기 위해 MCC(Motor Control Center) 제어반의 접점상태를 모니터링하는 터빈터닝 기어시스템의 상태진단 장치에 있어서, 상기 MCC의 시퀀스상의 각 접점의 전압신호를 입력하여 PLC프로그램에 의해 현재상태를 출력하는 PLC제어부; 상기 PLC제어부에서 상기 터빈터닝 기어시스템의 결함발생으로 판단될 경우 이에 대하여 설정된 음성으로 출력하여 경보하는 음성출력부; 상기 PLC제어부로부터 출력된 신호에 의해 현재 상태를 사용자 화면에 표시하는 HMI(Human Machine Interface)판넬; 및 상기 HMI판넬에 표시된 현재 상태 데이터를 중앙제어실로 전송하여 화면에 표시하는 중앙제어실 HMI판넬;을 포함하여 구성하되, 상기 PLC제어부, 음성출력부 및 HMI판넬은 하나의 패키지로 이동 가능하도록 결합 구성된 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 PLC제어부는 상기 MCC의 시퀀스상의 각 접점의 전압신호를 입력하는 PLC입력카드; 상기 PLC입력카드를 통해 입력된 전압신호를 인식하여 설정된 프로그램을 통해 현재상황을 판단하는 PLC프로그램부; 및 상기 PLC프로그램부로부터 출력된 현재상황 신호를 상기 HMI 또는 음성출력부로 출력하는 PLC출력카드;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 HMI판넬 및 중앙제어 HMI판넬의 화면은 상기 PLC제어부로부터 출력된 현재 시퀀스상의 접점들의 동작 유무상태를 실시간으로 표시하는 운전화면; 상기 시퀀스 상의 접점들의 순차적인 동작현황을 표시하는 스텝화면; 및 상기 시퀀스 상의 접점들의 현재까지 동작 및 복구된 사항을 표시하는 알람(Alarm)화면;을 포함하여 이루어지며, 상기 HMI판넬의 화면은 PLC 래더 프로그램 기반으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명의 목적을 달성하기 위한 터빈 터닝기어 시스템의 상태진단과정은 발전설비 중 터빈터닝 기어시스템의 터빈이 정지되기 전부터 정지 후 터닝되는 시점까지 동작상태를 감시 및 진단하기 위해 MCC(Motor Control Center) 제어반의 접점상태를 모니터링하는 터빈터닝 기어시스템의 상태진단 방법에 있어서, 상기 MCC 제어반의 각 접점에서 PLC제어부로 입력된 신호가 정상적인 기동조건을 만족하는 상 태인지를 판단하는 제 1 과정; 상기 제 1 과정에서 정상적인 기동조건을 만족된 상태에서 터닝 기어 모터 및 터빈 로터를 회전하기까지의 시퀀스 동작 중 상기 MCC 내부 조건 및 외부 구동조건을 점검하는 제 2 과정; 상기 제 1, 제 2 과정에서의 각 접점의 점검 결과를 HMI 판넬 화면에 시퀀스 화면, 스텝화면 및 알람화면으로 각각 표시하는 제 3 과정; 및 상기 제 1, 제 2 과정에서의 현재 점검상황을 상기 PLC제어부로부터 입력받아 스피커를 통해 음성출력하는 제 4 과정;을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
이와 같이 이루어진 본 발명에 따른 터빈 터닝기어 시스템의 상태진단장치 및 방법은 발전설비 중 터빈터닝 기어시스템의 터빈이 정지되기 전부터 정지 후 터닝 되는 시점까지 이를 감시하고, 진단하여 장비에 외부 및 내부기기 동작 상태를 실시간으로 표현해 줌으로써, 설비의 신뢰성을 높이고, 신속한 고장복구가 용이한 효과가 있다.
또한, 본 발명은 이동식으로 제작하여 타 기기에 적용이 가능하도록 하나의 PLC에 다른 기기를 종류별로 프로그래밍 하고, HMI의 종류별 화면구성으로 통합적인 타기기의 진단이 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명은 발전설비 중 상태감시 및 진단을 하고 있지 않은 모든 단일기기(SCWP, MOP, ESOP, EBOP, SCAF, HFP, LPBP, HPBP, WBVP, CVP, SWCWP, TGOP, MSP, GSCF, MSOP, RSOP, SOVP, IDF, FDF, FWRP, 각종 MOV등.)에 적용이 가능한 효과가 있다.
본 발명의 실시예에 따른 터빈 터닝기어 시스템의 상태진단장치 및 방법은 첨부된 도 1 내지 도 5를 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 터빈 터닝기어 시스템의 상태진단장치의 개략 구성도로서, MCC제어반(110)과, 상기 MCC제어반(110)의 접점신호를 입력받으며, PLC제어부(131~133), 음성출력부(140) 및 HMI판넬(150)로 구성된 상태진단장치(120), 상기 상태진단장치(120)로부터 상태진단 감시데이터를 입력받아 디스플레이하는 중앙제어실 HMI판넬(160)로 구성된다.
상기 상태진단장치(120)는 이동 가능한 하나의 패키지 박스로 구성하며, 입력잭(Jack)을 통해 상기 MCC제어반(110)으로부터의 접점신호를 입력받고, 출력잭(Jack)을 통해 상기 중앙제어실 HMI판넬(160)로 데이터를 출력하도록 구성한다.
여기서, 상태진단장치(120)의 상기 PLC제어부는 상기 상기 MCC제어반(110)의 시퀀스상의 각 접점의 전압신호를 입력하는 PLC입력카드(131)와, 상기 PLC입력카드(131)를 통해 입력된 전압신호를 인식하여 설정된 프로그램을 통해 현재상황을 판단하는 PLC프로그램부(132)와, 상기 PLC프로그램부(132)로부터 출력된 현재상황 신호를 상기 HMI판넬(150) 또는 음성출력부(140)로 출력하는 PLC출력카드(133)로 구성된다.
이와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 터빈 터닝기어 시스템의 상태진단장치 및 그 동작 과정에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 터빈터닝 기어시스템의 터빈이 정지되기 전부터 정지 후 터닝이 되는 시점까지 이를 감시하고 진단하여 외부 및 내부기기 동작 상태를 실시간으로 스피커로 음성출력 및 HMI 화면에 표시하도록 한다.
이를 위해 먼저, 터빈터닝 기어시스템이 기동되기 전 상기 MCC제어반(110)의 각 접점 연결라인을 상태진단장치(120)에 잭으로 연결하고, 각 MCC 제어반(110)의 각 접점은 PLC제어부(131~133) 및 HMI판넬(150)이 감지하게 된다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 PLC제어부서 접점신호를 입력받는 MCC제어반의 각 포인트를 표시한 도로서, 먼저 터빈터닝 기어시스템의 정상적인 기동조건의 만족상태를 점검한다. 즉, MCC, MCCB 및 퓨즈(Fuse) 상태(1)가 정상인지, 오일 압력(Oil Pressure) 상태(5)가 정상인지, 터빈축 예열상태(6)가 정상인지, 선택스위치 자동상태(10), 디스인게이지(Disengage)상태(24) 여부를 점검한다.
상기 정상적인 기동조건이 모두 만족상태 즉, 제로스피드 픽업(Zero Speed Pick-up)(23,11)이 되면, LSSX접점(26)이 동작하며, 피기백모터(Piggy Back Motor)(42-1)가 기동(21)하고, 인게이지 솔레노이드벨브(Engage Solenoid Valve)(22)가 동작하여 인게이지 리미트스위치(Engaged limit switch)(18,24)가 체결되어 TDR접점(11,13)이 동작하여 10초 후 최종 터닝기어모터(42-1)가 기동(20)하여 터빈로터를 회전시키는 구조로 터빈터닝 기어시스템이 이루어져 있다.
이와 같은 일련의 시퀀스 동작 중 제로스피드 픽업(5), 베럴 온도(Barrel Temp)(6), 인게이지 솔레노이드 밸브(21,22), 인게이지 리미트스위치(17,24,27), A82X1A(A82X18) Aux 릴레이(16) 등과 같은 외부 구동 조건들도 모두 MCC제어 반(110)에 집중 되어 있으며, 구동조건의 접점 동작 유무 점검은 전압신호 발생에 의해 하게 된다.
따라서, 시퀀스상의 각종 포인트를 PLC입력카드(131)에 연결되어 전압신호를 인식하고 PLC프로그램부(132)에서 설정된 프로그램에 따라 산출된 접점 상태를 PLC출력카드(133)를 통해 HMI판넬(150)로 출력하게 된다.
상기 현재 접점상태를 HMI판넬(150)로 출력함과 동시에 음성출력부로 출력하여 음성출력부에서 스피커를 통해 해당 상태에 해당하는 안내 음성을 출력하게 된다.
도 3내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 HMI판넬의 화면 표시도로서, 도 3은 터빈터닝 기어모터 상태진단을 위한 운전상태를 표시하는 시퀀스화면의 일 실시도이고, 도 4는 HMI판넬의 화면에 표시된 스텝화면의 일 실시도이고, 도 5는 HMI판넬의 화면에 표시된 알람화면의 일 실시도 이다.
상기 HMI판넬(150)은 PLC 래더 프로그램(PLC Ladder Program)기반으로 구성되며, 상기 PLC출력카드(133)로부터 출력된 각 주소별 출력신호를 입력받아 접점상태에 따른 현재 상황을 화면에 디스플레이하게 된다.
즉, 시퀀스 화면은 도 3에 도시된 바와 같이 HMI판넬(150)의 시퀀스화면으로 현재 시퀀스상의 접점들의 동작 유무상태를 실시간으로 나타내며, 운전 중 동작표시는 붉은 색상으로 표시되며, 비동작시 파란 색상으로 표시된다.
스텝화면은 도 4에 도시된 바와 같이 순차적인 동작현황을 나타내주어 각각 의 접점 상태를 체크할 수 있으며, 한번이라도 동작했던 접점을 빨간색 바탕을 유지하여 인식시킴으로, 간헐적인 접점불량인지, 아니면 전혀 동작하지 않은 불량인지를 판별할 수 있도록 해주며, 리셋(RESET) 버튼을 통해 리셋(RESET) 시킬 수 있다.
각 접점의 온/오프에 따라 스텝화면의 보다 구체적인 화면 표시는 다음 표 1과 같다.
Figure 112009056589635-pat00001
알람화면은 도 5에 도시한 바와 같이 TEST POINT의 동작유무를 확인할 수 있으며, 년/월/일 시/분/초 단위로 발생시간과 내용 및 복구시간을 표시하여 현재까지 동작 및 복구된 상황을 화면을 통해 확인할 수 있도록 해준다.
예를 들어, 터빈이 정지하였는데도 제로 스피드릴레이(LSSX)가 동작하지 못하면 도 3에 도시된 시퀀스 화면에 접점의 색깔이 변하지 않고, 도 4의 스텝화면의 제로 스피드 픽업 항목이 동작하지 않으며, 도 5의 알람화면에는 제로 스피드 픽업 안됨을 표시하고, 동시에 음성출력부(140)를 통해 결함사항을 안내음성으로 출력한다.
또한, MCC 외부기동 조건으로 제로 스피드, 오일 압력, 베럴온도, 선택스위치 모드, 옥스릴레이, 인게이지 솔레노이드 밸브 및 리미트 스위치 등의 상태를 감시하여 현재상황과 규정된 시간 안에 동작하지 못할 경우에 대하여도 HMI화면 및 안내음성으로 출력하도록 한다.
MCC 내부에 문제가 발생했을 경우 즉, TDR1,2 & Aux Contact, LSSX & Aux Contact, 74X & Aux Contact, 42-1,2 & Aux Contact, Connection Jack 등의 MCC제어반 내부에 발생된 문제에 대하여도 HMI화면 및 안내음성으로 출력하도록 한다.
예를 들어, 피기백 모터 MC(Magnetic Contactor)(42-1)의 폐회로 중 코일이 소손되었을 경우 코일의 1차측은 전압신호가 발생하였고, MC Aux Contact(42-1a)의 2차측 전압신호가 발생되지 않으면 코일의 소손으로 인식하는 방식으로 조합하여 MCC 제어반 내부의 각종 기기의 상태를 감시할 수 있도록 한다.
이와 같이 터빈터닝 기어시스템을 실시간으로 감시 및 진단한 결과를 HMI판넬(150), 중앙제어부 HMI판넬(160)을 통해 시퀀스 화면, 스텝화면, 알람화면으로 표시함관 동시에 음성출력부(140)를 통해 안내음성을 출력한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 터빈 터닝기어 시스템의 상태진단장치의 전체 구성도이고,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 MCC제어반의 접점 연결 포인트 표시도이고,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 HMI판넬의 시퀀스 화면 표시도이고,
도 4는 HMI판넬의 스텝화면의 일 실시예를 보인 도이고,
도 5는 HMI판넬의 알람화면의 일 실시예를 보인 도이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
110 : MCC제어반 120 : 상태진단장치
131 : PLC입력카드 132 : PLC프로그램부
133 : PLC출력카드 140 : 음성출력부
150 : HMI판넬 160 : 중앙제어실 HMI판넬

Claims (9)

  1. 발전설비 중 터빈터닝 기어시스템의 터빈이 정지되기 전부터 정지 후 터닝되는 시점까지 동작상태를 감시 및 진단하기 위해 MCC(Motor Control Center) 제어반의 접점상태를 모니터링하는 터빈터닝 기어시스템의 상태진단 장치에 있어서,
    상기 MCC의 시퀀스상의 각 접점의 전압신호를 입력하여 PLC프로그램에 의해 현재상태를 출력하는 PLC제어부;
    상기 PLC제어부에서 상기 터빈터닝 기어시스템의 결함발생으로 판단될 경우 이에 대하여 설정된 음성으로 출력하여 경보하는 음성출력부;
    상기 PLC제어부로부터 출력된 신호에 의해 현재 상태를 사용자 화면에 표시하는 HMI(Human Machine Interface)판넬; 및
    상기 HMI판넬에 표시된 현재 상태 데이터를 중앙제어실로 전송하여 화면에 표시하는 중앙제어 HMI판넬;을 포함하여 구성하되,
    상기 PLC제어부, 음성출력부 및 HMI판넬은 하나의 패키지로 이동 가능하도록 결합 구성된 것을 특징으로 하는 터빈 터닝기어 시스템의 상태진단장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 PLC제어부는 상기 MCC의 시퀀스상의 각 접점의 전압신호를 입력하는 PLC입력카드;
    상기 PLC입력카드를 통해 입력된 전압신호를 인식하여 설정된 프로그램을 통 해 현재상황을 판단하는 PLC프로그램부; 및
    상기 PLC프로그램부로부터 출력된 현재상황 신호를 상기 HMI 또는 음성출력부로 출력하는 PLC출력카드;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 터빈 터닝기어 시스템의 상태진단장치.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 HMI판넬 및 중앙제어 HMI판넬의 화면은 상기 PLC제어부로부터 출력된 현재 시퀀스상의 접점들의 동작 유무상태를 실시간으로 표시하는 운전화면;
    상기 시퀀스 상의 접점들의 순차적인 동작현황을 표시하는 스텝화면; 및
    상기 시퀀스 상의 접점들의 현재까지 동작 및 복구된 사항을 표시하는 알람화면;을 포함하여 이루어지며,
    상기 HMI판넬의 화면은 PLC 래더 프로그램 기반으로 이루어진 것을 특징으로 하는 터빈 터닝기어 시스템의 상태진단장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 스텝화면은 한번이라도 동작했던 접점을 유지시켜 간헐적인 접점불량인지, 동작하지 않았는지를 판별하도록 표시하는 것을 특징으로 하는 터빈 터닝기어 시스템의 상태진단장치.
  6. 발전설비 중 터빈터닝 기어시스템의 터빈이 정지되기 전부터 정지 후 터닝되는 시점까지 동작상태를 감시 및 진단하기 위해 MCC(Motor Control Center) 제어반의 접점상태를 모니터링하는 터빈터닝 기어시스템의 상태진단 방법에 있어서,
    상기 MCC 제어반의 각 접점에서 PLC제어부로 입력된 신호가 정상적인 기동조건을 만족하는 상태인지를 판단하는 제 1 과정;
    상기 제 1 과정에서 정상적인 기동조건을 만족된 상태에서 터닝 기어 모터 및 터빈 로터를 회전하기까지의 시퀀스 동작 중 상기 MCC 내부 조건 및 외부 구동조건을 점검하는 제 2 과정;
    상기 제 1, 제 2 과정에서의 각 접점의 점검 결과를 HMI 판넬 화면에 시퀀스 화면, 스텝화면 및 알람화면으로 각각 표시하는 제 3 과정; 및
    상기 제 1, 제 2 과정에서의 현재 점검상황을 상기 PLC제어부로부터 입력받아 스피커를 통해 음성출력하는 제 4 과정;을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 터빈 터닝기어 시스템의 상태진단방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 과정에서 기동조건의 만족상태는 MCC, MCCB 및 퓨즈상태, 오일압력상태, 터빈축 예열상태, 선택스위치 자동상태, 디스인게이지 상태가 모두 정상일 경우 인 것을 특징으로 하는 터빈 터닝기어 시스템의 상태진단방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
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