KR101824051B1 - 미분기 실시간 상태감시시스템 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 미분기 실시간 상태감시시스템은 화력발전소에서 급탄기로부터 공급되는 석탄을 미분탄으로 분쇄하여 보일러로 공급하기 위한 미분기의 외부에 설치되고 상기 미분기의 실시간 상태감시를 위해 음향방출 진동복합 센서 또는 음향방출 센서를 구비하는 다수의 센서 장치와, 상기 센서로부터 입력되는 신호를 수집하기 위한 데이터 수집장치와, 상기 데이터 수집장치에서 수집된 신호가 네트워크 케이블을 통해 전달되며, 전달된 신호를 분석하여 상기 미분기의 상태를 평가하기 위한 서버 컴퓨터와, 상기 서버 컴퓨터에서 분석된 결과정보를 표출하기 위한 디스플레이를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

미분기 실시간 상태감시시스템 및 그 방법{Pulverizer condition monitoring system for thermal power plant and the condition monitoring method thereof}

본 발명은 미분기 실시간 상태감시시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 화력발전소에서 미분기의 현장 운전 상태를 실시간으로 감시하여 미분기의 결함을 조기에 감지할 수 있는 미분기 실시간 상태감시시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

석탄화력발전소에서 직접연소방식 보일러의 바울형(Bowl Type) 미분기(Pulverizer)는 급탄기(Coal Feeder)로부터 공급되는 석탄(35℃ 내외)이 바울 중앙 부분으로 떨어져 바울의 원심력에 의해 원주방향으로 밀려나면서 그라인딩 롤러(Grinding Roller)와 바울 사이에서 분쇄되어 밀가루처럼 곱게 갈린 미분탄(200 Mesh 입자가 70% 이상)을 연소가 용이하도록 1차 통풍기(PAF)로부터 공급된 고온 공기(340℃ 내외)와 저온 공기(40℃ 내외)를 적절하게 혼합(55~60℃)하여 버너까지 이송하여 보일러 노내에서 완전 연소하도록 하는 설비이다.

도1이 화력발전소의 미분기를 도시한 도면으로서 도면을 참조하여 미분기(100)의 작동을 설명하면 급탄기로 공급되는 석탄이 공급관(10)을 통해 미분기(100) 내부로 공급되어 접시 모양의 바울(bowl)(30)의 중앙부로 낙하하면, 회전모터에 의해 회전하는 바울(30)의 원심력에 의하여 석탄이 바울(30)의 바깥방향으로 밀려 나가면서 그라인딩 롤러(grinding roller)(40)와 바울(30) 사이로 들어가면서 분쇄된다.

바울(30) 아래에서는 예열된 1차 공기를 바울(30) 외측에 구비되는 베인 휠(vane wheel)(50)을 통해 상부로 공급한다. 베인 휠(50)은 1차 공기 공급관(60)으로부터 공급되는 1차 공기의 이송통로로서 바울(30)의 외측에 결합되어 회전하면서 미분기(100) 내부에 선회력을 공급하는 것으로 베인 휠(50)은 회전하면서 미분탄에 선회력을 공급하여 미분탄의 선별과 함께 미분탄과 1차공기의 혼합 역할을 수행하게 된다.

이 때, 미분(微粉)된 석탄은 미분기(100)의 최상부에 위치한 미분탄 분리기에 부딪히면서 공기와 함께 선회하게 되고, 미세하게 분쇄된 미분탄은 가열된 공기의 힘으로 부상하면서 미분기의 배출관(70)을 통해 보일러 버너로 이송되고, 덜 분쇄된 입자가 큰 석탄은 회전모터에 의해 회전하는 분류기 베인(20)을 거쳐 다시 바울(30)로 떨어져 재분쇄된다.

이러한 화력발전소 미분기는 국내에서 500MW급 표준석탄화력을 비롯하여 800MW급 이상의 석탄화력에서도 채택하고 있는 설비이나 운전 중 다양한 이유로 미분기 내에서 점결성이 강한 미분탄이 급탄기(Coal Feeder) 하부 급탄관 내부에 덩어리 상태로 부착되어 있거나 미분기내 특정 부분에 다양한 모양으로 부착된 미분탄 덩어리가 운전 중 일시에 탈락되면서 미분기 불시정지(Trip) 현상이 빈번히 발생하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 미분기의 현장 운전상태를 실시간 감시하여 조기 결함을 감지하고 트렌드를 분석하여 미분기 고장으로 인한 비상 정지 및 발전 출력 감소를 예방하기 위한 미분기 실시간 상태감시시스템 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 미분기 실시간 상태감시시스템은 화력발전소에서 급탄기로부터 공급되는 석탄을 미분탄으로 분쇄하여 보일러로 공급하기 위한 미분기의 외부에 설치되고 상기 미분기의 실시간 상태감시를 위해 음향방출 진동복합 센서 또는 음향방출 센서를 구비하는 다수의 센서 장치와, 상기 센서로부터 입력되는 신호를 수집하기 위한 데이터 수집장치와, 상기 데이터 수집장치에서 수집된 신호가 네트워크 케이블을 통해 전달되며, 전달된 신호를 분석하여 상기 미분기의 상태를 평가하기 위한 서버 컴퓨터(400)와, 상기 서버 컴퓨터에서 분석된 결과정보를 표출하기 위한 디스플레이를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 센서 장치는 상기 미분기에 결합되는 음향도파관을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 센서 장치는 상기 음향도파관에 센서를 고정하기 위한 센서 홀더와, 센서의 손상방지 및 일정 장력을 유지하기 위한 센서 쿠션을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 센서에 전원을 공급하고, 센서에서 입력된 신호에서 노이즈 제거를 위해 필터링하며, 센서에서 입력된 신호를 증폭하여 상기 데이터 수집장치에 신호를 전달하는 시그널 컨디셔너 모듈을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 미분기에는 미분기 내부로 공급되는 석탄이 수용되는 바울의 상측에 구비되어 석탄을 분쇄하기 위한 그라인딩 롤러에 장착되는 댐퍼에 충진되는 가스 압력을 감지하기 위한 압력센서가 구비되어 상기 압력센서에 의해 감지되는 압력신호가 상기 서버 컴퓨터로 전달되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 시스템에서 상기 서버 컴퓨터에는 미분기에 공급되는 석탄 공급량 및 미분기 내부로 공급되는 석탄이 수용되는 바울의 회전속도를 포함하는 발전 운전 신호가 수집되어 전달되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 발전 운전 신호는 미분기 내부로 공급되는 석탄이 수용되는 바울(30)의 상측에 구비되어 석탄을 분쇄하기 위한 그라인딩 롤러에 하중을 가하는 오일 압력, 공기 공급관을 통해 미분기 내로 공급되는 공기 공급량, 및 석탄을 미분기 내부로 공급하는 공급관의 측면에 구비되어 미분화가 덜된 석탄을 바울로 낙하시키기 위해 회전하는 분류기 베인의 회전모터의 전류 정보가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 미분기 실시간 상태감시방법은 화력발전소에서 급탄기로부터 공급되는 석탄을 미분탄으로 분쇄하여 보일러로 공급하기 위한 미분기의 외부에 설치되고 상기 미분기의 실시간 상태감시를 위해 음향방출 진동복합 센서 또는 음향방출 센서를 구비하는 다수의 센서 장치로부터 데이터 수집장치에 신호를 수집하는 단계와, 상기 데이터 수집장치에서 수집된 신호가 네트워크 케이블을 통해 서버 컴퓨터로 전달되며, 전달된 신호를 분석하여 상기 미분기의 상태를 평가하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 미분기에는 미분기 내부로 공급되는 석탄이 수용되는 바울의 상측에 구비되어 석탄을 분쇄하기 위한 그라인딩 롤러에 장착되는 댐퍼에 충진되는 가스 압력을 감지하기 위한 압력센서가 구비되어 상기 압력센서에 의해 감지되는 압력신호가 상기 서버 컴퓨터로 전달되는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 서버 컴퓨터에는 미분기에 공급되는 석탄 공급량 및 미분기 내부로 공급되는 석탄이 수용되는 바울의 회전속도를 포함하는 발전 운전 신호가 수집되어 전달되는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 발전 운전 신호는 미분기 내부로 공급되는 석탄이 수용되는 바울의 상측에 구비되어 석탄을 분쇄하기 위한 그라인딩 롤러에 하중을 가하는 오일 압력, 공기 공급관을 통해 미분기 내로 공급되는 공기 공급량, 및 석탄을 미분기 내부로 공급하는 공급관의 측면에 구비되어 미분화가 덜된 석탄을 바울로 낙하시키기 위해 회전하는 분류기 베인의 회전모터의 전류 정보가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 센서에 의해 수집된 신호에 대해 주파수 대역을 다수의 분할 감시 대역으로 분할하여 분할 대역별로 독립적으로 감시하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 다수의 분할 감시 대역으로 분할하는 단계에서는 0~200kHz 주파수 대역을 0~30kHz, 30~60kHz, 60~90kHz, 90~200kHz의 4개의 분할 감시 대역으로 분할하여 초기 발생하는 고주파수 영역대의 독립적인 감시가 가능한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 4개의 분할 감시 대역별로 데시벨 값에 대해 알람 설정값을 설정하고 분할대역별로 설정값이상으로 일정시간 동안 지속될 경우 알람을 발생시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 각 센서별로 감지된 신호에 기초하여 연산되는 진폭을 이용한 음향방출 신호의 평균 신호 레벨, 음향방출 신호 에너지, 음향방출 신호의 실효값, 진동 신호의 실효값, 진동신호 에너지, 및 진동신호의 속도 실효값 중 적어도 두 개 이상의 연산 처리값을 가지고 비교연산자를 통해 개별적으로 알람을 설정하는 단계를 더 포함하여 고장 유형에 따라 다양한 알람 설정이 가능한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 설정된 알람에 의해 알람이 발생한 위치와 해당 시점의 신호를 보여줄 수 있는 미분기 3차원 위치분석을 수행하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명의 미분기 실시간 상태감시시스템 및 그 방법에 의하면 미분기의 현장 운전 상태를 실시간 감시하여 조기 결함을 감지하고 트렌드를 분석하여 미분기 고장으로 인한 비상 정지 및 발전 출력 감소를 예방하며, 기존의 비계획 정비를 계획정비로 전환하여 설비 유지 보수에 낭비된 불필요한 손실을 줄일 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 미분기 실시간 상태감시시스템 및 그 방법에 의하면 현장 운전원의 순회 점검에 의존하지 않으며, 실시간으로 데이터를 받아 분석함으로써 설비유지 보수를 위한 객관적인 판단을 내릴 수 있는 효과가 있다.

도 1은 석탄화력발전소의 미분기를 도시한 도면이고,
도 2는 본 발명에 따른 미분기 실시간 상태감시시스템에서 미분기에 부착되는 센서의 위치를 표시한 도면이고,
도3은 본 발명에서 미분기에 부착되는 센서장치의 상세도이며,
도4는 본 발명에 따른 미분기 실시간 상태감시시스템의 구성도이고,
도5는 본 발명에서 시그널 컨디셔너 모듈의 구성도이며,
도6은 본 발명에서 계측시스템의 블록다이어그램을 도시한 도면이고,
도7은 미분기 신호값을 실시간으로 분석하고 트렌드화 한 것을 디스플레이 화면에 표시한 것이며,
도8은 본 발명에 따른 미분기 실시간 상태감시시스템에서 주파수 대역을 4개로 구분하여 4분할 감시대역 트렌드를 표시한 도면이고,
도9는 본 발명에 따른 미분기 실시간 상태감시시스템에서 미분기 고장에 따른 알람을 설정한 것을 도시한 도면이며,
도10은 본 발명에서 알람이 발생한 신호의 3차원 위치분석을 보여줄 수 있는 미분기 3차원분석시스템을 보여주는 도면이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 화력발전소의 미분기 실시간 상태감시시스템 및 그 방법을 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 미분기 실시간 상태감시시스템에서 미분기에 부착되는 센서의 위치를 표시한 도면이고, 도3은 본 발명에서 미분기에 부착되는 센서장치의 상세도이며, 도4는 본 발명에 따른 미분기 실시간 상태감시시스템의 구성도이고, 도5는 본 발명에서 시그널 컨디셔너 모듈의 구성도이며, 도6은 본 발명에서 계측시스템의 블록다이어그램을 도시한 도면이고, 도7은 미분기 신호값을 실시간으로 분석하고 트렌드화 한 것을 디스플레이 화면에 표시한 것이다.

먼저 화력발전소 미분기의 전체 구성 및 작동에 대해 도2를 참조하여 설명하면 석탄(원탄)을 분쇄하여 미세한 입자 상태로 보일러에 공급되도록 하고, 배출물질을 분리하는 기능을 수행하는 미분기는 미분기 상부 중앙에 석탄(원탄)을 공급하기 위한 공급관(10)이 수직방향으로 설치되고 그 주위에 미분탄이 배출되는 배출관(70)이 설치된다. 미분기 내부에서 공급관(10)의 측면에는 미분화가 덜된 석탄을 바울(30)로 낙하시키는 회전모터에 의해 회전하는 분류기 베인(20)이 설치된다. 또한, 공급관(10)의 하측에는 공급관(10)을 통해 공급되는 석탄을 수용하고 회전시키는 접시 모양의 바울(30)이 구비되고 따라서 공급관(10)을 통해 바울(30)의 중앙부로 낙하되는 석탄은 바울(30)이 회전모터(미도시) 및 회전모터의 구동력을 전달하는 기어박스(80)에 의해 회전하면서 원심력에 의하여 바깥 방향으로 밀려 나가면서 그라인딩 롤러(Grinding Roller)(40)에 의해 분쇄된다. 그라인딩 롤러(40)는 도시된 바와 같이 저널하우징의 내부에 구비된 축에 연결되고 측면에서 비스듬히 배치되며 3개의 그라인딩 롤러(40)가 일정각도를 이루어 설치되어 바울(30)에 수용된 원탄(석탄)을 그라인딩 롤러(40)와 바울(30) 사이에서 분쇄시켜 미분탄을 형성하게 된다.

그리고, 분쇄된 석탄(미분탄)은 바울(30)의 하측에 설치된 공기 공급관(60)으로부터 공급되는 공기가 바울(30) 외측에 구비되는 베인 휠(vane wheel)(50)을 통해 바울(30)의 상부로 올라가면서 입자가 큰 석탄은 분류기 베인(20)에 의해 바울(30) 위로 떨어져 다시 분쇄되고, 미분탄은 베인 휠(150)을 통해 공급되는 공기와 함께 선회한다. 이 선회 각도와 속도에 따라서 2차로 입자가 큰 미분탄이 분리되어 바울(30) 위로 떨어지고, 미세한 미분탄만 상부의 배출관(70)을 통해 보일러로 공급되게 된다.

이러한 구성을 가지는 미분기에 있어서 본 발명에서의 미분기 실시간 상태감시시스템은 화력발전소에서 급탄기로부터 공급되는 석탄을 미분탄으로 분쇄하여 보일러로 공급하기 위한 미분기의 외부에 설치되고 상기 미분기의 실시간 상태감시를 위해 음향방출 진동복합 센서 또는 음향방출 센서를 구비하는 다수의 센서 장치와, 상기 센서로부터 입력되는 신호를 수집하기 위한 데이터 수집장치(130)와, 상기 데이터 수집장치(130)에서 수집된 신호가 네트워크 케이블을 통해 전달되며, 전달된 신호를 분석하여 상기 미분기의 상태를 평가하기 위한 서버 컴퓨터(400)와, 상기 서버 컴퓨터(400)에서 분석된 결과정보를 표출하기 위한 디스플레이를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서는 미분기의 실시간 상태감시를 위해 미분기에 음향방출 진동복합 센서(또는 음향방출 센서)가 부착되고, 도3에 부착되는 센서 장치가 도시되어 있다.

도3을 참조하여 본 발명에서 미분기에 부착되는 센서장치의 구성을 설명하면 본 발명에서는 미분기에 결합되는 음향도파관(111)(wave guide)과, 센서(115)와, 센서 홀더(112)를 포함하여 구성된다.

음향도파관(111)은 미분기로부터 음향신호가 보다 정확하게 전달되도록 하기 위한 것으로 신호가 이동되는 도파관을 미분기에 결합시켜 이 음향도파관(111)을 통해 신호가 센서로 전달되도록 한다.

센서 홀더(112)는 음향도파관(111)에 센서(115)를 고정하기 위한 것으로 홀더 고정용 나사(113)로 센서(115)를 고정하게 된다.

또한, 본 발명에서의 센서장치에는 센서쿠션(114)이 더 구비된다. 센서쿠션(114)은 완충부재로서 진동으로 인해 센서(115)가 손상되는 것을 방지하고 또한 일정한 장력을 유지하도록 하여 보다 정확한 센서감지가 가능하게 하기 위한 것이다.

도2에서 빨간 원으로 표시된 부분이 이러한 센서장치가 부착되는 위치를 표시한 것이다. 본 실시예에서 센서장치는 미분기의 외측에서 미분탄이 배출되는 배출관(70) 부분, 그라인딩 롤러(40)가 연결되는 저널 외측부분, 베인 휠(50)의 외측 부분, 기어박스(80) 등에 약 5~6개가 설치된다. 이와 같은 센서장치가 미분기의 외측에 다수 개소에 부착되어 실시간 상태감시를 위한 신호를 수집하게 된다.

또한, 본 발명에서는 보다 정확한 상태감시를 위해 음향방출 진동복합 센서가 적용된다. 음향방출 진동복합 센서는 부재로 전달되는 진동을 함께 감지함으로써 초기 이상 증후에 대해 정확한 정보를 수집할 수 있게 된다.

도4는 본 발명에 따른 미분기 실시간 상태감시시스템의 구성도로서 전술한 바와 같은 미분기에 부착되는 센서장치로부터 신호가 수집되면 시그널 컨디셔너(120)에서 신호의 필터링 및 증폭이 이루어지게 된다.

도5는 시그널 컨디셔너(120) 모듈의 구성도로서 여기에서는 음향방출 진동복합 센서 사용을 위한 전원 공급 기능과, 센서에서 입력된 신호에서 노이즈 제거를 위한 필터링, 그리고, 미세한 결함 신호를 증폭하기 위한 증폭 모듈을 포함하고, 본 발명에서는 채널별 간섭을 최소화하기 위한 각 채널별(설치되는 센서의 위치별 구분)로 신호가 분리(절연)되도록 설계된다. 또한, 듀얼밴드 필터를 포함하여 음향진동 복합센서 신호에서 진동신호와 음향방출신호를 분리하여 별도 증폭하게 된다.

이러한 시그널 컨디셔너(120)를 통과한 후 데이터 수집장치에서 신호 수집 및 음향방출 특징 변수를 분석한 다음 중앙제어실의 서버 컴퓨터(400)에 전달된다.

또한, 본 발명에서는 미분기의 상태를 보다 정확하게 분석하기 위해 추가적으로 압력 신호 수집 및 발전 운전 신호를 수집하여 서버 컴퓨터(400)로 전달된다.

압력 신호 수집은 그라인딩 롤러(40)에 설치되는 댐퍼(미도시)의 가스 압력신호로서, 그라인딩 롤러(40)가 괴탄 혹은 불순물에 의하여 튕겨질 때 이 충격을 완화하기 위해 댐퍼가 구비되며 이 댐퍼에는 댐핑유체로서 실린더에 질소 가스가 충진된다. 본 발명에서는 이러한 그라인딩 롤러(40)의 댐핑을 위해 구비되는 댐퍼에 충진된 질소 가스의 압력을 압력센서(210)로 감지하고 이 압력신호를 데이터 수집장치(130)를 거쳐 서버 컴퓨터(400)에 전달하게 된다.

발전 운전 신호는 미분기에 공급되는 석탄 공급량, 그라인딩 롤러(40)의 석탄 분쇄를 돕기 위해 그라인딩 롤러(40)에 연결된 실린더 내부에 주입되어 그라인딩 롤러(40)에 하중을 가하는 오일 압력, 바울(30)의 회전속도, 공기 공급관(60)을 통해 미분기 내로 공급되는 공기 공급량, 바울(30)을 회전시키는 회전모터의 전류, 분류기 베인(20) 회전모터의 전류 등의 신호로 전자기기실의 발전 운전신호 수집부(310)에서 이러한 발전 운전 신호를 수집하여 데이터 수집장치(320)를 거쳐 서버 컴퓨터(400)에 전달되게 된다.

상기와 같이 수집된 모든 신호는 네트워크 케이블을 통해 서버 컴퓨터(400)로 전달되며, 본 발명에서는 이와 같이 미분기에 설치된 음향진동 복합센서 신호 뿐만 아니라 그라인딩 롤러(40)의 댐퍼에 충진되는 질소 가스 압력신호, 및 전술한 발전 운전 신호가 함께 서버 컴퓨터(400)로 전달되고 여기에서 수집된 모든 신호를 종합적으로 분석 및 판단함으로써 보다 정확하게 미분기의 상태를 평가할 수 있게 된다. 또한 필요시 경보를 출력하도록 한다.

도6은 본 발명에서 계측시스템의 블록도로서 도시된 바와 같이 본 발명에서는 보다 정확한 상태감시를 위해 하나의 시스템을 이용하여 음향방출 진동복합 센서의 신호, 롤러 댐퍼의 충진 가스 압력신호, 및 발전 운전 신호를 통합 계측하고 분석하는 시스템으로 구성되며, 음향방출 진동복합 센서의 신호는 하나의 센서에서 입력된 신호를 음향방출 신호와 진동신호로 분리하고 각각의 특징변수를 분석할 수 있게 구성된다.

이와 같이 설치된 각종 센서 및 발전 운전 데이터를 이용하여 미분기 상태 감시를 위한 특징 변수를 연산하고 미분기 고장 데이터베이스와 연산 결과를 비교 평가하여 미분기 건전도를 평가하고 상태 감시를 수행한다.

도7은 서버 컴퓨터(400)에서 미분기 신호값을 실시간으로 분석하고 트렌드화 한 것을 디스플레이에 표출한 것으로 이와 같이 미분기의 실시간 데이터를 취득하여 정상 상태와 비정상상태의 트렌드를 분석하여 미분기의 상태를 감시한다.

한편, 도8 내지 도10은 디스플레이에 표출되는 본 발명에서 수집된 신호의 분석화면을 도시한 것으로, 도8은 본 발명에 따른 미분기 실시간 상태감시시스템에서 주파수 대역을 4개로 구분하여 시간에 따른 4분할 감시대역 트렌드를 표시한 도면이고, 도9는 본 발명에 따른 미분기 실시간 상태감시시스템에서 미분기 고장에 따른 알람을 설정한 것을 도시한 도면이며, 도10은 본 발명에서 알람이 발생한 신호의 3차원 위치분석을 보여줄 수 있는 미분기 3차원분석시스템을 보여주는 도면이다.

도시된 바와 같이 본 발명에서는 음향방출 진동복합 센서에 의해 수집된 신호에 대해 주파수 대역을 4개의 분할 감시 대역으로 분할하여 독립적으로 감시하는데, 0~200kHz 주파수 대역을 0~30kHz, 30~60kHz, 60~90kHz, 90~200kHz의 4개의 분할 감시 대역으로 분할하여 분할 대역별로 독립적으로 감시한다.

도8은 본 발명에 따른 미분기 실시간 상태감시시스템에서 주파수 대역을 Band A(0~30kHz), Band B(30~60kHz), Band C(60~90kHz), Band D(90~200kHz)의 4개로 구분하여 독립적으로 감시하는 화면을 보여주는 도면이다. 본 발명에서는 이와 같이 감시대역을 4개로 구분하여 독립적으로 감시함으로써 결함초기(1mm이하 균열 등)에 발생하는 고주파수 영역대의 독립적인 감시가 가능하여 보다 조기에 결함을 감지할 수 있게 된다.

그리고, 4분할 감시대역별로 데시벨 값에 대해 알람 설정값을 설정하고 대역별로 설정값이상으로 신호의 크기가 일정시간 동안 계속 지속될 경우 알람을 발생시키도록 한다. 또한, 본 발명에서 알람 설정은 각 센서별로 감지된 신호에 기초하여 연산되는 연산 처리 그룹(진폭을 이용한 음향방출 신호의 평균 신호 레벨, 음향방출 신호 에너지, 음향방출 신호의 실효값, 진동 신호의 실효값, 진동신호 에너지, 및 진동신호의 속도 실효값) 중 적어도 두 개 이상의 연산 처리값을 가지고 비교연산자를 통해 개별적으로 알람을 설정한다.

도9는 본 발명에서 미분기 고장에 따른 다양한 알람 설정 조합을 보여주는 도면으로서, 본 발명에서는 센서에 의해 감지된 신호에 기초하여 AE ASL(진폭을 이용한 음향방출 신호의 평균 신호 레벨), AE Energy(음향방출 신호 에너지), AE RMS(음향방출 신호의 실효값), Acc RMS(진동 신호의 실효값), Acc Energy(진동신호 에너지), Acc.VRMS(진동 속도의 실효값)등의 연산 처리된 값을 가지고 비교연산자를 통한 다양한 알람 설정이 가능하여 고장 유형에 따라 개별적으로 알람을 설정하는 것을 도시한 것으로 미분기의 이상상태를 보다 정확하고 빠르게 감지할 수 있다. 알람(Alarm)은 디스플레이 모니터링 화면상에 메시지나 스피커를 통한 소리 등의 방법으로 발생시킨다.

또한, 본 발명에서는 보다 빠르게 이상징후에 대응할 수 있도록 미분기의 이상징후 발생 위치와 해당 시점의 신호를 직관적으로 보여줄 수 있는 미분기 3차원 위치분석을 수행한다. 도10은 알람이 발생한 신호의 3차원 위치분석을 보여줄 수 있는 미분기 3차원분석시스템으로서 알람(Alarm)이 발생한 시점의 신호(도9의 연산 처리된 값)와 3차원 위치분석을 통하여 미분기의 이상징후를 조기에 감지하도록 한다. 따라서, 본 발명에서는 도10에 도시된 바와 같이 초기 이상징후 발생 시 알람을 발생시키고 미분기의 3차원분석을 통하여 보다 빠른 대응이 가능 하도록 한다.

따라서, 전술한 바와 같이 본 발명에서는 감시대역을 200kHz로 확대하고 주파수 영역을 4개로 구분(0~30, 30~60, 60~90, 90~200kHz)하여 독립적으로 감시함으로써 결함 초기에 발생하는 고주파수 영역대를 감지하도록 하고, 또한 각 채널별(센서별) 연산 처리된 값을 가지고 비교연산자를 통한 다양한 알람(Alarm) 설정이 가능하여 고장 유형에 따라 개별적으로 알람을 발생시켜 보다 조기에 감지할 수 있게 된다. 또한, 미분기의 3차원 분석 시스템을 통해 미분기의 이상징후 발생 위치와 해당 시점의 신호를 직관적으로 보여줌으로서 보다 빠르게 이상징후에 대한 분석이 가능하다.

본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

111: 음향도파관 112 : 센서홀더
114 : 센서쿠션 115 : 센서
120 : 시그널 컨디셔너 130 : 데이터 수집장치
210 : 압력센서 310 : 발전운전신호 수집부
320 : 데이터 수집장치 400 : 서버 컴퓨터

Claims (16)

1. 화력발전소에서 급탄기로부터 공급되는 석탄을 미분탄으로 분쇄하여 보일러로 공급하기 위한 미분기의 외부에 설치되고 상기 미분기의 실시간 상태감시를 위해 음향방출신호와 진동신호를 함께 감지하는 음향방출 진동복합 센서를 구비하는 다수의 센서 장치와,
   상기 센서로부터 입력되는 신호를 수집하기 위한 데이터 수집장치(130)와,
   상기 데이터 수집장치(130)에서 수집된 신호가 네트워크 케이블을 통해 전달되며, 전달된 신호를 분석하여 상기 미분기의 상태를 평가하기 위한 서버 컴퓨터(400)와,
   상기 서버 컴퓨터(400)에서 분석된 결과정보를 표출하기 위한 디스플레이를 포함하여 이루어지고,
   상기 센서 장치는 상기 미분기에 결합되는 음향도파관(111), 상기 음향도파관(111)에 센서를 고정하기 위한 센서 홀더(112)와, 센서의 손상방지 및 일정 장력을 유지하기 위한 센서 쿠션(114)을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 미분기 실시간 상태감시시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 음향방출 진동복합 센서에 전원을 공급하고, 센서에서 입력된 신호에서 노이즈 제거를 위해 필터링하며, 센서에서 입력된 신호를 증폭하여 상기 데이터 수집장치에 신호를 전달하고, 듀얼밴드 필터를 포함하여 음향방출 진동복합 센서의 신호에서 음향방출신호와 진동신호를 분리하여 별도로 증폭하는 시그널 컨디셔너(120) 모듈을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 미분기 실시간 상태감시시스템.
3. 제1항에 있어서,
   상기 미분기에는 미분기 내부로 공급되는 석탄이 수용되는 바울(30)의 상측에 구비되어 석탄을 분쇄하기 위한 그라인딩 롤러(40)에 장착되는 댐퍼에 충진되는 가스 압력을 감지하기 위한 압력센서(210)가 구비되어 상기 압력센서(210)에 의해 감지되는 압력신호가 상기 서버 컴퓨터(400)로 전달되는 것을 특징으로 하는 미분기 실시간 상태감시시스템.
4. 제1항에 있어서,
   상기 시스템에서 상기 서버 컴퓨터(400)에는 미분기에 공급되는 석탄 공급량 및 미분기 내부로 공급되는 석탄이 수용되는 바울(30)의 회전속도, 미분기 내부로 공급되는 석탄이 수용되는 바울(30)의 상측에 구비되어 석탄을 분쇄하기 위한 그라인딩 롤러(40)에 하중을 가하는 오일 압력, 공기 공급관(60)을 통해 미분기 내로 공급되는 공기 공급량, 및 석탄을 미분기 내부로 공급하는 공급관(10)의 측면에 구비되어 미분화가 덜된 석탄을 바울(30)로 낙하시키기 위해 회전하는 분류기 베인(20)의 회전모터의 전류 정보를 포함하는 발전 운전 신호가 수집되어 전달되는 것을 특징으로 하는 미분기 실시간 상태감시시스템.
5. 화력발전소에서 급탄기로부터 공급되는 석탄을 미분탄으로 분쇄하여 보일러로 공급하기 위한 미분기의 외부에 설치되고 상기 미분기의 실시간 상태감시를 위해 음향방출신호와 진동신호를 함께 감지하는 음향방출 진동복합 센서를 구비하는 다수의 센서 장치로부터 데이터 수집장치(130)에 신호를 수집하는 단계와,
   상기 데이터 수집장치(130)에서 수집된 신호가 네트워크 케이블을 통해 서버 컴퓨터(400)로 전달되며, 전달된 신호를 분석하여 상기 미분기의 상태를 평가하는 단계를 포함하여 이루어지고,
   상기 센서 장치는 상기 미분기에 결합되는 음향도파관(111), 상기 음향도파관(111)에 센서를 고정하기 위한 센서 홀더(112)와, 센서의 손상방지 및 일정 장력을 유지하기 위한 센서 쿠션(114)을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 미분기 실시간 상태감시방법.
6. 제5항에 있어서,
   상기 신호를 수집하는 단계에서는 시그널 컨디셔너(120) 모듈에 의해 상기 음향방출 진동복합 센서에 전원을 공급하고, 센서에서 입력된 신호에서 노이즈 제거를 위해 필터링하며, 듀얼밴드 필터를 포함하여 음향방출 진동복합 센서의 신호에서 음향방출신호와 진동신호를 분리하고 별도로 증폭하여 상기 데이터 수집장치에 신호를 전달하는 미분기 실시간 상태감시방법.
7. 제5항에 있어서,
   상기 미분기에는 미분기 내부로 공급되는 석탄이 수용되는 바울(30)의 상측에 구비되어 석탄을 분쇄하기 위한 그라인딩 롤러(40)에 장착되는 댐퍼에 충진되는 가스 압력을 감지하기 위한 압력센서(210)가 구비되어 상기 압력센서(210)에 의해 감지되는 압력신호가 상기 서버 컴퓨터(400)로 전달되는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 미분기 실시간 상태감시방법.
8. 제5항에 있어서,
   상기 서버 컴퓨터(400)에는 미분기에 공급되는 석탄 공급량 및 미분기 내부로 공급되는 석탄이 수용되는 바울(30)의 회전속도, 미분기 내부로 공급되는 석탄이 수용되는 바울(30)의 상측에 구비되어 석탄을 분쇄하기 위한 그라인딩 롤러(40)에 하중을 가하는 오일 압력, 공기 공급관(60)을 통해 미분기 내로 공급되는 공기 공급량, 및 석탄을 미분기 내부로 공급하는 공급관(10)의 측면에 구비되어 미분화가 덜된 석탄을 바울(30)로 낙하시키기 위해 회전하는 분류기 베인(20)의 회전모터의 전류 정보를 포함하는 발전 운전 신호가 수집되어 전달되는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 미분기 실시간 상태감시방법.
9. 제5항에 있어서,
   상기 센서에 의해 수집된 신호에 대해 주파수 대역을 다수의 분할 감시 대역으로 분할하여 분할 대역별로 독립적으로 감시하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 미분기 실시간 상태감시방법.
10. 제9항에 있어서,
    상기 다수의 분할 감시 대역으로 분할하는 단계에서는 0~200kHz 주파수 대역을 0~30kHz, 30~60kHz, 60~90kHz, 90~200kHz의 4개의 분할 감시 대역으로 분할하여 초기 발생하는 고주파수 영역대의 독립적인 감시가 가능한 것을 특징으로 하는 미분기 실시간 상태감시방법.
11. 제10항에 있어서,
    상기 4개의 분할 감시 대역별로 데시벨 값에 대해 알람 설정값을 설정하고 분할대역별로 설정값이상으로 일정시간 동안 지속될 경우 알람을 발생시키는 것을 특징으로 하는 미분기 실시간 상태감시방법.
12. 제5항에 있어서,
    각 센서별로 감지된 신호에 기초하여 연산되는 진폭을 이용한 음향방출 신호의 평균 신호 레벨, 음향방출 신호 에너지, 음향방출 신호의 실효값, 진동 신호의 실효값, 진동신호 에너지, 및 진동신호의 속도 실효값 중 적어도 두 개 이상의 연산 처리값을 가지고 비교연산자를 통해 개별적으로 알람을 설정하는 단계를 더 포함하여 고장 유형에 따라 다양한 알람 설정이 가능한 것을 특징으로 하는 미분기 실시간 상태감시방법.
13. 제12항에 있어서,
    상기 설정된 알람에 의해 알람이 발생한 위치와 해당 시점의 신호를 보여줄 수 있는 미분기 3차원 위치분석을 수행하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 미분기 실시간 상태감시방법.
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