KR102056918B1 - Blade gap measurement and position correction system for gas turbine and blade gap measurement and correction method using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가스터빈의 블레이드 간극 측정 및 보정 시스템과 이를 이용한 블레이드 간극 측정 및 보정 방법에 관한 것으로, 케이싱의 절대변위와 베어링의 절대변위를 측정비교하여 간단하게 블레이드의 간극값을 산출하고 블레이드의 간극을 조절할 수 있는 효과가 있다. The present invention relates to a blade gap measurement and correction system of a gas turbine, and a blade gap measurement and correction method using the same. The absolute value of the casing and the absolute displacement of the bearing are measured and compared to simply calculate the blade gap value and the blade gap. There is an effect that can be adjusted.

Figure R1020180034846
Figure R1020180034846

Description

가스터빈의 블레이드 간극 측정 및 보정 시스템과 이를 이용한 블레이드 간극 측정 및 보정 방법{Blade gap measurement and position correction system for gas turbine and blade gap measurement and correction method using the same}Blade gap measurement and position correction system for gas turbine and blade gap measurement and correction method using the same}

본 발명은 가스터빈의 블레이드 간극 측정 및 보정 시스템과 이를 이용한 블레이드 간극 측정 및 보정 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 케이싱의 절대변위와 베어링의 절대변위를 측정비교하여 블레이드의 간극값을 산출하고 블레이드의 간극을 조절할 수 있는 시스템 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a blade gap measurement and correction system of a gas turbine and a blade gap measurement and correction method using the same, and more specifically, to calculate a blade gap value by measuring and comparing the absolute displacement of the casing and the absolute displacement of the bearing. It relates to a system and method that can adjust the gap of the.

일반적으로 터빈(turbine)은 가스(gas), 스팀(steam) 등 유체의 열에너지를 기계에너지인 회전력으로 변환하는 동력발생 장치로, 유체에 의해 축회전되도록 복수 개의 회전익(bucket)을 포함하는 로터(rotor)와, 로터의 둘레를 감싸며 설치되고 복수 개의 고정익(diaphram)이 구비된 케이싱(casing)을 포함하고 있다.In general, a turbine is a power generating device that converts thermal energy of a fluid, such as gas and steam, into rotational force, which is mechanical energy, and includes a rotor including a plurality of buckets to be axially rotated by the fluid. rotor and a casing installed around the rotor and provided with a plurality of diaphragms.

여기서, 가스터빈은 압축기 섹션와 연소기 및 터빈 섹션을 포함하여 구성되고, 압축기 섹션의 회전에 의해 외부 공기가 흡입, 압축된 후 연소기로 보내지고, 연소기에서 압축공기와 연료의 혼합에 의해 연소가 이루어진다. 연소기에서 발생된 고온·고압의 가스는 터빈 섹션을 통과하면서 터빈의 로터를 회전시켜 발전기를 구동시킨다.Here, the gas turbine comprises a compressor section, a combustor and a turbine section, the outside air is sucked in and compressed by the rotation of the compressor section, and then is sent to the combustor, where combustion occurs by mixing compressed air and fuel in the combustor. The hot, high pressure gas generated by the combustor passes through the turbine section and rotates the rotor of the turbine to drive the generator.

가스터빈의 작동에 있어서, 블레이드 팁(blade tip)의 단부와 케이싱의 내부면과의 간극 유지가 중요하다. 만약 간극 유지가 제대로 되지 않으면, 블레이드 팁의 단부가 케이싱의 내부면에 닿아 마모, 손상이 발생될 수 있다. 이는 가스터빈의 동력효율을 저하시키는 원인으로 작용한다. 또한, 간극 유지가 되지 않으면, 진동이 발생하여 가스터빈을 불시 정지해야 하고, 이로 인해 발전사에 손실이 발생한다. In operation of the gas turbine, it is important to maintain a gap between the end of the blade tip and the inner surface of the casing. If the gap is not maintained properly, the tip of the blade tip may contact the inner surface of the casing, causing wear and damage. This acts as a cause of lowering the power efficiency of the gas turbine. In addition, if the gap is not maintained, vibrations occur and the gas turbine must be stopped temporarily, resulting in loss in power generation.

이러한 문제를 방지하기 위해 종래에는 도 1과 같이 케이싱(2)에 구멍을 가공하고 센서(6)를 내장하고 로터디스크(3)의 외주면에 장착되는 버킷의 블레이드(5) 팁 단부와 케이싱(2)의 내부면과의 간극을 측정하였다. 가스터빈에서 버킷의 블레이드(5)와 다이아프램(diaphram)의 베인(vane)은 교대로 배치되어 있다. In order to prevent such a problem, a tip of the blade 5 of the bucket and the casing 2 which are conventionally drilled in the casing 2, the sensor 6 is built in, and mounted on the outer circumferential surface of the rotor disk 3, as shown in FIG. The gap with the inner surface of the) was measured. In the gas turbine the blades 5 of the bucket and the vanes of the diaphragms are alternately arranged.

도 2를 참고하면, 블레이드의 간극(D)를 측정하기 위해서는 우선 로터디스크(3)의 중심과 케이싱(2)의 내부면의 간격(C), 로터디스크(3)의 반경(R), 블레이드(5)의 길이(B)에 대한 수치가 요구된다. Referring to FIG. 2, in order to measure the gap D of the blade, first, the distance C between the center of the rotor disk 3 and the inner surface of the casing 2, the radius R of the rotor disk 3, and the blades are measured. A numerical value for the length B of (5) is required.

간격(C)에서 로터디스크(3)의 반경(R)과 블레이드(5)의 길이(B)를 제외하면, 블레이드(5)의 간극(D)가 산출된다. 센서(6)는 실시간 간극값을 측정하고, 제어부(7)는 실시간 측정된 간극값과 기설정된 간극값을 비교하여, 가스터빈의 작동에 무리가 없는 간극 허용범위내인지 여부를 판단한다. Except for the radius R of the rotor disk 3 and the length B of the blade 5 in the interval C, the gap D of the blade 5 is calculated. The sensor 6 measures the real-time gap value, and the control unit 7 compares the real-time measured gap value with a predetermined gap value, and determines whether or not it is within a gap allowable range for operation of the gas turbine.

그런데 이러한 방식은 케이싱(2)에 센서(6)를 설치하기 위한 구멍을 내야하는 한계가 있다. However, this method has a limitation in that a hole for installing the sensor 6 in the casing 2 must be made.

미국특허 공개번호:2017-0067360United States Patent Publication Number: 2017-0067360

본 발명은 상기와 같이 관련 기술분야의 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 케이싱의 절대변위와 베어링의 절대변위를 측정비교하여 블레이드의 간극값을 산출하고 블레이드의 간극을 조절할 수 있는 시스템 및 방법를 제공하는 데에 있다.The present invention has been made to solve the problems in the related art as described above, an object of the present invention is to calculate the gap value of the blade and to adjust the blade gap by measuring the absolute displacement of the casing and the absolute displacement of the bearing To provide a system and method.

상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명은 가스터빈의 블레이드 간극 측정 및 보정 시스템에 관한 것으로, 케이싱에 연계되고, 상기 케이싱의 절대변위를 측정하는 케이싱 변위 측정센서;와, 베어링에 연계되고, 상기 베어링의 절대변위를 측정하는 베어링 변위 측정센서; 및, 상기 케이싱 변위 측정센서 및 상기 베어링 변위 측정센서와 연계되고, 상기 케이싱의 절대변위와 상기 베어링의 절대변위를 비교하여 블레이드의 간극을 측정하고 보정하는 제어부;를 포함할 수 있다. The present invention for achieving the above object relates to a blade gap measurement and correction system of the gas turbine, and is connected to the casing, the displacement measurement sensor for measuring the absolute displacement of the casing; and is connected to the bearing, A bearing displacement measuring sensor for measuring an absolute displacement of the bearing; And a control unit connected to the casing displacement measuring sensor and the bearing displacement measuring sensor and measuring and correcting a gap of the blade by comparing the absolute displacement of the casing with the absolute displacement of the bearing.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 케이싱 변위 측정센서는 상기 케이싱의 압축기 섹션에 배치될 수 있다. Further, in the embodiment of the present invention, the casing displacement measuring sensor may be disposed in the compressor section of the casing.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 케이싱 변위 측정센서는 다방향 위치센서이고, 상기 케이싱의 길이방향 및 방사방향 변위값을 측정할 수 있다. In addition, in the embodiment of the present invention, the casing displacement measuring sensor is a multi-directional position sensor, it is possible to measure the longitudinal and radial displacement values of the casing.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 베어링은 로터의 단부에 배치되는 저널-스러스트 베어링이고, 상기 베어링 변위 측정센서는 로터의 축방향 및 방사방향 변위값을 측정할 수 있다. In addition, in the embodiment of the present invention, the bearing is a journal thrust bearing disposed at the end of the rotor, and the bearing displacement measuring sensor may measure the axial and radial displacement values of the rotor.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 제어부는, 상기 케이싱의 절대변위와 상기 베어링의 절대변위를 측정하는 변위측정부; 및, 상기 변위측정부에서 측정한 상기 케이싱의 절대변위값과 상기 베어링의 절대변위값을 비교하여 변위차를 산정하고, 상기 변위차를 상기 블레이드의 간극값으로 환산하는 비교환산부;를 포함할 수 있다. In addition, in the embodiment of the present invention, the control unit, the displacement measuring unit for measuring the absolute displacement of the casing and the absolute displacement of the bearing; And a comparison conversion unit for calculating a displacement difference by comparing the absolute displacement value of the casing measured by the displacement measuring unit with the absolute displacement value of the bearing, and converting the displacement difference into a gap value of the blade. Can be.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 변위측정부는, 상기 케이싱 변위 측정센서와 연계되며, 상기 케이싱의 절대변위값을 측정하는 케이싱 변위 측정모듈; 및, 상기 베어링 변위 측정센서와 연계되며, 상기 베어링의 절대변위값을 측정하는 베어링 변위 측정모듈;을 포함할 수 있다. In addition, in the embodiment of the present invention, the displacement measuring unit is connected to the casing displacement measuring sensor, the casing displacement measuring module for measuring the absolute displacement value of the casing; And a bearing displacement measuring module connected to the bearing displacement measuring sensor and measuring an absolute displacement value of the bearing.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 비교환산부는, 상기 케이싱의 절대변위와 상기 베어링의 절대변위를 비교하고, 변위차를 산정하는 변위값 비교모듈; 및, 상기 변위값 비교모듈에서 산정된 변위차를 상기 블레이드의 간극값으로 환산하는 간극값 환산모듈;을 포함할 수 있다. In addition, in the embodiment of the present invention, the comparison conversion unit, displacement value comparison module for comparing the absolute displacement of the casing and the absolute displacement of the bearing, and calculates the displacement difference; And a gap value conversion module for converting the displacement difference calculated by the displacement value comparison module into a gap value of the blade.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 블레이드의 간극을 조절하기 위해, 상기 케이싱의 위치를 조정하는 위치조정유닛;을 더 포함할 수 있다. In addition, the embodiment of the present invention may further include a positioning unit for adjusting the position of the casing, in order to adjust the gap of the blade.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 제어부는, 상기 케이싱의 위치조정값을 산정하고, 상기 위치조정유닛을 작동하는 위치조정부;를 더 포함할 수 있다. In addition, in the embodiment of the present invention, the control unit may calculate a position adjustment value of the casing, the position adjustment unit for operating the position adjustment unit; may further include a.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 위치조정부는, 상기 케이싱을 지지하는 장치프레임상에 배치되고, 상기 케이싱의 수평방향 위치를 조정하는 제1 유압장치; 및, 상기 케이싱을 지지하는 장치프레임상에 배치되고, 상기 케이싱의 상하방향 위치를 조정하는 제2 유압장치;를 포함할 수 있다. In addition, in the embodiment of the present invention, the position adjusting portion is disposed on the device frame for supporting the casing, the first hydraulic device for adjusting the horizontal position of the casing; And a second hydraulic device disposed on an apparatus frame for supporting the casing, and configured to adjust a vertical position of the casing.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 위치조정부는, 상기 간극값 환산모듈에서 환산된 블레이드의 간극값을 상기 케이싱의 위치조정값으로 산정하는 조정값 판단모듈;를 포함할 수 있다. In addition, in the embodiment of the present invention, the position adjustment unit may include an adjustment value determination module for calculating the gap value of the blade converted in the gap value conversion module as the position adjustment value of the casing.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 위치조정부는, 상기 조정값 판단모듈에서 산정된 위치조정값을 기준으로 상기 위치조정유닛을 구동하는 구동모듈;을 더 포함할 수 있다. In addition, in the embodiment of the present invention, the position adjusting unit may further include a driving module for driving the position adjusting unit based on the position adjusting value calculated by the adjusting value determining module.

본 발명은 블레이드 간극 측정 및 보정 방법에 관한 것으로, 케이싱의 절대변위값을 측정하는 단계;와, 베어링의 절대변위값을 측정하는 단계;와, 측정된 상기 케이싱의 절대변위값과 상기 베어링의 절대변위값을 비교하는 단계; 및, 상기 비교된 변위차를 블레이드의 간극값으로 환산하는단계;를 포함할 수 있다. The present invention relates to a blade clearance measurement and correction method, comprising: measuring an absolute displacement value of a casing; and measuring an absolute displacement value of a bearing; and the measured absolute displacement value of the casing and an absolute value of the bearing. Comparing the displacement values; And converting the compared displacement difference into a gap value of a blade.

또한, 본 발명의 실시예에서는 환산된 블레이드의 간극값과 기설정된 블레이드의 간극 허용범위를 비교하는 단계;를 더 포함할 수 있다. In addition, the exemplary embodiment of the present invention may further include comparing the gap value of the converted blade with the gap allowance of the preset blade.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 환산된 블레이드의 간극값이 기설정된 블레이드의 간극 허용범위를 초과하는 경우, 초과여부를 알려주는 알람단계;를 더 포함할 수 있다.In addition, the exemplary embodiment of the present invention may further include an alarm step of notifying whether or not the gap value of the converted blade exceeds the preset tolerance range of the blade.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 알람단계 이후에, 가스터빈의 작동을 정지하는 단계;를 더 포함할 수 있다. In addition, in the embodiment of the present invention, after the alarm step, the step of stopping the operation of the gas turbine; may further include.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 환산된 블레이드의 간극값과 기설정된 블레이드의 간극 영점값을 비교하고, 상기 케이싱의 위치 조정값을 산정하는 단계;를 더 포함할 수 있다. The method may further include comparing a gap value of the converted blade with a gap zero value of a predetermined blade, and calculating a position adjustment value of the casing.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 산정된 위치조정값을 기준으로 상기 케이싱의 위치를 조정하는 단계;를 더 포함할 수 있다. In addition, the embodiment of the present invention may further include adjusting the position of the casing on the basis of the calculated position adjustment value.

본 발명에 따르면, 케이싱의 절대변위와 베어링의 절대변위를 측정비교하여, 변위차를 통해 블레이드의 간극값을 산출할 수 있다. According to the present invention, by comparing the absolute displacement of the casing and the absolute displacement of the bearing, it is possible to calculate the gap value of the blade through the displacement difference.

기설정된 블레이드의 간극 허용범위를 초과하는 경우에는 유압장치와 같은 위치조정장치를 활용하여 케이싱의 위치를 재설정함으로써, 블레이드의 간극값을 보정할 수 있다. 이때 조정값은 간극값을 환산하여 산출하게 된다. When the clearance allowance range of the predetermined blade is exceeded, the clearance gap of the blade can be corrected by repositioning the casing by utilizing a positioning device such as a hydraulic device. At this time, the adjustment value is calculated by converting the gap value.

이는 궁극적으로 블레이드의 간극값이 일정범위내에서 유지되도록 하여 가스터빈의 마모, 손상을 방지하고 동력효율을 높일 수 있다. This ultimately allows the blade gap to be maintained within a certain range to prevent wear and damage to the gas turbine and to increase power efficiency.

도 1은 종래 블레이드의 간극값을 측정하는 방식을 나타낸 도면.
도 2는 종래 블레이드의 간극값을 측정하기 위한 기본수치를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명이 적용된 가스터빈의 구조를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 대한 제어구성도.
도 5는 본 발명에 대한 제어순서도.
도 6은 본 발명에 따른 블레이드의 간극값을 측정하기 위한 기본수치 및 센서 위치를 나타낸 도면.
도 7은 본 발명에 따른 케이싱의 위치조정방식을 나타낸 도면.
1 is a view showing a method of measuring the gap value of a conventional blade.
2 is a view showing a basic value for measuring the gap value of a conventional blade.
Figure 3 is a view showing the structure of the gas turbine to which the present invention is applied.
Figure 4 is a control block diagram for the present invention.
5 is a control flowchart for the present invention.
6 is a view showing the basic value and the sensor position for measuring the gap value of the blade according to the present invention.
7 is a view showing a position adjustment method of the casing according to the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 가스터빈의 블레이드 간극 측정 및 보정 시스템과 이를 이용한 블레이드 간극 측정 및 보정 방법의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하도록 한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail preferred embodiments of the blade gap measurement and correction system and the blade gap measurement and correction method of the gas turbine according to the present invention.

본 발명에 대한 설명에 앞서 가스터빈(10)의 구성에 대해 도면을 참조하여 설명한다.Prior to the description of the present invention, the configuration of the gas turbine 10 will be described with reference to the drawings.

첨부된 도 1을 참조하면, 가스터빈은 기본적으로 외관을 형성하는 케이싱(casing;20), 공기를 압축하는 압축기 섹션(compressor section;40), 공기를 연소하는 연소기(combuster;50), 연소된 가스를 이용하여 발전하는 터빈섹션(turbine section;60), 배기가스를 배출하는 디퓨져(diffuser;70) 및 압축기섹션(40)과 터빈섹션(60)을 연결하여 회전동력을 전달하는 로터(rotor;30)를 포함하여 구성될 수 있다. Referring to FIG. 1, the gas turbine basically includes a casing 20 for forming an appearance, a compressor section 40 for compressing air, a combustor 50 for combusting air, and a combustor. A turbine section 60 generating power using gas, a diffuser 70 exhausting exhaust gas, and a rotor connecting the compressor section 40 and the turbine section 60 to transmit rotational power; 30).

열역학적으로 가스터빈의 상류측에 해당하는 압축기 섹션(compressor section)으로는 외부의 공기가 유입되어 단열압축 과정을 거치게 된다. 압축된 공기는 연소기 섹션(combuster section)으로 유입되어 연료와 혼합되어 등압연소 과정을 거치고, 연소가스는 가스터빈의 하류측에 해당하는 터빈 섹션(turbine section)으로 유입되어 단열팽창 과정을 거치게 된다.Thermodynamically, the compressor section corresponding to the upstream side of the gas turbine receives external air and undergoes adiabatic compression. Compressed air enters the combustor section, mixes with fuel and undergoes isothermal combustion, and combustion gas flows into the turbine section, downstream of the gas turbine, and undergoes adiabatic expansion. .

공기의 흐름 방향을 기준으로 설명하면, 상기 케이싱(20)의 전방에 압축기 섹션(40)이 위치하고, 후방에 터빈 섹션(60)이 구비된다. Referring to the flow direction of the air, the compressor section 40 is located in front of the casing 20, the turbine section 60 is provided at the rear.

상기 압축기 섹션(40)과 상기 터빈 섹션(60)의 사이에는 상기 터빈 섹션(60)에서 발생된 회전토크를 상기 압축기 섹션(40)로 전달하는 토크튜브(30b)이 구비된다. Between the compressor section 40 and the turbine section 60 is provided with a torque tube 30b for transmitting the rotational torque generated in the turbine section 60 to the compressor section 40.

상기 압축기 섹션(40)에는 복수(예를 들어 14매)의 압축기 로터 디스크(40a)이 구비되고, 상기 각각의 압축기 로터 디스크(40a)들은 타이로드(30a)에 의해서 축 방향으로 이격되지 않도록 체결된다. The compressor section 40 is provided with a plurality (for example 14) of compressor rotor disks 40a, and each of the compressor rotor disks 40a is fastened so as not to be spaced in the axial direction by the tie rods 30a. do.

상기 각각의 압축기 로터 디스크(40a) 중앙을 상기 타이로드(30a)이 관통한 상태로 서로 축 방향을 따라서 정렬되어 있다. 상기 압축기 로터 디스크(40a)의 외주부 부근에는 이웃한 로터 디스크에 상대 회전이 불가능하도록 결합되는 플랜지(미도시)가 축 방향으로 돌출되게 형성된다.The centers of the respective compressor rotor disks 40a are aligned in the axial direction with each other while the tie rods 30a penetrate. In the vicinity of the outer circumference of the compressor rotor disk 40a, a flange (not shown) coupled to a neighboring rotor disk to prevent relative rotation is formed to protrude in the axial direction.

상기 압축기 로터 디스크(40a)의 외주면에는 복수 개의 블레이드(blade;40b)(또는 bucket으로 지칭)가 방사상으로 결합되어 있다. 상기 각각의 블레이드(40b)은 도브 테일부(미도시)를 구비하여 상기 압축기 로터 디스크(40a)에 체결된다.A plurality of blades 40b (or buckets) are radially coupled to the outer circumferential surface of the compressor rotor disk 40a. Each blade 40b has a dove tail portion (not shown) to be fastened to the compressor rotor disk 40a.

도브 테일부의 체결방식은 탄젠셜 타입(tangential type)과 액셜 타입(axial type)이 있다. 이는 상용되는 가스터빈의 필요 구조에 따라 선택될 수 있다. 경우에 따라서는, 상기 도브 테일외의 다른 체결장치를 이용하여 상기 압축기 블레이드(40b)을 압축기 로터 디스크(40a)에 체결할 수 있다.The dovetail part may be of a tangential type and an axial type. This may be selected according to the required structure of a commercially available gas turbine. In some cases, the compressor blade 40b may be fastened to the compressor rotor disk 40a using a fastening device other than the dovetail.

이때 케이싱(20) 중 압축기 섹션(40)의 내주면에는 상기 압축기 블레이드(40b)의 상대 회전운동에 대한 베인(미도시)(또는 노즐이라 지칭)이 다이아프램(미도시)상에 장착되며 배치될 수 있다. At this time, the inner circumferential surface of the compressor section 40 of the casing 20 has a vane (or nozzle) for the relative rotational movement of the compressor blade 40b to be mounted on the diaphragm (not shown). Can be.

상기 타이로드(30a)은 상기 복수 개의 압축기 로터 디스크(40a)들의 중심부를 관통하도록 배치되어 있으며, 일측 단부는 최상류측에 위치한 압축기 로터 디스크(40a) 내에 체결되고, 타측 단부는 상기 토크튜브(30b)에 고정된다. The tie rod 30a is disposed to penetrate through the centers of the plurality of compressor rotor disks 40a, one end of which is fastened in the compressor rotor disk 40a positioned at the most upstream side, and the other end of the torque tube 30b. It is fixed to).

상기 타이로드(30a)의 형태는 가스터빈에 따라 다양한 구조로 이뤄질 수 있으므로, 반드시 도면에 제시된 형태로 한정될 것은 아니다. The tie rod 30a may be formed in various structures according to gas turbines, and is not necessarily limited to the form shown in the drawings.

하나의 타이로드(30a)이 압축기 로터 디스크(40a)의 중앙부를 관통하는 형태를 가질 수도 있고, 복수 개의 타이로드(30a)이 원주상으로 배치되는 형태를 가질 수도 있으며, 이들의 혼용도 가능하다.One tie rod 30a may have a form penetrating the central portion of the compressor rotor disk 40a, and a plurality of tie rods 30a may be arranged in a circumferential shape, and a mixture thereof may be used. .

도시되지는 않았으나, 가스 터빈의 압축기에는 유체의 압력을 높이고 난 후 연소기 입구로 들어가는 유체의 유동각을 설계 유동각으로 맞추기 위하여 디퓨저의 다음 위치에 가이드깃 역할을 하는 베인이 설치될 수 있으며, 이를 디스윌러(desworler)라고 한다.Although not shown, the compressor of the gas turbine may be provided with a vane serving as a guide vane at the next position of the diffuser to increase the pressure of the fluid and then adjust the flow angle of the fluid entering the combustor to the design flow angle. It is called a desworler.

상기 연소기(50)에서는 유입된 압축공기를 연료와 혼합, 연소시켜 높은 에너지의 고온, 고압 연소가스를 만들어 내며, 등압 연소과정으로 연소기(50) 및 터빈 섹션(60)의 부품이 견딜 수 있는 내열한도까지 연소가스온도를 높이게 된다.The combustor 50 mixes and combusts the introduced compressed air with fuel to produce a high-temperature, high-pressure combustion gas with high energy, and heat resistance that the components of the combustor 50 and the turbine section 60 can withstand during the isostatic combustion process. The combustion gas temperature is raised to the limit.

가스터빈의 연소시스템을 구성하는 연소기(50)은 셀 형태로 형성되는 케이싱(20) 내에 다수가 배열될 수 있다. The combustor 50 constituting the combustion system of the gas turbine may be arranged in the casing 20 formed in the form of a cell.

한편, 일반적으로 터빈 섹션(60)에서는 연소기(50)에서 나온 고온, 고압의 연소가스가 팽창하면서 터빈 섹션(60)의 회전날개에 충동, 반동력을 주어 기계적인 에너지로 변환한다.On the other hand, in the turbine section 60, the high-temperature, high-pressure combustion gas from the combustor 50 expands and imparts impulse and reaction force to the rotor blades of the turbine section 60 to convert it into mechanical energy.

터빈 섹션(60)에서 얻은 기계적 에너지는 압축기 섹션(40)에서 공기를 압축하는데 필요한 에너지로 공급되며 나머지는 발전기를 구동하는데 이용되어 전력을 생산하게 된다.The mechanical energy obtained in the turbine section 60 is supplied with the energy required to compress the air in the compressor section 40 and the rest is used to drive the generator to produce power.

상기 터빈 섹션(60)에는 차실 내에 복수의 정익 및 동익이 교대로 배치 형성되어 구성되어 있고, 연소 가스에 의해 동익을 구동시킴으로써 발전기가 연결되는 출력축을 회전 구동시키고 있다. The turbine section 60 is configured by alternately arranging a plurality of vanes and rotor blades in a vehicle compartment, and rotationally driving an output shaft to which a generator is connected by driving the rotor blades by combustion gas.

이를 위해, 상기 터빈 섹션(60)에는 복수의 터빈 로터 디스크(60a)이 구비된다. 상기 각각의 터빈 로터 디스크(60a)은 기본적으로는 상기 압축기 로터 디스크(40a)과 유사한 형태를 갖는다. To this end, the turbine section 60 is provided with a plurality of turbine rotor disks 60a. Each turbine rotor disk 60a basically has a form similar to the compressor rotor disk 40a.

상기 터빈 로터 디스크(60a) 역시 이웃한 터빈 로터 디스크(60a)과 결합되기 위한 구비한 플랜지(미도시)를 구비하고, 방사상으로 배치되는 복수 개의 터빈 블레이드(60b)(또는 bucket으로 지칭)를 포함한다. 상기 터빈 블레이드(60b) 역시 도브테일 방식으로 상기 터빈 로터 디스크(60a)에 결합될 수 있다.The turbine rotor disk 60a also has a provided flange (not shown) for coupling with a neighboring turbine rotor disk 60a and includes a plurality of radially disposed turbine blades 60b (or buckets). do. The turbine blade 60b may also be coupled to the turbine rotor disk 60a in a dovetail manner.

이때 케이싱(20) 중 터빈 섹션(60)의 내주면에는 상기 터빈 블레이드(60b)의 상대 회전운동에 대한 베인(미도시)(또는 노즐이라 지칭)이 다이아프램(미도시)상에 장착되며 배치될 수 있다. At this time, the inner circumferential surface of the turbine section 60 of the casing 20 is a vane (not shown) (or nozzle) for the relative rotational movement of the turbine blade 60b is mounted on the diaphragm (not shown) Can be.

상기와 같은 구조를 갖는 가스터빈에 있어서, 유입된 공기는 압축기 섹션(40)에서 압축되고, 연소기(50)에서 연소된 후, 터빈 섹션(60)로 이동되어 발전 구동하고, 디퓨저(70)을 통해 대기중으로 배출된다.In the gas turbine having the structure as described above, the inlet air is compressed in the compressor section 40, combusted in the combustor 50, and then moved to the turbine section 60 to generate and drive the diffuser 70. Through the atmosphere.

여기서, 상기 토크튜브(30b), 압축기 로터 디스크(40a), 압축기 블레이드(60b), 터빈 로터 디스크(60a), 터빈 블레이드(60b), 타이로드(30a) 등은 회전 구성요소로서 일체로 로터(30) 또는 회전체라고 지칭될 수 있다. 그리고 케이싱(20), 베인(vane;미도시), 다이아프램(diaphram;미도시) 등은 비회전 구성요소로서 일체로 스테이터(stator) 또는 고정체라고 지칭될 수 있다. Here, the torque tube 30b, the compressor rotor disk 40a, the compressor blade 60b, the turbine rotor disk 60a, the turbine blade 60b, the tie rod 30a, and the like are integrally formed as a rotating component. 30) or a rotating body. The casing 20, vanes (not shown), diaphragms (not shown), and the like may be referred to as stators or fixtures as a non-rotating component.

가스터빈에 대한 일반적인 한 형태의 구조는 상기와 같으며, 이하에서는 이러한 가스터빈에 적용되는 본 발명에 대해 설명하도록 한다.One general structure of a gas turbine is as described above, and the following describes the present invention applied to such a gas turbine.

도 3은 본 발명이 적용된 가스터빈의 구조를 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명에 대한 제어구성도이며, 도 5는 본 발명에 대한 제어순서도이고, 도 6은 본 발명에 따른 블레이드의 간극값을 측정하기 위한 기본수치 및 센서 위치를 나타낸 도면이며, 도 7은 본 발명에 따른 케이싱의 위치조정방식을 나타낸 도면이다. Figure 3 is a view showing the structure of the gas turbine to which the present invention is applied, Figure 4 is a control block diagram for the present invention, Figure 5 is a control flow chart for the present invention, Figure 6 is a gap value of the blade according to the present invention Figure is a view showing the basic value and the sensor position for measuring, Figure 7 is a view showing a position adjustment method of the casing according to the present invention.

도 3 내지 도 7를 참고하면, 본 발명인 가스터빈의 블레이드 간극 측정 및 보정 시스템(100)의 실시예에서는 케이싱 변위 측정센서(111), 베어링 변위 측정센서(113) 및 위치조정유닛(120) 및 제어부(150)를 포함하여 구성될 수 있다. 3 to 7, in the embodiment of the blade gap measurement and correction system 100 of the present inventors gas turbine casing displacement measuring sensor 111, bearing displacement measuring sensor 113 and the position adjusting unit 120 and It may be configured to include a controller 150.

우선 상기 케이싱 변위 측정센서(111)는 케이싱(20)에 연계되고, 상기 케이싱(20)의 절대변위를 측정하는 기능을 수행할 수 있다. 여기서 상기 케이싱(20)의 절대변위는 발전설비에 설치된 상기 케이싱(20)의 고정 상태를 영점으로 하고, 작동 중 발생되는 진동, 충격 등에 의한 상기 케이싱(20)의 고정 상태(영점)에 대한 위치 변경 상태를 절대변위차로 정의할 수 있다. First, the casing displacement measuring sensor 111 may be connected to the casing 20 and perform a function of measuring the absolute displacement of the casing 20. Here, the absolute displacement of the casing 20 is a position of the fixed state (zero) of the casing 20 due to vibration, shock, etc. generated during operation, the fixed state of the casing 20 installed in the power generation facility as a zero point. The change state can be defined as the absolute displacement.

즉 상기 케이싱 변위 측정센서(111)는 최초 고정된 상태에 대비하여 작동 중 위치 변경된 상태만큼의 케이싱(20)의 변위차를 측정하게 된다. That is, the casing displacement measuring sensor 111 measures the displacement difference of the casing 20 as much as the position changed during operation in preparation for the initial fixed state.

이러한 상기 케이싱 변위 측정센서(111)는 상기 케이싱(20)의 압축기 섹션(40)에 배치될 수 있다. 이는 가스터빈의 압축기 섹션(40)이 동력효율을 결정하는 핵심이기 때문이다. 터빈 섹션(60)이 압축기 섹션(40)보다 효율 자체는 월등히 좋으나, 초반에 압축기 섹션(40)에서의 압축효율에 따라 터빈 섹션(60)에서의 동력효율에 크게 영향을 받는다. The casing displacement measuring sensor 111 may be disposed in the compressor section 40 of the casing 20. This is because the compressor section 40 of the gas turbine is the key to determining power efficiency. Although the turbine section 60 is much more efficient than the compressor section 40 itself, it is initially affected by the power efficiency in the turbine section 60 depending on the compression efficiency in the compressor section 40.

따라서 압축기 섹션(40)에 배치되는 버킷의 블레이드(40b) 간극을 측정하는 것이 터빈 섹션(60)에 배치되는 버킷의 블레이드(40b) 간극을 측정하는 것보다 우선시 된다. 압축기 섹션(40)에서의 블레이드(40b) 간극을 측정하고 보정하는 것이 가스터빈의 동력효율 상승에 보다 큰 기여를 하게 된다.Therefore, measuring the clearance of the blades 40b of the buckets disposed in the compressor section 40 takes precedence over measuring the clearance of the blades 40b of the buckets disposed in the turbine section 60. Measuring and correcting the blade 40b clearance in the compressor section 40 makes a greater contribution to increasing the power efficiency of the gas turbine.

그리고 상기 케이싱 변위 측정센서(111)는 다방향 위치센서일 수 있으며, 상기 케이싱(20)의 길이방향 및 방사방향 변위값을 측정하도록 제공될 수 있다. 즉 3차원에서의 상기 케이싱(20)의 변위를 측정할 수 있다. 상기 케이싱 변위 측정센서(111)는 일 예로 3D 위치측정센서일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. The casing displacement measuring sensor 111 may be a multi-directional position sensor, and may be provided to measure longitudinal and radial displacement values of the casing 20. That is, the displacement of the casing 20 in three dimensions can be measured. The casing displacement measuring sensor 111 may be, for example, a 3D position measuring sensor, but is not necessarily limited thereto.

다음 상기 베어링 변위 측정센서(113)는 베어링(33)에 연계되고, 상기 베어링(33)의 절대변위를 측정하는 기능을 수행할 수 있다. 여기서 상기 베어링(33)의 절대변위는 상기 베어링(33)의 고정 상태를 영점으로 하고, 작동 중 발생되는 진동, 충격 등에 의한 상기 베어링(33)의 고정 상태(영점)에 대한 위치 변경 상태를 절대변위차로 정의할 수 있다. Next, the bearing displacement measuring sensor 113 may be connected to the bearing 33 and perform a function of measuring the absolute displacement of the bearing 33. In this case, the absolute displacement of the bearing 33 is a fixed state of the bearing 33 as a zero point, and the position change state with respect to the fixed state (zero point) of the bearing 33 due to vibration, shock, etc. generated during operation. It can be defined as the displacement difference.

즉 상기 베어링 변위 측정센서(113)는 최초 고정된 상태에 대비하여 작동 중 위치 변경된 상태만큼의 베어링(33)의 변위차를 측정하게 된다. 베어링(33)의 변위차는 곧 로터(30)의 변위차를 의미한다. That is, the bearing displacement measuring sensor 113 measures the displacement difference of the bearing 33 as much as the position changed during operation in preparation for the initial fixed state. The displacement difference of the bearing 33 means the displacement difference of the rotor 30.

이때 상기 베어링 변위 측정센서(113)는 상기 케이싱(20)의 압축기 섹션(40)에 배치된 것이 선택될 수 있다. 이는 상기 케이싱 변위 측정센서(111)와 연계될 수 있도록 하기 위함이다. In this case, the bearing displacement measuring sensor 113 may be selected to be disposed in the compressor section 40 of the casing 20. This is to be associated with the casing displacement measuring sensor 111.

여기서 상기 베어링(33)은 로터(30)의 단부에 배치되는 저널-스러스트 베어링(33)일 수 있으며, 상기 베어링 변위 측정센서(113)는 로터(30)의 축방향 및 방사방향 변위값을 측정하도록 제공될 수 있다. 상기 베어링 변위 측정센서(113)는 일 예로 위치측정센서일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. The bearing 33 may be a journal thrust bearing 33 disposed at an end of the rotor 30, and the bearing displacement measuring sensor 113 measures the axial and radial displacement values of the rotor 30. It may be provided to. The bearing displacement measuring sensor 113 may be, for example, a position measuring sensor, but is not limited thereto.

다음 상기 위치조정유닛(120)은 상기 블레이드(40b)의 간극을 조절하기 위해, 상기 케이싱(20)의 위치를 조정하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 위치조정유닛(120)은 상기 케이싱(20)의 위치를 조정할 수 있는 여러 형태의 기계장치가 선택될 수 있으나, 본 발명의 실시예에서는 도 7에서와 같이, 상기 케이싱(20)를 지지하는 장치프레임(11)에 배치되며, 상기 케이싱(20)을 수평방향으로 조정하는 제1 유압장치(123)와 상기 케이싱(20)을 상하방향으로 조정하는 제2 유압장치(124)로 구성될 수 있다. Next, the position adjusting unit 120 may perform a function of adjusting the position of the casing 20 to adjust the gap of the blade 40b. The position adjusting unit 120 may be selected from a variety of mechanical devices that can adjust the position of the casing 20, in the embodiment of the present invention, as shown in Figure 7, supporting the casing 20 Arranged in the device frame 11, it may be composed of a first hydraulic device 123 for adjusting the casing 20 in the horizontal direction and a second hydraulic device 124 for adjusting the casing 20 in the vertical direction. have.

다음 상기 제어부(150)는 상기 케이싱 변위 측정센서(111) 및 상기 베어링 변위 측정센서(113)와 연계되고, 상기 케이싱(20)의 절대변위와 상기 베어링(33)의 절대변위를 비교하여, 블레이드(40b)의 간극을 측정하고 보정하는 기능을 수행한다. 이러한 상기 제어부(150)는 변위측정부(151), 비교환산부(154) 및 위치조정부(157)를 포함하여 구성될 수 있다. Next, the control unit 150 is connected to the casing displacement measuring sensor 111 and the bearing displacement measuring sensor 113, and compares the absolute displacement of the casing 20 with the absolute displacement of the bearing 33, and thus, a blade. A function of measuring and correcting the gap of 40b is performed. The control unit 150 may include a displacement measuring unit 151, a comparative conversion unit 154 and a position adjusting unit 157.

우선 상기 변위측정부(151)는 상기 케이싱(20)의 절대변위와 상기 베어링(33)의 절대변위를 측정하는 모듈일 수 있다. 여기서 상기 변위측정부(151)는 케이싱 변위 측정모듈(152) 및 베어링 변위 측정모듈(153)을 포함할 수 있다. First, the displacement measuring unit 151 may be a module for measuring the absolute displacement of the casing 20 and the absolute displacement of the bearing 33. The displacement measuring unit 151 may include a casing displacement measuring module 152 and a bearing displacement measuring module 153.

상기 케이싱 변위 측정모듈(152)은 상기 케이싱 변위 측정센서(111)와 연계되며, 상기 케이싱의 절대변위값을 판단하는 기능을 수행할 수 있다. 가스터빈의 작동 중 진동 또는 외부충격에 의해 케이싱(20)의 위치가 변경되며 상기 케이싱 변위 측정센서(111)에서 변위 정보를 상기 케이싱 변위 측정모듈(152)로 송출한다. The casing displacement measuring module 152 may be connected to the casing displacement measuring sensor 111 and may perform a function of determining an absolute displacement value of the casing. The position of the casing 20 is changed by vibration or external shock during operation of the gas turbine, and the displacement information is transmitted from the casing displacement measuring sensor 111 to the casing displacement measuring module 152.

그리고 상기 베어링 변위 측정모듈(153)은 상기 베어링 변위 측정센서(113)와 연계되며, 상기 베어링(33)의 절대변위값을 판단하는 기능을 수행할 수 있다. 가스터빈의 작동 중 진동 또는 외부충격에 의해 로터(30)의 중심축 위치가 변경되면, 상기 베어링 변위 측정센서(113)가 로터(30)의 변위에 따라 베어링(33)에 발생된 변위를 감지하게 되고, 변위 정보를 상기 베어링 변위 측정모듈(153)로 송출한다. In addition, the bearing displacement measuring module 153 may be connected to the bearing displacement measuring sensor 113 and may perform a function of determining an absolute displacement value of the bearing 33. When the position of the central axis of the rotor 30 is changed by vibration or external shock during operation of the gas turbine, the bearing displacement measuring sensor 113 detects the displacement generated in the bearing 33 according to the displacement of the rotor 30. Then, the displacement information is sent to the bearing displacement measurement module 153.

다음 상기 비교환산부(154)는 상기 변위측정부(151)에서 측정된 절대변위값을 비교하고, 상기 블레이드(40b)의 간극값으로 환산하는 기능을 수행할 수 있다. 이러한 상기 비교환산부(154)는 변위값 비교모듈(155) 및 간극값 환산모듈(156)을 포함하여 구성될 수 있다. Next, the comparison conversion unit 154 may perform a function of comparing the absolute displacement value measured by the displacement measuring unit 151 and converting it to the gap value of the blade 40b. The comparison conversion unit 154 may include a displacement value comparison module 155 and a gap value conversion module 156.

우선 상기 변위값 비교모듈(155)은 상기 케이싱(20)의 절대변위와 상기 베어링(33)의 절대변위를 비교하고, 변위차를 산정하는 기능을 수행한다. 그리고 상기 간극값 환산모듈(156)은 상기 변위값 비교모듈(155)에서 산정된 변위차를 상기 블레이드(40b)의 간극값으로 환산하는 기능을 수행한다. First, the displacement value comparison module 155 compares the absolute displacement of the casing 20 with the absolute displacement of the bearing 33, and calculates a displacement difference. The gap value conversion module 156 converts the displacement difference calculated by the displacement value comparison module 155 into the gap value of the blade 40b.

여기서 블레이드(40b)의 간극값은, 도 6를 참고하면, 케이싱(20)의 반경(C)에서 로터(30)의 반경(R) 및 버킷 블레이드(40b)의 방사방향 길이(B)를 차감한 공식으로 정의될 수 있다. 간극 허용범위는 가스터빈의 작동 중 발생되는 진동, 외부충격에 의해 케이싱(20)과 로터(30)의 변위가 발생할 때, 블레이드(40b)의 단부와 케이싱(20)의 내주면 사이에 맞닿음 또는 충돌이 발생되지 않는 최소 간격범위로 정의될 수 있다. Here, the gap value of the blade 40b, referring to FIG. 6, subtracts the radius R of the rotor 30 and the radial length B of the bucket blade 40b from the radius C of the casing 20. Can be defined as a formula. The clearance allowance is abutment between the end of the blade 40b and the inner circumferential surface of the casing 20 when displacement of the casing 20 and the rotor 30 occurs due to vibration or external shock generated during operation of the gas turbine. It can be defined as the minimum interval in which no collision occurs.

간극 허용범위는 가스터빈의 종류에 따라 다르게 설정될 수 있으며, 가스터빈의 작동에 영향을 최소화하는 범위내에서 그 값이 결정될 수 있다.The clearance allowance may be set differently according to the type of gas turbine, and its value may be determined within a range that minimizes the influence on the operation of the gas turbine.

다음 상기 위치조정부(157)는 상기 케이싱(20)의 위치조정값을 산정하고, 상기 위치조정유닛(120)을 작동하는 기능을 수행할 수 있다. 이러한 상기 위치조정부(157)는 조정값 판단모듈(158) 및 구동모듈(159)을 포함하여 구성될 수 있다.  Next, the position adjusting unit 157 may calculate a position adjustment value of the casing 20 and perform a function of operating the position adjusting unit 120. The position adjusting unit 157 may include an adjustment value determining module 158 and a driving module 159.

우선 상기 조정값 판단모듈(158)은 상기 간극값 환산모듈(156)에서 환산된 블레이드(40b)의 간극값을 상기 케이싱(20)의 위치조정값으로 산정하는 기능을 수행한다. First, the adjustment value determination module 158 calculates the gap value of the blade 40b converted by the gap value conversion module 156 as the position adjustment value of the casing 20.

본 발명의 실시예에서는 상기 위치조정유닛(120)이 제1,2 유압장치(123,124)로 구성되므로, 상기 조정값은 유압구동량이 된다. 물론 상기 위치조정유닛(120)이 다른 구동장치로 구성되는 경우, 예컨대 스텝모터와 기어박스 구조인 경우에는 스텝모터의 회전량으로 산정될 수 있다. In the embodiment of the present invention, since the position adjusting unit 120 is composed of the first and second hydraulic devices 123 and 124, the adjustment value is the hydraulic driving amount. Of course, when the position adjusting unit 120 is composed of different driving devices, for example, a step motor and a gearbox structure, the position adjusting unit 120 may be calculated as the rotation amount of the step motor.

상기 구동모듈(159)은 상기 조정값 판단모듈(158)에서 산정된 위치조정값을 기준으로 상기 위치조정유닛(120)을 구동하는 기능을 수행한다. 본 발명의 실시예에서는 상기 구동모듈(159)은 유압장치의 작동스위치일 수 있다. The drive module 159 drives the position adjustment unit 120 based on the position adjustment value calculated by the adjustment value determination module 158. In the embodiment of the present invention, the drive module 159 may be an operation switch of the hydraulic device.

본 발명의 구성은 상기와 같으며, 이하에서는 도 5를 참고하여, 본 발명의 작동방법을 살펴보도록 한다. The configuration of the present invention is as described above, with reference to Figure 5 below, to look at the operating method of the present invention.

도 5를 참고하면, 본 발명인 가스터빈의 블레이드 간극 측정 보정 방법의 실시예에서는 케이싱 변위값 측정단계(S1), 베어링 변위값 측정단계(S2), 변위값 비교단계(S3), 블레이드 간극값 환산단계(S4), 간극 허용범위 판단단계(S5), 알람 단계(S6), 작동정지 단계(S7), 케이싱 위치 조정값 산정단계(S8) 및 케이싱 위치조정단계(S9)를 포함하여 구성될 수 있다. Referring to Figure 5, in the embodiment of the blade gap measurement correction method of the present invention gas turbine casing displacement value measurement step (S1), bearing displacement value measurement step (S2), displacement value comparison step (S3), blade gap value conversion Step S4, clearance allowance determination step S5, alarm step S6, operation stop step S7, casing position adjustment value calculation step S8 and casing position adjustment step S9. have.

우선 상기 케이싱 변위값 측정단계(S1)는 상기 케이싱 변위 측정모듈(152)에 의해 케이싱(20)의 절대변위값을 측정하는 단계일 수 있다. 상기 케이싱(20)의 절대변위값은 상기된 바와 같이, 발전설비에 설치된 상기 케이싱(20)의 고정 상태를 영점으로 하고, 작동 중 발생되는 진동, 충격 등에 의한 상기 케이싱(20)의 고정 상태(영점)에 대한 위치 변경 상태를 절대변위차로 정의한다.First, the casing displacement value measuring step S1 may be a step of measuring the absolute displacement value of the casing 20 by the casing displacement measuring module 152. As described above, the absolute displacement value of the casing 20 is a fixed state of the casing 20 installed in the power generation facility as zero, and a fixed state of the casing 20 due to vibration, shock, etc. generated during operation ( The position change state for the zero point is defined as the absolute displacement difference.

다음 상기 베어링 변위값 측정단계(S2)는 상기 베어링 변위 측정모듈(153)에 의해 베어링(33)의 절대변위값을 측정하는 단계일 수 있다. 상기 베어링(33)의 절대변위값은 상기된 바와 같이, 상기 베어링(33)의 고정 상태를 영점으로 하고, 작동 중 발생되는 진동, 충격 등에 의한 상기 베어링(33)의 고정 상태(영점)에 대한 위치 변경 상태를 절대변위차로 정의할 수 있다. 이는 로터(30)의 절대변위차를 의미한다.Next, the bearing displacement measuring step S2 may be a step of measuring the absolute displacement value of the bearing 33 by the bearing displacement measuring module 153. As described above, the absolute displacement value of the bearing 33 is a fixed state of the bearing 33 as a zero point, and is related to a fixed state (zero point) of the bearing 33 due to vibration, shock, etc. generated during operation. The position change state can be defined as the absolute displacement difference. This means the absolute displacement difference of the rotor 30.

다음 상기 변위값 비교단계(S3)는 상기 변위값 비교모듈(155)에 의해 측정된 상기 케이싱(20)의 절대변위값과 상기 베어링(33)의 절대변위값을 비교하는 단계일 수 있다. 그리고 블레이드 간극값 환산단계(S4)는 상기 간극값 환산모듈(156)에 의해 상기 비교된 변위차를 블레이드(40b)의 간극값으로 환산하는 단계일 수 있다. Next, the displacement value comparing step S3 may be a step of comparing the absolute displacement value of the casing 20 and the absolute displacement value of the bearing 33 measured by the displacement value comparison module 155. The blade gap value conversion step S4 may be a step of converting the compared displacement difference by the gap value conversion module 156 into the gap value of the blade 40b.

다음 간극 허용범위 판단단계(S5)는 환산된 블레이드(40b)의 간극값과 기설정된 블레이드(40b)의 간극 허용범위를 비교하는 단계일 수 있다. Next, the clearance allowance determining step S5 may be a step of comparing the clearance value of the converted blade 40b with the clearance allowance range of the preset blade 40b.

여기서 기설정된 블레이드(40b)의 간극 허용범위는 상기된 바와 같이, 가스터빈의 작동 중 발생되는 진동, 외부충격에 의해 케이싱(20)과 로터(30)의 변위가 발생할 때, 블레이드(40b)의 단부와 케이싱(20)의 내주면 사이에 맞닿음 또는 충돌이 발생되지 않는 최소 간격범위로 정의될 수 있다. 간극 허용범위는 가스터빈의 종류에 따라 다르게 설정될 수 있으며, 가스터빈의 작동에 영향을 최소화하는 범위내에서 그 값이 결정될 수 있다.Here, the clearance allowance range of the predetermined blade 40b is, as described above, when the displacement of the casing 20 and the rotor 30 occurs due to the vibration generated during the operation of the gas turbine, the external shock, the blade 40b of the blade 40b. It may be defined as the minimum distance range between the end and the inner circumferential surface of the casing 20 does not occur abutment or collision. The clearance allowance may be set differently according to the type of gas turbine, and its value may be determined within a range that minimizes the influence on the operation of the gas turbine.

상기 간극 허용범위 판단단계(S5)에서 비교하여 환산된 블레이드(40b)의 간극값이 기설정된 간극 허용범위내로 판단되면, 정상(Yes)으로 분류되고 블레이드(40b) 간극 측정은 종료된다.When the gap value of the blade 40b converted and compared in the gap allowable range determination step S5 is determined to be within a preset gap allowable range, it is classified as Yes and the gap measurement of the blade 40b is finished.

만약 비교하여 환산된 블레이드(40b)의 간극값이 기설정된 간극 허용범위를 초과하는 것으로 판단되면, 비정상(No)으로 분류된다.If it is determined that the gap value of the blade 40b converted in comparison exceeds the preset gap allowable range, it is classified as abnormal.

블레이드(40b)의 간극값이 비정상으로 분류되면, 다음 알람 단계(S6) 및 작동정지 단계(S7)가 발동된다. 알람 단계(S6)는 상기 제어부(150)가 관리자에게 디스플레이 화면, 벨, 사이렌 등을 통해 블레이드(40b)의 간극값이 비정상임을 알리는 단계이고, 작동정지 단계(S7)는 가스터빈의 작동을 자동으로 정지하는 단계일 수 있다. 물론 관리자가 수동으로 작동정지를 조작할 수 있다. If the gap value of the blade 40b is classified as abnormal, the next alarm step S6 and the operation stop step S7 are triggered. The alarm step S6 is a step in which the control unit 150 notifies the manager that the gap value of the blade 40b is abnormal through a display screen, a bell, a siren, and the like. The operation stop step S7 automatically operates the gas turbine. It may be a step of stopping. Of course, the administrator can manually operate the shutdown.

가스터빈의 작동 정지 후에는 케이싱 위치 조정값 산정단계(S8) 및 케이싱 위치조정단계(S9)가 발동된다. After the operation of the gas turbine is stopped, the casing position adjustment value calculation step S8 and the casing position adjustment step S9 are activated.

상기 케이싱 위치 조정값 산정단계(S8)는 상기 조정값 판단모듈(158)에 의해 블레이드(40b)의 간극값을 상기 위치조정유닛(120)의 조정값으로 산정하는 단계이며, 본 발명에서는 제1,2 유압장치(123,124)를 구동하는 유압량으로 산정될 수 있다. 물론 다른 구동장치를 사용하는 경우에는 다른 구동값으로 산정될 수 있다. The casing position adjustment value calculation step (S8) is a step of calculating the gap value of the blade 40b by the adjustment value determination module 158 as the adjustment value of the position adjustment unit 120, in the present invention, the first 2 can be calculated as the amount of hydraulic pressure driving the hydraulic apparatus (123, 124). Of course, in the case of using another driving device, it may be calculated as another driving value.

다음 상기 케이싱 위치조정단계(S9)는 상기 산정된 조정값을 바탕으로 상기 구동모듈(159)을 작동하여 상기 케이싱(20)의 위치를 조정하는 단계일 수 있다. 상기 제1 유압장치(123)에 의해 상기 케이싱(20)의 수평방향 조정이 이뤄지고, 상기 제2 유압장치(124)에 의해 상기 케이싱(20)의 상하방향 조정이 이뤄진다. Next, the casing position adjusting step S9 may be a step of adjusting the position of the casing 20 by operating the driving module 159 based on the calculated adjustment value. Horizontal adjustment of the casing 20 is performed by the first hydraulic device 123, and vertical adjustment of the casing 20 is performed by the second hydraulic device 124.

상기 케이싱(20)의 위치 조정 완료 후에는, 다시 케이싱(20) 및 베어링(33)의 변위값을 측정하는 것을 시작으로, 블레이드(40b)의 간극값이 기설정된 간극 허용범위내인지 여부를 판단하는 절차를 반복 수행한다. After the position adjustment of the casing 20 is completed, the displacement values of the casing 20 and the bearing 33 are again measured, and it is determined whether the gap value of the blade 40b is within a preset gap tolerance range. Repeat the procedure.

만약 상기 케이싱(20)의 위치 조정 후 블레이드(40b)의 간극값이 기설정된 간극 허용범위내로 판단되면, 블레이드(40b) 간극 측정 절차를 종료하게 된다. If the gap value of the blade 40b after the position adjustment of the casing 20 is determined to be within a predetermined gap allowance range, the gap measurement procedure of the blade 40b is terminated.

본 발명은 블레이드(40b)의 간극값을 측정하고, 그에 따라 상기 케이싱(20)의 위치를 조정하는 과정을 통해, 안정적이고 효율적인 가스터빈의 운전을 가능하게 하는 것이다. The present invention is to enable the stable and efficient operation of the gas turbine through the process of measuring the gap value of the blade 40b, and thereby adjust the position of the casing 20.

이상의 사항은 가스터빈의 블레이드 간극 측정 및 보정 시스템과 이를 이용한 블레이드 간극 측정 및 보정 방법의 특정한 실시예를 나타낸 것에 불과하다.The foregoing merely illustrates specific embodiments of the blade gap measurement and correction system of the gas turbine and the method of measuring and correcting the blade gap using the same.

따라서 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양한 형태로 치환, 변형될 수 있음을 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 파악할 수 있다는 점을 밝혀 두고자 한다.Therefore, it will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be substituted and modified in various forms without departing from the spirit of the present invention as set forth in the claims below. do.

100:블레이드 간극 측정 및 보정 시스템
111:케이싱 변위 측정센서
113:베어링 변위 측정센서
120:위치조정유닛
123.124:제1,2 유압장치
150:제어부
151:변위측정부
152:케이싱 변위 측정모듈
153:베어링 변위 측정모듈
154:비교환산부
155:변위값 비교모듈
156:간극값 환산모듈
157:위치조정부
158:조정값 판단모듈
159:구동모듈
100: blade gap measurement and correction system
111: Casing displacement sensor
113: bearing displacement sensor
120: position adjustment unit
123.124: First and second hydraulics
150: control unit
151: displacement measurement unit
152: casing displacement measuring module
153: bearing displacement measuring module
154: non-exchange mother
155: displacement comparison module
156: gap value conversion module
157: position adjustment unit
158: adjustment value judgment module
159: drive module

Claims (18)

케이싱에 연계되고, 상기 케이싱의 절대변위를 측정하는 케이싱 변위 측정센서;
베어링에 연계되고, 상기 베어링의 절대변위를 측정하는 베어링 변위 측정센서;
상기 케이싱 변위 측정센서 및 상기 베어링 변위 측정센서와 연계되고, 상기 케이싱의 절대변위와 상기 베어링의 절대변위를 비교하여 블레이드의 간극을 측정하고 보정하는 제어부; 및
상기 블레이드의 간극을 조절하기 위해, 상기 케이싱의 위치를 조정하는 위치조정유닛;을 포함하되,
상기 케이싱 변위 측정센서는 상기 케이싱의 압축기 섹션에 배치되고,
상기 케이싱 변위 측정센서는 다방향 위치센서이고, 상기 케이싱의 길이방향 및 방사방향 변위값을 측정하며,
상기 베어링은 로터의 단부에 배치되는 저널-스러스트 베어링이고, 상기 베어링 변위 측정센서는 로터의 축방향 및 방사방향 변위값을 측정하고,
상기 제어부는,
상기 케이싱의 절대변위값과 상기 베어링의 절대변위값을 측정하는 변위측정부;
상기 변위측정부에서 측정한 상기 케이싱의 절대변위값과 상기 베어링의 절대변위값을 비교하여 변위차를 산정하고, 상기 변위차를 상기 블레이드의 간극값으로 환산하는 비교환산부;
상기 케이싱의 위치조정값을 산정하고, 상기 위치조정유닛을 작동하는 위치조정부;를 포함하고,
상기 변위측정부는,
상기 케이싱 변위 측정센서와 연계되며, 상기 케이싱의 절대변위값을 측정하는 케이싱 변위 측정모듈; 및
상기 베어링 변위 측정센서와 연계되며, 상기 베어링의 절대변위값을 측정하는 베어링 변위 측정모듈;를 포함하고,
상기 비교환산부는,
상기 케이싱의 절대변위값과 상기 베어링의 절대변위값을 비교하고, 변위차를 산정하는 변위값 비교모듈; 및
상기 변위값 비교모듈에서 산정된 변위차를 상기 블레이드의 간극값으로 환산하는 간극값 환산모듈;를 포함하고,
상기 위치조정부는,
상기 간극값 환산모듈에서 환산된 블레이드의 간극값을 상기 케이싱의 위치조정값으로 산정하는 조정값 판단모듈; 및
상기 조정값 판단모듈에서 산정된 위치조정값을 기준으로 상기 위치조정유닛을 구동하는 구동모듈;을 포함하는 블레이드 간극 측정 및 보정 시스템
A casing displacement sensor connected to the casing and measuring an absolute displacement of the casing;
A bearing displacement sensor connected to a bearing and measuring an absolute displacement of the bearing;
A control unit connected to the casing displacement measuring sensor and the bearing displacement measuring sensor, the gap of the blade being measured and corrected by comparing the absolute displacement of the casing with the absolute displacement of the bearing; And
To adjust the gap of the blade, the positioning unit for adjusting the position of the casing; including,
The casing displacement measuring sensor is arranged in the compressor section of the casing,
The casing displacement measuring sensor is a multi-directional position sensor, and measures the longitudinal and radial displacement values of the casing,
The bearing is a journal thrust bearing disposed at the end of the rotor, the bearing displacement sensor measures the axial and radial displacement values of the rotor,
The control unit,
A displacement measuring unit measuring an absolute displacement value of the casing and an absolute displacement value of the bearing;
A comparison conversion unit for calculating a displacement difference by comparing the absolute displacement value of the casing measured by the displacement measuring unit with the absolute displacement value of the bearing, and converting the displacement difference into a gap value of the blade;
A position adjusting unit for calculating a position adjusting value of the casing and operating the position adjusting unit;
The displacement measuring unit,
A casing displacement measuring module connected to the casing displacement measuring sensor and measuring an absolute displacement value of the casing; And
And a bearing displacement measuring module connected to the bearing displacement measuring sensor and measuring an absolute displacement value of the bearing.
The comparative conversion unit,
A displacement value comparison module comparing the absolute displacement value of the casing with the absolute displacement value of the bearing and calculating a displacement difference; And
And a gap value conversion module that converts the displacement difference calculated by the displacement value comparison module into a gap value of the blade.
The position adjusting unit,
An adjustment value determination module for calculating a gap value of a blade converted by the gap value conversion module as a position adjustment value of the casing; And
Blade gap measurement and correction system comprising a; drive module for driving the position adjustment unit on the basis of the position adjustment value calculated by the adjustment value determination module
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 위치조정부는,
상기 케이싱을 지지하는 장치프레임상에 배치되고, 상기 케이싱의 수평방향 위치를 조정하는 제1 유압장치; 및
상기 케이싱을 지지하는 장치프레임상에 배치되고, 상기 케이싱의 상하방향 위치를 조정하는 제2 유압장치;
를 포함하는 블레이드 간극 측정 및 보정 시스템
The method of claim 1,
The position adjusting unit,
A first hydraulic device disposed on an apparatus frame for supporting the casing, and adapted to adjust a horizontal position of the casing; And
A second hydraulic device disposed on an apparatus frame for supporting the casing, and configured to adjust a vertical position of the casing;
Blade gap measurement and compensation system comprising a
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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