KR102123192B1 - 침식 손상된 증기터빈 lsb 수명연장 방법 - Google Patents
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Abstract
손상된 LSB의 건전성을 확보하고 수명을 연장할 수 있는 정비 방법이 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 침식 손상된 증기터빈 LSB 수명연장 방법은, LSB(Last Stage Blade) 샘플을 3D 스캐닝 하여, LSB 모델링을 수행하는 단계; LSB 샘플의 고유진동수를 측정하여, 측정된 제1 고유진동수 데이터와 LSB 모델링 데이터를 이용하여 LSB 동특성을 분석하는 단계; 기존 LSB의 고유진동수를 측정하여, 측정된 제2 고유진동수 데이터를 제1 고유진동수 데이터와 비교 분석하는 단계; 및 비교 분석 결과를 기반으로 기존 LSB의 침식손상 부위를 제거 가공하는 단계;를 포함한다. 이에 의해, LSB의 침식 손상과 관련하여 새로운 정비기법 적용으로 신품 교체를 하지 않고도 기존 LSB의 건전성을 확보하고 일정기간동안 수명연장을 가능하게 할 수 있다. 또한, 신품 LSB 교체작업을 대체하여 정비작업 수행을 가능케 함으로써 자재비, 인건비 및 소요기간 등 제반 경제적 비용을 절감할 수 있으며, 기존 손상된 LSB를 저비용으로 고품질의 정비작업을 통하여 건전성을 확보하고 수명을 연장함으로써 터빈 설비의 잔존수명을 연장하는데 기여할 수 있다.
Description
본 발명은 침식 손상된 증기터빈 LSB(Last Stage Blade)의 정비 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 손상된 LSB의 건전성을 확보하고 수명을 연장할 수 있는 정비 방법에 관한 것이다.
일반적으로 증기터빈 최종단 블레이드(Last Stage Blade 이하 “LSB”)에서 발생하는 침식손상은 일반적으로 증기유동중의 습분이 LSB의 Pressure Side(Leading Edge) 또는 Suction Side (Trailing Edge)에 충돌하여 발생하며 운전시간 축적에 따라 모재를 감육시키는 불가피한 현상으로서 과도한 침식을 방치할 경우에는 Airfoil에 파단을 발생시켜서 터빈설비의 대형사고를 유발할 수 있으므로 정비작업이 필요하다.
즉, 증기터빈 LSB의 Leading Edge(Pressure Side)에는 침식저감을 위하여 Stellite 재질의 Erosion Shield를 브레이징으로 부착하는데 이 부분에 침식이 모재까지 진행되면 Erosion Shield 교체함으로써 정비작업이 가능하다.
그러나 도 1과 같이 상시 저부하 운전(Low Load)시 증기흐름의 역류에 따라 발생되는 LSB Trailing Edge (Suction Side)의 침식손상은 특이한 경우로서, 도 2에 예시된 바와 같이 Erosion Shield가 부착되어 있지 않은 부분이기 때문에 침식이 심할 경우에는 LSB를 신품을 교체하는 것이 유일한 방법이었다.
여기서, 도 3 내지 도 4는 증기터빈 로터 저압단 LSB 침식부위가 예시된 도면이고, 도 5는 LSB Trailing Edge 침식손상 진행 전, 후 상태가 예시된 도면이다.
Pined Finger Type LSB는 경년운전 후 Root(Dovetail)부위의 고정핀이 홀 내면에 완전히 고착되어 도 6와 같이 유압램이나 드릴링으로도 취외하기 어려운 사례가 종종 있다.
고정핀 고착시 LSB를 제거할 수 있는 방안으로서 대형선반에서 LSB Root 부위를 절삭용 바이트로 절단하여 제거할 수 있으나 이것마저도 대형선반이 갖추어져 있지 않은 열악한 해외현장에서는 적용하기 어렵다는 문제점이 존재한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, LSB의 침식 손상과 관련하여 새로운 정비기법 적용으로 신품 교체를 하지 않고도 기존 LSB의 건전성을 확보하고 일정기간동안 수명연장을 가능하게 하는 침식 손상된 증기터빈 LSB 수명연장 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, 침식 손상된 증기터빈 LSB 수명연장 방법은, LSB(Last Stage Blade) 샘플을 3D 스캐닝 하여, LSB 모델링을 수행하는 단계; LSB 샘플의 고유진동수를 측정하여, 측정된 제1 고유진동수 데이터와 LSB 모델링 데이터를 이용하여 LSB 동특성을 분석하는 단계; 기존 LSB의 고유진동수를 측정하여, 측정된 제2 고유진동수 데이터를 제1 고유진동수 데이터와 비교 분석하는 단계; 및 비교 분석 결과를 기반으로 기존 LSB의 침식손상 부위를 제거 가공하는 단계;를 포함한다.
또한, 비교 분석 단계는, 측정된 제2 고유진동수 데이터와 제1 고유진동수 데이터와 비교 분석하여 공진영역에 포함되어 있는지 여부를 확인할 수 있다.
그리고 제거 가공 단계는, 기존 LSB의 Trailing Edge의 침식 손상부위를 일정하게 제거하기 위하여, 형판(Template)를 활용하여 일정하게 Marking Line을 표시하고, 침식 손상부위의 제거 작업을 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른, 침식 손상된 증기터빈 LSB 수명연장 방법은, 침식 손상부위의 제거 작업이 완료되면, 제거 작업이 완료된 LSB의 치수 및 형상변화에 따라 고유진동수의 변화 가능성을 고려하여, 고유진동수를 재차 측정하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
그리고 본 발명의 일 실시예에 따른, 침식 손상된 증기터빈 LSB 수명연장 방법은, 침식 손상부위의 제거 작업이 완료되면, 잔류 결함여부를 확인하기 위하여, 비파괴검사를 수행하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른, 침식 손상된 증기터빈 LSB 수명연장 방법은, 침식 손상부위의 제거 작업이 완료되면, 제거 작업이 완료된 LSB의 Trailing Edge 부위에 내마모 코팅을 수행하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 침식 손상된 증기터빈 LSB 수명연장 시스템은, LSB(Last Stage Blade) 샘플을 3D 스캐닝 하여, LSB 모델링을 수행하는 3D 스캐닝부; 및 비교 분석 결과를 기반으로 기존 LSB의 침식손상 부위를 제거 가공하도록, LSB 샘플의 고유진동수를 측정하여, 측정된 제1 고유진동수 데이터와 LSB 모델링 데이터를 이용하여 LSB 동특성을 분석하고, 기존 LSB의 고유진동수를 측정하여, 측정된 제2 고유진동수 데이터를 제1 고유진동수 데이터와 비교 분석하는 분석부;를 포함한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, LSB의 침식 손상과 관련하여 새로운 정비기법 적용으로 신품 교체를 하지 않고도 기존 LSB의 건전성을 확보하고 일정기간동안 수명연장을 가능하게 할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따르면, 신품 LSB 교체작업을 대체하여 정비작업 수행을 가능케 함으로써 자재비, 인건비 및 소요기간 등 제반 경제적 비용을 절감할 수 있으며, 기존 손상된 LSB를 저비용으로 고품질의 정비작업을 통하여 건전성을 확보하고 수명을 연장함으로써 터빈 설비의 잔존수명을 연장하는데 기여할 수 있다.
도 1은 저부하 운전 시, 증기흐름의 역류에 따라 발생되는 LSB Trailing Edge (Suction Side)의 침식손상의 설명에 제공된 도면,
도 2에 LSB Trailing Edge 침식손상의 설명에 제공된 도면,
도 3 내지 도 4는 증기터빈 로터 저압단 LSB 침식부위가 예시된 도면,
도 5는 LSB Trailing Edge 침식손상 진행 전, 후 상태가 예시된 도면,
도 6은 유압램이나 드릴링으로도 취외하기 어려운 사례가 예시된 도면,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 침식 손상된 증기터빈 LSB 수명연장 시스템의 설명에 제공된 도면,
도 8은 신품(샘플) LSB의 3D 스캐닝 작업 모습이 예시된 도면,
도 9는 신품(샘플) LSB의 3D 스캐닝 작업을 통한 모델링 데이터가 출력된 모습이 예시된 도면,
도 10은, 신품(샘플) LSB의 고유진동수 측정 작업의 설명에 제공된 도면,
도 11은, 기존 LSB의 침식손상 부위를 제거 가공하기 전에, Marking Line을 표시하는 모습이 예시된 도면,
도 12는, 기존 LSB의 침식손상 부위의 블렌딩(제거 가공)이 완료된 상태가 예시된 도면,
도 13은, LSB Trailing Edge 블렌딩 전, 후 상태가 도시된 도면,
도 14는, 기존 LSB의 블렌딩 부위에 비파괴검사를 수행하는 모습이 예시된 도면,
도 15는 기존 LSB의 블렌딩 부위에 내마모 코팅 작업을 수행하는 모습이 예시된 도면,
도 16은, 내마모 코팅 작업이 완료된 상태의 기존 LSB가 예시된 도면,
도 17은 LSB Trailing Edge 내마모 코팅 전, 후 상태가 도시된 도면, 그리고
도 18은, 본 발명의 일 실시예에 따른 침식 손상된 증기터빈 LSB 수명연장 방법의 설명에 제공된 흐름도이다.
도 2에 LSB Trailing Edge 침식손상의 설명에 제공된 도면,
도 3 내지 도 4는 증기터빈 로터 저압단 LSB 침식부위가 예시된 도면,
도 5는 LSB Trailing Edge 침식손상 진행 전, 후 상태가 예시된 도면,
도 6은 유압램이나 드릴링으로도 취외하기 어려운 사례가 예시된 도면,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 침식 손상된 증기터빈 LSB 수명연장 시스템의 설명에 제공된 도면,
도 8은 신품(샘플) LSB의 3D 스캐닝 작업 모습이 예시된 도면,
도 9는 신품(샘플) LSB의 3D 스캐닝 작업을 통한 모델링 데이터가 출력된 모습이 예시된 도면,
도 10은, 신품(샘플) LSB의 고유진동수 측정 작업의 설명에 제공된 도면,
도 11은, 기존 LSB의 침식손상 부위를 제거 가공하기 전에, Marking Line을 표시하는 모습이 예시된 도면,
도 12는, 기존 LSB의 침식손상 부위의 블렌딩(제거 가공)이 완료된 상태가 예시된 도면,
도 13은, LSB Trailing Edge 블렌딩 전, 후 상태가 도시된 도면,
도 14는, 기존 LSB의 블렌딩 부위에 비파괴검사를 수행하는 모습이 예시된 도면,
도 15는 기존 LSB의 블렌딩 부위에 내마모 코팅 작업을 수행하는 모습이 예시된 도면,
도 16은, 내마모 코팅 작업이 완료된 상태의 기존 LSB가 예시된 도면,
도 17은 LSB Trailing Edge 내마모 코팅 전, 후 상태가 도시된 도면, 그리고
도 18은, 본 발명의 일 실시예에 따른 침식 손상된 증기터빈 LSB 수명연장 방법의 설명에 제공된 흐름도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 침식 손상된 증기터빈 LSB 수명연장 시스템의 설명에 제공된 도면이다.
본 실시예에 따른 침식 손상된 증기터빈 LSB 수명연장 시스템은, LSB의 침식 손상과 관련하여 새로운 정비기법 적용으로 신품 교체를 하지 않고도 기존 LSB의 건전성을 확보하고 일정기간동안 수명연장을 가능하게 하는 정비 방법을 제공하기 위해 마련된다.
이를 위하여, 침식 손상된 증기터빈 LSB 수명연장 시스템은, 3D 스캐닝부(110), 분석부(120) 및 저장부(130)를 포함한다.
3D 스캐닝부(110)는, 도 8에 예시된 LSB(Last Stage Blade) 샘플(신품)을 3D 스캐닝 하여, LSB 모델링을 수행하기 위해 마련된다.
도 9는 신품(샘플) LSB의 3D 스캐닝 작업을 통한 모델링 데이터가 출력된 모습이 예시된 도면이다.
분석부(120)는 비교 분석 결과를 기반으로 기존 LSB의 침식손상 부위를 제거 가공하도록, 도 10에 예시된 바와 같이 LSB 샘플의 고유진동수를 측정하여, 측정된 제1 고유진동수 데이터와 LSB 모델링 데이터를 이용하여 LSB 동특성을 분석하고, 기존 LSB의 고유진동수를 측정하여, 측정된 제2 고유진동수 데이터를 제1 고유진동수 데이터와 비교 분석할 수 있다.
구체적으로, 분석부(120)는, 비교 분석 시, 측정된 제2 고유진동수 데이터와 제1 고유진동수 데이터와 비교 분석하여 공진영역에 포함되어 있는지 여부를 확인할 수 있다.
작업자는, 제2 고유진동수 데이터와 제1 고유진동수 데이터와 비교 분석 결과를 기반으로, 기존 LSB의 Trailing Edge의 침식 손상부위를 제거(블렌딩)할 수 있다.
구체적으로, 작업자는, 로터 휠에 고정되어 있는 기존 LSB에 대한 고유진동수를 측정하여 데이터를 취득하고 신품에서 측정한 데이터와 비교분석하여 공진영역에 포함되어 있는지 여부를 확인할 수 있다.
또한, 작업자는, 기존 LSB Trailing Edge의 침식 손상부위를 블렌딩으로 완전히 제거하고 나면 치수 및 형상변화에 따라 LSB의 고유진동수가 변화할 수 있으므로, 비교측정을 위하여 고유진동수를 측정하여 데이터를 비교 분석하고, 고유진동수 변화의 비교 분석 결과를 기반으로, 침식부위를 완전히 제거하기 위한 블렌딩 작업을 수행하고, LSB의 고유진동수가 공진영역에 들어갈 경우 튜닝을 실시하여 교정하는 것이다.
이때, 작업자는, 기존 LSB의 Trailing Edge의 침식 손상부위를 일정하게 제거하기 위하여, 도 11에 예시된 바와 같이 형판(Template)를 활용하여 일정하게 Marking Line을 표시하고, 침식 손상부위의 제거 작업을 수행할 수 있다.
도 12는, 기존 LSB의 침식손상 부위의 블렌딩(제거 가공)이 완료된 상태가 예시된 도면이고, 도 13은, LSB 침식 손상부위(Trailing Edge) 블렌딩 전, 후 상태가 도시된 도면이다.
한편, 분석부(120)는, 침식 손상된 증기터빈 LSB 수명연장 방법은, 침식 손상부위의 제거 작업이 완료되면, 제거 작업이 완료된 LSB의 치수 및 형상변화에 따라 고유진동수의 변화 가능성을 고려하여, 고유진동수를 재차 측정할 수 있다.
첨언하면, 작업자는, 전중 침식저감을 위하여 내마모 코팅을 수행하여 손상된 LSB의 건전성을 확보하고 수명을 연장하기 위해, 침식 손상부위의 제거 작업이 완료되면, 도 14에 예시된 바와 같이 잔류 결함여부를 확인하기 위하여, 비파괴검사를 수행하는 작업 및 도 15 내지 도 17에 예시된 바와 같이 제거 작업이 완료된 LSB의 Trailing Edge 부위에 내마모 코팅을 수행하는 작업 중 적어도 하나를 추가로 수행할 수 있다.
도 14는, 기존 LSB의 블렌딩 부위에 비파괴검사를 수행하는 모습이 예시된 도면이고, 도 15는 기존 LSB의 블렌딩 부위에 내마모 코팅 작업을 수행하는 모습이 예시된 도면이며, 도 16은, 내마모 코팅 작업이 완료된 상태의 기존 LSB가 예시된 도면이고, 도 17은 LSB Trailing Edge 내마모 코팅 전, 후 상태가 도시된 도면이다.
저장부(130)는, 3D 스캐닝부(110) 및 분석부(120)가 동작함에 있어 필요한 프로그램 및 데이터를 저장할 수 있다.
도 18은, 본 발명의 일 실시예에 따른 침식 손상된 증기터빈 LSB 수명연장 방법의 설명에 제공된 흐름도이다. 본 실시예에 따른 침식 손상된 증기터빈 LSB 수명연장 방법은, LSB(Last Stage Blade) 샘플을 3D 스캐닝 하여, LSB 모델링을 수행하는 단계(S1810), LSB 샘플의 고유진동수를 측정하여, 측정된 제1 고유진동수 데이터와 LSB 모델링 데이터를 이용하여 LSB 동특성을 분석하는 단계(S1820), 기존 LSB의 고유진동수를 측정하여, 측정된 제2 고유진동수 데이터를 제1 고유진동수 데이터와 비교 분석하는 단계(S1830), 및 비교 분석 결과를 기반으로 기존 LSB의 침식손상 부위를 제거 가공하는 단계(S1840)를 포함한다.
기존 LSB의 침식손상 부위를 제거 가공하는 단계(S1840)에서는, 작업자가, 로터 휠에 고정되어 있는 기존 LSB에 대한 고유진동수를 측정하여 데이터를 취득하고 신품에서 측정한 데이터와 비교 분석하여 공진영역에 포함되어 있는지 여부를 확인하고, 비교 분석 결과를 기반으로, 침식부위를 완전히 제거하기 위한 블렌딩 작업을 수행할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 침식 손상된 증기터빈 LSB 수명연장 방법은, 침식 손상부위의 제거 작업이 완료되면, 제거 작업이 완료된 LSB의 치수 및 형상변화에 따라 고유진동수의 변화 가능성을 고려하여, 고유진동수를 재차 측정하는 단계, 잔류 결함여부를 확인하기 위하여, 비파괴검사를 수행하는 단계 및 제거 작업이 완료된 LSB의 Trailing Edge 부위에 내마모 코팅을 수행하는 단계 중 적어도 하나의 단계를 추가로 수행하거나 또는 세 단계를 순차적으로 수행할 수 있다.
이를 통해, LSB의 침식 손상과 관련하여 새로운 정비기법 적용으로 신품 교체를 하지 않고도 기존 LSB의 건전성을 확보하고 일정기간동안 수명연장을 가능하게 할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
110 : 3D 스캐닝부
120 : 분석부
130 : 저장부
120 : 분석부
130 : 저장부
Claims (7)
- LSB(Last Stage Blade) 샘플을 3D 스캐닝 하여, LSB 모델링을 수행하는 단계;
LSB 샘플의 고유진동수를 측정하고, 측정된 제1 고유진동수 데이터와 LSB 모델링 데이터를 이용하여 LSB 동특성을 분석하는 단계;
기존 LSB의 고유진동수를 측정하여, 측정된 제2 고유진동수 데이터를 제1 고유진동수 데이터와 비교 분석하는 단계; 및
비교 분석 결과를 기반으로 기존 LSB의 침식손상 부위를 제거 가공하는 단계;를 포함하고,
비교 분석 단계는,
측정된 제2 고유진동수 데이터와 제1 고유진동수 데이터와 비교 분석하여 공진영역에 포함되어 있는지 여부를 확인하며,
침식 손상된 증기터빈 LSB 수명연장 방법은,
기존 LSB의 Trailing Edge의 침식 손상부위를 일정하게 제거하기 위하여, 형판(Template)를 활용하여 일정하게 Marking Line을 표시하고, 침식 손상부위의 제거 작업을 수행하는 것을 특징으로 하는 침식 손상된 증기터빈 LSB 수명연장 방법.
- 삭제
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
침식 손상부위의 제거 작업이 완료되면, 제거 작업이 완료된 LSB의 치수 및 형상변화에 따라 고유진동수의 변화 가능성을 고려하여, 고유진동수를 재차 측정하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 침식 손상된 증기터빈 LSB 수명연장 방법.
- 청구항 1에 있어서,
침식 손상부위의 제거 작업이 완료되면, 잔류 결함여부를 확인하기 위하여, 비파괴검사를 수행하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 침식 손상된 증기터빈 LSB 수명연장 방법.
- 청구항 1에 있어서,
침식 손상부위의 제거 작업이 완료되면, 제거 작업이 완료된 LSB의 Trailing Edge 부위에 내마모 코팅을 수행하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 침식 손상된 증기터빈 LSB 수명연장 방법. - 삭제
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190177922A KR102123192B1 (ko) | 2019-12-30 | 2019-12-30 | 침식 손상된 증기터빈 lsb 수명연장 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190177922A KR102123192B1 (ko) | 2019-12-30 | 2019-12-30 | 침식 손상된 증기터빈 lsb 수명연장 방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102123192B1 true KR102123192B1 (ko) | 2020-06-15 |
Family
ID=71081934
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020190177922A KR102123192B1 (ko) | 2019-12-30 | 2019-12-30 | 침식 손상된 증기터빈 lsb 수명연장 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102123192B1 (ko) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20050016002A (ko) * | 2003-08-05 | 2005-02-21 | 유나이티드 테크놀로지스 코포레이션 | 터빈 요소 수리 |
| EP2299248A1 (de) * | 2009-09-14 | 2011-03-23 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur Ermittlung von Rissen in Turbinenschaufeln |
| KR101733361B1 (ko) * | 2016-10-17 | 2017-05-24 | 한전케이피에스 주식회사 | 로터 해석 방법 |
-
2019
- 2019-12-30 KR KR1020190177922A patent/KR102123192B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (3)
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