KR102192435B1 - 터보머신 안전 시동 클리어런스들을 결정하기 위한 시스템들 및 방법들 - Google Patents

Abstract

터보머신 엔진의 셧다운 후에 터보머신 엔진 안전 시동 클리어런스를 예측하기 위한 시스템(100) 및 방법들(1000)이 제공된다. 시스템은 복수의 온도 검출 수단(TDM; temperature detecting means)(300)에 동작가능하게 연결된 제어기(200)를 포함한다. TDM들은 엔진 케이싱(10)의 상부 부분 및 하부 부분에 배열되며, 엔진의 매개변수들을 감지하도록 그리고 감지된 매개변수들을 제어기에 송신하도록 구성된다. 제어기는 감지된 매개변수들을 수신하도록, 그리고 제어기의 제어 애플리케이션을 통해, 엔진의 구성요소들이 충분한 클리어런스를 갖는지 여부를 결정하도록 구성된다. 제어기는 추가로, 클리어런스 정보를 예컨대 사용자에게 송신하도록 구성된다. 클리어런스 정보에 기반하여, 터보머신 엔진은 재시동된다.

Description

터보머신 안전 시동 클리어런스들을 결정하기 위한 시스템들 및 방법들

[0001] 본 개시내용은 일반적으로 터보머신(turbomachine)들에 관한 것이고, 더욱 상세하게는, 터보머신 엔진(engine)의 셧다운(shutdown) 후에 터보머신 엔진 안전 시동 클리어런스(clearance)를 예측하기 위한 시스템(system)들 및 방법들에 관한 것이다.

[0002] 터보머신, 예컨대 가스 터빈(GT; Gas Turbine) 엔진의 셧다운 후에, 하나 또는 그 초과의 구성요소들, 예컨대 터빈 케이싱(casing)의 휨(bowing)이 생길 수 있으며, 이러한 휨은, GT를 재시동시킬 때, 다른 구성요소들, 예컨대 터빈 블레이드 팁(blade tip)들이 마찰(rubbing)할 위험을 증가시킨다. 마찰 위험들을 감소시키기 위해, 예컨대, 직접 공기 주입 시스템(DAIS; Direct Air Injection System) 시스템이 셧다운에 걸쳐 동작가능하면, 이 DAIS들은, 우수한 결과들로, 미드-프레임 쉘(mid-frame shell)(및 모든 TVC 캐비티(cavity)들)에 대한 상단 절반 케이싱 온도를 제어하는 것에 초점을 맞추었다. 이러한 유형의 DAIS 시스템의 예가 미국 특허들 8,893,510 및 8,820,091에서 설명되며, 이 미국 특허들 둘 모두의 개시내용들은, DAIS 시스템들을 설명하기 위해 그 전체가 인용에 의해 본원에 통합된다.

[0003] 그러나, DAIS 동작에 영향을 끼치는, 셧다운 동안의 엔진 동작 외란(operational disturbance)들, 예컨대 엔진 트립(trip)들을 야기하는 동작 제한치들 및 장비 고장들이 발생하고, 이에 따라, 마찰 위험들을 증가시킬 수 있다. 이들 외란들에 부분적으로 기인하여, DAIS 시스템은, GT가 완전 냉각 조건(fully cooled condition)을 달성하기 전에 GT를 재시동시키는 능력을 제한하는, 예컨대 대략 30-50 시간의 시간 기반 엔진 시동 로크아웃(lockout) 기간을 강제한다. 이 제한 기간은 일반적으로, 자연적인 컨벤션 효과(natural convention effect)들이 줄어들기 시작하고, 임의의 마찰 위험들의 클리어런스가 달성되어서, GT가 재시동되기에 안전하게 될 때까지 계속된다. 결과적으로, 이 재시동 제한 기간 동안, GT는 연장된 시간 기간에 대해 이용가능하지 않은데, 그 이유는 로크아웃 제한 기간 동안 임의의 지점에 임의의 마찰 위험들이 존재하는지 여부에 관계없이, 제한 기간의 전체 지속기간이 달성되어야 하기 때문이다.

[0004] 그러므로, DAIS 및 임의의 외란들에 독립적이고 GT를 안전하게 재시동시키기 위한, GT 내에서의 마찰 위험들을 결정하기 위한 개선된 시스템 및 방법에 대한 필요가 존재한다.

[0005] 일 예시적인 실시예에서, 터보머신 엔진의 셧다운 후에 터보머신 엔진을 안전하게 재시동시키기 위해 터보머신 엔진 내의 하나 또는 그 초과의 구성요소들의 마찰 위험들을 예측/결정하기 위한 방법이 제공된다. 방법은, 터닝 기어(Turning Gear) 상에서 동작하는 GT의 냉각 주기 동안, 터보머신의 상부 부분 및 대응하는 하부 부분 주위에 선택적으로 배열된 복수의 온도 검출 수단(means)을 통해, 터보머신 엔진의 하나 또는 그 초과의 매개변수들을 모니터링(monitoring)하는 단계를 포함한다.

[0006] 방법은, 모니터링되는(monitored) 매개변수들이, 터보머신의 하나 또는 그 초과의 구성요소들, 예컨대 터빈 블레이드 팁들이 최소 클리어런스 값을 초과함을 식별하는지 여부를 결정하는 단계, 및 모니터링되는 매개변수들, 및 구성요소들이 요구되는 최소 클리어런스를 초과함을 식별하는 것에 기반하여, 터보머신을 재시동시키는 단계를 더 포함한다.

[0007] 또 추가적인 예시적인 실시예에서, 터보머신 엔진을 재시동시키기 위한 시스템이 제공된다. 시스템은 복수의 온도 검출 수단에 동작가능하게 연결된 제어기를 포함한다. 복수의 온도 검출 수단은, 터보머신 엔진의 하나 또는 그 초과의 매개변수들을 검출하기 위해 터보머신의 케이싱의 상부 부분 및 대응하는 하부 부분에 선택적으로 배열될 수 있다. 온도 검출 수단 중 적어도 하나는 검출된 매개변수들을, 제어기의 제어 애플리케이션(application)에 의한 프로세싱(processing)을 위해 제어기에 송신하도록 동작가능하게 구성될 수 있다. 제어기는, 온도 검출 수단으로부터 매개변수들을 수신하도록, 그리고 제어 애플리케이션을 통해, 터보머신의 임의의 구성요소들, 예컨대 터빈 팁들이 최소 클리어런스 값을 초과하는지 여부를 결정하도록 동작가능하게 구성된다. 구성요소들이 최소 요구 클리어런스를 초과한다고 결정할 때, 제어기는, 검출된 매개변수들에 적어도 부분적으로 기반하여 터보머신을 재시동시키기 위해 클리어런스 정보를 예컨대 사용자에게 송신하거나 또는 디스플레이(display)하도록 구성될 수 있다.

[0008] 본 개시내용 및 그 장점들의 더욱 완전한 이해를 위해, 첨부된 도면들과 함께 취해지는 다음의 설명들이 이제 참조되며, 도면들에서, 유사한 번호들은 유사한 오브젝트(object)들을 표기하며, 도면들에서:
[0009] 도 1은 본원에서 제공된 개시내용에 따른, 그리고 셧다운 후에 터보머신의 하나 또는 그 초과의 구성요소들의 마찰 위험들을 결정하기 위한 시스템을 포함하는 터보머신의 절단 사시도를 예시하고;
[0010] 도 2는 본원에서 제공된 개시내용에 따른, 그리고 터보머신의 케이싱의 상부 부분 및 하부 부분 주위에 배열된 온도 검출 수단을 갖는 도 1의 시스템 및 터보머신의 부분 사시도이고;
[0011] 도 3은 본원에서 제공된 개시내용에 따른, 그리고 터보머신 케이싱의 상부 부분에 배열된 도 2의 온도 검출 수단의 확대된 예시이고;
[0012] 도 4는 본원에서 제공된 개시내용에 따른, 그리고 터보머신 케이싱의 상부 부분에 배열된 온도 검출 수단의 추가적인 사시도이고;
[0013] 도 5는 본원에서 제공된 개시내용에 따른, 터보머신 케이싱의 하부 부분에 배열된 온도 검출 수단의 추가적인 사시도이고;
[0014] 도 6은 본원에서 제공된 개시내용에 따른, 그리고 터보머신 케이싱의 상부 부분 주위에 배열된 복수의 온도 검출 수단을 갖는 도 2의 시스템 및 터보머신의 추가적인 예시적인 실시예의 사시도이고;
[0015] 도 7은 본원에서 제공된 개시내용에 따른, 그리고 SGT6-5000F 프레임 패밀리(frame family)의 하나 또는 그 초과의 터보머신 엔진들에 대한 시동시키기에 안전한 존(safe to start zone)을 결정하기 위한 매개변수들을 식별하는 그래프(graph)이며; 그리고
[0016] 도 8은 본원에서 제공된 개시내용에 따른, 그리고 터보머신 엔진의 셧다운 후에 터보머신 엔진을 안전하게 시동시키기 위하여 터보머신 엔진 내의 구성요소들의 마찰 위험들을 예측하기 위한 방법의 실시예에 대한 흐름도이다.

[0017] 다양한 실시예들을 구성하는 것으로서 이하에 설명된 구성요소들 및 재료들은 예시적인 것으로 그리고 제한적이지 않은 것으로 의도된다. 본원에서 설명된 재료들과 동일한 또는 유사한 기능을 수행할 많은 적절한 구성요소들 및 재료들은 본 발명의 실시예들의 범위 내에 포함되는 것으로 의도된다.

[0018] 일반적으로, 본원에서 설명된 컴퓨팅(computing) 시스템들 및 디바이스(device)들은 다수의 컴퓨팅 구성요소들 및 회로소자, 이를테면, 예컨대, 메모리(memory) 또는 다른 저장 매체와 통신하는 하나 또는 그 초과의 프로세서(processor)들(예컨대, Intel®, AMD®, Samsung®)에 의해 조립될 수 있다. 메모리는, 랜덤 액세스 메모리(RAM; Random Access Memory), 플래시가능한(flashable) 또는 플래시가능하지 않은(non-flashable) 판독 전용 메모리(ROM; Read Only Memory), 하드 디스크 드라이브(hard disk drive)들, 플래시(flash) 드라이브들, 또는 당업자들에게 알려져 있으며 저장 능력들을 갖는 임의의 다른 유형들의 메모리일 수 있다. 아래에서 더욱 상세히 설명된 바와 같이, 컴퓨팅 시스템들 및 디바이스들은 또한, 몇몇 기능들, 예컨대, 저장 능력들, 프로그램(program) 명령들을 실행하는 것 등을 용이하게 하기 위해, 인터넷(internet)을 통해 클라우드(cloud) 컴퓨팅 기술들을 활용할 수 있다. 컴퓨팅 시스템들 및 디바이스들은, 다른 디바이스들과의 유선 통신을 구현하기 위해 필요한 다른 하드웨어(hardware) 및 소프트웨어(software)에 부가하여, 하나 또는 그 초과의 통신 구성요소들, 이를테면, 예컨대, 유사한 기능성을 갖는 하나 또는 그 초과의 네트워크 인터페이스 카드(NIC; network interface card)들 또는 회로소자, 하나 또는 그 초과의 일방향 또는 다방향 포트(port)들(예컨대, 양방향 예비 포트, 범용 직렬 버스(USB; universal serial bus) 포트 등)을 더 포함할 수 있다. 통신 구성요소들은 무선 송신기들, 시스템 내의 무선 통신을 구현하기 위한 종류들의 브로드캐스팅(broadcasting) 하드웨어에 커플링되거나(coupled) 또는 연결될 수 있는 수신기(또는 통합형 트랜시버(transceiver)), 예컨대, 적외선 트랜시버, 블루투스(Bluetooth) 트랜시버, 또는 당업자들에게 알려져 있으며 정보의 전달을 용이하게 하는 데 유용한 임의의 다른 무선 통신을 더 포함할 수 있다. 부가적으로, 전력 공급부/팩(pack)(예컨대, 하드웨어 내장(hard wired), 배터리(battery) 등)이 본원에서 설명된 컴퓨팅 디바이스들 중 임의의 컴퓨팅 디바이스에 포함될 수 있다. 이들 전력 공급부들은 또한, 당업자들에게 알려져 있으며, 본원에서 설명된 컴퓨팅 디바이스들 및/또는 구성요소들의 기능성을 유지하기 위한 어떤 형태의 중복성 또는 백업(backup) 전력 수단을 포함할 수 있다.

[0019] 이제, 도해(showing)들이 단지 본원의 발명의 요지의 실시예들을 예시하는 목적들을 위한 것이고 이들을 제한하기 위한 것이 아닌 도면들을 참조하면, 도 1은 터보머신(1), 예컨대 가스 터빈 엔진(GT(1))의 셧다운 후에 GT(1)의 하나 또는 그 초과의 구성요소들의 마찰 위험들을 결정하기 위한 시스템(100)을 갖는 GT를 예시한다.

[0020] 시스템(100)은, 엔진 시동 로크아웃 기간 및/또는 온도 기반 로크아웃 기간에 의해 결정된 바와 같은 엔진의 전체 냉각 동안 기다리는 것과 대조적으로, 예컨대 터닝 기어 동작 동안 언제라도 그리고 구성요소들이 최소 클리어런스 값을 초과함, 즉, 클리어됨(cleared)이 결정되자마자, GT(1)를 재시동시키는 것을 가능하게 하기 위해, 정상 DAIS 동작과 외란 DAIS 동작 둘 모두에서, GT(1)의 하나 또는 그 초과의 구성요소들, 예컨대 터빈 블레이드 팁들의 클리어런스를 예측하기 위한 위험 평가 수단을 제공한다.

[0021] 도 2를 참조하면, 시스템(100)은, 유선 및/또는 무선 연결(102)을 통해 하나 또는 그 초과의 온도 검출 수단(TDM; temperature detecting means)(300)에 동작가능하게 연결된 제어기(200)를 포함할 수 있다. 제어기(200)는 제어 애플리케이션을 저장하고 있는 저장 매체 및/또는 메모리에 동작가능하게 연결된 프로세싱 회로를 포함할 수 있다. 제어 애플리케이션은 다양한 명령들을 포함할 수 있으며, 이 명령들은, 프로세싱 회로에 의한 실행 시, 제어기로 하여금, GT(1), 예컨대 터빈 블레이드 팁들 내에 임의의 마찰 위험들이 존재하는지 여부를 결정하기 위해 그리고 GT(1)를 재시동시키기에 안전할 때를 결정하기 위해, TDM(300)으로부터 송신된 매개변수들을 프로세싱(process)하게 할 수 있다.

[0022] 도 3에서 도시된 바와 같이, TDM(300)은, 임의의 마찰 위험들 및 안전 시동 클리어런스를 예측하기 위해, GT(1)의 하나 또는 그 초과의 매개변수들, 예컨대 케이싱 온도들을 측정 및/또는 검출하도록, 그리고 검출된 매개변수들을 예컨대 제어기(200), 다른 TDM(300), 또는 시스템(100)의 다른 디바이스에 송신하도록 동작가능하게 구성된 이중 열전대 또는 유사한 디바이스일 수 있다. 일 실시예에서, TDM(300)은, 임의의 측정된 매개변수들이 제어기(200)에 성공적으로 송신됨을 보장하기 위해 서로 중복적일 수 있는 하나 또는 그 초과의 채널(channel)들을 포함할 수 있다.

[0023] 도 2의 실시예에서, 제1 TDM(300)이 GT(1)의 케이싱(10)의 상사점(TDC; top dead center)에 선택적으로 배열될 수 있다. 제2 TDM(300)이 케이싱(10)의 대응하는 하사점(BDC; bottom dead center)에 선택적으로 배열될 수 있다. TDM들(300)은, 하나 또는 그 초과의 패스너(fastener)들(미도시)을 통해, 또는 당업자들에게 알려져 있고 측정/감지 디바이스를 케이싱(10)에 고정할 수 있는 다른 수단에 의해, 케이싱(10)에 고정될 수 있다. 이 실시예에서, 케이싱(10)의 TDC 및 BDC 둘 모두에 TDM들(300)을 선택적으로 고정하거나 또는 배열하는 것은, GT(1)의 내부 구성요소들의 마찰 위험들을 결정하기 위한 케이싱 온도들 둘 모두(상부 및 하부)의 실시간 분석을 위해, GT(1)의 대응하는 매개변수들, 예컨대 TDC 및 BDC에서의 케이싱 온도들이 측정되고, 제어기(200)에 송신되며, 그리고/또는 제어기(200)에 스트리밍될(streamed) 수 있게 한다.

[0024] 도 4 및 도 5의 실시예들에서 예시된 바와 같이, 제1 TDM(300)은 TDC에 있는 행(row) 2 및 3의 로킹 키 스터브(LKS; locking key stub)들 사이의 영역(A4)에 배열되고 그리고/또는 센터링될(centered) 수 있으며, 대응하는 제2 TDM(300)은 BDC에 있는 행 2 및 3의 로킹 키 스터브들(LKS) 사이의 영역(A5)에 센터링된다(도 5). 행 1의 블레이드 팁들이 임의의 다른 행의 블레이드 팁들보다 더 높은 마찰 위험을 지닐 수 있으며, 그리고 A4 및 A5에 있는 영역들이 일반적으로 케이싱(10)의 가장 뜨거운 부분일 수 있기 때문에, 케이싱(10)의 가장 뜨거운 부분, 예컨대 영역들(A4, A5)에 또는 이에 가까이 TDM(300)을 배열하는 것은 GT(1)의 안전 시동을 위한 행 1의 블레이드 팁 클리어런스들을 결정하기 위한 최적의 매개변수들을 제공할 수 있는데, 그 이유는 행 2 및 3의 로킹 키 스터브들(LKS) 사이에서 측정된 케이싱(10) 온도들이 행 1의 블레이드 팁들의 클리어런스와 상관될 수 있기 때문임이 인식되어야 한다.

[0025] 계속해서 도면들을 참조하면, 영역(A4)의 TDC 및 영역(A5)의 BDC에서의 케이싱 온도들을 측정할 때, TDM(300)은, 예컨대 터닝 기어 동작 시, 측정된 온도들이 터빈 블레이드 팁들이 GT(1)의 안전 재시동을 위해 요구되는 최소 클리어런스 값을 초과함을 표시하는지 여부를 제어 애플리케이션을 통해 결정하기 위해, 예컨대 실시간으로, 하나 또는 그 초과의 제어 신호들을 통해, 측정된 온도들을 A4 및 A5에서의 케이싱(10) 온도들의 모니터링(monitoring)을 위한 제어기(200)에 송신하도록 구성될 수 있다.

[0026] 일 예시적인 실시예에서, GT(1)에 대한 시동시키기에 안전한 조건(safe to start condition)을 결정하기 위해, 제어기(200)는, 제어 애플리케이션의 제어 하에서, TDC 및 BDC로부터의 온도 값들을 다음의 공식에 적용한다:

[0027] 이 실시예에서, 2개의 공식들은, 유효 DAIS 존으로 또한 지칭될 수 있는, 엔진 상단 및 하단에서의 행의 하나의 터빈 블레이드 클리어런스들을 예측하는 것을 보조한다. 공식들은 2개의 변수들의 2차 다항식 함수들일 수 있으며, 이러한 2개의 변수들인 Top 및 Bot는 각각 TDC 및 BDC에 있는 TDM(300)으로부터의 케이싱(10) 온도들을 표현한다. 위의 상수들(A, B, C, D, E, F, 및 Min)이 GT(1) 유형, 블레이드 클리어런스 위치(상단 및/또는 하단), 및 냉간 빌드(cold build) 클리어런스에 따라 좌우된다는 것이 인식되어야 한다. TDM(300) 제공 값들(케이싱 온도들) 및 상수들을 위의 공식들에 적용할 때, 일단 공식들의 결과들이 양의 값들을 리턴(return)하면, GT(1)가 시동시키기에 안전하다는 결정이 달성되며, 이는 다음에 의해 표현될 수 있다:

시동시키기에 안전함(유효 DAIS 존). 도 7은 3 rpm 또는 120 rpm 터닝 기어 및 DAIS를 이용하여 동작하는 프레임 패밀리의 지멘스 가스 터빈(Siemens Gas Turbine)들에 대한 유효 DAIS 존의 예시적인 그래프를 예시한다.

[0028] 상수들(A 내지 F)의 값들이 특정 GT(1)에 대한 특정 프레임, 케이싱 절반(half), 동작 및 셧다운 프로세스(process)에 대한 최적합(best-fit) 방법들을 통해 결정될 수 있다는 것이 추가로 인식되어야 한다. 앞서 표시된 바와 같이, 이들 상수들은, 적절한 제한들 및 가중 하에서, 2개의 변수들인 Top 및 Bot(온도들)의 이차(또는 2차 다항식) 함수에 의해 실제 클리어런스를 추정할 때 오류를 최소화하는 값들을 표현할 수 있다. 이들 상수들의 값들은 임의의 물리적 양(quantity)에 직접적으로 대응할 수 있는 것이 아니라, 예컨대 위의 공식들을 통해, 클리어런스들의 최선의 추정치들을 제공한다. Min 상수는 GT(1)의 재시동을 허용하는 클리어런스 추정에 대한 수용가능한 하한치를 표현할 수 있다.

[0029] 이제, 도 6을 참조하면, 또 추가적인 예시적인 실시예에서, 복수의 TDM들(300)이 케이싱(10)의 상부 부분에 배열될 수 있고, 복수의 TDM들(300)이 케이싱(10)의 대응하는 하부 부분에 배열된다.

[0030] 이 실시예에서, 케이싱(10)의 상부 부분에 배열된 복수의 TDM들(300) 중 제1 TDM(300)이 일차 상부 TDM(300)으로서 기능할 수 있고, 케이싱의 상부 부분에 있는 나머지 TDM들(300)은 백업 또는 중복 TDM들(300)로서 기능한다. 유사하게, 복수의 TDM들(300) 중 제1 TDM(300)이 케이싱(10)의 하부 부분에 배열될 수 있고, 일차 하부 TDM(300)으로서 기능할 수 있으며, 케이싱의 하부 부분에 있는 나머지 TDM들(300)은 백업 또는 중복 TDM들(300)로서 기능한다. 상부 및/또는 하부 백업 TDM들(300)은, 일차 TDM들(300)에 의해 제공되는 임의의 검출 정보를 보충하기 위한 부가적인 정보, 예컨대 추가적인 구성요소 온도들을 제공하도록, 그리고/또는 예컨대 TDM들(300) 중 임의의 TDM이 오프라인(offline)이 된다면 중복성을 제공하도록 구성될 수 있다. 부가적인 TDM들(300)이 GT(1) 케이싱 온도들을 검출하여 제어기(200)에 송신하기 위해 일차 TDM들(300)과 유사하게 구성되거나, 또는 추가적인 실시예에서, 일차 TDM(300)이 오프라인이 되거나 또는 안전 시동 클리어런스를 예측하는 데 필요한 임의의 정보를 송신할 수 없으면, 검출된 매개변수들을 제어기(200)와 동작가능한 통신을 하는 다른 디바이스 또는 TDM(300)에 송신하도록 구성될 수 있다는 것이 인식되어야 한다.

[0031] 또 추가적인 실시예에서, 제어 애플리케이션은, GT(1)가 시동시키기에 안전함을 식별하기 위한 명령들, 그리고 부가적으로 또는 대안적으로, GT(1)를 재시동시키기 위한 명령들을 포함할 수 있다. 예컨대, 어떤 마찰 위험들도 존재하지 않는다는 것, 즉, 블레이드 팁들이 요구되는 최소 클리어런스를 초과한다고 결정할 때, 제어 애플리케이션은 달성된 클리어런스를 표시하는 메시지(message)(시각적 또는 청각적)를 생성할 수 있으며, 이 메시지는, GT(1)가 안전하게 재시동될 수 있다는 것을 시스템의 오퍼레이터(operator)에게 통지하기 위해, 예컨대 제어기에 동작가능하게 연결된 디스플레이(display)(미도시) 상에 디스플레이되거나(displayed) 또는 재생될 수 있다. 그런 다음, 오퍼레이터는 GT(1) 엔진을 수동으로 재시동시킬 수 있거나, 또는 추가적인 실시예에서, 제어 애플리케이션의 제어는, 제어기로 하여금, 예컨대 추가적인 오퍼레이터 개입 없이, GT(1)를 자동으로 재시동시키기 시작하게 할 수 있는 명령들을 포함할 수 있다. 본원에서 개시된 바와 같이, GT(1)를 재시동시키는 것이 일반적으로, 시간 및/또는 온도에 기반한 임의의 권고되는 재시동 기간들에 독립적일 수 있다는 것이 인식되어야 한다.

[0032] 대안적으로 또는 부가적으로, 시스템(100)은, 터닝 기어 동작 동안 내부 구성요소들을 냉각시킴으로써 이 구성요소들의 임의의 마찰 위험들을 추가로 최소화하기 위해, 시스템의 제어기(200) 또는 다른 디바이스에 동작가능하게 연결된 하나 또는 그 초과의 냉각 밸브(valve)들을 포함할 수 있으며, 이는 예컨대, GT(1) 내에서의 휨을 감소시키는 것을 보조할 수 있다. 이 실시예에서, 냉각 밸브들의 동작은 TDM(300)으로부터 제어기(200)로 송신되는 매개변수들에 따라 좌우될 수 있다. 예컨대, 측정된 온도들을 수신하고, 마찰 위험이 존재함을 식별할 때, 제어기(200)는, 제어 애플리케이션의 제어 하에서, 이 제어기(200)에 동작가능하게 연결된 냉각 밸브들 중 하나 또는 그 초과가 활성화되게 하여, 마찰 위험들 그리고 또한 셧다운과 GT(1)를 재시동시키는 것 사이의 시간 기간을 감소시키기 위해, 이 냉각 밸브들이 내부 구성요소들을 냉각시키기 위한 냉각 매질 또는 공기를 확산시키게 할 수 있다.

[0033] 이제, 도 8을 참조하면, 마찰 위험들을 예측하기 위한 그리고 터보머신 엔진의 셧다운 후에 GT(1)가 시동시키기에 안전한지 여부를 결정하기 위한 방법(1000)의 실시예에 대한 흐름도가 제공된다.

[0034] 단계(1010)에서, 방법(1000)은, 하나 또는 그 초과의 TDM(300)을 통해 GT(1)의 하나 또는 그 초과의 매개변수들, 예컨대 케이싱(10) 온도들을 모니터링(monitoring)하는 단계를 포함한다. 일단 TDM(300)이 GT(1)에 부착되면 언제라도 케이싱 온도들의 모니터링이 시작될 수 있다는 것이 인식되어야 한다. 예컨대, GT(1)의 셧다운을 개시할 때, 또는 그 직후에, 또는 DAIS 동작 동안 발생하는 외란 시 즉각적으로, TDM(300)은 모니터링되는 온도들을 검출하여 송신하기 시작할 수 있다. 단계(1020)에서, 방법(1000)은, 검출되는/모니터링되는 온도들이, 하나 또는 그 초과의 구성요소들, 예컨대 행 1의 블레이드 팁들이 최소 클리어런스 값을 초과함을 식별하는지 여부를 결정하는 단계를 포함한다. 이 단계에서, 제어기(200)가, 제어 애플리케이션의 제어 하에서, 블레이드 팁들의 클리어런스를 결정하기 위해 매개변수들을 프로세싱(process)하기 시작할 수 있도록, TDM(300)은 검출된 매개변수들을 제어기(200)에 송신하고 그리고/또는 스트리밍(stream)할 수 있다. 단계(1030)에서, 방법(1000)은, 구성요소들이 요구되는 최소 클리어런스를 초과한다고 결정할 때, GT(1)를 재시동시키는 단계를 포함한다. GT(1)는, 최소 클리어런스가 달성된다는 표시를 수신할 때 오퍼레이터에 의해 수동으로, 또는 어떤 마찰 위험도 존재하지 않는다고 결정할 때 제어기(200)를 통해 자동으로 재시동될 수 있다.

[0035] 방법(1000)을 심으면서 또는 시스템(100)을 활용하면서 임의의 제한 기간(시간 또는 온도)이 지연될 수 있다는 것이 인식되어야 한다. 즉, 시동시키기에 안전한 조건이 결정될 때까지, 통상적으로 부과될 수 있는 임의의 기간이 비활성으로 유지될 수 있다. 제한 기간의 시작을 지연시킬 때, 오퍼레이터들은 이제, 미리 결정된 시간량 동안 기다리도록 강요되는 것과 대조적으로, 실제 클리어런스를 달성할 때 GT(1)를 재시동시킬 수 있다.

[0036] 제어기(200)가, 제어 애플리케이션의 제어 하에서, 시간 기반 제한을 지연시킬 때 온도 기반 제한 기간을 개시하거나 또는 강제할 수 있다는 것이 추가로 인식되어야 한다. 즉, 제어 애플리케이션은, 모니터링되는 온도들에 기반하여 GT(1)를 시동시키는 것을 제한하기 위한 명령들을 포함할 수 있다. 이 실시예에서, GT(1)의 구성요소들이 요구되는 최소 클리어런스를 달성했음이 결정될 때까지, 온도 기반 제한은 적소에 유지될 수 있다.

[0037] 예컨대, 부가적으로 또는 대안적으로, 재시동 제한 기간이 시작될 때, 제어기(200)는, 제어 애플리케이션의 제어 하에서, 예컨대 행 1의 블레이드 팁들의 조건을 결정하기 위해, 즉, 블레이드 팁들이, GT(1)를 재시동시키기 위해 요구되는 최소 클리어런스를 달성했는지 여부를 결정하기 위해, TDC 및 BDC에서의 매개변수들을 계속해서 모니터링할 수 있다. 블레이드 팁들이 요구되는 최소 클리어런스를 달성했다고 결정할 때, 부과된 재시동 제한 기간은 예컨대 제어기(200)를 통해 종료될 수 있고, 오퍼레이터는 GT(1)가 재시동될 준비가 되어 있음을 통지받을 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 최소 클리어런스가 달성된다고 결정할 때, 제어기(200)는 제어 애플리케이션을 통해 GT(1)를 자동으로 재시동시키기 시작할 수 있다.

[0038] 특정 실시예들이 상세히 설명되었지만, 당업자들은, 본 개시내용의 전체 교시들을 고려하여, 그러한 세부사항들에 대한 다양한 수정들 및 대안이 개발될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 예컨대, 상이한 실시예들과 연관하여 설명된 엘리먼트(element)들은 결합될 수 있다. 그에 따라서, 개시된 특정 어레인지먼트(arrangement)들은 단지 예시적인 것으로 여겨지며, 청구항들 또는 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 이러한 청구항들 또는 본 개시내용의 범위는 첨부된 청구항들 및 이 청구항들의 임의의 그리고 모든 등가물들의 최대 폭인 것으로 주어져야 한다. "포함하는(comprising)", "포함하는(including)", 그리고 "갖는"이란 용어들이 확장-가능(open-ended)하고, 다른 엘리먼트들 또는 단계들을 배제하지 않으며, 단수형의 사용이 복수형을 배제하지 않는다는 것이 주목되어야 한다. 부가적으로, 달리 명확히 진술되지 않는 한, 본원에서 개시된 다양한 방법들의 단계들은 나열된 특정 순서로 수행될 것이 요구되지 않는다.

Claims (20)

1. 셧다운(shutdown) 후에 터보머신 엔진(turbomachine engine)(1)에 대한 안전 시동 클리어런스(clearance)를 결정하기 위한 방법으로서,
   상기 방법은 상기 터보머신 엔진(1) 상에 선택적으로 배열된 복수의 센서(sensor)들(300)에 동작가능하게 연결된 제어기(200)에서 이루어지며,
   상기 방법은,
   상기 복수의 센서들(300)을 통해, 상기 터보머신 엔진(1)의 매개변수들을 모니터링(monitoring)하는 단계;
   모니터링되는(monitored) 매개변수들로부터 상부 케이싱(casing) 온도 및 하부 케이싱 온도를 식별하는 단계;
   식별된 케이싱 온도들에 부분적으로 기반하여, 상기 터보머신 엔진(1)의 구성요소가 상기 터보머신 엔진(1)에 대한 최소 클리어런스 값을 초과하는지 여부를 결정하는 단계; 및
   상기 구성요소가 상기 최소 클리어런스 값을 초과한다고 결정할 때, 상기 터보머신 엔진(1)의 재시동을 개시하는 단계
   를 포함하는,
   셧다운 후에 터보머신 엔진(1)에 대한 안전 시동 클리어런스를 결정하기 위한 방법.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 터보머신 엔진(1)의 재시동을 개시하는 단계는, 상기 구성요소가 최소 클리어런스를 초과함을 표시하는 메시지(message)를 생성하는 단계 및 상기 메시지를 오퍼레이터(operator)에게 송신하는 단계를 포함하는,
   셧다운 후에 터보머신 엔진(1)에 대한 안전 시동 클리어런스를 결정하기 위한 방법.
3. 제1 항에 있어서,
   상기 터보머신 엔진(1)의 재시동을 개시하는 단계는, 재시동 신호를 생성하는 단계 및 상기 신호를 상기 터보머신 엔진에 송신하여 상기 터보머신 엔진(1)을 재시동시키면서 터닝 기어(turning gear) 상에서 동작시키는 단계를 포함하는,
   셧다운 후에 터보머신 엔진(1)에 대한 안전 시동 클리어런스를 결정하기 위한 방법.
4. 제1 항에 있어서,
   상기 복수의 센서들(300)은 터보머신(1)의 케이싱(10)의 상부 부분(upper part)에 배열된 제1 센서(300), 및 상기 케이싱(10)의 대응하는 하부 부분(lower part)에 배열된 제2 센서(300)를 포함하는,
   셧다운 후에 터보머신 엔진(1)에 대한 안전 시동 클리어런스를 결정하기 위한 방법.
5. 제4 항에 있어서,
   상기 제1 센서(300)와 상기 제2 센서(300)는 터보머신 행(row) 2 및 3의 로킹 키 스터브(LKS; locking key stub)들에 대해 배열되는,
   셧다운 후에 터보머신 엔진(1)에 대한 안전 시동 클리어런스를 결정하기 위한 방법.
6. 시스템(system)(100)으로서,
   메모리(memory), 상기 메모리 상의 제어 애플리케이션(application), 및 상기 메모리에 커플링되며(coupled) 상기 제어 애플리케이션의 명령들을 실행하도록 동작가능하게 구성된 프로세서(processor)를 포함하는 제어기(200); 및
   터보머신 엔진(1) 상에 선택적으로 배열되고, 상기 터보머신 엔진(1)의 매개변수들을 검출하여 상기 제어기(200)에 송신하도록 동작가능하게 구성된 복수의 센서들(300)
   을 포함하고,
   상기 복수의 센서들(300)은 상기 매개변수들을 검출하고, 상기 복수의 센서들(300) 중 적어도 하나는 상기 매개변수들을 상기 제어기(200)에 송신하며,
   상기 제어기(200)는, 송신된 매개변수들로부터 상부 케이싱 온도 및 하부 케이싱 온도를 식별하고, 상기 제어 애플리케이션의 제어 하에서, 식별된 상부 케이싱 온도 및 하부 케이싱 온도에 부분적으로 기반하여, 상기 터보머신 엔진(1)의 구성요소가 상기 터보머신 엔진에 대한 최소 클리어런스 값을 초과하는지 여부를 결정하며, 그리고
   상기 복수의 센서들(300)은 터보머신(1)의 케이싱(10)의 상부 부분에 배열된 제1 센서(300), 및 상기 케이싱(10)의 대응하는 하부 부분에 배열된 제2 센서(300)를 포함하는,
   시스템(100).
7. 제6 항에 있어서,
   상기 구성요소는 상기 최소 클리어런스 값을 초과하고, 상기 제어기(200)는, 상기 제어 애플리케이션의 제어 하에서, 상기 터보머신 엔진(1)의 재시동을 개시하는,
   시스템(100).
8. 제7 항에 있어서,
   상기 제어기(200)는, 상기 구성요소가 상기 최소 클리어런스 값을 초과함을 표시하는 메시지를 생성함으로써 재시동을 개시하고, 상기 메시지는 시각적으로, 청각적으로, 또는 이 둘 모두로 상기 시스템(100)의 사용자에게 제공되는,
   시스템(100).
9. 제7 항에 있어서,
   상기 제어기(200)는, 상기 터보머신 엔진(1)에 대한 시동 신호를 생성하고 상기 터보머신 엔진(1)을 재시동시키기 위해 상기 터보머신 엔진(1)에 상기 시동 신호를 송신함으로써, 재시동을 개시하는,
   시스템(100).
10. 제6 항에 있어서,
    상기 구성요소는 상기 최소 클리어런스 값을 초과하지 않고, 상기 제어기(200)는, 상기 제어 애플리케이션의 제어 하에서, 상기 구성요소가 상기 최소 클리어런스 값을 초과함이 결정될 때까지, 상기 터보머신 엔진(1)의 재시동 제한을 지연시키도록 구성되는,
    시스템(100).
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