KR102273609B1 - 회전체진동 감시 시스템 및 회전체진동 감시 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소켓 통신 및 펌웨어 기반의 블레이드-축 어셈블리 회전체 진동 통합 감시 시스템에 관한 것으로 블레이드 진동 센서 시스템으로부터 블레이드 진동 신호를 입력받아 블레이드 진동을 감지하는 블레이드 진동 신호 처리 보드와, 축 진동 센서 시스템으로부터 회전축 진동 신호를 입력받아 축 진동을 감지하는 축 진동 신호 처리 보드를 포함하는 회전체 진동 신호 처리 장치 및 상기 회전체 진동 신호 처리 장치로부터 소켓 통신 인터페이스를 통해 수신되는 데이터를 이용하여 실시간 회전체의 진동 감시를 수행하는 회전체 진동 통합 연산 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 소켓 통신 및 펌웨어 기반의 블레이드-축 어셈블리 회전체 진동 통합 감시 시스템에 의해 화력발전 핵심 회전체 설비인 가스터빈 압축기 등의 블레이드 회전체에 케이싱 및 회전축 지지베어링의 각종 비접촉식 진동센서를 적용하여 그 감시능력을 월등히 향상시킬 수 있는 기술이다.

Description

회전체진동 감시 시스템 및 회전체진동 감시 방법{Monitoring System for Rotating Body Vibration and Monitoring Method for Rotating Body Vibration}

본 발명은 회전체 진동 감시 시스템 및 회전체 진동 감시 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 PGA (Field Programmable Gate Array)를 적용한 펌웨어 기반으로 블레이드와 축 어셈블리의 진동을 감시하는 소켓 통신 및 펌웨어 기반의 블레이드-축 어셈블리 회전체 진동 통합 감시 시스템에 관한 것이다.

전기는 유체의 유동에너지를 터빈의 회전블레이드에서 회전에너지로 전환하고 발전기에서 전기에너지로 변환하는 방식으로 생산된다. 발전용 가스터빈 엔진의 신뢰성 운전을 위하여 회전축의 과도 진동과 더불어 각 단의 회전 블레이드에서 과도한 공진 진폭이 최소화되도록 운영할 필요가 있다.

회전축과 회전블레이드는 주요 엔진 차수를 통과하면서 높은 진동이 발생한다. 특히 정상 운전 조건에서도 출력에 따라 블레이드에서 높은 진동진폭 또는 변위가 발생된다.

전력 계통에서 운전되는 가스터빈 또는 증기터빈의 케이싱 내부에서 유체 변동력과 회전력을 담당하는 기본요소인 회전블레이드의 고장이 설비 전체 고장의 48%를 차지한다. 그러나 12%를 차지하는 축 요소 감시시스템만으로 회전체 설비를 감시하고 있다. 즉, 축 진동 감시기술로는 회전체고장의 29%에 해당하는 축 러빙, 베어링 손상 등에 관련된 초기 손상만을 인지할 수 있다.

회전체고장의 68%에 해당하는 회전 블레이드의 균열고장은 발생빈도가 높으나 질량탈락 전까지는 인지할 수 없어 현재의 회전체 진동감시시스템은 축 진동 감시뿐 아니라 회전블레이드 진동을 동시에 통합하여 감시할 필요가 있다.

축 진동 감시기술은 수 ms ~ 수 μs 시간 분해능의 데이터 처리능력을 필요한 반면 회전 블레이드 진동 감시기술은 수 ns~ 수십 ns의 시간 분해능의 대용량 데이터 처리능력이 요청된다. 특히, 축 진동 신호와 블레이드 진동 신호를 각각 신호 처리하는 전용 보드와 이를 통합하는 구성요소를 통하여 기존의 축 진동 신호를 처리할 뿐 아니라 회전블레이드 진동 신호를 처리하여 회전체를 감시할 필요가 있다.

KR 10-1829134 B1 KR 10-1041016 B1

본 발명은 이 같은 기술적 배경에서 도출된 것으로, 축 진동 신호를 처리할 뿐 아니라 회전블레이드 진동 신호를 처리하여 회전체를 감시하기 위해서 고속 신호 처리용 디지털 신호 처리기(Digital Signal Processor)와 에프피지에이(FPGA)를 내장하는 회전블레이드 진동 신호 처리 보드와 축 진동 실시간 신호 처리 보드로 구성하고 위상 동기 신호 처리 보드를 통하여 동시적으로 신호 처리가 가능하도록 구현하고 전력계통에서 운영하는 증기터빈, 가스터빈 및 압축기의 축 진동과 블레이드 진동을 고속신호 처리하며 소켓방식통신기술을 통하여 대용량데이터를 전송할 수 있는 본 회전체 진동 신호 처리 장치와 블레이드-축 어셈블리 회전체 진동 통합감시 시스템을 제안함에 그 목적이 있다.

또한, 축 진동 실시간감시를 위한 회전수 처리요소와 설비의 회전수 및 출력 등의 운전요소를 동기화하고 연계하여 블레이드 진동 및 변위를 전용처리하고 감시하는 시스템을 고안함으로써 전력계통에서 운영하는 증기터빈, 가스터빈 및 압축기의 축 진동과 블레이드 진동을 동시 실시간 신호 처리를 하고 감시할 수 있는 블레이드-축 어셈블리 회전체 진동 통합감시 시스템을 제공하고자한다.

특히, 설비의 운전 중 1개 이상의 블레이드 팁 진동센서를 케이싱에 설치하고 계측된 블레이드 펄스신호를 고속 클록 신호 및 회전수 신호를 병합하여 도착시각을 계산하는 팁 타이밍 알고리즘을 FPGA (Field Programmable Gate Array)를 적용한 펌웨어 기반으로 구현하며 운전데이터인 발전기출력신호와 연계하여 회전설비의 기동/정지 등 과도 운전 모드에서 뿐 아니라 정상출력운전조건에서도 축 진동과 함께 회전블레이드의 정적변위 및 진동진폭을 동기화하여 통합 감시할 수 있는 블레이드-축 어셈블리 회전체 진동 통합감시 시스템을 제공하고자 한다.

특히, 과도운전조건과 정상운전조건을 위하여 블레이드 팁 타이밍 데이터를 기반으로 블레이드 균열고장감시 인자를 고안하고 고안된 고장 인자들을 출력 운전데이터를 중심으로 과도운전조건 및 정상운전조건별로 회전설비의 회전축과 회전블레이드를 동시에 실시간 감시할 수 있는 블레이드-축 어셈블리 회전체 진동 통합감시 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명은 다음과 같은 구성을 포함한다.

실시예는 소켓 통신 및 펌웨어 기반의 블레이드-축 어셈블리 회전체 진동 통합 감시 시스템을 제공하고, 이러한 감시 시스템은, 블레이드 진동 센서 시스템으로부터 블레이드 진동 신호를 입력받아 블레이드 진동을 감지하는 블레이드 진동 신호 처리 보드와, 축 진동 센서 시스템으로부터 회전축 진동 신호를 입력받아 축 진동을 감지하는 축 진동 신호 처리 보드를 포함하는 회전체 진동 신호 처리 장치 및 상기 회전체 진동 신호 처리 장치로부터 소켓 통신 인터페이스를 통해 수신되는 데이터를 이용하여 실시간 회전체의 진동 감시를 수행하는 회전체 진동 통합 연산 장치를 포함한다.

또한, 실시예에 따른 감시 시스템의, 상기 회전체 진동 통합 연산 장치는, 소켓 통신 인터페이스를 통해 수신되는 데이터를 기준 시간 정렬 후 감시를 위한 특성 인자를 추출하여 회전체의 블레이드 진동 및 회전축 진동 감시를 수행한다.

또한, 실시예에 따른 감시 시스템은, 상기 회전체 진동 통합 연산 장치로부터 수신되는 블레이드 진동 데이터, 축 진동데이터 및 운전데이터를 네트워크를 통하여 사내망으로 송신하는 소켓 통신을 수행하는 발전 설비 운전시스템 연계 모듈을 더 포함한다.

또한, 실시예에 따른 감시 시스템의 상기 회전체 진동 신호 처리 장치는, 블레이드 진동 센서 시스템으로부터 블레이드 진동 신호를 입력받고, FPGA 펌웨어 기반으로 블레이드 팁 타이밍 신호 처리와 팁 간극 신호를 처리하는 블레이드 진동 신호 처리 보드; 및 회전축 지지 베어링부에 적용한 비접촉식 진동센서의 축 진동 신호를 입력받아, 축 진동을 실시간으로 회전축 진동 신호를 처리하는 축 진동 신호 처리 보드를 포함한다.

또한, 실시예에 따른 감시 시스템의, 상기 축 진동 신호 처리 보드와 상기 블레이드 진동 신호 처리 보드는, 위상 동기 신호 발생 보드로부터 입력되는 위상 동기 신호를 기준으로 동기화된다.

또한, 실시예에 따른 감시 시스템의 상기 회전체 진동 신호 처리 장치는, 시작신호(Start Bit)와 동기 신호 발생 보드로부터의 동기 신호가 모두 발생하면 위상 동기 신호를 발생시키는 위상 동기 신호 입력부를 포함한다.

또한, 실시예에 따른 감시 시스템의 상기 블레이드 진동 신호 처리 보드는 블레이드 진동 센서 시스템으로부터 센서 신호를 입력받는 블레이드 진동 신호 입력부; 위상 동기 센서 시스템으로부터 센서 신호를 입력받는 위상 동기 신호 입력부; 블레이드 진동 신호 안정화 장치, 트리거(Trigger) 신호 비교기가 결합한 카운터(Counter) 발생 회로; 센서 신호의 아날로그 신호를 고속 디지털 신호로 변환하는 A/D 데이터 변환기; 축 회전 신호를 감지하는 위상 동기 신호 감지기의 입력조건으로 분리되며 블레이드 진동 신호 처리 보드의 신호 취득 조건 및 방법의 설정 기능을 갖는 인지 및 설정 모듈; 및 신호 처리 모듈 및 블레이드 진동 통신 모듈을 더 포함한다.

또한, 실시예에 따른 감시 시스템의 상기 축 진동 신호 처리 보드는, 입력신호를 설정 대역으로 필터링하고 원하는 대역 신호만 추출하여 소정의 레벨로 증폭하여 전기적으로 안정화시키는 축 진동 신호 안정화 장치; 위상 동기 신호를 감지하는 축 진동 위상 동기 신호 감지기; 상기 위상 동기 신호 감지기로부터 위상 동기 정보를 받아 해당 회전수 기준으로 연산하여 실시간으로 데이터를 처리 분석하는 축 진동 신호 처리 모듈; 및 소켓(Socket) 통신방식으로 상기 회전체 진동 통합 연산 장치와 통신하는 축 진동 통신 모듈을 포함한다.

또한, 실시예에 따른 감시 시스템의 상기 축 진동 신호 처리 보드는, 축 진동 신호 입력부로 입력되는 축 진동 센서 시스템으로부터의 피크 신호를 계측하여 회전축 지지 베어링에서의 축 진동을 펌웨어 기반으로 신호 처리한다.

또한, 실시예에 따른 감시 시스템의 축 진동 통신 모듈은, 상기 축 진동 신호 처리 모듈에서 실시간으로 처리된 분석 결과를 임베디드 코어(Arm core)에 인터페이스로 연결된 상기 소켓 통신 인터페이스를 통하여 회전체 진동 통합 연산 장치로 전송한다.

또한, 실시예에 따른 감시 시스템의 축 진동 신호 처리 모듈은 고속 신호 처리용 디지털 신호 처리기(Digital Signal Processor)에 포함된다.

또한, 실시예에 따른 감시 시스템의 상기 블레이드 진동 신호 입력부는 블레이드 진동 센서 시스템의 출력신호를 안정적인 기본 아날로그 신호로 변환하는 전압 디바이더(Divider)와 왜란 신호, 서지를 방지하는 보호 회로를 더 포함한다.

다른 실시예는, 소켓 통신 및 펌웨어 기반의 블레이드-축 어셈블리 회전체 진동 통합 감시 방법을 제공하고, 이러한 감시 방법은, 블레이드 진동 센서 시스템으로부터 블레이드 진동 신호를 입력받아 블레이드 진동을 감지하는 단계; 축 진동 센서 시스템으로부터 회전축 진동 신호를 입력받아 축 진동을 감지하는 단계; 및 소켓 통신 인터페이스를 통해 수신되는 데이터를 이용하여 실시간 회전체의 진동 감시를 수행하는 단계를 포함한다.

또한, 다른 실시예에 따른 감시 방법의, 소켓 통신 인터페이스를 통해 수신되는 데이터를 이용하여 실시간 회전체의 진동 감시를 수행하는 단계는, 상기 소켓 통신 인터페이스를 통해 수신되는 데이터를 기준 시간 정렬 후 감시를 위한 특성 인자를 추출하는 단계; 및 회전체의 블레이드 진동 및 회전축 진동 감시를 수행하는 단계를 포함한다.

또한, 다른 실시예에 따른 감시 방법의, 상기 수신되는 블레이드 진동 데이터, 축 진동데이터 및 운전데이터를 네트워크를 통하여 사내망으로 송신하는 소켓 통신을 수행하는 단계를 더 포함한다.

또한, 다른 실시예에 따른 감시 방법의, 상기 블레이드 진동 센서 시스템으로부터 블레이드 진동 신호를 입력받아 블레이드 진동을 감지하는 단계는, 상기 블레이드 진동 신호를 입력받고, FPGA 펌웨어 기반으로 블레이드 팁 타이밍 신호 처리와 팁 간극 신호를 처리하는 단계; 및 회전축 지지 베어링부에 적용한 비접촉식 진동센서의 축 진동 신호를 입력받아, 축 진동을 실시간으로 회전축 진동 신호를 처리하는 축 진동 신호 처리하는 단계를 포함한다.

또한, 다른 실시예에 따른 감시 방법의, 상기 축 진동 신호와 상기 블레이드 진동 신호는 위상 동기 신호를 기준으로 동기화 된다.

또한, 다른 실시예에 따른 감시 방법의, 상기축 진동 센서 시스템으로부터 회전축 진동 신호를 입력받아 축 진동을 감지하는 단계는, 시작신호(Start Bit)와 동기 신호 발생 보드로부터의 동기 신호가 모두 발생하면 위상 동기 신호를 발생시키는 단계를 포함한다.

또한, 다른 실시예에 따른 감시 방법의, 상기 블레이드 진동 신호를 입력받고, FPGA 펌웨어 기반으로 블레이드 팁 타이밍 신호 처리와 팁 간극 신호를 처리하는 단계는, 입력신호를 설정 대역으로 필터링하고 원하는 대역 신호만 추출하여 소정의 레벨로 증폭하여 전기적으로 안정화시키는 단계; 위상 동기 신호를 감지하는 단계; 상기 감지된 위상 동기 신호로부터 위상 동기 정보를 받아 해당 회전수 기준으로 연산하여 실시간으로 데이터를 처리 분석하는 단계; 및 소켓(Socket) 통신방식으로 회전체 진동 통합 연산 장치와 통신하는 단계를 포함한다.

또한, 다른 실시예에 따른 감시 방법의, 상기 블레이드 진동 신호를 입력받고, FPGA 펌웨어 기반으로 블레이드 팁 타이밍 신호 처리와 팁 간극 신호를 처리하는 단계는, 축 진동 신호 입력부로 입력되는 축 진동 센서 시스템으로부터의 피크 신호를 계측하는 단계; 및 회전축 지지 베어링에서의 축 진동을 펌웨어 기반으로 신호 처리하는 단계를 더 포함한다.

또한, 다른 실시예에 따른 감시 방법의, 상기 소켓(Socket) 통신방식으로 회전체 진동 통합 연산 장치와 통신하는 단계는, 실시간으로 처리된 분석 결과를 임베디드 코어(Arm core)에 인터페이스로 연결된 상기 소켓 통신 인터페이스를 통하여 회전체 진동 통합 연산 장치로 전송하는 단계를 포함한다.

또한, 다른 실시예에 따른 감시 방법의, 상기 블레이드 진동 신호를 입력받고, FPGA 펌웨어 기반으로 블레이드 팁 타이밍 신호 처리와 팁 간극 신호를 처리하는 단계는, 블레이드 진동 센서 시스템의 출력신호를 안정적인 기본 아날로그 신호로 변환하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따르면, 화력발전 핵심 회전체 설비인 가스터빈 압축기 등의 블레이드 회전체에 케이싱 및 회전축 지지베어링의 각종 비접촉식 진동센서를 적용하여 그 감시능력을 현재의 19%에서 85% 수준으로 향상시킬 수 있는 기술이다.

이에 따라 블레이드 기동 및 정상운전중 감시할 수 없었던 회전블레이드의 실시간으로 감시하고 고장을 분석할 수 있으며 동시에 회전축을 실시간으로 감시할 수 있도록 펌웨어기반으로 발전소 현장에 적용함으로써 설비 담당자가 실시간으로 회전체설비의 상태를 감시하고 분석할 수 있다.

그뿐만 아니라 고장 특성 인자를 추출하고 빅데이터 기반으로 자동으로 블레이드균열과 같은 고장을 파급사고 전에 감지할 수 있어 관련 설비의 사고 감소와 안전성을 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따르면 대용량 데이터를 처리할 수 있도록 최신의 대용량 버퍼, FPGA 및 DSP를 적용하여 펌웨어 기반으로 신호 처리를 수행하고, 고속 CPU를 채용하는 통신인터페이스와 소켓 통신기술을 적용하여 동시에 대용량데이터를 상위로 통신할 수 있도록 블레이드 진동 신호 처리 보드와 축 진동 신호 처리 보드를 개발할 수 있다.

그리고 블레이드 진동 신호 처리 보드와 축 진동 신호 처리 보드 간에 처리속도가 ns 및 ms~us로 다른 프로세서 보드들을 위상 동기 신호와 백 플랜의 기준신호를 통하여 동기화하는 기술을 개발하고 블레이드 회전체기계설비를 실시간 통합감시할 수 있는 소켓 통신 및 펌웨어 기반의 블레이드-축 어셈블리 회전체 진동 통합감시 시스템을 구현할 수 있다.

뿐만 아니라 본 발명은 특히 원자력, 화력, 수력 등의 발전소 뿐 아니라 비행기실 엔진의 균열감지 등 회전체설비의 실시간감시 및 균열감지 등에 유효하게 적용이 가능하며 경영손실이나 인명손실을 일으키는 파급사고를 미연에 방지하는 용도로 활용할 수 있다. 현재까지는 최신의 대용량 발전소에서조차 회전블레이드설비에 대한 상태감시설비가 대부분 전무하고 주로 시운전발전소를 중심으로 일부 안전성 검증에 사용된 바 있으나 본 방법에 의하면 고속으로 회전하는 회전블레이드를 각각 실시간 감시하고 균열고장을 분석하거나 파급사고 전 사전에 감지할 수 있어 회전체의 고장의 주요요소인 블레이드의 균열을 분석할거나 빅데이터의 시계열기반에 AI기술을 접목함으로써 자동 감지기능을 제공할 수 있는 효과가 도출된다.

본 발명에 따른 소켓 통신 및 펌웨어 기반의 블레이드-축 어셈블리 회전체 진동 통합감시 시스템을 적용함으로써 주로 시운전조건에서 반영하고 있는 해외 선진기술을 100% 국산화하고 세계최초로 블레이드 진동의 신호 처리 전용 보드와 축 진동 신호 처리 전용 보드의 감시를 동시에 통합하여 구현하도록 개발함으로써 자체기술로 성능향상, 현장적용 및 대응이 수월 뿐만 아니라 국산공급을 통한 수익금의 3% 이상을 기술 서비스 형태로 수익창출이 예상되는 효과가 있다.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전체 진동 통합 감시 시스템의 구성을 도시한 블록도,
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 블레이드-축 어셈블리 회전체에 구비되는 센서부와 신호 처리 장치 간에 신호 처리 동작을 설명하기 위한 예시도,
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 블레이드 진동 신호 처리 보드의 구성을 도시한 블록도,
도 4a 및 도 4b는 로직신호 변환 및 도착 시각 측정을 설명하기 위한 예시도,
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 블레이드 진동 신호 처리 보드의 데이터 흐름도,
도 6 은 시간 동기화 및 위상 동기화된 프레임의 신호 처리를 설명하기 위한 예시도,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 축 진동 신호 처리 보드의 동작을 설명하기 위한 블록도,
도 8 은 본 발명의 일 실시예에 따른 축 진동 신호 처리 보드에서의 데이터 흐름도,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 시간 동기화 및 위상 동기화 방법을 도시한 흐름도이다.

본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 회전체 진동 통합 감시 시스템은 실시간 감시를 위한 회전수 처리요소와 설비의 회전수 및 출력 등의 운전 요소를 동기화하고 연계하여 블레이드 진동 및 변위를 전용처리하고 감시하는 시스템을 고안함으로써 전력계통에서 운영하는 증기터빈, 가스터빈 및 압축기의 축 진동과 블레이드 진동을 동시 실시간 신호 처리를 하고 감시할 수 있다.

특히, 설비의 운전 중 1개 이상의 블레이드 팁 진동센서를 케이싱에 설치하고 계측된 블레이드 펄스신호를 고속 클록 신호 및 회전수 신호를 병합하여 도착시각을 계산하는 팁 타이밍 알고리즘을 FPGA (Field Programmable Gate Array)를 적용한 펌웨어 기반으로 구현하며 운전데이터인 발전기출력신호와 연계하여 회전설비의 기동/정지등과도 운전 모드에서 뿐 아니라 정상출력운전조건에서 축 진동과 함께 회전블레이드의 정적변위 및 진동진폭을 동기화하여 통합 감시할 수 있다.

또한, 과도운전조건과 정상운전조건을 위하여 블레이드 팁 타이밍 데이터를 기반으로 블레이드 균열고장감시 인자를 출력운전데이터와 함께 과도운전조건 및 정상운전조건별로 회전설비의 회전축 진동과 회전블레이드 진동을 동시에 실시간으로 신호 처리할 수 있도록 NTP와 위상 동기 신호 발생보드를 통하여 시간동기화 및 위상 동기화를 통하여 동시적으로 신호 처리가 가능하다.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전체 진동 통합 감시 시스템의 구성을 도시한 블록도이다.

일 실시예에 따른 회전체 진동 통합 감시 시스템(700)은 블레이드-축 어셈블리 회전체의 회전에 따른 감지신호를 생성하는 센서부(90)로부터 입력되는 신호를 처리하는 회전체 진동 신호 처리 장치(600), 회전체 진동 통합 연산 장치(400), 및 발전설비 운전 시스템 연계 모듈(500)을 포함하며, 이들 구성은 네트워크로 연결된다.

구체적으로 회전체 진동 통합 감시 시스템(700)은 블레이드 진동 센서 시스템(91)으로부터의 블레이드 진동 신호를 블레이드 진동 신호 입력부(101)를 통하여 입력을 받고 FPGA 펌웨어 기반으로 블레이드 팁 타이밍 신호 처리와 팁 간극신호를 처리하는 블레이드 진동 신호 처리 보드(200)와 회전축 지지 베어링부에 적용한 비접촉식 진동센서를 포함하는 축 진동 센서 시스템(93)의 축 진동 신호를 축 진동 신호 입력부(103)를 통하여 입력을 받고 축 진동을 실시간으로 회전축 진동 신호를 처리하는 축 진동 신호 처리 보드(300) 그리고 블레이드 진동 신호 처리 보드(200)와 축 진동 신호 처리 보드(300)에 위상 동기 신호를 제공하는 위상 동기 신호 입력부(102)인 위상 동기 신호 발생 보드, 회전체 진동 통합연산 장치(400) 및 발전 설비 운전 시스템 연계 모듈(500)을 포함한다.

도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 블레이드-축 어셈블리 회전체에 구비되는 센서부와 신호 처리 장치 간에 신호 처리 동작을 설명하기 위한 예시도이다.

도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전체에 구비되는 센서부를 상세히 설명하기 위한 예시도이다.

회전체 진동 신호 처리 장치(600)는 발전소의 터빈 및 압축기의 블레이드-축 디스크 어셈블리에 설치되는 적어도 하나 이상의 비접촉식 센서를 포함하는 센서부(90)로부터 회전에 따른 진동 감지 신호를 입력받는다.

회전체 진동 신호 처리 장치(600)는 블레이드 진동 신호 입력부(101), 위상 동기 신호 입력부(102), 축 진동 신호 입력부(103)를 포함하고, 회전체 진동 신호 처리 장치(600)는 블레이드 진동 신호 처리 보드(200), 위상 동기 신호 입력부(102), 그리고 축 진동 신호 처리 보드(300)를 포함하는 통합 신호 처리 장치를 포함한다.

센서부(90)는 블레이드 진동 센서 시스템(91), 위상 동기 센서 시스템(92) 및 축 진동 센서 시스템(93)을 포함한다.

블레이드 진동 신호 입력부(101)는 회전체의 케이싱(13)에 설치된 블레이드 진동 센서 시스템(91)으로부터 블레이드 진동 신호를 입력받는다.

일 실시예에 있어서, 도 2a에서와같이 블레이드 진동 센서 시스템(91)은 회전체의 케이싱(13)에 설치되는 적어도 하나 이상의 비접촉식 센서로 구현될 수 있다.

블레이드 진동 센서 시스템(91)은 도 2a와 같이 회전체의 케이싱(13)에 대하여 해당 블레이드-축 디스크 어셈블리의 반경 방향 상의 회전체의 케이싱(13) 원주방향으로 센서 구멍을 1개 이상을 뚫고 블레이드 진동 계측용 비접촉식 센서(와전류, 릴럭턴스, 커패시턴스 또는 광학 프로브)를 설치하는 것으로 구현되며, 블레이드 진동을 감지한다.

본 실시예에 있어서, 블레이드 진동 신호 입력부(101)는 블레이드 진동 센서 시스템(91)으로부터 발전소 터빈 및 압축기의 블레이드-축 디스크 어셈블리의 각 회전 블레이드(12)가 회전체의 케이싱(13)에 설치된 적어도 하나 이상의 비접촉식 센서를 통과할 때 발생되는 피크 신호를 입력받는다.

그리고 블레이드 진동 신호 처리 보드(200)는 블레이드 진동 신호 입력부(101)로 입력되는 블레이드 진동 센서 시스템(91)의 피크 신호를 계측하여 펌웨어 기반으로 신호 처리한다.

위상 동기 센서 시스템(92)은 키 홈(key home)이 설치된 회전축(10)의 반경 방향으로 이격하여 원주 방향에 설치된다.

도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전축의 축 진동 센서 시스템을 설명하기 위한 베어링 구조 예시도이다.

발전소의 터빈 및 압축기 블레이드-축 디스크 어셈블리는 도 2a와 같이 회전축(10)에 부착된 각 디스크(11)에 다수의 회전 블레이드(12)가 설치된 구조이며, 회전축(10)은 도2b과 같이 베어링으로 지지하는 구조이다.

회전축의 축 진동 센서 시스템(93)은 베어링의 비접촉식 진동센서를 통해 회전축에 대한 진동 변위 측정 시스템을 장착하고 회전축의 진동을 측정하기 위해 베어링의 각 진동 측정 위치에 90˚ 간격을 두고 2개의 비접촉식 진동센서로 와전류 진동 센서를 설치한 것으로 구현된다.

축 진동 센서 시스템(93)은 적어도 하나 이상의 갭 센서(gap sensor)를 포함한다. 또한, 축 진동 센서 시스템(93)은 와전류(eddy current) 진동센서를 포함할 수 있다.

축 진동 신호 처리 보드(300)는 축 진동 신호 입력부(103)로 입력되는 축 진동 센서 시스템(93)으로부터의 피크 신호를 계측하여 회전축 지지 베어링에서의 축 진동을 펌웨어기반으로 신호 처리한다.

도 2c는 일 실시예에 따른 통합 신호 처리 장치의 연계구조를 설명하기 위한 예시도이다.

축 진동 신호 처리 보드(300)와 블레이드 진동 신호 처리 보드(200)는 동시 신호 처리 및 모니터링이 가능하도록 동기화된다. 이때, 도 2c에서와같이 별도의 프로세서와 네트워크로 구성된 장치들 축 진동 신호 처리 보드(300)와 블레이드 진동 신호 처리 보드(200)의 시간과 위상을 위상 동기 신호 입력부(102)인 위상 동기 신호 발생 보드로부터 입력되는 위상 동기 신호를 기준으로 동기화함으로써 동시 신호 처리 및 모니터링이 가능하도록 구현된다.

위상 동기 신호 입력부(102)는 위상 동기 신호 발생 보드로 구현된다.

일 실시예에 있어서, 위상 동기 신호 입력부(102)는 독립 IP 주소를 갖는 다수의 블레이드 진동 신호 처리 보드(200)와 축 진동 신호 처리 보드(300)의 데이터를 위상 동기화하고 취득할 수 있도록 위상 동기 로직 신호를 발생한다.

위상 동기 신호 입력부(102)는 도 2c와 같이 위상 동기 신호를 백 플랜(Back Plain)을 통해 제공한다.

일 실시예에 있어서, 위상 동기 신호 입력부(102)는 취득 시작신호(Start Bit)와 위상 동기 센서 시스템(92)의 위상 동기 신호를 AND 조건으로 처리하여, 둘 다 발생이 될 경우에만 위상 동기 신호 발생 및 데이터의 취득을 시작한다. 그리고 데이터 취득 시 각 회전 수에 해당하는 Frame(8 Byte로 구성된 회전수 카운터 데이터)를 기준으로 블레이드 진동 이산화 데이터와 축 진동 이산화 데이터의 위상을 동기화한다.

국내의 60Hz 전력계통에 병입하여 운영하는 발전소의 터빈/압축기는 2극 발전기를 적용함으로써 회전체 설비의 계통 동기 회전수는 3,600RPM이다.

이때 데이터 취득은 블레이드 진동 이산화 데이터와 축 진동 이산화 데이터의 동기화 데이터를 회전체 진동 통합 통신 모듈(420)에서 NTP(Network Time Protocol)의 기준 시간과 위상 동기화된 각 회전수 별 Frame을 기반으로 데이터를 신호 처리 한다.

일 실시예에 있어서, 회전체 진동 신호 처리 장치(600)는 블레이드 진동 신호 입력부(101)가 블레이드 진동 센서 시스템(91)으로부터 블레이드 진동 신호를 입력받고, FPGA(Field Programmable Gate Array) 펌웨어 기반으로 블레이드 팁 타이밍 신호 처리와 팁 간극 신호를 처리하는 블레이드 진동 신호 처리 보드(200)와, 축 진동 신호 입력부(103)가 축 진동 센서 시스템(93)인 회전축 지지 베어링부에 적용한 비접촉식 진동센서의 축 진동 신호를 입력받아 실시간으로 회전축 진동 신호를 처리하는 축 진동 신호 처리 보드(300)를 포함한다.

도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 블레이드 진동 신호 처리 보드의 구성을 도시한 블록도이다.

블레이드 진동 신호 처리 보드(200)는 블레이드 진동 센서 시스템(91)으로부터 센서 신호를 입력받는 블레이드 진동 신호 입력부(101), 위상 동기 센서 시스템(92)으로부터 센서 신호를 입력받는 위상 동기 신호 입력부(102), 블레이드 진동 신호 안정화 장치(210), 트리거(Trigger) 전압 비교기(220)가 결합한 카운터(Counter) 발생 회로(230), 센서 신호의 아날로그 신호를 고속 디지털 신호로 변환하는 A/D 데이터 변환기(240), 축 회전 신호를 감지하는 위상 동기 신호 감지기(250)의 입력조건으로 분리되며 블레이드 진동 신호 처리 보드(200)의 신호 취득 조건 및 방법의 설정 기능을 갖는 인지 및 설정 기능부(260), 신호 데이터의 수집 데이터 저장 버퍼 및 시퀀스 정의를 수행하는 데이터 수집 저장 모듈(270), 신호 처리 모듈(280), 블레이드 진동 통신 모듈(290)을 포함한다.

일 실시예에 있어서, 블레이드 진동 신호 입력부(101)는 와전류(Eddy Current)센서, 자석식 센서 또는 광(Optical) 센서 등과 같은 블레이드 진동 센서 시스템(91)의 출력신호(전하, 소전압, 광신호)를 안정적인 기본 아날로그 신호로 변환하는 전압 디바이더(Divider)와 왜란 신호, 서지를 방지하는 보호 회로를 포함한다.

블레이드 진동 신호 안정화 장치(210)는 블레이드 진동 신호 입력부(101)의 기본 아날로그 신호를 증폭앰프(PGA, Programmable Gain Amp)와 아날로그 주파수 필터(BPF, Band Pass Filter)를 통하여 안정화시키고 안정화된 신호는 A/D 데이터 변환기(240)로 입력된다. A/D 데이터 변환기(240)는 데이터를 이산화하고 동시에 안정화된 블레이드 진동 아날로그신호를 고속 클록에 의한 시간 분해능을 확보하고자 트리거 전압 비교기(220)에 제공하며 트리거 전압 비교기(220)에서 각 블레이드가 센서 트리거 시점에 대한 NTP 기준 시간을 계측하여 카운터 발생 회로(230)에 제공한다.

도 4a 및 도 4b는 로직신호 변환 및 도착 시각 측정을 설명하기 위한 예시도이다. 구체적으로 도 4a는 도착시각 신호생성 및 카운터 장치의 구성도이고, 도 4b 카운터 측정 구조를 도시한 예시도이다.

도 4a와 같이 트리거 전압 비교기(220)는 블레이드 진동 신호 입력부(101)를 통과한 기본 아날로그 신호를 입력으로 받는다.

아날로그 센서 신호의 피크(Peak) 크기의 백분율(%)의 트리거 전압 레벨(Level)을 임계 전압으로 설정하며 트리거 전압 비교기(220)에서 입력 센서 신호의 상승 신호 및 하강 신호를 설정된 임계전압과 비교하여 블레이드 진동 신호 안정화 장치(210)에서 제공하는 아날로그 신호가 기준 신호보다 높은 신호가 발생하면 하이(High)를 유지하고 낮은 신호를 발생하면 로(Low) 신호로 유지하도록 카운터 발생 회로(230)에 제공하여 로직신호로 변환한다.

이때 각 블레이드의 도착 NTP 기준 시간을 반영하고 회전블레이드의 센서 도착 시각을 FPGA의 카운터측정 로직에서 수백 MHz 이상의 기준 클록(Clock)을 발생하여 각 블레이드를 수 ns~수십 ns의 시간 분해능으로 처리한다.

그리고 로직신호로 회전 블레이드의 센서 도착 시각을 측정하는 타이밍(Timing)신호로 변환 처리하고 FPGA 펌웨어 기반 카운터 발생 회로(230)로 입력한다.

그리고 조건에 따라 로직 변환 회로인 카운터 발생 회로(230)에서 발생한 로직신호는 에프피지에이(FPGA)의 카운터 측정 로직에 제공되고 FPGA 카운터 측정 로직에는 클록 발생기(Clock Generator)를 두고 시간 분해능 주파수를 설정하여 클록이 입력되는 각 블레이드의 카운터 결과와 동기화하여 주기를 정밀측정(Timing 측정)하고 각 블레이드의 도착 시각을 시간 분해능으로 처리하고 블레이드 신호 처리 모듈(280)에 제공하고 각 블레이드의 도착 시각을 계산한다.

A/D 데이터 변환기(240)는 블레이드 진동 신호 안정화 장치(210)의 안정화된 아날로그 신호를 고속 이산화(아날로그 신호를 디지털 신호로 변환) 처리하여 원 데이터(Raw Data)를 생성한다. 그리고 동시에 위상 동기 신호 입력부(102)의 아날로그 신호를 받아 디지털 데이터로 변환하고 DSP를 통하여 DA 변환기(221)로 제공한다.

도 3의 FPGA 펌웨어 기반 카운터 발생 회로(230)의 카운터 데이터와 A/D 데이터 변환기(240)에서 이산화된 원 데이터를 FPGA에서 전달받고 병렬 처리 스레드(Thread)를 적용하여 데이터 전달이 끊어짐 없이 연속으로 이루어지도록 대용량 디디알 램(DDR RAM)에 이중 버퍼(Double Buffer)를 설계한다. 그리고 인터럽트 생성과 리눅스 커널 UIO(Linux Kernel UIO)등을 적용하여 FPGA가 획득한 데이터를 첫 번째 버퍼 0(Buffer 0)에서 쓰는 동안 두 번째 버퍼(Buffer 1)가 이전의 FPGA에서 회전 수별 호 동기하여 처리(Write)한다.

그리고 처리(Write)된 데이터를 블레이드 신호 처리 모듈(280)로 보내고 버퍼 0(Buffer 0)의 기록(Write)이 끝나면 버퍼 0의 데이터를 보내고 그동안 FPGA는 버퍼1(Buffer1)에 데이터를 쓰기를 하여 연속적으로 데이터처리를 수행한다.

도 4a 및 도 4b와 같이 카운팅되며 실시간 버퍼링과 수백 MHz 이상의 기준 클록(Clock)으로 분해하여 블레이드와 블레이드 간의 간극 시간차를 수 ns의 시간 분해능의 고정밀도로 각 블레이드의 팁 타이밍을 계산한다.

도 3에서 카운터(251)는 백플랜(Back Plain) 보드를 통하여 위상 동기 로직신호를 수신하고 회전수를 카운트하고 블레이드 진동 위상 동기 신호 감지기(250)로 제공한다.

블레이드 진동 위상 동기 신호 감지기(250)는 카운터(253)에서 제공받은 회전수 데이터를 입력으로 받고 위상 동기 신호를 감지하고 해당 회전수의 동기화 정보를 블레이드 신호 처리 모듈(280)에 제공한다.

즉 블레이드 진동 위상 동기 신호 감지기(250)는 백 플랜(Back Plain) 보드를 통하여 위상 동기 로직 신호를 송신한다. 블레이드 진동 위상 동기 신호 감지기(250)는 위상 동기 로직 신호를 수신하여 회전수를 카운트하고, 제공 받은 회전수 데이터를 입력으로 받아 위상 동기 신호를 감지한다. 그리고 해당 회전수의 정보를 블레이드 신호 처리 모듈(280)로 제공한다.

인지 및 설정 기능부(260)는 블레이드 진동 신호 처리 장치(600)의 각종 신호취득에 필요한 제어를 담당한다. 인지 및 설정 기능부(260)는 도착 시각, 간극데이터, 원 데이터 등의 계측요소에 따라 코드를 생성하고 인지하여 측정 요소와 신호 처리 고유 코드를 생성하고 인지한다. 일 실시예에 있어서, 인지 및 설정 기능부(260)는 블레이드 진동 신호 안정화 장치(210), 트리거 전압 비교기(220), 카운터 발생 회로(230), 및 A/D 데이터 변환기(240)에 신호 처리코드를 부여하고 취득 환경을 설정한다. 특히, NTP 기준 시간 및 취득 시작신호(Start Bit)를 수신하며 NTP 기준 시간 정보를 공유한다.

데이터 수집 저장 모듈(270)은 인지 및 설정 기능부(260)에서의 카운터 인지 방식, 원 데이터 취득방식 등의 신호 처리 조건들을 분리하여 데이터 수집 방법 및 저장 시퀀스를 구분하여 센서 데이터를 버퍼에 수집 저장한다.

일 실시예에 있어서 A/D 데이터 변환기(240)를 통해 변환된 이산화 신호는 고속으로 FPGA에 전달되며 이산화 데이터의 손실이 발생하지 않도록 고속 대용량의 디디알 메모리(최소 1GByte 이상의 DDR RAM)에 데이터 수집 저장 모듈(270)을 적용하여 데이터를 임시 저장한다.

블레이드 신호 처리 모듈(280)은 에프피지에이(FPGA)의 카운터 측정 로직(231)에 제공하는 각 블레이드의 도착시각의 시간 분해능 결과와 함께 고속 신호 처리용 디지털 신호 처리기(Digital Signal Processor)를 통하여 팁 타이밍 분석부(281), 피크값 추출부(282), 디지털 필터(283)의 신호 처리를 하고 CPU에 있는 블레이드 진동 통신 모듈(290)에서 소켓 통신인터페이스를 통하여 상위시스템인 회전체 진동 통합 연산 장치(400)로 전송한다.

팁 타이밍 분석부(281)는 카운터 발생 회로(230)의 결과 값을 수신한다. 실시간으로 산출되는 각 도착 시각 팁 타이밍 데이터를 수신하여 회전 블레이드의 도착시각을 계산할 수 있다. 팁 타이밍 분석부(281)는 FPGA의 카운터 측정 로직(231)에서 제공한 회전수별로 위상 동기화한 각 블레이드의 실시간 측정 팁 타이밍데이터를 받아서 각 회전블레이드의 도착 시각을 계산한다.

피크값 추출부(282)는 A/D 데이터 변환기(240)로부터의 원 데이터를 인지 및 설정 기능부(260)에서 설정한 블레이드 개수에 따라서 블레이드 진동 위상 동기 신호 감지기(250)를 통해 각 회전에 대하여 각 블레이드의 피크(peak)값을 추출한다.

디지털 필터(283)는 A/D 데이터 변환기(240)의 원 데이터를 사용하여 블레이드 회전 수와 회전수의 고조파 및 비동기 진동성분을 분석할 수 있도록 샘플링 변경 및 디지털 필터(283)를 적용하여 블레이드 진동 특성 분석 기능을 수행할 수 있도록 지원한다.

블레이드 진동 통신 모듈(290)은 블레이드 신호 처리 모듈(280)에서 처리되는 대용량 데이터를 전송하기 위해 통신 인터페이스 및 주변 장치 제어용 고속 CPU를 적용한다. 블레이드 진동 통신 모듈(290)은 소켓(Socket) 통신 방식으로 분리하여 통신속도 및 과부하 개선 구조로 동시에 인터넷 포트를 통하여 상위 시스템으로 전송한다.

소켓 1은 블레이드 진동 보드 환경설정을 위한 것으로, 인지 및 설정 기능부(260)와 연결되는 전용 소켓으로 상부시스템, 회전체 진동 통합 연산 장치(400)와의 시간 동기와 함께 시스템 설정 내용을 전송한다.

소켓 2는 팁 타이밍 분석부(281)와 연결되고 센서 데이터 중 계측된 도착시간(Tip-Timing) 데이터를 전송하는 통신을 한다.

소켓 3은 피크값 추출부(282)와 연결되며 센서 데이터 중 블레이드의 간극 피크 전압 데이터를 전송하는 통신을 한다.

소켓 4는 디지털 필터(283)와 연결되고 센서 데이터 중 원 데이터(Raw Data)와 디지털 필터(다중 주파수 필터)처리된 데이터를 전송하는 통신을 한다.

소켓 n은 여분의 소켓으로, 통신 과부하나 추가 데이터를 전송할 수 있도록 구비되는 여분의 소켓이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 블레이드 진동 신호 처리 보드의 데이터 흐름도이다.

일 실시예에 있어서 블레이드 진동 신호 처리 보드(200)는 회전체 진동 통합 연산 장치(400)와 연계되며, 회전체 진동 신호 처리 장치(600)에 탑재된다.

회전체 진동 통합 연산 장치(400)에서 환경 설정 모듈(410)은 NTP(S10)에서 기준 시간을 발생한다.

그리고 회전체 진동 통합 통신 모듈(420)의 소켓 통신을 통해 기준 시간을 전송하고(S20) 독립 IP 주소를 갖는 각각의 블레이드 진동 신호 처리 보드(200)와 축 진동 신호 처리 보드(300)는 네트워크를 통해 기준 시간을 수신한다(S30).

그리고 블레이드 진동 신호 처리 보드(200)와 축 진동 신호 처리 보드(300)에서 NTP 기준 시간 동기화가 되면(S40), 회전체 진동 통합 연산 장치(400)의 환경 설정 모듈(410)에서 데이터 취득 시작신호인 Start Bit 발생을 시키고(S50), 네트워크를 통해 IP 주소를 갖는 각각의 블레이드 진동 신호 처리 보드(200)와 축 진동 신호 처리 보드(300)에 전달된다.

그리고 백플랜(Back Plain) 보드를 통해 데이터 취득시작신호(Start Bit)를 위상 동기 신호 입력부(102)가 공유하고 NTP 기준 시간동기화(S40)와 AND 조건이 만족되면 위상 동기 센서로부터의 신호를 받아서 위상 동기 로직 신호를 발생시킨다(S70).

그리고 백플랜(Back Plain) 보드를 통하여 위상 동기 신호가 출력되면(S80) 블레이드 진동 신호 처리 보드(200)에서 위상 동기 신호를 입력받고 카운터(251)에서 회전수를 카운트한다(S90).

이후에 블레이드 진동 위상 동기 신호 감지기(250)에서 위상 동기 신호가 감지되면(S100), 블레이드 신호 처리 모듈(280)은 도 6과 같이 회전수별 위상 동기화 정보를 통하여(S110) FPGA의 카운터 측정 로직(231)의 처리결과 및 대용량 이산화 데이터의 FPGA 버퍼링을 NTP 기준 시간과 함께 회전수별로 위상 동기화하여 입력받는다.

도 6 은 시간 동기화 및 위상 동기화된 프레임의 신호 처리를 설명하기 위한 예시도이다.

그러면, 블레이드 신호 처리 모듈(280)은 DSP에서 회전 파형 및 블레이드 파형데이터 처리(S120), 블레이드별 팁 간극 계산(S130), 블레이드별 도착 시각을 계산(S140)을 하고 데이터를 회전체 진동 통합 연산 장치(400)로 네트워크를 통하여 데이터를 전송한다(S150).

회전체 진동 통합 연산 장치(400)에서 NTP(S10)에서 발생하는 기준 시간송신(S20)의 기준 시간으로 데이터별 기준 시간 정렬 및 특성 인자 추출(S160)을 수행한다. 데이터별 기준 시간 정렬 후 감시를 위한 특성 인자를 추출하여 실시간 회전체의 블레이드 진동 감시를 수행하고(S170), 데이터베이스에 저장한다(S180).

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 축 진동 신호 처리 보드의 동작을 설명하기 위한 블록도이다.

축 진동 신호 처리 보드(300)는 회전체 진동 통합 감시 시스템(700)에 물리적인 하위 장치로 포함된다. 축 진동 신호 처리 보드(300)는 블레이드 진동 신호 처리 보드(200)와 위상 동기 신호를 동기화하여 회전체의 축 진동을 처리하는 기술적 구성이다.

축 진동 신호 입력부(103)는 서지 바리스터, 제너 다이오드 등으로 구성하는 보호회로를 포함하는 센서 인터페이스 보드를 내장하고, 고유 식별자에 의해 축 진동 센서 시스템(93)의 신호에 대해 축 진동 신호 안정화 장치(310)와 축 진동 신호 처리 모듈(340)과 연동되어 자동 설정하여 작동된다.

축 진동 신호 안정화 장치(310)는 고유식별자에 대응하여 입력신호를 설정 대역으로 필터링하고 원하는 대역 신호만 추출하여 소정의 레벨로 증폭하여 전기적으로 안정화시킨다.

축 진동 신호 처리 보드(300)에 포함되는 축 진동 A/D 변환기(315)는 축 진동 신호 입력부(103)의 고유 식별자에 의해 샘플링 주파수를 결정하고, 축 진동 신호 안정화 장치(310)에서 인가되는 아날로그 신호를 고유식별자에 의해 샘플링 주파수를 결정하고 디지털 데이터로 변환하며 축 진동 신호 처리 모듈(340)의 FPGA로 송부한다.

축 진동 위상 동기 신호 감지기(320)는 백 플랜(Back Plain) 보드를 통하여 위상 동기로직신호를 송수신하고 회전수를 카운트하고 카운터(321)로부터 회전수 데이터를 입력으로 받고 위상 동기 신호를 감지한다. 축 진동 위상 동기 신호 감지기(320)는 해당 회전수의 정보를 축 진동 신호 처리 모듈(340)로 제공한다.

축 진동 신호 처리 모듈(340)은 축 진동 신호 입력부(103)의 고유식별자에 의하여 데이터저장모듈에 반영한 분석 프로그램을 적용하여 축 진동 A/D 변환기(315)로부터의 이산화데이터를 FPGA에서 병렬데이터로 변환하며 손실이 발생 되지 않도록 대용량 데이터 저장모듈(341)을 적용하여 데이터를 임시저장하고 고속 신호 처리용 디지털 신호 처리기(Digital Signal Processor)에서 위상 동기 신호 감지기(320)로부터 위상 동기 정보를 받아 해당 회전수 기준으로 연산하여 실시간으로 데이터를 처리한다.

고속 신호 처리용 디지털 신호 처리기(Digital Signal Processor)의 축 진동 신호 처리 모듈(340)에서 실시간으로 처리된 분석결과들은 주변 장치에 대한 접근성이 용이한 임베디드 코어(Arm core)에 인터페이스로 연결하여 임베디드 코어(Arm core)의 축 진동 통신 모듈(350)에서 소켓 통신 인터페이스를 통하여 회전체 진동 통합연산 장치(400)로 전송한다.

임베디드 코어(Arm Core)의 인지 및 설정 기능부(330)는 축 진동 신호 처리 보드(300)의 각종 신호취득에 필요한 제어를 담당하며, 축 진동의 고조파 성분 데이터, 원파형데이터 등의 계측을 위한 설정요소에 대한 코드를 생성하고 인지한다.

축 진동 신호 처리 보드(300)의 축 신호 안정화 장치(310), 축 진동 위상 동기 신호 감지기(320), 인지 및 설정 기능부(330), 진동 신호 처리 모듈(340)에 신호 처리 코드를 부여하고 취득 환경을 설정한다. 특히, NTP 기준 시간 및 취득 시작신호(Start Bit)를 수신하며 NTP 기준 시간 정보를 공유한다. 소켓 통신 인터페이스를 통하여 상위 시스템인 회전체 진동 통합 연산 장치(400)에 보고하여 회전체 진동 통합 연산 장치(400)와의 연동 제어 및 모니터링을 제공한다.

축 진동 통신 모듈(350)은 통신 인터페이스 및 주변 장치 제어용 임베디드 코어(Arm Core)를 적용하고 축 진동 신호 처리 모듈(340)에서 처리된 축 진동의 고조파 성분 데이터와 원 데이터를 통신속도 및 과부하를 개선하는 소켓(Socket) 통신방식으로 인터넷 포트를 통하여 상위 시스템인 회전체 진동 통합 연산 장치(400)로 전송한다.

축 진동 통신 모듈(350)의 축 진동 보드 환경 설정을 위한 소켓 5는 축 진동 신호 처리 보드(300)의 인지 및 설정 기능부(330)전용 통신 소켓으로 상위 시스템인 회전체 진동 통합 연산 장치(400)와의 시간 동기와 함께 시스템 설정 내용을 통신한다.

또한, 축 진동 데이터 통신을 위한 축 진동 통신 모듈(350)의 소켓 6은 축 진동 신호 처리 모듈(340)에서 실시간으로 처리되고 FPGA에서 병렬 데이터로 변환된 축 진동 신호의 파형데이터(Time, rpm 원 데이터, Sync 원Data, Async 원Data), 벡터 데이터(time, rpm, Gap, Direct 값, One X Amp 값, One X Phase 값, Two X Amp 값, Two X Phase 값, NX Amp 값, NX Phase 값, Bandpass 값, Crest Factor 값)와 경보데이터를 전송하는 통신을 한다. NTP(Network Time Protocol)로부터 전송된 기준 시간을 수신하여 위상 동기 신호 입력부(102)인 위상 동기 신호 발생 보드, 블레이드 진동 신호 처리 보드(200) 및 축 진동 신호 처리 보드(300)를 기준 시간으로 시간동기화가 완료되면 그와 동시에 회전체 진동 통합 연산 장치(400)의 환경 설정 모듈(410)에서 데이터 취득 시작신호(Start Bit)를 발생한다.

도 8 은 본 발명의 일 실시예에 따른 축 진동 신호 처리 보드에서의 데이터 흐름도이다.

일 실시예에 있어서, 축 진동 신호 처리 보드(300)는 회전체 진동 통합 연산 장치(400)와 연계되며 회전체 진동 신호 처리 장치(600)에 탑재된다. 회전체 진동 통합 연산 장치(400)에서 환경 설정 모듈(410)은 NTP에서 기준 시간을 발생한다(S10).

그리고 회전체 진동 통합 통신 모듈(420)의 소켓 통신을 통해 기준 시간을 전송하고(S20) 독립 IP 주소를 갖는 각각의 블레이드 진동 신호 처리 보드(200)와 축 진동 신호 처리 보드(300)는 네트워크를 통해 기준 시간을 수신한다(S30).

그리고 블레이드 진동 신호 처리 보드(200)와 축 진동 신호 처리 보드(300)에서 NTP 기준 시간 동기화가 되면(S40), 회전체 진동 통합 연산 장치(400)의 환경 설정 모듈(410)에서 데이터 취득 시작신호인 Start Bit 발생을 시키고(S50), 네트워크를 통해 IP 주소를 갖는 각각의 블레이드 진동 신호 처리 보드(200)와 축 진동 신호 처리 보드(300)에 전달된다.

그리고 백플랜(Back Plain) 보드를 통해 데이터 취득시작신호(Start Bit)를 위상 동기 신호 입력부(102)가 공유하고 NTP 기준 시간동기화(S40)와 AND 조건이 만족되면 위상 동기 센서로부터의 신호를 받아서 위상 동기 로직신호를 발생시킨다(S70).

또한 백플랜(Back Plain) 보드를 통하여 위상 동기 신호가 출력되면(S80) 축 진동 신호 처리 보드(300)에서 위상 동기 신호를 입력받고 카운터(321)에서 회전수를 카운트한다(S210).

이후에 축 진동 위상 동기 신호 감지기(320)에서 위상 동기 신호가 감지되면(S220), 축 진동 신호 처리 모듈(340)은 도 6과 같이 회전수별 위상 동기화 정보를 통하여(S230) FPGA의 카운터 측정 로직(231)의 처리결과 및 대용량 이산화 데이터의 FPGA 버퍼링을 NTP 기준 시간과 함께 회전수별로 위상 동기화하여 축 진동 신호 처리 모듈(340)에서 입력받는다.

그러면, 축 진동 신호 처리 모듈(340)은 DSP에서 축 진동 경보데이터처리(S240), 축 진동 파형데이터 계산(S250), 축 진동 오더 성부 및 GAP 계산(S260)을 하고 데이터를 회전체 진동 통합 연산 장치(400)로 네트워크를 통하여 데이터 전송한다(S270).

그리고 회전체 진동 통합 연산 장치(400)에서 NTP(S10)에서 발생하는 기준 시간송신(S20)의 기준 시간으로 데이터별 기준 시간 정렬 및 특성인자추출(S280)을 수행한다. 데이터별 기준 시간 정렬 후 감시 위한 특성 인자를 추출하여 실시간 회전체의 축 진동 감시를 수행하고(S290), 데이터베이스에 저장한다(S300).

회전체 진동 통합 연산 장치(400)는 환경 설정 모듈(410), 회전체 진동 통합 통신 모듈(420), 실시간감시프로그램이 구동되는 실시간 데이터 수집 및 특성 인자 감시부(430), 알고리즘 진단 프로그램이 구동되는 특성 인자 추출 및 경향 분석부(440), 데이터베이스 관리 모니터링 프로그램(450)을 포함한다.

또한, 기준 시간을 발생하는 표준장비로서 GPS통신을 통한 표준시간을 사용할 수 있도록 NTP 장비와 연계될 수 있다.

환경설정 모듈(410)은 축 진동 신호 처리 보드(200)와 블레이드 진동 신호 처리 보드(300)의 설정을 수행하고, 동시간 데이터 취득을 위한 취득 시작신호(Start Bit)를 발생시킨다.

환경 설정 프로그램이 탑재된 환경 설정 모듈(410)은 통신 프로그램이 탑재되는 회전체 진동 통합 통신 모듈(420)의 소켓 통신을 통해 축 진동 신호 처리 보드(200)와 블레이드 진동 신호 처리 보드(300)의 NTP 기준 시간을 전송하고, 축 진동 신호 처리 보드(200)와 블레이드 진동 신호 처리 보드(300)와 위상 동기 신호 발생 보드에서 기준 시간 동기화 조건을 만족하면 데이터 취득 시작신호(Start Bit)를 발생시킨다.

환경설정 모듈(410)은 회전체 진동 통합 감시 시스템(700) 전체의 운영방식을 결정하고 블레이드 진동 신호 처리 보드(200)의 데이터 수집 방법에 관한 조건 및 시퀀스를 결정한다.

회전체 진동 통합 통신 모듈(420)의 데이터 통신 소켓(Socket)들은 별개로 운영된다. 그리고 각각 독립적인 프로토콜에 의해 전송한다.

소켓 1은 블레이드 진동 신호 처리 보드(200)의 환경 설정을 위한 구성이다. 블레이드 진동 신호 처리 보드(200)의 인지 및 설정 기능부(260)의 전용 통신 소켓이다. 회전체 진동 통합 연산 장치(400)와 블레이드 진동 신호 처리 보드(200)는 시간 동기되며 시스템 설정 내용을 통신한다.

소켓 2는 블레이드 진동 신호 처리 보드(200)에서 처리된 도착시간(Tip-timing) 데이터를 수신한다.

소켓 3은 블레이드 진동 신호 처리 보드(200)에서 처리된 블레이드의 간극 피크 전압 데이터를 수신하는 통신을 한다.

소켓 4는 블레이드 진동 신호 처리 보드(200)에서 처리된 원 데이터(Raw Data)와 디지털 필터(다중 주파수 필터)에서 처리된 데이터를 수신하는 통신을 한다.

소켓 5(축 진동 보드 환경설정)는 축 진동 신호 처리 보드(300)의 인지 및 설정 기능부(330)와의 전용 통신 소켓으로 회전체 진동 통합 연산 장치(400)와의 시간 동기와 함께 시스템 설정 내용을 통신한다.

소켓 6은 축 진동 데이터통신을 위한 구성으로 축 진동 신호 처리 모듈(340)에서 실시간으로 처리되고 에프피지에이(FPGA)에서 병렬데이터로 변환된 축 진동 신호의 파형데이터(Time, rpm 원 데이터, Sync 원Data, Async 원Data), 벡터 데이터(time, rpm, Gap, Direct 값, One X Amp 값, One X Phase 값, Two X Amp 값, Two X Phase 값, NX Amp 값, NX Phase 값, Bandpass 값, Crest Factor 값)와 경보데이터를 수신하는 통신을 한다.

소켓 7은 운전 데이터 통신을 위한 구성으로 단방향 또는 양방향으로 발전설비의 운전데이터와 기준 시간을 수신하는 통신을 하며 동시에 회전체 진동 통합 감시 시스템(700)의 블레이드 진동 데이터, 축 진동 데이터 및 운전 데이터의 대용량 데이터를 네트워크를 통해 사내망으로 전송하는 통신을 수행한다.

이때 운전 데이터 전송시에 NTP를 기준 시간으로 발전설비 운전시스템 연계 모듈(500)과 연계된다.

소켓 n은 여분의 소켓을 두어 통신 과부하나 추가 데이터를 통신할 수 있도록 마련되는 예비 소켓이다.

회전체 진동 통합 통신 모듈(420)은 다수의 통신 소켓을 관리하며 동시에 신호 처리 데이터의 통신 함수를 호출한다. 그리고 데이터베이스 및 모니터링 프로그램(450)에 데이터를 전송한다.

실시간 데이터 수집 및 특성 인자 감시부(430)는 회전체 진동 통합 통신 모듈(420)에서 취득된 블레이드 진동데이터와 축 진동 데이터를 동기화하고 다중 버퍼를 통해 데이터를 재정리하며 필요에 따라 데이터를 수집한다.

특성 인자 추출 및 경향 분석부(440)에서 구동되는 프로그램은 복수의 알고리즘으로 구성되며 정의된 바이너리 코드로 설정하여 모니터링 프로그램(450)에서 호출된다.

특성 인자 추출 및 경향 분석부(440)는 특성 인자 추출을 위해 블레이드 팁 타이밍 분석알고리즘, 블레이드 팁 간극 분석 알고리즘, 블레이드 원 신호의 동기성분 분석 알고리즘, 블레이드 원 신호의 비동기성분 분석 알고리즘, 축 진동 연계 상관관계 분석 알고리즘을 포함한다. 그리고 고장감지를 위한 특성 인자를 데이터베이스(460)에서 추출하여 학습하고 진단에 적용한다.

특성 인자 추출 및 경향 분석부(440)는 경향 분석을 위해 데이터베이스(460)에 저장된 블레이드 진동데이터 및 축 진동 데이터를 기반으로 과거와 현재의 경향 변화 및 알고리즘을 통해 회전체 전체의 경향을 분석하고 판단한다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 시간 동기화 및 위상 동기화 방법을 도시한 흐름도이다.

일 실시예에 있어서 회전체 진동 신호 처리 장치(600)가 부팅 되면 위상 동기 신호 입력부(102)인 위상 동기 신호 발생 보드, 블레이드 진동 신호 처리 보드(200) 및 축 진동 신호 처리 보드(300)가 동시에 부팅된다.

회전체 진동 통합 연산 장치(400)에서 환경 설정 모듈(410)은 NTP에서 기준 시간을 발생(S600), 송신한다(S610).

그러면 회전체 진동 신호 처리 장치(600)는 회전체 진동 통합 연산 장치(400)에 연계된 NTP(Network Time Protocol)로부터 전송된 기준 시간을 수신하고(S620) 위상 동기 신호 입력부(102)인 위상 동기 신호발생 보드, 블레이드 진동 신호 처리 보드(200) 및 축 진동 신호 처리 보드(300)를 기준 시간으로 시간동기화가 완료되면(S630), 그와 동시에 회전체 진동 통합 연산 장치(400)의 환경 설정 모듈(410)에서 데이터 취득 시작신호(Start Bit)를 발생시킨다(S640).

그러면 회전체 진동 신호 처리 장치(600)의 백플랜(Back Plain) 보드를 통하여 위상 동기 신호 입력부(102)인 위상 동기 신호발생 보드, 블레이드 진동 신호 처리 보드(200) 및 축 진동 신호 처리 보드(300)는 수집 명령의 기준신호로서 데이터 취득 시작신호(Start Bit)를 수신한다(S500).

그리고 백플랜(Back Plain) 보드를 통해 데이터 취득시작신호(Start Bit)를 위상 동기 신호 입력부(102)가 공유하고 NTP 기준 시간동기화(S630)와 AND 조건이 만족되면 위상 동기 센서로부터의 신호를 받아서 위상 동기 로직신호를 발생시킨다(S510).

또한 백플랜(Back Plain) 보드를 통하여 위상 동기 신호가 출력되면(S520) 블레이드 진동 신호 처리 보드(200)와 축 진동 신호 처리 보드(300)는 각각 회전수를 카운트하고(S530) 위상 동기가 감지되면(S540), 회전수별로 위상 동기화를 수행한다(S550).

위상 동기화된 조건에서 블레이드 진동 신호 처리 보드(200)는 블레이드 진동 위상 동기 신호 감지기(250)에서 위상 동기 신호를 감지하고 각 회전수에 대한 블레이드 진동 이산화 데이터를 처리한다(S560). 동시에 축 진동 신호 처리 보드(300)의 축 진동 위상 동기 신호 감지기(320)에서도 위상 동기 신호를 감지하여 각 회전수에 대한 축 진동이산화데이터를 처리하고(S565) 네트워크를 통하여 소켓 통신으로 회전체 진동 통합 연산 장치(400)로 전송하고 다음 회전수에 해당하는 위상 동기 데이터를 실시간으로 처리한다.

회전체 진동 통합 연산 장치(400)는 실시간으로 네트워크를 통해 데이터를 전송받고(S570) 받은 데이터를 기준 시간별로 정렬하며(S580) 실시간 감시(S595) 또는 데이터베이스에 저장한다(S590).

발전설비 운전시스템 연계 모듈(500)은 발전소의 발전설비운전시스템의 운전데이터를 발전소 내부 네트워크를 통하여 통신으로 연계하는 모듈이다. 발전설비 운전시스템 연계 모듈(500)은 설비의 발전기출력, IGV 밸브 개도, 유량 등의 운전데이터와 동기화하여 특성 인자 추출 및 경향 분석부(440), 실시간 데이터 수집 및 특성 인자 감시부(430)에서 연계하여 모니터링 프로그램(450)을 통해 가시화되고 데이터베이스(460)에서 전송된다.

일 실시예에 있어서 발전설비 운전시스템 연계 모듈(500)을 통해 발전소 내부의 네트워크를 통해 통신으로 연계하는 발전소의 발전 설비 운전 데이터를 소켓(Socket) 통신방식 또는 OPC 통신방식으로 인터넷 포트를 통하여 전송하며 운전데이터 전송시 NTP를 기준 시간을 회전체 진동 통합 연산 장치(400)와 연계한다.

이때 발전설비 운전시스템 연계 모듈(500)의 소켓 7은 운전 데이터 통신을 위한 것으로 단방향 또는 양방향으로 발전설비의 운전데이터와 기준 시간을 송신하는 통신을 하며 동시에 회전체 진동 통합 감시 시스템(700)의 블레이드 진동 데이터, 축 진동 데이터 및 운전데이터의 대용량데이터를 네트워크를 통하여 사내 망으로 송신하는 통신을 한다.

전술한 방법은 애플리케이션으로 구현되거나 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.

상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록되는 프로그램 명령어는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거니와 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.

컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD 와 같은 광 기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령어를 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다.

프로그램 명령어의 예에는, 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함된다. 상기 하드웨어 장치는 본 발명에 따른 처리를 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

90 : 센서부 200 : 블레이드 진동 신호 처리 보드
300 : 축 진동 신호 처리 보드 400 : 회전체 진동 통합연산 장치
500 : 발전설비 운전 시스템 연계 모듈
600 : 회전체 진동 신호 처리 장치 700 : 회전체 진동 통합감시 시스템

Claims (22)

1. 소켓 통신 및 펌웨어 기반의 블레이드-축 어셈블리 회전체 진동 통합 감시 시스템으로서,
   블레이드 진동 센서 시스템으로부터 블레이드 진동 신호를 입력받아 블레이드 진동을 감지하는 블레이드 진동 신호 처리 보드와, 축 진동 센서 시스템으로부터 회전축 진동 신호를 입력받아 축 진동을 감지하는 축 진동 신호 처리 보드를 포함하는 회전체 진동 신호 처리 장치; 및
   상기 회전체 진동 신호 처리 장치로부터 소켓 통신 인터페이스를 통해 수신되는 데이터를 이용하여 실시간 회전체의 진동 감시를 수행하는 회전체 진동 통합 연산 장치
   를 포함하는 감시 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 회전체 진동 통합 연산 장치는,
   소켓 통신 인터페이스를 통해 수신되는 데이터를 기준 시간 정렬 후 감시를 위한 특성 인자를 추출하여 회전체의 블레이드 진동 및 회전축 진동 감시를 수행하는, 감시 시스템.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 회전체 진동 통합 연산 장치로부터 수신되는 블레이드 진동 데이터, 축 진동데이터 및 운전데이터를 네트워크를 통하여 사내망으로 송신하는 소켓 통신을 수행하는 발전 설비 운전시스템 연계 모듈
   을 더 포함하는 감시 시스템.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 회전체 진동 신호 처리 장치는,
   블레이드 진동 센서 시스템으로부터 블레이드 진동 신호를 입력받고, FPGA 펌웨어 기반으로 블레이드 팁 타이밍 신호 처리와 팁 간극 신호를 처리하는 블레이드 진동 신호 처리 보드; 및
   회전축 지지 베어링부에 적용한 비접촉식 진동센서의 축 진동 신호를 입력받아, 축 진동을 실시간으로 회전축 진동 신호를 처리하는 축 진동 신호 처리 보드
   를 포함하는, 감시 시스템.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 축 진동 신호 처리 보드와 상기 블레이드 진동 신호 처리 보드는, 위상 동기 신호 발생 보드로부터 입력되는 위상 동기 신호를 기준으로 동기화되는, 감시 시스템.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 회전체 진동 신호 처리 장치는,
   시작신호(Start Bit)와 동기 신호 발생 보드로부터의 동기 신호가 모두 발생되면 위상 동기 신호를 발생시키는 위상 동기 신호 입력부
   를 포함하는, 감시 시스템.
7. 제 4 항에 있어서,
   상기 블레이드 진동 신호 처리 보드는 블레이드 진동 센서 시스템으로부터 센서 신호를 입력받는 블레이드 진동 신호 입력부;
   위상 동기 센서 시스템으로부터 센서 신호를 입력받는 위상 동기 신호 입력부;
   블레이드 진동 신호 안정화 장치, 트리거(Trigger) 신호 비교기가 결합한 카운터(Counter) 발생 회로;
   센서 신호의 아날로그 신호를 고속 디지털 신호로 변환하는 A/D 데이터 변환기;
   축 회전 신호를 감지하는 위상 동기 신호 감지기의 입력조건으로 분리되며 블레이드 진동 신호 처리 보드의 신호 취득 조건 및 방법의 설정 기능을 갖는 인지 및 설정 모듈; 및
   신호 처리 모듈 및 블레이드 진동 통신 모듈
   을 더 포함하는 감시 시스템.
8. 제 4 항에 있어서,
   상기 축 진동 신호 처리 보드는,
   입력신호를 설정 대역으로 필터링하고 원하는 대역 신호만 추출하여 소정의 레벨로 증폭하여 전기적으로 안정화시키는 축 진동 신호 안정화 장치;
   위상 동기 신호를 감지하는 축 진동 위상 동기 신호 감지기;
   상기 위상 동기 신호 감지기로부터 위상 동기 정보를 받아 해당 회전수 기준으로 연산하여 실시간으로 데이터를 처리 분석하는 축 진동 신호 처리 모듈; 및
   소켓(Socket) 통신방식으로 상기 회전체 진동 통합 연산 장치와 통신하는 축 진동 통신 모듈
   을 포함하는, 감시 시스템.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 축 진동 신호 처리 보드는, 축 진동 신호 입력부로 입력되는 축 진동 센서 시스템으로부터의 피크 신호를 계측하여 회전축 지지 베어링에서의 축 진동을 펌웨어 기반으로 신호 처리하는, 감시 시스템.
10. 제 8 항에 있어서,
    축 진동 통신 모듈은,
    상기 축 진동 신호 처리 모듈에서 실시간으로 처리된 분석 결과를 임베디드 코어(Arm core)에 인터페이스로 연결된 상기 소켓 통신 인터페이스를 통하여 회전체 진동 통합 연산 장치로 전송하는, 감시 시스템.
11. 제 10 항에 있어서,
    축 진동 신호 처리 모듈은 고속 신호 처리용 디지털 신호 처리기(Digital Signal Processor)에 포함되는, 감시 시스템.
12. 제 7 항에 있어서,
    상기 블레이드 진동 신호 입력부는 블레이드 진동 센서 시스템의 출력신호를 안정적인 기본 아날로그 신호로 변환하는 전압 디바이더(Divider)와 왜란 신호, 서지를 방지하는 보호 회로
    를 더 포함하는 감시 시스템.
13. 소켓 통신 및 펌웨어 기반의 블레이드-축 어셈블리 회전체 진동 통합 감시 방법으로서,
    블레이드 진동 센서 시스템으로부터 블레이드 진동 신호를 입력받아 블레이드 진동을 감지하는 단계;
    축 진동 센서 시스템으로부터 회전축 진동 신호를 입력받아 축 진동을 감지하는 단계; 및
    소켓 통신 인터페이스를 통해 수신되는 데이터를 이용하여 실시간 회전체의 진동 감시를 수행하는 단계
    를 포함하는 감시 방법.
14. 제13항에 있어서,
    소켓 통신 인터페이스를 통해 수신되는 데이터를 이용하여 실시간 회전체의 진동 감시를 수행하는 단계는,
    상기 소켓 통신 인터페이스를 통해 수신되는 데이터를 기준 시간 정렬 후 감시를 위한 특성 인자를 추출하는 단계; 및
    회전체의 블레이드 진동 및 회전축 진동 감시를 수행하는 단계
    를 포함하는, 감시 방법.
15. 제13항에 있어서,
    상기 수신되는 블레이드 진동 데이터, 축 진동데이터 및 운전데이터를 네트워크를 통하여 사내망으로 송신하는 소켓 통신을 수행하는 단계
    를 더 포함하는 감시 방법.
16. 제13항에 있어서,
    상기 블레이드 진동 센서 시스템으로부터 블레이드 진동 신호를 입력받아 블레이드 진동을 감지하는 단계는
    상기 블레이드 진동 신호를 입력받고, FPGA 펌웨어 기반으로 블레이드 팁 타이밍 신호 처리와 팁 간극 신호를 처리하는 단계;및
    회전축 지지 베어링부에 적용한 비접촉식 진동센서의 축 진동 신호를 입력받아, 축 진동을 실시간으로 회전축 진동 신호를 처리하는 축 진동 신호 처리하는 단계
    를 포함하는 감시 방법.
17. 제16항에 있어서,
    상기 축 진동 신호와 상기 블레이드 진동 신호는 위상 동기 신호를 기준으로 동기화되는, 감시 방법.
18. 제17항에 있어서,
    상기축 진동 센서 시스템으로부터 회전축 진동 신호를 입력받아 축 진동을 감지하는 단계는,
    시작신호(Start Bit)와 동기 신호 발생 보드로부터의 동기 신호가 모두 발생되면 위상 동기 신호를 발생시키는 단계
    를 포함하는, 감시 방법.
19. 제16항에 있어서,
    상기 블레이드 진동 신호를 입력받고, FPGA 펌웨어 기반으로 블레이드 팁 타이밍 신호 처리와 팁 간극 신호를 처리하는 단계는,
    입력신호를 설정 대역으로 필터링하고 원하는 대역 신호만 추출하여 소정의 레벨로 증폭하여 전기적으로 안정화시키는 단계;
    위상 동기 신호를 감지하는 단계;
    상기 감지된 위상 동기 신호로부터 위상 동기 정보를 받아 해당 회전수 기준으로 연산하여 실시간으로 데이터를 처리 분석하는 단계; 및
    소켓(Socket) 통신방식으로 회전체 진동 통합 연산 장치와 통신하는 단계
    를 포함하는 감시 방법.
20. 제19항에 있어서,
    상기 블레이드 진동 신호를 입력받고, FPGA 펌웨어 기반으로 블레이드 팁 타이밍 신호 처리와 팁 간극 신호를 처리하는 단계는,
    축 진동 신호 입력부로 입력되는 축 진동 센서 시스템으로부터의 피크 신호를 계측하는 단계; 및
    회전축 지지 베어링에서의 축 진동을 펌웨어 기반으로 신호 처리하는 단계
    를 더 포함하는, 감시 방법.
21. 제19항에 있어서,
    상기 소켓(Socket) 통신방식으로 회전체 진동 통합 연산 장치와 통신하는 단계는,
    실시간으로 처리된 분석 결과를 임베디드 코어(Arm core)에 인터페이스로 연결된 상기 소켓 통신 인터페이스를 통하여 회전체 진동 통합 연산 장치로 전송하는 단계
    를 포함하는, 감시 방법.
22. 제19항에 있어서,
    상기 블레이드 진동 신호를 입력받고, FPGA 펌웨어 기반으로 블레이드 팁 타이밍 신호 처리와 팁 간극 신호를 처리하는 단계는,
    블레이드 진동 센서 시스템의 출력신호를 안정적인 기본 아날로그 신호로 변환하는 단계
    를 포함하는, 감시 방법.

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