KR20090067276A - 터보기계 블레이드 파손 모니터링 유닛 및 이를 갖는 터보장치 - Google Patents

터보기계 블레이드 파손 모니터링 유닛 및 이를 갖는 터보장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 터보기계 블레이드 파손 모니터링 유닛을 제공한다. 상기 모니터링 유닛은 일정 회전 속도로 회전되는 블레이드들을 갖는 회전체 근방에 배치되며, 상기 블레이들의 전압력값을 측정하는 압력 감지기와, 상기 압력 감지기와 전기적으로 연결되며, 상기 측정되는 전압력값을 전송 받아 상기 측정되는 전압력값이 기설정된 기준 전압력값의 범위에 포함되는 지의 여부를 판단하는 제어부를 구비한다. 또한 본 발명은 상기 터보기계 블레이드 파손 모니터링 유닛를 갖는 터보 장치도 제공함으로써, 고속으로 회전되는 터빈과 압축기와 팬 및 터보 장치의 블레이드들의 후류에서 회전되는 블레이드들 각각의 전압력을 실시간으로 모니터링 하여 블레이드의 파손을 모니터링할 수 있다.

Description

터보기계 블레이드 파손 모니터링 유닛 및 이를 갖는 터보 장치{Tubomachinery blade breakage monitoring unit}
본 발명은 터보기계 블레이드 파손 모니터링 유닛 및 이를 갖는 터보 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고속으로 회전되는 터빈과 압축기와 팬 및 터보 장치의 블레이드들의 후류에서 회전되는 블레이드들 각각의 전압력을 실시간으로 모니터링 하여 블레이드의 파손을 모니터링할 수 있는 블레이드 파손 모니터링 유닛 및 이를 갖는 터보 장치에 관한 것이다.
전형적으로, 압축기나 터빈 및 송풍기와 같은 터보 장치는 일정의 회전 속도로 회전되는 날개(블레이드)를 구비한다.
상기 송풍기의 경우에 상기 블레이드의 개수는 수십개를 이룬다.
또한, 상기 가스 터빈 엔진의 경우에 상기 가스 터빈 엔진의 연소실은 압축기로부터 공급된 고압의 공기를 연소시킴으로써 고온 고압의 연소가스를 발생시킨 후 이를 터빈으로 공급하는 역할을 하며, 상기 가스터빈엔진은 연소실로부터 터빈으로 공급된 고온 고압의 연소가스를 이용하여 다수의 블레이드를 회전시킴으로써 동력을 얻는다.
따라서, 상기 가스 터빈 엔진의 경우에, 블레이드의 개수는 수 천개를 이룬다.
상기와 같은 압축기나 터빈 및 가스 터빈 장치, 스팀 터빈 장치, 송풍기와 같은 터보 장치의 블레이드의 하류에서는 회전되는 블레이드가 통과함에 따라 전압력이 주기적으로 변하는 특징이 발생된다.
즉, 하나의 블레이드가 지나가면 상기 자나간 블레이드의 하류에서는 하나의 일종의 사인파와 비슷한 모양의 압력파가 발생된다.
그러나, 가스 터빈 장치의 내부에 설치되는 블레이드는 외부에서 육안으로 용이하게 관찰할 수 없다.
즉, 종래에는 상기 장치의 블레이드가 고속으로 회전되고 있는 상태에서 그 내부를 직접 볼 수가 없기 때문에, 장치 내부에서 블레이드가 파손되는 경우에, 파손된 블레이드를 즉시 파악할 수 없는 문제점이 있다.
이러한 경우가 발생되는 경우에, 종래에는 장치의 성능은 점차적으로 떨어지고, 파손된 블레이드로 인하여 회전체의 균형이 틀어져서 장치 전체에 치명적인 파손을 일으키는 문제점이 있다.
따라서, 근래에 들어 상기 터빈 장치에 사용되는 블레이드들에 파손이 발생되는 지의 유무를 실시간으로 모니터링 하는 기술이 요구되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있도록 안출된 것으로서, 본 발 명의 제 1목적은 고속으로 회전되는 터빈과 압축기와 팬 및 터보 장치의 블레이드들의 후류에서 회전되는 블레이드들 각각의 전압력을 실시간으로 모니터링 할 수 있는 블레이드 파손 모니터링 유닛 및 이를 갖는 터보 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 제 2목적은 정치 내에서 고속으로 회전되는 블레이드들에 파손이 발생되는 지의 여부를 실시간으로 파악하여 장치의 파손 및 오작동을 미연에 방지할 수 있는 블레이드 파손 모니터링 유닛 및 이를 갖는 터보 장치를 제공함에 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양태에 따르는 블레이드 파손 모니터링 유닛은 일정 회전 속도로 회전되는 블레이드들을 갖는 회전체 근방에 배치되며, 상기 블레이들의 전압력값을 측정하는 압력 감지기와, 상기 압력 감지기와 전기적으로 연결되며, 상기 측정되는 전압력값을 전송 받아 상기 측정되는 전압력값이 기설정된 기준 전압력값의 범위에 포함되는 지의 여부를 판단하는 제어부를 포함한다.
여기서, 상기 제어부는 상기 측정되는 전압력값과 상기 기준 전압력값의 범위를 가시적으로 표시하는 표시부와 전기적으로 연결되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 제어부는 상기 측정되는 전압력값과 상기 기준 전압력값의 범위에 포함되면 알람을 발생시키는 알람 발생부와 전기적으로 더 연결되는 것이 바람직하다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 양태에 따르는 터보 장치는 외 부로부터 동력을 전달 받아 회전되는 회전축과, 일정 길이를 이루어 상기 회전축으로부터 방사형상으로 마련되는 다수개의 블레이드를 갖는 회전체와, 상기 회전체의 근방에 배치되며, 상기 회전되는 블레이드들의 전압력값을 측정하여, 상기 측정된 전압력값이 기설정된 기준 전압력값의 범위에 포함되는 지의 여부를 판단하여 상기 블레이드의 파손을 실시간 모니터링하는 블레이드 모니터링부를 포함한다.
여기서, 상기 블레이드 모니터링부는 상기 블레이드 후류에 배치되며, 상기 블레이들의 전압력값을 측정하는 압력 감지기와, 상기 압력 감지기와 전기적으로 연결되며, 상기 측정되는 전압력값을 전송 받아 상기 측정되는 전압력값이 기설정된 기준 전압력값의 범위에 포함되는 지의 여부를 판단하는 제어부를 구비하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 제어부는 상기 측정되는 전압력값과 상기 기준 전압력값의 범위를 가시적으로 표시하는 표시부와 전기적으로 연결되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 제어부는 상기 측정되는 전압력값과 상기 기준 전압력값의 범위에 포함되면 알람을 발생시키는 알람 발생부와 전기적으로 더 연결되는 것이 바람직하다.
본 발명은 고속으로 회전되는 터빈과 압축기와 팬 및 터보 장치의 블레이드들의 후류에서 회전되는 블레이드들 각각의 전압력을 실시간으로 모니터링 할 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명은 정치 내에서 고속으로 회전되는 블레이드들에 파손이 발생 되는 지의 여부를 실시간으로 파악하여 장치의 파손 및 오작동을 미연에 방지할 수 있는 효과를 갖는다.
이하, 첨부되는 도면들을 참조로 하여, 본 발명의 터보기계 블레이드 파손 모니터링 유닛 및 이를 갖는 터보 장치를 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 블레이드 파손 모니터링 유닛 및 이를 갖는 터보 장치를 보여주는 도면이다. 도 2는 도 1에 도시된 블레이드들의 후류에서 측정된 전압력값에 대한 일 예를 보여주는 그래프이다. 도 3은 도 1에 도시된 블레이드들의 후류에서 측정된 전압력값에 대한 다른 예를 보여주는 그래프이다.
도 1을 참조 하면, 본 발명의 터보 장치는 동력기(50)로부터 동력을 전달받아 일정 회전 속도로 회전되는 회전체(100)를 구비한다.
상기 회전체(100)는 회전축(110)과, 상기 회전축(110)으로부터 방사 형상으로 일정 길이 연장된 익형의 블레이드들(120)로 구성된다.
상기 터보 장치는 상기 회전체(100)의 근방에 배치되어 상기 회전되는 블레이드(120)의 파손 상태를 실시간 모니터링할 수 있는 블레이드 모니터링부(200)를 구비한다.
상기 블레이드 모니터링부(200)는 상기 회전되는 블레이드들(120)의 전압력값을 측정하여, 상기 측정된 전압력값이 기설정된 기준 전압력값의 범위에 포함되는 지의 여부를 판단하여 상기 블레이드(120)의 파손을 실시간 모니터링할 수 있다.
좀 더 상세하게는, 상기 블레이드 모니터링부(200)는 상기 블레이드(200)의 후류에 배치되며, 상기 블레이드들(120)의 전압력값을 측정하는 압력 감지기(210)와, 상기 압력 감지기(210)와 전기적으로 연결되며, 상기 측정되는 전압력값을 전송 받아 상기 측정되는 전압력값이 기설정된 기준 전압력값의 범위에 포함되는 지의 여부를 판단하는 제어부(220)로 구성된다.
상기 제어부(220)는 전원 공급부(250)와 전기적으로 연결되어 전원을 공급받을 수 있다.
상기 제어부(220)는 상기 측정되는 전압력값과 상기 기준 전압력값의 범위를 가시적으로 표시하는 표시부(230)와 전기적으로 연결된다.
상기 제어부(220)는 상기 측정되는 전압력값과 상기 기준 전압력값의 범위에 포함되면 알람을 발생시키는 알람 발생부(240)와 전기적으로 더 연결된다.
다음은, 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 블레이드 파손 모니터링 유닛 및 이를 갖는 터보 장치의 작용 및 효과를 설명하도록 한다.
도 1을 참조 하면, 회전체(100)는 동력기(50)로부터 동력을 전달 받아 일정 회전 속도로 회전된다.
따라서, 회전축(110)에 마련되는 다수개의 블레이드들(120)은 상기 회전축(110)이 회전됨에 따라 연동되어 회전된다.
이때, 본 발명의 블레이드 모니터링부(200)는 상기 블레이드(120)의 파손 여부를 실시간으로 모니터링 할 수 있다.
즉, 블레이드들(120)의 후류에 배치되는 압력 감지기(210)는 회전되는 블레이드(120)들 각각의 전압력값을 실시간으로 측정한다.
상기 측정되는 전압력값은 제어부(220)로 전송된다.
상기 제어부(220)로 전송된 측정되는 전압력값은 도 2에 도시된 바와 같이, 싸인파의 형상인 압력파의 형상으로 표시부(230)에 실시간으로 표시된다.
또한, 상기 제어부(220)는 상기 측정되는 전압력값을 기설정된 기준 전압력값의 범위에 포함되는 지의 여부를 판단한다.
상기 기준 전압력값의 범위는 상기 표시부(230)에 표시될 수 있다.
한편, 상기 측정되는 전압력값이 기준 전압력값의 범위를 벗어나는 경우는 도 2에 도시되고 있으며, 어느 하나의 블레이드(120)에서 측정되는 전압력값이 기준 전압력값의 범위에 포함되는 경우는 도 3에 도시되고 있다.
즉, 상기 제어부(220)는 어느 하나의 블레이드(120)에서 측정되는 전압력값이 기준 전압력값의 범위에 포함되는 경우에, 상기 기준 전압력값의 범위에 포함된 블레이드(120)가 파손된 것으로 판단할 수 있다.
따라서, 도 3에 도시된 바와 같이, 표시부(230)에는 상기 기준 전압력값의 범위에 포함된 블레이드(120)의 전압력값은 다른 블레이드들(120)의 전압력값보다 상대적으로 낮은 전압력값의 분포를 이루고 있는 것을 볼 수 있다.
또한, 상기 제어부(220)는 상기와 같이 어느 하나의 블레이드(120)가 파손되는 경우에, 알람 발생기(240)로 전기적 신호를 전송한다.
이어, 상기 알람 발생기(240)는 상기 블레이드(120)의 파손에 대한 알람을 외부로 발생시킬 수 있다.
따라서, 본 발명은 고속으로 회전되는 터빈, 압축기, 팬 등의 터보 장치나 가스 터빈, 스팀 터빈 등의 블레이드의 하류(후방)에서 블레이드(120)가 압력 감지기(210)의 근방을 통과함에 따른 비정상 전압력값(도 3 참조)을 실시간으로 측정하고, 이를 모니터링 함과 아울러 블레이드(120)의 파손 여부를 실시간으로 파악함으로써, 장치의 수리나 정비 등을 신속하게 결정하고 수행할 수 있게 한다.
도 1은 본 발명의 터보기계 블레이드 파손 모니터링 유닛 및 이를 갖는 터보 장치를 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 터보기계 블레이드들의 후류에서 측정된 전압력값에 대한 일 예를 보여주는 그래프이다.
도 3은 도 1에 도시된 터보기계 블레이드들의 후류에서 측정된 전압력값에 대한 다른 예를 보여주는 그래프이다.
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **
100 : 회전체
120 : 블레이드
200 : 블레이드 모니터링부
210 : 압력 감지기
220 : 제어부
230 : 표시부
240 : 알람 발생부
250 : 전원 공급부

Claims (7)

  1. 일정 회전 속도로 회전되는 블레이드들을 갖는 회전체 근방에 배치되며, 상기 블레이들의 전압력값을 측정하는 압력 감지기; 및
    상기 압력 감지기와 전기적으로 연결되며, 상기 측정되는 전압력값을 전송 받아 상기 측정되는 전압력값이 기설정된 기준 전압력값의 범위에 포함되는 지의 여부를 판단하는 제어부를 포함하는 터보기계 블레이드 파손 모니터링 유닛.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 측정되는 전압력값과 상기 기준 전압력값의 범위를 가시적으로 표시하는 표시부와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 터보기계 블레이드 파손 모니터링 유닛.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 측정되는 전압력값과 상기 기준 전압력값의 범위에 포함되면 알람을 발생시키는 알람 발생부와 전기적으로 더 연결되는 것을 특징으로 하는 터보기계 블레이드 파손 모니터링 유닛.
  4. 외부로부터 동력을 전달 받아 회전되는 회전축과, 일정 길이를 이루어 상기 회전축으로부터 방사형상으로 마련되는 다수개의 블레이드를 갖는 회전체; 및
    상기 회전체의 근방에 배치되며, 상기 회전되는 블레이드들의 전압력값을 측정하여, 상기 측정된 전압력값이 기설정된 기준 전압력값의 범위에 포함되는 지의 여부를 판단하여 상기 블레이드의 파손을 실시간 모니터링하는 블레이드 모니터링부를 포함하는 터보기계 블레이드 파손 모니터링 유닛을 갖는 터보 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 블레이드 모니터링부는 상기 블레이드 후류에 배치되며, 상기 블레이들의 전압력값을 측정하는 압력 감지기와, 상기 압력 감지기와 전기적으로 연결되며, 상기 측정되는 전압력값을 전송 받아 상기 측정되는 전압력값이 기설정된 기준 전압력값의 범위에 포함되는 지의 여부를 판단하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 터보기계 블레이드 파손 모니터링 유닛을 갖는 터보 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 측정되는 전압력값과 상기 기준 전압력값의 범위를 가시적으로 표시하는 표시부와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 터보기계 블레이드 파손 모니터링 유닛을 갖는 터보 장치.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 측정되는 전압력값과 상기 기준 전압력값의 범위에 포함되면 알람을 발생시키는 알람 발생부와 전기적으로 더 연결되는 것을 특징으로 하 는 터보기계 블레이드 파손 모니터링 유닛을 갖는 터보 장치.
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