KR20110014400A - Method ang computer-readable recording medium for measuring length of bolt gas turbine bolt contracting - Google Patents

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KR20110014400A
KR20110014400A KR1020090072044A KR20090072044A KR20110014400A KR 20110014400 A KR20110014400 A KR 20110014400A KR 1020090072044 A KR1020090072044 A KR 1020090072044A KR 20090072044 A KR20090072044 A KR 20090072044A KR 20110014400 A KR20110014400 A KR 20110014400A
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안연식
박상기
길두송
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한국전력공사
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    • G01N2203/0075Strain-stress relations or elastic constants

Abstract

PURPOSE: A method for measuring the elongation of a fastening bolt for a gas turbine and a computer-readable recording medium used for the method are provided to prevent the vibration of a turbine by accurately measuring the elongation and fastening load of a bolt at the same time. CONSTITUTION: A method for measuring the elongation of a fastening bolt for a gas turbine is as follows. The speed of ultrasonic wave varying according to the material of a fastening bolt is calculated using equations reflecting temperature and load compensation components. The equations are Elongation=Stresscorrected*Effective elongation/E0 and Load=Stresscorrected*Cross-Sectional Area, where Stresscorrected is corrected stress value applied to a bolt, Effective elongation is the fastening force of the bolt, E0 is the coefficient of elasticity, and Cross-Sectional Area is the cross section of the bolt.

Description

가스터빈 체결용 볼트의 길이를 측정하기 위한 방법 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체{METHOD ANG COMPUTER-READABLE RECORDING MEDIUM FOR MEASURING LENGTH OF BOLT GAS TURBINE BOLT CONTRACTING}METHODO ANG COMPUTER-READABLE RECORDING MEDIUM FOR MEASURING LENGTH OF BOLT GAS TURBINE BOLT CONTRACTING}

본 발명은 터빈 진동 사고를 방지하고, 볼트 교체 비용을 절감하기 위하여 가스터빈의 체결용으로 사용되고 있는 볼트의 길이(체결 하중) 상태를 효율적으로 측정하는 방법 및 그 방법이 적용하고 있는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 관한 것이다.The present invention provides a method of efficiently measuring the length (fastening load) state of bolts being used for fastening gas turbines in order to prevent turbine vibration accidents and to reduce bolt replacement costs, and a computer readable recording to which the method is applied. It is about the medium.

일반적으로 가스터빈 로터(Rotor)는 압축기와 가스터빈, 대형 볼트 등과 같이 다양한 부품들을 구비하고 있다. 상기 대형 볼트는 장시간 가스터빈에 체결된 상태로 3600rpm의 고속 운전이 이루어지는 부품으로서, 잦은 기동 정지와 고온 하에서 운전되는 관계로 볼트 재질의 경년 변화 및 체결부의 열응력으로 인하여 볼트 재질의 상태가 변하게 되는 현상이 통상적으로 발생하고 있다.In general, a gas turbine rotor (Rotor) has a variety of components such as compressor, gas turbine, large bolts. The large bolt is a high speed operation of 3600rpm in a state that is fastened to the gas turbine for a long time, and the state of the bolt material is changed due to the aging change of the bolt material and the thermal stress of the fastening part because it is operated under frequent starting stop and high temperature The phenomenon usually occurs.

다시 말해, 사용 초기에 볼트의 길이 및 체결 하중이 일정한 범위 내에서 운영되더라도 시간이 지남에 따라 고속 운전으로 탄성 변형이 저하되고, 소성 변형이 증가하여 볼트의 길이 및 체결 하중이 변하게 된다. 따라서, 볼트의 길이 및 체결 하중을 측정할 필요성이 대두 되었으며, 볼트의 길이 및 체결 하중을 측정을 위한 방법으로, 다이얼 게이지(Dial gage)를 이용한 방식 또는 초음파를 이용한 방식이 주로 사용되어 오고 있다.In other words, even if the length and the fastening load of the bolt at the beginning of use is operating within a certain range over time, the elastic deformation is reduced by high-speed operation, the plastic deformation is increased to change the length and fastening load of the bolt. Therefore, there is a need to measure the length and tightening load of the bolt, and as a method for measuring the length and the fastening load of the bolt, a method using a dial gage or an ultrasonic method has been mainly used.

위와 같은 방식을 설명하기에 앞서, 통상 볼트의 길이를 측정하는 목적은 볼트 상호간 균일하게 체결되었는지의 여부를 확인하는 과정으로서, 예를 들면, 18개의 볼트가 체결될 경우, 상기 볼트가 체결되기 전에 각 볼트 길이를 측정한 뒤 18개의 볼트 길이의 평균값을 구하고, 볼트 길이가 기준값에서 15% 이내에 있는 경우에 한하여 정상적인 볼트로 간주하여 체결하기 시작한다. 체결 후의 볼트는 볼트 길이가 일정한 범위 내에 있게끔 해야 안전하다.Before describing the above method, the purpose of measuring the length of the bolt is usually a process for checking whether the bolts are uniformly fastened to each other, for example, when 18 bolts are fastened, before the bolts are fastened After measuring each bolt length, the average value of 18 bolt lengths is obtained, and it is regarded as a normal bolt only when the bolt length is within 15% of the reference value. The bolt after tightening is safe to ensure that the bolt length is within a certain range.

그러나, 위와 같은 체결 방식은 두 가지의 문제점을 안고 있는데, 첫 번째로 볼트 체결 전의 길이 측정 시점이 볼트 체결 후의 시점과 다르다는데 있는데, 예컨대 체결 전의 시간이 아침이고 체결 후의 시간이 오후일 경우에는 볼트 길이가 온도에 영향을 받는 문제점이 있다. 두 번째로는 체결 전, 후의 볼트가 일정한 범위 내에 있을 경우라도 체결 후에는 어떤 볼트가 얼마나 강하게 체결 되었는지 상대적인 비교가 전혀 안되는 문제점이 있어 왔다.However, the above fastening method has two problems. First, the length measurement point before the bolt fastening is different from the time after the bolt fastening. For example, when the time before fastening is morning and the time after fastening is afternoon, There is a problem that length is affected by temperature. Secondly, even if the bolts before and after fastening are within a certain range, there has been a problem in that there is no relative comparison of how fast the bolts are fastened after fastening.

예를 들면, 체결 전에 'A'라는 볼트의 길이가 156mm 이고 'B'라는 볼트의 길이가 157mm 일 경우, 체결 후에 A 및 B 볼트의 길이가 같아졌다고 가정하면, A 및 B 볼트의 길이는 같아질 수 있으나, A, B볼트의 체결 하중은 같아질 수 있으며, 같지 않을 경우에 얼마나 차이가 나는지를 또한 알 수 없게 됨은 당연한 결과이다.For example, if the length of the bolt 'A' is 156mm before the fastening and the length of the bolt 'B' is 157mm, assuming that the lengths of the A and B bolts are the same after the fastening, the lengths of the A and B bolts are the same. It is natural that the tightening loads of the A and B bolts can be the same, and it is also impossible to know how different the difference is if they are not the same.

이런 결과로 다이얼 게이지를 사용할 경우 볼트 간 체결 후에 체결 하중을 비교하게 되면, 도 1에서와 같이 볼트간의 체결 하중(Load) 및 변형률(Stress)이 차이가 많이 남을 확인 할 수 있다. 마찬가지로, 종래의 초음파를 이용한 방식도 단순히 볼트 체결 전 후의 길이만을 측정하거나 체결에 따른 볼트 간의 체결하중이 같지 않으므로 해서 운전 중에 가스터빈에 진동이 자주 발생하고, 가스터빈의 블레이드가 손상되는 등 안정성에 많은 문제점을 안고 있는 실정이다.As a result, when using a dial gauge when comparing the fastening load after fastening between bolts, as shown in Figure 1 can be confirmed that the difference between the fastening load (Load) and strain (Stress) between the bolts. Similarly, the conventional method using ultrasonic wave simply measures the length before and after fastening the bolts, or because the fastening loads between the bolts are not the same, so that vibration occurs frequently in the gas turbine during operation, and the blades of the gas turbine are damaged. There are many problems.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 볼트 상호간의 체결 하중을 동시에 측정하는 것은 물론 체결력 변화에 따른 하중 보정을 각각 달리하는 판단하에 초음파 속도에 크게 영향을 주는 온도 보정 계수와 체결 하중 변화에 따른 하중 보정 계수를 각각 다르게 도출하여 볼트의 길이 및 체결 하중을 정확히 측정하기 위한 방법 및 그 방법을 기록 매체에 기록하여 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체를 제공하는 것을 하나의 목적으로 한다.The present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, and to measure the fastening load between the bolts at the same time as well as the temperature correction coefficient that significantly affects the ultrasonic speed under the judgment of varying the load correction according to the change in the fastening force, respectively It is an object of the present invention to provide a computer-readable recording medium by recording a method and a method for accurately measuring a bolt length and a fastening load by deriving different load correction coefficients according to a load change on a recording medium.

또한, 상기와 같은 온도 및 하중 보정 요소를 이용하여 볼트의 길이 및 하중을 동시에 정확히 측정하게 되어 터빈 진동 사고를 미연에 방지하고, 볼트의 교체 비용을 절감하는 방법 및 그 방법을 기록 매체에 기록하여 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체를 제공하는 것을 하나의 다른 목적으로 한다.In addition, by using the temperature and load correction factors as described above to accurately measure the length and load of the bolt at the same time to prevent the turbine vibration accident, and to record the method and method for reducing the bolt replacement cost to the recording medium It is another object to provide a computer readable recording medium.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하고, 후술하는 본 발명의 특징적인 기능을 수행하기 위한, 본 발명의 특징적 구성은 다음과 같다.In order to achieve the object of the present invention as described above, and to perform the characteristic functions of the present invention described below, the characteristic configuration of the present invention is as follows.

본 발명의 일 태양에 따르면, 가스터빈 체결용 볼트의 재질에 따라 전파 속도를 달리하는 초음파 속도 측정 방식에 온도 및 하중 보정 요소를 반영한 하기와 같은 식 (1) 또는 식 (2)를 이용하여 볼트의 길이(Elongation) 및 체결 하중(Load)을 측정하는 방법이 제공된다.According to one aspect of the present invention, the bolt using the following equation (1) or equation (2) reflecting the temperature and load correction factors in the ultrasonic speed measurement method that varies the propagation speed according to the material of the gas turbine fastening bolt A method of measuring the length of Elongation and the load of fastening is provided.

Elongation = Stresscorrected ×Effective length / E0 ..... 식 (1)Elongation = Stress corrected × Effective length / E 0 ..... Equation (1)

Load = Stresscorrected × Cross - Sectional Area ..... 식 (2)Load = Stress corrected × Cross-Sectional Area ..... Equation (2)

이때, 상기 Stresscorrected는 볼트에 가해진 수정 응력값, Effective length는 볼트의 체결력 길이, E0 는 탄성 계수이고, Cross - Sectional Area는 볼트의 단면적을 나타낸다.At this time, the stress corrected is the corrected stress value applied to the bolt, Effective length is the clamping force length of the bolt, E 0 is the elastic modulus, Cross-Sectional Area represents the cross-sectional area of the bolt.

여기서, 상기 Stresscorrected는 하기의 식 (3)에 의해 계산될 수 있다.Here, the stress corrected can be calculated by the following equation (3).

Stresscorrected = Stressuncorrected (3)(1 + Stress Radio / 100) + Stress Offset ..... 식 (3)Stress corrected = Stress uncorrected (3) (1 + Stress Radio / 100) + Stress Offset ..... Equation (3)

이때, 상기 Stressuncorrected 는 볼트에 가해진 응력값, Stress Radio는 볼트의 실제 체결 하중과 계산에 의해 측정된 볼트의 체결 하중과의 상관 관계에 의한 하중 비율이고, Stress Offset은 하중차를 나타낸다.In this case, the stress uncorrected is a stress value applied to the bolt, the stress radio is a load ratio by the correlation between the actual fastening load of the bolt and the fastening load of the bolt measured by the calculation, Stress Offset represents the load difference.

또한, 상기 Stressuncorrected는 하기의 식 (4)에 의해 계산될 수 있다.In addition, the stress uncorrected can be calculated by the following equation (4).

Stressuncorrected = (V / K1,2,3,....) × (Change of Ultrasonic Length) / (Change of Ultrasonic Length + Effective Length) ..... 식 (4)Stress uncorrected = (V / K 1 , 2 , 3 , ....) × (Change of Ultrasonic Length) / (Change of Ultrasonic Length + Effective Length) ..... Equation (4)

이때, 상기 K1,2,3,...는 볼트의 체결력에 따른 하중 벡터, V는 볼트의 재질에 따라 전파되는 초음파 속도(볼트의 고유 종파 속도)이고, Change of Ultrasonic Length는 볼트의 하중에 따른 길이 변화를 나타낸다.Here, K 1 , 2 , 3 , ... are the load vectors according to the tightening force of the bolt, V is the ultrasonic velocity propagated according to the material of the bolt (inherent longitudinal velocity of the bolt), Change of Ultrasonic Length is the load of the bolt The change in length is shown.

또한, 상기 Change of Ultrasonic Length는 하기의 식 (5)에 의해 계산될 수 있다.In addition, the Change of Ultrasonic Length may be calculated by the following Equation (5).

Change of Ultrasonic Length = (V × TOFnormal-stressed) - (V × TOFnormal-reference) ..... 식 (5)Change of Ultrasonic Length = (V × TOF normal-stressed )-(V × TOF normal-reference ) ..... Equation (5)

이때, 상기 TOFnormal-stressed는 볼트에 인장 하중을 가한 상태에서 볼트의 체결 전,후의 온도 요소를 반영하여 초음파가 반사되어 돌아오는 제1 반응 시간이고, TOFnormal-reference는 볼트에 인장 하중을 가하지 않은 상태에서 볼트의 체결 전,후의 온도 요소를 반영하여 초음파가 반사되어 돌아오는 제2 반응 시간을 나타낸다.In this case, the TOF normal-stressed is the first reaction time when the ultrasonic wave is reflected by reflecting the temperature factor before and after the bolt is tightened in the state in which the tensile load is applied to the bolt, and the TOF normal-reference does not apply the tensile load to the bolt. The second reaction time is reflected by the ultrasonic wave reflecting the temperature component before and after tightening the bolt in the non-state state.

또한, 상기 TOFnormal 및 TOFreference에 의한 볼트의 참조 길이는 하기의 식 (6), (7) 및 (8)에 의해 계산될 수 있다.In addition, the reference lengths of the bolts according to the TOF normal and TOF reference may be calculated by the following equations (6), (7) and (8).

TOFnormal = TOFmeasured × {1 +(Cp×(Tempmeasured - 22.22))} ..... 식 (6)TOF normal = TOF measured × {1 + (Cp × (Temp measured -22.22))} ..... Equation (6)

TOFmeasured = Sound Path Duration / 2 ..... 식 (7)TOF measured = Sound Path Duration / 2 ..... Equation (7)

p = 〔1/T2-T1〕〔L2/L1 - 1〕 ..... 식 (8) P = [C 1 / T 2 -T 1] [L 2 / L 1 - 1] ..... (8)

LREF(볼트의 참조 길이) = TOFmeasured × VLREF (Reference Length of Bolts) = TOF measured × V

이때, 상기 Sound Path Duration은 볼트 내에서 초음파가 반사되어 돌아오는 반응시간이고, TOFmeasured 는 볼트에 종파를 투과하고 돌아오는 반응시간, Cp 는 온도 보정 계수, T1 ,T2는 온도 계수, L1, L2는 초음파 도달 길이이고, Tempmeasured 는 시험 온도를 나타낸다.In this case, the sound path duration is the reaction time when the ultrasonic wave is reflected back in the volt, TOF measured is the reaction time when the longitudinal wave passes through the volt, C p is the temperature correction coefficient, T 1 , T 2 is the temperature coefficient, L 1 and L 2 are the ultrasonic reach lengths and Temp measured represents the test temperature.

또한, 상기 온도 및 하중 보정 요소는 변화되는 구간에 따라 다르게 산정하여 계산하는 것이 바람직하다.In addition, the temperature and load correction factors are preferably calculated by calculating differently depending on the section to be changed.

상기 볼트의 길이 및 체결 하중(Load) 측정 방법은, 신재와 사용재에 대한 속도 측정 시험을 통하여 최적의 프로브(Probe)을 선정한 결과일 수 있다.The method of measuring the length and the fastening load of the bolt may be a result of selecting an optimal probe through a speed measurement test on a new material and a used material.

또한,본 발명의 다른 일 태양에 따르면, 상기와 같은 볼트의 길이(Elongation) 및 체결 하중(Load)을 측정하는 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체가 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a computer readable recording medium having recorded thereon a computer program for executing a method of measuring the length of the bolt and the load thereof.

본 발명에 따르면, 초음파 속도 측정 방식에 온도 및 하중 보정 요소를 반영한 결과로 정확한 볼트의 길이 및 체결 하중을 계산하게 됨으로써, 볼트 상호 간의 불균일한 체결 하중을 해소하고, 불균일한 볼트의 체결로 인한 가스터빈의 로터(Rotor) 진동을 미연에 방지하고, 설비의 안정적 운영을 통해 발전소 가스 터빈의 이용율을 획기적으로 증가시키는 것은 물론, 부품 손상을 획기적으로 방지하여 부품 보수 및 교체 비용을 절감하는 효과를 달성하게 된다.According to the present invention, by accurately calculating the length and tightening load of the bolt as a result of reflecting the temperature and load correction factors in the ultrasonic velocity measuring method, to solve the non-uniform fastening load between the bolts, the gas due to the uneven tightening of the bolt It prevents the rotor rotor vibration in advance, and greatly increases the utilization rate of the power plant gas turbine through stable operation of the plant, and also prevents component damage, thereby reducing the cost of repairing and replacing parts. Done.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시 예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시 예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시 예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여 기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시 예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시 예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시 예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.The following detailed description of the invention refers to the accompanying drawings, which illustrate, by way of illustration, specific embodiments in which the invention may be practiced. These embodiments are described in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the invention. It is to be understood that the various embodiments of the invention are different, but need not be mutually exclusive. For example, specific shapes, structures, and characteristics described herein may be embodied in other embodiments without departing from the spirit and scope of the invention in connection with one embodiment. In addition, it is to be understood that the location or arrangement of individual components within each disclosed embodiment may be changed without departing from the spirit and scope of the invention. The following detailed description, therefore, is not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention, if properly described, is defined only by the appended claims, along with the full range of equivalents to which such claims are entitled. Like reference numerals in the drawings refer to the same or similar functions throughout the several aspects.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시 예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily implement the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 볼트의 길이(Elongation) 및 체결 하중(Load)을 측정하기 위한 방법은 가스터빈 체결용 볼트의 재질에 따라 전파 속도를 달리하는 초음파 속도 측정 방식에 온도 및 하중 보정 요소를 반영하여 하기와 같은 식 (1) 또는 식 (2)를 도출함으로써 성취될 수 있다.The method for measuring the length of the bolt (Elongation) and fastening load (Load) according to an embodiment of the present invention is a temperature and load correction element in the ultrasonic speed measurement method of varying the propagation speed according to the material of the gas turbine fastening bolt It can be achieved by deriving Equation (1) or Equation (2) as follows.

Elongation = Stresscorrected ×Effective length / E0 ..... 식 (1)Elongation = Stress corrected × Effective length / E 0 ..... Equation (1)

Load = Stresscorrected × Cross - Sectional Area ..... 식 (2)Load = Stress corrected × Cross-Sectional Area ..... Equation (2)

상기 식 (1) 및 (2)에 설명된 Stresscorrected는 볼트에 가해진 수정 응력값이고, Effective length는 볼트의 체결력, E0 는 탄성 계수이며, Cross - Sectional Area는 볼트의 단면적을 나타내고 있다.Stress corrected described in Equations (1) and (2) above is the corrected stress value applied to the bolt, and Effective length is the tightening force of the bolt, E 0 Is the modulus of elasticity and Cross-Sectional Area represents the cross-sectional area of the bolt.

이하에서는 상기 식 (1) 및 식 (2)을 도출하기 위한 과정에 대하여 역 추적하여 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the process for deriving Equation (1) and Equation (2) will be described in detail by tracking back.

먼저, 본 발명의 볼트 길이 및 체결 하중 측정은 고체 재질의 상태에 따라 속도를 달리하는 초음파 속도 측정 방식을 이용하게 되는데, 예컨대, IN 718 볼트의 재질을 대상으로 하여 하기의 식 (10)으로 초음파 속도를 측정하게 된다.First, the measurement of the bolt length and the fastening load of the present invention uses an ultrasonic speed measuring method of varying the speed according to the state of the solid material. For example, the ultrasonic wave is represented by the following formula (10) for the material of IN 718 bolts. The speed is measured.

V = fλ ..... 식 (10)V = fλ ..... Equation (10)

상기 식 (9)에 설명된 V는 속도(m/sec), f는 주파수 ㎐(cycles/sec)이며, λ는 파장(m/cycle)을 나타내고 있다.V described in Equation (9) is a speed (m / sec), f is a frequency (cycles / sec), and λ represents a wavelength (m / cycle).

이어서, 본 발명의 볼트 길이 및 체결 하중 측정은 초음파 탐상기를 이용하여 IN 718 볼트에 종파를 투과하여, 반사되는 TOFmeasured(Time of Flight)을 구하는데, 이는 초음파가 반사되어 돌아오는 시간(Sound Path Duration)을 2로 나눈 결과를 의미하며 이를 식 (7)과 같이 나타낼 수 있다.Subsequently, the bolt length and the fastening load measurement according to the present invention use an ultrasonic flaw detector to obtain a reflected TOF measured (Time of Flight) by transmitting a longitudinal wave through the IN 718 bolt, which is the time when the ultrasonic wave is reflected back (Sound Path). Duration) divided by 2, and can be expressed as shown in Equation (7).

TOFmeasured = Sound Path Duration / 2 ..... 식 (7)TOF measured = Sound Path Duration / 2 ..... Equation (7)

이어서, 본 발명의 볼트 길이 및 체결 하중 측정은 식 (7)과 같이 실험으로부터 구한 TOFmeasured에 볼트의 고유 종파 속도를 곱하여 볼트의 참조 길이 LREF(Reference Length)를 구한다. 이를 식 (9)와 같이 나타낼 수 있으며, 상기 V는 IN 718 볼트의 재질의 고유 종파 속도로써 참조 블럭(Reference Block)을 이용하여 실험적으로 구한 결과이다.Next, the bolt length and the fastening load measurement of the present invention is obtained by multiplying the TOF measured obtained from the experiment by the intrinsic longitudinal velocity of the bolt to obtain a reference length LREF (Reference Length) of the bolt. This can be expressed as Equation (9), and V is an experimentally obtained value using a reference block as the intrinsic longitudinal velocity of the material of IN 718 volts.

LREF(볼트의 참조 길이) = TOFmeasured × V ..... 식 (9)LREF (Reference Length of Bolts) = TOF measured × V ..... Equation (9)

여기서, 통상 가스터빈 체결용 볼트의 길이는 온도에 영향을 받게 되는데, 온도가 올라가면 종파 속도가 감소하게 되어 볼트의 길이 또한 증가함을 의미한다. 따라서, 본 발명의 볼트 길이 및 체결 하중 측정은 온도 효과를 반영하여 TOFnormal 를 구할 수 있는데, 이를 식 (6)과 같이 나타낼 수 있다. Here, the length of the bolt for fastening the gas turbine is usually affected by the temperature, and as the temperature increases, the longitudinal wave speed decreases, which means that the length of the bolt also increases. Therefore, the bolt length and the fastening load measurement of the present invention can obtain the TOF normal by reflecting the temperature effect, which can be expressed as Equation (6).

TOFnormal = TOFmeasured × {1 +(Cp×(Tempmeasured - 22.22))} ..... 식 (6)TOF normal = TOF measured × {1 + (Cp × (Temp measured -22.22))} ..... Equation (6)

상기 식 (6)은 온도 효과가 고려된 TOFmeasured, Cp 및 시험 온도(Tempmeasured)를 이용하여 계산된 결과인데, TOFmeasured는 볼트에 종파를 투과하고 돌아오는 반응시간이고, Cp 는 온도 보정 계수를 의미한다. 결국, 온도 보정 계수는 볼트의 길이 및 하중에 영향을 주는 온도를 보정한 결과이다. 여기서, Cp는 서로 다른 온도 계수 예컨대 T1 및 T2에 대하여 초음파를 이용하여 초음파 도달 길이 L1, L2의 상관 관계를 하기의 식 (8)과 같이 나타낼 수 있다. Equation (6) is a result calculated using the TOF measured , Cp and the test temperature (Temp measured ) considering the temperature effect, TOF measured is the reaction time to return the longitudinal wave through the volt, C p is temperature correction Means coefficient. After all, the temperature correction coefficient is a result of correcting the temperature affecting the length and load of the bolt. Here, Cp can be expressed by the following equation (8) for correlation between the ultrasonic reach lengths L 1 and L 2 using ultrasonic waves for different temperature coefficients, for example, T 1 and T 2 .

p = 〔1/T2-T1〕〔L2/L1 - 1〕 ..... 식 (8) P = [C 1 / T 2 -T 1] [L 2 / L 1 - 1] ..... (8)

상기 식 (8)을 통해 Cp1을 계산하게 되면, Cp1 = 〔1/T2-T1〕〔L2/L1 - 1〕이 되고, Cp2 ,3...을 계산하게 되면, Cp2 ,3... = 〔1/T3-T21〕〔L3/L2 - 1〕이 된다. When C p1 is calculated through Equation (8), C p1 = [1 / T 2 -T 1 ] [L 2 / L 1-1 ], and when C p2 , 3 ... is calculated, C p2 , 3 ... = [1 / T 3 -T 21 [L 3 / L 2-1 ].

이어서, 본 발명의 볼트 길이 및 체결 하중 측정은 식 (8)과 같이 인장 하중 을 가하지 않은 상태에서 온도를 고려한 결과이나 여기서는 하중 보정 요소를 더 반영하고자 한다.Subsequently, the measurement of the bolt length and the fastening load of the present invention is a result of considering the temperature without a tensile load as shown in Equation (8), but it is intended to further reflect the load correction factor here.

즉, 하중을 가하지 않은 상태에 대한 TOFnormal-reference와 하중을 가한 상태에 대한 TOFnormal - stressed를 이용하여 하중에 따른 길이의 변화를 구하고자 한다. 상기 TOFnormal - stressed는 볼트에 인장 하중을 가한 상태에서 볼트의 체결 전,후의 온도 요소를 반영하여 초음파가 반사되어 돌아오는 반응 시간이며, 이를 통해 초음파 변화 길이(Change of Ultrasonic Length)를 구할 수 있는데, 이를 하기의 (5)와 같이 나타낼 수 있다.In other words, the change of the length according to the load is obtained by using the TOFnormal-reference for the unloaded state and the TOF normal - stressed for the unloaded state. The TOF normal - stressed is a reaction time when the ultrasonic wave is reflected by reflecting the temperature factor before and after the bolt is tightened in the state where the tensile load is applied to the bolt, and thus the change of ultrasonic length can be obtained. This can be expressed as (5) below.

Change of Ultrasonic Length = (V × TOFnormal-stressed) - (V × TOFnormal-reference) ..... 식 (5)Change of Ultrasonic Length = (V × TOF normal-stressed )-(V × TOF normal-reference ) ..... Equation (5)

상기 식 (5)에 나타낸 TOFnormal - reference는 볼트에 인장 하중을 가하지 않은 상태에서 볼트의 체결 전,후의 온도 요소를 반영하여 초음파가 반사되어 돌아오는 반응 시간을 의미한다.TOF normal - reference shown in Equation (5) means the reaction time when the ultrasonic wave is reflected by reflecting the temperature factor before and after tightening the bolt without applying the tension load to the bolt.

상기 식 (5)에 의해 파악된 볼트의 길이 변화를 통해서 볼트에 가해진 응력 값(Stressuncorrected)을 구할 수 있는데, 이를 하기의 식 (4)와 같이 나타낼 수 있다.The stress value (stress uncorrected ) applied to the bolt can be obtained through the change in the length of the bolt determined by Equation (5), which can be expressed as Equation (4) below.

Stressuncorrected = (V / K1,2,3,....) × (Change of Ultrasonic Length) / (Change of Ultrasonic Length + Effective Length) ..... 식 (4)Stress uncorrected = (V / K 1 , 2 , 3 , ....) × (Change of Ultrasonic Length) / (Change of Ultrasonic Length + Effective Length) ..... Equation (4)

상기 식 (4)에 나타낸 Stressuncorrected 는 볼트에 가해진 응력 값이고, K1,2,3,...는 종파에서 인장 하중의 변화에 따른 음파 속도의 변화를 나타낸 계수로서, 볼트에 하중이 가해지면 음파 속도는 감소하고, 그에 따라 음파 길이는 증가하므로, 이러한 효과를 고려한 값이다. 다르게 표현하면 K1,2,3,...는 볼트의 전,후 체결력에 따른 하중 벡터이다. 또한, 상기 식 (4)에 나타낸 V는 앞서 설명하였듯이 볼트의 재질에 따라 전파되는 초음파 속도(볼트의 고유 종파 속도)를 나타내며, Effective Length는 볼트의 체결력을 의미하는데, 즉 볼트가 어떤 식으로 체결되어 있는가에 따라 도 2와 같이 나타낼 수 있다. 도 2는 가스터빈 체결용 볼트의 형상에서 적용된 Effective Length을 예시적인 결과로 보여준다.Stress uncorrected shown in Equation (4) above Is the stress value applied to the bolt, and K 1 , 2 , 3 , ... are coefficients representing the change of sound velocity according to the change of tensile load in the longitudinal wave. Since the sound wave length increases, this value is considered. In other words, K 1 , 2 , 3 , ... are the load vectors according to the clamping force of bolts. In addition, V shown in Equation (4) represents the ultrasonic velocity propagated according to the material of the bolt (intrinsic longitudinal velocity of the bolt) as described above, and Effective Length means the tightening force of the bolt, that is, the bolt is fastened in some way Depending on whether or not it can be shown as shown in FIG. Figure 2 shows an exemplary result of the effective length applied in the shape of the gas turbine fastening bolt.

이어서, 본 발명의 볼트 길이 및 체결 하중 측정은 실제 하중과 계산에 의해 측정된 하중과의 상관 관계를 통해서 Stress Offset과 Stress Ratio를 구할 수 있는데, 이러한 관계를 도 3과 같이 나타낼 수 있다. 도 3에 나타낸 본 발명의 Stress Offset 및 Stress Ratio는 하기의 식 (3)의 계산에 의해 구해질 Stresscorrected에 사용된다.Subsequently, in the bolt length and the fastening load measurement of the present invention, the stress offset and the stress ratio can be obtained through the correlation between the actual load and the load measured by the calculation, which can be represented as shown in FIG. 3. The stress offset and stress ratio of the present invention shown in Fig. 3 are used for the stress corrected to be obtained by calculation of the following equation (3).

Stresscorrected = Stressuncorrected (1 + Stress Radio / 100) + Stress Offset ..... 식 (3)Stress corrected = Stress uncorrected (1 + Stress Radio / 100) + Stress Offset ..... Equation (3)

여기서, 상기 Stresscorrected는 볼트에 가해진 수정된 응력 값이고, Stress Radio는 볼트의 실제 체결 하중과 계산에 의해 측정된 볼트의 체결 하중과의 상관 관계에 의한 하중 비율을 의미하며, Stress Offset은 하중 차를 각각 나타낸다.Here, the stress corrected is a corrected stress value applied to the bolt, Stress Radio means a load ratio by the correlation between the actual tightening load of the bolt and the tightening load of the bolt measured by the calculation, Stress Offset is the load difference Respectively.

상기 식 (3)의 Stresscorrected을 구하게 됨으로써, 본 발명의 최종 목표치인 볼트의 길이 또는 체결 하중을 구할 수 있게 되는 것이다. 즉, 수정된 응력 값인 Stresscorrected에 단면적을 곱해서 체결 하중을 식 (2)와 같이 구할 수 있다. 또한, Stresscorrected에와 Effective Length, 탄성 계수와의 관계를 식 (1)과 같이 나타냄으로써 가스터빈 체결용 볼트의 늘어난 길이가 구해지게 되는 것이다.By obtaining the stress corrected in the above formula (3), it is possible to obtain the length or tightening load of the bolt which is the final target value of the present invention. That is, the tightening load can be obtained by multiplying the corrected stress value, Stress corrected , by the cross-sectional area as shown in Equation (2). In addition, the relationship between the stress corrected , the effective length, and the elastic modulus is expressed by Equation (1) to obtain the increased length of the gas turbine fastening bolt.

볼트 형상 예Bolt geometry example

도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 볼트 소재의 길이 측정을 위한 가스터빈 체결용 볼트의 형상을 예시적으로 나타낸 도면으로서, 앞서 설명한 볼트 길이 및 체결 하중 측정 실험에 이용된 IN 718 볼트의 형상을 나타낸다.4a to 4c are views showing the shape of the gas turbine fastening bolt for measuring the length of the bolt material according to an embodiment of the present invention, IN 718 used in the above-described bolt length and fastening load measurement experiment Shows the shape of the bolt.

도시된 바와 같이, 본 발명에서 이용된 IN 718 볼트의 형상은 각각 5mm, 10mm, 15mm, 20mm의 높이와 80mm의 길이를 갖는다. 따라서, IN 718 볼트 소재의 길이 측정을 위해서는 재질 내에서의 종파와 횡파 속도 측정이 필요한데, 이를 위해 제작된 IN 718 볼트의 가로 길이 방향으로 초음파가 반사되는 시간을 측정하여 속도를 구하였다. IN 718에서 종파속도를 측정하기 위해서는 5 MHz의 주파수를 갖는 탐촉자를 이용하였으며, 종파 속도의 계산은 도 3b에 나타낸 바와 같이 각각의 높이를 3번째 피크점과 4번째 피크점 사이의 시간을 이용하였으며, 도 3c에 나타낸 바와 같이 IN 718 볼트의 각각의 높이에 대한 종파 속도 평균은 5856.58 m/s로 측정되었으며, 이 결과를 표 1과 같이 정리할 수 있다.As shown, the IN 718 bolts used in the present invention have a height of 5 mm, 10 mm, 15 mm, 20 mm and a length of 80 mm, respectively. Therefore, in order to measure the length of the IN 718 bolt material, it is necessary to measure the longitudinal and transverse velocity in the material, and the speed was obtained by measuring the time when the ultrasonic wave is reflected in the transverse length direction of the manufactured IN 718 bolt. To measure the longitudinal velocity at IN 718, a transducer with a frequency of 5 MHz was used, and the longitudinal velocity was calculated using the time between the third and fourth peak points for each height as shown in FIG. As shown in Fig. 3c, the longitudinal velocity average for each height of IN 718 volts was measured at 5856.58 m / s, which can be summarized as shown in Table 1.

표 1TABLE 1

Figure 112009047936181-PAT00001
Figure 112009047936181-PAT00001

온도계수(Temperature coefficient CpCp )의 측정 예) Measurement example

앞서 설명한 볼트의 길이 및 체결 하중(Load) 측정 방법에서는 온도 계수 요소를 반영하였는데, 온도 계수 요소는 매개 물질에 따라 달라지는데 매개 물질의 young modulus(E)에 비례하고, 온도와 연관성이 있는 밀도(ρ)에는 반비례 관계를 갖는 음파 속도의 특징으로 갖는 이유로 결국엔 음파 속도에 영향을 준다. 따라서 정확한 볼트 길이를 측정하기 위해서는 온도에 따른 음파 속도의 보정이 필요하며, 이 관계를 식 (11)과 같이 나타낼 수 있다.The above-mentioned bolt length and load measurement method reflects the temperature coefficient factor, which depends on the media, which is proportional to the young modulus (E) of the media and is temperature-related density (ρ). ) Is inversely related to the sonic velocity, which ultimately affects the sonic velocity. Therefore, in order to measure the exact volt length, it is necessary to correct the sound velocity according to temperature, and this relationship can be expressed as shown in Equation (11).

C ∝ Eρ ..... (11)C ∝ Eρ ..... (11)

상기 식 (11)과 같은 관계를 통해 고체에서 온도가 상승하면 오히려 음속이 느려지는데 이는 온도상승에 따른 부피 팽창으로 밀도가 줄어듬을 알 수 있었으며, 이 결과로 표 2 및 표 3과 같은 실험 결과를 획득할 수 있었다.As the temperature rises in the solid through the relationship as shown in Equation (11), the sound velocity becomes slower, which indicates that the density decreases due to volume expansion as the temperature rises. As a result, the experimental results as shown in Tables 2 and 3 are obtained. Could be obtained.

표 2TABLE 2

Figure 112009047936181-PAT00002
Figure 112009047936181-PAT00002

표 3TABLE 3

Figure 112009047936181-PAT00003
Figure 112009047936181-PAT00003

상기 표 2는 신재와 사용재의 Marriage Bolt 및 Turbine bolt 시험편을 갖고 수행하여 Sound path duration한 결과로서, 5 MHz의 탐촉자를 이용하여 인장 하중을 가하지 않은 상태에서 IN 718 볼트 재질에서 상온과 50℃, 70℃에서의 종파 속도 및 각 온도에서 두 번씩 측정한 결과를 보여준다.Table 2 shows the results of the sound path duration of the new and used materials with the Marriage Bolt and Turbine bolt test specimens. The temperature is 50 ° C and 70 ° C in the IN 718 bolt material without a tensile load using a 5 MHz transducer. The longitudinal velocity at ° C and the results of two measurements at each temperature are shown.

반면, 표 3은 온도에 따른 초음파 속도의 변화를 나타내는 인자인 Cp를 앞에서 도출한 식 (8)을 이용하여 계산 한 결과를 보여주며, 온도가 증가함에 따라 재료 내부를 이동하는 초음파의 이동 시간이 길어짐을 알 수 있으며, 신재보다 사용한 IN 718 볼트 재질에서 초음파의 이동 시간이 더 길게 나타남을 알 수 있으며, 똑같이 사용한 재질이라 하더라도 보다 높은 온도 환경에 놓이는 볼트(bolt)에서의 초음파 이동 시간이 더 길게 나타남을 알 수 있다. 즉, 기존 방식에서 간과하고 있는 온도 변화에 따른 계수가 매 온도 구간에서 일정하지 않으므로 측정 시의 온도에 따라 Cp 값이 달라져야 한다는 것을 충분히 알 수 있음이 증명되었다.On the other hand, Table 3 shows the result of calculating Cp, which is a factor indicating the change of ultrasonic speed according to temperature, by using Equation (8), and the moving time of ultrasonic wave moving inside the material as the temperature increases It can be seen that the movement time of the ultrasonic wave is longer in the IN 718 bolt material used than the new material, and even the same material is used for longer ultrasonic movement time in the bolt that is placed in the higher temperature environment. It can be seen that. That is, it was proved that the Cp value should be different according to the temperature at the time of measurement because the coefficient according to the temperature change that is overlooked in the conventional method is not constant in every temperature section.

하중계수(K)의 측정 예Example of measurement of load factor (K)

앞서 설명한 볼트의 길이 및 체결 하중(Load) 측정 방법에서는 하중 계수 요소를 반영하였는데, 체결하는 하중이 증감에 따라 볼트의 길이가 달라지므로 체결 하중 변화를 반드시 반영해 줘야 한다. 하중 보정 계수 산정을 위하여 본 실시예에서는 5MHz의 탐촉자를 이용하고 신재와 사용재 Marriage Bolt에서 채취한 3 종류의 시험편에 0 ton, 1 ton, 2 ton, 3ton, 4ton, 5 ton의 인장 하중을 가하면서 IN 718 볼트 재질의 변형에 따른 종파 속도의 변화를 관찰하여 그 결과를 표 4와 같이 나타낼 수 있으며, 인장 응력의 변화에 따른 종파 속도의 변화를 5와 같이 나타낼 수 있다. 이와 같이, 온도 보정 계수와 마찬가지로, 하중 보정 계수도 매 하중 구간에서 같은 값이 아니므로 각 하중 구간마다 반영되어야 하는 것이다.In the above-described method of measuring the length of the bolt and the load, the factor of the load factor is reflected. The length of the bolt varies according to the increase or decrease of the tightening load, so the change in the tightening load must be reflected. In order to calculate the load correction coefficient, in this example, a 5 MHz transducer was used, and a tensile load of 0 ton, 1 ton, 2 ton, 3 ton, 4 ton, and 5 ton was applied to three types of test specimens collected from new and used material bolts. While observing the change in longitudinal velocity according to the deformation of IN 718 bolt material, the result can be shown in Table 4, and the change in longitudinal velocity due to the change in tensile stress can be expressed as 5. In this way, like the temperature correction coefficient, the load correction coefficient is not the same value in every load section, so it should be reflected in each load section.

표 4Table 4

Figure 112009047936181-PAT00004
Figure 112009047936181-PAT00004

표 5Table 5

Figure 112009047936181-PAT00005
Figure 112009047936181-PAT00005

초음파 속도 측정 방식과 다이얼 게이지(Ultrasonic speed measurement method and dial gauge DialDial gage)gage) 방식의 비교 예 Example of comparison

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 속도 측정 방식과 ㄷ다이얼 게이지 방식을 비교하여 예시적으로 나타낸 도면이다.5A and 5B are views exemplarily comparing the ultrasonic velocity measuring method and the d-diameter method according to an embodiment of the present invention.

먼저, 도 4a 및 도 4b의 실험 결과를 설명하기 전에, 본 실시 예에서 이용된 길이 및 체결 하중 측정 장비는 초음파 프로브(Probe)의 주파수가 동일 재질의 신재 및 사용재의 32개 볼트에 대하여 2.25 Mhz(0.25 inch), 2.5 Mhz(0.5 inch),5.0 Mhz(0.2 inch) 프로브로 25회에 걸쳐 시험을 수행한 결과로, 가장 안정적인 신호 특성을 보여주는 5.0Mhz(0.5inch)를 선정하여 사용하였다.First, before describing the experimental results of FIGS. 4A and 4B, the length and fastening load measuring equipment used in this embodiment has a frequency of 2.25 Mhz for 32 volts of new and used materials having the same frequency as the ultrasonic probe. (0.25 inch), 2.5 Mhz (0.5 inch), 5.0 Mhz (0.2 inch) probe was tested 25 times, 5.0Mhz (0.5inch) showing the most stable signal characteristics were used to select.

도 4a 및 도 4b는 우선, 32개 볼트 중, 9개의 Marriage 볼트에 대해 체결 전 및 체결 후의 초음파 속도를 측정하고, 식 (1) ~ (9)을 활용하여 측정시의 온도와 하중에 따른 초음파 속도 변화를 각각의 온도와 하중에 따라 다르게 보정하여 정확한 길이 및 체결 하중을 계산한 결과이다. 이를 통해, 도 4에서는 기존의 다이얼 게이지에 의한 방식과 초음파에 대한 측정을 동시에 수행하였고, 길이 및 체결 하중의 측정 결과를 서로 비교한 결과를 나타낸다.4A and 4B, first, the ultrasonic velocity before and after the fastening of nine Marriage bolts out of 32 bolts is measured, and the ultrasonic waves according to the temperature and the load at the time of measurement using Equations (1) to (9) are measured. It is the result of calculating the exact length and tightening load by compensating the speed change differently according to the temperature and load. As a result, in FIG. 4, the conventional dial gauge and the ultrasonic wave were simultaneously measured, and the measurement results of the length and the fastening load were compared with each other.

여기서, 다이얼 게이지 방식에 의한 결과는 앞서 설명하였듯이 기준 볼트에 대한 다이얼 게이지를 이용하여 비교, 측정한 형태로, 볼트의 체결 하중이 측정되지 않고 단순 늘어난 길이만을 측정하여 반영된 결과이다.Here, the result of the dial gauge method is a result obtained by comparing and measuring the dial gauge with respect to the reference bolt as described above, by measuring only the length of the bolt rather than the tightening load of the bolt.

이에 따라, 본 실시 예에서는 기존의 다이얼 게이지 방식으로 체결하고 볼트 상호 간의 체결 전, 후의 길이가 일정한 기준(15%이내)에 있더라도 볼트 간의 체결 하중에는 많은 차이가 있음을 알 수 있으며, 초음파 속도 방식을 이용한 길이 측정 결과는 다이얼 게이지로 측정한 결과와는 달리 신장량 및 체결력을 등을 복합적으로 나타내고 있어 볼트의 길이는 물론, 체결 여부를 동시에 확인할 수 있으며, 기존의 초음파 측정 방식에서 간과하고 있는 체결 하중 차이를 하중 구간에 따라 수정하여 적용함으로써, 가스 터빈의 진동 발생 요인을 제거할 수 있음을 알 수 있게 되는 것이다.Accordingly, in the present embodiment, even if the fastening by the conventional dial gauge method and the length before and after the fastening between the bolts is a certain standard (within 15%), it can be seen that there is a large difference in the fastening load between the bolts, ultrasonic speed method Unlike the measurement results using the dial gauge, the length measurement results show the amount of extension and tightening force, etc., so that it is possible to check the length of the bolt as well as whether it is tightened at the same time. By applying the difference according to the load section, it can be seen that the vibration generating factor of the gas turbine can be removed.

이상에서 설명된 본 발명에 따른 실시 예들은 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.Embodiments according to the present invention described above may be implemented in the form of program instructions that may be executed by various computer components, and may be recorded in a computer-readable recording medium. The computer-readable recording medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination.

상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록되는 프로그램 명령어는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 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, DVD와 같은 광기록 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.Program instructions recorded on the computer-readable recording medium may be those specially designed and configured for the present invention, or may be known and available to those skilled in the computer software arts. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape, optical recording media such as CD-ROMs, DVDs, and magneto-optical media such as floptical disks. media), and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include not only machine code generated by a compiler, but also high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware device may be configured to operate as one or more software modules to perform the process according to the invention, and vice versa.

도 1은 기존의 다이얼 게이지 방식에서 볼트 간 체결 하중을 설명하기 위한 그래프이다.1 is a graph for explaining the fastening load between bolts in the conventional dial gauge method.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 가스터빈 체결용 볼트의 형상에서 적용된 Effective Length을 예시적으로 나타낸 도면이다.2 is a view showing an exemplary effective length applied in the shape of the gas turbine fastening bolt in accordance with an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 Stresscorrected을 예시적으로 나타낸 그래프이다.3 is a graph illustrating stress corrected according to an embodiment of the present invention.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 볼트 소재의 길이 측정을 위한 가스터빈 체결용 볼트의 형상을 예시적으로 나타낸 도면이다.4A to 4C are views exemplarily showing shapes of a gas turbine fastening bolt for measuring a length of a bolt material according to an embodiment of the present invention.

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 속도 측정 방식과 ㄷ다이얼 게이지 방식을 비교하여 예시적으로 나타낸 도면이다.5A and 5B are views exemplarily comparing the ultrasonic velocity measuring method and the d-diameter method according to an embodiment of the present invention.

Claims (8)

가스터빈 체결용 볼트의 재질에 따라 전파 속도를 달리하는 초음파 속도 측정 방식에 온도 및 하중 보정 요소를 반영한 하기와 같은 식 (1) 또는 식 (2)를 이용하여 볼트의 길이(Elongation) 및 체결 하중(Load)을 측정하는 방법.Elongation and fastening load of the bolt using Equation (1) or Equation (2) below reflecting temperature and load correction factors in the ultrasonic velocity measuring method that varies the propagation speed depending on the material of the gas turbine fastening bolt. How to measure Load. Elongation = Stresscorrected ×Effective length / E0 ..... 식 (1)Elongation = Stress corrected × Effective length / E 0 ..... Equation (1) Load = Stresscorrected × Cross - Sectional Area ..... 식 (2)Load = Stress corrected × Cross-Sectional Area ..... Equation (2) 상기 Stresscorrected는 볼트에 가해진 수정 응력값, Effective length는 볼트의 체결력, E0 는 탄성 계수이고, Cross - Sectional Area는 볼트의 단면적을 나타냄.The stress corrected is the corrected stress value applied to the bolt, effective length is the tightening force of the bolt, E 0 is the elastic modulus, Cross-Sectional Area represents the cross-sectional area of the bolt. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 Stresscorrected는 하기의 식 (3)에 의해 계산되는 것인 방법. Wherein the Stress corrected is calculated by the following equation (3). Stresscorrected = Stressuncorrected (1 + Stress Radio / 100) + Stress Offset ..... 식 (3)Stress corrected = Stress uncorrected (1 + Stress Radio / 100) + Stress Offset ..... Equation (3) 상기 Stressuncorrected 는 볼트에 가해진 응력값, Stress Radio는 볼트의 실제 체결 하중과 계산에 의해 측정된 볼트의 체결 하중과의 상관 관계에 의한 하중 비율이고, Stress Offset은 하중 차를 나타냄.The stress uncorrected is a stress value applied to the bolt, the stress radio is a load ratio based on the correlation between the actual tightening load of the bolt and the tightening load of the bolt measured by calculation, and Stress Offset represents a load difference. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 Stressuncorrected는 하기의 식 (4)에 의해 계산되는 것인 방법.The stress uncorrected is calculated by the following equation (4). Stressuncorrected = (V / K1,2,3,....) × (Change of Ultrasonic Length) / (Change of Ultrasonic Length + Effective Length) ..... 식 (4)Stress uncorrected = (V / K 1 , 2 , 3 , ....) × (Change of Ultrasonic Length) / (Change of Ultrasonic Length + Effective Length) ..... Equation (4) 상기 K1,2,3,...는 볼트의 체결력에 따른 하중 벡터, V는 볼트의 재질에 따라 전파되는 초음파 속도(볼트의 고유 종파 속도)이고, Change of Ultrasonic Length는 볼트의 하중에 따른 길이 변화를 나타냄.K 1 , 2 , 3 , ... are the load vectors according to the tightening force of the bolt, V is the ultrasonic velocity propagated according to the material of the bolt (intrinsic longitudinal velocity of the bolt), Change of Ultrasonic Length is in accordance with the load of the bolt Indicates a change in length. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 Change of Ultrasonic Length는 하기의 식 (5)에 의해 계산되는 것인 방법.The Change of Ultrasonic Length is calculated by the following equation (5). Change of Ultrasonic Length = (V × TOFnormal-stressed) - (V × TOFnormal-reference) ..... 식 (5)Change of Ultrasonic Length = (V × TOF normal-stressed )-(V × TOF normal-reference ) ..... Equation (5) 상기 TOFnormal-stressed는 볼트에 인장 하중을 가한 상태에서 볼트의 체결 전,후의 온도 요소를 반영하여 초음파가 반사되어 돌아오는 제1 반응 시간이고, TOFnormal-reference는 볼트에 인장 하중을 가하지 않은 상태에서 볼트의 체결 전,후의 온도 요소를 반영하여 초음파가 반사되어 돌아오는 제2 반응 시간을 나타냄.The TOF normal-stressed is a first reaction time in which ultrasonic waves are reflected by reflecting temperature components before and after the bolt is tightened in a state where a tension load is applied to the bolt, and a TOF normal-reference is a state in which the tension load is not applied to the bolt. Represents the second reaction time in which ultrasonic waves are reflected by reflecting the temperature component before and after the bolt is tightened. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 TOFnormal 및 TOFreference에 의한 볼트의 참조 길이는 하기의 식 (6), (7) 및 (8)에 의해 계산되는 것인 방법.The reference length of the bolt according to the TOF normal and TOF reference is calculated by the following equations (6), (7) and (8). TOFnormal = TOFmeasured × {1 +(Cp×(Tempmeasured - 22.22))} ..... 식 (6)TOF normal = TOF measured × {1 + (Cp × (Temp measured -22.22))} ..... Equation (6) TOFmeasured = Sound Path Duration / 2 ..... 식 (7)TOF measured = Sound Path Duration / 2 ..... Equation (7) p = 〔1/T2-T1〕〔L2/L1 - 1〕 ..... 식 (8) P = [C 1 / T 2 -T 1] [L 2 / L 1 - 1] ..... (8) LREF(볼트의 참조 길이) = TOFmeasured × V ..... 식 (9)LREF (Reference Length of Bolts) = TOF measured × V ..... Equation (9) 상기 Sound Path Duration은 볼트 내에서 초음파가 반사되어 돌아오는 반응시간이고, TOFmeasured 는 볼트에 종파를 투과하고 돌아오는 반응시간, Cp 는 온도 보정 계수, T1 ,T2는 온도 계수, L1, L2는 초음파 도달 길이이고, Tempmeasured는 시험 온도를 나타냄.The Sound Path Duration is the reaction time when the ultrasonic wave is reflected back in the volt, TOF measured is the reaction time when the longitudinal wave passes through the volt, C p is the temperature correction coefficient, T 1 , T 2 is the temperature coefficient, L 1 , L 2 is the ultrasonic reach length and Temp measured represents the test temperature. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 온도 및 하중 보정 요소는 변화되는 구간에 따라 다르게 산정하여 계산된 것을 특징으로 하는 방법.The temperature and load correction factors are calculated by calculating differently depending on the section to be changed. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 볼트의 길이 및 체결 하중(Load) 측정 방법은,The length and the load measurement method of the bolt, 신재와 사용재에 대한 속도 측정 시험을 통하여 최적의 프로브(Probe)을 선정한 결과인 것을 특징으로 하는 방법.Method characterized in that the result of selecting the optimum probe (Probe) through the speed measurement test for new and used materials. 청구항 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.A computer-readable recording medium having recorded thereon a computer program for executing the method according to any one of claims 1 to 7.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20180083160A (en) * 2017-01-12 2018-07-20 한전케이피에스 주식회사 Wireless measurement system for gas turbine marriage bolts extension
KR20190047847A (en) * 2017-10-30 2019-05-09 한전케이피에스 주식회사 Apparatus and method for measuring stud bolt extension

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