KR20120079679A - 터빈 기동과정의 프론트 스탠더드 3차원 위치변화 측정방법 - Google Patents

터빈 기동과정의 프론트 스탠더드 3차원 위치변화 측정방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 터빈 기동과정의 프론트 스탠더드 3차원 위치변화 측정방법에 관한 것으로, 전면 러그 설치단계(S1단계)와; 좌우 러그 설치단계(S2단계)와; 상기 터빈 프론트 스탠더드의 플랜지 면에 다수의 상하방향 측정점을 설정하는 상하방향 측정점 설정단계(S3단계)와; 상기 각각의 전면 러그에서 LVDT로 프론트 스탠더드의 전후방향(X) 위치변화를 측정하는 전후위치 측정단계(S4단계)와; 상기 각각의 좌우 러그에서 LVDT로 프론트 스탠더드의 좌우방향(Y) 위치변화를 측정하는 좌우위치 측정단계(S5단계)와; 상기 각각의 측정점에서 위치측정수단으로 프론트 스탠더드의 상하방향(Z) 위치변화를 측정하는 상하위치 측정단계(S6단계) 및; 상기 S4 내지 S6단계에서 측정된 측정데이터로 열성장에 따른 프론트 스탠더드의 위치변화를 확인하는 위치변화 확인단계(S7단계)로 로 이루어져 프론트 스탠더드의 열성장에 따른 위치변화를 3차원 입체형상으로 측정함으로써 프론트 스탠더드에서 열성장에 의한 위치변화로 발생하는 베어링의 진동이나 축 정렬의 변화 등 문제를 용이하게 파악할 수 있어 발전설비의 안전관리의 근본적인 정비대책을 수립할 수 있을 뿐만 아니라 프론트 스탠더드 위치변화를 간단하고 단순한 방법으로 전후좌우 상하의 3차원으로 측정하면서도 실시간으로 신뢰도 높은 측정이 가능한 각별한 장점이 있는 유용한 발명이다.

Description

터빈 기동과정의 프론트 스탠더드 3차원 위치변화 측정방법{Method for measuring of front standard 3D position shift at turbine start-up process}
본 발명은 터빈 기동과정에서 프론트 스탠더드의 열성장에 의한 위치를 측정하는 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 터빈 프론트 스탠더드(Front Standa rd)의 열 성장에 의한 전후, 좌우 방향 위치를 LVDT로 측정 가능하도록 측정지점에 러그(Lug)를 설치하고, 디지털 레벨 트랜싯(Digital Level Transit)으로 상하의 위치를 측정하여 대형 구조물이 기동과정에서 열 성장에 의한 신장량과 신장 방향을 3D 입체형상으로 위치변화를 추적 관리할 수 있도록 하는 터빈 기동과정의 프론트 스탠더드 3차원 위치변화 측정방법에 관한 것이다.
현재 국내에서 운전 중인 대부분의 터빈은 GE사(General Electric 사)에서 설계된 형식으로 도 1에 도시한 바와 같이 상부 바깥측 케이싱(Upper Outer Casin g)이 프론트 스탠더드(Front Standard) 상부의 런닝키(Running Key) 위에 설치되므로 모든 배관 무게도 동시에 지지하면서 프론트 스탠더드(Front Standard)의 축 방향과 축 직각 이동이 축키(Axial Key)에 의하여 가능하게되어 프론트 스탠더드의 수축과 팽창이 원만히 이루어지도록 되어 있다.
이와 같이 프론트 스탠더드(Front Standard)는 고압터빈 케이싱과 키(Key)로 연결되어 기동과정에서 전방(Front)으로 이동되고 정지되면 후방(Rear)으로 이동되며, 이동 과정에서 이 프론트 스탠더드의 정확한 안내 역활을 위하여 도 2에 도시한 바와 같이 센터키(Center Key)가 있으나 만약 불규칙한 이동이 발생되면 자영적으로 축 정렬변화는 물론 여러 가지 문제를 일으키게 된다.
이러한 프론트 스탠더드(Front Standard)에는 도 2에 도시한 바와 같이 1번 베어링(No.1 BRG)을 포함하여 도 3과 같이 복잡하고 다양한 부품을 내장하여 안전하게 보관하면서 베이스 플레이트(Base Plate) 상부에 설치되어 여러 개의 키(Key)에 의하여 정확한 위치가 이동되도록 설계되었으나 현장 특성으로 프론트 스탠더드(Front Standard)의 기동과정에는 많은 양의 열 성장으로 프론트 스탠더드의 위치 변화가 크게 발생하고 반대로 정지하면 수축하게 되는 됨으로써 부등팽창이 발생할 경우 크게 문제를 발생시킨다.
상기한 대형 구조물인 프론트 스탠더드는 도 2에 도시한 바와 같이 기동과정에서 열 성장이 크게 발생하므로 열성장이 원만히 이뤄지도록 베이스 플레이트(Ba se Plate)와 프론트 스탠더드의 접촉부에 그리스(Grease)를 주입하여 베이스 플레이트 상에서 프론트 스탠더드의 슬라이딩(Sliding)이 원만히 이뤄지도록 설계된다.
그리고 프론트 스탠더드 열 성장을 원만하고 일정한 방향으로 정확히 이뤄지도록 베이스 플레이트와 프론트 스탠더드 전후에 센터 키(Center Key)가 설치되고 좌우에는 4개의 가이드 레일(Guide Rail)이 설치되어 프론트 스탠더드의 슬라이딩(Sliding)을 안내하도록 설계된다.
이러한 충분조건으로 프론트 스탠더드가 설계되었으나 대형 구조물의 열 성장이 설계조건과 일치하지 않는 경우가 자주 발생하게 된다. 즉, 프론트 스탠더드의 열성장에 따른 프론트 스탠더드의 위치변화는 주위의 여러 가지 복잡한 구조물의 장애발생으로 관리가 매우 어렵게 된다.
이와 같이 프론트 스탠더드의 열성장에 따라 그 위치가 변화하기 때문에 프론트 스탠더드의 위치변화를 측정하여 관리할 필요성이 있으나, 종래의 측정장치는 전체 구조물이 얼마나 신장하는가를 측정하는 절개팽창 계측장치인 LVDT 하나만이 설계단계에서 설치되어 측정된 신장량에 대한 데이터를 배전반으로 전송하는 것이기 때문에 프론트 스탠더드의 열성장에 따른 위치변화를 3차원으로 측정하는 것이 불가능하여 베어링의 진동이나 축 정렬변화의 원인으로 되는 프론트 스탠더드의 열성장에 따른 위치변화 즉, 대형 구조물인 프론트 스탠더드의 정밀한 입체적 위치변화 정보를 얻을 수 없다고 하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 실정을 감안하여 종래 측정장치로 프론트 스탠더드의 열성장에 따른 위치변화를 3차원으로 측정할 수 없는 문제점을 해결하고자 발명한 것으로서, 그 목적은 프론트 스탠더드의 열성장에 따른 위치변화를 3차원 입체형상으로 측정함으로써 프론트 스탠더드에서 열성장에 의한 위치변화로 발생하는 베어링의 진동이나 축 정렬의 변화 등 문제를 용이하게 파악할 수 있어 발전설비의 안전관리의 근본적인 정비대책을 수립할 수 있도록 하는 터빈 기동과정의 프론트 스탠더드 3차원 위치변화 측정방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 프론트 스탠더드 위치변화를 간단하고 단순한 방법으로 전후좌우 상하로 3차원으로 측정하면서도 실시간으로 신뢰도 높은 측정이 가능한 터빈 기동과정의 프론트 스탠더드 3차원 위치변화 측정방법을 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 터빈 기동과정의 프론트 스탠더드 3차원 위치변화 측정방법은 터빈 프론트 스탠더드의 전면 베이스 플레이트 상에 다수의 러그(Lug)를 설치하는 전면 러그 설치단계(S1단계)와; 상기 터빈 프론트 스탠더드의 좌우측 베이스 플레이트 상에 다수의 러그(Lug)를 설치하는 좌우 러그 설치단계(S2단계)와; 상기 터빈 프론트 스탠더드의 플랜지 면에 다수의 상하방향 측정점을 설정하는 상하방향 측정점 설정단계(S3단계)와; 상기 각각의 전면 러그에서 LVDT로 프론트 스탠더드의 전후방향(X) 위치변화를 측정하는 전후위치 측정단계(S4단계)와; 상기 각각의 좌우 러그에서 LVDT로 프론트 스탠더드의 좌우방향(Y) 위치변화를 측정하는 좌우위치 측정단계(S5단계)와; 상기 각각의 측정점에서 위치측정수단으로 프론트 스탠더드의 상하방향(Z) 위치변화를 측정하는 상하위치 측정단계(S6단계) 및; 상기 S4 내지 S6단계에서 측정된 측정데이터로 열성장에 따른 프론트 스탠더드의 위치변화를 확인하는 위치변화 확인단계(S7단계)로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명은 프론트 스탠더드의 열성장에 따른 위치변화를 3차원 입체형상으로 측정함으로써 프론트 스탠더드에서 열성장에 의한 위치변화로 발생하는 베어링의 진동이나 축 정렬의 변화 등 문제를 용이하게 파악할 수 있어 발전설비의 안전관리의 근본적인 정비대책을 수립할 수 있을 뿐만 아니라 프론트 스탠더드 위치변화를 간단하고 단순한 방법으로 전후좌우 상하의 3차원으로 측정하면서도 실시간으로 신뢰도 높은 측정이 가능한 각별한 장점이 있다.
도 1은 발전소 터빈의 프론트 스탠더드 및 키의 구성도,
도 2는 발전소 터빈의 프론트 스탠더드 설치형상 및 위치변화 측정점의 위치를 나타낸 도면,
도 3은 발전소 터빈의 프론트 스탠더드 내부 부품 구성도,
도 4는 본 발명 터빈 기동과정의 프론트 스탠더드 3차원 위치변화 측정방법의 실행 순서도,
도 5는 본 발명에 따른 러그의 설치 상태 및 측정점을 나타낸 도면,
도 6은 열성장에 따른 프론트 스탠더드의 전후 및 상하방향 위치변화를 나타낸 도면이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명 터빈 기동과정의 프론트 스탠더드 3차원 위치변화 측정방법의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1은 발전소 터빈의 프론트 스탠더드 및 키의 구성도, 도 2는 발전소 터빈의 프론트 스탠더드 설치형상 및 위치변화 측정점의 위치를 나타낸 도면, 도 3은 발전소 터빈의 프론트 스탠더드 내부 부품 구성도, 도 4는 본 발명 터빈 기동과정의 프론트 스탠더드 3차원 위치변화 측정방법의 실행 순서도, 도 5는 본 발명에 따른 러그의 설치 상태 및 측정점을 나타낸 도면, 도 6은 열성장에 따른 프론트 스탠더드의 전후 및 상하방향 위치변화를 나타낸 도면으로서, 본 발명 터빈 기동과정의 프론트 스탠더드 3차원 위치변화 측정방법은 터빈 프론트 스탠더드의 전면 베이스 플레이트 상에 다수의 러그(Lug)를 설치하는 전면 러그 설치단계(S1단계)와; 상기 터빈 프론트 스탠더드의 좌우측 베이스 플레이트 상에 다수의 러그(Lug)를 설치하는 좌우 러그 설치단계(S2단계)와; 상기 터빈 프론트 스탠더드의 플랜지 면에 다수의 상하방향 측정점을 설정하는 상하방향 측정점 설정단계(S3단계)와; 상기 각각의 전면 러그에서 LVDT로 프론트 스탠더드의 전후방향(X) 위치변화를 측정하는 전후위치 측정단계(S4단계)와; 상기 각각의 좌우 러그에서 LVDT로 프론트 스탠더드의 좌우방향(Y) 위치변화를 측정하는 좌우위치 측정단계(S5단계)와; 상기 각각의 측정점에서 위치측정수단으로 프론트 스탠더드의 상하방향(Z) 위치변화를 측정하는 상하위치 측정단계(S6단계) 및; 상기 S4 내지 S6단계에서 측정된 측정데이터로 열성장에 따른 프론트 스탠더드의 위치변화를 확인하는 위치변화 확인단계(S7단계)로 로 이루어져 있다.
상기 전면 러그 설치단계(S1단계)는 터빈 프론트 스탠더드의 전면 좌우 베이스 플레이트 상에 각각 1개씩 2개의 러그(Lug)를 대칭으로 설치하는 과정이고, 상기 좌우 러그 설치단계(S2단계)는 상기 터빈 프론트 스탠더드의 좌측과 우측의 전후 베이스 플레이트 상에 각각 2개씩 4개의 러그(Lug)를 대칭으로 설치하는 과정이다.
상기 상하방향 측정점 설정단계(S3단계)는 상기 터빈 프론트 스탠더드의 플랜지 면에 좌우 각각 4개소씩 8곳에 상하방향 측정점을 설정하는 과정이다.
그리고, 상하위치 측정단계(S6단계)의 측정점에서 프론트 스탠더드의 상하방향(Z) 위치변화를 측정하는 위치측정수단으로는 디지털 레벨 트랜싯(Digital Level Transit)이나 레이저빔(Laser Beam) 측정장치를 바람직하게 사용할 수 있다.
다음에는 상기한 바와 같이 이루어지는 본 발명 터빈 기동과정의 프론트 스탠더드 3차원 위치변화 측정방법의 작용을 상세하게 설명한다.
본 발명 터빈 기동과정의 프론트 스탠더드 3차원 위치변화 측정방법으로 프론트 스탠더드 3차원 위치변화를 측정하고자 하면, 먼저 전면 러그 설치단계에서 도 5에 도시한 바와 같이 터빈 프론트 스탠더드의 전면 좌우 베이스 플레이트 상에 각각 1개씩 2개의 러그(Lug)를 대칭으로 설치한다(S1단계).
도 5에는 전면 우측 러그만이 도시되어 있고, 전면 죄측 러그는 도시가 생략되어 있다.
그 다음에 좌우 러그 설치단계에서 상기 터빈 프론트 스탠더드의 좌측과 우측의 전후 베이스 플레이트 상에 각각 2개씩 4개의 러그(Lug)를 대칭으로 설치한다(S2단계; 도 5에는 우측 앞쪽 러그만이 도시되어 있고, 그 외의 러그는 도시가 생략되어 있다).
이어서 상하방향 측정점 설정단계에서 상기 터빈 프론트 스탠더드의 플랜지 면에 좌우 각각 4개소씩 8곳에 상하방향 측정점을 설정한다(S3단계; 도 5에는 우측 앞쪽 플랜지 면 2곳에 설정된 측정점만이 도시되어 있고, 그 외의 측정점은 도시가 생략되어 있다).
계속하여 전후위치 측정단계에서 상기 전면 러그 설치단계(S1단계)에서 설치한 각각의 전면 러그에서 LVDT로 프론트 스탠더드의 전후방향(X) 위치변화를 측정하고(S4단계), 상기 좌우 러그 설치단계(S2단계)에서 설치한 각각의 좌우 러그에서 LVDT로 프론트 스탠더드의 좌우방향(Y) 위치변화를 측정하며(S5단계), 상기 상하위치 측정단계에서 상기 상하방향 측정점 설정단계(S3단계)에서 설정한 측정점 각가에서 디지털 레벨 트랜싯(Dig ital Level Transit) 또는 레이저빔(Laser Beam) 측정장치로 프론트 스탠더드의 상하방향(Z) 위치변화를 측정한다(S6단계).
마지막으로 상기 S4 내지 S6단계에서 측정된 측정데이터로 열성장에 따른 프론트 스탠더드의 위치변화를 도 6에 나타낸 바와 같이 확인한다(S7단계).
상기한 바와 같이 정지 상태에서 측정한 총 18개소의 프론트 스탠더드 위치변화 측정값을 취득함으로써 운전되면서 열 성장이 이뤄는 위치변화를 3차원으로 측정 관리할 수 있으며, 이러한 측정은 상시 가능하므로 특히 터빈 기동과정의 프론트 스탠더드 전체의 위치변화를 3차원 입체 측정할 수 있다.
설계기준에 따르면, 축 정렬 선도(Catenary Curve)의 형상이 1번 베어링을 내장한 프론트 스탠더드는 전면 방향으로 오르막 경사를 이루게 된다. 즉, 도 6에 도시한 바와 같이 정지상태의 위치가 운전되면서 전면 방향 오르막 경사로 열성장이 정확하게 이뤄지고, 상부 방향으로의 열성장도 균등하게 이뤄져야 하므로 프론트 스탠더드 전체의 위치변화를 특별히 3차원 입체 측정할 필요가 있는 것이다.
도 6에서는 프론트 스탠더드의 전후방향(X) 위치변화와 상하방향(Z) 위치변화만이 표시되어 좌우방향(Y) 위치변화는 표시되지 않았지만 좌우 동일하게 대칭으로 열성장이 이루어져야 한다.
지금까지 본 발명을 바람직한 실시예로서 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 발명의 요지를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있음은 물론이다.
X : 프론트 스탠더드의 전후방향 Y : 프론트 스탠더드의 좌우방향
Z : 프론트 스탠더드의 상하방향

Claims (5)

  1. 터빈 프론트 스탠더드의 전면 베이스 플레이트 상에 다수의 러그(Lug)를 설치하는 전면 러그 설치단계(S1단계)와; 상기 터빈 프론트 스탠더드의 좌우측 베이스 플레이트 상에 다수의 러그(Lug)를 설치하는 좌우 러그 설치단계(S2단계)와; 상기 터빈 프론트 스탠더드의 플랜지 면에 다수의 상하방향 측정점을 설정하는 상하방향 측정점 설정단계(S3단계)와; 상기 각각의 전면 러그에서 LVDT로 프론트 스탠더드의 전후방향(X) 위치변화를 측정하는 전후위치 측정단계(S4단계)와; 상기 각각의 좌우 러그에서 LVDT로 프론트 스탠더드의 좌우방향(Y) 위치변화를 측정하는 좌우위치 측정단계(S5단계)와; 상기 각각의 측정점에서 위치측정수단으로 프론트 스탠더드의 상하방향(Z) 위치변화를 측정하는 상하위치 측정단계(S6단계) 및; 상기 S4 내지 S6단계에서 측정된 측정데이터로 열성장에 따른 프론트 스탠더드의 위치변화를 확인하는 위치변화 확인단계(S7단계)로 로 이루어진 터빈 기동과정의 프론트 스탠더드 3차원 위치변화 측정방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 전면 러그 설치단계(S1단계)는 터빈 프론트 스탠더드의 전면 좌우 베이스 플레이트 상에 각각 1개씩 2개의 러그(Lug)를 대칭으로 설치하는 단계인 것을 특징으로 하는 터빈 기동과정의 프론트 스탠더드 3차원 위치변화 측정방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 좌우 러그 설치단계(S2단계)는 상기 터빈 프론트 스탠더드의 좌측과 우측의 전후 베이스 플레이트 상에 각각 2개씩 4개의 러그(Lug)를 대칭으로 설치하는 단계인 것을 특징으로 하는 터빈 기동과정의 프론트 스탠더드 3차원 위치변화 측정방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 상하방향 측정점 설정단계(S3단계)는 상기 터빈 프론트 스탠더드의 플랜지 면에 좌우 각각 4개소씩 8곳에 상하방향 측정점을 설정하는 단계인 것을 특징으로 하는 터빈 기동과정의 프론트 스탠더드 3차원 위치변화 측정방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상하위치 측정단계(S6단계)의 측정점에서 프론트 스탠더드의 상하방향(Z) 위치변화를 측정하는 위치측정수단으로는 디지털 레벨 트랜싯(Dig ital Level Transit) 또는 레이저빔(Laser Beam) 측정장치인 것을 특징으로 하는 터빈 기동과정의 프론트 스탠더드 3차원 위치변화 측정방법.
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CN112161866B (zh) * 2020-09-18 2021-08-20 大连理工大学 一种电位器控制动态跟踪双向同步位移测量装置

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