KR20130035721A - 진동 거동 형상 분석장치 및 방법 - Google Patents

진동 거동 형상 분석장치 및 방법 Download PDF

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KR20130035721A
KR20130035721A KR1020110100213A KR20110100213A KR20130035721A KR 20130035721 A KR20130035721 A KR 20130035721A KR 1020110100213 A KR1020110100213 A KR 1020110100213A KR 20110100213 A KR20110100213 A KR 20110100213A KR 20130035721 A KR20130035721 A KR 20130035721A
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조철환
조성태
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한국전력공사
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Abstract

본 발명은 보일러 내부의 화염 유동 상태에 따른 유동 에너지가 보일러 구조물과 충돌하면서 진동이 발생할 때 보일러 구조물에 고정 부착된 진동 센서로부터 얻어진 진동의 크기와 위상 정보로 진동 거동 형상을 구현하는 구조물의 진동 거동 형상 분석 장치 및 방법을 제공한다.
또한, 국부적으로 공진이나 과도 진동으로 인한 진동의 최대 발생지점 및 최대 동응력 발생부위 등을 신속하게 찾아낼 수 있어 진동 안정성 확인에 유용한 구조물의 진동 거동 형상 분석 장치 및 방법을 제공한다.
또한, 내부 연소 상태별로 일정한 유동 패턴을 갖는 성질을 이용하여 보일러 구조물의 측정 위치별 상대 진동거동을 파악하여 데이터 베이스화하는 구조물의 구조물의 진동 거동 형상 분석 장치 및 방법을 제공한다.

Description

진동 거동 형상 분석장치 및 방법{DEVICE AND METHOD FOR ANALYZING MOVING SHAPE OF VIBRATION}
본 발명은 진동 거동 형상 분석장치 및 방법에 관한 것이다.
발전소에서 보일러 구조물에 대한 진동 안정성을 파악하기 위해서 보일러 구조물에 진동센서를 임시로 설치하여 측정 결과를 도출하는 방법을 사용한다. 그리고 보일러 최적 연소 상태를 파악하기 위해 여러 가지 보일러 운전 조건을 고려한 변수 조정과 출력별 상태 변화를 동시에 피드백하여 일정기간 경과한 후 최적 결과를 도출한다. 그러나 연료의 변화 혹은 이종의 연료가 섞일 경우 다시 최적 결과 도출을 위해 복잡한 시험 과정을 거쳐야 하므로 많은 시간과 노력이 소모된다.
한국공개특허 제10-2011-0034281호
상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 보일러 내부의 화염 유동 상태에 따른 유동 에너지가 보일러 구조물과 충돌하면서 진동이 발생할 때 보일러 구조물에 고정 부착된 진동 센서로부터 얻어진 진동의 크기와 위상 정보로 진동 거동 형상을 구현하는 구조물의 진동 거동 형상 분석 장치 및 방법을 제공한다.
또한, 국부적으로 공진이나 과도 진동으로 인한 진동의 최대 발생지점 및 최대 동응력 발생부위 등을 신속하게 찾아낼 수 있어 진동 안정성 확인에 유용한 구조물의 진동 거동 형상 분석 장치 및 방법을 제공한다.
또한, 내부 연소 상태별로 일정한 유동 패턴을 갖는 성질을 이용하여 보일러 구조물의 측정 위치별 상대 진동거동을 파악하여 데이터 베이스화하는 구조물의 구조물의 진동 거동 형상 분석 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따른 진동 거동 형상 분석장치는, 보일러 구조물의 외면에 설정된 위치에 부착되어 진동에 따른 방위를 측정하고 측정된 방위에 기초하여 진동 신호를 생성하는 적어도 하나의 진동 센서, 진동 센서에서 생성된 진동 신호를 수집하여 저장하는 신호 수집부 및 진동 신호에 포함된 정보를 이용하여 보일러 구조물의 진동거동 형상구현을 처리하는 신호 처리부를 포함한다.
본 발명의 일 측면에서, 진동 신호에 포함된 진동의 크기와 위상 정보를 이용하여 진동 거동 형상을 구현할 수 있다.
본 발명의 일 측면에서, 신호 처리부는 진동 거동 형상의 구현으로 진동의 최대 발생지점 및 최대 동응력 발생 부위를 확인할 수 있다.
본 발명의 일 측면에서, 신호 처리부는 진동 거동 형상 구현을 위해 대상 구조물에 대한 기하학적인 형상을 제공하고 수신한 진동 신호의 기준점을 정한 후 측정된 구조물의 대상점에 대해 방향별 진동 센서의 입력 신호 데이터 적용 위치를 지정하여 기준점에 대한 상대 좌표를 계산하며, 구조물 형상의 선분과 선분 사이에 대한 데이터를 이용하여 진동 거동 형상을 표시할 수 있다.
본 발명의 일 측면에서, 상기 신호 수집부는 상기 신호 처리부에서 구현된 진동 거동 형상을 패턴으로 저장할 수 있다.
본 발명의 일 측면에서, 신호 처리부는 구현한 진동 거동 형상을 신호 수집부에 저장된 X-Y 평면, Y-Z 평면 및 Z-X 평면 각각에 대한 진동 거동 형상별 패턴과 비교하여 보일러 구조물의 최적 연소 상태를 분석할 수 있다.
목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 측면에 따른 진동 거동 형상 분석 방법은 발전소 보일러를 운전하는 단계, 발전소 보일러에 설치된 적어도 하나의 진동 센서를 통해 발전소 보일러의 진동에 대한 진동 신호를 수집하여 저장하는 단계, 수집된 진동 신호를 이용하여 진동 거동 형상을 위한 신호 처리를 수행하는 단계, 진동 거동 형상이 미리 설정된 패턴에 상응하는지 판단하는 단계 및 진동 거동 형상을 비교하여 발전소 보일러의 연소 상태를 판단하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 측면에서, 진동 거동 형상을 위한 신호 처리를 수행하는 단계는 진동 신호에 포함된 진동의 크기와 위상 정보를 이용하여 진동 거동 형상을 구현하되, 진동 거동 형상 구현을 위해 대상 구조물에 대한 기하학적인 형상을 제공하고 수신한 진동 신호의 기준점을 정한 후 측정된 구조물의 대상점에 대해 방향별 진동 센서의 입력 신호 데이터 적용 위치를 지정하여 기준점에 대한 상대 좌표를 계산하며, 구조물 형상의 선분과 선분 사이에 대한 데이터를 이용하여 진동 거동 형상을 표시할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에서, 진동 거동 형상을 위한 신호 처리를 수행하는 단계는 진동 거동 형상을 이용하여 동응력 최고점, 최대 진동값, 최대 진동 위치, 최대 진동 방향 및 진동 거동 입체 영상을 표시할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에서, 진동 거동 형상이 미리 설정된 패턴에 상응하는지 판단하여 상응하는 패턴이 없을 경우 진동 거동 형상에 대한 정보를 패턴으로 저장하는 단계 및 발전소 보일러의 연소 조건을 변경하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에서, 발전소 보일러의 연소 상태를 판단하는 단계 이후 연소 상태가 최적 연소 상태가 아닐 경우 연소 조건을 변경하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 구체적인 사항들은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술된 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구성될 수 있으며, 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 하나에 의하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 거동 형상 분석장치 및 방법은 보일러 내부의 연소상태 변화가 유동에너지를 통해 구조물의 진동을 발생시킨다는 원리를 응용하여 보일러 구조물에서 발생된 진동을 상대적인 진동 거동으로 표현함으로써 진동이 발생하는 환경에 따라 구조물의 진동형상을 쉽게 확인할 수 있다.
이를 통해 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 거동 형상 분석장치 및 방법은 구조물의 위치별 진동크기, 국부적인 공진이나 과도 진동에 의한 최대 진동거동 위치 및 응력작용점 등을 확인하여 구조물에 대한 진동 안정성 분석에 매우 유용하게 사용될 수 있다.
동시에 보일러 내부의 최적 연소상태를 구조물의 진동 형상 특정 패턴으로 인식함으로써 보일러의 연료 구성비, 연료와 공기 혼합비율의 변화에 따른 각종 조건에 따른 변화시에도 진동 형상 특성 정보를 통해 실시간으로 최적 연소상태를 비교 탐색할 수 있다.
도 1은 발전소 보일러 구조물의 진동 거동 형상 분석을 위한 시스템 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 거동 형상 분석장치를 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 센서가 보일러 구조물에 설치된 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 처리부에서 보일러 구조물의 진동 거동 형상 구현에 따른 입체도를 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 처리부에서 보일러 구조물의 진동 거동 형상 구현에 의한 최대 동응력 발생점을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 X-Y 평면에 대한 진동 거동 형상 패턴의 구분을 나타내는 도면이다.
도 7은 Y-Z 평면에 대한 진동 거동 형상 패턴의 구분을 나타내는 도면이다.
도 8은 Z-X 평면에 대한 진동 거동 형상 패턴의 구분을 나타내는 도면이다.
도 9는 방향별 조건에 대한 진동 거동 형상 패턴을 결합하여 점수로 나타내는 도면이다.
도 10은 방향별 최적 연소 상태와의 비교를 통한 패턴 분석을 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 거동 형상 분석 방법을 나타내는 순서도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명하도록 한다.
도 1은 발전소 보일러 구조물의 진동 거동 형상 분석을 위한 시스템 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물 진동 거동 형상 분석장치(50)는 발전소 보일러(10)에 설치되어 진동 거동 형상에 대해 분석한 정보를 발전소 운영부(70)로 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 구조물 진동 거동 형상 분석장치(50)는 도 2를 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물 진동 거동 형상 분석장치를 나타내는 블록도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 구조물 진동 거동 형상 분석장치(50)는 적어도 하나의 진동 센서(110), 신호 수집부(120) 및 신호 처리부(130)를 포함한다.
진동 센서(110)는 도 3을 더 참조하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 센서가 보일러 구조물에 설치된 도면이다.
도 3을 참조하면, 진동 센서(110)는 발전소 보일러(10)의 외면에 설정된 위치에 부착되어 진동에 따른 방위를 측정한다. 그리고 진동 센서(110)는 측정된 방위에 기초하여 진동 신호를 생성할 수 있다. 여기서 진동 센서(110)는 발전소 발전소 보일러(10)에 8개의 가상의 육면체 요소로 간주된 가상의 점에 설치될 수 있다. 이때, 진동 센서(110)는 3방향에 대해 측정할 수 있다. 예를 들면, 진동 센서(110)는 발전소 보일러가 가동되어 보일러 노내 연소가 시작되면 진동 크기 및 위상 정보를 포함하는 진동 신호를 발생시킬 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 신호 수집부(120)는 진동 신호를 수집하여 저장한다. 여기서 신호 수집부(120)는 실질적으로 복수의 진동 센서(110)에서 발생된 진동 신호를 수신하여 저장할 수 있다. 또한, 신호 수집부(120)는 신호 처리부(130)에서 구현된 진동 거동 형상의 패턴을 저장할 수 있다.
신호 처리부(130)는 진동 신호에 포함된 정보를 이용하여 발전소 보일러(10)의 진동 거동 형상(ODS: Operational Defection Shape)을 구현하기 위한 신호 처리를 수행한다. 여기서 신호 처리부(130)는 진동 신호에 포함된 진동의 크기와 위상 정보로 진동 거동 형상을 구현할 수 있다. 이러한 진동 거동 형상의 구현은 발전소 보일러(10)의 국부적인 공진이나 과도 진동으로 인한 진동의 최대 발생지점 및 최대 동응력 발생부위 등을 신속하게 찾아낼 수 있다. 이를 통해 신호 처리부(130)는 진동 안정성을 확인할 수 있다.
보다 상세하게 설명하면, 진동 거동 형상은 대상 기계나 대상 구조물 등이 가동중일 때 대상 구조물의 진동 패턴을 알 수 있도록 하는 기법이다. 대상 구조물의 두 점 혹은 그 이상에서 임의의 가진력에 의해 발생한 움직임이라 고 정의하며, 두 점 이상의 어떠한 움직임을 구체적으로 표현한 것이 하나의 진동거동 형상이다. 다르게 표현하면 하나의 진동 형상은 하나의 위치에 대한 나머지 모든 점들의 상대적인 움직임이다. 또한 그 움직임은 위치 및 방향과 연관(자유도)되는 벡터량이므로 진동 센서(110)의 설치 위치, 진동 신호의 크기와 위상 정보 등을 알고 있어야 한다.
여기서, 여러 측정상태에 대한 구분을 위해 진동 신호에 포함된 진동의 크기와 위상 정보를 이용할 수 있다. 예를 들면, 발전소 보일러(10)의 여러 지점에서 측정된 진동이 위로 발생한 부분과 아래로 발생한 진동이 있을 수 있다. 각 지점에서 진동의 크기는 진동 센서(110)로부터 나오는 신호 자체로 알 수 있다. 그러나 진동이 순간적으로 최대치인지 중간크기인지에 대한 위치 정보는 위상을 알아야 한다. 위상은 0~ㅁ180ㅀ로 정해지며, 0ㅀ일 때 진동이 발전소 보일러(10) 표면의 원 위치이고 +(위)와 -(아래)는 방향을 정해주며 +90ㅀ와 -90ㅀ일 때 각각 위와 아래 방향에서 최대 진폭을 나타낸다. 이때 이것을 하나의 기준 센서에 대한 상대적인 움직임으로 표시되도록 한다면 측정 대상의 입체적인 진동 형태를 알 수 있다.
신호 처리부(130)는 진동 거동 형상의 구현을 위해 대상 구조물에 대한 기하학적인 형상을 미리 제공할 수 있다. 그리고 신호 처리부(130)는 모든 신호의 기준점을 정할 수 있다. 다음 신호 처리부(130)는 측정 대상점에 대하여 방향별로 진동 센서(110)의 입력 신호 데이터 적용 위치를 지정할 수 있다. 여기서 방향별 진동 센서(110)의 입력 신호 데이터 적용 위치 지정은 Xref, X1, X2, X3, …, Yref, Y1, Y2, Y3, …, Zref, Z1, Z2, Z3, …와 같은 방식으로 지정할 수 있다.
그리고 신호 처리부(130)는 측정된 입력 신호에 대한 신호 처리를 거쳐 기준점에 대한 상대 좌표를 계산할 수 있다. 이때, 기준점에 대한 상대 좌표는 (x, y, z) 방식으로 나타낼 수 있다. 예를 들면, X축 좌표는
Figure pat00001
으로 계산할 수 있고, Y축 좌표는
Figure pat00002
으로 계산할 수 있고, Z축 좌표는
Figure pat00003
으로 계산할 수 있다. 여기서 수학식 1에서 Xi는 X축 방향의 좌표, Yi는 Y축 방향의 좌표, Zi는 Z축 방향의 좌표를 나타낸다. Ax1에서 A는 기준점에 대한 상대적인 진동진폭, x는 기준점에 대한 지역 혹은 전체 직각좌표계에 대한 x방향, 1은 측정위치 1을 나타내며, Ay1과 Az1에 대한 기호 설정도 동일한 방식으로 적용한다. 또한 Φx1에서 Φ는 기준점에 대한 진동거동의 상대위상, x는 기준점에 대한 지역 혹은 전체 직각좌표계에 대한 x방향, 1은 측정위치 1을 나타내며, Φy1과 Φz1에 대한 기호 설정도 동일한 방식으로 적용한다.
또한, 신호 처리부(130)는 계산된 측정 대상점의 상대 좌표를 이용하여 측정 대상점을 연결하는 구조물 형상을 구현한다. 그리고 신호 처리부(130)는 구조물 형상의 선분과 선분 사이에 대한 데이터를 커브 피팅(curve fitting) 기법을 이용하여 거동 모습을 표시할 수 있다. 여기서 커브 피팅 기법은 데이터의 수에 따라 보간(interpolation) 기법과 근사(approximation) 기법을 각각 사용하거나 병행할 수 있다.
이러한 신호 처리부(130)는 도 4의 진동 거동 형상 구현 표시선(200)과, 도 5의 동응력 발생 표시선(300)과 같이 진동 거동 형상을 구현할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 처리부에서 보일러 구조물의 진동 거동 형상 구현에 따른 입체도를 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 처리부에서 보일러 구조물의 진동 거동 형상 구현에 의한 최대 동응력 발생점을 예시적으로 나타내는 도면이다.
한편, 신호 처리부(130)는 구현된 진동 거동 형상을 이용하여 보일러의 최적 연소 상태를 분석할 수 있다. 여기서 신호 처리부(130)는 발전소 출력을 1/4, 2/4, 3/4, 4/4 상태로 구분할 수 있다. 그리고 신호 처리부(130)는 연소 상태에 따른 최초의 진동 거동 형상 데이터, 해당 출력, 효율 상태, 공기량, 연료 구분, 연료 혼합 상태 등의 데이터 수집을 수행할 수 있다. 또한, 신호 처리부(130)는 진동 거동 형상별 패턴을 구분할 수 있다. 진동 거동 형상별 패턴 구분은 정밀도 향상을 위해 도 6, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 미리 설정된 패턴을 이용하여 세밀하게 구분할 수 있다.
도 6은 X-Y 평면에 대한 진동 거동 형상 패턴의 구분을 나타내는 도면이다. 도 7은 Y-Z 평면에 대한 진동 거동 형상 패턴의 구분을 나타내는 도면이다. 도 8은 Z-X 평면에 대한 진동 거동 형상 패턴의 구분을 나타내는 도면이다.
진동 거동 형상 패턴은 X-Y 평면, Y-Z 평면, Z-X 평면 각각에 대해 구분하여 설정될 수 있다. 또한, 설정된 패턴의 수는 가변될 수 있고 패턴의 수가 많을수록 분석의 정밀도가 높아질 수 있다.
다음, 신호 처리부(130)는 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이 각 조건에 대한 진동 거동 형상 패턴을 결합하여 점수를 계산하고 패턴을 분석할 수 있다.
도 9는 진동 거동 형상 패턴별로 방향별 연소 효율을 점수로 나타내는 도면이다. 도 10은 방향별 최적 연소 상태와의 비교를 통한 패턴 분석을 나타내는 도면이다.
마지막으로 신호 처리부(130)는 진동 거동 형상 패턴의 비교에 따른 상태 분석 후 최적 상태인지를 판단할 수 있다. 여기서 신호 처리부(130)는 분석 결과 최적 상태가 아닐 경우 각 조건에 대한 패턴 정보에 포함된 운전 변수를 수행한 후 최적 상태인지 다시 판단할 수 있다.
예를 들면, 신호 처리부(130)는 연소상태 감지시 최초 시운전을 통해 데이터 수집하고 수집된 형태를 가지고 일정하게 나오는 패턴을 가지고 있다가 다음번에 운전을 할 때 그걸 가지고 비교하여 최적 상태인지 판달할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 거동 형상 분석 방법을 나타내는 순서도이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 거동 형상 분석 방법은 발전소 보일러를 운전하는 단계(S110), 발전소 보일러에 설치된 적어도 하나의 진동 센서를 통해 진동 신호를 수집하여 저장하는 단계(S120), 수집된 진동 신호를 이용하여 진동 거동 형상을 위한 신호 처리를 수행하는 단계(S130), 진동 거동 형상 정보가 미리 설정된 패턴에 상응하는지 판단하는 단계(S140), 진동 거동 형상 정보를 기반으로 연소 상태를 비교하는 단계(S170) 및 운전 상태를 유지하는 단계(S180)를 포함한다.
우선, 단계 S110에서는 발전소 운영부가 발전소 보일러의 연소를 수행시킨다.
그리고 단계 S120에서는 신호 수집부가 발전소 보일러에 설치된 진동 센서들로부터 발전소 보일러의 진동에 따른 진동 신호를 입력받아 저장한다.
그리고 단계 S130에서는 신호 처리부가 진동 신호를 신호 처리하여 진동 거동 형상을 구현한다. 여기서 신호 처리부(130)는 구현된 진동 거동 형상을 이용하여 동응력 최고점을 제시하고(S131), 최대 진동값과 위치 및 방향을 제공하고(S132), 실시간 진동 거동 입체 영상을 제공하며(S133), 지진 진동 상태 감시 기능을 제공한다(S134).
다음, 단계 S140에서는 신호 처리부가 진동 거동 형상이 미리 설정된 패턴에 상응하는지 판단하여 상응하는 패턴이 있을 경우 단계 S170으로 이동한다. 만약, 상응하는 패턴이 없을 경우 신호 처리부는 단계 S150으로 이동하여 진동 거동 형상에 대한 정보를 패턴으로 저장한다. 그리고 신호 처리부는 단계 S160에서 연소 조건 변경에 반영되도록 발전소 운영부에 진동 거동 형상에 대한 정보를 제공한다.
다음, 단계 S170에서는 신호 처리부가 진동 거동 형상 정보를 기반으로 연소 상태를 비교하여 최적 연소 상태인지 판단한다. 판단 결과 최적 연소 상태가 아닐 경우 신호 처리부는 단계 S160으로 이동한다. 그리고 판단 결과 최적 연소 상태일 경우 단계 S180으로 이동한다.
다음, 단계 S180에서는 최적 연소 상태의 확인을 통해 현재 발전소 보일러의 운전 상태를 유지한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 구조물 진동 거동 형상 분석장치 및 방법은 보일러 내부의 연소상태 변화가 유동에너지를 통해 구조물의 진동을 발생시킨다는 원리를 응용하여 보일러 구조물에서 발생된 진동을 상대적인 진동 거동으로 표현함으로써 진동이 발생하는 환경에 따라 구조물의 진동형상을 쉽게 확인할 수 있다. 이를 통해 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물 진동 거동 형상 분석장치 및 방법은 구조물의 위치별 진동크기, 국부적인 공진이나 과도 진동에 의한 최대 진동거동 위치 및 응력작용점 등을 확인하여 구조물에 대한 진동 안정성 분석에 매우 유용하게 사용될 수 있다. 동시에 보일러 내부의 최적 연소상태를 구조물의 진동형상 특정 패턴으로 인식함으로써 보일러의 연료 구성비, 연료와 공기 혼합비율의 변화에 따른 각종 조건에 따른 변화시에도 진동 형상특성 정보를 통해 실시간으로 최적 연소상태를 비교 탐색할 수 있다. 또한 지진 문제를 대비하여 보일러 구조물에 설치된 진동센서들을 통해 내부적인 진동뿐만 아니라 지진의 영향도 실시간으로 확인할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 발전소 보일러
50: 구조물 진동 거동 형상 분석 장치
70: 발전소 운영부
110: 진동 센서
120: 신호 수집부
130: 신호 처리부

Claims (11)

  1. 보일러 구조물의 외면에 설정된 위치에 부착되어 진동에 따른 방위를 측정하고 측정된 방위에 기초하여 진동 신호를 생성하는 적어도 하나의 진동 센서;
    상기 진동 센서에서 생성된 진동 신호를 수집하여 저장하는 신호 수집부; 및
    상기 진동 신호에 포함된 정보를 이용하여 상기 보일러 구조물의 진동거동 형상구현을 처리하는 신호 처리부를 포함하는 진동 거동 형상 분석장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 신호 처리부는
    상기 진동 신호에 포함된 진동의 크기와 위상 정보를 이용하여 상기 진동 거동 형상을 구현하는 것을 특징으로 하는 진동 거동 형상 분석장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 신호 처리부는
    상기 진동 거동 형상의 구현으로 진동의 최대 발생지점 및 최대 동응력 발생 부위를 확인하는 것을 특징으로 하는 진동 거동 형상 분석장치.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 신호 처리부는
    진동 거동 형상 구현을 위해 대상 구조물에 대한 기하학적인 형상을 제공하고 수신한 진동 신호의 기준점을 정한 후 측정된 구조물의 대상점에 대해 방향별 상기 진동 센서의 입력 신호 데이터 적용 위치를 지정하여 상기 기준점에 대한 상대 좌표를 계산하며, 구조물 형상의 선분과 선분 사이에 대한 데이터를 이용하여 상기 진동 거동 형상을 표시하는 것을 특징으로 하는 진동 거동 형상 분석장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 신호 수집부는 상기 신호 처리부에서 구현된 진동 거동 형상을 패턴으로 저장하는 것을 특징으로 하는 진동 거동 형상 분석장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 신호 처리부는 구현한 진동 거동 형상을 상기 신호 수집부에 저장된 X-Y 평면, Y-Z 평면 및 Z-X 평면 각각에 대한 진동 거동 형상별 패턴과 비교하여 상기 보일러 구조물의 최적 연소 상태를 분석하는 것을 특징으로 하는 진동 거동 형상 분석장치.
  7. 발전소 보일러를 운전하는 단계;
    상기 발전소 보일러에 설치된 적어도 하나의 진동 센서를 통해 상기 발전소 보일러의 진동에 대한 진동 신호를 수집하여 저장하는 단계;
    수집된 진동 신호를 이용하여 진동 거동 형상을 위한 신호 처리를 수행하는 단계;
    상기 진동 거동 형상이 미리 설정된 패턴에 상응하는지 판단하는 단계; 및
    상기 진동 거동 형상을 비교하여 상기 발전소 보일러의 연소 상태를 판단하는 단계를 포함하는 진동 거동 형상 분석 방법.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 진동 거동 형상을 위한 신호 처리를 수행하는 단계는
    상기 진동 신호에 포함된 진동의 크기와 위상 정보를 이용하여 상기 진동 거동 형상을 구현하되,
    상기 진동 거동 형상 구현을 위해 대상 구조물에 대한 기하학적인 형상을 제공하고 수신한 진동 신호의 기준점을 정한 후 측정된 구조물의 대상점에 대해 방향별 상기 진동 센서의 입력 신호 데이터 적용 위치를 지정하여 상기 기준점에 대한 상대 좌표를 계산하며, 구조물 형상의 선분과 선분 사이에 대한 데이터를 이용하여 상기 진동 거동 형상을 표시하는 것을 특징으로 하는 진동 거동 형상 분석 방법.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 진동 거동 형상을 위한 신호 처리를 수행하는 단계는
    상기 진동 거동 형상을 이용하여 동응력 최고점, 최대 진동값, 최대 진동 위치, 최대 진동 방향 및 진동 거동 입체 영상을 표시하는 것을 특징으로 하는 진동 거동 형상 분석 방법.
  10. 제7 항에 있어서,
    상기 진동 거동 형상이 미리 설정된 패턴에 상응하는지 판단하여 상응하는 패턴이 없을 경우 상기 진동 거동 형상에 대한 정보를 패턴으로 저장하는 단계 및 상기 발전소 보일러의 연소 조건을 변경하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진동 거동 형상 분석 방법.
  11. 제7 항에 있어서,
    상기 발전소 보일러의 연소 상태를 판단하는 단계 이후
    연소 상태가 최적 연소 상태가 아닐 경우 연소 조건을 변경하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진동 거동 형상 분석 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20150019483A (ko) * 2013-08-14 2015-02-25 한국전력공사 구조물의 운전 중에 진동 거동을 계측하는 장치 및 방법
KR20200042162A (ko) * 2018-10-15 2020-04-23 주식회사 삼양감속기 다축 진동 센서로 감지되는 진동의 방향 사상 장치 및 그 방법
KR20220012552A (ko) * 2020-07-23 2022-02-04 한화시스템 주식회사 파동 단말기에서 구조물의 균일성을 측정하는 장치 및 방법

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