KR20140123414A - 가스 터빈 회전자의 자동 위치설정 방법 - Google Patents

Abstract

가스 터빈(1)의 회전자(2)를 자동으로 위치설정하기 위한 방법은 제어 유닛(20)에 의해서 데이터를 모으는 단계, 및 HMI(30)에 따라 세팅되는 원하는 위치로 상기 회전자(2)를 가져가도록 상기 데이터를 처리하는 단계를 포함한다. 상기 제어 유닛(20)으로의 상기 회전자(2)의 설치의 표시는 키이 페이서(40)에 의해서 행해지고, 상기 키이 페이서(40)는 페이서 캠 휠(70)의 각 회전에 대한 디지털 펄스를 얻는 센서를 포함하고, 상기 디지털 펄스는 상기 회전자(2)의 설치 정보를 상기 제어 유닛(20)에 제공하는데 사용된다.

Description

가스 터빈 회전자의 자동 위치설정 방법{METHOD FOR AUTOMATIC POSITIONING OF A GASTURBINE ROTOR}

본 발명은 가스 터빈의 회전자를 정확하게 그리고 자동으로 위치설정하기 위한 방법에 관한 것이다.

가스 터빈의 사용 수명중에, 터빈의 정확한 기능을 자체적으로 보장하기 위해 유지관리 동작이 필요하다. 이러한 주기적인 동작 중에, 제어 및 검사작업이 행해지고 손상 또는 마모 부품들 또는 구성요소들이 교체된다.

대체로 마모의 영향을 받는 부품들은 터빈 블레이드들이고 이는 이들이 고온에서 기계적 응력을 경험하고 또한 터빈이 작동하는 고온 가스들로 인하여 고온 부식을 겪기 때문이다. 따라서, 통일성 및 기능성을 제어하기 위하여 터빈 블레이드들의 주기적인 검사의 필요성이 존재한다. 프로그램된 유지관리 동작 중에, 터빈의 블레이드들을 검사하기 위하여, 대체로 터빈의 블레이드들을 회전시키는 것이 필요하고, 이는 전체 터빈 회전자를 회전시킴으로써 행해진다. 이는 특히 보로스코픽 검사(boroscopic inspection)의 경우에 적용되고, 여기서 터빈은 개방되고, 압축기로부터 분리되어서 상기 블레이드들은 그때 보로스코프(boroscope)에 의해서 검사될 수 있다.

특히 대형 가스 터빈들의 대형 터보기계 회전자들은 기계적인 회전자 유지관리, 회전자 균형 또는 회전자 정렬과 같이, 회전자에서의 동작들을 정확하게 수행하기 위하여, 보로스코픽 검사 중에 매우 낮은 회전 속도로 그리고 정확한 위치설정으로 회전할 필요가 있다. 통상적으로, 보로스코프는 이러한 종류의 검사에서 사용되고, 검사 영역은 다른 수단에 의해서는 접근가능하지 않고; 보로스코프는 검사될 원격 대상물의 조명을 위한 조명 수단을 포함하는 광학 장치이므로, 조명된 대상물의 내부 화상이 얻어지고 추가로 관측자의 눈에 나타날 수 있도록 추가로 확대된다.

보로스코프는 안전성 및 유지관리 필요성으로 인하여 가스 터빈이 특히 관심을 필요로 할 때 산업용 가스 터빈의 시각적 검사에서 공통적으로 사용된다. 보로스코프 검사는 대형 가스 터빈에 대해서 매우 고비용일 수 있는 불필요한 유지관리를 방지하기 위하여 사용될 수 있다.

통상적으로, 현재, 보로스코픽 검사를 위한 가스 터빈의 회전자의 필요한 회전은 수동으로 회전되므로, 작업자는 회전자를 손으로 회전시키지만; 이러한 작업은 수행될 때 정확하지 않다.

이러한 방법의 하나의 단점은 블레이드를 검사하기 위하여 시간이 많이 소요되고, 터빈 자체의 생산성을 감소시키기 때문에 상당한 비용이 요구된다. 또한, 이러한 비용 이외에도, 노동 비용이 추가된다.

터빈기계의 검사를 위하여 사용된 상이한 보로스코프 장치들은 당기술에서 공지되어 있다. 예로서, 문헌 EP 2495553 A2는 터빈기계 블레이드들의 검사를 위하여 사용된 휴대용 보로스코프 조립체를 개시하고 있다. 당분야에서는 보로스코프를 사용하여 가스 터빈 엔진에서 구성요소를 검사 및/또는 수리하기 위한 방법을 개시하는 문헌 US 2012/0204395 A1이 공지되어 있다. 또한, 문헌 US 2012/0285226 A1은 터빈에서 내부 구성요소의 표면의 일부에 마모 표시 마크를 갖는 시스템을 개시하고 있으며, 상기 마크는 보로스코픽 검사를 통해서 시각적으로 분별할 수 있다. 또한 당분야에서 공지된 바와 같이, 관련 문헌 EP 1749979 A2는 보로스코프에 의해서 블레이드 검사를 허용하도록, 터빈의 샤프트를 특히 수동으로 회전시키고, 동시에 압축기로부터 상기 터빈의 분리의 필요성을 회피하기 위한 감소된 그룹을 갖는 크랭크 회전 메카니즘을 포함하는 이동 시스템에 관한 것이다. 그러나, 인용된 종래 기술의 상기 모든 문헌들은 터빈의 회전자(샤프트)를 수동으로 이동시키므로, 정확성이 없고 비용 및 시간 소모적이다.

당분야에서 공지된 터빈의 샤프트를 회전시키기 위한 다른 시스템은 예로서 문헌 US 4193739호에 제시된 것으로서, 검사 목적을 위하여 가스 터빈 엔진의 회전자를 회전시키기 위한 장치가 개시되어 있으며, 이 장치는 회전자를 회전시키기 위하여 공기 분사물을 블레이드 상으로 지향시키는 노즐을 포함한다. 또한, 상기 장치는 축방향으로 이동할 수 있고 회전자를 정지시킬 수 있는 로드(rod)를 포함한다. 그러나, 이 시스템은 정확하지 않고 또한 작업자 노동을 필요로 하며, 이는 비용 및 시간 소모적이다. 또한, 이 시스템은 가스 터빈에서 보로스코픽 검사를 정확하게 실행하기 위하여 회전자 속도에 가변 속도 제어를 제공할 수 없다.

본 발명은 상술한 필요성들을 충족시키는 것을 지향하고 있다.

본 발명은 가스 터빈의 회전자를 정확하게 그리고 자동으로 위치설정하기 위한 방법에 관한 것이다.

본 발명의 방법은 가스 터빈의 회전자를 자동으로 작동시키므로, 작업자 노동이 필요하지 않고, 회전자를 가변 속도로 원격으로 이동시킬 수 있고, 또한 특정 위치 및 정확한 위치에 회전자를 자동으로 정지시킬 수 있으며, 또한 회전자의 과거 위치설정을 기억할 수 있다.

본 발명의 상기 목적들 및 많은 장점들은 첨부된 도면과 연계하여 기술된 하기 상세한 설명을 참조함으로써 용이하게 이해하고 더욱 잘 이해할 수 있다.
도 1은 가스 터빈 내에서의 본 발명에 따른 회전자 위치설정 방법의 전체 구성의 개략도를 도시한다.

본 발명은:

- 키이 페이서(key phasor;40) 및 증분 카운터(incremental counter;50)를 포함하는 피드백 루프(feedback loop);

- 주파수 변환기(60);

- 회전자 바링 액추에이터(rotor barring actuator;10);

- HMI(인간 기계 인터페이스;30), 및

- 제어 유닛(20)에 의해서 가스 터빈(1)의 회전자(2)를 정확하게 그리고 자동으로 위치설정하기 위한 방법에 관한 것이다.

피드백 루프[키이 페이서(40) 및 증분 카운터(50)]

증분 카운터(50)와 조합한 키이 페이서(40)는 제어 유닛(20)을 위한 피드백으로서 사용된다.

키이 페이서(40)는 키이 페이서를 위한 캠 휠(cam wheel;70) 상에 배치된 코그(cog)에 의해서 회전자(2)의 각 회전에 대한 디지털 펄스를 얻는 센서를 통상적으로 포함하고, 이 디지털 펄스는 회전자(2)의 설치 정보를 제공하는데 사용된다. 증분 카운터(50)는 통상적으로 증분 캠 휠(80)의 각 코그에 대한 디지털 펄스를 제공하는 센서를 또한 포함한다. 증분 카운터(50)로부터의 정보와 조합되는 키이 페이서(40)로부터의 정보는 회전자(2)의 위치를 결정하기 위하여 제어 유닛(20)에서 처리된다.

주파수 변환기(60)

주파수 변환기(60)는 가스 터빈(1)의 회전자(2)를 이동시키는 회전자 바링 액추에이터(10)를 구동한다. 가능한 빨리 원하는 위치에 도달하기 위한 회전자(2)의 최적 속도는 제어 유닛(20)에 의해서 제어된다.

회전자 바링 액추에이터(10)

회전자 바링 액추에이터(10)는 주파수 변환기(60)에 의해서 제어 유닛(20)으로부터 수용된 주어진 세트 지점을 따라 회전자(2)를 이동시킨다.

HMI(인간 기계 인터페이스;30)

HMI(인간 기계 인터페이스)는 작업자가 자동 회전자 위치설정을 원격 방식으로 제어할 수 있는 장치이다. HMI(30)는 통상적으로 안테나(90)를 포함하고, 상기 안테나는 제어 유닛(20)에 연결된다.

제어 유닛(20)

제어 유닛(20)은:

- 통상적으로 무선인 HMI(30);

- 주파수 변환기(60);

- 키이 페이서(40), 및

- 증분 카운터(50)에 대한 인터페이스를 포함한다.

제어 유닛(20)은 수신된 모든 정보를 처리하기 위한 컴퓨터 처리 유닛(cpu)을 포함한다. 컴퓨터 처리 유닛은 가능한 빠르게, HMI(30)에 의해서 세팅되는 원하는 위치에 도달하기 위하여 회전자(2)의 최적 속도를 항상 계산한다. 추가로, 제어 유닛(20)은 회전자 바링 액추에이터(10)가 다시 과거에 선택된 위치로 회전자(2)를 안내할 수 있도록 메모리 기능 뿐 아니라 토글 모드(toggle mode)를 포함할 수 있다.

이미 기술된 바와 같이, 본 발명에 따른 가스 터빈(1)의 회전자(2)를 위치설정하기 위한 방법에 의해서 제공된 주요 장점들은 다음과 같다:

- 회전자(2)의 더욱 정확한 위치설정이 얻어진다;

- 단지 한 명의 사람만이 필요하다;

- 종래 기술과 같이, 회전자(2)에 대한 액세스를 가질 필요가 없고 회전자를 수동으로 회전시킬 필요도 없다;

- 아무도 회전자(2)를 작동시키거나 또는 회전자를 수동으로 회전시킬 필요가 없기 때문에 위험성이 크게 최소화된다.

본 발명은 양호한 실시예들과 연계하여 충분히 기술되었지만, 본 발명의 범주 내에 변형들이 도입될 수 있으며, 이러한 변형은 상기 실시예들에 의해서 제한되지 않고 하기 청구범위의 내용에 의해서 제한되는 것으로 고려된다.

1 가스 터빈
2 회전자
10 회전자 바링 액추에이터
30 HMI(인간 기계 인터페이스)
20 제어 유닛
40 키이 페이서
50 증분 카운터
60 주파수 변환기
70 키이 페이서를 위한 캠 휠
80 증분 카운터를 위한 캠 휠
90 안테나

Claims (6)

1. 가스 터빈(1)의 회전자(2)를 자동으로 위치설정하기 위한 방법으로서,
   제어 유닛(20)에 의해서 데이터를 모으는 단계, 및 HMI(30)에 따라 세팅되는 원하는 위치로 상기 회전자(2)를 가져가도록 상기 데이터를 처리하는 단계를 포함하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어 유닛(20)으로의 상기 회전자(2)의 설치(lay) 표시는 키이 페이서(40)에 의해서 행해지는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 키이 페이서(40)는 페이서 캠 휠(70)의 각 회전에 대한 디지털 펄스를 얻는 센서를 포함하고, 상기 디지털 펄스는 상기 회전자(2)의 설치 정보를 상기 제어 유닛(20)에 제공하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제어 유닛(20)으로의 상기 회전자(2)의 이동 정보는 증분 카운터(50)에 의해서 행해지는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 증분 카운터(50)는 증분 캠 휠(80)에서 각 코그에 대한 디지털 펄스를 제공하는 센서를 포함하고, 상기 디지털 펄스는 상기 회전자(2)의 이동 정보를 상기 제어 유닛(20)에 제공하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 회전자(2)의 설치 데이터 및 상기 회전자(2)의 이동 정보는 상기 키이 페이서(40) 및 상기 증분 카운터(50)에 의해서 상기 제어 유닛(20)으로 각각 전송되고, 상기 제어 유닛에서 이들 데이터가 처리되는 것을 특징으로 하는 방법.

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