KR20170093447A - 블레이드 시편과 로터디스크 시편의 연결부의 피로를 측정하는 피로시험장치. - Google Patents

블레이드 시편과 로터디스크 시편의 연결부의 피로를 측정하는 피로시험장치. Download PDF

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Abstract

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 본 발명은 발전기 내부의 터빈에 마련되는 블레이드 및 로터디스크 간의 결합부품의 피로도 또는 피로파괴를 예상하기 위해 피로시험을 진행하는 장치로서, 더욱 상세하게는, 여러 종류의 발전기에 두루 사용되는 터빈에 마련되는 블레이드 및 로터디스크 간의 결합부품이 피로가 중첩되어 파괴될 경우, 이를 사전에 예측하여 설계과정 및 유지보수과정에서 파괴 전 상기 터빈에 마련되는 블레이드 및 로터디스크의 교체 등을 진행할 수 있도록 하는 피로시험장치 및 피로시험방법을 제공한다.
이는 종래기술인 피로시험장치 및 피로시험방법에 비해, 보다 구체적이고 실제적인 하중을 수직 및 수평방향에서 부가하고 이를 측정 및 관측하는 피로시험장치 및 피로시험방법을 제공하여, 정확하면서 실제적인 피로도를 효율적으로 시험할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

Description

블레이드 시편과 로터디스크 시편의 연결부의 피로를 측정하는 피로시험장치. {Fatigue testing machine for measuring fatigue of the connection of the blades and the rotor disc specimen sample.}
본 발명은 발전기 내부의 터빈에 마련되는 블레이드 및 로터디스크 간의 결합부품의 피로도 또는 피로파괴를 예상하기 위해 피로시험을 진행하는 장치로서, 더욱 상세하게는, 터빈에 마련되는 블레이드 및 로터디스크 간의 결합부품이 피로가 중첩되어 파괴될 경우를 사전에 예측하여, 설계과정 및 유지보수과정에서 파괴 전 상기 터빈에 마련되는 블레이드 및 로터디스크의 교체 등을 진행할 수 있도록 하는 피로시험장치에 관한 것이다.
발전기 내부에는 터빈이 마련될 수 있으며, 상기 터빈은 상기 터빈 중심축을 이루는 로터와 상기 로터와 연결되어 유체의 유동에 따라 상기 로터를 회전시키는 동력을 제공하는 블레이드부가 마련되는 것이 일반적이다.
이러한 경우에 있어서, 상기 블레이드부가 받은 유체의 유동에 따른 힘은 온전히 로터로 전달이 되며, 이 과정에서 상기 블레이드부와 상기 로터간의 결합점에 상당한 부하가 집중되게 된다.
이러한 상기 블레이드부와 상기 로터 간의 결합부품에는 전술한 바와 같은 부하를 견딜 수 있을 내구성 및 내마모성을 갖춘 부재를 사용하는 것이 바람직할 것이며, 또한 설계단계에서 상기 블레이드부와 상기 로터 간에 마련되는 결합부품의 누적피로도를 구체적으로 예측하여 이를 설계과정 및 유지보수과정에서 부재선정 및 교체시기 판단에 활용할 수 있는 프레팅 피로시험장치 및 프레팅 피로시험방법에 관련된 기술이 요구된다 할 것이다.
종래에는 블레이드 및 로터디스크가 받는 실질적이고 현실적인 누적피로를 판단할 수 있는 방법이 존재하지 않는 문제점이 존재하였다.
대한민국 공개특허공보 2013-0012788
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 본 발명은 블레이드 및 로터디스크 간의 결합부품이 피로가 중첩되어 파괴될 경우를 사전에 예측하여, 설계과정 및 유지보수과정에서 파괴 전 상기 터빈에 마련되는 블레이드 및 로터디스크의 교체 등을 진행할 수 있도록 하는 피로시험장치 및 피로시험방법을 제공한다.
이는 종래기술인 피로시험장치 및 피로시험방법에 비해, 보다 구체적이고 실제적인 하중을 수직 및 수평방향에서 부가하고 이를 측정 및 관측하는 피로시험장치 및 피로시험방법을 제공하여, 정확하면서 실제적인 피로도를 효율적으로 시험할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예에 따라, 블레이드 시편과 로터디스크 시편의 연결부의 피로를 측정하는 피로시험장치로서, 도브테일형상의 홈을 가지는 상기 로터디스크 시편을 고정하는 하측고정지그, 상기 로터디스크 시편과 결합되는 도브테일형상의 돌출부를 가지는 블레이드 시편의 상단부를 고정하는 상측고정홀더, 상기 상측고정홀더에 연결되어 상기 블레이드 시편에 수직 인장 하중을 전달하는 원심하중 액츄에이터 및 상기 블레이드 시편의 일측면에 수평 하중을 가하는 반복하중 액츄에이터를 포함하는 피로시험장치가 제공되는 것이 가능하다.
또한, 상기 하측고정지그는, 상기 로터디스크 시편과 직접적으로 고정되며, 볼트결합으로써 고정이 되는 것이 가능하다.
또한, 반복하중 액츄에이터는 불규칙한 수평 하중을 가하는 것이 바람직하다 할 것이다.
추가적으로, 상기 원심하중 액츄에이터는 상기 블레이드 시편에 대해 하부에서 상부로 향하는 수직방향으로 하중을 가하며, 상기 반복하중 액츄에이터는 상기 블레이드 시편에 대해 전방 또는 후방에서 수평방향으로 하중을 가하는 것이 가능하다.
또한, 상기 원심하중 액츄에이터는 베이스, 복수개의 세로축 및 상기 복수개의 세로축을 연결하는 상부판으로 구성된 제1프레임 상단에 마련되어, 직접 상기 블레이드 시편과 접촉하여 수직하중을 가하며, 상기 반복하중 액츄에이터는, 제1프레임과 연결되어 피로시험장치의 전방 또는 후방에 마련되는 수직축을 포함하는 제2프레임에 위치하여, 직접 상기 블레이드 시편과 접촉하여 수평하중을 가하는 것이 바람직하다.
이에 더하여, 상기 원심하중 액츄에이터 또는 반복하중 액츄에이터는,
압력계, 펌프 및 액츄에이터 컨트롤러를 포함하는 엔코더 내장형 유공압식 액츄에이터인 것이 가능하다.
또한, 상기 원심하중 액츄에이터 또는 반복하중 액츄에이터는,
전류계, 모터 드라이버 및 액츄에이터 컨트롤러를 포함하는 엔코더 내장형 전기식 액츄에이터인 것이 바람직하며, 상기 제1프레임 또는 제2프레임은 상기 원심하중 액츄에이터 또는 반복하중 액츄에이터의 구동을 위한 구동컨트롤러를 포함하는 것이 가능하다.
또한, 상기와 같은 장치가 마련된 경우뿐만 아니라, 이와 동일한 원리를 활용한 피로시험방법이 마련될 수 있다.
구체적으로, 도브테일형상의 홈을 포함하는 로터디스크 시편을 프레임에 고정하는 고정단계, 상기 도브테일형상의 홈을 포함하는 로터디스크 시편에 도브테일형상의 돌출부를 포함하는 블레이드 시편을 결합하는 결합단계, 상기 블레이드 시편에 액츄에이터가 하중을 가하는 구동단계, 상기 액츄에이터가 상기 블레이드 시편에 가하는 하중 및 누적피로도 등에 대한 정보를 측정하는 측정단계 및 상기 로터디스크 시편 및 상기 블레이드 시편의 상태를 관찰하는 모니터링단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프레팅 피로시험방법이 제공되는 것이 가능하다.
또한, 상기 구동단계는, 상기 블레이드 시편에 대해 하부에서 상부로 향하는 수직방향으로 하중을 가하는 원심하중부가단계 및 상기 블레이드 시편에 대해 전방 또는 후방에서 수평방향으로 하중을 가하는 반복하중부가단계를 포함하는 것이 가능하다.
추가적으로, 상기 각각의 원심하중부가단계 및 반복하중부가단계는 동시 또는 개별적으로 진행되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 각각의 원심하중부가단계 및 반복하중부가단계는 실제 작동하중을 직접입력하여 부가하는 직접입력단계 및 실제 작동하중을 일정피로하중으로 변환하여 부가하는 변환입력단계를 포함하는 것이 가능하다.
종래기술인 피로시험장치 및 피로시험방법에 비해, 보다 구체적이고 실제적인 하중을 수직 및 수평방향에서 부가하고 이를 측정 및 관측하는 피로시험장치 및 피로시험방법을 제공하여, 정확하면서 실제적인 피로도를 효율적으로 시험할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
구체적으로는, 원심하중 액츄에이터 및 반복하중 액츄에이터를 이용하여 작동하중을 직접입력하여 부가하는 것이 가능하며, 실제 작동하중을 일정피로하중으로 변환하여 부가하는 과정을 통해 전술한 효과를 실현하는 것이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예를 나타낸 블레이드 시편 및 로터디스크 시편의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예를 나타낸 피로시험장치의 정면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예를 나타낸 반복하중 액츄에이터를 포함하는 피로시험장치의 측면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예를 나타낸 압력계, 펌프 및 액츄에이터 컨트롤러를 포함하는 엔코더 내장형 유공압식 액츄에이터의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예를 나타낸 전류계, 모터 드라이버 및 액츄에이터 컨트롤러를 포함하는 엔코더 내장형 전기식 액츄에이터의 개략도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예를 나타낸 프레팅 피로시험방법의 개략도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예를 나타낸 구동단계의 개략도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예를 나타낸 가열장치가 마련된 하측고정지그의 확대도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예를 나타낸 벨로우즈 및 링크형상의 블레이드 유연성부가장치가 마련된 상측고정홀더의 확대도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예를 나타낸 블레이드 시편 및 로터디스크 시편의 사시도이다.
도 1을 참고하면, 터빈 내부에 마련되는 로터디스크 및 블레이드부가 도시되어 있고, 상기 로터디스크 및 블레이드부가 결합하는 부분이 자세히 도시되어 있다.
상기 로터디스크 및 블레이드부가 결합하는 부분에는 크랙(c)이 발생하였음을 알 수 있으며, 상기 블레이드부가 받은 유체의 유동에 따른 힘은 온전히 로터디스크로 전달이 되며, 이 과정에서 상기 블레이드부와 상기 로터디스크간의 결합점에 상당한 부하가 집중되게 된다.
이러한 상기 블레이드부와 상기 로터디스크 상호간의 결합부품에는 전술한 바와 같은 부하를 견딜 수 있을 내구성 및 내마모성을 갖춘 부재를 사용하는 것이 바람직할 것이다.
또한, 설계단계에서 상기 블레이드부와 상기 로터디스크 간에 마련되는 결합부품의 누적피로도를 구체적으로 예측하여 이를 설계과정 및 유지보수과정에서 부재선정 및 교체시기 판단에 활용할 수 있는 프레팅 피로시험장치 및 프레팅 피로시험방법에 관련된 기술에 관한 내용이 본 발명의 내용이라 할 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예를 나타낸 피로시험장치의 정면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예를 나타낸 반복하중 액츄에이터를 포함하는 피로시험장치의 측면도이다.
도 2 및 도 3을 참고하면, 블레이드 시편(14)과 로터디스크 시편(131)의 연결부의 피로를 측정하는 피로시험장치(1)이다.
상기 피로시험장치는, 도브테일형상의 홈(132)을 가지는 상기 로터디스크 시편(131)을 고정하는 하측고정지그(13)가 마련되는 것이 가능하다.
또한, 상기 하측고정지그(13)에는 상기 로터디스크 시편(131)의 실제적인 모델에 대한 피로시험이 적용되기 위하여, 가열장치(130)를 포함하는 것이 가능하다.
구체적으로는, 하측고정지그(13) 내부에 열원(열선 등)이 마련되어 지속적으로 열에너지를 로터디스크 시편(131) 및 블레이드 시편(14)에 제공하여 일정한 온도를 유지하게 하는 것이 가능하다.
또한, 상기 로터디스크 시편(131)과 결합되는 도브테일형상의 돌출부(141)를 가지는 블레이드 시편(14)의 상단부를 고정하는 상측고정홀더(111) 및 상기 상측고정홀더(111)에 연결되어 상기 블레이드 시편(14)에 수직 인장 하중을 전달하는 원심하중 액츄에이터(112) 및 상기 블레이드 시편(14)의 일측면에 수평 하중을 가하는 반복하중 액츄에이터(121)를 포함하는 것이 가능하다.
또한, 상기 하측고정지그(13)는, 상기 로터디스크 시편(131)과 직접적으로 고정되며, 볼트결합으로써 고정이 되는 것이 가능하며, 상기 원심하중 액츄에이터(112)는 상기 블레이드 시편(14)에 대해 하부에서 상부로 향하는 수직방향으로 하중을 가하며, 상기 반복하중 액츄에이터(121)는 상기 블레이드 시편(14)에 대해 전방 또는 후방에서 수평방향으로 하중을 가하는 것이 바람직하다.
추가적으로, 상기 원심하중 액츄에이터(112)는 베이스(113), 복수개의 세로축(114) 및 상기 복수개의 세로축(114)을 연결하는 상부판(115)으로 구성된 제1프레임(11) 상단에 마련되어, 직접 상기 블레이드 시편(14)과 접촉하여 수직하중을 가하는 기능을 수행하는 것이 가능하다.
또한, 상기 원심하중 액츄에이터(112)에는 상기 로터디스크 시편(131) 및 블레이드 시편(14)의 다양한 크기를 고려하여 실제적인 모델에 대한 피로시험이 적용되기 위하여, 블레이드 유연성부가장치(111a, 111b)를 포함하는 것이 가능하다.
구체적으로는, 상기 블레이드 시편(14)의 상단부를 고정하는 상측고정홀더(111)와 상기 원심하중 액츄에이터(112) 사이에 마련되는 연결부재의 구성을 체인형상의 다관절 링크, 스프링 또는 벨로우즈 등의 블레이드 유연성부가장치(111a, 111b)를 이용하여 상기 반복하중 액츄에이터(121)로 인해 블레이드의 파손을 방지하고, 실제적인 모델에 부가되는 하중을 구현하는 것이 가능하다.
또한, 상기 반복하중 액츄에이터(121)는, 제1프레임(11)과 연결되어 피로시험장치(1)의 전방 또는 후방에 마련되는 수직축(122)을 포함하는 제2프레임(12)에 위치하여, 직접 상기 블레이드 시편(14)과 접촉하여 수평하중을 가하는 것이 가능하고, 상기 반복하중 액츄에이터(121)는 불규칙한 수평 하중을 가하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 반복하중 액츄에이터(121)에는 상기 로터디스크 시편(131) 및 블레이드 시편(14)의 다양한 크기를 고려하여 실제적인 모델에 대한 피로시험이 적용되기 위하여, 하중이 수평방향에서 부가되는 높이를 조절하는 높이조절수단을 포함하는 것이 가능하다.
구체적으로는, 상기 제1프레임(11)과 연결되어 피로시험장치(1)의 전방 또는 후방에 마련되는 수직축(122)의 내부에 전기 등의 동력으로 구동하는 구동모터 및
상기 구동모터로 작동하는 리프트와 같은 높이조절수단이 마련되는 것이 바람직하다.
구체적으로, 상기 피로시험장치(1)는, 통상적으로 사각판 형상을 가지는 베이스(113), 상기 베이스(113)의 각 모서리에 마련되어 내부공간에 상기 피로시험장치(1)의 하측고정지그(13) 및 로터디스크 시편(131)의 인입이 가능한 복수개의 세로축(114) 및 상기 복수개의 세로축(114)을 포함하여 세로축(114)의 상부를 고정 및 커버하는 하나의 상부판(115)으로 마련된 제1프레임(11) 및 상기 제1프레임(11)의 하측에 마련되는 베이스(113)가 연장되어 이로부터, 상기 피로시험장치(1)의 전방 또는 후방에 마련되는 수직축(122) 및 상기 수직축(122)의 상부에 마련되는 반복하중 액츄에이터(121)를 포함하는 제2프레임(12)이 마련되는 것이 가능하다.
이 경우, 원심하중을 부가하는 원심하중 액츄에이터(112)는 상기 상부판(115)의 중심에 지면과 수직하는 방향으로 하측을 향해 마련되는 것이 가능하다.
또한, 상기 원심하중 액츄에이터(112)의 하측에는 상측고정홀더(111)가 마련되는 것이 가능하여, 상기 상측고정홀더(111)를 이용하여, 본 발명을 통해 수행하고자 하는 로터디스크 시편(131) 및 블레이드 시편(14)의 피로측정을 위해 상기 블레이드 시편(14)의 상측과 상기 상측고정홀더(111)를 접촉시켜 고정하는 것이 가능하다.
이를 위해서는, 내부공간에 피로시험장치(1)의 하측고정지그(13) 및 로터디스크 시편(131)의 인입이 가능한 복수개의 세로축(114) 및 상기 복수개의 세로축(114)을 포함하여 세로축(114)의 상부를 고정 및 커버하는 상부판(115)으로 마련된 제1프레임(11)에 피로시험장치(1)의 하측고정지그(13)를 위치시키고, 본 발명을 통해 수행하고자 하는 로터디스크 시편(131) 및 블레이드 시편(14)의 피로측정을 위해 상기 하측고정지그(13)에 볼트결합 등을 통해 상기 로터디스크 시편(131)을 연결 및 고정하는 것이 가능하다.
이상에서 언급한 상기 블레이드 시편(14) 및 로터디스크 시편(131)은 상호 결합된 이후에 각각의 고정되는 부분이 하측고정지그(13) 및 상측고정홀더(111)에 결합되는 것이 바람직하다.
전술한 바에 따라, 내부공간에 피로시험장치의 하측고정지그(13) 및 로터디스크 시편(131)의 인입이 가능한 복수개의 세로축(114) 및 상기 복수개의 세로축(114)을 포함하여 세로축(114)의 상부를 고정 및 커버하는 상부판(115)으로 마련된 제1프레임(11)에 상기 블레이드 시편(14) 및 상기 로터디스크 시편(131)이 고정된 후에는, 제1프레임(11) 및 제2프레임(12)에 마련된 원심하중 액츄에이터(112) 및 반복하중 액츄에이터(121)를 이용하여 블레이드 시편(14)의 상면 및 일측면에 하중을 가하는 것이 가능하다.
구체적으로는, 상기 블레이드 시편(14)이 발전기 내부에 마련된 터빈에 설치되어 구동 중에 받는 원심하중 및 반복하중을 상기 피로시험장치(1)에 마련된 원심하중 액츄에이터(112) 및 반복하중 액츄에이터(121)를 이용하여 구현하는 것이 가능하다.
이를 위해서, 상기 블레이드 시편(14)이 받는 각각의 원심하중 및 반복하중의 작동하중 수치를 직접 입력하여 상기 블레이드 시편(14)에 가하는 것이 가능하며, 실제 작동하중을 Rainflow Counting Method 등을 통해 일정피로하중으로 변환하여 상기 블레이드 시편(14)에 부가하는 것 역시 가능하다.
상기 원심하중 액츄에이터(112) 및 반복하중 액츄에이터(121)는 각각 따로 상기 블레이드 시편(14)에 하중을 가하는 경우도 있겠으나, 동시에 상기 원심하중 액츄에이터(112) 및 반복하중 액츄에이터(121)가 상기 블레이드 시편(14)에 하중을 가하는 것 역시 가능하다 할 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예를 나타낸 압력계, 펌프 및 액츄에이터 컨트롤러를 포함하는 엔코더 내장형 유공압식 액츄에이터의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예를 나타낸 전류계, 모터 드라이버 및 액츄에이터 컨트롤러를 포함하는 엔코더 내장형 전기식 액츄에이터의 개략도이다.
도 4 및 도 5를 참고하면, 구체적인 액츄에이터의 구조를 확인하는 것이 가능하다.
보다 구체적으로는, 상기 원심하중 액츄에이터(112) 또는 반복하중 액츄에이터(121)는, 압력계(161), 펌프(162) 및 유공압식 액츄에이터 컨트롤러(163)를 포함하는 엔코더 내장형 유공압식 액츄에이터(16)로 마련되는 것이 가능하며, 또는 상기 원심하중 액츄에이터(112) 또는 반복하중 액츄에이터(121)가 전류계(171), 모터 드라이버(172) 및 전기식 액츄에이터 컨트롤러(173)를 포함하는 엔코더 내장형 전기식 액츄에이터(17)로 마련되는 것 역시 가능하다.
자세하게는, 상기 모터 드라이버(172) 및 유공압 펌프(162)의 구동을 인한 로드의 정도를 가늠하기 위해 각각 전류계(171) 및 압력계(161)가 부가되어 상기의 로드 및 상태를 측정 및 각각의 액츄에이터 컨트롤러(163, 173)로 즉각적인 피드백을 주는 것이 가능하다.
이와 같은 액츄에이터의 구성을 통해, 각각의 발전기 및 터빈의 상황 또는 작업현장의 조건에 맞춰서 이를 선택하여 최적의 효율을 발현 가능한 액츄에이터의 타입을 선택하는 것이 가능하다.
또한, 전술한 바와 같은 상기 원심하중 액츄에이터(112) 또는 반복하중 액츄에이터(121)의 구동 및 제어를 위해, 상기 제1프레임(11) 또는 제2프레임(12)의 일측에는 상기 원심하중 액츄에이터(112) 또는 반복하중 액츄에이터(121)의 구동을 위한 구동컨트롤러(15)가 마련되는 것이 바람직하다.
도 6은 본 발명의 일 실시예를 나타낸 프레팅 피로시험방법의 개략도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예를 나타낸 구동단계의 개략도이다.
도 6 및 도 7을 참고하면, 본 발명은 단순 피로시험장치뿐만이 아니라 피로시험방법에 대한 기재를 추가하고 있다.
구체적으로는, 도브테일형상의 홈(132)을 포함하는 로터디스크 시편(131)을 제1프레임(11)에 고정하는 고정단계(21), 상기 도브테일형상의 홈(132)을 포함하는 로터디스크 시편(131)에 도브테일형상의 돌출부(141)를 포함하는 블레이드 시편(14)을 결합하는 결합단계(22), 상기 블레이드 시편(14)에 액츄에이터가 하중을 가하는 구동단계(23), 액츄에이터가 상기 블레이드 시편(14)에 가하는 하중 및 누적피로도 등에 대한 정보를 측정하는 측정단계(24) 및 상기 로터디스크 시편(131) 및 상기 블레이드 시편(14)의 상태를 관찰하는 모니터링단계(25)를 포함하는 것을 특징으로 하는 프레팅 피로시험방법(2)을 제공하는 것이 가능하다.
또한, 상기 구동단계(23)는, 상기 블레이드 시편(14)에 대해 하부에서 상부로 향하는 수직방향으로 하중을 가하는 원심하중부가단계(231) 및 상기 블레이드 시편(14)에 대해 전방 또는 후방에서 수평방향으로 하중을 가하는 반복하중부가단계(232)를 포함하는 것이 가능하며, 이 과정에서 상기 각각의 원심하중부가단계(231) 및 반복하중부가단계(232)는 동시 또는 개별적으로 진행되는 것 역시 가능하며, 상기 각각의 원심하중부가단계(231) 및 반복하중부가단계(232)는 실제 작동하중을 직접 입력하여 부가하는 직접입력단계(a) 및 실제 작동하중을 일정피로하중으로 변환하여 부가하는 변환입력단계(b)를 포함하는 것 또한 가능하다.
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 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 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.
1 : 피로시험장치
2 : 피로시험방법
11 : 제1프레임
12 : 제2프레임
13 : 하측고정지그
14 : 블레이드 시편
15 : 구동컨트롤러
16 : 유공압식 액츄에이터
17 : 전기식 액츄에이터
21 : 고정단계
22 : 결합단계
23 : 구동단계
24 : 측정단계
25 : 모니터링단계
111 : 상측고정홀더
111a : 벨로우즈형 유연성부가장치
111b : 링크형 유연성부가장치
112 : 원심하중 액츄에이터
113 : 베이스
114 : 세로축
115 : 상부판
121 : 반복하중 액츄에이터
122 : 수직축
130 : 가열장치
131 : 로터디스크 시편
132 : 도브테일형상의 홈
141 : 도브테일형상의 돌출부
161 : 압력계
162 : 펌프
163 : 유공압식 액츄에이터 컨트롤러
171 : 전류계
172 : 모터 드라이버
173 : 전기식 액츄에이터 컨트롤러
231 : 원심하중 액츄에이터
232 : 반복하중 액츄에이터
a : 직접입력단계
b : 변환입력단계
c : 크랙

Claims (14)

  1. 블레이드 시편과 로터디스크 시편의 연결부의 피로를 측정하는 피로시험장치로서,
    도브테일형상의 홈(132)을 가지는 상기 로터디스크 시편(131)을 고정하는 하측고정지그(13);
    상기 로터디스크 시편(131)과 결합되는 도브테일형상의 돌출부(141)를 가지는 블레이드 시편(14)의 상단부를 고정하는 상측고정홀더(111);
    상기 상측고정홀더(111)에 연결되어 상기 블레이드 시편(14)에 수직 인장 하중을 전달하는 원심하중 액츄에이터(112); 및
    상기 블레이드 시편(14)의 일측면에 수평 하중을 가하는 반복하중 액츄에이터(121);
    를 포함하는 피로시험장치(1).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하측고정지그(13)는,
    상기 로터디스크 시편(131)과 직접적으로 고정되며, 볼트결합으로써 고정이 되는 것을 특징으로 하는 피로시험장치(1).
  3. 제1항에 있어서,
    반복하중 액츄에이터(121)는 불규칙한 수평 하중을 가하는 것을 특징으로 하는 피로시험장치(1).
  4. 제3항에 있어서,
    상기 원심하중 액츄에이터(112)는 상기 블레이드 시편(14)에 대해 하부에서 상부로 향하는 수직방향으로 하중을 가하며, 상기 반복하중 액츄에이터(121)는 상기 블레이드 시편(14)에 대해 전방 또는 후방에서 수평방향으로 하중을 가하는 것을 특징으로 하는 피로시험장치(1).
  5. 제3항에 있어서,
    상기 원심하중 액츄에이터(112)는 베이스(113), 복수개의 세로축(114) 및 상기 복수개의 세로축(114)을 연결하는 상부판(115)으로 구성된 제1프레임(11) 상단에 마련되어, 직접 상기 블레이드 시편(14)과 접촉하여 수직하중을 가하며, 상기 반복하중 액츄에이터(121)는, 제1프레임(11)과 연결되어 피로시험장치(1)의 전방 또는 후방에 마련되는 수직축(122)을 포함하는 제2프레임(12)에 위치하여, 직접 상기 블레이드 시편(14)과 접촉하여 수평하중을 가하는 것을 특징으로 하는 피로시험장치(1).
  6. 제3항에 있어서,
    상기 원심하중 액츄에이터(112) 또는 반복하중 액츄에이터(121)는,
    압력계(161), 펌프(162) 및 유공압식 액츄에이터 컨트롤러(163)를 포함하는 엔코더 내장형 유공압식 액츄에이터(16)인 것을 특징으로 하는 피로시험장치(1).
  7. 제3항에 있어서,
    상기 원심하중 액츄에이터(112) 또는 반복하중 액츄에이터(121)는,
    전류계(171), 모터 드라이버(172) 및 전기식 액츄에이터 컨트롤러(173)를 포함하는 엔코더 내장형 전기식 액츄에이터(17)인 것을 특징으로 하는 피로시험장치(1).
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제1프레임(11) 또는 제2프레임(12)은 상기 원심하중 액츄에이터(112) 또는 반복하중 액츄에이터(121)의 구동을 위한 구동컨트롤러(15);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 피로시험장치(1).
  9. 제1항에 있어서,
    상기 하측고정지그(13)에는 상기 로터디스크 시편(131)에 열을 전달하는 것이 가능한 가열장치;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 피로시험장치(1).
  10. 제1항에 있어서,
    상기 원심하중 액츄에이터(112)는 상기 로터디스크 시편(131) 및 블레이드 시편(14)의 다양한 크기를 고려하여 실제적인 모델에 대한 피로시험이 적용되기 위하여, 블레이드 유연성부가장치;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 피로시험장치(1).
  11. 도브테일형상의 홈(132)을 포함하는 로터디스크 시편(131)을 제1프레임(11)에 고정하는 고정단계(21);
    상기 도브테일형상의 홈(132)을 포함하는 로터디스크 시편(131)에 도브테일형상의 돌출부(141)를 포함하는 블레이드 시편(14)을 결합하는 결합단계(22);
    상기 블레이드 시편(14)에 액츄에이터가 하중을 가하는 구동단계(23);
    액츄에이터가 상기 블레이드 시편(14)에 가하는 하중 및 누적피로도 등에 대한 정보를 측정하는 측정단계(24); 및
    상기 로터디스크 시편(131) 및 상기 블레이드 시편(14)의 상태를 관찰하는 모니터링단계(25);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 프레팅 피로시험방법(2).
  12. 제11항에 있어서,
    상기 구동단계(23)는,
    상기 블레이드 시편(14)에 대해 하부에서 상부로 향하는 수직방향으로 하중을 가하는 원심하중부가단계(231); 및
    상기 블레이드 시편(14)에 대해 전방 또는 후방에서 수평방향으로 하중을 가하는 반복하중부가단계(232);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 프레팅 피로시험방법(2).
  13. 제12항에 있어서,
    각각의 상기 원심하중부가단계(231) 및 반복하중부가단계(232)는 동시 또는 개별적으로 진행되는 것을 특징으로 하는 프레팅 피로시험방법(2).
  14. 제12항에 있어서,
    각각의 상기 원심하중부가단계(231) 및 반복하중부가단계(232)는 실제 작동하중을 직접 입력하여 부가하는 직접입력단계(a); 및
    실제 작동하중을 일정피로하중으로 변환하여 부가하는 변환입력단계(b);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 프레팅 피로시험방법(2).
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