KR960004206B1 - 이중 편심 고정장치 - Google Patents

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KR960004206B1
KR960004206B1 KR1019880005277A KR880005277A KR960004206B1 KR 960004206 B1 KR960004206 B1 KR 960004206B1 KR 1019880005277 A KR1019880005277 A KR 1019880005277A KR 880005277 A KR880005277 A KR 880005277A KR 960004206 B1 KR960004206 B1 KR 960004206B1
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트워도클립 마이클
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웨스팅하우스 일렉트릭 코오포레이숀
엠.피.린치
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Abstract

내용 없음.

Description

이중 편심 고정장치
제 1 도는 본 발명의 고정장치를 사용하는 회전 시스템의 개략축 단면도.
제 2 도는 본 발명의 원리에 따라 구성된 이중편심고중 장치의 평면도.
제 3 도는 센서링을 따라 제 2 도의 이중편심 고정장치를 위치 선정하는 것을 예시하는 제 1 도의 부분 단면도.
제 4 도는 진동센서를 재위치 선정하기 위해 제 1 환형 부재를 회전하는데 대한 상관관계를 예시하는 제 2 도의 고정장치의 평면도.
제 5 도는 제 2 도 및 제 4 도에서 예시한 고정장치를 위한 연속 센서 정렬존을 예시하는 평면도.
제 6b 도는 제 6a 도의 외부 원통형 부재의 부분 사시도.
제 7 도는 이중 편심 실린더를 센서링에 속박하기 위한 클램프 장치를 예시하는, 제 6a 도와 동일한 단면도.
제 8 도는 고정장치를 축 방향으로 보았을 경우 제 7 도에서 예시한 클램프 장치의 평면도.
제 9 도는 클램핑 홈의 배치를 예시하는 이중편심원통형부재의 평면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 증기 터어빈 12 : 샤프트
14 : 센서링 16 : 케이싱
20 : 이중편심 고정장치 22,24 : 환형 회전부재
26 : 원형주변부 28,30,48,56 : 대칭축
35 : 정렬지점 42 : 연속정렬존
44,52 : 연속정렬존 44,52 : 실린더
46,54 : 원통형 편심보어 60 : 클램프
62 : 슬리이브부분 70,72 : 홈
78,80 : 링부 84 : 환형리지
86,88 : 보울트 Bi : 회전블레이드
Sj : 센서
본 발명은 일반적으로 터어보 머시인에 관한 것이며, 특히 터어보 머시인의 블레이드팁 진동 모니터링용 감지장치를 정렬하기 위한 고정장치에 관한 것이다.
증기 및 가스 터어빈과 같은 터어보 머시인은 축방향으로 정렬된 샤프트에서부터 방사상으로 뻗어 있는 다수의 블레이드열을 포함하며, 상기 블레이드열은 머시인을 통하여 축방향으로 유동하는 고압유체의 힘에 의해 회전된다. 블레이드는 그 복잡한 설계 때문에 블레이드 회전속도, 또는 그 조파에 의해 강화될 수 있는 많은 공진 주파수를 갖는다. 회전 속도에 의해 강화된 블레이드 공진 주파수는 블레이드를 파손시켜 광범위한 훼손을 야기하기에 충분한 응력을 산출한다.
블레이드는 공진을 방지하기 위하여 설계된후 머시인 설치에 앞서서 테스트 되지만, 실제 사용에 앞서서 수행되는 위와같은 평가는 블레이드를 정상작동시 발생하는 조건과 동일한 온도, 압력 및 회전 상태로 테스트하지 못한다. 따라서, 모든 공진을 탐지하기 위해서는 회전 블레이드를 온-라인 모니터 하는 것이 바람직하다.
또한, 회전 블레이드를 온-라인 모니터 하는 것은 터어보 머시인의 작동시 전개되는 새로운 진동 문제를 탐지하기 위해 필요하다.
새로운 블레이드 진동은 블레이드의 광범위한 훼손 뿐만 아니라, 머시인을 보수하는 시간만큼의 비용 손실을 야기할 수 있는 중대한 구조적 변화를 표시한다.
블레이드 진동의 온-라인 탐지를 위하여 진동 모니터링 시스템이 개발되어 왔다.
대표적인 진동 모니터링 시스템은 개개의 블레이드열에 관하여 동심적으로 고정된 24개의 비접촉 근접센서를 사용한다. 각각의 센서는 회전 시간 프레임내의 회전 블레이드 팁의 그 정상위치에 관한 운동을 탐지하기 위해 사용된다. 센서는 블레이드 팁이 센서를 지나 회전할 때 작은 전기출력을 발생하는 자기 유도형으로 구성된다.
대개의 진동 모니터링 시스템은 블레이드 팁이 공지의 거리로 격리된 두 기준 지점 사이를 이동하는데 필요한 시간을 측정한다.
그리고 샤프트 회전속도를 토대로 추정한 이동 시간과 측정한 블레이드 팁 이동 시간 사이의 편차를 계산한다. 이 편차는 각각의 블레이드 팁에 대한 진동 운동의 시간 히스토리를 재구성하는데 사용된다. 그 다음, 각각의 블레이드에 나타나는 진동 주파수와 진폭을 결정하기 위해 푸리에 분석이 사용된다.
블레이드 팁 진동 측정이 위치-시간 데이타를 토대로 이루어지기 때문에, 센서의 오정렬은 재구성된 진동파형의 왜곡을 야기할 것이다.
그러므로, 진동센서는 블레이드 열의 방사상 외부쪽에서 터어빈 케이싱을 따라 위치 선정된 대형링에 정밀하게 고정된다.
과거에는 위와같은 링의 치수와, 진동센서를 링에 관해 정렬하기 위해 요구되는 정밀기계가공 공정이 터어보머시인에 대한 진동 모니터링 시스템의 생산 및 설치 비용의 대부분을 차지해 왔다.
또한 기계 가공의 공정시의 비교적 작은 에러가 센서의 상대 위치 선정에 영향미쳐 머시인링을 쓸모없게 만들수도 있었다.
그러므로, 센서 정렬 상태를 조절할 수 있는 더욱 저렴한 진동센서 고정수단이 요구된다.
위와같은 조절 가능한 고정기구는 머시인 작동시 열팽창 및 원심력을 야기하는 센서의 오정렬을 교정하는데 유용하다.
본 발명의 주된 목적은 진동센서의 정렬을 센서가 터어보 머시인에 고정된 후에 조정 할 수 있도록 하는 조절가능한 고정장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 한 양상에 따르면, 본 발명은 센서를 터어보 머시인의 내부 표면을 따라 연속 정렬존의 선택 가능한 지점에 관해 정렬 및 속박하기 위한 고정장치에 있어서, 제 1 축에 관하여 회전할수 있고 센서를 제 1 축에 관하여 기하중심둘레에 편심적으로 속박하기에 적당한 제 1 부재와, 상기 센서 기하중심은 상기 제 1 부재가 회전할 때 원형 경로를 따라 이동하며 ; 제 2 축에 관하여 회전 할 수 있고 상기 제 1 부재에 편심적으로 결합된 제 2 부재와, 제 1 축은 상기 제 2 부재가 회전할 때 원형경로를 따라 이동하며 ; 상기 제 1 및 제 2 부재를 제 2 축에 관해 회전시키기 위해 터어보 머시인의 내부 표면에 회전할 수 있게 고정하기 위한 수단과 ; 상기 제 1 부재를 터어보 머시인의 내부표면에 관하여 회전하지 않게 속박하기 위한 수단과 ; 상기 제 2 부재를 상기 제 1 부재에 관하여 회전하지 않게 속박하기 위한 수단으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
정렬존의 크기는 제 1 및 제 2 부재의 직경, 두 회전축 사이의 편심을 및, 제 1 부재의 축과 진동센서의 기하중심 사이의 편심율의 함수이다. 제 1 및 제 2 회전부재는 진동 센서의 운동을 방지하기 위하여 진동센서가 정렬된 후 회전하지 않게 속박될 수 있다.
본 발명은 첨부 도면에 단지 예로서 도시한 양호한 실시예의 다음 설명으로부터 명백히 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 일반적으로 블레이드형 터어보 머시인류에 적용할 수 있는 것이지만, 특별히 예로서 증기 터어빈에 적용하는 것으로 서술된다. 이런 취지에서 제 1 도의 회전 시스템은 증기 터어빈(10)의 개략 측단면도로 간주 할 수 있을 것이다.
잘 알려져 있는 바와같이, 터어빈은, 제각기 회전축을 따라 축방향으로 소정 간격을 두고 있는 다수의 블레이드 열을 포함한다.
이해를 쉽게 하기 위하여, 제 1 도의 개략 단면도에서는 샤프트(12)에 한 블레이드 열을 대표하는 단일 블레이드(Bi)가 부착된 것으로 도시되어 있다.
제 1 도의 단면도에서 네개가 도시된 다수의 센서(Sj)는 센서링(14)상에서 샤프트(12)에 관하여 방사상으로 위치선정된다.
링(14)은 터어빈(10)의 내부표면의 일부분, 또는 독립체로 구성될 수 있으며, 센서(Sj)를 위한 간이 고정부를 제공한다.
센서링(14)은 샤프트(12)와 동심적으로 배치되며, 터어빈 케이싱(16)에서부터 내부쪽으로 간격져 있다. 각각의 센서(Si)는 본 발명의 편심 고정장치(20)에 의해 링(14)에 속박된다.
제 2 도의 평면도에서 본 발명의 한 실시예로 예시한, 신축자재식으로 위치선정된 제 1 및 제 2 환형 회전부재(22,24)로 구성되는 이중편심 고정장치(20)는 센서(Sj)에 대한 지지부를 제공한다.
제 1 원형주변부(26)에 의해 규정된 제 1 회전부재(22)는 제 1 대칭축(28)에 관하여 회전할 수 있다. 제 2 환형부재(24)는 제 2 대칭축(30)에 관하여 회전할 수 있다.
상기 제 2 대칭축은 제 1 회전부재(22)의 제 1 축(28)에 관하여 편심적으로 정렬된다. 다시 말하면, 제 2 축(30)은 제 1 축(28)과 평행하지만, 제 1 축(28)에서부터 변위되어 있다. 제 2 환형부재(24)는 제 1 회전부재(22)와 동심적 관계에 있는, 제 1 원형 주변주(26)에 관하여 억지 끼워 맞춤 관계로 위치 선정된 내부 표면(32)를 갖는다.
센서(Si)의 가하중심(34)은 제 1 회전부재(22)의 제 1 축(28)에 관하여 변위되어 있다. 회전부재(22,24)는 회전 블레이드(Bi)의 운동을 탐지하기 위해 센서(Si)의 기하중심(34)이 센서링(14)을 따라한 정렬 지점(35)근처에 위치하도록 제 3 도의 부분단면도에서 예시한 바와같이, 센서링(14)에 리세스된다. 예로써, 센서(Sj)가 제 4 도의 점선(S'i)으로 표시한 바와같이 위치 선정하도록 제 1 부재(22)가 회전될 때, 센서(Sj)의 기하중심(34)은 내원형 경로(36)에 관하여 회전한다.
제 1 부재(22)가 제 2 부재(24)에 관해 정지되어 있고, 제 2 부재(24)가 회전하면, 센서(Sj)의 기하중심(34)은 제 2 축(30)에 중심을 둔 다수의 원형 경로중의 하나에 관하여 회전한다.
제 5 도는 제 2 부재(24)가 회전함에 따라 센서(Sj)가 이동할 수 있는 원(38,40)으로 표시한 최고 및 최대 회전 경로를 예시한다.
제 2 부재(24)의 회전시, 센서(Sj)가 이동하는 특정경로는 제 2 부재(24)에 관한 제 1 부재(22)의 회전위치(제 5 도에서 예시하지 않음)에 좌우된다.
점선 (S'j)은 최소경로(38)를 따라 위치 선정된 센서를 예시하고, 점선(S''j)은 최대직경(40)을 따라 위치 선정된 센서를 예시한다.
제 1 및 제 2 부재(22,24)의 편심 회전은 제 3 도에 도시한 정렬지점(35)에 관한 센서(Sj)의 기하중심(34)을 조정하기 위한 연속존(42)을 제공한다.
본 발명의 한 실시예에서 고정장치(20)는 제 1 축(28)에 관하여 회전할 수 있는 1.59cm(5/8인치)외경을 갖는 제 1 원형부재(22)와, 제 2 축(30)에 관하여 회전할 수 있는 1.91cm(3/4인치)외경을 갖는 제 2 원형부재(24)로 구성된다.
제 1 및 제 2 축(28,30)은 서로 평행하게 0.32cm(1/8인치)의 간격을 두고 있다. 센서(Sj)의 기하중심(34)이 제 1 축(28)에서부터 0.64(1/4인치) 지점에 고정됨에 따라, 연속정렬존(42)은 내원(38)가 0.64cm(1/4인치)의 의원(40)에 의해 한정될 것이다.
고정장치(20)가 제 2 부재(24)의 제 2 회전축(30)을 정렬지점(35)의 0.64 cm(1/4인치)범위내에서 위치하도록 링에 위치 선정되면, 정렬지점(35)은 연속정렬존(42)내에 위치되고, 센서(Sj)의 기하중심(34)은 정렬지점(35)내에서 회전될 수 있다.
제 6a 도 및 제 6b 도에서 예시한 본 발명의 양호한 실시예에 있어서, 제 1 회전부재(22)는 센서(Sj)를 내부 실린더(44)에 속박하기 위한 제 1 원통형 편심보어(46)와 제 1 대칭축(28)을 갖는 내부실린더(44)이다.
제 3 도에 예시한 원통형 센서(Si)는 센서 기하중심(34, 제 3 도 참조)을 제 1 보어(46)의 제 3 대칭축(48)과 정렬함에 따라 제 1 보어에 속박될 수 있다.
제 2 부재(24)는 내부실린더(44)에 관하여 억지끼워 맞춤 관계로 회전할 수 있게 위치 선정된, 제 2 축(30)에 대칭인 외부실린더(52)이다.
내부실린더(44)는 외부실린더(52)의 제 2 원통형보어(54)내부에 동심적으로 위치선정된다.
제 6b 도의 일부 절개도에서 예시한 제 2 원통형 보어(54)는, 실질적으로 제 1 축(28)과 일치하고 외부실린더(52)의 제 2 대칭축(30)에 관하여 편심적으로 정렬된 제 4 대칭축(56)을 갖는다. 모든 대칭축(28,30,48 및 56)은 서로 평행한다.
본 발명의 양호한 실시예에서, 고정장치(20)는 내부 및 외부실린더(44,52)를 회전하지 않게 링(14)에 부착하기 위해 제 7 도 및 제 8 도에 예시한 클램프(60)를 포함한다. 제 1 보어(146)는 클램프(60)가 센서(Si)에 대하여 압력을 작용하는 것을 배제하기 위하여 제 3 대칭축(48)을 따라 내부실린더(44)에서부터 외부쪽에 뻗어 있는 슬리이브부분(62)에 형성된다. 센서(Si)는 슬리이브부분(62)에 확고하게 나사 맞물림된다.
제 6 도 및 제 9 도를 참고하면, 제 1 원형홈(70)은 고정장치(20)를 제위치에 클램핑하기 위하여 제 1 축(28)과 대칭적으로 정렬된 내부실린더(44)의 외부표면(66)을 따라 형성되어 있다.
제 2 원형홈(72)은 제 2 축(30)과 대칭적으로 정렬된 외부실린더(52)의 외부표면(68)을 따라 형성된다.
제 9 도에서 점선으로 표시된 홈(70,72)은 동일 평면에 위치한다. 내부 및 외부실린더(44,52)는 두 실린더(44,52)의 외부표면(66,68)이 서로 최대로 밀접해 있는 영역(74)에서 제 2 원형홈(72)이 제 2 보어(54)까지 관통되어 있도록 편심적으로 위치 선정된다.
클램프(60)는 외부실린더(52)에 관해 위치 선정된 제 1 및 제 2 링부(78,80)로 구성된다. 각각의 링부(78,80)는 제 2 홈(72)이 외부실린더 보어(54)까지 관통되어 있는 영역(74)에 위치한 내부실린더(44)의 홈(70)의 일부 및 외부실린더 홈(72)에 위치 선정된 환형지지(84, ridge)를 포함한다. 클램프(60)의 링부(70, 80)는 내부 및 외부실린더(44, 52)를 회전하지 않게 속박하기 위하여 제 1 쌍의 보울트(86)와 연결된다. 제 2 쌍의 보울트(88)는 링부를 고정링(14)에 속박한다.
센서(Si)를 터어빈 케이싱을 따라 선택 가능한 정렬 위치에 속박하기 위한 방법은 센서(Si)를 제 1 축(28)에 관해 편심 회전하기 위한 내부실린더(44)에 고정하는 것을 필요로 한다.
내부 및 외부실린더(44,52)는 제 1 및 제 2 실린더를 홈(70,72)에 위치 선정된 클램프리지(84)와 억지 끼워 맞춤상태로 고정된다.
그리고 클램프(60)는 제 2 쌍의 고정보울트(88)에 의하여 센서 고정링, 또는 터어빈 케이싱(16)내부의 다른 표면에 속박된다.
그다음, 내부 및 외부실린더(44,52)는 센서(Si)가 선택된 정렬지점(35)에 도달할때까지 그 각각의 축에 관하여 회전된다.
이때, 제 1 쌍의 보울트(86)를 죔으로서 내부 및 외부실린더(44,52)는 터어보머시인에 관하여 회전하지 않게 속박된다.
서술한 새로운 고정장치(20)의 양호한 실시예와, 센서(Si)를 한 블레이드(Bi)열에 관하여 선택 가능한 정렬지점(35)에 속박하기 위한 방법에 따르면, 일반적인 형태의 본 발명은 터어보 머시인(10)의 내부표면(14)을 따라 제 1 축(28)에 관하여 회전할 수 있게 속박된 제 1 센서 고정부재(22)를 포함함을 알 수 있다.
블레이드 진동센서(Si)는 터어보 머시인 내부표면(14)을 따라 선결된 정렬존(42)을 규정하도록 선택 가능한 지점(35)에 관해 회전하기 위한 제 1 고정부재에 편심적으로 고정될 수 있다.
또한, 본 발명은 정렬존(42)을 통한 센서(Si)의 연속운동을 제공하도록제 1 부재(22)와 터어보 머시인 내부표면(14) 사이에 배치된 제 2 부재(24)를 포함한다.
제 2 부재(24)는 제 2 대칭축(30)에 관하여 회전하거나, 제 1 부재(22)에 관하여 운동할 수 있다. 제 2 부재(24)가 회전할 수 있다면, 제 1 부재(24)는 제 2 부재(24)가 회전함에 따라 제 1 축(28)이 원형경로를 따라 이동하도록 제 2 부재(24)와 편심적으로 결합된다.
제 1 및 제 2 부재(22,24)는 센서 기하중심(34)을 정렬지점에 관하여 조정하기 위한 연속존(42)을 제공하기 위해 회전 블레이드(Bi)열의 방사상 외부쪽에서 터어보 머시인(10)의 내부표면, 예를들면 센서링(14)을 따라 회전할 수 있게 고정된다.
제 1 및 제 2 부재(22,24)는 센서 기하중심이 조정된후 회전하지 않도록 속박된다. 회전부재(22,24)를 터어보 머시인(10)에 고정하기 위한 장치는 클램프(60), 보울트, 또는 다른 죔 수단으로 구성될 수 있다. 회전부재(22,24)는 제각기, 클램프(60) 멈춤나사 또는 다른 수단에 의하여 회전하지 않게 속박된다.
지금까지 서술한 본 발명의 원리에 따르면, 본 발명은 본 발명의 응용, 또는 실시시, 처구범위에 규정한 바와같은 본 발명의 사상과 범위를 벗어남이 없이 본 명세서에서 예시한 구조, 구성요소 및 구성요소의 배열에 관한 특정한 수정이 이루어질 수 있다는 것을 당해 기술분야의 숙련공들은 쉽게 이해할 수 있을 것이다.

Claims (6)

  1. 터어보 머시인의 내부 표면을 따라 연속정렬존의 선택지점에 관해 센서를 정렬 및 속박하기 위한 고정장치에 있어서, (a) 제 1 축에 관하여 회전할 수 있고 센서를 제 1 축에 관하여 기하중심둘레에 편심적으로 속박하기에 적당한 제 1 부재와, 상기 센서 기하중심은 상기 제 1 부재가 회전할때 원형 경로를 따라 이동하며 ; (b) 제 2 축에 관하여 회전할 수 있고 상기 제 1 부재에 편심적으로 커플된 제 2 부재와, 제 1 축은 상기 제 2 부재가 회전할 때 원형경로를 따라 이동하며, ; (c) 상기 제 1 및 제 2 부재를 제 2 축에 관해 회전시키기 위해 터어보 머시인의 내부표면에 회전할 수 있게 고정하기 위한 수단과 ; (d) 상기 제 1 부재를 터어보 머시인의 내부표면에 관하여 회전하지 않게 속박하기 위한 수단과 ; (e) 상기 제 2 부재를 상기 제 1 부재에 관하여 회전하지 않게 속박하기 위한 수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 이중편심 고정장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 부재는 제 1 축을 따라 외부쪽으로 뻗어 있는 편심 고정형 슬리이브부분으로 구성되며, 상기 제 1 부재는 상기 슬리이브부분에 형성된 센서를 속박하기 위한 제 1 원통형 보어를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중편심 고정장치.
  3. 제 1 항, 또는 제 2 항에 있어서, (a) 상기 제 1 부재는 제 1 축에 관해 대칭적으로 위치 선정된 제 1 원형주변부를 포함하며 ; (b) 상기 제 2 부재는 상기 제 1 부재의 제 1 원형 주변부에 관하여 억지끼워 맞춤되기 위해 선정된, 제 2 축에 관하여 편심적인 원형내부 표면을 가지며, 환형 형태를 이루는 것을 특징으로 하는 이중편심 고정장치.
  4. 제 3 항에 있어서, (a) 상기 제 1 부재의 제 1 원형 주변부는 원통형 표면으로 구성되며 ; (b) 상기 제 2 부재의 표면은 원통형 보어를 규정하는 것을 특징으로 하는 이중편심 고정장치.
  5. 제 4 항에 있어서, (a) 상기 제 1 부재를 제 1 축에 따라 대칭적으로 위치 선정된 제 1 원형 주변부를 따라 형성된 제 1 원형홈을 포함하며 ; (b) 상기 제 2 부재는, 제 2 축을 따라 대칭적으로 위치 선정되고 제 1 원형홈과 동일평면에 위치하는 제 2 원형홈을 갖는 외부 표면을 포함하며 ; (c) 상기 제 1 부재를 회전하지 않게 속박하기 위한 수단과, 상기 제 2 부재를 회전하지 않게 속박하기 위한 상기 수단은 제각기, 제 1 및 제 2 홈내부에 위치 선정될 수 있는 최소한 하나의 환형리지를 갖는 링클램프로 구성되는 것을 특징으로 하는 이중편심 고정장치.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, (a) 상기 제 1 부재의 제 1 원형 주변부는 원통형 표면으로 구성되며 ; (b) 상기 제 2 부재의 내부 표면은 원통형 보어를 규정하는 것을 특징으로 하는 이중편심 고정장치.
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