터빈 로터 간극 측정장치{A gap measuring device for turbine rotor}
본 발명은 터빈 로터 간극 측정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 비접촉식 변위센서를 이용하여 터빈의 로터와 고정익 사이의 간극을 측정하는 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 화력 또는 원자력 발전소에 사용되는 터빈(Turbine)은 회전부분인 로터(rotor) 및 회전날개(bucket)와, 고정부분인 케이싱(casing), 고정날개(diaphragm)를 포함한다. 이와 같은 구성의 터빈은 화력 또는 원자력에 의해 발생된 증기에 의해 로터가 회전하며, 이 회전력을 발전기 로터에 전달하여, 열에너지를 변환하여 전기에너지를 획득하는 시스템이다. 상기 로터의 회전력은 고압증기를 노즐로 통과시켜 고속의 증기류를 생성하고, 그 증기류를 상기 회전날개에 충돌시켜 운동량 변화에 의한 충동작용 및 반동작용에 의하여 발생하게 된다. 상기와 같은 로터의 회전은 그 로터의 회전축부에서 러빙(rubbing)이 발생 되지 않아야 하며, 이를 위하여 로터와 고정날개 사이의 간극 조정이 매우 중요하다. 상기 로터에서 러빙이 발생하면 에너지의 손실뿐만 아니라, 대형 중량 회전체의 회전 중 발생하는 러빙은 기기에 심각한 손상을 발생시킬 수 있기 때문에 그 로터와 고정날개 사이의 간극 측정은 대단히 중요한 작업이다. 종래에는 이와 같은 로터와 고정날개 사이의 간극을 지름을 달리하는 연납을 이용하여 작업자가 직접 측정하였다. 즉 연납선을 로터와 각 고정날개 사이에 끼워 그 눌림 정도에 따른 간격을 측정하였다. 이와 같은 수작업 방식의 종래 간극 측정방법은 측정시간이 많이 소요되며, 인력이 많이 투입되어야 하는 작업으로 그 효율성과 신뢰성이 저하되는 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 감안한 본 발명의 과제는 로터와 고정날개 사이의 간극을 자동으로 보다 정확하게 측정할 수 있는 터빈 로터 간극 측정장치를 제공함에 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 전원공급부의 전원공급에 따라 로터와 고정날개 사이의 간격을 아날로그 신호로 검출하는 변위센서와, 상기 변위센서의 검출결과를 디지털 아날로그 신호로 변환하는 아날로그 디지털 변환부와, 상기 전원공급부의 전원을 공급 제어함과 아울러 상기 아날로그 디지털 변환부를 통해 입력된 데이터를 메모리에 저장된 기준 값과 비교하여 상기 로터와 고정날개 사이의 거리를 표시부에 표시하며, 그 측정된 거리 데이터를 메모리에 저장하는 제어부를 포함하여 구성된다.
상기와 같이 구성된 본 발명은, 용이하고 정확하게 로터와 고정날개 사이의 간극을 측정할 수 있어, 간극 측정에 소모되는 시간 및 인력을 절약할 수 있는 효과가 있다. 또한 기존의 수작업으로 간극을 측정하는 방식에 비하여 데이터의 신뢰성을 높임으로써, 고품질의 설비 점검이 가능한 효과가 있으며, 데이터 확보를 위해 140톤 규모의 터빈 로터를 분해, 조립하는 작업이 요구되지 않아 기기 및 인적 사 고에 대한 안전이 확보될 수 있는 효과가 있다.
이하, 상기와 같이 구성된 본 발명 터빈 로터 간극 측정장치의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 도 1은 본 발명 터빈 로터 간극 측정장치의 바람직한 실시예에 따른 블록 구성도이다. 도 1을 참조하면 본 발명 터빈 로터 간극 측정장치는, 전원공급부(20)의 전원공급에 따라 로터와 고정날개 사이의 간격을 아날로그 신호로 검출하는 변위센서(30)와, 상기 변위센서(30)의 검출결과를 디지털 신호로 변환하는 아날로그 디지털 변환부(40)와, 상기 전원공급부(20)의 전원을 공급 제어함과 아울러 상기 아날로그 디지털 변환부(40)를 통해 입력된 데이터를 메모리(60)에 저장된 기준값과 비교하여 상기 로터와 고정날개 사이의 거리를 표시부(50)에 표시하며, 그 측정된 거리 데이터를 메모리(60)에 저장하는 제어부(10)와, 각도를 측정하여 제어부(10)에 제공하는 각도센서(70)와, 컴퓨터 등의 외부기기(도면 미도시)의 데이터 교환을 위한 입출력포트부(80)를 포함하여 구성된다. 이하, 상기와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시예의 구성과 작용을 보다 상세히 설명한다. 먼저, 제어부(10)는 사용자의 설정 또는 조작에 따라 전원공급부(20)의 전원을 변위센서(30)로 공급한다. 상기 제어부(10)를 조작하는 사용자의 설정 또는 조작은 도면에는 도시되지 않았지만, 온오프 스위치 또는 제어패널을 통해 이루어질 수 있다. 상기 전원공급부(20)는 내부에 충전식 배터리와 그 충전식 배터리를 외부의 전원으로 충전하는 충전회로를 포함할 수 있으며, 그 충전식 배터리에 충전된 전원을 상기 제어부(10)의 제어에 따라 상기 변위센서(30)에 공급한다. 이때, 상기 변위센서(30)는 전원공급부(20)의 전원공급에 따라 마그네틱을 발생시키며, 물체와의 거리에 따른 자기장의 변화를 검출할 수 있는 자기요소 변환방식을 이용하는 센서 등 비접촉식 센서이면 그 종류에 무관하게 사용함이 가능하다. 상기 변위센서(30)의 간극 측정 범위는 0 내지 9.99mm의 범위가 될 수 있으며, 해당 터빈에 맞게 사용자가 재설정 할 수 있게 한다. 상기 자기장의 변화는 2차측 코일에서 전류의 변화로 감지되며, 그 전류의 변화는 아날로그 디지털 변환부(40)에서 디지털 신호로 변환된다. 상기 아날로그 디지털 변환부(40)의 분해능은 14비트, 0.006%의 분해능을 가지는 것을 사용하여 정확한 간극을 검출할 수 있도록 한다. 상기 아날로그 디지털 변환부(30)에서 검출된 간극정보는 제어부(10)에 입 력되며, 제어부(10)에서는 메모리(60)에 저장된 기준값을 참조하여 간극을 산정한 후 표시부(50)에 표시한다. 도 2는 본 발명 터빈 로터 간극 측정장치의 사용상태도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명은 내부케이싱(1)에 의해 고정된 고정날개(2)와, 회전날개(3)에 작용하는 힘에 의해 회전하는 로터(4)의 사이에 본 발명의 터빈 로터 간극 측정장치(100)를 위치시키고, 그 터빈 로터 측정장치(100)를 사용하여 상기 고정날개(2)와 로터(4) 사이의 간극을 측정할 수 있게 된다. 도 3은 상기 전원공급부(20)의 상세 블록 구성도이다. 도 3을 참조하면 본 발명에 적용되는 전원공급부(20)는 충전식 배터리(21)와, 외부 전원으로 상기 충전식 배터리(21)를 충전시키는 충전회로부(22)와, 상기 충전회로부(22)에 의한 충전상태를 표시하는 충전상태 표시부(23)와, 상기 제어부(10)의 제어에 따라 충전식 배터리(21)의 전원을 각 부에 선택적으로 공급할 수 있는 스위치부(24)와, 상기 충전식 배터리(21)의 잔량을 검출하는 잔량검출부(25)를 포함하여 구성된다. 상기 스위치부(24)는 소비전력을 절감하기 위하여 비측정시에는 변위센서(30)와 표시부(50)에 공급되는 전원을 차단할 수 있도록 하며, 제어부(10)에 동작 주기를 설정하여 주기적인 간극측정이 가능하게 된다. 또한, 상기와 같이 측정된 간극 데이터는 메모리(60)에 저장됨과 아울러 입출력포트부(80)에 연결된 컴퓨터로 전송되어 작업자가 해당 위치에서의 로터(4)와 고정날개(2) 사이의 간극을 확인할 수 있도록 한다. 본 발명에 따른 터빈 로터 간극 측정장치는 다수로 설치될 수 있으며, 그 설치 위치는 각도 센서(70)에서 검출된 각도에 의해 구분될 수 있다. 도 4는 본 발명에 따른 터빈 로터 간극 측정장치를 다수 설치한 사용상태도이다. 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 터빈 로터 간극 측정장치를 특정 고정날개(2)와 로터(4) 사이의 간극을 측정을 여러 위치에서 검출할 수 있도록 다수 배치한 상태를 나타낸다. 이때, 각도센서(70)에서 검출된 각도는 각 위치마다 차이가 있게 되며, 그 해당위치에서의 고정날개(2)와 로터(4) 사이의 간극을 측정하여 입출력 포트부(80)를 통해 컴퓨터로 전송함으로써, 작업자는 로터(4)의 원주 위치별 간극 데이터를 확인할 수 있게 된다. 즉, A 위치에 위치하는 터빈 로터 간극 측정장치는 각도가 초기값인 0도이며, B 위치에서는 90도, C 위치에서는 180도, D 위치에서는 270도를 나타내며 각각의 위치에서 검출된 고정날개(2)와 로터(4) 사이의 간극 데이터와 측정된 각도를 함께 전송한다.
도 1은 본 발명 터빈 로터 간극 측정장치의 바람직한 실시예에 따른 블록 구성도이다. 도 2는 본 발명 터빈 로터 간극 측정장치의 사용상태도이다. 도 3은 도 1에서 전원공급부의 상세 블록 구성도이다. 도 4는 본 발명에 따른 터빈 로터 간극 측정장치를 다수 설치한 사용 상태도이다. <도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명> 10:제어부 20:전원공급부 21:충전식 배터리 22:충전회로부 23:충전회로부 24:스위치부 25:잔량검출부 30:변위센서 40:아날로그 디지털 변환부 50:표시부 60:메모리 70:각도센서 80:입출력포트부 |
