복합화력 터빈/발전기 원격진단기술 2005. 04. 14 전력연구원 발전연구실.

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1 복합화력 터빈/발전기 원격진단기술 전력연구원 발전연구실

2 발 표 순 서 1. 기술소개 2. 원격 진단 3. 진동 신호 및 진단기법 4. 복합화력 터빈/발전기 원격진단 사례
전력연구원 발전연구실 기술지원센터

3 회전체의 동력학적 상태변화와 결함발생 감지로 불시고장 방지
기술 소개 주기적인 회전체 건전성 평가로 설비고장 방지 회전체의 동력학적 상태변화와 결함발생 감지로 불시고장 방지 가스터빈 Rotor Thermal Sensitivity 변화관리로 Rotor 건전성 확인 발전기 진동특성 변화 관리로 회전자 이상유무 감지 진동 이력관리로 예측정비 체계 확립 전력연구원 발전연구실 기술지원센터

4 전력연구원과 전력그룹사간의 내부 Lan망을 이용하여 회전기기의 진동 상태를 감시하는것임.
원격 진단 원격진단 이란 전력연구원과 전력그룹사간의 내부 Lan망을 이용하여 회전기기의 진동 상태를 감시하는것임. 현재 전력연구원과 전력그룹사간에는 21개 발전소 117개호기의 원격진단망이 설치되어 있음. 이상 진동 발생시에 신속한 신호분석을 통한 회전기기의 상태를 파악하여 대형사고를 미연에 방지함. 전력연구원 발전연구실 기술지원센터

5 원격 진단 전력연구원 발전연구실 기술지원센터

6 원격 진단 원격진단 이란 전력연구원 발전연구실 기술지원센터

7 원격 진단 원격진단 이란 전력연구원 발전연구실 기술지원센터

8 진동 신호 및 분석기법 전력연구원 발전연구실 기술지원센터 진동신호경향(Trend)
일정 기간에 대한 진동 신호의 변화 상태를 알 수 있는 선도로써 진폭만을 나타내는 Trend와 진폭과 위상각의 변화 상태를 나타내는 Trend등이 있음. 전력연구원 발전연구실 기술지원센터

9 진동 신호 및 분석기법 진동신호경향(Trend) 측정 결과를 시간의 함수로써 그래프화하는 Trend 감시는 진동의 사소한 변화도 감지하는데 효과적인 방법임. 전력연구원 발전연구실 기술지원센터

10 진동 신호 및 분석기법 진동신호경향(스펙트럼) 진동 신호의 크기를 주파수 별로 표현한 그래프로써 이상진동에 따라 각기 고유한 주파수 특성을 보이므로 진단에 있어 매우 유용한 기법이며 주파수 Plot의 가로축은 시스템의 유형에 따라 Hz, 또는 축 회전 속도의 조화 성분인 Order Tracking(1X rpm, 2X rpm, .....)으로도 표현 할 수 있음. 전력연구원 발전연구실 기술지원센터

11 진동 신호 및 분석기법 진동신호경향(Waterfall) 시간에 대한 함수로써 수집된 스펙트럼의 경향을 보여주며, 선택된 기계 진동 측정점에서의 스펙트럼 화면들을 일정시간 주기로 나타내어 비교함. 전력연구원 발전연구실 기술지원센터

12 진동 신호 및 분석기법 진동신호경향(Orbit) X축과 Y축에 대한 진동 응답을 벡터적으로 합성한 것으로써, 베어링 내에서의 축 중심에 대한 실제적인 거동을 나타내는 그래프임. 이 선도를 그리기 위해서는 베어링에 두 개의 비접촉식 센서를 서로 90° 분리하여 설치하여야 하며, 궤적은 베어링내에서의 축 중심이 움직이는 경로를 좌표상에 나타낸 것임. 이 선도를 통하여 진동 운동방향 및 주기별 진동성분을 알아낼 수 있으며,진동 발생 원인을 추적하는데에 많은 정보를 제공 함. 전력연구원 발전연구실 기술지원센터

13 진동 신호 및 분석기법 진동신호경향(Bode) 직교 좌표축에서 축의 속도에 대한 진동 벡터를 나타내는 그래프로써, 회전속도(RPM)에 대한 위상각과 진폭의 추이를 나타내며, 이 그래프를 통하여 축의 위험속도를 알 수 있으며, 축의 훰 정도, Damping등을 파악 할 수 있음. 전력연구원 발전연구실 기술지원센터

14 진동 신호 및 분석기법 Polar 선도라고도 하며, 극 좌표계에서 축의 속도에 대한 위상각 및 진폭을 동시 에 나타냄.
이 선도를 통하여 축의 임계속도, Heavy Spot 및 High Spot의 위치를 파악할 수 있어 Weight Balancing에 유용하게 사용함. 전력연구원 발전연구실 기술지원센터

15 진동 신호 및 분석기법 진동신호경향(Shaftcenterline) 극좌표 형태의 이 그래프는 베어링 간극에 대한 축의 평균 위치를 나타낸며, 두 개의 비접촉식 X, Y 센서의 Gap 전압의 DC 성분에 의하여 만들어지며, 이신호를 통하여 베어링내에서의 간극의 변화를 진단 할 수 있음. 전력연구원 발전연구실 기술지원센터

16 진동 신호 및 분석기법 현재의 실 시간 진동값 및 운전 변수들을 한눈에 확인 할 수 있는 선도임.
진동신호경향(Bar) 현재의 실 시간 진동값 및 운전 변수들을 한눈에 확인 할 수 있는 선도임. 전력연구원 발전연구실 기술지원센터

17 진동 신호 및 분석기법 전력연구원 발전연구실 기술지원센터 진동신호경향(Multi Graph)
관심이 되는 여러 가지 변수들을 한 개의 Plot으로 나타내는 것으로써, 여러 베어링의 진동 데이터를 한꺼번에 볼 수 있는 장점이 있음. 전력연구원 발전연구실 기술지원센터

18 진동 신호 및 분석기법 전력연구원 발전연구실 기술지원센터 진동신호경향(Acceptance Region)
극 좌표 형식에 매 일정 간격으로 1X의 위상각과 진폭을 나타내어 진동 벡터 변화 상태를 확인하여, 불평형 진동 응답 특성의 변화와 회전부품의 탈락 여부를 확인하는 Plot임. 전력연구원 발전연구실 기술지원센터

19 진동 신호 및 분석기법 부하 운전중의 발전기 #3 베어링 진동이 위의 그림과 같이 불규칙적인 특성을 보이고 있음.
복합화력 터빈/발전기 원격진단 사례 부하 운전중의 발전기 #3 베어링 진동이 위의 그림과 같이 불규칙적인 특성을 보이고 있음. 기동시 Rotor 고유의 진동 특성과 무부하 정격속도에서의 진동은 진동이 양호할 때나 상승할 때나 거의 동일하나, 출력 증가와 함께 진동이 상승하며 이러한 현상이 다소 불규칙적으로 발생하고 있음. 전력연구원 발전연구실 기술지원센터

20 진동 신호 및 분석기법 복합화력 터빈/발전기 원격진단 사례 #3 베어링의 Acceptance Region의 변화 #4 베어링의 Acceptance Region의 변화 진동 변화의 주성분은 1X 성분이며, 발전기 #3 베어링과 #4 베어링의 진동 벡터가 거의 동일한 방향으로 변화하고 있음. 전력연구원 발전연구실 기술지원센터

21 진동 신호 및 분석기법 복합화력 터빈/발전기 원격진단 사례 발전기 Rotor Bar의 구조 부하 운전시 진동 벡터의 변화를 보면 발전기 양측 베어링이 동일한 방향으로 증가하였다가 동일한 방향으로 감소되고 있으며, 매 기동시마다 일정한 궤적으로 변화하고 있음. 계자 전류가 적은 기동시나 저부하시의 진동은 변화가 없으나, 출력 증가시 발전기 Rotor에 흐르는 계자 전류가 많아짐에 따라 진동 변화가 발생됨. 전력연구원 발전연구실 기술지원센터

22 이상 진동 발생의 원인은 계자 전류의 증가에 따라 발전기 Rotor의 열적 불평형이나 , 코일 팽창 구속 등
결 론 이상 진동 발생의 원인은 계자 전류의 증가에 따라 발전기 Rotor의 열적 불평형이나 , 코일 팽창 구속 등 의해 Rotor가 Thermal Bowing되는 현상임. Rotor 냉각홀의 막힘이나 비대칭적인 냉각 Wedge Tightness의 변화로 인한 코일 팽창 구속 Retaining Ring 내부의 Distance Block의 이탈이나 위치 변화로 인한 코일 팽창 구속 또는 변형 유발