6.2 대형 육상 증기터빈 발전기 세트

Large Land-Based Steam Turbine Generator Sets

 

(1) ISO 10816-2(1996년) [베어링 진동규격]

이 규격에서 제공되는 기준은 1500, 1800, 3000 또는 3600 rpm의 정격운전 속도를 가지는 50 ㎿ 이상의 증기터빈 발전기에 적용된다. 이 기준은 정격운전 속도에서 정상상태 운전조건과 베어링 하우징 또는 베어링지지대의 반경방향에서 얻어진 현장의 광대역 진동측정에 적용한다. 50 ㎿ 이하는 산업용 기계에 대한 규격(ISO 10816-3)의 적용을 받는다.

표 12-8 베어링 진동속도로 나타낸 평가 영역 경계(ISO 10816-2)

영역 경계

축 회전속도(rpm)

1,500 또는 1,800

3,000 또는 3,600

진동속도 ㎜/s(rms)

A/B 2.8 3.8
B/C 5.3

7.5

C/D 8.5 11.8

 

(2) ISO 7919-2(1996년) [축진동 규격]

기계의 베어링 진동을 측정, 평가하는 ISO 10816에 대해, ISO 7919 시리즈 규격은 축 위에서 진동변위를 직접 측정하는 축진동에 대한 규격으로, 축의 휘돌림 궤적, 최대진폭을 측정하는 조건과 방법, 측정치의 표시방법 그리고 평가방법과 기준을 정하고 있다. 이 규격은 다음과 같이 5편(Part)으로 구성되어 있다.

제 1편 : 일반적인 지침

제 2편 : 대형 육상 증기터빈 발전기세트

제 3편 : 산업용기계

제 4편 : 가스터빈 세트

제 5편 : 수력발전과 양수플랜트의 기계세트

 

ISO 7919 규격은 정상적인 운전조건하에서 각종 회전기계의 베어링이나 또는 이에 가까운 부분에서 측정한 축진동의 평가기준을 적용하기 위한 지침으로, 기동 및 정지 또는 공진영역의 통과 등과 같은 과도상태 조건에는 적용할 수 없다. 축진동 측정장비인 변환기는 축에 직접 접촉시키는 축접촉 변환기와 비접촉 변환기가 있는데 어느 것이든 이용될 수 있다. 축진동 평가의 척도로는 진동변위를 채용하고 있고, ISO 7919-1에서 축궤적의 최대치 S(p-p)max를 평가의 기본으로 하고 있으나, 이를 쉽게 측정하는 측정 계기가 없으므로 앞에서 설명한 3가지 근사방법중 하나를 대신 사용한다.

평가 기준은 ISO 10816과 같이 진동크기, 진동크기의 변화 그리고 운전한계가 있으며, 진동크기를 영역 A~D로 구분하는 것과 운전 한계치 설정 등은 ISO 10816과 동일하다.

이 규격은 1500~3600 rpm의 운전범위내에서 정격운전 속도를 가지며, 50 ㎿이상의 발전출력을 가지는 발전소용 증기터빈 발전기 세트에 적용된다. 규격에서 주어지는 최대 변위값은 두 개의 직교하는 선택된 측정방향에서 측정된 양진폭 변위중 큰 값을 의미한다. 이는 상대 축진동과 절대 축진동에 대해 다른 추천값을 제공하고 있고, 틸팅패드 베어링이나 타원베어링으로 지지된 경우는 대체 진동값을 지정할 필요가 있다.

표 12-9 영역 경계에서 대형 증기 터빈 발전기 세트에 대한최대 상대 및 절대 축진동 변위(ISO 7919-2) 

영역경계

축회전 속도(rpm)

1,500 1,800 3,000 3,600

최대 상대 축진동 변위(㎛, p-p)

A/B 100 90 80 75
B/C 200 185 165 150
C/D 320 290 260 240

 

영역경계

축회전 속도(rpm)

1,500 1,800 3,000 3,600

최대 절대 축진동 변위(㎛, p-p)

A/B 120 110 100 90
B/C 240 220 200 180
C/D 385 350 320 290

 

(3) 축진동 규격의 비교

규격화의 역사가 짧기 때문에 규격의 종류는 많지 않으나 내용은 충실하다. 대표적인 것으로 ISO 7919, API 612와 617, VDI 2059 일본 전기협회 기술기준 JEAC 3717 및 미국전기 제작자 협회규격 NEMA SM21등이 있다. 이들 규격의 공통된 특징은 평가척도로서 진동변위(㎛)를 이용하고 있고, 허용치가 기계 회전속도 n(rpm)의 제곱근에 반비례(1/)하는 것이다. 베어링 진동의 허용치에서는 진동속도가 일정, 즉 변위진폭으로 환산하면 회전속도에 반비례(1/n)하는 것이 일반적인 것과 대조적이다. 표 12-10은 축진동 규격을 비교한 것이다.

 

표 12-10 축진동 평가에 관한 규격비교 (단위 : ㎛) 

규 격 명

ISO 7919 VDI 2059 API 612,617
NEMA SM 21
JEAC 3717

평 가 척 도

S(p-p)max 2×Smax Sp-p Sp-p

대형 발전용
증기터빈세트
(n=3600 rpm의 경우)

절대
진동

A/B 90     75
B/C 180     125
C/D 290 432   250

상대
진동

A/B 75   2782/ (NEMA) 75
B/C 150     125
C/D 240

 

  250

산업용 기계,
가스터빈세트

상대
진동

A/B 4800/ 4800/ 2782/ (API)  
B/C 9000/ 9000/    
>C/D 13200/ 13200/    

 

단, 표중의 수치는 n=3600 rpm의 경우의 허용치이다.

A : 시운전시

B : 통상 운전시

C : 경보치

D : 정지치

 

(4) ABB사 규격 [베어링 및 축진동 규격]

표 12-11 증기터빈의 베어링진동, 상대 축진동 및 절대 축진동에 관한 ABB사의 규격 

영역

축회전 속도(rpm)

1,500

1,800

3,000

3,600

최대 베어링 진동 변위(㎛, o-p)

A

25

21

12.5

10.5

B

50

42

25

21

C

100

84

50

42

 

영역

축회전 속도(rpm)

1,500

1,800

3,000

3,600

최대 상대 축진동 변위(㎛, o-p)

A

50

45

40

38

B

100

93

83

75

C

160

145

130

120

 

영역

축회전 속도(rpm)

1,500

1,800

3,000

3,600

최대 절대 축 진동 변위(㎛, o-p)

A

60

55

50

45

B

120

110

100

90

C

190

175

160

145

 

 

(5) GEC사 규격 [베어링 및 축진동 규격]

표 12-12 GEC사의 증기터빈 진동허용 진동치 (㎛ p-p) 

1500 rpm 기계.
1×RPM Vibration
P-P, ㎛

베어링진동

상대 축진동

절대 축진동

Good

50

148

212

Alarm
Satisfactory

128

202
260

-
372

Advise Trip

202

-

-

Operator Trip
Unsatisfactory

324

324
540

-
540

 

1800 rpm 기계.
1×RPM Vibration

베어링진동

상대 축진동

절대 축진동

Good

42

135

194

Alarm
Satisfactory

107

168
237

-
340

Advise Trip

168

-

-

Operator Trip
Unsatisfactory

270

270
347

-
493

 

3000 rpm 기계.
1×RPM Vibration

베어링진동

상대 축진동

절대 축진동

Good

25

105

150

Alarm
Satisfactory

64

101
184

-
263

Advise Trip

101

-

-

Operator Trip
Unsatisfactory

162

162
269

-
382

 

TRAC Mark INCOSYS