3.12 베어링 하중 측정법

Measuring Method of Bearing Load

 

3.12.1 槪要 (Instruction)

베어링 하중의 측정은 로터의 설치 상태를 알기 위한 중요한 작업이다. 운전중 커플링을 가운데 둔 인접 베어링간의 높이의 차(Rim차)에 의하여 베어링 하중이 감소하면 운전 중에 Oil Whip이 생길 염려가 있다. 이 Rim차에 의해 운전 중에 Oil Whip이 생긴 경우 베어링의 상대 위치와 하중을 결정하는 자료가 된다.

 

3.12.2 測定 方法 (Measuring Method)

① 측정 장치로는 보통 저항선식 하중계를 사용한다.

② 저항선식 하중 측정 변환기를 적당한 Wire로 Crane에 걸어 지시계와의 사이를 전선으로 연결하여 영점 조정을 한다.

③ 변환기에 Chain Block(사전에 베어링 하중의 설계치를 조사하여 최적의 것을 사용한다) 및 로터를 들어올리는데 필요한 Wire를 걸어 하중을 측정하여 놓고, 측정 기구의 중량을 보정하여 순수한 베어링 하중을 구한다 (그림 1-60 참조).

그림 1-60 로터 하중 측정

④ 로터를 들어 올리는 Wire의 위치는 저널 중심에 위치시켜야 하나, 만일 이것이 불가능할 경우는 저널 중심으로부터 등 거리에 위치한 2곳에서 측정하여 이의 평균치를 취한다.

⑤ 저널의 상하방향 이동량을 측정할 수 있도록 저널 상부에 다이얼 게이지를 설치하던가 혹은 마이크로미터로 베어링 Pedestal과 저널하부간을 계측한다.

⑥ 저널을 0.04 ㎜ 이동시킬 때마다 하중을 기록하고, Gland Packing과 접촉이 이루어지지 않는 한 0.36 ㎜까지 들어 올리거나 내리면서 하중을 측정 기록한다.

⑦ Lower 베어링을 빼내고 측정기를 측정기를 취부한 Crane에 걸어 지지해 놓는다.

Rotor Shaft가 베어링에서 지지될 때와 Crane에 걸어 지지했을 때, 가능한 베어링에 인접한 곳의 변화량을 그림 1-61과 같이 기초에 지지대를 고정시킨 후 여기에 피아노선을 설치하여 피아노선과의 거리를 측정한다. 이 때 케이싱의 침하량을 하중 측정선에 보정하게 되므로 대단히 중요하다.

그림 1-61 로터 하중 측정시 피아노선의 설치

⑧ 저널을 정상위치로부터 0.04 ㎜씩 서서히 내려 Packing의 접촉이 생기지 않는한 0.36 ㎜까지 내렸다가 다시 0.04 ㎜씩 점차로 올려 정상 위치보다 0.36 ㎜ 들어 올린 후, 또 다시 정상 위치까지 내리면서 하중을 측정 기록한다.

⑨ 만일 축이 뜨거운 경우 축을 180° 돌려 재반복 측정한다.

⑩ Lower 베어링을 재조립한다.

 

3.12.3 測定 確認 事項 (Conform of Measurement Result)

축위치에 대한 하중 측정치를 Plot하여 Hysteresis Curve를 작도했을 때, 이 Curve의 중심이 정상적인 로터의 수평선과의 교정이 베어링 반력이다. 단, 이 경우 (2)-⑦항에서 측정한 케이싱에 대한 베어링 침하량이 다소라도 나타나는 경우, 실제 로터의 높이는 침하한 값만큼 내려간 곳이 있으므로, 높이 0점부터 이 양만큼 내려간 위치에서 Hysteresis Curve의 중심과의 교점이 정확한 베어링 하중이다.

 

3.12.4 測定 記錄 方式 및 順序 (Procedure & Method of Mesurement Record)

실제 작업에서는 베어링 분해 공구인 Lifting Beam을 사용하여 베어링을 분해하고, (2)-③항에서 기술한 측정 장치로 로터 저널 중심에 걸어 지지하여 놓고, Lifting Beam을 취외하여 베어링 반력 측정에 들어가는 것이 가장 안전하고 확실한 작업 방법이다.

다음에 실례를 들어 이 방법을 설명한다.

① 전술한 바와 같이 외저항선식 하중 측정기의 영점 조정 및 Rotor Shaft의 Lift에 필요한 Wire Chain Block의 하중을 측정해 둔다.

② 상부 베어링을 취외하고, Lifting Beam을 조립한 후, Dial Gage를 상부에 설치한다. 이 때 Shaft 하부에서 베어링 Pedestal의 한 지점까지의 거리를 측정 기록해 놓는다. 이는 작업중 설치한 Gage가 움직일 염려가 있고, Dial Gage만으로 의지하지 않고 이중으로 확인하기 위해 필요하다.

③ 터빈 기초에 설치한 지지대에 피아노선을 치고(이 경우 피아노선의 높이는 저널 정점으로부터 50 ㎜ 떨어진 곳이고, 가능한 저널 중심 근처이고, 베어링 분해가 가능한 위치), 베어링에서 로터가 지지되고 있을 때의 치수를 측정한다. 또는 이 상태에서 피아노선으로부터 저널까지의 거리를 계측하여 놓는다.

그림 1-62 로터 하중 측정 기록 방법

이것은 동일 측정부에서 Lower 베어링을 빼내고, Crane에 걸어 지지했을 때의 값을 측정하므로써 변화량을 본다. 이 변화량이 Pedestal 침하량이다. 침하량을 구하는 또다른 방법은 Piano선과 Shaft 정점 Ⓐ를 측정하여 Lower 베어링을 제거후 같은 치수가 되도록 Shaft 높이를 조정 유지했을 때, (4)-②항에서 기술한 Shaft 하부와 Pedestal간의 치수를 측정하고, 베어링 취외 전후의 차가 Pedestal의 침하량을 나타낸다. 침하량을 확실히 구하는 데는 전자보다 후자가 좋다.

④ 로터를 Lifting Device로 들어 올려 Lower 베어링을 취외한다.

⑤ 측정 장치의 Wire로 저널 중심에 걸면서 서서히 로터 Lifting Device를 이완시키고, 측정 장치로 로터 중량을 받는다.

⑥ 저널 정점부에 설치한 다이얼 게이지 또는 저널 저부와 베어링 Pedestal간의 치수를 측정하면서 0.04 ㎜씩 0.36 ㎜까지 Chain Block을 이용하여 서서히 저널을 내리고, 이 각 단계마다 하중 측정기의 지시치를 기록한다. 0.36 ㎜까지 내린 후 0.04 ㎜씩 저널을 올리면서 저널의 정상 위치로부터 0.36 ㎜까지 올린 후, 다시 정상 위치에 올 때까지 하중을 측정 기록한다.

⑦ 측정이 완료되면 Rotor Shaft의 상하 방향의 이동량과 베어링 하중 관계를 그래프(Hysteresis Curve)를 그린다.

 

3.12.5 Hysteresis Curve와 Casing 沈下 補正에 따른 實際 베어링 荷重

① (4)-⑤ 및 ⑥항에서 측정한 케이싱 침하량이 0.04 ㎜라고 하자.

② (4)-⑦항의 측정 결과로부터 그림 1-63과 같은 Hysteresis Curve가 얻어졌다고 하면,

평균 경사 = (상한 중량치 - 하한 중량치) / 축위치 총 이동량

= (축위치 0.01 ㎜ 이동에 따른 하중 변화)

그림 1-63 Hysteresis Curve의 예 

③ 상기 Hysteresis Curve에 대하여 케이싱(베어링부)의 침하량이 0.04 ㎜에서부터 이 그래프의 저널 정상 위치(0점)에 평행하게 0.0 ㎜ 아래에 있는 곳에서 Hysteresis Curve의 중심과 만나는 곳의 하중이 실제로 이 저널부의 반력이다.

 

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