6. 특이형 로터 시스템의 축정렬

Alignment of Specific Rotor System

 

6.1 特異形 로터 시스템의 種類 (Classification of Specific Rotor System)

통상의 로터 시스템은 1개의 로터가 2개의 베어링에 의하여 지지되나 아래와 같이 1개 혹은 3개의 베어링에 의하여 지지되는 특이형이 있다.

(1) 순수 Single Bearing 로터 시스템

순수 Single Bearing 로터 시스템의 베어링 배치는 그림 2-65와 같으며 다음과 같은 특징이 있다.

∙ 베어링이 없는 쪽의 로터 하중은 인접 로터의 베어링이 지지한다. 따라서 Two Bearing 로터 시스템에서와 같이 축정렬 불량에 의한 베어링 하중 분포 불량에 기인한 베어링 유막 불안정 진동은 발생 가능성이 매우 적다.

∙ 모든 커플링은 현장에서 해체 가능하며 커플링이 7.2(1)과 같은 Rabbitt (Spigot Fit)형으로 되어 있어 커플링 볼트를 취외하여도 Rabbitt에 의하여 로터는 인접 베어링에 의해 지지된 상태로 유지된다.

∙ 축정렬은 커플링이 Spigot에 의하여 맞물려 있으므로 Rim의 차이는 없는 것(0)으로 하고 Face만 측정하여 시행한다. Face값 측정시 통상 커플링을 약간 벌려서 시행한다.

그림 2-65 순수 Single Bearing 로터 시스템

(2) 변형 Single Bearing 로터 시스템 (1 로터 3 베어링 시스템)

그림 2-66은 얼핏 보기엔 LP 터빈 로터가 Single Bearing Rotor로 보이나 No1 커플링을 현장에서 분해하지 못하도록 되어있어 축정렬 및 로터 Lifting시 사실상 HP와 LP 로터를 하나의 로터로 인식, 일체인 로터로 취급하므로 HP 및 LP 로터 시스템은 1 로터 3 베어링 시스템으로 생각해야 된다.

따라서 전술한 순수 Single Bearing 로터 시스템은 로터를 베어링에 안착하여 커플링의 Face를 측정하여 No1, 2, 3 베어링 위치를 알 수 있었으나 이런 로터 시스템에서는 No1 커플링의 Face 값을 측정하지 못하므로 이를 알 수 없게 된다.

그림 2-66 변형 Single Bearing 로터 시스템 (1 로터 3 베어링 시스템)

 

6.2 特異形 로터 시스템의 軸整列 測定 및 計算 (Alignment Measurement and Calculation of Specific Rotor System)

6.2.1 純粹 Single Bearing 로터 시스템의 測定 및 計算

축정럴은 전술한 것처럼 커플링이 Spigot Fit으로 연결되어 하나의 베어링에 의하여 지지되므로 Rim은 차이가 없어 “0”로 간주하고 Face값만을 측정하여 실시한다. Face 측정 후 이 값으로 실제 베어링 이동량을 계산시는 전술한 4.1항에서 언급한 “One Rotor Two Bearing”의 일반 축정렬 계산 공식을 응용하거나 다음의 새로운 공식을 적용할 수 있는데 양자 모두 같은 원리를 이용한 것이므로 실제적 차이는 없다

(1) 일반 축정렬 계산 공식 응용

Single Bearing 로터 시스템의 축정렬시 “One Rotor Two Bearing”의 일반 축정렬 계산 공식 응용 개념 및 절차를 설명하면 다음과 같다

∙ 그림 2-67과 같이 베어링이 없는 쪽의 커플링 면에 베어링이 설치되어 있는 것으로 가정한다.

∙ 베어링을 조정하면 인접한 가상 베어링도 커플링 이동량 만큼 이동한다.

∙ 따라서 어느 한 베어링 이동시 Face 변화량은 자체 베어링의 이동에 기인한 변화량과 인접한 가상 베어링의 이동에 의한 Face 변화량을 합한 것이 된다

∙ 가상 베어링 이동에 의한 Face 변화량은 전술한 4.1.3항(기준 로터와 가까운 베어링 이동) 공식을 사용하며 이때 b(이동하는 베어링으로부터 커플링 까지 거리)는 “0”이고 a(두 베어링간의 거리)는 자기 로터에서 실제 베어링(이동하지 않는 베어링)과 가상 베어링과의 거리가 된다.

∙ Single Bearing 로터 시스템에서도 베어링 이동시 커플링 Face의 변화량은 양측 커플링에서 같다.

그림 2-67 순수 Single Bearing Rotor Sytem과 가상 베어링

(2) Single Bearing Shaft 축정렬 공식

다음 공식을 직접 사용하여 이동량을 계산할 수도 있다.

(가) 커플링이 평형이 되도록 하기 위한 베어링 이동량 계산 공식

그림 2-68과 같은 Single Bearing 로터 시스템에서 커플링이 평형(즉 Face 값이 “0”)이 되도록 하려면 No2 베어링을 얼마나 올려야 할까

먼저 커플링에서 Face 값이 “0”이 되도록 No1 베어링 내린다. 이 값을 S1 이라하고 그 값을 구하면 다음과 같다.

L1 : d = S1 : △a

이 된다. 이 상태에서 축을 기준선으로 올리기 위해 No1, 2 베어링을 올리면

S1 : S2 = (L1+L3) : (L3-L2)

가 된다. 여기에 상기 식 S1의 값을 대입하면 최종으로 다음 식을 얻을 수 있다.

그림 2-68 Single Bearing 로터 시스템에서의 축정렬

(나) 베어링 이동시 커플링 Face 변화량 계산 공식

그림 2-69에서 #3 베어링을 △S만큼 이동시켰을 때 d1, d3 커플링에서 변하는 Face 값을 구하면 다음과 같다. 여기서 구한 공식도 전술한 4.1.3항의 공식과 같은 개념이며 그 것의 특이형으로 생각하면 된다.

△abc 󰁀 △fgm 󰁀 △lnm 이고 △rst 󰁀 △opq 󰁀 △ojk 이다.

여기서 커플링 이동량 △c는 양 축에서 커플링이 조합되어 있으므로 그 값이 서로 같다. 즉 △lnm과 △opq에서 커플링 이동량인 선분 nl, pq는 서로 같다.

이 관계를 비례식으로 표현하여 각 커플링에서 Face의 변화량을 식으로 유도하면 다음과 같다

∙ #3 베어링을 △s만큼 이동했을 때 Face △a1의 변화량

L3 : △c = (L3-L2) : △S 이므로

가 된다. 또한

△a1 : d1 = △c : L1 이므로

가 되며 이를 상기 식에 치환 하면

가 된다.

∙ #3 베어링을 △s만큼 이동했을 때 Face △a3의 변화량

(L3-L2) : △s = d3 : △a3 이므로

가 된다.

그림 2-69 Single Bearing 로터에서 베어링 이동시 커플링 Face의 변화

6.2.2 變形 Single Bearing 로터(1 로터 3 베어링) 시스템의 軸整列

이러한 로터는 그림 2-70의 No1 커플링과 같이 현장에서 분해가 불가하므로 로터를 베어링에 안착시켜 커플링에서 Rim과 Face 혹은 Face만 측정하여 베어링 이동량을 결정, 축정렬을 실시하는 통상의 축정렬 기법을 적용할 수 없다. 따라서 축을 베어링으로부터 취외한 후 No1 베어링으로부터 No3 베어링까지 2항에서 전술한 피아노 와이어를 설치하여 베어링의 위치를 측정, 설계 Level이 되도록 조정한 후 로터를 다시 안착한다. 이때 베어링의 정렬이 잘 되었는가 확인하려면 각 베어링 부하를 측정하여 설계치와 비교하며 커플링의 조립 상태를 확인하려면 Sling Check를 실시한다. 이 경우도 No3 커플링은 통상의 축정렬 기법으로 정렬한다.

그림 2-70 변형 Single Bearing 로터 시스템 (1 로터 3 베어링 시스템)

 

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