9.3.2 벤치마크 측정

Bench Mark Measurement

 

터빈 기초의 일반적인 구조는 Column의 형태에 따라 3가지 종류로 나눈다. 가장 많은 형태인 Reinforced Concrete Type과 ABB사의 Spring Type, 산업용 중, 소형 터빈의 Steel Beam Type으로 분류할 수 있다. 이 Column 위에 터빈 Top Table이 놓이게 된다. 터빈 Top Table은 I-Beam과 콘크리트로 구성된 평판으로 발전소에서는 노란색으로 칠해져있다. 이 터빈 Top Table 위에 고압, 중압, 저압 등 여러 터빈들이 설치되어 이들의 하중을 받고있다. 이 하중으로 인해 터빈 Top Table은 연속적으로 굽힘응력을 받는 상태가 되어 중립면(Neutral Surface) 상부는 압축 응력, 하부는 인장응력이 발생한다. 중립면 하부의 인장응력을 받는 부위가 변형이 발생하고 심하면 콘크리트부에 균열이 발생한다. 터빈 Top Table의 변형 혹은 이를 지지하는 Column의 부등 침하 여부를 관찰하기 위하여 설치해 놓은 관측점이 Bench Mark이다. 이 Bench Mark의 Level을 일정한 주기로 측정하여 경년변화를 관찰한다. 그 변동량이 심하면 터빈 Top Table의 콘크리트부 균열 여부를 정밀진단하고 터빈 축정렬시 그 영향을 반영한다. 지금까지 Bench Mark 측정은 Water Pot나 Optical Level을 사용하여 측정하였으나 Laser 축정렬 시스템으로도 측정이 가능하다.

Bench Mark 측정 절차를 Hamar사의 L-711 장비를 기준으로 설명하면 다음과 같다.

(1) 작업전 준비

∙ 각 Bench Mark의 Measuring Plate 형태가 일반 착탈식 Magnet를 설치할 수 있는 구조인지 확인한다. 만약 일반 착탈식 Magnet를 설치할 수 없는 구조라면 상하부 면은 평형하게 가공하고 중심에는 Base Plate와 고정시킬 수 있도록 나사산을 가공한다. 재질은 녹이 발생하지 않고 자석이 붙을 수 있는 것으로 설치한다. 새로이 Measuring Plate를 설치하고 최초의 측정값이 균일하게 나오도록 하기 위해서는 가공전 각 Bench Mark의 Level을 측정하여 그 변동값이 보상이 될 수 있는 Measuring Plate의 높이를 결정한다.

∙ 각 Bench Mark의 일련번호를 도면과 일치하는지 확인한다.

∙ Bench Mark 내부와 측정면을 청소한다.

장비의 사용온도 차를 줄이기 위해 미리 작업 현장에 장비를 옮겨 놓는다.

∙ L-711 Laser 본체를 한 점에 고정시켜 놓고 전체 Bench Mark를 측정할 수 없는 조건이면, 미리 본체를 옮길 위치와 측정 Point를 결정한다. 참고로 이상적인 Laser Beam의 수광 거리는 약 15 m이다.

(2) 장비의 교정

(가) L-711 Laser Turret의 중앙에 Beam이 오도록 조정한다.

가장 정확하게 Sweep 작업을 하기 위해서는 Laser Beam을 Turret축의 중앙에 오도록 조정해야 한다. 이 중심내기 작업에서 오차는 평면도 측정에서는 2배의 결과를 나타낸다.

∙ 레이저 본체를 L-104 Floor Stand 또는 Machine Bed의 안정된 면에 놓는다.

∙ 양쪽 Magnet 스위치를 ON 위치로 돌려 견고하게 고정한다.

∙ 전원 플러그를 연결하고, 레이저 상부의 스위치를 ON 한다.

∙ Level이 작업자를 향하게 하고 단축 Level이 왼쪽에 오게 L-711을 설치한다.

∙ Turret의 Coarse, Fine Knob가 12시 방향이 되도록 회전한다. 즉 Index Screw가 6시 방향이 되도록 한다.

∙ Laser Beam 위치 신호가 Read-Out과 직결되도록 Prism 조정 핸들을 Coarse측은 상부로 Fine측은 평형으로 조정한다.

∙ Turret 상부 단자와 Read-out을 연결하고, Read-out의 전원을 켜고 1/1000 ㎜과 Fast로 선택 스위치를 조정한다.

∙ Index Screw가 6시 방향일때와 12시 방향일때의 Horizontal, Vertical 값을 기록한다.

∙ 목표 조정값 계산은 다음 식으로 하는데 Horizontal, Vertical 양쪽 같은 공식을 사용한다.

S (목표 조정값) = (6시 방향 값 - 12시 방향값) / 2

∙ 목표 조정값을 구했으면 3/32 Allen Wrench를 사용하여 Horizontal, Vertical 조정 나사를 돌려 목표 조정값으로 교정한다. 민감하게 조정값이 변하므로 조심스럽게 조정한다.

∙ 목표 조정값이 0이 될 때까지 위의 과정을 반복한다.

(나) Calibration of Level Vials

레이저 본체를 측정하고자 하는 면에 고정한 후, Leveling Screw를 조정하여 Vial의 중앙에 Bubble이 오도록 한다. 미세 조정은 Micro-Screw를 이용하여 프리즘 에 나타난 양 쪽 기포 끝 부분이 일치된 타원형이 되도록 조정한다.

∙ 레이저 본체를 L-104 Floor Stand 또는 Machine Bed의 안정된 면에 놓는다.

∙ 양쪽 Magnet 스위치를 ON 위치로 돌려 견고하게 고정한다.

∙ 전원 플러그를 연결하고 레이저 상부의 스위치를 ON 한다. 교정에 사용할 정반은 .001 ~ .002 per foot의 정밀도(A급 정반)를 갖고 있어야 한다. 길이는 10 ~ 20 feet가 최상이다. 짧은 거리에서 교정할때는 항상 .0001 Mode로 해야한다. 양 축 (Pitch and Roll) 모두 Level을 조정한다.

∙ A-517을 근거리에 고정하고 Target 값을 영점 조정을 한다. 매번 측정할 때마다 같은 자리에서 측정이 가능하도록 Magnetic Base 부착부에 표시를 한다.

∙ A-517을 원거리에 고정하고 매번 측정할 때마다 같은 자리에서 측정이 가능하도록 Magnetic Base 부착부에 표시를 한다.

∙ 원거리에서 읽은 값을 기록한다.

∙ 양쪽Magnet 스위치를 Off하고 레이저 본체를 180° 회전한 다음 다시 양축에서 Level을 조정한다.

∙ A-517을 근거리에 고정하고 Target 값을 영점 조정을 한다. 매번 측정할 때마다 같은 자리에서 측정이 가능하도록 Magnetic Base 부착부에 표시를 한다.

∙ A-517을 원거리에 고정하고 매번 측정할 때마다 같은 자리에서 측정이 가능하도록 Magnetic Base 부착부에 표시를 한다.

∙ (0°의 원거리 값 - 180°의 원거리 값 ) / 2 = Total Vial 오차량의 평균값으로 구할 수 있다. 조정값은 0° 또는 180° 값에 Total Vial 오차량의 평균값을 가감하므로서 정할 수 있다. 두 개의 원거리 값 중 큰 값에서는 평균값을 감(-)하고 작은 값에서는 평균값을 가(+)한다.

∙ 원거리 Target에서 위의 조정값으로 Micro Tilting Screw를 조정한다. (이때 주의할 점은 장축 조정시는 반드시 장축 Micro Tilting Screw를 사용하고, 단축 조정시는 반드시 단축 Micro Tilting Screw을 사용한다).

∙ "-"자 드라이버를 사용하여 Vial 조정용 나사를 미세하게 조정하여 다시 Level을 조정한다.

∙ 본체를 90° 회전하여 다른 축을 상기 2개 항목의 과정을 반복한다.

※ 주의

- 교정용 정반의 평면도는 0.002 per foot이내여야만 한다.

- Target 사이의 거리는 8~10 feet 이상이 좋다.

- Level 조정후 기포가 안정될때까지 10분 이상 경과후, 원하는 조정값을 확인한다.

(3) 장비의 설치와 측정

∙ 측정 계획표의 Laser 설치 위치에 L-104 Floor Stand를 놓고, L-711 레이저 본체를 설치한다. 전원을 켜고 약 30분이상 예열한다.

∙ A-517 Target을 원하는 Bench Mark 위에 고정하고 레이저 Beam을 수광할 수 있도록 길이 조정 Bar를 조정한다. 이때 Target 상부의 Micrometer는 중간 위치에 있도록 한다.

L-711 의 Bubble Level을 Set up한다.

∙ 레이저 하부에 있는 Leveling Screw를 조정하여 Level Bubble이 중앙에 오도록 조정한다. Coarse와 Fine 조정 나사가 하부에 설치되어 장, 단축에 각각 설치되어 있다. 조정 나사의 회전방향과 Bubble 포물선의 이동 방향은 장, 단축에서 서로 반대이므로 유의하여야 한다. 일차 조정후 2~3분 뒤 포물선을 확인하여 만약 일치하지 않으면 재조정 한다.

∙ 프리즘을 통하여 나타나는 Bubble이 일치된 포물선 모양이 되도록 조정한다. 이때 작은 손전등을 사용하여 Bubble을 조정하는데 데이터 측정시는 레이저에 방해가 되지 않도록 손전등을 OFF한다.

∙ A-517 Target을 측정 위치에 놓고 빨간 수광부의 중앙에 레이저가 오도록 조정한다. Read Out이 0이 되도록 Target 상부 Micrometer를 조정한다. 이때 Micrometer의 값을 기록한다. 이 값이 측정하고자 하는 면의 기준값이 된다. 여기서 가장 주의하여야 할 사항은 A-517 Target이 수평을 유지해야 한다는 것이다.

∙ 원하는 측정 위치로 Target을 옮긴다. 이때 착탈식 Magnet의 스위치 방향을 GEN 측으로 항상 향하도록 하여 Magnet 부착 위치가 항상 일정하도록 한다. 다시 Read-out이 0이 되도록 한 후, 변화된 Micrometer값을 기록한다. Read-out 값을 바로 읽지 않고 이와 같은 방법을 사용하는 이유는 장비의 정확도가 0점 부근에서 가장 높기 때문이다.

※ 참조 : 정확도와 정밀도의 개념

측정값의 오차를 이해하는데 꼭 알아야 할 중요한 개념이 있다. 즉 정확도(Accuracy)와 정밀도(Precision) 이다. 정확과 정밀은 종종 서로 같은 뜻으로 사용되기도 하나 사실상 엄격한 차이가 있다.

정밀도는 어느 값을 측정함에 있어 측정의 정교성과 균일성을 표시하는 척도이며, 측정값들의 상대적인 편차가 적으면 그 측정은 정밀하다고 하며, 반대로 편차가 크면 정밀하지 못하다고 말한다. 따라서 정밀도는 측정 과정과 밀접한 관계가 있으며, 측정 장비와 측정 방법에 크게 영향을 받는다. 측정값들의 분포상태가 평균값 주변에 밀집되어 있으면 정밀하고 분포 상태가 널리 퍼져 있으면 정밀하지 못한 것이다. 그러므로 이것은 우연 오차와 매우 밀접한 관계가 있다.

정확도는 측정값이 얼마나 참값에 일치되는가를 표시하는 척도이며, 측정의 정교성이나 균일성과는 아무 관계가 없다. 다만 측정의 결과에 관련된 사항으로서 정오차와 착오를 제거하기 위하여 얼마나 노력을 하였는가에 관련이 있다. 따라서 참값에 대한 어떤 정보나 확신이 없는한 정확도는 논의 될 수 없다.

∙ Bench-Mark Point에 Target을 고정시킬 때 탈착식 Magnet 위에 붙어 있는 Bubble Level의 수평을 꼭 유지해야 한다. Bubble이 Level 상부 유리관에 표시된 기준원을 벗어날 때 측정값의 정확도는 없다. Target의 수평 조절을 위해 특별한 구조로 되어있는데 A-517 Target이 Link-Ball 위에 조립되어 있고 수평 조절 나사를 조정하여 Target 옆에 부착된 Bubble Level의 수평을 정확히 조정할 수 있다.

∙ L-711 레이저 본체에 부착된 Bubble Level의 수평 포물선을 수시로 관찰하여야 한다. 불량시 교정한후 계속 측정한다.

 

TRAC Mark INCOSYS