10.2 Blade의 Moment 측정

Measurements of Blade Moment

 

10.2.1 GEC Blade Moment 測定方法 (Blade Moment Measuring Method in GEC)

(1) GEC Moment 측정장비

다음의 그림과 같은 Device를 이용하여 Blade의 무게,를 측정하여 Blade Moment 공식에 대입하여 각 Blade의 Moment를 구한다.

Moment = Wa × (R - Q) + Wb (R - Q + C)

Wa : Support A에서의 무게

Wb : Support B에서의 무게

R : 로터 중심선에서 Blade Platform까지의 거리 (1143 ㎜)

Q : Support 'A'에서 Blade Platform까지의 거리

C : Support 'A'와 ‘B' 사이의 거리

- GEC Moment 측정장비 사양

① 저울은 1 gr까지 읽을 수 있어야 하고 정확도는 +0.5 gr이내이어야 한다.

그림 3-77 GEC 모멘트 측정장비 개략도

 

그림 3-78 GEC 모멘트 측정장비 상세도

② Blade Support(e)의 높이는 Blade 높이가 수평이 되도록 조정해야 한다.

③ End Step(f)은 Blade Root의 Last Serration 이외의 위치에는 놓이지 않도록 한다.

④ Side Step(g)은 Beam의 Center Line을 따라서 Blade가 위치할 수 있도록 돕는다.

(2) GEC Moment 측정장비에 의한 무게측정

- GEC사의 원자력발전소 저압터빈 최종단 Blade의 전형적인 평균무게와 Moment는 61.5 ㎏, 88000 ㎏-m이다.

- 보통 Blade 무게분포는 가 44%, 는 56%이다. 그러나 저압터빈 ‘A'와 ’B'의 최종단 Blade 무게중심까지의 거리가 각각 1383 ㎜, 1441 ㎜로서 차이가 있기 때문에 주의를 해야한다.

 

 

- 저울의 측정 정밀도에 따라서 잔류 Moment량이 달라지므로 측정저울의 정밀도는 1 gr 범위내이어야 한다.

 

 

위의 표에서 보는 바와 같이 측정오차 보다는 측정오차가 더 큰 Unbalance를 제공하고, 1 ㎏의 측정오차는 Balancing Hole에서 1600~2500 gr의 Unabalance를 야기한다.

- 각각의 Blade 무게(Wt)는 두 개의 저울에서 측정한 의 합과 일치해야하므로, 일치하지 않을 경우 측정 Device의 정밀도를 확인하고 정확하게 재측정해야 한다.

- 일반적인 Device의 요구사항은 확실하고 일관성있는 Blade 위치를 고수하여 같은 Blade를 반복해서 측정할 경우 각 측정값이 ±5 gr이내의 측정공차를 유지해야 한다.

- GEC Blade 무게측정 Device의 특징

① Blade Root의 홈 부위와 Support Round 접촉부위( 측정위치)의 Round가 서로 맞지 않으면 Blade가 Device 위에 정확하게 안착되지 않아 오류가 발생한다.

② 따라서, Blade를 정확하게 안착시키기 위해 Blade를 길이 방향으로 적절히 움직여야하나, 이는 'V'(Gap)를 변화시키므로 'R' 및 'Q'의 거리가 변경됨을 의미하는데 Blade Moment 산출공식에서 'R' 및 'Q'는 고정상수이므로 오류가 발생한다.

 

10.2.2 Blade Moment 測定裝備에 의한 方法 (Blade Moment Measuring Method by Measuring Equipment)

(1) GEC Moment 측정장비

정확한 Blade Moment 측정을 위하여 한국중공업에서 보유하고 있는 장비를 이용하여 측정하였다.

- Moment 측정장비 제작회사 : 독일 CARL SCHENCK

- Moment 측정장비 제원

∙최대 측정무게 : 100 ㎏

∙최대 측정 Moment : 200 ㎏-m

∙Jig Interface까지의 거리 : 400 ㎜

∙측정시간 : 3 초

∙오차한계 : ±0.05 %

∙장비무게 : 800 ㎏

 

그림 3-79 CARL SCHENCK Moment 측정장비

 

(2) Blade Moment 測定시 注意事項

- Blade 무게는 1 gr까지 측정할 수 있는 정밀저울을 구입하여 측정하여야 한다.

- Sample Blade의 무게 61.5 ㎏, 중심으로부터 Blade 무게 중심까지의 거리 0.892 m를 이용하여 모멘트를 계산하면 54.858 ㎏-m이나 실측값은 26.285 ㎏-m로 나타나 오차를 규명하기 위해 Sample Plate를 제작하여 측정한 결과도 마찬가지로 오차가 발생하여 장비 공급사와 협의한 결과 다음과 같은 문제점이 있었다.

① Load Cell의 Force Transducing Rod가 상하 Nut에 의해 Tightening 되어 있어야하나 풀려 있었는데, 이 Connecting Rod는 적절히 조정되고 Tightening되어 Moment 표시창에서 Moment가 0±50 Unit 이내로 표시되어야 한다.

② Load Cell의 특성이 15 ㎏-m이상에서는 Input에 대한 Output에 비례성이 없음. 이는 Load Cell이 12 ㎏-m까지는 비례성이 있고 그 이상에서는 오차가 발생하므로 Counter Weight를 부착하고 측정해야 한다.

- Jig에 대한 제작사 추천사항

① Moment 측정장비의 중심선과 Jig의 축 방향 중심선, 그리고 Blade의 길이 방향 중심선이 일치되어야 한다.

② Jig End Face와 Blade Root End 사이의 간격은 3 ㎜ 이하로 조정해야 한다.

③ Jig에 Blade를 설치할 때 Blade 하부가 Jig Plate에 접촉되지 않아야 한다.

④ Blade 고정 Bar (or Pivot)는 점 또는 선접촉으로 수직 및 수평도가 맞아야 한다.

(3) Blade Moment 測定 節次

① Zero Setting

Jig가 설치된 상태에서 ±0 ㎏-m가 모멘트 지시창에 나타나도록 Tare Weight 및 Counter Weight를 조정한다.(-0.0002 ㎏-m로 조정됨).

② Counter Weight 설정

고리 1호기의 최종단 Blade의 평균무게는 61.05 ㎏이며 예상되는 모멘트 측정치는 54.858 ㎏-m이다. 이 값은 Load Cell이 측정할 수 있는 한계(12 ㎏-m)를 초과하기 때문에 Counter Weight를 달아야 한다. Counter Weight의 양은 Pivot에서 Counter Weight Pan까지의 거리가 5m이기 때문에 9 ㎏의 분동을 달아 45 ㎏-m의 역모멘트가 작용되도록 한다. 이와 같은 상태에서 Load Cell에 지시되는 값은 상대치로서 9.858 ㎏-m이다. 이 9.858 ㎏-m의 모멘트치는 Load Cell의 측정범위내로 신뢰성이 있는 것으로 판단됨. 전산 프로그램에는 9.858 ㎏-m와 45 ㎏-m가 자동합산되어 54.858 ㎏-m이 기록된다.

③ Moment 측정

그림과 같이 2개의 고정 Bar 사이에 Blade Root가 안착되도록 하여 상대모멘트를 측정한다.

그림 3-80 Blade 모멘트 측정장비 개략도

④ Blade 무게측정

위의 그림에서와 같이 Pivot 중심점에서 Blade Platform까지의 거리가 400+30.2+X(Blade에 따라 다름)이며 X값은 평균하여 174 ㎜이다. 그러므로 Pivot 중심에서 Blade Platform까지의 거리는 604.2 ㎜가 된다.

그러나 실제 Blade가 로터 디스크에 설치될때는 중심에서 Blade Platform까지의 거리가 1143 ㎜이므로 Schenck 장비에서 측정된 모멘트는 실제 거리에 맞도록 환산되어야 한다. Schenck 모멘트에서 실제 모멘트로 환산하기 위해서는 Blade의 무게중심을 찾아내는 것이 중요하며 Pivot 중심점은 로터의 중심점과 같고 Schenck 장비에서 구한 Blade의 무게중심은 실제 로터에서도 같은 무게중심을 갖기 때문에 Schenck 모멘트를 Blade 무게로 나누면 Pivot 중심에서 Blade 무게중심까지의 거리가 계산되고 여기서 Pivot 중심에서 Blade Platform까지의 거리를 감하면 Platform에서 무게중심까지의 거리가 계산된다. Blade 무게측정은 1 gr 단위까지 측정되어야한다.

⑤ ‘X’값 측정

위의 그림에서 X값(Jig End Surface에서 Blade Platform까지의 거리)을 버어니어캘리퍼스로 측정한다.

⑥ 실제 모멘트 계산

모멘트 측정시의 미지수는 X, Y이며 X값은 (5)항에서 실제 측정하여 구하고 따라서 Y값이 구해진다. 실제 로터에 있어서 Blade Platform까지의 거리는 45"(1143 ㎜)로 정해져 있기 때문에 이 값에 Y값을 더하면 실제 로터의 축 중심선에서 무게중심까지의 거리가 되고 Blade 무게와 곱하므로서 실제 모멘트값을 얻게된다.

 

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