10.1 Blade 배열 프로그램의 기본원리

Principles of Blade Distribution Program)

 

Blade를 배열할 때 가장 중요한 것은 각각의 Blade 무게를 측정하고 Disc 원주상에 Blade를 적절히 배열하여 가능한한 Unbalance를 최소로 줄이는 것이다. 일반적으로 Blade 유효길이가 짧은 것은 중량계측에 의한 발란싱으로 충분하나 저압터빈 최종단과 같이 Blade 유효길이가 긴 것은 모멘트 발란싱을 한다. 모멘트 발란싱을 하는 이유는 긴 Blade의 경우 제조시 중량의 차이가 생기면서 중심위치의 변화가 비교적 크기 때문이다. 3600 rpm 로터의 경우 Blade의 유효길이가 200 ㎜, 중량 800 gr인 것은 모멘트 발란싱하도록 추천하고 있다. 무게의 측정이나 Moment 측정은 현장이나 제조공장에서 직접 측정하면 되나 Blade의 배열은 컴퓨터 프로그램에 의존해야 한다. 이 컴퓨터 프로그램은 초기 임의의 Blade 배치상태에서 시작하고 다음과 같은 목적을 기대하며 여러 쌍들의 Blade들을 상호위치 교환한다.

∙ 어떤 정해진 제한치 이내로 Unbalance량을 감소시키기 위한 것이다.

∙ Unbalance량이 Tolerance이내로 감소되었을 때에 Blade 배치의 변화가 Balance된 상태에서 Tolerance를 벗어나지 않는다면 분포상태를 개선하기 위한 것이다 (가볍거나 혹은 무거운 Blade들의 집중을 방지하기 위해서다.)

10.1.1 最終 殘留 不平衡量의 計算 (Calculations of Residual Unbalance)

기준 방향으로부터 위상각 θ에 있는 Blade의 모멘트 M을 가정한다. 여기서 M은 Blade 무게와 Blade의 무게중심 거리의 곱이다. 이 모멘트 값 M은 모멘트 발란싱에 의해 결정되고 데이터로서 프로그램에 공급된다.

불평형량의 X 성분 = MX

그림 3-75 Blade Moment Vector

그림 3-76 Blade 배열 Logic Diagram

불평형량의 Y 성분 = MY

N개의 Blade에 대한 총 X 및 Y 성분은

최종 잔류 Unbalance량,

최종 잔류 Unbalance의 방향,

최종 잔류 Unbalance량 M은 초기 Blade 분포상태에 대해서 계산되고 Pairs of Blade가 상호 배치 교환으로 Unbalance의 크기가 감소된다면 상호교환이 이루어진다.

예를 들어, 2개의 Blade가 각각 Mi, θi 및 Mj, θj의 크기 및 방향을 가지고 있으며 이 두 Blade를 상호교환할 경우 교환으로 인하여 모멘트 성분의 변화를 계산해보자

새로운 최종 잔류 모멘트량은

* Blade간의 상호 위치 교환은 모멘트 값이 초기치보다 작아야만 이루어진다.

 

10.1.2 分布의 計算 (Calculations of Distribution)

분포함수 D는 다음과 같이 정의된다.

이 함수는 인접 Blade간에 모멘트 차이를 최대로 함으로써 명백하게 최대화되고 무거운 Blade와 가벼운 Blade를 교대로 배치함으로써 성취될 수 있다. Blade를 쌍으로 상호교환할 때의 효과를 고려함에 있어서 Blade가 서로 인접해 있을 경우와 Blade가 서로 떨어져 있을 경우를 분리해서 생각할 필요가 있다.

∙ Blade i와 j가 상호교환 될 때 (i와 j는 인접해 있지 않음)

δD = [교환후 분포함수] - [교환전 분포함수]]

∙ Blade i와 i-1이 상호 교환될 때 (i와 i-1는 서로 인접함)

일단 잔류 Unbalance량이 Tolerance이내로 감소되어지면 Blade 상호교환 절차가 시작되나 δD의 값이 Positive이고 새로운 잔류 Unbalace 값이 여전히 Tolerance이내이어야만 상호교환이 행해진다.

 

10.1.3 分布에 관한 Tolerance (Tolerance for Distribution)

주어진 여러 Blade들에 대해서 가장 좋은 분포와 가장 나쁜 분포가 어떤것인지 명백하지 않기 때문에 2개의 임의 배치형태, 즉 명백하게 좋은 분포와 나쁜 분포의 Blade 배치 형태를 결정하고 이들 값 사이에 상대적인 Tolerance를 나타내는 식을 결정하는 것이다.

Good Arrangement : Heaviest, Lightest, 2nd Heaviest, 2nd Lightest …

Bad Arrangement : 무게순으로 배열

D = Dbad + F(Dgood - Dbad)

F : Fractional Tolerance

D : Acceptable Distribution

* 분포의 계산이 필요한 이유는 Disc Rim에 균일한 부하를 받게하기 위함이다.

 

TRAC Mark INCOSYS