6.7 보정 발란싱

Compromise Balancing

 

6.7.1 熱的 敏感度 (Thermal Sensitivity)

열적 민감도란 부하, 증기조건, 물이나 증기 밀봉상태 조정, 계자전류, Cold Gas 온도와 압력 및 베어링 오일 입구온도 등과 같은 운전조건의 변화에 의한 진동의 많은 변화를 설명하는데 사용되는 용어이다. 만일 운전조건의 변화로 인해 1×RPM 진동성분이 60 ㎛ 이상 변화하면 열적 민감도에 대해 고려해야하며 이 벡터 변화를 열적벡터(Thermal Vector)라 한다.

그러나 새 발전기의 경우 시운전 초기 단계에 무부하와 전부하 사이에 60~80 ㎛의 벡터 변화는 있을 수 있는 경우이므로 열적 민감도와 혼동해서는 않된다. 이 벡터 변화는 통상적으로 로터의 구성품 즉 Field Copper, Retaning Ring 등의 제자리 잡기와 여자 전류가 처음으로 가압되고 증가될 때 Field Forging의 열적 안정 때문에 발생한다.

터빈과 발전기 로터의 열적 민감도의 주요원인은 다음과 같다.

① 축의 열에의한 민감도

② Shaft Bore내의 물이나 기름의 유입

③ 회전체 부품간의 불균일한 열전달

④ Wheel의 이완 및 Bushing의 고착

⑤ Buchet 등 부품의 이완 및 조립불량

⑥ 비대칭형의 Ventilation

⑦ 계자권선의 단락

이들 원인의 대부분은 로터의 원주둘레의 온도 변화를 초래하여 로터를 휘게하고 진동을 초래한다고 일반적으로 믿고 있다. 열적 민감도의 원인은 하나의 운전변수를 동시에 변화시킴으로써 구할 수 있다.

특히 발전기 용량이 500 MVA를 초과하는 발전기 로터는 2차 모드와 3차 모드 사이에서 운전되므로 축 굽힘 및 다른 원인들에 의해 동상의 불평형 민감도(In-Phase Unbalanced Sensitivity)가 증가한다. 그러므로 기존의 기계적 불평형과 더불어 열적 및 전자기적인 불평형에 대한 발란싱이 필요하다.

6.7.2 折衷 발란싱 節次 (Compromise Balancing Procedure)

열적 민감도가 높은 발전기와 같은 경우 전부하에 걸쳐 진동치가 허용치 이내에 들도록하는 Weight Balance를 절충 발란싱이라 한다. 그림 3-44에 예를 들어 절충 발란싱 절차를 설명한다.

그림 3-44 보정 발란싱의 예

 

① 정격속도에서의 무부하, 25%, 50%, 75%, 100% 부하시의 진동진폭 및 위상값을 전 베어링, 커플링 및 Collector Ring에서 취한다. 또한 무효전력, 여자전류, 발전기 Cold Gas 온도 및 압력, 계자온도, 베어링 오일의 입출구 온도 등을 기록한다. 베어링 오일의 입구온도, 발전기 Cold Gas 온도 및 압력은 전부하 범위내에서 일정하게 유지되도록 한다.

② 각 베어링에서의 진동치를 Polar Graph에 그린다. 그림 3-44의 예에서 OA(40 ㎛∠330°)는 무부하시의 진동치이고 OB(116 ㎛∠309°)는 전부하에서 발전기 베어링의 진동치이다.

③ 무부하와 전부하시의 진동 벡터 끝을 연결한 열적 불평형 벡터 AB(40 ㎛∠300°)를 그래프상에서 구한다.

④ 발전기 로터의 Balance Sensitivity를 구하기 위하여 Fan Ring에 600 gr∠180°의 Static Pair Weight를 단다.

⑤ 발전기를 기동하여 무부하 상태에서의 진동치인 OC(104 ㎛∠720°)를 취한다. 이때 ①항에서 언급한 모든 변수들을 일정하게 유지 시킨다.

⑥ 벡터 AC(60 ㎛∠90°)는 Static Pair Weight에 의한 효과 벡터이다.

⑦ 그래프 상에서 0를 통과하며 벡터 AB와 크기가 같고 평행한 벡터 DE를 그린다. 이때 0는 벡터 DE의 중앙점이다.

⑧ 무부하시의 진동벡터 OA가 새로운 위치인 OD로 이동되도록 일면 발란싱 절차대로 시행한다. ∠DAC=44°이므로 180°에 달았던 Static Pair Weight를 반시계 방향으로 44° 이동한 224°(180° + 44°)로 옮기면 된다. 또한 달아야 할 무게는 벡터 AD가 38 ㎛이므로 600 grAD/AC = 600 gr38 ㎛/60 ㎛ = 380 gr만 달면 된다.

⑨ Static Pair의 Trial Weight를 떼고 380 gr을 224°에 달면 무부하시의 진동은 OD가 된다. 이와 같이 발란싱은 원하는 위치로 이동시킬 수 있다. 물론 이 경우 전부하시의 진동은 OE(40 ㎛∠300°)가 될 것이다. 따라서 전부하에 걸쳐 진동은 허용치 이내에 있게된다.

 

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