GS Power - Power Plant Machine Conditioning Monitoring System

Author(s):
양승복 대리 - GS Power

Industry:
Energy/Power

Products:
Sound and Vibration Toolkit, LabVIEW, PXI/CompactPCI

The Challenge:
발전 설비 운용하는데 있어서 여러 가지 중요한 사항이 있으나 가장 중요한 것은 발전설비가 365일 24시간 안정적으로 역할을 수행하도록 하는데 있다. 이상과 같은 사항을 충족시키기 위해서 발전설비의 정확한 진단 및 이러한 진단을 기초로 유지보수는 무엇보다 중요하다 하겠다.

The Solution:
내쇼날인스트루먼트의 표준형 계측 시스템인 PXI 플랫폼을 도입하였으며, LabVIEW를 통하여 사용자 목적에 부합하는 유연한 개발이 가능하도록 프로그래밍 하였다.

요약 :
발전 설비 운용하는데 있어서 여러 가지 중요한 사항이 있으나 가장 중요한 것은 발전설비가 365일 24시간 안정적으로 역할을 수행하도록 하는데 있다. 이상과 같은 사항을 충족시키기 위해서 발전설비의 정확한 진단 및 이러한 진단을 기초로 유지보수는 무엇보다 중요하다 하겠다. 기존에는 VME Bus 기반의 독립 장비를 사용하여 주파수 분석 등 각종 분석을 통하여 발전 장비의 이상 유무를 판단하는데 이용을 하였다. 그러나 이러한 장비를 다루는 데는 특별한 기술이 요하고 획득된 데이터를 분석하는데도 많은 시간과 노력이 필요로 했다. 이러한 단점을 개선하고자 프로그램을 사용자 요구에 맞게 변경하고자 하였으나 Stand Alone 장비라는 특성 때문에 프로그램을 변경하는데 많은 애로 사항이 있었다. 이러한 단점을 개선하고자 내쇼날인스트루먼트의 표준형 계측 시스템인 PXI 플랫폼을 도입하였으며, LabVIEW를 통하여 사용자 목적에 부합하는 유연한 개발이 가능하도록 프로그래밍 하였다.

개발 배경 :
요약에서 언급한 내용을 충족시키기 위하여 개발 속도가 빠르면 사용자 정의가 가능한 Graphical 언어인 LabVIEW를 이용하여 개발하였다. 또한 LabVIEW 기반에서 사용할 수 있는 여러 toolkit 중 sound & vibration toolkit을 이용하여 configuration part 및 band power를 측정하는 부분에 있어서 더욱 개발 시간을 단축할 수 있었다.

본론 :

Hardware 구성
진동 센서에서 나오는 signal을 VME 기반의 stand alone 장비에 연결하여 기본적은 signal condition(Amplification & Filter) 과정을 거친다. 이상과 같이 컨디션된 신호를 PXI -4472에 연결하여 발전 설비의 진동 특성을 분석 및 저장한다.

Software 구성
Software 구성은 크게 Configuration, Signal Analysis, 그리고 Data Logging으로 구분된다.

Configuration
- Frequency Domain에서의 Interval인 Delta F를 입력한다.
- Channel Information에서 Sensor Sensitivity 및 가중치를 입력한다.
- Frequency range에서 분석 범위에 해당하는 주파수를 입력한다.
- Band에서 관심 범위의 band를 각각 입력한다.
- Time(주어진 시간 동안 주어진 Delta F 간격에서 Power Spectrum 및 FFT 후 가장 큰 값을 저장하기 위한 시간)을 입력한다.

그림 1. 모니터링 시스템의 초기 설정용 사용자 인터페이스

Signal Analysis
- Acquire Signal Graph에서 원신호를 Time Domain에서 표시
- Power spectrum 및 FFT한 결과를 그래프에 표시
- Magnitude는 mbar rms 값으로 표시
- Band Power에서 특정 주파수대(8-35, 32-80,70-700 Hz)의 에너지 성분들의 총합을 적산하여 표시
- MAG Peak 값과 PSP Peak 값을 에너지(mbar)의 순서대로 Table에 표시
- 각각의 Band Power 값의 Chart에 표시

그림. 2. 신호를 분석한 결과를 보여주는 사용자 인터페이스

Data Logging
데이터 저장은 크게 세가지를 저장하며 프로그램 실행 중간 중간에 저장 유무를 Control 할 수 있게 만들었다.
- 주어진 시간 동안 주어진 Delta F 간격에서 Power Spectrum 및 FFT 후 가장 큰 값을 저장
- Band Power 저장
- Mag Peak, PSP Peak 저장

그림 3. 데이터 로깅 결과를 나타내는 사용자 인터페이스

결론 및 솔루션 개발 후 얻게 된 이점 :
1. 윈도우 기반에서 유저가 원하는 User Interface로 성능 검사가 가능하고 원하는 양식으로 데이터 출력이 가능하게 되었다.
2. LabVIEW를 이용하여 개발시간을 획기적으로 줄였으며 특히 Sound Vibration Toolkit을 적적히 이용하여서 Sensor Configuration 및 Band Power 부분의 개발에서 많은 시간을 절약할 수 있었다.
3. 그래픽 기반의 언어인 LabVIEW를 사용하여 개발하였으므로, 사용방법이 용이하며 향후 업그레이드가 쉽게 가능해 졌다.
4. 지금까지 계측, 데이터 수집에 대한 정도가 미흡하고, 분석 시간이 많이 걸렸으나 LabVIEW의 사용으로 정확한 데이터수집 및 분석이 가능하였으며 향후 타제품으로의 검토가 필요하다고 판단된다. (온도 및 압력)
5. 모듈형 계측기의 특성상 채널확장에 많은 유리한 점이 있다.

Author Information:
For more information on this Case Study, contact:
양승복 대리
GS Power

Browse All Case Studies »