화력발전설비 위험도 평가를 통한 기기별 정비주기 예측

송기욱(Gee Wook Song),김범신(Bum Shin Kim),최우성(Woo Song Choi),박명수(Myung Soo Park) 대한기계학회 2013 大韓機械學會論文集A Vol.37 No.10

위험도 평가 기술은 주로 플랜트의 많은 운영설비 중 대형사고나 피해를 유발할 수 있는 위험설비를 선별하는 목적으로 개발되었다. 설비의 위험도를 평가하여 위험도의 크기에 따라 순위를 정하고 이 순위를 기준으로 정비자원을 투입하는 순서나 정비작업의 시급성을 판단한다. 위험도란 고장이 발생할 확률과 고장이 발생할 경우에 수반되는 파손피해의 곱으로 정의된다. 위험도 평가방법으로는 간단한 손상 및 고장 평가기법을 이용하여 기본적인 고장확률 데이터를 확보하고 정성적인 문진을 통해 이를 보완하는 준 정량적 방법이 많이 사용되고 있다. 본 논문에서는 준 정략적 평가를 이용하여 석탄화력발전소의 보일러설비에 대한 위험도 평가를 수행하고 이를 기반으로 설비 별차기 정비주기를 선정하였다. Risk-based inspection (RBI) is a well-known method that is used to optimize inspection activities based on risk analysis in order to identify the high-risk components of major facilities such as power plants. RBI, when implemented and maintained properly, improves plant reliability and safety while reducing unplanned outages and repair costs. Risk is given by the product of the probability of failure (POF) and the consequence of failure (COF). A semi-quantitative method is generally used for risk assessment. Semi-quantitative risk assessment complements the low accuracy of qualitative risk assessment and the high expense and long calculation time of quantitative risk assessment. The first step of RBI is to identify important failure modes and causes in the equipment. Once these are defined, the POF and COF can be assessed for each failure. During POF and COF assessment, an effective inspection method and range can be easily found. In this paper, the calculation of the POF is improved for accurate risk assessment. A modified semi-quantitative risk assessment was carried out for boiler facilities of thermal power plants, and the next maintenance schedules for the equipment were decided.

터빈설비의 정비이력을 이용한 고장확률 예측 및 정비주기 설정에의 응용

송기욱(Gee Wook Song),구재량(Jae Raeyang Koo),최우성(Woo Sung Choi) 대한기계학회 2010 大韓機械學會論文集A Vol.34 No.9

터빈설비 각 중요부품의 고장은 발전정지라는 큰 파급효과를 유발하며, 예기치 못한 고장으로 설비의 이용률이 감소하게 되면 막대한 경제적 손실이 발생한다. 현재 발전설비는 제작사에서 제시한 정비주기를 기준으로 보수적인 예방정비를 실시하고 있으나, 급변하는 경영환경에서 경쟁력을 유지하기 위해서는 신뢰도를 유지하면서 정비비용을 절감하는 신뢰도 기반 정비방법을 도입 해야 할 필요가 있다. 신뢰성 있는 정비주기를 선정하기 위해서는 설비의 고장이력에 대한 면밀한 분석을 통하여 고장확률을 예측해야 한다. 본 논문은 발전설비 중 터빈 각 부품들의 고장이력을 데이터베이스로 만들고, Weibull 함수를 이용하여 최적의 정비시점을 예측하며, 정비주기를 결정하는 방법에 대하여 연구하였다. The breakdown of any critical component of a turbine results in the outage of power plants. Unexpected failure decreases equipment utilization and causes enormous economic losses. Currently, we conduct conservative preventive maintenance for a maintenance period that is proposed by a vendor. In the rapidly changing business environment, reliability-based maintenance is required in order to remain competitive and reduce maintenance costs while maintaining the reliability of equipment. In order to determine an appropriate maintenance period for guaranteeing reliability, we must determine the failure probability by carefully analyzing the failure history of the equipment. In this study, we created a database of failure history for power-plant turbines, predicted the best repair time using the Weibull function, and investigated how the appropriate maintenance cycle can be determined.

RCM 기반 설비 고장 예측시스템

송기욱(Gee Wook Song),김범신(Bum Shin Kim),최우성(Woo Sung Choi) 대한기계학회 2010 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2010 No.4

발전소를 비롯한 각종 플랜트 설비는 많은 기계설비들로 구성되어 고장이 발생 하였을 경우 언제 어디에서 고장이 발생할지 알기가 쉽지 않으며 예기치 못한 고장으로 설비의 이용률이 감소하게 되면 막대한 경제적 손실이 발생한다. 화력발전소는 각종 계측센서를 설치하여 설비를 상시 감시하고 있으며, 경고발생 이전 지시치의 변화를 관찰하여 설비의 이상상태를 자동 감지하는 신호기반 고장 조기경보 시스템도 개발되고 있다. 그러나 고장경보 시스템은 설비로부터 이상 신호가 발생하는지는 알려주지만 고장원인과 중요도에 대한 정보는 제공하지 않는다. 본 연구에서는 고장분석 기능을 가지고 있는 RCM(Reliability Centered Maintenance)과 고장경보시스템을 연계 하여 설비의 이상신호로부터 고장원인과 정비방법에 대한 정보까지 제공해주는 고장예측시스템을 구축하고자 한다. Power plants consist of many components and equipments, It is hard for operator to know where and when equipments have trouble. Unexpected failure results to decrease availability of plant and to occur large economical Joss. Equipments of power plant are monitored all time by various sensors and instruments. But prevention of trouble is very difficult. Then, engineers are developing many kinds of failure alarm system that can find abnormal status of equipment Failure alarm system just informs abnormal condition of equipment. Operator can't know the cause of trouble and failure parts. This study, we have developed failure prediction system to supply cause of trouble and maintenance method.

저압터빈 최종단 블레이드 손상해석

송기욱(Gee Wook Song),최우성(Woo Sung Choi),김완재(Wan Jae Kim),정낭근(Nam Gun Jung) 대한기계학회 2012 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2012 No.5-2

화력발전소 위험도 평가를 통한 정비주기 예측

송기욱(Gee Wook Song),김범신(Bum Shin Kim),최우성(Woo Sung Choi),박명수(Myung Soo Park) 대한기계학회 2013 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2013 No.3

터빈설비의 정비이력을 이용한 고장확률 예측

송기욱(Gee Wook Song),구재량(Jae Raeyang Koo),최우성(Woo Sung Choi) 대한기계학회 2010 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2010 No.5

터빈설비 각 중요부품의 고장은 발전정지라는 큰 파급효과를 유발하며, 예기치 못한 고장으로 설비의 이용률이 감소하게 되면 막대한 경제적 손실이 발생한다. 현재 발전설비는 제작사에서 제시한 정비주기를 기준으로 보수적인 예방정비를 실시하고 있으나, 급변하는 경영환경에서 경쟁력을 유지하기 위해서는 신뢰도틀 유지하면서 정비비용을 절감하는 신뢰도 기반 정비방법을 도입해야 할 필요가 있다. 신뢰성 있는 정비주기를 선정하기 위해서는 설비의 고장이력에 대한 면밀한 분석을 통하여 고장확률을 예측해야 한다. 본 논문은 발전설비 중 터빈 각 부품들의 고장이력을 데이터베이스로 만들고, Weibull 함수를 이용하여 최적의 정비시점을 예측하며, 정비주기를 결정하는 방법에 대하여 연구하였다. A breakdown of each critical component of turbine results in outage of power plant. Unexpected failure decreases equipment utilization and occur the enormous economic losses. Currently, we conduct a conservative preventive maintenance based on maintenance period proposed by vendor. In a rapidly changing business environment, we should be introduced to the reliability-based maintenance in order to remain competitive and reduce maintenance costs while maintaining the reliability of the equipment. We should predict the probability of failure through a careful analysis of failure history on the equipment in order to select reliable maintenance period. In this paper, we created a database of failure history for power plant turbines, predicted the best repair time using Weibull function, and how to determine the maintenance cycle has been studied.

저압터빈 최종단 블레이드 손상해석

송기욱(Gee Wook Song),최우성(Woo Sung Choi),김완재(Wanjae Kim),정남근(Nam Gun Jung) 대한기계학회 2013 大韓機械學會論文集B Vol.37 No.12

증기터빈의 터빈 블레이드는 발전소 핵심설비 중 하나로, 로터의 디스크에 결합되어 회전함으로써 증기 에너지를 기계적 에너지로 변환시켜주는 역할을 하고 있다. 최근 터빈의 잦은 기동정지로 인해 블레이드 회전에 따른 원심하중이 반복적 작용하고 이에 따른 저압 증기터빈 최종단 블레이드의 손상이 자주 보고되고 있다. 본 논문에서는 터빈 블레이드에 발생되는 손상을 분석하여 블레이드에 발생되는 저주기 피로수명을 평가하였다. 증기터빈 최종단 블레이드의 균열발생 수명을 결정하기 위해 유한요소법으로 계산한 탄성응력에 Neuber’s rule을 적용하여 진변형율 진폭을 계산하였으며, 예측된 수명과 블레이드 실제 기동정지횟수가 잘 일치됨을 보였다. A steam turbine blade is one of the core parts in a power plant. It transforms steam energy into mechanical energy. It is installed on the rim of a rotor disk. Many failure cases have been reported at the final stage blades of a low-pressure (LP) turbine that is cyclically loaded by centrifugal force because of the repeated startups of the turbine. Therefore, to ensure the safety of an LP steam turbine blade, it is necessary to investigate the fatigue strength and life. In this study, the low cycle fatigue life of an LP steam turbine blade is evaluated based on actual damage analysis. To determine the crack initiation life of the final stage of a steam turbine, Neuber’s rule is applied to elastic stresses by the finite element method to calculate the true strain amplitude. It is observed that the expected life and actual number of starts/stops of the blade were well matched.

위험도 평가에 기반한 예측정비 시스템

송기욱(Gee Wook Song),김범신(Bum Shin Kim),최우성(Woo Sung Choi) 대한기계학회 2010 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2010 No.5

몬테카를로 시뮬레이션을 통한 노후 디젤발전설비 교체기준 고찰

박명수,송기욱,서상일,원동주,Park, Myungsoo,Song, Gee Wook,Seo, Sang Il,Won, Dong Ju 대한기계학회 2014 대한기계학회 논문집. Transactions of the KSME. C, 산업기술과 혁신 Vol.2 No.2

내륙의 주전력 공급계통과 단절되어 있는 도서지역은 대부분의 전력공급을 디젤발전설비가 담당하고 있다. 디젤발전설비는 특성상 예방정비 및 유지보수를 통해 사용수명을 연장시킬 수 있으나, 계속 사용에 따른 기계설비의 노후화 및 발전 효율 감소로 인해 운영비가 증가한다. 즉, 적기에 노후 발전설비를 교체할 경우 발전소 운영비용을 줄일 수 있다. 이에 본 연구에서는 디젤발전설비의 상태를 대표할 수 있는 지표를 도출하고, 몬테카를로 시뮬레이션을 이용하여 각 지표별 민감도 분석을 수행하고자 한다. 이를 통해 디젤발전설비의 현상태를 정량적으로 나타낼 수 있는 상태점수를 정의하고 이를 바탕으로 설비 교체의 기준을 마련하고자 한다. The diesel driven power generation facility provides most of electricity of island region where is isolated from the main land power supply system. It is possible to extend the life of diesel driven power generation facility by periodic maintenance. However, the long-term use of diesel driven power generation facility increases the operating cost due to aging hardware and reduced plant efficiency. In other words, on-time replacement of aging diesel driven power generation facility reduces plant operation cost. The purpose of this study presents major indicators to represent the characteristics of the diesel generator and conducts sensitivity analysis using Monte Carlo analysis. In addition, status core which indicates quantitatively the state of the diesel driven power generation facility is defined and prepare the replacement criteria based on the state score.

발전설비 최적 정비를 위한 독립형 위험도 평가 소프트웨어 개발

최우성(Woo Sung Choi),송기욱(Gee Wook Song),김범신(Bum Shin Kim),장성호(Sung Ho Chang),이상민(Sang Min Lee) 대한기계학회 2015 大韓機械學會論文集A Vol.39 No.11

위험도 평가 기술은 주로 플랜트의 많은 운영설비 중 대형사고나 피해를 유발할 수 있는 위험설비를 선별하는 목적으로 개발되었다. 현재 발전소에 설치되어 있는 설비관리시스템에는 초기 버전의 위험도 평가모듈이 설치되어 있으나 문진 위주로 구성되어 통계적 기법에 기반을 둔 고장 확률 평가보다는 평가자의 주관적인 판단에 따라 평가 결과가 좌우되었다. 또한 발전회사 서버에 기반하였기 때문에 평가자가 공간 및 시간의 제약을 받을 수 밖에 없고 현장 활용에 한계가 있었다. 본 논문에서는 문진 대신 해석적 분석을 이용한 기본 고장확률을 계산하고 현장 검사 결과 및 검사 효용도를 분석할 수 있는 독립형 위험도 평가 소프트웨어를 개발하였다. 독립형으로 현장 운용이 가능하며 최적 정비주기 예측 및 현장검사 결과에 대한 입출력 기능이 있기 때문에 정비에 직접 참여하는 현장 사용자뿐만 아니라 발전 설비의 수명연장 및 교체를 결정해야 하는 엔지니어에게 유용한 정보를 제공할 것이다. Risk-Risk-based inspection (RBI) has been developed in order to identify risky equipments that can cause major accidents or damages in large-scale plants. This assessment evaluates the equipment"s risk, categorizes their priorities based on risk level, and then determines the urgency of their maintenance or allocates maintenance resources. An earlier version of the risk-based assessment software is already installed within the equipment management system; however, the assessment is based on examination by an inspector, and the results can be influenced by his subjective judgment, rather than assessment being based on failure probability. Moreover, the system is housed within a server, which limits the inspector"s work space and time, and such a system can be used only on site. In this paper, the development of independent risk-based assessment software is introduced; this software calculates the failure probability by an analytical method, and analyzes the field inspection results, as well as inspection effectiveness. It can also operate on site, since it can be installed on an independent platform, and has the ability to generate an I/O function for the field inspection results regarding the period for an optimum maintenance cycle. This program will provide useful information not only to the field users who are participating in maintenance, but also to the engineers who need to decide whether to extend the lifecycle of the power machinery or replace only specific components.