JP6293650B2 - 高圧タービンの水圧試験装置及び水圧試験方法 - Google Patents

Description

本発明は、高圧タービンの水圧試験装置及び水圧試験方法に係り、より詳しくは、蒸気タービンのロータを囲むケーシングの構造的な安全性をテスト又は点検する高圧タービンの水圧試験装置及び水圧試験方法に関する。

一般に、蒸気タービンは、ボイラー、ＨＲＳＧ（Ｈｅａｔ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ Ｓｔｅａｍ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）、原子炉のような蒸気発生機で生じた高温・高圧の蒸気を、タービン羽根に衝突させて、その衝撃作用又は反動作用で軸を回転させる構造からなる。
蒸気タービンは、蒸気を供給する主蒸気配管（ｓｔｅａｍ ｉｎｌｅｔ ｐｉｐｅ）と、蒸気によって回転される回転体（ｒｏｔｏｒ ＆ ｂｌａｄｅ）を囲む高圧ケーシング（ｈｉｇｈ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｃａｓｉｎｇ）と、最終段ブレード（ｌａｓｔ ｓｔａｇｅ ｂｌａｄｅ、ＬＳＢ）と固定体（ｄｉａｐｈｒａｇｍ）を囲む低圧ケーシング（ｌｏｗ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｃａｓｉｎｇ）などから構成されている。
また、高圧ケーシングには、高温・高圧の蒸気が流入できるように、主蒸気インレット（ｍａｉｎ ｓｔｅａｍ ｉｎｌｅｔ）が連結され、主蒸気インレットの連結のために、主蒸気入口が形成されている。
このような高圧ケーシングは、内圧（ＨＰ）と真空圧（ＬＰ）とを保持する圧力容器であり、内部の部品を支持及び保護する構造物である。また、主蒸気配管から排出された蒸気を、復水器に案内する。

このため、高圧ケーシングには、主蒸気配管、複数の高圧インレット（ＨＰ ｉｎｌｅｔ）などに対応する複数の供給孔などが形成されている。
このような高圧ケーシングは、高温・高圧の運転条件で使われるので、厚い鋳造品に形成され、上ケーシングと下ケーシングとが締結される構造からなっている。
また、高圧ケーシングは、高温・高圧条件で使われるので、運転圧力の１．５倍程度の圧力にも耐えられる強度（構造）を有するか確認するため、水圧試験を行っている。
このような高圧ケーシングの水圧試験は、上ケーシングと下ケーシングの開放した供給孔に円筒状の密閉部材（又は、シリンダ）を挟んで固定し、これらの密閉部材が抜けないように、上下ケーシングの間に複数のパイプを固定する。
すなわち、パイプは、供給孔、つまり、主蒸気インレット（ｍａｉｎ ｓｔｅａｍ ｉｎｌｅｔ）が形成された上下ケーシングの間に支持固定される。

また、上下ケーシングの内部には、測定しようとする水圧によって、複数の空間に区画される円板状のプレートが固定される。プレートは、それぞれ、異なる水圧で測定しようとする空間を形成するために固定されるものである。
このように区画された空間（チャンバ）には、水を供給して、漏水、気密、圧力に耐えるか否かなどを確認する。
このような複数の供給孔（ｍａｉｎ ｓｔｅａｍ ｉｎｌｅｔ）には、密閉部材（又は、シリンダ）を固定して閉塞した後、約２５０ｋｇｆ／ｃｍ^２で水圧試験を行う。

例えば、特許文献１には、高圧タービン用水圧テスト装置が開示されている。
特許文献１の高圧タービン用水圧テスト装置は、ケースの内部に複数のプレートが互いに所定間隔をもって設けられ、このプレート間に形成されたチャンバに用水を供給して、水圧テストを行う高圧タービン用水圧テスト装置であって、前記用水の供給が難しい該当チャンバに、外部から用水が供給されるようにプレートを貫通する第１の用水供給ホースと、前記用水の供給が難しい該当チャンバのプレートに、一側チャンバを介して用水が供給されるように、ケースから貫通連結される第２、３の用水供給ホースと、前記用水の供給が難しい該当チャンバに存在する空気が外部に排出されるように、連通して連結されてプレートを貫通する第１、２のエア排出ホースと、前記用水の供給が難しい該当チャンバと連通状態で連結されて、空気が外部に排出されるように、ケースに貫通する第３のエア排出ホースとからなっている。

しかし、従来技術による高圧タービン用水圧テスト装置は、供給孔を密閉する密閉部材が個別に供給孔を密閉できず、上下ケーシング内に密閉部材を固定するパイプを更に固定しなければならない。このようなパイプは、長さが３〜４ｍと長く、重いため、作業期間が増えるという問題点があった。
また、水圧テストの途中で、ケーシング内のパイプが倒れて密閉部材を固定できず、水圧試験の結果が正しくなく、また、倒れたパイプを再固定するために、上下ケーシングを分離して再組立てなければならないので、作業期間が増えるという問題点があった。
更に、水圧テストの途中で、ケーシング内のパイプが動いて、密閉部材を動かすことになり、これにより、水圧テストゾーンの水圧が一定でなく変動して、水圧試験の信頼性に影響を及ぼすことがあった。

大韓民国実用新案登録番号第２０−０３４２８３９号（２００４． ２． １０． 登録） 特開２０１０−１２７２２４号公報

本発明は、前記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、高圧タービンの上下ケーシングの間に、密閉部材の固定のためのパイプを固定しなくても、上下ケーシングの供給孔を密閉して、水圧試験を行うことができる高圧タービンの水圧試験装置及び水圧試験方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、上下ケーシングの供給孔を簡便に個別に密閉して水圧試験を行う高圧タービンの水圧試験装置及び水圧試験方法を提供することである。
本発明の更に他の目的は、ボルトの締結だけで上下ケーシングの供給孔を密閉して、水圧試験を行う高圧タービンの水圧試験装置及び水圧試験方法を提供することである。

本発明による高圧タービンの水圧試験装置は、高圧タービンの上下ケーシングに溝部が形成された複数の供給孔と、前記複数の供給孔に挟み込み方式で結合されて、前記複数の供給孔を密閉する密閉部材と、を含み、前記密閉部材は、前記供給孔を密閉するＯ−リング組立体と、前記Ｏ−リング組立体の上面に装着し、前記供給孔の溝部に挟まれる挟み板材と、前記Ｏ−リング組立体と前記挟み板材とを固定する固定板材と、を含み、前記Ｏ−リング組立体は、前記供給孔の内周面に対応する表面を有する本体と、前記本体の外面に挟まれたＯ−リングと、を含み、前記Ｏ−リング組立体の前記本体の一面中央には、前記Ｏ−リング組立体を前記供給孔に挿入するための工具が結合される固定孔が形成され、前記挟み板材は、前記Ｏ−リング組立体の長さ方向軸を中心に、互いに対称形状を有した少なくとも２つの分割片を含み、当該分割片の円弧部が前記供給孔の溝部に挟まれて固定され、前記Ｏ−リング組立体、前記挟み板材、及び前記固定板材には、複数のボルト孔が形成されていることを特徴とする。

前記供給孔の内周面には、前記挟み板材によって支持された面に対応する前記Ｏ−リング組立体の他面を支持する段差が形成されることを特徴とする。

前記挟み板材は、前記Ｏ−リング組立体の上面に対応する形状を有する単一材料を、前記Ｏ−リング組立体の長さ方向軸を中心に、等角度で分割する形態で構成された少なくとも２つの分割片を含むことを特徴とする。

前記挟み部材の分割片のそれぞれは、三角状に配置された複数のボルト孔を含み、前記Ｏ−リング組立体及び前記固定板材には、前記分割片に形成された前記ボルト孔に対応する複数のボルト孔が形成されることを特徴とする。

本発明による高圧タービンの水圧試験方法は、請求項１乃至４に記載の高圧タービンの水圧試験装置に適用される高圧タービンの水圧試験方法であって、（ａ）上下ケーシングの供給孔に、Ｏ−リング組立体を挟み込む段階と、（ｂ）前記Ｏ−リング組立体がずれないように、前記供給孔の溝部に複数に分割された挟み板材を挟み込む段階と、（ｃ）前記挟み板材の一面に、円板からなる固定板材を挟み込む段階と、（ｄ）前記固定板材の一面において、前記挟み板材、及びＯ−リング組立体が一体に固定されるように、ボルトを締結する段階と、（ｅ）上下ケーシングの内部に水を満たして、水圧試験を行う段階と、を含むことを特徴とする。

前記（ａ）段階において、前記Ｏ−リング組立体に形成された固定孔に工具を結合し、前記工具を用いて、前記Ｏ−リング組立体を前記供給孔に挿入することを特徴とする。

前記（ｂ）段階において、前記挟み板材は、前記供給孔の中央から外側に拡張した溝部に向けて移動されることを特徴とする。

前記分割された挟み板材は、前記Ｏ−リング組立体の長さ方向軸を中心に、互いに対称形状を有することを特徴とする。

本発明による高圧タービンの水圧試験装置によると、上ケーシングと下ケーシングの供給孔にそれぞれ、密閉部材を固定して、簡便に水圧試験を行うことができ、水圧試験による密閉部材の結合及び分離を容易にすることができ、従来とは異なり、密閉部材を供給孔に固定するために、ケーシング内に３〜４ｍのパイプを取り扱って固定しなくても済むので、水圧試験による作業時間を短縮することができるという効果が得られる。
また、密閉部材の固定を、ケーシング間のパイプに依存せず、各供給孔を個別に密閉することで、水圧試験において、均一な水圧を保持することができ、水圧試験結果の信頼性が向上するという効果が得られる。

図１は、本発明の望ましい実施例による高圧タービンの水圧試験装置を示す分解斜視図である。 図２は、本発明の望ましい実施例による高圧タービンの水圧試験装置を示す分解斜視図である。 ａは、本発明の望ましい実施例による水圧試験装置が、高圧タービンケーシングに設けられた状態を示す断面図であり、ｂは、ａにおけるＡ部の拡大図である。 図４は、本発明の望ましい実施例による水圧試験装置が、高圧タービンケーシングに設けられた状態を示す断面図である。 図５は、本発明の望ましい他の実施例による高圧タービンの水圧試験装置を示す分解斜視図である。 図６は、本発明の望ましい実施例による水圧試験装置の固定方法を示す工程図である。

以下、本発明の望ましい実施例による高圧タービンの水圧試験装置を、添付の図面を参照して詳述する。
図１は、本発明の望ましい実施例による高圧タービンの水圧試験装置を示す分解斜視図であり、図２は、本発明の望ましい実施例による高圧タービンの水圧試験装置を示す分解斜視図である。
本発明の高圧タービンの水圧試験装置は、高圧タービンの上下ケーシングに溝部５１が形成された複数の供給孔５０と、前記複数の供給孔５０が密閉するように、供給孔５０に挟み込み方式で固定される密閉部材６０とを含む。
図１に示すように、高圧タービンは、内部にロータ（図示せず）などを支持するために、上ケーシング５２と下ケーシング５３とからなっている。これらの上ケーシング５２及び下ケーシング５３には、主蒸気配管（図示せず）などから高圧の蒸気などが流入又は排出されるように、複数の供給孔５０が複数形成されている。

このような供給孔５０が形成された部分は、上ケーシング５２又は下ケーシング５３の外部に突設される。また、供給孔５０が形成された部分の厚さは、上ケーシング５２又は下ケーシング５３の他の厚さよりも厚く形成される。
図３ａは、本発明の望ましい実施例による水圧試験装置が、高圧タービンケーシングに設けられた状態を示す断面図であり、図３ｂは、図３ａにおけるＡ部の拡大図であり、図４は、本発明の望ましい実施例による水圧試験装置が、高圧タービンケーシングに設けられた状態を示す断面図である。
図３ａ、図３ｂ、及び図４に示しているように、供給孔５０の内面には、供給孔５０の径よりも大径の溝部５１が形成される。
溝部５１は、供給孔５０の径よりも大径に形成され、溝部５１には密閉部材６０の挟み板材６５が挟まれるように、一定の厚さで形成される。

また、供給孔５０には、供給孔５０を密閉する密閉部材６０が固定される。図１乃至図４に示しているように、密閉部材６０は、供給孔５０を密閉するＯ−リング組立体６１と、Ｏ−リング組立体６１を安定して固定する挟み板材６５と、挟み板材６５の上面に固定される固定板材６７とを含む。
Ｏ−リング組立体６１は、供給孔５０とほぼ同じ径で一定の長さを有する本体６２と、本体６２の外面に固定されるＯ−リング６３とを含む。すなわち、本体６２は、供給孔５０を密閉するために、一定の長さを有する円筒状からなっている。
本体６２の外面には、少なくとも１以上のＯ−リング６３が固定される。このようなＯ−リング６３は、本体６２の外面に固定されて、本体６２と供給孔５０との間に隙間が生じないようにする。すなわち、Ｏ−リング６３は、供給孔５０を密閉させる。

本体６２の上面には、複数のボルト孔６４が形成され、これらのボルト孔６４は、一定の形状に配置される。複数のボルト孔６４は、例えば、略三角状をなすように配置される。
ボルト孔６４は、円形の本体６２を十字状に４分割し、これらの区画された領域の各縁に対応するように、複数のボルト孔６４が三角状に配置される。これと共に、本体６２の上面中央には、固定孔６４ａが形成される。固定孔６４ａは、Ｏ−リング組立体６１を供給孔５０に挟み込むことにおいて、適正の深さで挟む込むようにし、且つ、水圧試験の完了後、Ｏ−リング組立体６１を取り出すための工具７０を固定する。すなわち、固定孔６４ａは、一定の長さを有する工具７０、例えば、ボルト（図示せず）などが締結されるようにする。工具７０は、作業者がＯ−リング組立体６１を供給孔５０に挿入する作業を容易にする。工具７０は、ボルトの他に、様々な形態でもよく、それにより、固定孔６４ａの形状が様々に変形できる。

供給孔５０の内周面には、Ｏ−リング組立体６１の本体６２を支持する段差（５５、図３参照）が形成される。段差５５は、挟み板材６５によって支持される本体６２の一面６２ａに対向する他面６２ｂを支持する。
挟み板材６５は、少なくとも２つの分割片６５ａを含む。挟み板材６５は、Ｏ−リング組立体６１の本体６２の上面とほぼ対応する形状を有する単一材料を、等角度で少なくとも１回分割した形態で構成することができる。
挟み板材６５の分割片６５ａは、Ｏ−リング組立体６１の長さ方向軸（Ｖ）を中心に、ほぼ対応する形状を有する。このような構成により、水圧に対して、Ｏ−リング組立体６１をほぼ均一に支持することができる。

本発明の１実施例として、挟み板材６５は、円形を等角度で４分割した形状からなり、それぞれの挟み板材６５は、供給孔５０の溝部５１に挟まれるように形成される。これに、挟み板材６５は、４個に分割された片からなり、これらの挟み板材６５には、本体６２のボルト孔６４に対応する複数のボルト孔６６が形成される。
また、固定板材６７は、一定の厚さを有する円形板に形成され、固定板材６７にも、本体６２のボルト孔６４、及び挟み板材６５のボルト孔６６に対応するボルト孔６８が形成される。
これと共に、Ｏ−リング組立体６１、挟み板材６５、固定板材６７を一体に固定するボルト６９を設ける。

図５は、本発明の望ましい実施例による高圧タービンの水圧試験装置を示す分解斜視図である。
図５に示している高圧タービンの水圧試験装置は、密閉部材６０の他の実施例を示すものであって、挟み板材６５の形状だけが異なっており、Ｏ−リング組立体６１、固定板材６７は、同一であるので、これに関する説明は、省略する。
挟み板材６５は、円形を等角度で２分割した形状からなり、これらの挟み板材６５には、複数のボルト孔６６が形成される。また、Ｏ−リング組立体６１及び固定板材６７のボルト孔６４、６８は、挟み板材６５のボルト孔６６と同じに形成される。

次に、本発明の望ましい実施例による高圧タービンの水圧試験装置の結合関係を、詳細に説明する。
図１乃至図５に示しているように、上ケーシング５３と下ケーシング５４には、主蒸気配管（図示せず）などと連結される供給孔５０が複数形成されている。これらの供給孔５０には、供給孔５０の径よりも大径の溝部５１を形成する。
また、密閉部材６０は、供給孔５０とほぼ同じ径を有する円筒状に形成された本体６２を設け、本体６２の外面には、複数のＯ−リング６３を固定する。このようなＯ−リング６３を固定するために、本体６２には、Ｏ−リング６３が挟まれる溝部が形成されている。
このように本体６２の外面に複数のＯ−リング６３を挟んで、Ｏ−リング組立体６１を設ける。
また、本体６２の上面には、円形を仮想の中心線に４分割又は２分割して、分割されたそれぞれの領域に複数のボルト孔６４を形成する。これらのボルト孔６４は、それぞれ分割された領域に最小３個形成し、これらのボルト孔６４が略三角状をなすように配置される。

すなわち、ボルト孔６４は、挟み板材６５と固定板材６７とを一体に固定する。
更に、本体６２の一面中央には、Ｏ−リング組立体６１を供給孔５０に着脱するための固定孔６４ａを形成し、固定孔６４ａには、工具７０、例えば、ボルトなどが締結されるようにネジ山（図示せず）を形成する。
挟み板材６５は、４つの片又は２つの片からなり、これらの分割された複数の片を合わせると、円形をなすように等角度で分割されている。これは、挟み板材６５を供給孔５０の溝部５１に容易に挟み込むようにするためである。
また、固定板材６７は、一定の厚さを有する円板に形成される。固定板材６７は、本体６２のボルト孔６４、及び挟み板材６５のボルト孔６７に対応して、ボルト孔６８を形成する。
これらのボルト孔６４、６６、６８はいずれも、対応した位置に形成され、ボルト孔６４、６６、６８に締め付けられる複数のボルト６９を設ける。

次に、図６を参照して、本発明の望ましい実施例による高圧タービンの水圧試験方法を詳細に説明する。
図１乃至図５に示しているように、タービンが装着される上ケーシング５２と、下ケーシング５３とは、互いに密着した状態で組み立てられ、これらの上ケーシング５２と下ケーシング５３との間には、パッキンなどの密閉部材（図示せず）が固定される。

これらの上ケーシング５２と下ケーシング５３との供給孔５０には、それぞれ、密閉部材６０を挟んで固定される。このような密閉部材では、Ｏ−リング６３が固定した本体６２を、供給孔５０に挟み込む（Ｓ１０）。
本体６２は、その一面が溝部５１に位置するように挟まれる。このようなＯ−リング組立体６１の着脱、すなわち、供給孔５０への挟み込み、又は供給孔５０からの分離は、固定孔６４ａに、工具７０、例えば長さの長いボルトなどを締結して、適正の深さで挟み込むことによって行われる。
ついで、Ｏ−リング組立体６１の上面、すなわち、供給孔５０の溝部５１には、挟み板材６５を挟み込んで固定する（Ｓ２０）。

Ｏ−リング組立体６１の上面は、図２を基準として説明することにし、以下では、説明の便宜のために、‘上面’又は‘下面’は、図２を基準にする。
挟み板材６５は、等角度で複数分割されているので、供給孔５０に挟み込んだ後、溝部５１の内面に密着して固定する。ここに、挟み板材６５の円弧部は、溝部５１に挟まれて固定される。
また、挟み板材６５の上面には、円板からなる固定板材６７が密着するように、供給孔５０に挟み込む（Ｓ３０）。
このような固定板材６７、挟み板材６５、及びＯ−リング組立体６１は、、一定の長さのボルト６９で締結して（Ｓ４０）一体組み立てされる。
即ち、、ボルト６９は、Ｏ−リング組立体６１、挟み板材６５、固定板材６７を一体に固定する。
一方、上ケーシング５２及び下ケーシング５３には、所定の位置にホース（図示せず）を介して水が供給されて、ケーシング５２、５３内には水が満たされ、水圧試験が行われる。
このような水圧試験によって、ケーシング５２、５３は、高温・高圧の運転条件でも、漏水の発生有無、気密状態、圧力による構造的な強度などを点検（確認）することができる。
また、水圧試験が完了した後は、ボルト６９を取り外してから、固定板材６７、挟み板材６５を分離し、Ｏ−リング組立体６１の固定孔６４ａに工具７０、例えば、長さが相対的に長いボルトなどを用いて、Ｏ−リング組立体６１を供給孔５０から分離する。

以上、発明を前記実施例により具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々に変更可能なことは勿論である。

５０ 供給孔
５１ 溝部
５２、５３ ケーシング
６０ 密閉部材
６１ Ｏ−リング組立体
６２ 本体
６４、６６、６８ ボルト孔
６４ａ 固定孔
６５ 挟み板材
６５ａ 分割片
６７ 固定板材 ６９ ボルト
７０ 工具

Claims (8)

1. 高圧タービンの上下ケーシングに溝部が形成された複数の供給孔と、
   前記複数の供給孔に挟み込み方式で結合されて、前記複数の供給孔を密閉する密閉部材と、を含み、
   前記密閉部材は、前記供給孔を密閉するＯ−リング組立体と、前記Ｏ−リング組立体の上面に装着し、前記供給孔の溝部に挟まれる挟み板材と、前記Ｏ−リング組立体と前記挟み板材とを固定する固定板材と、を含み、
   前記Ｏ−リング組立体は、前記供給孔の内周面に対応する表面を有する本体と、前記本体の外面に挟まれたＯ−リングと、を含み、
   前記Ｏ−リング組立体の前記本体の一面中央には、前記Ｏ−リング組立体を前記供給孔に挿入するための工具が結合される固定孔が形成され、
   前記挟み板材は、前記Ｏ−リング組立体の長さ方向軸を中心に、互いに対称形状を有した少なくとも２つの分割片を含み、当該分割片の円弧部が前記供給孔の溝部に挟まれて固定され、
   前記Ｏ−リング組立体、前記挟み板材、及び前記固定板材には、複数のボルト孔が形成されていることを特徴とする高圧タービンの水圧試験装置。
   
2. 前記供給孔の内周面には、前記挟み板材によって支持された面に対応する前記Ｏ−リング組立体の他面を支持する段差が形成されることを特徴とする請求項１に記載の高圧タービンの水圧試験装置。
   
3. 前記挟み板材は、前記Ｏ−リング組立体の上面に対応する形状を有する単一材料を、前記Ｏ−リング組立体の長さ方向軸を中心に、等角度で分割する形態で構成された少なくとも２つの分割片を含むことを特徴とする請求項１に記載の高圧タービンの水圧試験装置。
   
4. 前記挟み部材の分割片のそれぞれは、三角状に配置された複数のボルト孔を含み、前記Ｏ−リング組立体及び前記固定板材には、前記分割片に形成された前記ボルト孔に対応する複数のボルト孔が形成されることを特徴とする請求項３に記載の高圧タービンの水圧試験装置。
   
5. 請求項１乃至４に記載の高圧タービンの水圧試験装置に適用される高圧タービンの水圧試験方法であって、
   （ａ）上下ケーシングの供給孔に、Ｏ−リング組立体を挟み込む段階と、
   （ｂ）前記Ｏ−リング組立体がずれないように、前記供給孔の溝部に複数に分割された挟み板材を挟み込む段階と、
   （ｃ）前記挟み板材の一面に、円板からなる固定板材を挟み込む段階と、
   （ｄ）前記固定板材の一面において、前記挟み板材、及びＯ−リング組立体が一体に固定されるように、ボルトを締結する段階と、
   （ｅ）上下ケーシングの内部に水を満たして、水圧試験を行う段階と、を含むことを特徴とする高圧タービンの水圧試験方法。
   
6. 前記（ａ）段階において、前記Ｏ−リング組立体に形成された固定孔に工具を結合し、前記工具を用いて、前記Ｏ−リング組立体を前記供給孔に挿入することを特徴とする請求項５に記載の高圧タービンの水圧試験方法。
   
7. 前記（ｂ）段階において、前記挟み板材は、前記供給孔の中央から外側に拡張した溝部に向けて移動されることを特徴とする請求項５に記載の高圧タービンの水圧試験方法。
   
8. 前記分割された挟み板材は、前記Ｏ−リング組立体の長さ方向軸を中心に、互いに対称形状を有することを特徴とする請求項５に記載の高圧タービンの水圧試験方法。
   

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