KR100876675B1 - 발전기 교체용 갠트리 크레인 및 이를 이용한 발전기교체방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발전기 스테이터와 같은 대중량의 물체를 승강 및 자체 회전 가능한 구조로 이루어져, 작업공정을 간단히 하고, 이에 따라 교체 작업시간 및 비용을 줄이며, 작업환경을 개선시킨 발전기 교체용 갠트리 크레인에 관한 것으로, 레일을 따라 수평이동 가능하게 설치되는 다리부를 구비한 본체프레임; 상기 본체프레임의 상부에 배치되는 것으로서, 승강용모터에 의해 회전되는 적어도 하나의 드럼을 구비한 호이스트부; 상기 호이스트부의 하부에 배치되는 상부빔; 상기 드럼과 상부빔을 연결하는 것으로, 상기 드럼의 회전에 의해 상기 상부빔을 상기 호이스트부로부터 승강시키는 와이어; 상기 상부빔의 하부에 배치되며, 상기 발전기와 연결되는 하부빔; 상기 상부빔에 설치되어 상기 하부빔을 회전시키도록 동력을 제공하는 회전용모터; 내륜과 외륜을 구비하여 상기 상부빔과 하부빔 사이를 연결하며, 상기 내륜의 내주면 또는 상기 외륜의 외주면이 상기 회전용모터 축에 결합된 피니언기어와 치합되는 선회베어링;을 구비하는 것을 특징으로 한다.

갠트리 크레인, 발전기, 스테이터

Description

발전기 교체용 갠트리 크레인 및 이를 이용한 발전기 교체방법{Gantry crane for replacing generator and method of replacing generator thereof}

본 발명은 발전기 교체용 갠트리 크레인 및 이를 이용한 발전기 교체방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 발전기 스테이터와 같은 대중량의 물체를 승강 및 자체 회전 가능한 구조로 이루어져, 작업공정을 간단히 하고, 이에 따라 교체 작업시간 및 비용을 줄이며, 작업환경을 개선시킨 발전기 교체용 갠트리 크레인에 관한 것이다.

일반적으로, 갠트리 크레인(Gantry crane)은 받침장치가 달린 대형 크레인으로 문(門) 또는 다리 형상으로 이루어지며, 하부에 레일(rail)을 장치하고 상기 레일 상부에서 이동한다.

한편, 발전소 등에 설비되는 대용량 발전기 조립체는 다수의 터빈(Turbin)들과 스테이터(Stator) 등이 일렬로 배치되어 터빈빌딩을 이루고 있다. 상기 터빈 및 스테이터들은 지상으로부터 약 25m ~ 40m 높이에 위치되어 있다. 특히, 상기 스테이터는 보통 20년 ~ 30년을 주기로 주기적인 교체가 요구되는 것이다.

종래의 발전기 교체용 갠트리 크레인은 스테이터와 같은 하역물을 지상에 위 치하여 교체작업 또는 유지보수가 이루어지는 출입구(Un-loading bay)까지 이송시키고, 수직으로 승하강시키는 역할을 수행하였다. 상기 스테이터는 대략 350톤 내외의 큰 중량을 갖는 것이기 때문에, 발전기 교체용 갠트리 크레인은 인양 작업이 난해하고 안정성이 매우 중요시되는 것이다.

하지만, 종래의 발전기 스테이터를 교체 또는 유지보수 하는 작업은 발전기 스테이터를 건물 내에서 레일을 통해 수평 이송시키고 건물의 출입구측 폭과 길이에 맞추어 회전시키는 공정이 필요하였다. 이때, 스테이터를 회전시키기 위한 턴테이블과 같은 별도의 회전수단이 필요하게 된다.

따라서, 별도의 회전수단에 소요되는 제반비용이 증가되고, 스테이터를 회전수단에 하역한 후 회전시키고, 다시 스테이터를 상승시켜 다음 작업이 진행되어야 하므로 작업시간 및 비용이 증대하게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 대중량의 발전기 스테이터를 자체 회전시키되 큰 중량을 충분히 견디면서 회전되는 구조로 구현되어, 매우 안정적이고, 발전기 교체작업의 제반비용이 획기적으로 감소되며, 교체작업 시간을 단축시킬 수 있는 발전기 교체용 갠트리 크레인을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 발전소의 발전기 교체에 사용되는 발전기 교체용 갠트리 크레인에 있어서, 레일을 따라 수평이동 가능하게 설치되는 다리부를 구비한 본체프레임; 상기 본체프레임의 상부에 배치되는 것으로서, 승강용모터에 의해 회전되는 적어도 하나의 드럼을 구비한 호이스트부; 상기 호이스트부의 하부에 배치되는 상부빔; 상기 드럼과 상부빔을 연결하는 것으로, 상 기 드럼의 회전에 의해 상기 상부빔을 상기 호이스트부로부터 승강시키는 와이어; 상기 상부빔의 하부에 배치되며, 상기 발전기와 연결되는 하부빔; 상기 상부빔에 설치되어 상기 하부빔을 회전시키도록 동력을 제공하는 회전용모터; 내륜과 외륜을 구비하여 상기 상부빔과 하부빔 사이를 연결하며, 상기 내륜의 내주면 또는 상기 외륜의 외주면이 상기 회전용모터 축에 결합된 피니언기어와 치합되는 선회베어링;을 구비하는 것을 특징으로 하는 발전기 교체용 갠트리 크레인을 제공한다.

본 발명에 따른 발전기 교체용 갠트리 크레인은 대중량의 스테이터를 회전시키는 구조로 이루어져 발전기 교체 작업 시 편리하고 안정적인 작업 환경을 제공하고, 종래의 별도의 회전수단을 불필요하게 하여 제반비용을 크게 감소시킬 수 있다.

즉, 본 발명에 따른 발전기 교체용 갠트리 크레인은 수평 이송, 승강, 회전 공정을 모두 수행 가능하며, 대중량의 스테이터를 지면에 닿지 않고 한번의 공정으로 작동될 수 있기 때문에, 작업 시간이 획기적으로 감소되고 비용을 절감시키는 매우 유용한 발명이다.

이하 첨부된 도면에 따라서 본 발명의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 갠트리 크레인의 정면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 갠트리 크레인의 측면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 갠트리 크레인의 평면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 갠트리 크레인의 부분 확대 정면도이다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 발전기 교체용 갠트리 크레인(100)은 본체프레임(10)과, 호이스트부(20)와, 상부빔(30)과, 와이어(40)와, 하부빔(50)과, 회전용모터(60)와, 선회베어링(70)을 구비하여, 발전소 등의 발전기(90) 교체에 사용된다.

본체프레임(10)은 다리부(15)를 구비한다. 상기 다리부(15)는 하부에 힐맨롤러(Hillman roller:12)가 설치되어 건물 내에 설치된 레일(11)을 따라 수평 이동 가능하게 된다. 상기 힐맨롤러(12)는 큰 하중을 지지하기 적합한 구조로 이루어진다.

또한, 상기 본체프레임(10)의 다리부(15) 상부에는 대들보 역할을 하는 거더(girder:16)가 설치된다. 상기 다리부(15)는 4개로 구성되는 것이 바람직하며, 강도의 보강을 위해 상기 다리부(15)들 사이에 보강프레임(17)을 설치하는 것이 좋다. 상기 본체프레임(10)은 일 측에 작업자의 작업을 위한 사다리, 작업통로(18) 등을 설치할 수 있다.

호이스트부(20)는 상기 본체프레임(10)의 거더(16) 상부에 배치되며, 적어도 하나의 드럼(21) 및 승강용모터(22)를 구비한다. 상기 드럼(21)은 후술할 와이어(40)가 권취되는 장치로서, 상기 승강용모터(22)의 구동력으로 회전된다.

상기 드럼(21)은 한 쌍이 구비되는 것이 바람직하다. 상기 승강용모터(22)는 제1감속기(23)에 연결되어 감속되고, 상기 제1감속기(23)의 출력 축은 다시 제2감 속기(29)를 통해 감속된다. 상기 제2감속기(29)는 출력 축을 한 쌍으로 하여, 상기 드럼(21)을 각각 회전시킨다.

또한, 상기 호이스트부(20)는 강판 형태의 트롤리(trolley:25)를 구비하여, 상기 트롤리(25)를 상기 본체프레임(10)의 거더(16) 상부에 안착시키고, 상기 트롤리(25)에 상기 드럼(21), 승강용모터(22) 등을 배치할 수 있다.

상부빔(30)은 상기 호이스트부(20)의 하부에 배치된다.

와이어(40)는 상기 호이스트부(20)의 드럼(21)과 상기 상부빔(30)을 연결한다. 이와 같이, 상기 와이어(40)를 통해 상기 호이스트부(20)에 연결된 상부빔(30)은 상기 호이스트부(20)의 하부에서 수직으로 승강이 가능하다. 즉, 상기 와이어(40)는 상기 드럼(21)의 회전에 의해 권취되어, 상기 상부빔(30)을 상부로 또는 하부로 이송시킨다. 상기 와이어(40)는 상기 드럼(21)의 외주면 전체에 걸쳐 감기는 것이 바람직하다.

하부빔(50)은 상기 상부빔(30)의 하부에 배치된다. 상기 하부빔(50)은 고정부(51)를 구비하고, 상기 고정부(51)에 연결수단(91)을 체결하여 상기 발전기(90)와 연결된다. 상기 하부빔(50)은 상기 상부빔(30)과 일체로 승강되는 것으로, 상기 하부빔(50)의 승하강을 통해 발전기(90)의 로딩(Loading) 및 언로딩(Unloading) 작업이 수행된다.

회전용모터(60)는 상기 상부빔(30)에 설치된다. 상기 회전용모터(60)는 상기 하부빔(50)이 상기 상부빔(30)으로부터 수평으로 회전 가능하도록 동력을 제공한다. 상기 회전용모터(60)는 토크가 우수한 싸이클로 모터(Cyclo motor)를 사용하는 것이 바람직하다. 이와 같은 구조로, 상기 하부빔(50)은 발전기(90)와 연결될 상태로 수직으로 승강이 가능한 동시에, 수평으로 자체 회전이 가능하게 된다.

도 5는 상기 도 4의 "A"의 부분 확대 단면도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 선회베어링(70)은 내륜(71)과 외륜(72)을 구비한다. 상기 선회베어링(70)은 상기 상부빔(30)과 하부빔(50)을 연결한다. 상기 선회베어링(70)은 상기 상부빔(30)과 하부빔(50)을 연결하는 작용을 수행할 뿐 아니라, 상기 회전용모터(60)의 출력 토크를 크게 상승시키는 역할을 한다. 상기 하부빔(50)과 연결되는 발전기(90)는 350톤 내외의 매우 큰 하중체이므로, 상기 하부빔(50)이 상부빔(30)에 대해 회전되기 위해서는 큰 회전력이 요구된다.

상기 선회베어링(70)은 슬루잉 베어링(Slewing ring bearing 또는 Slewing bearing)의 형태를 갖는 것으로, 내륜기어 타입, 외륜기어 타입, 무기어 타입 등의 종류로 구현될 수 있다. 하지만, 상기 선회베어링(70)은 대중량의 하중을 고려하여 안정된 동작을 수행하도록 설계되어야 한다.

즉, 상기 내륜(71)과 외륜(72)은 그 사이에 볼(73)등이 개재되어 상호 회전되도록 물려 있다.

한편, 상기 회전용모터(60)는 출력 축(61)에 피니언기어(62)가 결합된다. 상기 피니언기어(62)는 상기 내륜(71)의 내주면과 치합되거나 상기 외륜(72)의 외주면과 치합되도록 구현될 수 있다.

바람직하게는, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 외륜(72)은 상기 상부빔(30)에 체결되고, 상기 내륜(71)은 내주면이 상기 피니언기어(62)와 치합되어 상기 하 부빔(50)에 체결된다. 미설명부호(65)는 상기 내륜(71)과 피니언기어(62)의 치합부를 나타낸다. 따라서, 상기 회전용모터(60)의 회전에 의해, 상기 내륜(71)의 내주면이 상기 피니언기어(62)를 선회하여 상기 하부빔(50)이 회전된다.

한편, 상기 하부빔(50)은 상기 상부빔(30)으로부터 90°씩 회전되는 것이 바람직하다. 이때, 본 발명에 따른 갠트리 크레인(100)은 상기 하부빔(50)과 상부빔(30)의 회전각을 제한하는 스토퍼(80)를 더 구비할 수 있다. 상기 스토퍼(80)는 상기 하부빔(50)에 체결될 수 있으며, 상기 상부빔(30)에 상기 스토퍼(80)를 걸리게 하는 걸림수단을 구비할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 와이어의 연결 상태를 도시한 호이스트부의 측면도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 상기 상부빔(30)은 적어도 하나의 움직도르래(31)를 구비하고, 상기 호이스트부(20)는 적어도 하나의 고정도르래(26)를 더 구비한다.

상기 움직도르래(31)는 상기 상부빔(30)에 회전되도록 연결되는 것이고, 상기 고정도르래(26)는 상기 호이스트부(20)에 회전되도록 연결되는 것이다. 상기 고정도르래(26)는 상기 움직도르래(31)와 드럼(21) 사이에 배치된다. 상기 움직도르래(31) 및 고정도르래(26)는 복수개로 구비되어 도르래블럭을 이루는 것이 바람직하며, 상기 도르래블럭이 한 쌍의 드럼(21) 양측에 각각 배치되어, 총 4개의 도르래블럭이 구비되는 것이 좋다.

바람직하게는, 상기 움직도르래(31)는 5개가 하나의 도르래블럭을 이루고, 상기 고정도르래(26)는 4개가 하나의 도르래블럭을 이룬다. 상기 드럼(21)에 감겨 있는 와이어(40)의 일단이 먼저 상기 움직도르래(31)에 감겨 상기 고정도르래(26)에 감긴다. 이런 방식으로 다른 움직도르래(31)와 고정도르래(26)를 번갈이 감겨 와이어(40)의 일단은 엔딩부(45)에 고정되며, 상기 엔딩부(45)는 상기 호이스트부(20)에 결합된다. 이와 같이, 4개의 도르래블럭은 각각 같은 구조로 와이어(40)가 연결된다.

상기 움직도르래(31)는 발전기(90)의 하중을 지탱하는 힘을 감소시키는 작용을 하며, 상기 고정도르래(26)는 발전기(90)의 하중을 지탱하는 힘의 방향을 전환시키는 작용을 한다.

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 발전기 교체방법의 순서도이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 발전기 교체방법은 상기 호이스트부(20)를 구동시켜 발전기(90)를 상승시키는 단계(S1)와, 상기 발전기(90)를 상기 레일(11)을 따라 수평 이송시키는 단계(S2)와, 상기 하부빔(50)을 회전시켜 상기 발전기(90)를 수평으로 회전시키는 단계(S3) 및, 상기 호이스트부(20)를 구동시켜 상기 발전기(90)를 하강시키는 단계(S4)를 구비한다.

(S1)단계는 발전기(90)를 교체 지점으로 이송시키기 위해 지면으로부터 상승시키는 단계이다. 상기 호이스트부(20)의 승강용모터(22)를 구동시켜 상기 드럼(21)이 회전되며, 상기 하부빔(50)과 연결된 발전기(90)는 상부로 이송된다.

(S2)단계는 상기 발전기(90)를 상기 레일(11)을 따라 수평 이송시키는 단계 이다. 상기 본체프레임(10)은 상기 레일(11)을 따라 이동하여, 상기 발전기(90)가 교체지점까지 이송된다.

(S3)단계는 상기 발전기(90)를 수평으로 회전시키는 단계이다. 상기 회전용모터(60)는 상기 하부빔(50)이 상부빔(30)에 대해 회전되도록 구동되어, 상기 발전기(90)를 회전시킨다. 건물 출입구 측에 위치되는 교체 작업 또는 유지보수 장소의 좁은 폭에 맞게 상기 발전기(90)가 수평 회전된다.

(S4)단계는 상기 발전기(90)를 하강시키는 단계이다. (S4)단계는 상기 (S1)단계와 같은 방식으로 이루어지며, 상기 드럼(21)의 회전은 역방향이다.

이와 같은 방식으로 이송된 발전기(90)는 교체 또는 유지보수를 마친 후, 상기 단계들의 역순으로 이송되어 원위치로 복귀한다.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 갠트리 크레인의 정면도.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 갠트리 크레인의 측면도.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 갠트리 크레인의 평면도.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 갠트리 크레인의 부분 확대 정면도.

도 5는 상기 도 4의 "A"의 부분 확대 단면도.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 와이어의 연결 상태를 도시한 호이스트부의 측면도.

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 발전기 교체방법의 순서도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 본체프레임 15 : 다리부

20 : 호이스트부 21 : 드럼

22 : 승강용모터 26 : 고정도르래

30 : 상부빔 31 : 움직도르래

40 : 와이어 50 : 하부빔

60 : 회전용모터 61 : 축

62 : 피니언기어 70 : 선회베어링

71 : 내륜 72 : 외륜

80 : 스토퍼 90 : 발전기

100 : 갠트리 크레인

Claims (5)

1. 발전소의 발전기 교체에 사용되는 발전기 교체용 갠트리 크레인에 있어서,

   레일을 따라 수평이동 가능하게 설치되는 다리부를 구비한 본체프레임;

   상기 본체프레임의 상부에 배치되는 것으로서, 승강용모터에 의해 회전되는 적어도 하나의 드럼을 구비한 호이스트부;

   상기 호이스트부의 하부에 배치되는 상부빔;

   상기 드럼과 상부빔을 연결하는 것으로, 상기 드럼의 회전에 의해 상기 상부빔을 상기 호이스트부로부터 승강시키는 와이어;

   상기 상부빔의 하부에 배치되며, 상기 발전기와 연결되는 하부빔;

   상기 상부빔에 설치되어 상기 하부빔을 회전시키도록 동력을 제공하는 회전용모터;

   내륜과 외륜을 구비하여 상기 상부빔과 하부빔 사이를 연결하며, 상기 내륜의 내주면이 상기 회전용모터 축에 결합된 피니언기어와 치합되는 선회베어링;을 구비하는 것을 특징으로 하는 발전기 교체용 갠트리 크레인.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 선회베어링은:

   상기 외륜이 상기 상부빔에 체결되고, 상기 내륜은 상기 하부빔에 체결되는 것을 특징으로 하는 발전기 교체용 갠트리 크레인.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 상부빔은:

   상기 드럼에 권취된 와이어가 감겨, 발전기의 하중을 지탱하는 힘을 감소시키는 적어도 하나의 움직도르래;를 구비하고,

   상기 호이스트부는:

   상기 움직도르래와 드럼 사이에 배치되는 것으로, 발전기의 하중을 지탱하는 힘의 방향을 전환시키는 적어도 하나의 고정도르래;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 발전기 교체용 갠트리 크레인.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 하부빔은 상기 상부빔으로부터 90°씩 회전되고,

   상기 하부빔과 상부빔의 회전각을 제한하는 스토퍼;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 발전기 교체용 갠트리 크레인.
5. 레일을 따라 수평이동 가능하게 설치되는 다리부를 구비한 본체프레임;

   상기 본체프레임의 상부에 배치되는 것으로서, 승강용모터에 의해 회전되는 적어도 하나의 드럼을 구비한 호이스트부;

   상기 호이스트부의 하부에 배치되는 상부빔;

   상기 드럼과 상부빔을 연결하는 것으로, 상기 드럼의 회전에 의해 상기 상부빔을 상기 호이스트부로부터 승강시키는 와이어;

   상기 상부빔의 하부에 배치되며, 상기 발전기와 연결되는 하부빔;

   상기 상부빔에 설치되어 상기 하부빔을 회전시키도록 동력을 제공하는 회전용모터;

   내륜과 외륜을 구비하여 상기 상부빔과 하부빔 사이를 연결하며, 상기 내륜의 내주면이 상기 회전용모터 축에 결합된 피니언기어와 치합되는 선회베어링;을 구비하는 발전기 교체용 갠트리 크레인을 이용한 발전기 교체방법으로서,

   상기 호이스트부를 구동시켜 발전기를 상승시키는 단계;

   상기 발전기를 상기 레일을 따라 수평 이송시키는 단계;

   상기 하부빔을 회전시켜 상기 발전기를 수평으로 회전시키는 단계;

   상기 호이스트부를 구동시켜 상기 발전기를 하강시키는 단계;를 구비하는 것을 특징으로 하는 발전기 교체방법.

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