KR100899984B1 - 프란시스 수차 분해 및 조립공정 지원 장치 - Google Patents

Abstract

프란시스 수차 분해 및 조립공정 지원 장치를 개시한다. 본 발명의 장치는 각 작업자들이 휴대하고 전자식별태그 리더기가 내장된 휴대 단말기와, 발전기 실에 설치된 대형 디스플레이와, 발전기실 내의 상황을 촬영하기 위한 카메라와, 프란시스 수차 분해 및 조립공정의 전자 작업 매뉴얼 자료가 저장된 데이터베이스와, 프란시스 수차 분해 및 조립공정 모드에서 데이터베이스의 전자 작업 매뉴얼을 순차적으로 대형 디스플레이에 표시하고 발전기실 내의 프란시스 수차 분해 및 조립작업 상황을 카메라로 촬영하여 대형 디스플레이에 표시하며, 휴대 단말기들과 교신하여 현재 분해 또는 조립되는 프란시스 수차 부품의 전자식별태그의 인식에 응답하여 관련된 분해 또는 조립 매뉴얼 내용을 상기 대형 디스플레이에 표시하고, 분해 및 조립시 측정된 측정값과 분해 및 조립 동영상을 해당 부품의 전자식별코드와 함께 보수작업 데이터베이스로 구축하여 저장하는 프란시스 수차 분해 및 조립공정 지원프로그램을 실행하는 제어부를 포함한다. 따라서 프란시스 수차의 분해 및 조립시 대응 부품의 관련 매뉴얼 내용을 자동으로 디스플레이하여 줌으로써 작업성이 향상되고 오류나 안전사고 발생을 줄일 수 있다.

Description

프란시스 수차 분해 및 조립공정 지원 장치{Aiding Apparatus for Disassembling and Assembling Process of Francis Hydraulic Turbine }

본 발명은 프란시스 수차 분해 및 조립공정 지원 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 프란시스 수차의 각 부품들에 전자식별태그를 부착시키고 이를 단말기를 통하여 자동으로 인식하도록 함으로써 관련 분해 및 조립시 작업 매뉴얼 내용이 자동으로 디스플레이되는 지원 장치에 관한 것이다.

일반적으로 프란시스 수차 발전기는 전기를 생산하는 발전기와 물의 위치에너지를 기계적 에너지로 바꿔주는 회전기계인 수차 （Hydraulic Turbine）가 동일 수직선상에 상하로 설치되어 수차의 동력을 받아 발전기가 전기를 생산하게 된다．

상기와 같은 수차 발전기는 발전설비와 그 부속설비 기기의 성능을 정상적으로 유지시키고 각종 사고의 발생을 미연에 방지하여 더욱 안전하고 효율적으로 운용할 수 있도록 하기 위해 5, 10년을 주기로 분해점검을 실시해 주게 되며， 수차 발전기의 분해점검보수는 대체적으로 발전기와 수차를 분해하고， 분해된 기기를 보수점검 및 보조기기 분해점검을 실시하며， 보수된 수차 및 발전기를 조립 등의 공정으로 시행하게 된다．

수차발전기의 분해점검 보수는 정기적으로 시행하는 것으로써 이를 실시할 때에 각 기기마다 개별적으로 시기를 달리하여 시행하게 되면 여러 번의 정전회수가 필요하여 설비 가동율 저하에 따른 발전 손실을 초래하게 되고， 따라서 발전소 내부의 전체 설비를 일정 기간동안에 계획적으로 시행하는 것이 매우 효과적이고 주요하며， 따라서 이와 같은 분해점검 보수를 보다 짧은 기간 내에 안전하고 효율적으로 끝내기 위해서는 수차발전기와 상기 수차발전기를 분해 조립하기 위한 천정기중기와 같은 각종 장치들을 충분히 검사하여야 하고 치밀한 계획을 수립하여 사전 준비를 철저히 수행하여야 분해 점검 보수공정을 차질 없이 실시할 수 있게 된 다．

프란시스 수차발전기를 보다 용이하고 능률적으로 분해시키기 위하여 각종 장비와 장치들을 점검 및 조작하고 분리시켜 주는 준비공정과， 발전기를 분해하고 각종 부품들을 정비 및 보수하여 주는 발전기분해공정과， 수차를 순차적으로 분해하고 분해된 각종 부품을 정비하고 보수하여 주는 수차분해공정과， 분해 보수된 수차의 부품을 역순으로 순차적 조립시켜 주는 수차조립공정과， 분해 보수된 발전기의 각종 부품을 역순으로 순차조립 하여 주는 발전기 조립공정과， 조립 완료된 수차발전기를 최종적으로 점검 하고 운전 에 필요한 각종 시험을 테스트하는 점검 및 시험공정을 순차적으로 실시하게 된다．

그러나 종래에는 상기와 같이 수차 발전기를 보수공사를 실시함에 있어 단순히 숙달된 기능에만 의존하여 실시하였으므로 보수에 따른 순서를 명확하게 설정하지 못한 상태에서 두서없이 분해하고 조립을 실시하여 보수기간을 추정할 수 없이 많은 시간과 인력이 소요되는 문제가 있었다.

그러므로 보수작업 매뉴얼을 책자로 작성하여 현장에서 작업자들이 책자나 설계도를 살펴보면서 분해 작업의 순서에 맞추어 작업을 진행하였으나 작업자가 현장에서 직접 책자나 설계도 등의 인쇄물을 보면서 작업을 하여야 하므로 번거롭고 불편하여 여전히 많은 시간과 노력이 요구되었다.

따라서 본 발명의 목적은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 전자식별태그와 모바일 리더기를 사용함으로서 자동적으로 관련 부품의 분해 및 조립 매뉴얼 내용이 디스플레이 되어 작업성을 향상시킬 수 있는 프란시스 수차 분해 및 조립공정 지원 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 발전기의 분해 및 조립 공정이 영상자료 및 전자 파일 데이터로 자동적으로 구축됨으로써 부품 관리 및 유지보수를 체계적으로 할 수 있는 프란시스 수차 분해 및 조립공정 지원 장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 각 작업자들이 휴대하고 전자식별태그 리더기가 내장된 휴대 단말기와, 발전기 실에 설치된 대형 디스플레이와, 발전기실 내의 상황을 촬영하기 위한 카메라와, 프란시스 수차 분해 및 조립공정의 전자 작업 매뉴얼 자료가 저장된 데이터베이스와, 프란시스 수차 분해 및 조립공정 모드에서 데이터베이스의 전자 매뉴얼을 전자 매뉴얼을 수차 분해 및 조립 순서에 따라 순차적으로 대형 디스플레이에 표시하고 발전기실 내의 프란시스 수차 분해 및 조립작업 상황을 카메라로 촬영하여 대형 디스플레이에 표시하며, 휴대 단말기들과 교신하여 현재 분해 또는 조립되는 프란시스 수차 부품의 전자식별태그의 인식에 응답하여 관련된 분해 또는 조립 매뉴얼 내용을 상기 대형 디스플레이에 표시하고, 분해 및 조립시 측정된 측정값과 분해 및 조립 동영상을 해당 부품의 전자식별코드 와 함께 보수작업 데이터베이스로 구축하여 저장하는 프란시스 수차 분해 및 조립공정 지원프로그램을 실행하는 제어부를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 지원장치는 프란시스 수차의 분해 및 조립시 대응 부품의 관련 매뉴얼 내용을 자동으로 디스플레이하여 줌으로써 작업성이 향상되고 오류나 안전사고 발생을 줄일 수 있다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 지원 장치에 대하여 상세하게 설명하지만, 본 발명이 하기의 실시예들에 제한되는 것은 아니며, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양한 다른 형태로 구현할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 의해 분해 점검 보수되는 프란시스 수차 발전소의 구조를 보인 개략도이다.

도면을 참조하면, 수력발전소는 댐(10)에 의해 물을 저수하고 저수된 물을 댐(10) 중간에 설치된 취수구(12)를 통해 수압관로(14)로 유입하고 유입된 물을 수차(16)에 고압으로 충격시켜서 수차(16)를 회전시킨다. 수차(16), 즉 터빈은 물의 충격력에 의해 회전되고 이 회전력이 발전기실(18) 내의 발전기를 회전시켜서 전기를 발생시킨다. 발생된 전기에너지는 변압기 등이 설치된 변전소(20)를 거쳐서 고압으로 변환된 다음에 송전선로를 타고 각 수용처로 송전된다. 취수구(12)에는 크 레인으로 움직이는 취수구 수문이 설치되고 취수구 수문의 폐쇄상태를 감지하기 위한 제1감지기(22)가 설치된다. 발전에 사용된 물은 흡출관(24)을 타고 방수구(26)를 통해 댐 하류로 방출된다. 방수구(26)에는 크레인으로 움직이는 방수구 수문이 설치되고 방수구 수문의 폐쇄상태를 감지하기 위한 제2감지기(28)가 설치된다. 발전시에는 취수구의 수문과 방수구의 수문들이 모두 개방된다.

도 2는 도 1의 발전기실 내부 구조를 상세하게 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면 발전기실(18) 내부는 중앙에 상하로 발전기(100)와 수차(200)가 설치되고 발전기(100) 상부의 천정에는 크레인(310)이 설치된다. 발전기실(18)의 부속실로는 소내 변압실, 케이블실, 개폐기실, 모선실 등이 구비된다. 발전기실(18)의 내부에는 대형 디스플레이(430) 및 카메라(440)가 설치되고 소내 변압실 하부에는 배수 펌프(320)가 설치되고 배수펌프(320)는 흡출관(24) 내에 배수피트(330)로부터 물을 펌핑하여 흡출관 내부에 충만된 물을 배수시킨다. 배수피트(330) 내에는 수위검출기(340)가 설치되어 배수 수위를 감지한다.

도 3은 본 발명에 의한 프란시스 수차 발전기의 보수를 위한 분해 및 조립공정 지원 장치의 블록도를 나타낸다.

도면을 참조하면 지원장치(400)는 제어부(410), 통신모듈(420), 대형 LCD 디스플레이(430), 카메라(440), 관리자 컴퓨터(450), 데이터베이스(460), 배전반(470), 보수용 전원(480)을 포함하고 지원장치(400)는 작업자들이 휴대한 휴대 단말기(500)들과 무선으로 통신한다.

제어부(410)는 조작반이나 발전소 통제센터의 서버시스템으로 구성되거나 별 도의 서버로 구현될 수 있다. 통신모듈(420)은 CDMA, 와이브로, 무선랜 등의 상용화된 쌍방향 무선 통신모듈로 구성되어 기지국을 통하여 단말기(500)와 교신한다. 대형 LCD 디스플레이는 50인치 이상의 벽걸이 타입으로 작업진행 상황을 표시하거나 작업현장 상황을 촬영한 카메라 영상 및 작업 매뉴얼 자료 등을 표시한다. 카메라(440)는 발전기실 내부의 작업 준비 상황을 적어도 1개소 이상에서 촬영하여 촬영된 영상을 제어부(410)에 제공하고 제어부(410)의 제어에 의해 틸트, 좌우회전, 줌 등의 제어가 가능하다. 카메라(440)는 천정 크레인(310)에 부착되어 크레인의 이동시 함께 이동되도록 구성하는 것이 바람직하다. 관리자 컴퓨터(450)는 제어부(410)와 연결되어 제어부(410)에 명령을 하달하거나 관리자가 작업자들의 작업진행보고나 상황을 모니터링할 수 있다. 관리자는 관리자 컴퓨터(450)를 통하여 단문 세시지를 수신받고 명령을 단문 메시지로 작성하여 송신한다. 관리자는 작업자들의 휴대용 단말기(500)의 식별번호와 작업자 이름, 작업담당업무 등을 작성하여 등록한다. 단말기의 등록된 식별번호에 의해 해당 명령이 대응하는 단말기로 전송된다. 데이터베이스(460)는 프란시스 수차 분배 및 조립공정 전자 매뉴얼 데이터베이스(462)와 프란시스 수차 분해 및 조립 동영상 데이터베이스(464) 및 프란시스 수차 부품이력관리 데이터베이스(466)를 포함한다. 배전반(470)은 보수작업모드에서는 발전 동작이 정지되므로 별도의 보수용 전원(480)으로부터 시스템의 사용전원을 공급받도록 스위칭 동작한다. 즉, 발전기 및 수차에 공급되는 전원은 차단시키고 보수 작업을 위해 필요한 부분에만 전원을 공급한다.

단말기(500)는 CDMA 단말기, 즉 통상의 작업자 CDMA 휴대폰이거나 전용 CDMA 단말기이거나 와이브로 단말기 또는 무선랜 단말기 등으로 전자식별태그(RFID TAG) 리더기를 포함한다. 즉 단말기(500)는 내장된 리더기(510)를 통하여 발전기 부품(600)에 부착된 전자식별태그(610)에 부품관련 데이터를 리드한다. 리드된 데이터는 단문메시지로 작성되어 제어부(410)로 무선 송출된다.

도 4는 프란시스 수차의 구조를 보인 단면도이다.

도 4를 참조하면, 프란시스 수차(200)는 부품 종류에 따라 다음과 같은 분해 공정과 그 역순으로 되는 조립공정을 포함한다.

1. 터빈 피트 워크웨이 및 그리스 라인 분리공정

2. 시어핀 및 가이드 베인 레버핀 분해공정

3. 가이드 베인 캡， 가이드 베인 암키 분해공정

4. 가이드 베인 트러스트 베어링 분해 공정

5. 가이드 베어링 커버 분해 인출 공정

6. 베어링 커버 서포트 분해 인출 공정

7. 터빈 가이드 베어링 오일 쿨러 분해 인출공정

8. 패킹 및 패킹 박스 분해인출공정

9. 커플링 볼트 커버 분해공정

10. 메인 커플링 볼트 분해공정

11. 가이드 베인 레버 인출공정

12. 가이드 베인 스템 하우징 인출공정

13. 가이드 링 인출공정

14. 헤드 커버 분해 인출공정

15. 가이드 베인 서보모터 인출안치공정

16. 가이드 베인 인출 안치공정

17. 보텀 링 인출 안치공정

18. 런너 및 샤프트 분리 안치공정

19. 터빈 샤프트 분리 안치공정

20. 분해기기 점검공정

본 발명의 분해 및 조립공정을 구체적으로 살펴보면 아래와 같다.

먼저 관리자는 통제센터를 통하여 시스템을 프란시스 수차 분해 및 조립모드로 설정하고 작업자들의 휴대폰 전화번호와 작업자 이름, 담당업무 등을 관리자 컴퓨터(450)를 통하여 등록한다.

이어서 작업지시명령을 하달하면 디스플레이(430)에 프란시스 수차 분해 매뉴얼 자료가 표시된다. 작업자들은 화면에 표시된 작업 매뉴얼에 따라 스피럴 케이싱(202)의 맨홀과 드래프트 튜브(24)의 맨홀을 오픈시킨다. 맨홀 개방 작업자는 맨홀 개방여부를 단문메시지로 제어부(410)에 보고한다. 기내 배수를 완료한 후에 스파이럴 케이싱(202)의 맨홀을 고정시키는 2개의 고정 볼트를 스패너를 이용하여 분해하고 고정 플레이트를 철거하고， 스파이럴 케이싱(202)의 맨홀을 손으로 밀어 케이싱(202)의 내부 쪽으로 오픈시켜 주며， 맨홀을 오픈시킨 후에 케이싱의 내부에 안전하게 출입할 수 있도록 사다리를 설치한다．

드래프트 튜브(24) 맨홀 고정 볼트를 임펙트 렌치와 스패너를 사용하여 분해 하고， 드래프트 튜브(24) 맨홀을 오픈시킨 후에 각재， 비계목， 합판을 이용하여 발판을 설치하되 물기가 마르지 않고 매우 위험하므로 안전 장구를 착용하여 미끄러지는 등의 안전에 유의하도록 안전경고표시를 디스플레이 화면에 표시한다. 드래프트 튜브(24)의 내부에서 방수로 수문의 실링 상태를 확인할 수 있도록 사다리를 맨홀의 입구에 설치하여 만약의 사태를 대비하며， 드래프트 튜브(24)의 발판위에 투광등을 설치하고 3인 이상이 출입 하는 것을 가능한 한 금지시킬 수 있도록 출입금지표시판을 설치하도록 디스플레이 화면 상에 작업지시를 표시한다. 작업자는 표시판을 설치하고 제어부(410)단문 메시지로 표시판 설치 작업완료를 보고한다.

또한 가이드 베인(208)의 갭과 런너(204)의 갭을 측정한다．작업자는 가이드 베인(208)이 완전히 닫혀 있는 상태에서 스파이럴 케이싱(202) 맨홀로 작업자가 들어가 가이드 베인(208)과 상부의 헤드커버(210) 및 하부의 보텀링(212) 사이의 갭을 측정하고，보텀링(212) 사이의 갭과 가이드 베인 상호 간의 갭을 측정하며，서보모터(214)의 스트로크를 측정 기록하고， 런너(204)와 헤드커버(210)의 웨어링, 보텀링, 보텀링 웨어링 링과의 간격을 측정한다．작업자는 측정값들을 단문메시지로 제어부(410)에 보고한다.

가이드 베인(208) 갭과 가이드 베인 상호(208) 간의 간격을 측정하기 위하여 가이드 베인(208)을 다음과 같은 방법으로 완전 오픈시킨다．

먼저， 오일 펌프 메뉴얼을 오퍼레이팅시키고，터빈 컨트롤 스위치를 자동에서 수동으로 전환시키며， 컨버터 상측 스프링에 상측방향으로 힘이 인가되도록 종이를 스프링에 삽입시켜 주며， 이어서 솔레노이드 밸브류를 수동으로 작동시켜 주 고， 로드 리미터 노브를 수동으로 조작하여 천천히 가이드 베인(208)을 오픈시키면서 터빈피트(350)에 감시자를 배치하여 완전 개방시켜준다． 완전 개방상태를 단문메시지로 보고하면 제어부에서는 완전개방상태를 화면 상에 표시한다. 이어서， 가이드 베인(208)을 완전 오픈시킨 상태에서 가이드 베인(208) 사이의 간격을 측정하고， 측정을 완료한 후에는 터빈 피트(250)내의 작업자를 철수시킨 상태에서 로드 리미터 노브를 사용하여 천천히 가이드 베인(208)을 폐쇄시킨다. 오일 압력탱크의 메인 밸브를 폐쇄시킨 후에 MCC 패널에서 오일압력펌프 전원을 수동에서 오프시킨다． 특히， 런너(204)와 보텀링(212) 웨어링 사이의 갭은 드레프트 튜브(24)에 비계를 설치한 후에 측정하도록 하고， 가이드 베인(208)을 완전 오픈시킨 상태에서 가이드 베인(208) 사이의 간격을 측정할 때에는 작업자들이 가이드 베인(208)의 사이에 들어가 작업을 실시하므로 디스트리뷰팅 벨브의 상부에 스톱퍼를 삽입하여 디스트리뷰팅 벨브가 닫히는 신호를 받더라도 스톱퍼에 의해 닫혀지지 않도록 한다.스톱퍼 설치 작업자는 반드시 설치 후에 제어부에 설치완료를 단문메시지로 보고한다. 이어서 디스플레이에 스톱퍼가 설치된 상태를 표시한다. 스톱퍼 설치 보고가 없을 경우에는 있을 때까지 스톱퍼 설치를 화면을 통해 작업자에게 지시하고 다른 작업자가 가이드 베인 사이에 들어가지 못하도록 경고한다.

터빈피트(350) 워크웨이(214) 및 그리스라인 분리공정은 다음과 같이 실시한다．

터빈피트(350)의 내부에 설치된 핸드레일과 레이더 및 워크웨이(214)의 고정 볼트를 분해 철거하고， 워크웨이 서포트(216)와 아웃 사이드 워크웨이(214)의 발 판을 철거한다. 인사이드 워크웨이(214)의 고정 볼트를 분해하여 철거한다． 이어서 동파이프, 플랙시블 호스, 카본 스틸 파이프의 그리스라인을 철거하고， 디스트리뷰팅 밸브와 스위빌 콘넥터 및 일반 콘넥터를 철거하며，체크밸브와 런너 에어 공급 파이프 라인 및 스터핑 박스의 냉각수 파이프 라인을 철거하며，런너 크라운 및 실링워터 압력 측정용 동 파이프 라인을 철거한다． 분리된 각 부품들에는 전자식별태그를 부착시키고 작업자는 자신의 단말기로 부품에 부착된 전자식별태그를 리드하고 리드된 정보와 함께 화면에 표시된 각 부품코드를 보고 단문메시지를 작성하여 전송한다.

시어핀 및 가이드 베인 레버 핀 분해공정과 가이드 베인 캡， 가이드 베인 암키 분해공정을 실시한다．가이드 베어링(218)과 관련하는 가이드 베인 트러스트 베어링 분해공정과 가이드 베어링 커버 분해 인출공정과 베어링 커버 서포트 분해 인출공정 및 터빈 가이드 베어링 오일 쿨러 분해인출공정들은 다음과 같이 실시한다．

통상의 오일 여과기를 사용하여 터빈 가이드 베어링(218)의 탱크 오일을 배유시키고，오일 레벨 스위치와 사이트 게이지 및 오일 오염 탐지기와 진동 검출기를 분해하여 철거하며， 가이드 베어링 커버(220)를 결합시키는 죠인트 및 고정 볼트를 분해한다．

가이드 베어링(218)의 갭을 측정한다．이어서 터빈샤프트(206)의 상단 플랜지에 와이어로프를 견고하게 매달아 체인블럭을 걸어주고， 체인블럭을 이용하여 가이드 베어링 커버(220)를 인출하되 가이드 베어링(218)을 인출할 때에 지장을 주 지 않도록 베어링 커버 서포트(222) 측으로 이동시켜 안치하며， 터빈 가이드 베어링(218)의 RTD와 온도계를 철거하여 소창직으로 포장 보관하고 배선도 분리해 준다． 터빈 가이드 베어링(218)의 고정 볼트를 분해하고， 체인블럭으로 서서히 상승시켜 베어링 죠인트 볼트를 분해하여 인출하되 분해 전에는 터빈 가이드 베어링 서포트(222) 레벨을 측정한다． 터빈 가이드 베어링 탱크에 잔류하는 오일을 제거하고， 가이드 베어링 쿨링 코일 플랜지의 고정 볼트를 분해하여 쿨링 코일을 인출하며． 가이드 베어링 오일 통의 고정 볼트를 분리한 후에 오일통을 분해 인출한다．

스터핑박스(226)를 분해 인출하고자하는 패킹 및 패킹박스 분해인출공정은 다음과 같이 실시한다．먼저 샤프트 슬리브와 팩킹박스 사이의 갭을 다수 곳에서 체크하고， 패킹박스커버 및 코일스프링과 패킹홀더를 분해하여 인출하되 카본패킹을 손상시키지 않도록 주의하면서 인출하며， 상측의 팩킹박스를 인출한다． 이어서 코일스프링과 패킹홀더 및 카본패킹을 분해하고， 하측의 팩킹박스를 비롯하여 코일스프링과 팩킹홀더 및 카본패킹을 인출하며， 팩킹박스 서포트를 분해 인출한다．

커플링 볼트 커버 분해공정과 메인 커플링 볼트 분해공정을 실시한 후에 가이드 링과 주변 동작기구를 분해 인출하도록 하는 가이드 링 인출공정은 다음과 같이 실시한다．가이드 링과 가이드 베인(208)의 개소에 설치된 그리스라인을 모두 철거하고， 로드 핀 스톱퍼의 용접 부위를 절단하여 2개의 스톱퍼를 철거하며， 서보모터와 연결하는 컨넥팅 로드의 2개의 로드 핀을 유압 잭을 사용하여 분해 인출한다．

가이드 링(224)과 가이드 베인(208)을 연결하는 가이드 베인 링크의 20개의 시어핀과 20개의 편심 링크핀을 분해 인출한 후에 가이드 베인 링크를 인출하며 , 20개의 가이드 링 홀더를 분해한 후 홀더를 철거하고， 터빈피트(350) 내의 비계가 철거되면 가이드 링(224)을 크레인(310)으로 인출하며， 가이드 링과 헤드커버(210)의 마찰부위의 그리스를 깨끗하게 청소한다．

가이드 베인(208) 및 주변 동작기구를 인출하는 가이드 베인 레버 인출공정과 가이드 베인 스팀 하우징 인출공정 및 가이드 베인 인출 안치공정은 다음과 같이 실시한다．작업 전에 오일 드레인 밸브를 개방하여 오일을 완전히 배유시킨 후에 가이드 베인 서보 모터(214)의 오픈/클로즈 파이프 라인을 분해하고， 가이드 베인 서보모터(214) 오일 파이프 라인 플랜지의 고정 볼트를 분해하고 배관을 철거하되，가이드 베인 서보모터(214)의 고정 볼트를 분해하기 전에 서보모터(214)의 천정에 있는 고리에 2개의 체인블록을 걸고 서보모터(214)의 몸체에 후크를 걸어주며， 크레인(310)에 와이어로프를 걸고 서보모터(214)를 요지부동으로 묶어주며， 가이드 베인 서보모터(214)의 고정 볼트를 분해하면서 서보모터(214)의 무게중심을 잡아주기 위하여 체인블럭을 당겨주며， 체인블럭을 서서히 내리면서 서보모터(214)가 수평으로 완전히 배출될 때까지 인출한 후에 크레인(310)으로 들어올려 준다．

헤드커버(210)를 분해 인출하는 헤드커버 분해 인출공정은， 헤드커버 맞춤 핀을 분해하고， 헤드커버 고정 볼트를 타격스패너를 이용하여 분해하며， 크레인(310)에 4개의 와이어로프를 균등하게 걸어 수평을 유지시키면서 크레인(310)을 상승시킨 후에 가이드 베인(208)이 들리지 않도록 주의하면서 크레인(310)을 작동시켜 헤드커버(210)를 서서히 인출하되， 헤드커버(210)를 인출할 때에 수차실 벽과의 간격이 좁으므로 주의하고 벽에 설치되어 있는 부속설비와 접촉되거나 충돌하지 않도록 주의하며， 헤드커버(210)를 안치시킨 후에 가이드 베인(208)의 U형 패킹을 분해하여 준다．

보텀링(212) 인출 안치공정은， 분해 전에 레벨을 측정하고， 보텀링(212)의 고정 볼트 및 못핀을 분해하며， 크레인(310)에 인출용 디바이스를 설치하여 보텀링(212)을 인출하여 안치시킨 후에 인출용 디바이스를 철거한다．

런너(204)와 터빈샤프트(206)를 분해하여 인출하도록 하는 런너(204) 및 샤프트 분리 안치 공정과 터빈 샤프트 분리 안치 공정은 다음과 같이 실시한다．터빈 피트(350)의 내의 비계를 철거하기 전에 터빈 샤프트 커플링의 상단부에 리프팅 디바이스를 조립하고， 리프팅 디바이스에 크레인(310)의 후크를 삽입한 후에 조인팅볼트를 체결하며， 런너(204)를 인출하기 전에 보텀링(212) 베이스에 2m의 간격으로 인원을 배치하고 석면 가스켓을 런너(204)와 보텀링(212) 웨어링 링의 사이에 끼운 후에 가스켓를 상하좌우로 흔들어 런너(204)가 한쪽으로 치우치지 않도록 주의하면서 서서히 런너(204)와 터빈샤프트(206)를 인출하여 안치하며， 안치 후에는 런너(204)의 상단에 사다리를 설치하여 리프팅 디바이스에 체결된 크레인(310)의 후크를 해체한다． 이와 같이 실시하여 줌으로써， 수차 터빈부를 순차적으로 분해하고 분해된 각종 부품을 정비 보수하는 수차분해공정을 완료하게 된다．

이와 같이 실시함으로써 프란시스 수차의 분해공정을 완료하게 된다．본 발 명에서는 각 부품에 부착된 전자식별태그를 리드하면 자동적으로 대형 화면에 대응된 부품의 전자 매뉴얼 내용이 표시되므로 이를 보면서 작업을 진행하므로 모든 작업자들이 다음 작업순서를 예측할 수 있고 작업능률이 향상되며 안전하게 작업할 수가 있다.

수차 분해 공정에 의해 분해된 수차의 각 부품들과 보조기기들은 분해 기기 점검 공정을 실시하여 보수를 실시한 다음에 수차 조립공정을 수행한다.

이와 같이 각 장치에 대한 점검 및 보수를 실시한 후에 조립을 실시하되 조립은 분해의 역으로 실시한다．조립공정은 분해과정에서 모든 부품에 전자식별 태그가 전부 부착된 상태이므로 단말기(500)를 통해 전자식별태그를 리드하고 리드된 내용을 단문메시지로 제어부에 송출하면 화면내용이 자동적으로 전환되어 표시된다.

먼저 조립공정의 초기화면에 런너 및 터빈샤프트의 조립을 위한 매뉴얼 화면이 디스플레이된다. 작업자들은 화면의 지시사항에 따라 리프팅 디바이스에 크레인(310)의 후크를 삽입한 후에 조인트볼트를 체결하고， 런너(204)가 한쪽으로 편향되지 않도록 보텀링 웨어링 링과 런너(204)와의 사이에 일정한 간격으로 인원을 충분히 배치한 후에 동판 라이너를 좌우로 흔들어 런너(204)가 한쪽으로 편심되지 않도록 주의하면서 서서히 다운시키고 보텀 링 웨어링 링의 사이에 테이프 카터를 삽입하여 안치시키며， 리프팅 디바이스의 4개의 고정 볼트를 분해하여 디바이스를 후크에 걸어준 상태에서 철거한 후에 디바이스조인트 볼트를 해체한다．

보텀링(212)의 조립은， 보텀링 베이스의 상단 및 하단의 오링을 교체하고， 크레인(310)에 인출용 디바이스를 설치한 후에 보텀링(212)을 핀홀에 맞춰 안치하고 디바이스를 철거한다. 4개의 다웰핀을 고정한 다음 보텀링(212) 레벨을 측정하면서 20개의 고정 볼트를 철거하고 보텀링(212)을 조립한 후에 레벨을 측정하며， 부싱을 세척제로 깨끗하게 닦아 내고 툴에어로 청소한 다음 내부에 그리스를 도포시켜 준다．

가이드 베인(208)의 조립은， 상측 가이드 베인 스팀에 인출용 공구 및 아이볼트를 걸어 크레인(310)에 와이어 로프와 체인블럭을 설치하여 하측 가이드 베인 스템 부싱 홀에 근접 하도록 체인블럭을 하향시키고， 가이드 베인(208)을 2명이 좌우로 흔들어 부싱에 상처가 발생하지 않도록 20개의 가이드 베인을 삽입하여 조립시키며， 가이드 베인 사이의 슈터 면이 상호간에 부착되도록 밀착시킨 후에 인출용 공구 및 아이볼트를 철거한다．

헤드커버(210)의 조립은， 스테이 링에 있는 오링을 교체하고， 헤드커버(210) 베이스에 녹 방지액을 도포한 후에 헤드커버(210)의 바닥에 점검 보수를 완료한 가이드 베인 스템 하우징을 올려놓고 헤드커버(210)를 안착시키며, 크레인(310)에 4개의 와이어로프를 균등하게 배분하여 매달아 수평을 확인하고 크레인(310)을 상승시킨 후에 신호에 의해 헤드커버(210)를 서서히 이동시키며， 조립시킬 때에 수차실벽과의 간격이 좁으므로 주의하고 벽에 설치되어 있는 부속설비와 접촉되지 않도록 주의하며 헤드커버(210)를 상측 가이드 베인 스템과 접촉되지 않도록 하고 수평상태를 유지시키면서 조금씩 하향시키고 핀홀 을 맞춰 안치하며， 4개의 다웰핀을 고정한 다음에 헤드커버(210) 레벨을 측정하면서 고정 볼트를 체결 하고 조립을 완료한 후에 레벨을 측정한다．

가이드 베인(208) 동작기구의 조립은， 20개의 가이드 베인 U형 패킹 삽입공구를 사용하여 헤드커버(210)에서 상측 가이드 베인 스템의 외경 패킹에 그리스를 도포하여 삽입시키며， 가이드 베인 스템 하우징 부싱에 그리스를 도포한 후에 20개의 스템 하우징 소켓 헤드 볼트를 체결하며， 20개의 가이드 베인 암을 크레인(310)에 체인블럭을 걸어 서서히 다운시켜 상측 가이드 베인 스팀에 끼운 후에 수평을 맞춰 조립한다. 가이드 베인 트러스트 베어링을 조립하고 6개의 고정 볼트를 체결하며， 40개의 가이드 베인 암키에 녹 방지용 몰리코트를 도포한 후에 조립하고 너트를 조립하며， 가이드 베인(208)의 상하측 갭을 측정하여 가이드 베인(208)을 페이싱 플레이트 상하부의 중간에 위치하도록 조정 라이너를 조정하고 상하부의 간극이 정확할 때에 너트를 조여 준 후에 상하측의 간극을 재점검한다．

가이드 베인 서보모터(214)의 조립은， 크레인에 와이어 로프를 걸어 서보모터의 몸체에 움직이지 않도록 묶고 크레인(310)을 상승시켜 조립위치로 서서히 하향시키고， 서보모터(214)의 천장에 있는 고리에 체인블럭을 걸고 서보모터(214)의 몸체에 후크를 걸어주며， 체인블럭을 서서히 당겨 고정볼트 홀에 맞추고 체인블럭으로 무게중심을 맞춘 상태에서 12개의 고정 볼트를 체결하며， 서보모터 오일파이프 플랜지를 체결하여 개방／폐쇄 유압 배관작업을 실시하고 오일 드레인 파이프 라인의 플랜지를 체결하여 배관한다．

가이드 링(224) 및 그 동작기구의 조립은 다음과 같이 실시한다． 가이드 링(224)을 조립하기 전에 가이드 베인 링크의 이센트릭 링 핀을 삽입하여 링크를 조립하고， 헤드커버 부싱에 그리스를 도포한 후에 크레인(310)으로 가이드 링(224)을 조립하며, 10개의 가이드 링 홀더를 조립하고 40개의 볼트를 체결한다．

컨넥팅 로드와 서보모터(214)의 로드핀 홀이 일치하도록 유압잭을 사용하여 맞추고 컨넥팅 로드의 로드핀 부싱에 그리스를 도포한 후에 2개의 로드핀을 조립하고， 로드핀 스톱퍼를 끼워 놓고 컨넥팅 로드와 용접하여 로드핀을 고정시킨다. 가이드 베인 링크 부싱에 그리스를 도포하고 가이드 베인(208)과 시어핀 홀을 일치시킨 후에 20개의 시어핀을 삽입하여 너트를 체결하며, 가이드 베인 암 록킹 볼트를 조여 록킹시킨다．

가이드 베인 슈터 면의 갭 조정은， 가이드 베인(208) 사이 폐접촉면 조정은 이센트릭 링 핀의 편심을 조정하고， 가이드 베인(208)의 몸체 중간에 와이어로프를 걸어 체인블록을 당겨 고정시킨 상태에서 가이드 베인 슈터 면이 접촉되도록 밀착시키며, 가이드 베인9208)의 제1번 링크를 표준 길이가 되도록 조정하고 가이드 베인의 폐위치에서 No1과 No2, No2와 No3, - - - - - No19와 No2O의 접촉면 사이의 갭이 "0" 상태가 되도록 조정하지 않은 가이드 베인(208)의 각각의 링크를 조정하되 가이드 베인 No2O과 No1과의 사이의 갭은 土g가 되지만 "0 "이 되도록 할 수 있으며， 갭 土g를 감소시키기 위해 가이드 베인 No2O을 기준으로 설명한 바와 같이 조정을 반복 실시하면 가이드 베인 No2O과 No19의 갭은 거의 "0" 상태로 감소시킬 수 있다． 슈터면의 갭의 조정을 완료한 후에 이센트릭 링 핀 스톱퍼를 세워 놓고 가이드 링과 용접하여 링크핀을 고정시켜 준다．

스터핑박스(226)의 조립은 다음과 같이 실시한다．4편으로 분리된 패킹 박스 서포트를 연결부와 볼트 홀이 일치하도록 헤드커버의 위에 설치하고， 연결부에 시트 가스켓를 끼워 넣고 조립하며， 패킹 박스 서포트를 들어 올리고 헤드커버(210)에 라운드 루버 패킹을 교체한다． 패킹박스 서포트를 헤드커버(210)에 조립하되 실링 워터 공급 플랜지를 확인하고， 박스 서포트에 레진패킹을 정열하여 축에 단단히 밀착시키되 패킹사이의 간극을 일정하게 유지시켜주며， 패킹홀더 사이의 간극을 일정하게 정렬시키고 코일스프링을 끼워 넣으며， 패킹 박스서 포트의 라운드 루버 패킹 을 교체한다． 패킹박스를 전술한바와 같이 조립하고， 4편의 패킹홀더세팅보드를 이용하여 패킹 홀더와 스프링을 정렬시키며 , 세팅 보드를 인출하고 패킹 홀더 텐션 툴을 이용하여 홀더를 인장시키며, 패킹홀더 스페이서를 이용하여 패킹홀더를 인출시킨 상태에서 고정시키고 텐션툴을 제거한다．

카본패킹을 정렬하여 축에 단단히 밀착시키고， 패킹박스의 라운드 러버 패킹을 교체하며， 패킹박스를 설명한 바와 같은 방법으로 조립하고， 위의 방법으로 패킹 홀더 , 코일 스프링 , 카본패킹 을 조립하며 , 패킹 박스의 라운드 러버 패킹을 교체하며， 패킹박스커버와 실링 급수용 파이프를 조립하며， 조립 후에 사프트 슬리브와 패킹박스 사이의 갭 체크도 4개소를 실시한다．

터빈 가이드 베어링(218)의 조립은 다음과 같이 실시한다． 오일통 라운드 러버 패킹을 교체하고， 2개의 오일통을 조립하고 64개의 고정 볼트를 체결하며， 오일통의 조립을 완료한 후에 이상 유무를 확인하기 위해 오일 탱크의 바닥에 경유 40리터를 충진시켜 약 12시간동안 리키지 테스트를 실시하며 , 시험을 완료한 후에 경유를 깨끗이 청소한다． 2세트의 쿨링코일을 조립하고 플랜지에 16개의 고정 볼 트를 체결하며， 터빈 가이드 베어링 조인트 볼트（1O개）를 체결하여 가이드 베어링을 조립하고 고정볼트（20개）를 체결하며， 조립 후에 가이드 베어링 갭을 측정하고 가이드 베어링 RTD와 온도계를 조립하며 배선도 결선한다．

가이드 베어링 커버 베이스 라운드 러버 패킹을 교체하고， 2편의 가이드 베어링 커버를 오일 레벨 게이지 홀을 맞춰 올려놓고 14개의 조인트 볼트와 80개의 고정 볼트를 체결하며， 오일 레벨 스위치 및 사이트 게이지 및 오일 콘터미네이션 디텍터를 조립하며 , 2개의 바이브레이션 디텍터를 조립하고 터빈 가이드 베어링 탱크에 기름을 충유한다．

그리스 라인 및 파이프 라인의 조립은， 런너 크라운 및 실링워터의 압력측정용 동 파이프 라인을 연결하고， 스터핑 박스 냉각수 파이프 라인과 런너 에어리어션 서플라이 파이프 라인을 연결하며， 체크밸브와 스위벨 컨넥터 및 일반 컨넥터와 디스트리뷰션 밸브를 조립하며， 동 파이프． 플랙시블 호스． 카본 스틸 파이프의 그리스라인을 연결한다．

터빈피트(350)의 워크웨이(214)의 조립은． 워크웨이(214)의 서포트(216)를 조립하고 외측 워크웨이를 고정하며， 인사이드 워크웨이의 발판을 올려놓고 고정 볼트를 체결하며， 터빈피트(350)내의 사다리 및 2개소의 발판과 핸드레일을 설치한다．

가이드 베인(208) 및 런너(204)의 갭 측정은 다음과 같이 실시한다． 터빈 파트의 분해점검 보수가 완료되면 최종적으로 분해 전과 같은 방법으로 가이드 베인 및 런너 갭의 측정을 실시한다． 작업자가 스피럴 케이싱(202) 맨홀로 들어가서 가이드 베인(208)과 상부 헤드커버(210) 및 하부 보텀링(212) 사이의 갭을 측정하고， 가이드 베인(208)의 상호간의 갭과 서보모터(214) 스트로크를 측정 기록하며， 런너(204)와 헤드커버(210)의 웨어링, 보텀링(212), 보텀링 웨어링 링과의 간격을 측정한다． 가이드 베인(208) 갭과 가이드 베인(208) 상호간의 간격측정을 위해 다음과 같이 풀오픈시켜 준다． 오일 펌프의 매뉴얼을 조작하고， 터빈 컨트롤 스위치를 절환시켜 주며， 컨버터 상측 스프링에 상측방향으로 힘이 인가되도록 종이 스프링을 삽입시켜 주며， 솔레노이드 밸브류를 수동작으로 절환시켜 주며， 로드 리미터 노브를 수동으로 조작하여 서서히 가이드 베인을 오프닝시키면서 터빈피트(350)에 감시자를 배치하여 풀 오픈시켜 준다． 가이드 베인(208)을 풀 오픈시킨 상태에서 가이드 베인(208) 사이의 간격을 측정하고， 측정이 완료되면 인원을 철수시킨 상태에서 로드 리미트 노브를 사용하여 가이드 베인(208)을 서서히 폐쇄시키고 이어 오일압력탱크의 메인밸브를 폐쇄시키며， MCC 패널에서 오일 압력 펌프의 전원을 수동으로 오프시킨다.

스파이럴 케이싱(202) 및 드래프트 튜브(24) 맨홀의 결합은， 스파이럴 케이싱(202)의 내부점검이 완료되면 케이싱(202) 내의 이물질을 청소하고 사다리를 철거하며， 스파이럴 케이싱(202) 맨홀 라운드 루버 패킹을 교체하고 당겨서 폐쇄시키고， 케이싱(202) 맨홀의 고정 플레이트와 볼트를 체결하며， 드래프트 튜브(24)의 내부점검이 완료되면 발판 및 사다리를 철거하고， 드래프트 튜브(24) 맨홀을 폐쇄시키고 고정 볼트를 체결하며， 케이싱 및 드래프트 튜브 맨홀을 폐쇄시킨 후에 바탕 처리하고 조합페인트를 실시한다．

본 발명에 따르면, 작업자가 현장에서 자신의 단말기로 부품의 전자식별태그를 리드하고 단문메시지로 이를 제어부에 전송하면 대응하는 매뉴얼 화면이 디스플레이되므로 복잡한 프린시스 수차 터빈의 분해 및 조립공정을 화면을 보면서 작업할 수 있으므로 전문적으로 숙련되지 않은 작업자라도 손쉽게 작업이 가능하므로 작업능률이 향상되고 측정된 값들은 자동적으로 데이터베이스로 구축되며 모든 작업내용이 동영상으로 촬영되므로 작업 후에 작업진행상황의 재검검할 수 있으며 다음 보수 작업시 참고로 활용될 수 있게 된다. 또한 모든 부품에 대한 부품이력이 데이터베이스로 구축되므로 부품의 교체시기 등을 일목요연하게 관리할 수 있다.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 의해 분해 점검 보수되는 프란시스 수차 발전소의 구조를 보인 개략도이다.

도 2는 도 1의 발전기실 내부 구조를 상세하게 나타낸 도면이다.

도 3은 본 발명에 의한 프란시스 수차 터빈의 분해 및 조립공정 지원장치의 블록도를 나타낸다.

도 4는 본 발명에 의한 프란시스 수차 터빈의 조립된 상태의 단면도를 나타낸다.

Claims (1)

1. 프란시스 수차 부품들에 부착된 전자식별태그

   각 작업자들이 휴대하고 상기 전자식별태그를 리드할 수 있는 전자식별태그 리더기가 내장되고, 리드된 상기 전자태그의 정보와 측정 데이터를 단문메세지로 전송하는 휴대 단말기;

   상기 휴대 단말기와 교신하기 위한 통신 모듈;

   발전기 실에 설치된 대형 디스플레이;

   상기 발전기실 내의 상황을 촬영하기 위한 카메라;

   상기 휴대 단말기의 식별번호를 등록하기 위한 관리자 컴퓨터;

   프란시스 수차 발전기의 보수를 위한 프란시스 수차 분해 및 조립공정의 전자 작업 매뉴얼 자료가 저장되고 프란시스 수차 각 부품들에 대응하는 전자식별코드에 대응하여 측정값 문자데이터가 기억되는 데이터베이스; 및

   상기 관리자 컴퓨터를 통하여 등록된 상기 휴대단말기와 상기 통신 모듈을 통하여 단문 메세지를 교신하고, 상기 프란시스 수차 분해 및 조립공정 모드에서 상기 데이터베이스의 전자 매뉴얼을 수차 분해 및 조립 순서에 따라 순차적으로 상기 대형 디스플레이에 표시하고 상기 발전기실 내의 프란시스 수차 분해 및 조립작업 상황을 상기 카메라로 촬영하여 상기 대형 디스플레이에 표시하며, 상기 휴대 단말기와 단문 메세지 방식으로 교신하여 현재 분해 또는 조립되는 프란시스 수차 부품의 전자식별태그의 인식에 응답하여 관련된 분해 또는 조립 매뉴얼 내용을 상기 대형 디스플레이에 표시하고, 분해 및 조립시 측정된 측정값과 분해 및 조립 동영상을 해당 부품의 전자식별코드와 함께 보수작업 데이터베이스로 구축하여 상기 데이터베이스에 저장하는 프란시스 수차 분해 및 조립공정 지원프로그램을 실행하는 제어부를 구비한 것을 특징으로 하는 프란시스 수차 분해 및 조립공정 지원 장치.

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