KR101114837B1 - 터빈로터 중심공 통합 검사용 스캐너 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 발전용 터빈로터의 회전축에 형성된 중심공 내부에 설치되어 터빈로터의 손상여부를 탐상하는 터빈로터 중심공 통합 검사용 스캐너에 관한 것으로, 리프팅유닛(10)과; 상기 리프팅유닛(10)에 회전 가능하게 설치되는 회동부(22)가 구비되며, 선단이 상기 중심공(2)의 측면에 설치 고정되는 베이스(20)와; 베이스(20)의 길이방향을 따라 이동 가능하게 설치되는 슬라이딩유닛(30)과; 슬라이딩유닛(30)에 설치되며, 선단에 중심공(2)으로 인입출되는 프로브(49)가 구비된 헤더유닛(40)과; 헤더유닛(40)에 연결 설치된 연장바(50) 및; 슬라이딩유닛(30)과 헤더유닛(40)의 동작을 제어하는 컨트롤러(60)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성에 의해 본 발명은 터빈로터의 정지상태는 물론 회전 중에도 중심공 내부에서 초음파 탐상, 와전류 탐상, 비쥬얼 탐상 등의 작업을 동시에, 안정적으로 수행할 수 있기 때문에 탐상에 소요되는 시간이 단축되고, 검사 효율이 증대된다.

Description

터빈로터 중심공 통합 검사용 스캐너{MULTI-INSPECTING SCANNER FOR TURBINE ROTOR BORE}
본 발명은 터빈로터 중심공 통합 검사용 스캐너에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 터빈로터의 회전축 중심 부근에 형성된 중심공에 설치되어 터빈로터 중심공을 통한 터빈로터의 결함을 비파괴 검사하는 스캐너로서, 초음파검사, 와전류검사, 비주얼검사 등의 탐상장치를 동시에 탑재할 수 있으며, 이로서 동시에 신속하고 정확하게 터빈로터를 검사할 수 있는 터빈로터 중심공 통합 검사용 스캐너에 관한 것이다.
터빈은 보일러나 원자력발전소의 스팀제너레이터 등의 열원으로부터 공급되는 고온 고압의 증기가 가지는 열에너지를 기계적 에너지(회전 에너지)로 변환시키는 장치로서 원자력발전소와 화력발전소 등에서 전기를 생산하는 데에 없어서는 안 되는 주요 구성 부품의 하나이다.
이러한 터빈은 고압, 중압, 저압 로터로 구분되는 하나 이상의 로터(회전체)를 포함하고 있는데, 이들 터빈로터들은 일반적으로 하나의 회전축선 상에 배치된다.
터빈로터는 회전축(로터휠)을 중심으로 다수의 블레이드가 회전축을 중심으로 방사상으로 배치된 열로 이루어지고, 이러한 블레이드 열이 다시 회전축의 길이 방향으로 다수 개 배열되어 회전축과 체결된 구조로서 이러한 블레이드에 고온 고압의 수증기가 고속으로 충돌함으로서 터빈로터는 큰 회전력을 갖게 된다.
특히, 현재 운전중인 터빈로터 중 그 직경이 일정수준 이상인 터빈로터의 대부분은 제조 및 열처리 과정에서 그 중심축 부근에 편석 또는 비금속 개재물의 석출이 발생할 수 있으며, 이러한 중심부 결함을 제거하고 터빈로터의 비파괴 검사 등에 활용할 수 있도록 적정 크기의 중심공을 가공하게 된다.
발전용 터빈로터는 고온 고압의 스팀과 지속적으로 마찰되면서 운전되기 때문에 그 과정에서 크리프 및 피로에 의한 손상, 수증기에 의한 부식 균열 등이 발생될 우려가 있으며, 특히 중심공의 경우 터빈의 운전 및 정지시 내ㅇ외부의 온도차로 인해 팽창 및 압축응력이 반복되면서 저주기 피로가 발생하게 되고, 이러한 저주기 피로가 누적되어 균열 등의 손상을 유발할 수 있다.
이에 따라 터빈로터 및 중심공에 대한 손상 유무와 안전성을 정기적인 검사를 통해 점검하여야만 한다.
이러한 발전용 터빈로터의 손상여부를 검사하기 위한 초음파 탐상용 장치로서 특허 제902936호의 중심공 탐상용 초음파 탐상장치의 푸쉬풀러가 제안된바 있는데, 이 탐상장치는 도 1에 도시된 바와 같이 고정패널(100)과, 고정패널(100) 상에 좌우이동 가능하게 설치되는 가변패널(110)과; 가변패널(110)의 일측에 설치되는 제1,2이송롤러를 모터에 의해 회전가능하게 하여 제1,2이송롤 사이를 통과하는 케이블 파이프를 전후방향으로 이동시키는 전후이동유닛(120) 및; 전후이동유닛(120)의 전방에 설치되어 케이블파이프를 수평상으로 안내하는 적어도 하나 이상의 안내롤(130)로 구성되어 있다.
그러나 상기와 같은 구조의 초음파 탐상용 장치는 터빈로터 중심공에 대한 초음파 탐상만을 목적으로 하며, 탐상유닛(200)이 전후이동유닛(120)을 통해 전후로 이동되어 중심공 내부로 삽입되므로 탐상유닛(200)이 견고하게 고정되지 못하고, 또한 탐상유닛(200)이 전후이동유닛(120)에 의해 전후 이동만 가능하도록 설치되어 있어 초음파 탐상작업 동안에 터빈로터가 회전되면 중심공 내부에 삽입된 탐상유닛(200)이 순간적으로 함께 회전되려 하여 비틀림이 발생되고, 이에 의해 구성 부품이 파손될 우려가 있다는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 터빈로터의 중심공에 대한 초음파 탐상은 물론, 와전류 탐상, 비쥬얼 탐상 등 다양한 종류의 비파괴 검사작업을 동시에 진행할 수 있으며, 중심공 탐상을 수행하는 동안 탐상유닛이 견고하게 고정되어 안정적으로 탐상할 수 있고, 또한 터빈로터가 정지된 상태 또는 회전되는 상태에서도 중심공 검사를 수행할 수 있는 중심공 통합 검사용 스캐너를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기와 같은 본 발명의 목적은 발전용 터빈로터 중심공에 대한 통합 검사용 스캐너를, 리프팅유닛과; 상기 리프팅유닛에 회전 가능하게 설치되는 회동부가 구비되며, 선단이 상기 중심공의 측면에 설치 고정되는 베이스와; 상기 베이스의 길이방향을 따라 이동 가능하게 설치되는 슬라이딩유닛과; 상기 슬라이딩유닛에 설치되며, 선단에 상기 중심공으로 인입출되는 프로브가 구비된 헤더유닛과; 상기 헤더유닛에 연결 설치되는 연장바 및; 상기 슬라이딩유닛과 상기 헤더유닛의 동작을 제어하는 컨트롤러를 포함하여 구성하는 것에 의해 달성된다.
이때 상기 헤더유닛은 원통형 본체와; 상기 본체 내에 설치되어 슬라이딩 이동되는 제1슬라이더와; 상기 제1슬라이더와 연동되며 상기 본체와 힌지로 결합되는 복수개의 리어서포트휠과; 상기 본체의 선단에 구비되는 헤드와; 상기 본체 내에 설치되며 상기 헤드와 연결되어 상기 헤드를 회전시키는 구동모터와; 상기 헤드 내에 설치되어 슬라이딩 이동되는 제2슬라이더와; 상기 제2슬라이더와 연동되며 상기 헤드와 힌지로 결합되고 상기 프로브가 각각 설치되는 복수개의 프론트서포트휠로 이루어진 것으로 실시될 수 있다.
또한 상기 베이스는 메인프레임부와; 상기 메인프레임의 상면에 설치되어 상기 슬라이딩유닛와 결합되는 레일부를 포함하여 실시될 수 있다.
그리고 상기 슬라이딩유닛은 베이스플레이트와; 상기 베이스플레이트의 상부에 설치되는 조인트 및; 상기 조인트를 개폐하는 레버를 포함하는 구조로 실시될 수 있다.
본 발명에 따르면, 터빈로터의 중심공에 대해서 초음파 탐상은 물론, 와전류 탐상, 비쥬얼 탐상 등의 비파괴 검사작업을 동시에 안정적으로 탐상할 수 있도록 헤더 유닛을 구성하고, 터빈로터의 중심공의 중심선에 맞춰 그 측부에 리프팅유닛이 설치되고, 이 리프팅유닛에 의해 지지 설치되는 베이스가 터빈로터의 측부에 설치 고정되어 중심공으로 인입출되는 헤더유닛을 보다 견고하게 지지할 수 있기 때문에 탐상작업의 안정성과 신뢰성을 확보할 수 있다.
또한 터빈로터를 회전시키면 헤더유닛과 베이스가 이와 함께 회전될 수 있는 구조이기 때문에 터빈로터를 회전시켜 가면서 탐상작업을 계속 진행할 수 있어 탐상작업에 소요되는 시간이 대폭 단축된다.
상기와 같은 구성에 의해 본 발명은 터빈로터의 정지상태는 물론 회전 중에도 중심공 내부에서 초음파 탐상, 와전류 탐상, 비쥬얼 탐상 등의 작업을 동시에, 안정적으로 수행할 수 있기 때문에 탐상에 소요되는 시간이 단축되고, 검사 효율이 증대된다.
도 1은 종래의 발전용 터빈로터 초음파 탐상용 스캐너의 예를 보인 측면도,
도 2는 본 발명에 따른 발전용 터빈로터 중심공 통합 검사용 스캐너의 예를 보인 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 베이스와 슬라이딩유닛의 예를 보인 정면도,
도 4는 도 3의 측면도,
도 5는 본 발명에 따른 헤더유닛과 연장바를 보인 정면도,
도 6은 본 발명에 따른 발전용 터빈로터 중심공 통합 검사용 스캐너의 사용 상태도이다.
이하에서는 바람직한 실시예를 도시한 첨부 도면을 통해 본 발명의 구성을 더욱 상세히 설명한다.
본 발명은 발전용 터빈로터의 중심공에 설치되어 터빈로터의 손상여부를 초음파방식에 의해 탐상하는 스캐너에 관한 것으로, 도 2에 도시된 바와 같이 리프팅유닛(10), 베이스(20), 슬라이딩유닛(30), 헤더유닛(40), 연장바(50) 및 컨트롤러(60)를 포함하여 구성된다.
리프팅유닛(10)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 헤더유닛(40)을 적절한 높이로 승강시켜 지지하는 부품으로서 터빈로터(1)의 측부에 일렬로 복수 개 설치되며, 설치 개수는 헤더유닛(40)과 연장바(50)의 길이에 맞춰 적절한 개수로 조절된다.
이러한 기능을 가지는 리프팅유닛(10)은 상하로 길이를 가지는 본체부(11)와, 이 본체부(11)의 외주면에 연결 설치되어 지상에 고정되는 복수의 지지부(12)와, 본체부(11)의 상부에 신축가능하게 설치되는 승강부(13)와, 승강부(13)의 상단에 구비되는 안착부(14)로 이루어진다.
이때 승강부(13)는 터빈로터의 중심공(2)의 높이에 맞춰 높이가 조절되도록 본체부(11)의 내부로 인입출되는 텔레스코프형 구조로 이루어지고 이에 의해 리프팅유닛(10) 상에 위치되는 헤더유닛(40)은 중심공(2)의 중심과 일치되도록 그 설치위치가 조절된다.
그리고 터빈로터(1)의 측면에 설치되는 리프팅유닛(10)에는 베이스(20)가 연결 설치되는데, 이 베이스(20)에는 리프팅유닛(10)에 회전 가능하게 설치되는 회동부(22)가 구비되고, 이 회동부(22)에는 베어링 등이 설치되어 있어 이에 의해 회전된다. 즉 회동부(22)에 의해 베이스(20)가 360°회전된다.
이러한 베이스(20)는 도 4에 도시된 바와 같이 메인프레임부(21)와, 이 메인프레임부(21)의 일단에 구비되며 리프팅유닛(10)과 회전가능하게 결합되는 회동부(22)와, 메인프레임부(21)의 상면에 길이방향으로 설치되는 레일부(23)와, 메인프레임부(21)의 타단에 구비되어 터빈로터(1)의 측면에 설치 고정되는 고정플레이트(24)로 이루어진다.
그리고 메인프레임부(21)의 측면에는 레일부(23)의 길이를 따라 눈금(25)이 표시되어 레일부(23)를 따라 슬라이딩되는 슬라이딩유닛(30)의 이동거리를 육안으로도 확인할 수 있도록 실시될 수 있다.
한편, 베이스(20)의 길이방향을 따라 이동 가능하게 설치되는 슬라이딩유닛(30)은 도 5에 도시된 바와 같이 레일부(23)에 도브테일 방식으로 결합되어 슬라이딩되는 베이스플레이트(31)와, 이 베이스플레이트(31)의 상부에 설치되는 조인트(32) 및 조인트(32)의 개폐를 조절하는 레버(33)로 이루어진다.
이때 조인트(32)는 그 내부에 헤더유닛(40)이 관통 삽입되어 헤더유닛(40)의 외부면을 감싸는 형태로 실시된다.
헤더유닛(40)은 길이를 가지는 봉 형상으로 실시되고, 그 한쪽 선단에는 터빈로터의 중심공(2) 내부로 삽입되는 프로브(49)가 설치되며, 타단은 연결부재(44)를 통해 틸팅 가능하게 연장바(50)에 연결되고, 이에 의해 헤더유닛(40)과 연장바(50)가 일직선을 이루지 않더라도 연결부재(44)가 이를 흡수함으로써 장치를 보호한다.
이와 같은 헤더유닛(40)의 실시예로는 도 6에 도시된 바와 같이 길이를 따라 중공홀이 형성된 원통형 본체(41)와; 본체(41) 내에 설치되어 슬라이딩 이동되는 제1슬라이더(42)와; 제1슬라이더(42)와 연동되며 본체(41)와 힌지(H)로 결합되는 복수개의 리어서포트휠(43)과; 본체(41)의 선단에 구비되는 헤드(45)와; 본체(41) 내에 설치되며 헤드(45)와 연결되어 헤드(45)를 회전시키는 구동모터(46)와; 헤드(45) 내에 설치되어 슬라이딩 이동되는 제2슬라이더(47)와; 제2슬라이더(47)와 연동되며 헤드(45)와 힌지(H')로 결합되는 복수개의 프론트서포트휠(48)로 이루어진다. 그리고 프로브(49)는 프론트서포트휠(48)에 설치된다.
이와 같은 헤더유닛(40)은, 먼저 제1, 2슬라이더(42, 47)가 에어실린더와 같은 공압유닛의 동작에 의해 슬라이딩되면, 제1, 2슬라이더(42, 47)의 외부면에 각각 형성된 걸림홈(42A, 47A)이 이동되고, 이 걸림홈(42A, 47A)에 삽입된 걸림돌기(43A, 48A)가 함께 이동되면서 힌지(H, H')로 결합된 리어서포트휠(43)과 프론트서포트휠(48)이 본체(41)와 헤드(45) 내부로 수용되거나 이와 반대로 외부로 펼쳐지게 된다.
이러한 동작에 의해 리어서포트휠(43)과 프론트서포트휠(48)은 중심공(2) 내벽에 밀착되어 헤더유닛(40)을 안정적으로 지지하고, 수평을 유지할 수 있도록 하며, 이와 더불어서 구동모터(46)에 의해 헤드(45)가 회전하는 중에도 프론트서포트휠(48)에 설치된 프로브(49)를 중심공(2) 내벽에 밀착시키는 역할을 한다.
그리고 프로브(49)에는 초음파 탐상과 더불어 와전류 탐상 및 비쥬얼 탐상 등의 작업을 동시에 수행할 수 있도록 이에 맞는 구성들이 선택적으로 설치되어 중심공(2)의 탐상을 동시에 진행할 수 있게 한다.
한편, 연장바(50)는 중심에 중공이 형성된 관체로서, 이 연장바(50)의 중공부를 통해 헤더유닛(40)의 탐상 작업을 위해 설치된 구동수단들의 전원 및 각종 케이블이 관통되며, 이에 의해 헤더유닛(40)이 이동될 때 케이블의 손상이나 오염이 방지된다.
한편, 슬라이딩유닛(30)과 헤더유닛(40)의 동작을 제어하는 컨트롤러(60)는 장치의 외부에 위치하여 슬라이딩유닛(30)의 이동과 속도, 헤드(45)의 회전속도, 제1, 2슬라이더(42, 47)의 동작 등을 제어하고, 이를 화면을 출력하며, 프로브(49)에서 탐상하는 각종 정보를 출력 및 저장한다.
이상 설명한 바와 같은 구조로 이루어진 본 발명은 도 7(a)에 도시된 바와 같이 슬라이딩유닛(30)에 고정 설치된 헤더유닛(40)이 슬라이딩유닛(30)의 슬라이딩 동작에 의해 터빈로터(1)의 중심공(2) 내부로 인입출되면서 초음파 탐상, 와전류 탐상, 비쥬얼 탐상 등이 동시에 진행되고, 탐상작업 진행 중에 또는 탐상작업 전후에 터빈로터(1)가 회전되더라도 도 7(b)에 도시된 바와 같이 베이스(20)와 슬라이딩유닛(30)이 함께 회전되기 때문에 회전이 요구되는 외표면부의 검사 혹은 작업들과 동시에 중심공(2)에 대한 탐상작업을 진행할 수 있다.
1: 터빈로터 2: 중심공
10: 리프팅유닛 11: 본체부
12: 지지부 13: 승강부
14: 안착부 20: 베이스
21: 메인프레임부 22: 회동부
23: 레일부 24: 고정플레이트
25: 눈금 30: 슬라이딩유닛
31: 베이스플레이트 32: 조인트
33: 레버 40: 헤더유닛
41: 본체 42: 제1슬라이더
42A: 걸림홈 43: 리어서포트휠
43A: 걸림돌기 44: 연결부재
45: 헤드 46: 구동모터
47: 제2슬라이더 47A: 걸림홈
48: 프론트서포트휠 48A: 걸림돌기
49: 프로브 50: 연장바
60: 컨트롤러

Claims (4)

  1. 발전용 터빈로터(1)의 회전축에 형성된 중심공(2) 내부에 설치되어 터빈로터(1)의 손상여부를 탐상하는 터빈로터 중심공 검사용 스캐너에 있어서,
    리프팅유닛(10)과;
    상기 리프팅유닛(10)에 회전 가능하게 설치되는 회동부(22)가 구비되며, 선단이 상기 중심공(2)의 측면에 설치 고정되는 베이스(20)와;
    상기 베이스(20)의 길이방향을 따라 이동 가능하게 설치되는 슬라이딩유닛(30)과;
    상기 슬라이딩유닛(30)에 설치되며, 선단에 상기 중심공(2)으로 인입출되는 프로브(49)가 구비된 헤더유닛(40)과;
    상기 헤더유닛(40)에 연결 설치된 연장바(50) 및;
    상기 슬라이딩유닛(30)과 상기 헤더유닛(40)의 동작을 제어하는 컨트롤러(60)를 포함하고,
    상기 슬라이딩유닛(30)은, 베이스플레이트(31)와; 상기 베이스플레이트(31)의 상부에 설치되는 조인트(32) 및; 상기 조인트(32)의 개폐를 조절하는 레버(33)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 터빈로터 중심공 통합 검사용 스캐너.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 베이스(20)는, 메인프레임부(21)와; 상기 메인프레임부(21)의 상면에 설치되어 상기 슬라이딩유닛(30)과 결합되는 레일부(23)로 이루어지고,
    상기 회동부(22)는 상기 메인프레임부(21)의 일단에 설치되는 것을 특징으로 하는 터빈로터 중심공 통합 검사용 스캐너.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 헤더유닛(40)은, 원통형 본체(41)와; 상기 본체(41) 내에 설치되어 슬라이딩 이동되는 제1슬라이더(42)와; 상기 제1슬라이더(42)와 연동되며 상기 본체(41)와 힌지(H)로 결합되는 복수개의 리어서포트휠(43)과; 상기 본체(41)의 선단에 구비되는 헤드(45)와; 상기 본체(41) 내에 설치되며 상기 헤드(45)와 연결되어 상기 헤드(45)를 회전시키는 구동모터(46)와; 상기 헤드(45) 내에 설치되어 슬라이딩 이동되는 제2슬라이더(47)와; 상기 제2슬라이더(47)와 연동되며 상기 헤드(45)와 힌지(H')로 결합되고 상기 프로브(49)가 각각 설치되는 복수개의 프론트서포트휠(48)로 이루어진 것을 특징으로 하는 터빈로터 중심공 통합 검사용 스캐너.
  4. 삭제
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KR101705034B1 (ko) 2015-09-10 2017-02-09 주식회사 에네스지 터빈로터 중심공 자분탐상장치
KR102611548B1 (ko) 2023-06-15 2023-12-08 고려공업검사 주식회사 자분탐상법을 이용한 터빈 로터 블레이드의 비파괴검사장치
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