KR101202187B1 - 터빈로터의 블레이드 테논부 비파괴 초음파 검사장치 - Google Patents

터빈로터의 블레이드 테논부 비파괴 초음파 검사장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 터빈로터를 회전시켜가면서 블레이드 끝단의 테논(tenon)부에 유발될 수 있는 균열 등의 손상 여부를 효과적으로 검사할 수 있는 비파괴 초음파 검사장치에 관한 것으로, 좌우 방향으로 슬라이딩이 가능한 슬라이딩부와; 상기 슬라이딩 프레임의 상부에 마련되어 다수개의 링크바를 중첩되게 연결하여 이루어지는 시저스 링크와 상기 시저스 링크를 접히거나 벌어지도록 구성되어 승하강이 가능한 승하강부와; 상기 승하강부의 상부에 마련되어 접촉매질이 담겨지는 저수조 및 상기 저수조의 내부에 구비되며 초음파를 송수신케 하는 웨지유닛을 포함하는 초음파 탐상부; 를 구비하는 것이 특징이다.
본 발명의 블레이드 테논부 비파괴 초음파 검사장치는 쉬라우드 밴드의 하부에 쉬라우드 밴드와 일정간격 이격되게 위상배열 탐촉자를 수침식으로 설치하는 것만으로도 블레이드 테논을 탐상할 수 있어서, 탐상을 위한 설치시간이 단축되며, 터빈의 1회전으로 쉬라우드 밴드와 리베팅된 테논의 외주면 전체를 탐상할 수 있으므로, 탐상에 따른 소요시간이 획기적으로 단축될 수 있다.

Description

터빈로터의 블레이드 테논부 비파괴 초음파 검사장치{NONDESTRUCTIVE ULTRASONIC DETECTION DEVICE FOR BLADE TENON OF TURBINE ROTOR}
본 발명은 터빈로터의 블레이드 테논부 비파괴 초음파 검사장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 터빈로터를 회전시켜가면서 블레이드 끝단의 테논(tenon)부에 유발될 수 있는 균열 등의 손상 여부를 효과적으로 검사할 수 있는 비파괴 초음파 검사장치에 관한 것이다.
통상적으로 원자력발전소와 화력발전소 등에서 사용되고 있는 증기 터빈(turbine)은 고온고압의 증기, 가스등의 유체를 로터에 원주방향으로 배열된 각 블레이드(blade)에 부딪히게 하여 유체의 에너지를 기계적인 회전에너지로 변환시키는 장치이다.
이러한 터빈로터의 세부 구성을 살펴보면, 첨부된 도면의 도 1과 같이 상기 터빈로터(1)는 회전 중심축이 되는 로터 샤프트(2, rotor shaft)와 그 외주면에 돌출 또는 조립되는 링 형태의 휠(3, wheel)이 구성되고, 이 휠(3)의 외부 원둘레를 따라 블레이드(4, blade)가 360ㅀ배열되어 있는 형태로 이루어져 있으며, 휠(3)과 블레이드(4)는 그 높이를 달리하여 로터 샤프트(2) 상에 다단으로 설치된다.
이러한 각 블레이드(4)와 휠(3) 간의 결합구조는 도시하지 않았으나 휠(3) 테두리면에 결합홈(dovetail)이 형성되고 이러한 결합홈에 블레이드(4)의 루트(root)가 끼워지는 형태로 이루어진다.
한편, 상기 블레이드(4)의 바깥쪽 단부는 진동 저감, 강성 및 효율 재고 등의 목적으로 여러 개를 하나로 묶어주게 되는데, 이를 위해 여러 개의 블레이드(4) 바깥쪽 단부에 쉬라우드 밴드(5, shroud band)를 걸쳐서 고정하게 된다. 여기서 쉬라우드 밴드(5)와 블레이드(4)와의 결합은 상기 블레이드(4)에 돌출 성형된 테논(41, tenon)에 쉬라우드 밴드(5)에 구비된 테논삽입공(51)이 일치하도록 쉬라우드 밴드(5)를 삽입설치하고, 상기 쉬라우드 밴드(5)의 외측부에서 상기 테논삽입공(51)을 통과하여 돌출된 테논(41)을 타격 압착(Riveting, 이하 '리베팅'이라 함)하여 고정시킨다.
이와 같이 구성된 터빈로터(1)는 고속 회전에 따른 고응력과 기동정지 시의 높은 열응력 및 피로, 습분(濕分)에 의한 부식환경, 등의 영향을 받게 되는데, 특히 터빈의 구동 시 유체가 고압의 상태로 각 블레이드(4)에 부딪히기 때문에 각 블레이드(4)에는 많은 하중이 가해지고, 여기에 각각의 블레이드(4)의 끝단부에 구성되어 쉬라우드 밴드(5)에 연결되어 있는 각 테논(41)에도 이 응력이 전달될 수밖에 없다.
이렇게 응력이 각 테논(41)부에 작용하는 상태에서 터빈로터(1)의 가동이 지속적으로 이루어지게 되면 테논(41)부를 포함한 터빈 전체에 피로강도가 증가하게 되고, 이로 인해 테논(41)부와 같이 단면형상이 급변하는 응력집중부에서 응력부식균열(應力腐蝕均熱, SCC)의 발생확률이 커지게 된다.
이처럼 블레이드 및 이 블레이드에 연결된 구성들에서 균열이 발생될 경우 터빈로터(1)의 고속회전 중에 파손 이탈되는 사고가 발생될 수 있으며, 더불어 이로 인해 블레이드를 포함한 터빈 전체에 파손을 야기할 수 있고, 결국 발전시스템 전체에 심각한 손상 또는 위험을 초래할 수 있다.
따라서 정기적으로 블레이드 테논부를 포함한 터빈로터의 취약부위에 대해 비파괴 검사를 통해 균열 및 이상 여부를 점검하게 된다.
외표면에 드러나지 않는 취약부위의 경우 종래의 검사방법으로는 초음파비파괴 검사 또는 자기비파괴 검사 등을 실시하거나, 조립부를 직접 분해하여 육안 검사하는 형태로 수행되어 졌다.
블레이드를 분리시켜 검사하는 방법은 취약부위를 직접 육안으로 검사할 수 있으나, 블레이드의 분리 및 재조립시에 소요되는 시간이 길고 재조립시 로터의 균형(balancing)을 고려해야 하는 등 많은 문제점이 대두 되며, 이에 더하여 테논(41)과 쉬라우드 밴드(5)는 리베팅에 의한 결합으로 이루어져 있어서, 분해 및 재조립이 더욱 곤란하며, 오히려 분해 및 재조립 과정에서 더 많은 결함을 유발할 가능성이 있다.
상기의 문제들로 인해 블레이드 루트, 휠 도브테일(dovetail) 및 블레이드를 연결하는 핀, 휠 보어, 로터중심공과 같은 외부에 노출되어 있지 않은 취약부위에 대해서 주로 초음파 탐상장치를 이용한 검사 방법이 사용되고 있다.
초음파 탐상장치를 이용한 보통의 검사 방법은 탐촉자 전면부에 소정의 각도로 초음파를 송수신케 하는 웨지(Wedge)를 사용하며 피검면에 직접 접촉하여 검사하는 사각탐상법이 이용되는데, 블레이드 테논부의 경우, 다수의 블레이드가 테논에 의해 쉬라우드 밴드와 끼워지고 외부에서 리베팅에 의해 겹합되므로 테논의 취약부위가 쉬라우드 밴드에 가려 외부에 드러나지 않으며, 이 쉬라우드 밴드의 외부로 돌출된 테논의 형상이 불균일하여 보통의 초음파 검사방법을 적용할 경우 웨지와 쉬라우드 밴드 사이의 긴밀한 접촉이 유지되기 어려워 초음파신호가 유실되는 문제점이 있으며, 웨지가 블레이드 테논의 불균일한 형상부를 지날 때 돌출된 테논에 의해 진동과 충돌이 야기되어 피검사체로부터 안정되고 균일한 초음파 신호를 방사시킬 수가 없게 된다.
이에 이 불규칙한 초음파 신호로는 정확한 탐상이 이루어질 수 없는 문제점이 있어 현실적으로 블레이드 테논부에 대한 초음파 비파괴검사가 실시되는 경우는 드물다.
상기와 같은 문제점을 해소하고자 미국등록특허 제5,275,052호에는 "Tenon inspection systems and methods"의 발명의 명칭으로 블레이드 테논을 탐상하는 장치 및 방법이 개시되어 있다.
상기 미국등록특허 제5,275,052호에 개시된 종래의 초음파 탐상장치는 첨부된 도면의 도 1a에 도시된 바와 같이 초음파 변환기 요소를 포함하여 테논(18)을 탐상하는 트랜스듀서(20)와; 물을 함유하는 함유수단(26)과; 상기 트랜스듀서(20)의 위치를 평면상에서 조정하기 위한 위치 조정 수단(30)과; 초음파 검사 장치(40)와; 검사 정보를 저장하는 저장장치(42) 및 검사하는 과정을 모니터링하는 모니터 장치(50)를 포함하여 이루어진다.
그런데, 상기의 블레이드 테논 탐상장치는 트랜스듀서(20)와 렌즈의 일체형으로 이루어진 것으로, 렌즈의 초점만을 탐상하게 되며, 터빈의 1회전으로 점으로 연결되는 쉬라우드 밴드의 외주연만을 탐상하게 되는데, 쉬라우드 밴드의 폭이 넓을 경우에는 y축을 가변하면서 여러 번 반복 수행하여야 하는 문제점이 있다.
또한, 렌즈(21)와 테논(18)과의 거리를 조절하는 수단이 결여되어 있어서, 외주연의 크기가 서로 상이한 다수개의 쉬라우드 밴드의 테논(18)과 렌즈(21)와 거리 조정이 어려우며, 이에 따라 탐상을 위한 설치과정의 소요 시간이 오래 걸리는 문제점이 발생된다.
이에 더하여, 쉬라우드 밴드가 일정한 기울기를 갖도록 제작 설치된 단(Stage)의 경우 탐상장치의 바닥면과 수평을 유지하기 어려우며, 이에 따라 쉬라우드 밴드의 테논(24)과 렌즈(21)의 수직 교차가 불능하여 탐상 결과에 대한 신뢰성이 저하된다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 초음파 탐상장치가 가지는 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 터빈로터의 취약부분에 대해 비파괴 검사를 통하여 균열 및 이상 여부를 검사할 수 있는 터빈로터의 블레이드 테논부 비파괴 초음파 검사장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
또한, 슬라이딩 동작과 승/하강 동작만으로 다수개의 블레이드 테논부의 탐상을 위한 검사장치의 설치시간을 단축함과 동시에, 길이방향으로 블레이드 테논부가 설치된 쉬라우드 밴드의 폭 전체를 한번에 탐상하여 1회전만으로도 블레이드 테논부의 외주면 전체를 탐상할 수 있으며, 검사 결과에 대한 이력을 관리하여 검사결과에 대한 신뢰성을 높일 수 있는 터빈로터의 블레이드 테논부 비파괴 초음파 검사장치를 제공하는 데에 또 다른 목적이 있다.
상기한 목적에 따른 본 발명의 터빈로터의 블레이드 테논부 비파괴 초음파 검사장치는 좌우 방향으로 슬라이딩이 가능한 슬라이딩부와; 상기 슬라이딩 프레임의 상부에 마련되어 다수개의 링크바를 중첩되게 연결하여 이루어지는 시저스 링크와 상기 시저스 링크를 접히거나 벌어지도록 구성되어 승하강이 가능한 승하강부와; 상기 승하강부의 상부에 마련되어 접촉매질이 담겨지는 저수조 및 상기 저수조의 내부에 구비되며 초음파를 송수신케 하는 웨지유닛을 포함하는 초음파 탐상부; 를 구비하는 것에 의해 달성된다.
본 발명의 블레이드 테논부 비파괴 초음파 검사장치는 슬라이딩 동작과 승/하강 동작으로 쉬라우드 밴드의 블레이드 테논부에 근접/유지할 수 있어서 검사를 위한 장치의 설치 시간이 단축되고, 터빈로터의 1회전만으로도 쉬라우드 밴드와 리베팅된 테논의 외주면 전체를 탐상할 수 있어서, 탐상에 따른 소요시간이 획기적으로 단축될 수 있다.
또한, 비접촉식의 초음파 검사장치의 제공으로 탐상시에 발생되는 진동이 없으므로, 안정된 초음파 신호로 블레이드 테논부를 정확히 검사할 수 있음은 물론, 검사 결과를 저장/관리할 수 있어서 객관성 및 신뢰성을 증진시킬 수 있다.
도 1은 터빈로터의 사시도 및 일부 확대도,
도 1a는 종래의 초음파 탐상장치,
도 2는 본 발명에 따른 터빈로터 블레이드 테논부 비파괴 초음파 검사장치의 설치 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 터빈로터 블레이드 테논부 비파괴 초음파 검사장치의 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 터빈로터 블레이드 테논부 비파괴 초음파 검사장치의 평면도(a) 및 (a)에서의 A-A'의 단면도,
도 5는 본 발명에 따른 터빈로터 블레이드 테논부 비파괴 초음파 검사장치의 분해 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 초음파 탐상부의 분해 사시도,
도 7은 본 발명에 따른 테논 검사용 집속웨지 유닛의 단면도(a) 및 평면 투시도(b),
도 8은 일 실시예에 따른 집속웨지 유닛의 평면 투시도,
도 9는 본 발명에 따른 초음파 탐상부의 동작도,
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 도시한 첨부된 도면을 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명한다.
본 발명은 원자력발전소와 화력발전소 등에서 사용되고 있는 증기 터빈(turbine)에 있어서, 블레이드와 쉬라우드 밴드를 결합시키는 테논의 균열을 탐상할 수 있는 터빈로터 블레이드 테논부 비파괴 초음파 검사장치에 관한 것으로, 특히 본 발명은 블레이드 테논과 이를 탐상하는 초음파 탐상부가 국부수침법에 의한 비접촉식으로 이루어지며, 이에 따라 블레이드 테논부의 불균일한 형상부가 지날 때 돌출된 테논에 의해 진동이 발생되지 않으며 안정되고 균일한 초음파신호로 블레이드 테논부를 검사할 수 있는 장치에 관한 것이다.
첨부된 도면의 도 2 내지 도 4는 각각 본 발명에 따른 터빈로터 블레이드 테논부 비파괴 초음파 검사장치의 설치 사시도, 사시도, 평면도 및 단면도를 나타낸 것이다.
본 발명의 터빈로터 블레이드 테논부 비파괴 초음파 검사장치는 크게, 슬라이딩부(100), 승하강부(200), 저수조(300) 및 초음파 탐상부(400)로 이루어지며, 그에 따른 설치 위치는 도 2에 도시된 바와 같이 터빈로터(1)의 하부에 설치되되, 블레이드(4)의 외측 끝단부를 연결하는 쉬라우드 밴드(5)의 하부측에 위치하며, 좌우로 슬라이딩되는 슬라이딩부(100)와 상하 승하강이 가능하도록 이루어진 승하강부(200)의 조작으로 쉬라우드 밴드(5)를 저수조(300) 내측의 접촉매질에 국부 침수되도록 안내하며, 초음파 탐상부(400)의 미세 위치조정을 통해 일정간격 위치를 재조정하여 설치된다.
먼저, 슬라이딩부(100)에 대해서 설명한다.
슬라이딩부(100)는 좌우 길이방향으로 슬라이딩이 가능하도록 구성되며, 상세하게는 길이방향을 가지는 슬라이딩 레일(110)과 상기 슬라이딩 레일(110)의 간격을 유지시키는 고정프레임(120) 및 상기 슬라이딩 레일(110) 사이에 구비되어 상기 슬라이딩 레일(110)에서 좌우 슬라이딩 가능하도록 구성된 슬라이딩 프레임(130)으로 이루어진다.
이 슬라이딩부(100)의 하부에는 수평이동이 가능하도록 바퀴(500)가 더 구비될 수 있으며, 이 바퀴에는 바퀴의 회동을 제한할 수 있는 브레이크 부재(도면에 미표시)가 더 마련될 수 있다.
승하강부(200)는 좌우 방향으로 슬라이딩이 가능한 상기 슬라이딩 프레임(130)의 상부에 마련되어 다수개의 링크바(211)를 중첩되게 연결하여 이루어지는 시저스 링크(210)와 상기 시저스 링크(210)를 접히거나 벌어지도록 구성되는 핸들(220)과 같은 회전에 의해 접히거나 벌어짐을 조절할 수 있도록 구성될 수 있다.
상기에서 접히거나 벌어지는 범위에 따라 승하강이 가능토록 이루어진 상기에서 시저스 링크(210)는 슬라이딩 프레임(130) 상에서 총 4개로 구성되도록 하여 전후좌우 승하강에 따른 균형을 이루도록 구성될 수 있다.
이에 더하여 상기 슬라이딩 프레임(130)은 본 발명의 동작 중에 좌우 슬라이딩을 방지하도록 고정장치(도면에 미표시)가 구비될 수 있다.
상기에서 상기 시저스 링크(210)의 접힘과 벌어짐을 조절하는 수동조작으로 핸들(220)을 도시하였으나, 이 핸들(220)을 대신하여 외부의 전원을 인가받아 구동되는 모터(도면에 미표시)에 의해서 승하강이 가능하도록 구성될 수 있다.
상기와 같이 본 발명에 따른 터빈로터의 블레이드 테논부 비파괴 초음파 검사장치는 좌우 슬라이딩 동작과 상하 승하강 동작이 가능하도록 구성됨에 따라 쉬라우드 밴드의 하부에 상기 검사장치를 설치하는 것만으로도 좌우 슬라이딩 조절과 상하 승하강 동작을 적절히 수행하여 쉬라우드 밴드(5, 도 1 참조)와 일정간격으로 근접/유지 시킬 수 있어서 검사를 위한 장치의 설치시간이 단축될 수 있다.
다음으로, 본 발명에서 승하강부(200)의 상부에 마련되는 저수조(300)에 대해서 설명한다.
저수조(300)는 접촉매질이 저수되는 것으로, 본 발명에서의 터빈로터의 블레이드 테논부 비파괴 초음파 검사장치는 쉬라우드 밴드(5)의 일부 부위만 국부적으로 접촉매질에 담가 검사를 하는 '국부수침법'을 사용한다.
즉, 쉬라우드 밴드(5)의 일부가 접촉매질에 잠기도록 하여 설치하고 이 쉬라우드 밴드(5)를 회전시켜 연속적으로 접촉매질에 잠겨지는 부위를 초음파로 탐상하여 이를 검사한다. 이 저수조(300)는 접촉매질이 얼마나 담겨져 있는지를 용이하게 식별할 수 있도록 유리나 아크릴 재질 등의 투명재질로 이루어질 수 있다.
상기 저수조(300)에 담수되는 접촉매질은 물(water)로 이루어질 수 있으며, 이물 및 기포 등의 발생을 저감하고 첩촉매질에 침수되는 쉬라우드 밴드(5) 및 테논(41)의 부식을 방지할 수 있도록 하는 첨가제를 추가할 수 있으며, 피검사체의 탐상이 이루어지는 시점에서의 피검사체는 이 접촉매질의 내부에 잠겨있는 부분을 탐상하므로, 항상 초음파 진행경로 상에 초음파를 왜곡하는 물질을 최소화하여 초음파검사가 가능하게 된다.
이 저수조(300)의 내부 저면에는 초음파를 발생시켜 피검사체를 탐상하기위한 초음파 탐상부(400)가 구비된다.
접촉매질에 침수되어 설치되는 초음파 탐상부(400)는 초음파를 송수신케 하는 웨지유닛(400a)을 포함하여 구성되는 것으로, 첨부된 도면의 도 6은 본 발명에 따른 초음파 탐상부의 분해 사시도를 나타낸 것이며, 도 7은 본 발명에 따른 테논 검사용 집속웨지 유닛의 단면도(a) 및 평면 투시도(b)를 도시한 것이고, 도 8은 일 실시예에 따른 집속웨지 유닛의 평면 투시도를 도시한 것이다.
웨지유닛(400a)은 오목면(461)을 가지는 집속렌즈(460)와; 상기 오목면(461)에 대응되도록 상기 집속렌즈(460)의 하부에 구비되며 위상 배열을 가지는 위상배열 탐촉자(451)가 구비된 트랜스듀서(450) 및 상기 트랜스듀서(450)에 연결되는 신호선(40a); 을 포함하여 구성된다.
웨지유닛(400a)의 집속렌즈(460)는 송신되는 초음파를 상기 집속렌즈(460)에 마련된 오목면(461)에 의해서 상기 오목면(461)의 초점에 집속하는 것으로, 투명한 재질로 이루어질 수 있고, 이 웨지유닛(400a)의 집속렌즈(460)는 피검사체인 테논과 비접촉식으로 일정간격 이격되어 이를 탐상함으로써, 테논의 불균일한 형상부를 지날 때에도 돌출된 테논에 의한 진동이 발생되지 않아 안정되고 균일한 초음파신호로 피검사체인 블레이드 테논부를 탐상할 수 있다.
위상배열 탐촉자(451)는 복수 개의 미소 압전소자가 일정한 배열로 위상배열(phased array)되며, 이러한 구성으로 이루어진 위상배열 탐촉자(451)의 길이방향으로 탐상되는 피검사체(블레이드 테논)가 설치된 쉬라우드 밴드의 폭(width)이 좁을 경우, 도 8의 (a)와 같이 1개의 위상배열 탐촉자(451)에 의해서 탐상이 이루어질 수 있으나, 탐상되는 피검사체의 폭이 넓을 경우에는 도 7 또는 도 8의 (b)와 같이 2개 내지 그 이상의 위상배열 탐촉자(451)를 설치하여 폭을 증가시킬 수 있으며, 이때 집속웨지(451)와 그에 인접한 위상배열 탐촉자(451)는 탐상되는 피검사체의 폭 중에서 탐상되지 않는 부분이 발생하지 않도록 일부가 겹쳐지게 설치될 수 있다.
이에 따라, 복수 개의 위상배열 탐촉자(451)가 구비될 경우, 웨지유닛(400a)은 동일방향으로 배열된 복수 개의 오목면을 가지는 집속렌즈(460)와; 상기 오목면(461)에 각각 대응되도록 상기 집속렌즈(460)의 하부에 구비되며 위상 배열을 가지는 위상배열 탐촉자(451)가 구비된 복수 개의 트랜스듀서(450) 및 상기 복수 개의 트랜스듀서(450)에 각각 연결되는 신호선(40a);으로 이루어질 수 있다.
상기 위상배열 탐촉자(451)의 구성으로 종래의 점으로 이루어진 탐상을 선으로 탐상할 수 있어서, 터빈의 1회전만으로도 쉬라우드 밴드와 리베팅된 테논의 외주면 전체를 탐상할 수 있으므로, 탐상에 따른 소요시간이 획기적으로 단축될 수 있다.
여기서, 상기 웨지유닛(400a)을 고정하고 미세한 위치 조절이 가능하도록 하는 구성에 대하여 설명한다.
첨부된 도면의 도 6은 웨지유닛을 포함하는 초음파 탐상부의 분해 사시도를 도시한 것으로, 웨지유닛(400a)을 고정하고 미세한 위치 조절이 가능하도록 하는 일 실시예에 따른 구성을 도시한 것이다.
상기에 따른 구성은, 플레이트(410), 브래킷(420), 프레임 홀더(430) 및 각도조절프레임(440)으로 이루어진다.
플레이트(410)는 접촉매질이 담수되는 저수조(300)의 저면에 설치되는 것으로, 초음파 탐상부(400)가 저수조(300) 내에서 쉽게 움직이지 않고 위치를 유지할 수 있도록 무게중심 역할을 하며, 상기 초음파 탐상부(400)가 저수조(300)의 내부 저면에서 일정각도의 범위 내에서 회전 가능하도록 구성될 수 있다. 이 구성으로, 일정각도로의 회전이 가능하여 본 발명의 탐상장치가 설치된 상태에서 전체를 이동하지 않고도 집속렌즈(460)의 오목면(461)과 피검사체와의 수직교차가 이루어지도록 미세한 위치의 조절이 가능하다.
이 플레이트(410)의 일 측면에는 직립 고정되되 상하 길이방향으로 통개된 가이드홀(421)을 구비하는 브래킷(420)이 설치되며, 플레이트(410)와 브래킷(420)은 고정나사(401)에 의해서 결합될 수 있다.
브래킷(420)의 가이드홀(421)에는 이 가이드홀(421)의 안내에 따라 상하 높이 조절이 가능한 프레임홀더(430)가 구비되는데, 가이드홀(421)과 프레임홀더(430)는 고정나사(402)와 볼트(403)에 의해서 고정될 수 있다. 이 구성에 따르면, 고정나사(401)의 조임과 풀림에 의해 상기 프레임홀더(430) 상하 높이 조절이 가능하여 집속렌즈(460)와 피검사체와의 미세간격 조절이 가능하다.
상기 프레임홀더(430)에는 각도조절프레임(440)이 구비되는데, 이 각도조절프레임(440)은 도 6에 도시된 바와 같이, 집속렌즈(460)를 부착 고정하는 것으로, 집속렌즈(460)의 좌우측이 고정되도록 "Y" 자 형태의 프레임 구조로 구비되고, 반대편 측의 돌출부는 상기 프레임홀더(430)의 통공(431)에 삽입 고정되며, 노브(404)에 의해서 고정되되, 도 9에 도시된 바와 같이 각도조절이 가능하도록 설치된다. 이 구성에 의하여, 피검사체인 블레이드 테논부가 기울기를 갖더라도 이에 대응하여 집속렌즈(460)의 기울임을 조절할 수 있다.
상기와 같이 피검사체인 쉬라우드 밴드(5)의 하부에 설치되어 상기 쉬라우드 밴드(5)와 이 쉬라우드 밴드(5)에 돌출된 블레이드 테논(41)과 이를 탐상하는 집속렌즈(460)와의 이격거리를 미세하게 조절하되, 큰 거리의 이동은 슬라이딩부(100)와 승하강부(200)에 의해서 조절가능하며, 미세 위치 조절은 플레이트(410), 프레임홀더(430) 및 각도조절 프레임(440)으로 조정이 가능하여 설치 및 이격조절 거리 설정을 획기적으로 단축할 수 있다.
본 발명의 초음파 검사장치를 사용하여 테논(41)부를 검사할 때에는, 도 2에 도시된 바와 같이 먼저, 초음파 검사장치를 쉬라우드 밴드(5)의 하부에 위치하고 슬라이딩부(100)와 승하강부(200)를 조절하여 쉬라우드 밴드(5)가 상기 저수조(300)의 접촉매질에 침강되도록 하고, 플레이트(410), 프레임홀더(430) 및 각도조절 프레임(440)의 조정으로 테논(41)과 집속렌즈(460) 사이의 간격을 탐상을 위한 최적의 간격으로 미세조절한 후, 초음파 탐상부(400)를 구동하여 테논의 탐상을 시작함과 동시에 로터(2, 도 1 참조)를 회전 시킨다. 이 로터의 회전으로 초음파 탐상부(400)는 쉬라우드 밴드(5)의 외주면에 있는 테논(41)들을 탐상하고, 그 결과를 실시간으로 검사하거나 저장/관리한다. 초음파를 이용한 실시간 검사 및 결과의 저장/관리는 종래의 초음파 검사장비를 활용하여 수행될 수 있다.
또한, 하나의 쉬라우드 밴드(5)에 테논(41)을 검사한 이후, 그에 인접된 쉬라우드 밴드를 탐상하고자 하는 경우에는 장치의 전체 이동 없이도 승하강부(200)의 하강 동작과 슬라이딩부(100)의 슬라이딩 동작으로 인접된 쉬라우드 밴드의 하부로의 위치이동이 가능하여 터빈 전체의 테논을 검사하는 데에 탐상장치를 이동 설치 과정의 소요시간이 획기적으로 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라,
이에 더하여, 국부수침법에 의한 비접촉 탐상으로 피검사체인 블레이드 테논의 돌출에 의해 발생되는 진동이 없으므로, 안정된 초음파로 블레이드 테논을 탐상할 수 있어서 따라 탐상 결과에 대한 신뢰성 및 정확성을 높일 수 있다.
1 : 터빈로터 2 : 로터 샤프트
4 : 블레이드 5 : 쉬라우드 밴드
41 : 테논 100 : 슬라이딩부
200 : 승하강부 210 : 시저스 링크
211 : 링크바 220 : 핸들
300 : 저수조 400 : 초음파 탐상부
400a : 웨지유닛 410 : 플레이트
401, 402 : 고정나사 403 : 볼트
404 : 노브 420 : 브래킷
421 : 가이드홀 430 : 프레임홀더
431 : 통공 440 : 각도조절프레임
450 : 트랜스듀서 451 : 위상배열 탐촉자
460 : 집속렌즈 461 : 오목면
500 : 바퀴

Claims (7)

  1. 좌우 방향으로 슬라이딩이 가능한 슬라이딩부(100)와;
    슬라이딩 프레임(130)의 상부에 마련되어 다수개의 링크바(211)를 중첩되게 연결하여 이루어지는 시저스 링크(210)와 상기 시저스 링크(210)를 접히거나 벌어지도록 구성되어 승하강이 가능한 승하강부(200)와;
    상기 승하강부(200)의 상부에 마련되어 접촉매질이 담겨지는 저수조(300) 및
    상기 저수조(300)의 내부에 구비되며 초음파를 송수신케 하는 웨지유닛(400a)을 포함하는 초음파 탐상부(400);로 이루어지고,
    상기 웨지유닛(400a)은 한 개 또는 복수 개의 오목면(461)을 가지는 집속렌즈(460)와; 상기 집속렌즈(460)의 하부에 각각 위치되며, 상기 오목면(461)에 대응하여 위상배열 탐촉자(451)가 설치되는 트랜스듀서(450);를 포함하는 것을 특징으로 하는 터빈로터의 블레이드 테논부 비파괴 초음파 검사장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 슬라이딩부(100)는
    좌우 길이방향을 가지는 슬라이딩 레일(110)과 상기 슬라이딩 레일(110)의 간격을 유지시키는 고정프레임(120) 및 상기 슬라이딩 레일(110) 사이에 구비되어 상기 슬라이딩 레일(110)에서 좌우 슬라이딩 가능하도록 구성된 슬라이딩 프레임(130)으로 이루어짐을 특징으로 하는 터빈로터의 블레이드 테논부 비파괴 초음파 검사장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 슬라이딩 레일(110)이 하부에는 바퀴(500)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터빈로터의 블레이드 테논부 비파괴 초음파 검사장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 위상배열 탐촉자(451)가 복수 개 구비될 경우 상기 트랜스듀서(450)에 구비된 위상배열 탐촉자(451)와 인접된 다른 상기 트랜스듀서(450)의 위상배열 탐촉자(451)는 일부가 겹치도록 설치됨을 특징으로 하는 터빈로터의 블레이드 테논부 비파괴 초음파 검사장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 저수조(300)의 내부 저면에 설치되는 플레이트(410)와;
    상기 플레이트(410)의 일 측면에 직립 고정되되 상하 길이방향으로 통개된 가이드홀(421)을 구비하는 브래킷(420)과;
    상기 브래킷(420)의 가이드홀(421)에 설치되는 프레임홀더(430) 및
    일측은 상기 집속렌즈(460)의 좌우측을 고정하며 하측은 상기 프레임홀더(430)에 각도조절이 가능하도록 설치되는 각도조절프레임(440);
    을 더 포함하여 상기 집속렌즈(460)의 미세한 위치 조절이 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 터빈로터의 블레이드 테논부 비파괴 초음파 검사장치.
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