KR101389834B1 - 발전소 보일러 지지 구조 공사 방법 - Google Patents

발전소 보일러 지지 구조 공사 방법 Download PDF

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황선복
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Abstract

본 발명의 목적은 전체 공기를 단축할 수 있고 안전사고의 발생 가능성을 크게 줄일 수 있는 발전소 보일러 지지 구조 공사 방법을 제공하는 것이다. 이를 위하여 본 발명에서는, 보일러 타워 상부 구조를 구성하는 것으로, 웹, 상부 플랜지, 하부 플랜지 및 보강 플랜지를 포함하는 헤비 거더(100)를 웹을 형성하는 판재가 지면에 나란하게 배치된 상태로 지상에서 판재를 서로 용접하여 제작하는 헤비 거더 지상 제작 단계; 상기 헤비 거더(100)의 웹 부분의 단부에 웹 접속판(150)을 회전 가능하게 고정하는 웹 단부 접속판 설치 단계; 상기 헤비 거더를 웹 부분이 상하 방향으로 배치되도록 기립시키고 웹 접속판이 헤비 거더의 외측으로 돌출되지 않도록 내측으로 접어 두는 기립 및 인양 준비 단계; 상기 헤비 거더(100)를 원하는 조립 위치까지 인양하는 인양 단계; 및 조립 위치에서 상기 웹 접속판을 펼쳐서 웹 접속판이 이웃한 접속 대상 부재의 웹에 접하도록 한 후, 상기 웹 접속판과 상기 이웃한 헤비 거더 또는 메인 프레임을 체결하는 조립 시공 단계를 포함하는 발전소 보일러 지지 구조 공사 방법을 제공한다.

Description

발전소 보일러 지지 구조 공사 방법{Method of constructing supporting structure for boiler of power plant}
본 발명은 발전소 보일러 지지 구조 공사 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전체 공기를 단축할 수 있고 안전사고의 발생 가능성을 크게 줄일 수 있는 발전소 보일러 지지 구조 공사 방법에 관한 것이다.
일반적으로 증기 보일러 설비 중 보일러 타워 상부의 지상 50여m 상공에 위치하는 압력부에 사용되는 보일러 튜브 등을 외부에서 지지하는 구조물은 큰 중량의 헤비 거더들, 그리고 이 헤비 거더들과 체결되는 메인 프레임으로 만들어진다. 통상 메인 프레임은 지상으로부터 상하 방향으로 체결된 부재를 의미하고, 헤비 거더는 상공에서 좌우 방향으로 연장되도록 배치된 부재를 의미한다. 헤비 거더들 간 또는 헤비 거더와 메인 프레임 간의 체결은 보일러 타워의 상부에 해당하는 지상 약 50여m에서 수행되기 때문에, 체결되는 헤비 거더나 메인 프레임 등의 부재들을 인양하는 장비 외에, 체결 작업에 사용되는 부재를 위한 별도의 인양 장비를 배치하여 작업을 수행할 수밖에 없었다. 그런데 50m이상의 상공까지 중량이 상당한 체결 작업용 부재를 끌어 올리는 별도의 장비, 예를 들어 별도의 윈치나 기중기 등을 사용하는 것은 공사비용을 크게 증가시키는 요인이 된다. 또한 발전소 보일러 타워 공사는 기본적인 철골 구조가 완성된 이후에 그 내부의 상공에서 이루어지기 때문에 좁은 공간 안에 별도의 인양 장비를 설치하는 것이 기술적으로 어려움이 크다는 문제점이 있다. 이에 이러한 문제점을 해소하기 위한 새로운 방안을 모색할 필요성이 크게 대두되었다.
특히, 발전소는 국가 기반 시설로 발전소에 대한 건설 공사 또는 보수 공사의 공기가 길어지게 되면 전력 공급이 원활하지 못하게 되므로 국가 산업 및 국민 생활 전반에 큰 문제를 야기할 수 있다. 이에 헤비 거더를 인양하여 공중에서 조립 시공할 때의 체결 방식을 개선하여 공기를 감축할 수 있는 방안의 모색이 요구된다.
또한, 중량이 큰 헤비 거더를 공중에서 조립하는 작업은 고소(高所)에서의 작업이 일반적으로 내포하는 작업자들의 추락사고나, 장비들의 추락사고 등의 안전 문제가 있어 고소에서의 작업량을 감소시킬 수 있는 방안이 요구된다.
대한민국 등록실용신안공보 제20-0334107호
본 발명은 상기한 문제점을 포함한 여러 가지 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 전체 공기를 단축할 수 있고 안전사고의 발생 가능성을 크게 줄일 수 있는 발전소 보일러 지지 구조 공사 방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 본 발명의 목적은, 보일러 타워 상부 구조를 구성하는 헤비 거더를 제작하는 단계로, 헤비 거더는 웹(110), 상부 플랜지(120) 및 하부 플랜지(130)를 포함하고, 지상에서 웹(110)을 형성하는 판재가 지면에 나란하게 배치된 상태에서 각각 상부 플랜지와 하부 플랜지를 형성하는 판재를 상기 웹을 형성하는 판재의 양단에 고정함으로써, 웹의 양단에 각각 상부 플랜지와 하부 플랜지가 고정된 헤비 거더를 제작하는 헤비 거더 지상 제작 단계;
상기 헤비 거더(100)의 웹 부분의 단부에 웹 접속판(150)을 회전 가능하게 고정하는 웹 단부 접속판 설치 단계;
상기 헤비 거더를 웹 부분이 상하 방향으로 배치되도록 기립시키고 웹 접속판이 헤비 거더의 외측으로 돌출되지 않도록 내측으로 접어 두는 기립 및 인양 준비 단계;
상기 헤비 거더(100)를 원하는 조립 위치까지 인양하는 인양 단계; 및
조립 위치에서 상기 웹 접속판을 펼쳐서 웹 접속판이 이웃한 접속 대상 부재의 웹에 접하도록 한 후, 상기 웹 접속판과 상기 이웃한 헤비 거더 또는 메인 프레임을 체결하는 조립 시공 단계를 포함하는 발전소 보일러 지지 구조 공사 방법을 제공함으로써 달성된다.
여기서, 상기 웹 접속판(150)에는 전면에 걸쳐 복수 개의 체결공이 형성되어 있고, 상기 웹 접속판이 펼쳐진 상태에서 상기 웹 접속판 상의 체결공에 대응하도록 상기 헤비 거더의 웹의 단부에 체결공들을 형성하는 체결공 천공 단계를 상기 인양 단계 이전에 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 상부 플랜지 및 상기 하부 플랜지에 웹 접속판은 하나의 볼트로 체결 한 후 플랜지로부터 외측으로 돌출되지 않도록 회전 고정하는 플랜지 단부 접속판 설치 단계를 상기 인양 단계 이전에 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 발전소 보일러 지지 구조를 구성하는 헤비 거더의 상공에서의 체결 작업을 용이하게 하여 공기를 단축할 수 있다. 또한, 상공에서의 작업량을 감소시켜 고소 작업에 따른 안전사고의 위험을 감소시킬 수 있다.
또한, 헤비 거더 간 또는 헤비 거더와 메인 프레임 간의 체결에 사용되는 접속판을 인양하기 위한 별도의 인양 장비를 사용하지 않아도 되므로 인양 장비의 추가 사용에 따른 비용 증가를 막을 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 발전소 보일러 지지 구조 공사 방법의 개략적인 구성을 보여주는 순서도.
도 2는 본 발명에 따른 발전소 보일러 지지 구조 공사 방법 중 웹 접속판 경첩 설치 단계에서 웹 접속판이 경첩으로 설치된 것을 보여주는 도면.
도 3은 도 2의 B-B 선을 따라 취한 부분 단면도로서, 웹 접속판이 경첩으로 연결된 상태를 보여주는 도면.
도 4는 도 3의 웹 접속판이 인양 시에 외측으로 돌출되지 않도록 접힌 상태를 보여주는 부분 단면도.
도 5는 도 4의 B방향에서 바라본 웹 접속판 및 헤비 거더의 웹 단부의 모습을 보여주는 도면.
도 6은 본 발명에 따른 발전소 보일러지지 구조 공사 방법 중 헤비 거더의 플랜지 부분에 웹 접속판을 가설치한 상태를 보여주는 도면.
도 7은 도 6에 도시된 플랜지 단부 접속판이 돌출되지 않도록 고정된 상태를 보여주는 도면.
도 8은 본 발명에 따른 발전소 보일러 지지 구조 공사 방법의 여러 변형 실시예들을 포함할 때의 구성을 보여주는 순서도.
본 발명은 기본적으로 고소에서 이루어지던 헤비 거더의 조립 작업을 지상에서 수행한 후 이를 인양하여 조립함으로써, 고소에서의 조립 작업량을 감소시키는 것을 내용으로 한다. 이 경우 큰 중량의 헤비 거더를 핸들링 하다보면 예기치 못하게 여러 가지 문제점들이 발생하고 이에 대한 대응책을 함께 제시한다.
이하에서는, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
도 1에는 본 발명에 따른 발전소 보일러 지지 구조 공사 방법의 개략적인 구성을 보여주는 순서도가 도시되어 있고, 도 2에는 본 발명에 따른 발전소 보일러 지지 구조 공사 방법 중 웹 접속판 경첩 설치 단계에서 웹 접속판이 경첩으로 설치된 것을 보여주는 도면이 도시되어 있으며, 도 3에는 도 2의 A-A 선을 따라 취한 부분 단면도로서, 웹 접속판이 경첩으로 연결된 상태를 보여주는 도면이 도시되어 있고, 도 4에는 도 3의 웹 접속판이 인양 시에 외측으로 돌출되지 않도록 접힌 상태를 보여주는 부분 단면도가 도시되어 있다.
도 1에 도시된 것과 같이, 본 발명에 따른 발전소 보일러 지지 구조 공사 방법은 헤비 거더 지상 조립 단계, 웹 단부 접속판 설치 단계, 기립 및 인양 준비 단계, 인양 단계 및 조립 시공 단계를 포함한다.
도 2에 도시된 것과 같이, 상기 헤비 거더(heavy girder)(100)는 발전소의 보일러 타워 상부에 설치되는 보일러 본체를 포함한 여러 부재들을 지지하는 지지 구조를 구성하는 것으로, 웹(web)(110), 상부 플랜지(flange)(120), 하부 플랜지(130) 및 보강 플랜지(140)를 포함하여 만들어 진다. 웹과 플랜지들의 결합 관계는 다음과 같다. 즉, 중앙의 웹을 형성하는 판재의 평면과 상부 플랜지를 형성하는 판재의 평면이 서로 실질적으로 직교하는 방향으로 접하도록 상호 고정된다. 상기 하부 플랜지는, 웹에서 상기 상부 플랜지가 접하는 단부의 반대편 단부에 웹을 형성하는 판재의 평면과 하부 플랜지를 형성하는 판재의 평면이 서로 실질적으로 직교하는 방향으로 접하도록 상호 고정된다. 상기 보강 플랜지는 상기 상부 플랜지의 웹측의 표면, 상기 웹의 표면 및 상기 하부 플랜지의 웹측 표면에 각각 실질적으로 직교하도록 접하면서 고정된다.
상기 헤비 거더(100) 지상 제작 단계에서는 상기 헤비 거더(100)를 웹(110)을 형성하는 판재가 지면에 나란하게 배치된 상태(도 2는 설명의 편의상 조립이 완료되고 기립된 상태를 도시하고 있음)로 지상에서 판재를 서로 용접하여 제작한다. 발전소 상부에 구조를 구성하는 헤비 거더(100)는 전체 길이가 35m 내외(도면에서는 편의상 길이를 축약하여 도시하였음), 높이(도 2에서의 상하 방향의 길이)가 6m 내외, 상부 플랜지(120) 및 하부 플랜지(130)의 폭이 1m내외로 만들어지는 강재 구조물이다. 발전소 보일러 타워의 상부에는 이러한 헤비 거더가 세 개 정도 설치되는데, 그 길이나 설치 부자재 등의 차이에 의해 107ton, 154ton, 257ton 등으로 중량을 달리하는 상당한 규모의 대형 강재 구조물이다.
상기 헤비 거더(100)의 조립이 완료되면, 상부에서의 조립 시공 작업을 위한 지상에서의 사전 준비를 시작한다. 이러한 사전 준비가 지상에서 이루어지기 쉽게 하기 위해 상기 헤비 거더(100)를 누운 상태(웹을 이루는 판재가 지면에 나란하게 배치된 상태)로 유지한다.
먼저, 도 3 및 도 4에 도시된 것과 같이, 상기 웹(110) 단부 접속판 설치 단계에서는 상기 헤비 거더(100)의 웹(110) 부분의 단부에 웹 접속판(splice plate)(150)을 회전 가능하게 경첩(155)을 형성하여 고정한다. 도 3에서는 조립 위치로 웹 접속판을 펼친 상태를, 도 4에서는 인양 위치로 웹 접속판(150)이 접힌 위치를 보여준다. 상기 웹 접속판(150)은 상공에서의 조립 시공 시에 인접한 체결 대상 부재와의 고정 작업에 사용되는 것으로 지상에서 미리 설치하는 이유는 상공에서의 작업량을 줄이기 위한 것이다. 여기서 접속 대상 부재는 인접하여 체결될 다른 헤비 거더(100) 또는 미리 지상으로부터 연장되어 시공되어 있는 메인 프레임이 될 수 있다.
수십 미터 높이의 상공에서의 작업은 작업자의 안전에 각별히 신경을 써야 하는 어려움도 있지만 부재를 상공으로 하나하나 끌어 올리는 것만으로도 작업 시간을 증가 시키는 요인이 될 수 있어 상공에서의 작업량을 줄이는 것은 비용과 공기 단축을 위해 꼭 필요하다고 할 수 있다.
또한, 상기 웹 접속판(150)을 경첩(155)을 사용하여 설치하는 것은 인양 작업 시에 웹 접속판(150)이 헤비 거더(100)의 외측으로 돌출되어 있는 경우에는 인양 작업 중에 주변의 다른 구조물과의 충돌 사고의 위험이 있기 때문에 이를 내측으로 접은 상태를 유지할 수 있도록 하기 위한 것이다. 또한, 상공에서 인접한 체결 대상 부재들의 웹(110)이 서로 맞닿도록 배치한 후, 경첩(155)으로 고정된 웹 접속판(150)을 펼치면 인접한 체결 대상 부재들의 웹(110)에 접속판이 겹쳐져서 볼트 체결 또는 용접 체결이 용이한 상태가 된다.
상기 웹(110) 단부 접속판 설치 단계 이후에는 상기 기립 및 인양 준비 단계를 수행할 수 있는데, 이 단계에서는 상기 헤비 거더(100)를 웹(110) 부분이 상하 방향으로 배치되도록 기립시키고 웹 접속판(150)이 헤비 거더(100)의 외측으로 돌출되지 않도록 내측으로 접어 둔다. 또한, 헤비 거더(100)의 일측에 미리 설치한 러그들에 인양 장비(예를 들어 윈치)의 와이어를 연결하여 인양 준비를 완료한다.
인양 준비가 완료되면 인양 단계에서 상기 헤비 거더(100)를 원하는 조립 위치까지 인양한다.
조립 위치까지 인양되면 상기 조립 시공 단계에서 상기 웹 접속판(150)을 펼쳐서 웹 접속판(150)이 이웃한 접속 대상 부재의 웹(110)에 접하도록 한 후, 상기 웹 접속판(150)과 상기 이웃한 헤비 거더(100) 또는 메인 프레임을 체결한다.
이하에서는 본 발명의 변형 실시예들에 대해 설명한다.
도 5에는 도 4의 B방향에서 바라본 웹 접속판(150) 및 헤비 거더(100)의 웹(110) 단부의 모습을 보여주는 도면이 도시되어 있고, 도 6에는 본 발명에 따른 발전소 보일러지지 구조 공사 방법 중 헤비 거더(100)의 플랜지 부분에 웹 접속판(150)을 가설치한 상태를 보여주는 도면이 도시되어 있으며, 도 7에는 도 6에 도시된 플랜지 단부 접속판이 돌출되지 않도록 고정된 상태를 보여주는 도면이 도시되어 있으며, 도 8에는 본 발명에 따른 발전소 보일러 지지 구조 공사 방법의 여러 변형 실시예들을 포함할 때의 구성을 보여주는 순서도가 도시되어 있다.
도 5에 도시된 것과 같이, 상기 웹 접속판(150)에는 전면에 걸쳐 복수 개의 체결공(156)이 형성되어 있을 수 있는데, 이러한 형태의 웹 접속판(150)을 사용할 때에는 미리 천공 작업을 수행하여야 하므로 체결공 천공 단계를 상기 인양 단계 이전에 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 헤비 거더(100)의 웹(110)의 단부에도 체결공(116)들이 형성되어 있을 수 있고 체결공 천공 단계에서는 웹(110) 단부의 체결공(116)들도 천공하게 된다. 예를 들어, 헤비 거더(100)들 간에 또는 헤비 거더(100)와 메인 프레임을 서로 조립 시공할 때 복수의 볼트를 사용하여 연결할 수 있다. 이를 위한 볼트 체결공은 지상에서 미리 천공하여야만 천공 장비들을 상공으로 인양하는 작업을 줄일 수 있다.
또한, 경첩(155) 연결된 웹 접속판(150)을 펼쳐서 마주하는 웹(110) 부분들에 중첩되는 체결 위치에 두었을 때 볼트 체결공(116, 156)들은 서로 연통될 수 있도록 그 위치가 조정되어야만 볼트 체결이 가능하므로 미리 이를 대비하여 천공 작업을 수행하여야 한다.
인접한 체결 대상 부재들 간에 웹(110) 부분에서만 웹 접속판(150)을 사용하는 것이 아니라 상부 플랜지(120) 및 하부 플랜지(130) 간에도 플랜지 접속판(160)을 사용하여 체결 작업을 수행할 수 있다. 이를 위해 추가로 플랜지 단부 접속판 설치 단계에서는 도 7 및 도 8에 도시된 것과 같이 플랜지 접속판(160)을 볼트(165) 하나만으로 상부 플랜지 및/또는 하부 플랜지에 고정할 수 있다. 헤비 거더(100)를 인양할 때는 도 8에 도시된 것과 같이 플랜지 접속판(160)을 내측으로 돌려놓는 것이 플랜지 접속판(160)이 돌출되어 발생할 수 있는 충돌의 문제를 미연에 방지할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 작용효과에 관하여 보다 상세히 설명한다.
워낙에 발전소 보일러 지지 구조는 지상 50m 이상의 고소에 위치한 보일러 타워 상부에서 이루어지는 어려움과, 80ton 가량의 큰 중량의 헤비 거더(100)를 컨트롤하여야 하는 어려움이 중첩된 대단히 복잡하고 어려운 공사에 해당한다.
중량이 큰 구조물을 인양하기 위한 인양 장비는 고가의 장비로 이를 무한정 늘려서 사용하는 것은 비용의 증가를 가져올 뿐만 아니라 보일러 타워 상부(압력부) 공사와 같이 좁은 내부 공간이 한정된 메인 프레임 내에서 이루어져야 한다는 점에서 사실상 인양 장비를 추가로 설치할 공간이 없는 것이 현실이다.
이에 개별 중량이 600 내지 800kg 정도의 웹 접속판이나 플랜지 접속판을 위한 별도의 인양 장비를 설치하거나 사용하는 것은 비용 면에서나 설치 공간이 없다는 점에서 실행하기 어려운 방법이다. 이에 본 발명에서는 웹 접속판(150) 및/또는 플랜지 접속판(160)을 기왕에 체결될 헤비 거더(100)에 지상에서 가설치 한 후에 인양함으로써 별도의 접속판을 위한 인양 장비를 사용하지 않아도 되는 효과, 상공에서의 작업량을 줄여 안전사고의 위험을 감소시키는 효과, 상공에서의 작업 시간을 줄여 지상에서 해결함으로써 전체적인 공기를 단축할 수 있는 효과를 모두 얻을 수 있게 되는 것이다.
지금까지 본 발명을 설명함에 있어, 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 헤비 거더 110: 웹
116, 156: 체결공 120: 상부 플랜지
130: 하부 플랜지 140: 보강 플랜지
150: 웹 접속판 155: 경첩
160: 플랜지 접속판 165: 볼트

Claims (3)

  1. 보일러 타워 상부 구조를 구성하는 헤비 거더를 제작하는 단계로, 헤비 거더는 웹(110), 상부 플랜지(120) 및 하부 플랜지(130)를 포함하고, 지상에서 웹(110)을 형성하는 판재가 지면에 나란하게 배치된 상태에서 각각 상부 플랜지와 하부 플랜지를 형성하는 판재를 상기 웹을 형성하는 판재의 양단에 고정함으로써, 웹의 양단에 각각 상부 플랜지와 하부 플랜지가 고정된 헤비 거더를 제작하는 헤비 거더(100) 지상 제작 단계;
    상기 헤비 거더(100)의 웹(110) 부분의 단부에 웹 접속판(150)을 회전 가능하게 고정하는 웹(110) 단부 접속판 설치 단계;
    상기 헤비 거더(100)를 웹(110) 부분이 상하 방향으로 배치되도록 기립시키고 웹 접속판(150)이 헤비 거더(100)의 외측으로 돌출되지 않도록 내측으로 접어 두는 기립 및 인양 준비 단계;
    상기 헤비 거더(100)를 원하는 조립 위치까지 인양하는 인양 단계; 및
    조립 위치에서 상기 웹 접속판(150)을 펼쳐서 웹 접속판(150)이 이웃한 접속 대상 부재의 웹(110)에 접하도록 한 후, 상기 웹 접속판(150)과 상기 이웃한 헤비 거더(100) 또는 메인 프레임을 체결하는 조립 시공 단계를 포함하는 발전소 보일러 지지 구조 공사 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 웹 접속판(150)에는 전면에 걸쳐 복수 개의 체결공이 형성되어 있고, 상기 웹 접속판(150)이 펼쳐진 상태에서 상기 웹 접속판(150) 상의 체결공에 대응하도록 상기 헤비 거더(100)의 웹(110)의 단부에 체결공들을 형성하는 체결공 천공 단계를 상기 인양 단계 이전에 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발전소 보일러 지지 구조 공사 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 상부 플랜지(120) 및 상기 하부 플랜지(130)에 플랜지 접속판(160)은 하나의 볼트로 체결 한 후 상부 플랜지(120) 또는 하부 플랜지(130)로부터 외측으로 돌출되지 않도록 회전 가능하게 고정하는 플랜지 단부 접속판 설치 단계를 상기 인양 단계 이전에 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발전소 보일러 지지구조 공사 방법.
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