KR101526107B1 - 발전기의 터빈로터용 정렬장치 - Google Patents

발전기의 터빈로터용 정렬장치 Download PDF

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Abstract

터빈 발전기용 로터 베어링 회전장치에 대한 발명이 개시된다. 개시된 터빈 발전기용 로터 베어링 회전장치는: 터빈 발전기의 터빈로터가 통과하도록 터빈 발전기의 하부 케이싱에 설치되어 터빈로터를 고정하여 승강시키는 로터 승강부; 로터 승강부와 연결되도록 터빈 발전기의 하부 베어링과 결합되며, 로터 승강부에 의해 상기 터빈로터를 중심으로 회전되어 하부 베어링을 하부 케이싱에서 회전시키는 베어링 회전부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

발전기의 터빈로터용 정렬장치{ALIGNMENT APPARATUS FOR BEARING ROTOR OF TURBINE GENERATOR}
본 발명은 발전기의 터빈로터용 정렬장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 터빈로터를 설치할 때 터빈로터의 축정렬 오차를 최소화함은 물론 작업자의 숙련도에 관계 없이 축정렬 작업을 용이하고 정확하게 진행할 수 있도록 하는 발전기의 터빈로터용 정렬장치에 관한 것이다.
일반적으로, 발전소의 증기터빈은 고중압 터빈(high and intermediate pressure turbine)과 복수의 저압 터빈(low pressure turbine)으로 구성된다. 케이싱 내부에 위치하는 각각의 터빈로터(turbine rotor)는 2개의 저널베어링(sleeved journal bearing)에 의해 회전 지지되고 있으며, 그 중에서도 고중압 터빈의 로터 베어링(rotor bearing)은 틸팅패드 저널베어링을 사용한다.
고중압 터빈의 로터 베어링을 틸팅패드 저널베어링을 사용하는 이유는 스팀 휠(steam whirl) 등과 같은 불안정 진동(unstable vibration)의 발생을 억제하고, 증기의 부분개도에 의해 로터 베어링에 작용하는 하중의 방향이 변화되더라도 안정된 특성을 유지하기 위함이다.
이러한, 터빈 발전기용 로터 베어링은 2개의 반고리 형상의 양단이 상하로 합쳐져 하나의 링형상을 가진다. 즉, 상부베어링 및 하부베어링이 결합하여 링형상의 로터 베어링을 구성한다.
또한, 터빈 발전기는 정해진 운전기간에 따라 A급 정비와 B급 정비로 나누어 정비되며, A급 정비는 케이싱을 상부케이싱 및 하부케이싱으로 분리하고, 로터 베어링을 분리하고, 터빈로터까지 모두 분해한 후 각각을 검사하여 교체 및 수리한다.
B급 정비는 상부케이싱 및 상부베어링만 분해하고, 터빈로터가 설치된 상태에서 하부케이싱으로부터 하부베어링만 따로 분해하여 베어링만을 별도로 검사하여 교체 및 수리한다.
이와 같이 터빈로터를 교체 및 수리한 후에는 터빈로터를 축정렬하여야 하는데, 터빈로터의 자중에 의해 축정렬 오차가 발생할 뿐만 아니라, 축정렬 작업이 매우 어렵고, 작업자의 숙련도에 축정렬 오차가 더욱 심하게 발생하는 문제점이 있다.
따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.
한국 등록실용신안 제20-0431074호(등록일:2006.11.07, 명칭:터빈로터 조립용 터닝장치)
본 발명은 상기와 같은 필요성에 의해 창출된 것으로서, 터빈로터를 설치할 때 터빈로터의 축정렬 오차를 최소화함은 물론 작업자의 숙련도에 관계 없이 축정렬 작업을 용이하고 정확하게 진행할 수 있는 발전기의 터빈로터용 정렬장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 발전기의 터빈로터용 정렬장치는: 케이스; 상기 케이스에 설치되는 발전기의 터빈로터를 회전가능하게 지지하도록 상하로 분할 형성되어 상기 케이스의 내부에 설치되며, 상기 터빈로터의 축정렬을 위하여 상기 케이스에서 이동하는 로터정렬 베어링부; 및 상기 케이스에서 상기 로터정렬 베어링부를 이동시키도록 상기 케이스에 설치되는 베어링 위치조절부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 로터정렬 베어링부는, 상기 터빈로터가 안착되도록 상기 케이스의 내면 하부에 위치하며, 상기 베어링 위치조절부를 통해 위치가 조절되는 하부베어링부재; 및 상기 터빈로터를 커버하도록 상기 하부베어링에 결합되는 상부베어링부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 로터정렬 베어링부는, 상기 하부베어링부재와 상기 상부베어링부재의 내주면이 일치되도록 상기 하부베어링부재와 상기 상부베어링부재를 가고정하는 베어링 맞춤부재를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 베어링 맞춤부재는, 상기 하부베어링부재와 상기 상부베어링부재 중 어느 하나에 형성되는 맞춤핀; 및 상기 맞춤핀이 삽입되도록 상기 하부베어링부재와 상기 상부베어링부재 중 다른 하나에 형성되는 맞춤홈부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 로터정렬 베어링부는, 상기 하부베어링부재와 상기 상부베어링부재를 결합하는 결합부재를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 결합부재는, 상기 하부베어링부재에 형성되는 체결홈부; 상기 체결홈부와 정렬되도록 상기 상부베어링부재에 형성되는 관통홈부; 및 상기 관통홈부를 통해 상기 체결홈부에 결합되는 체결볼트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 케이스는, 상부케이싱 및 하부케이싱을 포함하며, 상기 하부케이싱은 상기 로터정렬 베어링부가 안착되는 이너하우징과 상기 이너하우징의 외부에 결합되는 아우터하우징을 구비하고, 상기 이너하우징과 상기 아우터하우징 사이로 상기 베어링 위치조절부가 삽입되어 상기 로터정렬 베어링부가 안착된 상기 이너하우징의 위치를 조절하는 것을 특징으로 한다.
또한, 발전기의 터빈로터용 정렬장치는 상기 로터정렬 베어링부가 상기 케이스에서 축방향으로 이동하는 것을 방지되면서 상기 케이스의 반지름방향으로 회전가능하도록 상기 케이스와 상기 로터정렬 베어링부 사이에 마련되는 베어링지지부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 베어링지지부는, 상기 케이스의 내면에 돌출 형성되는 지지돌부; 및 상기 지지돌부가 삽입되도록 상기 로터정렬 베어링부의 외면에 형성되는 지지홈부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 발전기의 터빈로터용 정렬장치는 종래 발명과 달리 터빈로터를 설치할 때 터빈로터가 상하로 분할되는 상부베어링부재 및 하부베어링부재에 지지되므로, 자중에 의해 움직임이 최소화되어 터빈로터의 축정렬 오차를 방지함은 물론 작업자의 숙련도에 관계 없이 축정렬 작업을 용이하고 정확하게 진행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발전기의 터빈로터용 정렬장치를 나타낸 정면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로터정렬 베어링부와 하부케이스를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 로터정렬 베어링부를 나타낸 분해 사시도이다.
도 4는 도 3의 정면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 하부베어링의 평면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 발전기의 터빈로터용 정렬장치의 바람직한 일 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발전기의 터빈로터용 정렬장치를 나타낸 정면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로터정렬 베어링부와 하부케이스를 나타낸 사시도이다.
또한, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 로터정렬 베어링부를 나타낸 분해 사시도이고, 도 4는 도 3의 정면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 하부베어링의 평면도이다.
도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 발전기의 터빈로터용 정렬장치는 발전기(도시생략)의 터빈로터(1)를 수리 또는 교체할 때 터빈로터(1)의 축정렬을 정확하고 용이하게 진행할 수 있도록 케이스(10), 로터정렬 베어링부(20) 및 베어링 위치조절부(30)를 포함한다.
이러한, 발전기의 터빈로터용 정렬장치는 케이스(10)가 발전기에 설치되며, 터빈로터(1)의 축정렬이 완료되면 로터정렬 베어링부(20)가 케이스(10)에서 분리된다. 이때, 로터정렬 베어링부(20)와 케이스(10) 사이에는 로터정렬 베어링부(20)를 케이스(10)에 안정되게 지지함과 동시에 로터정렬 베어링부(20)를 케이스(10)에서 용이하게 분리할 수 있도록 베어링지지부(40)가 형성된다.
또한, 본 실시예에 따른 발전기의 터빈로터용 정렬장치는 터빈로터(1)의 축정렬을 위하여 터빈로터(1)의 위치를 용이하게 이동시킬 수 있도록 베어링 위치조절부(30)를 더 포함한다.
케이스(10)는 발전기에 장착되는 상부케이싱(11) 및 하부케이싱(13)을 포함하며, 내주면에 로터정렬 베어링부(20)가 설치된다. 하부케이싱(13)은 터빈로터(1)가 안착되는 로터정렬 베어링부(20)의 위치를 베어링 위치조절부(30)를 통해 조절할 수 있도록 가 로터정렬 베어링부(20)가 안착되는 이너하우징(13a)과 이 이너하우징(13a)의 외부에 결합되는 아우터하우징(13b)으로 이루어진다.
이러한, 하부케이싱(13)은 아우터하우징(13b)이 발전기에 장착되어 고정되고, 베어링 위치조절부(30)의 조립을 통해 아우터하우징(13b)에서 이너하우징(13a)이 이동함에 따라 로터정렬 베어링부(20)의 위치가 이동하게 된다. 이로 통해, 터빈로터(1)의 위치가 이동되면서 축정렬이 가능하게 된다.
베어링 위치조절부(30)는 이너하우징(13a)에 형성되는 삽입홈부(31)와, 이너하우징(13a)의 위치를 조절하도록 삽입홈부(31)로 삽입되는 심패드(33)로 이루어진다. 이러한, 베어링 위치조절부(30)는 하부케이싱(13)의 양측에 각각 구비되며, 터빈로터(1)의 축정렬 조정을 위하여 심패드(33)의 두께가 조절된다.
로터정렬 베어링부(20)의 안정된 지지 및 원활한 분리를 위한 베어링지지부(40)는 케이스(10)의 내면에 돌출 형성되는 지지돌부(41)와, 이 지지돌부(41)가 삽입되도록 로터정렬 베어링부(20)의 외주면에 형성되는 지지홈부(43)로 이루어진다. 지지돌부(41)와 지지홈부(43)가 형성되는 위치는 사용자의 필요에 따라 다양하게 변경할 수 있다.
로터정렬 베어링부(20)는 케이스(10)의 내면에 설치되어 터빈로터(1)를 회전가능하게 지지하며, 터빈로터(1)의 용이한 설치와 안정된 지지 및 축정렬을 위하여 상하로 분할 형성된다.
이러한, 로터정렬 베어링부(20)는 터빈로터(1)가 안착된 상태에서 터빈로터(1)의 축정렬을 용이하고 안정되게 할 수 있도록 하부케이스(10)에 안착되는 하부베어링부재(21)와, 터빈로터(1)를 커버하도록 하부베어링부재(21)에 결합되는 상부베어링부재(23)를 포함한다. 이때, 로터정렬 베어링부(20)는 터빈로터(1)의 축정렬이 완료된 후 케이스(10)에서 용이하게 분리될 수 있도록 외주면에 지지홈부(43)가 형성된다.
또한, 로터정렬 베어링부(20)는 하부베어링부재(21)에 상부베어링부재(23)를 결합할 때 내주면을 일치시키면서 용이하게 결합할 수 있도록 하부베어링부재(21)와 상부베어링부재(23) 사이에 베어링 맞춤부재(25)를 구비한다.
베어링 맞춤부재(25)는 하부베어링부재(21)와 상부베어링부재(23)를 가고정할 수 있도록 맞춤핀(25a)과, 이 맞춤핀(25a)이 삽입되는 맞춤홈부(25b)를 포함한다. 구체적으로, 베어링 맞춤부재(25)는 맞춤핀(25a)이 하부베어링부재(21)의 양단부 상면에서 각각 돌출 형성되고, 맞춤홈부(25b)는 상부베어링부재(23)의 양단부 하면에 각각 형성된다.
이러한, 베어링 맞춤부재(25)는 맞춤핀(25a)이 맞춤홈부(25b)에 보다 용이하게 삽입되도록 맞춤핀(25a)이 테이퍼지게 형성된다. 즉, 맞춤핀(25a)은 그 상단의 직경이 하단의 직경보다 작아 지도록 경사지게 형성된다.
본 실시예에 따른 로터정렬 베어링부(20)는 터빈로터(1)의 축정렬을 위하여 터빈로터(1)를 회전시킬 때 하부베어링부재(21)와 상부베어링부재(23)가 이격되거나 유동하는 것이 방지함은 물론 터빈로터(1)의 회전을 안정되게 지지할 수 있도록 하부베어링부재(21)와 상부베어링부재(23)가 결합부재(27)에 의해 견고하게 결합된다.
결합부재(27)는 하부베어링부재(21)의 양단부 상면에 형성되는 체결홈부(27a)와, 이 체결홈부(27a)와 정렬되도록 상부베어링부재(23)의 양단부에 형성되는 관통홈부(27b)와, 이 관통홈부(27b)를 통해 체결홈부(27a)에 결합되는 체결볼트(27c)를 구비한다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 발전기의 터빈로터용 정렬장치를 이용한 터빈로터의 축정렬 방법 및 작동을 설명한다.
먼저, 하부케이싱(13)에 하부베어링부재(21)를 장착하고, 하부베어링부재(21)에 터빈로터(1)의 저널부위를 안착한다. 그리고, 터빈로터(1)가 안정되게 지지되도록 하부베어링부재(21)에 상부베어링부재(23)를 결합한다.
구체적으로, 베어링 맞춤부재(25)의 맞춤핀(25a)이 맞춤홈부(25b)로 삽입되도록 상부베어링부재(23)를 하부베어링부재(21)에 가고정한다. 이때, 맞춤핀(25a)이 경사지게 형성되어 있어 상부베어링부재(23)를 하부베어링부재(21)에 용이하게 결합할 수 있다.
이후, 체결볼트(27c)를 체결하여 상부베어링부재(23)와 하부베어링부재(21)을 완전하게 결합한다.
그리고, 로터정렬 베어링부(20)에서 터빈로터(1)을 회전하면서 터빈로터(1)의 축정렬을 실시한다. 이때, 터빈로터(1)의 축정렬 조정은 이너하우징(13a)과 아우터하우징(13b) 사이로 삽입되는 심패드(33)를 이용하게 진행한다. 예를 들어 터빈로터(1)의 중심오차가 크면 심패드(33)의 두께가 큰것을 사용하고, 터빈로터(1)의 중심오차가 작으면 심패드(33)의 두께가 작은 것을 사용한다.
이와 같은 과정을 통해 터빈로터(1)의 축정렬이 완료되면 터빈로터(1)의 회전을 가이드하기 위한 베어링 링(도시생략)과 패드(도시생략)를 조립하고, 로터정렬 베어링부(20)를 케이스(10)에서 분리한다.
구체적으로, 로터정렬 베어링부(20)의 분리는 상부베어링부재(23)를 인양하여 먼저 제거한 후, 하부베어링부재(21)를 하부케이싱(13)의 반지름 방향으로 회전하여 분리하게 된다. 이때, 지지돌부(41)와 지지홈부(43)로 이루어진 베어링지지부(40)에 의해 하부베어링부재(21)를 하부케이싱(13)에서 용이하고 안정되게 회전 분리할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 터빈로터 20 : 로터 베어링
21 : 상부 베어링 22 : 하부 베어링
30 : 케이싱 31 : 상부 케이싱
33 : 하부 케이싱 110 : 로터 승강부
111 : 프레임 111a : 세로지지대
111b : 가로지지대 113 : 로터 지지부재
115 : 로터 승강부재 120 : 베어링 회전부
121 : 회전체 123 : 작동부재

Claims (9)

  1. 케이스; 상기 케이스에 설치되는 발전기의 터빈로터를 회전가능하게 지지하도록 상하로 분할 형성되어 상기 케이스의 내부에 설치되며, 상기 터빈로터의 축정렬을 위하여 상기 케이스에서 이동하는 로터정렬 베어링부; 및 상기 케이스에서 상기 로터정렬 베어링부를 이동시키도록 상기 케이스에 설치되는 베어링 위치조절부;를 포함하며,
    상기 로터정렬 베어링부는, 상기 터빈로터가 안착되도록 상기 케이스의 내면 하부에 위치하며, 상기 베어링 위치조절부를 통해 위치가 조절되는 하부베어링부재;
    상기 터빈로터를 커버하도록 상기 하부베어링에 결합되는 상부베어링부재; 및
    상기 하부베어링부재와 상기 상부베어링부재의 내주면이 일치되도록 상기 하부베어링부재와 상기 상부베어링부재를 가고정하는 베어링 맞춤부재;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전기의 터빈로터용 정렬장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 베어링 맞춤부재는,
    상기 하부베어링부재와 상기 상부베어링부재 중 어느 하나에 형성되는 맞춤핀; 및
    상기 맞춤핀이 삽입되도록 상기 하부베어링부재와 상기 상부베어링부재 중 다른 하나에 형성되는 맞춤홈부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전기의 터빈로터용 정렬장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 로터정렬 베어링부는, 상기 하부베어링부재와 상기 상부베어링부재를 결합하는 결합부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발전기의 터빈로터용 정렬장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 결합부재는,
    상기 하부베어링부재에 형성되는 체결홈부;
    상기 체결홈부와 정렬되도록 상기 상부베어링부재에 형성되는 관통홈부; 및
    상기 관통홈부를 통해 상기 체결홈부에 결합되는 체결볼트;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전기의 터빈로터용 정렬장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 케이스는, 상부케이싱 및 하부케이싱을 포함하며, 상기 하부케이싱은 상기 로터정렬 베어링부가 안착되는 이너하우징과 상기 이너하우징의 외부에 결합되는 아우터하우징을 구비하고, 상기 이너하우징과 상기 아우터하우징 사이로 상기 베어링 위치조절부가 삽입되어 상기 로터정렬 베어링부가 안착된 상기 이너하우징의 위치를 조절하는 것을 특징으로 하는 발전기의 터빈로터용 정렬장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 로터정렬 베어링부는 상기 케이스에서 축방향 이동이 방지되면서 상기 케이스의 반지름방향으로 회전가능하도록 상기 케이스와 상기 로터정렬 베어링부 사이에 마련되는 베어링지지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발전기의 터빈로터용 정렬장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 베어링지지부는,
    상기 케이스의 내면에 돌출 형성되는 지지돌부; 및
    상기 지지돌부가 삽입되도록 상기 로터정렬 베어링부의 외면에 형성되는 지지홈부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전기의 터빈로터용 정렬장치.
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