KR101827171B1 - 터빈 로터의 터닝 장치 - Google Patents

Abstract

터빈 로터의 터닝 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 의한 터빈 로터의 터닝 장치는 지면에 위치되고 터빈 로터가 안착된 받침대; 상기 터빈 로터의 일측 단부에 결합되고 반경 방향에 다수개의 삽입 홀이 형성된 커플링; 상기 터빈 로터를 향해 상하 방향으로 이동 가능한 와이어 로프가 구비된 호이스트가 구비되고, 상기 와이어 로프에서 연장된 연결 부재에 일단이 연결되고 타단이 상기 커플링을 향해 연장되며 장공이 형성된 레버; 상기 장공을 경유하여 상기 삽입 홀에 결합되는 제1 고정 부재; 및 상기 레버를 고정하기 위해 상기 레버의 외측에 밀착되고 상기 터빈 로터의 축 방향 단부에 결합된 제2 고정 부재를 포함한다.

Description

터빈 로터의 터닝 장치{Turbine rotor turning apparatus}

본 발명은 터빈 로터의 제작 과정 중 축 방향에서의 밸런싱을 안정적으로 유지하기 위해 실시되는 탭 가공을 위해 상기 터빈 로터를 용이하게 회전시키기 위해 사용되는 터빈 로터의 터닝 장치에 관한 것이다.

일반적으로 가스터빈이나 증기터빈과 같은 터보 머신은 유체의 열에너지를 기계적 에너지인 회전력으로 변환하는 동력발생장치로, 유체에 의해 축 회전하는 회전체 및 그 회전체를 지지하고 감싸는 고정체를 포함하고 있다.

일 예로 증기터빈은 고압(HP) 터빈, 중압(IP) 터빈, 저압(LP) 터빈을 직렬 또는 병렬로 구비하고, 직렬구조의 경우 고압, 중압, 저압 터빈이 하나의 로터를 공유한다. 증기터빈에서는 고압 증기가 고압(HP) 터빈, 중압(IP) 터빈, 저압(LP) 터빈의 회전익을 구동시켜 로터를 회전시키게 된다.

가스터빈은 연소가스를 생성하기 위한 연소기와, 연소기로부터 토출되는 연소가스에 의해 구동하는 터빈 및 연소기로 고압의 공기를 공급하는 압축기를 포함한다.

상기 가스터빈은 압축기를 회전시켜 외부 공기를 흡입ㆍ압축하여 연소기로 공급하고, 상기 연소기에서 압축 공기에 연료를 공급하여 연소시킴으로써 고온ㆍ고압의 연소 가스를 생성한 후 터빈으로 공급한다.

연소기는 고온ㆍ고압의 연소가스를 토출시켜 터빈의 회전익을 구동시켜 터빈의 로터를 회전시키게 된다.

이와 같이 작동되는 가스터빈은 내부에 구비된 터빈 로터가 특정 알피엠으로 회전될 경우 축 방향에서 일정하게 회전이 이루어져야 하나 특정 위치에서 회전이 불안정하게 나타나거나, 터빈 로터의 회전에 따른 회전 밸런스가 특정 방향으로 치우치는 현상이 유발되었다.

종래에는 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 터빈 로터의 축 방향에서 다수개의 탭을 가공하기 위해 상기 터빈 로터를 축 방향에서 회전시켜 탭을 찬공하는 작업을 실시하였다.

이 경우 중량체인 터빈 로터를 회전시키기 위해 크레인과 같은 중장비를 이용하여 회전시켜 탭 가공을 실시하고 있으나, 상기 터빈 로터의 중량이 10톤 이상의 무게가 유지될 경우 상기 크레인의 중량 부하가 증가되고 안전성이 유지되지 않는 문제점이 유발되었다.

대한민국등록특허 제10-1149015호

본 발명의 실시 예들은 터빈 로터에 탭 가공을 위해 특정 방향으로 회전이 필요할 때 안정적으로 회전을 실시할 수 있는 터빈 로터의 터닝 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시 예에 의한 터빈 로터의 터닝 장치는 지면에 위치되고 터빈 로터가 안착된 받침대; 상기 터빈 로터의 일측 단부에 결합되고 반경 방향에 다수개의 삽입 홀이 형성된 커플링; 상기 터빈 로터를 향해 상하 방향으로 이동 가능한 와이어 로프가 구비된 호이스트가 구비되고 상기 와이어 로프에서 연장된 연결 부재에 일단이 연결되고 타단이 상기 커플링을 향해 연장되며 장공이 형성된 레버; 상기 장공을 경유하여 상기 삽입 홀에 결합되는 제1 고정 부재; 및 상기 레버를 고정하기 위해 상기 레버의 외측에 밀착되고 상기 터빈 로터의 축 방향 단부에 결합된 제2 고정 부재를 포함한다.

상기 레버는 상기 커플링의 중앙과 대응되는 위치에 개구된 개구부를 포함하고, 상기 개구부를 기준으로 상기 장공이 서로 마주보며 이격된다.

상기 레버는 연결 부재와 연결된 위치에서부터 상기 커플링의 중앙으로 갈수록 폭(W)이 점차 증가된다.

상기 레버는 상기 연결 부재와 결합되기 위해 축 방향에 구비된 복수개의 연결부를 더 포함한다.

상기 장공은 서로 다른 사양을 갖는 터빈 로터의 직경에 대응하기 위해 상기 레버의 축 방향에 형성되되, 상기 터빈 로터의 최소 사양에 따른 커플링의 삽입 홀 위치와 상기 터빈 로터의 최대 사양에 따른 커플링의 삽입 홀 위치와 대응되는 위치를 서로 연통하는 길이로 연장된다.

상기 레버는 축 방향을 기준으로 상기 연결 부재와 연결된 일단에서 상기 터빈 로터의 축 방향 중앙까지 연장된 구간에 해당되는 길이를 제1 길이라 하고, 상기 터빈 로터의 축 방향 중앙에서 상기 레버의 축 방향 타단 외측으로 연장된 단부 구간에 해당되는 길이를 제2 길이라 할 때 상기 제1 길이가 상기 제2 길이 보다 길게 연장된 것을 특징으로 한다.

상기 레버는 상기 커플링의 직경에 따른 길이를 L1이라하고, 상기 커플링의 직경을 벗어나 외측으로 연장된 길이를 L2라 할 때, 상기 레버의 L2는 상기 받침대가 위치된 지면으로부터 상기 터빈 로터의 하면에 이르는 수직 길이에 해당하는 L3 보다 짧은 길이로 연장된 것을 특징으로 한다.

상기 레버에는 테두리를 따라 완충이 가능한 패드가 설치된다.

상기 연결 부재는 상기 터빈 로터의 외측으로 연장된 레버의 단부에 연결된 것을 특징으로 한다.

상기 제2 고정 부재는 상기 레버의 외측에 밀착되는 원판 형태의 고정판; 상기 고정판을 경유하여 상기 터빈 로터에 결합되는 복수개의 볼트를 포함한다.

본 발명의 실시 예들은 터빈 로터에 대한 탭 가공을 실시하기 위한 터닝 작업을 안정적으로 실시할 수 있으며, 상기 터빈 로터의 중량이 무거운 경우에도 최소한의 힘으로 시계 방향 또는 시계 반대 방향으로 회전시켜 작업을 실시할 수 있다.

본 발명의 실시 예들은 호이스트 또는 크레인과 같은 중장비를 이용하여 터빈 로터를 회전시키는 경우에도 적은 힘으로 중량체인 터빈 로터를 손쉽게 회전시킬 수 있어 작업자의 안전성 향상과 안전 사고의 발생을 최소화 할 수 있다.

본 발명의 실시 예들은 호이스트 또는 크레인에 발생되는 부하를 최소화 할 수 있어 전력 소모량을 감소시킬 수 있다.

본 발명의 실시 예들은 다양한 사양에 따른 터빈 로터에 대한 탭 가공을 1개의 레버로 실시할 수 있어 작업량을 최소화 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 터빈 로터의 터닝 장치를 도시한 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 레버를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 터빈 로터의 터닝 장치의 작동 상태도.

본 발명의 일 실시 예에 따른 터빈 로터의 터닝 장치에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 참고로 도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 터빈 로터의 터닝 장치를 도시한 사시도 이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 레버를 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 터빈 로터의 터닝 장치의 작동 상태도이다.

첨부된 도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 실시 예에 의한 터빈 로터의 터닝 장치는 터빈 로터가 설치된 상태로 회전될 경우 상기 터빈 로터에서 발생되는 밸런스를 유지하기 위해 축 방향 상에 다수개의 탭을 가공하고, 상기 터빈 로터의 회전에 따라 발생되는 밸런싱에 따라 특정 무게가 나가는 볼트를 결합시켜 전체적인 무게 밸런싱을 일정하게 유지하기 위해 사용된다.

예를 들면 터빈 로터는 축 방향으로 회전되는 구성품이므로 축 방향과 원주 방향을 따라 불특정한 밸런싱이 발생되는데 이를 해결하기 전술한 바와 같이 탭 가공이 실시된다.

상기 탭 가공은 터빈 로터(20)가 받침대(10)의 상면에 지지된 상태로 상기 터빈 로터(20)를 회전시키면서 가공이 이루어진다. 상기 터빈 로터(20)는 톤 단위의 무게가 유지되어 작업자가 인력으로 회전시킬 수 없으므로 호이스트(30)를 이용하여 상기 터빈 로터(20)에 대한 회전을 실시한다.

호이스트(30)는 터빈 로터(20)가 위치된 상부에 위치되고 이동을 위해 빔(B)을 따라 이동 가능하게 설치된다. 참고로 본 실시 예는 호이스트(30)가 사용되는 것으로 기재하였으나 크레인을 통해 작업을 실시할 수 있으며 후술할 와이어 로프(32)를 상하 방향으로 이동시킬 수 있는 다른 장비가 사용되는 것도 가능할 수 있다.

호이스트(30)는 빔(B)을 따라 이동하므로 터빈 로터(20)가 위치된 곳으로 용이하게 이동 가능하며, 톤 단위의 무게 또한 용이하게 들어올릴 수 있어 터빈 로터(20)에 대한 탭 가공을 용이하게 실시할 수 있다.

터빈 로터(20)는 받침대(10)의 상면에 안착되며, 상기 받침대(10)는 지면으로부터 일정 높이로 연장된다. 상기 받침대(10)는 터빈 로터(20)의 하측에 점 접촉된 상태로 지지된다.

도 2에 따르면, 터빈 장치는 터빈 로터(20)의 일측 단부에 일체로 형성되고 반경 방향에 다수개의 삽입 홀(110)이 형성된 커플링(100)과, 상기 터빈 로터(20)를 향해 상하 방향으로 이동 가능한 와이어 로프(32)가 구비된 호이스트(30)가 구비되고 상기 와이어 로프(32)에서 연장된 연결 부재(34)에 일단이 연결되고 타단이 상기 커플링(100)을 향해 연장되며 장공(210)이 형성된 레버(200)와, 상기 장공(210)을 경유하여 상기 삽입 홀(110)에 결합되는 제1 고정 부재(300)와, 상기 레버(200)를 고정하기 위해 상기 레버(200)의 외측에 밀착되고 상기 터빈 로터(20)의 축 방향 단부에 결합된 제2 고정 부재(400)를 포함한다.

본 실시 예에 의한 레버(200)는 전술한 호이스트(30)에 의해 시계 방향 또는 시계 반대 방향으로 회전될 경우 상기 터빈 로터(20)를 축 방향 중심으로 회전시킬 수 있어 탭 가공을 보다 용이하게 실시할 수 있다.

상기 레버(200)는 축 방향을 기준으로 상기 연결 부재(34)와 연결된 일단에서 상기 터빈 로터(20)의 축 방향 중앙까지 연장된 구간에 해당되는 길이를 제1 길이라 하고, 상기 터빈 로터(20)의 축 방향 중앙에서 상기 레버(200)의 축 방향 타단 외측으로 연장된 단부 구간에 해당되는 길이를 제2 길이라 할 때 상기 제1 길이가 상기 제2 길이 보다 길게 연장된다.

제1 길이가 길수록 터빈 로터(20)를 회전시키는데 유리하나, 특정 길이 이상 길어질 경우 지면과 충돌할 수 있으므로 받침대(10)의 수직 길이 보다 짧은 제1 길이로 연장되는 것이 바람직하다. 또한 상기 레버(200)는 상기 제1 길이의 구간에 통공(210)이 형성된다.

상기 제1 길이는 터빈 로터(20)를 용이하게 회전시키기 위한 조건 중 연결 부재(34)의 길이와 함께 중요한 변수에 해당된다. 즉 상기 연결 부재(34)의 길이가 길수록 호이스트(30)에서 적은 토크로도 터빈 로터(20)에 대한 회전을 실시할 수 있다. 다만 상기 연결 부재(34)는 안전을 위해 특정 길이로만 길이가 유지된다.

상기 연결 부재(34)와 함께 상기 와이어 로프(32)는 특정 길이로 지면을 향해 상하 방향 이동되므로 상기 연결 부재(34)의 길이와 와이어 로프(32)의 길이가 더해져서 터빈 로터(20)에 대한 용이한 회전을 도모할 수 있다.

또한 전술한 레버(200)는 제1 길이로 인해 실제 호이스트(30)가 작동시 레버(200)의 회전에 필요한 토크는 상당부분 감소될 수 있어 불필요한 전력 소모를 예방하고 에너지 절감을 도모할 수 있다.

제2 길이는 커플링(100)에 고정된 레버(200)의 안정적인 회전을 위해 도면에 도시된 길이로 연장되며, 상기 제2 길이의 구간에 후술할 통공(210)이 축 방향에 형성된다.

첨부된 도 3을 참조하면, 레버(200)는 상기 커플링(100)의 직경에 따른 길이를 L1이라하고, 상기 커플링의 직경을 벗어나 외측으로 연장된 길이를 L2라 할 때, 상기 레버(200)의 L2는 상기 받침대(10)가 위치된 지면으로부터 상기 터빈 로터(20)의 하면에 이르는 수직 길이에 해당하는 L3 보다 짧은 길이로 연장된다.

상기 레버(200)의 L2는 길게 연장되는 것이 바람직하나 터빈 로터(20)가 시계 반대 방향으로 회전될 경우 지면과 충돌될 수 있으므로 상기 받침대(10)의 수직 길이에 해당되는 L3 보다 짧은 길이로 연장된다.

이 경우 상기 레버(200)가 지면을 향해 이동되는 경우에도 지면과 충돌로 인해 파손되거나, 상기 터빈 로터(20)의 파손 및 안전 사고 발생을 사전에 예방할 수 있다.

상기 받침대(10)의 L3는 특별히 한정하지 않으나 터빈 로터(20)의 안정적인 안착 상태를 작업자가 육안으로 확인하기 위해 특정 길이로 연장된다.

레버(20)는 커플링(100)의 중앙과 대응되는 위치에 개구된 개구부(202)를 포함하고, 상기 개구부(202)를 기준으로 상기 장공(210)이 서로 마주보며 이격된다. 상기 개구부(202)는 제2 고정 부재(200)의 설치를 위해 형성되고, 상기 장공(210)은 상기 개구부(202)를 기준으로 대칭되게 배치된다.

장공(210)은 서로 다른 사양을 갖는 터빈 로터(20)의 직경에 대응하기 위해 상기 레버(200)의 축 방향에 형성된다. 장공은 타원 형태로 형성되는데 레버(200)의 축 방향을 기준으로 장축을 갖고 연장된다.

일 예로 상기 터빈 로터(20)의 최소 사양에 따른 커플링(100)의 삽입 홀(110) 위치와 상기 터빈 로터(20)의 최대 사양에 따른 커플링(100)의 삽입 홀(110) 위치와 대응되는 위치를 서로 연통하는 길이로 연장될 수 있다.

예를 들어 제1 직경을 갖는 터빈 로터와 상기 제1 직경 보다 큰 직경을 갖는 터빈 로터에 대한 탭 가공을 실시한다고 가정한다. 상기 터빈 로터 중 제1 직경에 해당되는 커플링은 제2 직경을 갖는 터빈 로터에 설치된 커플링과 직경이 상이하게 차이가 발생된다.

본 발명은 이러한 직경 차이로 인해 삽입 홀의 위치가 터빈 로터의 반경 방향에서 위치 차이가 발생되는 점을 고려하여 레버(200)의 축 방향에 장공(210)이 형성되는데, 특히 터빈 로터의 최대 사양에 따른 직경과 최소 사양에 따른 직경을 모두 고려하여 다양한 사양을 갖는 터빈 로터에 대한 가공을 위해 도면에 도시된 바와 같이 장공(210)이 형성된다.

예를 들어 탭 가공이 필요한 터빈 로터가 서로 다른 사양을 갖는 경우에도 1개의 레버(200)로 상이한 사양을 갖는 터빈 로터에 대한 탭 가공을 실시할 수 있어 작업자의 작업성이 향상될 수 있다.

본 실시 예에 의한 레버(200)는 연결 부재(34)와 연결된 위치에서부터 상기 커플링(100)의 중앙으로 갈수록 폭(W)이 점차 증가된다. 상기 레버(200)의 폭(W)이 증가되는 이유는 구조적인 강성 증가를 위한 목적과 이를 통해 안전성을 동시에 확보하기 위해서이다.

상기 레버(200)는 상기 연결 부재(34)와 결합되기 위해 축 방향에 구비된 복수개의 연결부(220)를 더 포함한다. 상기 연결부(220)는 일 예로 고리 형태로 형성되고 위치는 전술한 장공(210)이 형성되기 이전 위치에 위치된다.

예를 들면 커플링(100)의 반경 외측에 위치되어 상기 레버(200)가 시계 방향 또는 시계 반대 방향으로 회전될 경우 안정적인 회전을 도모할 수 있다.

본 실시 예에 의한 레버(200)에는 테두리를 따라 완충이 가능한 패드(500)가 설치된다. 상기 패드(500)는 레버(200)가 지면 또는 이웃한 설비품과 직접적인 충돌로 인한 파손을 사전에 예방하기 위해 구비된다.

패드(500)는 고무 또는 플라스틱 또는 실리콘 중의 어느 하나 또는 다른 재질로 이루어질 수 있으며 탈부착이 가능하게 형성된다.

상기 연결 부재(34)는 상기 터빈 로터(20)의 외측으로 연장된 레버(200)의 단부에 연결되는데, 일 예로 레버(200)의 최외측 단부에 연결된다.

연결 부재(34)는 로프 또는 특정 폭을 갖고 직조된 밴드가 사용되는데, 인장 강도가 터빈 로터(20)와 같은 중량체를 회전시키는 경우에도 파단되지 않도록 구성되는 것이 바람직하다.

제1 고정 부재(300)는 삽입 홀(110)에 결합되기 위해 볼트 또는 핀으로 구성되며, 장공(210)에 각각 결합되어 레버(200)의 안정적인 회전을 도모할 수 있다.

본 실시 예에 의한 제2 고정 부재(400)는 상기 레버(200)의 외측에 밀착되는 원판 형태의 고정판(410)과, 상기 고정판(410)을 경유하여 상기 터빈 로터(20)에 결합되는 복수개의 볼트(420)를 포함한다.

고정판(410)은 개구부(202)에 삽입되고 상기 레버(200)의 외측에 밀착되므로 안전성이 향상된다. 또한 볼트(420)가 고정판(410)에 복수개 결합되므로 레버(200)가 회전되면서 커플링(100)에서 이탈되지 않고 안정적으로 회전될 수 있다.

이상, 본 발명의 일 실시 예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

10 : 받침대
20 : 터빈 로터
100 : 커플링
110 : 삽입 홀
30 : 호이스트
32 : 와이어 로프
34 : 연결 부재
200 : 레버
202 : 개구부
210 : 장공
220 : 연결부
300 : 제1 고정 부재
400 : 제2 고정 부재
410 : 고정판
420 : 볼트
500 : 패드

Claims (10)

1. 지면에 위치되고 터빈 로터가 안착된 받침대;
   상기 터빈 로터의 일측 단부에 일체로 형성되고 반경 방향에 다수개의 삽입 홀이 형성된 커플링;
   상기 터빈 로터를 향해 상하 방향으로 이동 가능한 와이어 로프가 구비된 호이스트가 구비되고, 상기 와이어 로프에서 연장된 연결 부재에 일단이 연결되고 타단이 상기 커플링을 향해 연장되며 장공이 형성된 레버;
   상기 장공을 경유하여 상기 삽입 홀에 결합되는 제1 고정 부재; 및
   상기 레버를 고정하기 위해 상기 레버의 외측에 밀착되고 상기 터빈 로터의 축 방향 단부에 결합된 제2 고정 부재를 포함하는 터빈 로터의 터닝 장치.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 레버는 상기 커플링의 중앙과 대응되는 위치에 개구된 개구부를 포함하고, 상기 개구부를 기준으로 상기 장공이 서로 마주보며 이격된 터빈 로터의 터닝 장치.
3. 제1 항에 있어서,
   상기 레버는 연결 부재와 연결된 위치에서부터 상기 커플링의 중앙으로 갈수록 폭(W)이 점차 증가되는 터빈 로터의 터닝 장치.
4. 제1 항에 있어서,
   상기 레버는 상기 연결 부재와 결합되기 위해 축 방향에 구비된 복수개의 연결부를 더 포함하는 터빈 로터의 터닝 장치.
5. 제1 항에 있어서,
   상기 장공은 서로 다른 사양을 갖는 터빈 로터의 직경에 대응하기 위해 상기 레버의 축 방향에 형성되되, 상기 터빈 로터의 최소 사양에 따른 커플링의 삽입 홀 위치와 상기 터빈 로터의 최대 사양에 따른 커플링의 삽입 홀 위치와 대응되는 위치를 서로 연통하는 길이로 연장된 터빈 로터의 터닝 장치.
6. 제1 항에 있어서,
   상기 레버는 축 방향을 기준으로 상기 연결 부재와 연결된 일단에서 상기 터빈 로터의 축 방향 중앙까지 연장된 구간에 해당되는 길이를 제1 길이라 하고, 상기 터빈 로터의 축 방향 중앙에서 상기 레버의 축 방향 타단 외측으로 연장된 단부 구간에 해당되는 길이를 제2 길이라 할 때 상기 제1 길이가 상기 제2 길이 보다 길게 연장된 것을 특징으로 하는 터빈 로터의 터닝 장치.
7. 제1 항에 있어서,
   상기 레버는 상기 커플링의 직경에 따른 길이를 L1이라하고, 상기 커플링의 직경을 벗어나 외측으로 연장된 길이를 L2라 할 때, 상기 레버의 L2는 상기 받침대가 위치된 지면으로부터 상기 터빈 로터의 하면에 이르는 수직 길이에 해당하는 L3 보다 짧은 길이로 연장된 것을 특징으로 하는 터빈 로터의 터닝 장치.
8. 제1 항에 있어서,
   상기 레버에는 테두리를 따라 완충이 가능한 패드가 설치된 터빈 로터의 터닝 장치.
9. 제1 항에 있어서,
   상기 연결 부재는 상기 터빈 로터의 외측으로 연장된 레버의 단부에 연결된 것을 특징으로 하는 터빈 로터의 터닝 장치.
10. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 고정 부재는 상기 레버의 외측에 밀착되는 원판 형태의 고정판;
    상기 고정판을 경유하여 상기 터빈 로터에 결합되는 복수개의 볼트를 포함하는 터빈 로터의 터닝 장치.
    

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