KR101861021B1

KR101861021B1 - 가스터빈의 연소기 조립 지그

Info

Publication number: KR101861021B1
Application number: KR1020160177500A
Authority: KR
Inventors: 김정민
Original assignee: 두산중공업 주식회사
Priority date: 2016-12-23
Filing date: 2016-12-23
Publication date: 2018-05-24

Abstract

본 발명은 가스터빈의 연소기 조립 지그에 관한 것으로, 가스터빈의 케이싱 외부에서 연소기 장착부에 인접하여 배치되는 가이드레일과 상기 가이드레일을 따라 이동하며 연소기의 위치를 변경하도록, 상기 가이드레일에 연결되며 배치되는 이동부 및 상기 이동부에 연계되고, 상기 이동부에 의해 지정된 연소기 장착부에 연소기를 결합시키는 장착부를 포함하여 구성될 수 있으며, 본 발명에 따르면, 복수의 연소기를 보다 안전하고 효율적으로 가스터빈에 조립할 수 있는 효과가 있다.

Description

가스터빈의 연소기 조립 지그{ASSEMBLY JIG FOR A GAS TURBINE'S COMBUSTOR}

본 발명은 가스터빈의 연소기 조립 지그에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복수의 연소기를 보다 안전하고 효율적으로 가스터빈에 조립할 수 있는 지그에 관한 것이다.

일반적으로 터빈(turbine)은 가스(gas), 스팀(steam) 등 유체의 열에너지를 기계에너지인 회전력으로 변환하는 동력발생 장치로, 유체에 의해 축회전되도록 복수 개의 회전익(bucket)을 포함하는 로터(rotor)와, 로터의 둘레를 감싸며 설치되고 복수 개의 고정익(diaphram)이 구비된 케이싱(casing)을 포함하고 있다.

여기서, 가스터빈은 압축기 섹션와 연소기 및 터빈 섹션을 포함하여 구성되고, 압축기 섹션의 회전에 의해 외부 공기가 흡입, 압축된 후 연소기로 보내지고, 연소기에서 압축공기와 연료의 혼합에 의해 연소가 이루어진다. 연소기에서 발생된 고온·고압의 가스는 터빈 섹션을 통과하면서 터빈의 로터를 회전시켜 발전기를 구동시킨다.

여기서 연소기는 통상 연소기(combustor) 또는 버너(burner)로 불리며, 일반적인 배치는 가스터빈의 케이싱에 원주방향을 따라 복수개가 장착된다.

종래에는 이러한 연소기(또는 버너)를 작업자가 크레인 또는 호이스트를 조작하여 일일이 들어올려 케이싱상에 마련된 연소기 장착부에 조립하였다. 이러한 방식은 작업소요시간이 많이 소요되고, 작업자의 작업부하가 많이 걸려 쉽게 피로가 축적되는 경향이 있다. 그리고 크레인 또는 호이스트에 연소기가 제대로 결합되지 않은 경우에는 연소기가 낙하되어 작업자가 다치는 안전사고의 위험이 항시 내재되어 있다.

도 1에는 종래 특허문헌(국내특허 공개번호:10-2016-0107245) 중 버너(또는 연소기;3)를 터빈하우징(또는 케이싱;7)의 개구부(또는 연소기 장착부;4)에 조립하는 취급장치가 게시되어 있다.

작업자는 우선 암(12,13)을 버너(3)에 볼트체결하여 고정연결하고, 다음 크레인의 벨트(34,35)에 수용수단(14,15)를 연결하여 인양한다. 그리고 나사산형 막대(37)를 버너(3)의 플랜지부분(5)과 개구부(4)의 주변부상에 연결하여 개구부(4)를 조립을 가이드하게 한다. 이후 크레인으로 취급장치를 지지하는 상태에서 나사산형 막대(37)를 돌려 버너(3)가 개구부(4)에 장착되도록 한다.

다만, 이러한 구조에 의해서도, 작업자는 복수의 개구부(4)에 일일히 크레인을 조작하여 이동시키기 때문에, 여전히 작업시간은 개선되지 않으며, 조립 과정에서도 작업부하 감소를 도출하기는 어렵다.

국내특허 공개번호:10-2016-0107245

본 발명은 상기와 같이 종래기술의 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 복수의 연소기를 보다 안전하고 효율적으로 가스터빈에 조립할 수 있는 지그를 제공하는 데에 있다.

상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명은 가스터빈의 연소기 조립 지그에 관한 것으로, 가스터빈의 케이싱 외부에서 연소기 장착부에 인접하여 배치되는 가이드레일과 상기 가이드레일을 따라 이동하며 연소기의 위치를 변경하도록, 상기 가이드레일에 연결되며 배치되는 이동부 및 상기 이동부에 연계되고, 상기 이동부에 의해 지정된 연소기 장착부에 연소기를 결합시키는 장착부를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 가이드레일은, 가스터빈의 케이싱 외부에서 연소기 장착부의 내측 돌출부에 고정되는 고정프레임 및 상기 고정프레임과 지지빔으로 연결되고, 상기 이동부와 연계되어 상기 이동부를 연소기 장착부를 따라 원주방향으로 이동되도록 배치되는 제1 레일을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 가이드레일은, 가스터빈의 케이싱 외부에서 연소기 장착부의 외측 둘레를 따라 고정되고, 상기 이동부와 연계되어 상기 이동부를 연소기 장착부를 따라 원주방향으로 이동되도록 배치되는 제2 레일을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 이동부는, 중앙측에 개구부가 형성된 이동프레임과 상기 이동프레임에 배치되고, 상기 가이드레일과 연결되는 레그블록 및 상기 이동프레임에 배치되고, 크레인 또는 호이스트에 연결되며 이동프레임의 이동을 지지하도록 제공되는 연결브라켓을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 장착부는, 상기 이동프레임상에 배치되고, 연소기를 회전시키는 회전부 및 상기 회전부상에 배치되고, 연소기의 연소기 장착부 방향으로 승강시키는 승강부를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 회전부는, 상기 이동프레임의 양측에 배치되는 한 쌍의 지지블록과 상기 한 쌍의 지지블록에 샤프트에 의해 회전 가능하게 연결되는 회전프레임 및 상기 샤프트에 연결되며, 샤프트를 회전시켜 상기 회전프레임의 각도를 조절하는 조작유닛을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 조작유닛은 핸들일 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 승강부는, 상기 회전프레임상에 배치되는 구동부와 상기 구동부의 회전축에 연결되는 스크류바와 상기 스크류바에 배치되며, 상기 스크류바의 회전에 따라 연소기 장착부 방향으로 승강되는 이동블록 및 상기 이동블록과 연결되고, 연소기가 장착되는 결합블록을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 구동부는 모터이고, 상기 모터의 회전축과 상기 스크류바는 베벨기어로 연결되어 상기 모터의 회전력을 수직 방향으로 전환시키도록 구성될 수 있다.

본 발명에 따르면, 통상 가스터빈의 케이싱에 방사방향으로 배치되는 복수의 연소기 장착구에, 가이드레일을 따라 연소기의 위치를 손쉽게 변경하며 안정적으로 이동시킬 수 있어, 작업자가 보다 효율적으로 연소기를 조립할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 연소기 조립 지그를 나타낸 도면.
도 2는 가스터빈에 장착된 본 발명인 연소기 조립 지그를 나타낸 측면도.
도 3은 가스터빈에 장착된 본 발명인 연소기 조립 지그를 나타낸 정면도.
도 4는 본 발명 중 장착부를 나타낸 일측사시도.
도 5는 도 4에 도시된 발명을 나타낸 측면도.
도 6은 도 4에 도시된 발명을 나타낸 타측사시도.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 가스터빈의 연소기 조립 지그의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하도록 한다.

도 2는 가스터빈에 장착된 본 발명인 연소기 조립 지그를 나타낸 측면도이고, 도 3은 가스터빈에 장착된 본 발명인 연소기 조립 지그를 나타낸 정면도이며, 도 4는 본 발명 중 장착부를 나타낸 일측사시도이고, 도 5는 도 4에 도시된 발명을 나타낸 측면도이며, 도 6은 도 4에 도시된 발명을 나타낸 타측사시도이다.

도 2 내지 도 6를 참고하면, 본 발명인 가스터빈의 연소기 조립 지그(100)는 가이드레일(200), 이동부(300) 및 장착부(400)를 포함하여 구성될 수 있다.

우선 도 2 및 도 3에 게시된 바와 같이 상기 가이드레일(200)은 가스터빈의 케이싱(C) 외부에서 연소기 장착부(D)에 인접하여 배치될 수 있다. 구체적으로 상기 가이드레일(200)은 고정프레임(210), 제1 레일(230) 및 제2 레일(240)을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 고정프레임(210)은 가스터빈의 케이싱(C) 외부에서 연소기 장착부(D)의 내측 돌출부에 고정되는 부분일 수 있다. 도 2 및 도 3를 참고하면 이러한 내측 돌출부는 가스터빈에서 압축기 파트와 연결되는 부위일 수 있다.

상기 고정프레임(210)은 링 형상으로 일체로 제작되어 내측 돌출부에 방사방향으로 끼워지며 고정될 수 있다. 물론 다른 형태로서 상기 고정프레임(210)은 복수로 분할되어 제작되고, 내측 돌출부의 외주면에서 볼트체결되어 조립되며 끼워져 배치될 수 있다.

다음 상기 제1 레일(230)은 상기 고정프레임(210)과 방사방향으로 복수의 지지빔(220)으로 연결되며 지지되고, 상기 이동부(300)와 연계되어 상기 이동부(300)를 연소기 장착부(D)를 따라 원주방향으로 이동되도록 배치될 수 있다.

그리고 상기 제2 레일(240)은 가스터빈의 케이싱(C) 외부에서 연소기 장착부(D)의 외측 둘레를 따라 고정되고, 상기 이동부(300)와 연계되어 상기 이동부(300)를 연소기 장착부(D)를 따라 원주방향으로 이동되도록 배치될 수 있다. 여기서 연소기 장착부(D)의 외측 둘레는 가스터빈에서 연소기(B)가 내부에 배치되는 케이싱(C)의 외부 부위일 수 있다.

이러한 상기 제1 레일(230)과 상기 제2 레일(240)이 가스터빈의 케이싱(C) 외주면을 따라 원주방향으로 배치되어 있어, 상기 이동부(300)가 상기 제1 레일(230) 및 상기 제2 레일(240)에 의해 지지되며 원주방향을 따라 이동하며, 연소기(B)의 위치를 가스터빈의 연소기 장착부(D)의 위치에 따라 변경할 수 있게 된다.

다음 상기 이동부(300)는 상기 가이드레일(200)을 따라 이동하며 연소기(B)의 위치를 연소기 장착부(D)에 따라 변경하도록, 상기 가이드레일(200)에 연결되며 배치될 수 있다. 이러한 상기 이동부(300)는 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 이동프레임(310), 연결브라켓(313) 및 레그블록(320)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 이동프레임(310)은 사각판 형상으로 이뤄지고, 중앙측에는 개구부(311)가 가공되어 제공될 수 있다.

상기 레그블록(320)은 상기 이동프레임(310)의 하부 양측 한 쌍으로 배치되고 상기 가이드레일(200)과 연결되도록 제공될 수 있다. 이러한 상기 레그블록(320)은 상기 제1 레일(230)과 연결되는 제1 레그(321) 및 상기 제2 레일(240)과 연결되는 제2 레그(326)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 제1 레그(321)는 다시 상기 제1 레일(230)상에 안착되는 제1 휠피스(323) 및 상기 제1 휠피스(323)와 상기 이동프레임(310)의 하단 일측간에 연결시키는 제1 링크피스(322)를 포함하여 구성될 수 있다.

그리고 상기 제2 레그(326) 또한 상기 제2 레일(240)상에 안착되는 제2 휠피스(328) 및 상기 제2 휠피스(328)와 상기 이동프레임(310)의 하단 타측간에 연결시키는 제2 링크피스(327)를 포함하여 구성될 수 있다.

여기서 도면으로 도시하지는 않았으나, 상기 제1 휠피스(323) 또는 상기 제2 휠피스(328)의 내측에는 상기 제1 레일(230) 또는 상기 제2 레일(240)을 원활하게 이동할 수 있도록, 통상의 구름휠이 장착될 수 있다.

또한 상기 연결브라켓(313)은 상기 이동프레임(310)의 하단 모서리에 각각 배치되고, 크레인 또는 호이스트(미도시)에 의해 연결되어 작업자의 조작에 의해 가이드레일(200)을 따라 이동프레임(310)이 원활히 안정적으로 이동할 수 있도록 배치될 수 있다.

다음 상기 장착부(400)는 상기 이동부(300)에 연계되고, 상기 이동부(300)에 의해 지정된 연소기 장착부(D)에 연소기(B)를 결합시키는 기능을 수행한다. 이러한 상기 장착부(400)는 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 회전부(410) 및 승강부(450)를 포함하여 구성될 수 있다.

우선 상기 회전부(410)는 상기 이동프레임(310)의 상단에 배치되고, 연소기(B)를 회전시키는 기능을 수행하게 된다. 이를 위해 상기 회전부(410)는 지지블록(420), 회전프레임(430) 및 조작유닛(440)을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 지지블록(420)은 상기 이동프레임(310)의 양측에 한 쌍으로 배치될 수 있으며, 샤프트(445)가 끼워져 결합되도록, 제1 샤프트(445)홀(421)이 가공되어 제공될 수 있다.

상기 회전프레임(430)은 상기 한 쌍의 지지블록(420)에 샤프트(445)에 의해 회전 가능하게 연결될 수 있으며, 상기 회전프레임(430)상에는 샤프트(445)가 끼워져 결합되도록, 제2 샤프트(445)홀(431)이 가공되어 제공될 수 있다. 상기 회전프레임(430)은 복수의 빔이 서로 용접접합 또는 볼트체결되는 방식으로 구현될 수 있다.

그리고 상기 조절유닛은 상기 샤프트(445)에 연결되며, 샤프트(445)를 회전시켜 상기 회전프레임(430)의 각도를 조절하도록 제공될 수 있다. 이러한 상기 조절유닛은 본 발명의 실시예에서는 핸들로 구현될 수 있으며, 이 경우 작업자가 핸들을 돌려, 상기 회전프레임(430)의 각도를 변경하게 된다.

물론 반드시 이에 한정될 것은 아니며, 다른 실시예에서는 상기 조작유닛(440)은 모터, 유압실린더 등과 같은 다른 구동수단일 수 있다.

다음으로 상기 승강부(450)는 상기 회전부(410)상에 배치되고, 연소기(B)를 연소기 장착부(D) 방향으로 승강시키는 기능을 수행한다. 이를 위해 상기 승강부(450)는 구동부(460), 스크류바(470), 이동블록(480) 및 결합블록(490)을 포함하여 구성될 수 있다.

우선 상기 구동부(460)는 상기 회전프레임(430)상에 고정브라켓(465)에 의해 고정 배치될 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 모터로 구현될 수 있다. 다만 반드시 이에 한정될 것은 아니다.

상기 스크류바(470)는 상기 구동부(460)의 구동축(461)과 베벨기어(463)로 연결되고, 이에 따라 상기 구동부(460)의 구동력(모터의 회전력)을 수직방향으로 전환시키게 된다. 상기 스크류바(470)의 일단부는 베벨기어(463)가 장착되어 상기 구동부(460)의 구동축(461)과 연결되고, 상기 스크류바(470)의 타단부는 고정피스(473)에 의해 상기 회전프레임(430)상에 연결고정되게 된다.

그리고 상기 이동블록(480)은 상기 스크류바(470)에 나사산으로 연결되며 배치되고, 상기 스크류바(470)의 회전에 따라 나사산을 따라 이동하며, 연소기 장착부(D) 방향으로 승강되도록 제공될 수 있다.

이때 상기 결합블록(490)의 일측단은 연소기(B)가 볼트체결되어 결합되고, 상기 결합블록(490)의 타측단은 상기 이동블록(480)과 볼트체결되어 연결됨에 따라, 상기 이동블록(480)의 승가에 따라 상기 결합블록(490)이 함께 승강되며, 결과적으로 연소기(B)를 연소기 장착부(D) 상부에서 승강시키게 된다.

본 발명의 구성은 상기와 같으며 이하에서는 작동방식을 살펴보도록 한다.

가스터빈의 연소기 장착부(D)에 연소기(B)를 조립시키기 위해, 작업자는 우선 고정프레임(210), 제1 레일(230) 및 제2 레일(240)을 가스터빈의 케이싱(C) 외주면에 장착한다.

다음 결합블록(490)에 연소기(B)를 볼트체결하여 결합시키고, 크레인 또는 호이스트에 연결브라켓(313)을 연결한다. 이후 크레인 또는 호이스트를 작동시켜 이동프레임(310)을 들어올려, 레그블록(320)이 제1 레일(230) 및 제2 레일(240)상에 안착되도록 한다.

이제 작업자는 크레인 또는 호이스트를 적절히 조작하여 가스터빈에서 연소기(B)를 조립하고자 하는 연소기 장착부(D)로 이동프레임(310)을 이동시킨다.

이동프레임(310)이 원하는 위치로 이동되면, 작업자는 사다리, 엘리베이터 등과 같은 승강장치(미도시)를 이용하여 가스터빈 상단으로 이동한 후, 도 4에서와 같이 핸들을 돌려 회전프레임(430)을 90도 정도 회전시키게 된다.

도 4에는 이미 회전되어 있는 회전프레임(430) 및 연소기(B)가 게시되어 있다.

다음 작업자는 도 2에서와 같이 연소기(B)상에 형성되어 있는 가이드홀(미도시)에 통해 가이드볼트(G)를 삽입하여, 케이싱(C)상에 형성되어 있는 가이드홀(미도시)과 연결한다. 이때 연소기(B)는 가이드볼트(G)를 따라 이동하면서 비교적 정확히 연소기 장착부(D) 방향으로 하강하게 된다.

이후 작업자는 콘트롤러(미도시)를 통해 구동부(460)를 구동하면 구동부(460)의 구동력이 베벨기어(463)에 의해 스크류바(470)에 전달되고, 이에 따라 스크류바(470) 회전하게 된다.

상기 이동블록(480)은 스크류바(470)에 나사산으로 연결되어 있으므로, 스크류바(470)의 회전에 따라 이동블록(480)이 하강하게 되고, 이에 따라 이동블록(480)과 연결되어 있는 결합블록(490)이 함께 하강함으로써, 결합블록(490)상 볼트체결되어 있는 연소기(B)가 연소기 장착부(D) 방향으로 하강하게 된다.

연소기(B)가 연소기 장착부(D)에 완전히 끼워지게 되면, 작업자는 연소기(B)상의 각 볼트를 체결하여 연소기 장착부(D)에 연소기(B)를 조립하고, 가이드볼트 및 결합블록(490)과의 체결볼트를 제거하게 된다.

이러한 조립과정을 거쳐 모든 연소기(B)를 장착 완료하면, 작업자는 다시 크레인 또는 호이스트를 조작하여 이동프레임(310)을 가이드레일(200)에서 제거하고, 이후 가이드레일(200)을 분리함으로써, 조립작업을 마무리 하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 구조 및 작동방식에 의해 종래 작업자가 일일이 연소기 조립 작업을 진행한 것에 비해, 작업시간 단축 및 작업부하 감소뿐만 아니라, 안전사고의 위험도 줄일 수 있는 효과를 구현하게 된다.

이상의 사항은 가스터빈의 연소기 조립 지그의 특정한 실시예를 나타낸 것에 불과하다.

따라서 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양한 형태로 치환, 변형될 수 있음을 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 파악할 수 있다는 점을 밝혀 두고자 한다.

100:연소기 조립 지그 200:가이드레일
210:고정프레임 220:지지빔
230:제1 레일 240:제2 레일
300:이동부 310:이동프레임
311:개구부 313:연결브라켓
320:레그블록 321:제1 레그
322:제1 링크피스 323:제1 휠피스
326:제2 레그 327:제2 링크피스
328:제2 휠피스
400:장착부 410:회전부
420:지지블록 421:제1 샤프트홀
430:회전프레임 431:제2 샤프트홀
440:조작유닛 445:샤프트
450:승강부 460:구동부
461:구동축 463:베벨기어
465:고정브라켓 470:스크류바
473:고정피스 480:이동블록
490:결합블록
B:연소기 C:케이싱
D:연소기 장착부 G:가이드볼트

Claims

가스터빈의 케이싱 외부에서 연소기 장착부에 인접하여 배치되는 가이드레일;
상기 가이드레일을 따라 이동하며, 상기 가이드레일에 연결되며 배치되는 이동부; 및
상기 이동부에 연계되고, 상기 이동부에 의해 지정된 연소기 장착부에 연소기를 결합시키는 장착부;를 포함하되,
상기 장착부는,
상기 이동부상에 배치되고, 적어도 연소기가 장착되는 회전프레임을 포함하고 연소기를 회전시키도록 제공되는 회전부; 및
상기 회전부상에 배치되고, 연소기의 연소기 장착부 방향으로 승강시키는 승강부;를 포함하되,
상기 승강부는,
상기 회전프레임상에 배치되는 구동부;
상기 구동부의 회전축에 연결되는 스크류바;
상기 스크류바에 배치되며, 상기 스크류바의 회전에 따라 연소기 장착부 방향으로 승강되는 이동블록; 및
상기 이동블록과 연결되고, 연소기가 장착되는 결합블록;을 포함하되,
상기 구동부는 모터이고, 상기 모터의 회전축과 상기 스크류바는 베벨기어로 연결되어 상기 모터의 회전력을 수직 방향으로 전환시키는 것을 특징으로 하는 가스터빈의 연소기 조립 지그.
제1항에 있어서,
상기 가이드레일은,
가스터빈의 케이싱 외부에서 연소기 장착부의 내측 돌출부에 고정되는 고정프레임; 및
상기 고정프레임과 지지빔으로 연결되고, 상기 이동부와 연계되어 상기 이동부를 연소기 장착부를 따라 원주방향으로 이동되도록 배치되는 제1 레일;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스터빈의 연소기 조립 지그.
제2항에 있어서,
상기 가이드레일은,
가스터빈의 케이싱 외부에서 연소기 장착부의 외측 둘레를 따라 고정되고, 상기 이동부와 연계되어 상기 이동부를 연소기 장착부를 따라 원주방향으로 이동되도록 배치되는 제2 레일;을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스터빈의 연소기 조립 지그.
제1항에 있어서,
상기 이동부는,
중앙측에 개구부가 형성된 이동프레임;
상기 이동프레임에 배치되고, 상기 가이드레일과 연결되는 레그블록; 및
상기 이동프레임에 배치되고, 크레인 또는 호이스트에 연결되며 이동프레임의 이동을 지지하도록 제공되는 연결브라켓;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스터빈의 연소기 조립 지그.
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제4항에 있어서,
상기 회전부는,
상기 회전프레임이 회전 가능하도록, 상기 이동프레임의 양측에 배치되고 상기 회전프레임의 양측에 샤프트로 연결되는 한 쌍의 지지블록; 및
상기 샤프트에 연결되며, 샤프트를 회전시켜 상기 회전프레임의 각도를 조절하는 조작유닛;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스터빈의 연소기 조립 지그.
제6항에 있어서,
상기 조작유닛은 핸들인 것을 특징으로 하는 가스터빈의 연소기 조립 지그.
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