KR102185605B1

KR102185605B1 - 가스 터빈용 장착 시스템 및 연관 가스 터빈

Info

Publication number: KR102185605B1
Application number: KR1020207003678A
Authority: KR
Inventors: 디르크 뮐러; 크리스티안 코발칙
Original assignee: 지멘스 악티엔게젤샤프트
Priority date: 2017-07-12
Filing date: 2018-06-14
Publication date: 2020-12-02
Also published as: WO2019011575A1; EP3622164A1; EP3622164B1; US20200217224A1; CN110869587A; CN110869587B; US10851675B2; KR20200018710A

Abstract

본 발명은 2개의 레일들(14)과, 각각의 레일(14) 상에 있고 가스 터빈(4)의 맨홀(6) 상에 레일(14)을 체결하기 위한 체결 섹션(10)과, 레일(14)을 따라 변위될 수 있는 레일(14) 당 적어도 하나의 변위 요소(16)를 갖는, 가스 터빈(4)용 장착 시스템(2)에 관한 것이다. 이러한 장착 시스템(2)의 도움으로, 유지 보수 공구 및/또는 터빈 구성요소가 맨홀을 통해 쉽게 통과하고 이들의 사용 위치로 변위된다.

Description

가스 터빈용 장착 시스템 및 연관 가스 터빈

본 발명은 가스 터빈용 장착 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 또한 그 외부 하우징 상에 형성된 맨홀(manhole) 및 이러한 장착 시스템을 갖는 가스 터빈에 관한 것이다.

가스 터빈, 특히 고정식 가스 터빈에 대한 유지 보수 작업 중에, 다양한 작업이 배기 가스 덕트에서 수행된다. 가스 터빈의 경우, 가스 터빈의 내부에 고온 가스가 인가되는 영역을 맨홀로 불리는 특수하게 설계된 유지 보수 접근 수단(access means)을 통해 유지 보수 요원이 접근 가능하게 만드는 것이 가능하다.

고정식 가스 터빈의 회전자로부터 베어링 본체(bearing body)를 제거하는 방법이 예를 들어 EP 2 655 808 A1호로부터 공지되어 있다. 샤프트 연장부가 이에 의해 회전자의 관련 단부에 체결되고 회전자는 베어링 본체를 해제하기 위해 회전자의 중량에 의해 동시에 지지되고 그리고/또는 유지된다. 활주 요소(bearing body)가 이어서 베어링 본체와 회전자 사이에 부착되고, 그 후에 베어링 본체는 기계축을 따라 샤프트 연장부 위로 이동하여 거기에 파킹될(parked) 수 있다. 이러한 샤프트 연장부는 매우 크고, 길고, 부피가 커서, 맨홀을 통과하더라도, 회전되어 베어링 본체를 향해 이동될 필요가 있다.

맨홀은 단지 제한된 개구만을 갖고 예를 들어, 샤프트 연장부와 같은 유지 보수 공구는 맨홀 개구 내에서만 이동할 수 있기 때문에, 일부 상황에서는 이동 경로가 충분하지 않거나 유지 보수 공구를 적합한 지점으로 운반하고 이들을 위치설정하는 것이 매우 복잡하다. 이 문제는 예를 들어, 유지 보수 공구 또는 터빈 구성요소의 이동 경로를 위한 장착 및 리프팅 지점의 범위를 확장하기 위해 천정에 부착되어 있는 아일릿(eyelet)에 의해 해결된다.

본 발명의 목적은 유지 보수 공구 및/또는 터빈 구성요소가 맨홀을 통해 쉽게 통과하고 이들이 사용되는 위치로 이동되게 하는 신규한 장착 시스템을 제안하는 것이다.

상기 목적은, 서로 연결될 수 있는 2개의 유닛들을 포함하는 가스 터빈용 장착 시스템에 의해 본 발명에 따라 달성되고, 이때 각각의 유닛은 레일과, 레일 상에 있고, 레일을 가스 터빈의 맨홀에 체결하기 위한 활꼴 형상의 체결 섹션과, 레일을 따라 변위될 수 있는 레일 당 적어도 하나의 변위 요소를 갖는다.

상기 목적은 또한 그 외부 하우징 상에 형성된 맨홀 및 이러한 장착 시스템을 갖는 가스 터빈에 의해 본 발명에 따라 달성되며, 이때 맨홀은 자신의 원주에 플랜지를 갖고, 체결 섹션은, 변위 요소들을 갖는 레일들이 가스 터빈의 내부에서 연장하는 방식으로 플랜지와 탈착 가능하게 연결된다.

장착 시스템과 관련하여 설명된 장점 및 바람직한 실시예는 가스 터빈에 유사하게 전이 가능하다.

본 발명은 일 측면에서, 가스 터빈 맨홀의 일 측면에 매우 간단하고 확실하게 체결될 수 있고 다른 측에서, 가스 터빈 내부의 높은 이동 자유도를 가능하게 하는 방식으로 장착 시스템을 설계하는 사상에 기초한다. 이는 장착 시스템의 양 유닛들이 이들의 사용되는 위치에서 서로 독립적으로 체결될 수 있도록 2-부분 디자인을 갖는 장착 시스템에 의해 달성된다. 양 유닛들은 여기서 바람직하게는 동일한 구성을 갖는다. 또한, 장착 시스템의 체결 섹션은, 이들이 플랜지의 상부에 놓이고 그와 탈착 가능하게 연결될 수 있는, 특히 그에 나사 결합될 수 있는 방식으로 맨홀의 플랜지에 형상 및 크기의 견지에서 대응한다. 이는 특히 활꼴 형상의 체결 섹션에 의해 달성되고, 각각의 체결 섹션의 활꼴부의 반경은 실질적으로 맨홀의 플랜지의 반경에 대응한다. 환형 플랜지는 이에 의해 특히 맨홀의 원주 주위에 환형 베어링 표면에 의해 형성되고, 커버가 가스 터빈의 작동 중에 플랜지 상에 조립된다.

장착 시스템의 체결 섹션은 특히 원호 반경과, 원의 현(chord)에 의해 정의되는 길이를 갖는 원호 또는 활꼴부로서 구성된다. 체결 섹션의 원호 반경은 실질적으로 플랜지의 반경에 대응하기 때문에, 체결 섹션은 그 외부 윤곽이 상보적 체결 섹션 상에 동일 높이에 있는 상태로 놓이고 이 위치에서 확실하게 조립될 수 있다.

장착 시스템의 양 부분들 또는 유닛들은 서로 직경방향으로 마주 놓이도록 맨홀의 플랜지 상에 조립되어, 공구 또는 터빈 구성요소가 통과하여 맨홀 내로 도입될 수 있게 하는 또는 유지 보수 작업자가 가스 터빈의 내부에 진입하게 하기 위한 충분한 공간이 2개의 체결 섹션들 사이에 존재하게 된다. 플랜지 상에 놓이는 체결 섹션은 여기서 레일로부터 이격되어, 장착 시스템의 조립 상태에서, 체결 섹션이 플랜지 상에 놓이게 되는 반면, 레일은 가스 터빈의 내부에서 연장한다.

원하는 위치로의 공구들 또는 터빈 구성요소들의 장착 및 변위는 장착 시스템의 2개의 레일들을 통해 실행된다. 레일들은 연결 바아들을 통해 각각의 체결 섹션에 연결된다. 여기서, 각각의 레일은 체결 섹션의 원의 현에 평행하게 연장한다. 조립 상태에서, 레일은 또한 서로 평행하게 연장한다. 레일의 양 단부들은 체결 섹션으로부터 동일한 거리에 있다. 레일은 여기서, 장착 시스템의 조립 상태에서, 체결 섹션이 맨홀의 외부에서 플랜지 상에 놓이고 레일이 터빈의 내부에서 완전히 동시에 연장하도록 높이 방향으로 체결 섹션으로부터 다소 이격되도록 배열된다.

특히 각각의 레일을 따라 변위될 수 있는 트롤리로서 설계되는 적어도 하나의 변위 요소가 각각의 레일 상에 제공된다. 변위 요소는 특히 유지 보수 공구 또는 구성요소를 운반하는 데 사용되는 체인 호이스트가 장착될 수 있는 아일릿을 갖는다.

이러한 장착 시스템의 실질적인 장점은 맨홀과의 탈착 가능한 연결에 의해 반복적으로 사용될 수 있다는 것이다. 장착 시스템은 부가적으로 그 형상 및 치수가 맨홀의 크기에만 정합하기 때문에 다수의 유형의 터빈에 사용될 수 있다.

바람직한 실시예에 따르면, 장착 시스템은 양 레일들에 대해 횡방향으로 연장하고 레일들을 상호 연결하는 2개의 교차 지주(cross-struts)들을 포함한다. 그 결과, 특히 회전에 대한 비대칭 중량 분포의 경우에 시스템의 증가된 강성이 보장된다. 교차 지주는 각각의 레일의 단부의 영역에 배열된다. 교차 지주는 여기서 유리하게는 맨홀의 개구에 대면하는 레일의 측면 상에 놓인다.

다른 바람직한 실시예에 따르면, 각각의 교차 지주는 레일 중 하나에 피봇 가능하게 지지된다. 교차 지주는 제1 단부에 의해 레일에 체결되어 있고, 교차 지주는 여기서 피봇 지점을 중심으로 피봇 가능하게 지지되어 있다. 교차 지주는 적어도, 이것이 레일에 평행하게 연장되는 제1 피봇 위치와 이것이 레일에 대해 횡방향으로 연장하고 그 대향 단부가 제2 레일에 도달하는 제2 피봇 위치 사이에서 피봇될 수 있다. 달리 말하면, 힌지-백(hinged-back) 상태에서 교차 지주는 제1 레일 상에 놓이고, 힌지 아웃(hinged-out) 상태에서, 교차 지주는 이것이 특히 미리 조립되어 있는 제1 레일에 대해 수직으로 연장하고 다른 단부에 의해 제2 레일에 체결될 수 있어 양 레일들을 기계적으로 상호 연결하게 된다. 양 교차 지주들은 여기서 하나의 공통 레일 상에 피봇 가능하게 조립될 수 있거나, 각각의 교차 지주가 다른 레일 상에 피봇 가능하게 조립된다.

터빈 하우징 상에 레일을 지지하기 위한 받침대 요소(abutment element)가 바람직하게는 레일의 단부에 제공된다. 받침대 요소는 특히 높이 조정될 수 있다. 이들 받침대 요소들은, 예를 들어, 멈춤 나사(set screw)로서 설계되고, 그 높이는 조임 및 풀림에 의해 조정될 수 있다.

안전 디바이스를 통해 상호 연결될 수 있는 2개의 변위 요소들이 바람직하게 레일마다 제공된다. 안전 디바이스에 의해, 특히 레일이 맨홀을 통과할 때 변위 요소가 제위치에 잠금되어, 변위 요소의 원하지 않는 미끄러짐이 있을 때 충돌 위험이 감소하게 된다.

본 발명의 예시적인 실시예가 도면의 도움으로 상세히 설명된다:
도 1은 가스 터빈의 맨홀에 조립되는 장착 시스템의 사시도를 도시하고 있다.
도 2는 도 1에 따른 장착 시스템의 상세한 구조의 사시도를 도시하고 있다.
동일한 참조 번호는 도면에서 동일한 의미를 갖는다.

2-부분 장착 시스템(2)이 조립되어 있는 환형 플랜지(8)를 갖는 맨홀(6)을 구비하는 가스 터빈(4)의 일부를 도 1에서 볼 수 있다. 장착 시스템(2)은 도시된 예시적인 실시예에서 활꼴 형상으로 구성된 2개의 체결 섹션들(10)을 갖는다. 나사(상세히 도시되지 않음)가 통과될 수 있는 보어(11)가 체결 섹션(10)의 원호를 따라 형성되고, 나사는 이어서 플랜지(8)와 체결 섹션(10) 사이에 나사식 연결을 생성하기 위해 맨홀(6)의 플랜지(8) 상의 대응 보어(13)를 통과한다.

장착 시스템(2)의 조립 상태에서, 체결 섹션들(10)의 2개의 직경방향으로 서로 가장 멀리 떨어진 지점들 사이의 거리(D₁)는 900 mm 내지 1500 mm이다. 이 거리는 맨홀(6)의 직경에 대략 대응한다. 체결 섹션들(10)의 원의 현들 사이의 거리(D₂)는 800 mm 내지 1200 mm이고, 도시된 예시적인 실시예에서는 D₂ = 900 mm이다.

연결 바아(12)를 통해 2개의 체결 섹션들(10)의 각각에는 레일(14)이 배열된다. 도 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 레일(14)의 양 단부들이 체결 섹션(10)으로부터 동일한 거리에 있도록 연관 체결 섹션(10)에 대한 각각의 레일(14)의 대칭 배열이 이루어진다. 각각의 경우에 전체 레일(14)을 따라 변위될 수 있는 트롤리인 적어도 하나의 변위 요소(16)가 레일(14) 마다 제공된다. 도 2에 따른 예시적인 실시예에서, 서로 독립적으로 변위될 수 있는 2개의 트롤리들(16)이 각각의 경우에 레일(14) 마다 제공된다. 트롤리들(16)은 특히 안전 디바이스(여기에 상세히 도시되지 않음)를 통해 상호 연결될 수 있어 이들이 제위치에 고정되고 레일(14)을 따른 바람직하지 않은 이동을 행할 수 없게 된다.

여기서 장착 시스템(2)은 2개의 유닛들(15)을 갖고, 각각의 유닛(15)은 체결 섹션(10)과, 연관 변위 요소(16)를 갖는 레일(14)을 포함한다. 양 유닛들(15)은 도시된 예시적인 실시예에서 동일하다.

장착 시스템(2)은 레일(14)의 단부의 영역에서 2개의 레일들(14)을 상호 연결하는 2개의 교차 지주들(18)을 더 포함한다. 양 유닛들(15)은 교차 지주(18)에 의해 서로 기계적으로 결합된다. 양 교차 지주들(18)은 레일(14) 중 하나 상에 유지되어 피봇 지점(20)을 중심으로 제1 단부에 의해 피봇될 수 있게 된다. 따라서, 교차 지주들(18)은 화살표(S)의 방향으로 피봇 운동을 실행할 수 있다. 도 2에 도시된 힌지 아웃 상태에서, 교차 지주(18)의 제2 단부는 제2 레일(14)에 체결된다.

레일(14)은 교차 지주(18)가 힌지-백 상태에서 각각의 레일(14) 상에 완전히 놓이도록 치수 설정되는데, 즉 각각의 레일은 교차 지주(18)의 길이의 2배의 길이 및 부가적으로 연결 바아(12)를 체결하기 위한 영역의 길이로 이루어진 길이를 갖는다.

터빈 하우징 상에 레일(14)을 지지하기 위한 받침대 요소(22)가 부가적으로 레일(14)의 단부에 위치된다. 받침대 요소(22)는 예를 들어, 멈춤 나사로서 형성된다.

장착 시스템(2)은 더 큰 영역에 걸쳐 체결 섹션(10)의 힘을 분배하기 위해 예를 들어 체결 섹션(10)과 맨홀(6)의 플랜지(8) 사이에 배치되는 것들과 같은 추가 요소를 또한 포함할 수 있다.

장착 시스템(2)은 예를 들어 이하의 방식으로, 즉 트롤리(16)가 고정된 상태에서, 제1 단계에서 제1 레일(14)이 맨홀(6)을 통해 도입되는 방식으로 조립된다. 여기서 레일(14)은 먼저 수직 자세가 된다. 레일(14)은 가스 터빈(4) 내부에 있을 때야 비로소 수평 자세로 복귀된다. 체결 섹션(10)은 맨홀(6)의 플랜지(8) 위로 하강되고, 여기서, 플랜지(8)의 보어(13)와 체결 섹션(10)의 보어(11)가 정렬되도록 주의가 기울어져야 한다. 나사들은 이어서 보어들(11 및 13) 내에 나사 결합된다.

제2 레일(14)도 또한 동일한 방식으로 조립된다.

마지막으로, 교차 지주는 힌지 아웃되어 고정되고, 멈춤 나사(22)는 이들이 가스 터빈(4)의 하우징에 접하여 놓일 때까지 나사 풀림되어 레일(14)이 하중 하에서 이동하는 것이 방지되게 된다.

장착 시스템(2)을 사용하기 위해, 체인 호이스트는 4개의 트롤리들(16) 상에 장착된다. 트롤리(16)를 위한 안전 디바이스는 이어서 해제되고 레일(14)을 따라 변위된다.

Claims

서로 연결될 수 있는 2개의 유닛들을 포함하는 가스 터빈(4)용 장착 시스템(2)이며, 각각의 유닛은 레일(14)과, 레일(14) 상에 있고, 레일(14)을 가스 터빈(4)의 맨홀(6)에 체결하기 위한 활꼴 형상의 체결 섹션(10)과, 레일(14)을 따라 변위될 수 있는 레일(14) 당 적어도 하나의 변위 요소(16)를 갖고,
한 유닛의 변위 요소(16)는 다른 유닛의 변위 요소(16)에 대해 독립적으로 변위될 수 있는, 장착 시스템(2).
제1항에 있어서, 양 유닛들은 동일한 구성을 갖는, 장착 시스템(2).
제1항 또는 제2항에 있어서, 양 레일들(14)에 대해 횡방향으로 연장하고 상기 레일들을 상호 연결하는 2개의 교차 지주들(18)을 포함하는, 장착 시스템(2).
제3항에 있어서, 각각의 교차 지주(18)는 레일들(14) 중 하나에 피봇 가능하게 지지되는, 장착 시스템(2).
제1항 또는 제2항에 있어서, 레일(14)의 단부에는 레일(14)을 터빈 하우징 상에 지지하기 위한 받침대 요소들(22)이 제공되는, 장착 시스템(2).
제1항 또는 제2항에 있어서, 안전 디바이스를 통해 상호 연결될 수 있는 2개의 변위 요소들(16)이 레일(14)마다 제공되는, 장착 시스템(2).
그 외부 하우징 상에 형성된 맨홀(6) 및 제1항 또는 제2항에 따른 장착 시스템(2)을 갖는 가스 터빈(4)이며, 맨홀(6)은 자신의 원주에 플랜지(8)를 갖고, 체결 섹션(10)은, 변위 요소들(16)을 갖는 레일들(14)이 상기 가스 터빈의 내부에서 연장하는 방식으로 플랜지(8)와 탈착 가능하게 연결되는, 가스 터빈(4).
제7항에 있어서, 활꼴 형상의 체결 섹션(10)의 활꼴부의 반경은 실질적으로 맨홀(6)의 플랜지(8)의 반경에 대응하는, 가스 터빈(4).