KR102187106B1

KR102187106B1 - 티타늄 터빈블레이드 와전류 검사장치

Info

Publication number: KR102187106B1
Application number: KR1020190133360A
Authority: KR
Inventors: 박상기
Original assignee: 주식회사 파워인스
Priority date: 2019-10-25
Filing date: 2019-10-25
Publication date: 2020-12-04

Abstract

본원 발명은 터빈블레이드의 검사에 있어서 자상탐지방식을 대신한 와전류 검사방법을 이용하는 것으로서, 비자성체인 티타늄 터빈블레이드의 균열 등을 검사할 수 있는 와전류 검사장치에 관한 것이다.
더욱 상세하게는, 터빈 블레이드(10)를 비파괴적으로 검사하는 플렉시블한 와전류센서(300)와, 상기 와전류센서(300)의 일면에 면접촉하여 와전류센서(300)의 형상을 일정하게 지지하는 ㄱ 자형 지지플레이트(200)와, 일면이 터빈블레이드(10)와 직접적으로 접촉되고 타면은 상기 지지플레이트(200)와 반대편에서 상기 와전류센서(300)와 면접촉하도록 배치되어 와전류센서(300)를 보호하는 테프론 시트(400)와, 상기 지지플레이트(200)의 일단을 고정하는 ㄷ 자형 홀더(100)를 포함하고,
상기 ㄷ 자형 홀더(100)의 일단은 상기 지지플레이트(200)의 일단을 고정하면서 검사대상 블레이드의 일면을 지지하는 고정지지부(110)와 상기 ㄷ 자형 홀더(100)의 타단에 구비되어 검사대상 블레이드의 타면을 지지하는 탄성지지부(120)를 구비하여, 상기 지지플레이트(200)와 상기 탄성지지부(120) 사이에 터빈블레이트의 날개가 삽입된 상태에서 검사가 이루어지는 것을 특징으로 하는 티타늄 터빈블레이드(10) 와전류 검사장치에 관한 것이다.

Description

티타늄 터빈블레이드 와전류 검사장치{A Test Device For Titanium Turbine blade}

본원 발명은 터빈블레이드의 검사에 있어서 자분탐상검사를 대신하여 와전류검사방법을 이용하는 것으로서, 비자성체인 티타늄 터빈블레이드의 균열 등을 검사할 수 있는 와전류 검사장치에 관한 것이다.

본원 발명은 와전류센서를 이용하여 터빈블레이드를 검사함에 있어서 센서와 블레이드의 접촉을 균일하게 하여 측정 정확도를 높이는 와전류 검사장치에 관한 것이다.

일반적으로 발전소에 설치되는 터빈은 고온, 고압의 증기를 이용하여 터빈을 회전시키도록 다수의 터빈블레이드가 결합된다. 터빈으로 유입된 증기는 팽창하면서 터빈의 블레이드를 회전시킴으로써, 블레이드와 연결된 로터를 회전시켜 발전하게 되고, 사용된 증기는 복수기에서 냉각되어 응축수로 된다.

이때 상기의 터빈에서 사용되는 터빈블레이드는 블레이드의 마모, 균열등을 지속적으로 진단해줘야 하는데, 이때 진단을 위해 자분탐상검사를 많이 사용한다.

자분탐상검사란 강자성체의 표면 또는 표면하에 있는 불연속부를 검출하기 위하여 강자성체를 자화시키고 자분을 적용시켜 누설자장에 의해 자분이 모이거나 붙어서 불연속부의 윤곽을 형성, 그 위치, 크기, 형태 및 넓이 등을 검사하는 방법이다.

다만, 최근에는 블레이드의 질량을 줄이기 위해 티타늄 합금강을 주로 사용하는데, 상기 티타늄은 비자성체의 재질이기 때문에 자분탐상검사가 불가능한 문제점이 있다. 따라서, 비자성체의 재질에도 사용할 수 있는 진단 장치가 요구된다.

선행문헌 : 한국특허 제10-0901964 (2009. 06. 02. 등록)

본원 발명은 티타늄 터빈블레이드의 와전류 검사장치에 관한 것으로서, 비자성체인 블레이드의 균열 등을 검사할 수 있는 와전류 검사장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본원 발명은 터빈블레이드와의 접촉이 균일한 힘과 압력으로 이루어져서 검사의 신뢰성을 확보할 수 있는 와전류 검사장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본원 발명은,

터빈 블레이드(10)를 비파괴적으로 검사하는 플렉시블한 와전류센서(300)와,

상기 와전류센서(300)의 일면에 면접촉하여 와전류센서(300)의 형상을 ㄱ자형으로 일정하게 지지하는 ㄱ 자형 지지플레이트(200)와,

일면이 터빈블레이드(10)와 직접적으로 접촉되고 타면은 상기 지지플레이트(200)와 반대편에서 상기 와전류센서(300)와 면접촉하도록 배치되어 와전류센서(300)를 보호하는 테프론 시트(400)를 구비하되,

상기 지지플레이트(200)의 일단을 고정하는 ㄷ 자형 홀더(100)를 포함하고,

상기 ㄷ 자형 홀더(100)의 일단은 상기 지지플레이트(200)의 일단을 고정하면서 검사대상 블레이드의 일면을 지지하는 고정지지부(110)와 상기 ㄷ 자형 홀더(100)의 타단에 구비되어 검사대상 블레이드의 타면을 지지하는 탄성지지부(120);를 구비하여,

상기 지지플레이트(200)와 상기 탄성지지부(120) 사이에 터빈블레이트의 날개가 삽입된 상태에서 검사가 이루어지는 것을 특징으로 하는 티타늄 터빈블레이드(10) 와전류 검사장치이다.

바람직하게, 상기 탄성지지부(120)는 상기 ㄷ 자형 홀더(100)의 타단에 힌지결합되며 통공이 구비된 지지링(122)과, 상기 지지링(122)의 통공에 삽통되고 일단에 머리가 구비되며 타단에 스토퍼(123b)가 구비된 지지봉(123)과,

상기 스토퍼(123b)에는 검사하고자 하는 터빈블레이드(10)와 접촉하도록 구비되는 가이드롤러(125)를 구비하되, 상기 지지봉(123)에는 관통하는 탄성스프링(124)이 장착되되 상기 지지링(122)과 상기 스토퍼(123b) 사이에서 상기 롤러를 블레이드의 표면에 탄성적으로 가압하면서 안정적인 접촉이 가능하게 하는 것이다.

본원 발명은 자분탐상검사 방식을 대신한 와전류 검사방법을 이용하는 것으로서, 비자성체인 티타늄 터빈블레이드의 균열 등을 검사할 수 있는 와전류 검사장치이다.

본원 발명은 ㄷ 자형 홀더와 이송롤러를 포함하는 탄성지지부, 그리고 와전류센서 그리고 이를 지지하는 지지플레이트로 인해서 터빈블레이드와의 접촉이 균일한 힘과 압력으로 이루어지고 이송이 안정적으로 이루어지므로 검사의 신뢰성을 확보할 있다.

도 1은 본원 발명에 따른 와전류 검사장치의 단면도
도 2는 본원 발명에 따른 와전류 검사장치의 사용 예시도
도 3은 본원 발명에 따른 와전류 검사장치의 사시도
도 4는 도 3의 와전류 검사장치의 분해사시도

와전류검사는 코일에 교류를 흘리면 교번 자장이 발생하는데 이 때 코일을 전도성의 시험체에 가까이 접근시키면 이 교번 자장에 의해 전도체에 와전류가 유도된다. 전도체에 와전류가 흐르게 되면 이에 의한 자기장이 생겨나고 이는 코일에 의한 자기장과 상호 작용하게 되어 코일의 임피던스를 변화시키게 된다. 와전류 시험장치는 이러한 변화를 측정하고 전개하여 검사자로 하여금 시험체의 상태와 물성에 관한 중요한 정보를 알 수 있게끔 한다.

본원 발명은 도 1, 2를 참조하여 설명한다.

본원 발명의 와전류 검사장치는 비자성체인 티타늄을 이용한 터빈 블레이드(10)를 비파괴적으로 검사하기 위하여,

와전류센서(300)를 구비하되, 와전류센서(300)는 플렉시블한 구조체를 가진다. 플렉시블한 형태의 와전류센서(300)는 검사가 진행되는 동안 형태가 일정하게 유지되지 못하기 때문에 검사결과에 있어서도 오차가 발생하게 된다. 따라서 본원 발명은 상기 와전류센서(300)를 지지하는 지지플레이트(200)를 더 구비한다. 즉, 상기 와전류센서(300)의 일면에 면접촉하여 와전류센서(300)의 형상을 일정하게 지지하는 ㄱ자형 지지플레이트(200)를 구비한다. 따라서 상기 와전류센서(300)는 일면이 지지플레이트(200)에 접착되는 것이면서 타면에는 테프론시트(400)를 부착한다. 상기 테프론시트(400)는 터빈블레이드(10)와 직접적으로 면접촉되는 면으로서, 검사대상의 터빈블레이드(10)에 마찰접촉되는 와전류센서(300)를 보호하는 것이다.

상기 지지플레이트(200)는 홀더(100)에 의해서 고정되도록 하되, 상기 홀더(100)는 ㄷ자형으로 형상을 가지는 것으로서, 상기 지지플레이트(200)의 일단을 고정한다. 바람직하게 ㄷ자형 홀더(100)의 단부는 상기 지지플레이트(200)의 일단에 고정하기 위해서 절곡부를 구비하여서 상기 지지플레이트(200)의 일단에 볼트(도면부호 없음)로서 고정한다.

또한 상기 ㄷ자형 홀더(100)의 타단은 검사 대상의 터빈블레이드(10)의 타면을 지지할 수 있도록 지지하되, 상기 ㄷ자형 홀더의 타단에 구비된 탄성지지부에 의해서 지지된다. 상기 탄성지지부는 상기 ㄷ자형 홀더(100)의 타단에 마련된 고정구(110)에 결합되어 구성된다. 상기 ㄷ자형 홀더(100)의 타단에서는 상기 지지플레이트(200)이 지지되도록 상기 ㄷ 자형 홀더의 내측면에 지지돌기(111)이 돌출형성되어 있다.

따라서 상기 ㄷ자형 홀더(100)의 일단은 상기 터빈블레이드(10)의 일면을 지지하는 고정지지부(110)를 구비하고, 상기 ㄷ형 홀더(100)의 타단은 상기 터빈블레이드(10)의 타면을 지지하는 탄성지지부(120)를 구비하되, 상기 고정지지부(110)와 탄성지지부(120)의 사이에 터빈블레이드(10)가 삽입된 상태에서 탄성지지부(120)는 탄성적으로 지지하면서 상기 터빈블레이드(10)의 측면을 따라서 면접촉하면서 검사를 수행하게 된다.

상기 ㄷ자형 홀더(100)는 고정지지부(110)와 탄성지지부(120)를 통해서 상기 터빈블레이드(10)를 지지하면서 이동하게 되고, 검사를 수행하게 된다. 특히 탄성지지부(120)는 바람직하게 탄성력을 가지도록 하여 상기 ㄷ자형 홀더(100)의 지지플레이트(200)와 상기 탄성지지부(120) 사이에 터빈블레이드(10)의 날개가 삽입된 상태에서 간극없이 정확한 검사가 이루어지도록 한다.

구체적으로 상기 탄성지지부(120)는 상기 ㄷ자형 홀더(100)의 타단에 힌지결합되되, 상기 탄성지지부(120)는 일측에 힌지결합을 위한 장공이 구비되고, 타측에는 통공이 구비된 지지링(122)이 구비된다. 따라서 상기 지지링(122)의 통공에 삽통되어 고정되는 지지봉(123)이 구비되는데, 상기 지지봉(123)은 일단에 머리가 구비되며, 타단에는 블레이드와 맞닿도록 구비된 가이드롤러(125); 를 구비한다.상기 지지봉(123)은 터빈블레이드(10)의 두께에 맞도록 상기 통공에 삽입되어 고정된다. 또한 상기 탄성지지부(120)의 장공은 상기 ㄷ자형 홀더(100) 고정구(110)와의 결합시에 간격조정을 할 수 있도록 한다. 상기 가이드롤러(125)는 와전류 센서의 위치를 결정하게 된다.

상기 지지봉(123)에는 관통하는 탄성스프링(124)이 장착되되 지지봉(123)의 중간에 형성된 스토퍼(123b)와 상기 지지링(122) 사이에서 상기 탄성스프링(124)이 작용하여 상기 가이드롤러를 상기 블레이드의 표면에 탄성적으로 가압한다.

상기 ㄷ자형 홀더(100)의 일단에는 상기 와전류센서(300)를 지지하는 지지플레이트(200)가 고정될 수 있도록 상기 지지플레이트(200)의 단부는 상기 ㄱ자형 홀더(100)의 일단과 일치하는 형상이며 볼트에 의해서 체결된다. 상기 탄성지지부(120)는 상기 ㄷ자형 홀더(100)의 단부에 힌지로 연결되므로, 터빈 블레이드(10)의 형상에 따라 일정한 가압력으로 터빈블레이드(10)를 지지하도록 각도가 조절된다.

플렉시블의 와전류 센서의 코일에 교류를 흘리게 되면 교번 자장이 발생하여 티타늄 블레이드에서 와전류가 발생하는데, 터빈블레이드(10) 표면에 균열이 존재할 경우 와전류의 위상차를 센서에서 감지할 수 있게 되고 또한 이를 결함으로 인식하여 판별할 수 있다.

10 : 터빈블레이드
100 : 홀더
110 : 고정지지부
111 : 지지돌기
120 : 탄성지지부
121 : 고정구
122 : 지지링
122a : 볼트공
122b : 통공
123 : 지지봉
123a : 지지헤드
123b : 스토퍼
124 : 탄성스프링
200 : 지지플레이트
300 : 와전류센서
400 : 테프론시트

Claims

터빈 블레이드(10)를 비파괴적으로 검사하는 플렉시블한 와전류센서(300), 상기 와전류센서(300)의 하면에 길이방향으로 배치되어 와전류센서(300)를 보호하는 테프론시트(400), 상기 와전류센서(300)와 테프론시트(400)의 형상을 ㄱ자형태로 절곡한 상태로 지지하도록 상기 와전류센서(300)의 상면에 배치되되 ㄱ자형태로 절곡된 지지플레이트(200)로 이루어진 센서부;와

상기 ㄱ자형태로 절곡된 센서부의 일단을 고정하는 동시에 상기 센서부의 양측을 지지하면서 상기 센서부의 상면과 양측면을 커버하는 고정지지부(110)를 구비하는 ㄷ자형 홀더(100);를 포함하되,

상기 ㄷ자형 홀더(100)의 일단에 상기 와전류센서(300)를 지지하는 지지플레이트(200)가 고정될 수 있도록 상기 지지플레이트(200)의 단부는 상기 ㄷ 자형 홀더(100)의 일단과 일치하는 형상을 갖도록 하는 절곡부을 구비하여 볼트에 의해서 상기 ㄷ자형 홀더(100)의 일단에 체결되고, 상기 ㄷ자형 홀더(100)의 내측면으로는 상기 지지플레이트가 지지되도록 지지돌기(111)를 더 포함하며,

상기 고정지지부(110) 하단부에는 터빈블레이드의 타면을 지지할 수 있도록 탄성지지부(120);를 구비함으로써,

측정되는 터빈블레이드의 일측 전면은 상기 테프론시트(400)의 내면에 대향되고 상기 터빈블레이드의 일측 후면은 탄성지지부에 의해서 지지되도록, 상기 테프론시트(400)과 상기 탄성지지부(120) 사이에 터빈블레이트의 일측이 삽입된 상태에서 검사가 이루어지는 것을 특징으로 하는 티타늄 터빈블레이드 와전류 검사장치.
제 1항에 있어서,
상기 탄성지지부(120)는,
상기 ㄷ 자형 홀더(100)의 타단에 힌지결합되며 통공이 구비된 지지링(122);
상기 지지링(122)의 통공에 삽통되고 일단에 머리가 구비되고 타단에 스토퍼(123b)가 구비된 지지봉(123);
상기 스토퍼(123b)에는 검사하고자 하는 터빈블레이드(10)와 접촉하도록 구비되는 가이드롤러(125); 를 구비하되,
상기 지지봉(123)에는 관통하는 탄성스프링(124)이 장착되되 상기 지지링(122)과 상기 스토퍼(123b) 사이에서 상기 가이드롤러(125)를 블레이드의 표면에 탄성적으로 가압하면서 안정적인 접촉이 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 티타늄 터빈블레이드 와전류 검사장치.
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