KR102450054B1 - 터빈 적재/운전을 위한 지지 조립체 - Google Patents

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KR102450054B1
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리키쓰 레디 아사니
디네쉬 베누고팔 세티
제프리 패트릭 밀스
니콜라스 데미아노비치
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제네럴 일렉트릭 컴퍼니
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Abstract

지지 조립체가, 제조 설비, 적재 설비 및 운전 설비에서, 가스 터빈을 지지한다. 지지 조립체는, 베이스에 고정 가능한 스탠드 다리를 포함하며, 스탠드 다리는, 터빈 케이스 핀을 수용하도록 크기 결정되는 슬롯을 갖는 터빈 케이스 인터페이스를 포함한다. 터빈 케이스 인터페이스에 부착 가능한 지지 플레이트가, 슬롯 내의 터빈 케이스 핀 상부에 끼우도록 크기 결정되는 핀 구멍을 포함한다.

Description

터빈 적재/운전을 위한 지지 조립체{SUPPORT ASSEMBLY FOR TURBINE SHIPPING/OPERATION}
본 발명은, 터빈을 적재 및 운전하기 위한 지지 설비(support configuration)에 관한 것으로, 더욱 구체적으로, 터빈을 운송 및 지지하기 위한 터빈에 대한 연결을 용이하게 하는 지지 설비에 관한 것이다.
터빈 설치 및 조립은, 제조 시, 운송 도중에, 검사 설비에서, 그리고 현장에서의 최종 조립 및 설치 도중에, 적재 설비와 운전 설비 사이에서의 복수의 인양을 수반한다. 적재 도중에, 터빈들은, 축 방향, 횡 방향, 및 수직 방향의 하중들에 종속된다. 터빈들은 전형적으로, 적재 도중에 3개의 지점에서 지지된다. 전방의 2개의 지점은 전형적으로, 전방향, 후방향, 하방향 및 상방향 하중에 응답해야만 한다. 고객 현장에 도착하면, 터빈은, 적재 선박으로부터, 전형적으로 거니(gurney) 또는 크레인 인양기를 통해, 플랜트의 운전 위치로 운반되어야만 한다.
적재 스탠드로부터 가스 터빈을 연결 해제하며 그리고 가스 터빈을 운전 위치로 이동시키는데 소요되는 시간의 양을 최소화하는 것이, 이것이 설치의 최상 경로의 일부임에 따라, 바람직하다. 이러한 프로세스 및 문제점은, 복수의 사례에서의 적재 도중에 유사할 수 있을 것이다.
전통적으로, 적재 및 운전을 위한, 터빈 베이스들은, 동일한 것이다. 터빈 베이스는, 수많은 용접부를 갖도록, 적재 및 운전 하중 양자 모두에 대해 설계된다. 광범위한 검사들이, 제조에서 많은 시간을 필요로 한다. 현장에서의 배관 설치는, 터빈 사이클 최상 경로 내에 놓이는, 터빈 정렬 이후에만 시작된다. 터빈 정렬은, 정밀한 착지를 수반하고, 횡 방향 정렬, 고정기 고장 및 광범위한 현장 작업을 위한, 높이 조절 가능 기둥(jacking post)(들)을 요구한다. 더 높은 프레임 크기를 위해(크기 및 중량을) 조정하는 것은, 적재 및 크레인 용량에 관한 도전에 직면한다.
예시적인 실시예에서, 지지 조립체가, 제조 설비, 적재 설비 및 운전 설비에서, 가스 터빈을 지지한다. 지지 조립체는, 베이스에 고정 가능한 스탠드 다리(stand leg)를 포함하며, 스탠드 다리는, 터빈 케이스 핀(turbine casing pin)을 수용하도록 크기 결정되는 슬롯을 갖는 터빈 케이스 인터페이스(turbine casing interface)를 포함한다. 터빈 케이스 인터페이스에 부착 가능한 지지 플레이트가, 슬롯 내의 터빈 케이스 핀 상부에 끼우도록 크기 결정되는 핀 구멍을 포함한다.
다른 예시적인 실시예에서, 지지 조립체는, 터빈의 대향하는 측면들 상에서 터빈 케이스 핀들을 수용하도록 크기 결정되고 구성되는, 베이스에 고정 가능한 2-지점 지지 구조물을 포함한다. 2-지점 지지 구조물은, 적재 도중에, 하방향 하중, 전방향 하중 및 후방향 하중을 지지한다. 2-지점 지지 구조물에 부착 가능한 지지 플레이트가, 적재 도중에 상방향 하중을 완화시킨다.
또 다른 실시예에서, 지지 조립체가, 제조 설비에서 가스 터빈을 지지하기 위한 제조 베이스, 및 제조 베이스에 고정되는 제조 스탠드 다리 쌍을 포함한다. 제조 스탠드 다리들은, 가스 터빈의 대향하는 측면들 상의 터빈 케이스 핀들 사이의 거리만큼, 제조 베이스 상에서 이격된다. 각각의 스탠드 다리는, 터빈 케이스 핀들 중 하나를 수용하도록 크기 결정되는 슬롯을 갖는, 터빈 케이스 인터페이스를 포함한다. 제조 스탠드 지지 플레이트 쌍이, 터빈 케이스 인터페이스들 중의 대응하는 하나에 각각 하나씩 부착 가능하다. 각각의 제조 스탠드 지지 플레이트는, 슬롯 내의 터빈 케이스 핀 상부에 끼우도록 크기 결정되는 핀 구멍을 포함한다. 지지 조립체는 또한, 적재 설비에서 가스 터빈을 지지하기 위한 적재 베이스, 및 적재 베이스에 고정되는 적재 스탠드 다리 쌍을 포함한다. 적재 스탠드 다리들은, 가스 터빈의 대향하는 측면들 상의 터빈 케이스 핀들 사이의 거리만큼, 적재 베이스 상에서 이격된다. 각각의 스탠드 다리는, 터빈 케이스 핀들 중 하나를 수용하도록 크기 결정되는 슬롯을 갖는, 터빈 케이스 인터페이스를 포함한다. 적재 스탠드 지지 플레이트 쌍이, 터빈 케이스 인터페이스들 중의 대응하는 하나에 각각 하나씩 부착 가능하다. 각각의 적재 스탠드 지지 플레이트는, 슬롯 내의 터빈 케이스 핀 상부에 끼우도록 크기 결정되는 핀 구멍을 포함한다. 지지 조립체는 또한, 운전 설비에서 가스 터빈을 지지하기 위한 운전 베이스, 및 운전 베이스에 고정되는 운전 스탠드 다리 쌍을 포함한다. 운전 스탠드 다리들은, 가스 터빈의 대향하는 측면들 상의 터빈 케이스 핀들 사이의 거리만큼, 운전 베이스 상에서 이격된다. 각각의 스탠드 다리는, 터빈 케이스 핀들 중 하나를 수용하도록 크기 결정되는 슬롯을 갖는, 터빈 케이스 인터페이스를 포함한다. 운전 스탠드 지지 플레이트 쌍이, 터빈 케이스 인터페이스들 중의 대응하는 하나에 각각 하나씩 부착 가능하다. 각각의 운전 스탠드 지지 플레이트는, 슬롯 내의 터빈 케이스 핀 상부에 끼우도록 크기 결정되는 핀 구멍을 포함한다.
도 1은, 운송 및 운전 도중에 터빈을 지지하기 위한 현재의 접근법을 도시하고;
도 2는, 설명된 실시예에 따른 접근법을 도시하며;
도 3 내지 도 6은, 설명된 실시예에 따른 지지 조립체의 상세 및 터빈을 지지하기 위한 프로세스를 도시하며; 그리고
도 7 및 도 8은 대안적인 설계를 도시한다.
도 1은, 운송 도중에 가스 터빈을 지지하기 위한 그리고 운송 지지체로부터 운전 플랫폼 또는 베이스로 가스 터빈을 운반하기 위한 현재의 접근법을 도시한다. 상기한 바와 같이, 지지 베이스들은, 제조 시간을 소모하는, 수많은 용접부들 및 광범위한 검사를 요구한다. 더불어, 고객 현장에 도착한 이후에, 터빈은 먼저, 고정기들의 접지를 위해 예비적으로 정렬된다. 후속적으로, 축 방향 빔들이 제거되며 그리고 연소 캔들(combustion cans)이 설치된다. 가스 터빈을 위한, 고객 현장에서의 배관 설치는, 또한 시간을 소모하는 터빈 정렬 이후에만 시작한다. 정렬에 더하여, 적재 도중에 터빈을 지지하는 다리들은 전형적으로, 대략 40개의 대형 볼트를 사용하여 베이스에 연결된다. 볼트들을 위한 특대형 구멍들은, 두꺼운 와셔를 요구하며, 이는 비용을 증가시킨다. 일단 모든 볼트가 연결 해제되면, 대응하는 개수의 볼트들이 운전 베이스에 다시 연결되어야만 한다.
도 2는, 설명된 실시예에 따른 예시적인 접근법을 도시한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 스탠드 다리들(12)이, 적재 베이스(16) 및 운전 베이스(18) 양자 모두를 위해 제공되며 그리고 연결된 상태로 남는다. 스탠드 다리들(12)은 또한, 제조 베이스(14)로 통합될 수 있을 것이다. 스탠드 다리들(12)은, 정렬 및 연결을 용이하게 하기 위한 구조를 갖도록 제공된다(이하에 더욱 상세하게 설명됨).
스탠드 다리들(12)은, 도 3 내지 도 6에 더욱 상세하게 도시된다. 각 스탠드 다리(12)는 개별적으로, 베이스(14, 16, 18)에 고정 가능하다. 스탠드 다리들(12)은, 가스 터빈의 대향하는 측면들 상의 터빈 케이스 핀들(20)(도 4) 사이의 거리만큼, 각각의 베이스(14, 16, 18) 상에서 이격된다. 각 스탠드 다리(12)는, 터빈 케이스 핀(20)을 수용하도록 크기 결정되는 슬롯(24)을 갖는, 터빈 케이스 인터페이스(22)를 포함한다.
지지 플레이트(26)가, 터빈 케이스 인터페이스(22)에 부착 가능하다. 지지 플레이트(26)는, 슬롯(24) 내의 터빈 케이스 핀(20) 상부에 끼우도록 크기 결정되는 핀 구멍(28)을 포함한다. 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서, 슬롯(24)은, 터빈 케이스 핀(20)을 위로부터 수용하도록 개방되는, U?자 형상이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 지지 플레이트(26)는, “신속 해제” 볼트들과 같은 볼트들(30)에 의해, 터빈 케이스 인터페이스(22)에 고정될 수 있을 것이다. 신속 해제 볼트들은, 용이한 조립 및 지지 베이스로부터의 가스 터빈의 조립 해제에 도움을 주는, 경량 볼트들이다. 이러한 볼트들은, 적재 하중을 견디도록 그리고 케이스 및 로터가 운송 도중에 비틀리는 것을 방지하도록 설계된다. 지지 플레이트(26)는, 핀 구멍(28)에 인접하게 배치되는 복수의 볼트 구멍(29)을 포함한다. 복수의 볼트(30)가, 볼트 구멍들(29)을 통해, 지지 플레이트(26)를 터빈 케이스 인터페이스(22)에 고정한다.
각 쌍의 스탠드 다리(12)는, 가스 터빈을 위한 2-지점 지지 구조물을 나타낸다. 슬롯들(24)은 베이스 상에서 터빈의 정렬을 용이하게 한다. 더불어, 터빈이 스탠드 다리들(12)에 의해 지지됨에 따라, 지지 플레이트(26)가 고정되기 이전에, 터빈은, 정렬을 용이하게 하기 위한 선회축들로서, 케이스 핀들(20) 상에서 변위/회전하게 될 수 있을 것이다. 이러한 구조는, 초기 정렬 및 유지보수 도중에 단일 샤프트 및 복수-샤프트 기계들을 위해 요구되는, 수직 조절을 용이하게 한다.
스탠드 다리들(12)은, 베이스(14, 16, 18) 상에서 터빈의 하방향 하중을 지지한다. 스탠드 다리들(12)은 또한, 터빈 케이스 상의 케이스 핀(20)에 접경하는, 슬롯(24)을 통해 전방향 및 후방향 하중을 지지한다. 슬롯(24)은, 터빈이 단순히 지지되며 그리고 베이스(14, 16, 18)로부터 신속하게 들어올려지는 것을 허용한다. 지지 플레이트(26)는 상방향 하중을 완화시키는 역할을 한다. 지지 플레이트(26)는, 터빈이 베이스로부터 인양되는 것을 허용하기 위해 지지 플레이트(26)가 쉽게 제거될 수 있도록, 신속 해제 볼트들을 활용할 수 있을 것이다. 기존의 설비에서 요구되는 40개 또는 그 정도의 볼트와 비교하면, 일부 실시예에서, 단지 10개의 볼트만이, 스탠드 다리들(12)을 고정하기 위해 활용된다.
지지 연결체는, 적재 포장물 제한에 기초하여 수평 또는 수직일 수 있다. 도 7 및 도 8은, 동일한 요건을 만족하는 대안적인 설계를 도시한다. 도시된 바와 같이, 설계는, 케이스에 부착되는 지지 연결체를 제외하고, 이상에 설명된 실시예들과 유사한, 수평의 볼트 체결 인터페이스(32)를 제공한다. 지지 연결체와 지지 다리 사이의 간극은, 수직 조정을 위해 메워질 수 있다.
설명된 실시예들은, 연결 해제 및 설비들 사이에서의 운반을 위한 시간을 최소화하는 가운데, 강건한 제조/적재 하중 지지를 보장하는 것에 대한 도전을 해소한다. 경량 핀들 및 구성요소들이, 제조 설비로부터 적재 설비로, 적재 설비로부터 운전 설비 및 특수 운송 차량으로의, 터빈의 용이한 운송을 가능하게 한다. 설명된 지지 조립체는, 일단 운전 베이스가 사전 정착되면, 최상 경로로 터빈 설치 시간을 절약한다. 더불어, 핀 설계는, 제조 공장 조립이, 운전 현장으로의 운송 이전에 누적 공차(tolerance stack)를 보장하는 것을 용이하게 한다.
본 발명은 가장 실제적인 그리고 바람직한 실시예인 것으로 현재 고려되는 것과 관련하여 설명되었지만, 본 발명은 개시된 실시예에 국한되지 않는 반면 첨부되는 청구범위의 사상 및 범위 이내에 포함되는 다양한 수정들 및 균등한 배열들을 커버하도록 의도된다는 것이, 이해되어야 한다.
12: 스탠드 다리들 14: 제조 베이스
16: 적재 베이스 18: 운전 베이스
20: 터빈 케이스 핀들 22: 터빈 케이스 인터페이스
24: 슬롯 26: 지지 플레이트
28: 핀 구멍 30: 볼트들
32: 수평의 볼트 체결 인터페이스

Claims (15)

  1. 제조 설비, 적재 설비 및 운전 설비에서, 가스 터빈을 지지하기 위한 지지 조립체로서,
    베이스(14, 16, 18)에 고정 가능한 스탠드 다리(12)로서, 터빈 케이스 핀(20)을 수용하도록 크기 결정되는 슬롯(24)을 갖는 터빈 케이스 인터페이스(22)를 포함하는 것인, 스탠드 다리(12); 및
    터빈 케이스 인터페이스에 부착 가능한 지지 플레이트(26)로서, 슬롯 내의 터빈 케이스 핀 상부에 끼우도록 크기 결정되는 핀 구멍(28)을 포함하는 것인, 지지 플레이트
    를 포함하고,
    지지 플레이트(26)는 볼트들(30)에 의해 터빈 케이스 인터페이스(22)에 고정되는 것인, 지지 조립체.
  2. 제 1항에 있어서,
    슬롯(24)은 터빈 케이스 인터페이스(22) 내의 U-자형 슬롯이고, U-자형 슬롯은, 터빈 케이스 핀(20)을 위로부터 수용하도록 개방되는 것인, 지지 조립체.
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    지지 플레이트(26)는, 5개의 볼트(30)에 의해 터빈 케이스 인터페이스(22)에 고정되는 것인, 지지 조립체.
  5. 제 1항에 있어서,
    지지 플레이트(26)는, 핀 구멍(28)에 인접하게 위치하게 되는 복수의 볼트 구멍을 포함하고, 볼트들(30)은, 볼트 구멍들을 통해 지지 플레이트를 터빈 케이스 인터페이스(22)에 고정하는 것인, 지지 조립체.
  6. 제 1항에 있어서,
    스탠드 다리(12)는, 제조 스탠드 다리, 적재 스탠드 다리, 및 운전 스탠드 다리를 포함하는, 복수의 스탠드 다리를 포함하는 것인, 지지 조립체.
  7. 제 6항에 있어서,
    제조 설비에서 제조 스탠드 다리가 자체에 고정되는 것인 제조 베이스(14);
    적재 설비에서 적재 스탠드 다리가 자체에 고정되는 것인 적재 베이스(16); 및
    운전 설비에서 운전 스탠드 다리가 자체에 고정되는 것인 운전 베이스(18)
    을 더 포함하는 것인, 지지 조립체.
  8. 적재 설비 및 운전 설비에서, 가스 터빈을 지지하기 위한 지지 조립체로서,
    베이스(14, 16, 18)에 고정 가능한 2-지점 지지 구조물(12)로서, 2-지점 지지 구조물(12)은 터빈의 대향하는 측면들 상의 터빈 케이스 핀들(20)을 수용하도록 크기 결정되고 구성되고, 적재 도중에 가스 터빈의 하방향 하중, 전방향 하중 및 후방향 하중을 지지하는 것인, 2-지점 지지 구조물; 및
    2-지점 지지 구조물에 부착 가능한 지지 플레이트(26)로서, 적재 도중에 가스 터빈의 상방향 하중을 경감시키는 것인, 지지 플레이트
    를 포함하는 것인, 지지 조립체.
  9. 제 8항에 있어서,
    2-지점 지지 구조물은, 제1, 제2 및 제3 2-지점 지지 구조물(12)을 포함하고, 지지 조립체는, 제조 설비에서 제1 2-지점 지지 구조물이 자체에 고정되는 제조 베이스(14), 적재 설비에서 제2 2-지점 지지 구조물이 자체에 고정되는 적재 베이스(16), 및 운전 설비에서 제3 2-지점 지지 구조물이 자체에 고정되는 운전 베이스(18)를 더 포함하는 것인, 지지 조립체.
  10. 제 8항에 있어서,
    2-지점 지지 구조물은, 베이스(14, 16, 18)에 고정 가능한 스탠드 다리 쌍(12)을 포함하고,
    각 스탠드 다리는,
    터빈 케이스 핀들(20) 중의 하나를 수용하도록 크기 결정되는 슬롯(24)을 갖는 터빈 케이스 인터페이스(22); 및
    각각의 터빈 케이스 인터페이스(22)에 부착 가능한 지지 플레이트 쌍인 지지 플레이트(26)로서, 각각의 지지 플레이트는 슬롯 내의 터빈 케이스 핀(20) 상부에 끼우도록 크기 결정되는 핀 구멍(28)을 포함하는 것인, 지지 플레이트
    를 포함하는 것인, 지지 조립체.
  11. 제 10항에 있어서,
    슬롯(24)은 터빈 케이스 인터페이스(22) 내의 U-자형 슬롯이고, U-자형 슬롯은, 터빈 케이스 핀(20)을 위로부터 수용하도록 개방되는 것인, 지지 조립체.
  12. 제 10항에 있어서,
    지지 플레이트 쌍(26)의 각각은, 볼트들(30)에 의해 터빈 케이스 인터페이스(22)에 고정되는 것인, 지지 조립체.
  13. 제 12항에 있어서,
    지지 플레이트 쌍(26)의 각각은, 핀 구멍(28)에 인접하게 위치하게 되는 복수의 볼트 구멍을 포함하고, 볼트들(30)은, 볼트 구멍들을 통해 각각의 지지 플레이트를 터빈 케이스에 고정하는 것인, 지지 조립체.
  14. 지지 조립체로서,
    제조 설비에서 가스 터빈을 지지하기 위한 제조 베이스(14);
    제조 베이스에 고정되는 제조 스탠드 다리 쌍(12)으로서, 제조 스탠드 다리들은, 가스 터빈의 대향하는 측면들 상의 터빈 케이스 핀들(20) 사이의 거리만큼 제조 베이스 상에서 이격되고, 각각의 스탠드 다리는, 터빈 케이스 핀들 중의 하나를 수용하도록 크기 결정되는 슬롯(24)을 갖는 터빈 케이스 인터페이스(22)를 포함하는 것인, 제조 스탠드 다리 쌍(12);
    터빈 케이스 인터페이스들(22) 중의 대응하는 하나에 각각 하나씩 부착 가능한 제조 스탠드 지지 플레이트 쌍(26)으로서, 제조 스텐드 지지 플레이트 쌍의 각각은 슬롯(24) 내의 터빈 케이스 핀(20) 상부에 끼우도록 크기 결정되는 핀 구멍(28)을 포함하고, 제조 스탠드 지지 플레이트 쌍(26)의 각각은 볼트들(30)에 의해 대응하는 하나의 터빈 케이스 인터페이스(22)에 고정되는 것인, 제조 스탠드 지지 플레이트 쌍(26);
    적재 설비에서 가스 터빈을 지지하기 위한 적재 베이스(16);
    적재 베이스에 고정되는 적재 스탠드 다리 쌍(12)으로서, 적재 스탠드 다리들은, 가스 터빈의 대향하는 측면들 상의 터빈 케이스 핀들(20) 사이의 거리만큼 적재 베이스 상에서 이격되고, 각각의 스탠드 다리는, 터빈 케이스 핀들 중의 하나를 수용하도록 크기 결정되는 슬롯(24)을 갖는 터빈 케이스 인터페이스(22)를 포함하는 것인, 적재 스탠드 다리 쌍(12);
    터빈 케이스 인터페이스들(22) 중의 대응하는 하나에 각각 하나씩 부착 가능한 적재 스탠드 지지 플레이트 쌍(26)으로서, 적재 스탠드 지지 플레이트 쌍의 각각은 슬롯(24) 내의 터빈 케이스 핀(20) 상부에 끼우도록 크기 결정되는 핀 구멍(28)을 포함하고, 적재 스탠드 지지 플레이트 쌍(26)의 각각은 볼트들(30)에 의해 대응하는 하나의 터빈 케이스 인터페이스(22)에 고정되는 것인, 적재 스탠드 지지 플레이트 쌍(26);
    운전 설비에서 가스 터빈을 지지하기 위한 운전 베이스(18);
    운전 베이스에 고정되는 운전 스탠드 다리 쌍(12)으로서, 운전 스탠드 다리들은, 가스 터빈의 대향하는 측면들 상의 터빈 케이스 핀들(20) 사이의 거리만큼 운전 베이스 상에서 이격되고, 각각의 스탠드 다리는, 터빈 케이스 핀들(20) 중의 하나를 수용하도록 크기 결정되는 슬롯(24)을 갖는 터빈 케이스 인터페이스(22)를 포함하는 것인, 운전 스탠드 다리 쌍(12);
    터빈 케이스 인터페이스들(22) 중의 대응하는 하나에 각각 하나씩 부착 가능한 운전 스탠드 지지 플레이트 쌍(26)으로서, 운전 스탠드 지지 플레이트 쌍의 각각은 슬롯(24) 내의 터빈 케이스 핀(20) 상부에 끼우도록 크기 결정되는 핀 구멍(28)을 포함하고, 운전 스탠드 지지 플레이트 쌍(26)의 각각은 볼트들(30)에 의해 대응하는 하나의 터빈 케이스 인터페이스(22)에 고정되는 것인, 운전 스탠드 지지 플레이트 쌍(26)
    을 포함하는 것인, 지지 조립체.
  15. 제 14항에 있어서,
    슬롯들(24)은 터빈 케이스 인터페이스들(22) 내의 U-자형 슬롯들이고, U-자형 슬롯들은, 터빈 케이스 핀들(20)을 위로부터 수용하도록 개방되는 것인, 지지 조립체.
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