KR102515276B1 - 지그장치를 이용한 터빈로터 레이저 클래딩 수리방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 터빈로터 수리방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 터빈로터를 고정장착 및 회전이 가능하도록 제작된 지그장치에 장착하여 수리하는 것이 특징인 지그장치를 이용한 터빈로터 수리방법에 관한 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명 터빈로터 수리방법은 터빈로터를 고정장착 및 회전이 가능하도록 설계된 전용지그에 장착하여 터빈로터를 수리하게 됨으로써 기계가공 및 레이저 클래딩을 통한 육성용접 그리고 수리 후, 터빈로터의 변형 및 뒤틀림 등을 검사를 지그장치 내에서 효율적으로 진행할 수 있도록 하여 매공정마다 터빈로터의 이동 또는 고정장착하는 번거로움 등을 없앰으로써 터빈로터의 수리과정과 비용 및 시간을 단축시킬 수 있을 뿐만아니라, 로봇에 의한 용접작업도 효율적으로 진행할 수 있다는 등의 현저한 효과가 있다.
상술한 바와 같이 본 발명 터빈로터 수리방법은 터빈로터를 고정장착 및 회전이 가능하도록 설계된 전용지그에 장착하여 터빈로터를 수리하게 됨으로써 기계가공 및 레이저 클래딩을 통한 육성용접 그리고 수리 후, 터빈로터의 변형 및 뒤틀림 등을 검사를 지그장치 내에서 효율적으로 진행할 수 있도록 하여 매공정마다 터빈로터의 이동 또는 고정장착하는 번거로움 등을 없앰으로써 터빈로터의 수리과정과 비용 및 시간을 단축시킬 수 있을 뿐만아니라, 로봇에 의한 용접작업도 효율적으로 진행할 수 있다는 등의 현저한 효과가 있다.
Description
본 발명은 터빈로터 레이저 클래딩 수리방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 터빈로터를 고정 및 회전구동시킬 수 있는 지그장치를 이용한 터빈로터 레이저 클래딩 수리방법에 관한 것이다.
터빈로터는 익형(Bucket)의 회전력을 조립된 로터(Rotor)를 통해 발전기에 전달하는 역할을 하고 있다. 운전 중에 로터는 고온·고압의 부하에서 익형의 고속회전에 의해 발생되는 원심력으로 인해 진동과 열응력을 적절하게 관리해야 한다.
특히, 로터 저널부는 고속회전과 진동에 의해 정비주기 또는 예상치 못한 진동에 의해 저널부 마모 손상 수리는 필수적이다. 손상 수리에 대한 종래 기술은 로터 저널부의 손상부위를 기계적으로 가공한 후 저널의 외경이 작아진 만큼 저널 베어링 내경을 작게 제작하여 수리하는 공정을 채택하고 있다.
그러나 가혹한 운전 또는 돌발 상황으로 손상 저널부가 기계 가공 수리 한계를 넘어선 경우 손상 저널부에 육성 용접이 필요한데 일반적인 아크 용접은 입열량이 매우 높아 모재에 변형이 발생하고 또한 높은 온도로부터 급냉에 의한 수축으로 인해 열영향부(Heat Affected Zone)에 크랙이 발생되어 로터 수리에 적합하지 않는 단점이 있다.
반면 레이저 클래딩 방법은 입열량이 매우 낮아 모재의 변형 및 크랙이 발생되지 않는 장점이 있다.
이러한 터빈로터의 수리 전체 공정기술은 도 1에서 보는바와 같이 입고 검사 후 세척을 수행한 후, 로터의 저널부에 있는 Seal strip을 제거하고, 블레이드 캐리어 검사 및 수리 후, 로터 축 전체 검사를 위해서 로터에서 블레이드 분리, 로터 표면에 붙은 이물질 및 스케일 제거를 위해 그릿 블라스팅, Diaphragm 3D 스캔 후, 특히 로터의 저널부 마모 손상 부위 수리복구를 위해 기계가공 또는 레이저 클래딩 육성으로 로터를 수리하고 있다. 로터저널 수리 후 Seal Strip 장착, 고압 블레이드 장착 후, Seal Strip 최종 치수 가공, 저압단의 블레이드 침식 또는 마모 방지를 위해 레이저로 블레이드 경화 열처리된 저압 블레이드를 장착하고, API 6177e Standard 근거 고속 밸런싱 작업으로 전체 터빈 로터 수리 공정을 완료한다.
전체 로터수리 공정 중 저널부 마모 손상에 대한 종래의 수리 기술은 기계가공과 육성용접 2가지 방법으로 나눌 수 있다(도 2, 3).
기계가공은 저널 마모 손상부를 기계가공 후 열처리 하고, 저널의 외경이 감소한 만큼 저널 베어링 내경을 작게 제작하여 수리하는 공정으로 저널 베어링을 새로 제작하는 번거로움이 있다. 특히 저널부의 손상이 깊어 저널 외경을 가공 시 로터의 설계 강도를 벗어난 경우 이 방법을 적용하는 것은 한계가 있다.
반면, 육성용접 방법은 저널 손상부가 너무 깊어 기계가공의 한계를 벗어난 경우 적용 가능한 방법으로 알려져 있다.
그러나 육성용접은 용접 시 높은 열에 의해 모재가 변형되고, 용융된 용가재의 급속 응고에 의한 수축으로 크랙이 발생하는 단점이 있다. 이를 극복하기 위해 입열량이 적은 레이저 클래딩 육성 용접이 널리 사용되고 있으나, 육성 후 열처리 시 로터의 변형을 방지하기 위해 로터를 수직으로 매달아 열처리해야 하는 불편함이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 터빈로터를 고정장착 및 회전이 가능하도록 설계된 전용지그에 장착하여 터빈로터를 수리하게 됨으로써 기계가공 및 레이저클래딩을 통한 육성용접 그리고 수리 후, 터빈로터의 변형 및 뒤틀림 등을 검사를 효율적으로 진행할 수 있는 터빈로터 수리방법을 제공하고자 하는 데 그 목적이 있다.
본 발명 지그장치를 이용한 터빈로터 수리방법은 터빈로터를 고정장착 및 회전이 가능하도록 제작된 지그장치에 장착하여 수리하는 것이 특징이다.
상술한 바와 같이 본 발명 터빈로터 수리방법은 터빈로터를 고정장착 및 회전이 가능하도록 설계된 전용지그에 장착하여 터빈로터를 수리하게 됨으로써 기계가공 및 레이저 클래딩을 통한 육성용접 그리고 수리 후, 터빈로터의 변형 및 뒤틀림 등을 검사를 지그장치 내에서 효율적으로 진행할 수 있도록 하여 매공정마다 터빈로터의 이동 또는 고정장착하는 번거로움 등을 없앰으로써 터빈로터의 수리과정과 비용 및 시간을 단축시킬 수 있을 뿐만아니라, 로봇에 의한 용접작업도 효율적으로 진행할 수 있다는 등의 현저한 효과가 있다.
도 1은 종래의 터빈로터 재생수리 공정도.
도 2는 종래의 로터 저널부 손상 기계가공 수리 공정도.
도 3은 종래의 로터 저널부 손상 수리 레이저클래딩 공정도.
도 4는 본 발명 지그장치를 이용한 터빈로터 수리방법 개요도.
도 2는 종래의 로터 저널부 손상 기계가공 수리 공정도.
도 3은 종래의 로터 저널부 손상 수리 레이저클래딩 공정도.
도 4는 본 발명 지그장치를 이용한 터빈로터 수리방법 개요도.
본 발명 지그장치를 이용한 터빈로터 수리방법은 터빈로터(200)를 고정장착 및 회전이 가능하도록 제작된 지그장치(100)에 장착하여 수리하는 것이 특징이다.
상기 지그장치(100)는 지면에 안착되어 있는 베이스플레이트(110)와, 상기 베이스플레이트(110)의 양단에 각각 직립하도록 설치되는 고정프레임(120) 및 가동프레임(130)과, 가동프레임(130)에 대향하는 고정프레임(120)의 일면에 터빈로터(200)를 고정 및 회전구동하게 구성된 구동부(140)와, 상기 고정프레임(120)에 대향하는 가동프레임(130)의 일면에 터빈로터(200)를 고정하여 공회전하게 구성된 피동부(150)로 구성된 것이 특징이다.
그리고 상기 베이스플레이트(110)의 상면에는 고정프레임(120)과 가동프레임(130) 간을 가로지르게 제1가이드레일(111)이 형성되고, 상기 가동프레임(130)은 제1가이드레일(111)에 안착되어 직선운동하는 것이 특징이다.
또한, 상기 제1가이드레일(111) 상에는 제1가이드레일(111)을 따라 이동할 수 있는 이동프레임(170)이 장착되고, 상기 이동프레임(170)의 상면에는 터빈로터(200)의 하면을 지지하도록 지지프레임(160)이 장착되어 있는 것이 특징이다.
또한, 상기 지지프레임(160)의 상면은 반원형상의 홈이 형성되고, 상기 홈에는 베어링이 장착됨으로써 터빈로터(200)의 회전구동이 원할한 것이 특징이다.
또한, 상기 지지프레임(160)은 유압 또는 공압으로 구동되는 실린더 구조로 형성되어 있는 것이 특징이다.
또한, 상기 고정프레임(120)과 가동프레임(130)의 상단에는 각각 제1수직프레임(121)과 제2수직프레임(131)이 연장현성되어 있되, 상기 제1수직프레임(121)과 제2수직프레임(131) 간에는 제2가이드레일(180)이 형성되고, 상기 제2가이드레일(180)에는 터빈로터(200)의 저널부를 검사하는 검사수단(190)이 장착되는 것이 특징이다.
또한, 상기 제2수직프레임(131)에는 터빈로터(200)에 나란한 방향으로 관통홀이 형성되어 있어 제2가이드레일(180)의 일단은 제1수직프레임(121)에 고정되고, 타단은 제2수직프레임(131)에 형성된 관통홀을 관통하도록 체결되어 있는 것이 특징이다.
또한, 상기 검사수단(190)으로는 레이저장치를 사용할 수 있는 것으로, 상기 레이저장치에서 조사되는 레이저를 터빈로터(200)의 저널부에 조사하고, 터빈로터(200)를 회전구동시키게 되면 터빈로터(200)의 변형 또는 뒤틀림 및 편심정도를 파악할 수 있는 것이 특징이다.
또한, 상기 검사수단(190)는 제2가이드레일(180) 상에 복수 개를 장착할 수 있되, 각각의 검사수단(190)은 제2가이드레일(180)을 따라 이동할 수 있는 것이 특징이다.
이하, 본 발명 지그장치를 이용한 터빈로터 수리방법을 첨부한 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명 지그장치를 이용한 터빈로터 수리방법 개요도이다.
본 발명 지그장치를 이용한 터빈로터 수리방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 터빈로터(200)를 고정장착 및 회전이 가능하도록 제작된 지그장치(100)에 장착하여 수리하는 것이다..
특히, 본 발명의 지그장치(100)는 지면에 안착되어 있는 베이스플레이트(110)와, 상기 베이스플레이트(110)의 양단에 각각 직립하도록 설치되는 고정프레임(120) 및 가동프레임(130)과, 가동프레임(130)에 대향하는 고정프레임(120)의 일면에 터빈로터(200)를 고정 및 회전구동하게 구성된 구동부(140)와, 상기 고정프레임(120)에 대향하는 가동프레임(130)의 일면에 터빈로터(200)를 고정하여 공회전하게 구성된 피동부(150)로 구성된 것이다.
터빈로터(200)를 회전구동하는 구성의 구동부(140)와 터빈로터(200)를 고정하여 공회전하는 구성의 피동부(150)는 선삭작업에 사용되는 선반의 원리와 동일하기에 상세한 설명은 생략하도록 한다.
그리고 상기 베이스플레이트(110)의 상면에는 고정프레임(120)과 가동프레임(130) 간을 가로지르게 제1가이드레일(111)이 형성되어 있어 상기 가동프레임(130)은 제1가이드레일(111)에 안착되어 직선운동을 할 수 있게 된다.
상기 가동프레임(130)이 가동되는 제1가이드레일(111)에는 가동프레임(130)의 이탈을 방지하기 위한 스토퍼(112)를 장착하도록 한다.
또한, 상기 터빈로터(200)를 단순히 구동부(140)와 피동부(150)에 의존해서 고정하기에는 터빈로터(200)를 상단한 하중을 지니고 있어 모터의 과부하 또는 터빈로터(200)의 처짐현상이 발생할 수 있기에 상기 제1가이드레일(111) 상에는 제1가이드레일(111)을 따라 이동할 수 있는 이동프레임(170)이 장착되고, 상기 이동프레임(170)의 상면에는 터빈로터(200)의 하면을 지지하도록 지지프레임(160)이 장착되도록 하였다.
특히, 이동프레임(170)의 이동을 통한 지지프레임(160)을 이동시켜 터빈로터(200)의 가장 안정된 부분에 지지프레임(160)을 지지시킬 수 있을 것이다.
이때, 상기 지지프레임(160)의 상면은 반원형상의 홈이 형성하고, 상기 홈에는 베어링을 장착함으로써 터빈로터(200)의 회전구동시 마찰이 발생하지 않도록 하여 더욱더 원활한 회전구동이 되도록 하였다.
또한, 상기 지지프레임(160)은 유압 또는 공압으로 구동되는 실린더 구조로 형성하게 되면 지지프레임(160)의 상하이동으로 인해 터빈로터(200)의 하면측 표면에 더욱 안정적으로 지지할 수 있을 것이다.
한편, 상기 고정프레임(120)과 가동프레임(130)의 상단에는 각각 제1수직프레임(121)과 제2수직프레임(131)을 연장현성하되, 상기 제1수직프레임(121)과 제2수직프레임(131) 간에는 제2가이드레일(180)을 형성하고, 상기 제2가이드레일(180)에는 터빈로터(200)의 저널부를 검사하는 검사수단(190)을 장착할 수 있도록 함으로써 터빈로터(200)의 저널부를 검사할 수 있도록 하였다.
더욱 바람직하게는 상기 제2수직프레임(131)에는 터빈로터(200)에 나란한 방향으로 관통홀을 형성하여 제2가이드레일(180)의 일단은 제1수직프레임(121)에 고정되도록 하고, 타단은 제2수직프레임(131)에 형성된 관통홀을 관통하도록 체결함으로써 가동프레임(130)의 이동에 따른 제2가이드레일(180)과의 간섭이 되는 것을 방지하였다.
상기 검사수단(190)으로는 레이저장치를 사용할 수 있는 것으로, 상기 레이저장치에서 조사되는 레이저를 터빈로터(200)의 저널부에 조사하고, 터빈로터(200)를 회전구동시키게 되면 터빈로터(200)의 변형 또는 뒤틀림 및 편심정도를 파악할 수 있을 것이다.
특히, 상기 검사수단(190)는 제2가이드레일(180) 상에 복수 개를 장착할 수 있되, 각각의 검사수단(190)은 제2가이드레일(180)을 따라 이동할 수 있도록 함으로써 검사를 원하고자 하는 터빈로터(200)의 저널부의 상부로의 이동이 원할하게 이루어지게 된다.
상기 검사수단(190)이 제2가이드레일(180)을 따라 이동하는 것은 기어모터 등의 사용할 수 있으며, 이는 널리 공지된 관용의 수단이기에 상세한 설명은 생략하였다.
상술한 바와 같이 본 발명 터빈로터 수리방법은 터빈로터를 고정장착 및 회전이 가능하도록 설계된 전용지그에 장착하여 터빈로터를 수리하게 됨으로써 기계가공 및 레이저 클래딩을 통한 육성용접 그리고 수리 후, 터빈로터의 변형 및 뒤틀림 등을 검사를 지그장치 내에서 효율적으로 진행할 수 있도록 하여 매공정마다 터빈로터의 이동 또는 고정장착하는 번거로움 등을 없앰으로써 터빈로터의 수리과정과 비용 및 시간을 단축시킬 수 있을 뿐만아니라, 로봇에 의한 용접작업도 효율적으로 진행할 수 있다는 등의 현저한 효과가 있다.
100. 지그장치
110. 베이스플레이트 111. 제1가이드레일 112. 스토퍼
120. 고정프레임 121. 제1수직프레임
130. 가동프레임 131. 제2수직프레임
140. 구동부
150. 피동부
160. 지지프레임
170. 이동프레임
180. 제2가이드레일
190. 검사수단
200. 터빈로터
110. 베이스플레이트 111. 제1가이드레일 112. 스토퍼
120. 고정프레임 121. 제1수직프레임
130. 가동프레임 131. 제2수직프레임
140. 구동부
150. 피동부
160. 지지프레임
170. 이동프레임
180. 제2가이드레일
190. 검사수단
200. 터빈로터
Claims (10)
- 터빈로터(200)를 고정장착 및 회전이 가능하도록 제작된 지그장치(100)에 장착하여 수리하는 지그장치를 이용한 터빈로터 수리방법에 있어서,
상기 지그장치(100)는 지면에 안착되어 있는 베이스플레이트(110)와, 상기 베이스플레이트(110)의 양단에 각각 직립하도록 설치되는 고정프레임(120) 및 가동프레임(130)과, 가동프레임(130)에 대향하는 고정프레임(120)의 일면에 터빈로터(200)를 고정 및 회전구동하게 구성된 구동부(140)와, 상기 고정프레임(120)에 대향하는 가동프레임(130)의 일면에 터빈로터(200)를 고정하여 공회전하게 구성된 피동부(150)로 구성된 것으로,
상기 베이스플레이트(110)의 상면에는 고정프레임(120)과 가동프레임(130) 간을 가로지르게 제1가이드레일(111)이 형성되어 있되, 상기 가동프레임(130)은 제1가이드레일(111)에 안착되어 직선운동하도록 하며,
상기 제1가이드레일(111) 상에는 제1가이드레일(111)을 따라 이동할 수 있는 이동프레임(170)이 장착되고, 상기 이동프레임(170)의 상면에는 터빈로터(200)의 하면을 지지하도록 지지프레임(160)이 장착되어 있는 것으로,
상기 지지프레임(160)의 상면은 반원형상의 홈이 형성되고, 상기 홈에는 베어링이 장착됨으로써 터빈로터(200)의 회전구동이 원할하도록 하되, 상기 지지프레임(160)은 유압 또는 공압으로 구동되는 실린더 구조로 형성되어 지지되는 터빈로터(100)를 상하로 이동시킬 수 있으며,
상기 고정프레임(120)과 가동프레임(130)의 상단에는 각각 제1수직프레임(121)과 제2수직프레임(131)이 연장현성되어 있되, 상기 제1수직프레임(121)과 제2수직프레임(131) 간에는 제2가이드레일(180)이 형성되고, 상기 제2가이드레일(180)에는 터빈로터(200)의 저널부를 검사하는 검사수단(190)이 장착되는 것으로,
상기 제2수직프레임(131)에는 터빈로터(200)에 나란한 방향으로 관통홀이 형성되어 있어 제2가이드레일(180)의 일단은 제1수직프레임(121)에 고정되고, 타단은 제2수직프레임(131)에 형성된 관통홀을 관통하도록 체결되어 있도록 하며,
상기 검사수단(190)으로는 레이저장치를 사용할 수 있는 것으로,
상기 레이저장치에서 조사되는 레이저를 터빈로터(200)의 저널부에 조사하고, 터빈로터(200)를 회전구동시키게 되면 터빈로터(200)의 변형 또는 뒤틀림 및 편심정도를 파악할 수 있도록 하되, 상기 검사수단(190)는 제2가이드레일(180) 상에 복수 개를 장착하여 각각의 검사수단(190)은 제2가이드레일(180)을 따라 이동할 수 있는 것이 특징인 지그장치를 이용한 터빈로터 수리방법.
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2022
- 2022-08-05 KR KR1020220098191A patent/KR102515276B1/ko active IP Right Grant
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