KR102587348B1 - 터보기계 상에 설비를 조립하는 설비 조립 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 터보기계의 지지체(100) 상에 설비를 조립하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 체결 디바이스(10)에 의해 상기 설비를 상기 지지체(100)의 부분(101)에 기계적으로 조립하는 단계, 및 상기 체결 디바이스(10)와 상기 지지체 부분(101) 사이의 인터페이스에 수지로 이루어진 코팅층(50)을 마련하는 것으로 이루어진 추가의 단계를 포함한다. 코팅층(50)은 체결 디바이스(10)와 상기 지지체 부분(101) 사이의 인터페이스를 완벽히 시일할 수 있고, 이에 따라 페인팅하지 않고도 내면의 산화를 피한다.

Description

터보기계 상에 설비를 조립하는 설비 조립 방법

본 발명은 터보기계의 지지체 상에 설비를 조립하는 방법에 관한 것이다.

보다 구체적으로는, 본 발명은 스키드에, 가스 및 스팀 터빈 및/또는 원심 압축기를 위한 지지체뿐만 아니라 전기 패키징, 배관, 파이핑 및 유사 설비를 용접하지 않고 기계적으로 조립하는 방법에 관한 것이다.

가스 또는 스팀 터빈 및 압축기를 포함하는 터보기계 임플란트 분야에는, 스키드라고 하는 베이스 지지체가 알려져 있는데, 이 스키드에는 가스 또는 스팀 터빈 및 압축기뿐만 아니라 전기 케이블, 배관 및 파이핑이 견고하게 커플링된다.

전기 패키징은 케이블 트레이와 전기 케이블을 보호하는 관련 지지체의 세트이고; 배관은 유체 공급용 채널의 세트(주 배관 및 공압 배관)이며; 터빈 및 압축기는 기계적 지지체, 즉 지지 브라켓에 의해 지지되고; 이들 설비의 지지체는 지지 스키드에 연결되어야만 하고, 용접에 의해 인시츄(in situ)식으로 조립된다.

터보기계 임플란트에서의 가스/스팀 터빈과 압축기 설비 조립체의 중요한 양태는 산화에 관한 것이다: 전체 임플란트 조립체는, 특히 임플란트가 연근해 플랫폼에 배치되는 경우에 공격적인 환경에 노출된다. 따라서, 오일 및 가스 임플란트의 구성요소 및 조립 부품 모두가 부식에 대해 보호되어야만 한다.

따라서, 지지체는 특정 보호 코팅으로 페인팅되고 시일된다.

통상, 터보기계는 스키드 상에 조립되고, 이에 따라 이후의 설명에서는 스키드 상에 조립하는 것이 고려되지만, 본 발명의 방법은 일반적으로 지지체, 예컨대 지지체의 빔 상에 터보기계를 조립하는 것에 관한 것이다.

고객은 스키드의 어느 지점에 그리고 어떻게 설비를 위치 설정할지를 결정할 가능성이 있으며, 따라서 조립 공정은 설비를 인시츄식으로 직접 스키드에 용접함으로써 작업자에 의해 수동으로 수행된다.

스키드 상에 설비의 지지체를 용접하는 것은, 지지체가 용접되는 베이스 플레이트 영역의 표면 밀링, 서브소울 플레이트(sub-sole plate) 사전 고정, 서브소울 플레이트 최종 용접과 같은 다수의 준비 공정 및 용접 후에 보호 코팅으로 용접 영역 주위의 베이스 플레이트의 표면을 더 페인팅하는 것 그리고 최종적으로 지지체의 조립을 필요로 한다.

앞서 설명한 기지의 용접 프로세스는 다수의 결점에 의해 영향을 받는다.

제1 결점은, 조립 프로세스는 용접 단계를 포함하는 수동 프로세스이므로, 고가이고, 시간 소모적이며 전체 프로세스 품질 면에서 제어하기 어렵다는 사실로 이루어진다.

다른 결점은, 용접 프로세스가 스키드의 구현 비용과 리드 타임(lead time)에 중대한 영향을 준다는 사실로 나타난다.

더욱이, 용접 프로세스는 접근성과 같은 설계 및 제조성 제약을 부여한다.

용접 조립 프로세스의 다른 결점은, 베이스 플레이트의 표면에 있는 용접 영역을 페이팅하는 단계의 고비용에 의해 나타난다.

본 발명은 터보기계의 지지체 상에 설비를 조립하는 방법에 관한 것이다.

보다 구체적으로는, 본 발명은 스키드에, 가스 또는 스팀 터빈 및 원심 압축기를 위한 지지체뿐만 아니라 전기 패키징, 배관, 파이핑 및 유사 설비를 용접하지 않고 기계적으로 조립하는 방법에 관한 것이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 터보기계의 지지체에 상기한 설비를 조립하는 방법은 체결 디바이스에 의해 상기 설비를 기계적으로 조립하는 단계를 포함한다.

유리하게는, 상기 체결 디바이스는 리벳 너트를 포함한다.

바람직한 실시예에 따르면, 체결 디바이스는 페인팅 없이 내면의 산화를 방지하도록 특별히 구성된다.

본 발명의 제1 양태에 따르면, 본 발명에 따라 지지체에 설비를 조립하는 방법은 체결 디바이스에 의해 지지체 부분에 상기 설비를 기계적으로 조립하는 단계 및 체결 디바이스와 지지체 부분 사이의 내면에 코팅층을 마련하는 것으로 이루어진 단계를 포함하고, 상기 코팅층은 바람직하게는 에폭시 수지 또는 대안으로서 혐기성 수지로 이루어진 층이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 체결 디바이스는 리벳 너트를 포함하고, 리벳 너트에는 그 외면 상에 그 전체 길이를 따라 그리고 리벳 너트의 헤드 아래에 수지, 바람직하게는 에폭시 수지, 더 바람직하게는 마이크로캡슐화 에폭시 수지 또는 혐기성 수지로 이루어진 코팅이 마련된다. 전체 길이는 지지체 부분에 삽입될 수 있는 체결 디바이스의 부분을 의미한다.

리벳 너트는 이 경우에 그 전체 외면을 따라, 바람직하게는 헤드와 반대되는 그 자유 단부의 저부면을 제외하고, 즉 그 전체 길이를 따라 그리고 헤드 아래, 단 헤드의 상부 부분을 제외하고 수지로 이루어진 고체층에 의해 둘러싸일 수 있다.

대안으로서, 반고체 또는 점성 형태의 코팅이 외면 상에, 즉 헤드에 반대되는 그 자유 단부의 저부면을 제외한 그 전체 외면을 따라, 즉 그 전체 길이와 헤드 아래에 도포될 수 있다.

본 발명의 변형예에 따르면, 에폭시 또는 혐기성 수지는 설비가 조립되는 지지체 부분 상에 직접, 바람직하게는 지지부 부품 상에 마련되는 고정 구멍의 둘레 상에 직접 배치된다.

아래에서 주어지는 본 발명에 관한 상세한 설명을 고려할 때 보다 명확하겠지만, 리벳 너트는 블라인드 홀(blind hole) 또는 나사형 관통 구멍을 가질 수 있다.

리벳 너트의 상기 대안의 형상 각각에는, 리벳 너트 상에 직접 마련되는 고체 코팅, 반고체나 점성 코팅이 마련될 수 있다.

대안으로서, 블라이드 홀 또는 관통 구멍을 지닌 경우, 에폭시 또는 혐기성 수지는 설비가 조립되는 지지체 부분 상에 직접, 바람직하게는 지지체 부분 상에 마련되는 고정 구멍의 둘레 상에 직접 배치된다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 체결 디바이스는 실링 요소, 바람직하게는 O링, 더 바람직하게는 NBR 또는 FKM으로 이루어진 O링을 더 포함한다.

다른 상세 및 특정 실시예는 첨부도면을 참고할 것이다.
도 1은 설비가 조립되는 스키드의 사시도이고,
도 2는 종래 기술에 따른 상기 스키드에 용접되는, 도관 또는 전기 케이블을 위한 패키징의 개략도이며,
도 3은 종래 기술에 따른 상기 스키드에 용접되는 유압 라인을 위한 배관 조립체의 개략도이고,
도 4a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 리벳 너트를 보여주며,
도 4b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 리벳 너트를 보여주고,
도 4c는 외면 상에 고체 코팅이 마련되는, 도 4a의 제1 실시예에 따른 리벳 너트를 보여주며,
도 4d는 외면 상에 고체 코팅이 마련되는, 도 4b의 제2 실시예에 따른 리벳 너트를 보여주고,
도 5는 본 발명의 양태에 따른 지지체에 리벳 너트를 조립하는 시퀀스를 보여주며,
도 5a 및 도 5b는 각각 역전 후 그리고 내부에 고정 스크루가 삽입된, 본 발명의 일실시예에 따른 리벳 너트의 확대도를 보여주고,
도 6은 본 발명의 대안의 양태에 따른 지지체에 리벳 너트를 조립하는 시퀀스를 보여주며,
도 7은 본 발명에 따른, 지지체에 도관 패키징을 조립하는 가능한 구성의 단면도를 보여주고,
도 8은 본 발명에 따른, 지지체에 도관 패키징을 조립하는 가능한 구성의 일반적인 도면을 보여주고,
도 9은 본 발명에 따른, 지지체에 배관 설비를 조립하는 가능한 구성의 일반적인 도면을 보여준다.

예시적인 실시예에 관한 아래의 설명은 첨부도면을 참고한다. 아래의 상세한 설명은 본 발명을 제한하지 않는다. 대신에, 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위에 규정된다.

본 명세서 전반에 걸친 “일실시예”나 “실시예”에 대한 언급은, 실시예와 관련하여 설명되는 특정 피쳐, 구조 또는 특징은 개시된 보호대상에 관한 적어도 하나의 실시예에 포함된다는 것을 의미한다. 이에 따라, 본 명세서 전반에 걸친 다양한 위치에서의 “일실시예에서”나 “실시예에서”라는 구문의 출현이 반드시 동일한 실시예를 언급하는 것은 아니다. 더욱이, 특정 피쳐, 구조 또는 특징은 하나 이상의 실시예에서 임의의 적절한 방식으로 조합될 수 있다.

도 1을 참고하면, 오일 및 가스 임플란트의 설비를 지지하기 위한 전형적인 스키드(100)가 도시되어 있다.

보다 구체적으로, 스키드(100)는 하부 베이스 플레이트(101a) 및 상부 커버 플레이트(102)를 구비하는 폐쇄형 케이스로서 구성된다. 스키드 케이스 내에는, 유압 라인을 위한 전기 케이블 배관 및 유사 설비가 통상적으로 스키드부(101)에 안정적으로 연결되고, 상기 스키드부(101)는 베이스 플레이트(101a) 또는 측방 수직벽(101b)의 내면일 수 있다. 스키드부(101)는 도 5 내지 9에 개략적으로 제시되며, 스키드부는 설비를 지지하기에 적합한 스키드의 임의의 부분일 수 있다.

도 2는 전기 케이블을 위한 전형적인 전기 패키징(200)을 보여주고, 도 3은 배관(300)을 위한 통상적인 구성을 보여준다. 전기 패키징 및 배관 조립체는 용접 공정에 의해 스키드(100)에 안정적으로 연결되는 통상적인 설비이다.

보다 상세하게는, 전기 패키징(200), 배관 조립체(300) 및/또는 터빈과 압축기를 위한 지지 브라켓이 베이스 플레이트(101) 영역 또는 측벽(101a, 101b)의 내면 영역에 용접되고, 그 후에 설비가 상기 지지 브라켓에 연결된다.

이미 설명한 바와 같이, 브라켓을 스키드에 용접하기 위해 다수의 준비 및 터치업 공정이 요구된다: 브라켓이 용접될 표면적은 수동으로 밀링 가공되어야만 하고, 그 후에 브라켓은 상기 영역에 예고정되어야만 하며, 그 다음에 조작자가 수동으로 최종 용접을 진행한다. 용접 공정 후, 스키드 영역의 부식을 피하기 위해 용접부 주위 영역을 페인팅하는 것이 필수적이다.

본 발명의 방법의 경우, 용접 단계는 완전히 회피된다.

본 발명에 따른, 지지체 상에 설비를 조립하는 방법은 체결 디바이스(10)에 의해 지지 스키드(100)에 상기 설비를 기계적으로 조립하는 단계를 포함한다.

상기 체결 디바이스(10)는 적어도 리벳 너트(11, 12)를 포함한다.

제1 실시예에 따르면, 상기 리벳 너트(11)는 나사형 관통 구멍을 갖는다.

제2 실시예에 따르면, 상기 리벳 너트(12)는 나사형 블라인드 홀을 갖는다.

나사형 블라인드 홀을 지닌 리벳 너트(12)는, 예컨대 체결 디바이스가 공격적인 환경과 소통하는 지지체에 고정될 때, 예컨대 활동적인 증기 및/또는 액체를 함유하는 탱크가 지지체에 고정될 때, 그리고 일반적으로 체결 디바이스(10)가 연관되는 지지체 또는 스키드부에 대하여 내부 환경과 외부 환경 사이의 임의의 소통을 피해야만 할 때에 사용된다.

리벳 너트가 나사형 관통 구멍 또는 나사형 블라인드 홀을 갖는지의 여부와 무관하게, 체결 디바이스(10)는, 일단 리벳 너트가 리벳을 풀아웃(pull-out)하는 데 사용되는 스크루드라이브(40)에 의해 소성 변형되면, 스키드부(101)를 결합시키는 고정 스크루(20)를 더 포함한다.

리벳 너트가 변형될 때, 상기 스키드부(101)의 하면(101c)과 접촉하는 스웰링(swelling)(11b)이 형성된다.

본 발명에 따른, 지지체 상에 설비를 조립하는 방법은 스키드부(101) 상에 체결 디바이스(10)의 삽입을 위한 고정 구멍(30)을 실현하는 것으로 이루어진 단계를 더 포함한다.

더 상세하게는, 고정 구멍(30)은 바람직하게는 스텝 드릴에 의해 스키드 상에 구현된다. 보다 바람직하게는, 스텝 드릴은 적어도 3개의 상이한 직경을 갖는다. 유리하게는, 제1 직경은 센터 그라운드를 구현하기 위한 것으로 4 mm이고, 제2 직경은 마지막 스텝보다 대략 1 mm 작으며, 마지막 스텝은 보링 공구이다.

바람직하게는, 구멍 준비 단계는 가변 속도 기어를 지닌 드릴러의 사용을 포함하고, 드릴 가공 단계 중에 드릴은 전용 설비를 사용하여 스키드 표면에 대해 수직 위치로 유지된다. 일단 고정 구멍(30)이 구현되고 나면, 버어(burr)가 구멍으로부터, 특히 구멍의 윤곽으로부터 제거된다.

일단 스키드 내의 구멍(30)이 구현되고 나면, 리벳 너트는 구멍(30) 내로 삽입될 수 있고, 스크루드라이버(40)에 의해 풀아웃될 수 있다.

이에 따라, 리벳 너트와 스키드부(101) 사이의 인터페이스 영역이 형성된다.

인터페이스 영역은 주로:

고정 구멍(30)의 내면과 리벳 너트의 측면 사이의 접촉면;

리벳 스웰링(11b)과 스키드부(101)의 하면(101c) 사이의 접촉면; 및

리벳 너트 헤드(11a, 11b)의 칼라(collar)와 스키드부(101)의 상면(101a) 사이의 접촉면에 해당된다.

특히 연근해 어플리케이션에서의 산화를 방지하기 위해, 리벳 너트(11, 12)는 바람직하게는 스테인리스강, 보다 바람직하게는 오스테나이트계 스테인리스 강으로 형성된다. 바람직한 실시예에 따르면, 리벳 너트는 스테인리스강 AISI 316 L로 형성된다.

본 발명에 따른 방법은, 리벳 너트(11, 12)와 스키드부(101) 사이의 인터페이스 영역에 코팅층(50)을 마련하는 것으로 이루어진 단계를 더 포함한다.

유리하게는, 상기 코팅층(50)은 적어도, 구멍(30)의 내면과 리벳 너트(11, 12)의 외면 사이의 인터페이스에 마련된다.

본 발명의 일양태에 따르면, 상기 코팅은 에폭시 또는 혐기성 수지로 형성된다. 보다 바람직하게는 상기 에폭시 수지는 마이크로캡슐화 에폭시 수지이다.

스크루드라이버로 리벳 너트가 풀온(pull-on)되고 소성 변형될 때, 인터페이스의 코팅층은 리벳 변형을 추종한다: 리벳의 변형 중에 코팅은 스키드(101)의 하면에 압축된다. 코팅은 크림핑된 너트와 스키드부(101) 사이에 포획되고, 수지의 존재로 인해 너트와 스키드부 사이의 인터페이스가 완벽히 시일되어 산화 위험을 회피한다.

바람직한 실시예에 따르면, 체결 디바이스는 구멍(3)을 향하는 그 외면 상에 그리고 그 전체 길이, 그리고 이에 따라 구멍에 삽입되는 부분을 따라 수지로 형성된 코팅(50)이 마련되는 마련되는 리벳 너트(11, 12)를 포함한다. 보다 바람직하게는, 수지로 이루어진 상기 외부 코팅(50)은 리벳 너트의 전체 외면, 특히 리벳 헤드(11a, 12a)의 하면을 아우른다. 도 4c 및 도 4d를 참고한다.

유리하게는, 외부 코팅은 에폭시 수지나 혐기성 수지, 보다 바람직하게는 마이크로캡슐화 에폭시 수지로 형성된다. 리벳의 변형 중에, 크림핑된 너트와 스키드부 사이의 갭을 충전하는 에폭시 수지 흐름을 방출하기 위해, 에폭시 수지를 포함하는 마이크로 캡슐화 구체가 파괴된다.

본 발명의 변형예에 따르면, 코팅층(50)은 스키드부(101)의 고정 구멍(30)의 내면 상에 마련된다.

도 6을 참고한다.

일단 리벳은 고정 구멍(30)에 삽입되고 나면, 풀아웃되어 소성 변형된다. 이 공정 후, 수지가 스키드(101)의 하면측, 리벳 헤드 방향에 대해 스키드의 대향측에 압축된다.

리벳 너트의 변형 중에, 수지는 크림핑된 리벳과 스키드부 사이에 포획되고, 이것은 해당 영역을 시일한다.

바람직하게는, 체결 디바이스(10)는 실링 요소(60)를 더 포함한다.

유리하게는, 상기 실링 요소(60)는 칼라 아래에 위치 설정되는 O링이다. O링은, 리벳 너트가 조립되고 O링이 압축될 때에 시일식 커플링될 수 있다.

수지(50)가 고정 구멍(30)의 내면 상에 직접 위치 설정될 때, 수지 자체는 리벳 헤드(11a, 12a)의 하면과 리벳이 고정되는 스키드부(101) 사이의 공간을 충전한다.

도 5b를 참고하면, 일단 리벳 너트(11, 12)가 스키드부(101)에 고정되고 나면, 스키드부에 고정되어야만 하는 브라켓 또는 지지 요소(70)가 리벳 너트 내에 나사 체결되는 고정 스크루(20)에 의해 위치 설정되고 고정될 수 있다.

바람직하게는, 고정 스크루(20)의 헤드와 브라켓(70) 사이에 와셔(80)가 삽입된다.

전기 패키징(200)용의 브라켓의 가능한 예가 도 7 및 도 8에 주어진다. 배관 조립체(300)의 가능한 예가 도 9에 주어진다.

본 발명에 따른, 스키드 상에 설비를 조립하는 방법은 기존 용접 프로세스의 리드 타임 및 제반 비용을 저감할 수 있고, 이와 동시에 페인팅하지 않고도 내면의 산화를 방지한다.

Claims (15)

1. 터보기계의 지지체(100) 상에 설비를 조립하는 설비 조립 방법으로서,
   상기 지지체(100)의 부분(101) 상에 고정 구멍(30)을 마련하는 단계;
   상기 고정 구멍(30)에 체결 디바이스(10)를 삽입하는 단계로서, 상기 체결 디바이스(10)는 리벳 너트(11, 12)를 포함하고, 지지체 부분(101)을 향하는 상기 리벳 너트(11, 12)의 외면 상에 그리고 상기 고정 구멍(30)의 내면 상에 에폭시 수지로 이루어진 코팅층(50)이 마련되어 있는 것인, 고정 구멍(30)에 체결 디바이스(10)를 삽입하는 단계; 및
   상기 리벳 너트(11, 12)를 소성 변형하는 단계
   를 포함하고,
   소성 변형될 때, 상기 지지체 부분(101)의 하면(101c)과 접촉하는 스웰링(11b)이 상기 리벳 너트(11, 12)의 둘레 전체에 걸쳐 형성되고, 상기 코팅층(50)의 적어도 일부가 상기 리벳 너트(11, 12)의 변형을 추종하여 상기 스웰링(11b)에 의해 지지체 부분(101)의 하면(101c)에 가압되며,
   상기 체결 디바이스(10)는 리벳 헤드(11a, 12a)와 지지체 부분(101) 사이에 배치되는 실링 요소(60)를 더 포함하고,
   산화 위험을 회피하기 위하여, 상기 리벳 너트(11, 12)와 상기 지지체 부분(101) 사이의 모든 인터페이스 영역이 상기 코팅층(50) 및 상기 실링 요소(60)에 의해 완전히 시일되는 것인, 설비 조립 방법.
2. 제1항에 있어서,
   고정 구멍(30)의 내부 에지를 디버링(deburring)하는 단계
   를 더 포함하는 것인 설비 조립 방법.
3. 삭제
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 리벳 너트(11, 12)에 지지 브라켓(70)을 커플링하는 단계; 및
   상기 리벳 너트(11, 12) 내로 고정 스크루(20)를 삽입하고, 이에 따라 리벳 너트(11, 12)가 조립되는 지지체 부분(101)에 지지 브라켓(70)을 확실하게 조립하는 단계
   를 더 포함하는 것인 설비 조립 방법.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 코팅층(50)은 마이크로캡슐화 에폭시 수지의 고체 코팅인 것인 설비 조립 방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 코팅층(50)은 리벳 헤드(11a, 12a)의 하면 상에 배치되는 것인 설비 조립 방법.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 리벳 너트(11, 12)는 스테인리스강으로 형성되는 것인 설비 조립 방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 리벳 너트(11, 12)는 오스테나이트계 스테인리스강으로 형성되는 것인 설비 조립 방법.
9. 삭제
10. 제1항에 있어서, 상기 실링 요소(60)는 O링인 것인 설비 조립 방법.
11. 제1항에 있어서, 상기 실링 요소(60)는 NBR 또는 FKM으로 형성되는 것인 설비 조립 방법.
12. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 지지체(100)는 터보기계의 스키드(skid)인 것인 설비 조립 방법.
13. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 리벳 너트(11)는 나사형 관통 구멍을 갖는 것인 설비 조립 방법.
14. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 리벳 너트(12)는 나사형 블라인드 홀(blind threaded hole)을 갖는 것인 설비 조립 방법.
15. 삭제

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