KR19990078096A - 소형 에어 갭 검사 장치 - Google Patents
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Abstract
소형 에어 갭 검사 장치는 0.5 인치 정도 만큼 작은 입구 갭을 갖는 발전기의 필드 및 고정자 코어에 대해 원위치에서 검사를 할 수 있다. 이 검사 장치는 발전기의 철심과 보유 링 사이의 반경방향 에어 갭을 통과할 수 있기 때문에 발전기 필드를 제거할 필요가 없다. 이 장치는 필드를 중심으로 원주방향에 선택적으로 위치결정을 하기위해 보유 링에 부착가능한 트랙터 프레임을 갖는 트랙터부를 포함한다. 마스트부는 트랙터 프레임에 연결되어 있고, 연장가능한 마스트를 구비한다. 검사 헤드는 연장가능한 마스트에 부착되어 있고 갭 내에서 마스트에 의해 축방향으로 연장 및 수축되어진다. 검사 헤드는 발전기를 원위치에서 검사하기 위한 적어도 하나 이상의 검사 기구를 지지한다.
Description
본 발명은 발전기의 고정자 및 필드를 원위치에서 검사하기 위한 소형 에어 갭 검사 장치에 관한 것이다.
전기적 시험뿐만 아니라, 발전기의 필드, 고정자 및 웨지의 견고성(tightness)의 시각적인 검사가 주기적으로 수행되어야만 한다. 종래기술에 따른 발전기 / 고정자 검사 및 시험 과정에는 보통 어떠한 검사 혹은 시험이 장치에 수행되기 전에 고정자의 완전한 분해 및 고정자로부터의 발전기 필드 제거가 요구되어진다. 분해 비용 및 필드 제거 비용, 이러한 과정에 드는 시간, 필드 제거의 위험요소들은 전기공급정지 스케줄로부터 발전기 및 고정자 검사를 생략하게 만들어 왔다.
발전기의 원위치에서의(in-situ) 검사는 폴(pole), 트롤리(trolley), 필드 회전기술을 이용하여 수행되어 왔다. 이러한 과정이 완전히 만족스럽게 검사 임무를 완수해 온 것은 아니다.
소형 에어 갭 검사용 크롤러(crawler)가 본 명세서에 참고로 인용된 미국 특허 제 5,650,579 호에 개시되어 있다. 이 장치에서는, 필드와 고정자 코어의 원위치에서 검사를 위해 소형 크롤러가 철심(core iron)과 보유 링(retaining ring) 사이의 반경방향의 에어 갭을 통과하도록 구성되어 있다. 크롤러는 1.125 인치의 입구 갭안으로 삽입될 수 있도록 수축될 수 있고, 선택된 축방향 위치로 트랙에 의해 구동되어진다. 그 후 크롤러는 에어 갭 내의 소망 원주방향상의 위치에서 팽창되어진다. 비디오 카메라 및 크롤러에 부착된 다른 검사 기구는 에어 갭내에서 발전기의 필드 및 고정자 코어를 검사하는데 이용된다.
이 검사 크롤러는 그러나, 입구 갭이 1.125 인치보다 작은 기존의 대부분의 발전기에서는 사용되어질 수 없다. 상술한 바와 같이, 이러한 발전기에 대한 검사는 어떠한 검사가 장치에서 이루어지기 전에 고정자의 완전한 분해 및 발전기 필드의 제거 등을 필요로 한다.
본 발명에 따른 검사 장치는 0.5 인치의 최소 입구 갭을 필요로 하는 철심(core iron)과 보유 링(retaining ring) 사이의 반경방향의 에어 갭을 지나도록 설계되어 있다. 이 검사 장치는 벨트와 모터에 의해 구동되는 기어를 사용하여 원주방향으로 구동되어지고, 특수 풀리와 연장가능한 마스트(mast)에 부착된 모터를 갖는 케이블 휠들을 사용하여 에어 갭을 지나 축방향으로 추진된다. 일단 에어 갭 내로 삽입되면, 이 장치는 슬롯 안으로 팽창되어질 수 있고, 두 개의 스프링 복귀형 공기식 램 등에 의해 가해지는 힘에 의해 원위치에 유지된다. 코어 ID와 필드 표면에 대한 완전한 검사가 장치의 축방향 운동능력에 의해 가능해진다.
고해상도 비디오 카메라는 고정자 코어의 적층체, 고정자 웨지, 필드 웨지 및 보유 링의 내측(in-board) 단부에 대한 선명한 화면을 조작자에게 제공한다. 따라서, 이 장치는 느슨한 고정자 웨지들과, 진동 바아 스파킹(vibration bar sparking), 외부 물체에 의한 코어 적층체의 손상, 모터링 및 열점(hot spot), 필드 웨지 방전(field wedge arching) 및 표면 열손상 등에 대한 탐지능력을 제공하는 것이다. 발전기의 원위치에서의 검사를 통해, 발전기의 상태에 대한 정보가 수집되어져 필드 제거가 필요한지를 결정하는 것을 돕게 된다.
다른 기구들이 이 검사 장치와 함께 사용되어질 수 있는데, 예를 들면, 웨지 태핑 장치는 고정자 슬롯 웨지의 견고성을 측정하는데 사용될 수 있고, 단형 고정자 펀칭(shorted stator punching)용 ELCID 코일의 견고성은 검사하는데 사용될 수 있다.
본 발명의 이러한 특징 및 다른 특징 및 장점은 발전기의 필드가 원위치에 위치하는 상태로, 발전기의 필드 및 고정자를 검사하기 위한 소형 에어 갭 검사 장치를 제공하여 얻어질 수 있다. 이 검사 장치는 발전기의 철심과 보유 링 사이의 반경방향의 에어 갭을 통과한다. 이 검사 장치는 필드를 중심으로 원주방향에 선택적으로 위치결정하기 위해 보유 링에 부착가능한 트랙터 프레임을 갖는 트랙터부를 포함한다. 마스트부는 트랙터 프레임과 연결되어 있고, 연장가능한 마스트를 포함한다. 검사 헤드는 연장가능한 마스트와 연결되어 있고, 발전기를 원위치에서 검사하기 위한 적어도 하나 이상의 검사 기구를 지지한다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 발전기의 철심과 보유 링 사이의 반경방향의 에어 갭내로 삽입할 수 있는 소형 에어 갭 검사 장치가 제공된다. 이 소형 에어 갭 검사 장치는 보유 링에 부착가능한 트랙터와, 트랙터에 연결된 검사조립체를 포함한다. 이 검사 조립체는 슈 슬레드를 포함하며, 발전기를 원위치에서 검사하기 위한 적어도 하나 이상의 검사 기구를 지지한다. 이 슈 슬레드는 반경방향의 에어 갭에 맞춰지도록 수축될 수 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 소형 에어 갭 검사 장치의 평면도,
도 2 는 본 발명에 따른 검사 장치의 트랙터부의 측면도,
도 3 은 마스트부의 단면도,
도 4 는 본 발명에 따른 검사 헤드의 평면도,
도 4a는 검사 헤드의 측면도,
도 5 는 검사 헤드의 보조 슈의 도면.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
12 : 트랙터부 14 : 마스트부
16 : 검사 헤드 18, 32 : DC 모터
20, 36 : 구동 기어 22 : 트랙
24 : 풀리 26 : 공기식 에어 램
27 : 휠 34 : 장력조절 드럼
38 : 아이들러 기어 40 : 나사축
42 : 프레임 44, 46 : 케이블
48 : 제 1 풀리 50 : 풀리 시스템
52 : 마스트 54 : 텔레스코핑부
도 1 은 본 발명에 따른 소형 에어 갭 검사 장치의 평면도이다. 일반적으로, 본 발명에 따른 이 장치(10)는 트랙터부(12)와, 마스트부(14) 및 검사 헤드(16)를 포함한다. 트랙터부(12)는 필드를 중심으로 원주방향으로 장치를 위치시키도록 제어된다. 마스트부(14)는 트랙터부(12)에 부착되며, 검사 헤드(16)를 에어 갭 내에서 축방향으로 위치시키는 기능을 한다. 검사 헤드(16)는 축방향 운동을 위해 마스트부(14)에 부착되어 있으며 적어도 하나 이상의 검사 기구를 지지한다.
도 2 는 도 1의 II-II선에 따른 트랙터부(12)의 측면도이다. 트랙터부(12)는 동력을 두 개의 결합된 구동 기어(20)로 전달하는 DC 모터(18)를 사용한다. 구동 기어(20)는 보유 링(RR) 주위의 원주방향상으로 트랙(22)을 따라 구른다. 구동 트랙들(22)의 느슨함은 두 개의 아이들 풀리(24)위로 각 트랙(22)을 돌림으로써 예방되어진다. 풀리(24)는 공기식 에어 램(26)의 말단에 각각 위치된다. 에어 램(26)은 압축공기를 통해 활성화되고, 트랙(22)에 반하여 풀리(24)를 밀게된다. 트랙터부(12)는 보유 링(RR) 주위의 원주방향으로 구동될 때, 휠(27)에 의해 이동되어진다.
본 장치의 트랙(22)을 따른 시계방향 및 반시계방향의 운동 및 보유 링 둘레의 원주방향 속도는 제어 패널(도시되지 않음)의 조작자에 의해 제어된다. 제어 패널은 조작자가 장치의 원주방향의 위치 및 트랙의 장력조절 기구의 공기압을 조절하는 것을 돕도록 일련의 스위치 및 영상장치를 가지고 있다.
도 3 과 도 1 을 참조하면, 마스트부(14)는 아이들러 기어(38)에 맞물린 구동 기어(36)를 통해 스플릿 나사가공된 장력조절 드럼(split threaded tensioning drum;34)으로 동력을 전달하는 DC 모터(32)를 사용하는데, 아이들러 기어(38)는 드럼(34)의 일단에 부착되어 있다. 드럼(34)은 드럼(34)이 프레임(42)내에서 나사축(40)의 피치(pitch)에 의해 결정되는 비율로 측방향으로 이동하도록 프레임(42)내에 설치된 나사축(40)을 중심으로 회전된다. 한 쌍의 케이블(44,46)이 드럼(34)에 형성된 홈(34a)에 권취되거나 풀리게 된다. 케이블(44,46)이 드럼(34)의 홈(34a)에 권취되고, 케이블(44,46)이 겹쳐지는 것이 방지되도록, 홈(34a)들은 나사가공 축(40)의 피치에 상응하는 피치만큼 이격되어 있다.
케이블중 하나, 예를 들면, 케이블(44)은 드럼(34) 둘레에 권취되는 한편, 케이블 중 다른 하나, 예를 들면, 케이블(46)이 드럼 아래로 권취된다. 상술한 바와 같이, 드럼(34)에 일방향으로 감기면서 케이블(44,46)중의 하나는 마스트를 구동시키고, 다른 하나는 공회전시킨다. 이러한 관계에 있어서는, 드럼이 일방향으로 회전할 때, 케이블중의 하나는 드럼으로부터 멀어지는 방향으로 풀리고, 나머지 케이블은 드럼에 감아지게 된다. 케이블(44,46)은 제 1 풀리(48)를 지나 연장가능한 마스트(52)를 구동하는 풀리 시스템(50)으로 연장되어 있다. 마스트(52)는 다수의 텔레스코핑부(telescoping section;54), 바람직하게는 마스트(52)가 보다 길어지거나 보다 짧아지도록 하면서, 서로에 대해서 미끄럼운동하는 3 개의 납작한 로드들로 이루어져 있다. 드럼(34)이 제 1 방향으로 구동될 때, 제 1 케이블 (44)은 마스트(52)를 발전기를 따라 축방향으로 연장시킨다. 모터를 반대로 회전시키면 제 2 케이블(46)은 마스트(52)를 수축시킨다.
도 3 은 마스트부의 단면도이다. 마스트부는 제 2 섹션(54B)내에서 텔레스코프식으로 작동하는 제 1 섹션(54A)을 포함한다. 제 1 케이블(44)은 제 1 풀리(48) 주위의 장력조절 드럼(34)으로부터 나와서, 풀리(50B, 50D, 50A) 주위의 구불구불한 길(serpentine route)을 거쳐 제 1 섹션(54A)의 단부에 부착되어 있다. 제 2 케이블(46)은 풀리(50E) 주위의 제 1 섹션(54A)로부터 나와서 장력조절 드럼(34)까지 직접 연장된다. 풀리 시스템(50)의 다른 구성은 복잡해질 수도 있으며, 본 발명은 개시된 이 장치에 한정되는 것은 아니다.
도 4 는 본 발명에 따른 검사 헤드의 평면도이고, 도 4a는 검사 헤드의 측면도이다. 검사 헤드(16)는 마스트부(14)에 특히, 텔레스코핑 로드(54)들 중 하나에 부착되어 있는데, 마스트(52)의 연장 및 수축에 따라 축방향으로 움직인다. 검사 헤드(16)는 중앙 지지부재 혹은 슬레드(sled : 64)와 카메라 조립체(66)를 지지하는 검사 헤드 베이스(62)를 포함한다.
슬레드(64)는 기어 및 레버 등과 같은 적절한 구조물에 의해 팽창 및 수축가능한 두 개의 슈(68A, 68B)로 구성되어 있다. 바람직하게는, 슈(68A, 68B)는 검사 헤드(16)의 중앙에 함께 납작하게 안착되고, 링크(101)에 작용하는 두 개의 스프링 복귀형 공기식 에어 램(100)에 부착되어 있다. 공기가 공기식 램(100)에 작용될 때, 슈(68A, 68B)는 분리되어, 일 슈가 발전기의 필드와 접촉하고, 다른 슈는 고정자 슬롯측으로 연장됨으로써 슬레드(64)를 팽창시킨다. 링크(102A)들은 서로 평행하게 배치되어 슈(68A)가 중앙 지지부재(62)에 평행하게 팽창된다. 마찬가지로, 링크(102B)에 의해 슈(68B)도 중앙 지지부재(62)에 평행하게 팽창하게 된다. 완전히 수축된 위치에서, 검사 헤드는 0.5 인치의 갭에 맞는 크기로 된다. 슈(68A, 68B)는 갭 내의 검사 기구를 고정하는 기능을 하며 카메라 조립체(66)를 중앙에 위치시키는 기능을 한다. 카메라 조립체(66)는 슬레드(64)의 축방향 전방 위치의 중앙 지지부재(62)에 부착되어 있다.
슈(68A, 68B)가 팽창되었을 때, 축방향 움직임이 시작되어 검사가 시작될 수 있다. 슬레드(64)의 필드측에 있는 적어도 하나 이상의 슈는 갭 내에서 팽창된 슬레드의 활주를 용이하게 하기 위하여 테프론(teflon) 등으로 코팅된다.
갭이 완전하게 검사된 후에, 마스트(52)는 후퇴되어 검사 헤드(16)를 그 시작위치로 복귀시키고, 슬레드(64)의 슈(68A, 68B)는 수축되고, 검사 헤드(16)는 트랙터부(12)에 의해 다음 슬롯으로 원주방향으로 이동된다. 이러한 과정은 모든 슬롯이 검사될 때까지 반복된다.
상술한 미국 특허번호 제 5,650,579 호에 개시된 카메라 조립체와 마찬가지로, 카메라 조립체(66)는 조정 및 검사에 사용하기 위한 고정 초점을 갖는 전방 시야 카메라와, 동력 초점조절 조립체를 갖는 가변 시야 카메라와, 고정자와 로터의 표면을 볼 수 있게 하는 직각 프리즘을 포함한다. 카메라의 상세한 사항은 본 발명과 관련은 없으며 더 이상 설명하지 않을 것이다.
웨지 견고성 검사가 수행될 때, 웨지 태핑 모듈(wedge tapping module)을 갖는 분리형 슈 조립체가 사용된다. 도 5 는 웨지 태핑 모듈(72)을 갖는 보조 슈(70)를 구비한 슬레드(64)를 도시하고 있다. 보조 슈(70)는 고정자측 슈(68A)를 대신한다. 따라서, 보조 슈(70)는 슈(68A)와 동일한 방식으로 슬레드(64)를 고정하고 카메라 조립체(66)를 중앙으로 위치시키는 기능을 한다. 그러나, 이 장치의 링크 메카니즘은 달라질 수도 있어서 웨지 태핑 모듈이 웨지에 대하여 정렬될 수도 있다. 이러한 구성으로, 에어 램(100)은 링크(104)에 작동하여, 슈(68B)가 링크(105, 106)를 회전시키도록 하게 한다. 링크(105, 106)는 서로 평행하게 유지되어 슈(68B)가 중앙 지지부재(62)에 평행하게 있도록 한다. 웨지 태핑 모듈은 링크(105)에 회전가능하게 설치된다. 웨지 태핑 모듈(72)은 종래기술에 따르른 것으로서, 더 이상 상세한 설명 및 조작을 기술하지 않겠다. 이러한 구조로써, 슬레드와 카메라 조립체가 축방향으로 슬롯을 따라 움직이며 견고성 시험을 수행하기 위해 각각의 웨지에서 멈출 때, 검사기는 시각적인 검사 및 웨지 태핑 시험을 동시에 할 수 있다.
검사 헤드(16)는 단형 고정자 펀칭(shorted stator punching)을 검사하기 위한 ELCID 코일을 변형적으로 또는 부가적으로 지지할 수도 있다. 이 ELCID 코일은 종래기술로서, 더 이상 설명하지 않겠다. 당해 기술분야의 숙련자들은 변형적인 검사 기구들이 본 검사 헤드에 의해 지지될 수도 있으며, 본 발명이 개시된 실시예에 한정되는 것이 아님을 알 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 소형 에어 갭 검사 장치는 0.5 인치 이상의 작은 크기의 입구 갭을 갖는 발전기의 필드 및 고정자 코어에 대하여 원위치에서 검사를 할 수 있게 한다. 이 검사는 발전기 필드의 회전없이 수행될 수 있고, 발전기 상태에 대한 유익한 정보들이 필드의 제거없이 수집될 수 있다. 상술한 바와 같이, 이 검사 기구는 또한 고정자 슬롯 웨지의 견고성을 측정하는 웨지 태핑 장치 및/또는 단형 고정자 펀칭을 검사하기 위한 ELCID 코일과 같은 보조 검사 기구들을 지지할 수 있다.
한편, 상기한 실시예는 본 발명의 바람직한 하나의 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 적용범위는 이와 같은 것에 한정되는 것은 아니며, 동일사상의 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.
Claims (18)
- 발전기의 필드를 원위치에 배치한 채, 발전기의 고정자 및 발전기의 필드에 대한 검사를 하기 위한 것으로서, 발전기의 철심과 보유 링 사이의 반경방향의 에어 갭을 통과하도록 된 소형 에어 갭 검사 장치에 있어서,필드를 중심으로 원주방향에 선택적으로 위치결정하기 위하여 상기 보유 링에 부착가능한 트랙터 프레임을 갖는 트랙터부와;상기 트랙터 프레임에 연결되고 연장가능한 마스트를 포함하는 마스트부와;상기 연장가능한 마스트에 연결되고, 원위치에서 발전기 검사를 수행하기 위한 적어도 하나 이상의 검사 기구를 지지하는 검사 헤드를 포함하는 소형 에어 갭 검사 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 보유 링 주위에 배치되고 상기 트랙터 프레임에 연결된 구동 트랙을 더 포함하며, 상기 트랙터부는 상기 구동 트랙에 결합된 구동 구조체를 포함하는 소형 에어 갭 검사 장치.
- 제 2 항에 있어서,상기 트랙터부는 상기 구동 트랙에 결합된 구동 트랙 장력조절장치를 포함하는 소형 에어 갭 검사 장치.
- 제 3 항에 있어서,상기 구동 트랙 장력조절장치는 상기 트랙터 프레임에 연결된 연장가능한 램에 부착된 풀리를 포함하고, 상기 구동 트랙은 상기 풀리를 지나 연장되어 있는 소형 에어 갭 검사 장치.
- 제 2 항에 있어서,상기 보유 링 주위에 배치되고 상기 트랙터 프레임에 연결된 한 쌍의 구동 트랙을 포함하고, 상기 구동 구조체는 상기 트랙터 프레임에 부착되고 상기 한 쌍의 구동 트랙에 각각 결합된 한 쌍의 구동 기어를 포함하는 소형 에어 갭 검사 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 마스트부는 상기 연장가능한 마스트에 연결되고, 제 1 방향으로 구동되어 상기 연장가능한 마스트를 연장시키고, 제 2 방향으로 구동되어 상기 연장가능한 마스트를 수축시키는 마스트 구동기를 포함하는 소형 에어 갭 검사 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 검사 헤드는 검사 헤드 베이스에 이동가능하게 연결되며 서로에 대해 상대적으로 팽창 및 수축가능한 상부 스키드와 하부 스키드를 포함하는 소형 에어 갭 검사 장치.
- 제 7 항에 있어서,상기 상부 스키드 및 상기 하부 스키드는 0.5 인치 크기의 갭에 맞춰질 수 있도록 수축가능한 소형 에어 갭 검사 장치.
- 제 7 항에 있어서,상기 검사 헤드는 상기 검사 헤드 베이스와 상기 상부 스키드와 상기 하부 스키드 사이에 연결되며, 비활성화 되었을 때 상기 상부 스키드 및 상기 하부 스키드를 수축 위치로 가압하는 스프링 복귀형 공기식 에어 램을 더 포함하는 소형 에어 갭 검사 장치.
- 제 7 항에 있어서,상기 검사 기구는 상기 검사 헤드 베이스에 부착된 소형 에어 갭 검사 장치.
- 제 10 항에 있어서,상기 검사 기구는 카메라 조립체를 포함하는 소형 에어 갭 검사 장치.
- 제 11 항에 있어서,상기 상부 스키드는 상기 고정자에 결합되도록 위치되고 웨지 태핑 모듈을 갖는 웨지 태핑 슈를 포함하는 소형 에어 갭 검사 장치.
- 제 7 항에 있어서,상기 상부 스키드는 상기 고정자에 결합되도록 위치되고 웨지 태핑 모듈을 갖는 웨지 태핑 슈를 포함하는 소형 에어 갭 검사 장치.
- 발전기의 철심과 보유 링 사이의 반경방향 에어 갭안으로 삽입하기 위한 소형 에어 갭 검사 장치에 있어서,상기 보유 링에 부착가능한 트랙터와,상기 트랙터에 연결되고, 상기 반경방향 에어 갭내에 맞춰질 수 있도록 수축가능한 슈 슬레드를 구비하고, 원위치에서 발전기를 검사하기 위한 적어도 하나 이상의 검사 기구를 지지하는 검사 조립체를 포함하는 소형 에어 갭 검사 장치.
- 제 14 항에 있어서,상기 슈 슬레드는 0.5 인치의 갭 안으로 맞춰질 수 있도록 수축가능한 소형 에어 갭 검사 장치.
- 제 14 항에 있어서,일단이 상기 트랙터와 연결되고, 타단이 상기 검사 조립체에 연결되는 연장가능한 마스트를 더 포함하며, 상기 마스트는 검사 조립체의 축방향 위치를 조절하는 소형 에어 갭 검사 장치.
- 제 14 항에 있어서,상기 보유 링 주위에 배치되고 상기 트랙터에 연결된 구동 트랙을 더 포함하고, 상기 트랙터는 상기 구동 트랙에 결합된 구동 구조체를 포함하는 소형 에어 갭 검사 장치.
- 제 17 항에 있어서,상기 트랙터는 상기 구동 트랙에 결합된 구동 트랙 장력조절장치를 포함하는 소형 에어 갭 검사 장치.
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