KR20010017228A - Tracking System for Automated Indestruction Inspection at Turbine Blade Root - Google Patents

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KR20010017228A
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Abstract

PURPOSE: A tracking system is provided to secure a stability of equipment by automating a turbine nondestructive inspection/evaluation. CONSTITUTION: A tracking system transfers a supersonic inspecting device to an inspected portion by adapting a radius of curvature in a turbine shroud band(100) and driving four magnetic wheels(70) toward a circumferential direction. The tracking system has the magnetic wheels composing of an opening washer and a washer for controlling an interval. The opening washer controls a width of a contacted face in the shroud band. A spring for buffering is installed in a wheel supporting portion to smoothly correspond to the radius of curvature. A turbine blade disk, a root portion and so on are nondestructively inspected by moving the supersonic inspecting device around the shroud band(100) toward the circumferential direction with the magnetic force through the magnetic wheels.

Description

터빈 블레이드 루트부 자동 비파괴 검사용 트레킹 시스템 {Tracking System for Automated Indestruction Inspection at Turbine Blade Root}{Tracking System for Automated Indestruction Inspection at Turbine Blade Root}

본 발명은 발전용 터빈 슈라우드 밴드(Shroud band)부 직접 접촉식 마그네틱 휠(magnetic wheel)을 이용한 터빈 블레이드 루트부 자동 비파괴 검사용 트레킹(Tracking) 시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a tracking system for automatic nondestructive inspection of a turbine blade root portion using a direct contact type magnetic wheel of a turbine shroud band for power generation.

응력부식, 피로 등에 의해 터빈 블레이드 루트(Blade root)부 및 표면에 존재하는 미세한 균열탐지에 대한 초음파 검사는 현재 여러 가지 방법으로 수행되고 있으나 블레이드 루트 부위에 대한 초음파검사는 블레이드의 여러 형태와 그 구조의 복잡성 및 검사기술 미 확립으로 인하여 검사방법, 결함평가 및 신호해석에 어려움이 따르고 있다. 외국의 경우 블레이드 루트부 부위의 초음파 검사기술 확립을 위한 많은 연구가 진행되고 있으며 터빈 제작회사 들은 독자적인 검사기술 및 절차서를 마련해 놓고 있으나 국내에서는 아직 검사기술의 자립화 및 응용도에 있어 낙후한 실정을 면치 못하고 외국 기술지도 및 자문을 받고 있는 실정이다. 특히, 고리 3호기의 제너럴 일렉트릭 컴퍼니(General Electric Company, GE)가 제작한 저압터빈의 5단에서 블레이드 루트부의 폭크(Fork) 부위가 절단되어 탈락한 사고가 1986년에 발생한 이래로 지금까지 GE 비파괴 검사 팀에 의해 매년 정기보수기간 중에 블레이드 루트 부위의 초음파검사가 실시되어오고 있다.Ultrasonic testing for fine crack detection on the turbine blade root and surface due to stress corrosion, fatigue, etc. is currently performed in a variety of ways, but ultrasound testing of the blade root region can be used to detect various types of blades and their structures Complexity and insufficiency of inspection technology have led to difficulties in inspection method, defect evaluation and signal interpretation. In the case of foreign countries, much research is being conducted to establish the ultrasound inspection technology for the root portion of the blade, and the turbine manufacturers have provided their own inspection techniques and procedures. However, in Korea, It is a fact that they are receiving foreign technology guidance and consultation. In particular, since the accident occurred in 1986 when the fork of the blade root portion was cut off at the fifth stage of the low-pressure turbine manufactured by General Electric Company (GE) of Gori No.3, the GE non- Ultrasonic inspection of the blade root area has been carried out by the team every year during regular maintenance period.

원전 1차 계통의 주요 부품에 대한 초음파 검사법은 ASME CODE에 따라 검사를 수행함으로써 검사방법 및 Acceptance Criteria가 이미 설정되어 있으나 터빈 블레이드 등의 검사에 관해서는 적용 코드, 규격 및 검사 표준이 아직 확립되어 있지 않고 제작사의 일방적인 권고사항과 검사요구에 의해 지배되고 있는 형편이다. 그러므로 이 분야에 대한 초음파 검사는 응력해석, 파괴역학, 재료거동 해석 등을 통한 목적에 맞는 방법을 적용하여 검사방법 및 합/부 판정에 이르는 초음파 검사기술을 확립하여 검사절차에 대한 표준이 향후 설정되어야 한다.The ultrasonic inspection method for the main components of the primary system of the nuclear power plant has already established the inspection method and acceptance criteria by performing the inspection according to the ASME CODE, but the applicable codes, specifications and inspection standards have not yet been established for inspection of turbine blades And it is controlled by the unilateral recommendation of the manufacturer and inspection demand. Therefore, the ultrasonic inspection for this field adopts the method that is suitable for the purpose through stress analysis, fracture mechanics, material behavior analysis, etc., and establishes the ultrasonic inspection technique that reaches the inspection method and sum / .

현재 터빈 블레이드 초음파 검사는 한 개의 블레이드 루트부에 대해서도 7개 이상의 초음파 탐촉자를 필요로 하며 사람의 손으로 직접 검사하다보니 접근지역이 제한된 검사부위에서는 작업의 안정성 및 검사결과의 신뢰성이 크게 떨어진다.At present, turbine blade ultrasonic inspection requires more than 7 ultrasonic transducers for one blade root, and when it is directly inspected by a human hand, the stability of the operation and the reliability of the inspection result are greatly degraded at the inspection area with limited access area.

특히, 기존 터빈 비파괴 검사는 숙련된 검사자라 하더라도 많은 노동력과 시간이 소요되고 있어 각국의 전력 사(社)에서는 자동검사의 필요성이 강력히 대두되고 있다. 블레이드 루트부를 비롯한 터빈 각 부분에 대한 자동 비파괴 검사를 위해서는 터빈의 해당 부위에 자동으로 구동되는 장치가 필수적이고 이를 위해서는 로봇을 이용하여 검사를 수행하고 있다. 그러나 일반적인 검사 로봇은 평면부의 구동에는 적합하나 터빈의 복잡한 기하학적 형상에는 적용할 수 가 없다.In particular, the conventional turbine nondestructive inspection requires a lot of labor and time even if it is a skilled inspector. Therefore, the necessity of automatic inspection is strongly required in electric power companies of each country. For the automatic nondestructive inspection of turbine parts including the blade root part, a device that is automatically driven at the corresponding part of the turbine is essential, and a robot is used for this purpose. However, a general inspection robot is suitable for driving the plane portion, but it can not be applied to the complex geometry of the turbine.

발전설비의 가동기간이 증가함에 따라 터빈 설비의 주요 부품 손상에 따른 잦은 사고로 인하여 발전설비의 가동중지 사례가 발생되고 있는바, 발전설비의 안전성 확보와 가동률 향상을 위하여 강제 및 불시정지의 사고예방에 상당한 관심이 집중되고 있다.As the operation period of power generation facilities has increased, frequent accidents due to major parts damage of turbine facilities have caused shutdown of power generation facilities. In order to secure the safety of power generation facilities and increase utilization rate, Has attracted considerable attention.

터빈 같은 회전 기계류는 가동-정지 작동수의 증가에 의해 더 많은 부하를 받으며 이러한 부위에서의 결함과 재료의 손상은 재료의 점진적인 열화의 원인이 되고 발전소에서 예상치 않은 문제의 원인이 될 수 있다. 기력발전소 사고는 경우에 따라서는 전력공급구역 전체의 생활 및 생산활동을 정지시키는 사태를 유발시킬 수 있으므로 사고 예방을 위한 기기의 철저한 점검과 보수는 필수적인 것이다.Rotating machinery, such as turbines, are subjected to more load by increasing the number of shutdown operations, and defects and material damage at these locations can cause gradual deterioration of the material and cause unforeseen problems at the plant. In some cases, incidents of power plant accidents can cause a situation in which the life and production activities of the entire power supply area are stopped. Therefore, it is essential to thoroughly inspect and repair equipment for accident prevention.

터빈은 고온, 고압 하에서 고속으로 회전하는 설비이므로 장시간 운전하는 동안에 블레이드, 로터 또는 디스크 부위에 취화, 응력부식, 부식피로 등의 결함발생 가능성이 높은 부품으로 알려져 왔다. 그 중 터빈 블레이드는 매우 다양한 원인에 의해 손상되고 있다. 이에 대한 비파괴검사 방법으로 블레이드를 해체한 후 육안검사(VT), 액체침투검사(PT), 자분검사(MT)가 주로 수행되고 있으나 이 경우 루트 부위의 피로균열(Fatigue crack)과 같은 미세한 결함의 검출에는 많은 어려움이 따를 뿐 아니라 블레이드 재 체결시 공기지연 및 블레이드 균형(Blade Balancing)을 고려해야 하는 등 여러 가지 문제가 대두되고 있으므로 블레이드 체결 부위에 대한 자동 비파괴검사 기술개발이 시급한 실정이며, 고신뢰도 비파괴 검사 결과평가를 하기 위하여는 사람의 손에 의한 탐촉자 이동이 아닌 기계적 장치에 의하여 터빈에 적용할 수 있는 비파괴 검사기술이 필요하다. 본 발명은 터빈의 대부분에 기하학적 형상으로 가지고 있는 슈라우드 밴드주위를 탐촉자가 이동 할 수 있도록 설계함으로써 기존 검사 속도를 크게 향상시킬 수 있도록 함을 목적으로 한다.Since the turbine is a high-speed rotating machine under high temperature and high pressure, it has been known as a component that is likely to cause defects such as brittleness, stress corrosion, and corrosion fatigue in the blade, rotor or disk during a long operation. Among them, turbine blades are damaged due to various reasons. (VT), liquid penetration test (PT), and magnetic particle inspection (MT) are mainly performed after the blade is dismantled by the nondestructive inspection method. However, in this case, a minute defect such as a fatigue crack In addition to the difficulty of detection, there are various problems such as air delay and blade balancing when blades are fastened. Therefore, it is urgent to develop automatic nondestructive inspection technology for blade joints. In order to evaluate the test results, non - destructive testing techniques that can be applied to turbines by mechanical devices rather than by human hands are needed. The present invention aims at greatly improving the existing inspection speed by designing the probe to move around the shroud band having a geometric shape in most of the turbine.

국내 터빈은 웨스팅하우스와 GE사의 제작품이 주종을 이루고 있으며, 제작사인 이들조차도 터빈 검사에 대한 자동화가 쉽게 이루어 내지 못한 상황이며, 이런 추세속에서 국내 발전소의 터빈 검사는 이렇다할 방안 내지는 향후 대책이 미흡한 실정이다.Domestic turbines are predominantly manufactured by Westinghouse and GE, and even those who are producers are not able to easily automate turbine inspection. In this trend, turbine inspection of domestic power plants is insufficient, to be.

터빈 각부품에 대한 비파괴 검사의 핵심은 발전소 계획예방 정비시 터빈 블레이드 등의 부품을 로타 및 디스크로부터 취외하지 않은 상태에서 내부 체적내에 존재하는 결함을 초음파 검사로 찾아내는게 관건이다. ASME Code에서 조차도 터빈에 대한 검사 절차서 및 방법이 명확히 제시되지 않으므로 터빈 자동 초음파 검사기술 확보가 절실히 필요하다. 기존 수동 초음파 검사의 한계성을 극복하고 고신뢰도 결점 신호평가 능력을 제고하기 위하여 터빈 검사자의 접근제한 지역까지 기계적 구동장치를 이용하여 정확한 속도제어를 통한 검사신호의 실시간 취득이 최적의 검사 요건이 된다. 본 발명의 핵심기술은 터빈 슈라우드 밴드부를 일정속도로 이동하게 하는 기계구동 장치가 터빈 비파괴검사/평가 자동화를 수행하여 설비의 안전성을 확보하는데 기술적 과제를 둔다.The key to non-destructive inspection of turbine components is to detect defects in the internal volume by ultrasonic inspection without removing parts such as turbine blades from the rotor and disk during power plant planning and maintenance. Even in the ASME Code, the inspection procedures and methods for the turbine are not clearly presented, so it is urgently necessary to secure the turbine automatic ultrasonic inspection technology. In order to overcome the limitations of conventional manual ultrasonic inspection and to enhance the capability of evaluating the high reliability fault signal, real-time acquisition of the inspection signal through the accurate speed control using the mechanical drive device is the optimum inspection requirement for the turbine tester's access restricted area. The key technology of the present invention is to provide a turbine shroud band part moving at a constant speed to automate the turbine nondestructive inspection / evaluation automation to secure safety of the equipment.

도 1은 본 발명을 터빈 슈라우드 밴드 곡률부분에 따라 설치한 설치 구성도FIG. 1 is a perspective view of a turbine shroud band curved portion according to the present invention.

도 2는 도 1의 평면도Fig. 2 is a plan view of Fig. 1

도 3은 본 발명의 실제 적용상태 측면 사진FIG. 3 is a side view of an actual application state of the present invention

도 4는 도 3의 정면 사진Figure 4 is a front view of Figure 3

도 5a-5b는 본 발명인 검사장치의 마그네틱 휠의 형태로서 다양한 슈라우드 밴드폭을 자유로이 변경하면서 부착력을 유지하게 해주는 설명도FIGS. 5A and 5B are explanatory diagrams for enabling the adhesive force to be maintained while freely changing the various shroud band widths in the form of a magnetic wheel of the inspection apparatus according to the present invention.

도 6은 본 발명이 슈라우드 곡률 반경을 원활히 적응할 수 있도록 만들어진 자유곡률 대응 및 마그네틱 바퀴 완충부분 구성도FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a free-curvature-responsive and magnetic-wheel buffer portion adapted to smoothly adapt the radius of the shroud curvature according to the present invention

도 7은 본 발명의 전 1번 바퀴와 후 1번 바퀴의 동력 전달부 구성도FIG. 7 is a diagram showing the configuration of the power transmitting portion of the first and the first rear wheel of the present invention

도 8은 기존의 수동 터빈 블레이드 루트부 초음파 검사 장면 및 주요 터빈 검사부위 사진8 is a photograph of a conventional passive turbine blade root ultrasonic inspection scene and a main turbine inspection site

〈 도면의 주요부분에 대한 부호설명 〉Description of the Related Art [0002]

10 : 고정 프레임 20 : 평기어 30 : 아이들 기어10: fixed frame 20: spur gear 30: idle gear

40 : 스프링 쇼바 50 : 방향감지 롤러 60 : 타이밍 벨트40: spring shovel 50: direction detecting roller 60: timing belt

70, 70-1, 70-2, 70-3 : 마그네틱 바퀴 80 : 엔코더70, 70-1, 70-2, 70-3: Magnetic wheel 80: Encoder

90 : 평기어 100 : 터빈 슈라우드 밴드90: Spur gears 100: Turbine shroud band

본 발명은 발전소 핵심설비중 터빈 비파괴 검사의 자동화를 추진하기 위하여 필요한 장치로서 터빈 슈라우드 밴드위를 직접 접촉하여 움직이는 4-마그네틱 휠로 된 구동장치이다. 즉 터빈 슈라우드 밴드에 부착되어 이송되면서 터빈에 대한 비파괴 검사를 수행할 수 있는 터빈 자동 비파괴 검사용 슈라우드 밴드 트레킹장치로써 종래에 터빈과 분리되어 별도 접근 장치를 이용하거나 비파괴 검사자가 직접 검사대상 부위를 접근해야하는 것을 개선하여 마그네틱 바퀴를 통한 자력을 이용하여 터빈에 설치되어 있는 슈라우드 밴드 주위를 원주방향으로 이동하면서 터빈의 축방향로부터 수직으로 부착되어 있는 터빈 블레이드 디스크, 루트부 , 터빈의 각 고정 키 웨이 등에 대한 비파괴 검사를 수행할 수 있는 탐촉자 이송장치이다.The present invention relates to a four-magnetic-wheel-drive system in which a turbine shroud band is directly contacted and moved in order to promote automation of turbine nondestructive inspection among power plant core facilities. This is a shroud band trekking device for turbine automatic nondestructive inspection which can perform nondestructive inspection on turbine while attached to turbine shroud band. It can be separated from turbine and separated from turbine or used by nondestructive tester The turbine blade disk, the root portion, and the fixed keyway of the turbine, which are attached vertically from the axial direction of the turbine while moving in the circumferential direction around the shroud band installed in the turbine by using the magnetic force through the magnetic wheel, It is a transducer transporting device that can perform nondestructive inspection for.

터빈 블레이드를 체결하여주는 슈라우드 밴드부에 이장치를 구동하여 검사 자동화를 기하고자 하는 것이다. 이 검사 시스템의 현장적용으로 검사시간 단축과 검사인력 절감, 그리고 터빈 블레이드 루트부와 같이 접근자체가 어렵고, 형상이 복잡하여 결함의 탐지 및 평가가 힘든 부분에 적용하여 검사신뢰도 및 신속성을 향상시킬 수 있으며, 접근 제한성을 극복 할 수 있다. 그러나 슈라우드 밴드부도 터빈의 제작사나 어느 단에 체결되었느냐에 따라 그 폭이 다르므로 여러 가지의 폭에 따라서도 조정이 가능하도록 와셔를 착탈식으로 구성하여 적용성을 높였으며 와셔 뭉치 양쪽끝단에는 직경이 더욱 큰 와셔를 체결하여 이 구동장치의 진직성을 높였다 또한 슈라우드 밴드 사이에는 약간의 틈이 있으므로 이로 인하여 구동장치 자체가 흔들거리거나 부착력의 감소가 일어날 수 있으므로 맨앞 휠과 제일 뒤 휠에는 쿠션을 주어 조절하였다. 동력전달 구동장치는 제한된 터빈 접근부위중 외면 슈라우드 밴드부를 타고 협소한 터빈 각 단 사이를 초음파 검사장치가 이동되도록 설계되어 있다. 터빈이 자성체이므로 검사구동장치의 4개 휠을 강력한 자석으로 만들었으며, 1차측 동력 전달 기어로부터 1:1 기어를 사용하여 2차측에 동력을 전달하도록 구성하였다. 검사 구동장치의 무게를 최대한 줄이기 위하여 알루미늄으로 구동체를 만들었으며 1차측 방향 및 속도제어의 정확성을 기하고 동작오류를 막기 위하여 엔코더(encoder)에 밀착시킬 수 있는 2차측 방향 , 속력, 이송거리 감지 롤러를 만들었다.And to automate the inspection by driving the device to the shroud band part which fastens the turbine blades. Application of this inspection system can improve the reliability and speed of inspection by applying to the part where it is difficult to detect and evaluate defects due to the difficulty of approaching itself like the root part of the turbine blade, And can overcome access restrictions. However, since the width of the shroud band is different depending on the manufacturer of the turbine or the stage of the turbine, the washer can be detachably installed to adjust various widths, thereby increasing the applicability. The diameter of each end of the washer The large washer is tightened to increase the straightness of the drive. There is also a slight gap between the shroud bands, which may cause the drive unit itself to wobble or reduce its attachment force, so the front and rear wheels are cushioned . The power transmission drive system is designed to move the ultrasonic inspection apparatus between each stage of the narrow turbine on the outer shroud band part of the limited turbine approaching area. Because the turbine is a magnetic body, the four wheels of the test drive are made of strong magnets and the power is transmitted from the primary power transmission gear to the secondary using 1: 1 gear. In order to minimize the weight of inspection drive system, aluminum was used as a driving body. In order to precisely control the primary direction and speed control and to prevent the operation error, the secondary direction, which is close to the encoder, I made a roller.

본 발명은 검사자가 직접 검사를 수행할 경우 접근의 제한성 해결과 장시간 검사시 발생할 수 있는 탐촉자의 일정위치 유지에 대한 난이성을 해결하였다. 또한 이 발명은 검사에 적용시 각 터빈의 특징에 따라 슈라우드 밴드 폭의 다양성과 슈라우드 밴드 곡률반경의 상이함으로 인한 장치의 부착능력 변동없이 자유로이 검사를 수행할 수 있는 장치로서 향후 터빈 자동화 검사에 기술에 크게 기여할 수 있도록 하는 것이다.The present invention solves the limitations of accessibility and the difficulty in maintaining a certain position of a probe that may occur in a long time test when the inspector performs a direct inspection. In addition, the present invention is a device capable of freely performing inspection without changing the attachment ability of the device due to the variation of the shroud band width and the radius of curvature of the shroud band according to the characteristic of each turbine when it is applied to the inspection, So that it can contribute greatly.

이와같은 구성의 본 발명을 첨부 도면 및 사진을 통하여 구체적으로 설명한다.The present invention having such a structure will be described in detail with reference to the accompanying drawings and photographs.

본 발명은 터빈 슈라우드 밴드(100)를 이용하여 터빈의 결함을 자동으로 검사할 수 있는 구동장치로서 초음파 탐상장치의 탐촉자(44)를 이송할 수 있는 형태다. 종래의 터빈 초음파 검사는 터빈의 루트부(45)에 검사자가 직접적으로 접근하거나 각종 기구 장치를 이용하여 터빈과 동 떨어진 위치에서 터빈에 접근하는 방법이 사용되어 왔다.The present invention is a driving device capable of automatically inspecting turbine defects using a turbine shroud band (100), and is capable of transferring a probe (44) of an ultrasonic inspection apparatus. Conventional turbine ultrasonic inspection has used a method in which the inspector directly approaches the root portion 45 of the turbine or approaches the turbine at a position remote from the turbine by using various instrument devices.

그러나 본 발명은 터빈과 떨어진 위치에서 탐촉자만 접근시키는 장치들과는 달리 직접 터빈의 슈라우드 밴드(100)주위를 움직이면서 터빈의 각 부분을 검사할 수 있는 탐촉자 이송장치이다.However, the present invention is a transducer transporting device capable of inspecting each part of the turbine while moving around the shroud band 100 of the direct turbine, unlike devices that only approach the transducer at a position away from the turbine.

도 1은 대표도로서 본 발명이 여러 형태의 곡률반경에 원활히 대응하면서 실제의 터빈 슈라우드 밴드를 직접 접촉하면서 부착되는 형태이다. 각각의 마그네틱 바퀴(70)는 최대의 부착력을 발휘 할 수 있도록 2개의 자석을 극성이 같은 부분이 정해진 내경에서 마주할 수 있도록 하여 자력의 세기를 극대화 시켰다. 도면중 10은 고정 프레임, 20은 구동력을 받는 평기어, 30은 아이들 기어, 40은 곡률반경 적응용 스프링 쇼바, 50은 벨트장력 유지 및 장치의 주행을 제어하는 방향감지 롤러, 60은 전(후)바퀴 동력전달용 타이밍 벨트, 70, 70-1, 70-2, 70-3은 전(후) 마그네틱 바퀴, 80은 엔코더, 90은 평기어, 91은 타이밍 벨트 풀리이다.FIG. 1 is a typical view of the present invention in which the actual turbine shroud band is directly contacted while being smoothly corresponding to various types of curvature radii. Each of the magnetic wheels 70 maximizes the strength of the magnetic force by allowing the two magnets to face each other at the same inner diameter so that the same polarity can exert the maximum adhesion force. In the drawings, reference numeral 10 denotes a fixed frame, 20 denotes a spur gear receiving a driving force, 30 denotes an idle gear, 40 denotes a curved radial application spring shoe, 50 denotes a belt tension maintaining and direction detecting roller for controlling the running of the apparatus, ) 70, 70-1, 70-2, and 70-3 are front (rear) magnetic wheels, 80 is an encoder, 90 is a spur gear, and 91 is a timing belt pulley.

도 2는 본 발명의 평면도를 나타내는 것으로, 중심을 따라서 터빈의 슈라우드 밴드(100)를 타고 이송할 수 있도록 4개의 마그네틱 바퀴(70)로 구성되어있다. 각각의 바퀴는 일직선으로 배치되어 있으며 각각의 마그네틱 바퀴(70)는 고정된 프레임(10)에 견고히 고정되고 동력을 전달받을 수 있는 타이밍 벨트 풀리(65)를 가지고 있다. 도면중 101, 102는 동력전달 축이다.FIG. 2 is a plan view of the present invention. It is composed of four magnetic wheels 70 so that the turbine can be transported along the center along the shroud band 100. Each of the wheels is arranged in a straight line, and each of the magnetic wheels 70 has a timing belt pulley 65 fixed to the fixed frame 10 and capable of receiving power. In the figure, 101 and 102 are power transmission axes.

도 3 및 도 4는 실제 터빈 블레이드 슈라우드 밴드부를 본 발명이 접촉하여 구동되는 상황을 보여주고 있다. 전(후) 4개의 마그네틱 바퀴(70)가 원주방향의 곡률부분을 따라 이송되면서 적절히 초음파 검사장치를 움직이도록 제작되었다. 그림에서 본 발명은 상부의 모터에 의한 동력 전달부로부터 회전력을 얻어 슈라우드 밴드위의 4개의 마그네틱 바퀴로 이어지도록 만들어졌다. 상기에서 검사장치의 이송시 이송 방향, 이송거리, 이송속력을 되먹임 제어할 수 있는 기본 정보를 제고해 주며, 특히, 도 2의 고정 프레임에 부착되는 나사를 이용하여 프레임에서 떨어지는 거리를 조정함으로 해서 타이밍 벨트의 장력을 동시에 조정해 줄 수 장치이며 원 구동 장치의 엔코더에서 방향, 거리, 속력을 인식할 수 있도록 회전방향을 바퀴의 회전방향과 반대가 되도록 구성하였다. 또한 엔코더와 부착되는 부분은 초기 기동시 발생할 수 있는 미끄럼으로 인한 잘못된 되먹임 신호 발생을 제거하기 위하여 깔쭈기를 만들어 마찰력을 증대시켰다.FIGS. 3 and 4 illustrate the actual turbine blade shroud band portion driven by the present invention. Four (4) magnetic wheels 70 were made to move the ultrasonic inspection apparatus properly as they were transported along the circumferential curvature portion. In the drawing, the present invention is constructed so as to generate torque from a power transmission part by an upper motor to lead to four magnetic wheels on a shroud band. In the above description, the basic information for controlling the feed direction, the feed distance, and the feed speed during feeding of the inspection apparatus is improved. Particularly, by adjusting the distance of falling from the frame using screws attached to the fixed frame of FIG. 2 It is a device that can adjust the tension of the timing belt at the same time, and the rotation direction is configured to be opposite to the rotation direction of the wheel so that the direction, distance, and speed can be recognized by the encoder of the original driving device. In addition, the part attached to the encoder has increased the frictional force by forming a paddle to eliminate the occurrence of a false feedback signal due to the slip that may occur during the initial start-up.

도 5a-5c는 검사장치의 마그네틱 바퀴 분해도로서 각 바퀴의 중심에서 일정 간격을 두고 완충고무(74)를 부착시켜 완충력 흡수와 바퀴가 슈라우드 밴드(100)에 부착하고 이송할 시에 발생할 수 있는 미소의 이물질을 충분히 무시하고 원할한 운동이 이루어 질 수 있도록 하였다. 또한 터빈의 크기와 형태 제작사에 따른 슈라우드 밴드 폭의 변화에 적절히 대응 할 수 있도록 마그네틱 바퀴(73)와 폭조정 와셔 (72) 사이에 폭 조정용 개구형 와셔(71)를 한쪽 개구 형태로 만들어 이 개구형 와셔의 위치를 700-1과 700-2처럼 조정함으로서 슈라우드 밴드 폭에 자유롭게 대응할 수 있도록 하였다. 또한 이 개구형 조정와셔(71)는 전면부에 단면 테이퍼를 이용하여 이송중 슈라우드 밴드를 안정적으로 자리 잡게하는 역할을 담당한다. 도면중 (700-1)은 조정전의 마그네틱 바퀴폭(L)이고 (700-3)은 조정후 축소된 바퀴폭(l)을 보여주고 있다.FIGS. 5A to 5C are explanatory views of magnetic wheels of the inspection apparatus. FIG. 5A is a magnetic wheel exploded view of the inspection apparatus. FIG. 5A is an exploded view of the magnetic wheel of the inspection apparatus. So that the exercise can be performed smoothly. In order to suitably cope with the change of the shroud band width according to the size of the turbine and the shape of the turbine, an opening washer 71 for adjusting the width is provided between the magnetic wheel 73 and the width adjusting washer 72, By adjusting the position of the spherical washer as 700-1 and 700-2, it is possible to cope freely with the shroud band width. Also, the opening-type adjusting washer 71 serves to stably locate the shroud band during transportation by using a tapered end face on the front face. In the drawing, reference numeral 700-1 denotes a magnetic wheel width L before adjustment, and reference numeral 700-3 denotes a reduced wheel width 1 after adjustment.

도 6은 본 발명의 전 1 바퀴와 후 1바퀴에 설치된 형태로서 각각의 바퀴에는 곡률반경 대응 와충용 스프링(62)이 설치되어 상하로 일정구간을 마그네틱 바퀴 (70-3)가 자유롭게 이동이 가능하다. 이를 통하여 곡률 반경이 변경되더라도 장치의 구동을 4개의 마그네틱 바퀴로 유지하면서 슈라우드 밴드에 대한 부착력을 증가시키는 역할을 한다. 그 원리는 완충용 스프링(62)이 상하의 탄성작용에 의하여 곡률이 변하더라도 축간격 유지용 링크(63)와 회전형 링크(64) 벨트풀리가 상호축간 거리 즉, 두 마그네틱 바퀴 사이의 거리를 조절해 주어 본 발명의 자중과 마그네틱 바퀴의 부착력으로 슈라우드 밴드(100)부에 밀착하도록 한다. 도면중 61은 완충장치 고정박스이다.FIG. 6 is a front view of the wheel according to the present invention. In FIG. 6, each wheel is provided with a torsion spring 62 having a radius of curvature, and the magnetic wheel 70-3 can move freely Do. Thereby increasing the adherence to the shroud band while maintaining the driving of the device with four magnetic wheels even if the radius of curvature is changed. The principle is that even if the cushioning spring 62 changes its curvature due to the upward and downward elastic action, the axial gap maintaining link 63 and the rotary link 64 belt pulley adjust the mutual axis distance, that is, the distance between two magnetic wheels So that it is brought into close contact with the shroud band 100 by the self-weight of the present invention and the adhesive force of the magnetic wheel. In the figure, reference numeral 61 denotes a shock absorber fixing box.

도 7은 본 발명의 전(후) 바퀴로의 구동력 전달은 축간격 유지용 링크(63)와 회전형 링크(64)를 통하여 본 발명의 도 1의 최전방 바퀴(70)인 바퀴로 전달되며 같은 방법으로 장치의 뒷 부분 바퀴로 전달된다. 각각의 바퀴로 동력전달은 구동부 (200)의 동력에서 도 1의 평기어(20)에서 회전방향만 바꾸어주는 아이들기어(30)를 통하여 장치의 평기어(40)으로 동력의 전달이 이루어진다. 프레임내로 전달되는 마그네틱 바퀴 간에 타이밍 벨트를 설치하고 그 중간에 벨트의 장력을 도 1의 엔코더 (80)가 조정 부착되어 이송방향, 거리, 속력값 신호를 취득한다.7 shows that the driving force transmission to the front (rear) wheel of the present invention is transmitted to the wheel which is the foremost wheel 70 of Fig. 1 of the present invention through the link 63 for maintaining the shaft spacing and the rotating link 64, In a manner that is transmitted to the rear wheels of the device. The power transmission to each wheel is transmitted from the power of the driving unit 200 to the spur gear 40 of the device through the idle gear 30 which only changes the rotating direction of the spur gear 20 of Fig. A timing belt is provided between the magnetic wheels transmitted into the frame, and the tension of the belt is adjusted by the encoder 80 of FIG. 1 in the middle thereof to obtain the conveying direction, distance, and speed value signal.

도 8은 기존의 초음파 검사방법을 나타내 주고 있는바, 탐촉자(44)를 사람의 손으로 움직이게 하도록 하여 터빈 한 대에 경우에 15,000 포인트 이상의 검사부위에 대하여 엄청난 시간과 노동력의 소모가 요구된다. 그림상의 터빈 블레이드 루트 (45)는 현재 가동중인 원자력발전소의 대표적인 모델이다. 도면중 200은 터빈 로타 디스크이다.FIG. 8 shows a conventional ultrasonic inspection method. In the case of a single turbine, the probe 44 is required to be moved by a human hand, requiring a great deal of time and labor for the inspection area of 15,000 points or more. The illustrated turbine blade root (45) is a representative model for a nuclear power plant currently in operation. In the figure, reference numeral 200 denotes a turbine rotor disk.

이와같은 본 발명은 동력전달용 기어장치(20,30,40), 슈라우드 밴드 부착용 마그네틱 바퀴(70,70-1,70-2,70-3), 속도/방향 및 이동량 감지용 엔코더 감지 롤러(50), 여러 가지 곡률반경에 대응할수 있는 완충장치(62) 및 전,후 바퀴의 일정축간 거리 유지용 링크(63,64)로 구성되어 있으며, 동력전달부는 장치의 프레임에 부착된 평기어(20,90)를 통하여 전달동력을 1:1로 직결 전달하며, 전달방향을 고려하여 중간에 아이들 기어(30)가 연결된다. 4개의 마그네틱 바퀴는 일직선으로 유지 하면서 4개의 구동 축으로부터 각기 동력을 전달받을 수 있도록 타이밍 벨트 (60) 구동 형식으로 되어 있다. 각 바퀴는 슈라우드 밴드(100) 폭에 적절하게 대응할 수 있도록 개구형 와셔(71)와 간격조정용 와셔(72)로 구성되어 밴드 폭의 변경에 따른 조정이 가능토록 발명되었으며 개구형 와셔는 회전중 슈라우드 밴드폭을 적절히 찾아가기 위하여 외경의 안쪽면이 경사지도록 가공되었다. 방향감지 롤러 (50)는 장치의 이송상태를 감지하면서 동력전달용 타이밍 벨트의 장력을 유지하여 엔코더(80)가 정확하게 이동방향 및 속도 거리를 인식할 수 있도록 설계하였다.The present invention relates to a power transmission gear device (20, 30, 40), a magnetic wheel (70, 70-1, 70-2, 70-3) for mounting a shroud band, an encoder detection roller 50, a shock absorber 62 capable of coping with various radii of curvature, and links 63, 64 for maintaining constant distances between front and rear wheels of the front and rear wheels, 20, and 90, and the idle gear 30 is connected in the middle in consideration of the transmission direction. The four magnetic wheels are driven by a timing belt 60 to receive power from four drive shafts while maintaining a straight line. Each of the wheels is constituted by an opening washer 71 and a gap adjusting washer 72 so as to be able to appropriately cope with the width of the shroud band 100, The inner surface of the outer diameter was machined to be inclined in order to appropriately search the band width. The direction detecting roller 50 is designed so that the encoder 80 can accurately recognize the moving direction and the speed distance while maintaining the tension of the power transmission timing belt while sensing the feeding state of the apparatus.

이와같은 구성의 본 발명은 여러 가지 곡률 반경에 원활히 부착할 수 있도록 앞,뒤 2개의 마그네틱 바퀴는 완충용 스프링(62) 장치를 통하여 항상 슈라우드 밴드(100)표면에 수직으로 자력을 발생시킬 수 있게되고, 앞 바퀴와 뒤 바퀴의 동력 전달은 각각의 축에서 발생된 동력을 서로 독립적으로 분리된 축(101,102)을 통하여 전달되며, 전달되는 동력은 중간 풀리(90)와 일정거리를 유지해주는 2개의 링크를 통하여 바퀴 상호간의 거리가 달라져도 적절히 대등할 수 있도록 회전형 링크(64)로 구성되어 있다. 각각의 축은 고정 프레임(10)에 독립적으로 회전운동이 가능하게 된다.In order to smoothly adhere to various radii of curvature, the two magnetic wheels of the front and the rear are able to generate magnetic force perpendicular to the surface of the shroud band 100 at all times through the buffer spring 62 device And the power transmission between the front wheel and the rear wheel is transmitted through the shafts 101 and 102 which are independently separated from each other and the transmitted power is transmitted to the two pulleys 90, And a rotatable link 64 so that even if the distance between the wheels is different through the link, the rotatable link 64 can be properly balanced. Each of the shafts can rotate independently of the fixed frame 10.

본 발명은 발전설비 주요 고속,고압, 고온 기기인 터빈 블레이드 루트부의 건전성을 평가하기 위하여 비파괴 체적검사의 일종인 초음파 검사의 자동화를 이루고자 터빈 슈라우드 밴드부위를 이송하도록 하는 것으로, 차세대 비파괴 신기술을 달성하는데 큰 견인차로 여겨진다. 기존 터빈 초음파 검사시 작업 제한 지역에 대하여 안전사고의 발생 우려가 컸고 사람의 손에 의한 탐촉자 스캐너 역할은 검사신뢰도의 주관적 판단에 좋지 않은 영향을 끼치므로 검사 신뢰도에 의문을 남겼고 많은 검사시간과 노동력이 소요되었다. 평균적으로 고압터빈 블레이드 루트부 검사시 장비 보정을 포함한 검사시간을 본 발명품을 통하여 절반으로 단축시킬 수 있으며, 검사결과의 객관성을 확보함으로써 비파괴 검사의 생명인 고 신뢰도 향상을 확보 할 수 있다. 또한 검사 데이터의 장기간 이력관리 체계화를 추진할 수 있으므로 향후 추적검사시 검사이력의 활용을 가능하게 하였다. 그러므로, 기존 수동 검사가 안고 있는 비파괴 검사의 문제점을 극복하고 본 발명품의 사용으로 자동 비파괴 검사기술을 확보함으로써 그 동안 해외 용역 검사비로 지출한 국내 발전소의 터빈 검사용역비를 크게 절감하는 효과를 기대하고 있다.The present invention is to achieve the next generation non-destructive new technology by transferring the turbine shroud band part in order to automate the ultrasonic inspection, which is a kind of non-destructive volume test, to evaluate the integrity of the root portion of the turbine blade which is a main high- It is considered a big towing. In the conventional turbine ultrasonic inspection, there was a great concern about the occurrence of safety accidents in the restricted area, and since the role of the transducer scanner by the human hand has a bad influence on the subjective judgment of the reliability of the inspection, the reliability of the inspection is questioned. . On the average, the inspection time including the equipment calibration can be shortened to half in the inspection of the root portion of the high-pressure turbine blade through the present invention, and securing the objectivity of the inspection result can secure high reliability as the life of the nondestructive inspection. In addition, since it is possible to systematize long - term history management of test data, it is possible to use test history in the follow - up test. Therefore, we overcome the problems of the nondestructive test that existed in the existing manual inspection and secure the automatic nondestructive inspection technique by using the present invention, thereby expecting the effect of greatly reducing the turbine inspection service cost of the domestic power plant spent for overseas service inspection .

Claims (4)

발전용 터빈 슈라우드 밴드(100)의 곡률반경에 적응하면서 4개의 마그네틱 바퀴(70)가 원주방향으로 구동되면서 초음파 검사장치를 검사대상 부위에 원하는 속도와 방향으로 이송하도록 구성함을 특징으로 하는 터빈 블레이드 루트부 자동 비파괴 검사용 트레킹 시스템.Wherein the four magnetic wheels (70) are driven in the circumferential direction while being adapted to the radius of curvature of the turbine shroud band (100) for power generation, so that the ultrasonic inspection apparatus is transferred to a region to be inspected at a desired speed and direction. Trekking system for automatic nondestructive inspection of root part. 제 1항에 있어서 슈라우드 밴드(100) 접촉면 폭을 조정 가능케하는 개구형 와셔(71)와 간격조정용 와셔(72)로 구성된 마그네틱 바퀴를 가짐을 특징으로 하는 터빈 블레이드 루트부 자동 비파괴 검사용 트레킹 시스템.The trekking system for a turbine blade root non-destructive inspection according to claim 1, characterized by having a magnetic wheel composed of an opening washer (71) and a gap adjusting washer (72) for adjusting the contact surface width of the shroud band (100). 제 1항에 있어서, 슈라우드 밴드(100)부 원주 곡률반경을 원활히 대응하도록 바퀴지지부에 완충용 스프링(62)을 설치하여 구성함을 특징으로 하는 터빈 블레이드 루트부 자동 비파괴 검사용 트레킹 시스템.The trekking system according to claim 1, wherein a buffer spring (62) is installed on a wheel supporting part to smoothly correspond to a circumferential radius of curvature of the shroud band (100). 제 1항에 있어서, 전(후) 바퀴로의 구동력 전달은 축간격 유지용 링크(63)와 회전형 링크(64)를 통하여 이루어짐을 특징으로 하는 터빈 블레이드 루트부 자동 비파괴 검사용 트레킹 시스템.The trekking system for the automatic nondestructive inspection of a turbine blade root according to claim 1, wherein driving force transmission to a front (rear) wheel is made through an axis interval maintaining link (63) and a rotation type link (64).
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