KR200406287Y1 - 터빈 자동 검사용 초음파 탐촉자 헤드 어셈블리 - Google Patents

Abstract

본 고안은 터빈 자동 검사용 초음파 탐촉자 헤드 어셈블리에 관한 것으로서, 원자력 또는 화력발전소에 시설되는 증기터빈의 날개 뿌리부분 및 디스크의 뿌리부분을 검사하기 위한 아암이 마련되는 터빈 자동 검사장치에 있어서, 상기 터빈 날개 뿌리부분 및 디스크를 검사하기 위한 검사부와, 상기 검사부의 이동시 안내 및 기록 역할을 하는 기록부와, 상기 기록부와 연결되고 중심은 상기 아암에 장착되는 장착부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 고안에 따르면, 원자력 또는 화력발전소의 핵연료 또는 고체, 액체 및 가스연료로부터 생성된 연소열을 이용하여 발생된 증기에너지를 기계적인 회전에너지로 변환시키는 증기터빈을 자동으로 검사할 수 있는 효과가 있다.

초음파 탐촉자 헤드 어셈블리, 검사부, 기록부, 장착부

Description

터빈 자동 검사용 초음파 탐촉자 헤드 어셈블리{The ultrasonic transducer head assembly for turbine automatic inspection}

도 1은 일반적인 발전소의 터빈 구조 및 검사대상 부위를 나타낸 도면.

도 2는 터빈 검사용 스캐너 설치 방법을 개략적으로 도시한 도면.

도 3은 본 고안의 초음파 탐촉자 헤드 어셈블리를 나타낸 정면도.

도 4는 본 고안의 초음파 탐촉자 헤드 어셈블리를 나타낸 측면도.

도 5는 본 고안의 초음파 탐촉자 헤드 어셈블리를 나타낸 평면도.

도 6 및 도 7은 본 고안을 이용하여 터빈 뿌리부분 및 디스크를 검사하는 도면을 나타낸 도면.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 초음파 탐촉자 헤드 어셈블리 10 : 검사부

11 : 베이스 플레이트 12 : 탐촉자

13 : 지지부 14 : 회전부

15 : 스프링 20 : 기록부

22 : 보조 플레이트 24 : 엔코더

26 : 바퀴 30 : 장착부

본 고안은 터빈 자동 검사용 초음파 탐촉자 헤드 어셈블리에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 원자력 또는 화력발전소의 핵연료 또는 고체, 액체 및 가스연료로부터 생성된 연소열을 이용하여 발생된 증기에너지를 기계적인 회전에너지로 변환시키는 증기터빈을 자동으로 검사할 수 있는 터빈 자동 검사용 초음판 탐촉자 헤드 어셈블리에 관한 것이다.

일반적으로 원자력발전소 또는 화력발전소에 설치된 증기터빈은 고온/고압의 증기를 축의 원주방향으로 배열된 날개에 부딪히게 하여 기계적인 회전에너지로 변환시키는 장치로서, 정상출력을 내는 경우 1초에 30회 또는 60회의 고속회전을 하도록 되어 있다.

그러나 운전 중 증기터빈의 날개가 손상되면, 발전의 중단과 함께 설비의 손상을 야기하여 막대한 비용손실은 물론 장시간에 걸쳐 보수가 이루어져야 한다는 문제가 발생된다.

한편, 증기터빈의 설계와 관련된 문제로서 공진에 의한 날개진동으로 발생되는 피로균열과는 달리 대부분의 날개 파손은 부식에 기인한 균열이 지배적이며, 이러한 균열은 또한 터빈의 날개부분 보다 터빈몸체와 날개가 고정되는 부분인 날개의 뿌리부분과 디스크에서 가장 빈번하게 발생된다.

상기와 같은 발전소의 터빈구조는, 도시된 도 1을 참조로 설명하면 터빈날개(110)가 360°배열되어 디스크(120)에 고정되면서 터빈로터(100)의 중심을 대칭으 로 약 7개의 단으로 설치되어 있으며, 상기 디스크(120)와 날개(110)는 날개의 뿌리부분(130)을 매개로 서로 연결되어 있다.

현재, 이러한 증기터빈에 대한 검사대상부위로 날개의 뿌리부분(130), 터빈 디스크(120), 터빈 날개(110) 등이 있으며, 이들 외에도 필요에 따라 검사를 추가적으로 수행할 수도 있다.

상기 부위를 검사하는 수단으로는 초음파를 이용한 수동 및 자동 비파괴검사가 사용되고 있으며, 현재까지 주로 사용중인 자동검사수단으로는 도시된 도 2와 같이 터빈을 롤러(230)에 있는 시스템 지지대(210) 위에 올려놓고, 상기 터빈 주변에 터빈로터(100)와 평행하도록 레일(220)을 설치하고, 검사장치를 이 레일(220) 위에 탑재시킨 상태에서 이동시키면서 터빈에 접촉되는 검사 아암(200)의 이동에 의해 검사 아암(200)에 부착된 초음파 탐촉자를 검사부위에 접촉시켜 검사를 수행하게 되는 것이다.

그러나 상기와 같은 종래의 검사수단은 터빈이 롤러 위에서 회전할 때 많지는 않지만 축 방향 운동이 발생되며 이에 따라 탐촉자 위치가 변경됨에 따라 정확한 검사 대상 범위를 일정하게 유지하기가 어려울 뿐만 아니라 터빈 뿌리부분 및 디스크 부분을 검사하기 위해 접근 제한성으로 인하여 각각의 검사 대상에 적합한 탐촉자 헤드를 각각 설치하여 검사하여야 함에 따라 검사시간이 증가되는 문제점이 있었다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 원자력 또는 화력발전소의 핵연료 또는 고체, 액체 및 가스연료로부터 생성된 연소열을 이용하여 발생된 증기에너지를 기계적인 회전에너지로 변환시키는 증기터빈을 자동으로 검사할 수 있는 터빈 자동 검사용 초음판 탐촉자 헤드 어셈블리를 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안은, 원자력 또는 화력발전소에 시설되는 증기터빈의 날개 뿌리부분 및 디스크의 뿌리부분을 검사하기 위한 아암이 마련되는 터빈 자동 검사장치에 있어서, 상기 터빈 날개 뿌리부분 및 디스크를 검사하기 위한 검사부와, 상기 검사부의 이동시 안내 및 기록 역할을 하는 기록부와, 상기 기록부와 연결되고 중심은 상기 아암에 장착되는 장착부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 검사부는, 홀이 중앙에 형성되는 베이스 플레이트와, 상기 베이스 플레이트 하부에 마련되고 한쪽으로는 초음파 센서가 구비되는 탐촉자와, 상기 탐촉자와 결합하고 상부에는 돌기부가 형성되어 상기 베이스 플레이트 홀을 관통하는 지지부와, 상기 돌기부와 결합하여 상기 탐촉자가 회동가능하도록 형성되는 회전부와, 상기 돌기부에 개재되되 그 위치는 상기 베이스 플레이트 저면에 마련되는 스프링을 포함하여 이루어지는 것이 효과적이다.

또한, 상기 기록부는, 상기 베이스 플레이트의 측면에 고정되는 보조 플레이트와, 상기 보조 플레이트에 고정결합되며 상기 탐촉자의 이동시 위치를 기록하는 엔코더와, 상기 엔코더와 결합하는 바퀴를 포함하여 이루어지는 것이 효과적이다.

이하, 본 고안의 구성을 첨부된 도면을 참조로 설명하면 다음과 같다.

도시된 도 3 내지 5를 참조하여 설명하면 본 고안인 터빈 자동 검사용 초음파 탐촉자 헤드 어셈블리(1)는 터빈 날개 뿌리부분(130) 및 디스크(120)를 검사하기 위한 검사부(10)와, 상기 검사부(10)의 이동시 안내 및 기록 역할을 하는 기록부(20)와, 상기 기록부(20)와 연결되고 중심은 상기 아암(200)에 장착되는 장착부(30)로 대별할 수 있다.

터빈 날개 뿌리부분(130) 및 디스크(120)를 검사하기 위한 검사부(10)는 다음과 같은 구성으로 이루어진다.

먼저, 베이스 플레이트(11)는 소정의 두께를 가지며 중앙으로는 원형 형상의 홀(11a)이 형성되며, 상기 베이스 플레이트(11)의 하부에는 초음파 센서가 구비되는 탐촉자(12)가 마련된다.

상기 탐촉자(12)는 상부에 소정구간 돌기부(13a)가 형성되고 지지부(13)와 결합하되 상기 돌기부(13a)는 상기 베이스 플레이트(11)의 홀(11a)을 관통되도록 형성된다.

상기 베이스 플레이트(11)에 돌출형성된 돌기부(13a)에는 중앙에 홀(14a)이 형성되는 회전부(14)가 장착되고 상기 중앙 홀(14a)의 둘레에는 상기 탐촉자(12)의 회동을 위한 홀(14b)이 다수 개수로 형성된다.

그리고 상기 돌기부(13a)에 개재되되 그 위치가 상기 베이스 플레이트(11) 저면에는 스프링(15)이 마련되어 상기 탐촉자(12)의 이동으로 인한 접촉 압력 변화 를 수용하게 된다.

상기 검사부(10)의 이동시 안내 및 기록 역할을 하는 기록부(20)는 상기 베이스 플레이트(11)의 양측에 마련되며 다음과 같은 구성으로 이루어진다.

상기 베이스 플레이트(11)의 측면에 고정되는 보조 플레이트(22)는 소정의 두께를 가지고 절곡형성되며 중앙으로는 홀(22a)이 형성된다.

상기 보조 플레이트(22)의 수평부(22a)의 저면에 마련되는 엔코더(24)는 상기 탐촉자(12)의 이동시 위치를 기록하게 되며 이때, 상기 보조 플레이트(22)와 엔코더(24)는 별도의 장착구(28)를 이용하여 고정설치되되 상기 장착구(28)의 소정구간 돌기부(28a)가 형성된다.

그리고 상기 장착구(28)의 돌기부(28a)에는 스프링(32)과 수용부(34) 그리고 접촉바퀴(36)가 순차적으로 체결되어 접촉압력변화를 수용하는 역할을 하게 된다.

상기 엔코더(24)와 결합하는 바퀴(26)는 상기 탐촉자(12)를 원주방향으로 이동을 안내하는 역할을 하게된다.

또한 본 고안에 이용되는 터빈 자동 검사장치의 아암(200)의 한쪽으로는 홀(220a)이 형성되어 필요에 따라서 길이를 조절하게는 되며 그 구조는 상기 아암(200)을 양단으로 불리하고 분리된 양단에 홀(200a)을 형성하여 홀(200a)의 위치를 마친 후 조임수단을 이용하여 고정시키면 된다.

상기와 같이 구성된 본 고안의 실시 예를 첨부된 도면 도 6 및 도 7 을 참조로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 초음파 센서가 구비된 탐촉자와 지지부를 결합시킨 후 상기 지지부의 돌기부를 베이스 플레이트 홀에 장착하되 상기 돌기부에는 스프링이 개재된 상태에서 장착되고 상기 베이스 플레이트의 상부에 돌출형성된 돌기부에 회전부를 장착된다.

다음으로 상기 베이스 플레이트 양측면에 기록부를 장착하게 되는데, 먼저 상기 베이스 플레이트 측면에 보조 플레이트를 고정시킨 후 바퀴와 결합되어 있는 엔코더를 장착구를 이용하여 결합한 후 상기 장착구의 상부에 스프링, 수용부 및 접촉바퀴를 순차적으로 접촉시킨다.

상기와 같이 완성된 본 고안은 도 6에 나타난 바와 같이 탐촉자의 체결 방향에 따라 초음파 진행 방향을 변화시켜 날개의 뿌리 부분을 검사하게 되며 또한, 도 7에 도시된 바와 같이 체결 방향에 초음파 진행 방향을 변화시켜 디스크를 검사할 수 있게 되는 것이다.

본 고안에 따르면, 원자력 또는 화력발전소의 핵연료 또는 고체, 액체 및 가스연료로부터 생성된 연소열을 이용하여 발생된 증기에너지를 기계적인 회전에너지로 변환시키는 증기터빈을 자동으로 검사할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 원자력 또는 화력발전소에 시설되는 증기터빈의 날개 뿌리부분 및 디스크의 뿌리부분을 검사하기 위한 아암이 마련되는 터빈 자동 검사장치에 있어서,

   상기 터빈 날개 뿌리부분 및 디스크를 검사하기 위한 검사부와;

   상기 검사부의 이동시 안내 및 기록 역할을 하는 기록부와;

   상기 기록부와 연결되고 중심은 상기 아암에 장착되는 장착부; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 터빈 자동 검사용 초음파 탐촉자 헤드 어셈블리.
2. 제 1항에 있어서, 상기 검사부는,

   홀이 중앙에 형성되는 베이스 플레이트와;

   상기 베이스 플레이트 하부에 마련되고 한쪽으로는 초음파 센서가 구비되는 탐촉자와;

   상기 탐촉자와 결합하고 상부에는 돌기부가 형성되어 상기 베이스 플레이트 홀을 관통하는 지지부와;

   상기 돌기부와 결합하여 상기 탐촉자가 회동가능하도록 형성되는 회전부와;

   상기 돌기부에 개재되되 그 위치는 상기 베이스 플레이트 저면에 마련되는 스프링; 을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 터빈 자동 검사용 초음파 탐촉자 헤드 어셈블리.
3. 제 1항에 있어서, 상기 기록부는,

   상기 베이스 플레이트의 측면에 고정되는 보조 플레이트와;

   상기 보조 플레이트에 고정결합되며 상기 탐촉자의 이동시 위치를 기록하는 엔코더와;

   상기 엔코더와 결합하는 바퀴; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 터빈 자동 검사용 초음파 탐촉자 헤드 어셈블리.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 아암의 한쪽으로는 상기 아암의 길이 조절을 위한 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 터빈 자동 검사용 초음파 탐촉자 헤드 어셈블리.

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