KR20090127966A - 터빈축의 성능시험을 위한 모의 측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 터빈축의 성능시험을 위한 모의 측정장치에 관한 것으로서, 발전소용 터빈축을 고속회전시키면서 회전속도의 증가에 따른 트립(Trip)현상의 발생을 감지하는 모의시험을 통해 실제 터빈축의 회전작동상태를 점검하고 안전성을 확보할 수 있도록 하기 위하여, 상판(14)을 가지는 소정의 프레임(10)과, 상기 상판의 하부에 설치되고 회전 동력을 발생시키는 모터(20)와, 상기 상판의 상부에 설치된 구동축(33)이 동력전달수단을 통해 모터와 연동하면서 타측으로 결합되는 축부재(1)를 작동시키기 위한 구동수단(30)과, 상기 축부재의 타측에 축방향으로 설치하여 축회전을 지지하는 지지수단(40)과, 상기 축부재의 일측에 근접 설치된 작동바(64)가 축부재의 회전수 증가에 따른 트립현상에 의해 외주연과 접촉하면서 센서(80)를 작동시켜 트립(Trip)현상의 발생을 알리는 감지수단(50)으로 구성된다.

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Description

터빈축의 성능시험을 위한 모의 측정장치{turbinroll performance test bench}

본 발명은 터빈축의 성능시험을 위한 모의 측정장치에 관한 것으로서, 보다 상세히는 발전소용 터빈축을 고속회전시키면서 회전속도의 증가에 따른 트립(Trip)현상의 발생을 감지하는 모의시험을 통해 실제 터빈축의 회전작동상태를 점검하고 안전성을 확보할 수 있도록 하는 터빈축의 성능시험을 위한 모의 측정장치에 관한 것이다.

일반적으로 원자력 발전소의 터빈은 고속으로 회전 작동하면서 발전기를 작동시켜 발전할 수 있도록 구성되어 있으며, 발전용량에 따라 차이는 있으나 주로 대형화를 통해 기기효율을 높이고 있다.

이러한 터빈의 경우, 시운전하거나 가동 중에 터빈축이 고속으로 회전함으로 고도의 정밀성을 필요로 하고 있으며, 터빈축에서 빈번하게 발생하는 트립현상을 해결하기 위해 많은 노력을 기울이고 있다.

상기의 터빈축이 고속으로 회전작동하는 과정에서 발생하는 트립현상으로 인해 터빈이 원활하게 작동하지 못함은 물론, 터빈축을 비롯한 터빈 및 발전기에 이르기까지 심한 진동과 소음을 유발하는 등 여러가지의 문제점을 유발하였다.

또한, 실제 터빈을 시운전시 트립현상이 발생하면 작동을 중단시키고 터빈축을 분해한 다음, 정비 후 다시 재설치해야 하는 등 작업시간 및 작업효율이 현저히 저하되는 결점이 있었다.

특히, 원자력 발전소의 터빈 및 터빈축의 경우, 그 크기가 막대함으로 터빈축의 분해 및 재가공은 물론 재설치하는데 많은 시간과 노력을 필요로 하고, 부대비용 등이 소요되는 등 비경제적인 문제점을 수반함으로 시급한 개선을 필요로 하고 있다.

본 발명은 상판(14)을 가지는 소정의 프레임(10)과, 상기 상판의 하부에 설치되고 회전 동력을 발생시키는 모터(20)와, 상기 상판의 상부에 설치된 구동축(33)의 일측이 상기 동력전달수단을 통해 모터와 연결되고 타측으로 결합되는 축부재(1)를 작동시키기 위한 구동수단(30)과, 상기 축부재의 타측을 축방향으로 지지하는 지지수단(40)과, 상기 축부재의 일측에 근접 설치된 작동바(64)가 축부재의 회전수 증가에 따른 편차에 의해 외주연과 접촉하면서 센서(80)를 작동시켜 트 립(Trip)현상의 발생을 알리는 감지수단(50)으로 구성됨을 특징으로 하는 터빈축의 성능시험을 위한 모의 측정장치를 제안한다.

또는 본 발명의 상기 감지수단은, 상기 축부재와 접촉하는 작동바(64)의 일측 접촉부(66)가 탄성적으로 밀착하고 있는 도그(70)를 통해 센서(80)와 연결되며, 상기 작동바의 타단부와 맞물리는 링크부재(60)가 탄성력이 작용하는 피스톤(57)에 의해 당겨지며, 피스톤과 연동하는 레버(53)가 더 구비됨을 특징으로 한다.

또는 본 발명은 상기 작동바와 맞물리도록 링크부재(60)의 단부에 단턱(62)이 형성됨을 특징으로 한다.

상기와 같은 특징으로 가지는 본 발명 터빈축의 성능시험을 위한 모의 측정장치는 축소된 터빈축을 모의시험을 통하여 고속회전시 발생하는 트립현상을 감지하고 실제 터빈축의 작동상태를 미리 측정할 수 있는 장점과, 이를 통한 터빈축의 재검토 및 설계변경하거나 결점 등을 보완하여 터빈축이 안정적으로 작동할 수 있도록 하는 효과가 있다.

또한 본 발명 터빈축의 성능시험을 위한 모의 측정장치를 통해 제한된 공간에서 안정적으로 시운전이 가능하며, 회전수가 증가하면서 트립현상의 발생 시 작동바 및 센서 등에 의해 이를 감지하여 신속히 신호함으로 보다 용이하고 정밀하게 측정할 수 있는 장점이 있다.

그리고, 본 발명은 트립현상의 발생을 센서를 통한 전기적인 신호로 전달하 거나 또는 레버의 연동을 통해 기계적으로도 작업자에게 신호할 수 있는 장점이 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 터빈축의 성능시험을 위한 모의 측정장치의 정면도이고, 도 2와 도 3은 본 발명에 따른 터빈축의 성능시험을 위한 모의 측정장치의 우측면도와 평면도이다.

도면에 따른 본 발명 터빈축의 성능시험을 위한 모의 측정장치는, 상판(14)을 가지는 소정의 프레임(10)과, 상기 상판의 하부에 설치되고 회전 동력을 발생시키는 모터(20)와, 상기 상판의 상부에 설치된 구동축(33)의 일측이 상기 동력전달수단을 통해 모터와 연결되고 타측으로 결합되는 축부재(1)를 작동시키기 위한 구동수단(30)과, 상기 축부재의 타측을 축방향으로 지지하는 지지수단(40)과, 상기 축부재의 일측에 근접 설치된 작동바(64)가 축부재의 회전수 증가에 따른 편차에 의해 외주연과 접촉하면서 센서(80)를 작동시켜 트립(Trip)현상의 발생을 알리는 감지수단(50)으로 구성된다.

바람직하게는 상기 감지수단은, 상기 축부재와 접촉하는 작동바(64)의 일측 접촉부(66)가 탄성적으로 밀착하고 있는 도그(70)를 통해 센서(80)와 연결되며, 상기 작동바의 타단부와 맞물리는 링크부재(60)가 탄성력이 작용하는 피스톤(57)에 의해 당겨지며, 피스톤과 연동하는 레버(53)가 더 구비된 구성이다.

바람직하게는, 본 발명은 상기 작동바와 맞물리도록 링크부재(60)의 단부에 단턱(62)이 형성된 구성이다.

위를 더욱 자세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 프레임(10)은 일정 높이로 상판(14)이 설치되고 구성요소들을 안정적으로 지지할 수 있도록 구성되며, 하단에 바퀴(13)를 장착하여 이동 및 고정설치가 가능하다. 상기 상판의 위로는 커버(16)를 설치하여 장치의 구성요소 및 축부재 등이 노출되지 않도록 하며, 상기 커버(16)는 축부재의 장착 및 분리를 위해 열고 닫을 수 있는 도어(17)가 구비된다.

상기 모터(20)의 회전동력은 동력전달수단에 의해 구동수단이 작동하여 축부재가 회전동작시키며, 프레임에 장치된 조절수단(25)에 의해 고정된다.

상기 모터(20)는 회전수를 점차적으로 증가시킬 수 있는 것으로 축부재의 회전수도 역시 상대적으로 증가되며, 동력전달수단(24)은 벨트 및 풀리(22,34)로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 조절수단(25)은 상판(26) 및 하판(26)의 일측이 힌지 조립되고 타측은 장력조절나사(27)를 구비하여 동력전달수단의 장력조절이 가능하며, 모터의 수평 이동 및 고정이 가능하도록 구성된다.

상기 구동수단(30)은 상판의 위에 받침대로 지지된 축하우징(32)이 설치되며, 상기 축하우징의 구동축(33)은 일측의 풀리(34)를 통해 모터와 연결되고 타측에 결합된 연결구(35)를 통해 축부재(1)의 일측이 결합된다.

상기 연결구(35)는 축부재과 플랜지로 나사체결되도록 구성한다.

상기 지지수단(40)은 구동수단의 일측에서 축부재의 타측을 지지하여 흔들리지 않도록 일정간격을 두고 설치한 것으로, 상판에 고정된 받침대의 상부에 축하우징(41)을 구성하고, 상기 축하우징의 종동축(42) 전방에 회전체(43)가 결합되고 타측에 핸들(44)이 구비된다. 상기 핸들(44)을 돌리는 방향에 따라 종동축이 전·후로 작동하면서 회전체를 축부재와 밀착시킨다.

상기 종동축(42)은 핸들의 작동에 따라 전·후로 축방향으로 작동하면서 회전체를 축부재(1)의 타측 단부와 밀착시킨 상태로 고정레버(45)에 의해 고정시켜 회전을 지지한다. 상기의 회전체(43)는 전방에 축부재의 단면과 대응하는 밀착구(43a)를 구비하여 더욱더 긴밀하게 밀착되도록 구성한다.

상기 감지수단(50)은 상판에 일측에 설치되며 구동수단과 지지수단의 사이에서 축부재의 회전을 감지한다.

도 4는 본 발명에 따른 과속도 측정장치의 주요부에 해당하는 감지수단을 부분적으로 절개하여 나타낸 정면도이다.

상기 감지수단(50)은 축부재에 따라 하나 또는 복수개로 구비되며, 상판 위에 소정의 지지프레임(52)을 구성하고, 지지프레임의 일측 레버(53)가 브라켓(55)과 힌지(54) 결합되며, 상기 레버는 피스톤 하우징(58)의 작동봉(56)과 연결된다.

상기 작동봉(56)은 피스톤(57)이 스프링(59)에 의해 탄성력이 작용하여 외측으로 당겨진 상태로 지지프레임의 내부로 연장되며, 연결바(63)를 통해 링크부재(60)와 연결된다. 그리고, 상기 링크부재는 작동바(64)와 연결되며, 상기 작동바 는 지지프레임의 상부 도그(70)를 통해 센서(80)와 연결된다.

상기 링크부재(60)는 'ㄴ'형상으로 절곡되어 중간부가 지지프레임에 힌지(67) 결합되고, 일측 단부에 단턱(62)을 형성하여 작동바의 단부가 맞물려 걸쳐진다.

상기 작동바(64)는 중간부가 지지프레임에 힌지(67a) 결합되고 타측에 축부재(1)의 외주연과 면접촉하는 접촉부(66)가 형성되며, 하부에 상기 링크부재(60)와의 접촉부가 회전반경에 대응하도록 곡면부(65)가 형성된다.

상기 지지프레임의 상부에는 도그 하우징(68)이 장착되고, 하우징에 내장된 스프링(69)의 탄성력에 의해 도그(70)의 일측 돌출바(71)가 접촉부의 상단과 밀착된다. 상기 도그(70)의 타측은 센서(80)를 지지하는 브라켓(82)이 장착된다.

상기 센서(80)는 도그의 작동을 전기적인 신호로 변환하여 별도의 제어부로 전달함으로서 축부재의 고속회전에 따른 트립현상의 발생을 신호한다.

상기 프레임(52)은 하부에 구비된 위치조절수단(85)을 통해 축부재의 형태 및 규격에 따라 전·후 또는 좌·우 수평으로 이동 및 고정이 가능하도록 상판에 설치한다.

그리고, 장치의 작동을 제어하기 위한 제어부 및 전원부 등이 구비된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 터빈축의 성능시험을 위한 모의 측정장치는 이어지는 작동상태의 설명으로 보다 용이하게 이해될 것이다.

도 4a는 본 발명의 감지수단(50)을 부분적으로 절개하여 나타낸 작동상태도이다.

상기의 도면들을 참조하면, 상기 레버(53)를 외측으로 당기면 스프링이 압축되면서 연결바가 링크부재(60)를 밀어 곡면부를 따라 아래로 구간회동시고, 단부에 도달하면 단턱(62)과 맞물리면서 정지된다. 이때 상기 작동바(64)는 접촉부가 도그를 가압하여 스프링이 압축되면서 탄성력 복원력이 작용한다.

여기서, 상기 접촉부(66)는 축부재(1)의 외주연과 소정의 간격 즉, 틈새 공차를 두고 있는데, 이는 축부재가 회전하면서 회전수가 증가함에 따라 고속에서 트립(Trip)현상이 발생 시, 유효편차 범위를 벗어날 경우 접촉부와 접촉하도록 설정한 것이다.

다음, 상기의 축부재를 회전 작동시키기 위해 모터(20)를 작동시키고 구동축이 회전하면서 점차적으로 축부재의 회전수를 증가시킨다. 이를 위해 상기 모터 및 축부재의 회전수를 제어할 수 있는 조절수단 및, 축부재의 회전수를 측정할 수 있는 측정수단을 구비하는 것이 바람직하다.

상기 축부재의 회전수가 점차적으로 증가하면서 고속으로 회전함에 따라 트립현상이 발생할 경우, 원주상의 편차가 발생되고, 이때 접촉부와의 접촉으로 작동바가 힌지 운동하면서 도그(70)를 가압하고 센서(80)에서는 이를 감지하여 전기적인 신호를 제어부로 전달하게 된다.

여기서, 상기 링크부재(60)는 하단부가 단턱으로부터 이탈됨과 동시에 상기 피스톤(57)의 작동봉에 작용하는 스프링의 탄성복원력에 의해 당겨지면서 반시계방향으로 구간회동한다. 이때 상기 레버(53)는 시계방향으로 젖혀지면서 트립현상의 발생을 기계적으로 신호하여 작업자로 하여금 알 수 있도록 한다.

이처럼, 본 발명의 터빈축의 성능시험을 위한 모의 측정장치를 통해 축부재의 고속회전시 발생하는 트립현상을 감지하고 이때의 회전수를 측정하는 시험과정을 통해 실제 터빈축에 발생할 수 있는 트립현상을 비롯한 진동, 소음 등의 여러가지 오작동을 사전에 방지할 수 있으며, 터빈이 안정적으로 작동하도록 최상의 조건을 제공할 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 터빈축의 성능시험을 위한 모의 측정장치의 정면도.

도 2와 도 3은 본 발명에 따른 터빈축의 성능시험을 위한 모의 측정장치의 우측면도와 평면도.

도 4는 본 발명에 따른 과속도 측정장치의 주요부에 해당하는 감지수단을 부분적으로 절개하여 나타낸 정면도.

도 4a는 본 발명의 감지수단(50)을 부분적으로 절개하여 나타낸 작동상태도.

Claims (3)

1. 상판(14)을 가지는 소정의 프레임(10)과;

   상기 상판의 하부에 설치되고 회전 동력을 발생시키는 모터(20)와;

   상기 상판의 상부에 설치된 구동축(33)이 동력전달수단을 통해 모터와 연동하면서 타측으로 결합되는 축부재(1)를 작동시키기 위한 구동수단(30)과;

   상기 축부재의 타측에 축방향으로 설치하여 축회전을 지지하는 지지수단(40)과;

   상기 축부재의 일측에 근접 설치된 작동바(64)가 축부재의 회전수 증가에 따른 트립현상에 의해 외주연과 접촉하면서 센서(80)를 작동시켜 트립(Trip)현상의 발생을 알리는 감지수단(50)으로 구성됨을 특징으로 하는 터빈축의 성능시험을 위한 모의 측정장치.
2. 제 1항에 있어서 상기 감지수단은,

   상기 축부재와 접촉하는 작동바(64)의 일측 접촉부(66)가 탄성적으로 밀착하고 있는 도그(70)를 통해 센서(80)와 연결되며, 상기 작동바의 타단부와 맞물리는 링크부재(60)가 탄성력이 작용하는 피스톤(57)에 의해 당겨지며, 피스톤과 연동하는 레버(53)가 더 구비됨을 특징으로 하는 터빈축의 성능시험을 위한 모의 측정장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 작동바와 맞물리도록 링크부재(60)의 단부에 단턱(62)이 형성됨을 특징으로 하는 터빈축의 성능시험을 위한 모의 측정장치.

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