KR20220088741A

KR20220088741A - 터빈 케이싱에서의 구성요소 정렬을 위한 방법 및 시스템과 관련 터빈 케이싱

Info

Publication number: KR20220088741A
Application number: KR1020227017027A
Authority: KR
Inventors: 크지스즈토프 안드제이지 코스즈작; 윌리엄 패트릭 러스취; 사무엘 나탄 메릴; 에지로 안토니 오루아가; 존 데이비드 넬메스; 저스티나 루드위카 우디오; 존 프랜시스 놀란
Original assignee: 제너럴 일렉트릭 캄파니
Priority date: 2019-10-28
Filing date: 2019-10-28
Publication date: 2022-06-28
Also published as: US11859507B2; JP2023507051A; US20240077000A1; EP4051880A1; WO2021086208A1; CN114651111A; US20220364482A1

Abstract

빈 케이싱(100) 내의 구성요소를 정렬시키기 위한 방법 및 시스템, 및 관련 터빈 케이싱이 개시된다. 톱온 위치에서, 조인트 플랜지 상의 광학 표적(140) 및 다른, 수직으로 이격된 광학 표적(148)의 위치가 측정된다. 적어도 상부 케이싱(106)을 제거한 후에, 광학 표적의 위치가 다시 측정되고, 플랜지의 상부 표면 상의 한 쌍의 기준점의 위치가 측정된다. 예측 오프셋 값이, 이들 위치에 기초하여, 톱온 위치에서의 구성요소 지지 위치에 대해 계산된다. 예측 오프셋 값은, 다수의 기준점의 삼각형 공간적 관계의 병진 및/또는 경사각에 부분적으로 기초한 수직 조정, 수평 조정, 및 수평 조인트 플랜지 표면 왜곡 조정을 포함할 수 있다. 구성요소 지지 위치는 정렬을 개선하기 위해 예측 오프셋 값만큼 조정된다.

Description

터빈 케이싱에서의 구성요소 정렬을 위한 방법 및 시스템과 관련 터빈 케이싱

본 발명은 대체적으로 터빈 시스템에 관한 것으로, 더 상세하게는, 그러한 터빈 시스템 내의 구성요소를 정렬시키기 위한 시스템 및 방법, 및 관련 터빈 케이싱에 관한 것이다.

증기 터빈(ST) 시스템 또는 가스 터빈(GT) 시스템과 같은 터빈 시스템이 매우 다양한 발전 시스템에 사용된다. 터빈은, 전형적으로, 터빈 내의 구성요소에 대한 접근을 허용하기 위해 하나 이상의 제거가능한 상부 부분(예컨대, 상부 쉘(shell) 또는 케이싱)을 사용하여 구성된다. 터빈 내의 구성요소는 다수의 고정 구성요소 및 회전 구성요소를 포함할 수 있다. 회전 구성요소는 터빈의 작동 동안 회전하는 하나 이상의 휠, 샤프트 등을 포함할 수 있다. 고정 구성요소는 터빈의 작동 동안 고정 상태로 유지되는 하나 이상의 고정 휠, 다이어프램, 지지 패드, 편향기, 케이싱 부분, 베어링 등을 포함할 수 있다. 터빈은 또한 하나 이상의 하부 부분(예컨대, 하부 쉘 또는 케이싱)을 포함할 수 있으며, 이는, 대체적으로, 다른 터빈 구성요소에 대한 지지부로서 역할을 하고, 또한, 누출을 방지하기 위해 작동 유체(예컨대, 증기 또는 연소된 연료) 경로를 밀봉하는 것을 도울 수 있다. 상부 케이싱은 하부 케이싱에 결합되어 작동 유체 경로를 생성한다.

터빈의 다양한 구성요소들 사이의 정밀한 허용오차(close tolerance)가 그의 효율에 직접 영향을 미친다. 예시를 위해, 수 톤 중량의 큰 증기 터빈은 밀리미터(mm) 단위로, 또는 1/1000 인치(밀) 단위로 측정되는, 내부 구성요소에 대한 허용오차를 가질 수 있다. 고정 구성요소 및 회전 구성요소가 서로 너무 가까우면, 작동 동안 구성요소들 사이의 마찰이 발생할 수 있다. 이러한 마찰은 정비 또는 오버홀(overhaul) 후에 터빈을 시동하는 것을 어렵게 만들고, 과도한 진동을 발생시킨다. 마찰은, 또한, 회전 구성요소와 고정 구성요소 사이의 시일을 마모시킬 수 있고, 구성요소가 마모된 후에는, 이어서, 마찰이 발생한 영역에 과도한 간극이 존재할 것이다. 고정 구성요소 및 회전 구성요소가 다른 하나로부터 너무 멀리 떨어져 있으면, 구성요소들 사이에서 작동 유체 누출이 발생하여, 터빈의 효율을 감소시킬 수 있다. 따라서, 다양한 구성요소가 정확하게 정렬되고 위치되는 것을 보장하기 위해 터빈을 정비하거나 유지보수할 때 세심한 주의가 바람직하다.

터빈 시스템의 오프라인 정비 또는 오버홀 동안, 통상적으로 "톱(top)"으로 지칭되는 상부 케이싱 또는 케이싱들을 제거함으로써, 터빈의 다양한 구성요소에 접근할 수 있다. 톱오프(top-off) 상태에서, 터빈의 고정 구성요소 및 회전 구성요소가 검사, 조정, 세정, 수리, 교체 및/또는 달리 정비될 수 있다. 하나의 유형의 검사는 터빈 작동으로 인해 다양한 구성요소가 겪는 변위의 양을 결정할 수 있다. 예를 들어, 소정 고정 구성요소는 정렬 상태가 시프트되었을 수 있다. 이어서, 오정렬되었던 구성요소는 이러한 검사의 일부로서 재정렬될 수 있다. 정비 또는 오버홀의 완료 시에, 상부 케이싱(들)이 교체될 수 있고, 터빈이 작동 상태로 복귀될 수 있다. 불행하게도, 톱(들)이 하부 케이싱 상에 다시 배치될 때, 정렬 문제가 통상적으로 발생한다. 상부 케이싱(들)은 중량이 1 톤 이상일 수 있고, 이들 상부 케이싱(들)을 터빈 상에 배치하는 것은 이전에 정렬된 구성요소들 사이의 추가의 양의 변위 또는 왜곡을 야기할 수 있다. 그러한 변위는 전반적으로 본 명세서에서 '톱온(top-on) 변위'로 지칭될 수 있다. 예를 들어, 하부 케이싱은 톱오프 조건에 있을 때 지지점들 사이에서 위로 튀하거나(spring) 휘어지거나 처질 수 있고, 하부 케이싱에 연결된 하나 이상의 고정 구성요소, 예를 들어 다이어프램 부분은 시프트될 수 있다. 구성요소들이 톱오프 상태에서 정렬되는 경우, 그들은 톱이 위에 다시 배치될 때 시프트될 수 있고, 실제로, 정렬 상태로부터 벗어나서 시프트될 수 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 톱온/톱오프 정렬 절차를 수행하는 것이 종래의 관행이다. 이러한 절차에서, 상부 케이싱(들)이 먼저 제거되고, 필요에 따라, 다양한 구성요소가 제거 및 정비된다. 이들 구성요소가 제거된 후에, 상부 케이싱(들)이 교체되고, 결합 케이싱 내의 다양한 구성요소 지지 위치가 유닛의 중심선에 대해 수직 및 횡방향 둘 모두로 위치에 대해 측정된다. 이어서, 상부 케이싱(들)이 또 다시 제거되고, 톱오프 라인이 측정된다. 톱오프 라인은 상부 케이싱(들) 및/또는 구성요소가 제거된 상태에서 내부 구성요소의 횡방향 위치 및 수직 위치를 측정한다. 이어서, 이들 측정치는 비교되어, 톱오프 조건에 있을 때의 내부 구성요소에 대한 이상적인 위치를 결정한다. 이어서, 상부 케이싱(들)이 제거된 상태에서, 구성요소 지지 위치가 톱온 변위를 고려하도록 조정된다. 예를 들어, 다이어프램 부분이 안착되는 시트(seat)가, 다이어프램의 중심이 로터 축과 정렬되는 것을 보장하도록 조정될 수 있다. 톱이 위에 다시 배치될 때, 이어서, 구성요소는 정렬 상태로 시프트될 것으로 예상된다. 예를 들어, 톱온 및 톱오프 측정치들의 세트는, 톱이 위에 배치될 때, 특정 구성요소가 0.25 밀리미터(mm)만큼 상향으로 시프트된다는 것을 보여줄 수 있다. 이러한 구성요소는, 톱오프 조건에서, 이러한 상승을 고려하여 0.25 mm만큼 낮게 정렬될 수 있다.

위에서 설명된 톱온/톱오프 절차는 다양한 터빈 구성요소가 정비의 완료 시에 최적의 정렬 상태에 있는 것을 보장하는 데 도움이 된다. 그러나, 톱온/톱오프 절차는 매우 많은 시간이 걸린다. 다양한 측정을 수행하고 상부 케이싱(들)을 두 번 제거 및 교체하는 데 많은 시간이 필요하여, 인력투입 시간(personnel time)에 대한 더 높은 비용, 및 터빈이 오프라인 상태임으로 인한 더 많은 양의 수익 손실을 초래한다. 이러한 프로세스는, 로터 및/또는 다른 내부 구성요소 없이 조립될 때, 상부 케이싱 및 로터와 연관된 내부 구성요소들, 예컨대 다이어프램들 및 캐리어들 중 일부가 존재하지 않으므로, 전체 터빈 케이싱이 톱온 조건을 완전히 나타내지는 않기 때문에, 추가로 복잡해질 수 있다. 따라서, 현재 프로세스는 부정확할 수 있다. 결과적으로, 정렬 프로세스가 반복될 필요가 있을 수 있으며, 이는 비용을 증가시킨다. 이들 문제를 해결하기 위한 하나의 접근법은 톱오프 상황에서 우측 및 좌측 구성요소 지지부 및/또는 내부 쉘 변위를 측정하고, 구성요소의 조정을 위해 측정된 변위의 백분율인 예측 수직 및/또는 횡방향 오프셋 값들을 계산한다. 이러한 접근법은 반복 조립을 제거하지만, 그는 완전한 톱온 상황을 고려하지 않고, 부정확할 수 있다.

본 발명의 제1 태양은, 로터 축을 갖는 로터를 집합적으로 둘러싸도록 구성되는 상부 케이싱 및 하부 케이싱을 포함하는 터빈 케이싱 내의 구성요소를 정렬시키는 방법으로서, 로터 축을 따른 적어도 하나의 1차 축방향 위치에 대해 그리고 각각의 1차 축방향 위치에서의 터빈 케이싱의 일 측부 또는 양 측부에서: 톱온 위치에서 상부 케이싱이 하부 케이싱에 결합된 상태에서, 하부 케이싱의 수평 조인트(HJ) 플랜지의 외부 표면에 결합된 제1 광학 표적에서의 제1 기준점의 제1 위치, 및 하부 케이싱의 HJ 플랜지의 외부 표면에 결합되고 제1 광학 표적으로부터 수직으로 이격된 제2 광학 표적에서의 제2 기준점의 제2 위치를 측정하는 단계; 톱오프 위치에서 적어도 상부 케이싱이 하부 케이싱으로부터 제거된 상태에서, 제1 광학 표적에서의 제1 기준점의 제3 위치, 제2 광학 표적에서의 제2 기준점의 제4 위치, 하부 케이싱의 수평 조인트(HJ) 플랜지의 상부 표면 상의 제3 기준점의 제5 위치 - 제3 기준점은 각각의 1차 축방향 위치에서 하부 케이싱 내의 구성요소의 구성요소 지지 위치와 알려진 공간적 관계를 가짐 -, 및 하부 케이싱의 HJ 플랜지의 상부 표면 상의 제4 기준점의 제6 위치 - 제4 기준점은 하부 케이싱의 HJ 플랜지의 상부 표면 상의 제3 기준점으로부터 이격됨 - 를 측정하는 단계; 적어도 하부 케이싱의 제1, 제2, 제3, 제4, 제5 및 제6 위치들 및 내부 반경에 기초하여, 톱온 위치에서의 구성요소 지지 위치에 대한 예측 오프셋 값을 계산하는 단계; 및 터빈 케이싱 내의 구성요소 지지 위치를 예측 오프셋 값만큼 조정하는 단계 - 구성요소 지지 위치에 위치된 구성요소의 정렬이 톱온 위치로 상부 케이싱을 교체할 시에 로터 축에 대해 개선됨 - 를 포함하는, 방법을 제공한다.

본 발명의 제2 태양은, 로터 축을 갖는 로터를 집합적으로 둘러싸도록 구성되는 상부 케이싱 및 하부 케이싱을 포함하는 터빈 케이싱 내의 구성요소를 정렬시키기 위한 시스템으로서, 측정 모듈 - 측정 모듈은: 로터 축을 따른 적어도 하나의 1차 축방향 위치에 대해 그리고 각각의 1차 축방향 위치에서의 터빈 케이싱의 일 측부 또는 양 측부에서: 톱온 위치에서 상부 케이싱이 하부 케이싱에 결합된 상태에서, 하부 케이싱의 수평 조인트(HJ) 플랜지의 외부 표면에 결합된 제1 광학 표적에서의 제1 기준점의 제1 위치, 및 하부 케이싱의 HJ 플랜지의 외부 표면에 결합되고 제1 광학 표적으로부터 수직으로 이격된 제2 광학 표적에서의 제2 기준점의 제2 위치의 측정치를 수신하도록; 그리고 톱오프 위치에서 적어도 상부 케이싱이 하부 케이싱으로부터 제거된 상태에서, 제1 광학 표적에서의 제1 기준점의 제3 위치, 제2 광학 표적에서의 제2 기준점의 제4 위치, 하부 케이싱의 수평 조인트(HJ) 플랜지의 상부 표면 상의 제3 기준점의 제5 위치로서, 제3 기준점은 각각의 1차 축방향 위치에서 하부 케이싱 내의 구성요소의 구성요소 지지 위치와 알려진 공간적 관계를 갖는, 상기 제5 위치, 및 하부 케이싱의 HJ 플랜지의 상부 표면 상의 제4 기준점의 제6 위치로서, 제4 기준점은 하부 케이싱의 HJ 플랜지의 상부 표면 상의 제3 기준점으로부터 이격되는, 상기 제6 위치의 측정치를 수신하도록 구성됨 -; 및 계산 모듈 - 계산 모듈은: 적어도 하부 케이싱의 제1, 제2, 제3, 제4, 제5 및 제6 위치들 및 내부 반경에 기초하여, 톱온 위치에서의 구성요소 지지 위치에 대한 예측 오프셋 값을 계산하도록, 그리고 예측 오프셋 값에 기초하여 적어도 하나의 1차 축방향 위치에서의 터빈 케이싱 내의 구성요소 지지 위치에 대한 조정을 나타내도록 구성됨 - 을 포함하는, 시스템을 제공한다.

제3 태양은, 터빈 케이싱으로서, 상부 수평 조인트(HJ) 플랜지를 갖는 상부 케이싱; 하부 수평 조인트(HJ) 플랜지를 갖는 하부 케이싱 - 상부 케이싱 및 하부 케이싱은 터빈 로터 및 터빈 로터에 결합된 복수의 터빈 블레이드를 집합적으로 둘러싸도록 구성됨 -; 및 복수의 제1 광학 표적 - 각각의 제1 광학 표적은 하부 케이싱의 하부 HJ 플랜지의 반경방향 지향 외부 표면을 따라 연장되는 복수의 축방향 위치들 중 하나에 위치됨 - 을 포함하는, 터빈 케이싱을 포함한다.

본 발명의 예시적인 태양은 본 명세서에 설명되는 문제 및/또는 논의되지 않은 다른 문제를 해결하기 위해 설계된다.

본 발명의 이들 및 다른 특징부는 본 발명의 다양한 실시예를 도시하는 첨부 도면과 함께 취해진 본 발명의 다양한 태양들의 하기의 상세한 설명으로부터 더욱 용이하게 이해될 것이다.
도 1은 상부 케이싱이 제거된 상태의 증기 터빈의 부분 절결 사시도를 도시한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른, 터빈 케이싱의 측면도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른, 톱오프 위치에 있는 하부 케이싱 내의 구성요소 지지 위치의 상부에서 본 도면을 도시한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른, 톱오프 위치에서 하부 케이싱 내의 구성요소 지지 위치에 있는 구성요소의 부분 단면도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른, 톱오프 위치에 있는 터빈 케이싱의 수평 조인트(HJ) 플랜지의 제1 시나리오의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른, 톱오프 위치에 있는 터빈 케이싱의 HJ 플랜지의 제2 시나리오의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른, 톱오프 위치에 있는 터빈 케이싱의 HJ 플랜지의 제3 시나리오의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른, 톱오프 위치에 있는 터빈 케이싱의 HJ 플랜지의 제4 시나리오의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른, 톱오프 위치에 있는 터빈 케이싱의 HJ 플랜지의 제5 시나리오의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른, 톱오프 위치에 있는 터빈 케이싱의 HJ 플랜지의 제6 시나리오의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른, 톱오프 위치에 있는 터빈 케이싱의 HJ 플랜지의 제7 시나리오의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른, 정렬 시스템을 위한 환경의 블록도를 도시한다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 방법의 흐름도를 도시한다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른, 톱오프 위치에 있는 하부 케이싱의 사시도를 도시한다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른, 1차 축방향 위치에서 톱온 위치에 있는 터빈 케이싱의 HJ 플랜지의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른, 1차 축방향 위치에서 톱오프 위치에 있는 터빈 케이싱의 HJ 플랜지의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 17은 본 발명의 실시예에 따른, 가능한 조정이 예시된 상태의, 1차 축방향 위치에 있는 터빈 케이싱의 하부 HJ 플랜지의 확대 개략 단면도를 도시한다.
도 18은 본 발명의 실시예에 따른, 1차 축방향 위치에서 톱오프 위치에 있는 그리고 삼각형 공간적 관계가 그 상에 병진된 상태의 터빈 케이싱의 하부 HJ 플랜지의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 19는 본 발명의 실시예에 따른, 수평 조정을 계산하기 위한 HJ 플랜지의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 20은 본 발명의 실시예에 따른, 표면 왜곡을 식별하기 위해 표면 기준선과 중첩된 HJ 플랜지의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 21은 본 발명의 실시예에 따른, 도 20의 기준선들 사이의 각도 관계를 확립하는 개략적인 단면도를 도시한다.
도 22는 본 발명의 실시예에 따른, 톱오프 위치에서 2차 축방향 위치에 있는 터빈 케이싱의 HJ 플랜지의 개략적인 단면도를 도시한다.
본 발명의 도면은 축척대로 그려진 것이 아님에 유의한다. 도면은 본 발명의 전형적인 태양만을 도시하도록 의도되고, 따라서 본 발명의 범주를 제한하는 것으로 간주되어서는 안된다. 도면에서, 동일한 도면 부호는 도면들 사이의 동일한 요소를 나타낸다.

초기 사항으로서, 본 발명을 명확하게 설명하기 위해, 터빈 시스템 내의 관련 기계 구성요소를 언급하고 설명할 때 소정 용어를 선택하는 것이 필요할 것이다. 이를 행할 때, 가능하다면, 통상의 산업 용어가 사용될 것이고 그의 허용된 의미와 일치하는 방식으로 채용될 것이다. 달리 언급되지 않는 한, 그러한 용어에는 본 출원의 문맥 및 첨부된 청구범위의 범주와 일치하는 넓은 해석이 주어져야 한다. 당업자는 종종 특정 구성요소가 몇몇 상이한 또는 중복되는 용어를 사용하여 지칭될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 단일 부품인 것으로 본 명세서에 설명될 수 있는 것은 다른 문맥에서 다수의 구성요소들로 이루어진 것으로 포함할 수 있고 참조될 수 있다. 대안적으로, 다수의 구성요소를 포함하는 것으로 본 명세서에 설명될 수 있는 것은 다른 곳에서는 단일 부품으로 지칭될 수 있다.

더욱이, 몇몇 설명 용어가 본 명세서에서 규칙적으로 사용될 수 있고, 이 섹션의 시작 시 이들 용어를 정의하는 것이 도움이 될 것이다. 달리 언급되지 않는 한, 이러한 용어 및 이들의 정의는 하기와 같다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "하류" 및 "상류"는 터빈 시스템을 통한 작동 유체와 같은 유체의 유동, 또는, 예를 들어, 연소기를 통한 공기 또는 터빈 시스템의 구성요소 시스템들 중 하나를 통한 냉각제의 유동에 대한 방향을 나타내는 용어이다. 용어 "하류"는 유체의 유동의 방향에 대응하고, 용어 "상류"는 그 유동에 반대되는 방향을 지칭한다. 어떠한 추가의 한정 없는 용어 "전방" 및 "후방"은 방향을 지칭하는데, 이때 "전방"은 엔진의 전방 또는 압축기 단부를 지칭하고, "후방"은 엔진의 후방 또는 터빈 단부를 지칭한다. 중심축에 관련하여 상이한 반경방향 위치들에 있는 부품들을 설명하는 것이 종종 요구된다. 용어 "반경방향"은 축에 수직인 이동 또는 위치를 지칭한다. 이와 같은 경우에, 제1 구성요소가 제2 구성요소보다 축에 더 가깝게 존재하는 경우, 제1 구성요소가 제2 구성요소의 "반경방향 내향" 또는 "내측"에 있다고 본 명세서에서 언급될 것이다. 반면에, 제1 구성요소가 제2 구성요소보다 축으로부터 더 멀리 존재하는 경우, 제1 구성요소가 제2 구성요소의 "반경방향 외향" 또는 "외측"에 있다고 본 명세서에서 언급될 수 있다. 용어 "축방향"은 축, 예컨대 터빈 로터 축에 평행한 이동 또는 위치를 지칭한다. 마지막으로, 용어 "원주방향"은 축을 중심으로 하는 이동 또는 위치를 지칭한다. 그러한 용어가 터빈의 중심축에 관하여 적용될 수 있다는 것이 이해될 것이다.

더욱이, 몇몇 설명 용어들이 이하에서 설명되는 바와 같이 본 명세서에서 규칙적으로 사용될 수 있다. 용어 "제1", "제2", 및 "제3"은 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위해 상호교환가능하게 사용될 수 있으며, 개별 구성요소의 위치 또는 중요성을 나타내려는 의도는 아니다.

본 명세서에 사용되는 용어는 단지 특정 실시예를 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 의도는 아니다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 단수 형태("a", "an" 및 "the")는 문맥상 명백히 달리 지시하지 않는 한 복수의 형태를 또한 포함하는 것으로 의도된다. 본 명세서에 사용될 때, 용어 "포함한다" 및/또는 "포함하는"은 언급된 특징부, 완전체(integer), 단계, 작동, 요소, 및/또는 구성요소의 존재를 명시하지만, 하나 이상의 다른 특징부, 완전체, 단계, 작동, 요소, 구성요소, 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 부가를 배제하지 않는 것을 추가로 이해할 것이다. "선택적인" 또는 "선택적으로"는 후속적으로 서술되는 사건 또는 상황이 발생하거나 발생하지 않을 수 있다는 것을, 그리고 설명이 사건이 발생하는 경우 및 그렇지 않은 경우를 포함한다는 것을 의미한다.

요소 또는 층이 다른 요소 또는 층 "상에" 있는, 그에 "맞물리는", 그로부터 "맞물림해제되는", 그에 "연결되는", 또는 그에 "결합되는" 것으로 언급되는 경우, 그것은 직접적으로 다른 요소 또는 층 상에 있을 수 있거나, 그에 맞물릴 수 있거나, 그에 연결될 수 있거나, 그에 결합될 수 있거나, 또는 개재되는 요소 또는 층이 존재할 수 있다. 대조적으로, 요소가 다른 요소 또는 층 "상에 직접" 있는, 그"에 직접 맞물리는", 그"에 직접 연결되는", 또는 그"에 직접 결합되는" 것으로 언급될 때, 개재되는 요소 또는 층이 존재하지 않을 수 있다. 요소들 사이의 관계를 설명하기 위해 사용되는 다른 단어는 유사한 형태(예를 들어, "사이에" 대 "사이에 직접적으로", "인접한" 대 "직접 인접한", 등)로 해석되어야 한다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "및/또는"은, 연관된 열거된 항목들 중 하나 이상의 항목의 임의의 그리고 모든 조합을 포함한다.

위에 나타낸 바와 같이, 본 발명은 터빈 케이싱 내의 구성요소를 정렬시키기 위한 방법 및 시스템, 및 관련 터빈 케이싱을 제공한다. 톱온 위치에서, 하부 케이싱의 수평 조인트(HJ) 플랜지 상의 광학 표적 및 다른, 수직으로 이격된 광학 표적의 위치가 하나 이상의 1차 축방향 위치에서 측정된다. 적어도 상부 케이싱을 제거한 후에, 광학 표적의 위치가 다시 측정되고, HJ 플랜지의 상부 표면 상의 한 쌍의 기준점의 위치가 측정된다. 예측 오프셋 값이, 적어도 측정된 위치에 기초하여, 톱온 위치에서의 구성요소 지지 위치에 대해 계산된다. 예측 오프셋 값은 다수의 계산된 조정을 포함할 수 있다. 일례에서, 하부 케이싱의 경사각 및 하부 케이싱의 회전각이 계산될 수 있고, 둘 모두에 기초하여 수직 조정이 이루어질 수 있다. 다른 예에서, 톱온 위치로부터 톱오프 위치로의 하부 케이싱의 수평 시프트에 기초하여 수평 조정이 계산될 수 있다. 다른 예에서, HJ 플랜지 표면 왜곡이, HJ 플랜지 표면의 기준선을 중첩시키고, 표면 왜곡에 기초한 보정을 포함하는 예측 오프셋 값으로 표면의 정합의 내부 또는 외부 위치에서 임의의 갭을 식별함으로써, 식별될 수 있다. 유사한 예측 오프셋 값이 하나의 광학 표적만을 포함하는 다른 2차 축방향 위치에 대해 계산될 수 있다. 어떤 경우에도, 다양한 축방향 위치에서의 구성요소 지지 위치는 각각의 축방향 위치에서의 정렬을 개선하기 위해 예측 오프셋 값에 의해 조정될 수 있다. 본 방법 및 시스템은 필요한 리프팅(lifting)을 감소시키고, 사실상 모든 정렬 문제를 해결할 수 있다.

A. 터빈 시스템 및 터빈 케이싱

도면을 참조하면, 도 1은 증기 터빈(ST) 시스템(10) 형태의 예시적인 터빈 시스템의 부분 절결 사시도를 도시한다. ST 시스템(10)은, 터빈 로터(14) 및 복수의 축방향으로 이격된 로터 휠(18)을 포함하는 로터(12)를 포함한다. 터빈 로터(14)는 로터 축(A)을 갖는다. 복수의 회전 터빈 블레이드(20)가 각각의 로터 휠(18)에 기계적으로 결합된다. 더 구체적으로, 터빈 블레이드(20)는 각각의 로터 휠(18) 주위로 원주방향으로 연장되는 열로 배열된다. 복수의 고정 베인(vane)(22)이 터빈 로터(14) 주위로 원주방향으로 연장되고, 베인은 터빈 블레이드들(20)의 인접한 열들 사이에 축방향으로 위치된다. 고정 베인(22)은 터빈 블레이드(20)와 협력하여, 스테이지를 형성하고, ST 시스템(10)을 통한 증기 유동 경로의 일부분을 한정한다. 본 발명의 일 실시예에서, 도 1에 도시된 바와 같이, ST 시스템(10)은 5개의 스테이지를 포함한다. 5개의 스테이지는 L0, L1, L2, L3 및 L4로 지칭된다. 스테이지 L4는 제1 스테이지이고, 5개의 스테이지 중 (반경 방향으로) 가장 작다. 스테이지 L3는 제2 스테이지이고, 축 방향으로 그 다음 스테이지이다. 스테이지 L2는 제3 스테이지이고, 5개의 스테이지 중 중간에 도시되어 있다. 스테이지 L1은 제4 및 끝에서 두 번째 스테이지이다. 스테이지 L0는 마지막 스테이지이고, (반경 방향으로) 가장 크다. 5개의 스테이지가 단지 일례로서 도시되어 있고, 각각의 터빈 시스템이 5개 초과 또는 미만의 스테이지를 가질 수 있다는 것이 이해될 것이다. 또한, 본 명세서에서 설명되는 바와 같이, 본 발명의 교시 내용은 다중 스테이지 터빈을 필요로 하지 않는다.

작동 시에, 작동 유체, 여기서는 증기(24)가 ST 시스템(10)의 입구(26)에 진입하고, 고정 베인(22)을 통해 채널링된다(channeled). 베인(22)은 증기(24)를 터빈 블레이드(20)에 대항하여 하류로 지향시킨다. 증기(24)는 나머지 스테이지를 통과하여, 터빈 로터(14)가 회전하게 하는 힘을 터빈 블레이드(20)에 부여한다. ST 시스템(10)의 적어도 일 단부는 로터(12)로부터 멀리 축방향으로 연장될 수 있고, 발전기 및/또는 다른 터빈과 같은, 그러나 이로 제한되지 않는, 부하 또는 기계(도시되지 않음)에 부착될 수 있다.

본 발명의 실시예가 ST 시스템(10)과 관련하여 설명될 것이지만, 본 발명의 교시가 구성요소 정렬을 필요로 하는 고중량 정합 케이싱 또는 부품을 갖는 다양한 터빈 시스템 및/또는 다른 산업용 기계에 적용가능하다는 것이 쉽게 이해될 것이다.

도 2의 측면 사시도에 도시된 바와 같이, ST 시스템(10)은, 하부 수평 조인트(HJ) 플랜지(104)를 갖는 하부 케이싱(102), 및 상부 수평 조인트(HJ) 플랜지(108)를 갖는 상부 케이싱(106)을 포함하는 터빈 케이싱(100)을 포함할 수 있다. (도 2는 임의의 단열재 및 그의 배관의 많은 부분이 제거된 상태의 ST 시스템(10)을 도시한다는 것에 유의한다.) 하부 및 상부 케이싱들(102, 106)은, 각각, 터빈 로터(14)를 집합적으로 둘러싸는 임의의 정도의 360° 케이싱을 나타낼 수 있다. 즉, 상부 케이싱(들)(106) 및 하부 케이싱(들)(102)은 터빈 로터(14)(도 1) 및 터빈 로터에 결합된 터빈 블레이드(20)(도 1)를 둘러싸도록 집합적으로 구성된다. 본 발명은 단일 상부 케이싱(106) 및 단일 하부 케이싱(102)과 관련하여 설명될 것이며, 본 교시가 많은 상부 케이싱 및/또는 하부 케이싱을 갖는 터빈 시스템에 적용가능하다는 것이 당업자에 의해 인식될 것이다. 어떤 경우에도, 상부 케이싱(106) 및 하부 케이싱(102)은 터빈 로터(14) 및 터빈 로터(14)에 결합된 터빈 블레이드(20)를 집합적으로 둘러싸도록 구성된다. 상부 케이싱(106) 및 하부 케이싱(102)은, 예를 들어 체결구에 의해, 각각의 HJ 플랜지(104, 108)에서 부착될 수 있다. HJ 플랜지(104, 108)는 케이싱(102, 106)의 둥근 부분으로부터 반경방향 외향으로 연장되어 연결 플랜지를 생성한다. "수평 조인트" 플랜지로 명명되지만, 당업계에서 이해되는 바와 같이, HJ 플랜지(104, 108)는 수평으로부터 벗어날 수 있다. 각각의 케이싱(102, 106)은 본 발명의 실시예에 따른 작동을 위해 사용되는 내부 반경(IR)(도 4)을 갖는다. 내부 반경(IR)은 예측 오프셋 값이 계산되는 것에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 내부 반경(IR)은 로터 축(A)으로부터 각각의 케이싱(102, 106)의 내부 표면까지, 로터 축(A)으로부터 구성요소(120)의 외부 표면까지, 또는 로터 축으로부터 관련 구성요소 지지 위치(124)의 일부 부분까지일 수 있다.

전형적으로, 상부 케이싱(106)은 유지보수 동안 제거되어, ST 시스템(10)의 터빈 로터(14) 및 내부 구성요소를 노출시킨다. 상부 케이싱(106)은, 임의의 단열재 및 외부 배관(도시되지 않음)을 제거하고, 하부 케이싱(102)에 대한 체결구를 제거하며, 그를 크레인, 예컨대 고중량 리프트 크레인으로 멀리 들어올림으로써, 제거될 수 있다. 이어서, 하부 케이싱(102) 내의 구성요소가 정비될 수 있다. 많은 경우에, 구성요소는 또한 제거, 정비 및 교체되어, 재사용 전에 케이싱(102, 106)에 대한 그의 정렬을 필요로 할 수 있다. 상부 케이싱(106)의 교체 시 정렬을 필요로 할 수 있는 구성요소는, 예를 들어, 다이어프램 부분(112)(도 1), 내부 케이싱 부분(114)(도 1) 및 하나 이상의 고정 노즐 부분(116)(도 1)을 포함할 수 있다. 구성요소의 이전 목록은 포괄적이지 않고, 매우 다양한 구성요소가 정렬을 필요로 할 수 있다는 것이 이해된다.

도 3은 다이어프램(122) 형태의 예시적인 구성요소(120)의 톱오프 위치에서의 상부에서 본 도면을 도시한다. 도 3은 내부에 다이어프램(122)을 갖는 점유된 다이어프램 지지 위치(124O); 및 각각의 다이어프램이 없는 구성요소(다이어프램) 지지 위치(124E)를 도시한다. 도 4는 하부 케이싱(102)의 일 측부에서 구성요소 지지 위치(124)에 있는 예시적인 다이어프램(122)(투명하게 도시됨)의 부분 단면도를 도시한다. 이해되는 바와 같이, 임의의 수의 다이어프램(122)이 케이싱(102, 106) 내에서 축방향으로 이격되고, 터빈 블레이드(20)(도 1)와 상호작용하도록 각각의 케이싱(102, 106)의 내부 반경 내에서 연장된다. 하부 케이싱(102) 및 상부 케이싱(106)(도시되지 않음)의 다이어프램(122)은 그들의 각각의 원주방향 단부(132)(도 4)에서 정합되어, 터빈 블레이드(20)(도 1)와 함께 작동 유체 경로를 생성한다. 예시된 바와 같이, 각각의 다이어프램(122)은, 그의 원주방향 단부(132)(도 4)에서, 구성요소 지지 위치(124)에 의해 지지되는 연장부(126)를 갖는다. 도시된 예에서, 구성요소 지지 위치(124)는 레지(ledge)(130)(도 4만)에 체결되는 심(shim)(128)을 포함할 수 있다. 더 상세하게는, 구성요소 지지 위치(124)는 하부 케이싱(102)의 내부 반경 상의 레지(130)(도 4만)를 포함할 수 있고, 심(128)은 그 상에 위치되어 다이어프램(122)의 연장부(126)를 지지할 수 있다. 심(128) 및/또는 레지(130)는, 예컨대 ST 시스템(10)(도 1)의 정비 후에, 터빈 케이싱(100)에 대해 다이어프램(122)을 정렬시키도록 조정될 수 있다. 예를 들어, 심(128)은 구성요소(120)의 수직 높이를 조정하기 위해, 즉 다이어프램(122)을 상승 또는 하강시키기 위해 레지(130)에 대한 그의 높이를 증가 또는 감소시킴으로써 조정될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 심(128)은 그의 상부 표면(136)의 각도(α)를 변화시키도록 조정될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 에지(130)는 심(128)과 유사하게 조정될 수 있다. 구성요소(120)가 다이어프램(122)으로서 본 명세서에서 예시되고 설명되었지만, 본 발명의 교시가 터빈 케이싱(100) 내의 매우 다양한 대안적인 구성요소(120)에 적용가능하다는 것이 이해된다. 예를 들어, 언급된 바와 같이, 구성요소(120)는 (다이어프램(122)의) 다이어프램 부분(112)(도 1), 내부 케이싱 부분(114)(도 1) 및 하나 이상의 고정 노즐 부분(116)(도 1) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 추가로, 구성요소 지지 위치(124)가 레지 및 심 배열로서 설명되었지만, 심(128)이 필요하지 않을 수 있고, 레지(130)가 단독으로 조정될 수 있다는 것이 이해된다. 추가로, 구성요소 지지 위치(124)가 레지 및 심 배열 이외의 다양한 대안적인 형태를 취할 수 있고, 구성요소(120)에 대한 임의의 형태의 지지부를 포함할 수 있다는 것이 강조된다. 구성요소 지지 위치(124)는, 또한, 구성요소에 따라, 도 3 및 도 4에 나타낸 것과는 상이한 위치에 위치될 수 있다. 구성요소 지지 위치는, 또한, HJ 플랜지(104, 108) 상에 직접 있을 수 있다. 조정은 조정 스크류 또는 볼트에 의해 이루어질 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 터빈 케이싱(100)의 부품에는, 톱온 위치로 상부 케이싱(106)을 교체할 시에 로터 축(A)에 대한, 구성요소 지지 위치(124)에 위치된 구성요소(120)의 정렬을 개선하기 위해 구성요소 지지 위치(124)를 조정하는 데 채용될 수 있는 예측 오프셋 값을 계산하기 위해 사용될 수 있는 다수의 선택된 기준점(RP)이 제공될 수 있다.

도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 터빈 케이싱(100)은 복수의 제1 광학 표적(140)을 포함할 수 있다. 각각의 제1 광학 표적(140)은 하부 케이싱(102)의 하부 HJ 플랜지(104)의 반경방향 지향 외부 표면(142)에 대한 복수의 축방향 위치들 중 하나에 위치된다. 소정 실시예에서, 제1 광학 표적(140)은 하부 HJ 플랜지(104)의 반경방향 지향 외부 표면(142)에 결합되지만; 하부 케이싱(102)의 외부 표면 상의 다른 위치가 가능할 수 있다. 각각의 제1 광학 표적(140)은 적절한 측정 시스템을 사용하여 검출할 수 있는 임의의 현재 알려진 또는 추후에 개발되는 광학 표적을 포함할 수 있다. 하나의 비제한적인 예에서, 제1 광학 표적(들)(140)은 하부 케이싱(102)의 하부 HJ 플랜지(104)의 반경방향 지향 외부 표면(142)에 결합되는 구형 장착 재귀반사기(spherically mounted retroreflector, SMR) 어댑터를 포함할 수 있다. 제1 광학 표적(들)(140)은 임의의 현재 알려진 또는 추후에 개발되는 방식, 예컨대 용접, 체결구 등으로 반경방향 지향 외부 표면(142)에 결합될 수 있다. 일례에서, 광학 표적(들)(140)의 위치를 측정하기 위한 측정 시스템(144)은, 예를 들어, 플로리다주 레이크 메리 소재의 FARO Corp.로부터 입수가능한 Vantage 모델 레이저 추적기 또는 조지아주 노크로스 소재의 Leica Geosystems Inc.로부터 입수가능한 모델 AT401 레이저 추적기와 같은 레이저 측정 시스템을 포함할 수 있다. 측정 시스템(144)은 본 명세서에서 설명되는 정렬 시스템(146)에 작동가능하게 결합될 수 있다. 레이저 측정 시스템이 일례로서 본 명세서에 열거되었지만, 3차원 공간에서 기준점을 위치시킬 수 있는 매우 다양한 대안적인 측정 시스템이 이용가능하다는 것이 이해된다. 측정 시스템(144)은 적외선, 레이더 등을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.

본 명세서에서 설명될 목적을 위해, 터빈 케이싱(100)은, 또한, 제1 광학 표적(140)과 함께 축방향 위치들 중 하나 이상에 위치되는 제2 광학 표적(148)을 포함할 수 있다. 둘 모두의 광학 표적(140, 148)을 포함하는 축방향 위치는 이하에서 "1차 축방향 위치"로 지칭되는 한편, 제1 광학 표적(140)만을 갖는 것은 이하에서 "2차 축방향 위치"로 지칭된다. 도 4에 가장 잘 도시된 바와 같이, 각각의 제2 광학 표적(148)은, 예컨대 하부 HJ 플랜지(104)의 반경방향 지향 외부 표면(142) 상에서, 각각의 제1 광학 표적(140)으로부터 거리 D1만큼 수직으로 이격된다. 이러한 수직 간격 D1은, 예를 들어 하부 HJ 플랜지(104)의 크기에 따라, 달라질 수 있다. 수직 간격 D1은, 선택된 1차 축방향 위치에서의 광학 표적들(140, 148) 사이의 공간적 관계가 알려져 있도록 미리정의된다. 하나의 비제한적인 예에서, 제2 광학 표적(148)은, 또한, 하부 케이싱(102)의 하부 HJ 플랜지(104)의 외부 표면에 결합되는 SMR 어댑터를 포함할 수 있다. 제2 광학 표적(들)(148)은 임의의 현재 알려진 또는 추후에 개발되는 방식, 예컨대 용접, 체결구 등으로 외부 표면에 결합될 수 있다. 소정 실시예에서, 제2 광학 표적(148)은 하부 HJ 플랜지(104)의 반경방향 지향 외부 표면(142)에 결합되지만; 하부 케이싱(102)의 외부 표면 상의 다른 위치가 가능할 수 있다. 도시된 예에서, 3개의 제2 광학 표적(148)이 도시되어, 3개의 1차 축방향 위치를 생성하지만, 임의의 수가 채용될 수 있다. 예시된 바와 같이, 제1 광학 표적(140)은, 또한, 제2 광학 표적(148)이 존재하지 않는 다수의 2차 축방향 위치에서 하부 HJ 플랜지(104) 상에 위치될 수 있다. 단순히 "축방향 위치"를 언급하는 경우, 그는 임의의 축방향 위치 - 1차 축방향 위치 및/또는 2차 축방향 위치, 또는 다른 축방향 위치를 지칭한다. 광학 표적(140, 148)과 1차 축방향 위치 및 2차 축방향 위치의 목적이 본 명세서에서 설명될 것이다.

도 4는 구성요소 지지 위치(124)에 대한 임의의 필요한 조정에 영향을 미칠 수 있는 문제를 식별하는 데 사용될 수 있는 다수의 기준점을 도시한다. 하부 HJ 플랜지(104) 및/또는 상부 HJ 플랜지(108)에 대한 기준점의 위치는 하부 케이싱(102)의 원하는 축방향 위치에서의 기하학적 구조에 기초하여 미리정의될 수 있고, 본 발명의 실시예에 따라 측정 시스템(144)에 의해 측정될 수 있다. 설명될 바와 같이, 이러한 위치는 톱온 위치에서의 하나 이상의 구성요소 지지 위치(124)에 대한 예측 오프셋 값을 계산하기 위해 정렬 시스템(146)에 의해 사용될 수 있다. 터빈 케이싱(100)(도 2) 내의 구성요소 지지 위치(124)를 예측 오프셋 값만큼 조정하는 것은, 톱온 위치로 상부 케이싱(106)을 교체할 시에 로터 축(A)에 대한, 구성요소 지지 위치(124)에 위치된 구성요소(120)(도 3)의 정렬을 개선한다. 본 발명에서, '기준점'은, 예컨대 광학 표적의, 상부 또는 하부 케이싱 상의 고정된 위치 또는 다른 선택된 위치를 나타내는 한편, '기준점 X의 위치'는, 예컨대 측정 시스템(144)에 의해 측정된 바와 같은, 기준점 X의 변경가능한 3차원 위치를 나타낸다. 이러한 위치는 구별을 위해 제1, 제2, 제3 등으로 번호가 부여될 것이다. 각각의 기준점은 다수의 위치를 가질 수 있다는 것에 유의한다. 어떤 경우에도, 위치는, 예컨대 원점으로서 측정 시스템(144)을 사용하여, 임의의 현재 알려진 또는 추후에 개발되는 3차원 좌표계에 의해 표시될 수 있다. 측정 시스템(144)은, 언급된 바와 같이, 예컨대 레이저를 사용하여, 케이싱(102, 106) 상의 기준점의 위치를 측정하기 위한 임의의 적절한 측정 시스템을 포함할 수 있다. 정렬 시스템(146)은 측정 모듈(230)(도 12)에서 기준점의 위치를 수신할 수 있으며, 여기에서 계산 모듈(232)(도 12)이 예측 오프셋 값을 계산한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 하기의 예시적인 기준점이 각각의 선택된 1차 축방향 위치에서 정의될 수 있다: 하부 HJ 플랜지(104)의 외부 표면(142)(도 2)에 결합된 제1 광학 표적(140)에서의 제1 기준점(RP1); 하부 HJ 플랜지(104)의 외부 표면(142)(도 2)에 결합되고 제1 광학 표적(140)(도 2)으로부터 수직으로 이격된 제2 광학 표적(148)에서의 제2 기준점(RP2); 상부 표면(150) 상의 제3 기준점(RP3); 및 상부 표면(150) 상의 제4 기준점(RP4). 설명될 바와 같이, 상부 케이싱(106)은 그 상에, 예를 들어 상부 HJ 플랜지(108)의 하부(도시된 바와 같음) 표면(152) 상의 제5 기준점(RP5) 및 상부 HJ 플랜지(108)의 하부 표면(152) 상의 제6 기준점(RP6)을 포함하는 다수의 기준점을 포함할 수 있다. 게다가, 2차 축방향 위치도 기준점을 포함할 수 있다. 언급된 바와 같이, 2차 축방향 위치는 하부 HJ 플랜지(104)의 외부 표면(142)(도 2)에 결합된 제2 광학 표적(148)을 포함하지 않는다. 도 22에 도시된 바와 같이, 2차 축방향 위치는 제7, 제8 및 제9 기준점들(RP7, RP8, RP9)을 포함할 수 있다. 추가로 설명될 바와 같이, 제7, 제8 및 제9 기준점들(RP7, RP8, RP9)은 기능이 1차 축방향 위치에서의 제1, 제3 및 제4 기준점들(RP1, RP3, RP4)에 대응한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 기준점들 중 적어도 하나는, 예측 오프셋 값의 형태로 계산된 바와 같은, 기준점의 위치의 변화가 톱온 위치에서의 그의 정렬을 보장하기 위해 구성요소(120)(도 3 및 도 15)에 필요한 위치 변화를 제공하도록 구성요소 지지 위치(124)를 조정하는 데 사용될 수 있도록, 구성요소 지지 위치(124)와 알려진 공간적 관계를 갖는다. 도시된 예에서, 제3 기준점(RP3)은 구성요소 지지 위치(124), 예컨대 레지(130) 및/또는 심(128)과 알려진 공간적 관계를 갖는다. 공간적 관계는 임의의 형태일 수 있다. 즉, 제3 기준점(RP3)이 구성요소 지지 위치(124)로부터 정의된 수직 및/또는 반경방향 오프셋을 가질 수 있는 직접적인 관계, 및/또는 제3 기준점(RP3) 및 구성요소 지지 위치(124) 각각이 다른 지점, 예컨대 하부 케이싱(102)의 내부 에지(154)와 알려진 관계를 갖는 간접적인 관계. 어떤 경우에도, 공간적 관계는 구성요소 지지 위치(124)에 대한 변화를 계산하는 데 사용될 수 있다. 2차 축방향 위치에서, 제7 기준점(RP7)(도 22)은 1차 축방향 위치에 대한 제3 기준점(RP3)과 동일한 기능을 제공할 수 있으며, 즉, 그는 각각의 2차 축방향 위치에서 구성요소 지지 위치(124)와 알려진 공간적 관계를 갖는다.

도 4에서 관찰된 바와 같이, 기준점들 사이의 공간적 관계는 각각의 축방향 위치에서의 하부 HJ 플랜지(104)의 알려진(예상되는) 기하학적 구조에 기초하여 정의될 수 있다. 즉, 기준점은, 하부 HJ 플랜지(104) 및/또는 상부 HJ 플랜지(108)가 축방향 단면을 따라 변화함에 따라 각각의 축방향 위치에 대한 예상되는 공간적 관계를 정의하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 제1 기준점(RP1)과 제2 기준점(RP2) 사이의 거리 D1이 정의된다. 게다가, 각각의 축방향 위치는, 예를 들어 주어진 축방향 위치에 있는 구조물, 예컨대 도 14에 도시된 바와 같은 냉각 채널을 회피하도록 선택되는 상이한 제3 기준점(RP3) 및 제4 기준점(RP4) 및/또는 제5 기준점(RP5) 및 제6 기준점(RP6)을 가질 수 있다. 그럼에도 불구하고, 제3 및 제4 기준점들(RP3, RP4)의 각각의 세트 및 제5 기준점들(RP5, RP6)의 각각의 세트는 서로 그리고 다른 기준점과 정의된 공간적 관계를 가질 수 있으며, 이는 톱오프 위치에서의 측정을 통해 확인될 수 있다. 예를 들어, 제3 기준점(RP3)과 제4 기준점(RP4)(그리고 RP5와 RP6) 사이의 정의된 거리 D2가 정의되고, 각각의 축방향 위치에 대한 측정에 의해 더 정밀하게 확인될 수 있다. 추가로, 제4 기준점(RP4)은 하부 HJ 플랜지(104)의 외부 에지(156)로부터의 정의된 거리 D3일 수 있고, 제1 기준점(RP1)(즉, 제1 광학 표적(140))은 하부 HJ 플랜지(104)의 외부 에지(156)로부터의 정의된 거리 D4일 수 있다. 그 결과, 제1 기준점(RP1), 제3 기준점(RP3) 및 제4 기준점(RP4) 사이의 삼각형 공간적 관계(160)(도 4의 상이하게 음영처리된 삼각형 참조)가 알려져 있고, 측정을 통해 확인될 수 있다. 하부 HJ 플랜지(104)의 상부 표면(150) 상의 제3 기준점(RP3)의 제5 위치(L5), 하부 HJ 플랜지(104)의 상부 표면(150) 상의 제4 기준점(RP4)의 제6 위치(L6), 및 톱오프 위치에서 제1 광학 표적(140)에 있는 제1 기준점(RP1)의 제3 위치(L3)가 삼각형 공간적 관계(160)를 식별(확인)하기 위해 선택된 축방향 위치에서 측정될 수 있다. 결과적으로, 설명될 바와 같이, 톱오프 위치에서 측정된 바와 같은 제3 기준점(RP3)의 실제 위치와 톱온 위치로의 삼각형 공간적 관계(160)의 병진에 기초한(즉, 톱온 위치에서의 제1 기준점(RP1)의 위치에 기초한) 그의 예측 톱온 위치 사이의 차이가 적어도 하나의 형태의 예측 오프셋 값을 계산하는 데 사용될 수 있다. 2차 축방향 위치에서의 제7, 제8 및 제9 기준점들(RP7, RP8, RP9)(도 22)에 대해 유사한 관계가 존재한다.

언급된 바와 같이, 도 4는, 또한, 다수의 기준점을 그 상에 갖는 상부 케이싱(106)(상부 케이싱(106)에 대해서는 내부 구성요소가 도시되지 않음)을 도시한다. 예를 들어, 상부 케이싱(106)은 상부 HJ 플랜지(108)의 하부(도시된 바와 같음) 표면(152) 상의 제5 기준점(RP5), 및 상부 HJ 플랜지(108)의 하부 표면(152) 상의 제6 기준점(RP6)을 포함할 수 있다. 톱온 위치에서, 제5 기준점(RP5)은 제3 기준점(RP3)과 정렬되고, 제6 기준점(RP6)은 제4 기준점(RP4)과 정렬된다. 따라서, 제5 및 제6 기준점들(RP5, RP6)은 거리 D2만큼 떨어져 있을 수 있다. 제5 및 제6 기준점들(RP5, RP6) 위치도 상부 HJ 플랜지(108)의 에지에 대해 알려져 있을 수 있다.

기준점은 광학 표적(140, 148)에 의해, 또는 측정 시스템(144)이 그들의 위치를 측정할 수 있게 하는 임의의 다른 메커니즘, 예컨대 측정 시스템(144)에 의해 검출가능한 표면 상의 마크 또는 물체, 기준점에 배치된 임시 측정 표적(예컨대, 광학 표적, 반사 테이프, 스크라이브 마크(scribe mark), 스탬핑된 마크(stamped mark) 등) 등에 의해 케이싱(102, 106)에 대해 정의될 수 있다.

B. 가능한 케이싱 문제

도 5 내지 도 11은, 상부 케이싱(106)이 하부 케이싱(102)으로부터, 즉 톱오프 위치로 제거되는 유지보수 작업 동안 발생할 수 있는 가능한 HJ 플랜지(104, 108) 시나리오의 개략적인 단면도를 도시한다. 예시된 시나리오는 임의의 축방향 위치에서, 그리고 하부 케이싱(102)의 일 측부 또는 양 측부에서 발생할 수 있다. 각각의 시나리오는 터빈 케이싱(100) 내의 구성요소(120)(도 3)의 정렬에 상이하게 영향을 미칠 수 있으며, 본 명세서에서 설명되는 방법론에 따라 해결될 수 있다. 설명의 목적을 위해, 도 5 내지 도 11은, 터빈 로터 축(A)이 도시된 측부의 좌측에 있는 관점에서 HJ 플랜지(104, 108)를 예시한다. 설명될 바와 같이, 로터 축(A)은 설명되는 방법론에 대한 좌표계 원점으로서 작용한다. 간결함을 위해, 로터 축(A)은 도 5에만 도시되어 있지만; 플랜지(104, 108)가 잠재적으로 만날 수 있는 기준선(RL)이 제공되었다. 케이싱(102, 106)에 대해 만곡되는 부품들 중 대부분은 명확함을 위해 생략되었다. 도시된 것으로부터 각각의 케이싱(102, 106)의 정반대편인 측부는 유사한 대칭 위치설정을 가질 수 있다는 것이 인식된다.

당업계에서 이해되는 바와 같이, HJ 플랜지(104, 108)가 분리될 때, 하부 케이싱(102) 및 하부 HJ 플랜지(104)는 상향으로 튀거나 휘어질 수 있고, 상부 케이싱(106) 및 상부 HJ 플랜지(108)는 떨어지거나 하향으로 튈 수 있다. 이것이 발생함에 따라, 하부 HJ 플랜지(104)는 로터 축(A)을 중심으로 회전하여, 수직 위치설정을 변경한다. 추가로, 하부 HJ 플랜지(104)는 내향으로 기울어지거나 외향으로 기울어지거나 또는 단순히 수직으로 이동할 수 있다. 유사하게, 상부 HJ 플랜지(108)는 내향으로 기울어지거나 외향으로 기울어지거나 또는 단순히 수직으로 이동할 수 있다. 게다가, 하부 HJ 플랜지(104)의 상부 표면(150) 및 상부 HJ 플랜지(108)의 하부 표면(152)은 분리 시에 왜곡될 수 있으며, 즉, 표면들은 비평면이 된다. 이러한 후자의 경우에, 케이싱(102, 106)이 다시 함께 정합될 때, 표면(150, 152)은 표면 대 표면 정합 방식, 예컨대 평면 표면 대 평면 표면으로 만나지 않을 수 있으며, 이는 케이싱(102, 106)의 에지가 폐쇄되지 않게 하여, 누출을 일으킬 수 있다. 케이싱(102, 106)이 그들을 함께 결합시키는 체결구에 의해 강제적으로 평면 맞물림될 수 있지만, 표면보다는 에지, 예컨대 내부 에지(154) 또는 외부 에지(156)의 만남은 케이싱 내측의 구성요소(120)(도 3)의 정렬에 영향을 미칠 수 있다.

도 5 내지 도 11은 발생할 수 있는 가능한 HJ 플랜지(104, 108) 시나리오의 개략적인 단면도를 도시하지만, 그들은 반드시 로터 축(A)을 중심으로 하는 하부 케이싱(102)의 회전을 도시하지는 않는다. 특히 회전에 기초한 예측 오프셋 값(수직 조정)의 계산이 도면의 다른 곳에 예시될 것이다.

도 5는 둘 모두의 HJ 플랜지(104, 108)가 평행한, 즉, 그의 표면(150, 152)이 서로 그리고 기준선(RL)에 평행한 예시적인 시나리오 1을 도시한다. 결합되는 경우, 내부 에지(154)는 외부 에지(156)와 거의 동시에 만날 것이며, 따라서 조인트는 어느 한 측부 상에서도 개방되지 않을 것이다. 이러한 경우에, 케이싱(102, 106)은 기울어지지 않고, 그들은 단순히 서로 수직으로 분리된다.

도 6은, HJ 플랜지(104, 108)가 평행하지 않고, 결합되는 경우, 내부 에지(154)가 초기에 분리되고 외부 에지(156)가 먼저 접촉하여 조인트가 내측(도시된 바와 같이, 좌측)에서 개방되게 하도록 기울어진 예시적인 시나리오 2를 도시한다. 예시된 시나리오에서, 하부 HJ 플랜지(104)는 반시계 방향으로 기울어지고, 상부 HJ 플랜지(108)는 시계 방향으로 기울어진다.

도 7은, 둘 모두의 HJ 플랜지(104, 108)가 평행하지 않고, 결합되는 경우, 외부 에지(156)가 초기에 분리되고 내부 에지(154)가 먼저 접촉하여 조인트가 외측(도시된 바와 같이, 우측)에서 개방되게 하도록 기울어진 예시적인 시나리오 3을 도시한다. 예시된 시나리오에서, 하부 HJ 플랜지(104)는 시계 방향으로 기울어지고, 상부 HJ 플랜지(108)는 반시계 방향으로 기울어진다.

도 8은, HJ 플랜지(104, 108)가 평행하지 않고, 하부 HJ 플랜지(104)가, 결합되는 경우, 내부 에지(154)가 초기에 분리되고 외부 에지(156)가 먼저 접촉하여 조인트가 내측(도시된 바와 같이, 좌측)에서 개방되게 하도록 기울어진 예시적인 시나리오 4를 도시한다. 예시된 시나리오에서, 하부 HJ 플랜지(104)는 반시계 방향으로 기울어지고, 상부 HJ 플랜지(108)는 기울어지지 않았고, 예컨대 기준선(RL)에 평행하게 유지된다.

도 9는, HJ 플랜지(104, 108)가 평행하지 않고, 하부 HJ 플랜지(104)가, 결합되는 경우, 내부 에지(154)가 초기에 분리되고 내부 에지(154)가 먼저 접촉하여 조인트가 외측(도시된 바와 같이, 우측)에서 개방되게 하도록 기울어진 예시적인 시나리오 5를 도시한다. 예시된 설정에서, 하부 HJ 플랜지(104)는 시계 방향으로 기울어지고, 상부 HJ 플랜지(108)는 기울어지지 않았고, 예컨대 기준선(RL)에 평행하게 유지된다.

도 10은 둘 모두의 HJ 플랜지(104, 108)가 평행하고 둘 모두 기울어진 예시적인 시나리오 6을 도시한다. 그러나, 여기에서, 결합되는 경우, 내부 에지(154)는 외부 에지(156)와 거의 동시에 만날 것이며, 따라서 조인트는 어느 한 측부 상에서도 개방되지 않을 것이다. 예시된 시나리오에서, 하부 HJ 플랜지(104)는 시계 방향으로 기울어지고, 상부 HJ 플랜지(108)는 시계 방향으로 기울어진다.

도 11은 둘 모두의 HJ 플랜지(104, 108)가 평행하고 둘 모두 기울어진 예시적인 시나리오 7을 도시한다. 여기에서, 도 10과 유사하게, 결합되는 경우, 내부 에지(154)는 외부 에지(156)와 거의 동시에 만날 것이며, 따라서 조인트는 어느 한 측부 상에서도 개방되지 않을 것이다. 예시된 시나리오에서, 하부 HJ 플랜지(104)는 반시계 방향으로 기울어지고, 상부 HJ 플랜지(108)는 반시계 방향으로 기울어진다.

이전의 시나리오들 중 임의의 것에서 발생할 수 있는 다른 문제는, 표면(150, 152)이 케이싱(102, 106) 분리 후에 평면이 아닐 수 있다는 것이다. 이러한 설정에서, 내부 에지(154)는 외부 에지(156)와 동일한 평면 내에 있지 않을 수 있거나, 또는 그들 사이의 다른 지점(들)이 표면을 비평면으로 만들 수 있다.

C. 정렬 시스템

본 발명의 소정 태양은 정렬 시스템(146), 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품으로서 구현될 수 있다. 따라서, 본 발명은 모두 전반적으로 본 명세서에서 "회로", "모듈" 또는 "시스템"으로 지칭될 수 있는, 완전히 하드웨어인 실시예, 완전히 소프트웨어인 실시예(펌웨어, 상주 소프트웨어, 마이크로코드 등을 포함함) 또는 소프트웨어 및 하드웨어 태양들을 조합한 실시예의 형태를 취할 수 있다. 게다가, 본 발명은 컴퓨터 사용가능 프로그램 코드가 구현된 임의의 유형의 표현 매체로 구현되는 컴퓨터 프로그램 제품의 형태를 취할 수 있다.

하나 이상의 컴퓨터 사용가능 또는 컴퓨터 판독가능 매체(들)의 임의의 조합이 이용될 수 있다. 컴퓨터 사용가능 또는 컴퓨터 판독가능 매체는, 예를 들어, 전자, 자기, 광학, 전자기, 적외선, 또는 반도체 시스템, 장치, 디바이스, 또는 전파 매체일 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 컴퓨터 판독가능 매체의 더 구체적인 예(완전하지 않은 목록)는 하기를 포함할 것이다: 하나 이상의 와이어를 갖는 전기적 연결부, 휴대용 컴퓨터 디스켓, 하드 디스크, 랜덤 액세스 메모리(RAM), 판독 전용 메모리(ROM), 소거가능 프로그래밍가능 판독 전용 메모리(EPROM 또는 플래시 메모리), 광섬유, 휴대용 콤팩트 디스크 판독 전용 메모리(CD-ROM), 광학 저장 디바이스, 인터넷 또는 인트라넷을 지원하는 것과 같은 전송 매체, 또는 자기 저장 디바이스. 컴퓨터 사용가능 또는 컴퓨터 판독가능 매체는, 프로그램이, 예를 들어 종이 또는 다른 매체의 광학 스캐닝을 통해, 전자적으로 캡처된 다음에, 필요한 경우, 적합한 방식으로 컴파일, 해석, 또는 달리 처리되고 나서 컴퓨터 메모리에 저장될 수 있기 때문에, 심지어, 프로그램이 그 상에 인쇄되는 종이 또는 다른 적합한 매체일 수 있다는 것에 유의한다. 본 문서의 맥락에서, 컴퓨터 사용가능 또는 컴퓨터 판독가능 매체는 명령어 실행 시스템, 장치 또는 디바이스에 의해 또는 그와 관련하여 사용하기 위해 프로그램을 포함, 저장, 통신, 전파 또는 전송할 수 있는 임의의 매체일 수 있다. 컴퓨터 사용가능 매체는, 기저대역에서 또는 반송파의 일부로서, 컴퓨터 사용가능 프로그램 코드가 그와 함께 구현되는 전파된 데이터 신호를 포함할 수 있다. 컴퓨터 사용가능 프로그램 코드는, 무선, 유선(wireline), 광섬유 케이블, RF 등을 포함하지만 이에 제한되지 않는 임의의 적절한 매체를 사용하여 전송될 수 있다.

본 발명의 작동을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램 코드는, 자바(Java), 스몰토크(Smalltalk), C++ 등과 같은 객체 지향 프로그래밍 언어, 및 "C" 프로그래밍 언어 또는 유사한 프로그래밍 언어와 같은 종래의 절차적 프로그래밍 언어를 포함한 하나 이상의 프로그래밍 언어들의 임의의 조합으로 작성될 수 있다. 프로그램 코드는 완전히 사용자의 컴퓨터 상에서, 부분적으로 사용자의 컴퓨터 상에서, 독립형 소프트웨어 패키지로서, 부분적으로 사용자의 컴퓨터 상에서 그리고 부분적으로 원격 컴퓨터 상에서, 또는 완전히 원격 컴퓨터 또는 서버 상에서 실행될 수 있다. 후자의 시나리오에서, 원격 컴퓨터는, 근거리 통신망(LAN) 또는 광역 통신망(WAN)을 포함한 임의의 유형의 네트워크를 통해 사용자의 컴퓨터에 연결될 수 있거나, 또는 연결은 (예를 들어, 인터넷 서비스 제공자를 사용한 인터넷을 통해) 외부 컴퓨터에 이루어질 수 있다.

본 발명은 본 발명의 실시예에 따른 방법, 장치(시스템) 및 컴퓨터 프로그램 제품의 흐름도 예시 및/또는 블록도를 참조하여 아래에서 설명된다. 흐름도 예시 및/또는 블록도의 각각의 블록, 및 흐름도 예시 및/또는 블록도 내의 블록들의 조합은 컴퓨터 프로그램 명령어에 의해 구현될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 이들 컴퓨터 프로그램 명령어는 기계를 생성하기 위해 범용 컴퓨터, 특수 목적 컴퓨터, 또는 다른 프로그래밍가능 데이터 처리 장치의 프로세서에 제공될 수 있어서, 컴퓨터 또는 다른 프로그래밍가능 데이터 처리 장치의 프로세서를 통해 실행되는 명령어가 흐름도 및/또는 블록도 블록 또는 블록들에 특정된 기능/동작을 구현하기 위한 수단을 생성하게 한다.

이들 컴퓨터 프로그램 명령어는, 또한, 컴퓨터 또는 다른 프로그래밍가능 데이터 처리 장치에 특정 방식으로 기능하도록 지시할 수 있는 컴퓨터 판독가능 매체에 저장될 수 있어서, 컴퓨터 판독가능 매체에 저장된 명령어가 흐름도 및/또는 블록도 블록 또는 블록들에 특정된 기능/동작을 구현하는 명령 수단을 포함하는 제조 물품을 생성하게 한다.

컴퓨터 프로그램 명령어는, 또한, 컴퓨터 또는 다른 프로그래밍가능 데이터 처리 장치 상에 로딩되어, 컴퓨터 구현 공정을 생성하기 위해 컴퓨터 또는 다른 프로그래밍가능 장치 상에서 일련의 작동 단계가 수행되게 할 수 있어서, 컴퓨터 또는 다른 프로그래밍가능 장치 상에서 실행되는 명령어가 흐름도 및/또는 블록도 블록 또는 블록들에 특정된 기능/동작을 구현하기 위한 공정을 제공하게 할 수 있다.

도 12는 정렬 시스템(146)을 위한 예시적인 환경(200)을 도시한다. 이 정도로, 환경(200)은 정렬 시스템(146)에 대해 본 명세서에서 설명되는 다양한 프로세스 단계를 수행할 수 있는 컴퓨터 기반구조(202)를 포함한다. 특히, 컴퓨터 기반구조(202)는 정렬 시스템(146)을 포함하는 컴퓨팅 디바이스(204)를 포함하는 것으로 도시되어 있으며, 정렬 시스템은, 즉 본 발명의 프로세스 단계를 수행함으로써, 컴퓨팅 디바이스(204)가 측정치를 수신하고 케이싱(102, 106)에 대한 조정을 위한 예측 오프셋 값을 계산할 수 있게 한다.

컴퓨팅 디바이스(204)는 메모리(212), 프로세서(PU)(214), 입력/출력(I/O) 인터페이스(216), 및 버스(218)를 포함하는 것으로 도시되어 있다. 추가로, 컴퓨팅 디바이스(204)는 외부 I/O 디바이스/리소스(220) 및 저장 시스템(222)과 통신하는 것으로 도시되어 있다. 당업계에 알려진 바와 같이, 일반적으로, 프로세서(214)는 메모리(212) 및/또는 저장 시스템(222)에 저장된, 정렬 시스템(146)과 같은 컴퓨터 프로그램 코드를 실행한다. 컴퓨터 프로그램 코드를 실행하는 동안, 프로세서(214)는 정렬 시스템(146)과 같은 데이터를 메모리(212), 저장 시스템(222), 및 I/O 인터페이스(216)에/로부터 판독 및/또는 기록할 수 있다. 버스(218)는 컴퓨팅 디바이스(204) 내의 구성요소들 각각 사이의 통신 링크를 제공한다. I/O 디바이스(216)는 사용자가 컴퓨팅 디바이스(204)와 상호작용할 수 있게 하는 임의의 디바이스, 또는 컴퓨팅 디바이스(204)가 하나 이상의 다른 컴퓨팅 디바이스와 통신할 수 있게 하는 임의의 디바이스를 포함할 수 있다. 입력/출력 디바이스(키보드, 디스플레이, 포인팅 디바이스 등을 포함하지만 이에 제한되지 않음)는 직접적으로 또는 개재되는 I/O 제어기를 통해 시스템에 결합될 수 있다.

어떤 경우에도, 컴퓨팅 디바이스(204)는 사용자에 의해 설치된 컴퓨터 프로그램 코드를 실행할 수 있는 임의의 범용 컴퓨팅 제조 물품(예컨대, 개인용 컴퓨터, 서버, 핸드헬드 디바이스 등)을 포함할 수 있다. 그러나, 컴퓨팅 디바이스(204) 및 정렬 시스템(146)은 본 발명의 다양한 프로세스 단계를 수행할 수 있는 다양한 가능한 동등한 컴퓨팅 디바이스만을 나타낸다는 것이 이해된다. 이 정도로, 다른 실시예에서, 컴퓨팅 디바이스(204)는 특정 기능을 수행하기 위한 하드웨어 및/또는 컴퓨터 프로그램 코드를 포함하는 임의의 특정 목적 컴퓨팅 제조 물품, 특정 목적 및 범용 하드웨어/소프트웨어의 조합을 포함하는 임의의 컴퓨팅 제조 물품 등을 포함할 수 있다. 각각의 경우에, 프로그램 코드 및 하드웨어는 각각 표준 프로그래밍 기법 및 엔지니어링 기법을 사용하여 생성될 수 있다.

유사하게, 컴퓨터 기반구조(202)는 본 발명을 구현하기 위한 다양한 유형의 컴퓨터 기반구조를 예시할 뿐이다. 예를 들어, 일 실시예에서, 컴퓨터 기반구조(202)는 본 발명의 다양한 프로세스 단계를 수행하기 위해 네트워크, 공유 메모리 등과 같은 임의의 유형의 유선 및/또는 무선 통신 링크를 통해 통신하는 2개 이상의 컴퓨팅 디바이스(예컨대, 서버 클러스터)를 포함한다. 통신 링크가 네트워크를 포함할 때, 네트워크는 하나 이상의 유형의 네트워크들(예컨대, 인터넷, 광역 통신망, 근거리 통신망, 가상 사설 네트워크 등)의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 데이터 처리 시스템이 개재되는 사설 또는 공중 네트워크를 통해 다른 데이터 처리 시스템 또는 원격 프린터 또는 저장 디바이스에 결합될 수 있게 하기 위해 네트워크 어댑터가 또한 시스템에 결합될 수 있다. 모뎀, 케이블 모뎀 및 이더넷 카드는 현재 이용가능한 유형의 네트워크 어댑터들 중 몇몇일 뿐이다. 그럼에도 불구하고, 컴퓨팅 디바이스들 사이의 통신은 다양한 유형의 전송 기법들의 임의의 조합을 이용할 수 있다.

이전에 언급되고 아래에서 추가로 논의되는 바와 같이, 정렬 시스템(146)은, 컴퓨터 기반구조(202)가 케이싱(102, 106)(도 4) 내의 구성요소(120)(도 4)의 정렬을 개선하기 위해 조정하는 데 사용될 수 있는 예측 오프셋 값(들)을 계산할 수 있게 한다. 이 정도로, 정렬 시스템(146)은 측정 모듈(230) 및 계산 모듈(232)을 포함하는 것으로 도시되어 있다. 다른 시스템 구성요소(234)가 또한 제공될 수 있다. 이들 시스템들 각각의 작동이 아래에서 추가로 논의된다. 그러나, 도 12에 도시된 다양한 시스템들 중 일부는 컴퓨터 기반구조(202)에 포함된 하나 이상의 별개의 컴퓨팅 디바이스에 대해 독립적으로 구현되고/되거나 조합되고/되거나 메모리에 저장될 수 있다는 것이 이해된다. 추가로, 시스템들 및/또는 기능 중 일부가 구현되지 않을 수 있거나, 또는 추가 시스템 및/또는 기능이 환경(200)의 일부로서 포함될 수 있다는 것이 이해된다.

정렬 시스템(146)은 터빈 시스템(10)에 대해 로컬인 현장에 지리적으로 위치될 수 있거나, 또는 그는, 예컨대 중앙 터빈 시스템 제어 센터에서, 터빈 시스템(10)으로부터 지리적으로 멀리 떨어져 있을 수 있다.

D. 작동 방법론

도 13의 흐름도를 참조하여, 터빈 케이싱(100)(도 2) 내의 구성요소(120)(도 3)를 정렬시키는 방법이 이제 설명될 것이다. 도 14는 다수의 축방향 위치가 단면 평면으로 강조된 상태의 예시적인 하부 케이싱(102)의 사시도를 도시하고, 도 15는 터빈 케이싱의 톱온 위치에서의 HJ 플랜지(104, 108)의 일 측부의 확대 단면도를 도시하며, 도 16은 터빈 케이싱의 예시적인 톱오프 위치에서의 HJ 플랜지(104, 108)의 일 측부의 확대 단면도를 도시하고, 도 17은 잠재적인 조정을 보여주는 예시적인 HJ 플랜지(104)의 확대 개략 단면도를 도시한다. 도 15 내지 도 17에서, 로터 축(A)은, 예시된 바와 같이, 좌측에 있다(페이지에서 벗어남). 설명될 바와 같이, 도 2 및 도 15에 도시된 바와 같이, 하부 케이싱(102) 및 상부 케이싱(106)이 톱온 위치에서 부착된 상태에서 다수의 프로세스가 발생하고, 예를 들어 도 3 내지 도 11, 도 14 및 도 16에 도시된 바와 같이, 하부 케이싱(102) 및 상부 케이싱(106)이 결합해제된 톱오프 위치에 있는 상태에서 다수의 프로세스가 발생한다.

프로세스(P10 내지 P22)는 제1 및 제2 광학 표적들(140, 148)이 둘 모두 존재하는(3개가 도 2의 예에 도시됨), 로터 축(A)(도 1)을 따른 적어도 하나의 1차 축방향 위치에 대해 수행된다. 도 14에서 관찰된 바와 같이, 하부 HJ 플랜지(104)는 그의 축방향 길이에 걸쳐 변화할 수 있다. 예를 들어, 하부 HJ 플랜지(104)(및 상부 HJ 플랜지(108))의 상이한 축방향 위치에서, 그는 상이한, 예를 들어: 형상, 터빈 로터 축(A)에 대한 반경방향 위치, 반경방향 두께, 및/또는 그를 통해 연장되는 그 내의 구조물(예컨대, 냉각 채널(예컨대, 도 14 참조))을 가질 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 처리는 각각의 축방향 위치에서 구성요소 지지 위치(124)에 대한 고도로 맞춤화된 조정을 제공하기 위해 상이한 축방향 위치에서 수행될 수 있다. 게다가, 하부 및 상부 케이싱들(102, 106)의 상이한 측부가 동일한 축방향 위치에서 평가되더라도 상이하게 위치될 수 있기 때문에, 프로세스(P10 내지 P34)는 각각의 축방향 위치에서의 터빈 케이싱(100)(도 2)의 일 측부 또는 양 측부(110L, 110R)(도 14)에서 수행될 수 있다. 하나의 1차 축방향 위치가 사용될 수 있지만, 전형적으로, 복수의 1차 축방향 위치를 사용하여 전체 정렬의 더 양호한 개선을 얻는 것이 유리하다.

도 12 및 도 13을 참조하면, 프로세스(P10, P12)는, 도 15에 도시된 바와 같이, 하부 및 상부 케이싱들(102, 106)이 톱온 위치에 있는 상태에서 수행된다. 즉, 상부 케이싱(106)은 톱온 위치에서 하부 케이싱(102)에 결합된다. 프로세스(P10)에서, 도 15에 도시된 바와 같이, 측정 시스템(144)이 제1 광학 표적(140)에서의 제1 기준점(RP1)의 제1 위치(L1)를 측정한다. 언급된 바와 같이, 제1 광학 표적(140)은 하부 HJ 플랜지(104)의 외부 표면(142)에 결합된다. 측정 시스템(144)은, 언급된 바와 같이, 예컨대 레이저를 사용하여, 케이싱(102, 106) 상의 기준점의 위치를 측정하기 위한 임의의 적절한 측정 시스템을 포함할 수 있다. 언급된 바와 같이, 위치는 임의의 현재 알려진 또는 추후에 개발되는 3차원 좌표계에 의해 표시될 수 있다.

프로세스(P12)에서, 도 15에 도시된 바와 같이, 측정 시스템(144)이, 하부 HJ 플랜지(104)의 외부 표면(142)(도 2)에 결합되고 제1 광학 표적(140)(도 2)으로부터 수직으로 이격된 제2 광학 표적(148)에서의 제2 기준점(RP2)의 제2 위치(L2)를 측정한다. 언급된 바와 같이, 제1 기준점(RP1)과 제2 기준점(RP2) 사이의 거리 D1이 정의되며, 즉, 알려져 있다. 프로세스(P10, P12)에 의해, 정렬 시스템(146)은 예측 오프셋 값을 계산하기 위한 계산 모듈(232)에 의한 사용을 위해 측정 모듈(230)에서 기준점(RP1, RP2)의 위치(L1, L2)를 수신할 수 있다. 톱온 위치에서 발생하는 선택적인 프로세스(P24)가 본 명세서에서 추가로 설명될 것임에 유의한다.

프로세스(P14)에서, 그리고 도 16에 도시된 바와 같이, 상부 케이싱(106)이 하부 케이싱(102)으로부터 제거된다. 이러한 작동은, 예를 들어 임의의 단열재, 배관, 케이싱 체결구 등을 제거하고 하부 케이싱(102)으로부터 상부 케이싱(106)을 들어올리는 것을 포함하는, 임의의 현재 알려진 또는 추후에 개발되는 케이싱 제거 프로세스를 사용하여 완료될 수 있다. 상부 케이싱(106)은, 본 명세서에서 설명될 바와 같이, 별도의 평가를 위해 따로 둘 수 있다. 필요하지는 않지만, 상부 케이싱(106)의 나머지 부분, 터빈 로터(14)(도 1), 다이어프램(122)의 하부 부분(하부 다이어프램), 및/또는 하부 케이싱(102) 부분과 같은 그러나 이에 제한되지 않는, 터빈 케이싱(100)(도 2)의 내부에 있는 다른 부품도 제거될 수 있다. 도 13에 도시된 바와 같이, 프로세스(P12, P14)(및 P24)는 원하는 각각의 1차(또는 2차) 축방향 위치에 대해 반복될 수 있으며, 예컨대, 3개의 1차 축방향 위치가 도 2 및 도 14에 도시되어 있고, 20개 초과의 2차 축방향 위치가 도 2에 도시되어 있다.

프로세스(P16 내지 P22), 및 선택적인 단계(P26 내지 P30)는, 도 16에 도시된 바와 같이, 하부 및 상부 케이싱들(102, 106)이 톱오프 위치에 있는 상태에서 수행된다. 도 16에 도시된 바와 같이, 상부 케이싱(106)이 제거된 상태에서, 하부 케이싱(102), 특히 그의 하부 HJ 플랜지(104)는 위치를 시프트시킬 수 있는데, 예컨대 상향으로 튀고, 로터 축(A)을 중심으로 회전하고, 내향으로 또는 외향으로 기울어지고, 기타 등등을 할 수 있다. 도 16은, 도 6과 일치하지만 회전을 포함하는 하나의 가능한 시나리오만을 도시하지만; 하부 케이싱(102)은 도 5 내지 도 11에서 설명된 임의의 위치를 취할 수 있다. 이러한 처리는 임의의 시나리오에 적용될 수 있는 것으로 이해된다.

프로세스(P16)에서, 톱오프 위치에서 적어도 상부 케이싱(106)이 하부 케이싱(102)으로부터 제거된 상태에서, 측정 시스템(144)이 제1 광학 표적(140)에서의 제1 기준점(RP1)의 제3 위치(L3)를 측정한다. 추가로, 프로세스(P18)에서, 톱오프 위치에서 적어도 상부 케이싱(106)이 하부 케이싱(102)으로부터 제거된 상태에서, 측정 시스템(144)이 제2 광학 표적(148)에서의 제2 기준점(RP2)의 제4 위치(L4)를 측정한다. 하부 케이싱(102)의 위치의 시프트는 제3 및 제4 위치들(L3, L4)을 제1 및 제2 위치들(L1, L2)(도 15, 그리고 도 16에 가상선으로 도시됨)과 비교함으로써 관찰될 수 있다. 도 16의 예에서, 하부 HJ 플랜지(104)는 도 15에 도시된 위치로부터 수직으로 상향으로 이동하였고 내향으로(반시계 방향으로) 기울어진다. 하부 HJ 플랜지(104)는, 또한, 로터 축(A)을 중심으로, 예컨대 반시계 방향으로 회전하였을 수 있다.

프로세스(P20)에서, 톱오프 위치에서 적어도 상부 케이싱(106)이 하부 케이싱(102)으로부터 제거된 상태에서, 측정 시스템(144)이 하부 HJ 플랜지(104)의 상부 표면(150) 상의 제3 기준점(RP3)의 제5 위치를 측정한다. 언급된 바와 같이, 제3 기준점(RP3)은 하부 케이싱(102) 내의 구성요소(120)의 구성요소 지지 위치(124)와 알려진 공간적 관계를 갖는다.

프로세스(P22)에서, 톱오프 위치에서 적어도 상부 케이싱(106)이 하부 케이싱(102)으로부터 제거된 상태에서, 측정 시스템(144)이 하부 케이싱(102)의 하부 HJ 플랜지(104)의 상부 표면(150) 상의 제4 기준점(RP4)의 제6 위치를 측정한다. 언급된 바와 같이, 제4 기준점(RP4)은 하부 HJ 플랜지(104)의 상부 표면(150) 상의 제3 기준점(RP3)으로부터 거리 D1만큼 이격된다. 프로세스(P16 내지 P22) 후에, 정렬 시스템(146)은 예측 오프셋 값을 계산하기 위한 계산 모듈(232)(도 12)에 의한 사용을 위해 측정 모듈(230)(도 12)에서 각각 기준점(RP1, RP2, RP3, RP4)의 위치(L3, L4, L5, L6)를 수신할 수 있다. 도 16에 도시된 바와 같이, 기준점(RP1, RP3, RP4)의 삼각형 공간적 관계(160)가 각각의 축방향 위치에서 측정될 수 있으며, 즉, 그의 실제 간격 및 각도 관계를 확인할 수 있다.

도 13 및 도 22를 참조하면, 프로세스(P24 내지 P30)는 2차 축방향 위치에 대한 선택적인 측정 단계이다. 프로세스(P24)에서, 도 22에 부분적으로 도시된 톱온 위치에서, 측정 시스템(144)이 2차 축방향 위치에서 제1 광학 표적(140)에서의 제7 광학 표적(RP7)의 제7 위치(L7)를 측정한다(하부 케이싱(102)의 제7 위치(L7)에서의 RP7만이 도 22에 톱온 위치에서 도시됨). 제7 기준점(RP7)은, 그가 2차 축방향 위치에 대한 것이라는 점을 제외하고는, 기능이 제1 기준점(RP1)과 실질적으로 동일하다. 즉, 제1 광학 표적(140)은 도 16의 제1 광학 표적(140)과는 상이한 축방향 위치에 위치된다. 프로세스(P26)에서, 도 22에 도시된 톱오프 위치에서, 측정 시스템(144)이 2차 축방향 위치에서 제1 광학 표적(140)에서의 제7 기준점(RP7)의 제8 위치(L8)를 측정한다. 프로세스(P28)에서, 톱오프 위치에서, 측정 시스템(144)이 하부 HJ 플랜지(104)의 상부 표면(150) 상의 제8 기준점(RP8)의 제9 위치(L9)를 측정한다. 제8 기준점(RP8)은, 그가 2차 축방향 위치에 대한 것이라는 점을 제외하고는, 기능이 제3 기준점(RP3)과 실질적으로 동일하다. 따라서, 제8 기준점(RP8)은 각각의 2차 축방향 위치에서 하부 케이싱(102) 내의 구성요소(120)(도 4)의 구성요소 지지 위치(124)와 알려진 공간적 관계를 갖는다. 프로세스(P28)에서, 톱오프 위치에서, 측정 시스템(144)이 하부 HJ 플랜지(104)의 상부 표면(150) 상의 제9 기준점(RP9)의 제10 위치(L10)를 측정한다. 제9 기준점(RP9)은, 그가 2차 축방향 위치에 대한 것이라는 점을 제외하고는, 기능이 제4 기준점(RP4)과 실질적으로 동일하다. 따라서, 제9 기준점(RP9)은 하부 HJ 플랜지(104)의 상부 표면(150) 상의 제8 기준점(RP8)으로부터 이격된다.

톱오프 위치 측정 프로세스(P16 내지 P30)는 임의의 원하는 수의 1차 및/또는 2차 축방향 위치에 대해 반복될 수 있다. 측정 모듈(230)(도 12)은 모든 측정된 위치(L1 내지 L10)를 수신할 수 있다.

프로세스(P32)에서, 계산 모듈(232)(도 12)이, 1차 축방향 위치들 중 적어도 하나에 대한 하부 케이싱(102)의 제1, 제2, 제3, 제4, 제5 및 제6 위치들(L1 내지 L6) 및 내부 반경(IR)에 기초하여, 톱온 위치에서의 구성요소 지지 위치(124)에 대한 예측 오프셋 값을 계산할 수 있다. 게다가, 계산 모듈(232)(도 12)은, 또한, 2차 축방향 위치(들) 중 적어도 하나에 대한 하부 케이싱(102)의 제7, 제8, 제9 및 제10 위치들(L7 내지 L10) 및 내부 반경(IR)에 기초하여, 톱온 위치에서의 구성요소 지지 위치(124)에 대한 예측 오프셋 값을 계산할 수 있다. 또한, 터빈 케이싱(100)의 제1 측부에 대한, 톱온 위치에서의 구성요소 지지 위치(124)에 대한 예측 오프셋 값의 계산은 터빈 케이싱의 제2, 반대편 측부에 대한, 톱온 위치에서의 구성요소 지지 위치(124)에 대한 예측 오프셋 값을 고려하는 것을 포함한다는 것에 유의한다. 즉, 계산은, 일 측부에 대한 변화가 타 측부에 대한 변화에 부정적인 영향을 미치거나 그를 방해하지 않는 것을 보장하기 위해 각각의 측부에 대한 예측 오프셋 값의 균형을 유지하며, 예컨대 서로 상쇄되는 회전 조정들이다.

프로세스(P32)는, 임의의 조합으로, 개별적으로 또는 함께 수행될 수 있는 다양한 형태를 취할 수 있다. 결과적으로, 예측 오프셋 값은 다양한 형태를 취할 수 있다.

프로세스(P34)에서, 본 방법은, 사용자가 터빈 케이싱(100)(도 2) 내의 구성요소 지지 위치(124)를 예측 오프셋 값만큼 조정하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 조정은 톱온 위치로 터빈 케이싱(100)(도 2)의 상부 케이싱(106)을 교체할 시에 구성요소(120)(도 15)와 로터 축(A)의 정렬을 개선하기 위해 구성요소 지지 위치(124) 위치를 변경한다. 조정은, 예를 들어, 도 17에 도시된 바와 같이, 예컨대 심(128) 및/또는 레지(130)를 변경하는 것에 의한, 구성요소 지지 위치(124)의 높이(H)의 변화를 포함할 수 있다. 어떤 경우에도, 구성요소 지지 위치(124)에 위치된 구성요소(120)(도 4)의 정렬이 톱온 위치(도 15)로 상부 케이싱(106)을 교체할 시에 로터 축(A)에 대해 개선된다. 프로세스(P34)는, 예컨대 예측 오프셋 값 형태에 따라, 임의의 조합으로, 개별적으로 또는 함께 수행될 수 있는 다양한 형태를 취할 수 있다.

하기 섹션은 프로세스(P32)에서 계산 모듈(232)(도 12)에 의해 계산될 수 있는 예측 오프셋 값(들)의 유형, 및 프로세스(P34)에서 예측 오프셋 값(들)에 기초하여 수행될 수 있는 관련 조정(들)을 추가로 설명할 것이다.

a. 수직 조정을 갖는 예측 오프셋 값

소정 실시예에서, 예측 오프셋 값은 수직 조정을 포함할 수 있다. 단순화된 형태에서, 도 16에 도시된 바와 같이, 수직 조정은 제1 기준점(RP1)의 제1 위치(L1) 및 제3 위치(L3)의 수직 변화로부터, 즉, 톱온 위치와 톱오프 위치 사이에서 직접 결정될 수 있다.

이전에 설명된 바와 같이, 그리고 도 17에 상세히 도시된 바와 같이, 하부 HJ 플랜지(104)의 상부 표면(150) 상의 제3 기준점(RP3) 및 제4 기준점(RP4), 및 제1 광학 표적(140)에서의 제1 기준점(RP1)은 삼각형 공간적 관계(160)(음영처리된 삼각형)를 정의한다. 더 구체적으로, 삼각형 공간적 관계(160)는 하부 HJ 플랜지(104) 상의 기준점(RP1, RP3, RP4)의, 그들이 존재할 것으로 예상되는 바와 같은 위치를 나타낸다. 따라서, 삼각형 공간적 관계(160)는 하부 HJ 플랜지(104)의 변화가 그를 통해 검출될 수 있는 기준선을 제공한다. 삼각형 공간적 관계(160)는, 예를 들어, 하부 HJ 플랜지(104)의 초기 설계 및/또는 제조 기록에 기초하여, 또는 하부 HJ 플랜지(104)에 대한 변화의 이전 제조 기록에 기초하여 식별될 수 있다. 그러나, 삼각형 공간적 관계(160)는, 또한, 프로세스(P16, P20, P22)에서의 톱오프 위치에서의 하부 HJ 플랜지(104) 상의 기준점(RP1, RP3, RP4)의 측정된 위치에 기초하여 계산 모듈(232)(도 12)에 의해 식별(또는 확인)될 수 있다. 도 16에 도시된 바와 같이, 계산 모듈(232)은, 또한, 톱온 위치에서 로터 축(A)으로부터 제1 광학 표적(140)의 제1 위치(L1)까지 연장되는 제1 벡터(V1)와 톱오프 위치에서 로터 축(A)으로부터 제1 광학 표적(140)의 제3 위치(L3)를 통과하는 제2 벡터(V2) 사이의 각도를 계산함으로써, 로터 축(A)을 중심으로 하는 하부 HJ 플랜지(104)의 회전각(α)을 결정한다.

도 18에 도시된 바와 같이, 계산 모듈(232)은, 톱온 위치에서 제1 위치(L1)에 있는 제1 기준점(RP1) 및 로터 축(A)을 중심으로 하는 하부 HJ 플랜지(104)의 회전각(α)에 기초하여, 삼각형 공간적 관계(160)를 톱온 위치로 병진시킬 수 있다. 즉, 그는 삼각형 공간적 관계를 회전각(α)만큼 회전시킨다. 이러한 병진은 톱온 위치에서의 제3 기준점(RP3)에 대한 예측 톱온 위치(LP)를 생성한다. 다시 말하면, 계산 모듈(232)은, 시작점으로서 제1 기준점(RP1)을 사용하여, 톱온 위치에서 삼각형 공간적 관계(160)를 가상으로 배치한다. 도 18에 도시된 바와 같이, 삼각형 공간적 관계(160)는 톱온 위치에서 하부 HJ 플랜지(104)의 회전각(α)과 일치하도록 수직으로 이동되고/되거나 회전될 수 있다. 이러한 설정에서, 제3 기준점(RP3)의 예측 톱온 위치(LP)는, 하부 HJ 플랜지(104)에 왜곡이 없는 경우 수직으로 제3 기준점(RP3)이 있어야 하는 곳을 나타낸다. 계산 모듈(232)은 측정된 바와 같은 제3 기준점(RP3)의 (실제) 제5 위치(L5)와 예상되는 삼각형 공간적 관계(160)로부터의 제3 기준점(RP3)에 대한 예측 톱온 위치(LP) 사이의 임의의 수직 차이(Δz1)를 계산한다. 임의의 수직 차이(Δz1)는, 예를 들어 사용으로 인한 하부 HJ 플랜지(104)의 왜곡에 의해 야기되는 제3 기준점(RP3)의 위치의 수직 변화(도 17 및 도 18)를 나타낸다. 계산 모듈(232)(도 12)은 하부 HJ 플랜지(104)의 임의의 수직 차이(Δz1)에 기초하여 수직 조정을 계산한다.

프로세스(P34)는, 수직 조정 및 하부 케이싱(102) 내의 구성요소(120)의 구성요소 지지 위치(124)에 대한 제3 기준점(RP3)의 알려진 공간적 관계에 기초하여, 구성요소 지지 위치(124)를 상승시키는 것 또는 하강시키는 것(H) 중 하나를 행하도록 구성요소 지지 위치(124)를 조정하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 예측 톱온 위치(LP)가 제3 기준점(RP3)의 실제 제5 위치(L5)보다 1 밀리미터만큼 더 높은 경우, 구성요소 지지 위치(124), 예컨대 레지(130) 및/또는 심(128)은, 하부 HJ 플랜지(104)의 왜곡을 수용하여서, 톱이 위에 있고 볼트결합될 때, 그가 정확한 위치에 있게 하기 위해, 톱오프 조건에서 하강될 수 있다.

다른 실시예에서, 또한 도 16에 도시된 바와 같이, 수직 조정은, 또한, 하부 HJ 플랜지(104)의 경사각(β)에 기초하여, 즉 톱온 위치와 톱오프 위치 사이에서 결정될 수 있다. 즉, 하부 HJ 플랜지(104)의 경사각(β)은, 또한, 톱온 위치와 톱오프 위치 사이에서의 제3 기준점(RP3)의 수직 변화를 나타낸다. 여기에서, 계산 모듈(232)(도 12)은, 도 16에 도시된 바와 같이, 톱온 위치(도 15)에서 제1 및 제2 광학 표적들(140, 148)의 제1 및 제2 위치들(L1, L2)(도 16에 가상선으로 그리고 도 15에 실선으로 도시됨)을 통해 연장되는 제1 기준선(FRL)과 톱오프 위치(도 16)에서 제1 및 제2 광학 표적들(140, 148)의 제3 및 제4 위치들(L3, L4)을 통해 연장되는 제2 기준선(SRL) 사이의 각도를 계산하여 하부 HJ 플랜지(104)의 경사각(β)을 결정함으로써, 예측 오프셋 값을 계산한다. 경사각(β)은, 로터 축(A)으로부터의 그의 반경방향 거리 및 구성요소 지지 위치(124)의 수직 위치를 변화시키는 하부 HJ 플랜지(104)의 임의의 내향 또는 외향 기울어짐을 캡처한다. 도 16과 도 6, 도 8 및 도 11의 시나리오에서, 하부 HJ 플랜지(104)는 톱오프 위치로 반시계 방향으로 기울어진다. 도 7, 도 9 및 도 10의 시나리오에서, 하부 HJ 플랜지(104)는 톱오프 위치로 시계 방향으로 기울어진다.

여기에서, 도 18에 도시된 바와 같이, 계산 모듈(232)은, 또한, 측정된 바와 같은 제3 기준점(RP3)의 (실제) 제5 위치(L5)와 하부 HJ 플랜지(104)의 경사각(β)으로부터의 제3 기준점(RP3)에 대한 예측 톱온 위치(LP) 사이의 임의의 추가 수직 차이(Δz2)를 계산한다. 수직 차이(Δz2)는 예시의 명확함을 위해 과장된 크기로 도시되어 있으며, 예컨대, Δz1은 Δz2보다 작지 않을 수 있다는 것에 유의한다. 하부 HJ 플랜지(104)의 경사각(β)은, 예를 들어 하부 HJ 플랜지(104)의 기울어짐에 의해 야기되는 제3 기준점(RP3)의 위치의 변화를 식별하기 위해 평가되는 제3 기준점(RP3)에서의 수직 차이 및 기준점(RP4)으로 병진될 수 있다. 임의의 수직 차이(Δz2)는, 예를 들어 사용으로 인한 하부 HJ 플랜지(104)의 왜곡에 의해 야기되는 제3 기준점(RP3)의 위치의 추가 수직 변화(도 18)를 나타낸다. 계산 모듈(232)(도 12)은 하부 HJ 플랜지(104)의 임의의 수직 차이(Δz1) 및 경사각(β), 즉 임의의 수직 차이(Δz2)에 기초하여 수직 조정을 계산한다.

프로세스(P34)는, 이전에 언급된 바와 같이, 수직 조정 및 하부 케이싱(102) 내의 구성요소(120)의 구성요소 지지 위치(124)에 대한 제3 기준점(RP3)의 알려진 공간적 관계에 기초하여, 구성요소 지지 위치(124)를 상승시키는 것 또는 하강시키는 것(H) 중 하나를 행하도록 구성요소 지지 위치(124)를 조정하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 예측 톱온 위치(LP)가 기울어짐으로 인해 추가로 0.2 밀리미터만큼 떨어져 있는 것으로(즉, 전체적으로, 제3 기준점(RP3)의 실제 제5 위치(L5)보다 1.2 밀리미터만큼 더 높은 것으로) 결정되는 경우, 구성요소 지지 위치(124), 예컨대 레지(130) 및/또는 심(128)은, 하부 HJ 플랜지(104)의 왜곡을 수용하여서, 톱이 위에 있고 볼트결합될 때, 그가 정확한 위치에 있게 하기 위해, 톱오프 조건에서 하강될 수 있다.

b. 수평 조정을 갖는 예측 오프셋 값

도 19를 참조하면, 계산 모듈(232)은 하부 케이싱(102)의 제1 측부에서의, 톱온 위치(파선)에서의 제1 광학 표적(140)의 제1 위치(L1)와 톱오프 위치(실선)에서의 제1 광학 표적(140)의 제3 위치(L3) 사이의 제1 수평 차이(Δy1), 및 하부 케이싱(102)의 제2 측부에서의, 톱온 위치(파선)에서의 제1 광학 표적(140)의 제1 위치(L1)와 톱오프 위치(실선)에서의 제1 광학 표적(140)의 제3 위치(L3) 사이의 제2 수평 차이(Δy2)를 계산한다. 계산 모듈(232)은 제1 수평 차이(Δy1)와 제2 수평 차이(Δy2)를 합산하여 수평 조정을 달성한다. 예를 들어, 제1 수평 차이(Δy1)가 8 단위이고, 제2 수평 차이(Δy2)가 -5 단위인 경우, 합계 및 수평 조정은 3 단위일 것이다.

프로세스(P34)에서, 조정은, 수평 조정 및 하부 케이싱(102) 내의 구성요소(120)의 구성요소 지지 위치(124)(도 16 내지 도 18)에 대한 제3 기준점(RP3)(도 16 내지 도 18)의 알려진 공간적 관계에 기초하여 구성요소 지지 위치(124)를 조정하는 것을 포함할 것이다.

c. HJ 플랜지 표면 왜곡 조정을 갖는 예측 오프셋 값

도 13, 도 20 및 도 21을 참조하면, 소정 실시예에서, 예측 오프셋 값은 구성요소 지지 위치(124)에 대한 HJ 플랜지(104, 108) 표면 왜곡 조정을 포함할 수 있다. 도 20은 축이 우측에 있는 상태에서 톱오프 위치에 있는 하부 HJ 플랜지(104) 및 상부 HJ 플랜지(108)의 개략적인 단면도를 도시한다. 상부 케이싱(106)이 하부 케이싱(102) 위로 상승되어 도시되어 있지만, 그는, 실제로, 하부 케이싱으로부터 임의의 배향으로, 예컨대 하부 케이싱(102)으로부터 멀리 떨어져 있는 지지부 내에, 바닥에 뒤집힌 상태로, 기타 등등으로 놓일 수 있다는 것에 유의한다. 예시된 바와 같이, 상부 케이싱(106)이 하부 케이싱(102)에 장착될 위치에 있는 상태에서(사실상, 아마도 HJ 플랜지 표면이 접촉하기 시작하는 상태에서), 도시된 예에서, 제3 기준점(RP3)과 제5 기준점(RP5) 사이에 갭(G)이 존재할 수 있다. 갭(G)은, HJ 플랜지 표면 왜곡에 의해 야기되고 상부 케이싱(106)이 하부 케이싱(102)에 체결됨에 따라 갭을 폐쇄하기 전에 존재하는, 하부 케이싱(102) 및 상부 케이싱(106)이 톱온 위치로 이동될 때 남아 있을 개구를 나타낸다. 도 21의 예에 예시된 바와 같이, 하부 케이싱(102) 및 상부 케이싱(106)이 톱온 위치로 이동되는 경우, 내부 에지(154)가 HJ 플랜지(104, 108)의 외부 에지(156)보다 먼저 만나, 제3 기준점(RP3) 및 제5 기준점(RP5) 근처의 외부 위치에 갭(G)을 생성할 것이다. 갭(G)은 예시의 명확함을 위해 도면에 과장된 크기로 도시되어 있다는 것에 유의한다. 갭(G)은 케이싱(102, 106)이 함께 체결됨에 따라 사라진다. 도 20에서, 갭(G)은 경사각(β)과 적어도 부분적으로 상관되어서, 갭(G)을 해결하기 위한 예측 오프셋 값이 부분적으로 경사각(β)에 기초할 수 있게 하는 것이 관찰될 수 있다. 하나의 비제한적인 예에서, 갭(G)을 해결하기 위한 예측 오프셋 값은, 케이싱(102, 106)의 재연결 동안 경사각(β)의 절반이 각각의 HJ 플랜지(104, 108)에 의해 흡수된다는 가정 하에, 경사각(β)의 절반에 기초할 수 있다. 프로세스(P32)에서, 계산 모듈(232)이, 적어도 하부 케이싱(102)의 제1, 제2, 제3, 제4, 제5 및 제6 위치들(L1 내지 L6) 및 임의의 갭(G)에 기초하여, 톱온 위치에서의 구성요소 지지 위치(124)에 대한 예측 오프셋 값을 계산할 수 있다. 일례에서, 계산 모듈(232)은 갭(G)을 해결하기 위한 경사각(β)의 절반을 수용하기 위해 제3 기준점(RP3)에서의 HJ 플랜지 표면 왜곡 조정을 포함하도록 예측 오프셋 값을 계산할 수 있다. 갭(G)은, 또한, HJ 플랜지(104, 108)가 반대 방향으로 기울어지는 경우, 제4 기준점(RP4)과 제6 기준점(RP6) 사이에 있을 수 있다는 것이 인식된다. 또한, HJ 플랜지(104, 108)가 서로 평행하게 유지되는 경우, 갭(G)이 존재하지 않을 수 있다는 것이 인식된다.

프로세스(P34)에서, 구성요소 지지 위치(124)(예컨대, 도 18 참조)가 HJ 플랜지 표면 왜곡 조정을 포함하는 예측 오프셋 값만큼 터빈 케이싱(100)(도 2)에서 조정될 수 있다.

선택적인 실시예에서, 갭(G)의 존재 및/또는 정도를 확인하기 위해, 소정 실시예에서, 도 20에 도시된 바와 같이, 계산 모듈(232)은, 또한, 제1 기준선(RL1)과 제2 기준선(RL2) 사이의 각도 관계 및 하부 케이싱(102)의 내부 반경(IR)에 기초하여, 제3 기준점(RP3) 및 제5 기준점(RP5) 근처의 내부 위치, 또는 제4 기준점(RP4) 및 제6 기준점(RP6) 근처의 외부 위치에서 임의의 갭(G)을 계산할 수 있다. 이번에도, 갭(G)은, HJ 플랜지 표면 왜곡에 의해 야기되고 상부 케이싱(106)이 하부 케이싱(102)에 체결됨에 따라 갭을 폐쇄하기 전에 존재하는, 하부 케이싱(102) 및 상부 케이싱(106)이 톱온 위치로 이동될 때 남아 있을 개구를 나타낸다. 도 21의 예에 예시된 바와 같이, 하부 케이싱(102) 및 상부 케이싱(106)이 톱온 위치로 이동되는 경우, 내부 에지(154)가 HJ 플랜지의 외부 에지(156)보다 먼저 만나, 제3 기준점(RP3) 및 제5 기준점(RP5) 근처의 외부 위치에 갭을 생성할 것이다.

도 20에 도시된 바와 같이, 프로세스(P32)에서, 계산 모듈(232)은 톱오프 위치에서 하부 HJ 플랜지(104) 상의 제3 기준점(RP3) 및 제4 기준점(RP4)을 통과하는 제1 기준선(RL1)을 식별한다. 추가로, 프로세스(P32)에서, 계산 모듈(232)은 상부 HJ 플랜지(108)의 하부(도시된 바와 같음) 표면(152)의 제5 기준점 및 제6 기준점을 통과하는 제2 기준선(RL2)을 식별한다. 예시된 바와 같이, 로터 축(A)은 하부 케이싱(102)에 대해 알려져 있고, 로터 축(A')은 상부 케이싱(106)에 대해 (사실상) 알려져 있으며, 예컨대, 후자는 그의 형상, 내부 반경 및 아마도 다른 치수에 기초한다. 도 21에 도시된 바와 같이, 계산 모듈(232)은, 톱오프 위치에서의 상부 HJ 플랜지(108)의 로터 축(A')을 톱오프 위치에서의 하부 HJ 플랜지(104)의 로터 축(A)과 중첩시킴으로써, 제1 기준선(RL1)과 제2 기준선(RL2) 사이의 각도 관계를 확립한다. 이어서, 계산 모듈(232)은, 제1 기준선(RL1)과 제2 기준선(RL2) 사이의 각도 관계 및 하부 케이싱(102)의 내부 반경(IR)에 기초하여, 제3 기준점(RP3) 및 제5 기준점(RP5) 근처의 내부 위치, 또는 제4 기준점(RP4) 및 제6 기준점(RP6) 근처의 외부 위치에서 임의의 갭(G)을 계산(확인)할 수 있다. 이번에도, 갭(G)은, HJ 플랜지 표면 왜곡에 의해 야기되고 상부 케이싱(106)이 하부 케이싱(102)에 체결됨에 따라 갭을 폐쇄하기 전에 존재하는, 하부 케이싱(102) 및 상부 케이싱(106)이 톱온 위치로 이동될 때 남아 있을 개구를 나타낸다. 도 21의 예에 예시된 바와 같이, 하부 케이싱(102) 및 상부 케이싱(106)이 톱온 위치로 이동되는 경우, 내부 에지(154)가 HJ 플랜지의 외부 에지(156)보다 먼저 만나, 제3 기준점(RP3) 및 제5 기준점(RP5) 근처의 외부 위치에 갭을 생성할 것이다. 갭(G)은, 예를 들어 둘 모두 수직축(z)에 평행한 선(IL) 및 선(EL)의 길이의 차이를 계산함으로써, 계산(확인)될 수 있다. IL은 내부 에지들(154) 사이에서 연장되고, EL은 외부 에지들(156) 사이에서 연장된다. 내부 및 외부 에지들(154, 156)의 위치는 다른 기준점 위치 및 내부 반경(IR)에 기초하여 (사실상) 계산될 수 있다. 도 5 내지 도 11의 시나리오에 기초하여, 갭이 또한 내부 위치에 존재할 수 있다는 것이 인식된다. 계산 모듈(232)은, 적어도 하부 케이싱(102)의 제1, 제2, 제3, 제4, 제5 및 제6 위치들(L1 내지 L6) 및 임의의 갭에 기초하여, 톱온 위치에서의 구성요소 지지 위치(124)에 대한 예측 오프셋 값을 계산한다.

d. 2차 축방향 위치에 대한 예측 오프셋 값

이전에 언급된 바와 같이, 각각의 1차 축방향 위치와는 상이한 임의의 수의 2차 축방향 위치(도 2)가 로터 축(A)을 따라 제공될 수 있다. 도 2, 도 14 및 도 22에 도시된 바와 같이, 각각의 2차 축방향 위치는 제1 광학 표적(140)을 포함하지만 제2 광학 표적(148)을 포함하지 않으며, 즉, 그들은 제1 광학 표적(140)만을 갖는다. 적어도 하나의 2차 축방향 위치에 대한 본 발명의 실시예는 터빈 케이싱(100)의 일 측부 또는 양 측부에서 이루어질 수 있다. 프로세스(P24 내지 P28)에서, 측정 시스템(144)이, 도 13 및 도 22에 도시된 바와 같이, 2차 축방향 위치에서 제7, 제8, 제9 및 제10 위치들(L7 내지 L10)을 측정한다. 측정 모듈(230)(도 12)은 위치(L7 내지 L10)를 수신할 수 있고, 프로세스(P32)에서, 계산 모듈(232)(도 12)이, 2차 축방향 위치 중 적어도 하나에 대한 하부 케이싱(102)의 제7, 제8, 제9 및 제10 위치들(L7 내지 L10) 및 내부 반경(IR)에 기초하여, 톱온 위치에서의 구성요소 지지 위치(124)에 대한 예측 오프셋 값을 계산할 수 있다. 1차 축방향 위치에 대한 전술한 예측 오프셋 값들 중 임의의 것이 각각의 2차 축방향 위치에 대해 계산될 수 있다. 경사각(β)이 계산에 필요한 경우, 그 값은 각각의 2차 축방향 위치에 대해 알려져 있지 않는데, 그 이유는 제2 기준점(RP2) 및 제2 광학 표적(148)이 그들 축방향 위치에 제공되지 않기 때문이다. 이러한 경우에, 계산은 가장 가까운 1차 축방향 위치의 경사각(β) 값을 사용할 수 있다.

프로세스(P34)에서, 2차 축방향 위치(들)에서의 터빈 케이싱(100)(도 2) 내의 구성요소 지지 위치(124)가 1차 축방향 위치와 관련하여 설명된 것과 유사한 방식으로 그에 대한 예측 오프셋 값만큼 조정될 수 있다. 2차 축방향 위치(들)에 대한, 구성요소 지지 위치(124)에 위치된 구성요소(120)(도 15)의 정렬은 톱온 위치로 상부 케이싱(106)을 교체할 시에 로터 축(A)에 대해 개선된다.

처리는, 하부 케이싱(102) 및/또는 상부 케이싱(106)으로부터 제거된 임의의 부품을 교체하고, 하부 케이싱(102) 상의 상부 케이싱(106)을 교체하며, 그를 임의의 현재 알려진 또는 추후에 개발되는 기법에 따라 다시 제 위치에 체결함으로써, 완료될 수 있다.

E. 결론

본 발명의 실시예는 상부 케이싱의 디수의 제거 단계를 필요로 하지 않는, 구성요소를 정렬시키기 위한 방법, 시스템 및 터빈 케이싱을 제공하여, 프로세스를 더 간단하고 더 안전하고 덜 시간 소모적이게 한다. 본 방법은, 또한, 구성요소 지지 위치의 직접적인 측정 없이 정확한 결과를 제공한다. 본 방법은 또한 매우 융통성 있고, 비대칭 터빈 케이싱을 취급할 수 있다. 기술적 효과는 내부에 지지될 구성요소를 정렬시키기 위해 터빈 케이싱의 하나 이상의 케이싱에 대한 조정을 제공할 수 있는 정렬 시스템이다.

도면의 흐름도 및 블록도는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 시스템, 방법 및 컴퓨터 프로그램 제품의 가능한 구현예의 아키텍처, 기능 및 작동을 예시한다. 이와 관련하여, 흐름도 또는 블록도 내의 각각의 블록은 특정된 논리 함수(들)를 구현하기 위한 하나 이상의 실행가능 명령어를 포함하는 모듈, 세그먼트, 또는 코드의 일부분을 나타낼 수 있다. 또한, 일부 대안적인 구현예에서, 블록에서 언급된 기능은 도면에서 언급된 순서를 벗어나 행해질 수 있다는 것에 유의하여야 한다. 예를 들어, 연속하여 도시된 2개의 블록은, 실제로, 실질적으로 동시에 실행될 수 있거나, 또는 블록은, 관련된 기능에 따라, 때때로 역순으로 실행될 수 있다. 또한, 블록도 및/또는 흐름도 예시의 각각의 블록, 및 블록도 및/또는 흐름도 예시 내의 블록들의 조합은 특정된 기능 또는 동작을 수행하는 특수 목적 하드웨어 기반 시스템, 또는 특수 목적 하드웨어와 컴퓨터 명령어의 조합에 의해 구현될 수 있다는 것에 유의할 것이다.

본 명세서에서 논의된 바와 같이, 다양한 시스템 및 구성요소는 데이터(예컨대, 위치 등)를 "수신"하는 것으로 설명된다. 대응하는 데이터는 임의의 해법을 사용하여 획득될 수 있는 것으로 이해된다. 예를 들어, 대응하는 시스템/구성요소는, 데이터의 생성, 하나 이상의 데이터 저장소(예컨대, 데이터베이스)로부터의 데이터의 검색, 다른 시스템/구성요소로부터의 데이터의 검색 등을 할 수 있고/있거나 그를 위해 사용될 수 있는 측정 시스템(144) 또는 다른 시스템을 포함할 수 있다. 데이터가 특정 시스템/구성요소에 의해 생성되지 않을 때, 데이터를 생성하고 그를 시스템/구성요소에 제공하고/하거나 시스템/구성요소에 의한 액세스를 위해 데이터를 저장하는 다른 시스템/구성요소가 도시된 시스템/구성요소와는 별개로 구현될 수 있다는 것이 이해된다.

전술한 도면은 본 발명의 여러 실시예에 따라 연관된 처리 중 일부를 도시한다. 이와 관련하여, 도면의 흐름도 내의 각각의 도면 또는 블록은 설명된 방법의 실시예와 연관된 프로세스를 나타낸다. 또한, 일부 대안적인 구현예에서, 도면 또는 블록에 언급된 동작은 도면에서 언급된 순서에서 벗어나 이루어질 수 있거나, 또는, 예를 들어, 수반되는 동작에 따라, 실제로, 실질적으로 동시에 또는 역순으로 실행될 수 있다는 것에 유의하여야 한다. 또한, 당업자는 처리를 설명하는 추가 블록이 추가될 수 있다는 것을 인식할 것이다.

본 명세서 및 청구범위 전체에 걸쳐 본 명세서에 사용되는 바와 같은 근사화 표현은 그가 관련된 기본적인 기능의 변화를 초래하지 않고서 허용가능하게 변할 수 있는 임의의 정량적 표현을 수정하는 데 적용될 수 있다. 따라서, "약", "대략" 및 "실질적으로"와 같은 용어 또는 용어들에 의해 수식된 값은 명시된 정확한 값으로 제한되지 않는다. 적어도 일부 경우에, 근사화 표현은 값을 측정하기 위한 기기의 정밀도에 상응할 수 있다. 여기서 그리고 발명의 상세한 설명 및 청구범위 전체에 걸쳐서, 범위 한계들은 조합 및/또는 상호교환될 수 있고, 그러한 범위들은 식별되고, 문맥이나 표현이 달리 나타내지 않는 한 그 안에 포함된 모든 하위 범위들을 포함한다. 일정 범위의 특정 값에 적용되는 바와 같은 "대략"은 둘 모두의 값에 적용되고, 달리 값을 측정하는 기구의 정밀도에 의존하지 않는 한, 언급된 값(들)의 +/- 10%를 나타낼 수 있다.

이하의 청구범위에서의 모든 수단 또는 단계 플러스 기능 요소의 대응하는 구조, 재료, 작용, 및 등가물은, 구체적으로 청구되는 바와 같은 다른 청구된 요소와 조합하여 기능을 수행하기 위한 임의의 구조, 재료, 또는 작용을 포함하는 것으로 의도된다. 본 발명의 설명은, 예시 및 설명의 목적을 위해 제시되었지만, 개시된 형태로 본 발명을 총망라하거나 그로 제한되는 것으로 의도되지 않는다. 많은 변형 및 수정이, 본 발명의 범주 및 사상으로부터 벗어남이 없이 당업자에게 명백할 것이다. 본 발명의 원리 및 실제 적용을 가장 잘 설명하기 위해, 그리고 다른 당업자가 예상되는 특정 용도에 적합하게 되는 것과 같은 다양한 변형을 갖는 다양한 실시예에 대해 본 발명을 이해하는 것을 가능하게 하기 위해, 실시예가 선택되고 설명되었다.

Claims

로터 축을 갖는 로터를 집합적으로 둘러싸도록 구성되는 상부 케이싱 및 하부 케이싱을 포함하는 터빈 케이싱 내의 구성요소를 정렬시키는 방법으로서,
상기 로터 축을 따른 적어도 하나의 1차 축방향 위치에 대해 그리고 각각의 1차 축방향 위치에서의 상기 터빈 케이싱의 일 측부 또는 양 측부에서:
톱온(top-on) 위치에서 상기 상부 케이싱이 상기 하부 케이싱에 결합된 상태에서,
상기 하부 케이싱의 수평 조인트(HJ) 플랜지의 외부 표면에 결합된 제1 광학 표적에서의 제1 기준점의 제1 위치, 및
상기 하부 케이싱의 HJ 플랜지의 외부 표면에 결합되고 상기 제1 광학 표적으로부터 수직으로 이격된 제2 광학 표적에서의 제2 기준점의 제2 위치를 측정하는 단계;
톱오프(top-off) 위치에서 적어도 상기 상부 케이싱이 상기 하부 케이싱으로부터 제거된 상태에서,
상기 제1 광학 표적에서의 상기 제1 기준점의 제3 위치,
상기 제2 광학 표적에서의 상기 제2 기준점의 제4 위치,
상기 하부 케이싱의 수평 조인트(HJ) 플랜지의 상부 표면 상의 제3 기준점의 제5 위치 - 상기 제3 기준점은 상기 각각의 1차 축방향 위치에서 상기 하부 케이싱 내의 상기 구성요소의 구성요소 지지 위치와 알려진 공간적 관계를 가짐 -, 및
상기 하부 케이싱의 HJ 플랜지의 상부 표면 상의 제4 기준점의 제6 위치 - 상기 제4 기준점은 상기 하부 케이싱의 HJ 플랜지의 상부 표면 상의 상기 제3 기준점으로부터 이격됨 - 를 측정하는 단계;
적어도 상기 하부 케이싱의 제1, 제2, 제3, 제4, 제5 및 제6 위치들 및 내부 반경에 기초하여, 상기 톱온 위치에서의 상기 구성요소 지지 위치에 대한 예측 오프셋 값을 계산하는 단계; 및
상기 터빈 케이싱 내의 상기 구성요소 지지 위치를 상기 예측 오프셋 값만큼 조정하는 단계 - 상기 구성요소 지지 위치에 위치된 상기 구성요소의 정렬이 상기 톱온 위치로 상기 상부 케이싱을 교체할 시에 상기 로터 축에 대해 개선됨 - 를 포함하는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 1차 축방향 위치는 복수의 1차 축방향 위치를 포함하는, 방법.
제2항에 있어서, 상기 터빈 케이싱의 일 측부 또는 양 측부는 상기 터빈 케이싱의 양 측부를 포함하고, 상기 터빈 케이싱의 제1 측부에 대한, 상기 톱온 위치에서의 상기 구성요소 지지 위치에 대한 상기 예측 오프셋 값을 계산하는 단계는 상기 터빈 케이싱의 제2, 반대편 측부에 대한, 상기 톱온 위치에서의 상기 구성요소 지지 위치에 대한 상기 예측 오프셋 값을 고려하는 단계를 포함하는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 하부 케이싱으로부터 상기 상부 케이싱을 그리고 상기 하부 케이싱으로부터 상기 로터 및 하부 다이어프램 중 적어도 하나를 제거하여, 상기 톱오프 위치를 생성하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 제1 광학 표적 및 상기 제2 광학 표적은 상기 하부 케이싱의 HJ 플랜지의 반경방향 지향 외부 표면에 결합되는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 구성요소는 다이어프램 부분, 내부 케이싱 부분 및 하나 이상의 고정 노즐 부분 중 적어도 하나를 포함하고,
상기 조정하는 단계는 상기 톱온 위치로 상기 터빈의 상부 케이싱을 교체할 시에 상기 구성요소와 상기 로터 축의 정렬을 개선하기 위해 상기 구성요소 지지 위치를 변경하는, 방법.
제1항에 있어서, 각각의 1차 축방향 위치와는 상이하고 상기 제1 광학 표적을 포함하지만 상기 제2 광학 표적을 포함하지 않는, 상기 로터 축을 따른 적어도 하나의 2차 축방향 위치에 대해, 그리고 각각의 2차 축방향 위치에서의 상기 터빈 케이싱의 일 측부 또는 양 측부에서:
상기 톱온 위치에서 상기 상부 케이싱이 상기 하부 케이싱에 결합된 상태에서,
상기 하부 케이싱의 HJ 플랜지의 외부 표면에 결합된 상기 제1 광학 표적에서의 제7 기준점의 제7 위치를 측정하는 단계;
상기 톱오프 위치에서 적어도 상기 상부 케이싱이 상기 하부 케이싱으로부터 제거된 상태에서,
상기 제1 광학 표적에서의 상기 제7 기준점의 제8 위치,
상기 하부 케이싱의 HJ 플랜지의 상부 표면 상의 제8 기준점의 제9 위치 - 상기 제8 기준점은 상기 각각의 2차 축방향 위치에서 상기 하부 케이싱 내의 상기 구성요소의 구성요소 지지 위치와 알려진 공간적 관계를 가짐 -, 및
상기 하부 케이싱의 HJ 플랜지의 상부 표면 상의 제9 기준점의 제10 위치 - 상기 제9 기준점은 상기 하부 케이싱의 HJ 플랜지의 상부 표면 상의 상기 제8 기준점으로부터 이격됨 - 를 측정하는 단계;
상기 적어도 하나의 2차 축방향 위치에 대한 상기 하부 케이싱의 제7, 제8, 제9 및 제10 위치들 및 내부 반경에 기초하여, 상기 톱온 위치에서의 상기 구성요소 지지 위치에 대한 상기 예측 오프셋 값을 계산하는 단계; 및
상기 적어도 하나의 2차 축방향 위치에서의 상기 터빈 케이싱 내의 상기 구성요소 지지 위치를 그에 대한 상기 예측 오프셋 값만큼 조정하는 단계 - 상기 적어도 하나의 2차 축방향 위치에 대한, 상기 구성요소 지지 위치에 위치된 상기 구성요소의 정렬은 상기 톱온 위치로 상기 상부 케이싱을 교체할 시에 상기 로터 축에 대해 개선됨 - 를 포함하는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 예측 오프셋 값을 계산하는 단계는:
상기 하부 케이싱의 HJ 플랜지의 상부 표면 상의 상기 제3 기준점의 제5 위치, 상기 하부 케이싱의 HJ 플랜지의 상부 표면 상의 상기 제4 기준점의 제6 위치, 및 상기 제1 광학 표적에서의 상기 제1 기준점의 제3 위치 사이의 삼각형 공간적 관계를 식별하는 단계;
상기 톱온 위치에서 상기 로터 축으로부터 상기 제1 광학 표적의 제1 위치까지 연장되는 제1 벡터와 상기 톱오프 위치에서 상기 로터 축으로부터 상기 제1 광학 표적의 제3 위치를 통과하는 제2 벡터 사이의 각도를 계산함으로써, 상기 로터 축을 중심으로 하는 상기 하부 케이싱의 HJ 플랜지의 회전각(α)을 결정하는 단계;
상기 톱온 위치에서 상기 제1 위치에 있는 상기 제1 기준점 및 상기 로터 축을 중심으로 하는 상기 하부 케이싱의 HJ 플랜지의 회전각(α)에 기초하여, 상기 삼각형 공간적 관계를 상기 톱온 위치로 병진시키는 단계 - 상기 병진시키는 단계는 상기 톱온 위치에서의 상기 제3 기준점에 대한 예측 톱온 위치를 생성함 -;
측정된 바와 같은 상기 제3 기준점의 제5 위치와 상기 제3 기준점에 대한 상기 예측 톱온 위치 사이의 임의의 수직 차이(Δz)를 계산하는 단계; 및
상기 하부 케이싱의 HJ 플랜지의 임의의 수직 차이(Δz)에 기초하여 수직 조정을 계산하는 단계를 포함하고,
상기 조정하는 단계는, 상기 수직 조정 및 상기 하부 케이싱 내의 상기 구성요소의 구성요소 지지 위치에 대한 상기 제3 기준점의 알려진 공간적 관계에 기초하여, 상기 구성요소 지지 위치를 상승시키는 것 또는 하강시키는 것 중 하나를 행하도록 상기 구성요소 지지 위치를 조정하는 단계를 포함하는, 방법.
제8항에 있어서, 상기 예측 오프셋 값을 계산하는 단계는:
상기 톱온 위치에서 상기 제1 및 제2 광학 표적들의 제1 및 제2 위치들을 통해 연장되는 제1 기준선과 상기 톱오프 위치에서 상기 제1 및 제2 광학 표적들의 제3 및 제4 위치들을 통해 연장되는 제2 기준선 사이의 각도를 계산함으로써, 상기 하부 케이싱의 HJ 플랜지의 경사각(β)을 결정하는 단계;
측정된 바와 같은 상기 제3 기준점의 제5 위치와 상기 제3 기준점에 대한 상기 예측 톱온 위치 사이의 임의의 수직 차이(Δz)를 계산하는 단계; 및
상기 하부 케이싱의 HJ 플랜지의 임의의 수직 차이(Δz) 및 상기 경사각(β)에 기초하여 상기 수직 조정을 계산하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
제8항에 있어서, 상기 예측 오프셋 값을 계산하는 단계는:
상기 하부 케이싱의 제1 측부에서의, 상기 톱온 위치에서의 상기 제1 광학 표적의 제1 위치와 상기 톱오프 위치에서의 상기 제1 광학 표적의 제3 위치 사이의 제1 수평 차이(Δy1)를 계산하는 단계;
상기 하부 케이싱의 제2 측부에서의, 상기 톱온 위치에서의 상기 제1 광학 표적의 제1 위치와 상기 톱오프 위치에서의 상기 제1 광학 표적의 제3 위치 사이의 제2 수평 차이(Δy2)를 계산하는 단계; 및
상기 제1 수평 차이(Δy1)와 상기 제2 수평 차이(Δy2)를 합산하여 수평 조정을 달성하는 단계를 포함하고,
상기 조정하는 단계는, 상기 수평 조정 및 상기 하부 케이싱 내의 상기 구성요소의 구성요소 지지 위치에 대한 상기 제3 기준점의 알려진 공간적 관계에 기초하여, 상기 구성요소 지지 위치를 조정하는 단계를 포함하는, 방법.
제8항에 있어서, 상기 예측 오프셋 값을 계산하는 단계는:
상기 상부 케이싱이 상기 하부 케이싱에 장착될 위치에 있는 상태에서, 상기 경사각(β)에 기초하여, 상기 상부 케이싱 상의 상기 제3 기준점 및 제5 기준점 근처의 내부 위치, 또는 상기 상부 케이싱 상의 상기 제4 기준점 및 제6 기준점 근처의 외부 위치에서 임의의 갭을 계산하는 단계;
적어도 상기 하부 케이싱의 제1, 제2, 제3, 제4, 제5 및 제6 위치들 및 임의의 갭에 기초하여, 상기 톱온 위치에서의 상기 구성요소 지지 위치에 대한 상기 예측 오프셋 값을 계산하는 단계; 및
상기 터빈 케이싱 내의 상기 구성요소 지지 위치를 상기 예측 오프셋 값만큼 조정하는 단계 - 상기 구성요소 지지 위치에 위치된 상기 구성요소의 정렬이 상기 톱온 위치로 상기 상부 케이싱을 교체할 시에 상기 로터 축에 대해 개선됨 - 를 추가로 포함하는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 예측 오프셋 값을 계산하는 단계는:
상기 하부 케이싱의 제1 측부에서의, 상기 톱온 위치에서의 상기 제1 광학 표적의 제1 위치와 상기 톱오프 위치에서의 상기 제1 광학 표적의 제3 위치 사이의 제1 수평 차이(Δy1)를 계산하는 단계;
상기 하부 케이싱의 제2 측부에서의, 상기 톱온 위치에서의 상기 제1 광학 표적의 제1 위치와 상기 톱오프 위치에서의 상기 제1 광학 표적의 제3 위치 사이의 제2 수평 차이(Δy2)를 계산하는 단계; 및
상기 제1 수평 차이(Δy1)와 상기 제2 수평 차이(Δy2)를 합산하여 수평 조정을 달성하는 단계를 포함하고,
상기 조정하는 단계는, 상기 수평 조정 및 상기 하부 케이싱 내의 상기 구성요소의 구성요소 지지 위치에 대한 상기 제3 기준점의 알려진 공간적 관계에 기초하여, 상기 구성요소 지지 위치를 조정하는 단계를 포함하는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 예측 오프셋 값을 계산하는 단계는:
상기 톱오프 위치에서 적어도 상기 상부 케이싱이 상기 하부 케이싱으로부터 제거된 상태에서:
상기 하부 케이싱의 HJ 플랜지의 제3 기준점 및 제4 기준점을 통과하는 제1 기준선을 식별하는 단계;
상기 상부 케이싱의 HJ 플랜지의 하부 표면 상의 제5 기준점 및 제6 기준점을 통과하는 제2 기준선을 식별하는 단계 - 상기 제5 기준점은 상기 톱온 위치에서 상기 제3 기준점과 정렬되고, 상기 제6 기준점은 상기 톱온 위치에서 상기 제4 기준점과 정렬됨 -;
상기 톱오프 위치에서의 상기 상부 케이싱의 HJ 플랜지의 로터 축을 상기 톱오프 위치에서의 상기 하부 케이싱의 HJ 플랜지의 로터 축과 중첩시킴으로써, 상기 제1 기준선과 상기 제2 기준선 사이의 각도 관계를 확립하는 단계;
상기 제1 기준선과 상기 제2 기준선 사이의 상기 각도 관계 및 상기 하부 케이싱의 내부 반경에 기초하여, 상기 제3 기준점 및 상기 제5 기준점 근처의 내부 위치, 또는 상기 제4 기준점 및 상기 제6 기준점 근처의 외부 위치에서 임의의 갭을 계산하는 단계;
적어도 상기 하부 케이싱의 제1, 제2, 제3, 제4, 제5 및 제6 위치들 및 임의의 갭에 기초하여, 상기 톱온 위치에서의 상기 구성요소 지지 위치에 대한 상기 예측 오프셋 값을 계산하는 단계; 및
상기 터빈 케이싱 내의 상기 구성요소 지지 위치를 상기 예측 오프셋 값만큼 조정하는 단계 - 상기 구성요소 지지 위치에 위치된 상기 구성요소의 정렬이 상기 톱온 위치로 상기 상부 케이싱을 교체할 시에 상기 로터 축에 대해 개선됨 - 를 추가로 포함하는, 방법.
로터 축을 갖는 로터를 집합적으로 둘러싸도록 구성되는 상부 케이싱 및 하부 케이싱을 포함하는 터빈 케이싱 내의 구성요소를 정렬시키기 위한 시스템으로서,
측정 모듈 - 상기 측정 모듈은:
상기 로터 축을 따른 적어도 하나의 1차 축방향 위치에 대해 그리고 각각의 1차 축방향 위치에서의 상기 터빈 케이싱의 일 측부 또는 양 측부에서:
톱온 위치에서 상기 상부 케이싱이 상기 하부 케이싱에 결합된 상태에서,
상기 하부 케이싱의 수평 조인트(HJ) 플랜지의 외부 표면에 결합된 제1 광학 표적에서의 제1 기준점의 제1 위치, 및
상기 하부 케이싱의 HJ 플랜지의 외부 표면에 결합되고 상기 제1 광학 표적으로부터 수직으로 이격된 제2 광학 표적에서의 제2 기준점의 제2 위치의 측정치를 수신하도록; 그리고
톱오프 위치에서 적어도 상기 상부 케이싱이 상기 하부 케이싱으로부터 제거된 상태에서,
상기 제1 광학 표적에서의 상기 제1 기준점의 제3 위치,
상기 제2 광학 표적에서의 상기 제2 기준점의 제4 위치,
상기 하부 케이싱의 수평 조인트(HJ) 플랜지의 상부 표면 상의 제3 기준점의 제5 위치로서, 상기 제3 기준점은 상기 각각의 1차 축방향 위치에서 상기 하부 케이싱 내의 상기 구성요소의 구성요소 지지 위치와 알려진 공간적 관계를 갖는, 상기 제5 위치, 및
상기 하부 케이싱의 HJ 플랜지의 상부 표면 상의 제4 기준점의 제6 위치로서, 상기 제4 기준점은 상기 하부 케이싱의 HJ 플랜지의 상부 표면 상의 상기 제3 기준점으로부터 이격되는, 상기 제6 위치의 측정치를 수신하도록 구성됨 -; 및
계산 모듈 - 상기 계산 모듈은:
적어도 상기 하부 케이싱의 제1, 제2, 제3, 제4, 제5 및 제6 위치들 및 내부 반경에 기초하여, 상기 톱온 위치에서의 상기 구성요소 지지 위치에 대한 예측 오프셋 값을 계산하도록, 그리고
상기 예측 오프셋 값에 기초하여 상기 적어도 하나의 1차 축방향 위치에서의 상기 터빈 케이싱 내의 상기 구성요소 지지 위치에 대한 조정을 나타내도록 구성됨 - 을 포함하는, 시스템.
제14항에 있어서, 각각의 1차 축방향 위치와는 상이하고 상기 제1 광학 표적을 포함하지만 상기 제2 광학 표적을 포함하지 않는, 상기 로터 축을 따른 적어도 하나의 2차 축방향 위치에 대해, 그리고 각각의 2차 축방향 위치에서의 상기 터빈 케이싱의 일 측부 또는 양 측부에서, 상기 측정 모듈은,
상기 톱온 위치에서 상기 상부 케이싱이 상기 하부 케이싱에 결합된 상태에서, 상기 하부 케이싱의 HJ 플랜지의 외부 표면에 결합된 상기 제1 광학 표적에서의 제7 기준점의 제7 위치; 그리고
상기 톱오프 위치에서 적어도 상기 상부 케이싱이 상기 하부 케이싱으로부터 제거된 상태에서:
상기 제1 광학 표적에서의 상기 제7 기준점의 제8 위치,
상기 하부 케이싱의 HJ 플랜지의 상부 표면 상의 제8 기준점의 제9 위치 - 상기 제8 기준점은 상기 각각의 2차 축방향 위치에서 상기 하부 케이싱 내의 상기 구성요소의 구성요소 지지 위치와 알려진 공간적 관계를 가짐 -, 및
상기 하부 케이싱의 HJ 플랜지의 상부 표면 상의 제9 기준점의 제10 위치 - 상기 제9 기준점은 상기 하부 케이싱의 HJ 플랜지의 상부 표면 상의 상기 제8 기준점으로부터 이격됨 - 의 측정치를 추가로 수신하고,
상기 계산 모듈은 추가로:
상기 적어도 하나의 2차 축방향 위치에 대한 상기 하부 케이싱의 제7, 제8, 제9 및 제10 위치들 및 내부 반경에 기초하여, 상기 톱온 위치에서의 상기 구성요소 지지 위치에 대한 상기 예측 오프셋 값을 계산하는, 시스템.
제14항에 있어서, 상기 계산 모듈이 상기 예측 오프셋 값을 계산하는 것은:
상기 톱온 위치에서 상기 제1 및 제2 광학 표적들의 제1 및 제2 위치들을 통해 연장되는 제1 기준선과 상기 톱오프 위치에서 상기 제1 및 제2 광학 표적들의 제3 및 제4 위치들을 통해 연장되는 제2 기준선 사이의 각도를 계산함으로써, 상기 하부 케이싱의 HJ 플랜지의 경사각(β)을 결정하는 것;
상기 하부 케이싱의 HJ 플랜지의 상부 표면 상의 상기 제3 기준점의 제5 위치, 상기 하부 케이싱의 HJ 플랜지의 상부 표면 상의 상기 제4 기준점의 제6 위치, 및 상기 제1 광학 표적에서의 상기 제1 기준점의 제3 위치 사이의 삼각형 공간적 관계를 식별하는 것;
상기 톱온 위치에서 상기 로터 축으로부터 상기 제1 광학 표적의 제1 위치까지 연장되는 제1 벡터와 상기 톱오프 위치에서 상기 로터 축으로부터 상기 제1 광학 표적의 제3 위치를 통과하는 제2 벡터 사이의 각도를 계산함으로써, 상기 로터 축을 중심으로 하는 상기 하부 케이싱의 HJ 플랜지의 회전각(α)을 결정하는 것;
상기 톱온 위치에서 상기 제1 위치에 있는 상기 제1 기준점 및 상기 로터 축을 중심으로 하는 상기 하부 케이싱의 HJ 플랜지의 회전각(α)에 기초하여, 상기 삼각형 공간적 관계를 상기 톱온 위치로 병진시키는 것 - 상기 병진시키는 것은 상기 톱온 위치에서의 상기 제3 기준점에 대한 예측 톱온 위치를 생성함 -;
측정된 바와 같은 상기 제3 기준점의 제5 위치와 상기 제3 기준점에 대한 상기 예측 톱온 위치 사이의 임의의 수직 차이(Δz)를 계산하는 것; 및
상기 하부 케이싱의 HJ 플랜지의 임의의 수직 차이(Δz) 및 상기 경사각(β)에 기초하여 수직 조정을 포함하는 상기 예측 오프셋 값을 계산하는 것을 포함하는, 시스템.
제16항에 있어서, 상기 예측 오프셋 값을 계산하는 것은:
상기 상부 케이싱이 상기 하부 케이싱에 장착될 위치에 있는 상태에서, 상기 경사각(β)에 기초하여, 상기 상부 케이싱 상의 상기 제3 기준점 및 제5 기준점 근처의 내부 위치, 또는 상기 상부 케이싱 상의 상기 제4 기준점 및 제6 기준점 근처의 외부 위치에서 임의의 갭을 계산하는 것; 및
적어도 상기 하부 케이싱의 제1, 제2, 제3, 제4, 제5 및 제6 위치들 및 임의의 갭에 기초하여, 상기 톱온 위치에서의 상기 구성요소 지지 위치에 대한 상기 예측 오프셋 값을 계산하는 것을 추가로 포함하는, 시스템.
제14항에 있어서, 상기 예측 오프셋 값을 계산하는 것은:
상기 하부 케이싱의 제1 측부에서의, 상기 톱온 위치에서의 상기 제1 광학 표적의 제1 위치와 상기 톱오프 위치에서의 상기 제1 광학 표적의 제3 위치 사이의 제1 수평 차이(Δy1)를 계산하는 것;
상기 하부 케이싱의 제2 측부에서의, 상기 톱온 위치에서의 상기 제1 광학 표적의 제1 위치와 상기 톱오프 위치에서의 상기 제1 광학 표적의 제3 위치 사이의 제2 수평 차이(Δy2)를 계산하는 것; 및
상기 제1 수평 차이(Δy1)와 상기 제2 수평 차이(Δy2)를 합산하여 수평 조정을 달성하는 것 - 상기 수평 조정은 상기 예측 오프셋 값의 적어도 일부를 형성함 - 을 추가로 포함하는, 시스템.
터빈 케이싱으로서,
상부 수평 조인트(HJ) 플랜지를 갖는 상부 케이싱;
하부 수평 조인트(HJ) 플랜지를 갖는 하부 케이싱 - 상기 상부 케이싱 및 상기 하부 케이싱은 터빈 로터 및 상기 터빈 로터에 결합된 복수의 터빈 블레이드를 집합적으로 둘러싸도록 구성됨 -; 및
복수의 제1 광학 표적 - 각각의 제1 광학 표적은 상기 하부 케이싱의 하부 HJ 플랜지의 반경방향 지향 외부 표면을 따라 연장되는 복수의 축방향 위치들 중 하나에 위치됨 - 을 포함하는, 터빈 케이싱.
제19항에 있어서, 상기 복수의 축방향 위치들 중 하나 이상에 위치되는 제2 광학 표적을 추가로 포함하고, 각각의 제2 광학 표적은 각각의 제1 광학 표적으로부터 수직으로 이격되는, 터빈 케이싱.