KR20230020318A - 스테이터와 로터로 구성되는 발전기로부터 로터를 인출하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스테이터와 로터로 이루어지는 발전기로부터 로터를 안전하게 인출하여 수선할 수 있도록 하는 로터 인출 방법에 관한 것이다.
본 발명의 기술적 사상인 스테이터와 로터로 구성되는 발전기로부터 로터를 인출하는 방법은,
발전기 전방에 로터를 안치시킬 슬라이딩 레일을 제공하는 단계;
스테이터 내부에서 안치되되 양 단부가 상기 스테이터의 전단부 및 후단부에로부터 각기 연장되어 있는 로터의 전단부 및 후단부 각각의 일측에 라운드 슬링을 걸어 소정 높이 상승시키는 단계;
상기 슬라이딩 레일상에 안치된 후 상기 로터의 전단부 일측을 유압에 의하여 지지하기 위한 제 1 지지대를 제공하는 단계;
상기 스테이터의 후단부 방향에서 슬리브를 상기 로터의 밑면과 상기 스테이터 내측 아랫면 사이로 삽입하는 단계;
상기 스테이터의 후단부 방향에서 상기 스테이터 내부에 있는 로터의 일측에 유압으로 높이 조절이 가능한 얼라인먼트 유니트를 체결시켜 상기 로터를 지지하는 단계;
상기 슬라이딩 레일상에 안치되고 상기 로터의 전단부에 체결되는 실린더는 갖는 견인기를 제공하는 단계;
상기 라운드 슬링을 제거하는 단계;
상기 견인기를 이용하여 상기 로터를 스테이터로부터 인출하는 단계;
상기 스테이터로부터 상기 로터의 후단부가 노출되면 상기 로터의 후단부 일측에 제 2 지지대를 제공하여 상기 로터의 수평을 맞추는 단계;
상기 견인기를 작동시켜 상기 로터를 추가 인출하여 상기 슬리이딩 레일상에 안치시키는 단계;
상기 견인기 및 상기 얼라인먼트 유니트를 분리하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다
본 발명에서 제안하는 스테이터와 로터로 구성되는 발전기로부터 로터를 인출하는 방법을 실시하는 경우 비숙련자가 참여하더라도 종래 기술 대비 보다 안전하게 스테이터로부터 로터를 인출할 수 있으며, 제 1 및 제 2 지지대를 활용하여 수평을 맞추기 때문에 로터 또는 스테이터의 훼손을 예방할 수있다.

Description

스테이터와 로터로 구성되는 발전기로부터 로터를 인출하는 방법{Method for withdrawing a rotor from a generator consisting of stator and rotor}

본 발명은 스테이터와 로터로 이루어지는 발전기로부터 로터를 안전하게 인출하여 수선할 수 있도록 하는 로터 인출 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 복합 발전설비(combined power plant)는 가스터빈, 발전기, 스팀터빈을 복합적으로 이용하여 전기를 생산하는 발전 설비이다.

이러한 가스터빈, 발전기, 스팀터빈은 적절하게 조합되어 사용되고 있으며, 최근에는 가스터빈, 발전기, 스팀터빈을 하나의 축(shaft)으로 일직선상에 연결하여 배치하는 일축형으로 사용하기도 한다.

도 1은 종래의 일축(一軸, one shaft)형 복합 발전설비를 개략적으로 나타낸 도면이다.

종래의 일축형 복합 발전설비에는 공급관(2)을 통해 공급된 연료를 연소시켜 1차 동력을 생산하는 가스터빈(2)과, 가스터빈(2)의 출구로 배출되는 배기가스 열을 이용하여 보일러에서 증기를 생산하고, 생산된 증기를 통해 2차 동력을 생산하는 스팀터빈(4)과, 가스터빈(2)과 스팀터빈(4)을 일렬로 배열하고, 가스터빈(2)의 축(3)과 스팀터빈(4)의 축(5)과 양측에서 각각 결합되는 로터축(8, rotor shaft)의 회전을 이용하여 전기를 생산하는 발전기(6)를 포함한다.

여기서, 스팀터빈(4)은 고압 스팀터빈과 저압 스팀터빈을 포함할 수 있다.

로터축(8)은 발전기(6)의 고정자(stator)의 중심 구멍을 가로 질러 설치되는 회전자(rotator)를 포함하는 구성으로 발전기(6)의 길이 보다 길게 형성되고 가스터빈 축(3)의 플랜지 및 스팀터빈 축(5)의 플랜지에 각각 결합되는 플랜지(7,9)를 구비한다.

이러한 일축형 복합 발전설비는 연료의 연소 에너지를 이용하여 1차적으로 가스터빈(2)을 구동하여 동력을 얻은 후, 보일러(미도시)을 통해 증기를 발생시키고, 이로부터 스팀터빈(4)을 구동하여 2차적으로 동력을 발생시키는 것이다.

이때, 일축형 복합 발전설비를 장기간 사용하면 손상이 갈 수 있으므로 가스터빈(2), 발전기(6) 및 스팀터빈(4)을 주기적으로 분해하고 발전기(4)의 로터축을 정비해 주어야 한다.

종래의 일축형 복합 발전설비에서 발전기(6)의 로터축(8) 인출방법을 살펴 본다. 발전기(6) 양측의 가스터빈(2)과 스팀터빈(4)의 부속 설비 일부를 분해하고, 가스터빈 축(3)과 스팀터빈 축(5)의 플랜지와 로터축(8)의 플랜지(7,9)를 각각 분리한다.

그리고, 발전기(6) 분해 이동경로 상에 수평빔(horizontal beam)을 설치하고, 트롤리(trolley) 및 슬라이딩장치(sliding device)가 구비된 대용량 크레인(crane) 설치용 프레임(frame)을 수평빔 상에 설치한다. 그 다음, 발전기를 대용량 크레인의 인양끈으로 들어 올려 측방향으로 슬라드 이송한 후, 발전기를 바닥에 내려 놓는다. 그리고, 대용량 크레인을 이용하여 발전기(6)에서 로터축(8)을 인출 한 후 베어링의 수리 등과 같이 정비작업을 수행한다.

그런데, 종래의 복합화력 발전설비에서 발전기를 분리하여 로터축을 인출하기 해서는 발전기를 들어 올리는 대용량 크레인을 천장에 설치해야 한다, 그에 따라 대용량 철골 자재등 및 부속 설비가 필요하므로 작업성이 현저하게 저하되고, 점검 및 수리비용이 증가하는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해소하기 위하여 특허출원번호가 10-2013-0060623이고 발명의 명칭이 "리프팅 장치를 이용한 복합 발전설비의 발전기 로터축 인출방법"인 선행 기술에서는 발전기 로터축과 스팀터빈의 및 가스터빈의 축의 플랜지를 분해하고, 리프팅 장치를 이용하여 발전기를 들어 올려 공간을 확보한 후, 로터축을 인출하므로 설비를 경량화하고, 인출 공정을 간소화할 수 있는 리프팅 장치를 이용한 복합 발전설비의 발전기 로터축 인출방법을 제안한 바 있다.

이러한 선행 기술은 발전기 측면에 장착된 서포터부의 저면에 승강부를 설치하여 발전기를 설정거리 들어 올리므로 발전기의 하부에 리프트 장치 설치공간이 확보되지 않는 상태에서도 발전기를 간편하게 들어올릴 수 있는 리프팅 장치를 이용한 복합 발전설비의 발전기 로터축 인출방법에 관한 것이었다.

이러한 선행 기술의 기술적 사상은 다음과 같이 개시되어 있음을 알 수 있다

즉, 상기 선행 기술은 상부케이싱조립체와 하부케이싱조립체를 포함하는 가스터빈, 발전기 및 스팀터빈이 배열된 복합 발전설비에서 상기 발전기의 로터축을 인출하는 방법으로서,

상기 하부케이싱조립체로 부터 상기 상부케이싱조립체를 분리하여 상기 가스터빈에 이동공간부를 형성하는 단계;

상기 가스터빈의 축 및 상기 스팀터빈의 축과 플랜지 결합된 상기 발전기의 로터축을 각각 분리하는 단계;

상기 발전기에 리프팅 장치를 설치하고, 상기 리프팅 장치를 이용하여 상기 발전기를 승강하는 단계;

상기 발전기에서 가스터빈 방향으로 노출된 로터축의 단부에 천장크레인에 연결된 인양부재를 이용하여 걸어주는 단계;

상기 천장크레인을 이동하여 상기 인양부재로 상기 로터축을 상기 이동공간부 방향으로 당겨 상기 로터축의 일부를 인출하는 단계; 및

상기 로터축의 중심부를 인양부재로 걸어주고, 상기 로터축 전체를 인출하여 들어 올려 이동하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.

그런데 위 선행 기술의 경우 역시 기본적으로 천장 크레인을 이용하여 로터축을 인출하는 방법에 관한 것에 불과한 것이었다.

한편, 도 2에는 스테이터와 로터로 구성되는 발전기로부터 로터를 인출하는 종래 방법을 설명하는 도면이 도시되어 있다

도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 경우 로터의 일측에 인양부재가 걸려진 상태에서 로터를 수평으로 인출하는 장면이 도시되어 있다

그런데, 이러한 인출 방법은 다년간의 숙련을 요하고, 인출시 작은 실수로 인해 로터의 훼손이 발생하기도 하여 큰 손해를 초래하는 경우가 많았다.

1. 특허출원번호 10-2009-0030837, 발명의 명칭 : "발전기로부터의 로터 분리 방법", 특허출원인 : 제너럴 일렉트릭 캄파니 2. 특허출원번호 10-2013-0060623, 발명의 명칭 : "리프팅 장치를 이용한 복합 발전설비의 발전기 로터축 인출방법", 특허출원인 : 한국남부발전 주식회사

본 발명은 스테이터와 로터로 구성되는 발전기로부터 로터를 보다 안전하게 인출할 수 있는 새로운 방법을 제안하고자 한다.

본 발명의 기술적 사상인 스테이터와 로터로 구성되는 발전기로부터 로터를 인출하는 방법은,

발전기 전방에 로터를 안치시킬 슬라이딩 레일을 제공하는 단계;

스테이터 내부에서 안치되되 양 단부가 상기 스테이터의 전단부 및 후단부에로부터 각기 연장되어 있는 로터의 전단부 및 후단부 각각의 일측에 라운드 슬링을 걸어 소정 높이 상승시키는 단계;

상기 슬라이딩 레일상에 안치된 후 상기 로터의 전단부 일측을 유압에 의하여 지지하기 위한 제 1 지지대를 제공하는 단계;

상기 스테이터의 후단부 방향에서 슬리브를 상기 로터의 밑면과 상기 스테이터 내측 아랫면 사이로 삽입하는 단계;

상기 스테이터의 후단부 방향에서 상기 스테이터 내부에 있는 로터의 일측에 유압으로 높이 조절이 가능한 얼라인먼트 유니트를 체결시켜 상기 로터를 지지하는 단계;

상기 슬라이딩 레일상에 안치되고 상기 로터의 전단부에 체결되는 실린더는 갖는 견인기를 제공하는 단계;

상기 라운드 슬링을 제거하는 단계;

상기 견인기를 이용하여 상기 로터를 스테이터로부터 인출하는 단계;

상기 스테이터로부터 상기 로터의 후단부가 노출되면 상기 로터의 후단부 일측에 제 2 지지대를 제공하여 상기 로터의 수평을 맞추는 단계;

상기 견인기를 작동시켜 상기 로터를 추가 인출하여 상기 슬리이딩 레일상에 안치시키는 단계;

상기 견인기 및 상기 얼라인먼트 유니트를 분리하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다

본 발명에서 제안하는 스테이터와 로터로 구성되는 발전기로부터 로터를 인출하는 방법을 실시하는 경우 비숙련자가 참여하더라도 종래 기술 대비 보다 안전하게 스테이터로부터 로터를 인출할 수 있으며, 제 1 및 제 2 지지대를 활용하여 수평을 맞추기 때문에 로터 또는 스테이터의 훼손을 예방할 수있다.

도 1은 종래의 일축(一軸, one shaft)형 복합 발전설비를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 스테이터와 로터로 구성되는 발전기로부터 로터를 인출하는 종래 방법을 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명에서 제안하는 스테이터와 로터로 구성되는 발전기로부터 로터를 인출하는 방법을 실시하기 위한 전체 시스템의 개념을 설명하는 분해 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 로터 인출 시스템의 결합도로 전체적인 구성을 보여주기 위한 도면이다.
도 5는 스테이터와 로터로 구성되는 발전기 전면에 슬라이딩 레일을 설치한 후 로터의 전단부와 로터의 후단부에 각각 제 1 라운드 슬링과 제 2 라운드 슬링을 걸어 로터를 소정 높이 들어 올리는 과정을 설명한다.
도 6은 원통형의 스테이터 후단부 방향에서 스테이터의 내측 하부면 형상에 대응하는 금속 재질의 슬리브(sleeve)를 삽입하는 과정을 설명하는 도면이다.
도 7은 얼라인먼트 유니트가 로터 후단부에 체결된 상태를 도시한다.
도 8은 도 7의 구체적인 실시를 보여주는 도면이다.
도 9는 유압에 의하여 승하강 하는 시리린더를 갖는 제 1 지지대를 조절하여 로터의 수평을 맞추는 작업을 하는 과정을 보여주는 도면이다.
도 10은 슬라이딩 레일상에 유압의 의하여 좌우 이동하는 실린더를 갖는 견인기(reactor)를 안착시킨 후 견인기를 구성하는 실린더의 종단부를 로터의 전단부와 플랜지 등을 이용하여 결합시키는 과정을 설명하는 도면이다.
도 11은 견인기를 구성하는 실린더와 로터가 결합되어 있는 일예이다
도 12는 견인기를 이용하여 로터를 스테이로부터 인출하는 과정을 보여준다.
도 13은 로터가 스테이터로부터 완전히 인출되어 슬라이딩 레일상에 안치된 모습을 보여준다
도 14는 견인기 및 얼라인먼트 유니트를 분리하고 로터의 전단부 및 후단부에 각각 제 1 라운드 슬링 및 제 2 라운드 슬링을 체결하여 로터를 들어 올리는 과정을 설명하는 도면이다.
도 15는 본 발명에서 사용하는 제 1 및 제 2 지지대의 일예를 도시한다.
도 16은 본 발명에서 사용되는 견인기의 일예를 도시한다.
도 17은 본 발명에서 설명하는 로터 인출과정을 추가적으로 보충 설명하기 위한 도면이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에서 제안하는 스테이터와 로터로 구성되는 발전기로부터 로터를 인출하는 방법에 대한 기술적 사상을 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명에서 제안하는 스테이터와 로터로 구성되는 발전기로부터 로터를 인출하는 방법을 실시하기 위한 전체 시스템의 개념을 설명하는 분해 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 원통형의 스테이터와 스테이너 내부에서 인출되는 스테이터가 도시되어 있으며, 로터 인출을 위해 제공되는 장비인 슬리브(sleeve), 제 1 및 제 2 지지대, 슬라이딩 레일, 견인기(reactor) 등이 도시되어 있다.

도 4는 도 3에 도시된 로터 인출 시스템의 결합도로 전체적인 구성을 보여주기 위한 도면이다.

이하에서는 본 발명에서 제안하는 스테이터와 로터로 구성되는 발전기로부터 로터를 인출하는 방법을 도면을 참조하여 단계적으로 설명하기로 한다.

도 5는 스테이터와 로터로 구성되는 발전기 전면에 슬라이딩 레일을 설치한 후 로터의 전단부와 로터의 후단부에 각각 제 1 라운드 슬링과 제 2 라운드 슬링을 걸어 로터를 소정 높이 들어 올리는 과정을 설명한다. 이때, 로터의 전단부 하부와 슬라이딩 레일 사이에 유압에 의하여 상하 피스톤 운동 기능을 갖는 제 1 지지대를 삽입시켜 로터의 전단부를 지지할 수 있도록 할 수도 있다.

도 6은 원통형의 스테이터 후단부 방향에서 스테이터의 내측 하부면 형상에 대응하는 금속 재질의 슬리브(sleeve)를 삽입하는 과정을 설명하는 도면이다.

슬리브가 삽입된 후, 얼라인먼트 유니트(alignment unit)가 로터의 후단부 일측에 체결된다. 이때, 유압에 의하여 상하 피스톤 운동을 할 수 있는 얼라인먼트 유니트의 저면부는 슬리브 상에 위치하며 로터의 후단부를 소정 높이에서 안정될 수 있도록 지지한다

도 7은 얼라인먼트 유니트가 로터 후단부에 체결된 상태를 도시하며, 도 8은 도 7의 구체적인 실시를 보여주는 도면이다.

도 8에서 알 수 있듯이, 노란색의 유압 밸브를 통하여 공급되는 유압에 의하여 승하강 하는 실린더를 갖는 얼라인머트 유니트가 로터의 후단부에 체결되어 로터의 수평을 맞추게 된다.

도 9는 유압에 의하여 승하강 하는 시리린더를 갖는 제 1 지지대를 조절하여 로터의 수평을 맞추는 작업을 하는 과정을 보여주는 도면이다.

로터의 수평이 맞춰지면, 제 1 및 제 2 라운드 슬링을 로터로부터 분리하게 된다.

도 10은 슬라이딩 레일상에 유압의 의하여 좌우 이동하는 실린더를 갖는 견인기(reactor)를 안착시킨 후 견인기를 구성하는 실린더의 종단부를 로터의 전단부와 플랜지 등을 이용하여 결합시킨다.

도 11에는 견인기를 구성하는 실린더와 로터가 결합되어 있는 일예가 도시되어 있다.

도 12는 견인기를 이용하여 로터를 스테이로부터 인출하는 과정을 보여준다. 로터가 스테이터로부터 거의 인출된 경우 로터의 후단부 일측에 도 12에서와 같이 제 1 지지대와 동일한 구성을 갖는 제 2 지지대를 결합시킨다.

그리고, 계속해서 견인기를 작동시켜 로터를 스테이터로부터 완전히 인출시켜 슬라이딩 레일상에 안치시킨다.

도 13은 로터가 스테이터로부터 완전히 인출되어 슬라이딩 레일상에 안치된 모습을 보여준다

도시된 바와 같이 로터는 슬라이딩 레일상에서 안치되어 있고 제 1 및 제 2 지지대에 의하여 수평 상태를 유지한다.

도 14는 견인기 및 얼라인먼트 유니트를 분리하고 로터의 전단부 및 후단부에 각각 제 1 라운드 슬링 및 제 2 라운드 슬링을 체결하여 로터를 들어 올리는 과정을 설명하는 도면이다.

이렇게 스테이터로부터 최종 분리된 로터는 이후 필요한 부분에 대한 분해 작업을 거쳐 수리 작업이 진행될 것이다.

도 15는 본 발명에서 사용하는 제 1 및 제 2 지지대의 일예를 도시한다. 다양한 설계 구성이 가능하며, 기본 원리는 유압을 공급받아 로터를 승하강 시키는 실리더 기능을 구비하는 장비이다.

도 16은 본 발명에서 사용되는 견인기의 일예를 도시한다. 도시된 바와 같이 슬라이딩 레일상에 고정 또는 고정 해제되도록 안착되어 수평 이동하는 실린더를 이용하여 로터를 인출하게 된다

견인기의 구성은 당업자에 따라 다양한 설계가 가능할 것이다.

도 17은 본 발명에서 설명하는 로터 인출과정을 추가적으로 보충 설명하기 위한 도면이다.

도 17의 첫번째 도면은 견인기의 하단부에 설치된 후크를 슬리이딩 레일과 결합시켜 잠그고 견인기의 실린더가 압축 상태에서 로터 전단부와 체결된 상태를 보여준다. 이 경우 로터의 이동은 없다.

도 17의 두번째 도면은 견인기의 후크가 열리고 실린더가 신장되면서 리액터가 이동하는 과정을 보여주는 도면이다

도 17의 세번째 도면은 견인기의 후크를 잠그고 실린더를 압축시키면 로터가 전방으로 이동하는 과정을 보여준다.

도 17의 네번째 도면은 견인기의 후크를 열고 실린더를 신장시킨 후 리액터를 이동시키는 과정을 보여준다.

도 17의 다섯번째 도면은 견인기의 후크를 잠그고 실린더를 압축시키면 로터가 전방으로 이동하는 과정을 보여준다.

이러한 과정을 반복함으로써 제 1 및 제 2 지지대에 의하여 수평 지지되는 로터를 슬라이딩 레일상으로 안전하게 인출시켜 안착시킬 수 있다.

이상엣 설명한 본 발명에 따른 스테이터와 로터로 구성되는 발전기로부터 로터를 인출하는 방법을 실시하는 경우 기존 방법 대비 로터 또는 스테이터의 훼손없이 안전하게 스테이터 내부에 있는 로터를 인출할 수 있다.

Claims (1)

1. 스테이터와 로터로 구성되는 발전기로부터 로터를 인출하는 방법으로서,
   발전기 전방에 로터를 안치시킬 슬라이딩 레일을 제공하는 단계;
   스테이터 내부에서 안치되되 양 단부가 상기 스테이터의 전단부 및 후단부에로부터 각기 연장되어 있는 로터의 전단부 및 후단부 각각의 일측에 라운드 슬링을 걸어 소정 높이 상승시키는 단계;
   상기 슬라이딩 레일상에 안치된 후 상기 로터의 전단부 일측을 유압에 의하여 지지하기 위한 제 1 지지대를 제공하는 단계;
   상기 스테이터의 후단부 방향에서 슬리브를 상기 로터의 밑면과 상기 스테이터 내측 아랫면 사이로 삽입하는 단계;
   상기 스테이터의 후단부 방향에서 상기 스테이터 내부에 있는 로터의 일측에 유압으로 높이 조절이 가능한 얼라인먼트 유니트를 체결시켜 상기 로터를 지지하는 단계;
   상기 슬라이딩 레일상에 안치되고 상기 로터의 전단부에 체결되는 실린더는 갖는 견인기를 제공하는 단계;
   상기 라운드 슬링을 제거하는 단계;
   상기 견인기를 이용하여 상기 로터를 스테이터로부터 인출하는 단계;
   상기 스테이터로부터 상기 로터의 후단부가 노출되면 상기 로터의 후단부 일측에 제 2 지지대를 제공하여 상기 로터의 수평을 맞추는 단계;
   상기 견인기를 작동시켜 상기 로터를 추가 인출하여 상기 슬리이딩 레일상에 안치시키는 단계;
   상기 견인기 및 상기 얼라인먼트 유니트를 분리하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스테이터와 로터로 구성되는 발전기로부터 로터를 인출하는 방법
   

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