KR101745699B1 - A non-destructive inspection apparatus for turbine blades - Google Patents
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Abstract
터빈 블레이드용 비파괴 검사 장치가 제공된다. 터빈 블레이드용 비파괴 검사 장치는, 하부 지지판을 포함하는 본체; 하부 지지판에 고정되는 복수의 구동 모터 및 복수의 구동 모터에 각각 연결되는 복수의 옴니휠을 포함하는 구동부로서, 구동 신호에 따라 각각의 구동 모터의 회전 방향 및 회전 속도를 조절하는, 구동부; 기울기 신호를 생성하는 기울기 센서; 자력 제어 신호에 따라 자력의 크기를 조절하는 자력 조절부; 영상 신호를 생성하는 카메라 및 비파괴 측정 신호를 생성하는 프로브를 포함하는 비파괴 검사부; 및 구동부에 구동 신호를 전송하고, 기울기 센서로부터 기울기 신호를 수신하고, 자력 조절부에 자력 제어 신호를 전송하고, 비파괴 검사부의 프로브로부터 비파괴 측정 신호를 수신하고, 비파괴 검사부의 카메라로부터 영상 신호를 수신하는 제어부를 포함하되, 제어부는, 기울기 신호를 기초로 자력 조절부에 인가되는 자력 제어 신호를 조절하고, 영상 신호를 기초로 구동부에 인가되는 구동 신호를 조절한다.A nondestructive inspection apparatus for a turbine blade is provided. A nondestructive inspection apparatus for a turbine blade includes: a main body including a lower support plate; A driving unit including a plurality of driving motors fixed to a lower support plate and a plurality of omni wheels each connected to a plurality of driving motors, the driving unit adjusting a rotational direction and a rotational speed of each driving motor in accordance with a driving signal; A tilt sensor for generating a tilt signal; A magnetic force adjusting unit for adjusting a magnitude of a magnetic force according to a magnetic force control signal; A nondestructive inspection unit including a camera for generating a video signal and a probe for generating a nondestructive measurement signal; And receives a tilt signal from the tilt sensor, transmits a magnetic force control signal to the magnetic force adjusting unit, receives a non-destructive measuring signal from the probe of the non-destructive testing unit, receives a video signal from the camera of the non- The control unit adjusts a magnetic force control signal applied to the magnetic force adjusting unit based on the tilt signal and adjusts a driving signal applied to the driving unit based on the video signal.
Description
본 발명은 터빈 블레이드의 비파괴 검사 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a nondestructive inspection apparatus for turbine blades.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.The contents described in this section merely provide background information on the present embodiment and do not constitute the prior art.
통상적으로 원자력 발전소와 화력 발전소 등에서 사용되고 있는 터빈(turbine)은 고온 고압의 증기, 가스등의 유체를 터빈 축에 원주 방향으로 배열된 각 블레이드(blade)에 부딪히게 하여 유체의 에너지를 기계적인 회전 에너지로 변환시키는 장치이다.Turbine, which is usually used in nuclear power plants and thermal power plants, is designed to hit the blades arranged in the circumferential direction on the turbine shaft with fluids such as high-temperature and high-pressure steam and gas, .
이러한 터빈은 적용되는 유체의 종류에 따라 물의 낙차를 이용한 수력 터빈과 증기를 이용한 증기 터빈, 고온 고압의 가스를 이용한 가스 터빈, 그리고 고압의 압축 공기를 이용한 공기 터빈으로 구분된다.These turbines can be classified into a steam turbine using a water turbine and a steam, a gas turbine using a high-temperature and high-pressure gas, and an air turbine using a high-pressure compressed air, depending on the kind of fluid to be applied.
도 1은 일반적인 터빈 블레이드 및 로터의 결합체에 대한 사시도이다. 도 2는 일반적인 터빈 블레이드와 로터의 결합체 일부를 확대 도시한 분해 사시도이다.1 is a perspective view of an assembly of a general turbine blade and a rotor. 2 is an exploded perspective view showing an enlarged view of a part of a combination of a general turbine blade and a rotor.
도 1 및 도 2를 참조하면, 예시된 일반적인 터빈은 공통적으로 터빈 축(1)의 외주면에 링 형태의 디스크(disk)(2)가 설치되고, 상기 디스크(2) 외부 원둘레를 따라 블레이드(3)가 360도로 배열되어 있는 형태로 이루어져 있다.Referring to FIGS. 1 and 2, the illustrated general turbine is commonly provided with a ring-
그리고 이러한 디스크(2)와 블레이드(3)는 그 높이를 달리하여 터빈 축(1) 상에 다단으로 복수 개 설치된다. 이러한 각 블레이드(3)와 디스크(2) 간의 결합 구조는 도 2에 도시된 것처럼 디스크(2) 테두리 면에 결합 홈(2a)이 형성되고 이러한 결합 홈(2a)에 블레이드(3)의 뿌리역활을 하는 루트(root)부(4)가 삽입되는 형태로 이루어진다. The plurality of
그리고 이렇게 디스크(2)에 결합된 각 블레이드(3)들은 상호 슈라우드밴드(Shroud Band)(5)를 통해 연결되어 있는 형태를 갖는다. 그러나 저압 터빈 등 쉬라우드밴드가 없는 형도 있다.In this way, the
그런데 일반적으로 터빈의 구동 시 유체가 워낙 고압의 상태로 각 블레이드(3)에 부딪히기 때문에 각 블레이드(3)에 많은 하중이 작용되고, 특히 각 블레이드(3)를 지지하기 위해 디스크와 연결되어 있는 각 루트부(4)에 응력이 집중될 수밖에 없다.However, in general, when the turbine is driven, a large load is applied to each
이렇게 응력이 각 루트부(4)에 집중된 상태에서 터빈의 가동이 지속적으로 이루어지게 되면 루트부에 피로강도가 증가하게 되고, 이로 인해 응력부식(應力腐蝕)현상이 발생되어, 루트부 표면을 비롯한 내부에 미세한 균열이 발생될 우려가 크다.When the turbine is continuously operated in a state where the stress is concentrated on each root portion 4, the fatigue strength is increased in the root portion, and stress corrosion is generated. As a result, There is a high possibility that fine cracks are generated inside.
이처럼 루트부에 균열이 발생될 경우 터빈 가동 중 블레이드의 루트부가 절단되는 사고가 발생될 우려가 크고, 더불어 이로 인해 블레이드 전체가 파손되는 대형 사고가 발생될 수도 있다.If cracks are generated in the root portion, there is a high possibility that an accident that the root of the blade is cut off during operation of the turbine is generated, and in addition, a large accident that breaks the entire blade may occur.
따라서 정기적으로 루트부의 균열여부 검사를 실시하게 되는데, 최초에는 블레이드를 디스크로부터 분리시켜 검사하거나 수동식 탐상장치를 통해 작업자가 직접 루트부를 검사하는 형태로 검사가 이루어졌다.Therefore, it is checked regularly whether or not the root portion is cracked. At first, the blade was detached from the disk or the operator manually examined the root portion through a manual flaw detector.
하지만 터빈상의 각 디스크간의 공간이 좁아 작업자의 검사 자세가 안정적이지 못한 상태로 검사가 이루어지기 때문에 검사 결과의 신뢰성이 크게 떨어질 수밖에 없을 뿐만 아니라, 근접하기 힘든 위치가 존재하기 때문에 검사 범위가 한정되는 문제점이 있다.However, since the space between the disks on the turbine is narrow, the inspection is performed in a state in which the operator's inspection posture is not stable, so that the reliability of the inspection result is greatly reduced. In addition, .
또한 작업자가 직접 블레이드에 접근한 상태에서 작업이 이루어지기 때문에 작업 과정에서 안전사고의 발생 우려가 크다.In addition, since the work is performed while the worker approaches the blade directly, there is a great risk of safety accidents in the work process.
이로 인해 근래에는 블레이드를 분해하지 않고 루트부의 균열 여부를 검사할 수 있는 비파괴검사 방법이 제안되어 사용되고 있다.Therefore, in recent years, a nondestructive inspection method capable of checking whether or not the root portion is cracked without disassembling the blade has been proposed and used.
이러한 비파괴검사 방식은 크게 액체 침투 검사(Liquid Penetrant Examination)와 자분탐상검사(Magnetic particle Testing), 방사선 투과 검사(Radiographic Testing), 초음파탐상검사(Ultrasonic Testing)로 구분된다.These non-destructive testing methods are classified into Liquid Penetrant Examination, Magnetic Particle Testing, Radiographic Testing, and Ultrasonic Testing.
그 중 액체 침투 검사는 비파괴검사 중 가장 오래되고 널리 활용되고 있는 방법으로, 검사대상 표면에 침투 액을 적용시켜 모세관 현상을 통해 균열 부위에 침투 액이 침투되도록 하고 다시 추출하여 검사하는 방식이다.Among them, the liquid penetration test is the oldest and widely used method among nondestructive tests. The penetration liquid is applied to the surface to be inspected, and the penetration liquid is penetrated through the capillary phenomenon and then extracted again.
그러나 이러한 액체 침투 검사는 루트부의 피로 균열과 같은 내부 미세 결함의 검출이 불가능하다. 그리고 검사대상의 자화(磁化)를 이용한 자분탐상검사 또한 앞의 액체 침투 검사와 마찬가지로 표면 상의 미세 결함은 검사가 가능하지만 내부의 결함 여부는 검사가 불가능하다.However, this liquid penetration test can not detect internal micro-defects such as fatigue cracks in the root portion. And magnetic particle inspection using magnetic susceptibility of the object to be inspected. As in the previous liquid penetration inspection, it is possible to inspect fine defects on the surface, but it is impossible to check whether there is any defect inside.
또한 방사선 투과 검사는 검사대상 표면에 방사선을 투과시킨 후 x선필름이나 형광판으로 받아 상을 만들어 검사하는 방법으로, 결함의 형상, 크기, 위치를 직관적으로 관찰 가능한 장점이 있으나, 검사 과정에서 방사선의 조사 및 입사각도가 15ㅀ 이상으로 기울어지게 되면 검출이 어렵고, 단조품이나 압연제 품에 발생하는 결함의 검사에는 적합하지 못하는 단점이 있을 뿐만 아니라, 검사대상의 두께가 지나치게 두꺼울 경우 방사선의 투과에 한계가 있다.In addition, radiographic inspection is a method of passing the radiation through the surface of the object to be inspected and then inspecting the object by using an x-ray film or a fluorescent plate to check the shape, size, and position of the defect intuitively. However, If the angle of incidence and incidence is more than 15 ㅀ, it is difficult to detect and it is not suitable for inspection of defects occurring in forging products or rolled products. In addition, if the thickness of the test object is too thick, .
더구나 터빈블레이드의 검사 시에는 구조상 x선필름을 붙여 촬영하기가 불가능하기 때문에 터빈블레이드의 검사에 적용이 불가능하다.Furthermore, it is not possible to inspect the turbine blades because it is impossible to attach the structured x-ray film to the turbine blades.
이 외에 초음파탐상은 음파를 이용하여 물체 내부의 상태를 외부로부터 탐지하는 방식으로, 구체적으로는 금속에 초음파를 송신하여 수신된 초음파의 강도가 결함이 없는 부위와 비교하여 결함이 있는 부위에서는 어느 정도 낮아지는 현상을 이용한 방식이다.In addition, the ultrasonic inspection is a method of detecting the state of the inside of the object from the outside by using a sound wave. Specifically, the ultrasonic wave is transmitted to the metal to compare the strength of the received ultrasonic wave to the defect- This is a method using a phenomenon of lowering.
이러한 초음파탐상 방식은 앞의 여러 검사 방식에 비해 적용 여건에 제한이 적을 뿐만 아니라 검사 정확도도 높다는 장점에 의해 현재 터빈 블레이드의 결함 검사에 가장 널리 사용되고 있다.This ultrasonic inspection method is most widely used for defect inspection of present turbine blades due to its advantages of not only limited application conditions but also high inspection accuracy compared to the above inspection methods.
(특허 문헌 1) 대한민국 등록 특허 공보 제10-0339039호 "터빈 블레이드 루브부 자동 비파괴검사용 탐촉자 이송장치"(Patent Document 1) Korean Patent Registration No. 10-0339039 entitled " Transducer Feeding Device for Automatic Nondestructive Inspection of a Turbine Blade Lobe Part "
종래에, 현재 초음파 검사 장치를 이용하여 블레이드의 루트부를 검사하는 방식은 다양한 형태로 제안되어 있는데, 그 중 터빈축방향의 직선 레일 상에 검측장치가 일측에 구비된 별도의 롤러상에 터빈 전체를 이동시켜 올려 놓고 상기 롤러를 통해 터빈을 회전시키면서 검사 장치가 직선 레일을 따라 이동하면서 각 블레이드를 검사하는 방식이 있다.Conventionally, a method of inspecting a root portion of a blade using an ultrasonic inspection apparatus has been proposed in various forms. Among them, on the linear rail in the axial direction of the turbine, an entirety of the turbine There is a method of inspecting each blade while the inspection apparatus moves along the linear rail while rotating the turbine through the roller.
그러나 이러한 방식은 별도로 롤러 및 레일로 이루어진 검사대를 구비해야 하기 때문에 터빈의 규모가 클 경우 해당 검사대의 규모도 커져야 한다.However, since this method requires separately a roller and a rail inspection table, when the size of the turbine is large, the size of the inspection table must be increased.
따라서 이 경우 검사대 설치에 따른 공간 제약을 받을 뿐만 아니라 설치를 위한 인력 및 장비가 불필요하게 많이 소요되는 문제점이 있다.Therefore, in this case, not only is space restriction due to the installation of the examination table, but also labor and equipment for installation are unnecessarily consumed.
이러한 방식 외에 대한민국등록특허 제 0339039호 『터빈 블레이드 루트부 자동 비파괴검사용 탐촉자 이송장치 』가 제안되었다.In addition to this method, Korea Provisional Patent No. 0339039 entitled " Probe transfer device for automatic nondestructive inspection at the root portion of a turbine blade "
도 2는 종래의 터빈 블레이드 루트부 자동 비파괴검사용 탐촉자 이송 장치의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of a conventional transducer transporting device for a turbine blade root portion automatic nondestructive inspection.
도 2를 참조하면, 자동 비파괴 검사 장치는 고정프레임(6)에 구동장치가 설치되고, 상기 구동장치에는 마그네틱 바퀴(7)가 연결되며, 고정프레임(6)의 일측으로는 탐측부(8)가 구비된 설치대(9)가 아래쪽을 향하도록 부착 설치되어 있는 구성으로 이루어져 있다.2, the automatic nondestructive inspection apparatus includes a fixed frame 6, a drive unit, a magnetic wheel 7, and a probe unit 8 at one side of the fixed frame 6, And a mounting table (9) provided with a mounting surface (12) facing downward.
그리고 이러한 검사 장치는 마그네틱 바퀴(7)가 터빈의 슈라우드밴드(5)상에 안착된 형태로 설치되고, 설치대(9)를 통해 탐측부가 해당 블레이드의 루트부 상에 위치된다.This inspection apparatus is installed such that the magnetic wheel 7 is mounted on the
그러나, 이와 같은 종래의 검사 장치는, 반드시 슈라우드밴드 상에 설치되어 이동되어야만 하는 구조이기 때문에 저압터빈과 같이 슈라우드밴드가 구성되지 않은 터빈에는 적용할 수 없다.However, such a conventional inspection apparatus can not be applied to a turbine in which a shroud band is not configured, such as a low-pressure turbine, because it is a structure that must be installed and moved on a shroud band.
또한, 구동부를 포함하는 몸체의 측정 장비의 부피 및 무게가 상당하여, 이를 지탱하기 위해 과도한 자력이 요구되며, 이는 검사 장치의 부정확한 이동에 따른 슈라운드 밴드 및 블레이드에 대한 파손 우려가 있다.In addition, the volume and weight of the measuring device of the body including the driving part is considerable, and excessive magnetic force is required to support the measuring device, which may damage the shoe band and the blade due to the incorrect movement of the testing device.
또한, 장치를 지탱하기 위해 강한 자력이 요구됨에 따라, 장치 이동을 위한 큰 구동력이 요구되면, 이는 전체적인 장치의 크기 및 무게를 증가시켜, 다시 장치의 자력이 증가되어야 하는 악순환이 유발될 수 있다.Also, as a strong magnetic force is required to support the apparatus, a large driving force for moving the apparatus is required, which may increase the overall size and weight of the apparatus, and again cause a vicious cycle in which the magnetic force of the apparatus must be increased.
이에, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 터빈 축 또는 로터 상에 설치될 수 있고, 블레이드 또는 슈라유드 밴드에 대한 파손 위험이 적은 자동 비파괴 검사 장치를 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an automatic nondestructive inspection apparatus which can be installed on a turbine shaft or a rotor, and is less likely to damage a blade or a shroud band.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 장치의 구조적 복잡성, 크기 및 무게를 최소화함으로써, 로터 상에서 터빈 블레이드 조립체들 사이의 좁은 공간에서 전방위적으로 이동가능하며 효율적으로 비파괴 검사를 수행할 수 있는 자동 비파괴 검사 장치를 제공하는 것이다.Another problem to be solved by the present invention is to minimize the structural complexity, size and weight of the apparatus, and to provide an automatic, non-destructive inspection method capable of moving in all directions in a narrow space between turbine blade assemblies on a rotor and efficiently performing non- And to provide a nondestructive inspection apparatus.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 복수의 자동 비파괴 검사 장치가 동시에 비파괴 검사를 수행함으로써 검사 속도가 비약적으로 증가될 수 있는 자동 비파괴 검사 시스템을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an automatic nondestructive inspection system in which a plurality of automatic nondestructive inspection apparatus simultaneously perform nondestructive inspection, whereby the inspection speed can be dramatically increased.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other matters not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 블레이드용 비파괴 검사 장치는, 하부 지지판을 포함하는 본체; 상기 하부 지지판에 고정되는 복수의 구동 모터 및 상기 복수의 구동 모터에 각각 연결되는 복수의 옴니휠을 포함하는 구동부로서, 구동 신호에 따라 각각의 구동 모터의 회전 방향 및 회전 속도를 조절하는, 구동부 ; 기울기 신호를 생성하는 기울기 센서; 자력 제어 신호에 따라 자력의 크기를 조절하는 자력 조절부; 영상 신호를 생성하는 카메라 및 비파괴 측정 신호를 생성하는 프로브를 포함하는 비파괴 검사부; 및 상기 구동부에 상기 구동 신호를 전송하고, 상기 기울기 센서로부터 기울기 신호를 수신하고, 상기 자력 조절부에 자력 제어 신호를 전송하고, 상기 비파괴 검사부의 상기 프로브로부터 상기 비파괴 측정 신호를 수신하고, 상기 비파괴 검사부의 상기 카메라로부터 상기 영상 신호를 수신하는 제어부를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a nondestructive inspection apparatus for turbine blades, comprising: a main body including a lower support plate; A driving unit including a plurality of driving motors fixed to the lower support plate and a plurality of omni wheels each connected to the plurality of driving motors, the driving unit adjusting a rotation direction and a rotational speed of each driving motor in accordance with a driving signal; A tilt sensor for generating a tilt signal; A magnetic force adjusting unit for adjusting a magnitude of a magnetic force according to a magnetic force control signal; A nondestructive inspection unit including a camera for generating a video signal and a probe for generating a nondestructive measurement signal; And a non-destructive measurement unit for receiving the nondestructive measurement signal from the probe of the non-destructive inspection unit, and transmitting the non-destructive measurement signal to the magnetic force control unit, And a controller receiving the video signal from the camera of the inspection unit.
한편, 상기 제어부는, 상기 기울기 신호를 기초로 상기 자력 조절부에 인가되는 자력 제어 신호를 조절하고, 상기 영상 신호를 기초로 상기 구동부에 인가되는 상기 구동 신호를 조절한다.The controller adjusts a magnetic force control signal applied to the magnetic force adjusting unit based on the tilt signal and adjusts the driving signal applied to the driving unit based on the video signal.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Other specific details of the invention are included in the detailed description and drawings.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따르면, 블레이드 또는 슈라유드 밴드에 대한 파손 위험이 감소될 수 있다.According to exemplary embodiments of the present invention, the risk of damage to the blade or shrouded band can be reduced.
또한, 중력 방향에 따라 자력이 조절됨으로써, 검사 장치가 로터 상에서 이동하기 위해 필요한 구동력을 효율적으로 감소시킬 수 있고, 이로써 구동부, 예를 들어, 구동 모터의 크기 및 무게를 감소시킬 수 있다.Further, by controlling the magnetic force along the gravity direction, the driving force required for the inspection apparatus to move on the rotor can be efficiently reduced, thereby reducing the size and weight of the driving unit, for example, the driving motor.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 비파괴 검사 장치가 터빈 로터 상에서 전방위적으로 이동할 수 있는 바, 별도의 레일과 같은 이동 가이드 수단을 요구하지 않는다. 나아가, 전방위적인 이동을 통해, 별도의 탐촉자 이동 수단 없이, 본체를 직접 움직여 탐촉자를 터빈 블레이드에 인접하게 위치시키거나 접촉시킬 수 있다.In addition, since the non-destructive testing apparatus according to an embodiment of the present invention can move in all directions on the turbine rotor, no moving guide means such as a separate rail is required. Further, through the omnidirectional movement, the probe can be positioned or contacted adjacent to the turbine blade by moving the body directly, without the need for a separate transducer moving means.
또한, 별도의 탐촉자 이동 수단이 생략될 수 있는 바, 본 발명의 일 실시예에 따른 비파괴 검사 장치의 구조적 복잡성, 크기 및 무게가 모두 감소될 수 있다.Also, since separate probe moving means can be omitted, both the structural complexity, size and weight of the nondestructive inspection apparatus according to an embodiment of the present invention can be reduced.
또한, 복수의 소형 비파괴 터빈 검사 장치가 동시에 터빈 블레이드의 비파괴 검사를 수행할 수 있어, 검사 시간이 단축될 수 있다.In addition, since a plurality of small non-destructive turbine inspection apparatuses can simultaneously perform the nondestructive inspection of the turbine blades, the inspection time can be shortened.
도 1은 일반적인 터빈 블레이드 및 로터의 결합체에 대한 사시도이다.
도 2는 일반적인 터빈 블레이드와 로터의 결합체 일부를 확대 도시한 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 블레이드용 비파괴 검사 장치의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 블레이드용 비파괴 검사 장치의 측면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 블레이드용 비파괴 검사 장치의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 블레이드용 비파괴 검사 장치의 비파괴 검사부의 카메라가 터빈 블레이드를 촬영하는 것을 모식적으로 도시한 예시도이다. 도 7은 비파괴 검사부의 카메라에 의해 생성된 영상 신호의 예시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 블레이드용 비파괴 검사 장치의 자력 조절부를 도시한 상면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 블레이드용 비파괴 검사 장치가 중력 방향으로 로터 축의 상부에 위치될 때를 예시한 측면 단면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 블레이드용 비파괴 검사 장치가 중력 방향으로 로터 축의 하부에 위치될 때를 예시한 측면 단면도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 블레이드용 비파괴 검사 시스템의 예시도이다.1 is a perspective view of an assembly of a general turbine blade and a rotor.
2 is an exploded perspective view showing an enlarged view of a part of a combination of a general turbine blade and a rotor.
3 is a block diagram of a nondestructive inspection apparatus for a turbine blade according to an embodiment of the present invention.
4 is a side view of a nondestructive inspection apparatus for a turbine blade according to an embodiment of the present invention.
5 is a perspective view of a nondestructive inspection apparatus for a turbine blade according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an exemplary view schematically illustrating a camera of a nondestructive inspection unit of a nondestructive inspection apparatus for a turbine blade according to an embodiment of the present invention, which photographs a turbine blade. 7 is an exemplary view of a video signal generated by the camera of the nondestructive inspection unit.
8 is a top view illustrating a magnetic force adjusting unit of a nondestructive testing apparatus for a turbine blade according to an embodiment of the present invention.
9 is a side cross-sectional view illustrating a nondestructive inspection apparatus for a turbine blade according to an embodiment of the present invention when the apparatus is positioned above the rotor shaft in the gravity direction.
10 is a side cross-sectional view illustrating a nondestructive inspection apparatus for a turbine blade according to an embodiment of the present invention when the apparatus is positioned below the rotor shaft in the gravity direction.
11 is an exemplary view of a nondestructive inspection system for a turbine blade according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail with reference to exemplary drawings. It should be noted that, in adding reference numerals to the constituent elements of the drawings, the same constituent elements are denoted by the same reference symbols as possible even if they are shown in different drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 '포함', '구비'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 '…부', '모듈' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.In describing the components of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are intended to distinguish the constituent elements from other constituent elements, and the terms do not limit the nature, order or order of the constituent elements. Throughout the specification, when an element is referred to as being "comprising" or "comprising", it means that it can include other elements as well, without excluding other elements unless specifically stated otherwise . In addition, '... Quot ;, " module ", and " module " refer to a unit that processes at least one function or operation, and may be implemented by hardware or software or a combination of hardware and software.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 블레이드용 비파괴 검사 장치(1)의 블록도이다.3 is a block diagram of a
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 블레이드용 비파괴 검사 장치(1)는, 본체(700), 구동부(600), 기울기 센서(400), 자력 조절부(300), 비파괴 검사부(500), 통신 모듈(200) 및 제어부(100)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3, a
본체(700)는 본 발명의 일 실시예에 다른 터빈 블레이드용 비파괴 검사 장치(1)의 외형을 유지하는 지지체일 수 있다. 본체(700)는 하부 지지판(720)을 포함할 수 있고, 하부 지지판(720)은 구동부(600)와 같은 다른 요소들이 장착되어 지지될 수 있는 강성 부재일 수 있다.The
구동부(600)는 복수의 구동 모터(620) 및 복수의 구동 모터(620)에 각각 연결되는 복수의 옴니휠(610)을 포함할 수 있다. 구동부(600)는 제어부(100)로 부터 구동 신호(DS)를 수신할 수 있고, 수신된 구동 신호(DS)에 따라 각각의 구동 모터(620)의 회전 방향 및 회전 속도를 조절할 수 있다.The driving
도 3에 예시된 실시예에서, 복수의 구동 모터(620)는 본체(700)의 하부 지지판(720)의 외측 모서리에 각각 고정되는 4개의 구동 모터(620)를 포함하는 것으로 예시되었다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 복수의 구동 모터(620)의 배치 위치 및 개수는 제작하고자 하는 장치 크기 및 용도에 맞추어 달라질 수 있다.3, the plurality of
복수의 옴니휠(610)은 각각의 구동 모터(620)에 연결될 수 있고, 구동 모터(620)의 회전에 따라 회전 속도 및 회전 방향이 조절될 수 있다.The plurality of
본 발명의 일 실시예에서, 각각의 옴니휠(610)은 구동 모터(620)의 회전축의 회전 방향으로 회전하는 메인휠 및 메인휠의 외주면을 따라 배치되며 메인휠의 회전 방향에 수직한 방향으로 회전하는 복수의 서브휠을 포함할 수 있다.In an embodiment of the present invention, each of the
다만, 본 발명에 적용될 수 있는 옴니휠(610)은 이에 한정되는 것은 아니며, 주 회전축을 갖는 메인휠 및 주 회전축과 다른 회전축을 갖는 서브휠을 포함하는 다양한 방식의 옴니휠(610)이 적용될 수 있다.However, the
예를 들어, 복수의 옴니휠(610) 사이를 가로지르는 하나의 직선에 대하여, 서로 같은 편에 위치된 바퀴가 같은 방향으로 회전 하면서, 서로 반대편에 위치된 바퀴와는 다른 방향으로 회전 할 때, 본체(700)는 그 하나의 직선에 평행한 방향으로 이동할 것이다. 또한, 모든 옴니휠(610)이 동일한 방향으로 회전할 때, 본체(700)는 그 중심축을 중심으로 회전할 것이다.For example, when a wheel located on the same side rotates in the same direction and rotates in a direction different from the wheel positioned opposite to the wheel, with respect to one straight line crossing between the plurality of
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 블레이드용 비파괴 검사 장치(1)는, 평면상에서 전후 좌우 전방위적으로 이동할 수 있음은 물론, 좌우 방향으로 회전할 수 있다.That is, the
기울기 센서(400)는 본체(700)에 장착되어 고정될 수 있다. 기울기 센서(400)는 중력 방향에 대하여 본체(700), 예를 들어, 하부 지지판(720)이 기울어지는 정도를 나타내는 기울기 신호(PS)를 생성할 수 있다. 기울기 센서(400)는 생성된 기울기 신호(PS)를 제어부(100)로 전달할 수 있다.The
본 발명의 일 실시예에서, 기울기 센서(400)는 중력 센서 또는 가속도 센서일 수 있고, 예를 들어, 1축, 3축, 6축 및 그 이상의 다축 가속도 센서일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the
자력 조절부(300)는 제어부(100)로부터 자력 제어 신호(GCS)를 수신할 수 있고, 수신된 자력 제어 신호(GCS)에 따라 자력의 크기를 조절할 수 있다. 자력 조절부(300)는 본체(700)의 하부 지지판(720)에 고정될 수 있고, 하부 지지판(720)의 하부로 방사되는 자력의 크기를 조절할 수 있다.The magnetic
예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 터빈블레이드용 비파괴 검사 장치는 터빈의 로터 축(2)상에 배치될 수 있고, 본체(700)는 자력 조절부(300)에 의해 방사되는 자력에 의해 로터 축(2)상에 부착될 수 있다.For example, a non-destructive testing apparatus for a turbine blade according to an embodiment of the present invention may be disposed on a
자력 조절부(300)는 제어부(100)로부터 수신된 자력 제어 신호(GCS)에 따라 자력의 크기를 조절할 수 있고, 이로써, 자력 조절부(300)는 자력의 크기를 본체(700)가 중력에 의해 로터 축(2)으로부터 탈착되어 낙하되지 않는 정도에서 가능한 작게 유지할 수 있다.The magnetic
비파괴 검사부(500)는 영상 신호(I_S)를 생성하는 카메라(510) 및 비파괴 측정 신호(T_S)를 생성하는 프로브(520)를 포함할 수 있다. 비파괴 검사부(500)는, 예를 들어, 도 4에 도시된 굽힘 지지대(530)와 같은, 지지대 상에 설치될 수 있다.The
카메라(510)는 본체(700) 외부의 영상, 예를 들어, 터빈 블레이드의 영상을 촬영하고 이에 상응하는 영상 신호(I_S)를 생성할 수 있다.The
프로브(520)는 초음파와 같은 검사 신호를 피 검사부위, 예를 들어, 터빈 블레이드 및 터빈 블레이드의 루트부로 방출하고, 반사되는 초음파 신호를 수신하여 비파괴 측정 신호(T_S)를 생성할 수 있다.The
예를 들어, 동일한 크기 및 형태를 갖는 터빈 블레이드들에 대해, 크랙이 없다면, 동일한 초음파 신호가 반사되어, 동일한 비파괴 측정 신호(T_S)가 생성될 것이다. 그러나, 그러한 터빈 블레이드들 중 크랙이 있는 터빈 블레이드에 대해 상이한 비파괴 측정 신호(T_S)가 생성될 것이다.For example, for turbine blades having the same size and shape, if there is no crack, the same ultrasonic signal will be reflected and the same non-destructive measuring signal T_S will be generated. However, a different non-destructive measurement signal T_S will be generated for a turbine blade with cracks among such turbine blades.
프로브(520)는 생성된 비파괴 측정 신호(T_S)를 제어부(100)로 전달할 수 있고, 이로써, 크랙이 있는 터빈 블레이드가 식별될 수 있다.The
이러한 프로브(520)는 예를 들어, 일반적으로 사용되는 초음파 프로브(520)들 중에서 임의로 선택될 수 있고, 그 구성은 본 기술 분야에서 알려 진 것이므로 구체적인 설명은 생략된다.Such a
통신 모듈(200)은 무선 통신을 통해 외부로, 예를 들어, 사용자의 단말 또는 서버 등으로 정보를 전송하고 외부로부터 정보를 수신할 수 있는 모듈일 수 있다. 통신 모듈(200)은 예를 들어, 블루투스, 와이파이(Wi-Fi), 와이브로(Wibro), 2G, 3G, 4G와 같은 무선 통신 프로토콜을 이용한 원격 무선 통신 모듈(200)일 수 있다.The
다만, 본 발명의 실시예들에 따른 통신 모듈(200)의 통신 방식은 이에 한정되지 않으며, 예를 들어, 통신 모듈(200)은 표준으로서 공개되는 또는 독자 개발된 다양한 통신 규약을 사용하는 통신 모듈(200)일 수 있다.However, the communication method of the
통신 모듈(200)은 제어부(100)와 원격 신호를 주고 받을 수 있고, 이를 외부의 사용자 단말 또는 서버 등과 송수신할 수 있다.The
제어부(100)는 기울기 센서(400)에서 생성된 기울기 신호(PS)를 기초로 자력 조절부(300)에 인가되는 자력 제어 신호(GCS)를 조절할 수 있다.The
구체적으로, 제어부(100)는 기울기 센서(400)에서 생성된 기울기 신호(PS)를 기초로 본체(700), 특히, 본체(700)의 하부 지지판(720)이 중력 방향에 대해 어느 정도 기울어져 있는 지 또는 중력 방향에 대해 본체(700)가 로터 축(2) 상에서 어느 위치에 있는 지를 판단할 수 있다. 제어부(100)는, 판단된 중력 방향에 대해 기울어진 정도를 기초로, 또는 중력 방향에 대해 본체(700)가 로터 축(2) 상에서 어느 위치에 있는 지를 기초로 자력 제어 신호(GCS)를 조절할 수 있고, 이로써, 자력 조절부(300)는 본체(700) 하부로 방사되는 자력의 크기를 조절할 수 있다.Specifically, the
예를 들어, 본체(700)가 중력 방향을 기준으로 로터 축(2)의 상부에 위치될 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 블레이드용 비파괴 검사 장치(1)는 별도의 자력 없이도 로터 축(2) 상에서의 위치를 유지할 수 있다. 즉, 이러한 경우, 본체(700)가 로터에 부착되기 위해 필요한 자력이 불필요할 수 있고, 자력 조절부(300)는 자력의 크기를 가능한 작게 유지할 수 있다.For example, when the
또한, 예를 들어, 본체(700)가 중력 방향을 기준으로 로터 축(2)의 측면 또는 하부에 위치될 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 블레이드용 비파괴 검사 장치(1)는, 자력에 의한 부착력이 없다면, 로터 축(2) 상에서 탈착되어 낙하될 수 있다. 즉, 이러한 경우, 자력 조절부(300)는 자력의 크기를 자력의 크기를 본체(700)가 중력에 의해 로터 축(2)으로부터 탈착되어 낙하되지 않도록 자력의 크기를 증가시킬 수 있다.Further, for example, when the
즉, 본 발명의 일 실시예에서, 제어부(100)는 기울기 신호(PS)를 기초로 본체(700)의 기울기 또는 중력 방향에 대한 로터 축(2) 상에서의 위치를 판단하여, 이에 상응하는 크기로 자력 조절부(300)에서 방사되는 자력의 크기를 조절할 수 있다.That is, in one embodiment of the present invention, the
따라서, 제어부(100)는 본체(700)와 로터 축(2) 사이의 자력에 의한 부착력의 크기를 중력에 의해 본체(700)가 로터 축(2)으로부터 탈착되어 낙하되지 않는 정도에서 가능한 작게 유지할 수 있다.Therefore, the
이와 같이 본체(700)와 로터 축(2) 사이의 부착력이 작게 유지될 수 있는 바, 본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 블레이드용 비파괴 검사 장치(1)는 큰 구동력 없이도 로터 축(2) 상에서 전방위적으로 자유롭게 이동할 수 있고, 구동부(600), 특히, 구동 모터(620)의 크기 및 무게를 적정하게 감소시킬 수 있다.The
또한, 제어부(100)는 카메라(510)로부터 수신된 영상 신호(I_S)를 기초로 구동 부에 인가되는 구동 신호(DS)를 조절할 수 있다.The
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 터빈블레이드용 비파괴 검사 장치는, 복수의 옴니휠(610)의 상호 회전을 통해 로터 축(2) 상에서 전방위적인 이동 및 회전을 할 수 있다.As described above, the nondestructive inspection apparatus for a turbine blade according to an embodiment of the present invention can perform omnidirectional movement and rotation on the
제어부(100)는 영상 신호(I_S)를 기초로 터빈 블레이드들(3)에 대한 상대적인 위치 및 거리를 판별할 수 있고, 판별된 상대적인 위치 및 거리를 기초로, 복수의 옴니휠(610)을 회전시켜 본체(700)를 원하는 위치로 이동시킬 수 있다.The
예를 들어, 제어부(100)는 검사 대상인 터빈 블레이드(3)를 향하여 이동하여 비파괴 검사부(500)의 프로브(520)를 해당 터빈 블레이드에 접촉시키거나 또는 인접 이격 배치시킬 수 있다.For example, the
본 발명의 일 실시예에서, 프로브(520)는 로봇 아암과 같은 별도의 프로브(520) 이동 수단 없이, 본체(700) 자체의 이동을 통해 검사 대상인 터빈 블레이드로 이동할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 블레이드용 비파괴 검사 장치(1)는 충분히 작은 크기를 가지면서 로터 축(2) 상에서 자유롭게 이동할 수 있으므로, 별도의 프로브(520) 이동 수단 없이도, 본체(700)의 일부 또는 굽힘 지지대와 같은 지지대 설치된 프로브(520)를 원하는 위치로 이동시킬 수 있다.In an embodiment of the present invention, the
나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 터빈블레이드용 비파괴 검사 장치는, 로봇 아암과 같은 별도의 이동 수단을 요구하지 않는 바, 이에 따른 구조 복잡성, 무게 및 크기 증가가 최소화될 수 있다. 더하여, 비파괴 검사 장치의 전체 무게 및 크기가 감소됨에 따라 비파괴 검사 장치를 이동시키는 구동부(600)들의 구동력, 크기 및 무게가 함께 감소될 수 있다.Further, the nondestructive inspection apparatus for a turbine blade according to an embodiment of the present invention does not require a separate moving means such as a robot arm, thereby minimizing an increase in structural complexity, weight and size. In addition, as the total weight and size of the nondestructive testing apparatus are reduced, the driving force, size, and weight of the driving
종합하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 블레이드용 비파괴 검사 장치(1)는, 적어도 중력 방향에 따른 자력 조절을 통해, 본체(700)와 로터 축(2) 사이에 과도한 자력 부착력이 작용하는 것을 방지하며 또한 프로브(520) 이동 수단을 마련하는 데 필요한 크기 및 무게 증가를 억제할 수 있다.In other words, the
이어 도 4 및 도 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 블레이드용 비파괴 검사 장치(1)의 로터 축(2) 상에서의 이동 방식을 설명하도록 한다.Next, with reference to FIGS. 4 and 5, a method of moving the
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 블레이드용 비파괴 검사 장치(1)의 측면도이다.4 is a side view of a
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 블레이드용 비파괴 검사 장치(1)의 사시도이다.5 is a perspective view of a
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에서, 비파괴 검사부(500)는 굽힘 지지대(530)를 더 포함할 수 있고, 본체(700)는 굽힘 지지대(530)와 본체(700) 상에서 굽힘 지지대(530)를 지지하는 지지부(510)를 더 포함할 수 있다.4 and 5, in an embodiment of the present invention, the
굽힘 지지대(530)는 일단이 본체(700)에 고정되며 타단은 카메라(510) 및 프로브(520)와 결합될 수 있다. 굽힘 지지대(530)는 외력에 의해 구부러져 그 변형 또는 구부러진 형상을 유지할 수 있는 가요성 부재일 수 있다. 도시된 실시예에서, 굽힘 지지대(530)는, 구부러지는 주름관으로 예시되었다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 굽힘 지지대(530)는 다관절 구조로 연결된 링크 구조물일 수도 있다.One end of the bending
지지부(510)는 본체(700)의 상부에 배치될 수 있고, 본체(700)에 결합되거나 또는 본체(700)와 일체로서 형성될 수 있다. 지지부는 굽힘 지지대(530)의 일측에 결합될 수 있고, 지지부(510)에 의해 굽힘 지지대(530)는 본체(700) 상에서 견고히 지지될 수 있다.The
비파괴 검사부(500)의 카메라(510) 및 프로브(520)는 굽힘 지지대(530)의 타단에 배치될 수 있다. 즉, 비파괴 검사부(500)의 카메라(510) 및 프로브(520)는 굽힘 지지대(530)에 의해 본체(700)로부터 상부 및 측방향으로 일정 거리 이격될 수 있고, 본체(700)의 이동에 따라 검사 대상이 터빈 블레이드(3)를 향해 이동할 수 있다.The
특히, 본 발명의 일 실시예에서, 사용자는 비파괴 검사부(500)의 본체(700)에 대한 상방 및 측방 상대 위치를 조절하기 위하여, 굽힘 지지대(530)의 구부러진 형상을 변경시킬 수 있다. 예를 들어, 사용자는 굽힘 지지대(530)의 구부러진 형상을 조절하여, 검사 대상 터빈 블레이드의 루트부(2a)의 높이에 맞게 비파괴 검사부(500)의 카메라(510) 및 프로브(520)의 위치를 조절할 수 있다.Particularly, in one embodiment of the present invention, the user can change the bent shape of the bending
터빈 축의 원주를 따라 배치되는 복수의 터빈 블레이드의 형상은 모두 동일할 것이므로, 사용자에 의해 위치 조절된 프로브(520)는 각각의 터빈 블레이드들에 대해 동일한 지점으로 접근 가능할 것이다.The shapes of the plurality of turbine blades disposed along the circumference of the turbine shaft will all be the same so that the
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 블레이드용 비파괴 검사 장치(1)는 로터 축(2) 상에서 전방위적인 수평 이동 및 회전 거동이 가능하므로, 수평 이동(D1, D2)을 통해 프로브(520)를 검사 대상인 터빈 블레이드의 인근에 배치시킨 이후 회전 거동(R1, R2)을 통해 프로브(520)를 검사 대상인 터빈 블레이드의 측정 위치로 정확하게 접촉 또는 인접 배치시킬 수 있다.The
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 블레이드용 비파괴 검사 장치의 비파괴 검사부(500)의 카메라(510)가 터빈 블레이드를 촬영하는 것을 모식적으로 도시한 예시도이다. 도 7은 비파괴 검사부(500)의 카메라(510)에 의해 생성된 영상 신호(I_S)의 예시도이다.FIG. 6 is an exemplary view schematically showing that a
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에서, 비파괴 검사부(500)는 중공형 캡(540), 카메라(510), 프로브(520), 염료 마킹부(550) 및 조명 광원을 더 포함할 수 있다.6, in an embodiment of the present invention, the
중공형 캡(540)은 내부가 빈 관형 부재일 수 있다. 중공형 캡(540)의 일단은 굽힘 지지대(530)의 자유 단부에 부착될 수 있다.The
카메라(510)는 중공형 캡(540)의 내부에 장착될 수 있고, 중공형 캡(540)의 타단을 통해 외부를 향해 배치될 수 있다. The
프로브(520)는 중공형 캡(540)의 타단에 장착될 수 있다.The
굽힘 지지대(530)의 내부에는 신호 선로가 배치될 수 있고, 신호 선로를 통해 카메라(510) 및 프로브(520)는 제어부(100)에 연결될 수 있다.A signal line may be disposed inside the bending
도시되지 않았으나, 조명 광원(미도시)는 중공형 캡(540)의 일측에 설치될 수 있고, 예를 들어, 카메라(510)와 함께 중공형 캡(540)의 내부에 배치되거나 중공형 캡(540)의 측벽상에 배치될 수 있다. 조명 광원(미도시)은 피 식별 대상인 터빈 블레이드를 향해 조명 광원을 조사할 수 있고, 카메라(510)는 반사된 조명 광원을 식별함으로써 터빈 블레이드에 대한 연상 신호를 생성할 수 있다.Although not shown, an illumination light source (not shown) may be installed at one side of the
염료 마킹부(550)는 중공형 캡(540)의 일측, 예를 들어, 중공형 캡(540)의 측벽 상에 설치될 수 있다. 염료 마킹부(550)는 염료를 중공형 캡(540)의 타단의 외측 방향을 향해 분사하는 분사 노즐을 포함할 수 있고, 검사 대상인 터빈 블레이드에 염료를 마킹할 수 있다.The
도 7을 참조하면, 제어부(100)는 카메라(510)에 의해 생성된 영상 신호(I_S)를 수신하여, 비파괴 검사부(500)의 카메라(510) 및 프로브(520)로부터의 터빈 블레이드의 상대 위치를 판별할 수 있다.7, the
예를 들어, 제어부(100)는 영상 신호(I_S)의 중심선(PPL)로부터 식별된 터빈 블레이드까지의 측방향 이격 거리(AD)를 판별할 수 있다.For example, the
나아가, 제어부(100)는 영상 신호(I_S)에서 식별된 터빈 블레이드의 폭(BW) 및 터빈 블레이드 사이의 거리(BD)를 식별할 수 있다. 검사 대상인 터빈 블레이드의 폭 및 터빈 블레이드들 사이의 거리는 이미 알고 있는 값이기 때문에, 제어부(100)는 영상 신호(I_S)에서 식별된 터빈 블레이드의 폭(BW) 또는 터빈 블레이드들 사이의 거리 중 하나 이상을 통해 터빈 블레이드에 대한 프로브(520) 및 카메라(510)의 이격 거리를 판별할 수 있다. 예를 들어, 제어부(100)는 식별된 터빈 블레이드의 폭(BW) 또는 식별된 터빈 블레이드 사이의 거리(BD)가 커질수록 터빈 블레이드에 대한 프로브(520) 및 카메라(510)의 거리가 가까워지는 것으로 판별할 수 있다.Further, the
또한, 제어부(100)는 영상 신호(I_S)에서 염료 마킹부(550)에 의해 터빈 블레이드에서 마킹된 마킹 지점(PM)을 식별할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 제어부(100)는 마킹 지점(PM)이 형성된 터빈 블레이드는 이미 비파괴 검사가 수행된 터빈 블레이드로 판별할 수 있고, 마킹 지점(PM)이 형성되지 않은 터빈 블레이드에 대하여 비파괴 검사를 진행할 수 있다.In addition, the
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 블레이드용 비파괴 검사 장치(1)의 자력 조절부(300)를 도시한 상면도이다.8 is a top view showing a magnetic
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 블레이드용 비파괴 검사 장치(1)가 중력 방향으로 로터 축(2)의 상부에 위치될 때를 예시한 측면 단면도이다.9 is a side cross-sectional view illustrating the
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 블레이드용 비파괴 검사 장치(1)가 중력 방향으로 로터 축(2)의 하부에 위치될 때를 예시한 측면 단면도이다.10 is a side cross-sectional view illustrating a case where the
도 8 내지 도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 블레이드용 비파괴 검사 장치(1)의 중력 조절부는 고정 자석(310), 회전 아암(330), 회전 자석(320), 제1 기어(340), 제2 기어(352) 및 자력 조절 모터(350)를 포함할 수 있다.8 to 10, the gravity control unit of the nondestructive inspection apparatus for
고정 자석(310)은 본체(700)의 하부 지지판(720)에 고정될 수 있다. 하부 지지판(720)은 자석 노출구를 포함할 수 있고, 고정 자석(310)은 자석 노출구를 통해 하부 지지판(720)의 외부로 노출되도록 배치될 수 있다.The fixed
예를 들어, 고정 자석(310)은 자석 노출구에 끼워져 고정될 수 있고, 고정 자석(310)의 적어도 일부가 하부 지지판(720)의 외부로 돌출될 수 있다. 도시된 실시예에서, 고정 자석(310)은 2개의 원형 영구 자석이 배치되는 것으로 예시되었으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 고정 자석(310)의 수 및 형상은 요구되는 검사 장치의 크기 및 무게에 따라 요구되는 자력의 크기에 맞게 달라질 수 있다.For example, the
제1 기어(340)는 본체(700), 예를 들어, 하부 지지판(720)에 연결된 회전축을 중심으로 회전할 수 있다. 제1 기어(340)는 회전 아암(330)의 일측에 고정되고 회전 자석(320)은 회전 아암(330)의 타측에 고정될 수 있다. 도시된 실시예에서, 회전 아암(330) 및 회전 자석(320)은 예시된 2 개의 고정 자석(310) 수에 맞게 2개가 배치되는 것으로 예시되었다.The
제2 기어(352)는, 제1 기어(340)와 기어 결합되며 자력 조절 모터(350)의 회전축에 연결될 수 있다.The
자력 조절 모터(350)의 회전에 따라, 제1 기어(340) 및 이에 연결된 제2 기어(352)는 회전할 수 있고, 연장 아암을 통해 제1 기어(340)에 연결된 회전 자석(320)은 회전될 수 있다.The
회전 자석(320)의 회전에 따라 회전 자석(320)과 고정 자석(310)이 중첩되는 면적이 달라질 수 있고 회전 자석(320)과 고정 자석(310)이 중첩되는 면적에 상응하여 자력 조절부(300)에서 방사되는 자력의 크기가 달라질 수 있다.The area where the
도 9에 도시된 예시에서, 회전 자석(320)과 고정 자석(310)이 중첩되지 않는 상태가 예시된다. 여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 블레이드용 비파괴 검사 장치(1)는 중력 방향(g)에 대하여 로터 축(2)의 상부에 위치된다. 고정 자석(310)은 하부 지지판(720)의 자석 노출구를 통해 하부 지지판(720)으로부터 로터 축(2)을 향해 돌출되도록 배치될 수 있다.In the example shown in Fig. 9, a state in which the
고정 자석(310)과 로터 축(2) 사이의 거리는 제1 거리(t1) 만큼 이격되어 있으며, 일반적으로 자기력에 의한 부착력의 세기는 이격 거리의 제곱에 반비례하는 것으로 알려져 있다.The distance between the
회전 자석(320)은 로터 축(2)으로부터 제2 거리(t2) 만큼 이격되어 있다. 제2 거리(t2)는 제1 거리(t1)에 비해 클 수 있고, 이로써, 회전 자석(320)과 로터 축(2) 사이의 자력 부착력은 고정 자석(310)과 로터 축(2) 사이의 자력 부착력에 비해 작을 것이다. 나아가, 고정 자석(310)과 달리 회전 자석(320)의 자기장은 하부 지지판(720)에 의해 일부 차폐되므로, 회전 자석(320)에 의한 자력 부착력을 더욱 작아질 것이다.The
도 10에 도시된 예시에서, 회전 자석(320)과 고정 자석(310)은 서로 중첩되는 상태가 예시된다. 여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 블레이드용 비파괴 검사 장치(1)는 중력 방향(g)에 대하여 로터 축(2)의 하부에 위치된다. 고정 자석(310)과 회전 자석(320)이 서로 중첩된 상태에서, 고정 자석(310)과 회전 자석(320)의 이격 거리가 제1 거리(t1)에 비하여 충분히 작다면, 고정 자석(310)과 회전 자석(320)은 두 자석이 합쳐진 하나의 자석으로 해석될 수 있다.In the example shown in Fig. 10, the state in which the
즉, 도 10에 도시된 상태에서, 고정 자석(310) 및 회전 자석(320)이 작용하는 자력 부착력은, 두 자석이 합쳐진 자석이 로터 축(2)에 대하여 제1 거리(t1) 만큼 이격될 때의 자력 부착력에 가까운 크기를 가질 것이다.10, the magnetic attraction force applied by the fixed
예시된 실시예에서, 자력 조절부(300)는 도 9에 도시된 상태에 비해 도 10에 도시된 상태에서, 그 자력의 크기를 대략 2배 가까이 증가시킬 수 있다. 따라서, 도 9에서와 같이 중력 작용에 의해 큰 자력이 필요하지 않은 경우에, 제어부(100)는 자력 조절부(300)에서 생성되는 자력을 감소시키고, 도 10에서와 같이 중력 작용에 대항하여 큰 자력이 필요한 경우에, 제어부(100)는 자력 조절부(300)에서 생성되는 자력을 증가시킬 것이다. 도 10에서와 같이 중력이 작용하는 경우 자력 조절부(300)에서 생성되는 자력 부착력의 일부는 검사 장치에 작용하는 중력에 일부 상쇄될 것이다.In the illustrated embodiment, the magnetic
따라서, 제어부(100)는 본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 블레이드용 비파괴 검사 장치(1)와 로터 축(2) 사이에 작용하는 자력 부착력이 과도하게 증가되는 것을 방지할 수 있고, 이동에 필요한 구동부(600), 특히, 구동 모터(620)의 크기 및 용량을 감소시킬 수 있다.Therefore, the
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 블레이드용 비파괴 검사 시스템의 예시도이다.11 is an exemplary view of a nondestructive inspection system for a turbine blade according to an embodiment of the present invention.
도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 블레이드용 비파괴 검사 시스템은 복수의 터빈 블레이드용 비파괴 검사 장치(1) 및 이들과 무선 통신하는 원격 제어부(20)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 11, a nondestructive inspection system for a turbine blade according to an embodiment of the present invention may include a
복수의 터빈 블레이드용 비파괴 검사 장치(1)의 구체적은 구성 및 작동 방식은 앞서 설명한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 블레이드용 비파괴 검사 장치(1)와 실질적으로 동일한 바, 이에 관한 반복적인 설명은 생략된다.The configuration and operation of the
원격 제어부(20)는 로터 축(2)상에 배치된 복수의 터빈 블레이드용 비파괴 검사 장치(1)와 무선 통신할 수 있다. 작업자는 용량이 허락하는 한 적정한 개수의 터빈 블레이드용 비파괴 검사 장치(1)를 로터 축(2)상에 배치할 수 있다.The
원격 제어부(20)는 각각의 비파괴 검사 장치(10_1, 10_2)를 독립 제어할 수 있고, 배치된 비파괴 검사 장치의 개수에 따라 전체 검사 시간이 감소될 수 있다.The
특히, 각각의 비파괴 검사 장치는 검사 대상인 터빈 블레이드에 마킹 지점(PM)을 형성할 수 있고, 이로써 이미 검사 완료된 터빈 블레이드에 대한 불필요한 중복 검사가 방지될 수 있다.In particular, each nondestructive inspection apparatus can form a marking point PM on a turbine blade to be inspected, whereby unnecessary duplication inspection of already inspected turbine blades can be prevented.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present embodiment, and various modifications and changes may be made to those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the embodiments. Therefore, the present embodiments are to be construed as illustrative rather than restrictive, and the scope of the technical idea of the present embodiment is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present embodiment should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the scope of the present invention.
100: 제어부 200: 통신 모듈
300: 자력 조절부 400: 기울기 센서
500: 비파괴 검사부 600: 구동부
700: 본체100: control unit 200: communication module
300: magnetic force adjusting unit 400: tilt sensor
500: nondestructive inspection unit 600:
700:
Claims (11)
상기 하부 지지판에 고정되는 복수의 구동 모터 및 상기 복수의 구동 모터에 각각 연결되는 복수의 옴니휠을 포함하는 구동부로서, 구동 신호에 따라 각각의 구동 모터의 회전 방향 및 회전 속도를 조절하는, 구동부;
기울기 신호를 생성하는 기울기 센서;
자력 제어 신호에 따라 자력의 크기를 조절하는 자력 조절부;
영상 신호를 생성하는 카메라 및 비파괴 측정 신호를 생성하는 프로브를 포함하는 비파괴 검사부; 및
상기 구동부에 상기 구동 신호를 전송하고, 상기 기울기 센서로부터 기울기 신호를 수신하고, 상기 자력 조절부에 자력 제어 신호를 전송하고, 상기 비파괴 검사부의 상기 프로브로부터 상기 비파괴 측정 신호를 수신하고, 상기 비파괴 검사부의 상기 카메라로부터 상기 영상 신호를 수신하는 제어부를 포함하되,
상기 제어부는, 상기 기울기 신호를 기초로 상기 자력 조절부에 인가되는 자력 제어 신호를 조절하고, 상기 영상 신호를 기초로 상기 구동부에 인가되는 상기 구동 신호를 조절하되,
상기 비파괴 검사부는 일단이 본체에 고정되며 타단이 카메라 및 프로브에 결합되는 굽힘 지지대를 더 포함하는, 터빈 블레이드용 비파괴 검사 장치.A body including a lower support plate;
A driving unit including a plurality of driving motors fixed to the lower support plate and a plurality of omni wheels each connected to the plurality of driving motors, the driving unit adjusting a rotation direction and a rotation speed of each driving motor in accordance with a driving signal;
A tilt sensor for generating a tilt signal;
A magnetic force adjusting unit for adjusting a magnitude of a magnetic force according to a magnetic force control signal;
A nondestructive inspection unit including a camera for generating a video signal and a probe for generating a nondestructive measurement signal; And
A non-destructive testing unit that receives the non-destructive testing signal from the probe of the non-destructive testing unit, and transmits the driving signal to the driving unit, receives the tilt signal from the tilt sensor, transmits a magnetic force control signal to the magnetic force adjusting unit, And a control unit for receiving the video signal from the camera,
Wherein the controller adjusts a magnetic force control signal applied to the magnetic force adjusting unit based on the tilt signal and adjusts the driving signal applied to the driving unit based on the video signal,
Wherein the nondestructive inspection unit further comprises a bending support whose one end is fixed to the main body and the other end is coupled to the camera and the probe.
상기 하부 지지판에 고정되는 복수의 구동 모터 및 상기 복수의 구동 모터에 각각 연결되는 복수의 옴니휠을 포함하는 구동부로서, 구동 신호에 따라 각각의 구동 모터의 회전 방향 및 회전 속도를 조절하는, 구동부;
기울기 신호를 생성하는 기울기 센서;
자력 제어 신호에 따라 자력의 크기를 조절하는 자력 조절부;
영상 신호를 생성하는 카메라 및 비파괴 측정 신호를 생성하는 프로브를 포함하는 비파괴 검사부; 및
상기 구동부에 상기 구동 신호를 전송하고, 상기 기울기 센서로부터 기울기 신호를 수신하고, 상기 자력 조절부에 자력 제어 신호를 전송하고, 상기 비파괴 검사부의 상기 프로브로부터 상기 비파괴 측정 신호를 수신하고, 상기 비파괴 검사부의 상기 카메라로부터 상기 영상 신호를 수신하는 제어부를 포함하되,
상기 제어부는, 상기 기울기 신호를 기초로 상기 자력 조절부에 인가되는 자력 제어 신호를 조절하고, 상기 영상 신호를 기초로 상기 구동부에 인가되는 상기 구동 신호를 조절하되,
상기 자력 조절부는, 상기 하부 지지판에 고정되는 고정 자석, 본체에 연결된 회전축을 중심으로 회전하는 제1 기어, 일측이 상기 제1 기어에 연결된 회전 아암, 상기 회전 아암의 타측에 고정되는 회전 자석, 상기 제1 기어에 기어 결합되는 제2 기어 및 상기 제2 기어에 연결된 자력 조절 모터를 포함하는, 터빈 블레이드용 비파괴 검사 장치.A body including a lower support plate;
A driving unit including a plurality of driving motors fixed to the lower support plate and a plurality of omni wheels each connected to the plurality of driving motors, the driving unit adjusting a rotation direction and a rotation speed of each driving motor in accordance with a driving signal;
A tilt sensor for generating a tilt signal;
A magnetic force adjusting unit for adjusting a magnitude of a magnetic force according to a magnetic force control signal;
A nondestructive inspection unit including a camera for generating a video signal and a probe for generating a nondestructive measurement signal; And
A non-destructive testing unit that receives the non-destructive testing signal from the probe of the non-destructive testing unit, and transmits the driving signal to the driving unit, receives the tilt signal from the tilt sensor, transmits a magnetic force control signal to the magnetic force adjusting unit, And a control unit for receiving the video signal from the camera,
Wherein the controller adjusts a magnetic force control signal applied to the magnetic force adjusting unit based on the tilt signal and adjusts the driving signal applied to the driving unit based on the video signal,
The magnetic force adjusting unit may include a fixed magnet fixed to the lower support plate, a first gear rotating around a rotation axis connected to the main body, a rotating arm having one side connected to the first gear, a rotating magnet fixed to the other side of the rotating arm, A second gear which is gear-coupled to the first gear, and a magnetic force adjusting motor connected to the second gear.
10. The nondestructive inspection apparatus for a turbine blade according to claim 9, wherein the lower support plate includes a magnet exposing unit and the stationary magnet is disposed to be exposed to the outside of the lower support plate through the magnet exposing unit.
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|---|---|---|---|
| KR1020160162825A KR101745699B1 (en) | 2016-12-01 | 2016-12-01 | A non-destructive inspection apparatus for turbine blades |
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| KR1020160162825A KR101745699B1 (en) | 2016-12-01 | 2016-12-01 | A non-destructive inspection apparatus for turbine blades |
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| KR1020160162825A KR101745699B1 (en) | 2016-12-01 | 2016-12-01 | A non-destructive inspection apparatus for turbine blades |
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