KR20110052788A - Heat treatment apparatus for repairing turbine blade - Google Patents

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KR20110052788A
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송근호
김인수
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두산중공업 주식회사
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Abstract

PURPOSE: A thermal processing device for repairing a turbine blade is provided to improve the function of controlling thermal processing property and to improve the function of sensing the temperature of a narrow repaired area by using a controller calculating control data. CONSTITUTION: A thermal processing device for repairing a turbine blade comprises a controller(100), a recorder(200), a regulator(300), a thermal process heater and a thermocouple(600). The controller is input the data required for repairing a welding part(500) of a turbine blade. The Controller produces control data to match to input data. The recorder stores characterization data which is inputted in the controller. The regulator produces a power value which is matched to the control data. The thermal process heater receives the power value outputted from the regulator. The thermal process heater generates the heat for heating the repair welding part. The thermocouple measures the temperature of the repair welding part heated by the thermal process heater. The thermocouple transfers the temperature value to the controller.

Description

터빈 블레이드 보수용 열처리 장치{Heat Treatment Apparatus for Repairing Turbine Blade} Heat Treatment Apparatus for Turbine Blade Repair {Heat Treatment Apparatus for Repairing Turbine Blade}

본 발명은 가동 후 피로나 부식 등의 원인으로 원형이 상실된 터빈 블레이드를 복구하기 위해 수행되는 용접 보수 공정 과정 중의 일부인 열처리에 적용하는 열처리 장치에 대한 것으로, 용접 후 발생하는 용접 균열과 용접부의 기계적 특성을 보수전과 동등 이상으로 유지 하기 위해 수행하는 열처리 공정을 터빈 블레이드의 형상과 위치에 관계없이 현장에서 열처리가 가능하도록 고안된 열처리 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a heat treatment apparatus applied to a heat treatment that is part of a welding repair process performed to recover a turbine blade lost due to fatigue or corrosion after operation, the mechanical properties of the weld cracks and welds generated after welding It relates to a heat treatment apparatus designed to enable heat treatment in the field irrespective of the shape and position of the turbine blade to perform the heat treatment process to maintain the same or more than before repair.

발전설비 터빈에 유입되는 작동유체인 증기는 터빈 내에서 에너지 형태가 변화하며, 터빈 노즐에 투입된 증기는 속도 에너지로 변환된 후 블레이드에서 운동 에너지로 전환되면서 로터에 회전 토르크를 주어 로터를 회전시키게 된다. 블레이드는 증기 유입에 따른 손실 감소와 원심력 경감을 위해 다양한 형상과 두께를 가지며, 운전 중 습증기가 저압 블레이드에 충돌하면서 블레이드가 침식되거나 특정 부위가 회전력에 의한 응력집중으로 균열을 초래하기도 한다. 침식 또는 균열이 발생한 블레이드는 교체하거나 용접 보수를 수행 후 재사용하게 되지만 신품 교체 는 블레이드 형상이 다양하여 여분의 블레이드를 보유하기가 현실적으로 곤란하고 교체 비용과 시간이 증가하여 보수 사용하는 필요성이 제기된다. The working fluid flowing into the power plant turbine is changed in energy form in the turbine, and the steam injected into the turbine nozzle is converted into velocity energy and then converted into kinetic energy in the blades to give the rotor a rotating torque to rotate the rotor. The blades have various shapes and thicknesses to reduce losses due to the inflow of steam and reduce centrifugal force, and the wet steam collides with the low pressure blade during operation, and the blade erodes or cracks due to the stress concentration caused by the rotational force. Eroded or cracked blades will be reused after replacement or welding repairs, but new replacements have a variety of blade shapes that make it difficult to hold extra blades and increase the cost and time of replacement.

보수 공정은 용접 중 또는 후에 적절한 절차를 준수하여야 하며 최종적으로 용접부 건전성을 확보하기 위하여 용접 및 열처리 절차가 지정되고 있다. 보수 용접부의 열처리 절차는 기본적으로 예열, 용접직후열처리, 용접후열처리로 구분되며, 용접 모재 종류와 두께, 용접봉 종류에 따라 적용하는 가열속도, 유지온도, 유지시간, 냉각속도, 온도 조절점, 장입 및 추출온도가 달라지고 기계적 물성과 용접결함 등에 영향을 주게 되므로 용접 열처리는 특정한 조건을 지정하여 수행되어야 한다. 열처리 방법은 일반적으로 탄소량이 많거나 합금성분을 포함하여 모재가 일정 이상의 두께를 가지면 예열, 후열직후열처리, 용접후열처리를 수행한다. 일반적으로 예열, 용접직후열처리에는 이동용 산소, 아세틸렌 토치를 사용하고 용접후열처리는 고정된 열처리장비로 보수 용접물을 이동하여 수행한다. 이때 열처리를 위한 장비로 예열과 용접직후열처리, 용접후열처리 장치를 별도로 준비하여야 하며, 이동용 산소 및 아세틸렌 토치는 정확한 열량 제어가 곤란하여 열처리 특성 제어에는 사용이 곤란할 뿐 아니라 가스 폭발의 위험성이 존재하므로 고정된 열처리로는 좁은 블레이드 보수 지역의 열량 감시, 열처리 제어, 보수 용접물 이동이 곤란한 보수 상태에서는 적용이 불가능하여 현장 보수 열처리 작업에는 한계가 있다. The repair process must comply with appropriate procedures either during or after welding. Finally, welding and heat treatment procedures are specified to ensure weld integrity. Heat treatment procedure of repair welding part is basically divided into pre-heating, post-weld heat treatment, post-weld heat treatment.The heating rate, holding temperature, holding time, cooling rate, temperature control point and charging are applied according to the type and thickness of welding base and welding rod. Since the extraction temperature is different and affects mechanical properties and weld defects, the welding heat treatment should be carried out by specifying specific conditions. In general, the heat treatment method includes preheating, post-heating post-heating, and post-welding heat-treatment when the base material has a predetermined thickness or more, including a large amount of carbon or an alloy component. In general, preheating and post-weld heat treatment use moving oxygen and acetylene torch, and post-weld heat treatment is performed by moving the repaired weldment to a fixed heat treatment equipment. At this time, preheating, post-weld heat treatment, and post-weld heat treatment equipment should be separately prepared as equipment for heat treatment, and the oxygen and acetylene torches are difficult to precisely control the calorie, so it is difficult to control the heat treatment characteristics and there is a risk of gas explosion. The fixed heat treatment furnace has limitations in the field repair heat treatment work because it is not applicable in the maintenance state where heat monitoring, heat treatment control, and repair weld movement in a narrow blade repair area are difficult.

즉, 터빈 블레이드 열처리에 사용되는 장비는 일반적 열처리 장치를 이용하게 되면 별도의 열처리 장치를 사용하게 되므로 장비 대수가 증가하고 열처리 특성 제어의 정밀도가 저하되고 좁은 보수 지역의 온도 감시능력 감소와 제어성 저하, 용접물 이동 및 사용 제한 등의 단점이 있다.In other words, the equipment used for the heat treatment of turbine blades uses a separate heat treatment device if the general heat treatment device is used, so the number of equipment increases, the precision of heat treatment characteristics control decreases, the temperature monitoring ability of the narrow maintenance area decreases and the controllability decreases. There are disadvantages, such as weldment movement and use restrictions.

본 발명은 전술한 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로서, 별도의 복수 열처리 장치가 아닌 단일 열처리 장치를 이용하여 블레이드 보수 목적에 부합되는 열처리 특성 제어 및 좁은 보수 지역의 온도 감시 능력 제어 향상과 제어가 가능하게 하고 일반 열처리장비로 이동이 불가능한 보수 용접물을 현장에서 열처리가 가능하게 하는 열처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been proposed to solve the above-described problems, it is possible to improve and control the heat treatment characteristics control and temperature monitoring capability control in a narrow maintenance area using a single heat treatment device rather than a separate multiple heat treatment device to meet the blade repair purpose It is an object of the present invention to provide a heat treatment apparatus that enables heat treatment in the field of a repair weld which is not movable to a general heat treatment equipment.

상기의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 열처리 장치는 보수 용접물을 고정 열처리 장치로 이동하지 않는 상태로 현장에서 단일 열처리 장치를 이용하여 예열, 용접직후열처리, 용접후열처리를 공용으로 수행하게 하는 단계와 일반 열처리 적용 조건과 다른 블레이드 열처리를 위한 열처리 온도 감시와 열처리 제어를 정확하게 실시하게 하는 단계, 보수 용접물 위치에서 열처리가 가능하도록 하는 열처리 장치를 특징으로 한다. In order to achieve the above object, the heat treatment apparatus according to the present invention to perform the pre-heating, post-weld heat treatment, post-weld heat treatment in common by using a single heat treatment apparatus in the field without moving the repair weldment to the fixed heat treatment apparatus. The step and the step of accurately performing the heat treatment temperature monitoring and heat treatment control for the blade heat treatment different from the general heat treatment application conditions, characterized in that the heat treatment apparatus to enable the heat treatment at the position of the repair weldment.

보다 구체적으로, 본 발명에 따른 터빈 블레이드의 용접 보수를 위한 열처리 장치는, 상기 터빈 블레이드의 보수 용접부(500)를 용접 보수하기 위해 요구되는 예열처리, 용접직후열처리, 용접후 열처리에 대한 각 특성 데이터를 입력받아 이에 대응한 제어 데이터를 산출하는 컨트롤러(100)와, 상기 컨트롤러(100)에 입력된 특성 데이터를 저장하기 위한 레코더(200)와, 상기 컨트롤러(100)에 의해 산출된 제어 데이터에 상응하는 전원값을 생성하는 레귤레이터(300)와, 상기 레귤레이 터(300)로부터 출력된 전원값을 인가받아 상기 보수 용접부(500)를 가열하기 위한 열을 발생시키는 열처리 히터(700)와, 상기 열처리 히터(700)에 의해 가열된 상기 보수 용접부(500)의 온도를 측정하여 상기 컨트롤러(100)에 전달하기 위한 써모커플(600)을 포함하여 용접 보수시 요구되는 예열처리, 용접직후열처리, 용접후 열처리를 전기적으로 수행할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.More specifically, the heat treatment apparatus for welding repair of the turbine blade according to the present invention, each characteristic data for preheating, post-weld heat treatment, post-weld heat treatment required for welding repair the repair weld 500 of the turbine blade. Receives the controller 100 for calculating the corresponding control data, the recorder 200 for storing the characteristic data input to the controller 100 and the control data calculated by the controller 100 corresponding to A regulator 300 for generating a power value to be formed, a heat treatment heater 700 for generating heat for heating the repair welding part 500 by receiving a power value output from the regulator 300, and the heat treatment Including a thermocouple 600 for measuring the temperature of the repair welding unit 500 heated by the heater 700 to transmit to the controller 100 is required during welding repair It is characterized in that it is configured to perform the preheating treatment, post-weld heat treatment, heat treatment after welding electrically.

한편, 상기 컨트롤러(100)는, 상기 하나 이상의 각 열처리 공정에 필요한 특성 데이터의 입출력을 담당하고, 입력된 특성데이터를 상기 레코더(200)에 저장하는 제어 프로그램부와, 상기 레귤레이터(300)에 인가될 전원값의 오차를 비례제어하여 상기 열처리 히터(700)의 온도 편차를 조절하기 위한 온도편차 조절기를 포함하는 것을 특징으로 한다.On the other hand, the controller 100 is responsible for the input and output of the characteristic data required for each of the one or more heat treatment process, the control program unit for storing the input characteristic data in the recorder 200 and applied to the regulator 300 It characterized in that it comprises a temperature deviation controller for controlling the temperature deviation of the heat treatment heater 700 by proportionally controlling the error of the power value to be.

또한, 상기 레귤레이터(300)는 상기 써모커플(600)에 의해 측정된 상기 보수 용접부(500)의 온도 데이터를 입력받아 상기 온도 편차 조절기의 설정 온도를 재설정하게 하는 것이 바람직하다.In addition, the regulator 300 may receive the temperature data of the repair welding unit 500 measured by the thermocouple 600 to reset the set temperature of the temperature deviation controller.

또한, 상기 레귤레이터(300)는 상기 보수 용접부(500)의 부하가 소정값 이상인 경우 상기 전원값을 차단하고 상기 보수 용접부(500)에서 발생하는 이상 전류 또는 전압을 차단하도록 구성되는 것이 바람직하다.In addition, the regulator 300 is preferably configured to block the power supply value and the abnormal current or voltage generated in the repair welder 500 when the load of the repair welder 500 is greater than or equal to a predetermined value.

또한, 상기 컨트롤러(100)는 복수개의 채널을 구비하고, 각 채널에 연결된 복수개의 각 레귤레이터(300)로 복수개의 제어 데이터를 제어하여 산출하도록 구성될 수도 있다. 이 경우, 상기 복수개의 각 레귤레이터(300)는 상기 하나 이상의 채널을 통해 상기제어 데이터에 상응한 각 전원값을 균등하게 분배되도록 하는 것 을 특징으로 한다.In addition, the controller 100 may include a plurality of channels, and may be configured to control and calculate a plurality of control data by a plurality of regulators 300 connected to each channel. In this case, each of the plurality of regulators 300 is characterized in that to equally distribute each power value corresponding to the control data through the one or more channels.

또한, 상기 열처리 히터(700)는 상기 전원값에 의해 가열되는 전기 가열 코일을 절연하기 위한 절연부를 구비하여 국부적인 가열 처리가 가능하도록 구성되는 것이 바람직하다.In addition, the heat treatment heater 700 is preferably configured to enable local heating treatment by providing an insulation for insulating the electric heating coil heated by the power supply value.

또한, 상기 열처리 장치는 이동가능하도록 구성되어, 상기 터빈 블레이드의 보수 용접부(500)를 고정시킨 상태로 상기 열처리 장치를 이동시켜 보수 용접을 수행할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.In addition, the heat treatment apparatus is configured to be movable, it is preferable to be configured to perform the repair welding by moving the heat treatment apparatus in a state of fixing the repair welding unit 500 of the turbine blade.

본 발명에 따르면 하기의 효과를 달성할 수 있다.According to the present invention, the following effects can be achieved.

(1) 용접 보수하기 위해 요구되는 예열처리, 용접직후열처리, 용접후 열처리에 대한 각 특성 데이터를 입력받아 이에 대응한 제어 데이터를 산출하는 컨트롤러(100)를 구비함으로써, 용접 보수에 필요한 복수개의 열처리 공정(예열, 용접직후열처리, 용접후열처리)을 단일 장치로 구현할 수 있다.(1) A plurality of heat treatments required for welding repair are provided by the controller 100 which receives each characteristic data of preheating treatment, post-welding heat treatment, and post-weld heat treatment required for welding repair and calculates control data corresponding thereto. Processes (preheating, post-weld heat treatment, post-weld heat treatment) can be implemented in a single device.

(2) 열처리 히터(700)의 열원을 종래의 가스(산소, 아세틸렌 등) 대신 전기로 구현함으로써 운전과 조작이 용이하고 협소한 공간에서의 폭발위험성이 없을 뿐만 아니라 열처리 수행 시간의 단축에 따른 보수비용 절감이 가능하다.(2) By implementing the heat source of the heat treatment heater 700 in place of the conventional gas (oxygen, acetylene, etc.), it is easy to operate and operate, there is no risk of explosion in a narrow space, and repair by shortening the heat treatment time Cost reduction is possible.

(3) 단일 열처리 장치로 구현함으로써 장비 설치의 복잡성과 설치 시간 증대, 수동 토치 조작에 따른 조작 불편을 개선하였다. (3) Implemented with a single heat treatment device, the complexity of equipment installation, increased installation time, and operation inconvenience caused by manual torch operation were improved.

(4) 열처리 히터(700)에 전원값에 의해 가열되는 전기 가열 코일을 절연하기 위한 절연부를 구비하여 국부적인 가열 처리가 가능하도록 구성함으로써 열처리 대 상물의 분리/이동 불가한 조건의 현장에서 극히 좁은 보수부의 열처리 필요 영역을 효과적으로 열처리할 수 있다.(4) The heat treatment heater 700 is provided with an insulator for insulating an electric heating coil heated by a power supply value so that local heat treatment is possible so that the heat treatment heater is extremely narrow in the field where the separation / movement of the heat treatment target is impossible. The heat treatment necessary region of the repair portion can be heat treated effectively.

(5) 열처리대상물의 전력 부하 변동에 관계없이 정확하게 온도감시와 열처리 온도, 시간을 제어하여 열처리를 수행함으로써 예열 및 후열처리 과정에서 발생할 수 있는 기계적 특성 저하나 균열위험을 방지하면서 잔류응력 완화와 기계적 특성이 우수한 보수 용접품을 얻게 하는 효과가 있다. (5) Regardless of the change in the power load of the heat treatment object, temperature control, heat treatment temperature, and time are controlled to perform heat treatment to prevent residual stress and mechanical stress during mechanical preheating and post heat treatment. There is an effect of obtaining a repair weld with excellent properties.

(6) 일반 열처리에 비해 열처리 장입 온도와 추출온도의 온도편차 감소와 좁은 보수 지역의 온도감시와 제어의 정확성을 높여 용접후열처리 과정에서 발생할 수 있는 강도 저하, 취화, 균열의 위험성을 감소시켜 열처리가 우수한 보수 용접물을 얻을 수 있다. (6) Compared with general heat treatment, it reduces the temperature deviation of heat treatment charging temperature and extraction temperature and improves the accuracy of temperature monitoring and control in narrow maintenance area, reducing the risk of strength degradation, embrittlement and crack that may occur during post-weld heat treatment. Excellent repair welds can be obtained.

(7) 이동이 불가한 보수 용접물을 현장에서 즉시 열처리를 수행할 수 있어 보수 용접의 신속한 수행을 가능하게 한다. (7) The non-movable repair weld can be heat-treated immediately on site, enabling quick repair welding.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 구체적으로 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail an embodiment of the present invention.

도 1은 본 발명에 따른 열처리 장치의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 열처리 장치의 외관을 나타낸 도면이며, 도 3은 본 발명의 열처리 장치를 이용한 열처리 준비 과정을 도면이고, 도 4는 본 발명의 열처리 장치를 이용하여 열처리를 수행하는 상태를 나타낸 도면이다.1 is a block diagram of a heat treatment apparatus according to the present invention, Figure 2 is a view showing the appearance of the heat treatment apparatus according to the present invention, Figure 3 is a view showing a heat treatment preparation process using the heat treatment apparatus of the present invention, Figure 4 A diagram showing a state of performing heat treatment using the heat treatment apparatus of the present invention.

도시된 것과 같이, 본 발명에 따른 열처리 장치는 보수되는 모재(400)의 보 수용접부(500)에 대한 열처리를 수행하기 위한 것으로서, 주요 구성은 컨트롤러(100), 레코더(200), 레귤레이터(300), 서모커플(600), 열처리용 히터(700)이다. As shown, the heat treatment apparatus according to the present invention is for performing a heat treatment for the beam receiving contact portion 500 of the base material 400 to be repaired, the main configuration of the controller 100, recorder 200, regulator 300 ), The thermocouple 600, the heater 700 for heat treatment.

컨트롤러(100)는 열처리 온도 및 시간 조절과 열처리 순서와 특성 곡선을 유지하게 하는 기능을 하는 단위 장비로서, 보수 용접부(500)를 용접 보수하기 위해 요구되는 예열처리, 용접직후열처리, 용접후 열처리에 대한 각 특성 데이터(유지온도, 유지시간, 냉각속도, 온도 조절점, 장입 및 추출온도)를 입력받아 이에 대응한 제어 데이터를 산출한다.The controller 100 is a unit equipment that functions to control the heat treatment temperature and time, and maintain the heat treatment order and characteristic curves. The controller 100 is used for preheating, post-weld heat treatment, and post-weld heat treatment required to repair and repair the repair welding part 500. Each characteristic data (holding temperature, holding time, cooling rate, temperature control point, charging and extraction temperature) is inputted, and control data corresponding thereto is calculated.

컨트롤러(100)는 하나 이상의 각 열처리 공정에 필요한 특성 데이터의 입출력을 담당하고, 입력된 특성데이터를 상기 레코더(200)에 저장하는 제어 프로그램부(미도시)와, 레귤레이터(300)에 인가될 전원값의 오차를 비례제어하여 열처리 히터(700)의 온도 편차를 조절하기 위한 온도편차 조절기(미도시)로 구성되며, 현장 보수 용접을 위하여 이동이 용이하도록 소형, 경량으로 설계되는 것이 바람직하다. The controller 100 is responsible for inputting and outputting characteristic data required for at least one heat treatment process, and a control program unit (not shown) for storing the input characteristic data in the recorder 200 and a power source to be applied to the regulator 300. It is composed of a temperature deviation controller (not shown) for controlling the temperature deviation of the heat treatment heater 700 by proportionally controlling the error of the value, it is preferably designed to be small, lightweight to move easily for the field maintenance welding.

제어 프로그램부에 의한 제어 기능은 복수개(예: 6개)의 레귤레이터를 단독 또는 동시 제어할 수 있도록 복수개의 채널을 구비할 수 있으며, 열처리시 발생하는 노이즈에 의한 상호 간섭을 방지하기 위한 절연 시스템을 내장하였고 예열과정에서 나타날 수 있는 순간적으로 상승하는 전류의 영향을 방지 보호 시스템을 유지하여 장비 손상 방지와 편차 조절 기능에 의한 정밀한 열처리 제어가 가능하도록 하였다.The control function by the control program unit may include a plurality of channels to independently or simultaneously control a plurality of regulators (for example, six) and an insulation system for preventing mutual interference due to noise generated during heat treatment. It is built-in and maintains the protection system to prevent the effect of instantaneous rising current which may appear during the preheating process, enabling precise heat treatment control by preventing equipment damage and deviation adjustment function.

레코더(200)는 컨트롤러(100)에 입력된 특성 데이터를 저장하기 위한 저장 수단이다.The recorder 200 is storage means for storing characteristic data input to the controller 100.

레귤레이터(300)는 컨트롤러(100)에 의해 산출된 제어 데이터에 상응하는 전원값을 생성한다.The regulator 300 generates a power supply value corresponding to the control data calculated by the controller 100.

레귤레이터(300)는 열처리를 필요로 하는 보수 용접부(500)의 부하 용량의 변동에 관계없이 부하측의 이상 부하 시 전원을 차단하는 기능과 보수 용접시 발생하는 이상전류와 전압을 차단하는 보호 시스템 기능으로 정밀 제어가 가능하다. 또한, 채널별로 레귤레이터(300)의 설치가 가능하게 하여 열처리 공정 설치와 운전 시간을 단축할 수 있다.The regulator 300 has a function of shutting off the power in case of an abnormal load on the load side and a protection system function of blocking the abnormal current and voltage generated during the repair welding regardless of the change in the load capacity of the repair welding part 500 requiring heat treatment. Precise control is possible. In addition, by installing the regulator 300 for each channel it is possible to shorten the heat treatment process installation and operation time.

레귤레이터(300)는 상기 써모커플(600)에 의해 측정된 상기 보수 용접부(500)의 온도 데이터를 입력받아 상기 온도 편차 조절기의 설정 온도를 재설정할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.The regulator 300 is preferably configured to receive the temperature data of the repair welding unit 500 measured by the thermocouple 600 to reset the set temperature of the temperature deviation regulator.

레귤레이터(300)는 상기 보수 용접부(500)의 부하가 소정값 이상인 경우 상기 전원값을 차단하고 상기 보수 용접부(500)에서 발생하는 이상 전류 또는 전압을 차단하도록 구성되는 것이 바람직하다.The regulator 300 is preferably configured to block the power supply value when the load of the repair weld 500 is greater than or equal to a predetermined value and to block abnormal current or voltage generated from the repair weld 500.

또한, 레귤레이터(300)는 상기 하나 이상의 채널을 통해 상기 컨트롤러(100)의 제어 데이터에 상응한 각 전원값을 균등하게 분배되도록 하는 것이 바람직하다.In addition, the regulator 300 preferably distributes each power value corresponding to the control data of the controller 100 evenly through the one or more channels.

써모커플(600)은 보수 용접부(500)의 온도를 측정하여 컨트롤러(100)에 전달한다.The thermocouple 600 measures the temperature of the repair welding part 500 and transmits the temperature to the controller 100.

서머커플(600)은 적용되는 온도에 따라 지정된 형식을 적용하며, 부착 방법은 보수 용접부에 따라 보수 용접부의 손상을 방지하기 위하여 용접 방식 부착을 제한하는 경우가 있으므로 기계적 부착 방식뿐만 아니라 용접 방식 부착도 가능하 게 함으로써, 다양한 열처리 방법 적용이 가능하도록 하였다.The thermocouple 600 applies a designated type according to the applied temperature, and the attachment method may limit the welding method attachment in order to prevent damage of the repair welding part according to the repair welding part. By making it possible, various heat treatment methods can be applied.

열처리 히터(700)는 레귤레이터(300)로부터 출력된 전원값을 인가받아 상기 보수 용접부(500)를 가열하기 위한 열을 발생시킨다.The heat treatment heater 700 receives the power value output from the regulator 300 to generate heat for heating the repair welding part 500.

열처리 히터(700)는 전기 가열 코일을 세라믹 절연으로 보호한 단위 장치로 지정된 열처리특성이 입력되는 컨트롤러(100)와 컨트롤러(100)에 의해 지시된 전력을 부가하는 레귤레이터(300)를 통하여 직접 협소한 국부 열처리부를 가열할 수 있도록 구성된다.The heat treatment heater 700 is a unit device in which the electric heating coil is protected by ceramic insulation. The heat treatment heater 700 is directly narrowed through the controller 100 to which the heat treatment characteristics specified are input and the regulator 300 which adds the power indicated by the controller 100. And configured to heat the local heat treatment portion.

특히, 열처리 히터(700)의 형상을 블레이드 곡선과 근접한 곡률로 구현함으로써, 블레이드의 3차원 곡선 형상과 블레이드 간의 좁은 간격에 의한 상호 간섭과 설치 공간 제한의 불리한 환경에 노출되더라도 효과적인 열처리가 가능하게 된다.In particular, by implementing the shape of the heat treatment heater 700 with a curvature close to the blade curve, effective heat treatment is possible even if exposed to the adverse environment of mutual interference and installation space limitation due to the three-dimensional curved shape of the blade and the narrow gap between the blades. .

또한, 열처리 히터(700)는 상기 전원값에 의해 가열되는 전기 가열 코일을 절연하기 위한 세라믹 절연부를 구비하여 국부적인 가열 처리가 가능하도록 구성하였다.In addition, the heat treatment heater 700 has a ceramic insulator for insulating the electric heating coil heated by the power value, and configured to enable local heating treatment.

이러한 구성에 의해 블레이드 재료 특성상 필수적으로 요청되는 용접후열처리시, 국부 열처리를 구현할 수 없는 종래의 일반적인 열처리에서 발생하였던 문제점, 즉 광범위한 부위에 열처리가 적용되어 블레이드 변형과 응력이 부가되었던 문제점을 해소하였다.This configuration solves the problem of the conventional heat treatment, which is not required for local heat treatment during the post-weld heat treatment, which is essential for the characteristics of the blade material, that is, the heat deformation is applied to a wide range of areas, and the blade deformation and stress are added. .

이상과 같이, 본 발명에 따른 열처리 장치는 열처리 과정에 요구되는 복수개의 공정(예열, 직후열처리, 후열처리)을 단일 장치로 구현하므로, 예열과 직후열 및 후열처리 장치를 분리하여 적용하였던 종래 장치에 비하여 열처리를 위한 사전 준비 작업과 필요 장비 수량과 조작이 간단해진다. As described above, the heat treatment apparatus according to the present invention implements a plurality of processes (preheating, immediately after heat treatment, and post-heat treatment) required for the heat treatment process as a single device, and thus the conventional apparatus which separates and applies the preheating and immediately after heat treatment and post-heat treatment apparatus. Compared to this, the preliminary preparation for heat treatment, the quantity and operation of necessary equipment are simplified.

또한, 본 발명의 열처리 장치는 가열 열원으로 전기를 사용함으로써 예열시 가스(산소, 아세틸렌 등)을 이용한 종래 장치에 비하여 폭발 위험성이 제거되었다.In addition, the heat treatment apparatus of the present invention eliminates the risk of explosion compared to the conventional apparatus using gas (oxygen, acetylene, etc.) during preheating by using electricity as a heating heat source.

또한, 본 발명의 열처리 장치는 이동성이 우수하고, 국부 열처리가 가능한 열처리 히터(700)를 도입함으로써 열처리 대상물을 별도의 열처리로가 설치된 장소로 이동시킬 필요가 없고 협소 부위의 국부 열처리와 정밀 제어 및 블레이드 설치 현장 열처리가 가능해 진다.In addition, the heat treatment apparatus of the present invention is excellent in mobility, and by introducing a heat treatment heater 700 capable of local heat treatment, there is no need to move the heat treatment object to a place where a separate heat treatment furnace is installed, and the local heat treatment and precise control of the narrow site and Blade installation heat treatment is possible.

이상 설명한 구성에 따라 본 발명의 열처리 장치를 이용한 열처리 과정을 설명한다.The heat treatment process using the heat treatment apparatus of the present invention according to the configuration described above will be described.

손상된 블레이드가 발생한 경우 보수 용접을 위하여 먼저 적정한 용접 절차와 열처리 절차를 확정한다.In the case of damaged blades, proper welding and heat treatment procedures are first established for repair welding.

용접 및 열처리 절차가 확정되면, 용접 시작 단계에서 예열, 용접 완료 직후 용접 직후열처리와 용접후열처리를 단계적으로 수행하게 된다. Once the welding and heat treatment procedures are confirmed, preheating at the start of welding, heat treatment immediately after welding and post-weld heat treatment are performed step by step.

열처리 절차에서 제어하여 할 특성 요소는 블레이드 재질과 두께, 형상에 따라 장입온도, 추출온도, 가열속도, 유지온도, 유지시간, 냉각속도, 온도 조절점이며, 각 요소는 최대 편차 허용온도와 시간이 지정되어 있다. Characteristic elements to be controlled in the heat treatment procedure are charging temperature, extraction temperature, heating rate, holding temperature, holding time, cooling rate, and temperature control point depending on blade material, thickness and shape. It is specified.

그 다음, 열처리 준비 작업을 수행한다.Then, heat treatment preparation work is performed.

열처리 준비 작업은 도 3에 도시된 것과 같이, 손상 블레이드가 터빈에 장착되어 있는 상태에서 보수되어야 할 블레이드 또는 모재(400)의 형상에 따라 블레이드간 상호 간섭이 작업에 지장이 없게 서모커플(600)과 열처리 히터(700)을 가열 열원의 손실이 없도록 밀폐하며, 서모커플(600)은 좁은 국소 열처리부에 대한 최적 열처리를 고려하여 부착한다. As shown in FIG. 3, the thermocouple preparation operation is performed such that mutual interference between the blades does not interfere with the operation according to the shape of the blade or the base material 400 to be repaired while the damaged blade is mounted on the turbine as shown in FIG. 3. And the heat treatment heater 700 is sealed so that there is no loss of the heating heat source, the thermocouple 600 is attached in consideration of the optimum heat treatment for the narrow local heat treatment.

열처리 준비가 완료되면, 컨트롤러(100)의 제어 프로그램부(미도시)에 열처리에 제어할 특성 요소를 입력하며, 온도편차 조절기(미도시)의 오차 범위를 설정하여 최대 편차 허용 범위 내에서 열처리가 가능하도록 한다.When the heat treatment preparation is completed, the characteristic element to be controlled for heat treatment is input to the control program unit (not shown) of the controller 100, and the heat treatment is performed within the maximum deviation tolerance by setting an error range of the temperature deviation controller (not shown). Make it possible.

레귤레이터(300)는 온도 편차 조절기의 온도를 재설정하고 각 채널간의 균등한 전원이 부하되게 하며, 인가 전원 부하 측의 과부하 발생과 용접 중에 발생하는 순간적 용접전류와 용접 전압을 차단하는 안전시스템을 가동시켜 열처리의 특성 요소의 정밀 제어와 외부 환경의 변화에 실시간 적응하도록 한다.The regulator 300 resets the temperature of the temperature deviation controller and allows the equal power between the respective channels to be loaded, and activates a safety system that cuts off the instantaneous welding current and the welding voltage generated during overload on the applied power load side and during welding. Precise control of the characteristic elements of the heat treatment and real-time adaptation to changes in the external environment.

이상과 같은 과정으로 열처리를 수행하여 미리 설정된 열처리 곡선 중 추출온도에 도달하면, 그 이후는 미리 설정된 냉각방법에 따라 냉각한 후 서모커플(600)과 열처리 히터(700)의 보온재를 제거하고 자기탐상검사를 실시하여 용접 열처리부의 건전성을 확인하고 용접 열처리를 완료하게 된다.When the heat treatment is performed in the above-described process to reach the extraction temperature of the predetermined heat treatment curve, after that, after cooling according to the preset cooling method, the thermal insulation material of the thermocouple 600 and the heat treatment heater 700 is removed and the magnetic flaw detection is performed. The inspection is performed to confirm the integrity of the weld heat treatment unit and complete the weld heat treatment.

본 발명에 따른 열처리 장치는 보수 용접이 필요한 블레이드(모재)를 열처리함에 있어 일반 열처리 장치로 수행할 수 없는 국부 협소부에 대한 부하 변동에 대한 신속한 대응과 정밀 열처리를 수행하게 하고 단일 전기 가열원 장비를 이용하여 설치 시간과 안전 위험성을 제거할 수 있게 하여 최종적으로는 열처리 과정에서 발생할 수 있는 기계적 물성 저하와 균열 감수성을 저하시켜 우수한 열처리 특성이 가능하게 한다. The heat treatment apparatus according to the present invention enables to perform a rapid response to the load fluctuation and precision heat treatment for the local narrow portion that can not be performed by the general heat treatment apparatus in heat treatment of the blade (base metal) that requires repair welding, and the single electric heating source equipment By using it, it is possible to eliminate the installation time and safety risks, and ultimately, excellent heat treatment characteristics are possible by lowering mechanical properties and cracking susceptibility that may occur during heat treatment.

이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 상술하였지만, 본 발명의 사상 및 범 위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 것이다. Although specific embodiments of the present invention have been described above, the spirit and scope of the present invention are not limited to the specific embodiments, and various modifications and changes can be made without departing from the spirit of the present invention. It will be understood by those skilled in the art to which the present invention pertains.

따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. Therefore, since the embodiments described above are provided to completely inform the scope of the invention to those skilled in the art, it should be understood that they are exemplary in all respects and not limited. The invention is only defined by the scope of the claims.

도 1은 본 발명에 따른 열처리 장치의 구성도 1 is a block diagram of a heat treatment apparatus according to the present invention

도 2는 본 발명에 따른 열처리 장치의 외관을 나타낸 도면2 is a view showing the appearance of a heat treatment apparatus according to the present invention;

도 3은 본 발명의 열처리 장치를 이용한 열처리 준비 과정을 도면 3 is a view illustrating a heat treatment preparation process using the heat treatment apparatus of the present invention.

도 4는 본 발명의 열처리 장치를 이용하여 열처리를 수행하는 상태를 나타낸 도면4 is a view illustrating a state in which heat treatment is performed using the heat treatment apparatus of the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 * Explanation of symbols on the main parts of the drawings

100 : 컨트롤러(Controller)100: controller

200 : 레코더(Recorder)200: Recorder

300 : 레귤레이터(Regulator)300: Regulator

400 : 보수되어야 할 모재(Base metal to be repaired)400: Base metal to be repaired

500 : 보수 용접부(Repair weld area)500: repair weld area

600 : 서모커플(Thermo couple)600: Thermo couple

700 : 열처리용 히터(Heater for heat-treatment)700: Heater for heat-treatment

Claims (7)

터빈 블레이드의 용접 보수를 위한 열처리 장치로서,A heat treatment apparatus for welding repair of turbine blades, 상기 터빈 블레이드의 보수 용접부(500)를 용접 보수하기 위해 요구되는 예열처리, 용접직후열처리, 용접후 열처리에 대한 각 특성 데이터를 입력받아 이에 대응한 제어 데이터를 산출하는 컨트롤러(100)와,A controller 100 for receiving respective characteristic data for preheating treatment, post-welding heat treatment, and post-welding heat treatment required for welding repair of the repair blade 500 of the turbine blade, and calculating control data corresponding thereto; 상기 컨트롤러(100)에 입력된 특성 데이터를 저장하기 위한 레코더(200)와,A recorder 200 for storing characteristic data input to the controller 100; 상기 컨트롤러(100)에 의해 산출된 제어 데이터에 상응하는 전원값을 생성하는 레귤레이터(300)와,A regulator 300 for generating a power value corresponding to the control data calculated by the controller 100; 상기 레귤레이터(300)로부터 출력된 전원값을 인가받아 상기 보수 용접부(500)를 가열하기 위한 열을 발생시키는 열처리 히터(700)와,A heat treatment heater 700 for generating heat for heating the repair welding part 500 by receiving a power value output from the regulator 300; 상기 열처리 히터(700)에 의해 가열된 상기 보수 용접부(500)의 온도를 측정하여 상기 컨트롤러(100)에 전달하기 위한 써모커플(600)Thermocouple 600 for measuring the temperature of the repair welding unit 500 heated by the heat treatment heater 700 to transmit to the controller 100 을 포함하여 용접 보수시 요구되는 예열처리, 용접직후열처리, 용접후 열처리를 전기적으로 수행할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 터빈 블레이드의 용접 보수를 위한 열처리 장치.Heat treatment apparatus for welding repair of a turbine blade, characterized in that configured to perform electrically preheating treatment, post-weld heat treatment, post-weld heat treatment required during welding repair. 제1항에 있어서, 상기 컨트롤러(100)는,The method of claim 1, wherein the controller 100, 상기 하나 이상의 각 열처리 공정에 필요한 특성 데이터의 입출력을 담당하고, 입력된 특성데이터를 상기 레코더(200)에 저장하는 제어 프로그램부와,A control program unit responsible for inputting and outputting characteristic data required for each of the one or more heat treatment processes, and storing the input characteristic data in the recorder 200; 상기 레귤레이터(300)에 인가될 전원값의 오차를 비례제어하여 상기 열처리 히터(700)의 온도 편차를 조절하기 위한 온도편차 조절기Temperature deviation controller for controlling the temperature deviation of the heat treatment heater 700 by proportionally controlling the error of the power value to be applied to the regulator 300 를 포함하는 것을 특징으로 하는 터빈 블레이드의 용접 보수를 위한 열처리 장치.Heat treatment apparatus for welding repair of a turbine blade comprising a. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 레귤레이터(300)는 상기 써모커플(600)에 의해 측정된 상기 보수 용접부(500)의 온도 데이터를 입력받아 상기 온도 편차 조절기의 설정 온도를 재설정하게 하는 것을 특징으로 하는 터빈 블레이드의 용접 보수를 위한 열처리 장치.The regulator 300 receives the temperature data of the repair welding unit 500 measured by the thermocouple 600 to reset the set temperature of the temperature deviation controller for welding repair of the turbine blades Heat treatment device. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 레귤레이터(300)는 상기 보수 용접부(500)의 부하가 소정값 이상인 경우 상기 전원값을 차단하고 상기 보수 용접부(500)에서 발생하는 이상 전류 또는 전압을 차단하는 것을 특징으로 하는 터빈 블레이드의 용접 보수를 위한 열처리 장치.The regulator 300 cuts the power supply value when the load of the repair welding part 500 is greater than or equal to a predetermined value, and repairs welding of the turbine blades of the turbine blade, which cuts off an abnormal current or voltage generated by the repair welding part 500. Heat treatment device for 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 컨트롤러(100)는 복수개의 채널을 구비하고, 각 채널에 연결된 복수개의 각 레귤레이터(300)로 복수개의 제어 데이터를 제어하여 산출하며,The controller 100 includes a plurality of channels, controls and calculates a plurality of control data with a plurality of regulators 300 connected to each channel, 상기 복수개의 각 레귤레이터(300)는 상기 하나 이상의 채널을 통해 상기제 어 데이터에 상응한 각 전원값을 균등하게 분배되도록 하는 것을 특징으로 하는 터빈 블레이드의 용접 보수를 위한 열처리 장치.The plurality of regulators (300) is a heat treatment apparatus for welding repair of the turbine blades, characterized in that to equally distribute each power value corresponding to the control data through the one or more channels. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 열처리 히터(700)는 상기 전원값에 의해 가열되는 전기 가열 코일을 절연하기 위한 절연부를 구비하여 국부적인 가열 처리가 가능하도록 구성된 것을 특징으로 하는 터빈 블레이드의 용접 보수를 위한 열처리 장치.The heat treatment heater (700) is a heat treatment apparatus for welding repair of a turbine blade, characterized in that it is configured to enable local heating treatment by insulated for insulating the electric heating coil heated by the power value. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 열처리 장치는 이동가능하도록 구성되어, 상기 터빈 블레이드의 보수 용접부(500)를 고정시킨 상태로 상기 열처리 장치를 이동시켜 보수 용접을 수행할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 터빈 블레이드의 용접 보수를 위한 열처리 장치.The heat treatment apparatus is configured to be movable and heat treatment for welding repair of the turbine blades, characterized in that configured to perform repair welding by moving the heat treatment apparatus in a state of fixing the repair welding unit 500 of the turbine blade. Device.
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