KR100696991B1 - 투자율 측정법을 이용하여 증기발생기 전열관의 와전류를탐상하는 장치 및 방법 - Google Patents

투자율 측정법을 이용하여 증기발생기 전열관의 와전류를탐상하는 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 투자율 측정법을 이용하여 증기발생기 전열관의 와전류를 탐상하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 상기 탐상 장치에서는 요크형 탐촉부가 보빈형 탐촉부의 보빈과 수직으로 놓인 적어도 하나의 요크에 축방향으로 감긴 코일을 이용하여 전열관에 발생한 자성상에 의한 자속 변화에 대한 탐지 정보를 획득하고, 상기 요크형 탐촉부로부터의 상기 탐지 정보로부터 해당 자성상을 가지는 물질의 탐상과 함께 상기 보빈형 탐촉부가 탐상하기 어려운 원주 방향 결함을 탐상할 수 있다.
자성상, 원주 결함, 투자율 측정, 요크, 증기발생기, 전열관

Description

투자율 측정법을 이용하여 증기발생기 전열관의 와전류를 탐상하는 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR SEARCHING EDDY CURRENT OF ELECTRIC HEAT TUBE USING MEASURING MAGNETIC PERMEABILITY IN STEAM GENERATOR}
도 1은 본 발명에 따른 탐상 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 증기발생기 전열관에 발생한 원주 방향 결함 및 축 방향 결함을 도시한 도면이다.
도 3은 도 2의 신호 처리부를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 자성상이 없을 때 요크형 탐촉부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 4에서 결함 탐상 결과를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 자성상이 있을 때 요크형 탐촉부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 6에서 결함 탐상 결과를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 탐상 장치의 탐상 결과에 따른 탐상기의 출력을 예시한 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 결함 탐상 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 10은 본 발명에 따른 결함 탐상 방법을 수행하는데 채용될 수 있는 범용 컴퓨터 장치의 내부 블록도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 탐상 장치
110: 보빈형 탐촉부
120: 요크형 탐촉부
130: 신호 처리부
140: 증기발생기 전열관
141: 축 방향 결함
142: 원주 방향 결함
본 발명은 증기발생기 전열관의 결함 탐상 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전열관에서의 축 방향 결함은 보빈형 탐촉부에서 탐상하고, 상기 축 방향 결함에 대한 신호 해석의 오류를 유발하는 자성상에 따른 물질의 특성 및 원주 방향 결함은 요크형 탐촉부에서 탐상하는 탐상 장치 및 방법에 관한 것이다.
원자력발전소 증기발생기 전열관에는 응력부식균열, 핏팅, 입계부식, 마모 등의 다양한 부식 및 기계적 손상이 발생하고 있다. 이러한 손상은 대표적으로 축 방향 결함 및 원주 방향 결함으로 구분될 수 있다. 증기발생기 전열관에 발생한 이와 같은 결함은 가동 안전성과 경제성을 저해하는 중요한 인자이며, 일례로 결함이 전열관 두께를 관통하는 경우에는 방사능에 오염된 1차측 냉각수가 2차측으로 누설되어 계통을 오염시키는 중대한 문제가 발생할 수 있기 때문에 결함의 조기 탐 지 및 크기 측정 방법에 대한 기술 개발이 요구된다.
원자력발전소에서는 새로운 결함의 발생과 기존 결함의 성장 추이를 매 주기마다 수행되는 정기 보수기간 중에 비파괴적인 방법으로 감시하고 있다. 현재 /증기발생기 전열관에 발생하는 결함을 비파괴적으로 감시하고 측정하기 위하여 보빈형 탐촉자를 이용한 와전류 탐상 방법이 적용되고 있다.
종래 증기발생기의 와전류 탐상 방법은 일차적으로 보빈형 탐촉자를 이용하여 증기발생기 전열관의 외벽을 검사하고, 이상 징후가 감지되는 부분만을 MRPC로 정밀 검사한다. 보빈형 탐촉자는 탐상속도가 초당 1m로, 비교적 고속으로 검사를 수행할 수 있으나, 이에 반해 MRPC 는 초당 5mm 정도의 저속이다. 따라서, 이상 징후가 감지된 부분을 정밀 검사하기 위해 상당한 시간이 소요되고 있다.
또한, 보빈형 탐촉자를 이용한 와전류 탐상 방법의 문제점은 원주 방향의 결함은 탐지하기 곤란하며, 또한 증기발생기 전열관에 자성상이 발생할 경우 결함 신호가 자성상에 의하여 왜곡 되어 신호해석의 오류가 발생할 가능성이 상당히 높다.
따라서, 증기발생기 전열관에 발생한 결함을 보다 신속하고, 정확하며, 편리하게 측정할 수 있는 장치 및 방법이 절실히 필요한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 증기발생기 전열관의 축 방향 결함뿐만 아니라, 종래 상기 축 방향 결함에 대한 신호 해석의 오류를 유발하는 자성상에 따른 물질의 특성을 파악하여 신호오류의 원인을 제거하고, 기존방법에 의하여 탐지가 곤란하였던 원주 방향 결함에 대한 정보도 신속/정확/편리하게 탐지하는 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.
상기의 목적을 달성하고 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 따른 증기발생기 전열관 내부를 탐상하는 장치는, 원주 방향으로 놓인 적어도 하나의 보빈에 원주 방향으로 감긴 코일을 이용하여 자화력을 형성하여 상기 전열관의 결함 결정을 위한 제1 탐지 정보를 획득하는 보빈형 탐촉부; 및 상기 적어도 하나의 보빈과 수직으로 놓인 적어도 하나의 요크에 축방향으로 감긴 코일을 이용하여 자화력을 형성하여 상기 전열관으로부터 제2 탐지 정보를 획득하는 요크형 탐촉부를 포함하고, 상기 전열관의 내부에서 획득되는 상기 제2 탐지 정보를 기반으로 상기 전열관에 발생한 자성상에 의한 물질을 판단하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 증기발생기 전열관의 내부를 탐상하는 방법은, 원주 방향으로 놓인 적어도 하나의 보빈에 원주 방향으로 감긴 코일을 이용하여 제1 자화력을 형성하는 단계; 상기 제1 자화력의 변화를 감지하여 상기 전열관의 결함 결정을 위한 제1 탐지 정보를 획득하는 단계; 상기 적어도 하나의 보빈과 수직으로 놓인 적어도 하나의 요크에 축방향으로 감긴 코일을 이용하여 제2 자화력을 형성하는 단계; 상기 제2 자화력의 변화를 감지하여 상기 전열관으로부터 제2 탐지 정보를 획득하는 단계; 및 상기 전열관의 내부에서 획득되는 상기 제2 탐지 정보를 기반으로 상기 전열관에 발생한 자성상에 의한 물질을 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 증기발생기 전열관의 탐상 장 치 및 방법에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 탐상 장치(100)를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 증기발생기 전열관(140)의 탐상 장치(100)는 보빈형 탐촉부(110), 요크형 탐촉부(120), 및 신호 처리부(130)를 포함한다.
상기 탐상 장치(100)는 증기발생기 전열관(140)에 삽입된 후, 증기발생기 전열관(140)의 축 방향으로 이동한다. 이에, 탐상 장치(100)는 보빈형 탐촉부(110)를 통해, 증기발생기 전열관(140)에 발생한 제1 탐지 정보를 획득한다. 이를 위하여, 보빈형 탐촉부(110)는 증기발생기 전열관(140)의 원주 방향으로 놓인 적어도 하나의 보빈(bobbin)에 원주 방향으로 감긴 코일을 가지고, 자화력을 형성하여 증기발생기 전열관(140)으로부터 결함, 특히, 축 방향 결함(141)에 대한 제1 탐지 정보를 획득한다. 획득된 축 방향 결함(141)에 대한 정보는 외부 탐상기로 전달되며, 관리자는 상기 외부 탐상기에 출력되는 상기 정보를 통해 증기발생기 전열관(140)의 축 방향 결함(141)을 모니터링 할 수 있다.
종래의 결함 탐상 장치는 보빈형 탐촉부(110)만을 구비하고, 축 방향 결함(141)에 대한 정보를 획득할 수 있었다. 그러나, 증기발생기 전열관(140)에서 가동중 생성된 자성상이 존재하는 경우, 상기 축 방향 결함(141)에 대한 상기 제1 탐지 정보가 상기 자성상에 의하여 영향을 받아 정확하게 획득될 수 없게 되어 상기 제1 탐지 정보만으로는 전열관에 생성된 결함정보를 정확히 파악하기 어렵게 된다. 이와 더불어, 응력부식균열 등에 의한 원주 방향 결함(142)의 정보는 보빈형 탐촉 부(110)를 통해 획득이 불가능하다. 증기발생기 전열관(140)에 발생하는 결함은 도 2에서 상세히 설명한다.
도 2는 증기발생기 전열관에 발생한 자성상에 의한 원주 방향 결함 및 축 방향 결함을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 증기발생기 전열관(140)에는 다양한 원인, 예를 들어, 응력부식균열, 핏팅, 입계부식, 마모 등의 부식 및 기계적 손상에 의하여 결함이 발생되며 이는 자성상으로 나타날 수 있고, 크게 축과 평행한 축 방향 결함(141), 원주 방향에 평행한 원주 방향 결함(142) 등으로 구분될 수 있다. 여기서, 축 방향 결함(141) 및 원주 방향 결함(142)으로 대표하여 설명하였으나, 다른 대각선 형태나 기타 불규칙한 모양의 결함도 모두 축 방향 결함(141)이나 원주 방향 결함(142)의 범주에 포함될 수 있고, 또는 축 방향 결함(141)과 원주 방향 결함(142)이 혼합된 결함의 범주에 포함되는 것으로 볼 수 있다.
도 1에서, 보빈형 탐촉부(110)와 더불어, 탐상 장치(100)는 요크형 탐촉부(120)를 이용하여, 종래 획득이 불가능한 자성상등에 의한 결함 및 원주 방향 결함(142)의 정보를 획득한다. 이를 위하여, 요크형 탐촉부(120)는 상기 보빈과 수직으로 위치한 하나 이상의 요크에 축방향으로 감긴 코일을 이용하여, 제2 탐지 정보인 자성상에 의한 원주 방향 결함(142)의 정보를 측정한다. 와전류를 이용하여 축 방향 결함을 탐지할 때, 전류의 방향과 수직한 결함은 탐지가 잘되는 반면에 전류의 방향과 평행한 원주 방향 결함 및 자성상은 탐지하기가 어렵다. 이를 해결하기 위해, 요크형 탐촉부(120)의 요크들은 보빈과 수직으로 위치한다.
보다 구체적으로, 탐상 장치(100)는 요크형 탐촉부(120)의 1차 코일에 신호 처리부(130)를 통해 외부로부터 공급되는 외부 교류 전원의 크기를 조절하여 공급한다. 이에, 신호 처리부(130)는 자기 센서를 이용하여 2차 코일에 형성된 자화력의 세기에 대한 자속 밀도(이하 '자속'이라 함)의 변화를 감지하고, 자기 센서로부터 출력되는 상기 자속의 변화에 따른 출력 값을 증폭한다. 또한, 신호 처리부(130)는 증폭된 상기 출력 값을 디지털 신호로 컨버젼하여, 외부 탐상기로 전송한다. 결국, 관리자는 상기 외부 탐상기를 통해 증기발생기 전열관(140)에서 발생한 축 방향 결함(141)뿐만 아니라, 자성상 및 원주 방향 결함(142)에 따른 전압 레벨의 변화 등의 정보를 모니터링할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 신호 처리부(130)는 자성상의 측정 시 신호 왜곡을 방지하고, 잡음을 줄여 획득한 전기적 신호만을 외부 탐상기로 전송하기 위해, RS-422 방식의 직렬 통신 매체를 사용하는 것이 바람직하다. 그러나, 상술한 전기적 신호의 전송은 RS-422 방식의 직렬 통신 매체뿐만 아니라, 다양한 통신 매체가 이용될 수 있다.
와전류를 이용하는 위와 같은 탐상 장치(100)는 수십 미터의 긴 케이블을 통하여 컨트롤 박스로부터 정현파 전압을 공급받는다. 이때 요크형 탐촉부(120)가 데이터를 수십 미터의 케이블을 통하여 직접 외부 탐상기로 보내는 것은, 케이블선이 많고 신호의 크기가 작기 때문에 신호대 잡음비 측면에서 매우 어렵다. 따라서, 탐상 장치(100)의 신호 처리부(130)에서 감지된 신호는 외부 탐상기로 전달되기 전에 증폭되고 디지털화되어 전송되는 것이 바람직하다. 이를 위하여 신호 처 리부(130)는 자기 센서에서 동위상(in-phase) 성분과 다른 위상(out of phase) 성분이 반영되어 감지된 신호가 AD 변환된 데이터를 장거리 통신이 가능한 차등형 신호방식인 RS-422방식을 통해 외부 탐상기로 전송할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 신호 처리부(300)를 설명하기 위한 도면이다.
도 3에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 탐상 장치(100)의 신호 처리부(300)는 전압 조정 회로(310), 자기 센서(320), 증폭부(330), 및 AD 변환기(340)를 포함한다.
전압 조정 회로(310)는 탐상 장치(100)의 외부로부터 제공되는 사인파(sine) 또는 코사인파(cosine)의 교류 전원을 직류로 변환하여 필요한 회로에 공급하고, 상기 교류 전원을 처리하여 탐상 장치(100)의 요크형 탐촉부(120)의 1차 코일에 전달한다. 특히, 1차코일에 흐르는 전류를 측정하기 위한 전압 조정 회로(310) 내의 저항(도 4/6의 R 참조)으로부터의 신호에 따라 자화력 H가 결정될 수 있고, 2차 코일로부터 유도 기전력 측정과 함께 시편의 투자율이 결정되며 이로부터 자성상의 물질 판단이 이루어질 수 있다.
전압 조정 회로(310)를 통하여 1차 코일에 공급되는 일정 전원에 따라, 자기 센서(320)는 상기 요크형 탐촉부(120)의 2차 코일에 형성된 자화력과 관련된 자속의 변화를 감지한다. 일반적으로 자기 센서(320)는 자속의 변화, 즉 유도기전력에 따른 전압의 변화를 감지하여 아날로그 형태의 전기적 신호로 변환한다. 본 발명에 따른 자기 센서(320)도 일반적인 자기 센서와 마찬가지로, 2차 코일에 형성된 자기상의 세기에 대한 자속의 변화를 감지하고 감지된 상기 자속의 변화를 아날로그 형태의 전기적 신호로 변환한다. 특히 본 발명에서, 자기 센서(320)는 상기 교류 전원의 위상이 0도인 경우와 위상이 90도인 경우 각각에서 상기 요크형 탐촉부(120)의 2차 코일에 형성된 자화력의 변화를 감지하여 해당 전기적 신호를 발생한다.
증폭부(330)는 교류 전원 중 어느 하나의 위상이 0도인 경우 및 위상이 90도인 경우, 즉, 직각(quadrature) 성분들 각각에 대한 자기 센서(320)의 출력을 일정 크기로 증폭한다. 즉, 증폭부(330)는 상기 전기적 신호의 주파수 특성 등을 그대로 유지하면서, 상기 전기적 신호의 진폭(amplitude)만을 상수배 증폭시킬 수 있다. 이에, AD 변환기(340)는 상기 증폭된 후 합산되어 직각(quadrature) 성분들이 반영된 신호를 샘플링 후 양자화하여 디지털 형태의 전기적 신호로 변환한다. 또한, AD 변환기(340)는 상기 증폭된 직각 성분들 각각을 샘플링하고 디지털화한 다음 그 디지털 데이터를 합산하는 방식을 취할 수도 있다.
이때, AD 변환기(340) 출력이 소정의 기준 신호보다 작은 경우, 자성상에 의한 유도 기전력의 직각 성분들에 위상 변화가 있는 경우를 나타내고, 탐상기에서는 상기 증기발생기 전열관(140)에 자성상이 발생하였음이 탐지될 수 있다. 또한, AD 변환기(340) 출력이 소정의 기준 신호보다 큰 경우, 자성상에 의한 유도 기전력의 직각 성분들에 위상 변화가 없는 경우를 나타내고, 탐상기에서는 상기 증기발생기 전열관(140)에 자성상이 발생되지 않고 결함만이 있음이 탐지될 수 있다.
이로써, 인증된 관리자는 본 발명에 따른 탐상 장치(100)를 통해 증기발생기 전열관(140)에서 발생한 자성상에 의한 물질이나 원주 방향 결함(142)의 정보를 확인하여 적절한 조치를 취할 수 있다.
도 4 및 도 6은 본 발명에 따른 요크형 탐촉부(120)를 설명하기 위한 도면이며, 도 5 및 도 7은 요크형 탐촉부(120)가 전열관의 결함을 탐상하는 탐상 결과를 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 상기 요크형 탐촉부(120) 내의 자화 요크(400)에 감긴 1차 코일은 전압 조정 회로(310)를 통하여 일정 전원을 공급 받는다. 이에 따라 2차 코일에는 자화력 H가 발생된다. 이 때, 전압 조정 회로(310) 내의 저항(R)에 인가되는 전압을 이용하여 자화력 H를 판단할 수 있다. 도 4에서는 전압 조정 회로(310)가 저항(R)만을 포함하는 것으로 도시 되었으나, 상기 1차 코일에 적절한 전압이 인가되도록 하기 위하여 인덕터(L), 커패시터(C) 등의 수동 소자나 다른 액티브 소자를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 상기 자화 요크(400)는 도 1과 같이 상기 증기발생기 전열관(140)의 중심축과 상기 증기발생기 전열관(140)의 외부 접점을 잇는 가상 선상에 위치한다. 이 때, 탐상 장치(100)에 설치되는 자화 요크(400)는 2개 이상 복수개가 존재할 수 있으며, 이로 인해, 탐상 장치(100)는 증기발생기 전열관(140)의 자성상에 의한 전 범위의 제2 탐지 정보를 획득할 수 있다. 또한, 외부 교류 전원은 각각의 자화 요크(400)의 1차 코일에 각각 독립적으로 유입되며, 상기 1차 코일에 대응되는 각각의 2차 코일에 유도된 자화력에 의한 자속의 변화도 각각 독립적으로 측정될 수 있다.
이를 위하여, 본 발명에 따른 자화 요크(400)는 고투자율의 재료가 사용될 수 있다. 즉, 자화 요크(400)는 페라이트(ferrite) 또는 전기강판(SiFe) 등의 재료가 사용될 수 있다.
신호 처리부(300)의 자기 센서(320)는 자화력 H를 가지고 2차 코일에 유도된 자속의 변화(-dØ/dt)를 감지한다. 이 때, 비자성체로 만들어진 전열관(140)에 자성상이 존재하지 않는 경우에는 자화력 H에 따른 자속이 변화되지 않으며, 도 5의 그래프와 같은 특성을 나타낸다. 결국, 외부 탐상기가 도 5에 대응되는 결과 값을 출력하는 경우, 관리자는 증기발생기 전열관에 자성상이 존재하지 않는다고 판단할 수 있다.
도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 자화 요크(400)에 감긴 1차 코일은 전압 조정 회로(310)를 통해 일정 전원을 공급 받는다. 이에 따라, 2차 코일에는 자화력 H가 발생된다.
신호 처리부(300)의 자기 센서(320)는 자화력 H를 가지면서 2차 코일에 유도된 자속의 변화(-dØ/dt)를 감지한다. 이 때, 증기발생기 전열관(140)에 자성상(601)이 존재하는 경우에 자속이 변화된다. 즉, 자속선이 지나가는 시편의 일측에 원주 방향의 자성상이 존재하는 경우, 자속의 변화(-dØ/dt)가 발생하며, 도 7과 같은 자기이력곡선이 생기게 된다. 도 7의 그래프를 살펴보면, 증기발생기 전열관(140)에 발생한 자성상(601)에 의한 자속의 변화(-dØ/dt)에 따른 자화력 H와 자속 밀도(B)의 관계가 달라지므로 해당 투자율 가지는 자성상이 존재함을 알 수 있다. 결국 외부 탐상기가 도 7에 대응되는 결과 값을 출력하는 경우, 관리자는 증기발생 기 전열관(140)에 해당 투자율을 가지는 원주 방향 결함 물질이 존재한다고 판단할 수 있고, 이에 대한 적절한 유지보수를 수행한다. 일반적으로, 자화력 H에 대한 자속 밀도(B)의 기울기를 통해 자성상에 따른 물질을 파악할 수 있다. 이때, 자성상(601) 물질의 종류나 크기 등으로부터 해당 물질이 결함으로 작용하는 지를 판단할 수 있고, 특히, 보빈형 탐촉부(110)에서 획득하기 어려운 원주 방향 결함(601)도 파악될 수 있다.
특히 자기 센서(320)는 위에서 기술한 바와 같은 직각(quadrature) 성분들 각각에 대한 자속의 변화(-dØ/dt)를 감지하고, 이에 따라 증폭부(330)가 해당 성분들을 증폭하면, 상기 직각 성분들이 반영된 디지털 데이터를 AD 변환기(340)로부터 얻을 수 있다. 관리자의 탐상기는 상기 AD 변환기(340)의 출력을 탐상함으로써 자성상에 따른 물질 또는 자성상에 의한 원주 방향 결함(601) 등을 파악할 수 있다.
예를 들어, 자성상(601) 물질이 결함과는 상관없이 비자성체로 만들어진 전열관(140) 재질 자체의 단순한 변형인 경우에는, 보빈형 탐촉부(110)로부터의 제1 탐지 정보에 의하여 결함으로 판단되더라도 자성상(601)이 있는 해당 위치가 치명적인 결함은 아니라고 유추할 수 있다. 또는, 자성상(601) 물질이 응력부식균열, 핏팅, 입계부식, 마모 등의 부식이나 기계적 손상에 의한 것으로 판단되면, 보빈형 탐촉부(110)로부터의 제1 탐지 정보와 함께 자성상(601)이 있는 해당 위치가 치명적인 결함으로 작용할 것으로 유추될 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 탐상 장치(100)가 탐상하는 탐상 결과를 설명하기 위 한 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 탐상 장치(100)가 탐색 거리(1/2 mm)를 기준으로 측정한 출력 전압(V)의 크기가 도시되었다. 도 8에서 보는 바와 같이, 탐색 거리의 변화에 따라 급격하게 출력 전압(V)의 크기가 변화하는 위치에서, 보빈형 탐촉부(110)를 통한 제1 탐지 정보 또는 요크형 탐촉부(120)를 통한 제2 탐지 정보가 탐지되었음을 알 수 있다. 이로써, 관리자는 축 방향 결함, 자성상 물질이나 원주 방향 결함의 여부를 확인함과 동시에, 상기 결함의 정확한 위치를 파악할 수 있다.
도 9는 본 발명에 따른 결함 탐상 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 9를 참조하면, 단계 901에서, 증기발생기 전열관(140)에 본 발명에 따른 탐상 장치(100)가 삽입된다.
단계 902에서, 본 발명에 따른 탐상 장치(100)의 요크형 탐촉부(120)는 1차 코일에 공급되는 일정 전원에 따라, 2차 코일에 자화력을 발생시킨다. 이에, 상기 자화력에 대한 자속의 변화를 자기 센서(320)로 감지한다.
단계 903에서, 자속의 변화를 감지하는 자기 센서(320)는 상기 2차 코일에서의 자속의 변화에 따라 소정의 아날로그 형태의 전기적 신호를 출력하고, 증폭부(330)는 상기 전기적 신호의 진폭을 증폭한다. 이때, 자기 센서(320)는 위에서 기술한 바와 같이 자속의 변화(-dØ/dt)에 대한 직각 성분들 각각에 대하여 감지하고, 증폭부(330)는 해당 성분들을 증폭한다.
단계 904에서, 탐상 장치(100)는 상기 직각 성분들이 반영되도록 AD 변환기(340)를 통해 상기 증폭된 전기적 신호를 샘플링 및 양자화 등의 처리를 통해 디지 털 신호로 변환한다.
단계 905에서, 본 발명에 따른 탐상 장치(100)는 디지털 형태의 전기적 신호를 외부 탐상기로 전송하고, 단계 906에서 상기 외부 탐상기는 상기 탐상 장치(100)로부터 수신한 전기적 신호를 출력한다. 관리자는 상기 외부 탐상기로부터 출력되는 상기 전기적 신호를 확인하여, 증기발생기 전열관(140)에 발생한 자성상에 의한 원주 방향 결함 등의 결함 여부 및 결함 위치 등의 정보를 확인할 수 있다.
보빈형 탐촉부(110)는 외부로부터 1차 코일에 인가되는 일정 교류 전원에 따라 자화력을 형성하여 2차 코일로부터 탐지된 제1 탐지 정보를 획득한다. 즉, 증기발생기 전열관(140)에 축 방향 결함, 또는 자성상이나 자성상에 따른 원주 방향 결함 등이 발생한 경우, 본 발명에 따른 탐상 장치(100)는 보빈형 탐촉부(110)를 통해 제1 탐지 정보를 획득하거나, 요크형 탐촉부(120)를 통해 제2 탐지 정보를 획득한다. 상기 보빈형 탐촉부(110)가 획득하는 상기 제1 탐지 정보는 상기 축 방향 결함에 대한 정보이고, 상기 요크형 탐촉부(120)가 획득하는 상기 제2 탐지 정보는 전열관에 생긴 물질에 대한 자성상이나 상기 자성상에 의한 원주 방향 결함에 대한 정보이다. 상기 제1 탐지 정보는 외부 탐상기로 전송되어 관리자로 제공되며, 상기 제2 탐지 정보는 신호 처리부(300)에서 자기 센서(320)를 통해 전기적 신호로 변환되고, 증폭부(330) 및 AD 변환기(340)를 거처 외부 탐상기로 전송된다. 위에서 기술한 바와 같이, 상기 제1 탐지 정보 또는 상기 제2 탐지 정보는 자화력의 시간에 따른 자속의 변화량 정보이다.
상술한 바와 같이, 관리자는 본 발명에 따른 증기발생기 전열관(140)의 탐상 장치(100)를 이용하여, 축 방향 결함뿐만 아니라, 종래 탐상이 불가능했던 자성상이나 상기 자성상에 의한 원주 방향의 결함 사실을 확인하고, MRPC를 이용하는 종래 저속의 정밀 검사를 보다 신속하고, 편리하게 수행할 수 있다.
도 10는 본 발명에 따른 결함 탐상을 모니터링 하기 위한 외부 탐상기로서 채용될 수 있는 범용 컴퓨터 장치의 내부 블록도이다.
컴퓨터 장치(1000)는 램(RAM: Random Access Memory)(1020)과 롬(ROM: Read Only Memory)(1030)을 포함하는 주기억장치와 연결되는 하나 이상의 프로세서(1010)를 포함한다. 프로세서(1010)는 중앙처리장치(CPU)로 불리기도 한다. 본 기술분야에서 널리 알려져 있는 바와 같이, 롬(1030)은 데이터(data)와 명령(instruction)을 단방향성으로 CPU에 전송하는 역할을 하며, 램(1020)은 통상적으로 데이터와 명령을 양방향성으로 전송하는 데 사용된다. 램(1020) 및 롬(1030)은 컴퓨터 판독 가능 매체의 어떠한 적절한 형태를 포함할 수 있다. 대용량 기억장치(Mass Storage)(1040)는 양방향성으로 프로세서(1010)와 연결되어 추가적인 데이터 저장 능력을 제공하며, 상기된 컴퓨터 판독 가능 기록 매체 중 어떠한 것일 수 있다. 대용량 기억장치(1040)는 프로그램, 데이터 등을 저장하는데 사용되며, 통상적으로 주기억장치보다 속도가 느린 하드 디스크와 같은 보조기억장치이다. CD 롬(1060)과 같은 특정 대용량 기억장치가 사용될 수도 있다. 프로세서(1010)는 비디오 모니터, 트랙볼, 마우스, 키보드, 마이크로폰, 터치스크린 형 디스플레이, 카드 판독기, 자기 또는 종이 테이프 판독기, 음성 또는 필기 인식기, 조이스틱, 또는 기타 공지된 컴퓨터 입출력장치와 같은 하나 이상의 입출력 인터페이스(1050)와 연결된다. 마지막으로, 프로세서(1010)는 네트워크 인터페이스(1070)를 통하여 유선 또는 무선 통신 네트워크에 연결될 수 있다. 이러한 네트워크 연결을 통하여 상기된 방법의 절차를 수행할 수 있다. 상기된 장치 및 도구는 컴퓨터 하드웨어 및 소프트웨어 기술 분야의 당업자에게 잘 알려져 있다.
본 발명의 실시예들은 다양한 컴퓨터로 구현되는 동작을 수행하기 위한 프로그램 명령을 포함하는 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함한다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크와 같은 자기-광 매체, 및 롬, 램, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 상기 매체는 프로그램 명령, 데이터 구조 등을 지정하는 신호를 전송하는 반송파를 포함하는 광 또는 금속선, 도파관 등의 전송 매체일 수도 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 증기발생기 전열관의 탐상 장치 및 방법은 증기발생기 전열관의 축 방향 결함뿐만 아니라, 종래 신호 해석의 오류를 유발하는 자성상에 따른 물질의 특성 및 원주 방향 결함을 신속/정확/편리하게 탐지할 수 있다.

Claims (14)

  1. 증기발생기 전열관 내부를 탐상하는 장치에 있어서,
    원주 방향으로 놓인 적어도 하나의 보빈에 원주 방향으로 감긴 코일을 이용하여 자화력을 형성하여 상기 전열관의 결함 결정을 위한 제1 탐지 정보를 획득하는 보빈형 탐촉부; 및
    상기 적어도 하나의 보빈과 수직으로 놓인 적어도 하나의 요크에 축방향으로 감긴 코일을 이용하여 자화력을 형성하여 상기 전열관으로부터 제2 탐지 정보를 획득하는 요크형 탐촉부
    를 포함하고,
    상기 전열관의 내부에서 획득되는 상기 제2 탐지 정보를 기반으로 상기 전열관에 발생한 자성상에 의한 물질을 판단하는 것을 특징으로 하는 증기발생기 전열관의 탐상 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 탐지 정보 및 제2 탐지 정보는 시간에 따른 자속의 변화량 정보인 것을 특징으로 하는 증기발생기 전열관의 탐상 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 탐지 정보에 따라 상기 전열관의 축 방향 결함을 결정하는 것을 특 징으로 하는 증기발생기 전열관의 탐상 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 탐지 정보에 따라 상기 전열관의 원주 방향 결함을 결정하는 것을 특징으로 하는 증기발생기 전열관의 탐상 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 탐지 정보를 처리하여 해당 디지털 신호를 생성하는 신호 처리부
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 증기발생기 전열관의 탐상 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 신호처리부는,
    외부 교류 전원의 위상을 참조하여 상기 제2 탐지 정보를 나타내는 자속의 변화에 대한 직각 성분들을 감지하여 자성상 또는 결함 판단을 위한 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 증기발생기 전열관의 탐상 장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 신호 처리부는,
    상기 요크형 탐촉부의 1차 코일에 전원을 공급하는 전압 조정 회로;
    상기 1차 코일에 공급된 전원에 따라 상기 요크형 탐촉부의 2차 코일에 형성된 자속의 변화를 감지하여 해당 전기적 신호를 발생하는 자기 센서;
    상기 자기 센서 출력을 소정 크기로 증폭하는 증폭부; 및
    상기 증폭부 출력을 디지털 신호로 변환하는 AD 변환기
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 증기발생기 전열관의 탐상 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 자기 센서는 상기 제2 탐지 정보를 나타내는 상기 자속의 변화에 대한 직각 성분들을 감지하고,
    상기 증폭부는 상기 자기 센서에서 감지된 상기 직각 성분들 각각을 증폭하며,
    상기 AD 변환기는 상기 증폭부에서 증폭되어 상기 직각 성분들이 반영된 신호를 디지털 신호로 변환하는 것을 특징으로 하는 증기발생기 전열관의 탐상 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 요크는 상기 증기발생기 전열관의 중심축과 상기 증기발생기 전열관의 외부 접점을 잇는 가상 선상에 위치하는 것을 특징으로 하는 증기발생기 전열관의 탐상 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 요크는 페라이트 및 전기강판 중 적어도 어느 하나의 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 증기발생기 전열관의 탐상 장치.
  11. 증기발생기 전열관 내부를 탐상하는 방법에 있어서,
    원주 방향으로 놓인 적어도 하나의 보빈에 원주 방향으로 감긴 코일을 이용하여 제1 자화력을 형성하는 단계;
    상기 제1 자화력의 변화를 감지하여 상기 전열관의 결함 결정을 위한 제1 탐지 정보를 획득하는 단계;
    상기 적어도 하나의 보빈과 수직으로 놓인 적어도 하나의 요크에 축방향으로 감긴 코일을 이용하여 제2 자화력을 형성하는 단계;
    상기 제2 자화력의 변화를 감지하여 상기 전열관으로부터 제2 탐지 정보를 획득하는 단계; 및
    상기 전열관의 내부에서 획득되는 상기 제2 탐지 정보를 기반으로 상기 전열관에 발생한 자성상에 의한 물질을 판단하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 증기발생기 전열관의 탐상 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 탐지 정보 및 제2 탐지 정보는 시간에 따른 자속의 변화량 정보인 것을 특징으로 하는 증기발생기 전열관의 탐상 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제1 탐지 정보에 따라 상기 전열관의 축 방향 결함을 결정하고 상기 제2 탐지 정보에 따라 상기 전열관의 원주 방향 결함을 결정하는 것을 특징으로 하는 증기발생기 전열관의 탐상 방법.
  14. 제11항 내지 제13항 중 어느 하나의 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록매체.
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