KR100961791B1 - 화력발전 보일러 안전성 평가를 위한 헤더 스터브 튜브 용접부의 검사 장치 - Google Patents

화력발전 보일러 안전성 평가를 위한 헤더 스터브 튜브 용접부의 검사 장치 Download PDF

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조상기
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Abstract

본 발명은 헤더 스터브 튜브(header stub tube)에 결합되며, 상기 헤더 스터브 튜브의 용접부를 원주 방향 및 길이방향으로 스캐닝하여(scanning) 스캔 신호를 생성하는 스캐너부; 상기 스캐너부와 연결되며, 상기 스캔 신호를 상기 스캐너부로부터 취득하여 디지털 형태로 변환, 저장하는 신호취득부; 및 상기 스캐너부와 연결되며, 상기 스캐너부가 상기 용접부를 스캔하도록 상기 스캐너부를 제어하는 구동제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤더 스터브 튜브 용접부의 검사 장치를 개시한다. 상기와 같은 헤더 스터브 튜브 용접부의 검사 장치는 자동적으로 용접부를 스캐닝하여 결함 여부를 검출하고 다양한 직경을 갖는 헤더 스터브 튜브에 적용가능하다.
스캐너부, 신호취득부, 구동제어부, 헤더 스터브 튜브, 용접부

Description

화력발전 보일러 안전성 평가를 위한 헤더 스터브 튜브 용접부의 검사 장치{INSPECTION SYSTEM OF A HEADER STUB TUBE WELDED PART IN A THERMAL PLANT BOILER}
본 발명은 화력발전 보일러의 헤더와 연결된 헤더 스터브 튜브의 용접부를 검사하는 장치에 관한 것으로서, 특히, 헤더 스터브 튜브 용접부의 검사 결과에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있는 헤더 스터브 튜브 용접부의 검사 장치에 관한 것이다.
일반적으로 화력발전은 보일러에서 발생한 증기를 증기터빈으로 보내어 터빈을 구동시킴으로써 발전하는 방식이다. 이때 보일러에서 발생한 증기에 대한 분배관으로서 헤더가 사용되고, 헤더와 연결된 헤더 스터브 튜브는 용접부를 형성한다. 용접부는 일반적으로 부분 용입(partial joint penetration) 형식으로 이루어진다.
하지만 부분 용입 형식의 헤더 스터브 튜브 용접부는 제작 과정에서 용입 불량으로 인한 결함을 가질 가능성이 있다. 보일러의 운전 과정에서, 저주기 피로와 고온 고압의 증기로 인한 응력이 헤더 스터브 튜브 용접부에 제공된다. 헤더 스터브 튜브 용접부의 결함은 저주기 피로와 응력으로 인한 균열로 진행한다. 이때, 균 열은 용접부 루트부에서 용접부 횡단 방향으로 진행될 수도 있고, 표면 용접부 열영향부에서 원주방향으로 진행될 수도 있다. 이로 인하여, 헤더 스터브 튜브 용접부가 파손될 수 있다. 아울러, 헤더 스터브 튜브 용접부의 파손으로 인하여, 운용 중인 화력 발전소에서는 많은 고장이 발생하게 된다.
따라서, 이러한 헤더 스터브 튜브 용접부의 결함으로 인한 문제점을 방지하기 위해서는, 용접공정 후에 헤더 스터브 튜브 용접부 내부의 건전성 여부가 판정되어, 결함이 있는 용접부에 대해서는 다시 제작하는 것이 필요하다. 이를 위하여 헤더 스터브 튜브 용접부에 대한 다양한 형태의 검사방법이 적용될 수 있다.
일반적으로 헤더 스터브 튜브 용접부에 대해서는 비파괴검사가 이루어진다. 예를 들어, 일반적인 비파괴 검사는 육안으로 용접부를 직접적으로 또는 간접적으로 관찰하여 결함을 검출하는 육안시험, 약품을 이용하여 결함을 검출하는 침투탐상시험, 강자성체를 자화시키고 자분을 적용시켜 누설자장에 의해 결함을 검출하는 자분탐상시험 및 가청 주파수 이상의 주파수를 갖는 초음파를 이용하여 검사자가 직접 탐촉자를 움직여 결함의 위치, 깊이 및 크기를 검출하는 초음파 탐상시험 등이 있다.
하지만, 이러한 다양한 검사 방법은 검사자에 의해 수동적으로 이루어지고, 용접부 형상에 따라 신뢰성 및 정확성이 떨어진다는 문제점이 있다.
본 발명은 자동적으로 헤더 스터브 튜브 용접부를 스캐닝하여 결함 여부를 검출할 수 있는 헤더 스터브 튜브 용접부의 검사 장치를 제공하고자 한다.
아울러, 본 발명은 다양한 직경을 갖는 헤더 스터브 튜브 용접부에 설치하여 결함 여부를 검출할 수 있는 헤더 스터브 튜브 용접부의 검사 장치를 제공하고자 한다.
본 발명은 헤더 스터브 튜브(header stub tube)에 결합되며, 상기 헤더 스터브 튜브의 용접부를 원주 방향 및 길이방향으로 스캐닝하여(scanning) 스캔 신호를 생성하는 스캐너부; 상기 스캐너부와 연결되며, 상기 스캔 신호를 상기 스캐너부로부터 취득하여 디지털 형태로 변환, 저장하는 신호취득부; 및 상기 스캐너부와 연결되며, 상기 스캐너부가 상기 용접부를 스캔하도록 상기 스캐너부를 제어하는 구동제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤더 스터브 튜브 용접부의 검사 장치를 개시한다.
아울러, 상기 스캐너부는, 몸체부; 상기 몸체부에 설치되어 상기 용접부를 둘러싸며, 상기 용접부를 중심으로 원주방향으로 회전가능한 회전 탐지부; 상기 회전 탐지부 상에 위치되어, 상기 용접부를 중심으로 길이방향으로 상하이동가능한 상하 탐지부; 상기 회전 탐지부와 연결되어, 상기 회전 탐지부에 구동력에 전달하여 상기 회전 탐지부를 상기 용접부의 원주방향으로 회전시키는 회전구동부; 상기 상하 탐지부와 연결되어, 상기 상하 탐지부에 구동력을 전달하여 상기 상하 탐지부를 상기 용접부의 길이방향으로 상하이동시키는 상하구동부; 상기 용접부와 마주보면서 상기 상하 탐지부 상에 위치되고, 상기 회전 탐지부에 의해 상기 용접부의 원주방향을 따라 회전하면서 상기 상하 탐지부에 의해 상기 용접부의 길이방향을 따라 상하이동하며, 빔을 상기 용접부에 주사하고 상기 빔에 대한 반사파를 감지하여 상기 스캔 신호로 생성하는 탐촉자; 상기 탐촉자가 상기 용접부에 근접하도록 상기 상하 탐지부를 이동시키는 탐촉자 제어부; 및 상기 몸체부를 상기 헤더 스터브 튜브에 결합시켜, 상기 몸체부가 상기 헤더 스터브 튜브에 고정되도록 하는 고정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤더 스터브 튜브 용접부의 검사 장치를 개시한다.
또한, 상기 상하 탐지부는, 상기 회전 탐지부 상에 수직 방향으로 설치되는 가이드부; 및 상기 탐촉자가 위치되고, 상기 가이드부에 결합되어 상기 가이드부를 따라 이동하는 플레이트부를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤더 스터브 튜브 용접부의 검사 장치를 개시한다.
또한, 상기 회전구동부는, 상기 회전 탐지부가 상기 용접부의 원주방향으로 회전하도록 하는 구동력을 발생시키며, 일단에 상기 모터 기어와 결합된 회전 모터; 및 상기 회전 탐지부와 상기 회전 모터 사이에 위치되어, 상기 회전 모터에 의한 구동력을 상기 회전 탐지부로 전달하는 구동기어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤더 스터브 튜브 용접부의 검사 장치를 개시한다.
또한, 상기 회전 탐지부는, 외측면을 따라 형성된 치형부를 더 포함하되, 상기 구동기어부는, 상기 모터 기어와 맞물리는 구동기어; 상기 회전 탐지부의 상기 치형부와 맞물리는 회전기어; 및 상기 구동 기어와 상기 회전기어 사이에 위치되어 맞물리는 감속 기어를 포함하고, 상기 회전 모터에서 발생된 구동력은 상기 구동기어, 상기 감속기어, 및 상기 회전기어를 통해 상기 회전 탐지부로 전달되어, 상기 회전 탐지부를 회전시키는 것을 특징으로 하는 헤더 스터브 튜브 용접부의 검사 장치를 개시한다.
또한, 상기 상하구동부는, 상기 상하 탐지부가 상기 용접부의 길이방향으로 상하이동하도록 하는 구동력을 발생시키는 인덱스 모터; 및 상기 상하 탐지부와 상기 인덱스 모터 사이에 위치되어, 상기 인덱스 모터에 의한 구동력을 상기 상하 탐지부로 전달하는 인덱스 기어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤더 스터브 튜브 용접부의 검사 장치를 개시한다.
또한, 상기 회전구동부 또는 상기 상하구동부는, 상기 탐촉자의 회전 또는 상하이동에 따른 모터 정보가 입력되는 모터 인코더를 더 포함하되, 상기 모터 인코더는 상기 구동제어부에 상기 모터 정보를 제공하여, 상기 모터 정보에 따라 상기 구동제어부에 의해 상기 회전 모터 또는 상기 인덱스 모터를 제어하도록 하는 것을 특징으로 하는 헤더 스터브 튜브 용접부의 검사 장치를 개시한다.
또한, 상기 탐촉자는 2채널로 이루어진 상기 빔을 제공하는 것을 특징으로 하는 헤더 스터브 튜브 용접부의 검사 장치를 개시한다.
또한, 상기 고정부는, 상기 헤더 스터브 튜브에 선택적으로 접촉되어, 상기 몸체부를 상기 헤더 스터브 튜브에 고정시킬 수 있거나 상기 헤더 스터브 튜브로부터 분리시킬 수 있는 고정암; 회전 직선이동하여 작용력을 발생시키고, 상기 고정 암을 헤더 스터브 튜브에 접촉된 상태로 유지시키는 고정 핸들; 및 상기 고정암과 상기 고정 핸들 사이에 위치되어, 상기 고정 핸들에 의한 작용력이 상기 고정암에 전달되도록 하는 고정전달기어를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤더 스터브 튜브 용접부의 검사 장치를 개시한다.
또한, 상기 신호취득부는, 상기 스캐너부와 연결되어, 상기 스캔 신호를 취득하는 P/R 보드; 상기 P/R 보드로부터 제공된 상기 스캔 신호를 디지털 스캔 신호로 변환하여 저장하는 A/D 보드; 및 상기 P/R 보드 및 상기 A/D 보드에 전원을 공급하는 취득 전원공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤더 스터브 튜브 용접부의 검사 장치를 개시한다.
또한, 상기 헤더 스터브 튜브 용접부의 검사 장치는, 검사 소프트웨어가 설치되고, 상기 A/D 보드와 연결되어 상기 A/D 보드로부터 상기 디지털 스캔 신호를 전송받아 저장하는 외부 장치를 더 포함하되, 상기 외부 장치는 상기 검사 소프트웨어를 통해 상기 디지털 스캔 신호를 그래프의 형태 또는 상기 용접부에 대한 단면도, 평면도 및 사시도의 형태로 출력하는 것을 특징으로 하는 헤더 스터브 튜브 용접부의 검사 장치를 개시한다.
또한, 상기 구동제어부는, 상기 스캐너부의 작동을 감지하여, 상기 스캐너부가 상기 헤더 스터브 튜브의 용접부를 원주 방향 및 길이방향으로 스캐닝하도록 제어하는 모션 콘트롤; 및 상기 모션 콘트롤에 전원을 공급하는 제어 전원공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤더 스터브 튜브 용접부의 검사 장치를 개시한다.
또한, 상기 스캐너부는 상기 용접부를 원주방향으로 상기 용접부의 원주 전 체를 스캐닝한 다음, 길이방향으로 이동하여 원주방향으로 상기 용접부를 스캐닝하도록 상기 구동제어부에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 헤더 스터브 튜브 용접부의 검사 장치를 개시한다.
본 발명에 따른 헤더 스터브 튜브 용접부의 검사 장치는 스캐너부, 신호취득부 및 구동제어부를 포함하여, 용접부의 전체를 스캐닝하여 결함을 검출하는 데에 이용된다.
스캐너부는 구동제어부에 의하여 제어되어, 용접부를 원주방향으로 스캐닝을을 완료한 다음 길이방향으로 스캐닝하여 다시금 원주방향으로 스캐닝한다. 이를 반복하여, 용접부는 전체적으로 스캐닝된다. 이로 인해, 검사장치는 검사자에 의해 스캐너부의 조작없이도 자동적으로 용접부 전체를 스캐닝한다. 따라서, 용접부는 본 발명의 검사 장치에 의해 정밀하게 검사된다.
아울러, 스캐너부에서 용접부를 감지하고 스캔 신호를 생성하는 탐촉자는 용접부와 마주보는 상태가 탐촉자 제어부에 의해 조절된다. 이로 인해, 탐촉자는 안정적으로 용접부와 마주보는 상태로 스캔 신호를 생성하고, 본 발명의 검사장치는 다양한 직경을 갖는 용접부에도 적용된다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세 한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 헤더 스터브 튜브 용접부의 검사 장치의 스캐너부(100)를 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 스캐너부(100)의 탐촉자(106)가 회전하는 모습을 나타내는 측면 사시도이며, 도 3은 도 1에 도시된 스캐너부(100)의 탐촉자(106)가 회전하는 모습을 나타내는 평면도이고, 도 4는 도 1에 도시된 스캐너부(100)에서 회전 탐지부(102)와 회전구동부(104)를 나타내는 도면이며, 도 5는 도 1에 도시된 스캐너부(100)에서 고정부(108)를 나타내는 도면이고, 도 6은 도 1에 도시된 스캐너부(100)와 연결되는 신호취득부(200)를 나타내는 사시도이며, 도 7은 도 1에 도시된 스캐너부(100)와 연결되는 구동제어부(300)를 나타내는 사시도이다. 아울러, 도 1에서 스캐너부(100)의 상하구동부(105)는 그 내부가 노출된 것을 도시한다.
도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 헤더 스터브 튜브 용접부의 검사 장치는 스캐너부(100), 신호취득부(200) 및 구동제어부(300)를 포함하여, 헤더 스터브 튜브(미도시 됨)에 결합되어 헤더 스터브 튜브 용접부(미도시 됨) 전체를 스캐닝하는 데에 이용된다.
스캐너부(100)는 헤더 스터브 튜브에 결합되며, 헤더 스터브 튜브 용접부를 원주방향 및 길이방향으로 스캐닝하여 스캔 신호를 생성한다. 여기에서 구체적으로 도시되지 않았지만, 헤더 스터브 튜브는 일반적으로 원통형 형상을 갖는다. 아울러, 원주방향은 헤더 스터브 튜브를 중심축으로 하여 헤더 스터브 튜브의 원주를 따르는 방향을 의미하고, 길이방향은 헤더 스터브 튜브의 길이를 따르는 방향을 의 미한다. 이러한 스캐너부(100)는 용접부의 원주방향을 따라 용접부의 원주 전체를 스캐닝한 다음, 길이방향으로 이동하여 다시금 원주방향으로 용접부를 스캐닝한다. 이러한 스캐닝 작업이 반복됨으로써, 스캐너부(100)는 용접부 전체를 스캐닝하게 된다. 아울러, 스캐너부(100)는 몸체부(101), 회전 탐지부(102), 상하 탐지부(103), 회전구동부(104), 상하구동부(105), 탐촉자(106), 탐촉자 제어부(107), 및 고정부(108)를 포함한다.
몸체부(101)는 스캐너부(100)에서 각각의 구성요소들이 위치되며, 헤더 스터브 튜브에 설치된다.
회전 탐지부(102)는 몸체부(101)에 설치되어 용접부를 둘러싸며 용접부를 중심으로 원주방향으로 회전가능하다. 아울러, 회전 탐지부(102)의 회전은 시계방향 및 반시계방향으로 이루어진다. 이러한 회전 탐지부(102)가 구동함에 따라, 본 발명에 따른 검사 장치를 이용하여 용접부는 원주방향으로 스캐닝된다. 일반적으로 회전 탐지부(102)는 용이한 회전을 위하여 원 모양의 외형을 갖는다. 아울러, 회전 탐지부(102)에는 외측면을 따라 치형부(121)가 형성된다.
상하 탐지부(103)는 회전 탐지부(102) 상에 위치되어 용접부를 중심으로 길이방향으로 상하이동가능하다. 이러한 상하 탐지부(103)는 회전 탐지부(102) 상에서 수직 방향으로 설치되는 막대 형상의 가이드부(131), 및 가이드부(131)에 결합되어 가이드부(131)를 따라 이동하는 플레이트부(133)를 포함한다. 이때 플레이트부(133)는 가이드부(131)를 따라 상하방향으로 이동하게 된다. 이로 인해, 본 발명에 따른 검사 장치를 이용하여 용접부는 길이방향으로 스캐닝된다.
한편, 상하 탐지부(103)는 회전 탐지부(102) 상에 위치되어 회전 탐지부(102)의 회전에 영향을 받게 된다. 즉, 상하 탐지부(103)는 회전 탐지부(102)에 의해 용접부의 주위를 따라 회전하게 된다. 따라서, 용접부의 스캐닝은 회전 탐지부(102) 및 상하 탐지부(103)의 구동이 조합됨으로써 이루어진다.
회전 구동부(104)는 회전 탐지부(102)와 연결되어 구동력을 발생시키고, 회전 탐지부(102)에 구동력을 전달하여 회전 탐지부(102)를 용접부의 원주방향으로 회전시킨다. 이때, 회전 구동부(104)는 회전 탐지부(102)의 치형부(121)와 맞물린 상태이다. 이러한 회전 구동부(104)는 회전 모터(141), 모터 인코더(미도시 됨) 및 구동기어부(143)를 포함한다.
회전 모터(141)는 회전 탐지부(102)를 용접부의 원주방향으로 회전시키기 위한 구동력을 발생시킨다. 아울러, 회전 모터(141)의 일단은 모터 기어(141a)와 연결되어 있다. 이러한 모터 기어(141a)는 구동기어부(143)와 맞물린다. 이로 인해, 회전 모터(141)에서 발생된 구동력은 구동기어부(143)로 전달된다.
모터 인코더는 회전 탐지부(102)를 원주방향으로 회전시키는 회전모터(141)의 모터정보를 저장한다. 여기에서 모터정보는 회전 모터(141)의 회전수, 회전 방향 및 회전 각도 등을 포함한다. 회전 모터(141)의 모터 정보에 의해, 회전 모터(141)는 구동하여 회전 탐지부(102)의 일정 각도 범위 내의 회전을 구현한다. 아울러, 모터 정보는 용접부의 원주 길이에 따라 상이하게 적용될 수 있다.
한편, 모터 정보는 구동제어부(300)로 제공된다. 구동제어부(300)는 이러한 모터 정보를 바탕으로 하여 회전모터(141)를 제어하여 회전 탐지부(102)를 회전시 킨다.
구동기어부(143)는 회전 탐지부(102)와 회전 모터(141) 사이에 위치되어, 치형부(121) 및 모터 기어(141a)와 맞물리게 된다. 이로 인해, 구동기어부(143)는 회전 모터(141)에 의해 발생된 구동력을 회전 탐지부(102)로 전달한다. 이러한 구동기어부(143)는 구동기어(145), 회전기어(147) 및 감속기어(149)를 포함한다.
구동기어(145)는 회전 모터(141)의 모터 기어(141a)와 맞물려, 회전 모터(141)에 의해 발생된 구동력을 전달받아 회전하게 된다.
회전기어(147)는 회전 탐지부(102)의 치형부(121)와 맞물린 상태에서 회전하여 회전 탐지부(102)를 회전시킨다. 이러한 회전기어(147)는 구동기어(145)와 동일한 방향으로 회전하게 된다.
감속기어(149)는 구동기어(145)와 회전기어(147) 사이에 위치되어 맞물린다. 이때, 감속기어(149)는 구동기어(145) 및 회전기어(147)와는 상이한 방향으로 회전하며, 그 크기에 따라 회전 모터(141)의 회전이 감속되어 회전기어(147)로 전달된다. 따라서, 감속기어(149)는 회전 모터(141)에 의해 회전 탐지부(102)가 과도하게 회전하는 것을 방지한다.
따라서, 구동기어부(143)는 구동기어(145), 감속기어(149) 및 회전기어(147) 순으로 배치되어, 회전 모터(141)에서 발생된 구동력은 이러한 구동기어부(143)를 통해 전달되다가 결국에는 회전 탐지부(102)로 전달되어 회전 탐지부(102)를 회전시킨다.
상하구동부(105)는 상하 탐지부(103)와 연결되어 구동력을 발생시키고, 상하 탐지부(103)에 구동력을 전달하여 상하 탐지부(103)를 용접부의 길이방향으로 상하이동시킨다. 이때, 상하구동부(105)는 회전 탐지부(102) 상에 위치된 상태로 상하 탐지부(103)와 연결되는 것이고, 회전 탐지부(102)에 영향을 받지 않고 상하 탐지부(103)와 함께 용접부의 원주방향으로 이동하게 된다. 이로 인해, 회전 탐지부(102)가 회전하는 과정에서, 상하구동부(105)는 상하 탐지부(103)를 상하이동시킬 수 있다. 아울러, 상하구동부(105)는 인덱스 모터(151), 모터 인코더(153) 및 인덱스 기어부(155)를 포함한다.
인덱스 모터(151)는 상하 탐지부(103)의 플레이트부(133)를 용접부의 길이방향으로 상하이동시키기 위한 구동력을 발생시킨다. 인덱스 모터(151)도 회전 모터(141)와 같이 모터 기어(미도시 됨)와 연결되어, 발생된 구동력을 인덱스 기어부(155)로 전달한다.
모터 인코더(153)는 상하 탐지부(103)를 길이방향으로 상하이동시키는 인덱스 모터(151)의 모터정보를 저장한다. 여기에서 모터 정보는 인덱스 모터(151)의 회전수, 회전 방향 및 회전 각도 등을 포함한다. 이러한 모터 정보에 의해 인덱스 모터(151)는 구동하여 일정한 길이만큼 상하 탐지부(103)의 상하이동을 구현한다.
한편, 인덱스 모터(151)의 모터 정보는 구동제어부(300)로 제공된다. 구동제어부(300)는 이러한 모터 정보를 바탕으로 하여 인덱스 모터(151)를 제어하여 상하 탐지부(103)를 상하이동시킨다.
이러한 인덱스 모터(151)의 모터 정보는 구동제어부(300)에서는 회전 모터(141)의 모터 정보와 조합하여 이용된다. 일반적으로 구동제어부(300)는 회전구 동부(104)를 제어하여 회전 탐지부(102)를 회전시킨다. 회전 탐지부(102)의 회전에 따른 회전 모터(141)의 모터 정보는 구동제어부(300)에 제공된다. 이때, 구동제어부(300)는 회전 탐지부(102)의 1회전에 대한 회전 모터(104)의 모터 정보를 제공받으면, 회전구동부(104)에 의한 회전 탐지부(102)의 회전을 정지시키고 상하구동부(105)를 구동시켜 상하 탐지부(103)를 상하이동시킨다. 상하 탐지부(103)의 상하이동에 따른 인덱스 모터(151)의 모터 정보는 구동제어부(300)에 제공된다. 이때, 구동제어부(300)는 상하 탐지부(103)의 일정 길이만큼 이동에 대한 인덱스 모터(151)의 모터 정보를 제공받으면 상하구동부(105)에 의한 상하 탐지부(103)의 상하이동을 정지시키고 회전구동부(104)를 구동시켜 회전 탐지부(102)를 회전시킨다. 모터 정보는 구동제어부(300)에 제공되어, 상기와 같이 회전구동부(104) 및 상하구동부(105)를 제어하는 데에 이용된다.
인덱스 기어부(155)는 상하 탐지부(103)와 인덱스 모터(151) 사이에 위치되어, 인덱스 모터(151)에 의해 발생된 구동력을 상하 탐지부(103)로 전달한다.
탐촉자(106)는 상하 탐지부(103) 상에 위치되고, 몸체부(101)가 헤더 스터브 튜브에 결합된 상태에서 용접부와 마주보게 된다. 이러한 탐촉자(106)는 회전 탐지부(102)의 회전에 의해 헤더 스터브 튜브의 용접부의 원주방향으로 회전하고, 상하 탐지부(103)의 상하이동에 의해 헤더 스터브 튜브의 용접부의 길이방향으로 상하이동한다. 이때, 탐촉자(106)는 빔을 용접부에 주사하고 빔에 대한 반사파를 감지하여 스캔 신호를 생성한다. 즉, 용접부의 결합 여부가 탐촉자(106)에 의해 검출되는 것이다.
아울러, 탐촉자(106)는 2채널로 이루어져, 용접부의 표면에 상이한 각도로 2개의 빔을 주사한다. 이때, 2개의 상이한 위치에 빔이 주사된다. 이로 인해, 용접부의 표면뿐 아니라, 용접부의 내부에 생성된 결함을 검출할 수 있다.
탐촉자 제어부(107)는 회전 탐지부(102) 상에 위치되어, 상하 탐지부(103)와 연결된다. 탐촉자 제어부(107)는 상하 탐지부(103)를 용접부로부터 멀어졌다가 다시 가까워지도록 한다. 이로 인해, 탐촉자(106)는 탐촉자 제어부(107)에 의해 용접부에 근접하도록 위치될 수 있다.
일반적으로 검사가 이루어지는 헤더 스터브 튜브는 다양한 직경을 가질 수 있다. 하지만, 헤더 스터브 튜브의 직경이 변경되더라도, 탐촉자 제어부(107)에 의해 헤더 스터브 튜브의 직경에 맞게 탐촉자(106)가 용접부에 대하여 위치되고, 탐촉자(106)는 용접부에 형성될 수 있는 결함을 정확하게 검출할 수 있게 된다.
고정부(108)는 몸체부(101)를 헤더 스터브 튜브에 결합시켜, 몸체부(101)가 헤더 스터브 튜브 상에 고정되도록 한다. 이때, 고정부(106)는 헤더 스터브 튜브의 양측에 동일한 힘을 제공한다. 이로 인해, 본 발명에 따른 스캐너부(100)는 측정하고자 하는 헤더 스터브 튜브 상에 고정되어 안정적으로 용접부의 결함을 검출하게 된다. 아울러, 고정부(108)는 고정암(181), 고정핸들(183) 및 고정전달기어부(185)를 포함한다.
고정암(181)은 헤더 스터브 튜브의 양측에 선택적으로 접촉된다. 고정암(181)이 헤더 스터브 튜브의 양측에 접촉됨에 따라, 몸체부(101)는 헤더 스터브 튜브에 고정된다. 아울러, 고정암(181)이 헤더 스터브 튜브의 양측에 접촉된 상태 에서 점점 멀어지면, 몸체부(101)는 헤더 스터브 튜브로부터 분리될 수 있다.
고정핸들(183)은 몸체부(101)에 결합되어, 회전하면서 직선이동하여 작용력을 발생시킨다. 고정핸들(183)에 의한 작용력은 고정전달기어부(185)를 통해 고정암(181)에 전달된다. 이로 인해, 고정암(181)은 헤더 스터브 튜브의 양측에 접촉되거나, 이격된 상태로 유지되다. 아울러, 고정핸들(183)은 회전방향에 따라 작용을 달리한다. 예를 들어, 고정핸들(183)은 시계방향으로 회전하면서 몸체부(101)를 향하여 전진하여, 작용력을 발생시킨다. 이때 발생된 작용력은 고정전달기어부(185)를 통해 고정암(181)에 전달된다. 작용력이 전달된 고정암(181)은 헤더 스터브 튜브의 양측에 근접하면서 몸체부(101)를 헤더 스터브 튜브에 결합하여 고정시킨다. 반면에, 고정핸들(183)은 반시계방향으로 회전하면서 몸체부(101)로부터 점점 멀어진다. 이때, 고정전달기어부(185)에 전달되던 작용력은 제거되어 고정암(181)에서 제거되기 시작한다. 이로 인해, 고정암(181)은 헤더 스터브 튜브의 양측으로부터 점점 이격된다.
이러한 고정핸들(183)은 발생된 작용력이 고정암(181)에 제공되거나 제거된 상태로 유지한다.
고정전달기어부(185)는 고정암(181)과 고정핸들(183) 사이에 위치되어, 고정 핸들(183)에 의한 작용력을 고정암(181)에 전달한다. 특히, 고정핸들(183)이 회전함에 따라 이루어지는 직선이동에 의해 작용력이 고정전달기어부(185)를 통해 고정암(181)에 전달되는 것이다.
신호취득부(200)는 스캐너부(100)와 연결되며, 스캔 신호를 스캐너부(100)로 부터 취득하여 디지털 형태로 변환시켜 저장한다. 이때, 신호취득부(200)에서 저장된 디지털 형태로 변환되어 저장된 스캔 신호를 디지털 스캔 신호라 하고, 디지털 스캔 신호는 다양한 형태로 가공되어 이용될 수 있다. 아울러, 신호취득부(200)는 P/R 보드(201), A/D 보드(202) 및 취득 전원공급부(203)를 포함한다.
P/R 보드(201)는 스캐너부(100)와 연결되어, 스캔 신호를 취득한다. 이때 취득된 스캔 신호는 탐촉자(106)에 의해 생성되는 아날로그 형태의 신호이다.
A/D 보드(202)는 P/R 보드(201)로부터 제공된 스캔 신호를 디지털 스캔 신호로 변환하여 저장하고, 외부 장치(미도시 됨)와 연결된다. 외부장치는 A/D 보드(202)와 연결되어 A/D 보드(202)에 저장된 디지털 스캔 신호를 전송받아 저장한다. 아울러, 외부장치에는 검사 소프트웨어가 설치되고, 검사 소프트웨어는 디지털 스캔 신호를 그래프의 형태로 출력하거나, 용접부에 대한 단면도, 평면도 및 사시도의 형태로 출력하기도 한다. 즉, 용접부에 대한 검사 결과는 데이터 형태로 저장될 수 있고, 전문가들에 의하여 해석될 수 있다. 여기서 외부장치는 일반적으로 컴퓨터 장치를 의미한다.
취득 전원공급부(203)는 P/R 보드(201) 및 A/D 보드(202)에 전원을 공급하여 신호취득부(200)를 작동시킨다.
신호취득부는(200) 스캐너부(100)와 신호의 송수신이 이루어짐에 따라 스캐너부(100)와 연결됨에 있어서, 유선 또는 무선 중 어떠한 형태로든지 연결가능하다.
구동제어부(300)는 스캐너부(100)와 연결되며, 용접부를 스캔하도록 스캐너 부(100)를 제어한다. 아울러, 구동제어부(300)는 모션 콘트롤(301) 및 제어 전원공급부(302)를 포함한다.
모션 콘트롤(301)은 스캐너부(100)의 작동을 감지하여, 스캐너부(100)가 스터부 튜브의 용접부를 원주방향 및 길이방향으로 스캐닝하도록 스캐너부(100)를 제어한다. 특히, 모션 콘트롤(301)은 회전구동부(104)의 모터 인코더 및 상하구동부(105)의 모터 인코더(153)으로부터 각각 회전 모터(141) 및 인덱스 모터(151)에 대한 모터 정보를 제공받는다. 모션 콘트롤(301)은 이러한 모터 정보를 바탕으로 회전 모터(141) 및 인덱스 모터(151)를 제어한다. 모션 콘트롤(301)이 회전 모터(141) 및 인덱스 모터(151)를 제어함에 따라, 각각 회전 탐지부(102)를 용접부의 원주방향으로 회전시키기고, 상하 탐지부(103)를 용접부의 길이방향으로 상하이동시킨다. 즉, 모션 콘트롤(301)에 의해 회전 탐지부(102) 및 상하 탐지부(103)의 구동이 이루어짐과 동시에 탐촉자(106)에 의해 용접부의 결함 검출이 이루어질 수 있는 것이다.
제어 전원공급부(302)는 모션 콘트롤(301)에 전원을 공급하여 모션 콘트롤(301)을 작동시킨다.
구동제어부(300)는 스캐너부(100)와 신호의 송수신이 이루어짐에 따라 스캐너부(100)와 연결됨에 있어서, 유선 또는 무선 중 어떠한 형태로든지 연결가능하다.
이상, 구체적인 실시예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 당해 분야에서 통상의 지식을 가 진 자에게 있어서 자명하다 할 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 헤더 스터브 튜브 용접부의 검사 장치의 스캐너부를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 스캐너부의 탐촉자가 회전하는 모습을 나타내는 측면 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 스캐너부의 탐촉자가 회전하는 모습을 나타내는 평면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 스캐너부에서 회전 탐지부와 회전 구동부를 나타내는 도면이다.
도 5는 도 1에 도시된 스캐너부에서 고정부를 나타내는 도면이다.
도 6은 도 1에 도시된 스캐너부와 연결되는 신호취득부를 나타내는 사시도이다.
도 7은 도 1에 도시된 스캐너부와 연결되는 구동제어부를 나타내는 사시도이다.

Claims (14)

  1. 삭제
  2. 헤더 스터브 튜브(header stub tube)에 결합되며, 상기 헤더 스터브 튜브의 용접부를 원주 방향 및 길이방향으로 스캐닝하여(scanning) 스캔 신호를 생성하는 스캐너부;
    상기 스캐너부와 연결되며, 상기 스캔 신호를 상기 스캐너부로부터 취득하여 디지털 형태로 변환, 저장하는 신호취득부; 및
    상기 스캐너부와 연결되며, 상기 스캐너부가 상기 용접부를 스캔하도록 상기 스캐너부를 제어하는 구동제어부를 포함하되,
    상기 스캐너부는,
    몸체부;
    상기 몸체부에 설치되어 상기 용접부를 둘러싸며, 상기 용접부를 중심으로 원주방향으로 회전가능한 회전 탐지부;
    상기 회전 탐지부 상에 위치되어, 상기 용접부를 중심으로 길이방향으로 상하이동가능한 상하 탐지부;
    상기 회전 탐지부와 연결되어, 상기 회전 탐지부에 구동력에 전달하여 상기 회전 탐지부를 상기 용접부의 원주방향으로 회전시키는 회전구동부;
    상기 상하 탐지부와 연결되어, 상기 상하 탐지부에 구동력을 전달하여 상기 상하 탐지부를 상기 용접부의 길이방향으로 상하이동시키는 상하구동부;
    상기 용접부와 마주보면서 상기 상하 탐지부 상에 위치되고, 상기 회전 탐지부에 의해 상기 용접부의 원주방향을 따라 회전하면서 상기 상하 탐지부에 의해 상기 용접부의 길이방향을 따라 상하이동하며, 빔을 상기 용접부에 주사하고 상기 빔에 대한 반사파를 감지하여 상기 스캔 신호로 생성하는 탐촉자;
    상기 탐촉자가 상기 용접부에 근접하도록 상기 상하 탐지부를 이동시키는 탐촉자 제어부; 및
    상기 몸체부를 상기 헤더 스터브 튜브에 결합시켜, 상기 몸체부가 상기 헤더 스터브 튜브에 고정되도록 하는 고정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤더 스터브 튜브 용접부의 검사 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 상하 탐지부는,
    상기 회전 탐지부 상에 수직 방향으로 설치되는 가이드부; 및
    상기 탐촉자가 위치되고, 상기 가이드부에 결합되어 상기 가이드부를 따라 이동하는 플레이트부를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤더 스터브 튜브 용접부의 검사 장치.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 회전구동부는,
    상기 회전 탐지부가 상기 용접부의 원주방향으로 회전하도록 하는 구동력을 발생시키며, 일단이 모터 기어와 결합된 회전 모터; 및
    상기 회전 탐지부와 상기 회전 모터 사이에 위치되어, 상기 회전 모터에 의한 구동력을 상기 회전 탐지부로 전달하는 구동기어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤더 스터브 튜브 용접부의 검사 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 회전 탐지부는,
    외측면을 따라 형성된 치형부를 더 포함하되,
    상기 구동기어부는,
    상기 모터 기어와 맞물리는 구동기어;
    상기 회전 탐지부의 상기 치형부와 맞물리는 회전기어; 및
    상기 구동 기어와 상기 회전기어 사이에 위치되어 맞물리는 감속 기어를 포함하고,
    상기 회전 모터에서 발생된 구동력은 상기 구동기어, 상기 감속기어, 및 상기 회전기어를 통해 상기 회전 탐지부로 전달되어, 상기 회전 탐지부를 회전시키는 것을 특징으로 하는 헤더 스터브 튜브 용접부의 검사 장치.
  6. 제 2 항에 있어서, 상기 상하구동부는,
    상기 상하 탐지부가 상기 용접부의 길이방향으로 상하이동하도록 하는 구동력을 발생시키는 인덱스 모터; 및
    상기 상하 탐지부와 상기 인덱스 모터 사이에 위치되어, 상기 인덱스 모터에 의한 구동력을 상기 상하 탐지부로 전달하는 인덱스 기어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤더 스터브 튜브 용접부의 검사 장치.
  7. 제 4 항에 있어서, 상기 회전구동부는,
    상기 탐촉자의 회전이동에 따른 모터 정보가 입력되는 모터 인코더를 더 포함하되,
    상기 모터 인코더는 상기 구동제어부에 상기 모터 정보를 제공하여, 상기 모터 정보에 따라 상기 구동제어부에 의해 상기 회전 모터를 제어하도록 하는 것을 특징으로 하는 헤더 스터브 튜브 용접부의 검사 장치.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 탐촉자는 2채널로 이루어진 상기 빔을 제공하는 것을 특징으로 하는 헤더 스터브 튜브 용접부의 검사 장치.
  9. 제 2 항에 있어서, 상기 고정부는,
    상기 헤더 스터브 튜브에 선택적으로 접촉되어, 상기 몸체부를 상기 헤더 스터브 튜브에 고정시킬 수 있거나 상기 헤더 스터브 튜브로부터 분리시킬 수 있는 고정암;
    회전 직선이동하여 작용력을 발생시키고, 상기 고정암을 헤더 스터브 튜브에 접촉된 상태로 유지시키는 고정 핸들; 및
    상기 고정암과 상기 고정 핸들 사이에 위치되어, 상기 고정 핸들에 의한 작용력이 상기 고정암에 전달되도록 하는 고정전달기어를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤더 스터브 튜브 용접부의 검사 장치.
  10. 제 2 항에 있어서, 상기 신호취득부는,
    상기 스캐너부와 연결되어, 상기 스캔 신호를 취득하는 P/R 보드;
    상기 P/R 보드로부터 제공된 상기 스캔 신호를 디지털 스캔 신호로 변환하여 저장하는 A/D 보드; 및
    상기 P/R 보드 및 상기 A/D 보드에 전원을 공급하는 취득 전원공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤더 스터브 튜브 용접부의 검사 장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 헤더 스터브 튜브 용접부의 검사 장치는,
    검사 소프트웨어가 설치되고, 상기 A/D 보드와 연결되어 상기 A/D 보드로부터 상기 디지털 스캔 신호를 전송받아 저장하는 외부 장치를 더 포함하되,
    상기 외부 장치는 상기 검사 소프트웨어를 통해 상기 디지털 스캔 신호를 그래프의 형태 또는 상기 용접부에 대한 단면도, 평면도 및 사시도의 형태로 출력하는 것을 특징으로 하는 헤더 스터브 튜브 용접부의 검사 장치.
  12. 제 2 항에 있어서, 상기 구동제어부는,
    상기 스캐너부의 작동을 감지하여, 상기 스캐너부가 상기 헤더 스터브 튜브의 용접부를 원주 방향 및 길이방향으로 스캐닝하도록 제어하는 모션 콘트롤; 및
    상기 모션 콘트롤에 전원을 공급하는 제어 전원공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤더 스터브 튜브 용접부의 검사 장치.
  13. 제 2 항에 있어서,
    상기 스캐너부는 상기 용접부를 원주방향으로 상기 용접부의 원주 전체를 스캐닝한 다음, 길이방향으로 이동하여 원주방향으로 상기 용접부를 스캐닝하도록 상기 구동제어부에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 헤더 스터브 튜브 용접부의 검사 장치.
  14. 제 6 항에 있어서, 상기 상하구동부는,
    상기 탐촉자의 상하이동에 따른 모터 정보가 입력되는 모터 인코더를 더 포함하되,
    상기 모터 인코더는 상기 구동제어부에 상기 모터 정보를 제공하여, 상기 모터 정보에 따라 상기 구동제어부에 의해 상기 인덱스 모터를 제어하도록 하는 것을 특징으로 하는 헤더 스터브 튜브 용접부의 검사 장치.
KR1020090100387A 2009-10-21 2009-10-21 화력발전 보일러 안전성 평가를 위한 헤더 스터브 튜브 용접부의 검사 장치 KR100961791B1 (ko)

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