KR101184266B1 - 발전소 터빈용 유압 액추에이터의 검사장치 및 검사방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유압 액추에이터의 검사장치 및 이를 이용한 검사방법에 관한 것으로, 유로를 제어하는 복수개의 밸브 및 일측에 승강 가능하게 설치되는 피스톤을 구비하는 유압 액추에이터, 상기 복수개의 밸브를 통과하는 유체의 유량 정보, 상기 유체의 압력 정보 및 상기 피스톤의 승강 정보를 포함하는 상기 유압 액추에이터의 운전 정보를 감지하는 복수개의 센서 그리고, 상기 유압 액추에이터의 운전을 제어하고, 상기 복수개의 센서로부터 감지된 상기 운전 정보를 제공받아 처리하는 제어부;를 포함하는 발전소 터빈용 유압 액추에이터 검사 장치 및 검사 방법을 제공한다.
본 발명에 의할 경우, 유압 액추에이터를 점검에 필요한 운전 모드로 운전하면서, 복수개의 센서를 이용하여 유량, 유압, 입력 신호 및 피스톤의 위치 등에 대한 정보를 감지함으로써 유압 액추에이터의 이상 내용 및 이상 발생 위치에 대한 구체적인 점검 결과를 제공할 수 있다. 그리고, 비상 상황을 가정하여 유압 액추에이터를 운전시킴으로써, 긴급 정지 구동이 정상적으로 수행되는지 여부를 점검할 수 있어 대형 사고의 발생을 미연에 예방할 수 있다.

Description

발전소 터빈용 유압 액추에이터의 검사장치 및 검사방법 {An apparatus to test for an hydraulic actuator of an turbine of an generator and an method to test for it}

본 발명은 유압 액추에이터의 검사장치 및 이를 이용한 검사방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 발전소의 터빈 밸브를 개폐하는 유압 액추에이터의 검사장치 및 검사 방법에 관한 것이다.

발전소의 터빈 출력은 터빈 밸브가 개폐됨에 따라 터빈으로 유입되는 증기량을 조절하는 방식으로 이루어진다. 이때, 터빈 밸브의 개폐는 터빈 밸브의 일측에 설치되는 유압 액추에이터에 의해 제어된다.

도 1은 발전소용 유압 액추에이터의 단면을 도시한 단면도이다. 이하에서는 도 1을 참조하여 발전소용 유압 액추에이터에 대해 설명한다.

유압 액추에이터(1)의 본체(2) 일측에는 내부에서 유압을 형성하는 FAS(fluid actuator supply) 유량 및 ETS(fluid emergency trip supply) 유량이 진입하는 진입포트(3a, 3b)가 형성된다. 그리고 본체(2)의 타측에는 본체 내측의 유체가 외부로 배출되는 드레인 포트(drain port)(4)가 형성된다. 그리고, 진입포트(3)와 드레인포트(4) 사이에는 FAS 및 ETS가 진행하는 유로 및 FAS 및 ETS가 드레인 포트로 배유되는 FCD(fluid drain to coller) 유로를 구비한다.

한편, 유압 액추에이터(1)의 일측에는 상하 방향으로 승강 가능하게 설치되는 피스톤(5)이 구비된다. 피스톤(5)의 저면에는 디스크 덤프 밸브(disc dump valve)(6) 가 형성된다. 따라서, 도 1에 도시된 바와 같이 ETS 유량이 디스크 덤프 밸브(6)의 하측을 지지한 상태에서, FAS 유량이 피스톤(5) 하측으로 유입됨에 따라 피스톤(5)이 승강하면서 터빈 밸브(미도시)를 개폐한다.

한편, 유압 액추에이터 본체(2)의 외측에는 서보 밸브(servo valve)(7), 솔레노이드 밸브(solenoid valve)(8) 및 차단 밸브(shut-off valve)(9)가 설치된다. 서보 밸브는 입력 신호에 따라 서보 밸브 스풀(7a)의 위치를 이동시킬 수 있다. 따라서, 피스톤(5) 하측으로 제공되는 FAS의 유량을 제어함으로써, 피스톤이 승강하는 높이를 제어한다. 솔레노이드 밸브(8)는 솔레노이드 밸브 스풀(spool)(8a)의 위치에 따라 ETS 유량이 디스크 덤프 밸브(6) 하측으로 제공되는 유로를 선택적으로 차단함으로써, 긴급 상황시 피스톤(5)을 비상 정지 상태로 전환시키는 역할을 수행한다. 그리고, 차단 밸브(9)는 솔레노이드 밸브(8)가 비상 정지 상태로 전환됨에 따라 차단밸브 스풀(9a)이 탄성부재(9b)에 의해 이동하면서, FAS 유량이 진행하는 경로를 차단하도록 구성된다.

이러한 발전소의 터빈에 사용되는 유압 액추에이터는 사소한 불량으로도 대형 사고를 초래할 수 있기 때문에, 제조 불량이나 마모 등에 의해 누유 여부, 비상 상황 발생시 급속 정지 동작 등에 대한 점검이 수시로 요구된다. 그러나, 종래의 유압 액추에이터를 검사하는 방식은 불량이 발생한 위치 및 불량의 내용을 구체적으로 파악하는 것이 곤란하였다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결할 수 있도록, 유압 액추에이터 검사시 이상 발생 위치 및 이상 발생 내용을 구체적으로 파악할 수 있는 발전소 터빈용 유압 액추에이터의 검사장치 및 검사방법을 제공하기 위함이다.

나아가, 유압 액추에이터가 비상시 긴급 정지 구동을 정상적으로 수행할 수 있는지를 점검할 수 있는 발전소 터빈용 유압 액추에이터의 검사장치 및 검사방법을 제공하기 위함이다.

상기한 본 발명의 목적은, 유로를 제어하는 복수개의 밸브 및 일측에 승강 가능하게 설치되는 피스톤을 구비하는 유압 액추에이터, 상기 복수개의 밸브를 통과하는 유체의 유량 정보, 상기 유체의 압력 정보 및 상기 피스톤의 승강 정보를 포함하는 상기 유압 액추에이터의 운전 정보를 감지하는 복수개의 센서 그리고, 상기 유압 액추에이터의 운전을 제어하고, 상기 복수개의 센서로부터 감지된 상기 운전 정보를 제공받아 처리하는 제어부;를 포함하는 발전소 터빈용 유압 액추에이터 검사 장치에 의해 달성될 수 있다.

여기서, 상기 제어부에서 상기 운전 정보를 처리한 결과를 사용자에게 출력하는 출력부를 더 포함하도록 구성할 수 있다.

나아가, 상기 유압 액추에이터의 본체와 상기 복수개의 밸브 사이에 각각 설치되는 복수개의 테스트 블록을 더 포함하고, 상기 복수개의 센서 중 일부 또는 전부는 상기 복수개의 테스트 블록에 설치될 수 있다.

여기서, 상기 복수개의 센서는 상기 서보 밸브로 전달되는 입력 신호를 감지하는 입력 센서를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 입력 신호가 상기 서보 밸브로 전달되는 것을 선택적으로 차단 할 수 있도록 형성되도록 구성될 수 있다.

그리고, 상기 솔레노이드 밸브는 선택적으로 여자(勵磁)되어 위치가 변경되는 스풀을 포함하고, 상기 스풀의 위치는 상기 제어부에 의해 제어되도록 구성될 수도 있다.

한편, 전술한 본 발명의 목적은 승강 가능하게 설치되는 피스톤 및 복수개의 밸브를 구비하는 발전소 터빈용 유압 액추에이터의 검사 방법에 있어서, 제어부에서 설정된 운전 모드로 상기 유압 액추에이터를 운전하는 단계, 상기 유압 액추에이터가 운전하는 동안 복수개의 센서를 이용하여 상기 복수개의 밸브를 통과하는 유체의 유량 정보, 상기 유체의 압력 정보 및 상기 피스톤의 승강 정보를 포함하는 상기 유압 액추에이터의 운전 정보를 감지하는 단계 및, 상기 복수개의 센서에서 감지된 상기 운전 정보를 상기 제어부로 전송하는 단계를 포함하는 발전소 터빈용 유압 액추에이터의 검사방법에 의해서도 달성될 수 있다.

여기서, 상기 설정된 운전모드는 상기 피스톤을 제1 지점, 제2 지점 및 제3 지점까지 단계적으로 상승시킨 후, 상기 제3 지점으로부터 상기 제2 지점 및 상기 제1 지점으로 단계적으로 하강시키는 운전을 포함할 수 있다.

그리고, 상기 유압 액추에이터의 복수개의 밸브는 상기 본체에 각각 설치되는 서보 밸브, 솔레노이드 밸브 및 차단 밸브를 포함하고, 상기 설정된 운전모드는 상기 제어부가 상기 서보 밸브에 입력되는 입력 신호를 차단하여 상기 피스톤을 급속 하강시키는 운전을 더 포함하는 것도 가능하다.

여기서, 상기 유압 액추에이터는 상기 서보 밸브를 통해 상기 피스톤의 하부로 유입되는 FAS 유량에 의해 상기 피스톤이 승강되도록 구성되고, 상기 서보 밸브에 입력되는 신호가 차단되면 상기 피스톤 하부의 FAS 유량이 외부로 배유되어 상기 피스톤이 급속 하강하도록 제어될 수 있다.

또한, 상기 유압 액추에이터의 복수개의 밸브는 상기 본체에 설치되는 서보 밸브, 솔레노이드 밸브 및 차단 밸브를 포함하고, 상기 설정된 운전모드는 상기 제어부가 상기 솔레노이드 밸브의 스풀을 여자시켜 상기 피스톤을 급속 하강 시키는 운전을 더 포함하도록 구성하는 것도 가능하다.

여기서, 상기 유압 액추에이터는 상기 솔레노이드 밸브를 통해 유입되는 ETS 유량이 디스크 덤프 밸브를 지지하여 상기 피스톤의 하측으로 폐공간을 형성하도록 구성되고, 상기 솔레노이드 밸브의 스풀이 여자(勵磁)되면 상기 ETS 유량이 차단되어 상기 피스톤 하측이 개방되면서 상기 피스톤이 급속 하강하도록 제어될 수 있다.

한편, 상기 유압 액추에이터의 본체와 상기 복수개의 밸브 사이에 각각 설치되는 복수개의 테스트 블록을 더 포함하고, 상기 복수개의 센서 중 일부 또는 전부는 상기 복수개의 테스트 블록에 설치될 수 있다.

나아가, 상기 제어부로 전송된 상기 운전 정보를 처리한 결과를 사용자에게 출력하는 단계를 더 포함하여 구성하는 것도 가능하다.

본 발명에 의할 경우, 유압 액추에이터를 점검에 필요한 운전 모드로 운전하면서, 복수개의 센서를 이용하여 유량, 유압, 입력 신호 및 피스톤의 위치 등에 대한 정보를 감지함으로써 유압 액추에이터의 이상 내용 및 이상 발생 위치에 대한 구체적인 점검 결과를 제공할 수 있다.

나아가, 비상 상황을 가정하여 유압 액추에이터를 운전시킴으로써, 긴급 정지 구동이 정상적으로 수행되는지 여부를 점검할 수 있어 대형 사고의 발생을 미연에 예방할 수 있다.

도 1은 발전소용 유압 액추에이터의 단면을 도시한 단면도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발전소 터빈용 유압 액추에이터의 검사 장치를 도시한 개략도,
도 3은 유압 액추에이터의 증발 상태를 도시한 단면도,
도 4는 유압 액추에이터의 감발 상태를 도시한 단면도,
도 5는 비상 정지 동작 상태의 유압 액추에이터를 도시한 단면도,
도 6은 안전 정지 동작 상태의 유압 액추에이터를 도시한 단면도,
도 7은 본 발명의 발전소 유압 액추에이터 검사장치를 이용한 검사 방법을 도시한 순서도이고,
도 8는 도 7의 검사 방법을 통해 측정된 결과를 도시한 그래프이다.

이하에서는 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 발전소 터빈용 유압 액추에이터 검사 장치 및 검사 방법에 대해 구체적으로 설명하도록 한다. 아래의 설명에서 각 구성요소의 위치관계는 원칙적으로 도면을 기준으로 설명한다. 그리고 도면은 설명의 편의를 위해 발명의 구조를 단순화하거나 필요할 경우 과장하여 표시될 수 있다. 따라서 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 이 이외에도 각종 장치를 부가하거나, 변경 또는 생략하여 실시할 수 있음은 물론이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발전소 터빈용 유압 액추에이터의 검사 시스템을 도시한 개략도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 발전소 터빈용 유압 액추에이터의 검사 장치(10)는 액추에이터(100), 액추에이터의 각종 운전 정보를 감지하는 복수개의 센서(300) 및 상기 센서와 연결되는 제어부(400)를 포함하 여 구성된다.

유압 액추에이터(100)는 일측에 피스톤(150)이 승강 가능하게 설치되는 본체(110) 및 본체에 착탈 가능하게 설치되는 서보 밸브(servo valve)(120), 솔레노이드 밸브(solenoid valve)(130) 및 차단 밸브(shut-off valve)(140)를 포함하여 구성된다. 유압 액추에이터의 내부에는 FAS(fluid actuator supply) 유량 및 ETS(fluid emergency trip supply) 유량이 진행하는 복수개의 유로가 형성된다. 이러한 복수개의 유로는 본체의 일측에 형성된 진입 포트(170)로부터 서보 밸브(120), 솔레노이드 밸브(130) 및 차단 밸브(140)를 경유하여 드레인 포트(drain port)(180)까지 형성된다. 여기서, 서보 밸브(120), 솔레노이드 밸브(130) 및 차단 밸브(140)는 FAS 유량의 유로 또는 ETS 유량의 유로를 차단, 변경 또는 유량을 조절함으로써 유압 액추에이터(100)의 동작 내용을 제어한다. 이러한 유압 액추에이터의 다양한 동작 내용은 아래에서 보다 구체적으로 설명한다.

복수개의 센서는 유압 액추에이터(100)의 운전시, 유압 액추에이터(100)의 여러 위치에서 다양한 정보를 수집한다. 복수개의 센서는 특정 유로를 통과하는 유량을 통과하는 복수개의 유량 센서(331, 332, 333, 도 3 내지 도 7 참조), 특정 유로의 유압을 측정하는 복수개의 유압 센서(341, 342, 343, 344, 345, 도 3 내지 도 7참조), 서보 밸브에 입력되는 입력 전류 신호를 측정하는 센서(320), 피스톤의 승강 위치를 측정하는 변위 센서(310) 등을 포함하여, 각종 운전 정보를 측정한다.

유압 액추에이터의 본체와 각각의 밸브 사이에는 복수개의 테스트 블록이 설치될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 유압 액추에이터의 본체(110)와 서보 밸브(120) 사이에는 제1 테스트 블록(210)이 설치되고, 본체와 솔레노이드 밸브(130) 사이에는 제2 테스트 블록(220), 그리고 본체(110)와 차단 밸브(140) 사이에는 제3 테스트 블록(230)이 설치된다. 각각의 테스트 블록은 본체의 유로와 각각의 밸브의 유로를 연결하는 복수개의 유로를 구비한다. 그리고 복수개의 센서 중 일부 또는 전부는 테스트 블록에 설치되어 특정 유로를 통과하는 유량 또는 유압 등의 운전 정보를 측정한다.

한편, 제어부(400)는 유압 액추에이터(100)를 검사하는 동안 유압 액추에이터(100)의 운전을 제어한다. 예를 들어, 제어부(400)는 진입 포트(170)로 유입되는 FAS 유량 및 ETS 유량을 제어하고, 서보 밸브(120)로 제공되는 입력 신호를 제어하거나, 솔레노이드 밸브(130)의 스풀을 선택적으로 여자시키는 등 유압 액추에이터(100)의 운전 내용을 제어하여 다양한 검사를 진행할 수 있다. 이때, 제어부(400)는 사용자가 직접 설정한 운전 모드에 따라 유압 액추에이터(100)를 운전하는 것도 가능하며, 또는 기 저장된 프로세스에 따라 유압 액추에이터를 운전하는 것도 가능하다.

나아가, 제어부(400)는 복수개의 센서와 유선 또는 무선으로 연결된다. 따라서, 복수개의 센서에서 측정된 유압 액추에이터(100)의 각종 운전 정보는 제어부(400)로 제공된다. 이때, 복수개의 센서로부터 제공되는 운전 정보는 운전이 진행되는 동안 연속적으로 측정되는 데이터일 수 있고, 또는 운전시 특정 시점에서 측정된 데이터일 수도 있다. 제어부(400)는 이러한 운전 정보들을 제공받아 처리할 수 있다.

그리고, 제어부(400)에서 처리된 결과는 별도의 출력부(500)를 통해 사용자에게 표시된다. 여기서, 처리된 결과는 유압 액추에이터(100) 검사 운전 진행 동안 각 센서에서 측정된 데이터를 테이블 또는 그래프 형태로 가공한 것일 수도 있고, 각각의 센서에서 측정된 데이터를 정상 범위의 데이터 값과 비교하여 각각의 구성요소들의 이상 여부를 판단한 결과일 수 있다. 출력부(500)는 처리된 결과를 인쇄물을 통해 출력하도록 구성되는 것도 가능하며, 별도의 디스플레이를 통해 영상 정보로 사용자에게 표시하도록 구성될 수도 있다.

이와 같이 본 실시예에 따른 유압 액추에이터 검사 장치(10)는 제어부(400)를 이용하여 유압 액추에이터(100)의 운전 내용을 제어하면서 검사를 진행할 수 있어, 유압 액추에이터(100)의 다양한 운전 모드에 따른 정상 동작 여부를 일괄적으로 검사하는 것이 가능하다. 그리고, 운전 중 유압 액추에이터(100)의 주요 위치에 설치되는 복수개의 센서를 이용하여 운전 정보를 측정하므로, 유압 액추에이터의 전체 구조에서 각각의 구성요소별로 불량 여부를 세부적으로 파악하는 것이 가능하다. 또한, 이러한 결과를 출력부를 통해 사용자에게 제공함으로써, 사용자가 손쉽게 유압 액추에이터의 검사 결과를 파악할 수 있다.

이하에서는 제어부의 운전 모드에 따른 유압 액추에이터의 운전 내용에 대해 보다 구체적으로 설명한다.

도 3은 유압 액추에이터의 증발 상태를 도시한 단면도이고, 도 4는 유압 액추에이터의 감발 상태를 도시한 단면도이다. 여기서, 증발 상태라 함은 터빈 밸브를 개방하여 터빈으로 공급되는 증기량을 증가시킬 수 있도록 피스톤을 상승시키는 운전 상태를 의미하고, 감발 상태라 함은 터빈 밸브를 폐쇄할 수 있도록 피스톤을 하강시키는 운전 상태를 의미한다.

우선 FAS 유량과 ETS 유량이 진입 포트(170)를 통해 유압 액추에이터 내부로 유입된다. 여기서, FAS 유량과 ETS 유량이 진행하는 경로 상에는 각각 서보 밸브(120), 솔레노이드 밸브(130) 또는 차단 밸브(140)가 위치한다. 각각의 밸브는 내부의 유로를 개폐하거나 유로의 방향을 변경시키기 위한 적어도 하나의 스풀과 탄성체를 구비한다. 이하에서는 설명의 편의상 서보 밸브(120)가 제1 스풀(121) 및 제1 탄성체(122)를 구비하고, 솔레노이드 밸브(130)가 제2 스풀(131) 및 제2 탄성체(132)를 구비하고, 차단 밸브(140)가 제3 스풀(141) 및 제3 탄성체(142)를 구비하는 것으로 명명한다.

ETS 진입포트(172)를 통해 유입된 ETS 유량은 솔레노이드 밸브(130)의 유로를 경유한다. 이때, 제2 스풀(131)은 솔레노이드 구조에 의해 여자가 이루어지면 제2 탄성체(132)를 가압하는 방향으로 좌측으로 이동하고, 여자가 이루어지지 않은 상태에서는 제2 탄성체에 의해 우측으로 밀착한다. 제2 스풀(131)의 위치는 제어부(400)의 제어에 의해 결정된다. 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 증발 상태 및 감발 상태에서는 제2 스풀(131)은 비여자 상태로 제어되어, ETS 유량의 유로를 개방하도록 위치한다. 따라서, ETS 유량은 디스크 덤프 밸브의 하측으로 유입되어, 디스크 덤프 밸브를 상승시켜 실린터 하측에 폐공간을 형성한다. 그리고, 추가적으로 유입된 ETS유량은 차단 밸브 방향으로 진행하여 제3 스풀(141)을 좌측으로 가압하여 FAS 유량의 유로를 확보한다.

한편, FAS 진입포트(171)를 통해 유입된 FAS 유량은 차단 밸브(140)로 유입된다. 차단 밸브의 제3 스풀(141)은 제3 탄성체(142)의 탄성력에도 불구하고, 전술한 바와 같이 ETS 유량에 의해 가압되어 FAS 유량이 진행하는 경로를 개방한다. 따라서, FAS 유량은 차단 밸브(140)를 경유하여 본체(110)를 거쳐 서보 밸브(120)측으로 진행한다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, FAS 유량은 본체(110)로부터 세 가지 유로를 따라 서보 밸브(120)측으로 유입된다. 세 경로 중 좌측에 형성된 유로를 따라 진행하는 FAS 유량은 제1 스풀(121)의 상측에 형성된 노즐(123)로 분사되어, 운전 모드에 따라 제1 스풀(121)의 위치를 결정한다. 그리고, 우측으로 형성된 유로를 따라 진행하는 FAS 유량은 제1 스풀(121)의 위치에 따라 선택적으로 피스톤 하측의 공간으로 유입되어 피스톤을 상승시킬 수 있다.

구체적으로, 노즐(123)은 제1 스풀의 양측으로 FAS 유량을 공급한다. 이때, 노즐(123)은 방향 조절 모듈(124)에 의해 분사 방향이 제어되어 제1 스풀(121)의 양측으로 공급되는 FAS 유량의 비율을 조절할 수 있다. 이때, 방향 조절 모듈(124)은 전자석 등의 전기적인 부재를 포함하고, 서보 밸브(120)로 제공되는 입력 신호 전류의 크기에 따라 노즐의 분사 방향을 제어할 수 있다.

이때, 제1 스풀(121)의 일측에는 제1 탄성체(122)가 구비된다. 따라서, 제1 스풀(121)의 위치는 제1 탄성체(122)의 탄성력과 제1 스풀의 양 측으로 공급되는 FAS 유량에 의해 결정된다. 따라서, 제어부(400)는 서보 밸브(120)로 제공되는 입력 신호 전류를 제어함으로써, 운전모드에 따라 제1 스풀(121)의 위치를 결정할 수 있다.

도 3은 증발 상태의 제1 스풀(121)의 위치를 개시하고 있다. 이 경우, 제1 스풀(121)은 서보 밸브(120)의 우측 유로로 유입되는 FAS 유량이 피스톤 하측으로 공급될 수 있도록 위치함으로써, 피스톤(150)을 상승시킨다.

반면, 도 4는 감발 상태의 제1 스풀(121)의 위치를 개시하고 있다. 감발 상태에서 제1 스풀(121)은 서보 밸브(120)의 우측 유로로 FAS 유량이 유입되는 경로를 차단하고, 피스톤 하측의 FAS 유량이 드레인 유로를 통해 배유될 수 있도록 위치한다. 따라서, 피스톤 하측의 FAS 유량이 점차적으로 서보 밸브를 통해 배유됨으로써, 피스톤(150)이 하강한다.

따라서, 제어부(400)는 피스톤(150)을 특정 위치까지 상승시키거나 하강시키고자 하는 경우 서보 밸브(120)의 입력 신호를 제어함으로써, 제1 스풀(121)의 위치를 변경하여 피스톤(150) 하부에 FAS 유량을 공급하거나, 배출하도록 조절하는 것이 가능하다. 또한, 도면에는 도시되지 않았으나, 제어부가 피스톤의 위치를 고정시키고자 하는 경우에는 제1 스풀이 피스톤 하측으로 연결되는 유로를 서보 밸브의 우측 유로 및 드레인 유로와 차단시킬 수 있는 위치에 위치하도록 제어함으로써 정지 상태를 유지할 수 있다.

이때, 제1 테스트 블록(210)에는 제1 유량 센서(331), 제2 테스트 블록(220)에는 제2 유량 센서(332) 그리고 제3 테스트 블록(230)에는 제3 유량 센서(333)가 설치될 수 있다. 여기서, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 제1 유량 센서(331)는 서보 밸브(120)에서 누유되는 유량 및 드레인 유로를 따라 배유되는 유량을 측정하고, 제2 유량 센서(332) 및 제3 유량 센서(333)는 솔레노이드 밸브 및 차단 밸브에서 누유되는 유량을 측정할 수 있다. 따라서, 제어부(400)에서 설정한 운전 모드에 따라 각각의 스풀이 정상적인 위치에 위치하는지 여부, 또는 각각의 밸브의 내면과 스풀 사이를 통해 누유되는 유량을 측정하여 스풀 또는 밸브 단면의 마모 정도 등을 파악하는 것이 가능하다.

나아가, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 제2 테스트 블록(220)의 출력 유로에는 디스크 덤프 밸브(160)의 하측으로 제공되는 ETS 유로의 유압을 측정하는 제1 유압 센서(341)가 설치된다. 그리고, 차단 밸브(140)의 하측에는 ETS 유로의 유압을 측정하는 제2 유압 센서(342), FAS 유로의 유압을 측정하는 제3 유압 센서(343) 및 드레인 유로의 유압을 측정하는 제4 유압 센서(344)가 설치될 수 있다. 그리고, 피스톤의 하측에는 피스톤을 지지하는 유압의 크기를 측정하는 제5 유압 센서(345)가 설치될 수 있다.

이러한 복수개의 유압 센서(341, 342, 343, 344, 345)는 각각의 유로의 유압을 측정하여 유로의 이상 여부 및 각각의 운전 모드를 정상적으로 수행하고 있는지 여부 등을 파악할 수 있다. 또한, 제어부(400)는 서로 다른 위치에 설치되는 유압 센서의 측정값을 실시간으로 제공받아, 운전 내용에 따른 액추에이터 각 구성요소 간의 상대적인 동작 특성 및 운전 모드 전환시 소요되는 시간 등을 측정하는 것이 가능하다.

도 5는 비상 정지 운전시 유압 액추에이터를 도시한 단면도이다. 본 실시예에 따른 유압 액추에이터의 검사장치는 제어부의 제어를 통해 유압 액추에이터가 비상 정지 운전을 정상적으로 수행하는지 여부를 측정하는 것도 가능하다.

앞서 설명한 증발 상태 및 감발 상태와 같은 정상 운전 상태에서 유압 액추에이터의 피스톤이 정상적으로 승강하는 동안 솔레노이드 밸브의 제2 스풀은 비여자 상태를 유지한다. 따라서, ETS 유량이 진행하는 경로가 개방되어, ETS 유량은 솔레노이드 밸브(130)를 통해 디스크 덤프 밸브(160)의 하측으로 제공된다. 이로 인해, 디스크 덤프 밸브(160)가 상승하여 피스톤(150) 하측에 FAS 유량이 수용되는 폐공간을 형성한다(도 3 및 도 4 참조).

이에 비해, 도 5에 도시된 바와 같이 비상 정지 동작 수행시에는, 유압 액추에이터의 디스크 덤프 밸브(160)가 하강하여 피스톤 하측의 FAS 유량이 일제히 배유됨으로써 피스톤이 급속 하강하게 된다.

구체적으로 제어부(400)는 유압 액추에이터(100)가 비상 정지 동작을 수행할 수 있도록, 솔레노이드 밸브(130)의 제2 스풀(131)을 여자시킨다. 여자된 제2 스풀(131)은 좌측 방향으로 작용하는 전자기력에 의해 제2 탄성체(132)의 탄성력을 극복하고 도 5에 도시된 바와 같이 좌측으로 이동한다. 좌측으로 이동한 제2 스풀(131)은 ETS 유량이 솔레노이드 밸브(130)를 경유하여 진행하는 경로를 차단하여, ETS 유량이 디스크 덤프 밸브 및 차단 밸브 측으로 진행하는 것을 제한한다.

이때, 디스크 덤프 밸브(160)를 지지하던 ETS 유량이 추가적으로 공급되지 못함에 따라 디스크 덤프 밸브(160)는 하강한다. 따라서 피스톤(150)을 지지하고 있던 FAS 유량은 디스크 덤프 밸브(160)가 하강하면서 개방되는 공간을 통해 급속하게 배유되며, 피스톤(150)은 급속 하강하게 된다.

한편, 정상 동작 상태에서 차단 밸브(140)는 ETS 유량이 제3 스풀(141)을 좌측으로 가압함에 따라 FAS 유량이 상측으로 진행하는 경로를 확보한다(도 3 및 도 4 참조). 이에 비해, 비상 정지 운전 중에는 ETS 유량이 차단 밸브(140)로 공급되는 것이 제한된다. 따라서 제3 스풀(141)은 제3 탄성체(142)의 복원력에 의해 우측으로 이동하면서 FAS 유량의 진행 경로를 차단한다.

이처럼, 제어부(400)는 솔레노이드 밸브(130)의 제2 스풀(131)을 여자시킴으로써, 유압 액추에이터(100)의 ETS 유량과 FAS 유량의 진행 경로를 차단하고, 피스톤(150)을 급속 하강시키는 비상 정지 동작을 수행하도록 제어한다.

나아가, 제어부(400)는 각 센서(300)들에서 감지되는 정보를 이용하여 유압 액추에이터(100)의 비상 정지 운전이 정상적으로 진행되는지 여부 및 비상 정지 운전이 진행되는데 소요되는 시간 등을 점검할 수 있다. 또한, 비상 정지 운전이 정상적으로 이루어지지 않는 경우, 복수개의 유량 센서 및 유압 센서에서 측정된 정보를 이용하여 이상의 원인을 용이하게 파악할 수 있다.

도 6은 안전 정지 동작 상태의 유압 액추에이터를 도시한 단면도이다. 본 실시예 따른 유압 액추에이터 검사장치는 유압 액추에이터가 안전 정지 동작을 제대로 수행하는지 여부에 대해 점검할 수 있다.

앞서 설명한 비상 정지 운전은 피스톤을 지지하는 FAS 유량을 강제적으로 배유하도록 제어하여 피스톤을 급속 하강시키는 운전이다. 이에 비해, 도 6에 도시된 안전 정지 운전은 운전 종료시 자체 안전 설계에 의해 피스톤(150)이 하강하도록 설계된 유압 액추에이터(100)의 안전 특성을 점검하기 위한 운전이다. 따라서, 안전 정지 운전은 유압 액추에이터(100)를 제어할 수 없는 환경을 가상적으로 설정하여 유압 액추에이터(100) 운전 정지시 피스톤(150)이 안전하게 하강하는지 여부를 점검하는 방식으로 진행된다.

구체적으로, 제어부(400)는 안전 정지 동작을 시험하기 위해 서보 밸브(120)로 제공되는 입력 신호 전류를 차단하여 가상의 제어 불능 환경을 조성한다. 이때, 서보 밸브(120)로 제공되는 입력 신호 전류가 차단되면, 제1 스풀(121)은 더 이상 노즐에서 분사되는 유량에 의해 위치가 제어되지 않고, 제1 탄성체(122)의 복원력에 의해 위치가 결정된다. 따라서, 도 6에 도시된 바와 같이 제1 스풀(121)은 도 6을 기준으로 우측 방향으로 밀착하게 된다.

이러한 제1 스풀(121)의 위치는 서보 밸브(120)로부터 피스톤(150) 하측으로 형성된 FAS 유량의 유로가 드레인 유로 방향으로 개방되게 한다. 따라서, 피스톤(150)을 지지하고 있던 FAS 유량은 서보 밸브를 통해 드레인 유로로 배유되고, 피스톤(150)이 점차적으로 하강하여 정지하게 된다.

이처럼, 제어부(400)는 서보 밸브(120)에 제공되는 입력 신호 전류를 차단함으로써 제어 불능의 환경을 조성함으로서, 유압 액추에이터(100)가 자체 안전 설계에 의해 피스톤(150)을 지지하고 있던 FAS 유량을 외부로 배유시켜 피스톤(150)을 하강시키는 안전 정지 동작을 수행하도록 제어한다.

나아가, 제어부(400)는 각 센서(300)들에서 감지되는 정보를 이용하여 유압 액추에이터(100)의 안전 정지 운전이 정상적으로 진행되는지 여부 및 안전 정지 운전이 진행되는데 소요되는 시간 등을 점검할 수 있다. 또한, 안전 정지 운전이 정상적으로 이루어지지 않은 경우, 복수개의 유량 센서 및 유압 센서에서 측정된 정보를 이용하여 이상의 원인을 용이하게 파악할 수 있다.

이하에서는 도 7 및 도 8을 참조하여 전술한 발전소 터빈용 유압 액추에이터의 검사장치를 이용한 검사 방법의 일 실시예에 대해 구체적으로 설명하도록 한다.

도 7은 본 발명의 발전소 유압 액추에이터 검사장치를 이용한 검사 방법을 도시한 순서도이다.

우선, 제어부(400)로부터 유압 액추에이터의 운전 내용을 설정한다(C10). 이는 사용자가 유압 액추에이터의 운전 내용을 직접 설정하는 것도 가능하며, 이미 저장되어 있는 점검 프로세스로 운전 내용을 설정하여 진행하는 것도 가능하다.

한편, 제어부(400)는 FAS 유량과 ETS 유량이 진입 포트로 유입되도록 제어한다. 그리고, 서보 밸브(120)의 입력 신호 전류 및 솔레노이드 밸브(130)의 제2 스풀(131)의 위치 등을 제어하여 설정된 운전 내용에 따라 유압 액추에이터를 구동한다(A10).

일단, 제어부(400)에 의한 운전 내용은 피스톤(150)이 하강한 상태인 초기 위치에서, 피스톤(150)을 최대한 상승시키도록 운전할 수 있다. 그리고, 피스톤(150)이 최대한 상승된 상태에서 소정 시간 대기한 후, 피스톤(150)을 초기 위치로 복귀시킬 수 있다(A20).

본 단계에서 제어부(400)는 솔레노이드 밸브(130)의 제2 스풀(131)을 비여자 상태로 유지한다. 그리고, 서보 밸브(120)에 입력 신호 전류를 제어하여 FAS 유량이 최대한 피스톤 하부로 공급되도록 제1 스풀(121)을 위치시킨다. 그리고, 피스톤이 최대로 개방되면 제1 스풀(121)을 이동시켜 피스톤 하부로 연결되는 FAS 유량의 유로를 소정시간 동안 차단시킨 후, 다시 제1 스풀(121)을 이동시켜 피스톤 하부의 FAS 유량을 드레인 유로로 배유시킨다.

본 실시예에서는 전술한 피스톤을 초기 위치로부터 최대한 상승시킨 후 복귀하는 동작을 2회에 걸쳐서 진행하도록 제어할 수 있다.

그리고, 제어부(400)는 유압 액추에이터의 피스톤이 제1 위치, 제2 위치, 제3 위치 등으로 단계적으로 상승시킨 후, 다시 제3 위치, 제2 위치 및 제1 위치로 단계적으로 하강하도록 운전을 제어할 수 있다(A30).

이때, 피스톤(150)을 단계적으로 상승시킨 후 단계적으로 하강시키는 동작은 전술한 바와 같이 제2 스풀(131)을 비여자 상태로 유지한 상태에서, 서보 모터의 입력 신호 전류를 제어하여 제1 스풀(121)의 위치를 단계적으로 이동시킴으로써 제어할 수 있다.

본 실시예에서는 유압 액추에이터(100)의 피스톤(150)이 초기 위치로부터 최대 상승위치 대비 20%의 위치, 40%의 위치, 60%의 위치, 80%의 위치 및 최대 상승 위치로 순차적으로 상승한 후, 다시 80%의 위치, 60%의 위치, 40%의 위치 및 20%의 위치를 거쳐 초기위치로 단계적으로 하강하도록 운전을 제어할 수 있다.

이후, 제어부는 비상 정지 운전을 수행할 수 있다. 이때, 제어부(400)는 정상 운전 상황을 설정하기 위해 솔레노이드 밸브(130)의 제2 스풀(131)을 비여자 상태로 유지한 상태에서 서보 밸브(120)의 입력 신호 전류를 제어하여 피스톤(150)이 대략 50% 상승시킨 상태를 유지시킬 수 있다. 그리고, 비상 상황을 가정하여 솔레노이드 밸브(130)의 제2 스풀(131)을 여자 상태로 전환시킨다. 이로 인해, ETS 유량의 유로가 차단되면서 디스크 덤프 밸브(160)가 하강하고, 피스톤(150)의 높이를 유지하고 있던 FAS 유량이 배유되면서 피스톤(150)이 긴급 하강하여 비상 정지 운전을 수행한다(A40).

이러한 비상 정지 운전이 종료되면, 제어부(400)는 다시 솔레노이드 밸브(130)의 제2 스풀(131)을 비여자 상태로 전환시키고, ETS 유량과 FAS 유량을 공급한다. 그리고, 다시 한번 정상 운전 상태에서 피스톤을 단계적으로 상승시킨 후, 단계적으로 하강시키는 단계를 수행할 수 있다(A50).

본 단계에서는 피스톤(150)의 초기 위치에서 최대 상승 위치 대비 30%의 위치, 70%의 위치 및 100%의 위치로 순차적으로 상승시킨 후, 다시 70%의 위치, 30% 위치 및 초기 위치로 순차적으로 하강시킬 수 있다.

이후, 제어부(400)는 안전 정지 운전을 수행할 수 있다(S60). 이때, 제어부(400)는 정상 운전 상황을 설정하기 위해 솔레노이드 밸브(130)의 제2 스풀(131)을 여자 상태로 유지한 상태에서 서보 밸브(120)의 입력 신호 전류를 제어하여 피스톤을 50% 상승시킨 상태를 유지시킬 수 있다. 그리고 유압 액추에이터가 제어되지 않는 상황을 가정하여 서보 모터로 전달되는 입력 신호 전류를 차단한다. 이로 인해, 서보 밸브(120)의 제1 스풀(121)이 제1 탄성체(122)의 탄성에 의해 기계적으로 이동하고 피스톤의 하부로 연결되는 FAS 유량의 유로와 드레인 유로가 개방된다. 따라서, 피스톤의 하측에서 유압을 제공하고 있던 FAS 유량은 제1 스풀(121)의 하측을 통해 외부로 배유되고, 이로 인해 피스톤(150)이 급속 하강하여 비상 정지 운전을 수행한다.

본 실시예에 따른 제어부(400)는 유압 액추에이터(100)가 이상에서 설명한 단계에 따라 운전을 진행하도록 진행한다. 다만, 본원 발명이 전술한 단계에 한정되는 것은 아니며, 이 이외에도 사용자의 필요에 따라 운전 내용을 다양하게 변경하여 실시할 수 있음은 물론이다.

한편, 유압 액추에이터가 위와 같이 운전을 수행하는 동안, 복수개의 센서(300)는 지속적으로 유압 액추에이터의 각종 운전 정보를 측정한다(B10). 복수개의 센서는 각각의 테스트 블록에 설치된 유량 센서, 차단 밸브의 각각의 유로에 형성되는 복수개의 유압 센서, 피스톤의 승강 위치를 감지하는 변위 센서 및 서보 모터에 제공되는 입력 신호 전류를 측정하는 센서 등을 포함할 수 있다. 이와 같은 복수개의 센서는 유압 액추에이터가 운전을 수행하는 동안 각각의 위치에서 해당 정보를 실시간으로 측정하고, 측정값을 제어부(400)로 전송할 수 있다(B10).

그리고 제어부(400)는 복수개의 센서로부터 제공되는 운전 정보를 처리하는 단계를 수행한다. 여기서 제어부(400)는 복수개의 센서로부터 제공되는 운전 정보를 편리하게 해석할 수 있도록 테이블 또는 그래프 형태로 처리하는 것도 가능하고, 각 데이터의 정상 범위와 비교하여 이상 여부를 직접 판단하도록 처리하는 것도 가능하다(C20).

그리고 제어부(400)에서 처리된 결과는 출력부(500)로 전송되어 사용자가 표시하는 단계를 진행한다. 본 단계는 출력부의 화면을 통해 사용자에게 처리 결과물을 제공하거나 출력된 인쇄물로써 제공되는 것도 가능하다. 본 실시예에서는 출력부가 영상 디스플레이 장치 및 인쇄 장치를 둘 다 구비하여 화면으로 처리 결과를 표시하고, 인쇄 장치를 통해 출력된 인쇄물로서 처리 결과를 인쇄할 수 있다(D10).

도 8는 도 7의 검사 방법을 통해 측정된 결과를 도시한 그래프이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 검사 방법에 의할 경우 유압 액추에이터를 이용하여 사용할 수 있는 주요 운전 내용에 대한 점검이 가능하다. 특히, 유압 액추에이터의 각각의 구성요소에서의 유량, 유압, 유입 전류 크기, 피스톤의 위치 등 다양한 정보를 점검 운전이 진행되는 시간대 별로 파악하는 것이 가능하다. 따라서, 유압 액추에이터의 정상 여부 및 이상 발생시 이상 발생 위치 및 이상 내용을 용이하게 분석할 수 있다.

특히, 도 8에 도시된 바와 같이 점검 시간 별로 각각의 센서에서 측정된 값을 일괄적으로 하나의 시간축 상에 연속적으로 도식화시켜 출력하는 경우, 그래프의 개략적인 형상을 통해 유압 액추에이터(100)의 상태를 직관적으로 분석하는 것이 가능할 뿐 아니라 각각의 구성요소간의 상관 관계를 통해 이상 내용 및 이상 위치를 파악하는 것이 용이하다.

따라서, 이러한 검사 방법은 유압 액추에이터의 이상 위치 및 이상 내용을 구체적으로 사용자에게 제공하는 것이 가능하며, 사용자가 출력되는 결과물을 통해 용이하게 점검 결과를 파악하는 것이 가능하다.

다만, 전술한 실시예들은 본 발명을 설명하기 위한 예시로서, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양하게 변형하여 본 발명을 실시하는 것이 가능할 것이므로, 본 발명의 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

100 : 유압 액추에이터 120 : 서보 밸브
130 : 솔레노이드 밸브 140 : 차단 밸브
150 : 피스톤 300 : 복수개의 센서
400 : 제어부 500 : 출력부

Claims (14)

1. 피스톤이 승강 가능하게 설치되는 본체와 상기 본체에 설치되는 서보 밸브, 솔레노이드 밸브 및 차단 밸브를 구비하고, 상기 서보 밸브는 제공되는 입력 신호에 따라 내부 유로를 변경하여 상기 피스톤의 하측으로 제공되는 유량을 선택적으로 변경하는 유압 액추에이터;
   상기 본체 및 상기 서보 밸브, 상기 솔레노이드 밸브, 상기 차단 밸브를 각각 통과하는 유로의 유량 정보, 압력 정보 및 상기 피스톤의 승강 정보를 포함하는 상기 유압 액추에이터의 운전 정보를 감지하는 복수개의 센서;
   상기 서보 밸브에 제공되는 입력 신호를 선택적으로 차단하고, 상기 복수개의 센서로부터 감지되는 상기 운전 정보를 제공받아 처리하는 제어부; 및
   상기 제어부에서 상기 운전 정보를 처리한 결과를 사용자에게 출력하는 출력부를 포함하고,
   상기 유압 액추에이터의 본체와 상기 서보 밸브 사이에는 제1 테스트 블록이 설치되고, 상기 본체와 상기 솔레노이드 밸브 사이에는 제2 테스트 블록이 설치되고, 상기 본체와 상기 차단 밸브 사이에는 제3 테스트 블록이 설치되어, 상기 복수개의 센서 중 일부 또는 전부가 상기 제1 테스트 블록, 상기 제2 테스트 블록 및 상기 제3 테스트 블록에 설치되며,
   상기 출력부는 상기 복수개의 밸브를 통과하는 유체의 유량 정보, 상기 유체의 압력 정보 및 상기 피스톤의 승강 정보를 하나의 시간축 상에 일괄적으로 표시하는 것을 특징으로 하는 유압 액추에이터 검사장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 복수개의 센서는 상기 서보 밸브로 전달되는 입력 신호를 감지하는 입력 센서를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 입력 신호가 상기 서보 밸브로 전달되는 것을 선택적으로 차단 할 수 있도록 형성되는 것을 특징으로 하는 발전소 터빈용 유압 액추에이터 검사 장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 솔레노이드 밸브는 선택적으로 여자(勵磁)되어 위치가 변경되는 스풀을 포함하고, 상기 스풀의 위치는 상기 제어부에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 발전소 터빈용 유압 액추에이터 검사 장치. .
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