KR101282600B1

KR101282600B1 - 원자력발전소의 안전밸브 밸브성능 시험장치용 제어밸브 개폐장치

Info

Publication number: KR101282600B1
Application number: KR1020120148396A
Authority: KR
Inventors: 김병덕
Original assignee: 한국기계연구원
Priority date: 2012-12-18
Filing date: 2012-12-18
Publication date: 2013-07-12

Abstract

본 발명의 일 측면에 따르면, 원자력발전소의 안전밸브의 밸브성능을 시험하기 위해 고온,고압의 증기를 공급하도록 설치되는 밸브와 상기 밸브를 작동시키기 위해 설치되는 밸브작동기로 구성되는 밸브부; 상기 밸브부의 밸브작동기에 급속으로 공압을 제공하여 밸브의 초기 개폐동작을 빠른 시간 내에 행하도록 설치되는 고속밸브개폐제어부; 및 상기 고속밸브개폐제어부에 의해 개폐된 밸브의 동작을 유지하도록 상기 밸브부의 밸브작동기에 공압을 제공하여 밸브의 개폐동작을 유지하도록 설치되는 제어부;를 포함하는 원자력발전소의 안전밸브 밸브성능 시험장치용 제어밸브 개폐장치가 제공된다.

Description

원자력발전소의 안전밸브 밸브성능 시험장치용 제어밸브 개폐장치{Opening and closing device of modulating valve for testing relief valve of nuclear power plant}

본 발명은 원자력발전소에 사용되는 밸브를 시험하기 위한 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 원자력발전소에 사용되는 안전밸브의 성능을 시험하기 위해 사용되는 제어밸브 개폐장치에 관한 것이다.

일반적으로 안전밸브(Relief Valve)는 입구측 정압에 의해 자동으로 작동하는 압력방출장치이며 순간적으로 개방되는 특징을 가지고 있다. 안전밸브는 일반적으로 밸브 내측에 스프링이 장착되어 있으며 이 스프링에 작용하는 힘에 의해 밸브가 개폐된다. 이러한 안전밸브는 유체를 다루는 장치에서의 과압(Overpressure)을 방지하거나 일정한 압력을 유지하기 위해 사용하고 있다.

특히, 원자력발전소의 원자로냉각재계통 가압기 안전밸브는 원자로 설비의 과압을 방지하는 아주 중요한 설비이다. 따라서 이 가압기 안전밸브는 허용된 설정압력 오차범위(예를 들면 ±1%)에서 정확하게 작동하는 것을 확인하기 위해 주기적으로 시험을 실시하고 있다. 가압기 안전밸브의 시험 방법은 가동중시험(In-service Inspection) 기술기준인 미국기계학회 기술기준(ASMEOM-App. I, ASME PTC 25), 대한민국 전력산업 기술기준(KEPIC MOD, MBK) 등에 상세하게 기술되어 있다.

이러한 기술기준에 따라 가압기 안전밸브는 5년에 1회 설정압력 시험을 하며, 전체 안전밸브 중에서 최소한 20%의 밸브는 2년 이내에 설정압력 시험을 한다. 이 안전밸브의 일부분을 교체한 경우에는 떼어낸 안전밸브의 설정압력 시험을 전력 생산을 재개하기 전에 수행한다. 이러한 기술기준에 따른 시험방법에는 안전밸브가 설비에 설치된 채로 보조구동장치(Auxiliary Lift Device)를 이용한 시험(In Situ Testing), 벤치세트(Bench Set)에 안전밸브를 장착하고 시험하는 벤치시험(Bench Testing), 그리고 소외 시험설비(Off-site Test Facility)를 이용한 시험(Test Facility Testing)이 있다.

보조구동장치를 이용한 시험은 안전밸브가 설비에 설치되어 있는 상태에서 설정압력을 측정하는 방법이다. 특히 안전밸브가 설비에 용접과 같은 방법으로 설치되어 있을 경우에는 이 시험방법이 유일한 시험방법이기도 하다. 벤치세트를 이용한 벤치시험은 플랜지가 구비된 벤치세트에 안전밸브를 부착하고 상온에서 시험하는 방법이다. 이 벤치세트에는 질소, 공기 또는 물과 같은 유체의 압력 공급 장치, 압력 조정장치, 시험대상 안전밸브를 연결하는 플랜지, 이 플랜지에 연결된 압력계 등을 구비하고 있으며 어떤 경우에는 여러 가지의 기능과 자동 시험의 수행, 설정치 기록을 위한 차트 레코더 등이 연결된 여러 개의 플랜지를 가진 복잡한 장치도 있다. 소외 시험설비를 이용한 시험은 시험대상 안전밸브를 시험설비에 장착하고 안전밸브가 사용되는 설비와 동일한 유체, 온도, 압력 및 열평형 조건에서 시험을 수행하는 시험이다. 따라서 이러한 소외 시험설비를 이용한 안전밸브의 시험은 전술한 시험 방법 중 가장 정확한 시험방법이다.

한편, 상술한 바와 같은 안전밸브는 약 0.2초 내지 0.5초의 속도로 열리게 되는 바, 따라서, 상기 안전밸브를 시험하기 위해 제공되는 시험장치 내에서 상술한 바와 같은 시험방법으로 안전밸브를 시험하기 위해서는 고온, 고압의 증기를 상기 시험장치 내로 공급하는 제어밸브의 개폐속도도 상기 안전밸브의 개폐속도에 추종하도록 고속으로 행할 필요가 있다.

그러나, 현재 시험장치 내에 제공되는 제어밸브의 개폐장치는 공압식 개폐밸브를 사용하여 개폐를 행하고 있는 바, 이러한 현재 사용되고 있는 제어밸브의 개폐장치는 밸브를 개폐하는데 수초, 예를 들어, 약 5초 내지 10초의 시간이 소요되어 상술한 바와 같이, 안전밸브의 개폐속도를 추종하는 데에는 상당한 어려움이 따르는 문제가 있으며, 이로 인해 정확한 안전밸브의 성능시험이 어렵다는 문제가 있다.

따라서, 본 발명의 출원인은 상술한 바와 같은 문제를 해결하기 위해 급속으로 제어밸브의 개폐를 행할 수 있는 제어밸브 개폐장치를 발명하게 되었다.

한국등록특허 제10-0909443호

본 발명의 실시예들은 상술한 바와 같은 문제를 해소하기 위해, 빠른 속도로 제어밸브의 개폐를 가능하도록 고속밸브개폐제어기가 추가로 설치된 원자력발전소의 안전밸브 밸브성능 시험장치용 제어밸브 개폐장치를 제공하도록 한다.

상기 고속밸브개폐제어부는 상기 밸브작동기의 개폐속도를 조정하도록 설치되는 속도설정부; 상기 속도설정부에 의해 설정된 속도에 따라 상기 밸브작동기에 공기를 공급하도록 하는 속도선택부; 상기 속도선택부에 공기를 공급하도록 하는 공기공급탱크; 및 상기 속도설정부와 속도선택부 사이에 설치되어 고속밸브개폐제어부의 동작을 차단할 수 있는 스위치;를 포함하여 설치될 수 있다.

또한, 상기 고속밸브개폐제어부는 초기 밸브의 급속 개폐시 밸브작동기 내부의 피스톤이 실린더에 부딪치는 것을 방지할 수 있도록 속도선택부의 구동을 차단할 수 있도록 하는 충돌방지부를 추가로 설치하되, 상기 고속밸브개폐제어부의 충돌방지부는 상기 밸브의 움직임을 감지하는 위치지시부로부터의 정보를 전달받도록 설치되며, 상기 위치지시부의 정보에 기초하여, 스위치의 제어를 통해 상기 속도선택부의 구동을 차단하도록 할 수 있다.

또한, 상기 제어부는 상기 밸브의 움직임을 감지하는 위치지시부로부터의 정보를 전달받도록 설치되며, 상기 위치지시부의 정보에 기초하여, 밸브작동기의 움직임을 제어하도록 하는 제어기; 상기 제어기에 따른 제어지시에 의해 상기 밸브작동기에 공기를 공급하도록 설치되는 제어공기방출부; 및 상기 제어공기방출부에 공기를 공급하도록 설치되는 공기공급탱크;를 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명의 실시예들은 원자력발전소에 사용되는 안전밸브의 성능을 시험하기 위한 시험장치 내에 고온, 고압의 증기를 빠르게 공급할 수 있도록 하는 제어밸브를 제공하는 것에 의해, 상기 안전밸브의 성능시험을 보다 정확하고, 효과적으로 행할 수 있다는 기술적 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 원자력발전소의 안전밸브 밸브성능 시험장치용 제어밸브 개폐장치의 개략도를 도시한다.

이하, 도면을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 원자력발전소 안전밸브밸브성능 시험장치용 제어밸브 개폐장치를 설명한다.

안전밸브 밸브성능 시험장치는 상술한 바와 같이, 원자력발전소에 사용되는 안전밸브의 밸브성능을 시험하기 위한 장치로, 이와 같은 시험을 수행하기 위해서는 대용량의 과열 증기 및 포화 증기를 이용하여 단시간(고속)에 상기 시험장치 내로 공급하도록 하는 것이 무엇보다 중요하다. 즉, 상술한 바와 같이 안전밸브는 그 개폐에 약 0.2초 내지 0.5초가 소요된다는 점에서, 안전밸브의 성능시험을 행하기 위해 사용되는 제어밸브 역시 상기 안전밸브의 개폐속도를 추종하도록 설계될 필요가 있다.

그러나, 이미 배경기술에서 설명한 바와 같이 일반적으로, 제어밸브의 개폐를 위해 사용되는 공압을 이용한 개폐장치는 상기 제어밸브의 개폐에 약 5초 내지 10초가 소요된다는 점에서 문제가 있었다. 따라서, 본 발명은 상술한 바와 같은 문제를 해결하기 위해, 고속밸브개폐제어부를 추가로 설치하도록 한 기술을 특징으로 하는 바, 이하에서 본 발명을 도면을 참고하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.

도 1에는 본 발명에 따른 제어밸브 개폐장치(100)가 도시되어 있는 바, 상기 도면을 참고하면, 제어밸브는 밸브(120)와, 상기 밸브(120)를 구동시키는 실린더와 피스톤으로 구성되는 밸브작동기(110)를 포함하여 구성되고, 상기 제어밸브는 상기 밸브(120)의 움직임을 감지하는 위치지시부(130)로부터 정보를 전달받도록 설치되며, 상기 위치지시부(130)의 정보에 기초하여, 밸브작동기(110)의 움직임을 제어하도록 하는 제어기(140)와, 상기 제어기(140)에 따른 제어지시에 의해 상기 밸브작동기(110)에 공기를 공급하도록 설치되는 제어공기방출부(150) 및 상기 제어공기방출부(150)에 공기를 공급하도록 설치되는 공기공급탱크(160)를 포함하여 구성되어 있다. 상술한 바와 같은 구성은 종래의 제어밸브를 개폐하기 위한 종래의 구성에 해당하는 구성으로서, 본 발명은 상술한 바와 같은 구성에 추가적으로 고속밸브개폐제어부(200)를 추가로 설치하도록 한 기술을 특징으로 한다.

상기 도면에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 제어밸브 개폐장치(100)는 종래의 제어부 구성에 추가적으로 고속밸브개폐제어부(200)를 추가적으로 설계하도록 하고 있는 바, 보다 상세하게는 밸브(120)의 초기 개폐시에는 고속밸브개폐제어부(200)를 통해 보다 많은 양의 공기를 공기공급탱크(260)로부터 밸브작동기(110)로 직접적으로 공급하도록 하는 것에 의해, 보다 빠른 속도로 밸브(120)의 개폐를 행할 수 있도록 하며, 상기 고속밸브개폐제어부(200)의 동작과 동시에 또는 그 후에, 상기 종래의 제어부의 동작을 통해 추가적으로 상기 밸브동작기(110)에 공기를 공급하도록 하는 것에 의해 추가적인 밸브(120)의 개폐동작을 유지할 수 있도록 한 기술을 특징으로 한다. 상술한 바와 같이, 상기 밸브작동기(110)의 개폐를 0.2초 내지 0.5초의 빠른 속도로 개폐할 수 있도록, 상기 고속밸브개폐제어부(200)를 통해 다량의 공기를 공급하도록 하는 것이 가능하다.

상기 고속밸브개폐제어부(200)는 상기 밸브작동기(110)의 개폐속도를 조정하도록 속도설정부(210)를 설치하고, 상기 속도설정부(210)에 의해 설정된 속도에 따라 상기 공기공급탱크(260)로부터 상기 밸브작동기(110)에 직접적으로 공급되는 공기의 양을 제어하여 공기를 공급하도록 속도선택부(230)를 설계한다. 한편, 상기 속도선택부(230)는 공기를 공급하도록 하는 공기공급탱크(260)로부터 직접적으로 공기를 공급받아, 상기 밸브작동기(110)에 공급하는 공기의 양에 따라 상기 밸브작동기(110)의 속도를 고속 또는 중속으로 움직일 수 있도록 하는 바, 상기 속도선택부(230)는 일종의 밸브스위치 기능을 하도록 설계될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 속도설정부(210)와 상기 속도선택부(230)는 고속 또는 중속으로 속도를 조절할 수 있도록 설계되어 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니고, 필요에 따라 그 속도를 자유롭게 설정하는 것이 가능하다. 또한, 상기 속도설정부(210)와 속도선택부(230) 사이에는 고속밸브개폐제어부(200)의 동작을 차단할 수 있는 스위치(220)를 설계하도록 하는 것에 의해, 필요에 따라 상기 밸브작동기(110)에 공급되는 공기를 차단할 수 있도록 할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 고속밸브개폐제어부(200)를 통해 제어밸브 개폐장치(100)의 동작을 제어하는 경우, 상기 피스톤과 실린더로 구성된 밸브작동기(110)에 다량의 공기가 빠른 속도로 공급되는 경우, 피스톤이 실린더의 상부를 치게되는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 고속밸브개폐제어부(200)는 상술한 바와 같은 기술적 문제를 해결하기 위해, 그 내부에 충돌방지부(250)를 설치하도록 한다.

상기 충돌방지부(250)는 상기 고속밸브개폐제어부(200)가 초기 밸브(120)의 급속 개폐시 밸브작동기(110) 내부의 피스톤이 실린더에 부딪치는 것을 방지할 수 있도록 속도선택부(230)의 구동을 차단할 수 있도록 하는 기능을 가지며, 상기 고속밸브개폐제어부(200)의 충돌방지부(250)는 상기 밸브(120)의 움직임을 감지하는 위치지시부(130)로부터의 정보를 전달받도록 설치되며, 상기 위치지시부(130)의 정보에 기초하여, 스위치(220)의 제어를 통해 상기 속도선택부(230)의 구동을 차단하도록 하고 있다.

따라서, 상술한 바와 같은 구성을 구비하는 본 발명에 따른 제어밸브 개폐장치(100)는 밸브(120)의 초기 개폐시에는 고속밸브개폐제어부(100)를 통한 제어를 통해 빠른 속도로 밸브(120)의 개폐를 가능하도록 하며, 동시에 종래 제어부에 의한 공기제어를 통해 상기 밸브(120)의 개폐동작을 마무리하도록 함으로써, 보다 안정적이면서도 빠르게 밸브(120)의 개폐를 행할 수 있도록 하고 있다. 따라서, 본 발명에 따른 제어밸브 개폐장치(100)는 안전밸브의 개폐속도에 추종할 수 있음으로 인하여, 안전밸브의 밸브성능 시험을 보다 정확하게 행할 수 있도록 하는 기술적 장점이 있다.

이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

100 : 제어밸브 개폐장치 110 : 밸브작동기
120 : 밸브 130 : 위치지시부
140 : 제어기 150 : 제어공기방출부
160, 260 : 공기공급탱크 200 : 고속밸브개폐제어부
210 : 속도설정부 220 : 스위치
230 : 속도선택부 250 : 충돌방지부

Claims

원자력발전소의 안전밸브의 밸브성능을 시험하기 위해 고온,고압의 증기를 공급하도록 설치되는 밸브(120)와 상기 밸브(120)를 작동시키기 위해 설치되는 밸브작동기(110)로 구성되는 밸브부;
상기 밸브부의 밸브작동기(110)에 급속으로 공압을 제공하여 밸브(120)의 초기 개폐동작을 빠른 시간 내에 행하도록 설치되는 고속밸브개폐제어부(200); 및
상기 고속밸브개폐제어부(200)에 의해 개폐된 밸브(120)의 동작을 유지하도록 상기 밸브부의 밸브작동기(110)에 공압을 제공하여 밸브(120)의 개폐동작을 유지하도록 설치되는 제어부;를 포함하되,
상기 고속밸브개폐제어부(200)는 상기 밸브작동기(110)의 개폐속도를 조정하도록 설치되는 속도설정부(210);
상기 속도설정부(210)에 의해 설정된 속도에 따라 상기 밸브작동기(110)에 공기를 공급하도록 하는 속도선택부(230);
상기 속도선택부(230)에 공기를 공급하도록 하는 공기공급탱크(260); 및
상기 속도설정부(210)와 속도선택부(230) 사이에 설치되어 고속밸브개폐제어부(200)의 동작을 차단할 수 있는 스위치(220);를 포함하여 설치되며,
상기 고속밸브개폐제어부(200)는 초기 밸브(120)의 급속 개폐시 밸브작동기(110) 내부의 피스톤이 실린더에 부딪치는 것을 방지할 수 있도록 속도선택부(230)의 구동을 차단할 수 있도록 하는 충돌방지부(250)를 추가로 설치하되,
상기 고속밸브개폐제어부(200)의 충돌방지부(250)는 상기 밸브(120)의 움직임을 감지하는 위치지시부(130)로부터의 정보를 전달받도록 설치되며, 상기 위치지시부(130)의 정보에 기초하여, 스위치(220)의 제어를 통해 상기 속도선택부(230)의 구동을 차단하는, 원자력발전소의 안전밸브 밸브성능 시험장치용 제어밸브 개폐장치.
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청구항 1에 있어서,
상기 제어부는 상기 밸브(120)의 움직임을 감지하는 위치지시부(130)로부터의 정보를 전달받도록 설치되며, 상기 위치지시부(130)의 정보에 기초하여, 밸브작동기(110)의 움직임을 제어하도록 하는 제어기(140);
상기 제어기(140)에 따른 제어지시에 의해 상기 밸브작동기(110)에 공기를 공급하도록 설치되는 제어공기방출부(150); 및
상기 제어공기방출부(150)에 공기를 공급하도록 설치되는 공기공급탱크(160);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 원자력발전소의 안전밸브 밸브성능 시험장치용 제어밸브 개폐장치.