KR101306493B1

KR101306493B1 - 인양장치용 부하보상장치

Info

Publication number: KR101306493B1
Application number: KR1020070036414A
Authority: KR
Inventors: 미쉘 쥴리앙
Original assignee: 릴
Priority date: 2006-04-25
Filing date: 2007-04-13
Publication date: 2013-09-09
Also published as: CN101062748A; US7780145B2; KR20070105243A; FR2900142B1; ES2309978T3; FR2900142A1; JP2007292754A; EP1849743A1; US20070274427A1; EP1849743B1; CN101062748B; JP5165917B2; DE602007000107D1; ZA200702868B; ATE407090T1

Abstract

본 발명은 인양장치용 부하보상장치에 관한 것으로서, 이 부하보상장치는 과부하 또는 저부하을 검출하기에 적합하고 상기 장치가 작동하도록 설계된 수단을 포함하고, 이 장치는 운반물(11)을 지탱하는 로프(6) 중 하나의 단부에 부착되며 상기 로프의 길이와 비교하여 짧은 거리에 걸쳐 상기 로프의 정 또는 역 변위를 생성하고, 과부하 또는 저부하 검출 수단에 연결되는 무한 가변-속도 변속기에 연결되는 브러시리스 전기 모터(21)에 의해 작동하는 액츄에이터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

인양장치용 부하보상장치{LOAD COMPENSATING DEVICE, ESPECIALLY FOR LIFTING APPLIANCE}

도 1은 종래 기술에 따른 장치의 개략도,

도 2는 본 발명에 따른 장치의 기구학적 링키지의 개략도,

도 3, 도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제 1 실시예에서의 부하보상장치의 개략도로서, 도 3a는 과부하를 갖는 부하보상장치를 도시한 도면이고, 도 3b는 저부하를 갖는 부하보상장치를 도시한 도면,

도 4, 도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제 2 실시예에서의 부하보상장치의 개략도로서, 도 4a는 과부하를 갖는 부하보상장치를 도시한 도면이고, 도 4b는 저부하를 갖는 부하보상장치를 도시한 도면,

도 5는 장해 검출 이후의 시간에 대한 함수로서 부하보상장치의 속도 및 위치 변화를 도시하는 이중 그래프이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1: 트롤리 2: 트랙

3: 롤러 4: 윈치

5: 모터 6: 로프

7: 부하보상장치 8: 공전 풀리

11: 운반물 12: 훅

13: 이동 블럭 14: 원형 풀리

본 발명은 인양(lifting)장치 및 취급(handling)장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 그러한 인양장치의 작동을 최적화하도록 의도한 소위 부하보상장치라 불리는 장치에 관한 것이다.

더욱 구체적으로, 본 발명은 원자로 분야에 적용되며, 특히 핵연료 집합체(nuclear fuel assemblies)를 취급하기 위해 발전소내에서 이용된다.

부하보상장치(load compensating device)의 이용은 인양 장치 및 취급 장치 분야, 특히 이동 크레인의 분야에 잘 알려져 있다. 본 명세서에서는, 인양을 확실하게 하는 하나 이상의 호이스팅 로프의 일단부는 윈치의 회전 드럼 둘레에 감겨지고, 상기 하나 이상의 호이스팅 로프의 타단부는 상기 인양장치의 인양 트롤리(lifting trolley)에 부착된다.

이러한 두 개의 단부 사이에서, 상기 하나 이상의 로프는 트롤리의 부착 지점 위에 회전가능하게 장착되는 공전(空轉)풀리(loose pulley) 둘레 및 예를 들어 파지기(gripper)에 의해 운반물이 부착되는 후크(hook)를 갖는 이동 블럭의 공전 풀리 둘레에 감겨진다.

과부하(overload) 또는 저부하(underload)가 하나 이상의 로프에 작용하는 경우, 드럼의 회전 정지를 야기하는 수단과 연관되는 로드셀이 공전 풀리와 이동 블럭 사이에 설치된다.

만약, 대상이 되는 운반물이 인양되는 동안 운반물이 장애물에 걸리면 과부하가 발생하고, 대상이 되는 운반물이 하강하는 동안 운반물이 장애물과 충돌하면 저부하가 발생한다.

원자로 분야에서, 다이어그리드(diagrid)의 레벨로 조립되는 특정 수의 핵연료 집합체로 구성되는 원자로 코어는, 코어 그리드 플레이트로 호칭되며, 원자로 용기의 하부에서 주기적으로 재배열되어야 한다.

실제로, 어느 정도의 작동 시간 후에, 원자로 코어 내의 핵연료 집합체들, 일반적으로 실질적으로 코어의 중앙 영역에 배치되는 가장 오래되고 최대로 조사된 핵연료 집합체들은 원자로 코어의 중앙 영역으로부터 제거되고, 주변 핵연료 집합체들이 원자로 코어의 중앙 영역을 향해 점진적으로 이동하게 된다. 따라서, 새로운 핵연료 집합체들이 원자로의 주변 영역에 배치된다.

대상이 되는 핵연료 집합체들이 새로운 것일 때는, 핵연료 집합체들은 직선형이므로, 코어 플레이트 내에서 이들을 취급하거나 또는 배치하는데 있어서 특별한 어려움은 없다.

반면에, 핵연료 집합체들이 어느 정도의 시간 동안 조사된 후에, 상기 핵연료 집합체들은, 특히 "바나나-잉(banana-ing)"이라 불리는 비틀림 및 보우잉(bowing)과 같은, 다양한 유형의 변형을 나타내는 것으로 확인되고, 조사의 지속시간 또는 정도가 증가함에 따라 상기와 같은 변형은 급격하게 증가하는 경향을 보이며, 그로 인해 원자로 코어 내에 핵연료 집합체들을 배치하거나 원자로 코어로부터 핵연료 집합체들을 제거할 때 어려움을 증가시키는 원인이 된다.

핵연료 집합체들은 하나 또는 몇몇의 작동 사이클 후에 변형되므로, 코어 플레이트를 통하여 원자로 코어의 다른 위치로 핵연료 집합체들을 재장전하는 것은, 특히 인접한 핵연료 집합체들과의 간극이 부족하기 때문에, 문제를 야기할 수 있다.

종래에, 원자로 코어는, 이동 크레인을 이용하는 경우와 같이, 원자로 캐비티 위에서 이동가능한 이른바 연료 재장전 장치(refuelling machine)를 이용하여 원자로 캐비티의 레벨보다 더 높은 레벨에서 재장전된다. 그러한 원자력 발전소의 작업자들이 직면하게 되는 주요 문제들 중 하나는, 많은 작업이 수행되어야만 하는, 원자로 코어의 재편성에 소요되는 시간이 비교적 길다는 것이다.

실제로, 원자로 코어의 재편성 또는 재배열을 위해 원자력 발전소를 몇 주 동안 정지작동을 중지시키는 것은 보기 드문 일이 아니다. 이 때문에, 전력 생산이 제한되고, 결과적으로 그러한 원자력 발전소의 수익성을 감소시키게 된다.

원자로를 장전하고 장전해제하는데 소요되는 시간의 길이는, 핵연료 집합체들의 실제 조작뿐만 아니라 코어 플레이트 상에서 핵연료 집합체들을 배치하는 작업이 본래 가지고 있는 문제(inherent part)이다. 이 때문에, 본 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 장전(loading) 또는 하역(unloading) 작업 동안 핵연료 집합체들 사이의 장해가 발생할 수 있는 위험성을 해소하거나 감소시키는, 효율적이면서 빠른 인양 및 취급 수단을 구비해야할 필요성을 용이하게 인식할 수 있을 것이다.

일반적으로, 핵연료 집합체는 다수의 실제 연료의 소결된 펠릿들의 스택을 포함하는 연료봉들(rod)로 이루어지고, 이러한 연료봉들은 핵연료 집합체의 길이를 따라 분포되는 스페이서 그리드들(spacer grids)에 의해 함께 조립된다는 것에 유의해야 한다.

인양 작업, 즉 핵연료 집합체의 제거 또는 재편성의 경우에, 인양장치 특히 하나 이상의 로프의 과부하를 발생시키는 핵연료 집합체의 걸림은, 연료 재장전 장치의 윈치의 모터의 정지를 야기하도록 즉시 검출되어야만 한다.

실제로, 그러한 과부하가 검출되지 않거나 또는 윈치의 모터를 정지시키는데 너무 긴 시간이 소요되면, 걸려있는 핵연료 집합체의 스페이서 그리드들이 손상될 가능성이 있다. 또한, 연료봉들의 해체가 매우 부적합한 분위기에서 핵연료 집합체를 회복시키지 않으면 안되는 것과 같은 전체적으로 수용할 수 없는 결과가 될 가능성과 함께, 이에 의해 불리하게 영향받게 되는 실제 핵연료 집합체의 응집(cohesion)에 대한 위험이 있다.

핵연료 집합체를 원자로 코어내에 배치할 때, 상기와 같은 상황이 발생할 개연성이 있어서, 과부하가 저부하로 되어 하나 이상의 로프의 인장력이 감소하는 사실과는 별개로, 핵연료 집합체를 수직으로 위치시키는 것을 불가능하게 만들 수 있다.

이러한 결점들을 극복하기 위해, 연료 재장전 장치의 트롤리의 레벨에서 그 자체를 위치결정할 목적의 부하보상장치가, 예를 들어 EP-A-0 292 413호의 문헌에 제안된 바 있다.

그러한 부하보상장치는 본질적으로,

- 트롤리에 부착되고, 두 개의 단부 멈춤장치를 포함하는 고정식 전기자(armature);

- 상기 단부 멈춤장치 사이의 상기 전기자 내에서 슬라이딩하기에 적합하게 되는 슬라이딩 블록;

- 상기 슬라이딩 블록과 협동하기에 적합하게 되는 수단을 갖도록 제공되는 외부 벨 요소;

- 상기 슬라이딩 블록과, 상기 전기자, 특히 상기 단부 멈춤장치들 중 하나와의 사이에 배치되는 과부하 잭;

- 상기 슬라이딩 블록과 상기 외부 벨 요소의 사이에 내장되는 저부하 잭; 및

- 핵연료 집합체를 배치할 때, 핵연료 집합체에 작용하는 힘을 제한하는 것을 가능하게 하는 한정된 중량으로 이루어지는 수동 카운터웨이트 장치(passive counterweight system)를 포함한다.

인양장치의 하나 이상의 로프의 단부는 외부 벨 요소에 직접 또는 간접적으로 부착된다.

또한, 잭들(jacks)을 위한 피변조 전자공압식 공급 회로(modulated electro-pneumatic supply circuit)가 제공되어, 검출되는 부하력의 변경에 따라 작용한다. 이러한 변경은, 설정되고 예정된 임계값에 의존하여, 압력이 각각 별개의 값에 따라 상기 저부하 잭 및/또는 과부하 잭에 작용하게 되도록 야기하는, 로드셀에 의해 검출된다.

그에 의해 개별적인 잭에서의 압력의 제어가 연속적으로 제어되는, 이 장치의 최적화는 FR-A-2 753 188호의 문헌에 제안된 바 있다.

비록 이러한 부하보상장치가 만족할만하게 작동될지라도, 원자력 발전소의 운전을 합리화하기 위하여 진행중인 연구는, 원자로 코어 운전중지 지속시간 및 추천 지속시간을 감소시키는 것 및 이를 달성하기 위해 운반물의 인양 속도를 증가시키는 것을 목표로 하고 있다. 전형적으로, 요구되는 운반물 인양 속도는, 전술한 부하보상장치의 개발 과정에서 개시된 구속조건과 비교하여 상당히 증가되었다.

또한, 실제의 운반물은 변경되며, 더군다나 하나 이상의 로프의 단부에 위치된 장전 파지기(loading gripper) 상에 별개로 장착되는 도구들에 따라 가변식 질량과 함께 상승된다.

이와 같은 공압식으로-작동되는 부하보상장치들은, 이용되는 환경의 동적 특성에서의 일정한 변화의 이용에는 적합하지 않으며, 취급되는 운반물에 의존하는 다양한 임계값을 고려할 수 없다는 것이, 경험상 명백하다.

따라서, 본 발명의 목적은 이러한 결점들을 극복하고, 종래 기술에서 초기에 상정된 운반물 인양 속도 및 질량을 증가시킬 수 있도록 하며, 결과적으로 운전 및 안전 조건을 최적화하는 한편 부하보상장치의 작동을 개시시키기 위한 다양한 임계값을 특정할 수 있는 부하보상장치를 제안하는 것이다.

본 발명은 부하보상장치에 관한 것으로, 특히 과부하 또는 저부하를 검출하기에 적합하고 상기 부하보상장치의 작동을 야기하도록 설계되는 수단을 포함하는 인양장치용 부하보상장치에 관한 것이다.

이 부하보상장치는 하나 이상의 로프의 길이와 비교하여 짧은 거리에 걸쳐 상기 로프의 정 또는 역 변위를 생성할 수 있는 운반물을 지탱하는 하나 이상의 로프의 일단부에 부착되는 액츄에이터를 포함하며, 과부하 또는 저부하를 검출하는 수단에 연결되는 브러시리스 전기모터를 사용하여 작동한다.

다시 말해서, 본 발명은 주로, 특히 원자력 발전소의 작업자에 의해 부과되는 운반물 인양 속도로 인하여 부적합하게 되는 공압식 수단의 사용을 더 이상 포함하지 않으며, 짧은 반응시간 및 상당한 가속 능력을 제공하는 이점을 갖는 전기 액츄에이터에 의해 종래의 공압식 수단을 대체하는 것을 포함한다.

이를 달성하기 위해, 전기식 선형 액츄에이터는, 브러시리스 모터, 감속기어 및 웜을 포함하며, 특히 볼 베어링 또는 롤러 베어링을 구비한다.

본 발명의 제1 실시예에 따르면, 이 선형 액츄에이터는 그러한 브러시리스 모터에 의해 작동되는 전기식 볼 스크류 잭을 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에서, 선형 액츄에이터는 토크 모터 유형의 회전요소로 구성되며, 또한 상기 모터는 브러시리스 모터 유형이고 바람직한 병진 운동을 얻기 위해 감속기어 및 커넥팅 로드와 연관된다.

본 발명이 구현되는 방법 및 그 방법에 의해 얻어지는 장점들은, 첨부하는 도면을 참조하여, 하기에서 단지 예시로서 제시되는 실시예들의 설명에 의해 더욱 용이하게 이해될 수 있을 것이다.

후술되는 설명은 특히 원자로에 적용되는 것이다. 그럼에도 불구하고, 어떤 인양장치 또는 취급장치와도 함께 사용될 수 있는 본 발명에서의 부하보상장치의 적용은 원자로 분야에 한정되는 것은 결코 아니며, 다른 응용 분야에도 적용이 가능하다는 것이 명백히 이해되어야만 할 것이다.

도 1은 원자력 발전소의 원자로 내에 핵연료 집합체를 장전하기 위한 연료 재장전 장치의 트롤리(1)를 도시한다. 이 트롤리(1)는 롤러(3)에 의해 트랙(2) 위에서 이동한다. 이 경우에, 이 트롤리는 모터(5)에 의해 구동되는 윈치(4), 윈치 둘레에 감겨지는 하나 이상의 로프(6)로 구성되는 인양장치를 포함한다. 또한, 로프(6)의 타단부는 트롤리(1)에 연결되는 부하보상장치(7)에 부착된다.

이 경우에, 로프(6)는 트롤리(1)에 연결되는 암에 회전가능하게 장착되는 공전 풀리(8) 둘레에 감긴다.

이 로프는 동력계 변형 게이지(dynamometer strain gauge) 유형의 로드셀(10)과 협력하고 중량 지시기에 연결되며, 중량에 관련된 정보가 연료 재장전 장치를 제어하는 프로그램가능한 로직 컨트롤러(programmable logic controller)(도시하지 않음)로 전달된다.

운반물(11), 이 경우에는 핵연료 집합체는, 하나 이상의 로프(6)가 윈치(4)의 드럼 둘레에 감겨지기 전에 풀리(14) 둘레에 감겨지는 상태로, 이동 블럭(13)의 후크(hook)(12)에 고정된다.

도 2는 사용되는 연쇄 링크 구조(kinematic linkage)를 더욱 상세히 도시한다.

이와 같이, 종래 기술을 도시하는 도 1에 관련하여 설명되는 다양한 구성요소 이외에, 실제로는, 하나 이상의 로프(6)가 그 둘레에 감기게 되는 드럼을 확실하게 회전시키는 모터(5)가 감속 기어(16)에 연결되는 커플러(15)를 통하여 드럼에 결합된다.

또한, 이 윈치는, 예를 들어, 모터(5)의 모터축에 직접 작용하는 작동 브레이크(17), 모터(5)의 모터축에 작용하는 보조 브레이크(18) 및 드럼에 직접 작용하는 안전 브레이킹 장치(19)로 구성되는 3 개의 브레이킹 장치를 포함한다.

본 발명에 따르면, 부하보상장치는 브러시리스 전기 모터에 의해 작동되는 선형 액츄에이터로 구성된다.

따라서, 도 3에 도시된 제 1 실시예에서, 이 부하보상장치는 전기 잭(20), 및 기계식 조인트에 의해 로프(들)에 부착되는 볼 스크류 스핀들(도시하지 않음)을 작동시키는 브러시리스 모터(21)를 포함한다.

평형 위치와 비교되는 부하보상장치의 이동은 도 3에 도시된 예에서는 각각 플러스 또는 마이너스 50 mm 이며, 이는 과부하(도 3a) 또는 저부하(도 3b)로 인하여 작동되는지에 의존한다. 다시 말해서, 부하보상장치의 전체 이동은 도시된 예에서는 100 mm 이다.

도 3에 도시된 동일한 실시예에서 알 수 있는 바와 같이, 하나 이상의 로프(6)는, 도 2에 도시된 부하 평형 장치(22)에 의해 직접적 또는 간접적으로 부하보상장치의 자유 단부에 부착된다.

브러시리스 모터는 장해 검출수단에 연결된다. 보다 상세하게는, 실제의 모터는 장해 검출수단으로부터 제어 신호를 수신하는 무한 가변 속도 변속기에 의해 제어된다. 이 장해 검출수단은 종래 기술에 관련하여 언급된 유형의 로드셀 또는 중량 및 특히 로프의 인장력을 측정하기 위한 어떤 유형의 로드셀로 구성된다. 또한, 이 장해 검출수단은 인장력, 압축력 또는 다른 힘을 측정하기 위한 센서로 구성될 수도 있다.

또한, 인장력이 소정의 임계값(이하에서 더욱 상세하게 한정됨)을 초과하거나 또는 소정의 임계값보다 낮게 검출될 때, 이 검출과 동시에 드럼(4)을 정지시키고, 본 발명에 따른 부하보상장치(20, 21)를 작동시키도록, 이 장해 검출수단은 드럼(4)을 확실히 회전시키는 모터(5)에도 연결되어 있는 것은 명백하다. 결과적으로, 부하보상장치의 브러시리스 모터의 무한 가변 속도 변속기 자체는 제어 모니터링 장치에 연결되어 있다.

제1 실시예에서는, 전기식 잭으로서, 예를 들어 프로메스(PROMESS)사에 의해 시판되는 유형의 전기식 서보 프레스를 이용할 수 있다. 이 전기식 서보 프레스는 일체형 힘 센서를 구비할 수도 있으며, 이에 따라 로프와 연관되는 로드셀에 이 센서를 추가함으로써 여분의 검출을 획득할 수 있게 된다.

도 4, 도 4a 및 도 4b에 도시된 본 발명의 다른 실시예에서, 본 발명의 원리는 제1 실시예와 동일하며, 즉, 브러시리스 모터를 이용하여, 차례로 커넥팅 로드(25)를 회전시키고 이 커넥팅 로드의 자유 단부가 바(bar)(26)와 협동하도록 하는 감속 기어(24)를 작동시키는 토크 모터(23)로 구성되어 있다. 하나 이상의 로프(6)가, 확실히 부하보상기능을 발휘시키기 위하여, 커넥팅 로드의 회전 운동을 병진 운동으로 전환시키도록 상기 바(26)의 자유 단부에 결합된다.

또한, 본 발명에 따른 부하보상장치는 브러시리스 모터에 직접적으로 작용하는 이중 안전(failsafe) 모터 브레이크 유형의 안전 장치를 구비할 수 있다.

이러한 브러시리스 모터에 대한 매개변수는 무한 가변-속도 변속기에 의해 할당될 수 있다. 이렇게 함으로써, 검출에 관한, 결과적으로 본 발명에 따른 부하보상장치의 작동에 관한 특정 수의 임계값을 한정할 수 있다.

원자로용 인양 기계장치의 분야에 더욱 특유한 응용에서, 부하보상장치는 3개의 다른 기능을 갖는다.

첫째 기능은, 브러시리스 모터의 이용에 의해 가능하게 되는 카운터웨이트 기능(counterweight function)이다. 이 기능은, 핵연료 집합체 근방의 하나 이상의 로프(6)의 단부에 위치하게 되는 파지기를 이동시킬 때, 또는 코어 플레이트 상에 핵연료 집합체를 배치할 때, 핵연료 집합체의 팁(tip)에 가해지는 힘을 최대 부하로 제한하도록 사용되며, 이에 의해 상기 핵연료 집합체에 대한 손상을 방지할 수 있다.

또한, 핵연료 집합체의 상부와 하부 사이의 상호작용과 방해에 의해 야기되는 힘들을 다시 한번 제한하기 위해, 부하보상장치는 핵연료 집합체가 원자로 코어 내의 소정위치에 있을 때 핵연료 집합체의 상단부가 위치하게 되는 위치에 인접한 영역, 즉 상부 영역, 및 핵연료 집합체가 코어 플레이트의 높이에 통상적으로 위치하게 되는 위치의 하부 영역과 동등한 접근 영역에서 부하보상 기능을 갖는다.

마지막으로, 부하보상장치는 다양한 핵연료 집합체의 스페이서 그리드 사이의 상호작용에 의해 야기되는 힘들을 제한하기 위해 전술한 2 개의 영역을 분리시키는 중간 영역에서 부하보상 기능을 갖는다.

부하보상장치의 브러시리스 모터의 무한 가변-속도 변속기를 작동시키기 위해 다양한 프로그램을 이용함으로써, 본 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 다른 인양 순서의 높이에 관하여 상기 부하보상장치의 작동을 개시시키기 위한 다른 임계값들을 변경시킬 수 있다.

따라서, 원칙적으로 로프들 및 핵연료 집합체의 상향 이동 도중에 과부하가 검출될 때, 부하보상장치는 핵연료 집합체가 정지되어 있을 때 드럼(4)에 감겨지는 로프의 길이와 동등한 변위를 야기할 것이다. 다시 말해서, 부하보상장치는 로프를 풀 것이다.

유사하게, 저부하의 경우에는, 특히 핵연료 집합체의 하향 이동 도중에, 부하보상장치는 핵연료 집합체가 정지되어 있을 때 윈치에 의해 풀리는 로프의 길이로 감을 것이다.

두 가지 유형의 제어가 그 결과 달성을 위해 이용된다. 첫째로 힘 조절을 달성하기 위해 이용된다.

부하보상장치는, 상향 및 하향 이동 어느 경우에도, 운반물(이 경우에는 핵연료 집합체)에 작용하는 힘을 제어하도록 설계된다.

실제로, 힘 및 그에 따른 로프의 부하 또는 인장력이 정밀한 작동범위(envelope) 내에 유지되는 한, 부하보상장치는 그의 평형 위치에서 유지되고 그 상황을 계속해서 모니터링한다.

힘이 작동범위를 초과하자마자, 즉 장해(과부하 또는 저부하)가 검출되는 경우, 힘 조절이 실행된다. 결과적으로, 장해가 검출되자마자, 인양 또는 하향 이동을 정지시키기 위한 명령이 윈치로 전달된다. 윈치가 하방으로 무-부하 상태로 이동하는 경우, 즉 운반물이 없는 경우에, 방금 핵연료 집합체 근방으로 인양 부속품(마스트, 파지기 및 만약 적용가능하다면 특수 도구)을 이동시켰기 때문에, 단지 카운터웨이트 기능만이 작동가능하게 된다.

이러한 구성에서, 부하보상장치에 의해 감지되는 힘은 인양 부속품들의 중량의 절반으로 한정된 소정의 설정치와 동등하다.

이 힘은 인양 부속품들 및 취급 부속품들의 수가 일정하지 않기 때문에 변화한다. 핵연료 집합체의 특성 또는 본질 이외에 지지되는 도구들의 수에 따라 다른 임계값을 취할 수 있다. 실제로, 핵연료 집합체는 동일한 제조자에 의해 모두 제조되지 않으므로, 그의 질량이 일정하지 않다는 것을 알아야할 것이다.

이러한 임계값들은, 브러시리스 모터의 제어 장치에 매개변수를 도입함으로써, 필요에 따라 재설정된다. 따라서, 모든 유형의 운반물 형태에 대한 상응하는 제어 프로그램이 있다. 이러한 프로그램들은 부하보상장치의 무한 가변-속도 변속기와 연관되는 메모리에 저장되고, 관련 운반물 형태를 알고 있는 연료 재장전 장치의 프로그램가능한 로직 컨트롤러에 의해 구동된다.

핵연료 집합체와 함께 윈치가 상향 이동할 때, 접근 영역에서는, 카운터웨이트기능이 항상 실행되고, 전술한 바와 같은 힘의 관점에서 동일한 요구를 만족시킨다.

일단 장전이 완료되면, 즉 핵연료 집합체와 임의의 도구가 로프들 상에 인장력을 가하면, 상부 영역 및 접근 영역에서의 부하보상 기능이 실행된다. 이 구성에서, 부하보상장치에 의해 감지되는 힘은 핵연료 집합체의 중량의 절반 및 인양 부속품의 중량의 절반으로 한정된 설정치와 동등하다.

여기서도, 반드시 균일하지는 않은, 이용되는 연료의 유형에 따라, 힘은 몇몇 값을 취할 수 있고, 상응하는 임계값들은 부하보상장치의 브러시리스 모터와 연관되는 무한 가변-속도 변속기에 의해 설정될 수 있다.

반면에, 중간 영역에서는, 카운터웨이트 기능은 부하보상 기능에 의해 배타적으로 대체되지만, 부하보상장치를 작동시키기 위한 임계값은 전술한 설정치와 동등한 상태로 유지된다.

핵연료 집합체를 지지하는 윈치가 하향 이동하는 상황에서, 앞서 설명한 것과 비교되는 부하보상장치의 기능은 상향 이동과 비교하여 단순히 반대가 되고, 작동은 동일하다.

이어서, 위치 제어가 실행된다. 장해가 검출되지마자, 전술한 바와 같이 상향 또는 하향 이동을 정지시키기 위한 명령이 윈치로 전달되고, 하나 이상의 로프의 감김 또는 풀림을 보상하기 위한 명령이 부하보상장치로 전달된다. 이러한 유형의 제어는, 윈치의 드럼(4)의 위치 변화를 나타내고 그에 따라 감기거나 풀린 로프의 양과 직접적으로 상관관계가 있는 절대 인코더(absolute encoder)로부터 획득되는 정보를 이용하여 실행된다.

전술한 바와 같이, 드럼(4)에 의해 감기거나 또는 풀리는 로프의 양은 각각 부하보상장치에 의해 풀리거나 또는 감기게 된다.

도 5의 두 개의 그래프는 각각, 시간의 함수로서 부하보상속도의 변화를 도시하며, 시간의 함수로서 풀린 로프의 길이를 도시한다.

첫 번째 그래프에서, 장해가 검출될 때, 윈치의 드럼의 유효 제동 시간에 도달될 때까지, 부하보상장치의 일부인 액츄에이터는 변위(제 2 그래프 참조)를 야기하도록 하기 위해 즉각적인 가속을 받게 된다.

이 부하보상장치는 PC 또는 임의의 다른 동등한 시스템을 통해 제어된다.

이와 같은 부하보상장치를 사용하는 것이 인양장치의 작동 조건을 상당히 향상시킬 수 있다는 것이 명백하다.

실제로, 운반물 인양 속도가 상당히 증가될 수 있다.

또한, 운반물들은 전술한 종래 기술에 따른 장치를 사용하여 취급될 수 있는 운반물들보다 훨씬 더 무거울 수 있다. 종래 기술의 장치는 1.5톤의 정도의 부하 제한에 직면하게 된다.

또한, 무한 가변-속도 변속기와 연결되는 브러시리스 모터를 사용함으로써 다양한 유형의 윈치들을 설치하는 것이 가능하게 되며, 그에 따라 인양장치의 작동 형태에 따라 부하보상장치에 다른 설정치를 할당하는 것이 가능하게 될 수 있다.

운반물의 인양 속도를 상당히 증가시킴으로써, 결과적으로 발전소의 유닛들의 유지보수, 특히 원자로 코어의 재배열을 실행하기 위해 운전정지되어야만 하는 시간을 감소시키고, 그에 따라 이러한 발전소의 수익성을 개선할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 작동 원리로 인해, 본 발명에 따른 부하보상장치는 카운터웨이트 기능만으로 제한적으로 이용될 수 있다. 이를 달성하기 위해, 브러시리스 모터의 무한 가변-속도 변속기는 부하보상장치에 할당된 힘의 임계값에 대한 특정 설정치를 수신한다. 이러한 경우에, 이른바 "카운터웨이트" 임계값(들)은 특히 핵연료 집합체의 상부에 가해지는 힘을 최대 부하로 제한하도록 하기 위하여 특정한 인양 이동에 걸쳐 작용되고, 이에 의해 핵연료 집합체의 손상을 방지한다. 또한, 센서(들)(10)의 기능이 정지된다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 부하보상장치, 특히 과부하 또는 저부하를 검출하기에 적합하고 상기 부하보상장치의 작동을 야기하도록 설계되는 수단을 포함하는 인양장치용 부하보상장치를 제안할 수 있으며, 종래 기술에서 초기에 상정된 운반물 인양 속도 및 질량을 증가시킬 수 있도록 하며, 결과적으로 운전 및 안전 조건을 최적화하는 한편 부하보상장치의 작동을 개시시키기 위한 다양한 임계값을 특정하는 것이 가능하다.

Claims

부하보상장치의 작동을 야기하도록 설계되는 과부하 또는 저부하를 검출하기에 적합한 수단을 포함하는 인양장치용 부하보상장치에 있어서,

하나 이상의 로프(6)의 길이와 비교하여 짧은 거리에 걸쳐 상기 로프의 정 또는 역 변위를 생성할 수 있는 운반물(11)을 지탱하는 하나 이상의 로프(6)의 일단부에 부착되며, 상기 과부하 또는 저부하를 검출하는 수단에 연결되는 무한 가변-속도 변속기와 연결되는 브러시리스 전기 모터(21)에 의해 작동하는 액츄에이터를 포함하며;

상기 액츄에이터는 토크 모터 유형의 회전 요소로 구성되고,

상기 토크 모터는 브러시리스 유형이고 감속기어 및 커넥팅 로드와 연결되며,

상기 커넥팅 로드는 자유 단부가 상기 하나 이상의 로프(6)에 부착되는 선형 바와 협력하는 것을 특징으로 하는 부하보상장치.
제 1 항에 있어서,

상기 액츄에이터는 선형이고, 상기 브러시리스 모터에 의해 작동되는 전기식 볼 스크류 잭으로 구성되는 것을 특징으로 하는 부하보상장치.
삭제
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 부하보상장치는 카운터웨이트 기능만으로 제한적으로 이용되며, 상기 브러시리스 모터의 상기 무한 가변-속도 변속기는 상기 부하보상장치에 할당된 힘의 임계값에 대한 특정 설정치를 수신하며, 과부하 또는 저부하를 검출하기 위한 수단은 기능이 정지되는 것을 특징으로 하는 부하보상장치.
원자로 코어 위에 위치하게 되는 트랙(2) 위에서 이동가능한 트롤리(1)를 포함하고,

모터(5)에 의해 구동되고 하나 이상의 로프(6)가 감기는 윈치(4)로 구성되며, 상기 하나 이상의 로프(6)의 타단부가 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 부하보상장치에 부착되는 인양 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자력 발전소용 연료 재장전 장치.