KR101526846B1 - 화력발전소 보일러에 구비된 랜스 튜브의 균열 및 두께를 측정하기 위한 랜스 튜브 진단장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 화력발전소 보일러에 구비된 랜스 튜브의 균열 및 두께를 측정하기 위한 랜스 튜브 진단장치에 관한 것으로서, 화력발전소 내 보일러에 구비된 랜스 튜브(lance tube)의 팽출 및 벤딩(bending) 현상이 주로 발생하는 구간에 설치되어, 이종금속의 용접접합부분의 균열 및 두께를 초음파 센서를 이용하여 측정하고, 취득된 데이터를 분석하여 이상 유무를 판단하여, 랜스 튜브를 사전에 미리 진단하기 위한 화력발전소 보일러에 구비된 랜스 튜브의 균열 및 두께를 측정하기 위한 랜스 튜브 진단장치에 관한 것이다.
본 발명의 화력발전소 보일러에 구비된 랜스 튜브의 균열 및 두께를 측정하기 위한 랜스 튜브 진단장치는 랜스 튜브의 외주면에 위치하여 구동유닛을 통해 상기 랜스 튜브를 이동하며, 센싱유닛을 이용하여 상기 랜스 튜브의 상태를 측정하고, 상기 랜스 튜브의 상태 데이터를 생성하기 위한 측정모듈과 상기 구동유닛과 상기 센싱유닛을 제어하기 위한 제어 명령을 상기 측정모듈로 전송하기 위한 데이터 취득모듈 및 상기 측정모듈에서 생성된 측정 데이터를 상기 데이터 취득모듈을 통해 수신하여 디스플레이하며, 사용자로부터 입력되는 동작 신호를 상기 데이터 취득모듈로 전송하기 위한 휴대용 단말기를 포함하여 이루어지되, 상기 구동유닛은 두 개의 주행 바퀴가 상기 랜스 튜브의 상측에서 길이방향으로 전진 또는 후진하도록 구성되며, 상기 센싱유닛은 상기 구동유닛에 결합되고 복수의 관절부재를 이용하여 상기 렌스 튜브의 상태를 측정하는 것에 기술적 의의가 있다.
본 발명의 화력발전소 보일러에 구비된 랜스 튜브의 균열 및 두께를 측정하기 위한 랜스 튜브 진단장치는 랜스 튜브의 외주면에 위치하여 구동유닛을 통해 상기 랜스 튜브를 이동하며, 센싱유닛을 이용하여 상기 랜스 튜브의 상태를 측정하고, 상기 랜스 튜브의 상태 데이터를 생성하기 위한 측정모듈과 상기 구동유닛과 상기 센싱유닛을 제어하기 위한 제어 명령을 상기 측정모듈로 전송하기 위한 데이터 취득모듈 및 상기 측정모듈에서 생성된 측정 데이터를 상기 데이터 취득모듈을 통해 수신하여 디스플레이하며, 사용자로부터 입력되는 동작 신호를 상기 데이터 취득모듈로 전송하기 위한 휴대용 단말기를 포함하여 이루어지되, 상기 구동유닛은 두 개의 주행 바퀴가 상기 랜스 튜브의 상측에서 길이방향으로 전진 또는 후진하도록 구성되며, 상기 센싱유닛은 상기 구동유닛에 결합되고 복수의 관절부재를 이용하여 상기 렌스 튜브의 상태를 측정하는 것에 기술적 의의가 있다.
Description
본 발명은 화력발전소 보일러에 구비된 랜스 튜브의 균열 및 두께를 측정하기 위한 랜스 튜브 진단장치에 관한 것으로서, 화력발전소 내 보일러에 구비된 랜스 튜브(lance tube)의 팽출 및 벤딩(bending) 현상이 주로 발생하는 구간에 설치되어, 이종금속의 용접접합부분의 균열 및 두께를 초음파 센서를 이용하여 측정하고, 취득된 데이터를 분석하여 이상 유무를 판단하여, 랜스 튜브를 사전에 미리 진단하기 위한 화력발전소 보일러에 구비된 랜스 튜브의 균열 및 두께를 측정하기 위한 랜스 튜브 진단장치에 관한 것이다.
현재 화력발전소에서 Long Soot Blower Lance Tube(이하 '랜스 튜브'라 함)의 감육 상태를 확인하는 방법은 작업자가 휴대용 간이 초음파 탐촉자를 이용하여 부분별 두께 측정을 년간 1회 정도 수행하며, 랜스 튜브 당 3 곳의 위치에서 제한적인 수작업으로 수행하고 있다.
따라서, 작은 초음파 탐촉자로 10M 길이의 랜스 튜브 전체를 측정하기는 현실적으로 불가능하며, 사고를 조기에 발견하는데 한계가 있어 예측예방진단을 위한 신뢰성 확보가 어려운 문제점이 있다. 또한, 랜스 튜브의 정밀한 예측예방진단을 위한 전용 센서의 개발 필요성도 더불어 대두되고 있다.
한국남동발전의 삼천포화력본부에서는 최근 랜스 튜브의 팽출이나 벤딩(bending) 또는 절단 등으로 인해 발전정지가 발생되었으며, 이러한 발전정지에 의한 1일 손실액은 2.5억 정도에 이르고 있는 것으로 나타났다.
한편, 국내에서 사용되는 화력발전소 보일러용 랜스 튜브는 용접 기술에 의해 수명을 늘리거나 여러 명의 작업자의 힘에 의존하여 분해, 교체하는 수준의 수동적인 방법을 수행하고 있으며, 현재는 주기적으로 운영(1일 3회)되는 랜스 튜브를 석탄재(Ash)량에 따라 비주기적으로 검사하여 관리하고 있는 실정이다.
또한, 랜스 튜브의 침식방지를 위해 외부에 500℃에서도 내마모 성능이 우수한 고온 내 침식코팅 방법을 사용하거나, 랜스 튜브에 초음파 센서를 부착함으로써 균열 및 노후화 감시에 의한 수명 연장과 자동화 관리에 의한 보수 시간 단축, 유지관리 비용 축소 등의 효과를 거둘 수 있는 기술은 시작단계에 있어 실효성이 미미한 실정이다.
따라서, 랜스 튜브의 능동적인 수명연장을 위한 기술은 국내에서 현재 전무한 상태이며, 이러한 기술은 어느 한 분야에 국한되어 있지 않으며, 탐지기술, 평가기술, 측정기술 등의 여러 분야가 결합된 사항으로 시급한 현안 과제로 대두되고 있다.
종래기술인 대한민국등록특허공보 제10-0668800호(2007.01.08 등록)인 파이프의 균열 위치 검출장치는 파이프의 외부를 둘러싸는 초음파 부재와 파이프의 외주면을 직선이동하는 이동 부재를 통해 파이프의 균열을 측정하는 특징이 있으나, 이동 부재가 파이프의 외주면을 직선이동하면서 복수개로 구비되는 고정된 초음파 부재는 파이프의 외부에서 파이프의 균열을 측정하는 구성을 통해서는 파이프의 균열을 정확하게 측정하기 어려운 문제가 있다.
즉, 직선이동하는 이동 부재와 고정된 초음파 부재는 이동되는 구간과 초음파 부재가 고정된 위치에 따라 파이프의 외주면을 선형으로 측정하게 된다. 따라서 랜스 튜브 지름의 크기가 증가할수록 초음파 부재의 개수가 증가되어야 하는 문제점가 있다.
상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 랜스 튜브의 균열 및 두께를 용이하게 측정하기 위하여 측정 모듈, 데이터 취득 모듈 및 휴대용 단말기로 구성되는 랜스 튜브 진단장치를 제공하기 위한 목적이 있다.
또한, 본 발명은 랜스 튜브의 두께 및 균열을 측정하기 위한 측정모듈을 랜스 튜브의 외주면에서 이동이 가능한 구동 유닛과 초음파 센서를 포함하는 센싱 유닛으로 구성함으로써, 랜스 튜브의 외주면을 이동하면서 용이하게 두께 및 균열을 측정하기 위한 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 랜스 튜브에서 발생하는 균열 및 두께를 모든 위치에서 측정할 수 있도록, 센싱 유닛에 포함되는 초음파 센서의 동작을 다관절 형태로 구성하기 위한 또 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 다관절 형태로 구성된 초음파 센서가 다양한 지름의 랜스 튜브의 균열 및 두께를 측정하기 위하여, 랜스 튜브의 외주면에 120° 간격으로 3개의 초음파 센서를 구비하기 위한 또 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 3개의 초음파 센서로 이루어진 센싱 유닛이 랜스 튜브의 외주면에서 용이하게 균열 및 두께를 측정할 수 있도록, 측정모듈에 포함된 구동 유닛의 속도를 제어하기 위한 또 다른 목적이 있다.
본 발명의 상기 목적은 랜스 튜브 진단장치에 있어서, 상기 랜스 튜브의 외주면에 위치하여 구동유닛을 통해 상기 랜스 튜브를 이동하며, 센싱유닛을 이용하여 상기 랜스 튜브의 상태를 측정하고, 상기 랜스 튜브의 상태 데이터를 생성하기 위한 측정모듈과 상기 구동유닛과 상기 센싱유닛을 제어하기 위한 제어 명령을 상기 측정모듈로 전송하기 위한 데이터 취득모듈 및 상기 측정모듈에서 생성된 측정 데이터를 상기 데이터 취득모듈을 통해 수신하여 디스플레이하며, 사용자로부터 입력되는 동작 신호를 상기 데이터 취득모듈로 전송하기 위한 휴대용 단말기를 포함하여 이루어지되, 상기 구동유닛은 두 개의 주행 바퀴가 상기 랜스 튜브의 상측에서 길이방향으로 전진 또는 후진하도록 구성되며, 상기 센싱유닛은 상기 구동유닛에 결합되고 복수의 관절부재를 이용하여 상기 렌스 튜브의 상태를 측정하는 것을 특징으로 하는 화력발전소 보일러에 구비된 랜스 튜브의 균열 및 두께를 측정하기 위한 랜스 튜브 진단장치에 의해 달성된다.
따라서, 본 발명의 화력발전소 보일러에 구비된 랜스 튜브의 균열 및 두께를 측정하기 위한 랜스 튜브 진단장치는 측정 모듈, 데이터 취득 모듈 및 휴대용 단말기로 구성하여, 사용자가 원격에서도 랜스 튜브의 균열 및 두께를 용이하게 측정할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 랜스 튜브의 두께 및 균열을 측정하기 위한 측정모듈을 랜스 튜브의 외주면에서 이동이 가능한 구동 유닛과 초음파 센서를 포함하는 센싱 유닛으로 구성함으로써, 랜스 튜브의 외주면을 이동하면서 용이하게 두께 및 균열을 측정할 수 있는 다른 효과가 있다.
또한, 본 발명은 센싱 유닛에 포함되는 초음파 센서의 동작을 다관절 형태로 구성함으로써, 랜스 튜브에서 발생하는 균열 및 두께를 모든 위치에서 측정할 수 있는 또 다른 효과가 있다.
또한, 본 발명은 랜스 튜브의 외주면에 120° 간격으로 3개의 초음파 센서를 구비함으로써, 다관절 형태로 구성된 초음파 센서가 다양한 지름의 랜스 튜브의 균열 및 두께를 측정할 수 있는 또 다른 효과가 있다.
또한, 본 발명은 측정모듈에 포함된 구동 유닛의 속도를 제어함으로써, 3개의 초음파 센서로 이루어진 센싱 유닛이 랜스 튜브의 외주면에서 용이하게 균열 및 두께를 측정할 수 있는 또 다른 효과가 있다.
도 1은 랜스 튜브를 나타내기 위한 부분절단면도,
도 2는 랜스 튜브의 균열을 나타내기 위한 예시도,
도 3은 본 발명에 따른 랜스 튜브 진단장치를 나타내기 위한 전체 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 랜스 튜브 진단장치의 측정모듈을 나타내기 위한 구성도,
도 5는 본 발명에 따른 측정모듈의 센싱유닛을 나타내기 위한 구성도,
도 6은 본 발명에 따른 구동유닛의 주행바퀴를 나타내기 위한 구성도이다.
도 2는 랜스 튜브의 균열을 나타내기 위한 예시도,
도 3은 본 발명에 따른 랜스 튜브 진단장치를 나타내기 위한 전체 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 랜스 튜브 진단장치의 측정모듈을 나타내기 위한 구성도,
도 5는 본 발명에 따른 측정모듈의 센싱유닛을 나타내기 위한 구성도,
도 6은 본 발명에 따른 구동유닛의 주행바퀴를 나타내기 위한 구성도이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하 첨부된 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 랜스 튜브를 나타내기 위한 부분절단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 랜스 튜브(Long Soot Blower Lance Tube)는 화력발전소 내 보일러 외부에서 직선운동과 회전운동을 하면서 보일러 내부로 들어가는 끝부분의 2개의 분사 노즐이 서로 반대방향으로 설치되어 스팀을 분사시켜 열교환 저감 및 통풍저항을 유발시키는 매연(soot)이나 재(ash)를 제거하기 위하여 설치된 설비이다.
랜스 튜브는 스팀 커팅(steam cutting) 또는 잔여 수분의 증발로 인한 산화로 감육이 진행되어 팽출 및 벤딩(bending) 현상이 발생하며, 이에 의해서 메인 보일러 튜브(tube)가 손상되고, 이에 따라 발전정지의 요인이 된다.
도 1에서 'A'는 증기를 분사시키는 노즐부분이며, 'B'는 이종금속의 용접 접합부분이며, 'C'는 두께가 상이한 금속의 용접 접합부분이다. 이러한 랜스 튜브에서 팽출 및 벤딩 현상이 주로 발생하는 구간은 'A'와 'B' 사이의 구간인 ①번 구간과 'B'와 'C' 사이의 구간인 ②번 구간이다.
도 2는 랜스 튜브의 균열을 나타내기 위한 예시도이다. 도 1에서 나타낸 바와 같이, 이종금속의 용접 접합부분 및 두께가 상이한 금속의 용접 접합부분 등에서 주로 발생하는 랜스 튜브의 균열은 도 2와 같이 나타나고 있다.
에 따라 발생할 수 있는 사항은 (a) 및 (b)에서 나타나는 바와 같이, 미세하게 발생하는 균열이 내부 압력 또는 수압에 의해 확장되고, 더욱 심각하게는 (c)에서와 같이 랜스 튜브가 파열되기도 한다.
도 3은 본 발명에 따른 랜스 튜브 진단장치를 나타내기 위한 전체 구성도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 랜스 튜브 진단장치는 초음파 센서를 이용하여 랜스 튜브의 두께 및 균열 등의 상태를 측정하기 위한 센싱유닛(120)과 구동모터가 내장되어 랜스 튜브의 외주면을 이동할 수 있는 구동유닛(110)으로 이루어지는 측정모듈이 포함된다.
구동유닛(110)은 랜스 튜브 상에서 전진 및 후진을 수행하면서 결합된 센싱유닛(120)을 이용하여 랜스 튜브의 균열 및 두께를 측정하는 기능을 수행한다.
또한, 랜스 튜브 진단장치는 측정모듈(100)에서 측정된 랜스 튜브의 균열 및 두께를 측정한 데이터를 변환하는 데이터 취득모듈(200)을 포함하며, 데이터 취득모듈(200)로부터 전송되는 데이터를 주파수 해석 알고리즘을 통하여 분석하고, 이에 따라 랜스 튜브의 이상 유무를 출력하기 위한 휴대용 단말기(300)를 포함한다.
센싱유닛(120)은 랜스 튜브의 외주면에서 랜스 튜브의 균열 및 두께를 정확하게 측정하기 위해 랜스 튜브의 둘레에 120° 간격으로 설치되며, 각각의 센싱유닛(120)에는 초음파 센서가 내장되어 있다. 한편, 3개로 구비되는 센싱유닛(120)은 각각 구비된 초음파 센서의 신호 간섭을 줄이기 위하여 센서별로 순차적으로 랜스 튜브의 균열 및 두께를 측정하여, 데이터 취득모듈(200)로 측정된 데이터를 전송하는 것이 바람직하다.
센싱유닛(120)에서 랜스 튜브의 균열 및 두께를 측정하는 것은 구동유닛(110)에 구비된 주행바퀴의 회전에 따라 측정모듈(100)이 랜스 튜브를 이동하면서 각각의 센싱유닛(120)이 초음파 센서를 랜스 튜브의 외부면에 접촉하여 이루어진다.
이때, 센싱유닛(120)이 랜스 튜브의 외부면에서 균열 및 두께를 측정하는 간격은 구동유닛(110)에 구비된 주행바퀴의 회전에 따라 결정된다. 즉, 주행바퀴의 회전량에 따라 측정모듈(100)이 랜스 튜브를 이동하며, 이동이 완료된 경우에는 센싱유닛(120)이 동작하여 초음파 센서를 랜스 튜브에 접촉하도록 하여 측정을 수행하며, 측정이 완료된 경우에는 센싱유닛(120)이 원위치로 복귀한 이후, 구동유닛(120)의 주행바퀴의 동작에 따라 다음 측정위치로 이동하게 된다.
데이터 취득모듈(200)은 측정모듈(100)에서 초음파 센서를 통해 측정된 데이터를 랜스 튜브의 균열 및 두께를 알 수 있도록 ㎜ 단위로 변환하여 휴대용 단말기(300)로 전송하는 기능을 수행하며, 측정모듈(100)의 구동유닛(110) 및 센서유닛(120)의 제어를 담당한다.
데이터 취득모듈(200)은 구동유닛 제어부(210), 센서유닛 제어부(220), 디스플레이부(230), 컨트롤보드(240) 및 시스템 전원부(250)를 포함하여 구성된다.
시스템 전원부(250)는 측정모듈(100), 데이터 취득모듈(200) 및 휴대용 단말기(300)에 각각 전원을 공급한다.
컨트롤보드(240)는 측정모듈(100)의 구동유닛(110)에 포함된 모터부재를 제어하기 위한 통신과 센서유닛(120)에 포함된 센서암 상부모터 및 센서암 하부모터를 제어하기 위한 통신, 휴대용 단말기(300)와의 통신을 수행한다.
구동유닛 제어부(210)는 측정모듈(100)에 포함된 구동유닛(110)의 모터부재를 동작시키기 위한 동작 명령을 생성하며, 동작 명령은 모터부재를 동작시켜 주행바퀴부재에 동력을 전달하게 함으로써, 측정모듈(100)을 전진, 후진, 정지, 원위치로 자동복귀시킬 수 있다. 한편, 구동유닛 제어부(210)는 구동유닛(110)의 제어상태를 컨트롤보드(240)로 피드백 받아 구동유닛(100)의 동작현황을 휴대용 단말기(300)에서 확인할 수 있도록 전송한다.
센싱유닛 제어부(220)는 측정모듈(100)에 포함된 센싱유닛(120)의 센서암 상부모터부재 및 센서암 하부모터부재를 동작시켜 초음파 센서부재를 랜스 튜브의 외측면으로 이동시키는 동작 제어 명령과 랜스 튜브의 외측면으로 이동된 초음파 센서부재가 랜스 튜브의 균열 및 두께를 측정할 수 있는 동작 제어 명령을 생성한다. 한편, 센싱유닛 제어부(220)는 3개로 구비되는 센싱유닛(120)을 각각 제어할 수 있으며, 측정이 완료되면, 센싱유닛(120)을 원위치로 이동될 수 있도록 제어한다.
디스플레이부(230)는 초음파 센서부재에서 취득된 측정값을 디스플레이하기 구비된다. 한편, 디스플레이부(230)는 3개로 구비되는 센싱유닛(120)에서 각각 측정된 랜스 튜브의 균열 및 두께 정보를 각각 출력하기 위해 3개로 구비될 수 있으며, 필요에 따라 하나로 구비되는 디스플레이부(230)에 일괄적으로 출력할 수 있다.
한편, 데이터 취득모듈(200)에는 초음파 센서부재의 위치, 랜스 튜브의 두께 보정 등의 초기 설정을 위한 키패드(미도시) 및 선택스위치(미도시)가 더 포함될 수 있다. 키패드 및 선택스위치 등에서 입력된 설정 데이터는 컨트롤보드(240)에 의해 측정모듈(100)로 전송되어 구동유닛(110) 및 센싱유닛(120)의 세부 초기값을 조정한다.
휴대용 단말기(300)는 터치 디스플레이부(310), 메인 제어부(320) 및 통신 제어부(330)를 포함하여 구성된다. 휴대용 단말기(300)는 데이터 취득모듈(200)로부터 전송된 데이터를 해석 알고리즘을 통하여 분석하고 필터링하여 측정된 랜스 튜브의 이상 유무를 터치 디스플레이부(310)에 출력한다. 한편, 휴대용 단말기(300)는 랜스 튜부의 이상 유무를 판단한 데이터를 구비된 데이터베이스(미도시)에 저장할 수 있다.
터치 디스플레이부(310)는 LCD 등의 출력장치로 구성될 수 있으며, 측정모듈(100)의 구동명령 및 초음파 센싱부재에서 측정한 데이터를 디스플레이하고, 데이터 취득모듈(200) 및 측정모듈(100)의 동작상태를 출력할 수 있다.
메인 제어부(320)는 통신 데이터 패킷을 구성 및 분석하고, 이를 알고리즘을 통해 변환한 후 터치 디스플레이부(310)에 표시한다.
통신 제어부(330)는 데이터 취득모듈(200)에 구동 명령을 전송하고, 센싱 데이터를 데이터 취득모듈(200)로부터 수신한다.
도 4는 본 발명에 따른 랜스 튜브 진단장치의 측정모듈을 나타내기 위한 구성도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 랜스 튜브(400)의 외주면에 결합되는 측정모듈(100)은 구동유닛(110)과 센싱유닛(120)으로 구성되며, 구동유닛(110)에 포함되는 측정모듈 하우징부재(111)는 랜스 튜브(400)의 외주면에 원형 파이프 또는 다각형 파이프 형태로 결합된다.
측정모듈 하우징부재(111)는 소정 길이의 원형 파이프 또는 다각형 파이프의 형태로 형성되며, 두 개의 구성부가 결합되어 하나의 측정모듈 하우징부재(111)를 형성한다. 이때, 두 개의 구성부 일측에는 힌지(미도시) 결합되어 두 개의 구성부가 개방되며, 이를 통해 랜스 튜브(400)에 체결될 수 있으며, 두 개의 구성부 타측에는 결합부재(미도시)를 통해 상호 결합되어 일체형으로 형성될 수 있도록 한다.
한편, 측정모듈 하우징부재(111)의 상부면에는 소정 넓이로 형성되는 두 개의 홀이 형성되어 있으며, 각각의 홀은 랜스 튜브(400)의 외주면을 이동할 수 있는 주행바퀴가 구비된다.
주행바퀴부재는 측정모듈 하우징부재(111)의 상부에 형성된 두 개의 홀에 각각 결합될 수 있도록 제1 주행바퀴부재(112)와 제2 주행바퀴부재(113)로 구비되며, 제1 및 제2 주행바퀴부재(112, 113)은 각각의 홀에 결합되어 측정모듈 하우징부재(111)를 랜스 튜브(400)의 외주면에서 이동가능하도록 회전된다.
한편, 제1 주행바퀴부재(112) 및 제2 주행바퀴부재(113)는 각각의 홀의 내측면에 위치한 주행바퀴 지지대(114)에 중심 샤프트가 결합되며, 주행바퀴 지지대(114)에 결합된 제1 및 제2 주행바퀴부재(112, 113)의 지름 길이에 따라 측정모듈 하우징부재(111)가 랜스 튜브(400)에 접촉되지 않고 외주면에 소정 거리로 이격되도록 구성할 수 있다.
측정모듈 하우징부재(111)의 일측에는 제1 주행바퀴부재(112)에 동력을 전달하기 위한 모터부재(115)가 구비되고, 모터부재(115)의 회전 샤프트는 제1 주행바퀴부재(112)와 체결되어 제1 주행바퀴부재(112)에 동력을 전달한다.
제2 주행바퀴부재(113)는 모터부재(115)로부터 직접적으로 동력을 전달받지 않으며, 제1 주행바퀴부재(112)의 중심 외측에 구비된 회전축과 제2 주행바퀴부재(113)의 중심 외측에 구비된 회전축을 결합하는 구동밸트부재(116)에 의해 제1 주행바퀴부재(112)에 전달된 동력을 전달받아 회전하도록 구성된다.
구동밸트부재(116)는 제1 주행바퀴부재(112)와 제2 주행바퀴부재(113)의 중심 회전축에 결합되어 제1 및 제2 주행바퀴부재(112, 113)가 동일한 속도로 회전할 수 있는 동력을 전달할 수 있으며, 밸트 형태로 형성되거나 체인 형태로 형성되는 것이 바람직하다.
측정모듈 하우징부재(111)의 타측에는 일측에 구비된 모터부재(115)에 대응하여 측정모듈(110)의 무게중심을 맞추기 위한 무게중심추부재(117)가 구비된다.
측정모듈(110)은 제1 및 제2 주행바퀴부재(112, 113)가 랜스 튜브(400)의 상부에서 이동할 수 있도록 위치하며, 상부면을 이동함에 있어서 랜스 튜브(400)에 결합되는 다른 구성요소가 없기 때문에 측정모듈 하우징부재(111)의 일측에 결합된 모터부재(115)와 동일한 무게의 무게중심추부재(117)를 구비하여, 랜스 튜브(400)의 좌측 또는 우측으로 넘어가지 않도록 구성된다.
한편, 측정모듈(110)이 원통 형태의 랜스 튜브(400) 상부면에서 중심을 갖고 이동할 수 있도록 제1 및 제2 주행바퀴부재(112, 113)은 도 6에 도시된 바와 같이 형성된다.
도 6은 본 발명에 따른 구동유닛의 주행바퀴를 나타내기 위한 구성도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 주행바퀴부재(112, 113)는 (a)에서와 같이 소정 너비로 형성되며, 자동차의 휠과 동일한 형태로 너비 부분이 축방향으로 오목하게 형성되어 있다.
즉, 제1 및 제2 주행바퀴부재(112, 113)의 외주면이 중심축 방향으로 오목하게 형성되며, 제1 및 제2 주행바퀴부재(112, 113)에 형성된 오목한 외주면은 원통형의 랜스 튜브(400)의 외주면에 매칭된다.
따라서, 제1 및 제2 주행바퀴부재(112, 113)의 너비와 오목한 부분의 깊이 및 형성 각도는 랜스 튜브(400)의 크기(지름)에 대응하여 다르게 구비하는 것이 바람직하다.
도 5는 본 발명에 따른 측정모듈의 센싱유닛을 나타내기 위한 구성도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 센싱유닛(120)은 관절형태로 이루어져 있으며, 관절형태의 구성에 의해 초음파 센서부재(128)가 랜스 튜브(400)의 외주면으로 이동되어 초음파 측정을 수행할 수 있다. 이에 따라 센싱유닛(120)은 측정모듈 하우징부재(111)에 결합되어 센싱유닛(120)을 지지하기 위한 센서암 지지부재(121)가 구비된다.
센서암 지지부재(121)는 리벳, 볼트, 용접 등 다양한 체결부재를 이용하여 측정모듈 하우징부재(111)의 외측면에 결합되며, 센싱모듈(110)에 포함된 다른 구성요소가 동작할 수 있도록 견고하게 지지된다.
센서암 지지부재(121)의 일측에는 센서암 상부관절부재(122)가 결합되며, 센서암 상부관절부재(122)에는 센서암 상부모터부재(123), 센서암 하부관절부재(124), 센서암 하부모터부재(125) 및 초음파센서 지지부재(126)가 순차적으로 결합된다.
이에 따라 센서암 상부관절부재(122)는 센서암 상부모터부재(123), 센서암 하부 관절부재(124)는 센서암 하부모터부재(125)에 의해 회전 동작되어 센싱유닛(120)을 관절형태로 동작시킬 수 있으며, 이에 대응하여 초음파 센서부재(128)을 랜스 튜브(400)의 표면에 밀착 이동시킬 수 있다.
한편, 초음파센서 지지부재(126)의 일측에는 초음파센서 하우징부재(127)가 결합되고, 초음파센서 하우징부재(127)에는 초음파 센서부재(128)가 결합된다.
초음파 센서부재(128)는 초음파센서 하우징부재(127)의 내측에 구비되어 외부의 충격으로부터 초음파 센서부재(128)의 파손을 방지할 수 있으며, 초음파 센서부재(128)가 랜스 튜브(400)의 외측면에 밀착되는 특성에 따라 초음파 센서부재(128)가 랜스 튜브(400)의 외측면에 의해 가해지는 충격을 흡수하기 위한 탄성부재(미도시)가 초음파센서 하우징부재(127) 내측에 구비된다.
한편, 센싱유닛(120)은 측정모듈 하우징부재(111)에 3개로 구비되며, 각각의 센싱유닛(120)에 구비된 각각의 초음파 센서부재(128)가 랜스 튜브(400)의 외주면의 3곳의 위치를 각각 측정할 수 있다. 또한, 3개로 구비되는 센싱유닛(120)은 측정모듈 하우징부재(111)의 무게중심을 위하여 제1 센싱유닛은 측정모듈 하우징부재(111)의 하부에 구비되며, 제2 및 제3 센싱유닛은 제1 센싱유닛의 좌우측 각 방향으로 120° 이격되어 구비된다.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
100 : 측정모듈 110 : 구동유닛
111 : 측정모듈 하우징부재 112 : 제1 주행바퀴부재
113 : 제2 주행바퀴부재 114 : 주행바퀴지지부재
115 : 모터부재 116 : 구동벨트부재
117 : 무게중심추부재 120 : 센싱유닛
121 : 센서암 지지부재 122 : 센서암 상부관절부재
123 : 센서암 상부모터부재 124 : 센서암 하부관절부재
125 : 센서암 하부모터부재 126 : 초음파센서 지지부재
127 : 초음파센서 하우징부재 128 : 초음파 센서부재
200 : 데이터 취득모듈 210 : 구동유닛 제어부
220 : 센싱유닛 제어부 230 : 디스플레이부
240 : 컨트롤보드 250 : 시스템 전원부
300 : 휴대용 단말기 310 : 터치 디스플레이부
320 : 메인 제어부 330 : 통신 제어부
111 : 측정모듈 하우징부재 112 : 제1 주행바퀴부재
113 : 제2 주행바퀴부재 114 : 주행바퀴지지부재
115 : 모터부재 116 : 구동벨트부재
117 : 무게중심추부재 120 : 센싱유닛
121 : 센서암 지지부재 122 : 센서암 상부관절부재
123 : 센서암 상부모터부재 124 : 센서암 하부관절부재
125 : 센서암 하부모터부재 126 : 초음파센서 지지부재
127 : 초음파센서 하우징부재 128 : 초음파 센서부재
200 : 데이터 취득모듈 210 : 구동유닛 제어부
220 : 센싱유닛 제어부 230 : 디스플레이부
240 : 컨트롤보드 250 : 시스템 전원부
300 : 휴대용 단말기 310 : 터치 디스플레이부
320 : 메인 제어부 330 : 통신 제어부
Claims (9)
- 랜스 튜브 진단장치에 있어서,
상기 랜스 튜브의 외주면에 위치하여 구동유닛을 통해 상기 랜스 튜브를 이동하며, 센싱유닛을 이용하여 상기 랜스 튜브의 상태를 측정하고, 상기 랜스 튜브의 상태 데이터를 생성하기 위한 측정모듈;
상기 구동유닛과 상기 센싱유닛을 제어하기 위한 제어 명령을 상기 측정모듈로 전송하기 위한 데이터 취득모듈; 및
상기 측정모듈에서 생성된 측정 데이터를 상기 데이터 취득모듈을 통해 수신하여 디스플레이하며, 사용자로부터 입력되는 동작 신호를 상기 데이터 취득모듈로 전송하기 위한 휴대용 단말기
를 포함하여 이루어지되, 상기 구동유닛은 두 개의 주행 바퀴가 상기 랜스 튜브의 상측에서 길이방향으로 전진 또는 후진하도록 구성되며, 상기 센싱유닛은 상기 구동유닛에 결합되고 복수의 관절부재를 이용하여 상기 랜스 튜브의 상태를 측정하되,
상기 센싱유닛은 측정모듈 하우징부재의 외측에 결합되어 상기 센싱유닛을 지지하기 위한 센서암 지지부재;
상기 센서암 지지부재의 일측에 결합되어 회전이 가능하도록 형성된 센서암 상부관절부재;
상기 센서암 상부관절부재에 결합되어 회전 동력을 제공하기 위한 센서암 상부모터부재;
상기 센서암 상부관절부재에 결합되며, 상기 센서암 상부모터부재에 의해 회전 동력을 공급받아 회전이 가능하도록 형성된 센서암 하부관절부재;
상기 센서암 하부관절부재에 결합되어 회전 동력을 제공하기 위한 센서암 하부모터부재;
상기 센서암 하부관절부재에 결합되며, 상기 센서암 하부모터부재에 의해 회전 동력을 공급받아 회전이 가능하도록 형성된 초음파센서 지지부재;
상기 초음파센서 지지부재에 결합되어 초음파 센서를 내장하기 위한 초음파센서 하우징부재; 및
상기 초음파센서 하우징부재에 내장되어 상기 랜스 튜브를 측정하기 위한 초음파 센서부재
를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 화력발전소 보일러에 구비된 랜스 튜브의 균열 및 두께를 측정하기 위한 랜스 튜브 진단장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 구동유닛은
상기 랜스 튜브의 외주면을 감싸도록 형성되며, 상부에 소정 넓이로 형성되는 두 개의 홀이 구비된 상기 측정모듈 하우징부재;
상기 측정모듈 하우징부재에 형성된 상기 두 개의 홀에 각각 결합되어, 상기 랜스 튜브의 상부면을 주행하도록 형성된 제1 및 제2 주행바퀴부재;
상기 측정모듈 하우징부재의 일측에 결합되어, 상기 제1 주행바퀴부재에 동력을 공급하기 위한 모터부재;
상기 제1 주행바퀴부재와 상기 제2 주행바퀴부재의 측면에 상호 결합되어, 상기 모터부재에서 공급되는 동력을 제2 주행바퀴부재로 전달하기 위한 구동벨트부재; 및
상기 측정모듈 하우징부재의 타측에 결합되어, 상기 모터부재에 대응하여 상기 측정모듈의 무게중심을 맞추기 위한 무게중심추부재
를 포함하는 것을 특징으로 하는 화력발전소 보일러에 구비된 랜스 튜브의 균열 및 두께를 측정하기 위한 랜스 튜브 진단장치.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 데이터 취득모듈은
상기 구동유닛을 제어하기 위한 구동유닛 제어부;
상기 센싱유닛을 제어하기 위한 센싱유닛 제어부;
상기 구동유닛 제어부 또는 상기 센싱유닛 제어부 중 어느 하나 이상에서 생성되는 제어명령을 상기 구동유닛 또는 상기 센싱유닛 중 어느 하나 이상에 전송하기 위한 컨트롤보드;
상기 측정모듈, 상기 데이터 취득모듈 또는 상기 휴대용 단말기 중 어느 하나 이상에 전원을 공급하기 위한 시스템 전원부; 및
상기 센싱유닛에서 측정된 상태 데이터를 출력하기 위한 디스플레이부
를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 화력발전소 보일러에 구비된 랜스 튜브의 균열 및 두께를 측정하기 위한 랜스 튜브 진단장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 휴대용 단말기는
상기 데이터 취득 모듈에서 전송되는 데이터를 분석하고 필터링하여 상기 랜스 튜브의 이상 유무를 판단하기 위한 메인 제어부;
사용자로부터 상기 측정모듈의 구동 명령을 입력받거나, 상기 데이터 취득모듈에서 전송되는 데이터 또는 메인 제어부에서 판단된 데이터를 출력하기 위한 터치 디스플레이부; 및
상기 데이터 취득 모듈과의 통신을 제어하기 위한 통신 제어부
를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 화력발전소 보일러에 구비된 랜스 튜브의 균열 및 두께를 측정하기 위한 랜스 튜브 진단장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 센싱유닛은 상기 센서암 상부관절부재 및 상기 센서암 하부관절부재를 이용하여 상기 초음파 센서부재를 상기 랜스 튜브의 표면으로 이동하는 것을 특징으로 하는 화력발전소 보일러에 구비된 랜스 튜브의 균열 및 두께를 측정하기 위한 랜스 튜브 진단장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 센싱유닛은 3개로 구비되며, 각각 120° 간격으로 상기 측정모듈 하우징부재의 외측 둘레에 구비되고, 각각 순차적으로 동작하여 상기 랜스 튜브를 측정하는 것을 특징으로 하는 화력발전소 보일러에 구비된 랜스 튜브의 균열 및 두께를 측정하기 위한 랜스 튜브 진단장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 초음파센서 하우징부재의 내측에는 상기 초음파 센서부재가 상기 랜스 튜브의 표면에 밀착시에 발생하는 충격을 흡수하기 위하여 탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 화력발전소 보일러에 구비된 랜스 튜브의 균열 및 두께를 측정하기 위한 랜스 튜브 진단장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 랜스 튜브의 측정은 상기 센싱유닛이 측정하는 위치의 균열 또는 두께 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 화력발전소 보일러에 구비된 랜스 튜브의 균열 및 두께를 측정하기 위한 랜스 튜브 진단장치.
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| KR1020130124828A KR101526846B1 (ko) | 2013-10-18 | 2013-10-18 | 화력발전소 보일러에 구비된 랜스 튜브의 균열 및 두께를 측정하기 위한 랜스 튜브 진단장치 |
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