KR101628751B1 - 증기 발생기 환형공간 주행형 전열관다발 및 관판 원격 검사장치 - Google Patents

증기 발생기 환형공간 주행형 전열관다발 및 관판 원격 검사장치 Download PDF

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박성호
우장명
류홍석
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Abstract

본 실시예에 따른 증기 발생기 환형공간 주행형 전열관다발 및 관판 원격 검사장치는 로봇 몸체; 상기 로봇 몸체에 회전 가능하게 설치되며, 증기 발생기 내부 벽면에 자력으로 부착되어, 상기 로봇 몸체를 상기 증기 발생기 내부 벽면을 따라 주행시키는 마그네틱 휠; 상기 로봇 몸체에 고정 결합되는 브라켓 부재; 상기 브라켓 부재에 제 1 방향으로 회전 가능하게 설치되는 제 1 가동몸체; 상기 제 1 가동몸체 일단에 상기 제 1 방향과 수직한 방향으로 회전 가능하게 설치되는 제 2 가동몸체; 및 상기 제 2 가동몸체에 신장 가능하게 설치되어, 상기 증기 발생기 내부 공간부를 검사하는 프로브 유닛;을 포함할 수 있다.

Description

증기 발생기 환형공간 주행형 전열관다발 및 관판 원격 검사장치{Remote inspection system by travel on the Annulus for Tube Bundle and Tube Sheet of Steam generator}
본 발명은 원자력발전소에 설치되어 있는 증기 발생기의 내부 환형공간을 이동하면서 관판상부와 전열관다발 틈새에 유입된 이물질 또는 슬러지 침척상태, 구조물의 이상유무 등을 검사하는 장치이다.
한국 표준형 원자력발전소 증기 발생기의 2차측 관판 상부에 위치한 전열관은 육안 또는 감시카메라 등을 이용하여, 증기관 다발 사이의 슬러지 및 이물질 등의 상태를 감지하고 있다. 통상적으로, 증기 발생기의 내부 벽면을 타고 이동하는 로봇에 장착된 육안검사기를 이용하여 육안으로 검사하며, 이물질 발견 시 이물질제거기로 이를 제거할 수 있는 장치를 사용한다. 즉, 증기 발생기 핸드홀을 통해 가이드부재를 집어 놓고 상기 가이드부재에 형성된 통공에 산업형 내시경 카메라를 삽입하여 증기 발생기 2차측 관판에 설치된 전열관 다발 틈새를 검사하였다. 그러나 이러한 방법은 극히 한적적인 부분 즉, 핸드홀 주변과 핸드홀과 핸드홀 사이에 설치된 전열관 다발 틈새만 검사가 가능하다는 한계가 있다.
이러한 문제점을 해소하기 위한 관련 기술로서, 한국 등록특허 제10-0877006호(2008.12.24. 등록)에서는 증기 발생기의 내부 벽면을 타고 이동하는 로봇에 장착된 육안검사기를 이용하여 육안으로 검사하면서, 이물질 발견 시 이물질 제거기로 이를 제거할 수 있는 장치에 대한 기술이 개시된 바 있다.
그런데, 증기 발생기의 전열관 틈새는 약 2.9 mm~7.4 mm 까지 분포하고 있으며, 7.4mm 틈새의 증기 발생기의 경우는 일반 산업용 내시경장치와 가이드튜브를 이용한 수동검사가 가능하나, 2.9mm 틈새를 갖고 있는 OPR 및 APR 등의 증기 발생기는 전열관 다발 내부 검사를 수행할 수 있는 수단이 마련되어 있지 않아, 증기 발생기 전열관 외부의 환형공간에 한해 부분적인 육안검사를 수행하고 있다. 따라서, 고방사선 구역인 증기 발생기 앞에서 수동검사를 수행하므로 작업자가 다량의 방사선 피폭을 받게 된다는 문제점이 있다.
한국등록특허 제10-0877006호(2008.12.24. 등록)
본 실시예는 상기한 바와 같은 문제점을 감안한 것으로, 작업자의 방사선 피폭을 최대한 줄이기 위하여, 자주식으로 증기 발생기 내부를 주행하면서, 내시경장치를 사용하여 전열관 틈새에 삽입하여 육안검사를 수행할 수 있으며, 증기 발생기 내부에 유입된 이물질을 발견하였을 경우, 이물질제거툴을 삽입하여 제거할 수 있는 증기 발생기 환형공간 주행형 전열관다발 및 관판 원격 검사장치를 제공한다.
본 실시예에 따른 증기 발생기 환형공간 주행형 전열관다발 및 관판 원격 검사장치는 로봇 몸체; 상기 로봇 몸체에 회전 가능하게 설치되며, 증기 발생기 내부 벽면에 자력으로 부착되어, 상기 로봇 몸체를 상기 증기 발생기 내부 벽면을 따라 주행시키는 마그네틱 휠; 상기 로봇 몸체에 고정 결합되는 브라켓 부재; 상기 브라켓 부재에 제 1 방향으로 회전 가능하게 설치되는 제 1 가동몸체; 상기 제 1 가동몸체 일단에 상기 제 1 방향과 수직한 방향으로 회전 가능하게 설치되는 제 2 가동몸체; 및 상기 제 2 가동몸체에 신장 가능하게 설치되어, 상기 증기 발생기 내부 공간부를 검사하는 프로브 유닛;을 포함할 수 있다.
상기 제 1 가동몸체가 회전하는 제 1 방향은 상하 방향이고, 상기 제 2 가동몸체가 회전하는 제 2 방향은 좌우 방향일 수 있다.
상기 로봇 몸체는 카메라 및 조명이 설치되는 촬상유닛을 더 포함할 수 있다.
상기 촬상유닛은 언빌리컬 케이블에 의해 콘트롤러 및 원격제어기와 연결될 수 있다.
상기 로봇 몸체는 일측 단부에 비상제거 핸들이 설치될 수 있다.
상기 로봇 몸체는 증기 발생기 입구에 설치되는 현장제어시스템(LCU) 및 격납건물 외부에 설치되는 원격제어시스템(RCU)으로 운전될 수 있다.
상기 프로브 유닛은 상기 로봇 몸체의 이동 방향에 수직한 방향으로 신장 가능하게 설치되는 초박막형 형상연성회로기판을 적용할 수 있다.
상기 브라켓 부재는 일측 단부에 센싱유닛을 포함할 수 있으며, 상기 센싱유닛은 수평 및 거리센서일 수 있다.
이상과 같은 본 실시예에 따르면, 초박막형 형상연성회로기판을 적용한 내시경장치를 사용하여 2.9mm의 전열관 틈새에 삽입하여 육안검사를 수행할 수 있으며, 내부에 유입된 이물질 발견 시 이물질제거툴을 삽입하여 제거가 가능하다.
또한, 검사장치는 마그네틱 휠이 장착된 자주차 형태의 로봇으로 증기 발생기 내부에 부착되어 검사위치로의 이동이 용이하며, 내시경 구동장치는 회전, 틸팅 및 이송의 3 자유도를 가질 수 있어, 목표하는 전열관에 내시경장치의 삽입 및 인출이 가능하다.
또한, 검사장치의 운전은 증기 발생기 입구에 설치하는 현장제어시스템(LCU)과 격납건물 외부에 설치하는 원격제어시스템(RCU)으로 수행하여, 현장 제어시스템을 통해 검사장치를 설치한 후에는 비방사선 구역에서 원격 제어시스템을 통해 원격운전을 수행함으로써 작업자의 방사선 피폭을 줄일 수 있다.
도 1은 본 실시예에 따른 증기 발생기 2차측 관판 상부의 전열관 다발 틈새 육안검사 및 이물질 제거장치를 도시한 도면,
도 2는 본 실시예에 따른 검사장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면, 그리고,
도 3 및 도 4는 본 실시예에 따른 검사장치가 동작할 수 있는 자유도를 도시한 도면이다.
이하, 본 실시예에 따른 증기 발생기 환형공간 주행형 전열관다발 및 관판 원격 검사장치를 도면을 참고하여 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 예시적인 형태를 도시한 것으로, 이는 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위해 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적인 범위가 한정되는 것은 아니다.
또한, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응되는 구성요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 하며, 설명의 편의를 위하여 도시된 각 구성 부재의 크기 및 형상은 과장되거나 축소될 수 있다.
한편, 제 1 또는 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들이 상기 용어들에 의해 한정되지 않으며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별시키는 목적으로만 사용된다.
본 실시예에 따른 증기 발생기 환형공간 주행형 전열관다발 및 관판 원격 검사장치(1)(이하 검사장치)는 도 1에 도시된 바와 같이, 증기 발생기(G)의 핸드홀(H)을 통해 내부 벽면 설치될 수 있다. 상기 검사장치(1)는 작업자의 조작에 의해 이송, 슬러지 또는 이물질 육안 검사, 이물질 제거 등의 역활을 수행하는 것으로, 상기 증기 발생기(G)의 내측 벽면을 주행할 수 있도록 마련될 수 있다. 상기 검사장치(1)는 콘트롤러(2)에 의해 제어될 수 있으며, 증기 발생기(G)의 외부에 설치되며, 상기 콘트롤러(2)와 유선으로 연결되어 상기 검사장치(1)를 제어하는 원격제어기(3) 및 핸드홀(H) 일측에 고정 설치되고, 상기 콘트롤러(2)와 제1케이블(5)로 연결되며, 상기 검사장치(1)과 연결되는 제2케이블(6)을 수납 및 공급하는 엔코더 고정기(4)로 이루어진다. 상기 검사장치(1)은 도 1 내지 도2에 도시한 바와 같이, 증기 발생기의 환형 내 벽면을 타고 이동할 수 있다.
본 실시예에 따른 검사장치(1)는 로봇 몸체(110), 브라켓 부재(120), 제 1 가동몸체(130), 제 2 가동몸체(140) 및 프로브 유닛(150)을 포함할 수 있다.
로봇 몸체(110)는 증기 발생기(G)의 내부 벽면에 자력으로 부착되어 이동할 수 있다. 이를 위해, 상기 로봇 몸체(110)의 일측 단부에는 복수 개의 마그네틱 휠(111)이 마련될 수 있다. 상기 마그네틱 휠(111)은 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 로봇 몸체(110)의 양 측면에 총 4개가 대칭이 되도록 설치될 수 있다. 즉, 마그네틱 휠(111)은 상기 로봇 몸체(110)의 이동 방향으로 회전할 수 있도록, 상기 로못 몸체(110)의 상부면 측에 2개, 하부면 측에 2개가 대칭이 되도록 설치될 수 있다. 또한, 상기 마그네틱 휠(111)은 원통형상으로 마련될 수 있으며, 외주면에 자기력이 형성될 수 있도록 마련될 수 있다. 상기한 로봇 몸체(110)는 증기 발생기(G) 입구에 설치되는 현장제어시스템(LCU) 및 격납건물 외부에 설치되는 원격제어시스템(RCU)으로 운전될 수 있다.
증기 발생기(G) 내부가 어두움으로써, 상기 로봇 몸체(110)의 양면에 적어도 하나 이상의 촬상유닛(113)이 더 구비될 수 있다. 상기 촬상유닛(113)은 카메라 모듈 및 조명장치 등으로 구성될 수 있다. 이는 상기 로봇 몸체(110)의 이동 시 작업자가 모니터링 할 수 있도록 하기 위한 것이다. 즉, 상기 카메라 모듈을 통해 증기 발생기(G)의 내부 상황을 모니터링하되, 충분한 광량을 확보할 수 있도록 조명장치를 주변부에 설치할 수 있다. 이때, 상기 조명장치는 적어도 하나 이상의 발광 다이오드(LED)를 사용할 수 있다. 상기 촬상유닛(130)은 도 2에 도시된 바와 같이, 언빌리컬 케이블(101)로 콘트롤러(2) 및 원격제어기(3)와 연결되어, 전원 및 제어신호를 전달 받을 수 있다. 이때, 상기 언빌리컬 케이블(101)은 상기 촬상유닛(130)에 전원을 공급함과 함께, 상기 검사장치(1)의 전반적인 제어 명령을 출력할 수도 있다.
또한, 상기 로봇 몸체(110)의 일측 단부에는 비상제거 핸들(114)이 설치될 수 있다. 상기 비상제거 핸들(114)은 로봇 몸체(110)의 폭과 대응되는 크기로 형성될 수 있으며, 용접 또는 체결부재 등을 이용하게 고정 결합될 수 있다. 상기 비상제거 핸들(114)은 로봇 몸체(110)가 주행 불능 상태에 빠졌을 경우, 이를 작업자 또는 다른 로봇 등을 이용하여 제거할 수 있도록 하기 위한 것이다.
브라켓 부재(120)는 상기 로봇 몸체(110)의 일측면에 설치될 수 있다. 본 실시예에 따르면, 상기 브라켓 부재(120)는 상기 로봇 몸체(110)의 상기 증기 발생기(G)의 중심을 향하는 면에 고정 설치될 수 있으며, 대략 "ㄷ"자 형상으로 마련될 수 있다. 상기 브라켓 부재(120)는 체결부재에 의해 고정 결합될 수 있으며, 복수 개의 볼트부재 등으로 고정될 수 있다. 상기 브라켓 부재(120)를 중심으로, 일측면에는 상기한 촬상유닛(113)이 설치되고, 그 타측에는 센싱유닛(131)이 설치될 수 있다. 상기 센싱유닛(131)은 수평 및 거리센서일 수 있다. 이와 같은 센싱유닛(131)은 로봇 몸체(110)의 현재 위치 관련 정보를 상기 원격제어기(3) 측으로 전달하여 정확한 검사장치(1)의 이동 제어를 가능하게 한다.
제 1 가동몸체(130)는 상기 브라켓 부재에 제 1 방향으로 회전 가능하게 설치될 수 있다. 상기 제 1 방향을 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 상하 방향으로 형성될 수 있다. 상기 제 1 가동몸체(130)는 상자 형태로 구성될 수 있으며, 바닥면 측에 후술할 제 2 가동몸체(140)가 제 2 방향으로 회전 가능하게 설치될 수 있다.
제 2 가동몸체(140)는 제 1 가동몸체(130)의 바닥면에 회전 가능하게 설치될 수 있는데, 본 실시예에 따르면, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 방향에 대하여 수직한 방향인 제 2 방향으로 회전 가능하게 설치될 수 있다. 이때, 상기 제 2 가동몸체(140)의 폭은 상기 제 1 가동몸체(130)의 폭 보다는 넓게 구성될 수 있다. 상기 제 2 방향은 바닥면에 수평한 방향에 대해 회전하는 방향으로 좌우방향으로 설정될 수 있다.
프로브 유닛(150)은 제 2 가동몸체(140)에 신장 가능하게 설치되어, 상기 증기 발생기(G) 내부 공간부를 검사할 수 있다. 즉, 상기 프로브 유닛(150)은 상기 로봇 몸체(110)의 이동 방향에 수직한 방향으로 신장 가능하게 설치되는 초박막형 형상연성회로기판을 적용하여 구성될 수 있다.
이하, 본 실시예에 따른 검사장치(1)의 동작을 설명한다.
본 실시예에 따른 검사장치(1)는 증기 발생기(G) 하부에 180도 간격으로 존재하는 2개의 핸드 홀(H)을 통해 투입되며, 환형공간 내면에 부착된다. 제어장치는 원격 제어시스템(RCU)과 현장제어시스템(LCU)으로 구성되어 있다. 상기한 제어시스템들은 검사장치(1)의 위치를 물리적으로 확인하기 위한 별도의 제어케이블(미도시)를 포함할 수 있으며, 이 제어케이블을 통해, 상기한 제어시스템에서 검사장치(1)의 현재위치를 파악할 수 있다. 또한, 상기한 바와 같이 구성된 언빌리컬 케이블(101)이 검사장치(1)의 후면에 설치되어 비상상황에 장치를 인출할 수 있는 부가기능을 가질 수도 있다. 즉, 검사장치(1)의 전면 및 후면에는 비상제거용 핸들(114)이 장착되어 있어 외부에서 비상제거 장치를 삽입하여 장치를 인출하기 용이한 구조를 가질 수 있다.
검사작업의 수행은 증기 발생기(G) 외부 즉, 격납용기(비 오염 지역) 외부에 설치된 상기 RCU에서 원격으로 수행하기 때문에 검사장치의 작동상태 및 구조물과 충돌여부를 실시간으로 확인할 수 있는 감시용 모니터링 카메라 모듈이 장착된 촬상유닛(113)을 사용할 수 있다. 모든 검사영상은 제어시스템에 실시간으로 저장이 되며, 영상에는 간단한 검사 정보를 기록할 수 있다.
이상과 같은 본 실시예에 따르면, 초박막형 형상연성회로기판을 적용한 내시경장치를 사용하는 프로브 유닛(150)을 2.9mm의 전열관 틈새에 삽입하여 육안검사를 수행할 수 있으며, 내부에 유입된 이물질 발견 시 미도시된 이물질제거툴을 삽입하여 제거하는 것도 가능하다.
또한, 검사장치(1)는 마그네틱 휠(111)이 장착된 자주차 형태의 로봇으로 마련되어, 증기 발생기(G) 내부에 부착되어 검사위치로의 이동이 용이하며, 내시경 구동장치는 제 1 및 제 2 가동몸체(130)(140)를 통해 회전, 틸팅 및 이송의 3 자유도를 가질 수 있어, 목표하는 전열관에 내시경장치의 삽입 및 인출이 가능하다.
또한, 검사장치(1)의 운전은 증기 발생기 입구에 설치하는 현장제어시스템(LCU)과 격납건물 외부에 설치하는 원격제어시스템(RCU)으로 수행하여, 현장 제어시스템을 통해 검사장치(1)를 설치한 후에는 비방사선 구역에서 원격 제어시스템을 통해 원격운전을 수행함으로써 작업자의 방사선 피폭을 줄일 수 있다.
이상, 본 발명의 실시예들에 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.
G; 증기 발생기 H; 핸드홀
1; 검사장치 2; 콘트롤러
3; 원격제어기 4; 엔코더 고정기
5; 제 1 케이블 6; 제 2 케이블
101; 언빌리컬 케이블 110; 로봇 몸체
111; 마그네틱 휠 113; 촬상유닛
114; 비상제거 핸들 120; 브라켓 부재
130; 제 1 가동몸체 131; 센싱유닛
140; 제 2 가동몸체 150; 프로브 유닛

Claims (9)

  1. 로봇 몸체;
    상기 로봇 몸체에 회전 가능하게 설치되며, 증기 발생기 내부 벽면에 자력으로 부착되어, 상기 로봇 몸체를 상기 증기 발생기 내부 벽면을 따라 주행시키는 마그네틱 휠;
    상기 로봇 몸체에 고정 결합되는 브라켓 부재;
    상기 브라켓 부재에 제 1 방향으로 회전 가능하게 설치되는 제 1 가동몸체;
    상기 제 1 가동몸체 일단에 상기 제 1 방향과 수직한 방향으로 회전 가능하게 설치되는 제 2 가동몸체; 및
    상기 제 2 가동몸체에 신장 가능하게 설치되어, 상기 증기 발생기 내부 공간부를 검사하는 프로브 유닛;을 포함하되,
    상기 프로브 유닛은,
    상기 로봇 몸체의 이동 방향에 수직한 방향으로 신장 가능하게 설치되는 초박막형 형상연성회로기판을 적용한 내시경장치이고,
    상기 로봇 몸체는,
    일측 단부에 비상제거 핸들이 설치되고,
    상기 브라켓 부재는,
    일측 단부에 수평 및 거리센서를 포함하는, 증기 발생기 환형공간 주행형 전열관다발 및 관판 원격 검사장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 가동몸체가 회전하는 제 1 방향은 상하 방향이고,
    상기 제 2 가동몸체가 회전하는 제 2 방향은 좌우 방향인 증기 발생기 환형공간 주행형 전열관다발 및 관판 원격 검사장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 로봇 몸체는,
    카메라 및 조명이 설치되는 촬상유닛을 더 포함하는 증기 발생기 환형공간 주행형 전열관다발 및 관판 원격 검사장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 촬상유닛은,
    언빌리컬 케이블에 의해 콘트롤러 및 원격제어기와 연결되는 증기 발생기 환형공간 주행형 전열관다발 및 관판 원격 검사장치.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 로봇 몸체는,
    증기 발생기 입구에 설치되는 현장제어시스템(LCU) 및 격납건물 외부에 설치되는 원격제어시스템(RCU)으로 운전되는 증기 발생기 환형공간 주행형 전열관다발 및 관판 원격 검사장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
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