KR102172259B1 - 수냉벽튜브 검사장치 및 이를 구비하는 수냉벽튜브 분석 시스템 - Google Patents

수냉벽튜브 검사장치 및 이를 구비하는 수냉벽튜브 분석 시스템 Download PDF

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길두송
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한국전력공사
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Abstract

본 발명은, 자성(magnetism)을 갖도록 이루어지고, 자성체(magnetic material)로 이루어지며 복수로 배열되는 튜브상에 붙은 상태로 이동 가능하도록 구성되는 이동부; 및 상기 이동부에 결합되어 상기 이동부와 함께 상기 튜브상에서 이동 가능하고, 상기 튜브의 상태를 촬영하며, 상기 튜브와의 이격거리가 조절 가능하도록 구성되는 촬영부를 포함하는 수냉벽튜브 검사장치를 개시한다.

Description

수냉벽튜브 검사장치 및 이를 구비하는 수냉벽튜브 분석 시스템{EXAMINATION APPARATUS FOR WATERWALL TUBE AND WATERWALL TUBE ANALYSYS SYSTEM HAVING THE SAME}
본 발명은 수냉벽튜브의 건전성을 평가하기 위한 수냉벽튜브 검사장치 및 이를 구비하는 수냉벽튜브 분석 시스템에 관한 것이다.
화력발전소 등에서 사용되는 보일러는 내부에 유체가 흐르는 수냉벽튜브를 구비한다. 이와 같은 수냉벽튜브는 내부에서 연소된 연료에서 발생하는 에너지를 흡수하여 내부에 흐르는 유체를 가열하게 되며, 가열된 유체는 증기로 변환되어 터빈 등을 구동시켜 전기를 생산한다.
이와 같은 수냉벽튜브는 기동 및 운전시의 열응력, 마모, 부식 및 과열 등에 의한 튜브파열 사고가 빈번하게 발생하게 된다. 특히, 연소가스의 온도가 가장 높고, 윈드 박스(wind box)와 수트 블로워(soot blower)와 같은 장치가 많이 설치되므로 열응력에 더욱 취약하며, 크링커 낙하에 의한 손상 등 다른 부위의 튜브에 비해 사고의 빈번하게 발생할 수 있다. 또한, 수냉벽튜브에서 누설이 발생할 경우, 내부 유체의 유량이 감소하고 냉각효과가 저하되며, 수냉벽튜브의 온도 상승으로 이어져 과열에 의한 파열이 쉽게 발생하게 된다.
이에 따라, 종래에는 수냉벽튜브의 결함에 따른 사고를 방지하고자, 방사선 투과 검사 및 초음파 탐상 검사 등과 같은 비파괴 검사 또는 작업자가 투입되는 육안 검사와 같은 방식으로 검사를 수행하였다.
그러나, 종래의 검사 기술에 따르면, 수냉벽튜브 외면에 대한 육안점검과 필요시 튜브의 일정부분에 대한 두께측정을 시행하였다. 그러나 육안검사의 경우, 작업자가 직접 투입되어야 되는 검사방법의 특성상 구조적으로 협소한 장소에는 투입되기 어려워 전수조사가 쉽지 않을 뿐만 아니라, 초음파 탐상 검사 등의 방법들은 초당 6cm로 검사속도가 느리기 때문에 수많은 튜브로 구성된 수냉벽튜브의 전반적인 점검 및 관리가 어려웠다.
따라서, 수냉벽튜브의 건전성 평가를 보다 효과적으로 수행할 수 있는 기술의 개발이 고려될 수 있다.
본 발명의 일 목적은, 수냉벽튜브의 건전성 평가 작업을 보다 효과적으로 수행할 수 있는 수냉벽튜브 검사장치 및 이를 구비하는 수냉벽튜브 분석 시스템을 제공하는 데에 있다.
이와 같은 본 발명의 해결 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 수냉벽튜브 검사장치는, 자성(magnetism)을 갖도록 이루어지고, 자성체(magnetic material)로 이루어지며 복수로 배열되는 튜브상에 붙은 상태로 이동 가능하도록 구성되는 이동부; 및 상기 이동부에 결합되어 상기 이동부와 함께 상기 튜브상에서 이동 가능하고, 상기 튜브의 상태를 촬영하며, 상기 튜브와의 이격거리가 조절 가능하도록 구성되는 촬영부를 포함한다.
상기 촬영부는, 상기 이동부의 일측에 결합되어 상기 이동부와 멀어지는 방향으로 연장 형성되는 프레임; 상기 프레임에 결합되고, 상기 튜브를 향하여 빛을 비추도록 구성되는 광원부; 및 상기 프레임에 결합되어, 상기 튜브의 상태를 촬영하도록 이루어지는 카메라부를 포함하고, 상기 광원부와 상기 카메라부 중 적어도 하나는 상기 튜브와의 이격거리가 조절 가능하도록, 상기 프레임상에서 이동 가능하게 구성될 수 있다.
상기 수냉벽튜브 검사장치는, 제어부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 이동부가 천장부(ceiling)에 인접하는 경우, 상기 광원부의 광량을 감소시키도록 이루어질 수 있다.
상기 수냉벽튜브 검사장치는, 제어부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 카메라부를 통해 촬영되는 상기 튜브의 개수가 기설정된 값보다 많은 경우, 상기 카메라부를 상기 튜브를 향하여 상기 프레임상에서 이동시키고, 상기 카메라부를 통해 촬영되는 상기 튜브의 개수가 기설정된 값보다 작은 경우, 상기 카메라부를 상기 튜브로부터 멀어지도록 상기 프레임상에서 이동시킬 수 있다.
상기 카메라부는 상기 튜브를 기준으로 상기 광원부보다 후방에 배치될 수 있다.
상기 광원부와 상기 카메라부는, 각각 향하는 각도가 조절 가능하도록 상기 프레임상에서 회동 가능하게 구성될 수 있다.
상기 광원부는, 복수의 광원을 구비하며, 상기 복수의 광원은 일 방향을 따라 서로 이격되게 배치될 수 있다.
상기 이동부는, 몸체부; 및 상기 몸체부에 결합되고, 자성(magnetism)을 갖도록 이루어져 상기 튜브상에 붙은 상태로 이동 가능도록 구성되는 휠부를 포함할 수 있다.
상기 휠부는, 복수의 휠을 구비하며 상기 복수의 휠 중 적어도 하나는 지름이 조절 가능하도록 구성될 수 있다.
상기 수냉벽튜브 검사장치는, 상기 이동부에 결합되어, 상기 이동부의 이동 중 변화하는 위치정보를 감지하도록 구성되는 엔코더(encoder)를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명은 상기한 과제의 해결을 위하여, 상기 수냉벽튜브 검사장치; 및 상기 수냉벽튜브 검사장치로부터 촬영된 상기 튜브의 영상을 근거로 상기 튜브의 건전성(integrity)을 평가하도록 이루어지는 분석부를 포함하는 수냉벽튜브 분석 시스템을 제안한다.
상술한 해결수단을 통해 얻게 되는 본 발명의 효과는 다음과 같다.
본 발명의 수냉벽튜브 검사장치는 튜브상에서 안정적으로 이동 가능하고, 한번의 촬영으로 복수의 튜브들을 동시에 실시간으로 검사할 수 있으므로, 수냉벽튜브의 유지보수에 소요되는 시간과 비용을 획기적으로 절감할 수 있을 뿐만 아니라 수냉벽튜브의 전수검사를 통하여 발전 설비의 신뢰도 또한 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수냉벽튜브 검사장치의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 수냉벽튜브 검사장치와 이를 구비하는 수냉벽튜브 분석 시스템의 측면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 수냉벽튜브 분석 시스템을 상부에서 바라본 도면이다.
이하, 본 발명에 관련된 수냉벽튜브 검사장치 및 이를 구비하는 수냉벽튜브 분석 시스템에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다. 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수냉벽튜브 검사장치(100)의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 수냉벽튜브 검사장치(100)와 이를 구비하는 수냉벽튜브 분석 시스템(10)의 측면도이며, 도 3은 도 2에 도시된 수냉벽튜브 분석 시스템(10)을 상부에서 바라본 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 우선 본 발명의 수냉벽튜브 분석 시스템(10)은 후술할 수냉벽튜브 검사장치(100)와, 상기 수냉벽튜브 검사장치(100)로부터 촬영된 상기 튜브(T)의 영상을 근거로 상기 튜브의 건전성(integrity)을 평가하도록 이루어지는 분석부(12)를 포함한다.
상기 수냉벽튜브 검사장치(100)는 이동부(110)와 촬영부(120)를 포함한다.
이동부(110)는, 자성(magnetism)을 갖도록 이루어지고, 튜브(T)상에 상기 자성에 의해 붙은 상태로 이동 가능하도록 구성된다. 여기서 상기 튜브(T)는 자성체(magetic material)로 이루어지며 도시된 바와 같이 복수로 인접하게 배치될 수 있다. 이동부(110)는, 예를 들어, 몸체부(111)와 휠부(112)를 포함할 수 있다. 한편, 상기 이동부(110)는 휠(wheel)구조가 아닌 캐터필러(caterpillar)구조로 이루어질 수도 있다.
몸체부(111)는, 이동부(110)의 외관을 형성하도록 이루어질 수 있다.
휠부(112)는, 상기 몸체부(111)에 결합되고, 자성(magnetism)을 갖도록 이루어져 상기 튜브(T)상에 붙은 상태로 이동 가능하도록 구성될 수 있다. 또한, 휠부(112)는, 몸체부(111)상에 배치되는 복수의 휠(112a,112b,112c,112d)을 구비할 수 있다. 여기서, 상기 복수의 휠(112a,112b,112c,112d) 중 적어도 하나는 지름(D)이 조절 가능하도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 상기 휠(112a,112b,112c,112d)의 지름 조절은 상기 휠(112a,112b,112c,112d)의 내부를 유체의 주입 가능하도록 형성하고, 상기 휠(112a,112b,112c,112d) 내부에 주입된 유체의 압력을 조절 가능하게 구성하는 것으로 구현될 수 있다. 이에 따라, 튜브(T)에 미세한 불연속면이 존재하는 경우에도, 후술할 촬영부(120)와 튜브(T) 간 이격거리를 안정적으로 유지하여, 상기 촬영부(120)를 통해 획득되는 튜브(T)에 대한 영상정보를 안정된 품질로 제공할 수 있다. 또한, 상기 복수의 휠(112a,112b,112c,112d)에는 유니버설 조인트(미도시)가 설치되어 복수의 튜브(T)의 외경이 서로 다른 경우에도 상기 촬영부(120)와 튜브(T) 간 이격거리를 안정적으로 유지시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 대한 설명에서 복수의 휠(112a,112b,112c,112d)은 4개로 구성되는 것을 예로 들어 설명하였으나, 이는 단지 예시적인 것으로, 상기 휠부(112)는 4개가 아닌 개수로 이루어지는 복수의 휠로 구성될 수도 있다.
촬영부(120)는, 상기 이동부(110)에 결합되어 상기 이동부(110)와 함께 상기 튜브(T)상에서 이동 가능하도록 이루어지고, 상기 튜브(T)의 외면 상태를 촬영 가능하도록 구성된다. 여기서, 상기 촬영부(120)는 상기 튜브(T)와의 이격거리가 조절 가능하도록 구성된다. 상기 촬영부(120)는 예를 들어, 프레임(121), 광원부(122), 카메라부(123)를 포함할 수 있다.
프레임(121)은 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 이동부(110)의 일측에 결합되어 상기 이동부(110)와 멀어지는 방향으로 연장 형성될 수 있다.
광원부(122)는 상기 프레임(121)에 결합되며, 상기 튜브(T)를 향하여 빛을 비추도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 광원부(122)는 복수의 광원(미도시)을 구비하고, 상기 복수의 광원은 일 방향을 따라 서로 이격되게 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 복수의 광원은 예를 들어, LED(light emitting diode)로 구성될 수 있다.
카메라부(123)는, 상기 프레임(121)에 결합되어, 상기 튜브(T)의 상태를 촬영하도록 이루어진다. 상기 카메라부(123)는 예를 들어, 라인스캔카메라(line scan camera)로 구성될 수 있다. 또한, 상기 카메라부(123)는 도 2에 도시된 바와 같이, 튜브(T)를 기준으로 상기 광원부(122)보다 후방에 배치될 수 있다.
여기서, 상기 광원부(122)와 상기 카메라부(123) 중 적어도 하나는 상기 튜브(T)와의 이격거리가 조절 가능하도록, 상기 프레임(121)상에서 이동 가능하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 광원부(122)는 상기 프레임(121)상에서 도 2에 도시된 바와 같이 상하방향으로 제1 이동(M1)하도록 이루어질 수 있고, 상기 카메라부(123)는 상기 프레임(121)상에서 상하방향으로 제2 이동(M2)하도록 이루어질 수 있다.
또한, 상기 광원부(122)와 상기 카메라부(123)는, 각각 예를 들어, 상기 튜브(T)를 향하는 각도가 조절 가능하도록 프레임(121)상에서 회동 가능하게 구성될 수 있다. 광원부(122)는 예를 들어 도 2에 도시된 바와 같이 튜브(T)을 일지점에 타지점을 향하도록 제1 회동(R1) 가능하게 구성될 수 있으며, 상기 카메라부(123)의 경우, 튜브(T)의 어느 일지점에서 타지점을 향하도록 제2 회동(R2) 가능하게 구성될 수 있다.
한편, 상기 수냉벽튜브 검사장치(100)는, 이동부(110)에 결합되어, 이동부(100)의 이동 중 변화하는 위치정보를 감지하도록 구성되는 엔코더(encoder,140)를 더 포함할 수 있다. 상기 엔코더는 예를 들어, 상기 휠부(112)와 연결되고 상기 휠부(112)에서 발생하는 회전정보를 근거로 이동부(110)의 위치정보를 획득하도록 이루어질 수 있다.
한편, 상기 수냉벽튜브 검사장치(100)는 제어부(130)를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제어부(130)는 상기 이동부(110)가 튜브(T)의 검사를 위하여 이동중인 상태에서, 상기 이동부(110)가 천장부(ceiling)에 인접하는 경우, 상기 광원부(122)에서 발생되는 광량을 감소시키도록 이루어질 수 있다. 이에 따라, 상기 천장부(ceiling)의 구조에 의해 튜브(T)를 의도치 않게 더 밝게 비추는 현상을 방지하여, 카메라부(123)를 통해 촬영되는 튜브(T)의 영상 품질을 보다 향상시킬 수 있다. 또한, 제어부(130)는 상기 광원부(122)의 광량을 조절하는 것이 아닌, 이동부(110)와 상기 천장부(ceiling)의 인접한 정도에 따라 광원부(122)의 빛 발생을 온오프하도록 이루어질 수도 있다.
또한, 상기 제어부(130)는, 카메라부(123)를 통해 촬영되는 튜브(T)의 개수가 기설정된 값보다 많은 경우, 상기 카메라부(123)를 튜브(T)를 향하여 프레임(121)상에서 이동시키고, 상기 카메라부(123)를 통해 촬영되는 튜브(T)의 개수가 기설정된 값보다 작은 경우, 상기 카메라부(123)를 튜브(T)로부터 멀어지도록 상기 프레임(121)상에서 이동시키도록 이루어질 수 있다. 이에 따라, 상기 수냉벽튜브 분석 시스템(10)는, 각각의 튜브(T)의 외경이 변화하는 경우에도, 기설정된 튜브(T)의 촬영 개수를 유지하여, 상기 분석부(12)에서 이루어지는 튜브(T)의 건전성(integrity) 평가를 보다 안정된 상태로 제공할 수 있다.
전술한 내용은 단지 예시적인 것에 불과하며, 설명된 실시예들의 범주 및 기술적 사상을 벗어남이 없이, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 수정들이 이루어질 수 있다. 전술한 실시예들은 개별적으로 또는 임의의 조합으로 구현될 수 있다.
100 : 수냉벽튜브 검사장치 110 : 이동부
111 : 몸체부 112 : 휠부
120 : 촬영부 121 : 프레임
122 : 광원부 123 : 카메라부
130 : 제어부 T : 튜브

Claims (11)

  1. 자성(magnetism)을 갖도록 이루어지고, 자성체(magnetic material)로 이루어지며 복수로 배열되는 튜브상에 붙은 상태로 이동 가능하도록 구성되는 이동부;
    상기 이동부에 결합되어 상기 이동부와 함께 상기 튜브상에서 이동 가능하고, 상기 튜브의 상태를 촬영하며, 상기 튜브와의 이격거리가 조절 가능하도록 구성되는 촬영부; 및
    상기 촬영부를 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 촬영부는,
    상기 이동부의 일측에 결합되어 상기 이동부와 멀어지는 방향으로 연장 형성되는 프레임;
    상기 프레임에 결합되고, 상기 튜브를 향하여 빛을 비추도록 구성되는 광원부; 및
    상기 프레임에 결합되어, 상기 튜브의 상태를 촬영하도록 이루어지는 카메라부를 포함하며,
    상기 광원부와 상기 카메라부 중 적어도 하나는 상기 튜브와의 이격거리가 조절 가능하도록, 상기 프레임상에서 이동 가능하게 구성되고,
    상기 제어부는,
    상기 이동부가 천장부(ceiling)에 인접하는 경우 상기 광원부의 광량을 감소시키도록 이루어지며, 상기 카메라부를 통해 촬영되는 상기 튜브의 개수가 기설정된 값보다 많은 경우, 상기 프레임상에서 상기 카메라부를 상기 튜브를 향하여 이동시키고, 상기 카메라부를 통해 촬영되는 상기 튜브의 개수가 기설정된 값보다 작은 경우, 상기 튜브로부터 멀어지도록 상기 카메라부를 상기 프레임상에서 이동시키는 수냉벽튜브 검사장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 카메라부는 상기 튜브를 기준으로 상기 광원부보다 후방에 배치되는 수냉벽튜브 검사장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 광원부와 상기 카메라부는, 각각 향하는 각도가 조절 가능하도록 상기 프레임상에서 회동 가능하게 구성되는 수냉벽튜브 검사장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 광원부는, 복수의 광원을 구비하며, 상기 복수의 광원은 일 방향을 따라 서로 이격되게 배치되는 수냉벽튜브 검사장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 이동부는,
    몸체부; 및
    상기 몸체부에 결합되고, 자성(magnetism)을 갖도록 이루어져 상기 튜브상에 붙은 상태로 이동 가능도록 구성되는 휠부를 포함하는 수냉벽튜브 검사장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 휠부는, 복수의 휠을 구비하며 상기 복수의 휠 중 적어도 하나는 지름이 조절 가능하도록 구성되는 수냉벽튜브 검사장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 이동부에 결합되어, 상기 이동부의 이동 중 변화하는 위치정보를 감지하도록 구성되는 엔코더(encoder)를 더 포함하는 수냉벽튜브 검사장치.
  11. 제1항, 제5항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 수냉벽튜브 검사장치; 및
    상기 수냉벽튜브 검사장치로부터 촬영된 상기 튜브의 영상을 근거로 상기 튜브의 건전성(integrity)을 평가하도록 이루어지는 분석부를 포함하는 수냉벽튜브 분석 시스템.
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