KR102335650B1

KR102335650B1 - 증기발생기의 내부 이물질 검사 및 제거장치

Info

Publication number: KR102335650B1
Application number: KR1020200074715A
Authority: KR
Inventors: 우장명
Original assignee: 우장명
Priority date: 2020-06-19
Filing date: 2020-06-19
Publication date: 2021-12-06
Also published as: KR102335650B9

Abstract

본 발명은 원자력 발전소(한국 표준형)의 주요 기기 중 하나인 증기발생기의 내부에 존재하는 이물질을 검사하고 제거하는 장치에 관한 것으로, 상세하게는, 증기발생기의 하부에 형성된 핸드홀을 통해 쉘과 전열관 사이의 환형공간을 통해 내부로 접근하여 전열관, 그리고 환형공간 내의 바닥에 침전된 슬러지나 금속조각 등의 이물질을 원격에서 육안으로 검사하는 한편, 이물질을 안정적으로 제거하는 증기발생기의 내부 이물질 검사 및 제거장치에 관한 것이다.

Description

증기발생기의 내부 이물질 검사 및 제거장치{APPARATUS FOR INSPECTING AND REMOVING FOREIGN OBJECT IN STEAM GENERATOR}

일반적으로, 대형 산업 구조물의 하나인 원자력 발전소는 증기발생기를 통해 증기터빈과 발전기로부터 전력을 생산하는데 필요한 증기를 발생시키는 설비로서, 증기발생기의 내부에는 다발(bundle) 형태로 이루어진 다수의 전열관이 배치되어 있다. 그리고 전열관은 방사능을 포함하는 1차 계통수와 터빈을 돌리는 2차 계통수 사이에 열교환을 수행하며, 1차 계통수와 2차 계통수를 분리시켜 주는 기능을 하고 있다.

증기발생기의 작동원리를 설명하면, 원자로를 통과하면서 가열된 1차 계통수가 관로를 통해 증기발생기의 내부에 구비된 전열관의 내부를 흐르고, 전열관 외부로 공급되는 2차 계통수가 전열관의 외부로 교차하면서 전열관의 관벽을 사이에 두고 1차 계통수와 2차 계통수가 열교환을 하게 된다. 또한, 열교환된 1차 계통수는 폐회로의 관로를 따라 다시 원자로로 순환되고, 2차 계통수는 증기로 변환되게 된다.

이와 같이, 증기발생기의 내부는 고온 고압의 증기를 발생시키기 위해 1차 계통수와 2차 계통수를 포함하여 다량의 물을 외부로부터 공급받아 흐를 수 있도록 구성되어 있다. 그러나, 외부 관로에서 물이 증기발생기의 내부로 유입되면서 유속이 느려져 물속에 있는 침전물은 증기발생기의 내부 구조물 주위나 전열관에 부착되거나 바닥에 침전되어 열전달을 방해하고 전열관을 손상시키는 원인이 될 수 있다.

전열관의 손상은 원자력 발전소이 운영에 악영향을 주기 때문에 전열관의 건전성 확보는 무엇보다 중요하다. 이러한 이유로 전열관의 틈새나 환형공간 내에 침전된 슬러지나 금속조각 등의 이물질을 검사하는 소형 내시경 카메라 등 다양한 검사설비가 도입되었고, 그 일례가 대한민국 공개특허 제10-2008-0105488호에서 제안되었다.

대한민국 공개특허 제10-2008-0105488호에서 제안된 육안검사 및 이물질 제거장치(일명, 'KIIS')는 증기발생기의 하부에 마련된 핸드홀(hand hole)을 통해 전열관 다발과 쉘 사이의 환형공간으로 카메라가 장착된 로봇을 투입하여 전열관의 틈새에 유입되는 슬러지 또는 이물질을 검사하는 방식으로 이루어진다. 하지만 대한민국 공개특허 제10-2008-0105488호에서 제안된 육안검사 및 이물질 제거장치는 로봇의 이동시 중력에 의한 쳐짐현상이 발생되어 지속적인 보상 제어가 필요하였다.

이러한 문제를 해결하기 위해 대한민국 등록특허 제10-1628751호에서는 증기발생기의 환형공간 주행형 전열관 다발 및 관판 원격 검사장치가 제안되었다. 대한민국 등록특허 제10-1628751호에서는 마그네틱 휠이 장착된 자주차 형태의 로봇으로 증기 발생기 내부에 부착되어 환형공간에서의 미끄러짐 현상을 방지하고자 하였다.

그러나, 대한민국 등록특허 제10-1628751호에서는 마그네틱 휠이 쉘의 내측면이나 튜브시트의 상면 중 어느 한 부위만을 지지하고 있고, 이로 인해 지지력이 약해 미끄러짐 현상을 방지하는데 한계가 있을 수 있다. 또한, 구조적으로 사각지대가 발생함으로 인해 검사영역이 제한되어 검사 신뢰성을 향상시키는데 한계가 있을 수 있다.

한편, 대한민국 등록특허 제10-1442798호에서는 하나 이상의 레일가이더를 구비하는 고정유닛과, 전열관과 분할판 사이로 진입되는 가이드 레일과, 상기 가이드레일의 일단에 장착되어 스틸벨트가 권취된 보빈을 구비하는 레일구동유닛과, 상기 가이드레일을 따라 연장된 띠 모양의 프로브와, 상기 프로브의 일단에 장착된 검사 카메라를 구비하는 프로브 피딩유닛을 포함하는 원격검사설비에 대해 개시하고 있다.

그러나, 대한민국 등록특허 제10-1442798호에서 제안된 원격검사설비에서는 고정유닛을 증기발생기의 핸드홀 플랜지면에 고정 설치해야 하고, 또한 가이드레일을 전열관과 분할판 사이로 진입시켜 검사를 수행해야 함에 따라 설치 및 검사작업이 복잡할 수 있어 작업성의 저하와 작업시간을 증가시키는 등의 문제가 발생할 수 있다.

또한, 대한민국 등록특허 제10-1724987호에서는 구동부에 의해 이동 가능하게 구비되는 본체와, 단부에 제1 감시부가 설치되는 플렉서블 가이드와, 상기 본체의 상부에 설치되고 상기 플렉서블 가이드가 삽입되는 삽입홀을 포함하고 상기 삽입홀을 통해 삽입된 상기 플렉서블 가이드를 상기 본체와 근접하게 이동시키거나 멀어지는 방향으로 이동시키는 피딩유닛을 포함하는 검사 및 제거장치를 제안하였다.

그러나, 대한민국 등록특허 제10-1724987호에서는 전술한 대한민국 공개특허 제10-2008-0105488호에서 지적한 바와 같이, 환형공간을 따라 원주방향으로 이동하는 본체의 이동시 중력에 의한 쳐짐현상이 발생될 수 있고, 또한 구조적으로 사각지대가 발생하여 검사영역이 제한되어 검사 신뢰성을 향상시키는데 어려움이 있을 수 있다.

또한, 대한민국 등록특허 제10-2064120호에서는 증기발생기의 내부 벽면에 원주 방향을 따라 마련되는 가이드레일과, 상기 가이드레일을 따라 이동하는 이동유닛과, 상기 이동유닛에 장착되며 증기발생기의 전열관 사이를 검사하는 검사유닛을 포함하는 전열관 검사장치를 제안하여 전열관 사이를 정확하게 검사도록 하였다.

그러나, 대한민국 등록특허 제10-2064120호는 전술한 대한민국 등록특허 제10-1442798호와 마찬가지로 환형공간의 형상에 대응하도록 증기발생기의 내부 벽면에 원주방향을 따라 원호 형상을 갖는 가이드레일을 설치해야 하기 때문에 설치작업이 복잡하여 작업성이 저하될 수 있고 작업시간이 증가하는 문제가 발생할 수 있다.

KR 10-2008-0105488 A, 2008. 12. 04. KR 10-1628751 B21 2016. 06. 02. KR 10-1724987 B1, 2017. 04. 03. KR 10-2020-0035622 A, 2020. 04. 06. KR 10-2084077 B1, 2020. 02. 26.

따라서, 본 발명은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 증기발생기의 하부에 형성된 핸드홀을 통해 쉘과 전열관 사이의 환형공간의 내부로 접근하여 전열관과 환형공간 내의 바닥에 침전된 슬러지나 금속조각 등의 이물질을 원격에서 육안으로 검사하고, 이물질을 안정적으로 제거하는 증기발생기의 내부 이물질 검사 및 제거장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 증기발생기의 핸드홀을 통한 인입이 용이하고, 내부에서 원호방향을 따라 이동하는 과정에서 로봇의 미끄러짐 현상을 방지하면서 이동성을 향상시킬 수 있는 증기발생기의 내부 이물질 검사 및 제거장치를 제공하는데 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 내부 구조물과의 간섭을 피하면서 전후방 바닥에 이물질을 분배판의 상부와 튜브시트 바닥을 동시에 원격에서 감시할 수 있는 증기발생기의 내부 이물질 검사 및 제거장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 일 측면에 따른 본 발명은 증기발생기의 핸드홀을 통해 쉘과 전열관 사이의 환형공간으로 투입되어 상기 환형공간 내의 바닥에 침전된 슬러지나 금속조각을 포함하는 이물질을 검사하고 제거하는 증기발생기의 내부 이물질 검사 및 제거장치에 있어서, 상기 쉘의 내측벽과 튜브시트의 상면에 동시에 지지된 상태로 상기 쉘의 내측벽과 상기 튜브시트의 상면을 따라 수평되게 주행하고, 주행방향으로 전방측과 후방측, 상기 전열관의 하부 표면과 틈새를 촬영하여 잔존하는 이물질을 검사하고 제거하는 검사로봇; 상기 증기발생기의 외측에 설치되어 상기 핸드홀을 관통하는 케이블을 통해 상기 검사로봇과 연결되어 상기 검사로봇으로부터 영상을 제공받아 원격으로 제어하는 컨트롤러; 및 상기 핸드홀을 관통하여 상기 검사로봇의 일측에 연결된 가이드튜브의 내부로 삽입되어 상기 전열관의 하부 표면이나 틈새에 잔존하는 이물질을 제거하는 이물질 제거툴을 포함하는 것을 특징으로 하는 증기발생기의 내부 이물질 검사 및 제거장치를 제공한다.

바람직하게, 상기 검사로봇은 몸체; 상기 몸체의 상부에 장착되어 상기 전열관의 하부 표면과 틈새 사이를 촬영하여 상기 전열관의 하부 표면과 틈새 사이에 잔존하는 이물질을 검사하는 검사용 카메라 모듈; 상기 몸체와 상기 검사용 카메라 모듈 사이에 설치되고, 상기 전열관의 하부 표면과 틈새 사이를 촬영할 수 있도록 상기 검사용 카메라 모듈의 각도를 조정하는 팬틸트 유닛; 상기 검사로봇의 주행방향으로 상기 몸체의 양측부에 설치된 제1 및 제2 연결블럭; 상기 제1 및 제2 연결블럭에 카메라 각도의 조정이 가능하도록 설치되고, 상기 검사로봇의 주행방향으로 전방측과 후방측을 각각 촬영하는 제1 및 제2 틸팅 카메라; 상기 전열관과 대면하는 방향으로 상기 제1 및 제2 연결블럭의 일측부에 상하로 슬라이딩가능하게 결합되고, 양측 하부에는 내장된 각각의 모터에 의해 구동하여 상기 튜브시트의 상면을 따라 이동하는 한 쌍의 휠이 구비되어 있는 수직구동모듈; 및 상기 쉘의 내측면과 대면하는 상기 제1 및 제2 연결블럭의 타측부에 상하로 슬라이딩가능하게 결합되고, 상기 쉘의 내측면과 대향하는 면에는 내장된 모터에 의해 구동하여 상기 쉘의 내측면을 따라 이동하는 휠이 각각 구비되어 있는 제1 및 제2 수평구동모듈을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

바람직하게, 상기 제1 및 제2 연결블럭에는 각각, 가이드홈이 형성되어 있고, 내부에는 상기 가이드홈을 따라 상기 수직구동모듈과 상기 제1 및 제2 수평구동모듈이 상하방향으로 슬라이딩되도록 슬라이딩부재가 설치되고, 상기 슬라이딩 부재를 통해 상기 가이드홈을 따라 상부로 슬라이딩 전개된 상기 수직구동모듈과 상기 제1 및 제2 수평구동모듈을 전개된 상태로 고정시키는 고정부재가 설치된 것을 특징으로 할 수 있다.

바람직하게, 상기 슬라이딩부재는 상기 수직구동모듈과 상기 제1 및 제2 수평구동모듈이 결합되는 슬라이딩 기어와, 상기 슬라이딩 기어에 치합된 아이들 기어를 포함하는 기어장치로 이루어지고, 상기 고정부재는 상하로 나란하게 배치된 한 쌍의 랙기어와, 상기 한 쌍의 랙기어의 사이에 치합되어 상기 한 쌍의 랙기어를 서로 반대방향으로 이동시키고, 이를 통해 상기 제1 및 제2 연결블럭의 측부로 상기 한 쌍의 랙기어를 출몰시켜 상기 수직구동모듈과 상기 제1 및 제2 수평구동모듈을 고정하는 피니언기어로 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.

바람직하게, 상기 제2 연결블럭의 상부에 연결된 상기 케이블과 대칭하도록 상기 제1 연결블럭의 상부에 연결된 와이어를 더 포함하고, 작업자의 실수로 인해 상기 검사로봇이 미끄러져 자세가 뒤틀리는 경우 상기 와이어와 상기 케이블을 잡아당겨 상기 검사로봇의 자세를 교정하는 것을 특징으로 할 수 있다.

바람직하게, 상기 검사용 카메라 모듈은 상기 팬틸트 유닛으로부터 착탈가능하게 결합되고, 상기 팬틸트 유닛의 상부에는 상기 검사용 카메라 모듈을 분리한 후 고압분사노즐 또는 엔드 이펙트를 선택적으로 장착하여 사용하는 것을 특징으로 할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 증기발생기의 내부 이물질 검사 및 제거장치에 따르면, 증기발생기의 하부에 형성된 핸드홀을 통해 검사로봇을 투입시켜 전열관과 환형공간 내의 바닥에 침전된 슬러지나 금속조각 등의 이물질을 원격에서 육안으로 검사하고, 이물질을 안정적으로 제거할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 증기발생기의 내부 이물질 검사 및 제거장치에 따르면, 검사로봇의 전방측과 후방측에 제1 및 제2 틸팅 카메라를 구비하고, 또한 중앙에 카메라 각도 조정이 가능한 검사용 카메라 모듈을 구비함으로써 검사로봇의 주행방향의 전방측과 후방측을 안정적으로 촬영하여 감시하는 동시에 전열관의 하부 표면과 틈새 사이에 잔존하는 각종 이물질을 안정적으로 관찰하고, 이물질을 제거할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 증기발생기의 내부 이물질 검사 및 제거장치에 따르면, 각각 독립적으로 구동되는 휠을 구비한 수직구동모듈과 제1 및 제2 수평구동모듈이 상기 휠을 통해 쉘의 내측면과 튜브시트의 상면을 동시에 수직으로 지지한 상태로 쉘의 내측면과 튜브시트의 상면을 따라 주행함으로써 검사로봇의 지지력을 개선하여 주행 중 검사로봇이 자중에 의해 미끄러지는 현상을 원천적으로 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 증기발생기의 내부 이물질 검사 및 제거장치에 따르면, 상기 수직구동모듈과 제1 및 제2 수평구동모듈이 몸체의 양측부에 설치된 제1 및 제2 연결블럭을 따라 상하로 슬라이딩가능하게 결합되고, 이를 통해 핸드홀을 통과시킬 때 상기 수직구동모듈과 제1 및 제2 수평구동모듈을 하부방향으로 슬라이딩시켜 검사로봇의 크기(체적)를 축소시킴으로써 핸드홀을 통해 내부로 투입시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 증기발생기의 내부 이물질 검사 및 제거장치를 설명하기 위해 도시한 도면.
도 2는 도 1에 도시된 검사로봇이 증기발생기의 환형공간에 투입된 상태를 위에서 바라본 도면.
도 3은 도 1에 도시된 증기발생기의 내부 이물질 검사 및 제거장치가 투입된 증기발생기의 내부를 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 검사로봇를 설명하기 위해 도시한 도면.
도 5는 도 4에 도시된 검사로봇을 분해하여 도시한 도면.
도 6은 도 4에 도시된 검사용 카메라 모듈의 각도 조정과정을 도시한 도면들.
도 7은 도 5에 도시된 제2 연결블럭의 'A' 부위를 확대하여 도시한 도면.
도 8은 본 발명에 따른 검사로봇이 핸드홀을 통과하는 과정을 도시한 도면들.
도 9는 본 발명에 따른 검사로봇이 환형공간 내에 주행하는 과정을 도시한 도면.
도 10은 본 발명에 따른 검사용 카메라 모듈의 촬영과정을 설명하기 위해 도시한 도면들.
도 11은 본 발명의 다른 예에 따른 검사로봇을 설명하기 위해 도시한 도면들.

본 발명의 이점 및 특징, 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예로 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다.

본 명세서에서 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작과 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.

또한, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 그리고, 본 명세서에서 사용된(언급된) 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 기술적 특징을 구체적으로 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 증기발생기의 내부 이물질 검사 및 제거장치를 설명하기 위해 도시한 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 검사로봇이 증기발생기의 환형공간에 투입된 상태를 위에서 바라본 도면이고, 도 3은 도 1에 도시된 증기발생기의 내부 이물질 검사 및 제거장치가 투입된 증기발생기의 내부를 도시한 도면이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 증기발생기의 내부 이물질 검사 및 제거장치(10)는 증기발생기(g)에 형성된 핸드홀(h)을 통해 증기발생기(g)의 쉘(1)과 전열관(3) 사이의 환형공간(2)의 내부로 투입되어 전열관(3)과 환형공간(2) 내의 바닥에 침전된 슬러지나 금속조각 등의 이물질이나 각종 케이블의 꼬임상태를 검사하고 이물질이 발견되면 이물질을 제거하는 검사로봇(11)과, 증기발생기(g)의 외측에서 검사로봇(11)을 원격으로 제어하는 컨트롤러(12)를 포함한다.

컨트롤러(12)는 검사로봇(11)의 동작을 제어하기 위한 각종 스위치 및 조종레버(12a) 등이 구비되어 있고, 또한 검사로봇(11)에 구비된 각종 카메라 모듈을 통해 전송된 영상을 실시간으로 표시하는 표시패널(12b)이 구비되어 있다. 이러한 컨트롤러(12)는 도 2와 같이, 핸드홀(h)을 관통하여 인입되는 케이블(13)을 통해 로봇(11)과 전기적으로 접속된다. 이에 따라 작업자는 컨트롤러(12)를 매개로 로봇(11)과 통신하여 증기발생기(g)의 외부에서 원격으로 검사로봇(11)을 제어할 수 있다.

이처럼 컨트롤러(12)는 작업자가 검사로봇(11)을 원격에서 조종할 수 있도록 인터페이스를 제공하고, 검사로봇(11)에 구비된 카메라들로부터 실시간으로 전송되는 영상을 표시패널(12b)을 통해 실시간으로 출력하고, 이를 통해 작업자는 검사로봇(11)으로부터 전송되는 영상을 토대로 검사로봇(11)의 위치, 이동방향, 카메라 방향, 각종 이물질이나 케이블 등의 위치 등을 육안으로 확인하면서 제어할 수 있다.

검사로봇(11)에는 전열관(3)의 하부 표면이나 틈새 등에 이물질이 잔존하는 경우 이를 제거하기 위해 이물질 제거툴(14)이 설치될 수 있다. 이물질 제거툴(14)은 케이블(13)과 함께 핸드홀(h)을 통해 환형공간(2)의 내부로 인입되고 검사로봇(11)에 결합된 가이드튜브(15)를 매개(가이드튜브(15)를 관통)로 검사로봇(11)에 결합된다.

이러한 이물질 제거툴(14)은 전열관(3)의 하부 표면이나 틈새 등에 잔존하는 이물질을 제거하기 위한 장치로서, 일례로 집게방식으로 잔존하는 이물질을 제거할 수 있다. 예를 들어, 이물질 제거툴(14)은 가이드튜브(15)의 일단부로부터 돌출된 단부에 구비된 집게(미도시)와, 가이드튜브(15)의 타단부로부터 돌출되고 연결선(14a)을 통해 상기 집게와 연결되어 집게를 조정하는 조정부재(14b)을 포함할 수 있다.

가이드튜브(15)는 도 2와 같이, 내부에 관통 결합되는 이물질 제거툴(14)을 검사로봇(11)의 일측부로 안내하는 것으로, 일단부가 핸드홀(h)을 관통하여 검사로봇(11)의 일측부에 연결되고 타단부는 핸드홀(h)을 통해 증기발생기(g)의 외부로 노출된다.

도 4는 본 발명에 따른 검사로봇를 설명하기 위해 도시한 도면이고, 도 5는 도 4에 도시된 검사로봇을 분해하여 도시한 도면이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 검사로봇(11)은 몸체(111)와, 몸체(111)의 상부에 설치되어 환형공간(2) 내부에 잔존하는 이물질을 검사하는 검사용 카메라 모듈(112)과, 몸체(111)와 검사용 카메라 모듈(112) 사이에 설치되어 검사용 카메라 모듈(112)의 각도를 일정 각도로 조정하는 팬틸트 유닛(113)을 포함한다.

몸체(111)는 팬틸트 유닛(113)을 매개로 검사용 카메라 모듈(112)이 회동할 때 간섭되지 않도록 하기 위해 중앙에서의 공간이 최소화되도록 제작된다. 그리고, 팬틸트 유닛(113)은 검사용 카메라 모듈(112)을 80°각도 범위 내로 조정할 수 있도록 구성되어 기존 장치에서 문제가 된 전열관(3) 근처에서의 사각지대를 제거하였다.

도 6은 도 4에 도시된 검사용 카메라 모듈의 각도 조정과정을 도시한 도면들이다.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 검사용 카메라 모듈(112)은 전열관(3)과 대향하는 측부, 즉 검사로봇(11)의 진행방향과 직교하는 방향의 측부에 카메라(112a)가 설치되어 전열관(3)의 하부 표면 및 틈새에 존재하는 이물질 등을 관찰한다.

전열관(3)의 하부 표면과 틈새 등을 감시하기 위해 검사용 카메라 모듈(112)은 팬틸트 유닛(113)에 의해 일정 각도로 조정된다. 예를 들어, 도 6과 같이, 상하로 80°정도의 각도로 조정되고, 이를 통해 사각지역없이 전열관(3) 부위를 관찰할 수 있다.

한편, 도 4 및 도 5와 같이, 검사로봇(11)의 진행방향으로 몸체(111)의 양측부에는 제1 및 제2 연결블럭(114, 115)이 설치된다. 즉, 제1 연결블럭(114)은 몸체(111)의 전방측에 설치되고, 제2 연결블럭(115)은 몸체(111)의 후방측에 설치된다.

검사로봇(11)의 진행방향으로 전방측과 후방측을 관찰하기 위해 제1 연결블럭(114)에는 전방측에 제1 틸팅 카메라(116)가 장착되어 있고, 제2 연결블럭(115)에는 후방측에 제1 틸팅 카메라(116)와 대칭하도록 제2 틸팅 카메라(117)가 장착되어 있다.

제1 및 제2 틸팅 카메라(116, 117)는 각각 제1 및 제2 연결블럭(114, 115)을 축으로 상하로 회동가능하게 설치된다. 이에 따라, 상하로 자유롭게 카메라 각도를 조정하면서 검사로봇(11)의 전방측과 후방측의 구조물을 효과적으로 관찰할 수 있다.

또한, 검사용 카메라 모듈(112)과 제1 및 제2 틸팅 카메라(116, 117)은 모두 각도 조정이 가능하도록 틸팅 구조로 이루어짐에 따라 검사로봇(11)의 주행 중에 증기발생기(g)의 내부 구조물들과의 간섭을 피할 수 있어 작업시간을 단축시킬 수 있다.

제1 및 제2 연결블럭(114, 115)은 도 4 및 도 5와 같이, 몸체(111)를 중심으로 좌우 대칭구조로 이루어질 수 있고, 각각은 양측부(전열관(3)과 대향하는 측부와 쉘(1)의 내측면과 대향하는 측부)에 각각 가이드홈(114a, 115a)이 형성되어 있다.

가이드홈(114a, 115a) 중 제1 및 제2 연결블럭(114, 115)의 일측부(전열관(3)과 대향하는 측부)에 형성된 가이드홈에는 수직구동모듈(118)의 양측부가 상하로 슬라이딩가능하게 결합되고, 타측부(쉘(1)의 내측면과 대향하는 측부)에 형성된 가이드홈에는 제1 및 제2 수평구동모듈(119, 121)이 각각 슬라이딩가능하게 결합된다.

도 7은 도 5에 도시된 제2 연결블럭의 'A' 부위를 확대하여 도시한 도면이다.

도 7을 참조하면, 제1 및 제2 연결블럭(114, 115)에는 수직구동모듈(118)과 제1 및 제2 수평구동모듈(119, 120)이 가이드홈(114a, 115a)을 따라 안정적으로 슬라이딩되도록 슬라이딩부재(121)가 설치된다. 이때, 슬라이딩부재(121)는 수직구동모듈(118)과 제1 및 제2 수평구동모듈(119, 120)이 결합되는 슬라이딩 기어(G1)와 슬라이딩 기어(G1)에 치합된 아이들 기어(G2)를 포함하는 기어장치로 이루어질 수 있다.

그리고, 제1 및 제2 연결블럭(114, 115)에는 슬라이딩 부재(121)를 통해 가이드홈(114a, 115a)을 따라 슬라이딩된 수직구동모듈(118)과 제1 및 제2 수평구동모듈(119, 120)을 제1 및 제2 연결블럭(114, 115)의 소정 높이에서 고정시키기 위한 고정부재(122)가 설치된다. 이때, 고정부재(122)는 상하로 배치된 한 쌍의 랙기어(G3)와, 한 쌍의 랙기어(G3)의 사이에 치합되는 피니언기어(G4)로 이루어질 수 있다. 물론, 이에 한정되는 것이 아니며, 고정부재(122)는 체인 등으로 이루어질 수도 있다.

이러한 고정부재(122)는 피니언기어(G4)를 통해 상하로 나란하게 배치된 한 쌍의 랙기어(G3)를 서로 반대방향으로 이동시키고, 이를 통해 제1 및 제2 연결블럭(114, 115)의 측부로 한 쌍의 랙기어(G3)를 출몰시켜 수직구동모듈(118)과 상기 제1 및 제2 수평구동모듈(119, 120)을 고정하여 이들을 전개된 상태로 고정 유지시킨다.

검사로봇(11)이 통과하는 핸드홀(h)은 대략 직경이 197미리로 이루어짐에 따라 핸드홀(h)을 통과하기 위해서는 검사로봇(11)의 크기(체적)를 줄여야 한다. 이를 위해 전술한 바와 같이, 수직구동모듈(118)과 제1 및 제2 수평구동모듈(119, 120)은 제1 및 제2 연결블럭(114, 115)의 가이드홈(114a, 115a)을 따라 상하로 슬라이딩된다.

도 8은 본 발명에 따른 검사로봇이 핸드홀을 통과하는 과정을 도시한 도면들이다.

도 8을 참조하면, 검사로봇(11)을 핸드홀(h)로 진입시킬 때 수직구동모듈(118)과 제1 및 제2 수평구동모듈(119, 120)을 제1 및 제2 연결블럭(114, 115)의 가이드홈(114a, 115a)을 따라 각각 하부로 하강시켜 검사로봇(11)의 크기를 축소시킨다.

이후, 검사로봇(11)이 핸드홀(h)을 통과하여 증기발생기(g)의 내부로 진입이 완료되면 수직구동모듈(118)과 제1 및 제2 수평구동모듈(119, 120)을 제1 및 제2 연결블럭(114, 115)의 가이드홈(114a, 115a)을 따라 각각 상부로 상승시켜 전개시킨다.

제1 및 제2 연결블럭(114, 115)을 따라 상승된 수직구동모듈(118)과 제1 및 제2 수평구동모듈(119, 120)은 제1 및 제2 연결블럭(114, 115)에 마련된 고정부재(122)에 의해 하강하지 않고 전개된 상태로 고정된다. 이때, 고정부재(122)의 랙기어(G3)의 이동을 제한하는 고정레버(미도시)에 의해 고정부재(122)는 고정될 수 있다.

도 5와 같이, 제1 연결블럭(114)의 상부에는 와이어(16)가 연결되어 있다. 그리고, 제2 연결블럭(115)의 상부에는 와이어(16)와 대향하도록 케이블(13)이 연결되어 있다. 이를 통해 작업자의 실수로 인해 검사로봇(11)이 미끄러져 자세가 뒤틀리는 경우 와이어(16)와 케이블(13)을 잡아당겨 검사로봇(11)의 자세를 교정할 수 있다.

한편, 몸체(111)에는 슬라이딩부재(121)의 슬라이딩 기어(G1)에 삽입되는 축봉(111a)이 구비될 수 있다.

도 4 및 도 5와 같이, 수직구동모듈(118)은 'U'자형 구조로 이루어지고, 제1 및 제2 연결블럭(114, 115)의 일측부에 형성된 가이드홈(114a, 115a)에 결합되는 제1 및 제2 결합부(118a, 118b)와, 제1 및 제2 결합부(118a, 118b)의 하단부를 연결하는 연결대(118c)와, 연결대(118c)의 양단부에 서로 나란하게 구비되어 환형공간(2)의 내부에서 튜브시트(3)의 상면을 따라 이동하는 한 쌍의 휠(118d)을 포함한다.

제1 및 제2 결합부(118a, 118b)의 내부에는 각각 휠(118d)을 구동하는 모터(미도시)가 내장되어 있고, 한 쌍의 휠(118d)은 제1 및 제2 결합부(118a, 118b)에 내장된 모터에 의해 각각 독립적으로 구동하여 튜브시트(5)의 상면을 따라 주행한다.

한 쌍의 휠(118d)은 마그네틱 소재로 이루어진 자력 휠로서, 튜브시트(5)의 상면에 안정적으로 부착되어 검사로봇(11)의 주행시 미끄러짐 현상을 최소화할 수 있다.

연결대(118c)는 제1 및 제2 결합부(118a, 118b)를 서로 연결하는 부재로서, 내측에 이물질 제거툴(14)을 안내하는 가이드튜브(15)가 연결되고, 가이드튜브(15)가 연결된 부위에는 이물질 제거툴(14)이 관통되어 돌출되는 출구(h1)가 형성되어 있다.

도 5와 같이, 제1 및 제2 수평구동모듈(119, 120)은 제1 및 제2 연결블럭(114, 115)의 가이드홈(114a, 115a) 중 수직구동모듈(118)이 결합되지 않은 타측부에 형성된 가이드홈에 슬라이딩가능하게 결합되는 가이드돌부(119a, 120a)가 마련되어 있고, 일측부에는 쉘(1)의 내측면을 따라 이동하는 휠(119b, 120b)이 구비되어 있다.

그리고, 제1 및 제2 수평구동모듈(119, 120)은 각각 독립적으로 휠(119b, 120b)을 구동시키기 위해 내부에 모터(미도시)가 내장되어 있다. 이에 따라, 휠(119b, 120b)은 내장된 모터에 의해 각각 독립적으로 구동하여 쉘(1)의 내측면을 따라 주행한다.

제1 및 제2 수평구동모듈(119, 120)에 구비된 휠(119b, 120b) 또한 수직구동모듈(118)에 구비된 한 쌍의 휠(118d)과 마찬가지로 자력 휠로서, 쉘(1)의 내측면에 안정적으로 부착되어 검사로봇(11)의 주행시 미끄러짐 현상을 최소화할 수 있다.

도 9는 본 발명에 따른 검사로봇이 환형공간 내에 주행하는 과정을 도시한 도면이다.

도 9와 같이, 제1 및 제2 수평구동모듈(119, 120)의 휠(119b, 120b)은 쉘(1)의 내측면, 즉 수직면(라운딩 경계점(rP1)의 윗면)에 지지되고, 수직구동모듈(118)의 한 쌍의 휠(118d)은 튜브시트(5)의 수평면(라운딩 경계점(rP2)의 아랫면)에 지지된다.

이와 같이, 제1 및 제2 수평구동모듈(119, 120)의 휠(119b, 120b)과 수직구동모듈(118)의 한 쌍의 휠(118d)은 서로 수직으로 직교하도록 배치되어 각각 쉘(1)의 수직면과 튜브시트(5)의 수평면에 지지됨으로써 검사로봇(11)을 보다 안정적으로 지지하여 환형공간(2) 내에서 검사로봇(11)이 주행할 때 미끄러지지 않도록 한다.

도 10은 본 발명에 따른 검사용 카메라 모듈의 촬영과정을 설명하기 위해 도시한 도면들로서, (a)는 전방에서 바라본 도면이고, (b)는 전열관 측에서 바라본 도면이다.

도 10과 같이, 검사용 카메라 모듈(112)은 팬틸트 유닛(113)에 의해 상하로 각도가 조정됨으로써 전열관(3)의 하부 표면과 틈새 사이를 안정적으로 촬영하여 감시할 수 있다.

본 발명에 따른 검사로봇(11)은 쉘(1)의 내측면과 튜브시트(5)의 상면을 따라 주행하면서 전방과 후방측에 서로 대칭 구조로 설치된 제1 및 제2 틸팅 카메라(116, 117)을 통해 전방과 후방측을 촬영하는 한편, 검사용 카메라 모듈(112)을 통해 전열관(3)의 하부 표면과 틈새 사이를 촬영하여 환형공간(2) 내부에 잔존하는 각종 각종 이물질뿐만 아니라 내부에 구비된 각종 케이블에 대한 영상을 획득할 수 있다.

제1 및 제2 틸팅 카메라(116, 117)를 통해 촬영된 영상은 케이블(13)을 통해 실시간으로 컨트롤러(12)로 전송되어 표시패널(12b)을 통해 표시되고, 작업자는 케이블(13)을 통해 전송되는 영상을 토대로 검사로봇(11)을 제어 및 조정한다. 그리고, 이물질 제거툴(15)을 통해 전열관(3)의 하부 표면이나 틈새에 잔존하는 이물질을 제거한다.

도 11은 본 발명의 다른 예에 따른 검사로봇을 설명하기 위해 도시한 도면들이다.

도 11을 참조하면, 본 발명의 다른 예에 따른 검사로봇(21)은 팬틸트 유닛(213)의 상부에 검사용 카메라 모듈(112) 이외에, 고압을 분사하는 고압분사노즐(123) 또는 랜스삽입장치를 장착하기 위해 엔드 이펙트(124)가 장착될 수도 있다.

이상에서와 같이 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 바람직한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아니다. 이처럼 이 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 본 발명의 실시예의 결합을 통해 다양한 실시예들이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

g : 증기발생기 h : 핸드홀(hand hole)
1 : 쉘(shell) 2 : 환형공간
3 : 전열관 4 : 분리판(divide plate)
5 : 튜브시트 10 : 이물질 검사 및 제거장치
11, 21 : 검사로봇 12 : 컨트롤러
12a : 조종레버 12b : 표시패널
13 : 케이블 14 : 이물질 제거툴
14a : 연결선 14b : 조정부재
15 : 가이드튜브 16 : 와이어
111 : 몸체 111a : 축봉
112 : 검사용 카메라 모듈 112a : 카메라
113, 213 : 팬틸트 유닛 114 : 제1 연결블럭
114a, 115a : 가이드홈 115 : 제2 연결블럭
116 : 제1 틸팅 카메라 117 : 제2 틸팅 카메라
118 : 수직구동모듈 118a : 제1 결합부
118b : 제2 결합부 118c : 연결대
118d : 한 쌍의 휠 119 : 제1 수평구동모듈
119a, 120a : 가이드돌부 119b, 120b : 휠
120 : 제2 수평구동모듈 121 : 슬라이딩부재
122 : 고정부재 G1 : 슬라이딩 기어
G2 : 아이들 기어 G3 : 랙기어
G4 : 피니언기어 123 : 고압분사노즐
124 : 엔드 이펙트

Claims

증기발생기의 핸드홀을 통해 쉘과 전열관 사이의 환형공간으로 투입되어 상기 환형공간 내의 바닥에 침전된 슬러지나 금속조각을 포함하는 이물질이나 케이블의 꼬임상태를 검사하고 제거하는 증기발생기의 내부 이물질 검사 및 제거장치에 있어서,
상기 쉘의 내측벽과 튜브시트의 상면에 동시에 지지된 상태로 상기 쉘의 내측벽과 상기 튜브시트의 상면을 따라 수평되게 주행하고, 주행방향으로 전방측과 후방측, 상기 전열관의 하부 표면과 틈새를 촬영하여 잔존하는 이물질을 검사하고 제거하는 검사로봇;
상기 증기발생기의 외측에 설치되어 상기 핸드홀을 관통하는 케이블을 통해 상기 검사로봇과 연결되어 상기 검사로봇으로부터 영상을 제공받아 원격으로 제어하는 컨트롤러; 및
상기 핸드홀을 관통하여 상기 검사로봇의 일측에 연결된 가이드튜브의 내부로 삽입되어 상기 전열관의 하부 표면이나 틈새에 잔존하는 이물질을 제거하는 이물질 제거툴;을 포함하되,
상기 검사로봇은,
몸체; 및
상기 검사로봇의 주행방향으로 상기 몸체의 양측부에 설치된 제1 및 제2 연결블럭;을 포함하며,
상기 제2 연결블럭의 상부에 연결된 상기 케이블과 대칭하도록 상기 제1 연결블럭의 상부에 연결된 와이어를 더 포함하고, 작업자의 실수로 인해 상기 검사로봇이 미끄러져 자세가 뒤틀리는 경우 상기 와이어와 상기 케이블을 잡아당겨 상기 검사로봇의 자세를 교정하는 것을 특징으로 하는 증기발생기의 내부 이물질 검사 및 제거장치.
제 1 항에 있어서,
상기 검사로봇은,
상기 몸체의 상부에 장착되어 상기 전열관의 하부 표면과 틈새 사이를 촬영하여 상기 전열관의 하부 표면과 틈새 사이에 잔존하는 이물질을 검사하는 검사용 카메라 모듈;
상기 몸체와 상기 검사용 카메라 모듈 사이에 설치되고, 상기 전열관의 하부 표면과 틈새 사이를 촬영할 수 있도록 상기 검사용 카메라 모듈의 각도를 조정하는 팬틸트 유닛;
상기 제1 및 제2 연결블럭에 카메라 각도의 조정이 가능하도록 설치되고, 상기 검사로봇의 주행방향으로 전방측과 후방측을 각각 촬영하는 제1 및 제2 틸팅 카메라;
상기 전열관과 대면하는 방향으로 상기 제1 및 제2 연결블럭의 일측부에 상하로 슬라이딩가능하게 결합되고, 양측 하부에는 내장된 각각의 모터에 의해 구동하여 상기 튜브시트의 상면을 따라 이동하는 한 쌍의 휠이 구비되어 있는 수직구동모듈; 및
상기 쉘의 내측면과 대면하는 상기 제1 및 제2 연결블럭의 타측부에 상하로 슬라이딩가능하게 결합되고, 상기 쉘의 내측면과 대향하는 면에는 내장된 모터에 의해 구동하여 상기 쉘의 내측면을 따라 이동하는 휠이 각각 구비되어 있는 제1 및 제2 수평구동모듈;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 증기발생기의 내부 이물질 검사 및 제거장치.
제 2 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 연결블럭에는 각각,
가이드홈이 형성되어 있고, 내부에는 상기 가이드홈을 따라 상기 수직구동모듈과 상기 제1 및 제2 수평구동모듈이 상하방향으로 슬라이딩되도록 슬라이딩부재가 설치되고, 상기 슬라이딩 부재를 통해 상기 가이드홈을 따라 상부로 슬라이딩 전개된 상기 수직구동모듈과 상기 제1 및 제2 수평구동모듈을 전개된 상태로 고정시키는 고정부재가 설치된 것을 특징으로 하는 증기발생기의 내부 이물질 검사 및 제거장치.
제 3 항에 있어서,
상기 슬라이딩부재는 상기 수직구동모듈과 상기 제1 및 제2 수평구동모듈이 결합되는 슬라이딩 기어와, 상기 슬라이딩 기어에 치합된 아이들 기어를 포함하는 기어장치로 이루어지고, 상기 고정부재는 상하로 나란하게 배치된 한 쌍의 랙기어와, 상기 한 쌍의 랙기어의 사이에 치합되어 상기 한 쌍의 랙기어를 서로 반대방향으로 이동시키고, 이를 통해 상기 제1 및 제2 연결블럭의 측부로 상기 한 쌍의 랙기어를 출몰시켜 상기 수직구동모듈과 상기 제1 및 제2 수평구동모듈을 고정하는 피니언기어로 이루어지는 것을 특징으로 하는 증기발생기의 내부 이물질 검사 및 제거장치.
삭제
제 2 항에 있어서,
상기 검사용 카메라 모듈은 상기 팬틸트 유닛으로부터 착탈가능하게 결합되고, 상기 팬틸트 유닛의 상부에는 상기 검사용 카메라 모듈을 분리한 후 고압분사노즐 또는 엔드 이펙트를 선택적으로 장착하여 사용하는 것을 특징으로 하는 증기발생기의 내부 이물질 검사 및 제거장치.