KR102371924B1 - Real-time fatigue damage evaluation method for high-temperature structures and real-time damage monitoring method and system having the same - Google Patents

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KR102371924B1
KR102371924B1 KR1020200082252A KR20200082252A KR102371924B1 KR 102371924 B1 KR102371924 B1 KR 102371924B1 KR 1020200082252 A KR1020200082252 A KR 1020200082252A KR 20200082252 A KR20200082252 A KR 20200082252A KR 102371924 B1 KR102371924 B1 KR 102371924B1
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한국원자력연구원
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Abstract

고온 구조물에 대한 실시간 피로손상 평가 방법이 개시된다. 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 고온 구조물에 대한 실시간 피로손상 평가 방법은, 운전 중인 고온 구조물에 대한 피로손상을 실시간으로 평가하기 위한 방법으로서, 전체 운전 사이클을 운전 주기에 따라 복수의 단위 사이클로 구분하는 단계; 상기 단위 사이클이 운전이 종료된 종료 사이클인지 또는 운전이 진행 중인 현재 사이클인지 여부를 판단하는 단계; 상기 단위 사이클 중 상기 종료 사이클에 대하여 상기 피로손상을 평가하는 단계; 및 상기 단위 사이클 중 상기 현재 사이클에 대하여 상기 피로손상을 평가하는 단계를 포함한다.A real-time fatigue damage evaluation method for a high-temperature structure is disclosed. The real-time fatigue damage evaluation method for a high-temperature structure according to an exemplary embodiment of the present invention is a method for real-time evaluation of fatigue damage to a high-temperature structure in operation, and divides the entire operation cycle into a plurality of unit cycles according to the operation cycle to do; determining whether the unit cycle is an end cycle in which operation is terminated or a current cycle in which operation is in progress; evaluating the fatigue damage with respect to the end cycle among the unit cycles; and evaluating the fatigue damage with respect to the current cycle among the unit cycles.

Description

고온 구조물에 대한 실시간 피로손상 평가 방법과, 이를 포함하는 실시간 손상 모니터링 방법 및 시스템{REAL-TIME FATIGUE DAMAGE EVALUATION METHOD FOR HIGH-TEMPERATURE STRUCTURES AND REAL-TIME DAMAGE MONITORING METHOD AND SYSTEM HAVING THE SAME}Real-time fatigue damage evaluation method for high-temperature structures, and real-time damage monitoring method and system including the same

본 발명은 고온 구조물에 대한 실시간 피로손상 평가 방법과, 이를 포함하는 실시간 손상 모니터링 방법 및 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고온원자력발전소 내 열전달 계통에 적용될 수 있는 고온 구조물에 대한 실시간 피로손상 평가 방법과, 이를 포함하는 실시간 손상 모니터링 방법 및 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a real-time fatigue damage evaluation method for a high-temperature structure, and a real-time damage monitoring method and system including the same, and more particularly, to a real-time fatigue damage evaluation method for a high-temperature structure that can be applied to a heat transfer system in a high-temperature nuclear power plant. And, it relates to a real-time damage monitoring method and system including the same.

일반적으로 구조물에 하중이 반복적으로 작용하면 하중의 크기가 작더라도 구조물에 손상을 야기하는데, 이를 피로손상(fatigue damage)이라 한다. 특히 고온 환경에서 장시간 운전되는 발전소는 운전 하중, 운전 시간 및 온도 조건에 의해서 기기, 구조물, 배관에 피로손상이 발생될 수 있는데, 이는 궁극적으로 취약부의 누설 및 파단을 야기할 수 있다.In general, when a load is repeatedly applied to a structure, damage to the structure is caused even if the magnitude of the load is small, which is called fatigue damage. In particular, in a power plant that is operated for a long time in a high-temperature environment, fatigue damage may occur to equipment, structures, and piping depending on operating load, operating time, and temperature conditions, which may ultimately cause leakage and breakage of vulnerable parts.

그리고, 액체상태의 소듐(sodium, Na)을 노심 냉각재로 사용하는 소듐냉각고속로(Sodium-cooled Fast Reactor, SFR)는 노심을 직접 냉각하는 일차열전달계통의 냉각재 온도가 약 550℃이고, 터빈 구동을 위해 공급되는 증기의 온도는 약 500℃에 이른다. 이와 같은 온도 조건은 구조물에 크리프(creep) 변형을 야기하는 온도영역이므로 구조물에는 운전하중의 반복에 의한 피로손상 뿐만 아니라 크리프손상(creep damage)도 발생할 수 있다.In addition, in a sodium-cooled fast reactor (SFR) that uses liquid sodium (sodium, Na) as a core coolant, the coolant temperature of the primary heat transfer system that directly cools the core is about 550°C, and the turbine is driven The temperature of the steam supplied for this purpose reaches about 500 °C. Since such a temperature condition is a temperature range that causes creep deformation in the structure, not only fatigue damage due to repeated driving loads but also creep damage may occur in the structure.

일반적으로 고온 구조물의 크리프손상과 피로손상은 상호작용(interaction)에 의해 손상이 가중되므로 이를 고려한 손상평가가 필요하다. 그러나, 국내의 상용 원자력발전소(원전)에는 안전운전을 보장하기 위한 수단의 일환으로 피로감시시스템(NuFMS)을 적용하고 있기는 하나, 대부분의 상용 원전의 경우 운전온도가 낮아서 크리프손상에 대한 고려 없이 감시대상에 누적된 피로손상 만을 정량적으로 평가하므로, 소듐냉각고속로와 같이 고온 조건 하에 운영되는 원전에는 적용하기 어려운 실정이다.In general, creep damage and fatigue damage of high-temperature structures are aggravated by interaction, so damage evaluation is necessary considering this. However, although the fatigue monitoring system (NuFMS) is applied to domestic commercial nuclear power plants (nuclear power plants) as a means to ensure safe operation, most commercial nuclear power plants operate at low operating temperatures without considering creep damage. It is difficult to apply to nuclear power plants operating under high-temperature conditions, such as sodium-cooled high-speed reactors, because only the fatigue damage accumulated in the monitoring target is evaluated quantitatively.

본 발명의 일 실시예는 운전 중인 고온 구조물에 대하여 임의의 특정 시점 기준으로 손상을 평가할 수 있는, 고온 구조물에 대한 실시간 손상 모니터링 방법 및 시스템을 제공하고자 한다.One embodiment of the present invention is to provide a real-time damage monitoring method and system for a high-temperature structure that can evaluate damage based on an arbitrary specific time point for a high-temperature structure in operation.

본 발명의 일 실시예는 운전에 따른 잔존 수명을 보다 정확히 예측할 수 있는, 고온 구조물에 대한 실시간 손상 모니터링 방법 및 시스템을 제공하고자 한다.An embodiment of the present invention is to provide a real-time damage monitoring method and system for a high-temperature structure, which can more accurately predict the remaining lifespan according to operation.

본 발명의 일 실시예는 피로손상과 크리프손상의 상호작용을 고려하여 고온 구조물의 손상을 보다 종합적으로 평가할 수 있는, 고온 구조물에 대한 실시간 손상 모니터링 방법 및 시스템을 제공하고자 한다.An embodiment of the present invention is to provide a real-time damage monitoring method and system for a high-temperature structure that can more comprehensively evaluate the damage of a high-temperature structure in consideration of the interaction between fatigue damage and creep damage.

본 발명의 일 측면에 따르면, 운전 중인 고온 구조물에 대한 피로손상을 실시간으로 평가하기 위한 방법으로서, 전체 운전 사이클을 운전 주기에 따라 복수의 단위 사이클로 구분하는 단계; 상기 단위 사이클이 운전이 종료된 종료 사이클인지 또는 운전이 진행 중인 현재 사이클인지 여부를 판단하는 단계; 상기 단위 사이클 중 상기 종료 사이클에 대하여 상기 피로손상을 평가하는 단계 및 상기 단위 사이클 중 상기 현재 사이클에 대하여 상기 피로손상을 평가하는 단계를 포함하는, 고온 구조물에 대한 실시간 피로손상 평가 방법이 제공된다.According to one aspect of the present invention, there is provided a method for evaluating fatigue damage to a high-temperature structure in operation in real time, the method comprising: dividing an entire operating cycle into a plurality of unit cycles according to the operating cycle; determining whether the unit cycle is an end cycle in which operation is terminated or a current cycle in which operation is in progress; A real-time fatigue damage evaluation method for a high-temperature structure is provided, comprising: evaluating the fatigue damage with respect to the end cycle of the unit cycle; and evaluating the fatigue damage with respect to the current cycle of the unit cycle.

이 때, 상기 단위 사이클 중 상기 현재 사이클에 대하여 상기 피로손상을 평가하는 단계는, 상기 현재 사이클을 복수의 국부 사이클로 세분화하는 단계; 상기 국부 사이클별로 피로손상 사용계수를 산출하는 단계 및 상기 국부 사이클별로 산출된 상기 피로손상 사용계수를 합산하는 단계를 포함할 수 있다.In this case, the evaluating of the fatigue damage with respect to the current cycle among the unit cycles may include subdividing the current cycle into a plurality of local cycles; Calculating the fatigue damage usage factor for each local cycle and adding up the fatigue damage usage factor calculated for each local cycle.

이 때, 상기 현재 사이클을 복수의 국부 사이클로 세분화하는 단계는, 온도의 상승 또는 하강이 시작되는 지점을 기준으로 복수의 국부 사이클로 구분할 수 있다.In this case, the step of subdividing the current cycle into a plurality of local cycles may include dividing the current cycle into a plurality of local cycles based on a point at which a temperature rise or fall starts.

이 때, 상기 국부 사이클별로 피로손상 사용계수를 산출하는 단계는, 상기 국부 사이클별 허용하는 최대 사이클횟수에 대한 상기 국부 사이클의 실제 발생횟수의 비율로 산출하며, 상기 실제 발생횟수 산정시 하나의 국부 사이클은 0.5회 발생한 것으로 간주하여 산정할 수 있다.In this case, the step of calculating the fatigue damage use factor for each local cycle is calculated as a ratio of the actual number of occurrences of the local cycle to the maximum number of cycles allowed for each local cycle, and when calculating the actual number of occurrences, one local Cycles can be counted as 0.5 occurrences.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 운전 중인 고온 구조물에 대한 손상을 실시간으로 모니터링 하기 위한 방법으로서, 전체 운전 사이클을 운전 주기에 따라 복수의 단위 사이클로 구분하는 단계; 상기 단위 사이클이 운전이 종료된 종료 사이클인지 또는 운전이 진행 중인 현재 사이클인지 여부를 판단하는 단계; 상기 단위 사이클 중 상기 종료 사이클에 대하여 상기 피로손상과 크리프손상을 평가하는 단계; 상기 단위 사이클 중 상기 현재 사이클에 대하여 상기 피로손상과 크리프손상을 평가하는 단계; 상기 종료 사이클과 상기 현재 사이클의 상기 피로손상과 크리프손상 평가 결과를 각각 합산하는 단계 및 상기 고온 구조물에 대한 손상을 종합적으로 평가하는 단계를 포함하고, 상기 단위 사이클 중 상기 현재 사이클에 대하여 상기 피로손상과 크리프손상을 평가하는 단계는, 상기 현재 사이클을 복수의 국부 사이클로 세분화하는 단계; 상기 국부 사이클별로 피로손상 사용계수를 산출하는 단계 및 상기 국부 사이클별로 산출된 상기 피로손상 사용계수를 합산하는 단계를 포함하는, 고온 구조물에 대한 실시간 손상 모니터링 방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for monitoring damage to a high-temperature structure in operation in real time, the method comprising: dividing an entire operation cycle into a plurality of unit cycles according to the operation period; determining whether the unit cycle is an end cycle in which operation is terminated or a current cycle in which operation is in progress; evaluating the fatigue damage and creep damage for the end cycle among the unit cycles; evaluating the fatigue damage and creep damage with respect to the current cycle among the unit cycles; adding up the fatigue damage and creep damage evaluation results of the end cycle and the current cycle, respectively, and comprehensively evaluating damage to the high-temperature structure, wherein the fatigue damage for the current cycle among the unit cycles and evaluating creep damage may include: subdividing the current cycle into a plurality of local cycles; A real-time damage monitoring method for a high-temperature structure is provided, comprising the steps of calculating the fatigue damage usage factor for each local cycle and adding the fatigue damage usage factor calculated for each local cycle.

이 때, 상기 현재 사이클을 복수의 국부 사이클로 세분화하는 단계는, 온도의 상승 또는 하강이 시작되는 지점을 기준으로 복수의 국부 사이클로 구분할 수 있다.In this case, the step of subdividing the current cycle into a plurality of local cycles may include dividing the current cycle into a plurality of local cycles based on a point at which a temperature rise or fall starts.

이 때, 상기 국부 사이클별로 피로손상 사용계수를 산출하는 단계는, 상기 국부 사이클별 허용하는 최대 사이클횟수에 대한 상기 국부 사이클의 실제 발생횟수의 비율로 산출하며, 상기 실제 발생횟수 산정시 하나의 국부 사이클은 0.5회 발생한 것으로 간주하여 산정할 수 있다.In this case, the step of calculating the fatigue damage use factor for each local cycle is calculated as a ratio of the actual number of occurrences of the local cycle to the maximum number of cycles allowed for each local cycle, and when calculating the actual number of occurrences, one local Cycles can be counted as 0.5 occurrences.

이 때, 상기 단위 사이클 중 상기 종료 사이클에 대하여 상기 피로손상과 크리프손상을 평가하는 단계는, 상기 종료 사이클을 과도운전 유형별로 세분화하는 단계; 상기 과도운전 유형별로 피로손상 사용계수를 산출하는 단계 및 상기 과도운전 유형별로 산출된 상기 피로손상 사용계수를 합산하는 단계를 포함할 수 있다.In this case, the step of evaluating the fatigue damage and creep damage with respect to the end cycle among the unit cycles may include: subdividing the end cycle for each type of transient operation; The method may include calculating a fatigue damage usage coefficient for each type of transient operation and adding up the fatigue damage usage coefficient calculated for each type of excessive operation.

이 때, 상기 단위 사이클 중 상기 종료 사이클에 대하여 상기 피로손상과 크리프손상을 평가하는 단계와, 상기 단위 사이클 중 상기 현재 사이클에 대하여 상기 피로손상과 크리프손상을 평가하는 단계는 각각, 상기 종료 사이클 또는 현재 사이클의 하중이력을 일정 간격의 시간구간으로 세분화하는 단계; 상기 시간구간별로 크리프손상 사용계수를 산출하는 단계 및 상기 시간구간별로 산출된 상기 크리프손상 사용계수를 합산하는 단계를 포함할 수 있다.In this case, the step of evaluating the fatigue damage and creep damage with respect to the end cycle of the unit cycle and the step of evaluating the fatigue damage and the creep damage with respect to the current cycle of the unit cycle are, respectively, the end cycle or subdividing the load history of the current cycle into time sections at regular intervals; It may include calculating the creep damage usage coefficient for each time section and adding the creep damage usage factor calculated for each time section.

이 때, 상기 시간구간별로 크리프손상 사용계수를 산출하는 단계는, 온도가 일정하게 유지되면서 연속되는 복수의 시간구간에 대하여, 직전 시간구간 대비 응력을 완화하여 적용할 수 있다.In this case, the calculating of the creep damage usage coefficient for each time section may be applied by relaxing stress compared to the immediately preceding time section for a plurality of consecutive time sections while the temperature is kept constant.

이 때, 상기 고온 구조물에 대한 손상을 종합적으로 평가하는 단계는, 상기 피로손상과 상기 크리프손상 사이의 상관관계를 고려하여 상기 고온 구조물이 안전한지 여부를 판단할 수 있다.In this case, in the step of comprehensively evaluating the damage to the high-temperature structure, it may be determined whether the high-temperature structure is safe in consideration of the correlation between the fatigue damage and the creep damage.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 운전 중인 고온 구조물에 대한 손상을 실시간으로 모니터링 하기 위한 시스템으로서, 상기 고온 구조물에 설치되어 상기 고온 구조물 내부의 냉각재의 온도 데이터, 압력 데이터, 유속 데이터 중 적어도 하나를 실시간으로 수집하여 디지털신호로 변환하는 하중이력 수집장치 및 상기 하중이력 수집장치로부터 수신된 디지털신호를 분석하여 상기 고온 구조물의 손상 여부를 평가하고 사용자에게 상기 손상 여부 정보를 전달하는 손상 평가 장치를 포함하고, 상기 손상 평가 장치는, 전체 운전 사이클을 운전 주기에 따라 복수의 단위 사이클로 구분하고, 상기 단위 사이클이 운전이 종료된 종료 사이클인지 또는 운전이 진행 중인 현재 사이클인지 여부를 판단하는 운전 사이클 분류부; 상기 단위 사이클 중 상기 종료 사이클에 대하여 상기 피로손상과 크리프손상을 평가하는 종료 사이클 평가부; 상기 단위 사이클 중 상기 현재 사이클에 대하여 상기 피로손상과 크리프손상을 평가하는 현재 사이클 평가부 및 상기 종료 사이클과 상기 현재 사이클의 상기 피로손상과 크리프손상 평가 결과를 각각 합산하여 상기 고온 구조물에 대한 손상을 종합적으로 평가하는 종합 평가부를 포함하는, 고온 구조물에 대한 실시간 손상 모니터링 시스템이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a system for monitoring damage to a high-temperature structure in operation in real time, which is installed in the high-temperature structure to obtain at least one of temperature data, pressure data, and flow rate data of a coolant inside the high-temperature structure. A load history collection device that collects in real time and converts it into a digital signal, and a damage evaluation device that analyzes the digital signal received from the load history collection device to evaluate whether the high-temperature structure is damaged and delivers the damage information to the user And, the damage evaluation device divides the entire driving cycle into a plurality of unit cycles according to the driving cycle, and a driving cycle classification unit for determining whether the unit cycle is an end cycle in which operation is completed or a current cycle in which operation is in progress ; an end cycle evaluation unit for evaluating the fatigue damage and creep damage with respect to the end cycle among the unit cycles; A current cycle evaluation unit that evaluates the fatigue damage and creep damage with respect to the current cycle among the unit cycles, and sums the fatigue damage and creep damage evaluation results of the end cycle and the current cycle to determine damage to the high-temperature structure A real-time damage monitoring system for a high-temperature structure is provided, including a comprehensive evaluation unit that comprehensively evaluates it.

이 때, 상기 현재 사이클 평가부는, 상기 현재 사이클을 복수의 국부 사이클로 세분화하고, 상기 국부 사이클별로 피로손상 사용계수를 산출한 후, 상기 국부 사이클별로 산출된 상기 피로손상 사용계수를 합산하여 상기 피로손상을 평가할 수 있다.At this time, the current cycle evaluation unit subdivides the current cycle into a plurality of local cycles, calculates a fatigue damage usage factor for each local cycle, and adds the fatigue damage usage factor calculated for each local cycle to the fatigue damage can be evaluated.

이 때, 상기 현재 사이클 평가부는, 상기 현재 사이클을 복수의 국부 사이클로 세분화하는 경우, 온도의 상승 또는 하강이 시작되는 지점을 기준으로 복수의 국부 사이클로 구분할 수 있다.In this case, when the current cycle is subdivided into a plurality of local cycles, the current cycle evaluator may divide the current cycle into a plurality of local cycles based on a point at which an increase or decrease in temperature starts.

본 발명의 일 실시예에 따른 고온 구조물에 대한 실시간 피로손상 평가 방법은 현재 사이클을 복수개의 국부 사이클로 나누어 개별 국부 사이클별 피로손상 사용계수를 산출함으로써, 현재 운전 시점까지의 하중이력을 반영 가능하므로 보다 신뢰성 높은 피로손상 평과 결과를 얻을 수 있다.The real-time fatigue damage evaluation method for a high-temperature structure according to an embodiment of the present invention divides the current cycle into a plurality of local cycles and calculates the fatigue damage usage coefficient for each local cycle, so that the load history up to the current operation point can be reflected. Reliable fatigue damage evaluation results can be obtained.

본 발명의 일 실시예에 따른 고온 구조물에 대한 실시간 손상 모니터링 방법은 현재 시점까지의 피로손상 평가 결과와 함께 크리프손상 평가도 함께 수행하며, 이를 종합적으로 고려함으로써, 고온 구조물에 대하여 보다 실효성 있는 손상평가 결과를 얻을 수 있다.The real-time damage monitoring method for a high-temperature structure according to an embodiment of the present invention performs a creep damage assessment together with the fatigue damage assessment result up to the present time, and by taking this comprehensively into consideration, a more effective damage assessment for a high-temperature structure results can be obtained.

본 발명의 일 실시예에 고온 구조물에 대한 실시간 손상 모니터링 시스템은 하중이력 수집 장치 및 손상 평가 장치를 구비함으로써, 자동적으로 하중에 대한 손상을 평가할 수 있으며 이와 관련된 정보를 사용자에게 실시간으로 전달할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the real-time damage monitoring system for a high-temperature structure includes a load history collection device and a damage evaluation device, so that damage to a load can be automatically evaluated and related information can be delivered to a user in real time.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고온 구조물에 대한 실시간 손상 모니터링 방법의 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고온 구조물에 대한 실시간 손상 모니터링 시스템을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고온 구조물에 대한 실시간 손상 모니터링 시스템을 도시한 구성도이다.
도 4는 도 1의 종료 사이클에 대하여 손상을 평가하는 단계를 세분화하여 나타낸 순서도이다.
도 5는 고온 구조물의 종료 사이클의 일례를 도시한 그래프이다.
도 6은 도 5에 도시된 종료 사이클에 대하여 과도운전의 유형별로 세분화하는 것을 도시한 그래프이다.
도 7은 하중이력을 일정 간격의 시간구간으로 세분화하는 것을 도시한 그래프이다.
도 8은 도 1의 현재 사이클에 대하여 손상을 평가하는 단계를 세분화하여 나타낸 순서도이다.
도 9는 고온 구조물의 현재 사이클의 일례를 도시한 그래프이다.
도 10은 도 9에 도시된 현재 사이클을 국부 사이클로 세분화하는 것을 도시한 그래프이다.
도 11은 피로손상과 크리프손상 사이의 상관관계의 일례를 도시한 그래프이다.
1 is a flowchart of a real-time damage monitoring method for a high-temperature structure according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating a real-time damage monitoring system for a high-temperature structure according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram illustrating a real-time damage monitoring system for a high-temperature structure according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a flowchart showing subdivided steps of assessing impairment for the end cycle of FIG. 1 .
5 is a graph illustrating an example of an end cycle of a high temperature structure.
FIG. 6 is a graph illustrating subdivision of the end cycle shown in FIG. 5 by types of transient driving.
7 is a graph showing the subdivision of the load history into time sections at regular intervals.
FIG. 8 is a flowchart showing subdivided steps of evaluating damage with respect to the current cycle of FIG. 1 .
9 is a graph illustrating an example of a current cycle of a high temperature structure.
FIG. 10 is a graph illustrating subdivision of the current cycle shown in FIG. 9 into a local cycle.
11 is a graph showing an example of a correlation between fatigue damage and creep damage.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily implement them. The present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. In order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals are assigned to the same or similar components throughout the specification.

본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In the present specification, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification is present, and one or more other features It should be understood that this does not preclude the existence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고온 구조물에 대한 실시간 손상 모니터링 방법의 순서도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고온 구조물에 대한 실시간 손상 모니터링 시스템을 도시한 도면이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고온 구조물에 대한 실시간 손상 모니터링 시스템을 도시한 구성도이다. 도 4는 도 1의 종료 사이클에 대하여 손상을 평가하는 단계를 세분화하여 나타낸 순서도이다. 도 5는 고온 구조물의 종료 사이클의 일례를 도시한 그래프이다. 도 6은 도 5에 도시된 종료 사이클에 대하여 과도운전의 유형별로 세분화하는 것을 도시한 그래프이다. 도 7은 하중이력을 일정 간격의 시간구간으로 세분화하는 것을 도시한 그래프이다. 1 is a flowchart of a real-time damage monitoring method for a high-temperature structure according to an embodiment of the present invention. 2 is a diagram illustrating a real-time damage monitoring system for a high-temperature structure according to an embodiment of the present invention. 3 is a block diagram illustrating a real-time damage monitoring system for a high-temperature structure according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a flow chart subdivided into the steps of assessing impairment for the end cycle of FIG. 1 . 5 is a graph illustrating an example of an end cycle of a high temperature structure. FIG. 6 is a graph illustrating subdivision of the end cycle shown in FIG. 5 by types of transient driving. 7 is a graph showing the subdivision of the load history into time sections at regular intervals.

본 발명의 일 실시예에 따른 고온 구조물에 대한 실시간 손상 모니터링 방법은 고온 구조물에 관한 하중이력을 분석한 후, 피로손상과 크리프손상을 종합적으로 평가함으로써, 해당 고온 구조물의 안정성을 실시간으로 모니터링하는 방법이다. The real-time damage monitoring method for a high-temperature structure according to an embodiment of the present invention is a method of monitoring the stability of a high-temperature structure in real time by analyzing the load history of the high-temperature structure and then comprehensively evaluating fatigue damage and creep damage am.

이 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 고온 구조물에 대한 실시간 손상 모니터링 방법은 본 발명의 일 실시예에 따른 고온 구조물에 대한 실시간 손상 모니터링 시스템(100)에 의해서 각 단계가 수행될 수 있다. At this time, each step of the real-time damage monitoring method for a high-temperature structure according to an embodiment of the present invention may be performed by the real-time damage monitoring system 100 for a high-temperature structure according to an embodiment of the present invention.

이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 고온 구조물에 대한 실시간 손상 모니터링 방법(이하 '손상 모니터링 방법')의 각 단계 위주로 설명하되, 고온 구조물에 대한 실시간 손상 모니터링 시스템(100) 중에서 손상 모니터링 방법의 상기 각 단계를 수행하는 주체에 대해서도 함께 기술하기로 한다.Hereinafter, each step of the real-time damage monitoring method (hereinafter, 'damage monitoring method') for a high-temperature structure according to an embodiment of the present invention will be mainly described, but the damage monitoring method in the real-time damage monitoring system 100 for a high-temperature structure The subject performing each of the above steps will also be described.

먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 고온 구조물에 대한 실시간 손상 모니터링 방법은 하중이력 수집장치(10)를 이용하여 고온 구조물에 대한 하중이력을 수집하는 단계를 포함한다.(S10)First, the real-time damage monitoring method for a high-temperature structure according to an embodiment of the present invention includes the step of collecting the load history for the high-temperature structure by using the load history collecting device 10 (S10).

이 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 고온 구조물에 대한 손상 모니터링 방법이 적용되는 고온 구조물은 소듐냉각고속로의 중간열전달계통(IHTS)과 같이 고온의 열 유체가 이동되는 고온 배관일 수 있다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 손상 모니터링 방법의 적용이 이에 제한되는 것은 아님을 밝혀 둔다.At this time, the high-temperature structure to which the damage monitoring method for the high-temperature structure according to an embodiment of the present invention is applied may be a high-temperature pipe through which a high-temperature thermal fluid is moved, such as an intermediate heat transfer system (IHTS) of a sodium-cooled high-speed reactor. However, it should be noted that the application of the damage monitoring method according to an embodiment of the present invention is not limited thereto.

한편, 도 2를 참조하면, 하중이력 수집장치(10)는 고온 구조물에 설치되는 온도센서(11), 압력센서(12), 유속센서(13) 등을 포함할 수 있다. 이로부터, 하중이력 수집장치(10)는 고온 구조물의 온도 데이터, 압력 데이터 또는 내부 유체의 유속 데이터 등을 실시간으로 수집하여 디지털 신호로 변환할 수 있으며, 이것이 궁극적으로 구조물에 작용하는 하중이력과 관련된 정보를 구성할 수 있다.Meanwhile, referring to FIG. 2 , the load history collecting device 10 may include a temperature sensor 11 , a pressure sensor 12 , a flow rate sensor 13 and the like installed in a high-temperature structure. From this, the load history collecting device 10 can collect the temperature data, pressure data, or flow velocity data of the internal fluid in real time of the high-temperature structure and convert it into a digital signal, which is ultimately related to the load history acting on the structure. information can be organized.

여기서, 하중이력이란, 시간에 따라 고온 구조물에 작용하는 하중(압력 등)을 의미할 수 있다. 이러한 하중이력은 도 5 및 도 9에 도시된 바와 같이 시간에 따른 고온 구조물의 시간별 온도 또는 응력 등을 나타냄으로써 도시할 수 있다. 본 명세서에서 이와 같이 하중이력이 도시된 것을 운전 사이클이라 규정한다.Here, the load history may mean a load (pressure, etc.) applied to the high-temperature structure over time. Such a load history can be illustrated by indicating the time temperature or stress of the high-temperature structure over time as shown in FIGS. 5 and 9 . In this specification, the load history shown in this way is defined as a driving cycle.

다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 손상 모니터링 방법은 손상 평가 장치(30)의 운전 사이클 분류부(31)에 의해 전체 운전 사이클을 복수의 단위 사이클로 구분하는 단계를 포함한다.(S20)Next, the damage monitoring method according to an embodiment of the present invention includes dividing the entire driving cycle into a plurality of unit cycles by the driving cycle classification unit 31 of the damage evaluation device 30 (S20).

보다 상세하게, 상술한 하중이력을 고온 구조물의 운전 시간 전체에 대하여 도시하면 운전 주기에 따라 상승과 하강을 반복하며 유사한 형태가 반복되는 운전 사이클을 확인할 수 있다. 일례로, 소듐냉각고속로를 이용한 원자력발전의 경우, 연료 교환 주기에 따라 운전 주기가 생성될 수 있다.In more detail, when the above-described load history is shown for the entire operating time of the high-temperature structure, it can be confirmed that the driving cycle repeats the rising and falling according to the operating cycle, and a similar shape is repeated. For example, in the case of nuclear power generation using a sodium-cooled high speed reactor, an operation cycle may be generated according to a fuel exchange cycle.

이 때, 도 5를 참조하면, 전체 운전 사이클 중 연료교환 시점을 분절점으로 할 경우, 전체 운전 사이클은 복수 개의 조각으로 나뉘어 질 수 있다. 이와 같이 연료교환 시점에 따라 나뉘어지는 운전 사이클의 개별 조각을 단위 사이클이라 규정한다.At this time, referring to FIG. 5 , when the fuel exchange time of the entire driving cycle is a segmentation point, the entire driving cycle may be divided into a plurality of pieces. In this way, the individual pieces of the driving cycle divided according to the time of fuel exchange are defined as a unit cycle.

본 발명의 일 실시예에서, 손상 평가 장치(30)의 운전 사이클 분류부(31)는 이와 같이 반복적인 형태를 띄는 전체 운전 사이클을 복수의 단위 사이클로 나누는 작업을 수행할 수 있다. 이 때, 상기 작업은 하중이력을 자동적으로 분석하여 이루어지거나, 또는 미리 입력된 연료교환 시점에 따른 정보에 근거하여 이루어질 수 있다. 이를 통해 단위 사이클 단위로 후술될 피로손상 또는 크리프손상을 평가할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the driving cycle classification unit 31 of the damage evaluation device 30 may perform an operation of dividing the entire driving cycle having such a repetitive shape into a plurality of unit cycles. In this case, the above operation may be performed by automatically analyzing the load history, or based on information according to the fuel exchange time input in advance. Through this, fatigue damage or creep damage, which will be described later in unit cycle units, can be evaluated.

본 발명의 일 실시예에 따른 손상 모니터링 방법은 나뉘어진 단위 사이클 각각에 대하여 이것이 종료 사이클인지 현재 사이클인지를 판단하는 단계를 포함한다.(S30) The damage monitoring method according to an embodiment of the present invention includes determining whether this is an end cycle or a current cycle for each of the divided unit cycles. (S30)

보다 구체적으로, 단위 사이클 중 일부는 모니터링 시점을 기준으로 하였을 때 운전이 이미 종료된 과거의 종료 사이클일 수 있다. 일례로, 도 5에 도시된 바와 같이 종료 사이클은 새로운 연료교환을 통해 최초 온도로부터 상승되었다가 운전을 마친 후 최초 온도로 다시 하강하는 사이클로서, 다음 연료교환과 함께 종료될 수 있다.More specifically, some of the unit cycles may be past end cycles in which operation has already ended based on the monitoring time point. For example, as shown in FIG. 5 , the termination cycle is a cycle in which the initial temperature is raised through a new fuel exchange and then falls back to the initial temperature after the operation is finished, and may be ended with the next fuel exchange.

이와는 달리, 단위 사이클은 모니터링 시점을 기준으로 아직 운행이 진행 중인 현재 사이클일 수 있다. 즉, 단위 사이클은 도 9와 같이 시간이 흐른 뒤에도 아직 온도의 하강이 마무리되지 않은 사이클일 수 있다.Alternatively, the unit cycle may be a current cycle in which operation is still in progress based on the monitoring time point. That is, the unit cycle may be a cycle in which the temperature drop is not yet finished even after time passes as shown in FIG. 9 .

이와 같은 종료 사이클 또는 현재 사이클인지 여부를 판단하는 단계(S30) 역시 운전 사이클 분류부(31)에 의해 자동적으로 수행될 수 있다.The step (S30) of determining whether it is the end cycle or the current cycle may also be automatically performed by the driving cycle classifying unit 31 .

그 후, 본 발명의 일 실시예에 따른 손상 모니터링 방법은 단위 사이클 중 종료 사이클에 대하여 피로손상과 크리프손상을 평가하는 단계(S40)를 수행할 수 있다. 상기 단계는 실시간 손상 평가 장치(30)의 종료 사이클 평가부(32)에 의해 수행될 수 있다.Thereafter, the damage monitoring method according to an embodiment of the present invention may perform the step (S40) of evaluating fatigue damage and creep damage with respect to the end cycle of the unit cycle. The above step may be performed by the end cycle evaluation unit 32 of the real-time damage evaluation device 30 .

먼저 피로손상 평가에 대하여 살펴보면, 구조물에 하중이 반복적으로 작용하면 하중의 크기가 작더라도 구조물에 손상을 야기하는데, 이를 피로손상(fatigue damage)이라 할 수 있다. 이와 같은 피로손상은 피로손상 사용계수를 산출함으로써 평가될 수 있는데, 여기서 피로손상 사용계수는 과도운전 유형별 허용가능한 최대횟수(

Figure 112020069456444-pat00001
)에 대한 실제 과도운전 횟수(
Figure 112020069456444-pat00002
)의 비율로 계산되는 값(
Figure 112020069456444-pat00003
)으로 정해질 수 있다. 이 때, 과도운전 유형별 허용가능한 최대횟수(
Figure 112020069456444-pat00004
)는 고온 구조물의 특성에 따라 미리 정해진 값일 수 있다.First, looking at fatigue damage evaluation, if a load is repeatedly applied to a structure, it causes damage to the structure even if the magnitude of the load is small, which can be referred to as fatigue damage. Such fatigue damage can be evaluated by calculating the fatigue damage usage factor, where the fatigue damage usage factor is the maximum allowable number of times (
Figure 112020069456444-pat00001
) for the actual number of overruns (
Figure 112020069456444-pat00002
) calculated as a ratio of (
Figure 112020069456444-pat00003
) can be determined. At this time, the maximum allowable number of times (
Figure 112020069456444-pat00004
) may be a predetermined value according to the characteristics of the high-temperature structure.

보다 상세히, 도 5를 다시 참조하면, 하나의 종료 사이클은 설계상 정상온도를 유지하는 정상운전을 수행할 수도 있지만, 정상운전의 사이에 정상온도를 벗어나는 다양한 형태의 과도운전(도 5의 경우, S1, S2, S3)을 포함할 수 있다. 특히 과도운전은 정상운전으로부터 피크(peak) 및 벨리(valley) 값을 거친 후 첫 위치로 복귀하면 1회 운전으로 간주하여 특정될 수 있다.In more detail, referring back to FIG. 5, one end cycle may perform a normal operation to maintain a normal temperature by design, but various types of transient operation (in the case of FIG. 5, S1, S2, S3) may be included. In particular, when the transient operation returns to the first position after passing through the peak and valley values from the normal operation, it can be regarded as a one-time operation and specified.

이러한 과도운전은 운전온도, 운전시간 및 하중범위 등을 고려하여 유형별로 세분화할 수 있다.(S41) 이 중에서, 도 6과 같이 가장 큰 변형률 범위를 형성하는 과도운전(도 6의 경우, S3)에 대하여 우선적으로 설정하여 평가하고 그 후에 나머지 하중으로 사이클을 독립적으로 설정하여 평가할 수 있다. 일례로, 전체 운전시간을 과도운전 별로 배분함에 있어서, 보수적인 평가를 수행하기 위해서는 도 6과 같이 가장 큰 변형률 범위를 형성할 수 있는 S3에 대하여 운전시간의 대부분을 할당하고, 그 외 S2 및 S3의 경우, 과도운전의 시점과 종점을 기준으로 운전시간을 할당할 수 있을 것이다.Such transient operation can be subdivided by type in consideration of operating temperature, operating time, and load range. (S41) Among these, transient operation forming the largest strain range as shown in FIG. 6 (S3 in the case of FIG. 6) It can be evaluated by setting it preferentially, and then setting the cycle independently for the rest of the load and evaluating it. For example, in allocating the total operating time for each transient operation, in order to perform a conservative evaluation, most of the operating time is allocated to S3 that can form the largest strain range as shown in FIG. 6 , and other S2 and S3 In the case of , it will be possible to allocate the operation time based on the start and end points of the transient operation.

그 후, 각 과도운전 유형별로 발생횟수를 카운트하여 이를 해당 과도운전 유형의 허용가능한 최대횟수(

Figure 112020069456444-pat00005
)로 나누어 개별 피로손상 사용계수를 산출할 수 있다.(S42) 그리고 산출된 개별 피로손상 사용계수를 최종적으로 합산할 경우, 특정 종료 사이클에 대한 피로손상 사용계수를 얻을 수 있다.(S43)After that, by counting the number of occurrences for each type of transient operation, it is calculated as the maximum allowable number (
Figure 112020069456444-pat00005
) to calculate individual fatigue damage usage factors. (S42) And when the calculated individual fatigue damage usage factors are finally added up, the fatigue damage usage factor for a specific end cycle can be obtained (S43).

다음으로, 도 4 및 도 7을 참조하여 종료 사이클의 크리프손상을 평가하는 단계를 살펴보면 다음과 같다.Next, the step of evaluating the creep damage of the end cycle with reference to FIGS. 4 and 7 is as follows.

크리프 현상은 고온 환경에서 하중이 일정 시간동안 유지되면 변형이 증가하는 것으로, 크리프손상 평가는 크리프손상 사용계수를 산출하여 평가할 수 있다. 이 때, 크리프손상 사용계수는, 하중의 유지시간동안 고온 구조물에 작용하는 응력에 대하여 파단(rupture)에 이르게 되는 시간인 파단허용최소시간(

Figure 112020069456444-pat00006
)에 대한 운전시간의 비율로 계산할 수 있다.The creep phenomenon is the increase in deformation when the load is maintained for a certain period of time in a high temperature environment. At this time, the creep damage usage factor is the minimum allowable time for rupture (
Figure 112020069456444-pat00006
) can be calculated as the ratio of operating time to

이를 위해, 실시간 손상 평가 장치(30)의 종료 사이클 평가부(32)는 도 7에 도시된 바와 같이, 시간에 따라 계측된 하중이력을 일정한 시간간격(

Figure 112020069456444-pat00007
)으로 구획하고 각 구간의 하중을 적용하여 크리프손상을 평가할 수 있다.(S44)To this end, the end cycle evaluation unit 32 of the real-time damage evaluation device 30, as shown in FIG.
Figure 112020069456444-pat00007
) and apply the load in each section to evaluate creep damage. (S44)

그리고, 각 시간구간에서의 응력에 대하여 허용하는 파단허용최소시간(

Figure 112020069456444-pat00008
)을 계산하고, 파단허용최소시간(
Figure 112020069456444-pat00009
)에 대한 실제 시간구간(
Figure 112020069456444-pat00010
)의 비율(
Figure 112020069456444-pat00011
)이 해당 시간구간에서의 크리프손상 사용계수가 될 수 있다. (S45) 또한 각 구간에서 계산한 사용계수들을 모두 합한 값이 총 크리프손상 사용계수가 될 수 있다. (S46)And, the allowable minimum time to fracture for the stress in each time section (
Figure 112020069456444-pat00008
), and the minimum allowable break time (
Figure 112020069456444-pat00009
) for the actual time interval (
Figure 112020069456444-pat00010
) of the ratio (
Figure 112020069456444-pat00011
) can be the creep damage usage factor in the corresponding time period. (S45) In addition, the sum of the use factors calculated in each section may be the total creep damage use factor. (S46)

이 때, 다시 도 7을 참조하면, 시간

Figure 112020069456444-pat00012
에서 시작되는 첫번째 손상평가 시점인
Figure 112020069456444-pat00013
에서는 [
Figure 112020069456444-pat00014
,
Figure 112020069456444-pat00015
] 구간의 시간 동안에 작용하는 하중에 대한 크리프손상을 계산한다. 그러나, 두번째 구간인 에서는 [
Figure 112020069456444-pat00016
,
Figure 112020069456444-pat00017
] 구간에 대하여 크리프손상을 평가함에 있어서는
Figure 112020069456444-pat00018
시점의 응력이
Figure 112020069456444-pat00019
시간동안 완화된 값을 사용한다. 이와 같이 온도가 일정하게 유지되면서 연속되는 복수의 시간구간에 대해서는 응력완화를 고려함으로써 과도한 보수적 평가를 완화할 수 있다.At this time, referring back to FIG. 7, time
Figure 112020069456444-pat00012
The first damage assessment point starting from
Figure 112020069456444-pat00013
In [
Figure 112020069456444-pat00014
,
Figure 112020069456444-pat00015
] Calculate the creep damage for the load acting during the time of the section. However, in the second interval [
Figure 112020069456444-pat00016
,
Figure 112020069456444-pat00017
] In evaluating creep damage for the section,
Figure 112020069456444-pat00018
the stress at the time
Figure 112020069456444-pat00019
Use a relaxed value for time. In this way, excessive conservative evaluation can be alleviated by considering stress relaxation for a plurality of consecutive time sections while the temperature is kept constant.

도 8은 도 1의 현재 사이클에 대하여 손상을 평가하는 단계를 세분화하여 나타낸 순서도이다. 도 9는 고온 구조물의 현재 사이클의 일례를 도시한 그래프이다. 도 10은 도 9에 도시된 현재 사이클을 국부 사이클로 세분화하는 것을 도시한 그래프이다. 도 11은 피로손상과 크리프손상 사이의 상관관계의 일례를 도시한 그래프이다.FIG. 8 is a flowchart showing subdivided steps of evaluating damage with respect to the current cycle of FIG. 1 . 9 is a graph illustrating an example of a current cycle of a high temperature structure. FIG. 10 is a graph illustrating subdivision of the current cycle shown in FIG. 9 into a local cycle. 11 is a graph showing an example of a correlation between fatigue damage and creep damage.

본 발명의 일 실시예에 따른 손상 모니터링 방법은 단위 사이클 중 현재 사이클에 대해서도 피로손상과 크리프손상을 평가하는 단계(S50)를 수행할 수 있다. 이와 같은 단계는 실시간 손상 평가 장치(30)의 현재 사이클 평가부(33)에 의해 수행될 수 있다.The damage monitoring method according to an embodiment of the present invention may perform the step (S50) of evaluating fatigue damage and creep damage even for a current cycle among unit cycles. Such a step may be performed by the current cycle evaluation unit 33 of the real-time damage evaluation device 30 .

피로손상 평가와 관련하여 현재 사이클의 경우, 아직 운전이 종료되지 않았으므로 앞서 살펴본 종료 사이클의 피로손상 평가 방법과 동일한 방법으로 피로손상을 평가하기 어려운 문제가 있다. 현재 사이클은 종료 사이클과 같이 특정 형태가 정해진 것이 아니라, 평가 시점에 따라 시시각각 사이클의 형태가 갱신되므로, 가장 큰 변형률 범위를 형성하는 과도운전이 계속 변경될 수 있다. 이와 같이 최대 과도운전이 계속 변경될 경우, 앞선 과도운전에 의한 피로손상 사용계수의 산출에도 직접적으로 영향을 미쳐 방대한 계산량 문제를 야기한다.In relation to fatigue damage evaluation, in the case of the current cycle, since the operation has not yet been completed, there is a problem in that it is difficult to evaluate the fatigue damage using the same method as the fatigue damage evaluation method of the end cycle described above. The current cycle does not have a specific shape like the end cycle, but the cycle shape is updated every minute according to the evaluation time, so that the transient operation that forms the largest strain range can be continuously changed. In this way, when the maximum transient operation is continuously changed, it directly affects the calculation of the fatigue damage usage factor due to the previous excessive operation, causing a problem in the amount of calculation.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 손상 모니터링 방법은 현재 사이클에 대하여 피로손상을 평가함에 있어서 국부 사이클의 개념을 적용할 수 있다.In order to solve such a problem, the damage monitoring method according to an embodiment of the present invention may apply the concept of a local cycle in evaluating fatigue damage with respect to a current cycle.

구체적으로, 과도 운전을 유형별로 명확하게 분류할 수 있었던 종료 사이클의 경우, 피크 및 벨리 값을 거친 후 첫 위치로 복귀하면 1회 운전으로 간주하였던 것과 달리, 현재 사이클의 경우, 상승선도와 하강선도로 사이클을 구분하여, 이와 같이 구분된 하나의 사이클을 국부 사이클이라 규정할 수 있다. 즉, 온도의 상승 또는 하강이 시작되는 지점을 기준으로 복수의 국부 사이클로 나눌 수 있다.(S51)Specifically, in the case of the end cycle, where transient driving could be clearly classified by type, when returning to the first position after passing through peak and valley values, it was considered as a one-time operation, in the case of the current cycle, it is By dividing the cycle, one such divided cycle can be defined as a local cycle. That is, it can be divided into a plurality of local cycles based on the point at which the temperature rise or fall starts. (S51)

보다 상세하게, 도 10에 도시된 그래프를 예로 들어 설명하면, 도시된 현재 사이클은 현재시간(

Figure 112020069456444-pat00020
)까지 운전이 진행되고 있는데, 이 사이클은 정상운전 상태의 정상온도(
Figure 112020069456444-pat00021
)를 유지하도록 운전이 진행된다. 하지만 실제 운전에는 설계단계에서 예상했거나 또는 예상하지 못한 다양한 과도운전이 발생할 수 있음은 이미 살펴본 바와 같다. 이 때, 현재 사이클은 현재시간(
Figure 112020069456444-pat00022
)까지 운전이 진행되면서 상승과 하강을 반복하며 CT-1에서 CT-5까지 국부 사이클들이 발생되었고, CT-6는 현재 진행중임을 알 수 있다. In more detail, taking the graph shown in FIG. 10 as an example, the shown current cycle is the current time (
Figure 112020069456444-pat00020
), and this cycle is at the normal temperature (
Figure 112020069456444-pat00021
), the operation proceeds to maintain However, as we have already seen, various transient operations that were expected or unexpected at the design stage may occur in actual operation. At this time, the current cycle is the current time (
Figure 112020069456444-pat00022
), ascending and descending repeatedly, local cycles from CT-1 to CT-5 occurred, and it can be seen that CT-6 is currently in progress.

본 발명의 일 실시예에서, 운전이 시작되어 정상출력이 유지되는 동안에는 온도범위가 [

Figure 112020069456444-pat00023
,
Figure 112020069456444-pat00024
]이지만
Figure 112020069456444-pat00025
시점에서 온도가
Figure 112020069456444-pat00026
까지 상승하여 온도하중범위는 [
Figure 112020069456444-pat00027
,
Figure 112020069456444-pat00028
]로 증가된다. 그래서 CT-1은 [
Figure 112020069456444-pat00029
,
Figure 112020069456444-pat00030
] 범위에서 온도가 상승하는 국부 사이클로 결정된다. CT-2는 온도가 감소하는 하강선도 국부사이클인데,
Figure 112020069456444-pat00031
에서 온도가 다시 증가하므로 [
Figure 112020069456444-pat00032
,
Figure 112020069456444-pat00033
] 구간으로 결정된다. CT-3의 과도운전으로
Figure 112020069456444-pat00034
가 발생하지만 앞에서 발생한
Figure 112020069456444-pat00035
보다 작아서 현재 사이클 중 가장 큰 변형률 범위를 형성하는 과도운전에 영향을 주지 않으므로 CT-3의 온도구간은 [
Figure 112020069456444-pat00036
,
Figure 112020069456444-pat00037
]로 결정된다. CT-4는 [
Figure 112020069456444-pat00038
,
Figure 112020069456444-pat00039
]의 온도구간을 가지는 하강선도 사이클이다.In one embodiment of the present invention, the temperature range is [
Figure 112020069456444-pat00023
,
Figure 112020069456444-pat00024
]as
Figure 112020069456444-pat00025
temperature at the time
Figure 112020069456444-pat00026
The temperature load range is [
Figure 112020069456444-pat00027
,
Figure 112020069456444-pat00028
] is increased. So CT-1 is [
Figure 112020069456444-pat00029
,
Figure 112020069456444-pat00030
] is determined by the local cycle in which the temperature rises in the range. CT-2 is a local cycle of descending curve with decreasing temperature.
Figure 112020069456444-pat00031
As the temperature increases again at [
Figure 112020069456444-pat00032
,
Figure 112020069456444-pat00033
] is determined by the section. CT-3's overdrive
Figure 112020069456444-pat00034
occurs, but occurred before
Figure 112020069456444-pat00035
The temperature section of CT-3 is [
Figure 112020069456444-pat00036
,
Figure 112020069456444-pat00037
] is determined. CT-4 is [
Figure 112020069456444-pat00038
,
Figure 112020069456444-pat00039
A descending line with a temperature section of ] is also a cycle.

Figure 112020069456444-pat00040
시점까지 운전이 진행되면서 현재 사이클에서 가장 높은 온도는
Figure 112020069456444-pat00041
인데, 이후에 보다 높은 온도(
Figure 112020069456444-pat00042
)의 과도운전이 발생한다. 최고 온도가 에서
Figure 112020069456444-pat00043
로 바뀜에 따라 국부 사이클 CT-5는 온도범위가 [
Figure 112020069456444-pat00044
,
Figure 112020069456444-pat00045
]인 상승선도로 결정된다. 이는 번째 운전사이클의 최대 온도하중범위가
Figure 112020069456444-pat00046
까지는 [
Figure 112020069456444-pat00047
,
Figure 112020069456444-pat00048
]였지만 이후에는 [
Figure 112020069456444-pat00049
,
Figure 112020069456444-pat00050
]로 증가된 것을 반영하기 위함이다.
Figure 112020069456444-pat00040
As the operation progresses up to this point, the highest temperature in the current cycle is
Figure 112020069456444-pat00041
, but later at a higher temperature (
Figure 112020069456444-pat00042
) overdrive occurs. the highest temperature in
Figure 112020069456444-pat00043
As the local cycle CT-5 changes to [
Figure 112020069456444-pat00044
,
Figure 112020069456444-pat00045
] is determined by the upward trend. This means that the maximum temperature load range of the th operation cycle is
Figure 112020069456444-pat00046
Until [
Figure 112020069456444-pat00047
,
Figure 112020069456444-pat00048
], but after [
Figure 112020069456444-pat00049
,
Figure 112020069456444-pat00050
] to reflect the increase.

피로손상을 평가하기 위해 국부 사이클을 이와 같이 설정하는 것은 운전과정에서 새로운 최대하중이 발생하더라도 앞에서 이미 계산을 완료한 국부 사이클에 대한 계산 결과에 영향을 주지 않으면서 실시간으로 평가하기 위함이다. The reason for setting the local cycle in this way to evaluate the fatigue damage is to evaluate in real time even if a new maximum load occurs during the operation process without affecting the calculation result for the local cycle that has already been calculated.

이와 같이 세분화된 국부 사이클로 표현된 과도운전은 종료 사이클의 피로손상을 평가할 때와 마찬가지로 운전온도, 운전시간 및 하중범위 등을 고려하여 유형별로 분류할 수 있다. 그리고, 각 과도운전 유형별로 발생횟수(

Figure 112020069456444-pat00051
)를 카운트하여 이를 해당 과도운전 유형의 허용가능한 최대횟수(
Figure 112020069456444-pat00052
)로 나누어 개별 피로손상 사용계수를 산출하고(S52), 이들 개별 피로손상 사용계수를 최종적으로 합산함으로써, 특정 현재 사이클에 대한 피로손상 사용계수를 산출하는 것(S53)도 종료 사이클의 적용과 동일하므로 중복되는 설명은 피하도록 한다.Transient operation expressed as such a subdivided local cycle can be classified by type in consideration of operating temperature, operating time, and load range, just like when evaluating fatigue damage of the end cycle. And, the number of occurrences for each type of transient operation (
Figure 112020069456444-pat00051
) is counted and this is the maximum permissible number of times (
Figure 112020069456444-pat00052
) to calculate individual fatigue damage usage factors (S52), and finally summing these individual fatigue damage usage factors by calculating the fatigue damage usage factors for a specific current cycle (S53) is the same as the application of the end cycle Therefore, duplicate explanations are avoided.

다만, 종료 사이클의 적용과 비교하여 차이점은, 개별 국부 사이클은 상승 또는 하강 중 어느 한 측면 만을 나타내는 선도이므로, 발생횟수를 카운트함에 있어서 1회가 아닌, 0.5회가 발생한 것으로 간주하여 계산한다. 이와 같이 카운트함으로써, 평가의 정확성을 높이고, 보수성을 보다 완화할 수 있다.However, the difference compared to the application of the end cycle is that each local cycle is a diagram showing only one aspect of rising or falling, so in counting the number of occurrences, it is calculated as 0.5 occurrences instead of one. By counting in this way, the accuracy of evaluation can be improved, and conservatism can be relaxed more.

본 발명의 일 실시예에서, 현재 사이클에 대하여 피로손상을 평가하는 것과 함께 크리프손상을 평가할 수 있다.(S54 내지 S56) 이 때, 현재 싸이클에 대하여 크리프손상을 평가하는 방법은, 종료 사이클에 대하여 크리프손상을 평가하는 것과 동일하게, 시간에 따른 하중이력을 일정한 시간간격((

Figure 112020069456444-pat00053
)으로 구획하고 각 구간의 하중을 적용하여 크리프손상을 평가할 수 있다. 이와 관련된 설명은 종료 사이클에 대한 설명과 중복되므로, 생략하기로 한다.In one embodiment of the present invention, the creep damage may be evaluated together with the fatigue damage evaluation for the current cycle. (S54 to S56) In this case, the method for evaluating the creep damage for the current cycle is for the end cycle. In the same way as evaluating creep damage, the load history over time is analyzed at regular time intervals (((
Figure 112020069456444-pat00053
) and applying the load in each section to evaluate creep damage. Since the description related thereto overlaps with the description of the end cycle, it will be omitted.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 손상 모니터링 방법은 손상 평가 장치(30)의 종합 평가부(34)를 통해 종료 사이클과 현재 사이클의 피로손상 평가 결과와 크리프손상 평가 결과를 각각 합산하는 단계를 포함할 수 있다.(S60) 이를 통해 본 발명의 일 실시예에 따른 손상 모니터링 방법은 전체 운전 시간에 대하여 하중이력을 계속적으로 누적하며, 평가 시점에서의 누적 손상 정도를 실시간으로 확인할 수 있다. 이미 살펴본 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 손상 모니터링 방법은 종료 사이클뿐만 아니라, 현재 사이클에 대해서도 피로손상과 크리프손상 평가를 수행하여 이를 합산하므로, 보다 현실적이고 정확하게 고온 구조물의 손상 정도를 모니터링 할 수 있는 장점이 있다.On the other hand, the damage monitoring method according to an embodiment of the present invention comprises the steps of adding the fatigue damage evaluation result and the creep damage evaluation result of the end cycle and the current cycle through the comprehensive evaluation unit 34 of the damage evaluation device 30, respectively. (S60) Through this, the damage monitoring method according to an embodiment of the present invention continuously accumulates the load history for the entire operating time, and the degree of accumulated damage at the time of evaluation can be checked in real time. As described above, the damage monitoring method according to an embodiment of the present invention performs fatigue damage and creep damage evaluation for the current cycle as well as the end cycle and adds them up, so that the damage level of the high-temperature structure is monitored more realistically and accurately. There are advantages to doing.

그리고 본 발명의 일 실시예에 따른 손상 모니터링 방법은 각각 합산된 피로손상 평가 결과와 크리프손상 평가 결과를 종합적으로 고려하여 평가하는 단계를 포함한다.(S70) 상기 단계도 종합 평가부(34)를 통해 수행됨은 물론이다.And the damage monitoring method according to an embodiment of the present invention includes the step of comprehensively evaluating the summed fatigue damage evaluation result and the creep damage evaluation result, respectively. (S70) The above step also includes the comprehensive evaluation unit 34 It is, of course, carried out through

전술한 바와 같이 특히 고온 구조물에 있어서, 피로손상과 크리프손상은 각각 독립적인 결과를 산출하는 것이 아니라, 서로 영향을 미칠 수 있다. 따라서 본 발명의 일 실시예에서는, 산출된 피로손상과 크리프손상 평가 결과를 개별적으로 해석하는 아니라, 둘 사이의 상관관계를 고려하여 고온 구조물이 안전한지 여부를 판단할 수 있다.As described above, especially in high-temperature structures, fatigue damage and creep damage do not produce independent results, but may affect each other. Therefore, in one embodiment of the present invention, it is possible to determine whether a high-temperature structure is safe by considering the correlation between the calculated fatigue damage and creep damage evaluation results, rather than separately analyzing the results.

일례로, 도 11에 도시된 바와 같이, 상술한 상관관계가 고려된 이직선 포괄선도 형태의 평가 테이블을 이용할 수 있다. 만약 피로손상과 크리프손상이 단순한 선형 관계일 경우, 각각 (0.5, 0.5)에 대하여 허용될 수 있을 것이나, 도 X의 이직선 포괄선도 형태의 테이블을 이용할 경우, (0.5, 0.5)는 더 이상 안전하지 않으며, 안전범위는 매우 줄어들어 (0.3, 0.3) 지점까지만 허용될 수 있을 것이다.As an example, as shown in FIG. 11 , an evaluation table in the form of a straight line comprehensive line in which the above-described correlation is considered may be used. If fatigue damage and creep damage have a simple linear relationship, each (0.5, 0.5) may be acceptable, but when using the table in the form of a straight line comprehensive diagram in Fig. X, (0.5, 0.5) is no longer safe. It does not, and the safe range is greatly reduced and will be allowed up to the point (0.3, 0.3).

한편, 본 발명의 일 실시예에서, 손상 평가 장치(30)에 의해 도출된 고온 구조물에 대한 손상과 관련된 정보는 사용자에게 자동적으로 전달될 수 있다. 일례로, 도 2에 도시된 바와 같이, 무선 또는 유선 통신수단을 이용하여 디스플레이 장치(50)로 전송되어 사용자에게 전달될 수 있을 것이다.On the other hand, in an embodiment of the present invention, information related to damage to the high-temperature structure derived by the damage evaluation device 30 may be automatically transmitted to the user. For example, as shown in FIG. 2 , it may be transmitted to the display device 50 using a wireless or wired communication means and delivered to the user.

한편 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 손상 모니터링 시스템의 손상 평가 장치(30)는 적어도 하나의 프로세서, 컴퓨터 판독 가능 저장 매체 및 통신 버스를 포함할 수 있다. 프로세서는 손상 평가 장치(30)로 하여금 앞서 언급된 예시적인 실시예에 따라 동작하도록 할 수 있다. 예컨대, 프로세서는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장된 하나 이상의 프로그램들을 실행할 수 있다. 상기 하나 이상의 프로그램들은 하나 이상의 컴퓨터 실행 가능 명령어를 포함할 수 있으며, 상기 컴퓨터 실행 가능 명령어는 프로세서에 의해 실행되는 경우 손상 평가 장치로 하여금 예시적인 실시예에 따른 동작들을 수행하도록 구성될 수 있다. 여기서, 컴퓨터 판독 가능 저장 매체는 컴퓨터 실행 가능 명령어 내지 프로그램 코드, 프로그램 데이터 및/또는 다른 적합한 형태의 정보를 저장하도록 구성될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장된 프로그램은 프로세서에 의해 실행 가능한 명령어의 집합을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 컴퓨터 판독 가능 저장 매체는 메모리(랜덤 액세스 메모리와 같은 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리, 또는 이들의 적절한 조합), 하나 이상의 자기 디스크 저장 디바이스들, 광학 디스크 저장 디바이스들, 플래시 메모리 디바이스들, 그 밖에 컴퓨팅 장치에 의해 액세스되고 원하는 정보를 저장할 수 있는 다른 형태의 저장 매체, 또는 이들의 적합한 조합일 수 있다.Meanwhile, the damage evaluation apparatus 30 of the real-time damage monitoring system according to an embodiment of the present invention may include at least one processor, a computer readable storage medium, and a communication bus. The processor may cause the impairment assessment device 30 to operate according to the exemplary embodiment described above. For example, the processor may execute one or more programs stored in a computer-readable storage medium. The one or more programs may include one or more computer-executable instructions, which, when executed by a processor, may be configured to cause the impairment assessment apparatus to perform operations according to an exemplary embodiment. Here, the computer-readable storage medium may be configured to store computer-executable instructions or program code, program data, and/or other suitable form of information. A program stored in a computer-readable storage medium may include a set of instructions executable by a processor. In one embodiment, the computer-readable storage medium includes memory (volatile memory, such as random access memory, non-volatile memory, or a suitable combination thereof), one or more magnetic disk storage devices, optical disk storage devices, flash memory devices. , other types of storage media that can be accessed by the computing device and can store desired information, or a suitable combination thereof.

살펴본 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 고온 구조물에 대한 실시간 손상 모니터링 방법은 운전 중인 고온 구조물에 대해서도 평가 시점까지의 현재 사이클을 모두 고려함으로써, 평가의 정확성을 향상시킬 수 있다. 또한 본 발명의 일 실시예에 따른 고온 구조물에 대한 실시간 손상 모니터링 방법은 소듐냉각고속로의 중간 열전달계통(IHTS)과 같이 고온의 열 유체가 이동되는 고온 배관에 대한 손상평가에 있어서, 크리프손상까지 함께 종합적으로 고려함으로써 평가의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.As described above, the real-time damage monitoring method for a high-temperature structure according to an embodiment of the present invention can improve the accuracy of evaluation by considering all current cycles up to the evaluation point even for the high-temperature structure in operation. In addition, the real-time damage monitoring method for a high-temperature structure according to an embodiment of the present invention is evaluated for damage to a high-temperature pipe through which a high-temperature thermal fluid is moved, such as an intermediate heat transfer system (IHTS) of a sodium-cooled high-speed reactor, up to creep damage. By comprehensively considering them together, the reliability of the evaluation can be improved.

이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.Although one embodiment of the present invention has been described above, the spirit of the present invention is not limited to the embodiments presented herein, and those skilled in the art who understand the spirit of the present invention can add components within the scope of the same spirit. , changes, deletions, additions, etc. may easily suggest other embodiments, but this will also fall within the scope of the present invention.

10 하중이력 수집장치 11 온도센서
12 압력센서 13 유속센서
30 실시간 손상 평가 장치 50 디스플레이 장치
100 실시간 손상 모니터링 시스템
S10 하중이력을 수집하는 단계
S20 운전 사이클을 복수의 단위 사이클로 구분하는 단계
S30 단위 사이클이 종료 사이클인지 현재 사이클인지 판단하는 단계
S40 종료 사이클의 손상을 평가하는 단계
S50 현재 사이클의 손상을 평가하는 단계
S60 종료 사이클과 현재 사이클의 손상 평가를 합산하는 단계
S70 고온 구조물에 대한 손상을 종합적으로 평가하는 단계
10 Load history collection device 11 Temperature sensor
12 Pressure sensor 13 Flow sensor
30 Real-time damage assessment device 50 Display device
100 real-time damage monitoring system
S10 Step of collecting load history
Step of dividing the S20 operation cycle into a plurality of unit cycles
S30 Determining whether the unit cycle is the end cycle or the current cycle
Steps to Assess the Damage of the S40 End Cycle
Steps to assess the damage of the S50 current cycle
The step of summing the damage assessment of the S60 end cycle and the current cycle
Step to comprehensively evaluate the damage to the S70 high-temperature structure

Claims (16)

운전 중인 고온 구조물에 대한 피로손상을 실시간으로 평가하기 위한 방법으로서,
전체 운전 사이클을 운전 주기에 따라 복수의 단위 사이클로 구분하는 단계;
상기 단위 사이클이 운전이 종료된 종료 사이클인지 또는 운전이 진행 중인 현재 사이클인지 여부를 판단하는 단계;
상기 단위 사이클 중 상기 종료 사이클에 대하여 상기 피로손상을 평가하는 단계 및
상기 단위 사이클 중 상기 현재 사이클에 대하여 상기 피로손상을 평가하는 단계를 포함하고
상기 단위 사이클 중 상기 현재 사이클에 대하여 상기 피로손상을 평가하는 단계는,
상기 현재 사이클을 복수의 국부 사이클로 세분화하는 단계;
상기 국부 사이클별로 피로손상 사용계수를 산출하는 단계 및
상기 국부 사이클별로 산출된 상기 피로손상 사용계수를 합산하는 단계를 포함하고,
상기 현재 사이클을 복수의 국부 사이클로 세분화하는 단계는,
온도의 상승 또는 하강이 시작되는 지점을 기준으로 복수의 국부 사이클로 구분하고,
상기 국부 사이클별로 피로손상 사용계수를 산출하는 단계는,
상기 국부 사이클별 허용하는 최대 사이클횟수에 대한 상기 국부 사이클의 실제 발생횟수의 비율로 산출하며, 상기 실제 발생횟수 산정시 하나의 국부 사이클은 0.5회 발생한 것으로 간주하여 산정하는, 고온 구조물에 대한 실시간 피로손상 평가 방법.
As a method for real-time evaluation of fatigue damage to high-temperature structures in operation,
dividing the entire driving cycle into a plurality of unit cycles according to the driving cycle;
determining whether the unit cycle is an end cycle in which operation is terminated or a current cycle in which operation is in progress;
evaluating the fatigue damage with respect to the end cycle among the unit cycles; and
and evaluating the fatigue damage with respect to the current cycle among the unit cycles, and
The step of evaluating the fatigue damage with respect to the current cycle among the unit cycles,
subdividing the current cycle into a plurality of local cycles;
Calculating a fatigue damage use factor for each local cycle; and
Comprising the step of summing the fatigue damage use coefficient calculated for each local cycle,
The step of subdividing the current cycle into a plurality of local cycles comprises:
Divided into a plurality of local cycles based on the point at which the temperature rise or fall begins,
Calculating the fatigue damage usage coefficient for each local cycle comprises:
Real-time fatigue for high-temperature structures, calculated as the ratio of the actual number of occurrences of the local cycle to the maximum number of cycles allowed for each local cycle, and calculated by considering that one local cycle has occurred 0.5 times when calculating the actual number of occurrences How to assess damage.
제 1항에 있어서,
상기 고온 구조물은 고온의 열 유체가 이동되는 배관인, 고온 구조물에 대한 실시간 피로손상 평가 방법.
The method of claim 1,
The real-time fatigue damage evaluation method for a high-temperature structure, wherein the high-temperature structure is a pipe through which a high-temperature thermal fluid is moved.
제 2항에 있어서,
상기 배관은 소듐냉각고속로의 중간열전달계통인, 고온 구조물에 대한 실시간 피로손상 평가 방법.
3. The method of claim 2,
The pipe is an intermediate heat transfer system of a sodium-cooled high-speed reactor, a real-time fatigue damage evaluation method for a high-temperature structure.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 운전 중인 고온 구조물에 대한 손상을 실시간으로 모니터링 하기 위한 방법으로서,
전체 운전 사이클을 운전 주기에 따라 복수의 단위 사이클로 구분하는 단계;
상기 단위 사이클이 운전이 종료된 종료 사이클인지 또는 운전이 진행 중인 현재 사이클인지 여부를 판단하는 단계;
상기 단위 사이클 중 상기 종료 사이클에 대하여 피로손상과 크리프손상을 평가하는 단계;
상기 단위 사이클 중 상기 현재 사이클에 대하여 상기 피로손상과 크리프손상을 평가하는 단계;
상기 종료 사이클과 상기 현재 사이클의 상기 피로손상과 크리프손상 평가 결과를 각각 합산하는 단계 및
상기 고온 구조물에 대한 손상을 종합적으로 평가하는 단계를 포함하고,
상기 단위 사이클 중 상기 현재 사이클에 대하여 상기 피로손상과 크리프손상을 평가하는 단계는,
상기 현재 사이클을 복수의 국부 사이클로 세분화하는 단계;
상기 국부 사이클별로 피로손상 사용계수를 산출하는 단계 및
상기 국부 사이클별로 산출된 상기 피로손상 사용계수를 합산하는 단계를 포함하고,
상기 현재 사이클을 복수의 국부 사이클로 세분화하는 단계는,
온도의 상승 또는 하강이 시작되는 지점을 기준으로 복수의 국부 사이클로 구분하고,
상기 국부 사이클별로 피로손상 사용계수를 산출하는 단계는,
상기 국부 사이클별 허용하는 최대 사이클횟수에 대한 상기 국부 사이클의 실제 발생횟수의 비율로 산출하며, 상기 실제 발생횟수 산정시 하나의 국부 사이클은 0.5회 발생한 것으로 간주하여 산정하는, 고온 구조물에 대한 실시간 손상 모니터링 방법.
As a method for real-time monitoring of damage to high-temperature structures in operation,
dividing the entire driving cycle into a plurality of unit cycles according to the driving cycle;
determining whether the unit cycle is an end cycle in which operation is terminated or a current cycle in which operation is in progress;
evaluating fatigue damage and creep damage for the end cycle among the unit cycles;
evaluating the fatigue damage and creep damage with respect to the current cycle among the unit cycles;
summing the fatigue damage and creep damage evaluation results of the end cycle and the current cycle, respectively;
Comprising the step of comprehensively evaluating the damage to the high-temperature structure,
Evaluating the fatigue damage and creep damage with respect to the current cycle among the unit cycles comprises:
subdividing the current cycle into a plurality of local cycles;
Calculating a fatigue damage use factor for each local cycle; and
Comprising the step of summing the fatigue damage use coefficient calculated for each local cycle,
The step of subdividing the current cycle into a plurality of local cycles comprises:
Divided into a plurality of local cycles based on the point at which the temperature rise or fall begins,
Calculating the fatigue damage usage coefficient for each local cycle comprises:
Real-time damage to high-temperature structures, calculated as the ratio of the actual number of occurrences of the local cycle to the maximum number of cycles allowed for each local cycle, and calculated by considering that one local cycle has occurred 0.5 times when calculating the actual number of occurrences monitoring method.
삭제delete 삭제delete 제 7항에 있어서,
상기 단위 사이클 중 상기 종료 사이클에 대하여 상기 피로손상과 크리프손상을 평가하는 단계는,
상기 종료 사이클을 과도운전 유형별로 세분화하는 단계;
상기 과도운전 유형별로 피로손상 사용계수를 산출하는 단계 및
상기 과도운전 유형별로 산출된 상기 피로손상 사용계수를 합산하는 단계를 포함하는, 고온 구조물에 대한 실시간 손상 모니터링 방법.
8. The method of claim 7,
Evaluating the fatigue damage and creep damage for the end cycle of the unit cycle comprises:
subdividing the end cycle for each type of transient operation;
Calculating a fatigue damage usage coefficient for each type of transient operation; and
A real-time damage monitoring method for a high-temperature structure, comprising the step of summing the fatigue damage usage coefficient calculated for each type of transient operation.
제 7항에 있어서,
상기 단위 사이클 중 상기 종료 사이클에 대하여 상기 피로손상과 크리프손상을 평가하는 단계와, 상기 단위 사이클 중 상기 현재 사이클에 대하여 상기 피로손상과 크리프손상을 평가하는 단계는 각각,
상기 종료 사이클 또는 현재 사이클의 하중이력을 일정 간격의 시간구간으로 세분화하는 단계;
상기 시간구간별로 크리프손상 사용계수를 산출하는 단계 및
상기 시간구간별로 산출된 상기 크리프손상 사용계수를 합산하는 단계를 포함하는, 고온 구조물에 대한 실시간 손상 모니터링 방법.
8. The method of claim 7,
Evaluating the fatigue damage and creep damage with respect to the end cycle of the unit cycle, and evaluating the fatigue damage and creep damage with respect to the current cycle of the unit cycle, respectively,
subdividing the load history of the end cycle or the current cycle into time sections at regular intervals;
calculating the creep damage usage coefficient for each time period;
A real-time damage monitoring method for a high-temperature structure, comprising the step of summing the creep damage usage coefficient calculated for each time period.
제 11항에 있어서,
상기 시간구간별로 크리프손상 사용계수를 산출하는 단계는,
온도가 일정하게 유지되면서 연속되는 복수의 시간구간에 대하여, 직전 시간구간 대비 응력을 완화하여 적용하는, 고온 구조물에 대한 실시간 손상 모니터링 방법.
12. The method of claim 11,
The step of calculating the creep damage usage coefficient for each time period comprises:
A real-time damage monitoring method for a high-temperature structure in which a stress is applied to a plurality of consecutive time sections while maintaining a constant temperature compared to the previous time section.
제 7항에 있어서,
상기 고온 구조물에 대한 손상을 종합적으로 평가하는 단계는,
상기 피로손상과 상기 크리프손상 사이의 상관관계를 고려하여 상기 고온 구조물이 안전한지 여부를 판단하는, 고온 구조물에 대한 실시간 손상 모니터링 방법.
8. The method of claim 7,
The step of comprehensively evaluating the damage to the high-temperature structure,
A real-time damage monitoring method for a high-temperature structure for determining whether the high-temperature structure is safe in consideration of the correlation between the fatigue damage and the creep damage.
운전 중인 고온 구조물에 대한 손상을 실시간으로 모니터링 하기 위한 시스템으로서,
상기 고온 구조물에 설치되어 상기 고온 구조물 내부의 냉각재의 온도 데이터, 압력 데이터, 유속 데이터 중 적어도 하나를 실시간으로 수집하여 디지털신호로 변환하는 하중이력 수집장치 및
상기 하중이력 수집장치로부터 수신된 디지털신호를 분석하여 상기 고온 구조물의 손상 여부를 평가하고 사용자에게 상기 손상 여부 정보를 전달하는 손상 평가 장치를 포함하고,
상기 손상 평가 장치는,
전체 운전 사이클을 운전 주기에 따라 복수의 단위 사이클로 구분하고, 상기 단위 사이클이 운전이 종료된 종료 사이클인지 또는 운전이 진행 중인 현재 사이클인지 여부를 판단하는 운전 사이클 분류부;
상기 단위 사이클 중 상기 종료 사이클에 대하여 피로손상과 크리프손상을 평가하는 종료 사이클 평가부;
상기 단위 사이클 중 상기 현재 사이클에 대하여 상기 피로손상과 크리프손상을 평가하는 현재 사이클 평가부 및
상기 종료 사이클과 상기 현재 사이클의 상기 피로손상과 크리프손상 평가 결과를 각각 합산하여 상기 고온 구조물에 대한 손상을 종합적으로 평가하는 종합 평가부를 포함하고,
상기 현재 사이클 평가부는,
상기 현재 사이클을 복수의 국부 사이클로 세분화하고, 상기 국부 사이클별로 피로손상 사용계수를 산출한 후, 상기 국부 사이클별로 산출된 상기 피로손상 사용계수를 합산하여 상기 피로손상을 평가하고,
상기 현재 사이클 평가부는,
상기 현재 사이클을 복수의 국부 사이클로 세분화하는 경우, 온도의 상승 또는 하강이 시작되는 지점을 기준으로 복수의 국부 사이클로 구분하고,
상기 국부 사이클별로 피로손상 사용계수를 산출하는 경우, 상기 국부 사이클별 허용하는 최대 사이클횟수에 대한 상기 국부 사이클의 실제 발생횟수의 비율로 산출하며, 상기 실제 발생횟수 산정시 하나의 국부 사이클은 0.5회 발생한 것으로 간주하여 산정하는, 고온 구조물에 대한 실시간 손상 모니터링 시스템.
As a system for real-time monitoring of damage to high-temperature structures in operation,
A load history collecting device installed in the high-temperature structure to collect at least one of temperature data, pressure data, and flow rate data of the coolant inside the high-temperature structure in real time and convert it into a digital signal; and
and a damage evaluation device that analyzes the digital signal received from the load history collecting device to evaluate whether the high-temperature structure is damaged and transmits the damage information to the user,
The damage assessment device,
a driving cycle classification unit dividing the entire driving cycle into a plurality of unit cycles according to the driving cycle, and determining whether the unit cycle is an end cycle in which the driving is finished or a current cycle in which the driving is in progress;
an end cycle evaluation unit for evaluating fatigue damage and creep damage for the end cycle among the unit cycles;
a current cycle evaluation unit for evaluating the fatigue damage and creep damage with respect to the current cycle among the unit cycles; and
Comprising a comprehensive evaluation unit for comprehensively evaluating the damage to the high-temperature structure by summing the fatigue damage and creep damage evaluation results of the end cycle and the current cycle,
The current cycle evaluation unit,
After subdividing the current cycle into a plurality of local cycles, calculating the fatigue damage usage factor for each local cycle, summing the fatigue damage usage factor calculated for each local cycle to evaluate the fatigue damage,
The current cycle evaluation unit,
When the current cycle is subdivided into a plurality of local cycles, the current cycle is divided into a plurality of local cycles based on the point at which the temperature rise or fall starts,
When the fatigue damage use factor is calculated for each local cycle, it is calculated as the ratio of the actual number of occurrences of the local cycle to the maximum number of cycles allowed for each local cycle, and when calculating the actual number of occurrences, one local cycle is 0.5 times A real-time damage monitoring system for high-temperature structures that counts as occurring.
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