KR102380789B1 - 증기발생기의 침적물 상태를 정량화하는 증기발생기의 침적물 상태지수 산출 방법 및 시스템 - Google Patents

증기발생기의 침적물 상태를 정량화하는 증기발생기의 침적물 상태지수 산출 방법 및 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR102380789B1
KR102380789B1 KR1020200173511A KR20200173511A KR102380789B1 KR 102380789 B1 KR102380789 B1 KR 102380789B1 KR 1020200173511 A KR1020200173511 A KR 1020200173511A KR 20200173511 A KR20200173511 A KR 20200173511A KR 102380789 B1 KR102380789 B1 KR 102380789B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
steam generator
index
calculating
deposits
deposit
Prior art date
Application number
KR1020200173511A
Other languages
English (en)
Inventor
신동만
조남철
강용석
이국희
Original Assignee
한국수력원자력 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국수력원자력 주식회사 filed Critical 한국수력원자력 주식회사
Priority to KR1020200173511A priority Critical patent/KR102380789B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102380789B1 publication Critical patent/KR102380789B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/30—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by floats
    • G01F23/303—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by floats characterised by means to prevent fault-level readings due to turbulence of the fluid, e.g. special float housings
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/30—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by floats
    • G01F23/76—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by floats characterised by the construction of the float
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C17/00—Monitoring; Testing ; Maintaining
    • G21C17/017—Inspection or maintenance of pipe-lines or tubes in nuclear installations
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

본 발명은, 증기발생기의 침적물을 제거하는 화학세정의 수행시기를 판단하기 위해서 증기발생기의 침적물 상태를 정량화하는 증기발생기의 침적물 상태지수 산출 방법에 있어서, 증기발생기의 전열관으로 유입된 철부식생성물의 총량의 정보를 역산하여 상기 전열관의 표면 스케일의 두께를 산출하는 스케일 지수 산출 단계; 증기발생기의 출구에서 증기압력을 감지하여 침적물에 의한 열전달 성능변화를 정량화하는 열성능 지수 산출 단계; 증기발생기에서 확산되는 하이드라진의 농도변화를 검출하여, 하이드라진 약품의 분해율의 증가로 침적물 재고량의 증가를 판단하는 화학인자 지수 산출 단계; 및 산출된 정량화된 지수와 기설정된 임계값의 비교로 증기발생기의 화학세정이 요구되는지 여부를 평가하는 단계를 포함하여, 증기발생기의 침적물 상태를 정량화하는 것을 특징으로 한다.

Description

증기발생기의 침적물 상태를 정량화하는 증기발생기의 침적물 상태지수 산출 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR CALCULATING THE DEPOSIT CONDITION INDEX OF A STEAM GENERATOR THAT QUANTIFIES THE CONDITION OF THE DEPOSIT IN THE STEAM GENERATOR}
본 발명은 증기발생기의 침적물 상태를 정량화하는 증기발생기의 침적물 상태지수 산출 방법 및 시스템에 관한 것으로서, 특히 증기발생기의 침적물을 제거하는 화학세정의 수행시기를 판단하기 위해서 침적물의 상태를 지수로 정량화하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.
도 1은 종래의 원자력발전소 내의 증기발생기의 구조를 개략화한 도면이다.
도 1을 참조하면, 원자력발전소 내의 증기발생기는 1차측에서 발생된 에너지를 2차측에 전달하는 대형 열교환기로써 직경 수cm, 두께 약 1mm 내외, 길이 수십 m의 금속관(이하 ‘전열관’이라 한다) 수천개가 설치되어 있으며, 이러한 전열관 다발(1)을 지지하는 관 지지판(2)이 여러개 설치되어 있다. 전열관 다발(1) 주변에는 클로버 잎 모양의 구멍을 뚫어 물이나 증기가 잘 흐를 수 있는 유로 홈이 형성되어 있으며, 하향유로(4)로 물이 순환된다.
증기발생기 전열관은 외부에 침적물(deposit, iron corrosion products)이 부착되어 전열관의 부식환경을 조성하고 열전달을 방해하며, 증기발생기의 운전 불안정 상태를 유발한다. 국내 원전은 이를 억제하기 위한 방법으로 화학세정 및 기계적 세정을 주기적으로 수행한다. 증기발생기 성능 저하 및 부식 확산 등을 사전에 차단하기 위해 적정 시기에 화학세정을 수행하는 것은 매우 중요하다.
그러나, 종래에는 특별한 정량 평가수단이 없어 예방적 또는 주기적 화학세정 시행에 전적으로 의존하였다. 주기적으로 수행하는 화학세정은 과다한 세정으로 비용손실 또는 적기 불이행으로 인한 경제적 손실을 야기한다. 이와 관련, 현재 프랑스 Framatome(AREVA)는 증기발생기 청결도 지표 계산으로 세정하는 방법론을 제시하고 있으나, 지표에 수위 불안정과 전열관 부식영향 등을 반영하고 있지 않아 국내 원전에는 적용이 어려운 실정이다.
관련 종래기술로 한국등록특허 제10-0991689호는 원자력발전소 증기 발생기의 전열관과 관 지지판 사이의 유로홈이 슬러지 퇴적에 의하여 막히는 정도를 정량적으로 진단할 수 있는 증기 발생기 열수력적 불안정성 분석 및 광역수위 계측치를 이용한 관 지지판 유로홈 막힘량의 정량적 진단방법을 개시한다. 본 선행문헌은 증기발생기 상부에 위치하는 광역수위 상부 탭(5)과 하향유로 하부에 위치하는 광역수위 하부 탭(6) 사이의 압력차이를 측정하고 수위로 환산하며, 이를 기반으로 유로홈 막힘량과 광역수위 변화량 간의 상관관계를 개시한다.
상기의 선행문헌은 슬러지 퇴적에 의한 유로의 홈 막힘 정도를 진단하는 것으로 특정된 실시예를 개시하나, 슬러지나 침적물 등의 전반적인 상태를 평가할 수 있는 지표나 산출 방법은 현재 제안되지 않고 있다.
이에 국내 원전은 현재까지 국내 원전에 적용 가능한 증기발생기 청결도 지표의 모델이 없어서, 화학세정을 수행해야 하는 지표적 근거가 마련되지 않아 주기적으로 시행해야 하는 실정이다.
한국등록특허 제10-0991689호
따라서 본 발명은 증기발생기의 침적물 상태를 파악하는 산출 방법 및 시스템을 제공하고자 하며, 보다 상세하게 전열관의 스케일 두께, 열성능, 화학인자, 전열관 건전성, 수위불안정 여부를 정량적으로 도출하여 증기발생기의 부식환경을 포괄적으로 평가할 수 있고, 화학세정의 수행시기를 판단할 수 있는 침적물 상태지수를 제시하고자 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 증기발생기의 침적물을 제거하는 화학세정의 수행시기를 판단하기 위해서 증기발생기의 침적물 상태를 정량화하는 증기발생기의 침적물 상태지수 산출 방법에 있어서, 증기발생기의 전열관으로 유입된 철부식생성물의 총량의 정보를 역산하여 상기 전열관의 표면 스케일의 두께를 산출하는 스케일 지수 산출 단계; 증기발생기의 출구에서 증기압력을 감지하여 침적물에 의한 열전달 성능변화를 정량화하는 열성능 지수 산출 단계; 증기발생기에서 확산되는 하이드라진의 농도변화를 검출하여, 하이드라진 약품의 분해율의 증가로 침적물 재고량의 증가를 판단하는 화학인자 지수 산출 단계; 및 산출된 정량화된 지수와 기설정된 임계값의 비교로 증기발생기의 화학세정이 요구되는지 여부를 평가하는 단계를 포함하여, 증기발생기의 침적물 상태를 정량화하는 것을 일 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 열성능 지수 산출 단계는 감지된 증기압력의 정보로 터빈성능의 저하 가능성을 예측하고, 파울링 계수 계산 방법을 적용하여 침적물에 대한 열전달 성능변화 지수를 정량화할 수 있다.
바람직하게, 침적물 상태지수 산출 방법은 상기 전열관의 외부 부식균열 발생수량 및 외부표면의 눌림 발생을 정량화하는 전열관 건전성 지수 산출 단계를 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 침적물 상태지수 산출 방법은, 증기발생기의 운전변수 중 광역수위의 변화를 측정하는 수위불안정 지수 산출 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 증기발생기의 침적물을 제거하는 화학세정의 수행시기를 판단하기 위해서 증기발생기의 침적물 상태를 정량화하는 증기발생기의 침적물 상태지수 산출 시스템에 있어서, 증기발생기의 전열관으로 유입된 철부식생성물의 총량의 정보를 역산하여 상기 전열관의 표면 스케일의 두께를 산출하는 스케일 지수 산출부; 증기발생기의 출구에서 증기압력을 감지하여 침적물에 의한 열전달 성능변화를 정량화하는 열성능 지수 산출부; 증기발생기에서 확산되는 하이드라진의 농도변화를 검출하여, 하이드라진 약품의 분해율의 증가로 침적물 재고량의 증가를 판단하는 화학인자 지수 산출부; 및 상기 스케일 지수 산출부, 상기 열성능 지수 산출부, 또는 상기 화학인자 지수 산출부에서 산출된 정량화된 지수와 기설정된 임계값의 비교로 증기발생기의 화학세정이 요구되는지 여부를 평가하는 제어부를 포함하는 것을 다른 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 침적물과 관련한 증기발생기 영향의 현재 상태를 정량적으로 산출하여 향후 철부식생성물 물량 증가로 인한 증기발생기 성능저하를 사전에 예측할 수 있다. 또한, 본 발명은 증기발생기의 최적화된 화학세정 시점의 결정이 가능하여 불필요한 작업을 저감시킬 수 있고, 화학세정이 필요한 적정 시점에 세정을 수행하여 증기발생기 건전성 향상 및 관리비용의 최적화가 가능한 이점이 있다.
도 1은 종래 원자력발전소 내의 증기 발생기의 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 증기발생기의 침적물 상태지수 산출 방법의 각 단계를 나타낸다.
도 3은 본 실험례에 따른 급수 철농도 분석결과 평가 및 침적물 재고량 변화의 결과 데이터를 나타낸다. 도 3의 (a)는 급수 철농도 분석결과 평가이며, 도 3의 (b)는 침적물 재고량 변화의 데이터를 나타낸다.
도 4는 파울링 계수와 증기발생기 압력의 상관관계를 보여주는 그래프이다.
이하, 첨부된 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 다만, 본 발명이 예시적 실시 예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일 참조부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부재를 나타낸다.
본 발명의 목적 및 효과는 하기의 설명에 의해서 자연스럽게 이해되거나 보다 분명해 질 수 있으며, 하기의 기재만으로 본 발명의 목적 및 효과가 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 증기발생기의 침적물 상태지수 산출 방법(10)의 각 단계를 나타낸다. 도 2를 참조하면, 증기발생기의 침적물 상태지수 산출 방법(10)은 (a)스케일 지수 산출 단계, (b)열성능 지수 산출 단계, (c)화학인자 지수 산출 단계, (e)전열관 건전성 지수 산출 단계, (f)수위불안정 지수 산출 단계 및 (d)화학세정 여부 평가 단계를 포함할 수 있다.
본 실시예로 (d)단계는 상기 (a)단계, 상기 (b)단계, 또는 상기 (c)단계에서 산출된 정량화된 지수와 기설정된 임계값의 비교로 증기발생기의 화학세정이 요구되는지 여부를 평가하는 단계이다. (d)단계는 상기 (a)단계의 스케일 지수, 상기 (b)단계의 열성능 지수, 또는 상기 (c)단계의 화학인자 지수의 산출 이후 평가 작업이 수행될 수 있다. 또한, (d)단계는 다른 실시예로, (e)전열관 건전성 지수 산출 단계와 (f)수위불안정 지수 산출 단계의 지수 또한 평가 항목으로 포함할 수 있다. 이 경우, (d)단계는 상기 (a) 내지 (c)단계 및 상기 (e)단계와 상기 (f)단계가 수행된 후 실시될 수 있다.
이하에서, 화학세정 평가의 대상이되는 각 지수의 산출 방법을 설명한다.
(a)스케일 지수 산출 단계는 증기발생기의 전열관으로 유입된 철부식생성물의 총량의 정보를 역산하여 상기 전열관의 표면 스케일의 두께를 산출할 수 있다.
증기발생기의 침적물에 의한 영향은 관막힘, 열성능 변화, 증기압력 저하 등의 다양한 문제점을 야기한다. 2차측에 형성된 침적물은 전열관 2차측 응력부식균열(Outside Diameter Stress Corrosion Cracking) 또는 입계부식(Inter Granular Attack) 발생에 직접적인 영향을 미친다. 핵연료 재장전을 위한 매 계획예방정비 마다 비파괴검사방법의 일종인 와전류탐상검사로 전열관 내면과 외면에서 발생한 결함을 측정한다. 발전소는 비파괴 검사전문업체와의 용역계약을 통해 증기발생기 전열관 검사를 수행하고 검사결과는 보고서 및 전자파일 형태로 제출된다. 이때 ODSCC 등의 결함과 Dent 등과 같은 비파괴검사결과 정보가 제공된다. 이를 이용하여 침적물에 의한 전열관 건전성 상태를 파악한다.
스케일 문제의 대표적인 사례로, 한국의 한국수력원자력은 06년 00호기에 증기발생기 유로홈 막힘 현상이다. 이에, 한국수력원자력은 증기발생기 침적물 재고량 평가 및 거동진단을 실시하였다. 이 과정에서 급수 철농도를 이용하여, 증기발생기 유입 철부식 생성물의 누적 총량을 파악하였다. 또한 상업운전 이후 수질자료를 분석하여 급수의 pH 및 스케일 프로파일링 결과를 수집하였다.
도 3은 본 실험례에 따른 급수 철농도 분석결과 평가 및 침적물 재고량 변화의 결과 데이터를 나타낸다. 도 3의 (a)는 급수 철농도 분석결과 평가이며, 도 3의 (b)는 침적물 재고량 변화의 데이터를 나타낸다.
도 3에 따른 실험례로 스케일 프로파일링 기법을 이용하여 침적물 분포와 재고량을 진단하였다. 도 3의 실험례를 수행한 원전 X호기의 주기별 스케일 분포변화를 관찰하여 증기발생기의 전열관으로 유입된 철부식생성물의 총량의 정보를 역산하여 상기 전열관의 표면 스케일의 두께를 산출할 수 있음을 확인하였다.
스케일 산출 지수는 ‘전열관 건전성’ 항목으로 설정될 수 있다. 여기서 세부항목은 ODSCC/IGA, 침적물 유발 덴트가 될 수 있다. ODSCC/IGA가 발생하면 전열관에 대한 관막음(plugging) 또는 슬리빙(sleeving) 정비를 수행하여야 한다. 증기발생기 1기당 관막음율이 일정수준을 초과하면 증기발생기를 교체해야하기 때문에 부식균열의 발생은 증기발생기 수명에 밀접한 영향을 미친다.
국내 WH 형 증기발생기의 Alloy 600TT 전열관은 Alloy 690TT 전열관에 비해 내부식성이 좋지 않으므로 침적물에 의한 ODSCC 발생가능성이 상대적으로 높다. Alloy 690 TT를 사용하는 원전에서는 ODSCC 발생가능성이 낮다. ODSCC의 발생률은 침적물로 인한 열화발생의 가능성을 사전에 검토하여 세정전략에 반영하기 위한 설정치이다.
본 실시예로, ODSCC/IGA의 항목은 0.2%미만, 0.2%이상, 0.5% 이상의 단계로 설정되어 각 항목에 배점을 부여할 수 있다.
(b)열성능 지수 산출 단계는 증기발생기의 출구에서 증기압력을 감지하여 침적물에 의한 열전달 성능변화를 정량화할 수 있다.
도 4는 파울링 계수와 증기발생기 압력의 상관관계를 보여주는 그래프이다. 도 4의 (a)는 원전00호기의 총괄파울링계수 측정 실험 데이터이고, 도 4의 (b)는 해당 원전00호기의 증기발생기 압력을 나타낸다. 본 실험례로 파울링 증가추세 분석에 의한 증기압력이 예측 가능하다. 증기압력은 전기출력과 상관관계가 있으며, SG Engineer Training textbook, Thermal Performance Engineer handbook 등의 문헌이 참조될 수 있고, 100Mwe 원전에서 10 psig 정도 압력이 감소하면 대략 1.5Mwe의 손실이 발생될 수 있다.
국내 원전은 매주기 슬러지 랜싱을 통해 증기발생기 관판(tubesheets)에 침적된 슬러지를 제거한다. 증기발생기로 유입된 철부식생성물의 대부분은 전열관 표면에 스케일로 침적되고 일부(10~15%)는 관판 부위에 침적한다. 만일 슬러지 랜싱으로 전체 운전기간 중 유입된 철부식생성물의 약 10%를 제거한다면 관판 슬러지 침적으로 인한 증기발생기의 열화영향은 거의 없을 것이다.
총괄 파울링 계수는 증기발생기 전열관 열전달 계수의 역수로 표현한다. 총괄파울링 계수가 증가하면 열전달 성능이 감소함을 의미한다. 총괄파울링 계수의 증가속도가 증가하면 열전달 성능저하가 가속화됨을 의미한다.
열전달 성능이 저하되어 증기발생기 출구 증기압력이 고압터빈 입구밸브 VWO 조건(Valve Wide Open) 압력 미만으로 감소하면 증기발생기로 유입되는 급수 유량을 낮추어야 한다. 이 상태에 도달하면 발전소 전기출력이 감소하기 시작한다. 증기발생기 출구 증기압력과 VWO 압력과의 마진이 감소하면 화학세정 시행을 적극적으로 고려해야 한다.
본 실시예로, 열성능 지수는 ‘열성능’의 항목으로 평가될 수 있으며, 세부 항목으로 ‘파울링 계수(°F/BTU)’, ‘파울링 계수의 증가속도(/5cycles)’, ‘VWO 압력 여유도’의 항목이 설정될 수 있다. ‘파울링 계수’는 10 미만, 10 이상, 20 이상, 40 이상의 설정으로 분류되어 배점이 부여될 수 있다. ‘파울링 계수의 증가속도’는 20미만, 20 이상, 30 이상의 설정으로 분류되어 배점이 부여될 수 있다. ‘VWO 압력 여유도’는 2.5bar 이상, 2bar 이상, 2bar 미만으로 분류되어 배점이 부여될 수 있다. 파일링 계수는 증기발생기 압력에 변화를 야기하여 열전달 성능과 관계될 수 있다.
(c)화학인자 지수 산출 단계는 증기발생기에서 확산되는 하이드라진의 농도변화를 검출하여, 하이드라진 약품의 분해율의 증가로 침적물 재고량의 증가를 판단할 수 있다.
침적물 재고량이 증가하면 하이드라진의 농도비 변화가 발생한다. 증기발생기 침적물이 하이드라진의 자발적인 열분해를 촉진하기 때문이다. 침적물 재고량이 증가하면 증기발생기 대 급수 하이드라진 농도 비의 비율이 감소한다. (c)단계에서는 발전소는 증기발생기와 급수의 하이드라진 농도를 주기적으로 측정하고, 이 경과로 침적물 재고량의 증가를 판단하기 위한 지수를 산출한다.
본 실시예로, (c)단계에서는 증기발생기에서 하이드라진 농도비는 증기발생기의 순환율(circulation ratio)과도 관계가 있다. WH 형 증기발생기와 OPR 형 증기발생기 순환율은 상이하다. 이들 증기발생기 열수력 운전조건을 반영하여 하이드라진 농도비 설정치를 조정하였다. 급수 pH 는 증기발생기 침적물의 공급원 철부식생성물과 밀접한 관계가 있다. 급수 pH를 높게 유지하면 2차계통 탄소강 재질의 철 용해도가 감소한다. 가능한 pH 를 높게 유지하면 증기발생기 침적물 재고량의 증가속도가 감소한다. 그러나 발전소 운전 조건으로 인해 pH를 높게 유지할 수 없는 발전소가 있다. pH를 낮게 유지하면 그 만큼 침적물 재고량이 증가한다.
증기발생기로 유입된 불순물(impurities)는 침적물이 쌓여 있는 증기발생기 전열관과 구조물(tubesheets 또는 tube support plates) 사이의 틈새(crevices)에 침적한다. 침적물이 많으며 잠복량이 증가한다. 잠복량이 많으면 증기발생기 틈새에 극단적인 수화학 환경이 형성되어 부식균열을 촉진할 수 있다. 틈새의 수화학상태는 발전소를 운전하는 동안 평가하기 어렵다. 핵연료 재장전을 위한 발전정지를 수행할 때 틈새에 있는 불순물 등의 증기발생기 물로 확산되어 방출한다. 이때 화학성분의 농도를 측정하여 틈새의 불순성분 총량을 예측한다. 불순성분의 방출량이 많으면 틈새 잠복량이 많은 것으로 진단하여 화학세정 전략 실행에 반영하여야 한다.
화학인자 지수는 ‘화학 인자’의 관리항목으로 평가될 수 있다. ‘화학 인자’의 관리항목에서 세부항목으로는 ‘하이드라진 농도비’, ‘급수 pH’, ‘잠복방출시험 방출량’이 설정될 수 있다. ‘하이드라진 농도비’는 0.8초과, 0.8 이하, 0.6 이하의 설정으로 분류되어 배점이 부여될 수 있다. ‘급수 pH’는 0.6 이상, 0.6 이하의 설정으로 분류되어 배점이 부여될 수 있다. ‘잠복방출시험 방출량’은 1st Cycle 방출량 대비를 기준으로 하고, 1.5~2배 이하, 2배 이상, 4배 이상의 설정으로 분류되어 배점이 부여될 수 있다.
(e)전열관 건전성 지수 산출 단계는 상기 전열관의 외부 부식균열 발생수량 및 외부표면의 눌림 발생을 정량화할 수 있다.
(f)수위불안정 지수 산출 단계는 증기발생기의 운전변수 중 광역수위의 변화를 측정 및 지수로 산출하여 유로의 홈막힘 정도 및 수위불안정 발생 가능성을 예측할 수 있다.
본 실시예로, 유로 홈막힘에 의해 수위 불안정을 야기하는 운전변수 변화는 다음과 같다. 먼저 침적물에 의한 유로 홈막힘이 발생되면, 이후 증기발생기 물의 열수력 조건의 변화가 발생된다. 열수력 조건의 변화가 발생되면, 증기발생기 증기 중 하향 유로로 회수되는 습분의 유량이 감소한다. 하향유로로 회수되는 습분(예 280℃)이 감소되면 하향유로에서 급수(예 232 ℃)의 비율이 증가 하여 정상조건 보다 하향 유로 물의 밀도가 증가한다. 이에 따라 광역수위가 증가하는 현상이 발생하며, 이는 실제 수위가 증가하는 것이 아니며, 정상조건 보다 물의 밀도가 증가하여 수위가 증가하는 것으로 나타나는 현상이다. 이러한 가상의 광역수위 변화는 유로홈막힘 정도를 예측 가능하게 한다.
종래기술로 한국등록특허 제10-0991689호는 기술된 바와 같이 증기발생기 광역수위 변화(현재 상태 및 증가율)를 이용하여 전열관의 유로의 홈막힘 정도를 진단한다. 이는 발전소 운전정보(Plant Information)의 운전데이터를 1일 평균값으로 계산하여 전체 운전기간 동안 계산하는 것이다.
광역수위 변화와는 별개로 와전류탐상검사의 저주파수 채널을 이용하여 유로를 막고 있는 침적물의 비율을 평가할 수 있다. 만일 광역수위 평가결과 보다 와전류탐상검사사로 확인한 유로홈막임이 더 큰 경우에는 보수적으로 와전류탐상검사를 이용한 값을 적용한다.
표준형 원전 증기발생기의 관지지판 형태는 에그 크레이트(egg crate) 형태로서 클로버 형태의 관지지판 유로모양과는 큰 차이가 있다. 에그 크레이트 형태에서 유로홈 막임의 발생사례는 없다. 따라서 침적물 상태 지수에 반영하지 않았다.
수위불안정 지수는 ‘수위 불안정’의 관리 항목으로 평가될 수 있다. ‘수위 불안정’의 관리 항목에서 세부 항목으로는 ‘광역수위’, ‘광역수위 증가속도’, ‘유로홈막힘’이 설정될 수 있다. ‘광역수위’는 초기 기준 3% 미만, 초기 기준 3% 증가, 초기 기준 5% 증가의 설정으로 분류되어 배점이 부여될 수 있다. ‘광역수위 증가속도’는 0.7%/주기 미만, 0.7%/주기, 1%/주기의 설정으로 분류되어 배점이 부여될 수 있다. ‘유로홈막힘’은 50%미만, 50% 이상 WR, 50% 이상 ECT의 설정으로 분류되어 배점이 부여될 수 있다.
본 발명은 다른 실시예로, 증기발생기의 침적물을 제거하는 화학세정의 수행시기를 판단하기 위해서 증기발생기의 침적물 상태를 정량화하는 증기발생기의 침적물 상태지수 산출 시스템에 있어서, 증기발생기의 전열관으로 유입된 철부식생성물의 총량의 정보를 역산하여 상기 전열관의 표면 스케일의 두께를 산출하는 스케일 지수 산출부; 증기발생기의 출구에서 증기압력을 감지하여 침적물에 의한 열전달 성능변화를 정량화하는 열성능 지수 산출부; 증기발생기에서 확산되는 하이드라진의 농도변화를 검출하여, 하이드라진 약품의 분해율의 증가로 침적물 재고량의 증가를 판단하는 화학인자 지수 산출부; 및 상기 스케일 지수 산출부, 상기 열성능 지수 산출부, 또는 상기 화학인자 지수 산출부에서 산출된 정량화된 지수와 기설정된 임계값의 비교로 증기발생기의 화학세정이 요구되는지 여부를 평가하는 제어부를 포함할 수 있다.
스케일 지수 산출부는 전술한 (a)단계를 수행할 수 있다. 열성능 지수 산출부는 전술한 (b)단계를 수행할 수 있다. 화학인자 지수 산출부는 전술한 (c)단계를 수행할 수 있다. 제어부는 전술한 (d)단계를 수행할 수 있다.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리 범위는 설명한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 특허청구범위와 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태에 의하여 정해져야 한다.
10: 증기발생기의 침적물 상태지수 산출 방법

Claims (5)

  1. 증기발생기의 침적물을 제거하는 화학세정의 수행시기를 판단하기 위해서 증기발생기의 침적물 상태를 정량화하는 증기발생기의 침적물 상태지수 산출 방법에 있어서,
    (a) 증기발생기의 전열관으로 유입된 철부식생성물의 총량의 정보를 역산하여 상기 전열관의 표면 스케일의 두께를 산출하는 스케일 지수 산출 단계;
    (b) 증기발생기의 출구에서 증기압력을 감지하여 침적물에 의한 열전달 성능변화를 정량화하는 열성능 지수 산출 단계;
    (c) 증기발생기에서 확산되는 하이드라진의 농도변화를 검출하여, 하이드라진 약품의 분해율의 증가로 침적물 재고량의 증가를 판단하는 화학인자 지수 산출 단계; 및
    (d) 상기 (a)단계, 상기 (b)단계, 또는 상기 (c)단계에서 산출된 정량화된 지수와 기설정된 임계값의 비교로 증기발생기의 화학세정이 요구되는지 여부를 평가하는 단계를 포함하여,
    증기발생기의 침적물 상태를 정량화하는 증기발생기의 침적물 상태지수 산출 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 (b)단계는,
    감지된 증기압력의 정보로 터빈성능의 저하 가능성을 예측하고, 파울링 계수 계산 방법을 적용하여 침적물에 대한 열전달 성능변화 지수를 정량화하는 증기발생기의 침적물 상태지수 산출 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    (e) 상기 전열관의 외부 부식균열 발생수량 및 외부표면의 눌림 발생을 정량화하는 전열관 건전성 지수 산출 단계를 더 포함하는 증기발생기의 침적물 상태지수 산출 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    (f) 증기발생기의 운전변수 중 광역수위의 변화를 측정하는 수위불안정 지수 산출 단계를 더 포함하는 증기발생기의 침적물 상태지수 산출 방법.
  5. 증기발생기의 침적물을 제거하는 화학세정의 수행시기를 판단하기 위해서 증기발생기의 침적물 상태를 정량화하는 증기발생기의 침적물 상태지수 산출 시스템에 있어서,
    증기발생기의 전열관으로 유입된 철부식생성물의 총량의 정보를 역산하여 상기 전열관의 표면 스케일의 두께를 산출하는 스케일 지수 산출부;
    증기발생기의 출구에서 증기압력을 감지하여 침적물에 의한 열전달 성능변화를 정량화하는 열성능 지수 산출부;
    증기발생기에서 확산되는 하이드라진의 농도변화를 검출하여, 하이드라진 약품의 분해율의 증가로 침적물 재고량의 증가를 판단하는 화학인자 지수 산출부; 및
    상기 스케일 지수 산출부, 상기 열성능 지수 산출부, 또는 상기 화학인자 지수 산출부에서 산출된 정량화된 지수와 기설정된 임계값의 비교로 증기발생기의 화학세정이 요구되는지 여부를 평가하는 제어부를 포함하는 증기발생기의 침적물 상태지수 산출 시스템.
KR1020200173511A 2020-12-11 2020-12-11 증기발생기의 침적물 상태를 정량화하는 증기발생기의 침적물 상태지수 산출 방법 및 시스템 KR102380789B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200173511A KR102380789B1 (ko) 2020-12-11 2020-12-11 증기발생기의 침적물 상태를 정량화하는 증기발생기의 침적물 상태지수 산출 방법 및 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200173511A KR102380789B1 (ko) 2020-12-11 2020-12-11 증기발생기의 침적물 상태를 정량화하는 증기발생기의 침적물 상태지수 산출 방법 및 시스템

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102380789B1 true KR102380789B1 (ko) 2022-03-31

Family

ID=80934736

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200173511A KR102380789B1 (ko) 2020-12-11 2020-12-11 증기발생기의 침적물 상태를 정량화하는 증기발생기의 침적물 상태지수 산출 방법 및 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102380789B1 (ko)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090021175A (ko) * 2006-06-21 2009-02-27 아레바 엔피 인크. 원자력 스팀 발생기용 자산 관리 솔루션의 경제성 분석 방법
KR100991689B1 (ko) 2008-09-30 2010-11-03 한국전력공사 증기 발생기 열수력적 불안정성 분석 및 광역수위 계측치를이용한 관 지지판 유로홈 막힘량의 정량적 진단방법
KR20140033906A (ko) * 2012-09-11 2014-03-19 한국수력원자력 주식회사 압력강하 및 전열성능을 고려한 증기발생기 관막음률 환산 장치
KR101512273B1 (ko) * 2014-08-20 2015-04-14 코넥스파워 주식회사 증기터빈 복수기 최적화 시스템 및 그 방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090021175A (ko) * 2006-06-21 2009-02-27 아레바 엔피 인크. 원자력 스팀 발생기용 자산 관리 솔루션의 경제성 분석 방법
KR100991689B1 (ko) 2008-09-30 2010-11-03 한국전력공사 증기 발생기 열수력적 불안정성 분석 및 광역수위 계측치를이용한 관 지지판 유로홈 막힘량의 정량적 진단방법
KR20140033906A (ko) * 2012-09-11 2014-03-19 한국수력원자력 주식회사 압력강하 및 전열성능을 고려한 증기발생기 관막음률 환산 장치
KR101512273B1 (ko) * 2014-08-20 2015-04-14 코넥스파워 주식회사 증기터빈 복수기 최적화 시스템 및 그 방법

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
조남철 외 2인. 원전 증기발생기 관리프로그램. 대한기계학회 춘추학술대회 논문집. 대한기계학회. 2003. 4., pp.610-616 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101501593B (zh) 用于分析核蒸汽发生器资产管理方案的经济效果的方法
US9841184B2 (en) Method and apparatus for evaluating repair and remediation alternatives for heat exchangers
Rusin et al. Improving the availability and lengthening the life of power unit elements through the use of risk-based maintenance planning
KR102380789B1 (ko) 증기발생기의 침적물 상태를 정량화하는 증기발생기의 침적물 상태지수 산출 방법 및 시스템
Tapping et al. CANDU steam generator life management
Mathon et al. Predicting tube repair at French nuclear steam generators using statistical modeling
Papp et al. WWER steam generators
Prayoga et al. Comparative analysis of probability of failure determination using weibull distribution and generic failure frequencies on heat exchanger tube bundles based on API 581
Rahman et al. Risk indentification on superheater pipeline boiler of 600 MW power plants using a risk based inspection (RBI) method
KR100991689B1 (ko) 증기 발생기 열수력적 불안정성 분석 및 광역수위 계측치를이용한 관 지지판 유로홈 막힘량의 정량적 진단방법
Sultanov et al. Assessment of technical condition of condensers of TPP steam turbines according to the data of the power equipment parameters monitoring system
Afrizayatman et al. Inspection Measuring Point Optimization on Piping System at PT. Pertamina Hulu Mahakam (PHM)
Millett et al. Review of EPRI's steam generator R and D program
CN114705820A (zh) 一种垃圾焚烧锅炉受热面的防腐合金涂层残余寿命的检测方法和评价方法
Tapping et al. Steam generator life management
Tysklind et al. A Novel Data Mining Framework to Investigate Causes of Boiler Failures in Waste-to-Energy Plants
Sun et al. HRSGs for combined cycle plants: Design considerations and life consumption estimation using dynamic software
Balashov et al. Assessing the remaining life of bends of live steam conduits from steel 15Kh1M1F
Papp et al. 5.1 Description of WWER steam generators
Schwarz et al. Cleanliness criteria to improve steam generator performance
Tapping et al. CANDU steam generator life management: laboratory data and plant experience
Trunov et al. WWER steam generators tubing performance and aging management
Rahman et al. Risk Indentification on Superheater Pipeline Boiler of 600 MW Power Plants Using a Risk Based Inspection (RBI) Method
Isobe et al. Economic evaluation of maintenance strategies for steam generator tubes using probabilistic fracture mechanics and a financial method
Prabhu et al. Steam Generator Asset Management Program

Legal Events

Date Code Title Description
GRNT Written decision to grant