KR102654745B1 - 배열 회수 보일러의 핀 튜브 검사장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예는 복합 화력 발전소의 배열 회수 보일러 하향 핀 튜브의 내면 감육 및 결함상태를 안정적이고 용이하게 검사할 수 있는 배열 회수 보일러의 핀 튜브 검사장치를 제공하기 위한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 배열 회수 보일러의 핀 튜브 검사장치는 배열 회수 보일러의 헤더 내부에서 미리 설정된 검사경로를 따라 이동되며, 헤더에 연결된 핀 튜브 내부 표면 상태를 검사하는 센서부, 그리고 센서부의 일측에 구비되어 센서부를 검사경로를 따라 이동시키는 이동부를 포함한다.

Description

배열 회수 보일러의 핀 튜브 검사장치{FIN TUBE INSPECTION DEVICE OF HEAT RECOVERY STEAM GENERATOR}
본 발명은 배열 회수 보일러의 핀 튜브 검사장치에 관한 것이다.
복합 화력 발전소의 배열 회수 보일러(HRSG : Heat Recovery Steam Generator) 튜브는 내면의 다양한 손상 메커니즘에 의해 누설 및 고장이 빈번하게 발생하고 있다. 배열 회수 보일러 튜브의 외면은 핀(Fin)이 부착되어 접근이 어려울 뿐만 아니라 외부 육안점검에 의한 손상 부위 판별이 어려워 실제 누설이 발생되기 전까지 적절한 검사방법이 없는 실정이다.
종래에 적용된 배열 회수 보일러의 핀 튜브 검사방법은 의심되는 튜브와 연결된 헤더의 하부면을 절단한 후, 내시경검사를 통하여 육안점검을 시행해 왔다. 그런데, 이러한 검사방법은 국소적인 부분만 검사가 가능하여, 전수검사가 곤란할 뿐만 아니라 검사속도 또한 느리기 때문에 배열 회수 보일러에 설치된 핀 튜브의 점검 및 관리가 곤란하였다. 따라서, 복합 화력 발전소의 배열 회수 보일러 하향 핀 튜브의 내면 감육 및 결함상태를 검사할 수 있는 장치의 개발이 요구되고 있다.
본 발명의 실시예는 복합 화력 발전소의 배열 회수 보일러 하향 핀 튜브의 내면 감육 및 결함상태를 안정적이고 용이하게 검사할 수 있는 배열 회수 보일러의 핀 튜브 검사장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 배열 회수 보일러의 핀 튜브 검사장치는 배열 회수 보일러의 헤더 내부에서 미리 설정된 검사경로를 따라 이동되며, 헤더에 연결된 핀 튜브 내부 표면 상태를 검사하는 센서부, 그리고 센서부의 일측에 구비되어 센서부를 검사경로를 따라 이동시키는 이동부를 포함한다.
헤더는 길이방향을 따라 구비되며, 핀 튜브는 헤더의 길이방향을 따라 미리 설정된 간격을 갖고 이격되어 하향으로 구비될 수 있다.
센서부는 길이방향으로 길게 튜브 형상으로 형성되는 센서 연결부, 그리고 센서 연결부의 일측에 결합되어 해당되는 센싱동작을 수행하는 헤드부를 포함할 수 있다.
헤드부는 핀 튜브의 내면 결함 및 감육상태 측정을 위한 6개의 자기센서를 포함할 수 있다.
센서부의 일측에 연결되며, 미리 설정된 조절각도로 헤드부를 회전시켜 핀 튜브의 내면에 헤드부가 접근 및 조절되어 핀 튜브의 내면과 헤드부 간 센터링(Centering)을 맞추도록 구동되는 각도조절 구동부를 더 포함할 수 있다.
이동부는 본체부의 일측에 구비되어 센서부의 길이방향 이동과 하향 이동을 안내하는 가이드부, 그리고 본체부의 하측에 구비되어 본체부의 이동을 안내하는 회전부를 포함할 수 있다.
회전부는 4개의 강자성체 휠(Wheel)을 포함할 수 있다.
휠은 각각 헤더의 내면에 접하도록 원추형으로 형성될 수 있다.
이동부는 휠에 외력을 가해 휠을 전기적으로 구동시키는 크롤러 구동부를 더 포함할 수 있다.
이동부의 일측에 구비되어 센서부의 센싱동작을 보조하는 푸시풀러 구동부를 더 포함할 수 있다.
이동부에 구비된 내경 접촉용 강자성체 휠을 통해 안정적으로 헤더 내면에 부착시킬 수 있으며, 센서부의 정밀한 움직임을 보조하는 푸시풀러 구동부와 각도조절 구동부를 통하여 신속하고 정확하게 핀 튜브의 내면을 검사할 수 있기 때문에 전처리 작업을 통한 설비의 신뢰도를 개선시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배열 회수 보일러의 핀 튜브 검사장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배열 회수 보일러의 핀 튜브 검사장치를 이용한 핀 튜브 내면의 결함신호 분석을 위해 제작된 핀 튜브 검사용 모형(Mock-up)에 대한 개략도이다.
도 3은 복합 화력 발전소에 구비된 배열 회수 보일러의 핀 튜브에서 발생되는 손상 사례를 도시한 도면이다.
도 4는 복합 화력 발전소에 구비된 배열 회수 보일러의 핀 튜브에서 주로 발생되는 손상위치를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 배열 회수 보일러의 핀 튜브 검사장치를 이용한 배열 회수 보일러 핀 튜브 검사 절차를 나타낸 흐름도이다.
여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배열 회수 보일러의 핀 튜브 검사장치를 도시한 도면이며, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배열 회수 보일러의 핀 튜브 검사장치를 이용한 핀 튜브 내면의 결함신호 분석을 위해 제작된 핀 튜브 검사용 모형(Mock-up)에 대한 개략도이다. 도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 배열 회수 보일러의 핀 튜브 검사장치는 센서부, 이동부를 포함하며, 복합 화력 발전소의 배열 회수 보일러에서 헤더(10)에 하향으로 구비되는 핀 튜브(12)의 내면 감육 및 결함상태를 안정적이고 용이하게 검사할 수 있다.
센서부는 배열 회수 보일러의 헤더(10) 내부에서 미리 설정된 검사경로를 따라 이동되며, 헤더(10)에 연결된 핀 튜브(12) 내부 표면 상태를 검사할 수 있다. 헤더(10)는 길이방향을 따라 구비되며, 핀 튜브(12)는 헤더(10)의 길이방향을 따라 미리 설정된 간격을 갖고 이격되어 하향으로 구비될 수 있다.
센서부는 길이방향으로 길게 튜브 형상으로 형성되는 센서 연결부(30), 그리고 센서 연결부(30)의 일측에 결합되어 해당되는 센싱동작을 수행하는 헤드부(112)를 포함할 수 있다. 헤드부(112)는 핀 튜브(12)의 내면 결함 및 감육상태 측정을 위한 6개의 자기센서를 포함할 수 있다. 헤드부(112)는 핀 튜브(12)의 내면을 촬영하기 위한 카메라를 포함할 수 있다.
배열 회수 보일러의 헤더(10)에 설치된 핀 튜브(12)는 소정의 직경을 가지고 열전달을 돕기 위하여 튜브의 외면에 설치된 다수의 핀들을 가진 튜브들이 아래방향으로 배치되어 있다. 그리고 핀 튜브(12)들이 최소 5m 이상의 높이를 가지며 헤더(10)의 아래 방향으로 매달려 있다. 본 발명의 실시예에 따른 배열 회수 보일러의 핀 튜브 검사장치는 핀 튜브(12)의 특성을 고려하여 외면에서는 부착된 핀들로 인해 접근이 어렵기 때문에 헤더(10)의 내부를 통하여 헤더(10)와 연결된 튜브들의 내면 아래방향으로 센서부의 헤드부(112)가 이동할 수 있도록 형성할 수 있다.
한편, 센서부의 일측에 연결되며, 미리 설정된 조절각도로 헤드부(112)를 회전시켜 핀 튜브(12)의 내면에 헤드부(112)가 접근 및 조절되어 핀 튜브(12)의 내면과 헤드부(112) 간 센터링(Centering)을 맞추도록 구동되는 각도조절 구동부(160)를 더 포함할 수 있다. 각도조절 구동부(160)는 각도조절용 블록모터(Block Motor)를 포함할 수 있다. 센서부의 전면에 구비된 헤드부(112)와 연결된 각도조절 구동부(160)를 통하여 센서부의 헤드부(112)가 일정 각도 이내로 회전하도록 하여 헤더(10)의 아래 및 좌측과 우측에 각각 설치된 핀 튜브(12)의 내면에 안정적으로 접근 및 조절이 가능하다.
이동부는 센서부의 일측에 구비되어 센서부를 검사경로를 따라 이동시킬 수 있다. 이동부는 본체부의 일측에 구비되어 센서부의 길이방향 이동과 하향 이동을 안내하는 가이드부, 그리고 본체부의 하측에 구비되어 본체부의 이동을 안내하는 회전부(102)를 포함할 수 있다.
가이드부는 센서 연결부(30)의 이동을 안내하기 위해 센서 가이드(110), 가이드 롤러(120), 호스 가이드 롤러(140)를 더 포함할 수 있다. 센서 연결부(30)가 튜브 형상으로 구비됨에 따라 호스 클램프가 구비될 수 있다. 참조 번호 20은 호스 클램프 노브이다.
회전부(102)는 4개의 강자성체 휠(Wheel)을 포함할 수 있다. 휠은 각각 헤더(10)의 내면에 접하도록 원추형(Cone)으로 형성될 수 있다. 4개의 휠들이 원추형으로 형성됨에 따라 각각 헤더(10) 내면의 굴곡진 부분에 안정적으로 부착될 수 있으며 헤더(10)의 내부에서 미세한 불연속면에 대응할 수 있다. 이동부에 구비된 내경 접촉용 강자성체 휠을 통해 안정적으로 헤더(10) 내면에 부착시킬 수 있다. 본체부의 하부에서 각 모서리에 설치된 4개의 휠(wheel)은 강자성체를 포함하기 때문에 헤더(10)의 내면에 접착시 쉽게 탈락되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 이동부는 휠에 외력을 가해 휠을 전기적으로 구동시키는 크롤러 구동부(100)를 더 포함할 수 있다. 그리고 이동부의 일측에 구비되어 센서부의 센싱동작을 보조하는 푸시풀러 구동부(130)를 더 포함할 수 있다. 푸시풀러 구동부(130)는 푸시풀러 블록모터(Push Puller Block Motor)를 포함할 수 있다. 이동부의 일측에 구비된 푸시풀러 구동부(130)를 통해 센서부가 원활히 작동될 수 있다.
이와 같이 센서부의 정밀한 움직임을 보조하는 푸시풀러 구동부(130)와 각도조절 구동부(160)를 통하여 신속하고 정확하게 복합 화력 발전소에 구비되는 배열 회수 보일러의 핀 튜브(12)의 내면상태를 검사할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 배열 회수 보일러의 핀 튜브 검사장치는 핀 튜브(12) 내부 세정용 동력전달을 위한 브러쉬 모터가 달린 브러쉬 컨트롤러(Brush Controller)를 포함할 수 있다. 그리고 이동부의 이동거리 측정을 위한 엔코더(Encoder), 이동부와 크롤러 구동부(100)를 이어주는 동력전달을 위한 케이블(10M), 브러쉬 모터와 브러쉬 튜브 및 회전축을 더 포함할 수 있다. 그리고 푸시풀러 구동부(130)와 연결된 타이밍 풀리 및 벨트(150)와 엔코더 텐션 스프링(Encorder Tension Spring)을 더 포함할 수 있으며, 핀 튜브(12) 내면에서 세정(Cleaning)장치의 정확한 이동거리를 산정할 수 있다.
도 3은 복합 화력 발전소에 구비된 배열 회수 보일러의 핀 튜브(12)에서 발생되는 손상 사례를 도시한 도면이며, 도 4는 복합 화력 발전소에 구비된 배열 회수 보일러의 핀 튜브(12)에서 주로 발생되는 손상위치를 도시한 도면이다. 그리고 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 배열 회수 보일러의 핀 튜브 검사장치를 이용한 배열 회수 보일러의 핀 튜브(12) 검사 절차를 나타낸 흐름도이다. 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 배열 회수 보일러의 핀 튜브 검사장치를 이용한 배열 회수 보일러의 핀 튜브(12) 검사과정을 설명한다.
먼저, 발전설비 중 배열 회수 보일러에 하향으로 설치된 핀 튜브(12)에 대한 검사를 위해 검사준비작업을 실시한다. 예를 들어, 배열 회수 보일러의 헤더(10) 내부 이송을 위한 이동부를 구동 컨트롤러와 연결하고, 센서부의 센싱상태를 모니터링 할 수 있는 모니터에 모니터 케이블을 연결한다(S510). 이어서, 배열 회수 보일러의 헤더(10) 내부로 이동부를 이송한다(S520). 그리고 센서부의 정밀한 움직임을 보조하는 푸시풀러 구동부(130)와 각도조절 구동부(160)를 통하여 신속하고 정확하게 핀 튜브(12)의 내면상태를 검사할 수 있도록 준비한다. 예를 들어, 푸시풀러 구동부(130)를 구동하여 센서부의 위치를 핀 튜브(12)의 근처까지 이동시킨다(S530). 그리고 각도조절 구동부(160)를 통하여 센서부의 헤드부(112)가 일정 각도 이내로 회전하도록 하여 핀 튜브(12)의 내면과 헤드부(112) 간 센터링(Centering)을 맞추도록 한다(S540). 이와 같이 센서부와 핀 튜브(12) 간의 센터링(Centering) 과정을 거쳐 센서부를 핀 튜브(12)와 일치시킨다(S550). 이후, 핀 튜브(12) 내면 검사를 위한 센서부를 핀 튜브(12)의 내면으로 하향 이동시켜 핀 튜브(12)의 내면에 있는 결함(12a) 및 스케일(Scale) 등 튜브의 전수검사를 수행한다(S560). 센서부의 검사결과는 별도의 표시부를 통해 표시될 수 있으며, 메모리부에 저장될 수 있다(S570).
상기한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 배열 회수 보일러의 핀 튜브 검사장치를 이용하면, 배열 회수 보일러에 설치된 핀 튜브(12)의 내면 감육 및 결함상태 측정을 안정적이고 용이하게 실시할 수 있다. 복합 화력 발전소의 발전설비 중 배열 회수 보일러의 헤더(10)에서 하향으로 설치된 핀 튜브(12)의 감육 및 결함 검출을 위하여 이동부를 헤더(10)의 내부에 장착한 후 초당 10cm의 이동속도로 이동부를 구동시켜 원격에서 배열 회수 보일러에 설치된 핀 튜브(12)의 내면을 안정적이고 빠르게 검사함으로써 보다 정확한 핀 튜브(12) 상태진단을 구현할 수 있다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 여기에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 다양하게 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이것도 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
10 ; 헤더 12 ; 핀 튜브
20 ; 호스 클램프 노브 30 ; 센서 연결부
100 ; 크롤러 구동부 102 ; 회전부
110 ; 센서 가이드 112 ; 헤드부
120 ; 가이드 롤러 130 ; 푸시풀러 구동부
140 ; 호스 가이드 롤러 150 ; 타이밍풀리 및 벨트
160 ; 각도조절 구동부

Claims (4)

  1. 배열 회수 보일러의 헤더 내부에서 미리 설정된 검사경로를 따라 이동되며, 상기 헤더에 연결된 핀 튜브 내부 표면 상태를 검사하는 센서부, 그리고
    상기 센서부의 일측에 구비되어 상기 센서부를 상기 검사경로를 따라 이동시키는 이동부
    를 포함하며,
    상기 이동부는
    본체부의 일측에 구비되어 상기 센서부의 길이방향 이동과 하향 이동을 안내하는 가이드부, 그리고
    상기 본체부의 하측에 구비되어 상기 본체부의 이동을 안내하는 회전부
    를 포함하고,
    상기 회전부는 4개의 강자성체 휠을 포함하며,
    상기 헤더는 길이방향을 따라 구비되며, 상기 핀 튜브는 상기 헤더의 길이방향을 따라 미리 설정된 간격을 갖고 이격되어 하향으로 구비되고,
    상기 회전부는 상기 헤더 내면의 굴곡직 부분에 안정적으로 부착되어 상기 헤더의 내부에서 미세한 불연속면에 대응되도록 상기 헤더의 내면에 접하는 내경 접촉용 형상으로 형성되며, 강자성체를 포함하여 상기 헤더의 내면에 접착된 상태를 유지하며,
    상기 이동부는 상기 센서부의 길이방향을 따라 미리 설정된 간격을 갖고 상기 센서부의 길이방향 이동라인과 하향 이동라인을 연속적으로 형성하는 가이드 롤러, 호스 가이드 롤러, 그리고 센서 가이드를 포함하는 상기 가이드부를 통해 상기 센서부의 길이방향 이동과 하향 이동을 연속적으로 안내하고,
    상기 이동부의 일측에 구비되어 푸시풀러 구동부와 연결된 타이밍 풀리 및 벨트를 통해 상기 센서부의 정밀한 움직임을 보조하는 배열 회수 보일러의 핀 튜브 검사장치.
  2. 제1항에서,
    상기 센서부는
    길이방향으로 길게 튜브 형상으로 형성되는 센서 연결부, 그리고
    상기 센서 연결부의 일측에 결합되어 해당되는 센싱동작을 수행하는 헤드부를 포함하는 배열 회수 보일러의 핀 튜브 검사장치.
  3. 제2항에서,
    상기 헤드부는 상기 핀 튜브의 내면 결함 및 감육상태 측정을 위한 6개의 자기센서를 포함하는 배열 회수 보일러의 핀 튜브 검사장치.
  4. 제2항에서,
    상기 센서부의 일측에 연결되며, 미리 설정된 조절각도로 상기 헤드부를 회전시켜 상기 핀 튜브의 내면에 상기 헤드부가 접근 및 조절되어 상기 핀 튜브의 내면과 상기 헤드부 간 센터링(Centering)을 맞추도록 구동되는 각도조절 구동부를 더 포함하는 배열 회수 보일러의 핀 튜브 검사장치.
KR1020230056610A 2021-07-21 2023-04-28 배열 회수 보일러의 핀 튜브 검사장치 KR102654745B1 (ko)

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