KR20000049058A - 스팀 생성기의 상부 튜브 다발용 세척, 탐색, 및 수리 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스팀 생성기의 상부 튜브 다발용 세척, 탐색, 및 수리 시스템으로서, 세척 장치, 탐색 장치, 및/또는 공구를 스팀 생성기의 상부 튜브 다발로 상승시키기 위해 스팀 생성기 내에 수용가능한 배치 및 지지 장치를 갖추고 있다.

Description

스팀 생성기의 상부 튜브 다발용 세척, 탐색, 및 수리 시스템 {AN UPPER BUNDLE STEAM GENERATOR CLEANING, INSPECTION, AND REPAIR SYSTEM}

관련출원

본 출원은 1994년 5월 6일자로 출원된 출원번호 제 08/239,378호(미국 특허 제 5,564,371호)의 일부계속출원이다. 본 출원은 또한 제 08/239,378호의 일부계속출원인 미국 특허 출원 제 08/682,645호에 관한 것이다.

스팀 생성기는 제 1 및 제 2시스템이 개별적으로 유지되도록 원자력 발전 설비의 제 1측면으로부터의 열을 제 2측면상의 스팀으로 전환시킨다. 전형적인 스팀 생성기는 플로어로부터 뻗어 있는 다수의 U형 튜브 또는 튜브 시트로 구성된 수직형 실린더이다. 반응기로부터의 고온 및 고압 유체는 튜브를 통해 이동됨으로써, 스팀 생성기내의 튜브를 에워싸고 있는 공급수 브랭킷(feedwater blanket)에 에너지를 부여하게 되며, 결국 후에는 터빈으로 공급되는 동력을 부여하게 된다.

스팀 생성기는 실제로 그 신뢰성이 입증되지는 않았지만 최근 40여년간 연구되어 왔다. 문제는 공급되는 물에서 부유되는 미립자 불순물로부터의 슬러지가 생성기의 효율에 막대한 영향을 미치는 튜브상에서 형성되게 된다는 점인데, 이러한 슬러지는 튜브에 균열을 생기게 하는 단점을 야기한다. 만약, 튜브내에서의 방사성을 띤 제 1유체가 제 2측면으로 스며든다면 결과는 더 심각하게 된다. 막히거나 또는 이러한 균열이 생기게 되는 문제는 시간이 소모되게 하고 이 시간동안 막대한 비용이 드는 다른 동력원으로부터 동력을 끌여들여야 하는 비용상의 문제점을 발생시킨다.

가요성 랜스 등을 사용하여 스팀 생성기의 하부에 인접해 있는 튜브를 세척하는 방법이 공지되어 있지만, 전형적인 스팀 생성기의 높이는 30ft이기 때문에 물 제트를 사용하여 튜브의 상위 수준에 있는 슬러지까지 도달하게 하는 것은 곤란하다. 이에 따라, 화학 세척법이 사용되지만, 여기에는 몇가지 단점이 있다. 첫째로, 화학 세척법은 비용이 많이 든다는 점(건당 $5,000,000에서 $10,000,000)과 작업 중단 기간이 연장되어야 할 필요가 있다는 점이다. 또한, 세척하는 동안 사용되는 용매에 의해 스팀 생성기 내부에서 약간의 부식이 발생된다는 점이다. 많은 독성 이외에도 방사성 폐기물이 생성될 수도 있다. 이러한 폐기물의 처리 또한 비용이 매우 많이 소요된다. 이러한 이유로 인해, 화학 세척은 사용상 많은 유용성이 고려되지만, 실질적으로 몇개의 발전 설비에서만 화학 세척을 수행하고 있다.

반면에, 다른 세척 방법을 고려할 때는 몇가지 기술적 문제점과 접하게 된다. 전형적인 스팀 생성기는 대략 50,000ft²의 열전달 면적을 갖춘다. 튜브 다발의 직경은 약 10ft이고, 높이는 30ft이지만, 튜브 다발의 중앙의 접근 통로의 폭은 단지 3.5inch이고 이 접근 통로는 각각 4ft의 지지 플레이트에 의해 가로막힌다. 지지 플레이트를 통한 유동 슬롯이 있지만 전형적으로 2.75×15inch로 크기가 매우 작다. 최종적으로, 내부 튜브 갭은 폭이 단지 0.406inch 이하이다.

이에 따라서, 전형적인 스팀 생성기의 고유한 설계 변수는 물 제트 슬러지 랜싱 기술이 스팀의 가장 바닥 부분에서의 튜브 시트의 수준에서는 튜브를 세척하는 것이 적절하지만, 상부 튜브 다발에서는 상기 물 제트 슬러지 랜싱 기술과 결합하는 것을 곤란하게 한다. 예컨대, US 특허 제 4,700,662호, 제 4,980,120호, 제 4,887,555호, 제 4,676,201호, 및 제 4,769,085호를 참고하라. 더욱이, 스팀 생성기의 복잡한 내부 공간은 스팀 생성기의 상부 영역 부근의 개별 튜브를 탐색 및/또는 수리를 어렵게 한다.

본 발명은 원자력 발전 설비의 스팀 생성기의 상부 튜브 다발용 세척, 탐색, 및 수리 시스템에 관한 것이다.

다른 목적, 특징, 및 장점은 바람직한 실시예의 다음 설명 및 첨부된 도면으로부터 당해 기술 분야의 숙련된 자들에게 더 명백해질 것이다.

도 1은 원자력 발전소의 전형적인 스팀 생성기를 부분적으로 절개한 개략도이다.

도 2는 도 1에 도시된 스팀 생성기내의 다른 수준에서 다양한 세척 헤드를 배치하고 지지하는데 사용되는 배치 서브시스템의 개략도이다.

도 3은 스팀 생성기의 튜브 지지 플레이트의 유동 슬롯으로부터 물을 지향하게 하는데 사용되는 본 발명의 벌크 세척 헤드 서브시스템의 개략도이다.

도 4는 튜브 열들 사이로 물이 향하게 하는 유동 슬롯내의 배치를 도시한 도 3의 벌크 세척 헤드 서브시스템의 개략도이다.

도 5a-5c는 도 3-4에 도시된 벌크 세척 헤드 시스템을 사용한 전형적인 스팀 생성기의 한 수준의 다양한 구역을 세척하는 것을 도시한 평면도이다.

도 6은 분무 피치 제어 및 분무 노즐 아암의 요동에 영향을 미치는 메카니즘을 기술한 벌크 세척 헤드 서브시스템의 다양한 부분의 개략도이다.

도 7a-7d는 튜브 사이에 삽입되는데 사용되어 튜브 사이로부터 스팀 생성기의 튜브 사이의 압력하에서 물을 지향하도록 하는 본 발명의 강 랜스 세척 헤드 서브시스템의 개략도이다.

도 8a-8c는 스팀 생성기의 한 수준의 위치에서 도시된 도 7a-7c의 강 랜스의 개략도이다.

도 9는 본 발명에 따른 벌크 세척 헤드 서브시스템과 강 랜스를 사용하는 전형적인 튜브 지지 플레이트 범위를 도시한 개략도이다.

도 10a-10c는 도 6-7도의 강 랜스를 사용하여 튜브 다발을 탐색하고, 세척하고 그리고 디스케일하도록 하는 다양한 위치를 도시한 개략도이다.

도 11은 세척 헤드에 고압 유체를 적용하는 동안 특정 세척 헤드의 위치를 유지하는 본 발명의 지지 서브시스템을 3차원적으로 도시한 개략도이다.

도 12a-12c는 전형적인 스팀 생성기의 지지 플레이트를 통과하고 궁극적으로 지지 플레이트와 맞물리는 지지 서브시스템을 도시한 개략도이다.

도 13은 본 발명의 세척 헤드에 이르기까지 물 및 비디오 훅을 공급하는 본 발명의 공정 시스템의 개략도이다.

도 14는 세척 공정을 행하는 동안 스팀 생성기내의 본 발명의 세척 헤드를 배치하고 지향하는데 사용되는 본 발명의 제어 시스템의 개략도이다.

도 15는 드릴 조립체를 배치한 본 발명의 신축성 아암 서브시스템의 개략도이다.

도 16은 그리퍼 조립체를 배치한 도 15의 신축성 아암 서브시스템의 개략도이다.

도 17은 톱 조립체를 배치한 도 15의 신축성 아암의 서브시스템의 개략도이다.

도 18은 용접기를 배치한 도 15의 신축성 아암의 서브시스템의 개략도이다.

도 19 내지 도 22는 본 발명의 가요성 랜스 서브시스템의 다른 실시예를 도시한 개략도이다.

도 23은 본 발명에 따른 스팀 생성기내에 배치된 가요성 랜스 서브시스템의 개략도이다.

도 24는 신장형 몸체가 일구성에서는 가요성을 가지며 다른 구성에서는 완전한 강성을 갖도록 적용된 본 발명의 배치 시스템의 개략도이다.

도 25는 도 24에 도시된 신장형 몸체의 강성 체인의 실시예를 도시한 개략도이다.

도 26은 본 발명에 따른 강성 체인이 서로 맞기댄 상태의 실시예를 도시한 개략도이다.

도 27은 전형적인 체인 결합의 정면도이다.

도 28은 본 발명의 배치 시스템에 사용된 강성 체인의 정면도이다.

도 29는 본 발명의 배치 시스템에서 서로 맞기댄 상태로 배치된 두 개의 강성 체인의 정면도이다.

도 30 및 도 31은 본 발명의 배치 시스템에 사용된 다른 형태의 강성 체인을 도시한 개략도이다.

도 32는 본 발명의 배치 시스템에 사용된 또다른 형태의 강성 체인을 도시한 개략도이다.

도 33은 본 발명에 따른 강성 체인의 편향된 스프링의 개략도이다.

도 34는 본 발명에 따른 자기적으로 편향된 강성 체인의 개략도이다.

도 35는 자석 및 스프링 모두와 상호작용하는 강성 체인의 개략도이다.

도 36은 본 발명에 따른 강성 체인의 다른 형태를 도시한 정면도이다.

도 37은 본 발명에 따른 단일의 분절형 리셋스를 갖춘 일련의 강성 링크의 개략도이다.

도 38은 본 발명에 따른 이중 분절형 리셋스를 갖춘 일련의 강성 링크의 개략도이다.

도 39는 본 발명에 따른 배치 시스템에 사용된 자가-편향된 마스트의 개략도이다.

도 40은 구동 수단을 갖춘 본 발명의 자가-편향된 마스트의 다른 형태를 도시한 개략도이다.

도 41은 마스트 재료 및 강성 링크 구조물을 모두 적용한 본 발명에 따른 배치 시스템의 개략도이다.

이에 따라, 본 발명의 목적은 스팀 생성기의 상부 튜브 다발용 세척, 탐색, 및 수리 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 상기 생성기를 상단으로부터 하향으로 세척하는 스팀 생성기의 상부 튜브 다발용 세척, 탐색, 및 수리 시스템을 제공하여 세척 공정 동안 침전물을 하향으로 제거시키는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 화학 세척 기술을 사용할 필요성을 제거하고 화학 세척의 고유한 단점을 극복하고 화학 세척법과 결합하여 사용될 수 있는 스팀 생성기의 상부 튜브 다발용 세척, 탐색, 및 수리 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 스팀 생성기 튜브의 밀폐 구역내의 압력하에서도 물을 사용하여 스팀 생성기의 상부 튜브 다발을 적절하게 세척시키는 스팀 생성기의 상부 튜브 다발용 세척, 탐색, 및 수리 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 스케일을 제거하도록 연속적으로 충분한 물의 에너지를 전달하고, 또한 튜브 다발을 통해 효율적인 방법으로 이들 물의 에너지를 분배하는 스팀 생성기의 상부 튜브 다발용 세척, 탐색, 및 수리 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 원격으로 세척할 수 있는 스팀 생성기의 상부 튜브 다발용 세척, 탐색, 및 수리 시스템을 제공하여 스팀 생성기의 접근을 제한할 뿐만 아니라 방사선에 사람이 노출되는 것을 감소시키는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 최소한 물을 사용하여 세척 효율을 최대화시키는 스팀 생성기의 상부 튜브 다발용 세척, 탐색, 및 수리 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 세척, 탐색, 및 수리 공정을 진행하는 동안 가동하는 장치의 가동수를 최소화시키는 스팀 생성기의 상부 튜브 다발용 세척, 탐색, 및 수리 시스템을 제공하여 세척 및 가동 중지 시간을 최소화시키는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 내부 튜브를 탐색, 세척, 및 수리하는 강 랜스 및 벌크형 세척, 탐색, 및 수리 헤드를 사용하는 스팀 생성기의 상부 튜브 다발용 세척, 탐색, 및 수리 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 탐색 카메라, 드릴, 그리퍼(gripper), 용접 또는 절단 장치, 및 다른 공구를 스팀 생성기의 상부 구역으로 이동시킬 수 있는 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명은 스팀 생성기의 지지 플레이트의 유동 슬롯을 통해 신축성 또는 가요성 아암을 상방으로 배치하고, 스팀 발생기 튜브들 사이의 영역으로 아암을 회전시키고, 드릴, 그리퍼, 또는 용접 또는 절단 장치와 같은 공구를 배치하고, 다수의 세척 노즐 및/또는 비디오 카메라를 설치하고, 및/또는 바아, 브라켓, 또는 클램프와 같은 수리 재료를 탐색, 세척, 또는 수리될 개별 튜브로 이송하여 설치함으로써 스팀 생성기의 상부 튜브 다발이 신뢰성 있게 탐색, 세척, 및 수리될 수 있도록 하는 것이다.

본 발명은 스팀 생성기의 상부 튜브 다발용 세척, 탐색, 및 수리 시스템을 제공하는 것이다. 본 발명에 따른 시스템은 스팀 생성기내에 수용될 수 있는 배치 및 지지 장치를 포함하고 있으며, 이러한 배치 및 지지 장치는 그의 말단부를 스팀 생성기의 상부 튜브 다발까지 상승시켜서 위치시키는 소정의 수단을 갖추고 있다. 본 발명에 따른 시스템은 배치 및 지지 장치의 단부에 부착되는 회전가능한 기구와 이러한 회전가능한 기구에 부착되는 아암을 갖추고 있다. 노즐과 같은 세척 장치, 카메라와 같은 탐색 장치, 및/또는 하나 이상의 공구들이 아암의 다른 단부에 부착된다.

본 발명의 일실시예에서, 배치 및 지지 장치는 회전가능한 코넥터에 의해 제 2붐에 연결되는 제 1붐을 갖추고 있으며, 이러한 제 1 및 제 2붐과 회전가능한 코넥터가 스팀 생성기의 출입 포트내로 그리고 두 열의 튜브 부재를 분리하는 레인내로 삽입되어서 제 2붐이 상기 레인내에서 낙하된다.

회전가능한 기구는 바람직하게는 스팀 생성기내에서 수평 및 수직하게 회전한다. 본 발명의 실시예에서, 아암은 한 세트의 신축성 부재를 갖추고 있으며, 다른 실시예에서는 아암이 가요성 재료로 구성된다. 선택적으로, 아암의 말단부만이 가요성 재료로 구성될 수도 있다.

본 발명의 다른 실시예에서, 배치 및 지지 장치는 스팀 생성기의 튜브 시트에 인접한 스팀 생성기 쉘에 형성된 출입구를 통해 도입될 수 있는 신장형 몸체를 갖추고 있다. 신장형 몸체는 일구성에서 스팀 생성기의 내부의 지지 플레이트에 형성된 유동 슬롯까지 굽혀질 수 있는 가요성을 가지지만, 다른 구성에서는 세척, 탐색, 및 공구 장치를 스팀 생성기의 상부 튜브 다발에 인접한 스팀 생성기를 통해 상부 영역으로 위치시키고 지지할 수 있도록 강성을 가진다. 또한, 본 발명에 따른 시스템은 신장형 몸체를 지지 플레이트를 통해 상부로 구동시키고 지지 플레이트를 통해 신장형 몸체를 하부로 후퇴시키기 위한 소정 의 수단을 갖추고 있다.

신장형 몸체는 강성 체인, 한쌍의 강성 체인, 다수의 굽힘가능한 링크, 다수의 강성 체인, 또는 튜브를 형성하기 위한 자가-편향된 재료일 수도 있다.

도 1은 튜브 지지 플레이트(14,16,20,22,24 및 26)에 의해 구역으로 분리된 열전달 튜브(12)를 구비한 스팀 생성기를 개략적으로 도시하였다. 각각의 튜브 지지 플레이트는 제 1 튜브 지지 플레이트(14)에서 도시된 바와 같은 다수의 유동 슬롯(28 및 30)을 구비한다.

웨스팅 하우스 모델 W44와 W51 스팀 생성기는 가장 큰 스팀 생성기 시장을 이루며, W51의 크기는 W44와 유사하다. W44 스팀 생성기는 튜브 시트 위로 51inch로 균일하게 이격된 116inch 직경의 튜브 지지 플레이트를 사용한다. 튜브 시트(32)의 수준에서 3 1/2inch의 블로우다운(blowdown) 통로(38)의 각 단부에서 핸드 홀(36)과 같은 2개의 6inch 직경의 핸드 홀이 제공된다. 각각의 튜브 시트 지지 플레이트는 중앙 타이로드(40)의 각 면상에서 4inch로 이격된 2-2 3/4×15inch로 측정되는 3개의 유동 슬롯을 갖춘다. 유동 슬롯은 블로우다운 통로(38)로부터 상단 튜브 지지 플레이트(26) 위의 튜브의 U 밴드(41)로의 명확한 '가시 라인'의 수직 통로가 형성되도록 서로 연관되어 정렬된다.

상술한 본 발명의 배경 기술 분야에서 논의된 바와 같이, 스팀 생성기의 바닥에는 튜브 시트(32)와 제 1 튜브 시트 지지 플레이트(14) 사이의 면적을 물 분무 세척하는 공지 장치가 배치되지만, 스팀 생성기의 상부 튜브들내의 밀폐 구역에서는 상부 지지 플레이트(16-26) 근처에서 튜브를 세척하는 것이 매우 곤란하다. 참조, 예컨대 US 특허 제 5,265,129호.

본 발명에 따르면, 접근 경로(34)가 핸드 홀(36)로부터 블로우다운 통로(38)를 따라 중앙 타이로드(40)로 그리고 각각의 지지 플레이트내에 정렬된 유동 슬롯(28,30)을 통해 상향되는 스팀 생성기의 상단 부분(42)으로 제공되어 구현된다. 그리고 만약 세척 헤드 또는 헤드가 스팀 생성기의 상단 부분(42)에 배치된다면, 생성기는 상단으로부터 하방으로 세척되어 세척 공정 동안 침전물이 하향되도록 플러싱하는 것이 구현된다. 기술적 문제점은 스팀 생성기의 내부의 밀폐 구역내에 맞추어지는 세척 헤드를 설계하고, 튜브 전체를 세척하도록 충분한 압력하에서 물을 이송할 세척 헤드를 설계하고, 그리고 스팀 생성기 내면에서 잼이 되지 않을 세척 헤드를 설계하는 것이다.

본 발명에 따른 스팀 생성기의 상부 튜브 다발용 세척 시스템은 (a) 도 2에 도시된 세척 헤드 배치 및 지지 장치, (b) 유동 슬롯으로부터 튜브간 공간으로 유체를 지향하고 분무 피치를 변경하고, 도 3 내지 도 7에 도시된 바와 같은 동일 수준에서 인접 유동 슬롯의 근처의 튜브를 세척하는 수단을 구비하는 배치 및 지지 서브시스템에 부착될 수 있는 벌크 세척 헤드, (c) 튜브들 사이에서 연장되고 도 7-10에서 도시된 튜브들 사이로부터 유체를 지향하는 배치 및 지지 서브시스템에 부착될 수 있는 강 랜스, 및 (d) 분무하는 동안 세척 헤드의 타입 중 하나를 적합하게 해체 가능하게 고정하고 지지하며, 또한 세척 공정에 극심한 영향을 미치고 작동 중단 시간을 발생시키는 장치의 잼을 간단하게 방지하는 지지 메카니즘을 포함한다. 여기서, "상부 튜브 다발"은 제 1 튜브 지지 플레이트(14) 위에 있는 스팀 생성기 내의 튜브들을 의미한다. 이하에 각각의 서브시스템을 차례로 기술할 것이다.

배치 및 지지 서브시스템

도 2의 배치 서브시스템은 이송 레일(52), 레일 지지체(54), 회전 스테이지(56), 이송 카트(58), 및 유압 실린더(62,64,66)를 구비한 수직 위치 조정 서브시스템(60)을 구비하고 있다. 배치 서브시스템(50)은 접근하고자 하는 지지 플레이트의 높이로 스팀 생성기내에 수직방향으로 스프레이 헤드를 배치하는데 사용되는 메카니즘이다. 수직 위치 조정 서브시스템(60)은 이송 카트(58)상에서 돌려지게 걸려있는 회전 스테이지(56)의 상단에 설치된다. 스팀 생성기의 외면에 위치된 기동 수단을 사용하여, 상기 이송 카트는 핸드 홀을 통해 배치되는 이송 레일(52)상에서 블로우다운 통로 아래로 이동하게 된다.

이러한 구성은 미국 14589 뉴욕 윌리암스 파운드 로드 6546(6546 Pound Road, Williamson, New York, 14589, US)에 소재한 알. 브룩스 아소시에이트스(R. Brooks Associates)에서 시판되는 "Secondary Inspection Device(SID)"의 기존 구성으로부터 채택되고(참조, U.S. 특허 5,265,129), 그리고 스팀 생성기의 블로우다운 통로까지 비디오 카메라를 운반하는데는 통상적으로 9개의 스테이지 유압식 실린더가 사용된다. 이에 따라, 실린더는 적절하게는 스팀 생성기의 유동 슬롯과 핸드 홀을 통과할 수 있는 크기를 갖는다. 그러나, 이러한 정상적인 배치에 있어서, 보조 탐색 장치는 몇가지 주요한 단점을 갖는다. 이들 중 첫번째는 제어가 용이하지 않다는 것이다. 전류 제어 방법은 연장시키기 위해 실린더 공기 압력을 증가시키고, 그리고 끌어내거나 또는 연장을 중단시키도록 압력을 감소시킨다. 스테이지간(interstage)의 시일은 상당한 누출을 초래하기 때문에, 때때로 안정한 위치를 달성하는 것을 곤란하게 한다. 또한, 스테이지간 마찰은 평형 위치를 이루는 역할을 하기 때문에, 진동과 같은 것도 스테이지간 마찰을 변경시켜서 시스템이 새로운 평행 위치를 찾도록 한다.

다른 주요한 단점은 부적절한 유효 유상하중(pay load) 용량이다. 스테이지간 시일 누출 및 압력 조절기 및 공급 호스를 통한 작은 통로로 인해, 실제 실린더 압력은 공급 공기 압력에 이를 수 없고, 그리고 유효 유상하중은 2.268㎏(5파운드)으로 제한된다. 이에 따라서, 이 유효 유상하중 용량은 본 발명의 세척 헤드를 지지하도록 2.268 내지 4.536㎏(5 내지 10파운드)으로 개선되어야만 한다. 조임과 푸는 것을 제어하도록 케이블 릴(reel)과 실린더 내면에 케이블이 결합되도록 변형된다. 긴장되어 있는 케이블을 풀어서 연장되게 하고 케이블을 끌어내어 철수되도록 한다. 실린더 내면의 압력은 팽창되게 되지만 케이블에 의해 제어되기 때문에 충분히 높은 일정값에서 유지된다. 실린더 압력 제거는 철수 단계를 위해 제공된다. 케이블 릴에는 수직 위치 정보를 공급할 수 있는 엔코더가 장착된다. 유효 유상하중을 개선시키기 위해, 내부 압력을 증가시키고 실린더 중량을 감소시키거나 또는 양쪽을 다 수행한다. 스테이지간 시일은 누출을 크게 감소시키기 위해 개선되고, 그리고 공기 보다는 물에 의해 가압화가 제공된다. 가압 매질로서 물을 사용하여, 내부 압력은 압축성 매질이 사용되는 경우에서도 폭발 위험성을 생성시키지 않고서도 수백 PSI가 가능하다. 또한, 강 보다는 알루미늄으로 실린더를 제조하는 것은 실린더의 중량을 약 2/3 정도로 감소시킨다. 제어 시스템은 도 14에서 더 설명하겠다.

벌크 세척 헤드 서브시스템

도 3의 벌크 세척 헤드 서브시스템(70)은 도 2의 배치 및 지지 서브시스템(50)의 상단 실린더(66)상에서 설치되고 피봇 지지체(74)로부터 연장되는 아암(72)을 구비한다. 도 3에 도시된 본 발명의 벌크 세척 헤드 서브시스템은 유동 슬롯으로부터 튜브 사이로 유체를 향하게 지향한다. 벌크 세척 서브시스템(70)은 도 3의 유동 슬롯(71)과 같은 유동 슬롯을 따라 연장되고 유동 슬롯(71)으로부터 튜브(78,80)로 유체를 지향한다. 도 3의 아암(72)은 또한 2개의 지지 플레이트 사이에서의 길이 방향의 튜브와 또한 지지 플레이트의 표면을 세척하도록 대응 노즐(84,86,88 및 90)의 피치 배향을 변경할 수 있도록 화살표에 의해 도시된 방향으로 회전된다. 노즐(84,88)은 유동 슬롯(71)의 양 측면상에서 튜브를 세척하는 작용을 하고 또한 노즐에 의해 이송된 고압수로 인해 아암(72)에 의해 수용된 쓰러스트의 균형을 잡도록 하기 위해 도시된 바와 같이 노즐(86,90)과 대향된다. 노즐(86,90)은 도 4의 튜브(78,80) 사이의 공간과 적절히 정렬되도록 이격되어 있다.

아암(70)은 세척 헤드를 철수하지 않고서도 인접 유동 슬롯 근처의 튜브를 세척하도록 영역(92)에서 풀려져서 도시된 위치로 선회되고 인접 유동 슬롯에 이를 때까지 배치된다.

더 상세하게는, 도 5a 내지 도5c에 도시된 바와 같이, 아암(100)은 처음에 유동 슬롯(104) 근처의 구역(110)내에서 물을 분무하도록 유동 슬롯(104)(측면 스팀 생성기의 구성 당 3개의 유동 슬롯의 중앙 유동 슬롯) 둘레로 배향된다. 계속해서 아암은 도 5b의 구역(108)내에서 물을 분무하도록 유동 슬롯(104)내에서 위로 운동된다. 그리고 최종적으로 아암은 유동 슬롯(106)근처의 세척 구역(112)(도 5c 참조)로 선회되도록 한다.

이 방법에 있어서, 상기 스팀 생성기의 전체 한면은 세척 헤드 배치 및 지지 장치가 일련으로 수직으로 정렬된 유동 슬롯을 통해 연장되면서 세척된다. 따라서, 상기 벌크 세척 헤드 서브시스템은 상단 지지 플레이트(26)내에서 도 1의 상단 유동 슬롯(25)에 배치되고 도 5a-5c에 기술된 세척 조작이 이루어지고(필요에 따라 피치 변경이 됨), 그리고 이 공정은 스팀 생성기의 각각의 수준에서 제 1 튜브 지지 플레이트(14)로 하향하여 반복해서 상단에서 바닥으로 세척하여 세척 공정을 진행하는 동안 침전물을 하향하여 플러싱하도록 한다. 스팀 생성기의 다른 면은 동일한 방법으로 세척된다.

본 발명의 다른 실시예에 있어서, 벌크 세척은 물을 최소한 사용하여 세척 효과를 최대화하도록 특별한 노즐 배치를 사용한다. 특히, 노즐(84,88 등)은 처음에는 튜브 갭(79)의 한 면상에 다음에는 튜브 갭(79)의 다른 면상에서 튜브의 한 면으로부터 다른 면으로의 세척을 수행하도록 정렬된다. 시험시, 이 방법은 세척 효과에 상당한 영향을 미치고 상기 튜브 면으로부터 슬러지의 제거양을 증가시키는데 도움이 된다. 다른 시험 변수로는 슬러지 타입, 노즐 압력, 노즐 유동 속도, 경사 속도, 벌크 세척기 위치, 노즐 구성, 및 노즐 배치를 들 수 있다. 원형 구성은 블로우다운 통로로부터 물을 지향하는 벌크 세척 헤드가 튜브 표면 침전물을 제거하고 지지 플레이트와 4엽 무늬부를 세척한다. 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 본 발명의 세척 방법론은 세척 헤드를 상단으로부터 하단으로 세척을 진행시키면서 스팀 생성기내의 물의 수준을 서서히 낮추는 것을 들 수 있다. 이 방법에 있어서, 교반이 더 일어나고 노즐 제트 분무가 생성기내의 물의 표면을 타격하여 세척이 개선된다.

도 6은 벌크 세척 헤드 서브시스템(120)의 원형 구성을 개략적으로 도시한 것이다. 노즐 아암(121)은 대향 노즐(123,125,127,129)을 갖춘 배럴 부분(122)를 구비하며, 이것의 피치는 경사 모터(128)에 의해 기어(131) 수단에 의해 동력이 가해지는 경사 기어(124)에 의해 변경된다. 아암(121)은 웜 기어(133)를 사용하여 선회 모터(130)에 의해 동력이 가해진 선회 기어(138)의 수단에 의해 선회가 이루어진다. 물은 물 매니폴드(134)를 통해 탯줄형(umbilical) 소스(132)을 통해 노즐(123,125,127 및 129)에 공급된다. 카메라(126)는 정렬 및 탐색 호환성을 갖는 오퍼레이터를 제공한다. 카메라(126), 모터(130), 모터(128)를 위한 동력은 탯줄형 소스(132)를 통해 제공된다.

강 랜스

도 7a의 강성(rigid) 랜스 부재(200)는 도 2의 배치 서브시스템(50)에 설치할 수 있는 다른 타입의 분무 헤드이고 튜브 사이로부터 튜브의 열(rows) 사이로 유체를 지향하는데 사용된다. 도 7a의 랜스(205)는 도 8a에 도시된 위치로 튜브 열(207) 사이로 연장되도록 도 7b 및 도 7c에 도시된 바와 같이 회전된다. 이 방법에 있어서, 도 7a의 랜스(205)는 도 8b의 유동 슬롯(210)을 통해 배치되는 동안 지지 서브시스템의 상단 실린더와 라인상에 위치되며, 계속해서, 튜브의 특정 열 사이로 연장되는 랜스 구동 모터(212)에 의해 화살표(214)로 도시된 방향으로 회전된다. 계속해서, 제트 노즐(216,218,220 및 222)(도 8b 및 도 8c)은 고압의 물 원(224)으로부터 튜브로 유체를 지향한다.

도 9에 도시된 바와 같이, 유동 슬롯으로부터 물을 분무하는 벌크 세척 헤드 서브시스템(70)을 사용하여 세척되지 않은 튜브의 면적은 튜브의 열 사이에 삽입될 수 있은 랜스(205)를 사용하여 세척된다. 도 7a의 강성 랜스(200)의 최상단 단부에는 불릿 노즈 부품(201)이 위치되며, 이러한 불릿 노즈 부품(201)은 도 2에 도시된 배치 및 지지 장치의 끼움식 실린더 어셈블리의 유연성 또는 슬롯의 최소한의 오정렬과 관계없이 유동 슬롯을 통해 상향되는 길로 구불구불 나아가도록 화살표(108)에 의해 도시된 바와 같이 수동으로 약간 경사져 있을 수 있다. 불릿 노즈(201)는 오프셋 스프링에 기대어 함께 조작되는 하나의 케이블을 사용하여 편향된다. 회전 스테이지로 수직 축 둘레에서 헤드를 회전시킴에 의해, 노즈 편향은 임의의 방향으로 배향될 수 있다. 강성 랜스 서브시스템 세척 헤드는 상당한 양의 감지 정보 자료가 수득될 수 있는 구역으로 운동될 수 있기 때문에, 중요한 것은 헤드에 수개의 눈(182,184)이 갖춰져서 오퍼레이터가 최근까지의 탐색 및 세척 작용의 행태 및 상태를 유지하도록 한다.

오퍼레이터가 중요 튜브 시트 지지 플레이트까지 헤드가 횡단하도록 한 다음 유동 슬롯과 불릿 노즈(201)를 정렬할 수 있도록 하기 위해서는, 하나의 CCD 비디오 카메라가 헤드내에 설치되고 카메라(184)에 대해 도시된 바와 같이 상향으로 조준된다. 적절하게는, 2개의 비디오 카메라가 헤드내에서 수평으로 대향되어 설치되어 튜브가 없는 통로 및 바로 인접해 있는 튜브를 비추어 볼 수 있게 한다. 튜브간 통로에서 관측 능력을 제공하기 위해서는, 비디오 탐침은 도 7c도에 도시된 바와 같이 랜스 팁(209)상에 설치될 수 있다. CCD 칩은 틈 영역의 면적을 탐색하고 물 분무 조작을 관측할 수 있도록 위치된다. 이들 비디오 탐침을 위한 케이블은 배출 통로 카트상에 그리고 핸드 홀 외부에서 회전 스테이지를 통해 루우트가 정해진다. 사용자 인터페이스를 단순화시키기 위해서는, 신호는 선택된 비디오 이미지가 디스플레이될 수 있는 격지 오퍼레이터 스테이션에 다중 송신될 것이다. 도 7c에 지시된 바와 같이, 만약 튜브간 통로의 약간 감소된 범위가 튜브 시트 지지 플레이트에서 용인될 수 없다면, 도시된 바와 같은 오프셋에 의해 형성된 헤드내의 리셋스(211)는 도 7b에 도시된 바와 같이 수작업에 의해 맞추어지도록 임의의 조작 모듈(213)을 고정시키는 역할을 한다. 예를 들어, 샘플 고정 빈(bin)은 튜브 스케일이 분석을 위해 스팀 생성기로부터 신뢰성 있게 이송될 수 있도록 하는 위치에서 설치될 수 있다.

일반적으로, 본 발명의 튜브간 랜스는 가시적 탐색, 틈 세척, 튜브 디스케일링, 튜브 시트 플레이트 제거, 부식 샘플링, 및 외부 대상물 서치와 복구를 달성한다. 랜스(205)는 가능한한 길어야 하지만 튜브 시트 지지 플레이트의 수직 간격을 초과할 수는 없거나 수직으로부터 회전될 수 없다. W44 및 W51 생성기 튜브 시트 플레이트의 반경은 튜브 시트 플레이트의 수직 공간보다 더 크기 때문에, 도 9에는 강성 랜스가 튜브가 없는 통로로부터 가장 먼 지점에 이를 수 없는 면적이 도시되어 있다. 그러나, 강성 랜스에 이르게 되는 전체 퍼센트 면적은 W44에 대해서는 85% 및 W51에 대해서는 80%로 평가된다.

도 7a-7b의 랜스(200)는 0.6㎝(1/4")의 강성 아암(205)을 위치시키도록 회전 드라이브(도시되지 않음)가 그 내부에 설치된 슬랜더 6.25㎝(2 1/2") 직경의 하우징이다. 랜스의 팁에서의 물 제트는 튜브 지지 플레이트의 외부로부터 파편을 제거하는 신뢰성 있는 수단이 없기 때문에 튜브가 없는 랜스내에 유동 슬롯을 향해 파편을 뒤로 향하도록 배향된다.

도 10a-10c는 배치 및 다양한 세척 조작을 하는 동안 헤드와 관련된 랜스의 배향을 도시하고 있다. 도 10a는 세척 튜브를 중요 튜브 시트 지지 플레이트로 배치하여 상승시키도록 헤드(215)와 정렬된 랜스(205)를 도시하고 있다. 도 10b는 유동 슬롯(217)을 향해 파편을 제거시키는 랜스(205)의 하향 스위핑 작용을 도시하고 있다. 도 10c는 튜브를 디스케일링하기 위해 전후로 스위핑하는 랜스(205)를 도시하고 있다. 그리고 도 10c는 튜브 지지 플레이트(219)의 하부면을 탐색하는 위치의 랜스(205)를 도시하고 있다.

지지 메카니즘

수직 배치 및 지지 시스템이 튜브 시트의 바닥에서 측방향으로도 지지되지만, 그 밖에도 배치된 분무 헤드 근처의 상단에 측면 지지체가 제공되는 것이 필수적이다. 스팀 생성기의 상부 스팬을 세척하는 동안, 수직 배치 및 지지 시스템은 25ft까지 연장될 것이다. 랜스를 튜브들 사이에 삽입하고 튜브들 사이로부터 철수하는 것 뿐만 아니라 제트 스위핑 조작을 하는 동안에는 측면 부하가 가해질 것이다. 본 발명의 상부 측면 지지 서브시스템은 도 11에 도시되어 있으며, 튜브 지지 플레이트(250)와 같은 튜브 지지 플레이트와 기계적으로 맞물리고 풀려지며 추가의 작용기를 필요로 하지 않는다.

도 12a에 도시된 바와 같이, 목표가 되는 튜브 지지 플레이트(250)에 도달하게 될 때, 페이 로드(pay load)(252)(상술한 분무 헤드 중 하나)는 도 12b에 도시된 바와 같이 핑거(254 및 256)를 개방하도록 약간 상승된다. 자석(258 및 260)은 도 12b에 도시된 바와 같이 인덱싱되어 있다. 핑거(254 및 256)가 개방된 위치에 놓일때, 수직 배치 시스템이 더 연장되어 핑거가 도 12c에 도시된 바와 같이 잠금위치로 회전될 것이다. 계속해서 세척 조작은 측면 지지 시스템이 잠겨지고 실린더가 정지되어 도 2에 도시된 바와 같은 배치 및 지지 서브시스템의 최상단 실린더의 수직 운동을 이행하여 수행된다. 이 방법을 역행하면 풀림이 이루어진다. 측면 지지 시스템 피봇 핀(262)이 아래로 당겨져서 하부 실린더가 철수되고 유동 슬롯에 대해 있는 패드상에서 마찰되어 하부 실린더가 철수되면서 도 12b로 도시된 위치로 핑거 어셈블리가 회전되도록 한다. 독립적인 상부 실린더의 철수는 핑거가 도 12a에 도시된 바와 같은 집어넣는 위치로 접혀지도록하고 유동 슬롯을 통해 새로운 배치 위치로 통과되게 한다.

복구는 임의의 장치가 스팀 생성기의 내부 영역으로 배치되는 것이 고려된다. 본 발명에 따른 비상 복구는 제 2 스테이지 실린더에 부착된 실린더 연장 제어 케이블상의 텐션(tension)에 의해 이루어진다. 핑거가 도 12b에 도시된 바와 같이 용이한 위치에 있다면, 비상 복구가 개시될 때 상호 간섭이 발생하지 않는다. 핑거가 도 12b에 도시된 바와 같이 용이한 위치에 있다면, 각 튜브 지지 플레이트와 하향되는 접촉은 유동 슬롯을 통해 통과하도록 충분히 안쪽으로 그들을 단순하게 회전시킨다. 만약 측면 지지 시스템이 도 12c에 도시된 바와 같이 맞물린다면, 비상 복구가 시작될 때, 충분한 텐션이 튜브 지지 플레이트와의 측면 지지 시스템 접촉과 관련된 마찰을 극복할 수 있도록 케이블에 가해진다. 유효 로드가 완전히 하향되고 그리고 핑거상에 있다면, 철수하는 동안 다음 지지 플레이트와의 접촉은 핑거를 안쪽으로 회전시키고 그리고 유효 로드를 도 12a의 집어넣는 배치로 상승시킨다.

다른 서브시스템

도 13에는 고압수를 각각의 분무 헤드의 제트에, 저압수를 수직 배치 시스템 실린더에 공급하며, 필요에 따라 공기 및 전기 동력 및 세척 시스템으로부터의 비디오 피드백을 공급하는 공정 서브시스템(300)을 도시되어 있다. 또한 공정 서브시스템(300)이 랜싱하는 동안 안정한 수준을 유지하도록 스팀 생성기로부터 흡입을 위해 제공되고, 이것은 세척 헤드의 물 제트 분무 노즐로 재순환을 위해 충분한 물을 여과할 것이다. 대다수의 공정 시스템은 구획이 이루어진 빌딩의 외부의 트레일러(302)에 위치되고 현재 튜브 시트 슬러지 랜싱을 위해 사용되는 것과 매우 유사하다. 고압수가 고압 펌프(304)에 의해 각 세척 헤드의 노즐 제트에 공급되고, 저압수는 저압 펌프(306)에 의해 배치 및 지지 서브시스템 실린더에 공급되고, 그리고 공기전기 및 비디오 신호가 각각 라인(308,310 및 312)에 의해 전송된다. 흡입 펌프(314)는 랜싱을 하는 동안 안정한 수준을 유지하고 필터(316 및 318)는 고압 펌프(304)를 사용하여 물 제트 분무 노즐로 재순환을 위해 충분히 펌프(314)로부터 물을 여과한다.

도 14에 도시된 제어 서브시스템(340)은 수직 배치 및 지지 시스템 및 튜브간 강성 완드(wand) 서브시스템 뿐만 아니라 모든 공정 시스템 작용을 제어하는 수단을 제공한다. 모든 대부분의 시스템 작용은 엔코더로부터 뒤로 공급되는 위치로 폐쇄 루프 제어하에 있다. 컴퓨터 인터페이스(342)는 제어 뿐만 아니라 위치 및 작용 정보를 제공한다. 화살표(344)에 기술된 바와 같은 튜브 갭에서의 제트 스위핑과 같은 상대적 운동, 화살표(346)에 의해 기술된 바와 같은 세척 헤드의 회전, 화살표(348)에 의해 기술된 바와 같은 배치 및 지지 서브시스템의 실린더의 상승과 하강, 및 도 5a-5c에 기술된 방법론에 따라 세척에 영향을 미치도록 화살표(350)에 의해 기술된 바와 같은 배치 제어 콘솔(consol)은 또한 비디오 시스템을 위한 모니터를 구비한다. 내부 튜브 접근 시스템은 1.03㎝(0.406") 갭에 들어가야만 하고 0.635㎝(0.250") 직경의 웰치 알린(Welch Allyn) 비디오 탐침을 사용한다.

세척, 탐색, 및 수리 서브조립체

도 15에 도시된 바와 같이, 신축성 아암(402)은 회전 조인트(400)를 통해 도 2에 도시된 배치 및 지지 장치의 최상부 수압 실린더(66)에 부착될 수도 있다. 회전 조인트(400)는 미국 특허 제 5,265,129호에 도시된 엘보우 조인트와 유사할 수도 있다. 신축성 아암(402)의 말단부 상에서는 플레이트(26)와 튜브(12)로 도시된 상부 튜브들과 상부 지지 플레이트를 드릴 가공하는 드릴 조립체(404)가 제공되어 있다. 회전 조인트(400)는 화살표(403)로 도시된 바와 같이 아암(402)을 수평하게 회전시키며, 화살표(405)로 도시된 바와 같이 아암(402)을 수직하게 회전시킨다. 또한, 도 11에 도시된 지지 기구(248)는 플레이트(26)의 유동 슬롯에 대해 고정 방식으로 상부 수압 실린더(66)를 유지시킨다. 신축성 아암(402)과 드릴 조립체(404)가 지지 플레이트내에 형성된 유동 슬롯을 통해 상부로 상승되는 동안, 신축성 아암(402)과 드릴 조립체(404)는 도 2에 도시된 배치 및 지지 장치의 상부 수압 실린더(66)와 일치하여 정렬된다. 일단 스팀 생성기내에서 원하는 레벨이 달성되면, 회전가능한 기구(400)는 아암(402)을 화살표(405)로 도시된 바와 같이 상방으로 수직하게 분절시키며, 이후 신축성 아암(402)의 개별적인 신축성 요소가 화살표(407) 방향으로 연장한다.

도 16에 도시된 바와 같이, 그리퍼 조립체(406)가 또한 스팀 생성기의 상부 튜브 다발에 대한 물체를 회수하기 위해 신축성 아암(402)에 부착될 수도 있다. 도 17에 도시된 신축성 아암(402)에 부착된 톱 조립체(408) 또는 아암(402)에 부착되어 다양한 작용을 수행하는 전극 분배 머신(Electrode Discharge Machine)에 의해 절단이 이루어질 수도 있다. 톱 조립체(408)는 화살표(409)로 도시된 바와 같은 톱질 작용을 제공하는 왕복 운동식 톱일 수도 있다.

도 18에 도시된 바와 같이, 신축성 아암(402)은 또한 스팀 생성기내에서 용접 작용을 수행하는 용접 조립체(410)를 갖출 수도 있다. 용접은 전기 아아크 기술을 사용하여 수행될 수도 있고, 또는 광섬유를 통해 용접 위치로 이송되는 레이저 비임을 사용하여 수행될 수도 있다.

어떠한 장치든지 스팀 생성기내에서 30ft 상방으로 연장하고 이후 개별 튜브들 사이에서 외부로 엉키지 않으며 또는 스팀 생성기내에서 고장나지 않는 것은 매우 중요하다. 따라서, 도 19에 도시된 아암(412)은 스팀 생성기의 내부에서부터 후퇴되기에 충분한 유연성을 갖도록 그라파이트 또는 다른 적절한 가요성 재료로 구성된 가요성 랜스로 구성된다. 다른 실시예에서, 도 20에 도시된 바와 같이, 아암(413)은 두 개의 섹션(414,415)으로 구성된다. 아암 섹션(414)은 매우 가요성일 수도 있는 반면, 아암 섹션(415)는 다소 강성일 수도 있다. 아암 섹션(414)은 신축성 실린더 또는 동등한 기구의 사용을 통해 화살표(417)로 도시된 방향으로 외부를 향해 연장될 수도 있으며, 또는 스팀 생성기의 유동 슬롯을 통해 배치가 단순해지도록 화살표(419)로 도시된 방향으로 아암 섹션(415)에 대해 피봇가능할 수도 있다. 다른 실시예에서, 아암 섹션(415)을 보다 가요성인 재료로 제조할 수도 있고, 아암 섹션(414)을 보다 강성인 재료로 제조할 수도 있다. 아암 섹션(414)은 세척 노즐(421), 비디오 카메라(423), 및/또는 도 15의 드릴 조립체(404), 도 16의 그리퍼 조립체(406), 도 17의 톱 조립체(408), 및/또는 도 18의 용접기(410)(이하에 상세하게 기술됨)를 포함할 수도 있다.

다른 실시예에서, 아암(412)는 도 21에 도시된 바와 같이 튜브 다발 중에 아암(412)을 위치시키기 위해 사용된 오프셋 기구(416)를 통해 회전가능한 기구(400)에 부착될 수도 있다. 붐(66)이 지지 기구(248)를 통해 정위치에 고정될 때, 오프셋 기구(416)는 아암(412)을 이동시키기 위해 화살표(417)로 도시된 방향으로 조절될 수도 있다.

다른 실시예에서는, 도 22에 도시된 단길이의 아암(418)이 단길이의 튜브 레인에 대해 튜브를 세척, 탐색, 또는 수리하기 위해 사용된다(도 23 참조). 도 19에 도시된 아암(412)은 스팀 생성기의 장길이 튜브 레인에 대해 튜브를 세척, 탐색, 또는 수리하기 위해 사용되며, 아암 섹션(412,414)을 갖는 아암(413)은 스팀 생성기내에서 튜브 레인의 가장 깊은 부분에 대해 튜브를 세척, 탐색, 및 수리하기 위해 사용된다. 도 23을 참조하라.

따라서, 본 발명에 따른 시스템은 상부 튜브 다발을 세척, 탐색, 및 수리 또는 재가공시키는데 용이하다. 도 16에 도시된 그리퍼 조립체(406)는 용접봉 또는 바아 또는 브라켓을 유지하기 위해 사용될 수도 있는 반면, 도 18에 도시된 용접 조립체(410)는 개별적인 튜브를 용접하기 위해 사용된다. 도 20에 도시된 카메라(423)는 공정 중에 작업을 탐색하고 감시하기 위해 사용될 수도 있다.

선택적인 배치 서브시스템

도 2에 도시된 배치 서스시스템(50)이 도 3, 6, 7, 및 도 15 내지 도 22에 도시된 여러 세척, 탐색, 및 수리 장치를 배치하기 위해 사용될 수도 있지만, 붕괴 상태에서는 단지 18inch의 높이를 가지지만 30ft 까지 연장해야 하는 붐 및 신축성 실린더 조합체(도 2)는 설계, 제조, 및 제어가 어렵기 때문에 다른 배치 서브시스템이 사용될 수도 있다. 더욱이, 이러한 구성은 붐(70)이 스팀 생성기내에 위치될 것을 요구한다.

대조적으로, 본 발명은 스팀 생성기(484)의 외부로부터 핸드 홀(482)을 통해 공급되는 도 24에 도시된 신장형 몸체(480)를 포함하고 있다. 신장형 몸체(480)는 영역(486)에서는 상방으로 굽혀질 수 있도록 충분히 가요성을 가지며, 영역(488)에서는 세척 헤드/탐색 및/또는 수리 장치가 스팀 생성기를 통해 상방으로 이동하여 상부 튜브 다발에 도달하도록 강성을 갖는다.

본 발명에 따른 시스템은 지지 플레이트를 통해 신장형 몸체(480)를 상방으로 구동시키고 또한 도 24에 도시된 바와 같이 신장형 몸체(480)를 지지 플레이트를 통해 아래로 후퇴시키는 소정의 수단(492)을 갖추고 있다.

바람직한 실시예에서, 도 24에 도시된 신장형 몸체(480)는 도 25에 도시된 바와 같은 모터(502)와 컨테이너(506)내의 스택(504)로부터 펼쳐지는 구동 조립체(503)에 의해 구동되는 강성 체인(500)이다. 터닝 슈(turning shoe, 508)는 강성 체인(500)을 상방으로 전환시켜서 탐색/세척/수리 헤드(510)를 스팀 생성기의 상부 튜브 다발로 이송한다. 강성 체인(500)은 터닝 슈(508)에서 굽혀질 수 있도록 충분한 가요성을 가지지만, 또한 터닝 슈(508)에서 굽혀진 후에 상방으로 연장하고 굽힘부(508)로부터 약 30ft 정도의 상부 튜브 다발까지 세척 및 탐색 장치들을 지지하기에 충분한 강성을 가진다.

그렇지만, 다른 신장형 몸체들이 본 발명의 범위 내에서 일구성에서는 유동 슬롯을 통해 상방으로 연장하는 위치에서 굽혀질 수 있도록 가요성을 가지고 또한 다른 구성에서는 스팀 생성기의 지지 플레이트 내의 유동 슬롯을 통해 상방으로 세척 헤드/탐색 장치를 위치시키고 지지하기 위해 강성을 가지는 한 사용될 수 있다. 이하에 다양한 실시예들을 기술한다.

강성 체인

본 실시예에서는 도 26에 도시된 바와 같이 두 개의 강성 체인(520,522)이 사용된다. 강성 체인(522)은 참조부호 524로 도시된 바와 같이 오직 한방향으로만 굽혀지도록 구성되는 반면, 강성 체인(520)은 참조부호 526으로 도시된 바와 같이 오직 반대방향으로만 굽혀지도록 구성된다. 서로 맞기댄 채로 놓이는 경우, 이러한 조합체는 상방으로 배치되기에 충분한 강성을 가져서 세척 헤드/탐색 및/또는 수리 장치를 지지 플레이트(528,530,532)에 형성된 유동 슬롯을 통해 상방으로 지지할 수 있다. 강성 체인(520)은 환형부(534)내에 배치되는 반면, 강성 체인(522)은 환형부(536)내에 배치된다. 이후, 이들 양 체인들은 구동기(538)에 의해 가이드 슈(540,542)를 통해 각각 구동된다. 비디오/세척 유체/동력 도관(544)이 인장 아암(546)에 의해 인장된다.

도 27에 도시된 바와 같이, 전형적인 비강성 체인(550)은 두 방향으로 자유롭게 굽혀질 수 있다. 그렇지만, 도 28에 도시된 강성 체인(522a)은 단지 한방향으로만 굽혀질 수 있다. 도 29에 도시된 두 개의 체인(522b,522c)이 서로 맞기댄 상태로 놓여 있는 경우, 강성 구조물이 일구성에서 가요성 조립체로부터 형성되는데, 즉 각각의 체인에 의해 강성 구조물이 형성된다.

다른 강성 체인이 도 30에 도시되어 있다. 각각의 링크(560)는 비디오(562), 세척 스프레이(564), 및 동력 도관(566)들을 이송시키기 위해 중공형으로 형성되어 있다. 핀(568)은 링크들이 서로에 대해 회전하는 것을 방지하기 위해 인접한 링크에 끼워맞춤된다. 핀(568)은 링크(560)에 대해 링크(572)가 굽혀지도록 해제된다.

이러한 실시예에서, 90°회전한 후에 끼워맞춤핀을 밀기 위해 사용되는 도 31에 도시된 핀 드라이브(573)가 강성 구조물을 형성하기 위해 제공된다. 핀 드라이브는 또한 스팀 생성기의 지지 플레이트의 유동 슬롯을 통해 하방으로 강성 체인이 후퇴할 때 끼워맞춤핀을 당긴다. 핀 드라이브(577)는 핀(577)의 상부에 대항하여 지지하는 리프형(leaf type) 스프링 세트와 같이 단순할 수 있으며, 화살표(575)로 도시된 방향으로부터 밀 때 핀 드라이브가 홀내에 끼워맞춤된다. 핀(579)이 화살표(581)로 도시된 방향으로 뒤로 당겨지는 경우, 리프형 스프링은 홀로부터 해제되면서 핀 헤드 아래를 지지한다.

다른 실시예에서, 강성 체인 개념은 도 32에 도시된 바와 같이 핀(604,606)에 의해 링크(602)에 연결되는 링크(600)를 포함한다. 링크(602)상의 멈춤볼(608)이 링크(600)상의 멈춤 리셋스(610)와 끼워맞춤된다. 이러한 방식에서, 링크(602)는 링크(600)에 대해 수직하게 잠궈지지만, 충분한 굽힘력(도 25에 도시된 터닝 슈(508)을 통해 체인을 밂으로써)이 가해질 때, 멈춤볼(608)은 멈춤 리셋스(610)로부터 이동되어서 링크(600)가 링크(602)에 대해 피봇될 것이며, 이에 의해 스팀 생성기의 내부의 지지 플레이트에 형성된 유동 슬롯을 통해 상방으로 연장하여 굽혀지는 가요성 구성이 제공된다. 굽힘이 완료된 후에, 한 링크의 멈춤볼은 다시 인저하는 링크의 멈춤 리셋스와 끼워맞춤되어서 스팀 생성기를 통해 탐색/세척 장치를 상방으로 상부 튜브 다발에 인접하게 위치시키고 지지하는 강성 구조물을 제공한다.

도 32에 도시된 구성은 핀 끼워맞춤/해제 구동이 요구되지 않기 때문에, 단지 한세트의 링크가 요구되는 도 26에 도시된 쌍을 이룬 강성 체인 구성에 대해 또한 도 30에 도시된 핀 구성에 대해 장점을 제공한다. 또한, 도 32에 도시된 구성에서, 내부 중공형 링크(600,602)는 세척 유체를 노즐에 제공하고 동력을 공구(용접기, 그리퍼 등)에 제공하고 비디오 신호를 비디오 카메라에 전달하는 도관 서브시스템용 경로를 제공한다.

다른 실시예에서, 도 33에 도시된 강성 체인(620)은 볼 및 스프링 조립체(626)에 의해 연결된 링크(622,624)를 포함하고 있다. 스프링(628)은 링크(624)를 편향시켜서 링크(622)에 대해 고정되도록 하지만, 충분한 굽힘력(도 25에 도시된 터닝 슈(508)을 통해 체인을 밂으로써)이 가해질 때, 링크들은 서로에 대해 90°회전하게 된다(도 1의 참조부호 31 참조). 이러한 실시예에 가장 유사한 것은 폴의 중심을 통해 진행하는 탄성의 "번지(bungie)" 코드에 의해 결합된 일련의 텐드 폴이다. 90°회전된 후, 스프링은 링크들을 함께 편향시켜서 스팀 생성기를 통해 상방으로 배치된 강성 구조물을 제공한다.

다른 실시예에서, 도 34에 도시된 링크(650)는 희토류 자석(650)을 갖추고 있는 반면, 링크(654)는 철판(656)을 갖추고 있다. 링크(650)의 자석(652)은 링크(654)의 철판(656)에 끌려서 링크들이 설로 고정되도록 민다. 그렇지만, 도 32 및 도 33에 도시된 구성과 같이 충분한 굽힘력이 가해지는 경우에는 링크들이 서로에 대해 회전되지만, 이후 체인이 굽혀진 후에는 결합될 것이다. 도 35에 도시된 강성 체인(660)은 도 33에 도시된 스프링 실시예와 도 34에 도시된 자석 실시예의 조합체이다.

다른 실시예에서, 도 36에 도시된 강성 체인(680)은 현저하게 긴 링크(682,684,686)를 갖추고 있으며, 이들 각각의 링크들은 링크(682)에 대해 도시된 바와 같이 각각 인접하는 링크가 한방향으로 회전되는 것을 방지하는 연장부(690)를 갖추고 있다. 이들 긴 링크들은 시스템에서 요구되는 링크의 총수를 최소화시킨다.

강성 링크

일구성은 가요성이고 다른 구성은 강성인 도 24에 도시된 신장형 몸체(480)에 대한 다른 실시예는 도 37에 도시된 바와 같은 일련의 강성 링크이다. 중공형 강성 링크(706,708,710)는 각각 인접하는 링크(706,708,710)들 사이에 분절형 리셋스(703,704)를 포함하고 있다. 이러한 실시예에서, 분절형 리셋스는 각각의 링크의 한측부 상에만 형성되어 있다. 피봇핀(712)과 분절형 리셋스(702)는 링크(706)를 링크(708)에 대해 화살표(714)로 도시된 방향으로 약간 회전시킨다. 각각의 링크가 약간 회전될 수 있기 때문에, 일련의 강성 링크는 스팀 생성기의 블로우다운 레인을 가로질러 굽혀질 수 있으며(도 1 참조), 이후 유동 슬롯을 통해 상방으로 연장되도록 한다. 이러한 구성에서는, "백본(backbone)"부(716)가 개별적인 링크들이 화살표(718)로 도시된 방향으로 굽혀지는 것을 방지하기 때문에, 이러한 조립체는 완전히 강성이다.

유사한 구성이 강성 링크(722,726,728)에 대해 도 38에 도시되어 있다. 이러한 경우, 각각의 링크(722,724,726)는 탄성체 힌지 부재(730)에 의해 인접하는 링크에 연결된 중공형 부재를 포함하고 있다. 각각의 탄성체 힌지 부재의 각각의 측부상에는 분절형 리셋스(736,738)가 형성되어 있다. 일련의 링크들은 블로우다운 레인 아래로 구동하도록 충분히 굽혀질 수 있으며, 이후 유동 슬롯을 통해 위로 연장하도록 상방으로 휘어질 수 있다. 각각의 링크에 형성된 오리피스(733)를 관통하는 직선형 케이블(732)이 강성 구조물에서 링크들을 고정시키기 위해 사용된다. 공급수 도관(734)와 주변 서비스 라인(736)이 각각의 링크의 중심을 관통하고 있다. 이들 링크들은 소정의 가요성 플라스틱 재료로 제조될 수도 있다.

마스트(mast)의 실시예들

상기한 여러 강성 체인 또는 강성 링크의 선택적인 실시예가 도 40에 도시되어 있다. 연장가능한 마스트(770)는 편평한 롤(764)로 공급될 수 있더라도 참조부호 762로 도시된 바와 같은 튜브를 형성하기 위해 일반적인 자가-편향 재료로 구성된다. 마스트(760)의 재료로는 일반적으로 캐나다 온타리오 브람프톤 에어포트 로드 9445에 소재한 스파르 에어로스페이스(Spar Aerospace)로부터 생산되는 0.010 스프링-템퍼링된 스테인레스강이다. 튜브는 슬리이브(764)와 같은 안내 슬리이브에 의해 그의 길이를 따라 보강될 수도 있다.

도 40에 도시된 바와 같이, 마스트(760)는 자켓(776)에 의해 둘러싸인 공급수 라인(770) 및 주변 서비스 라인(772,774)을 스팀 생성기의 유동 슬롯을 통해 상방으로 안내한다. 모터 드라이브(778)는 이러한 실시예의 배치 시스템을 유동 슬롯을 통해 상방으로 구동시킨다. 모터 드라이브(778)는 카운터 회전 드럼(780,782)을 갖추고 있으며, 이러한 카운터 회전 드럼 각각은 안내 로울러 배열체(784)를 구동시킨다. 선택적으로, 마스트 재료의 두 개의 로울러는 튜브를 형성하기 위해 사용될 수도 있으며, 각각의 로울러는 여분의 강성을 위해 여러번 겹쳐지는 튜브의 반을 형성한다.

조합된 마스트/강성 링크의 실시예들

도 40에 도시된 마스트는 도 37에 도시된 강성 링크(700)의 실시예를 포함하는 상기한 강성 체인들 또는 강성 링크들와 조합하여 사용될 수도 있으며, 도 41에 도시된 바와 같이 스팀 생성기의 상부로 연장되는 강성 링크와 같이 추가적인 지지물로서 사용될 수도 있다. 도 41에 도시된 마스트 저장 드럼(782)는 로울러 또는 로울러들 또는 마스트 재료를 포함하고 있으며, 터닝 슈(784)는 스팀 생성기의 핸드 홀의 외부로부터 강성 링크들을 공급하는데, 궁극적으로는 일련의 지지 플레이트에 형성된 유동 슬롯을 통해 상방으로 강성 링크들을 공급한다.

본 발명의 신장된 뱀형 몸체의 실시에에서는 강성 체인 또는 강성 링크의 실시예들 또는 마스트 재료의 실시예, 또는 그의 조합들이든지간에, 도 2에 도시된 종래 기술의 붐 및 신축성 실린더가 제거되며, 대신에 신장형 몸체가 스팀 생성기의 핸드 홀을 통해서 그리고 연속하는 지지 플레이트에 형성된 유동 슬롯을 통해 공급될 수 있도록 충분히 작다. 몸체는 또한 시스템의 어떤 요소가 스팀 생성기의 상부 영역에 머무르는 것을 방지하기 위해 완전히 후퇴된다. 몸체는 일구성에서는 연속하는 지지 플레이트에 형성된 유동 슬롯을 통해 상방의 연장된 위치로 굽혀질 수 있는 충분한 가요성을 가지며, 다른 구성에서는 상부 튜브 다발에 대해 세척 헤드/탐색 장치를 상방에 위치시키고 지지할 수 있도록 충분한 강성을 갖는다.

따라서, 본 발명의 어떠한 실시예에서도 굽혀질 수 있고 또한 굽혀진 후에 세척 헤드 또는 탐색 장치를 스팀 생성기 내의 30ft 상방의 위치에서 지지하기에 충분한 강성을 갖는 배치 장치를 제공하는 표면적인 상호간의 목적이 달성된다.

본 발명의 특징은 도면에 잘 도시되어 있지만, 이것은 편리에 따라 본 발명의 특징 중 일부 또는 모든 것이 결합될 수 있다.

다른 실시예가 당해 기술분야에서 있을 수 있으며, 이는 다음의 청구범위내에 포함된다.

Claims (37)

1. 스팀 생성기의 상부 튜브 다발을 세척, 탐색, 및 수리하는 시스템으로서,

   상기 스팀 생성기 내에 수용가능한 배치 및 지지 장치로서, 상기 배치 및 지지 장치의 말단부를 상기 스팀 생성기의 상부 튜브 다발 영역까지 상승시켜서 위치시키는 수단을 갖추고 있는 배치 및 지지 장치와,

   상기 배치 및 지지 장치의 말단부에 부착된 회전가능한 기구와,

   상기 회전가능한 기구의 제 1단부 상에 부착된 아암과, 그리고

   상기 아암의 제 2단부 상에 배치된 하나 이상의 세척 장치, 탐색 장치, 및 공구를 포함하는 시스템.
2. 제 1항에 있어서, 상기 배치 및 지지 장치가 회전가능한 코넥터에 의해 제 2붐에 연결되는 제 1붐을 포함하고 있고, 상기 제 1 및 제 2붐과 상기 회전가능한 코넥터가 스팀 생성기의 출입 포트내로 그리고 두 열의 튜브 부재를 분리하는 레인내로 삽입되어서 상기 제 2붐이 상기 레인내에서 낙하하는 시스템.
3. 제 1항에 있어서, 상기 회전가능한 기구가 상기 아암을 수평하게 회전시키는 수단을 갖추고 있는 시스템.
4. 제 1항에 있어서, 상기 회전가능한 기구가 상기 아암을 수직하게 회전시키는 수단을 갖추고 있는 시스템.
5. 제 1항에 있어서, 상기 회전가능한 기구가 상기 아암을 수평 및 수직하게 회전시키는 수단을 갖추고 있는 시스템.
6. 제 1항에 있어서, 상기 아암이 한 세트의 신축성 부재를 갖추고 있는 시스템.
7. 제 1항에 있어서, 상기 아암이 가요성 섹션을 갖추고 있는 시스템.
8. 제 1항에 있어서, 상기 아암이 가요성 재료로 제조되는 시스템.
9. 제 1항에 있어서, 상기 아암이 두 개의 섹션을 갖추고 있으며, 제 1섹션이 상기 회전가능한 기구에 부착되어 있고, 제 2섹션이 상기 제 1섹션에 대해 회전가능하게 부착되어 있는 시스템.
10. 제 1항에 있어서, 상기 세척 수단이 상기 아암상에 배치된 다수의 노즐을 포함하는 시스템.
11. 제 1항에 있어서, 상기 탐색 장치가 상기 아암상에 배치된 탐색 카메라를 포함하는 시스템.
12. 제 1항에 있어서, 상기 공구가 드릴 조립체를 포함하는 시스템.
13. 제 1항에 있어서, 상기 공구가 그리퍼 조립체를 포함하는 시스템.
14. 제 1항에 있어서, 상기 공구가 톱 조립체를 포함하는 시스템.
15. 제 1항에 있어서, 상기 공구가 용접 조립체를 포함하는 시스템.
16. 제 1항에 있어서, 상기 배치 및 지지 장치가,

    스팀 생성기 쉘내에 형성된 출입구를 통해 상기 스팀 생성기의 튜브 시트에 인접하게 공급되는 신장형 몸체로서, 일구성에서 상기 스팀 생성기의 내부의 지지 플레이트에 형성된 유동 슬롯을 통해 상부를 향해 굽혀질 수 있도록 가요성을 가지며, 다른 구성에서 상기 스팀 생성기를 통해 상기 스팀 생성기의 상부 튜브 다발에 인접하게 위치되어서 지지되도록 강성을 가지는 신장형 몸체와,

    상기 신장형 몸체를 상기 지지 플레이트를 통해 상부를 향해 구동시키고 상기 지지 플레이트를 통해 아래로 후퇴시키는 수단을 포함하는 시스템.
17. 제 16항에 있어서, 상기 신장형 몸체가 강성 체인인 시스템.
18. 제 16항에 있어서, 상기 신장형 몸체가 한쌍의 강성 체인을 포함하고 있으며, 각각의 상기 강성 체인은 한방향으로만 굽힘가능하고 상기 굽힘에 의해 상기 스팀 생성기 내로 배치되며, 상기 한쌍의 강성 체인이 서로 맞기댄 상태로 배치된 강성 구성을 갖는 시스템
19. 제 16항에 있어서, 상기 신장형 몸체가 한쌍의 강성 체인을 포함하고 있으며, 각각의 상기 강성 체인은 한방향으로는 자유롭게 굽혀지지만 그 반대방향으로는 강직한 시스템
20. 제 19항에 있어서, 상기 스팀 생성기를 통해 세척 장치를 상부 영역에 위치시키고 지지하는 강성 구조물을 제공하기 위해 서로 맞기댄 상태로 배치된 상기 한쌍의 강성 체인을 지향시키는 수단을 더 포함하는 시스템.
21. 제 17항에 있어서, 상기 강성 체인이 다수의 링크를 포함하고 있으며, 상기 각각의 링크는 한 구성에서 인접한 링크에 대해 피봇가능하며, 다른 구성에서는 상기 링크들이 피봇팅에 대항하여 인접한 링크들을 해제가능하게 잠그는 잠금 수단을 갖추고 있는 시스템.
22. 제 21항에 있어서, 상기 해제가능한 잠금 수단이 해제가능한 핀들을 갖추고 있고, 상기 핀들이 끼워맞춤될 때 상기 링크들을 서로 잠글 수 있고 상기 핀들이 해제될 때 상기 링크들이 해체되는 시스템.
23. 제 22항에 있어서, 상기 잠금 수단이 상기 핀들을 자동적으로 해제하고 끼워맞춤시키는 수단을 갖추고 있는 시스템.
24. 제 21항에 있어서, 상기 해제가능한 잠금 수단이 상기 링크의 일부분 상에 멈춤볼과 인접한 링크의 일부분 상에 보조적인 멈춤 리셋스를 포함하는 시스템.
25. 제 21항에 있어서, 상기 해제가능한 잠금 수단이 하나의 링크를 인접한 링크와 결합된 상태를 유지하도록 힘을 가하는 스프링을 포함하는 시스템.
26. 제 21항에 있어서, 상기 해제가능한 잠금 수단이 하나의 링크를 인접한 링크와 결합된 상태를 유지하도록 힘을 가하는 자석을 포함하는 시스템.
27. 제 21항에 있어서, 상기 해제가능한 잠금 수단이 하나의 링크를 인접한 링크와 결합된 상태를 유지하도록 힘을 가하는 스프링 및 자석 모두를 포함하는 시스템.
28. 제 17항에 있어서, 상기 강성 체인이 다수의 링크를 포함하며, 상기 각각의 링크는 힌지와, 그리고 인접한 링크가 한방향으로 이동하는 것을 방지하기 위해 상기 힌지를 초과하여 연장하는 연장부를 갖추고 있는 시스템.
29. 제 16항에 있어서, 상기 신장형 몸체가 다수의 강성 링크를 포함하는 시스템.
30. 제 16항에 있어서, 상기 각각의 링크는 힌지와, 그리고 인접한 링크가 한방향으로만 이동하도록 상기 힌자에 인접하여 형성된 하나 이상의 분절형 리셋스를 포함하는 시스템.
31. 제 30항에 있어서, 상기 링크가 상기 힌지의 각각의 측부상에 분절형 리셋스를 갖추고 있는 시스템.
32. 제 16항에 있어서, 상기 신장형 몸체가 튜브를 형성하기 위해 자가-편향 재료로 구성된 연장가능한 마스트를 포함하는 시스템.
33. 제 32항에 있어서, 상기 구동 수단이 한쌍의 카운터 회전 드럼을 갖추고 있으며, 상기 카운터 회전 드럼이 이들 사이에서 결합된 상기 마스트 재료를 구동시키는 시스템.
34. 제 16항에 있어서, 상기 신장형 몸체가 튜브를 형성하기 위해 자가-편향 재료로 구성된 연장가능한 마스트에 의해 지지된 강성 체인을 포함하는 시스템.
35. 제 16항에 있어서, 상기 신장형 몸체가 튜브를 형성하기 위해 자가-편향된 재료로 구성된 마스트에 의해 지지된 일련의 강성 링크들을 포함하는 시스템.
36. 제 16항에 있어서, 상기 구동 수단이 상기 신장형 몸체를 상기 튜브 시트에 인접한 위치로부터 상기 스팀 생성기의 상부 튜브 다발을 향해 상방으로 연장한 위치로 상기 신장형 몸체를 배향시키는 터닝 슈를 포함하는 시스템.
37. 제 1항에 있어서, 상기 아암을 상기 회전가능한 기구에 대해 변위시키는 오프셋 기구를 더 포함하는 시스템.