KR20020072794A

KR20020072794A - 원자력 발전소의 일차 펌프내 확산기의 래비린스 시일보수 방법

Info

Publication number: KR20020072794A
Application number: KR1020020012908A
Authority: KR
Inventors: 마주이루이스
Original assignee: 쥬몽 소시에떼 아노님
Priority date: 2001-03-12
Filing date: 2002-03-11
Publication date: 2002-09-18
Also published as: ES2260394T3; TW531756B; EP1241681A1; EP1241681B1; US6654437B2; FR2821978A1; US20020126791A1; FR2821978B1; SI1241681T1; KR100853952B1

Abstract

본 발명은 일차 펌프내의 확산기(30)의 래비린스 시일을 보수하는 방법에 관한 것으로, 상기 확산기는 주변 스커트(31) 및 상기 래비린스 시일이 제공된 오리피스(33)를 갖는 원형 단부벽(32)을 포함하는 형태이다. 본 발명의 방법은 오리피스(33)보다 큰 직경을 갖는 원형 단부벽에 보어를 형성하는 단계와, 단부 벽(32)의 잔여부의 두께를 감소시키는 단계와, 상기 보어의 에지에 모떼기부를 형성하는 단계와, 상기 보어에 교체부(41)를 배치하는 단계와, 모떼기부 사이에 용접 비이드를 형성하는 단계, 및 상기 교체부의 중앙 오리피스에 신규 래비린스 시일을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 교체부는 그 주변 에지에 중앙 오리피스와 모떼기부를 갖는다.

Description

원자력 발전소의 일차 펌프내 확산기의 래비린스 시일 보수 방법{A method of repairing a labyrinth seal of a diffuser in a primary pump of a nuclear power station}

본 발명은 원자력 발전소의 일차 펌프에서의 확산기의 래비린스시일(labyrinth seal)을 보수하는 방법에 관한 것이다.

원자력 발전소 일차 펌프는 휠을 회전시키기 위한 구동 샤프트와, 상기 휠의 위에서 상기 샤프트 주위에 동축으로 위치하여 열 배리어(barrier)를 형성하는 열교환기와, 그 기초부에 상기 열교환기의 아래로 연장되는 림이 제공되는 주변 스커트를 구비하는 열 배리어 커버와, 상기 열 배리어 커버의 주변 스커트와 동축을 이루고 그 기초부에는 상기 본체의 림 아래로 연장되는 원형 단부벽이 제공되는 주변 스커트를 구비하는 펌프 확산기를 포함한다.

이러한 형태의 일차 펌프는 또한 열교환기와 샤프트 사이에 배치되는 "래비린스" 링으로 알려진 링과, 상기 열교환기 및 그것에 고정되는 열 배리어 커버의 주변 스커트를 갖는 본체를 갖는다. 상기 본체는 링크 부재에 의해 열 배리어 커버에 연결된다.

또한, 확산기의 원형 단부벽은 샤프트가 통과하는 중심 보어를 가지며, 이 보어에는 래비린스 형태의 립 시일을 형성하는 원주형 및 중첩형 링이 연속하여 제공된다.

상기 래비린스 시일은 따라서 단단한 부분에 제공되며, 상기 래비린스 시일을 지지하는 확산기의 원형 단부 벽은 대략 300 ℃ 의 온도인 일차 회로의 고온수와 대략 40℃ 의 온도인 펌프의 냉각 영역 사이의 전이 영역에 배치된다.

따라서 확산기의 원형 단부벽과 래비린스 시일은 둘다 커다란 온도 구배에 놓이는 바, 이러한 큰 온도 구배는 시일의 립 부분에 열적 피로 크랙이 형성되는 것을 촉발한다.

따라서, 본 발명의 목적은 원자력 발전소에서의 일차 펌프 확산기의 래비린스 시일을 보수하는 방법으로서, 상기 확산기는 래비린스 시일이 제공된 오리피스를 갖는 원형 단부벽을 그 기초부에 구비하는 주변 스커트를 포함하는 래비린스 시일 보수 방법을 제공하는 것이며, 상기 방법은,

단부벽의 중앙부를 철회시키고 래비린스 시일을 제거하기 위해 오리피스보다 큰 직경의 원형 단부벽에 보어를 형성하는 단계와,

상기 보어의 부근에서 단부벽의 잔여부의 두께를 감소시키는 단계와,

상기 보어의 에지에 모떼기부를 형성하는 단계와,

중앙 오리피스를 갖고 그 주변 에지에는 모떼기부가 제공되는 교체부를 상기 보어에 배치하는 단계와,

두개의 모떼기부 사이에 연속적인 누설방지용 용접 비이드를 제공하는 단계와,

상기 용접 비이드상의 플래시를 분출하는 단계, 및

교체부의 중앙 오리피스에 새로운 래비린스 시일을 형성하도록 립을 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 특징에 따르면,

상기 원형 단부벽의 잔여부와 교체부의 모떼기부의 대칭축은 중앙 오리피스의 축에 평행하고,

상기 원형 단부벽의 잔여부와 교체부의 모떼기부의 대칭축은 중앙 오리피스의 축에 대해 그 정점이 상기 원형 단부벽의 아래에 위치하는 예각을 형성하며,

상기 교체부의 바닥면은 확산기의 원형 단부벽의 바닥면과 동일한 평면에 배치되고,

상기 교체부의 바닥면은 확산기의 원형 단부벽의 바닥면 위에 배치된다.

본 발명의 특징 및 장점들은 첨부도면을 참조하여 예시적인 하기 설명으로부터 명백해질 것이다.

도 1 은 원자력 발전소에서의 일차 펌프의 일 부분을 도시하는 개략적인 축방향 반단면도.

도 2 내지 도 4 는 본 발명의 보수 방법에서의 다양한 단계들을 도시하는 확산기의 원형 단부 벽의 축방향 반단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 열교환기20 열배리어 커버

21 주변 스커트22 원형 림

30 확산기31 주변 스커트

32 원형 단부벽33 오리피스

41 교체부42 중앙 오리피스

도 1 은 원자력 발전소에서의 일차 펌프, 즉 수직 흡입 및 수평 토출의 1단 나선 원심 형태의 펌프의 일부분을 도시하는 도면이다.

상기 펌프는 1 로 지칭되고 구동 샤프트(2)를 포함하는 바, 상기 구동 샤프트는 적절한 수단에 의해 그 기초부에 고정되는 휠(3)을 회전시킨다. 상기 휠(3)의 위에서 구동 샤프트(2)에 대해 동축적으로, 펌프는 부가로 열교환기(10)를 포함하는 바, 이 열교환기(10)는 열 배리어와, 열 배리어 커버(20), 및 확산기(30)를 형성한다.

상기 열교환기(10)는 중첩된 시트에 분포된 다수의 동축 튜브(11)로 구성되며, 상기 샤프트(2)와 열교환기(10) 사이에는 링(4)이 배치된다.

상부 근처와 바닥 근처의 내부에서 링(4)은 래비린스 타입의 기계적 시일(4a)을 지지한다.

열 배리어 커버(20)는 열교환기(10)의 전체 높이 위로 연장되는 주변 스커트(21)를 포함하며, 상기 스커트의 기초부에는 열교환기(10)의 아래로 연장되는 원형 림(22)이 제공된다.

상기 확산기(30)는 열 배리어 커버(20)의 주변 스커트(21)를 둘러싸는 주변 스커트(31)에 의해 형성되며, 그 기초부에는 상기 열 배리어 커버(20)의 림(22) 아래로 연장되는 원형 단부벽(32)이 제공된다.

일차 펌프(1)는 또한 열교환기(10) 및 그것에 고정되는 열배리어 커버(20)의 주변 스커트(21)를 갖는 본체(5)를 포함한다.

열배리어 커버(20)의 스커트(21)는 예를 들어 스터드(stud)로 구성되는 링크 부재(6)에 의해 본체(5)에 고정된다.

도 1 에 도시되어 있듯이, 열 배리어 커버체(20)의 림(22)은 확산기(30)의 원형 단부벽(32)과 협력하여 도면부호 7 로 지칭되는 저온수용 바닥챔버를 형성한다.

확산기(30)의 원형 단부벽(32)에는 샤프트(2)를 통과시키기 위한 오리피스(33)가 제공되며, 연속적으로 중첩된 원주형 링이 제공되는 바, 이는 래비린스 시일(34)로도 지칭되는 립 시일을 형성한다.

종래의 방식으로, 샤프트(2)와 함께 회전하도록 구속되는 휠(3)은 일차 회로 유체를 흡입하며, 상기 유체는 도 1 에 부분적으로 도시되고 확산기(30)의 아래에 위치하는 송출 오리피스(8)를 거쳐 송출된다.

확산기(30)는 따라서 대략 300 ℃의 온도인 일차 회로 유체와 접촉한다. 래비린스 시일(34)을 갖는 확산기(30)의 원형 단부벽(32)은 따라서 대략 300℃의 온도인 일차회로의 고온수와 대략 40℃인 펌프의 냉각 영역 사이의 전이 영역에 배치된다. 그 결과 상기 원형 단부벽(32)과, 래비린스 시일(34)은 둘다 상당한 온도 구배를 겪게 되는 데 이러한 온도 구배는 시일을 구성하는 링상에 열적 피로 크랙킹의 형성을 유발한다.

이러한 래비린스 시일(34)을 대체하기 위해, 본 발명의 방법은 따라서 확산기(30)의 원형 단부벽(32)을 통과하는 보어(40)를 형성하는 단계를 포함하며, 상기 보어(40)(도 2)는 원형 단부벽(32)의 중앙부(32a)를 제거하고 크랙된 래비린스 시일(34)을 제거하기 위해 오리피스(33)의 직경(d2)보다 큰 직경(d1)을 갖는다.

이후, 적절한 기계가공 작업에 의해, 단부벽(32)의 잔여부(32b)의 두께는, 예를 들면 확산기(30)의 단부벽(32)에서 열기계적 응력 강도 인자를 감소시키도록 결정되는 형상의 홈(35)을 형성하므로써 보어(40)의 부근에서 얇아진다.

이러한 기계가공 작업후에, 보어(40)의 에지에는 도 2 에 도시되어 있듯이 모떼기부(36)가 형성된다.

도 3 에 도시되어 있듯이, 보어(40)에는 교체부(41)가 배치되며, 이러한 교체부(41)는 이전에 제거된 중앙부(32a)의 오리피스(33)의 직경(d2)에 대응하는 직경(d3)의 중앙 오리피스(42)를 갖는다.

이러한 교체부(41)의 주변 에지(41a)에도 마찬가지로 모떼기부(43)가 제공된다.

도 3 에 도시되어 있듯이, 모떼기부(36, 43)의 대칭축(A)은 중앙 오리피스(42)의 축(XX)에 대해 예각(α)을 이루고 그 정점(O)은 도 3 에 도시되어 있듯이 확산기(30)의 원형 단부벽(32) 아래에 위치한다.

변형예에서, 모떼기부(36, 43)의 대칭축(A)은 중앙 오리피스(42)의 축(XX)에 평행할 수 있다.

모떼기부(43)가 단부벽(32)의 잔여부(32b)의 모떼기부(36)와 대면하도록 교체부(41)를 배치한 후에, 도 3 에 도시하듯이 상기 두 모떼기부 사이에는 연속적인 누설방지 용접 비이드(44)가 생성된다.

상기 용접 비이드(44)는 예를 들어 자동 텅스텐 불활성 가스(TIG) 방법이나 전기아크 용접 방법을 사용하거나, 어떤 다른 용접 방법을 사용하여 만들어진다.

이후에 상기 용접 비이드(44)에는 상부 및 하부 플래쉬가 동일 평면으로 형성되고 용접 비이드는 예를 들어 초음파와 같은 비파괴 기술을 사용하여 검사된다.

최종적으로, 교체부(41)의 중앙 오리피스(42)는 도 4 에 도시하듯이 새로운 래비린스 시일을 형성하도록 그 내부 에지에 형성된 립(45)을 갖는다.

교체부(41)의 기하학적 형상은 그 바닥면이 확산기(30)의 원형 단부벽(32)의 바닥면 위에 배치되도록 결정된다.

변형예에서, 교체부(41)의 바닥면은 확산기(30)의 원형 단부벽(32)의 바닥면과 동일한 평면에 배치된다.

일반적으로, 용접 비이드(44)를 제공하는 용접 방법은 확산기(30)에서의 변형을 최소화하도록 선택된다.

시일을 보수하는데 관련된 다양한 작업 전부는 제한된 매체내에서 수행된다.

또한, 새로운 래비린스 시일이 만들어지는 부분(41)의 새로운 형상은 열기계적 응력 필드를 변화시키므로써 응력 강도 인자를 감소시킬 수 있다.

이러한 형상은 또한 일차 펌프의 적절한 작동을 위해, 응력의 일부분을 결점을 전혀 유발하지 않는 변형(deformation)으로 형변화(transform)시킬 수 있다.

상기 수정예는 래비린스 시일의 립상에 형성되는 크랙의 위험을 감소시킬 수 있다.

Claims

원자력 발전소에서의 일차 펌프(1)의 확산기(30)의 래비린스 시일을 보수하는 방법으로서, 상기 확산기(30)는 상기 래비린스 시일이 제공되는 오리피스(33)를 갖는 원형 단부벽(32)을 그 기초부에 구비하는 주변 스커트(31)를 포함하는 래비린스 시일 보수 방법에 있어서,

단부벽(32)의 중앙부(32a)를 철회시키고 래비린스 시일을 제거하기 위해 오리피스(33)보다 큰 직경의 원형 단부벽에 보어(40)를 형성하는 단계와,

상기 보어(40)의 부근에서 단부벽(32)의 잔여부(32b)의 두께를 감소시키는 단계와,

상기 보어(40)의 에지에 모떼기부(36)를 형성하는 단계와,

중앙 오리피스(42)를 갖고 그 주변 에지에는 모떼기부(43)가 제공되는 교체부(41)를 상기 보어(40)에 배치하는 단계와,

두개의 모떼기부(36, 43) 사이에 연속적인 누설방지용 용접 비이드(44)를 제공하는 단계와,

상기 용접 비이드(44)상의 플래시를 분출하는 단계, 및

교체부(41)의 중앙 오리피스(42)에 새로운 래비린스 시일을 형성하도록 립을 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 확산기의 래비린스 시일 보수 방법.
제 1 항에 있어서,상기 원형 단부벽(32)의 잔여부(32b)와 교체부(41)의 모떼기부(36, 43)의 대칭축은 중앙 오리피스(42)의 축에 평행한 것을 특징으로 하는 확산기의 래비린스 시일 보수 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 원형 단부벽(32)의 잔여부(32b)와 교체부(41)의 모떼기부(36, 43)의 대칭축은 중앙 오리피스(42)의 축에 대해 그 정점이 상기 원형 단부벽(32)의 아래에 위치하는 예각을 형성하는 것을 특징으로 하는 확산기의 래비린스 시일 보수 방법.
제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 교체부(41)의 바닥면은 확산기(30)의 원형 단부벽(32)의 바닥면과 동일한 평면에 배치되는 것을 특징으로 하는 확산기의 래비린스 시일 보수 방법.
제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 교체부(41)의 바닥면은 확산기(30)의 원형 단부벽(32)의 바닥면 위에 배치되는 것을 특징으로 하는 확산기의 래비린스 시일 보수 방법.