KR200225826Y1 - 안전밸브 성능 시험장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 원자력 발전소등의 플랜트 배관용 안전밸브를 시험함에 있어서, 시험할 밸브에 계통압력과 에어압을 공급하고 공급 압력 데이터를 출력하는 콘트롤부와,

시험할 밸브에 설치하는 소음센서 ,변위센서, 열림 및 닫힘 센서와,

상기 센서들의 신호를 인식하고 압력 데이터를 인식하여 디지털 데이터로 변환하는 신호 처리 및 수집기와,

신호 처리 및 수집기의 출력 데이터를 제공받아 신호분석용 알고리즘에 따라 출력부로 출력하는 컴퓨터를 포함하여 구성하고,

상기 콘트롤부는 계통압력을 발생하는 제 1 압력 전송기와, 에어압을 발생하는 제 2 압력 전송기와, 각 에어압을 인식토록 신호처리 수집기로 출력하는 에어압 출력부와, 상기 제 1 및 제 2 압력 전송기의 압력을 밸브로 출력하는 출력부와, 출력된 압력이 다른 밸브 등으로 출력되는 보조 에어 출력부를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 안전밸브 성능 시험장치이다.

Description

안전밸브 성능 시험장치{Safety valve tester}

본 고안은 안전밸브 성능 시험장치에 관한 것으로, 안전밸브의 작동상태와 같은 환경을 이루도록 에어압력을 인가하는 콘트롤 박스와 센서를 밸브에 부착하여 신호를 수집하는 신호처리 및 수집기와 신호분석용 컴퓨터를 포함하여 이루어진다.

일반적으로 원자력 발전소등의 상업 플랜츠에서는 유체의 흐름을 제어하는 안전밸브의 사용이 필수적이다. 그런데 장기간 사용하다보면 밸브의 열화 현상으로 성능이 떨어지는 문제점이 있다. 이를 위하여 안전밸브 중 계통에 설치되어 계통압력이 가해진 상태에서 에어모터 또는 하이드로셋(Hydro-set)등의 시험장비에 의해 수행되는 시험은 아날로그식 압력계로 에어모터의 압력과 계통압력을 확인하므로 미세하고 순간적으로 변하는 압력 값을 읽기가 불가하여 정확한 설정압력과 블로다운값을 읽기가 어려운 실정이다. 또한 포핑 시험시 스핀들의 축방향 움직임 시점을 측정할 수 없어 소리로 밸브의 열림을 판단하므로 정확한 열림 압력 설정이 곤란하고, 에어모터의 차압 환산표를 이용한 설정 압력값 계산 과정에서 개인 실수에 의해 잘못된 값을 적용하여 압력 설정을 잘못할 경우 기기 손상을 줄 수 있다. 밸브는 밀집되어 있고 동종의 밸브라 하더라도 설정압력이 서로 다르므로 시험과정에서 개인 실수에 의해 엉뚱한 밸브를 시험할 수 있다. 또한 압력 설정치 시험시 스핀들이 움직이는 상태를 측정하지 않으므로 밸브의 특성(체터링, 심머링, 블로우 다운값 등)을 알 수 없어 정확한 조정이 불가능하다.

본 고안은 이를 해소코자 하는 것으로 본 고안의 목적은 밸브에 설치시와 같은 압력환경을 제공하는 수단을 구비하고 아울러 소음이나 변위센서를 부착하여 상태를 수집하여 정확하게 분석 가능토록 하는 시험장치를 제공하려는 것이다.

이를 위하여 본 고안은 밸브에 압력을 인가하는 수단을 가지는 콘트롤 박스와, 밸브에 부가한 센서를 통하여 입력치를 수집 및 처리하는 신호처리 수집기와, 신호처리 수집기를 통한 처리 결과를 기초로 분석 알고리즘으로 분석하여 결과를 디스플레이 하는 컴퓨터를 세트로 구비한다.

도 1 은 본 고안의 구성 블록도,

도 2 는 본 고안의 콘트롤 박스 구성 예시도,

도 3 은 본 고안에 의한 출력 파형 그래프 예시도,

도 4 는 본 고안에 의한 출력 결과를 예시한 컴퓨터 모니터 화면의 일 예시도 이다.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10;콘트롤부 11;제 1 압력 전송기

12;제 2 압력 전송기 13;에어압 출력부

14;에어 출력부 15;보조 에어 출력부

16;전원 공급부 20;밸브

21;소음센서 22;변위센서

23;열림센서 24;닫힘센서

30;신호처리 및 수집기

즉, 본 고안은 원자력 발전소등의 플랜트 배관용 안전밸브를 시험함에 있어서, 시험할 밸브에 계통압력과 에어압을 공급하고 공급 압력 데이터를 출력하는 콘트롤부와,

시험할 밸브에 설치하는 소음센서, 변위센서, 열림 및 닫힘센서와,

상기 센서들의 신호를 인식하고 압력 데이터를 인식하여 디지털 데이터로 변환하는 신호 처리 및 수집기와,

신호 처리 및 수집기의 출력 데이터를 제공받아 신호분석용 알고리즘에 따라 출력부로 출력하는 컴퓨터를 포함하여 구성하고,

상기 콘트롤부는 계통압력을 발생하는 제 1 압력 전송기와, 에어압을 발생하는 제 2 압력 전송기와, 각 에어압을 인식토록 신호처리 수집기로 출력하는 에어압 출력부와, 상기 제 1 및 제 2 압력 전송기의 압력을 밸브로 출력하는 출력부와, 출력된 압력이 밸브를 통하여 순환 입력되는 입력부를 포함하여 구성한 안전밸브 성능 시험장치를 제공하려는 것이다.

이하 본 고안을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1 은 본 고안의 구성 상태를 나타낸 개략 구성도로, 원자력 발전소등의 플랜트 배관용 안전밸브를 시험함에 있어서, 시험할 밸브에 계통압력(P1)과 에어압력(P2)을 공급하고 공급 압력 데이터를 출력하는 콘트롤부(10)와,

시험할 밸브(20)에 설치하는 소음센서(21), 변위센서(22), 열림 및 닫힘센서(23, 24)와,

상기 센서(21,22,23,24)들의 신호를 인식하고 압력 데이터를 인식하여 디지털 데이터로 변환하는 신호 처리 및 수집기(30)와,

신호 처리 및 수집기(30)의 출력 데이터를 제공받아 신호분석용 알고리즘에 따라 출력부로 출력하는 컴퓨터(40)를 포함하여 구성한다. (50)은 컴퓨터(40)의 출력포트에 연결 사용하는 프린터이다.

상기 콘트롤부(10)는 계통압력을 발생하는 제 1 압력 전송기(11)와, 에어압을 발생하는 제 2 압력 전송기(12)와, 각 에어압을 인식토록 신호처리 및 수집기(30)로 출력하는 에어압 출력부(13)와, 상기 제 1 및 제 2 압력 전송기(1,12)의 압력을 밸브로 출력하는 에어 출력부(14)와, 출력된 압력을 빼거나 다른 밸브에 연결 사용 가능토록 자체 밸브로 개폐되는 보조 에어 출력부(15)를 통하여 제공되도록 구성한다. 상기 센서(23,24)는 밸브(20)의 열림과 닫힘을 인식하는 센서이다.

도 2 는 본 고안을 이루는 콘트롤부(10)의 요부 확대 구성 예시도로, 콘트롤부(10)는 계통압력을 발생하는 제 1 압력 전송기(11)와, 에어압을 발생하는 제 2 압력 전송기(12)와, 각 에어압을 인식토록 신호처리 및 수집기(30)로 출력하는 에어압 출력부(13)와, 상기 제 1 및 제 2 압력 전송기(1,12)의 압력을 밸브로 출력하는 에어 출력부(14)와, 출력된 압력을 빼거나 다른 밸브에 연결 사용 가능토록 자체 밸브로 개폐되는 보조 에어 출력부(15)를 통하여 제공되도록 구성한다. (V1-V6)는 콘트롤부(10) 내부의 공기통로를 조작하는 밸브이다. (16)은 제 1 및 제 2 압력전송기(11, 12)를 구동시키는 전원 공급부이다.

도 3 은 본 고안에 사용하는 신호 분석용 그래프이고, 도 4 는 본 고안에서 사용하는 컴퓨터의 모니터 상에 나타나는 화면의 예시도로, 원하는 항목별로 결과치를 인식 가능토록 디스플레이 한다.

이와 같이 구성한 본 고안은 도 1 과 같이 시험할 밸브에 실제 사용하는 환경을 제공하여 시험할 수 있도록 하였다. 즉, 시험할 밸브(20)에 소음센서(21)와 변위센서(22)와, 열림 및 닫힘 센서(23, 24)를 설치하여 인식 데이터를 신호처리 및 수집기(30)로 전송하고, 콘트롤부(10)는 도 2 와 같이 에어압을 실제 밸브(20)의 설치 사용환경과 같은 상태에서 시험 가능토록 기능 한다. 이는 제 1 압력 전송기(11)의 경우는 계통압력을, 제 2 압력 전송기(12)의 경우는 공급압력을 인가토록 한다. 상기 제 1 및 제 2 압력 전송기(11,12)는 전원공급부(16)를 통한 공급전원을 인가(스위치 온 상태일 경우로 스위치의 도시는 생략 함)시 구동되어 에어압이 발생하는 통상의 컴푸레서 같은 것을 들 수 있다. 따라서 발생하는 에어압은 콘트롤부(10)의 에어 출력부(14)를 통하여 도 1 과 같이 계통압력(P1) 및 에어압력(P2)이 인가되고, 이러한 에어압을 받을 때의 밸브 상태는 시험할 밸브(20)에 설치한 소음센서(21) 및 변위센서(22)와 열림 및 닫힘 센서(23, 24)를 통한 센싱치를 신호처리 및 수집기(30)에서 인식하고, 아울러 압력치도 도 2 에 보인 에어압 출력부(13)를 통하여 인식한다(이 경우 인식치는 전기값을 에어압으로 변환하는 수단을 신호처리 및 수집기(30)에 포함시켜야 하고, 단순히 디지털 값으로 출력하는 경우에는 그 인식치 만으로 분석할 수 있다).

이 때 소음센서(21)를 통한 소음이 도 3a 와 같은 파형을 이루면 오픈하여 크로스 때까지 소음이 생기는 것을 알 수 있다. 아울러 변위 센서(22)를 통하여는 도 3b의 하형을 기초로 밸브의 열림(열림센서(23)로 인식함) 및 닫힘(닫힘센서(24)로 인식함)에 따른 이동 변위를 알 수 있도록 한다. 그리고 에어압(P2) 과 계통압(P1)도 역시 도 3a 및 도 3b 와 같이 오픈 시에 각각 감소하나, 크로스 시에는 에어압은 감소하다가 그대로 지속하고, 계통압은 크로스시 증가하다가 그대로 지속한다. 이와 같이 센서의 출력이 컴퓨터(40)를 통하여 디스플레이 되기 위하여는 신호처리 및 수집기(30)에서 센서(21,22,23,24)를 통한 아날로그 신호가 디지털 신호로 변환하고 이를 신호분석용 컴퓨터에 제공한다, 그러면 자체 알고리즘에 의하여 신호처리 및 수집기(30)를 통한 입력신호를 기초로 계산하여 도 4 와 같은 출력을 인가한다. 일 예로 항목④ 는 계통압력(P1)으로 예를 들어 에어압 출력부(13)에서 보내는 전류신호(4-20㎃)가 변환되어 압력(77.22㎏/㎠)로 표기하고, 항목⑤ 는 에어(미터)압력(P2)으로 예를 들어 7.7㎏/㎠로 표기하고, 항목⑥ 는 닫힘압력으로 예를 들어 92.3㎏/㎠로 표기하고, 항목⑦ 은 열림압력으로 예를 들어 92.3㎏/㎠로 표기하고 이 경우 열림압력의 환산 기준은 계통압력(P1)+에어압력(P2)이다. 항목⑧ 의 블로우 다운량은 ((열림압력(항목⑦)-닫힘압력(항목⑥))/열림압력(항목⑦))×100을 적용하였다.

이상에서 설명한 본 고안은 전술한 실시예 및 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 고안의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

이상과 같이 본 고안은 각 발전소 및 플랜트에서 사용하는 주요 안전밸브의 시험을 실제 사용과 같은 에어압을 제공하여 시험하므로 측정이 용이하고 정확하다. 따라서 성능의 진단이 용이하다. 현재의 단순 압력 설정 시험의 단계를 벗어나 압력 변화에 따른 밸브의 변화를 감시하고 진단하여 운전특성에 맞는 밸브 조정이 가능하다. 계통압력, 에어모터 압력 밸브 스핀들의 이동량과 움직임 상태를 확인 할 수 있도록 하여 관련 데이터를 동시에 취득 가능하고 출력하여 시험 결과물로도 사용 가능하다. 안전밸브의 기본 특성, 특히 블로우 다운(열림압력, 닫힘압력), 심머링 현상, 채터링 현상 등을 이해하고 조정할 수 있도록 한다. 또한 포핑 압력, 완전개방압력, 심머링, 블로다운을 시간대별로 동시에 알아볼 수 있어 편리하다.

Claims (1)

1. 원자력 발전소등의 플랜트 배관용 안전밸브를 시험함에 있어서, 시험할 밸브에 계통압력(P1)과 에어압(P2)을 공급하고 공급 압력 데이터를 출력하는 콘트롤부(10)와,

   시험할 밸브(20)에 설치하는 소음센서(21), 변위센서(22), 열림 및 닫힘센서(23, 24)와,

   상기 센서들(21, 22, 23, 24)의 신호를 인식하고 압력 데이터를 인식하여 디지털 데이터로 변환하는 신호 처리 및 수집기(30)와,

   신호 처리 및 수집기(30)의 출력 데이터를 제공받아 신호분석용 알고리즘에 따라 출력부로 출력하는 컴퓨터(40)를 포함하여 구성하고,

   상기 콘트롤부(10)는 계통압력을 발생하는 제 1 압력 전송기(11)와, 에어압을 발생하는 제 2 압력 전송기(12)와, 각 에어압을 인식토록 신호처리 수집기(30)로 출력하는 에어압 출력부(13)와, 상기 제 1 및 제 2 압력 전송기(11, 12)의 압력을 밸브(20)로 출력하는 에어 출력부(14)와, 출력된 압력이 다른 밸브 등으로 출력되는 보조 에어 출력부(15)를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 안전밸브 성능 시험장치.