KR20040100684A - 폐열회수 보일러의 수압 테스트용 지그 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열교환기 헤더의 노즐에 삽입되어, 압력수를 상기 노즐에 공급하는 수압 테스트용 지그에 관한 것이다. 본 발명에 따른 지그는, 압력수가 유입되는 유입관(11)과, 압력수가 배출되는 배출관(12)을 가지며 전방측 단부에는 나사부(15)가 형성되어 있는 몸체(10)와; 몸체(10)의 외주면을 감싸도록 설치되며, 전방으로 갈수록 직경이 감소하는 형상의 원추형 콘(20)과; 몸체(10)의 나사부(15)에 나사 결합된 너트(40)와; 원추형 콘(20)의 외주면에 미끄럼 이동 가능하게 설치되어, 상기 너트(40)의 회전에 의하여 원추형 콘(20)의 외주면을 따라 상대적으로 이동하면서 열교환기 헤더의 노즐 내주면에 선택적으로 밀착되는 다수로 분할된 콜릿(30)을 포함한다. 이러한 지그는 설치 및 해체가 용이하므로, 열교환기의 수압 테스트 시간이 단축시킬 수 있으며, 설치 및 해체 시 손상이 없으므로 반영구적으로 사용할 수 있다.

Description

폐열회수 보일러의 수압 테스트용 지그 {Jig For Testing Hydraulic Pressure Of Heat Recovery Steam Generator}

본 발명은 화력 발전용 폐열회수 보일러(HRSG : Heat Recovery Steam Generator)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 폐열회수 보일러의 열교환기(Harp)를 수압 테스트 할 때 사용되는 지그(JIG)에 관한 것이다.

화력 발전기의 가스터빈에서 전력을 생산한 후 배출되는 배기가스는, 대략 530?? 정도의 높은 온도와 그에 따른 많은 에너지를 가지고 있다. 이러한 고온의 에너지를 그냥 대기로 방출하는 경우 상당한 에너지의 손실을 초래하는 결과가 되므로, 배기가스로부터 에너지를 회수하여 이용하기 위하여 폐열회수 보일러(HRSG)가 이용된다.

폐열회수 보일러는 가스터빈의 배기가스를 이용하여 증기를 발생시키고, 폐열회수 보일러에서 발생된 증기는 증기터빈을 구동하여 전력을 생산하는 등에 이용된다. 폐열회수 보일러는 가스터빈의 배기가스와 열교환을 통하여 증기를 얻기 위하여 다수의 열교환기를 구비한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 열교환기는 수직하게 배치되는 한 쌍의 중공형 헤더(2)와, 상기 헤더(10)들 사이를 연결하며 그 외주면에는 핀(fin)(3)이 감겨져 있는 다수의 튜브(4)들로 이루어진 소위 하프(Harp)형 열교환기가 사용된다. 그리고, 각 헤더(10)에는 한 쌍의 노즐(6a, 6b)이 형성되어 있다.

물은 상기 노즐(6a, 6b)을 통하여 헤더(10)로 유입된 후 각 튜브(4)들로 분배되며, 고온의 배기가스가 튜브(4)의 외부를 통과하면서 튜브(4) 내로 흐르는 물을 가열하여 증기를 생성하게 된다.

한편, 이와 같은 열교환기를 제작한 후에는 다수의 열교환기를 배열하여 조립함으로써, 최종적으로 폐열회수 보일러를 완성하게 되는데, 폐열회수 보일러의 완성 전에 각 열교환기의 수압 테스트를 실시함으로써, 열교환기의 제작이 제대로 이루어졌는지를 검사하게 된다.

종래에는 수압 테스트를 위하여, 도 1에 도시된 바와 같이, 노즐(6a, 6b)의 단부에 각각 호스(8a, 8b)를 구비한 플랜지(7a, 7b)를 용접하여 설치하였다. 즉, 상부의 노즐(6a)에는 입수용 호스(8a)가 구비된 플랜지(7a)를 용접하고, 하부의 노즐(6b)에는 배수용 호스(8a)가 구비된 플랜지(7b)를 용접한 다음, 입수용 호스(8a)를 통하여 압력수를 공급하여 열교환기가 충분한 압력에 견디는 지의 여부를 검사하는 수압 테스트를 실시한 후 배수용 호스(8b)를 통하여 압력수를 배수하였다. 그리고, 이와 같이 수압 테스트가 완료된 후에는 노즐(6a, 6b)로부터 플랜지(7a, 7b)를 제거하였다.

이와 같이, 종래의 수압 테스트 방식에서는, 매 수압 테스트 시마다 노즐(6a, 6b)에 플랜지(7a, 7b)를 용접하고, 수압시험 후에는 다시 플랜지(7a, 7b)를 제거하여야만 하므로, 작업이 상당히 번거롭고 많은 시간이 소요되게 된다.

따라서, 폐열회수 보일러의 제작기간이 많이 소요되며, 제작비용도 상승하게 된다는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로서, 열교환기의 수압 테스트 시 노즐에 간단하게 장착하고 분리시킬 수 있으며, 반영구적으로 사용할 수 있는 수압 테스트용 지그를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 일반적인 폐열회수 보일러의 하프형 열교환기를 나타낸 도면.

도 2는 본 발명에 따른 수압 테스트용 지그의 사시도.

도 3은 도 2의 지그의 일부 절개 단면도로서, 열교환기 노즐에 설치되기 전의 상태를 나타낸 도면.

도 4는 도 2의 지그의 일부 절개 단면도로서, 열교환기의 노즐에 설치된 상태를 나타낸 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

6a, 6b : 노즐 10 : 몸체

11 : 유입관 12 : 배출관

20 : 콘(Cone) 30 : 콜릿(Collet)

32 : 고무링 34 : 요철부

40 : 너트 50 : 멈춤부재

60 : 패킹 61, 62 : 와셔

70 : 막음너트

상기와 같은 본 발명의 목적은, 열교환기 헤더의 노즐에 삽입되어 압력수를 상기 노즐에 공급하는 수압 테스트용 지그로서, 압력수가 유입되는 유입관과, 압력수가 배출되는 배출관을 가지며 전방측 단부에는 나사부가 형성되어 있는 몸체와; 상기 몸체의 외주면을 감싸도록 설치되며, 전방으로 갈수록 직경이 감소하는 형상의 원추형 콘과; 상기 몸체의 나사부에 나사 결합된 너트와; 상기 콘의 외주면에 미끄럼 이동 가능하게 설치되어, 상기 너트의 회전에 의하여 상기 콘의 외주면을 따라 상대적으로 이동하면서 상기 노즐의 내주면에 선택적으로 밀착되는 다수로 분할된 콜릿을 포함하는 것을 특징으로 하는 수압 테스트용 지그를 제공함으로써 달성된다.

여기서, 본 발명에 따른 지그는, 상기 콜릿과 상기 너트 사이에서 상기 몸체를 감싸도록 설치된 멈춤부재를 더 포함하며, 상기 멈춤부재는 그 양단부가 상기 콜릿 및 상기 너트의 단부와 각각 접촉되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 지그는, 상기 몸체의 후방에 설치된 고리형의 고무 패킹과, 상기 패킹의 전후에 설치된 한 쌍의 와셔를 더 포함할 수 있으며, 상기 와셔들은 상기 너트의 회전에 따라 그 사이의 간격이 좁아짐으로써 상기 패킹을 부풀어 오르게 하여, 상기 패킹에 의하여 상기 노즐의 내주면이 밀봉되게 할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 수압 테스트용 지그는, 압력수가 유입되는 유입관(11)과 압력수가 배출되는 배출관(12)을 가지며 전방(도 3에서의 오른쪽) 단부에는 나사부(15)가 형성되어 있는 몸체(10)와, 상기 몸체(10)의 전방측 외주면에 설치된 원추형 콘(Cone)(20)과, 상기 콘(20)의 외주면에 미끄럼 이동 가능하게 설치된 분할된 콜릿(collet)(30)과, 상기 몸체(10)의 나사부(15)에 나사 결합된 너트(40)와, 상기 몸체(10)의 전방부를 감싸도록 설치되어 전단은 상기 콜릿(30)의 단부에 접촉하고 후단은 상기 너트(40)에 접촉하는 멈춤부재(50)를 구비한다.

유입관(11)은 몸체(10)의 전방측에 경사지게 돌출하여 있고, 배출관(12)은 몸체(10)의 후방 단부로부터 연장되어 있다. 그리고 몸체(10) 내부에는 유입관(11)과 상기 배출관(12)을 연결하는 연결유로(13)가 형성되어 있다. 따라서, 이러한 수압 테스트용 지그를 열교환기 헤더의 노즐(6a, 6b)(도 1 참조)에 삽입하여 설치하고, 유입관(11)을 통하여 압력수를 공급하면, 압력수는 몸체(10) 내부의 연결유로(13)와 배출관(12)을 순차적으로 통하여 열교환기의 노즐(6a, 6b)로공급되어, 열교환기의 수압 테스트를 행할 수 있다.

한편, 본 실시예에서는 유입관(11) 및 배출관(12)이 각각 2개씩 설치된 것을 예시하고 있으나, 이들의 수량은 이에 한정되지 아니하며, 필요에 따라 1개 또는 2개 이상을 설치하는 것도 가능하다.

상기 콘(20)은 외주면이 몸체(10)의 전방을 향하여 경사진 원추형의 형상을 가진다. 그리고, 콘(20)은 상기 몸체(10)에 고정되어, 너트(40)의 회전에 따라 몸체(10)와 함께 이동하게 된다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이 너트(40)를 오른나사 방향으로 회전시키면, 너트(40)의 단부가 멈춤부재(50)의 전단에 접촉되어 있으므로, 몸체(10)가 전방 쪽으로 이동하게 되며, 이때 콘(20)도 몸체(10)와 함께 이동하게 된다.

한편, 멈춤부재(50)에는 몸체(10)의 축방향을 따라 길게 절개된 슬롯(51)이 형성되어 있으며, 이 슬롯(51)을 통하여 몸체(10)의 유입관(11)이 돌출하게 되어 있다. 따라서, 몸체(10)가 이동하더라도, 유입관(11)이 멈춤부재(50)와 간섭하지 않게 된다.

다수로 분할되어 있는 콜릿(30)은, 내주면이 콘의 외주면과 대응하도록 경사진 형상을 가지며, 고무링(32)에 의해 서로 고정되어 있다. 콜릿(30)은 너트(40)의 회전에 따라 간격이 벌어지면서, 콘(20)의 경사면을 따라 몸체(10)의 후방 쪽으로 상대적으로 이동하게 된다. 즉, 콜릿(30)의 전단이 상기 멈춤부재(20)의 후단에 접촉되어 있으므로, 상기 몸체(10)와 콘(20)이 전방 쪽으로 이동할 때, 콜릿(30)은 이들과 함께 이동하지 않게 되며, 따라서 몸체(10) 후방 쪽으로 상대적으로 이동하는 결과가 되는 것이다.

콜릿(30)이 도 3에 도시된 바와 같이 몸체(10)의 전방 쪽으로 치우쳐 있는 상태에서는 콜릿(30)의 외주면은 열교환기 헤더의 노즐(6a, 6b) 내주면과 접촉하지 않는다. 이러한 상태에서, 상술한 바와 같이 너트(40)의 회전에 의하여 콜릿(30)이 콘(20)의 경사면을 따라 후방으로 상대적으로 이동하게 되면, 도 4에 도시된 바와 같이, 콜릿(30)의 외주면이 노즐(6a, 6b) 내주면에 밀착됨으로써, 지그가 노즐(6a, 6b)로부터 이탈되지 않게 된다. 그리고, 상기 콜릿(30)의 외주면에는, 노즐(6a, 6b) 내주면과의 마찰력을 더욱 증대될 수 있도록, 요철부(34)가 형성되어 있다.

한편, 몸체(10)의 후방에는 고리형의 고무 패킹(60)이 설치되어 있으며, 패킹(60)의 전후에는 한 쌍의 와셔(61, 62)가 설치되어 있다. 그리고, 몸체(100 후단에는 후방쪽 와셔(61)와 접촉하도록 막음너트(70)가 설치되어 있다. 너트(40)의 회전에 따라 몸체(10)가 전방 쪽으로 이동하게 되면, 막음너트(70)도 몸체(10)와 함께 이동하게 되며, 그에 따라 후방 와셔(61)가 전방 와셔(62) 쪽으로 이동하며 패킹(60)을 가압하게 된다. 이러한 축방향 압축력에 의하여, 패킹(60)은 도 4에 도시된 바와 같이 부풀어 오르게 되어, 노즐(6a, 6b)의 내면을 완전히 밀봉하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 수압 테스트용 지그는, 너트를회전시키면 콜릿이 벌어지면서 열교환기 헤더의 노즐 내주면과 밀착됨으로써 노즐에 설치되며, 너트를 반대 방향으로 회전시키면 콜릿이 노즐 내주면과 떨어지면서 노즐로부터 분리되므로, 그 설치 및 해체가 용이하다.

이와 같이, 본 발명에 따른 수압 테스트용 지그는 설치 및 해체가 용이하므로, 열교환기의 수압 테스트 시간이 단축시킬 수 있으며, 설치 및 해체 시 손상이 없으므로 반영구적으로 사용할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 수압 테스트용 지그에 의하면 열교환기의 전체적인 제조비용을 절감할 수 있게 된다.

Claims (3)

1. 열교환기 헤더의 노즐에 삽입되어, 압력수를 상기 노즐에 공급하는 수압 테스트용 지그로서,

   압력수가 유입되는 유입관(11)과, 압력수가 배출되는 배출관(12)을 가지며 전방측 단부에는 나사부(15)가 형성되어 있는 몸체(10);

   상기 몸체(10)의 외주면을 감싸도록 설치되며, 전방으로 갈수록 직경이 감소하는 형상의 원추형 콘(20);

   상기 몸체(10)의 나사부(15)에 나사 결합된 너트(40); 및

   상기 콘(20)의 외주면에 미끄럼 이동 가능하게 설치되어, 상기 너트(40)의 회전에 의하여 상기 콘(20)의 외주면을 따라 상대적으로 이동하면서 상기 노즐의 내주면에 선택적으로 밀착되는 다수로 분할된 콜릿(30)을 포함하는 것을 특징으로 하는 수압 테스트용 지그.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 콜릿(30)과 상기 너트(40) 사이에서 상기 몸체(10)를 감싸도록 설치된 멈춤부재(50)를 더 포함하며, 상기 멈춤부재(50)는 그 양단부가 상기 콜릿(30) 및 상기 너트(40)의 단부와 각각 접촉되는 것을 특징으로 하는 수압 테스트용 지그.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 몸체(10)의 후방에 설치된 고리형의 고무 패킹(60)과, 상기 패킹(60)의 전후에 설치된 한 쌍의 와셔(61, 62)를 더 포함하며,

   상기 와셔(61, 62)들은, 상기 너트(40)의 회전에 따라 그 사이의 간격이 좁아짐으로써 상기 패킹(60)을 부풀어 오르게 하여, 상기 패킹(60)에 의하여 상기 노즐의 내주면이 밀봉되게 하는 것을 특징으로 하는 수압 테스트용 지그.