KR200431178Y1 - 증기발생기 전열관의 검사장치 - Google Patents

증기발생기 전열관의 검사장치 Download PDF

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KR200431178Y1
KR200431178Y1 KR2020060024130U KR20060024130U KR200431178Y1 KR 200431178 Y1 KR200431178 Y1 KR 200431178Y1 KR 2020060024130 U KR2020060024130 U KR 2020060024130U KR 20060024130 U KR20060024130 U KR 20060024130U KR 200431178 Y1 KR200431178 Y1 KR 200431178Y1
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옥현석
최명준
이준호
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한전기공주식회사
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Abstract

본 고안은 원격제어를 통해 전열관의 외경에 부착된 이물질 및 전열관의 파손을 용이하게 검사할 수 있도록 한 증기발생기 전열관의 검사장치에 관한 것으로, 이러한 본 고안은 외부의 콘트롤 룸(Control Room)에 워크스테이션을 포함하고 시스템을 전체적으로 종합제어 하는 제어부(100)와; 2차측 청정지역(Containment Area)에 설치되며 상기 제어부(100)와 전기적으로 연결되고 후술할 검사로봇수단(140)을 전열관(120)의 외경 다발(Bundle)로 위치시키는 유압부(110)와; 상기 검사로봇수단(140)과 전기적으로 연결되고, 각종 센서의 신호 입출력과 다양한 기계적, 전기적으로 상기 검사로봇수단(140)을 원격제어하고 모니터링하는 원격제어부(130)와; 상기 전열관(120)의 외경 다발(Bundle)에 위치되어 상기 유압부(110) 및 원격제어부(130)의 제어신호에 의해 전열관(120)의 외경을 이동하면서 전열관(120)의 외경에 형성된 이물질 및 전열관(120)의 외경 파손을 검사하는 검사로봇수단(140)으로 구성된다.
제어부, 유압부, 원격제어부, 검사로봇수단, 전열관

Description

증기발생기 전열관의 검사장치{inspection device of Steam Generator Tube}
도 1은 일반적인 원자력발전소의 증기발생기를 나타낸 도면,
도 2는 본 고안에 따른 증기발생기 전열관의 검사장치를 나타낸 도면,
도 3은 도 2의 검사로봇수단의 확대도,
도 4는 도 3의 지지팔이 접어진 상태를 나타낸 도면,
도 5는 도 3의 요부를 확대한 도면,
도 6a 내지 도 6c은 도 5의 요부를 확대한 도면,
도 7 내지 도 8은 본 고안에 따른 증기발생기 전열관의 검사장치의 사용 상태를 나타낸 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 제어부
110 : 유압부
120 : 전열관
130 : 원격제어부
140 : 검사로봇수단
본 고안은 증기발생기의 전열관에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 원격제어를 통해 전열관의 외경에 부착된 이물질 및 전열관의 파손을 용이하게 검사할 수 있도록 한 증기발생기 전열관의 검사장치에 관한 것이다.
일반적으로, 원자력발전소에서 증기발생기는 증기터빈과 발전기로부터 전력을 생산하는데 필요한 핵심기기 중의 하나이고, 일차와 이차의 압력경계구역으로 전열관누설시 이차측이 방사선에 오염될 수 있는 설비이다.
도 1은 일반적인 원자력발전소의 증기발생기를 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 증기발생기(10)는 1차 계통의 원자로냉각재가 들어오는 입구노즐(1)과, 열교환이 이루어지도록 하는 전열관(Tube)(3)과, 상기 입구노즐(1)을 통해 들어오는 원자로냉각재를 바깥쪽에 있는 2차측 계통의 냉각수에 열을 전달하는 출구노즐(5) 등으로 구성된다.
이와 같이 구성된 증기발생기의 동작을 간단히 살펴보면 다음과 같다.
1차 계통의 원자로 냉각재는 입구노즐(1)로 들어와서 다수의 전열관(3) 안쪽으로 흐르면서 출구노즐(5)를 통과하여 바깥쪽에 있는 2착계통 냉각수에 열을 전달한다. 이때, 증기가 생성된다.
한편, 상기 설비들은 발전소의 정비 기간 중에 정비 및 검사를 받게 되는 바, 와전류탐상검사, 이차측 슬러지 랜싱 작업이 이루어진다.
와전류탐상결과 이상신호 및 알려진 결함이 발견되었을 시 전열관 관막음, 스테빌라이저 및 관재생 작업이 수행되어진다.
그리고, 증기발생기의 안정적인 운전을 위하여 이상이 발견된 전열관 및 의심스러운 전열관에 대하여 가동중, 가동후의 증기발생기 전열관의 자연결함 시편인출을 수행하게 된다.
상기 인출된 전열관은 증기발생기의 안정적인 구동을 위해, 다양한 검사가 이루어진다. 상기 검사중에 인출된 전열관의 외경 검사는 육안으로 실시되는 바, 이때, 상기 전열관의 외경에 형성된 이물질은 육안으로 체크한다.
그러나, 종래의 전열관의 외경 검사방법은 육안을 통해 이루어지는 바, 세밀한 검사를 할 수 없다. 이로인해, 증기발생기의 전열효과가 떨어지는 문제점이 있다. 그리고, 종래의 육안검사방법은 시간이 많이 소요되는 문제점이 있다.
특히, 종래의 전열관의 외경을 검사하기 위해서는, 일일이 전열관을 인출하여 검사해야 하는 심각한 문제점이 있다.
따라서, 본 고안은 상기한 종래 기술에 따른 제반 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 고안의 목적은 원격제어를 통해 전열관의 외경에 부착된 이물질 및 전열관의 파손을 용이하게 검사할 수 있도록 한 증기발생기 전열관의 검사장치를 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 증기발생기 전열관의 검사장치의 특징은,
외부의 콘트롤 룸(Control Room)에 워크스테이션을 포함하고 시스템을 전체적으로 종합제어 하는 제어부(100)와;
2차측 청정지역(Containment Area)에 설치되며 상기 제어부(100)와 전기적으로 연결되고 후술할 검사로봇수단(140)을 전열관(120)의 외경 다발(Bundle)로 위치시키는 유압부(110)와;
상기 검사로봇수단(140)과 전기적으로 연결되고, 각종 센서의 신호 입출력과 다양한 기계적, 전기적으로 상기 검사로봇수단(140)을 원격제어하고 모니터링하는 원격제어부(130)와;
상기 전열관(120)의 외경 다발(Bundle)에 위치되어 상기 유압부(110) 및 원격제어부(130)의 제어신호에 의해 전열관(120)의 외경을 이동하면서 전열관(120)의 외경에 형성된 이물질 및 전열관(120)의 외경 파손을 검사하는 검사로봇수단(140)으로 구성된다.
이하, 본 고안에 따른 증기발생기 전열관의 검사장치의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 고안에 따른 증기발생기 전열관의 검사장치를 나타낸 도면이고, 도 3은 도 2의 검사로봇수단의 확대도이며, 도 4는 도 3의 지지팔이 접어진 상태를 나타낸 도면이고, 도 5는 도 3의 요부를 확대한 도면이며, 도 6a 내지 도 6c은 도 5의 요부를 확대한 도면이다.
도 2 내지 도 6c에 도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 증기발생기 전열관의 검사장치는 외부의 콘트롤 룸(Control Room)에 워크스테이션을 포함하고 시스템을 전체적으로 종합제어 하는 제어부(100)와; 2차측 청정지역(Containment Area)에 설치되며 상기 제어부(100)와 전기적으로 연결되고 후술할 검사로봇수단(140)을 전열관(120)의 외경 다발(Bundle)로 위치시키는 유압부(110)와; 상기 검사로봇수단(140)과 전기적으로 연결되고, 각종 센서의 신호 입출력과 다양한 기계적, 전기적으로 상기 검사로봇수단(140)을 원격제어하고 모니터링하는 원격제어부(130)와; 상기 전열관(120)의 외경 다발(Bundle)에 위치되어 상기 유압부(110) 및 원격제어부(130)의 제어신호에 의해 전열관(120)의 외경을 이동하면서 전열관(120)의 외경에 형성된 이물질 및 전열관(120)의 외경 파손을 검사하는 검사로봇수단(140)으로 구성된다.
상기 검사로봇수단(140)은 전열관(120)을 갖는 증기발생기의 외주면에 형성된 관통공(도시는 생략함)에 볼트 결합되는 작업구맞춤부(140-1)와; 상기 작업구맞춤부(140-1)의 관통공(140-3)으로 삽입됨과 아울러 증기발생기의 전열관 다발과 전열관 다발 사이에 수평하게 위치되는 수평레일(140-5)과; 상기 수평레일(140-5)의 일측 끝단에 설치되고, 유압부(110)의 동작에 따라 90°회전하는 지지팔(140-7)과; 상기 수평레일(140-5)의 중간에 설치되고, 힌지를 중심으로 90°회전하는 회전부(140-9)와; 상기 원격제어부(130)의 제어에 의해 수평레일(140-5)을 따라 이 동하되, 상기 회전부(140-9)에 위치되고, 상기 원격제어부(130)의 제어에 따라 전열관의 외경을 따라 이동하면서 상기 전열관(120)의 외경에 형성된 이물질 및 전열관(120)의 외경 파손을 검사하는 검사부(140-11)와; 상기 검사부(140-11)의 일측에 설치되어 구동모터, 카메라 신호선, 전원선, 에어 공급호스를 보호하는 보호관(140-13)으로 구성된다.
여기서, 상기 지지팔(140-7)은 상부지지팔(140-7a)과 하부지지팔(140-7b)로 구성된다.
또한, 상기 보호관(140-13)은 다수개의 링크로 이루어진다.
그리고, 상기 검사부(140-11)는 유압부(110)의 구동에 따라 구동하는 관절에어실린더(200)와; 상기 관절에어실린더(200)에 연결되어 구동하는 팽창에어실린더(202)와, 상기 팽창에어실린더(202)에 연결되어 구동하는 팽창링크(204)와, 상기 팽창링크(204)에 연결되는 구동힐(206)과, 몸체의 전방에 설치되어 상기 전열관(120)의 외경에 형성된 이물질 및 전열관(120)의 외경 파손을 검사하는 전방감시카메라(208)로 구성되는 제1관절(140-11a)와; 유압부(110)의 구동에 따라 구동하는 관절에어실린더(300)와; 상기 관절에어실린더(300)에 연결되어 구동하는 팽창에어실린더(202)와, 상기 팽창에어실린더(202)에 연결되어 구동하는 팽창링크(204)와, 상기 팽창링크(204)에 연결되는 구동힐(206)로 구성되는 제2관절(140-11b)와; 제1관절(140-11a)과 제2관절(140-11b) 사이에 설치되어 상기 전열관(120)의 외경에 형성된 이물질 및 전열관(120)의 외경 파손을 검사하는 측방감시카메라(302)와; 유압부(110)의 구동에 따라 구동하는 팽창에어실린더(202)와, 상 기 팽창에어실린더(202)에 연결되어 구동하는 팽창링크(204)와, 상기 팽창링크(204)에 연결되는 구동힐(206)로 구성되는 제3관절(140-11c)와; 제2관절(140-11b)과 제3관절(140-11c) 사이에 설치되어 상기 전열관(120)의 외경에 형성된 이물질 및 전열관(120)의 외경 파손을 검사하는 측방감시카메라(304)로 구성된다.
상기 구동휠(206)은, 1개의 관절에서 2개의 회전축에 2쌍으로 조립되어 에어실린더의 동작에 따라 팽창, 수축한다. 압력의 조정으로 팽창력을 제어하고 팽창력에 의한 마찰력이 전열관과의 접촉을 유지하면서 위치 이동을 유발한다. 또한, 구동휠은 금속재료나 플라스틱 재질의 선택보다는 가동중인 증기발생기 2차측 환경을 고려할 때 고무 재질의 기계구성요소가 적당하다. 그리고 접촉부위의 접촉면적을 증대시키기 위해 구동휠의 외형설계를 전열관이 위치하는 공간과 일치시켜 최대의 마찰력을 발생하게 한다.
상기와 같이 구성된 고안에 따른 증기발생기 전열관의 검사장치의 동작을 도 7 내지 도 8을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 콘트롤 룸(Control Room)의 제어부(100)와, 2차측 청정지역(Containment Area)의 유압부(110)와 원격제어부(130)와, 검사로봇수단(140)을 전기적으로 연결한다.
여기서, 상기 검사로봇수단(140)의 설치과정을 간단히 살펴보면, 증기발생기의 일측에 설치된 작업구맞춤부(140-1)의 관통공(140-3)을 통해 지지팔(140-7)이 설치된 수평레일(140-5)을 전열관의 통로측으로 밀어넣는다.
그런후에, 수평레일(140-5)의 회전부(140-9)에 전열관(120)의 외경에 형성된 이물질 및 전열관(120)의 외경 파손을 검사하는 검사부(140-11)와 카메라 신호선, 전원선, 에어 공급호스를 보호하는 보호관(140-13)을 위치시킨다.
그리고, 유압부(110)를 작동시켜, 수평레일(140-5)의 일측 끝단에 설치된 지지팔(140-7)의 상부지지팔(140-7a)과 하부지지팔(140-7b)을 수직으로 90°회전시킨다. 이때, 상부지지팔(140-7a)의 헤드는 전열관 지지판의 하면에 면접되고, 하부지지팔(140-7b)의 헤드는 시트튜브의 상면과 면접된다.
그런후에, 유압부(110)를 작동시켜, 회전부(140-9)를 90°회전시킨다. 상기 회전부(140-9)의 회전에 따라, 검사부(140-11)도 수직으로 90°회전된다.
따라서, 상기 검사부(140-11)는 전열관(120)의 외주면에 위치된다.
그리고, 유압부(110) 및 원격제어부(130)를 작동시켜, 상기 검사부(140-11)를 이동시킨다.
상기 유압부(110)의 동작에 따라, 제1관절(140-11a), 제2관절(140-11b), 제3관절(140-11c)이 전열관의 상부로 이동하면서 전열관(120)의 외경에 형성된 이물질 및 전열관(120)의 외경 파손을 검사한다.
여기서, 제1관절(140-11a)은 관절에어실린더(200)의 구동에 따라 이동하는 바, 상기 관절에어실린더(200)에 의해 팽창에어실린더(202) 및 팽창링크(204)가 구동하고, 상기 팽창링크(204)에 의해 구동힐(206)이 전열관(120)의 외경에 밀착되며, 유압부(110)의 동작에 따라, 상기 구동힐(206)은 회전된다.
따라서, 상기 구동힐(206)의 회전에 따라, 제1관절(140-11a)은 전열관(120) 의 외경을 타고 상부로 이동한다.
이때, 제1관절(140-11a)의 전방에 설치된 전방감시카메라(208)는 상기 전열관(120)의 외경을 찰영하고, 찰영된 전열관의 외경 사진을 제어부의 모니터로 전송한다.
그리고, 제2관절(140-11b)은 관절에어실린더(300)의 구동에 따라 이동하는 바, 상기 관절에어실린더(300)에 의해 팽창에어실린더(202) 및 팽창링크(204)가 구동하고, 상기 팽창링크(204)에 의해 구동힐(206)이 전열관(120)의 외경에 밀착되며, 유압부(110)의 동작에 따라, 상기 구동힐(206)은 회전된다.
따라서, 상기 구동힐(206)의 회전에 따라, 제2관절(140-11b)은 전열관(120)의 외경을 타고 상부로 이동한다.
이때, 제2관절(140-11b)의 전방에 설치된 측방감시카메라(302)는 상기 전열관(120)의 외경을 찰영하고, 찰영된 전열관의 외경 사진을 제어부의 모니터로 전송한다.
또한, 제3관절(140-11c)은 팽창에어실린더(202)의 구동에 따라 이동하는 바, 상기 팽창에어실린더(202)에 의해 팽창링크(204)가 구동하고, 상기 팽창링크(204)에 의해 구동힐(206)이 전열관(120)의 외경에 밀착되며, 유압부(110)의 동작에 따라, 상기 구동힐(206)은 회전된다.
따라서, 상기 구동힐(206)의 회전에 따라, 제2관절(140-11b)은 전열관(120)의 외경을 타고 상부로 이동한다.
이때, 제3관절(140-11c)의 전방에 설치된 측방감시카메라(304)는 상기 전열 관(120)의 외경을 찰영하고, 찰영된 전열관의 외경 사진을 제어부의 모니터로 전송한다.
이상에서 상술한 바와 같이 본 고안은 원격제어를 통해 전열관의 외경에 부착된 이물질 및 전열관의 파손을 용이하게 검사하는 효과가 있다.
특히, 본 고안은 협소한 공간으로 정밀 카메라나 기계가공을 위한 장비를 이동시켜 운영할 수 있어 산업상의 다양한 분야에서 응용할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 외부의 콘트롤 룸(Control Room)에 워크스테이션을 포함하고 시스템을 전체적으로 종합제어 하는 제어부(100)와;
    2차측 청정지역(Containment Area)에 설치되며 상기 제어부(100)와 전기적으로 연결되고 후술할 검사로봇수단(140)을 전열관(120)의 외경 다발(Bundle)로 위치시키는 유압부(110)와;
    상기 검사로봇수단(140)과 전기적으로 연결되고, 각종 센서의 신호 입출력과 다양한 기계적, 전기적으로 상기 검사로봇수단(140)을 원격제어하고 모니터링하는 원격제어부(130)와;
    상기 전열관(120)의 외경 다발(Bundle)에 위치되어 상기 유압부(110) 및 원격제어부(130)의 제어신호에 의해 전열관(120)의 외경을 이동하면서 전열관(120)의 외경에 형성된 이물질 및 전열관(120)의 외경 파손을 검사하는 검사로봇수단(140)으로 구성된 것을 특징으로 하는 증기발생기 전열관의 검사장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 검사로봇수단(140)은,
    전열관(120)을 갖는 증기발생기의 외주면에 형성된 관통공에 볼트 결합되는 작업구맞춤부(140-1)와;
    상기 작업구맞춤부(140-1)의 관통공(140-3)으로 삽입됨과 아울러 증기발생기의 전열관 다발과 전열관 다발 사이에 수평하게 위치되는 수평레일(140-5)과;
    상기 수평레일(140-5)의 일측 끝단에 설치되고, 유압부(110)의 동작에 따라 90°회전하는 지지팔(140-7)과;
    상기 수평레일(140-5)의 중간에 설치되고, 힌지를 중심으로 90°회전하는 회전부(140-9)와;
    상기 원격제어부(130)의 제어에 의해 수평레일(140-5)을 따라 이동하되, 상기 회전부(140-9)에 위치되고, 상기 원격제어부(130)의 제어에 따라 전열관의 외경을 따라 이동하면서 상기 전열관(120)의 외경에 형성된 이물질 및 전열관(120)의 외경 파손을 검사하는 검사부(140-11)와;
    상기 검사부(140-11)의 일측에 설치되어 구동모터, 카메라 신호선, 전원선, 에어 공급호스를 보호하는 보호관(140-13)으로 구성된 것을 특징으로 하는 증기발생기 전열관의 검사장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 지지팔(140-7)은,
    수직 상부로 회동하는 상부지지팔(140-7a)과;
    수직 하부로 회동하는 하부지지팔(140-7b)로 구성된 것을 특징으로 하는 증기발생기 전열관의 검사장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 검사부(140-11)는,
    유압부(110)의 구동에 따라 구동하는 관절에어실린더(200)와;
    상기 관절에어실린더(200)에 연결되어 구동하는 팽창에어실린더(202)와, 상기 팽창에어실린더(202)에 연결되어 구동하는 팽창링크(204)와, 상기 팽창링크(204)에 연결되는 구동힐(206)과, 몸체의 전방에 설치되어 상기 전열관(120)의 외경에 형성된 이물질 및 전열관(120)의 외경 파손을 검사하는 전방감시카메라(208)로 구성되는 제1관절(140-11a)와;
    유압부(110)의 구동에 따라 구동하는 관절에어실린더(300)와;
    상기 관절에어실린더(300)에 연결되어 구동하는 팽창에어실린더(202)와, 상기 팽창에어실린더(202)에 연결되어 구동하는 팽창링크(204)와, 상기 팽창링크(204)에 연결되는 구동힐(206)로 구성되는 제2관절(140-11b)와;
    제1관절(140-11a)과 제2관절(140-11b) 사이에 설치되어 상기 전열관(120)의 외경에 형성된 이물질 및 전열관(120)의 외경 파손을 검사하는 측방감시카메라(302)와;
    유압부(110)의 구동에 따라 구동하는 팽창에어실린더(202)와, 상기 팽창에어실린더(202)에 연결되어 구동하는 팽창링크(204)와, 상기 팽창링크(204)에 연결되는 구동힐(206)로 구성되는 제3관절(140-11c)와;
    제2관절(140-11b)과 제3관절(140-11c) 사이에 설치되어 상기 전열관(120)의 외경에 형성된 이물질 및 전열관(120)의 외경 파손을 검사하는 측방감시카메라(304)로 구성된 것을 특징으로 하는 증기발생기 전열관의 검사장치.
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