KR200444248Y1 - 발전설비의 터빈 주증기용 제어밸브 - Google Patents

Abstract

본 고안은 제어밸브를 구성하는 케이싱의 구조를 단순화시켜 케이싱의 제작시 주조성을 향상시킬 수 있도록 하는 발전설비의 터빈 주증기용 제어밸브에 관한 것으로, 내부에 구비된 증기 유입공간의 일측에 구비되어 주증기관이 연결되는 입구와 증기 유입공간의 하부에 횡렬로 구비되어 각 분기 주증기관이 연결되는 4개의 출구를 포함하는 케이싱과, 상기 케이싱의 상판에 각각이 구비되어 상기 각 출구를 선택적으로 개폐하는 4개의 출구 개폐수단을 포함하며; 상기 출구 개폐수단은, 상기 케이싱의 상판에 승강 가능하게 관통 구비되며 출구의 상부를 덮는 밸브시트를 포함하는 수직 밸브축과, 상기 케이싱의 상판에 고정되어 외부 전원을 통해 상기 수직 밸브축을 승강시키는 전원 작동수단으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

터빈, 주증기, 제어밸브, 발전설비

Description

발전설비의 터빈 주증기용 제어밸브{A turbine steam control valve of the power plant}

본 고안은 발전설비의 터빈 주증기용 제어밸브에 관한 것으로, 보다 상세하게는 제어밸브를 구성하는 케이싱의 구조를 단순화시켜 케이싱의 제작시 주조성을 향상시킬 수 있도록 하는 발전설비의 터빈 주증기용 제어밸브에 관한 것이다.

일반적으로 주증기용 제어밸브라 함은, 화력 발전설비의 가열로나 원자력 발전설비의 원자로(이하, 총칭하여 "가열로"라 한다)에서 방출되는 주증기관에 구비되어 터빈부로 공급되는 주증기를 제어하는 밸브를 말하는 것이다.

이에, 본 고안은 종래의 주증기용 제어밸브를 개량한 것으로, 먼저 종래의 주증기용 제어밸브를 살펴보면 다음과 같다.

도 5는 종래의 주증기용 제어밸브를 나타낸 것으로, 도 5a는 평면도이고, 도 5b는 도 5a의 D-D선 단면도이다.

이에 종래의 주증기용 제어밸브는, 케이싱(100)에 주증기가 유입되는 입구(101)가 2개가 구비되어 있고 주증기가 배출되는 출구(102)가 4개가 구비되어 있으며, 상기 각각의 출구(102)를 개폐하는 밸브(200)는 유압 구동기(201)와 링 크(202) 및 레버(203)로 구성된 상태를 나타낸다.

그런데, 상기와 같이 구성된 종래의 주증기용 제어밸브는, 케이싱에 입구를 2개를 구비함으로써 케이싱의 구조가 매우 복잡하여 제작시 형상에 따른 주조성의 난이로 인하여 불량이 많이 발생되는 문제점을 가지고 있었다.

또한 종래의 제어밸브는, 유압 구동기의 힘이 부족하여 지렛대 원리를 이용하는 링크와 레버를 사용하였으나, 운전 중 상기 링크와 레버가 정상적으로 작동될 수 있도록 항상 윤활재(그리스)를 도포해야 함에 따라 매우 불편한 문제점도 가지고 있었다.

또 링크와 레버를 포함하는 밸브 작동수단의 구조가 복잡함에 따라서 분해 점검 및 보수시 많은 시간이 소요되는 문제점도 가지고 있었다.

이에 본 고안은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 고안된 것으로, 제어밸브의 입구를 단일로 구비함으로써 밸브 케이싱의 구조를 단순화 시킬 수 있는 발전설비의 터빈 주증기용 제어밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 터빈부의 비상 상황의 발생시 주증기관을 신속히 차단하여 터빈을 보호할 수 있도록 하는 다른 목적도 있다.

또 종래의 구동기의 작동 압력(약1600Psi)보다 출구 개폐수단을 구성하는 솔레노이드 밸브의 작동 압력을 승압(약2400Psi)하여 종래의 링크와 레버를 포함하는 출구 개폐수단에 비하여 본 고안에 따른 출구 개폐수단을 간단히 구성함으로써, 밸 브의 분해 점검 및 보수를 용이하게 할 수 있도록 하는 또 다른 목적도 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 내부에 구비된 증기 유입공간의 일측에 구비되어 주증기관이 연결되는 입구와 증기 유입공간의 하부에 횡렬로 구비되어 각 분기 주증기관이 연결되는 4개의 출구를 포함하는 케이싱과, 상기 케이싱의 상판에 각각이 구비되어 상기 각 출구를 선택적으로 개폐하는 4개의 출구 개폐수단을 포함하며; 상기 출구 개폐수단은, 상기 케이싱의 상판에 승강 가능하게 관통 구비되며 출구의 상부를 덮는 밸브시트를 포함하는 수직 밸브축과, 상기 케이싱의 상판에 고정되어 외부 전원을 통해 상기 수직 밸브축을 승강시키는 전원 작동수단으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또 상기 입구와 주증기관의 사이에는, 유압실린더에 의해 유체를 개폐하는 주 개폐밸브가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

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또 전원 작동수단은, 상기 상판의 상부인 수직 밸브축의 둘레에 구비되는 다수의 수직 가이드축과, 상기 수직 밸브축의 상부에 구비되어 상기 수직 가이드축에 관통 구비되는 승강 연결판과, 상기 수직 가이드축들의 상단에 구비되고 중앙홀이 형성된 수평 고정판과, 상기 수평 고정판의 상부에 구비되는 콘트롤 블록에 설치되며 서보밸브와 솔레노이드 밸브 및 상기 수평 고정판을 관통하는 승강로드를 포함하는 작동실린더와, 상기 승강 연결판과 수평 고정판의 사이에 구비되어 상기 승강 연결판을 항상 하부로 밀어주는 스프링으로 구성되는 것이다.

상술한 바와 같은 본 고안은, 제어밸브의 입구를 단일로 구비하여 밸브 케이싱의 형상을 단순화시킴으로써, 부피를 줄여 설치공간을 최소화 할 수 있는 동시에 주조를 통해 케이싱을 제조할 경우 불량률을 최소로 줄일 수 있는 효과를 가지는 것이다.

또한 터빈부의 비상 상황의 발생시 주증기관을 신속히 차단하여 터빈부를 보호함으로써, 대형사고를 사전에 예방할 수 있는 효과도 있다.

또 밸브의 개폐수단을 간단히 구성하여 밸브의 분해 점검 및 보수를 용이하게 할 수 있도록 함으로써, 밸브의 점검 및 보수 시간을 단축시킴에 따라 발전기 설비의 정지시간을 최소로 줄일 수 있음은 물론, 제어밸브를 구성하는 개폐수단의 고장률을 현격히 줄일 수 있는 효과도 있다.

이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 하면 다음과 같다.

도 1은 본 고안의 주증기용 제어밸브를 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 A-A선 단면도이다.

이에, 본 고안의 주증기용 제어밸브는, 내부에 구비된 증기 유입공간(31)의 일측에 구비되어 주증기관(1)이 연결되는 입구(32)와 증기 유입공간(31)의 하부에 횡렬로 구비되어 각 분기 주증기관(2)이 연결되는 4개의 출구(33)를 포함하는 케이싱(3)과, 상기 케이싱(3)의 상판(34)에 각각이 구비되어 상기 각 출구(33)를 선택 적으로 개폐하는 4개의 출구 개폐수단(4)으로 구성된다.

그리고, 상기 입구(32)와 주증기관(1)의 사이에는 유압 실린더에 의해 유체를 개폐하는 주 개폐밸브(11)가 더 구비됨으로써, 주증기관(1)으로부터 유입되는 유체를 단속할 수 있는 것이다.

따라서 터빈부의 비상 상황의 발생시 주증기관을 신속히 차단함으로써, 터빈의 손상을 사전에 예방할 수 있는 장점도 가지는 것이다.

또한, 상기 케이싱(3)을 구성하는 상판(34)은 다수의 체결수단을 통해 조립되는 것으로, 케이싱(3)의 내부를 점검하거나 보수할 경우에 상판(34)의 분해를 용이하게 할 수 있도록 고정되어 있는 것이다.

도 3은 도 2의 B부 확대도로서, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 출구 개폐수단(4)은, 상기 케이싱(3)의 상판(34)에 승강 가능하게 관통 구비되며 출구(33)의 상부를 덮는 밸브시트(411)를 포함하는 수직 밸브축(41)과, 상기 케이싱(3)의 상판(34)에 고정되어 외부 전원을 통해 상기 수직 밸브축(41)을 승강시키는 전원 작동수단(42)으로 구성되는 것이다.

그리고 상기 전원 작동수단(42)은, 상기 상판(34)의 상부인 수직 밸브축(41)의 둘레에 구비되는 다수의 수직 가이드축(421)과, 상기 수직 밸브축(41)의 상부에 구비되어 상기 수직 가이드축(421)에 관통 구비되는 승강 연결판(422)과, 상기 수직 가이드축(421)들의 상단에 구비되고 중앙홀이 형성된 수평 고정판(423)과,상기 수평 고정판(423)의 상부에 구비되는 콘트롤 블록에 설치되며 서보밸브(426)와 솔레노이드 밸브(425) 및 상기 수평 고정판(423)을 관통하는 승강로드(427)를 포함하 는 작동실린더(424)와, 상기 승강 연결판(422)과 수평 고정판(423)의 사이에 구비되어 상기 승강 연결판(422)을 항상 하부로 밀어주는 스프링(428)으로 구성되는 것이다.

즉 상기 솔레노이드 밸브(425)는 작동유체가 작동 실린더(424)의 내부에 압력이 형성되도록 백업해주는 역할을 하는 것이다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 고안에 따른 터빈 주증기용 제어밸브의 작동관계를 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 먼저, 주 개폐밸브(11)를 개방하게 되면 발전설비를 구성하는 가열로(도시않됨)로부터 발생되는 주증기가 주증기관(1)을 통해 케이싱 내부의 증기 유입공간(31)으로 유입된다.

그리고, 증기 유입공간(31)의 내부에 증기가 채워진 다음, 상판(34)에 다수로 구비되어 있는 출구 개폐수단(4)을 선택적으로 작동시킴으로써, 각 분기 주증기관(2)으로 주증기를 선택적으로 배출시킬 수 있는 것이다.

즉 출구 개폐수단(4)을 구성하는 솔레노이드 밸브(424)에 전원을 인가함으로써, 각각의 수직 밸브축(41)을 상승시킴에 따라서 증기 유입공간(31)에 채워진 증기를 각 분기 주증기관(2)을 배출시키는 작동을 진행할 수 있는 것이다.

따라서, 상기와 같이 구성되고 작동되는 제어밸브는, 하나의 입구(32)와 4개의 출구(33)를 가지고 있음에 따라서 케이싱(3)의 구조가 단순해지는 장점을 가지는 것이다.

그러므로 주조를 통해 케이싱(3)의 제작할 경우에 케이싱(3)의 불량을 최소 로 줄일 수 있는 것이다.

한편, 상기 출구 개폐수단(4)의 작동을 좀더 구체적으로 설명하면, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 출구 개폐수단(4)을 구성하는 솔레노이드 밸브(424)에 전원을 인가하고 제어부(도시않됨)에서 출구 개방 신호를 출력하게 되면, 솔레노이드 밸브(425)가 작동되어 작동 실린더(424)의 내부에 압력이 형성되도록 되어 있으며, 서보밸브(426)의 개도의 변화에 따라 승강로드(427)가 상승되고 이와 연동되어 수직 밸브축(41)이 상승되는 과정을 통해 출구(33)가 개방된다.

즉 상기 서보밸브(426)는 유체의 개방정도와 방향을 결정하고, 상기 솔레노이드 밸브(425)는 상,하 두 개가 구비되어 작동 실린더(424)의 내부로 유입되는 유체의 흐름을 차단하는 과정을 통해 작동 실린더(424) 내부에서 유체의 압력이 형성되도록 하는 작동을 수행하는 것이다.

그리고 상기 솔레노이드 밸브(424)는 전원을 통해 작동되는 것으로, 반드시 전원이 인가되어야만 작동 실린더(424)가 작동되는 것이다.

또한 상기 전원 작동수단(42)를 제조하는 과정에서 별도의 지렛대의 원리를 이용하는 링크를 사용하지 않고도 수직 밸브축(41)을 충분한 힘으로 상승시킬 수 있도록 승압(약2400Psi)되어 설계되어 있는 것이다.

반대로, 제어부에서 출구 차단 신호를 출력하게 되면 솔레노이드 밸브(424)에 인가되어 있는 전원이 차단되고, 이와 같이 솔레노이드 밸브(424)에 전원이 차단되게 되면 작동 실린더(424) 내부에 작동하던 압력이 상실되어 수평 고정판(423)과 수직 밸브축(41)의 상부에 구비된 승강 연결판(422)의 사이에 구비된 스프 링(426)이 신장됨에 따라서, 수직 밸브축(41)이 하강되어 출구(33)를 차단하게 되는 것이다.

따라서, 상기와 같이 각각의 솔레노이드 밸브(424)를 통해 각각의 출구(33)를 개방할 수 있도록 구성함으로써, 서보밸브(426)를 사용하여 밸브 개도를 조절하는 출구 개폐수단(4)을 저가로 단순하게 제작할 수 있는 장점을 가지는 것이다.

그리고 상기와 같이 출구 개폐수단(4)을 단순하게 구성함으로써, 주기적으로 밸브를 검사하거나 내부를 수리할 경우에 구성품의 분해 및 조립을 신속히 할 수 있는 장점을 가지는 것이다.

도 1은 본 고안의 주증기용 제어밸브를 나타낸 사시도.

도 2는 도 1의 A-A선 단면도.

도 3은 도 2의 B부 확대도.

도 4는 도 3의 C에서 본 도면.

도 5는 종래의 주증기용 제어밸브를 나타낸 것으로,

도 5a는 평면도이고,

도 5b는 도 5a의 D-D선 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 주증기관

11 : 주 개폐밸브

2 : 분기 주증기관

3 : 케이싱

31 : 증기 유입공간

32 : 입구

33 : 출구

34 : 상판

4 : 출구 개폐수단

41 : 수직 밸브축

411 : 밸브시트

42 : 전원 작동수단

421 : 수직 가이드축, 422 : 승강 연결판, 423 : 수평 고정판,

424 : 작동 실린더, 425 : 솔레노이드 밸브, 426 : 서보밸브,

427 : 승강로드, 428 : 스프링

Claims (4)

1. 내부에 구비된 증기 유입공간(31)의 일측에 구비되어 주증기관(1)이 연결되는 입구(32)와 증기 유입공간(31)의 하부에 횡렬로 구비되어 각 분기 주증기관(2)이 연결되는 4개의 출구(33)를 포함하는 케이싱(3)과, 상기 케이싱(3)의 상판(34)에 각각이 구비되어 상기 각 출구(33)를 선택적으로 개폐하는 4개의 출구 개폐수단(4)을 포함하며;

   상기 출구 개폐수단(4)은, 상기 케이싱(3)의 상판(34)에 승강 가능하게 관통 구비되며 출구(33)의 상부를 덮는 밸브시트(411)를 포함하는 수직 밸브축(41)과, 상기 케이싱(3)의 상판(34)에 고정되어 외부 전원을 통해 상기 수직 밸브축(41)을 승강시키는 전원 작동수단(42)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 발전설비의 터빈 주증기용 제어밸브.
2. 제 1항에 있어서, 상기 입구(32)와 주증기관(1)의 사이에는,

   유압실린더에 의해 유체를 개폐하는 주 개폐밸브(11)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 발전설비의 터빈 주증기용 제어밸브.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 전원 작동수단(42)은,

   상기 상판(34)의 상부인 수직 밸브축(41)의 둘레에 구비되는 다수의 수직 가이드축(421)과,

   상기 수직 밸브축(41)의 상부에 구비되어 상기 수직 가이드축(421)에 관통 구비되는 승강 연결판(422)과,

   상기 수직 가이드축(421)들의 상단에 구비되고 중앙홀이 형성된 수평 고정판(423)과,

   상기 수평 고정판(423)의 상부에 구비되는 콘트롤 블록에 설치되며 서보밸브(426)와 솔레노이드 밸브(425) 및 상기 수평 고정판(423)을 관통하는 승강로드(427)를 포함하는 작동실린더(424)와,

   상기 승강 연결판(422)과 수평 고정판(423)의 사이에 구비되어 상기 승강 연결판(422)을 항상 하부로 밀어주는 스프링(428)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 발전설비의 터빈 주증기용 제어밸브.
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