KR20090017215A

KR20090017215A - 안전밸브 시험장치

Info

Publication number: KR20090017215A
Application number: KR1020070081798A
Authority: KR
Inventors: 심일보
Original assignee: 주식회사 대흥이엔텍
Priority date: 2007-08-14
Filing date: 2007-08-14
Publication date: 2009-02-18
Also published as: KR100898318B1

Abstract

본 발명은 안전밸브 시험장치에 관한 것으로, 시험대상의 안전밸브를 일정한 변위량으로 개방시켜 시험하게 함으로써 시험 데이터의 신뢰성을 높이고, 시험후에는 그 안전밸브를 신속하고 확실하게 복귀(폐쇄)시킴으로써 설비의 안전을 도모하기 위한 것이다. 본 발명의 안전밸브 시험장치는 유압펌프(10), 유로를 제어하는 솔레노이드작동 방향변환밸브(20), 안전밸브를 개방시킨 후 폐쇄시키는 작동되는 왕복동식 유압실린더(30), 안전밸브에 가해지는 압력의 변화를 전기적 신호로 실시간 검출하는 로드셀(40), 상기 안전밸브의 개폐에 따른 변위량을 전기적 신호로 실시간 검출하는 변위계(50), 로드셀 및 변위계로부터 시험 데이터를 구하고 상기 방향변환밸브를 제어하는 시험기(60)를 포함한다. 본 발명에 따르면, 안전밸브를 일정한 변위량으로 개방하여 시험하므로 시험 데이터의 신뢰성을 높일 수 있으며, 또한 시험작동중 설비의 갑작스런 이상으로 내부압력이 상승한 경우에도 안전밸브가 과도하게 개방되어 팝핑되는 현상을 막을 수 있어 설비의 안전을 도모할 수 있다.

안전밸브, 시험, 로드셀, 변위계

Description

안전밸브 시험장치{SAFETY VALVE TESTING APPARATUS}

본 발명은 안전밸브 시험장치에 관한 것으로서, 예를 들면 화력발전소 등의 고온 고압 수증기 관로나 보일러 설비의 탱크 등에 설치된 안전밸브를 그 설치상태에서의 정상 작동 여부를 시험하기 위한 안전밸브 시험장치에 관한 것이다.

발전소나 석유화학공장 등에는 고온 고압의 수증기나 가스 또는 액체 등이 흐르거나 저장되는 설비가 시설되고 있고, 그러한 설비에는 유체 압력이 일정 수준 이상으로 상승하였을 때 작동하여 배기 또는 릴리이프시키는 안전밸브 또는 릴리이프밸브(이하, '안전밸브'라 통칭함)가 필수적으로 설치된다. 안전밸브는 설정된 압력 이상에서 정상적으로 작동될 수 있는 상태로 유지관리되어야 하므로 수시 또는 정기적인 점검을 필요로 한다. 안전밸브의 점검은 통상적인 관능검사 외에, 설비의 가동을 멈추지 않고 그 설치상태에서 별도의 유압작동기로 밸브스템을 당겨서 안전밸브를 강제로 개방시키고 그 안전밸브의 개방에 소요된 압력과 변위량 등을 체크함으로써 그 안전밸브의 상태를 판정하는 방법으로 시행되고 있다.

종래의 전형적인 안전밸브 시험장치에는 도 1에 나타낸 바와 같이 수동식 유압펌프(1)와 압력게이지(2) 및 다이아프람(diaphragm) 유압잭(3)이 사용되었다. 다이아프람 유압잭(3)은 연결너트(4)와 요크(5)에 의해 시험대상인 안전밸브(6)의 밸브스템(7)에 장착 및 연결된다. 부호 8은 안전밸브(6)가 설치된 압력탱크이고, 부호 9는 압력탱크(8)의 압력게이지이다.

상기 유압펌프(1)를 작동시키면, 다이아프람 유압잭(3)이 작동하여 밸브스템(7)을 당기고, 밸브스템(7)이 일정량 이상 당겨짐으로써 안전밸브(6)가 개방된다. 안전밸브(6)가 개방되면 압력탱크(8) 내에 충진된 유체가 외부로 배출되면서 배출소음이 발생되는데, 작업자는 이 배출소음을 통해 안전밸브(6)가 개방된 상태임을 판단하여 유압펌프(1)의 작동을 멈추고, 그때의 압력게이지(2,9) 눈금을 체크하는 것이다.

이와 같은 종래의 방법에서는, 일반적으로 시험대상의 안전밸브의 압력범위가 50~300kg/cm²로 넓은데 반하여 다이아프람 유압잭(3)의 다이아프람은 통상 0.6mm 두께의 고무시이트로 되어 있어, 그 적용압력범위가 한정되어 넓은 압력범위의 안전밸브 시험에 대응하기 어려운데다, 그 다이아프람은 작동중 피로에 의해 쉽게 찢어지거나 늘어나기 쉽고, 약간의 손상에도 그 동작압력의 편차가 크므로 안전밸브의 동작특성을 나타내는 정확한 데이터를 얻기 힘든 어려움이 있었다. 더욱이 유압잭을 분해해 보기 전에는 다이아프람의 미소한 손상을 파악할 수 없었다. 한편, 작업자가 유압펌프를 작동시키면서 안전밸브의 동작을 소리로 판단한 후 적절한 시점에서 그 유압펌프의 작동을 중단하여야 하는데, 작업현장 주변의 소음 등 환경이 좋지 못하여, 안전밸브의 정확한 개방시점을 파악하기 어려울 뿐만 아니라, 예를 들면 70%의 운전 압력에서 30%의 유압으로 안전밸브를 당기고 있을 때 설비배관의 갑작스런 압력상승이 발생하였을 경우 그 유압이 제거되어도 안전밸브가 신속히 복귀(폐쇄)되지 않고 팝핑(popping) 상태로 있게 되는 등 갑작스런 상황에 대처할 수 없게 되어 종종 사고를 일으키고 있다.

이에 대해 대한민국 특허공고 특1992-0009022에는 다이아프람 유압잭의 유압을 개폐하도록 작동되는 전자밸브, 그 유압잭의 내부압력 변화를 감지하는 유압 트랜스듀서, 안전밸브의 작동압력을 감지하는 로드셀, 안전밸브가 장착된 설비 배관 내의 압력변화를 감지하는 압력 트랜스듀서를 구비하여, 유압잭의 유압 트랜스듀서에서 감지된 신호에 기초하여 전자밸브를 닫는 동시에 그 때의 로드셀 및 압력 트랜스듀서의 신호에 기초하여 안전밸브의 스프링 장력을 계산하는 방안이 제안되어 있다. 그러나 이 제안에는 현장의 설비배관에 압력 트랜스듀서를 설치하기 위해서는 설비 가동을 상당시간 중단시켜야 하고, 다이아프람 유압잭의 전술한 바와 같은 신뢰성 저하로 정확한 데이터를 얻기 힘드는 문제가 여전히 있으며, 특히 그 유압 트랜스듀서의 감지된 신호의 오류로 인해 안전밸브가 작동전에 폐쇄되어 버리거나 과도하게 열려서 팝핑되는 문제가 있는 것이다.

본 발명의 목적은 유압펌프에 의한 유압을 이용하여 안전밸브를 일정한 변위량으로 개방시켜 시험하게 하여 시험 데이터의 신뢰성을 높이고, 시험후에는 그 안전밸브를 신속하고 확실하게 폐쇄시킴으로써 설비의 안전을 도모할 수 있는 안전밸 브 시험장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하는 본 발명에 따른 안전밸브 시험장치는 유압을 발생시키는 유압펌프를 구비하고, 이 유압펌프에 의해 발생된 유압으로 작동되어 시험대상의 안전밸브를 일정 변위량으로 개방시킨 후 폐쇄시키는 유압작동수단을 구비하고, 이 유압작동수단에 의해 안전밸브에 가해지는 압력의 변화를 전기적 신호로 실시간 검출하는 로드셀을 구비하고, 상기 안전밸브의 개폐에 따른 변위량을 전기적 신호로 실시간 검출하는 변위계를 구비하여, 그 로드셀 및 변위계에서 검출되는 신호에 기초하여 안전밸브의 작동압력과 변위량 데이터를 구하도록 구성된다.

바람직하게는, 상기한 유압작동수단으로서 상기 유압펌프와 연결되는 2개의 입력포트와 2개의 부하포트를 가지며 그 2개의 입출력포트에 대한 2개의 부하포트의 유로를 전환하여 연결하도록 솔레노이드로 작동되고 스프링으로 복귀되는 솔레노이드작동 방향변환밸브, 이 솔레노이드작동 방향변환밸브의 부하포트 각각 연결되는 2개의 작동포트를 가지며 상기 솔레노이드의 작동에 따라 전환되는 유로에 따라 전진 또는 후진하는 피스톤로드를 가지는 왕복동식 유압실린더, 상기한 변위계의 신호에 기초하여 상기 솔레노이드의 구동을 제어하는 제어회로가 구비될 수 있다.

또한 바람직하게는, 상기한 유압작동수단으로서 구비되는 왕복동식 유압실린더의 피스톤로드와 시험대상 안전밸브의 밸브스템 사이에 상기한 로드셀을 기구적으로 연결시켜 구성할 수 있다.

또한 바람직하게는, 상기 시험대상 안전밸브의 몸체 위에 거치되는 거치대, 이 거치대의 좌우에 나란히 세워진 지지봉, 이 지지봉 상단부에 끼워져 고정될 수 있도록 높이조절가능한 브래킷을 구비하고, 그 브래킷에 상기한 왕복동식 유압실린더와 변위계를 고정설치하고, 그 변위계는 상기 로드셀에 연동하여 움직이는 프로브를 갖는 것으로 구비할 수 있다.

본 발명에 따르면, 안전밸브를 강제로 개방하는 작동기로서 기존의 다이아프람 유압잭 대신 피스톤로드의 왕복동식 유압실린더를 사용하고, 특히 미리 설정된 범위 내에서 안전밸브를 개방후 즉시 폐쇄시키므로, 안전밸브의 안정된 개폐와 함께 시험 데이터의 신뢰성을 높일 수 있으며, 또한 시험작동중 설비의 갑작스런 이상으로 내부압력이 상승한 경우에도 안전밸브가 과도하게 개방되어 팝핑되는 현상을 막을 수 있어 설비의 안전을 도모할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 안전밸브 시험장치는, 도 2에 도시된 바와 같이, 유압펌프(10), 솔레노이드작동 방향변환밸브(20), 왕복동식 유압실린더(30), 로드셀(40), 변위계(50), 시험기(60) 및 컴퓨터(70)로 구성된다.

유압펌프(10)는 작동유체를 저장하여 그 작동유체를 일정압력으로 토출하도록 작동되는 것으로, 통상의 수동식으로 구비되거나 전기로 작동되는 유압컴프레서가 사용될 수 있다.

솔레노이드작동 방향변환밸브(20)는 유압펌프(10) 측에 유압호스(부호생략) 로 연결되는 2개의 입출력포트(P,D)와 왕복동식 유압실린더(30) 측에 유압호스(부호생략)로 연결되는 2개의 부하포트(A,B)를 가지며, 그 입출력포트(P,D)에 대한 부하포트(A,B)의 유로가 전환되도록 솔레노이드(21)로 작동되고 리턴스프링(22)에 의해 복귀된다.

왕복동식 유압실린더(30)는 솔레노이드작동 방향변환밸브(20)의 부하포트(A,B)와 연결되는 2개의 작동포트(P₁,P₂)를 가지며, 그 솔레노이드작동 방향변환밸브(20)에 의해 변환되는 유로에 따라 전진 또는 후진 작동되는 피스톤로드(31)를 가진다.

로드셀(40)은 유압실린더(30)의 피스톤로드(31)와 시험대상 안전밸브(6)의 밸브스템(7) 사이에 연결되어 왕복동식 유압실린더(30)의 피스톤로드(31)의 전후진에 따라 안전밸브(6)의 밸브스템(7)과 함께 당겨지거나 밀리면서 그 왕복동식 유압실린더(30)에 의해 안전밸브(6)에 작용되는 압력의 변화를 나타내는 전기적 신호를 실시간으로 검출한다.

변위계(50)는 전술한 로드셀(40)에 접촉하여 눌려 움직이는 프로브(51)를 가지며 그 프로브(51)가 움직인 거리를 나타내는 전기적 신호를 실시간으로 검출한다.

시험기(60)는 도 3에 보인 바와 같이 회로 각부를 제어하는 제어부(61), 동작조건 등의 사용자 입력을 위한 키입력부(62), 전술한 로드셀(40)에서 검출된 신호의 아날로그 값을 디지털 데이터로 변환하여 제어부(61)에 입력시키는 로드셀감 지부(63), 전술한 변위계(50)에서 검출된 신호의 아날로그 값을 디지털 데이터로 변환하여 제어부(61)에 입력시키는 변위계감지부(64), 제어부(61)의 명령에 따라 동작상태를 표시하는 표시부(65), 제어부(61)의 출력 데이터를 외부의 컴퓨터(70)로 전송하는 출력부(66), 제어부(61)의 명령에 따라 전술한 솔레노이드작동 방향변환밸브(20)의 솔레노이드(21)를 구동하는 솔레노이드구동부(67)로 이루어진다.

상기한 제어부(61)는 안전밸브의 시험 운전 시작후 그 안전밸브(6)가 개방될 때까지 상기 솔레노이드구동부(67)를 통해 전술한 솔레노이드작동 방향변환밸브(20)의 솔레노이드(21)를 구동하고, 그동안 상기 로드셀감지부(63) 및 변위계감지부(64)의 입력에 기초하여 안전밸브(6) 작동시의 압력과 변위량을 실시간으로 연산하여 저장하고 상기 컴퓨터로 출력하도록 프로그램된다(도 5 참조).

상기한 외부의 컴퓨터(70)는 노트북 등의 퍼스널컴퓨터에 상기한 시험기(60)와 통신하여 그로부터 출력되는 데이터를 수집 및 가공하여 데이터베이스를 구축하고 안전밸브의 동작특성을 나타내고 그 양부를 판정할 수 있는 별도의 관리프로그램을 탑재하여 된다. 별도의 관리프로그램은 본 발명과는 직접적인 관련이 없는 것이므로 편의상 그 상세한 설명은 생략한다.

도 4는 전술한 왕복동식 유압실린더(30)와 로드셀(40) 및 변위계(50)를 안전밸브(6)에 거치하기 위한 거치기구의 바람직한 구조를 보인다. 그 거치기구는 안전밸브(6)의 몸체 상단에 거치되는 거치대(80), 이 거치대(80)의 좌우에 나란히 세워진 지지봉(81a,81b), 이 지지봉(81a,81b) 상단부에 끼워져 높이조절가능하게 고정되는 고정브래킷(82)으로 이루어진다. 거치대(80) 위로는 안전밸브(6)의 밸브스 템(7)이 돌출되고, 상측의 고정브래킷(82)에는 왕복동식 유압실린더(30)가 그 피스톤로드(31)를 아래로 향하게 하는 자세로 고정설치되며, 그 피스톤로드(31)와 밸브스템(7)은 로드셀(40)의 연결너트(41,42)를 통해 상호 연결된다. 한편, 변위계(50)는 고정브래킷(82) 측면에 고정부착되는데, 이 변위계(50)의 프로브(51)는 연결봉(52)을 통해 로드셀(40)의 측면에 부착된 연결브래킷(43)에 연결 고정되어 그 로드셀(40)과 함께 이동된다.

이상과 같이 실시된 본 발명에 따른 시험장치의 동작을 도 5를 병행 참조하여 설명하면 다음과 같다.

시험기(60)에 전원이 인가되면, 제어부(61)가 기동하여 먼저 시스템을 초기화(S1)하고 사용자의 모드선택(S2)을 기다린다. 시스템의 동작모드에는 동작조건 등의 설정을 위한 설정모드(S3)와 안전밸브의 시험모드(S4)가 포함된다. 설정모드(S3)에서는 사용자가 키입력부(62)를 조작(S31)하여 시스템의 동작조건, 예를 들면 각종 계기를 영점조정하고, 안전밸브(6)의 허용 작동 변위량과 시험 반복횟수 등을 설정(S32) 할 수 있다. 시험모드(S4)에서는 전술한 설정모드(S3)에서 설정된 동작조건에 따라 안전밸브의 시험을 위한 태스크가 수행된다. 제어부(61)는 먼저 솔레노이드구동부(67)를 통해 전술한 솔레노이드작동 방향변환밸브(20)의 솔레노이드(21)를 구동(S41)한다. 그러면 도 2의 초기상태에서 솔레노이드작동 방향변환밸브(20)의 부하포트(A,B)가 전환되어 유압펌프(10)로부터의 작동유체가 왕복동식 유압실린더(30)의 작동포트(B)로 유입되고 다른 작동포트(A)를 통해 드레인되어 그 피스톤로드(31)가 도면에서 상측으로 당겨진다. 이에 따라 로드셀(40)을 통해 연 결된 안전밸브(6)의 밸브스템(7)이 위로 당겨지게 되고, 이때 로드셀(40)은 그 안전밸브(6)의 밸브스템(7)에 작용하는 압력 변화를 전기신호로서 실시간 검출한다. 로드셀(40)에서 실시간 검출되는 신호는 시험기(60)의 로드셀감지부(63)에 의해 디지털 데이터로 변환되어 제어부(61)로 입력된다. 한편, 로드셀(40)이 상승함에 따라 그 측면에 부착된 연결브래킷(43)에 연결된 변위계(50)의 프로브(51)가 위로 눌려 이동하게 되고, 변위계(50)는 그 프로브(51)의 변위량을 나타내는 전기신호를 실시간 검출한다. 변위계(50)에서 검출되는 신호는 시험기(60)의 변위계감지부(64)에 의해 디지털 데이터로 변환되어 제어부(61)로 입력된다. 제어부(61)는 로드셀감지부(63) 및 변위계감지부(64)로부터 입력되는 디지털 데이터로부터 상기한 안전밸브(6)의 작동 압력과 작동변위량의 연산하고 연산된 데이터를 저장 및 출력(S42)하면서, 상기 변위계(50)로부터 입력되는 변위량 데이터를 설정된 데이터와 비교하여 안전밸브(6)가 설정량으로 변위하여 개방되었는지 판단(S43)한다. 안전밸브(6)가 설정량으로 변위하여 개방된 것으로 판단되면, 상기 솔레노이드(21)의 구동을 중지(S44)한다. 솔레노이드(21)의 구동이 중지되면 전술한 솔레노이드작동 방향변환밸브(20)가 리턴스프링(22)에 의해 복귀하여 도 2의 초기상태로로 복귀되고, 따라서 왕복동식 유압실린더(30)의 피스톤로드(31)가 하강하게 되어 안전밸브(6)가 안전하게 폐쇄되어진다. 제어부(61)는 안전밸브(6)가 폐쇄되는지 판단(S45)하여 폐쇄될 때까지 기다린다. 안전밸브(6)의 폐쇄 여부는 전술한 변위계(50)에서 검출된 신호에 기초하여 판단할 수 있다. 안전밸브(6)가 폐쇄되면, 제어부(61)는 앞에서 설정된 시험횟수가 마지막인지 판단(S46)하여 그 시험횟수가 남 아 있으며, 전술한 시험모드를 반복하여 수행하고, 마지막 시험이면 프로그램을 종료한다.

한편, 상기 제어부(61)에서 처리 및 출력되는 데이터는 외부의 컴퓨터(70)에 입력되어, 그 컴퓨터(70)에 탑재된 소정의 관리 프로그램을 통해 데이터를 가공 및 축적되어 데이터베이스로 구축되어, 이후 안전밸브(6)의 동작특성과 그 성능을 판정할 수 있는 자료로서 활용될 수 있는 것이다.

이상의 실시예와 같은 본 발명은 상기에 설명되고 도면으로 명시된 것에 의해 한정되는 것은 아니며, 다음에 기재되는 청구범위 내에서 더 많은 실시예나 그 변용예가 가능한 것임은 물론이다.

도 1은 종래의 안전밸브 시험장치를 보인 측면도.

도 2는 본 발명에 따른 안전밸브 시험장치의 약식 회로도.

도 3은 본 발명에 따른 안전밸브 시험장치의 시험기 회로구성을 보인 블록도.

도 4는 본 발명에 따른 안전밸브 시험장치의 바람직한 설치구조를 보인 측면도.

도 5는 본 발명에 따른 안전밸브 시험장치의 시험기 제어흐름도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

6: 시험대상 안전밸브 7: 밸브스템

10: 유압펌프 20: 솔레노이드작동 방향변환밸브

30: 왕복동식 유압실린더 31: 피스톤로드

40: 로드셀 50: 변위계

60: 시험기 70: 컴퓨터

Claims

유압을 발생시키는 유압펌프, 이 유압펌프에 의해 발생된 유압으로 작동되어 시험대상의 안전밸브를 일정 변위량으로 개방시킨 후 폐쇄시키는 유압작동수단, 이 유압작동수단에 의해 안전밸브에 가해지는 압력의 변화를 전기적 신호로 실시간 검출하는 로드셀, 상기 안전밸브의 개폐에 따른 변위량을 전기적 신호로 실시간 검출하는 변위계를 포함하여, 그 로드셀 및 변위계에서 검출되는 신호에 기초하여 안전밸브의 작동압력과 변위량 데이터를 구하도록 구성된 것을 특징으로 하는 안전밸브 시험장치.
청구항 1에 있어서, 상기 유압작동수단으로서 상기 유압펌프와 연결되는 2개의 입력포트와 2개의 부하포트를 가지며 그 2개의 입출력포트에 대한 2개의 부하포트의 유로를 전환하여 연결하도록 솔레노이드로 작동되고 스프링으로 복귀되는 솔레노이드작동 방향변환밸브, 이 솔레노이드작동 방향변환밸브의 부하포트 각각 연결되는 2개의 작동포트를 가지며 상기 솔레노이드의 작동에 따라 전환되는 유로에 따라 전진 또는 후진하는 피스톤로드를 가지는 왕복동식 유압실린더, 상기한 변위계의 신호에 기초하여 상기 솔레노이드의 구동을 제어하는 제어회로가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 안전밸브 시험장치.
청구항 1에 있어서, 상기한 유압작동수단으로서 상기 유압작동수단으로서 상 기 유압펌프와 연결되는 2개의 입력포트와 2개의 부하포트를 가지며 그 2개의 입출력포트에 대한 2개의 부하포트의 유로를 전환하여 연결하도록 솔레노이드로 작동되고 스프링으로 복귀되는 솔레노이드작동 방향변환밸브, 이 솔레노이드작동 방향변환밸브의 부하포트 각각 연결되는 2개의 작동포트를 가지며 상기 솔레노이드의 작동에 따라 전환되는 유로에 따라 전진 또는 후진하는 피스톤로드를 가지는 왕복동식 유압실린더, 상기한 변위계의 신호에 기초하여 상기 솔레노이드의 구동을 제어하는 제어회로가 구비되어 있고, 상기 로드셀이 그 왕복동식 유압실린더의 피스톤로드와 시험대상 안전밸브의 밸브스템 사이에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 안전밸브 시험장치.
청구항 3에 있어서, 상기 시험대상 안전밸브의 몸체 위에 거치되는 거치대, 이 거치대의 좌우에 나란히 세워진 지지봉, 이 지지봉 상단부에 끼워져 고정될 수 있도록 높이조절가능한 브래킷이 구비되어 있고, 그 브래킷에 상기한 왕복동식 유압실린더와 변위계가 고정설치되고, 그 변위계가 상기 로드셀에 연동하여 움직이는 프로브를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 안전밸브 시험장치.