KR20100051546A - Tube support system for nuclear steam generators - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 일반적으로 원자력 증기발생기에 관한 것으로, 특히 새롭고 유용한 튜브 지지시스템 및 증기발생기 내에서 튜브 배열 공간을 유지하는 튜브 지지 플레이트를 이용한 원자력 증기발생기에 사용하는 방법에 관한 것이다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates generally to nuclear steam generators, and in particular, to new and useful tube support systems and methods for use in nuclear steam generators with tube support plates that maintain tube arrangement space within the steam generator.
원자력 발전소와 병합되는 가압증기발생기(pressurized steam generator) 혹은 열교환기는 반응기에서 생성된 열을 제1냉각수로부터 제2냉각수까지 이송하면서, 교대로 발전소 터빈을 구동한다. 이 증기발생기들은 75피트 정도의 길이와 약 12피트의 외경을 가질 것이다. 이 증기발생기들 중 하나에서, 제1냉각수가 관통하여 흐르는 직관(straight tube)은 5/8인치의 외경일 수 있으나, 튜브 시트의 마주보는 면과 튜브-단부 장착 사이를 위해 52피트 정도의 유효길이를 갖는다. 통상적으로, 이러한 열교환기 중 하나는 15,000 튜브 이상의 다관형(tube bundle)일 수 있다. 튜브의 분리, 적당한 견고성 등을 보장하도록 튜브 시트 사이의 공간에 튜브 지지플레이트와 같은 튜브용 구조 지지부를 구비할 필요가 있다. A pressurized steam generator or heat exchanger combined with a nuclear power plant alternately drives the power plant turbine, transferring heat generated in the reactor from the first coolant to the second coolant. These steam generators will be about 75 feet long and have an outer diameter of about 12 feet. In one of these steam generators, the straight tube through which the first coolant flows can be an outer diameter of 5/8 inches, but effective about 52 feet between the opposite side of the tube sheet and the tube-end mounting. Has a length. Typically, one of these heat exchangers may be a tube bundle of 15,000 tubes or more. It is necessary to provide structural support for the tube, such as a tube support plate, in the space between the tube sheets to ensure separation of the tube, proper tightness, and the like.
미국 특허 제4,503,903호는 내부 셀(shell)과 외부 셀을 갖춘 U-튜브 증기발생기와 같은 열교환기에 튜브 지지플레이트의 방사상 구조의 지지부를 구비하는 방법과 장치를 기재한다. 이 장치는 내부 셀에 견고하게 장착되고, 내부 셀 내에서 튜브 지지플레이트를 중심에 위치시켜 사용된다.U. S. Patent No. 4,503, 903 describes a method and apparatus for providing a radial support of a tube support plate in a heat exchanger such as a U-tube steam generator with an inner shell and an outer cell. The device is rigidly mounted in the inner cell and used to center the tube support plate in the inner cell.
미국 특허 제5,497,827호는 U-튜브 증기발생기 내에서 튜브 지지부를 방사상으로 고정하는 방법과 장치를 기재한다. 받침대는 외부압력 엔벌로프(envelope)에서 내부 번들 엔벌로프 또는 내부 셀을 방사상으로 분리한다. 각 받침대는 용접으로 내부 번들 엔벌로프에 고정되고 압력 엔벌로프의 내부면과 접촉한다. 받침대는 증기발생기의 다른 동심축의 엔벌로프와 방사상 방향으로 스페이서 플레이트로 번들의 조립체를 유지한다. 이렇게 되어 지진과 같은 외부작용을 받게 되면 엔벌로프와 번들 사이의 상대적인 변위와 충격을 방지한다. 변형예에서, 스페이서 플레이트와 접촉되게 사용되는 탄성압력은 나선형 스프링으로 달성된다. 이 스프링은 압력 엔벌로프 내부에 위치된다.U. S. Patent No. 5,497, 827 describes a method and apparatus for radially securing a tube support in a U-tube steam generator. The pedestal radially separates the inner bundle envelope or inner cell from the outer pressure envelope. Each pedestal is fixed to the inner bundle envelope by welding and contacts the inner surface of the pressure envelope. The pedestal holds the assembly of the bundle with spacer plates in a radial direction with the other concentric axis of the steam generator. This prevents the relative displacement and impact between the envelope and the bundle when subjected to an external action such as an earthquake. In a variant, the elastic pressure used in contact with the spacer plate is achieved with a helical spring. This spring is located inside the pressure envelope.
미국 특허 제4,204,305호는 관류형 폐열회수보일러(Once Through Steam Generator, 이하 OTSG)와 같이 일반적으로 언급되는 원자력 증기발생기를 기재하는데, 그 내용은 여기서 충분히 설명된 바와 같이 참조로 병합된다. OTSG는 직관으로 구성된 다관을 함유한다. 이 튜브들은 튜브 지지플레이트(TSP)에 위한 이들의 길이를 따라 여러 지점에서 측면방향으로 지지된다. 이 튜브들은 3개의 만곡부 또는 흐름통로를 갖추면서 또한 측면방향으로 튜브를 지지하기 위한 3개의 튜브 접촉면을 갖는 TSP 구멍을 관통한다. 일반적으로, 열교환기가 조립된 후에, 튜브는 TSP 구멍의 내부로 돌출된 면 중 하나 혹은 2개와 접촉할 것이다. 이러한 접촉은 지진과 같은 횡하중(lateral force)에서 다관을 유지하도록 횡지지부를 구비할 뿐만 아니라 정상작동 중에 튜브 진동을 완화하도록 지지부를 구비한다.U.S. Patent No. 4,204,305 describes a commonly mentioned nuclear steam generator, such as a once-through steam generator (OTSG), the contents of which are incorporated by reference as fully described herein. OTSG contains a multi-pipe consisting of straight pipes. These tubes are laterally supported at various points along their length for the tube support plate (TSP). These tubes pass through the TSP bore with three bends or flow passages and with three tube contact surfaces for supporting the tubes laterally. In general, after the heat exchanger is assembled, the tube will contact one or two of the faces protruding into the TSP hole. This contact not only has a lateral support to hold the tube in a lateral force, such as an earthquake, but also has a support to mitigate tube vibrations during normal operation.
미국 특허 제6,914,955 B2호는 전술된 OTSG에 사용하기 적합한 튜브 지지플레이트를 기재한다.U. S. Patent No. 6,914, 955 B2 describes tube support plates suitable for use in the OTSG described above.
원자력 증기발생기의 특징에 대한 일반적인 설명을 위해서, 독자는 2005년도, 미국 오하이오주 바베톤에 주소를 둔 뱁콕 앤드 윌콕스 컴파니사가 발행한 미국 증기/이의 발생 및 사용(Steam/Its Generation and Use), 41판의 48장에 기술되어 있으며, 그 내용은 여기서 충분히 설명된 바와 같이 참조로 병합된다.For a general description of the features of a nuclear steam generator, the reader is advised that in 2005, the US Steam / Its Generation and Use, published by Chekcock and Wilcox Company, based in Barbeton, Ohio, USA, Chapter 48 of the 41st edition, the contents of which are incorporated by reference as fully described herein.
본 발명은 증기발생기에 튜브를 지지하는 향상된 장치와 방법을 제공하는 것이다.The present invention provides an improved apparatus and method for supporting tubes in a steam generator.
본 발명에 따르면, 다관 지지시스템과 방법은 일반적인 제조공정과 적합한 정렬된 형상 내에 튜브 지지플레이트를 바람직하게 설치하도록 구비된다. 그런 다음에, 증기발생기가 예컨대 고온상태로 가열되면서 제어된 오정렬이 하나 이상의 튜브 지지플레이트에 나타난다. 튜브 지지플레이트는 튜브를 둘러싸는 슈라우드(shroud)보다 낮은 열팽창 계수를 갖는 재료로 제작된다. 결과적으로, 증기발생기가 가열되면서 방사상의 틈새(clearance)가 튜브 지지플레이트와 인접해서 개방된다. 이 방사상의 틈새는 병합된 튜브 지지플레이트의 변위시스템에 의해 개별적인 튜브 지지플레이트의 측면이동 혹은 변위를 위한 공간을 제공한다.In accordance with the present invention, a multi-lumen support system and method is provided to desirably install the tube support plate in an aligned shape suitable for general manufacturing processes. The controlled misalignment then appears on the one or more tube support plates as the steam generator is heated to high temperature, for example. The tube support plate is made of a material having a lower coefficient of thermal expansion than the shroud surrounding the tube. As a result, the radial clearance is opened adjacent to the tube support plate as the steam generator heats up. This radial clearance provides space for lateral movement or displacement of individual tube support plates by the displacement system of the merged tube support plates.
각 튜브 지지 변위시스템은 바람직하기로 증기발생기 셀 내부에 하나의 부품만을 위치시켜서, 결함 부품의 잠재력을 최소화한다. 나머지 부품들은 셀의 외부에 위치되어, 검사, 조정 또는 수리를 위해 용이하게 접근할 수 있다.Each tube support displacement system preferably places only one component inside the steam generator cell, minimizing the potential for defective components. The remaining parts are located outside of the cell and can be easily accessed for inspection, adjustment or repair.
본 발명의 방법과 장치는 내부변경이 거의 필요 없기 때문에 현존하는 증기발생기를 용이하게 개장할 수 있다. 반대로, 본 발명은 쉽게 제거될 수 있어 증기발생기를 원상태로 복귀시킬 수 있다.The method and apparatus of the present invention can easily be retrofitted to existing steam generators, since little internal modification is required. In contrast, the present invention can be easily removed to return the steam generator to its original state.
바람직하기로 튜브, 지지부, 슈라우드 및 셀 사이에 지진력을 전달하는데에 사용될 일반적인 부하경로는 변하지 않는다.Preferably the general load path to be used to transfer seismic forces between the tubes, supports, shrouds and cells remains unchanged.
따라서, 본 발명의 일례는, 그 내부로 유체가 흐르고 튜브 위로 흐르는 유체와 열전달하도록 평행하게 이격된 다수의 튜브를 구비하고, 또한 튜브와 교차배열된 다수의 튜브 지지플레이트를 구비한 증기발생기를 조립하고 작동하는 방법에 관한 것이다. 증기발생기의 조립 및 작동 방법은 1) 튜브 지지플레이트를 정렬하는 단계와, 2) 정렬된 튜브 지지플레이트를 통해 튜브를 삽입하는 단계 및, 3) 증기발생기를 가열하는 동안, 튜브와 교차하는 횡방향으로 정렬에서 벗어난 하나 이상의 지지플레이트를 변위하여서, 튜브 지지부의 유효성을 증가시키는 단계를 포함한다. Thus, one example of the present invention comprises a steam generator having a plurality of tubes spaced in parallel to heat transfer with a fluid flowing therein and heat flowing over the tubes, and also having a plurality of tube support plates cross-aligned with the tubes. And how it works. The method of assembling and operating the steam generator includes the steps of 1) aligning the tube support plates, 2) inserting the tubes through the aligned tube support plates, and 3) transverse directions with the tubes during heating of the steam generator. And displacing one or more support plates out of alignment, thereby increasing the effectiveness of the tube support.
본 발명의 방법은 튜브와 교차하는 동일한 횡방향으로 인접해 있는 지지플레이트들을 변위하는 단계를 포함한다.The method comprises the step of displacing adjacent transversely adjacent support plates intersecting the tube.
본 발명의 방법은 튜브와 교차하는 동일한 횡방향으로 나머지 모든 지지플레이트만을 변위하는 단계를 포함할 수 있다.The method of the invention may comprise displacing all remaining support plates in the same transverse direction crossing the tube.
본 발명의 방법은 튜브와 교차하는 제1횡방향으로 지지플레이트를 변위하는 단계와 이 제1횡방향과 반대쪽에 튜브와 교차하는 횡방향으로 나머지 지지플레이트를 변위하는 단계를 번갈아 포함할 수 있다.The method may comprise alternating a support plate in a first transverse direction intersecting the tube and displacing the remaining support plate in a transverse direction intersecting the tube opposite the first transverse direction.
본 발명의 방법은 튜브와 교차하는 제1횡방향으로 다수의 제1지지플레이트 및 제1횡방향과 이 제1횡방향과 반대쪽에 튜브와 교차하는 횡방향으로 나머지 다수의 지지플레이트를 변위하는 단계를 포함할 수 있다.The method of the present invention comprises the steps of displacing the plurality of first support plates in a first transverse direction intersecting the tube and the remaining plurality of support plates in a transverse direction intersecting the tube on the first transverse direction and opposite the first transverse direction. It may include.
본 발명의 방법은 동일하거나 가변적인 방향 및 양으로 하나 이상의 튜브 지지플레이트를 변위하는 단계와 각각의 튜브 지지플레이트를 위한 하나 이상의 변위를 제공하는 단계를 포함할 수 있다.The method of the present invention may include displacing one or more tube support plates in the same or variable direction and amount and providing one or more displacements for each tube support plate.
본 발명의 다른 일례는 그 내부로 유체가 흐르고 튜브 위로 흐르는 유체와 간접적으로 열전달하도록 평행하게 이격된 다수의 튜브를 구비하고, 또한 원통형 압력셀 내에 배치되고 튜브를 둘러싸는 원통형상의 슈라우드를 구비한 열교환기를 사용하는 튜브 지지시스템에 관한 것이다. 튜브 지지시스템은 슈라우드보다 낮은 열 팽창 계수를 갖는 재료로 제작된 튜브와 교차배치된 튜브 지지플레이트를 구비한다. 튜브 지지시스템은 또한 튜브와 교차하는 횡방향으로 튜브 지지플레이트를 변위하는 수단을 구비한다. 튜브 지지시스템을 변위하는 수단은 한쪽 단부에서 셀레 연결될 제한 메카니즘과 다른쪽 단부에서 튜브 지지플레이트에 연결될 연결바아를 구비한다. 연결바아는 느슨하거나 약간 인장되게 설치될 수 있고, 튜브 지지플레이트와 튜브를 둘러싸고 있는 슈라우드 사이에 방사상의 틈새가 가열하는 동안에 개방되어져 연결바아에 인장 혹은 늘어난 인장이 튜브 지지플레이트를 잡아당겨서, 튜브 지지플레이트를 변위한다.Another example of the invention is a heat exchanger having a plurality of tubes spaced in parallel to indirectly heat transfer with fluid flowing therein and indirectly with the fluid flowing therein, and also having a cylindrical shroud disposed within the cylindrical pressure cell and surrounding the tube. A tube support system using a machine. The tube support system includes a tube support plate interleaved with a tube made of a material having a lower coefficient of thermal expansion than the shroud. The tube support system also has means for displacing the tube support plate in the transverse direction intersecting the tube. The means for displacing the tube support system has a restricting mechanism to be seled at one end and a connecting bar to be connected to the tube support plate at the other end. The connecting bar can be installed loosely or slightly tensioned, and the radial gap between the tube support plate and the shroud surrounding the tube is opened during heating so that the tension or elongated tension at the connecting bar pulls the tube support plate, thereby supporting the tube. Displace the plate.
본 발명의 또 다른 실례는 그 내부로 유체가 흐르고 튜브 위로 흐르는 유체와 간접적으로 열전달하도록 평행하게 이격된 다수의 튜브를 구비한 열교환기에 사용되는 튜브 지지 변위시스템에 관한 것으로, 열교환기는 추가로 튜브와 원통형상의 슈라우드에 교차배열된 튜브 지지플레이트를 구비하며, 슈라우드는 원통형상의 압력 셀 내에 배치되고 튜브를 둘러싼다. 튜브 지지 변위시스템은 설치 중이거나 그후에라도 연결상태의 인장 길이 혹은 인장 양을 변화하도록 연결시스템 내에 나사산 결합부 혹은 다른 조절가능한 메카니즘을 구비할 수 있다.Another example of the invention relates to a tube support displacement system for use in a heat exchanger having a plurality of tubes spaced in parallel to indirectly heat transfer with fluid flowing therein and in fluid over the tubes, the heat exchanger further comprising a tube and And a tube support plate cross-arranged on the cylindrical shroud, the shroud is disposed within the cylindrical pressure cell and surrounds the tube. The tube support displacement system may be provided with threaded joints or other adjustable mechanisms in the connection system to vary the tension length or amount of tension in the connection during or after installation.
튜브 지지 변위시스템은 동일하거나 가변적인 방향과 양으로 하나 이상의 튜 브 지지플레이트를 제어된 오정렬을 제공하도록 사용될 수 있고, 하나 이상의 장치는 각각의 튜브 지지플레이트를 구비할 수 있다.Tube support displacement systems may be used to provide controlled misalignment of one or more tube support plates in the same or variable direction and amount, and one or more devices may be provided with respective tube support plates.
본 발명의 특징을 나타내는 새로운 다양한 특성은 첨부된 청구범위와 본 명세서 상에서 지적하고 있다, 본 발명의 이해를 돕기 위해서, 작동상의 장점 및 사용시 성취될 수 있는 특징들은 본 발명의 바람직한 실시예들을 나타내는 첨부도면과 설명을 참조하면 될 것이다.Various novel features which characterize the invention are pointed out in the appended claims and in this specification, in order to aid the understanding of the invention, the operational advantages and the features which can be achieved in use are accompanied by preferred embodiments of the invention. Reference may be made to the drawings and the description.
이상 본 발명의 설명에 의하면, 본 발명은 튜브 지지플레이트의 오정렬을 야기시키기 위해 슈라우드 내부에 최소의 부품만을 탑재하여 구성부재들의 느슨함을 최대한 방지할 수 있으며, 이와 더불어서 기존 설비에 복잡한 변경없이도 간단하게 탈장착가능하도록 되어 있다.According to the description of the present invention as described above, the present invention can prevent the looseness of the constituent members to the maximum by mounting only a minimum part inside the shroud in order to cause misalignment of the tube support plate, and at the same time simple without complicated changes to the existing equipment It is designed to be removable.
도 1은 상부 헤드부(12)와 하부 헤드부(13)의 양쪽 단부로 폐쇄되고, 수직방향으로 길이연장된 원통형상의 압력용기 또는 셀(11)로 이루어진 종래기술의 OTSG(10)를 도해한다.1 illustrates a prior art OTSG 10 consisting of a cylindrical pressure vessel or
상부 헤드부는 상부 튜브 시트(14)와, 제1냉각수 주입구(15), 맨웨이(16;manway), 및 핸드 홀(17)을 구비한다. 맨웨이(16)와 핸드 홀(17)은 증기발생기(10)가 작동하지 않은 시간 동안에 검사 및 수리를 위해 사용된다. 하부 헤드 부(13)는 드레인(18)과, 냉각수 배출구(20), 핸드 홀(21), 맨웨이(22), 및 하부 튜브 시트(23)를 구비한다.The upper head portion includes an
증기발생기(10)는 구조 바닥부(25) 상으로 증기발생기(10)를 지지하도록 하부 헤드부(13)의 외부면과 맞물리는 원뿔형상 혹은 원통형상의 스커트(24;skirt) 상에서 지지된다.The
전형적인 증기발생기의 전체 길이는 바닥부(25)와 제1냉각수 주입구(15)의 최상단부 사이로 약 75피트이다. 덧붙여서, 증기발생기(10)의 전체 직경은 12피트를 초과한다.The overall length of a typical steam generator is about 75 feet between the
원통형상의 하부 튜브 슈라우드, 랩퍼(wrapper) 혹은 배플(26;baffle)은 셀(11) 내에서 도 1에 일부 도시된 열교환기(27)의 다관을 둘러싸고 있다. 증기발생기에서, 슈라우드(26) 내에서 둘러싸인 튜브의 갯수는 15,000를 초과하는데, 각각의 튜브는 5/8인치의 외경을 갖는다. 합금 690이 기술된 유형의 증기발생기에서 사용하기에 바람직한 튜브 재료이다. 다관에 각 튜브(27)는 튜브 시트 내에서 튜브 단부를 벨링(belling), 팽창(expanding) 또는 밀봉용접을 통해 상부 및 하부 튜브 시트(14,23)에 형성된 구멍으로 고정된다. A cylindrical lower tube shroud, wrapper or baffle 26 surrounds the canal of the
하부 슈라우드(26)는 슈라우드 정렬 핀을 수단으로 하여 셀(11) 내에서 정렬된다. 하부 슈라우드(26)는 하부 튜브 시트(23)에 볼트로 고정되거나 셀(11)의 하부 단부에서 돌출한 러그에 용접으로 고정된다. 슈라우드의 하부 엣지는 사각형 워터 포트(30)의 그룹 또는 수직관 챔버(19)까지 주입 공급수 흐름을 공급하는 하나의 주변 개구부(미도시)를 구비한다. 슈라우드의 상단부는 또한 슈라우드(26) 내의 수직관 챔버(19)와, 틈 혹은 증기 블리드 포트(32)를 통해 원통형상의 셀(11)의 내부면과 하부 슈라우드(26)의 외부면 사이에 형성된 환형상의 강수관(downcomer) 공간부(31) 사이로 유체연통하게 설치된다. The
지지 로드 시스템(28)은 최상부 지지플레이트(45B)에 고정되고, 하부 튜브 시트(23)와 최하부 지지플레이트(45A) 사이에 그리고 그런 다음에 최상부 지지플레이트(45B)까지 모든 지지플레이트(45) 사이에 나사산부 공간부를 구성한다.The
중공형 염주모양의 제2냉각수 공급수 주입 헤드부(34)는 셀(11)의 외부면에 외접한다. 헤드부(34)는 방사상으로 배치된 공급수 주입노즐(35)의 배열을 통해 환형상의 강수관 공간(31)과 유체연통한다. 도 1의 화살표 방향으로 도시된 바와 같이, 공급수는 헤드부(34)에서 노즐(35,36)을 경유하여 증기발생기(10)로 유동한다. 공급수는 노즐로부터 환형상의 강수관 공간(31)을 통해 아래를 향하게 하고 워터포트(30) 단부를 관통하여 수직관 챔버(19)로 배출된다. 수직관 챔버(19)에서, 제2냉각수 공급수는 튜브(27) 내에 있는 제1냉각수의 하방 흐름과는 반대방향으로 슈라우드(26) 내에서 상방으로 흐른다. 셀(11)의 내부면과 상부 원통형상의 슈라우드, 배플 또는 랩퍼(33)의 바닥 엣지의 외부면 사이에서 용접된 환형상의 플레이트(37)는 강수관(31)으로 유입된 공급수가 화살표로 표시된 방향으로 워터포트(30)를 향해 아래로 흐를 수 있게 보장한다. 제2유체는 다관의 튜브(27)를 통해 흐르는 제1유체로 열을 흡수하고, 슈라우드(26,33)로 한정된 챔버(19) 내에서 증기를 발생한다.The hollow cooling beads-shaped second coolant feed water
정렬 핀(도 1에 도시되지 않음)을 수단으로 하여 셀(11)에 정렬된 상부 슈라 우드(33)는 증기 배출노즐(40) 바로 아래에 있는 플레이트(37)를 통해 셀(11)에 용접되어 있기 때문에 적당한 위치에 고정된다. 덧붙여서, 상부 슈라우드(33)는 튜브(27) 다발 중 약 1/3 정도를 에워싼다. The
보조 공급수 헤더부(41)는 셀(11)과 상부 슈라우드(33)를 관통하는 하나 이상의 노즐(42)을 통해 다관의 상부와 유체연통하고 있다. 이 보조 공급수 시스템은 예컨대 헤드부(34)로부터 유동하는 공급수가 방해받을 경우에 증기발생기(10)를 채우기 위해 사용된다. 전술된 바와 같이, 화살표로 도시된 방향으로 튜브(27)를 따라 위를 향해 흐르는 공급수 혹은 제2냉각수는 증기로 변한다. 도해된 실시예에서, 이 증기는 상부 슈라우드(33)의 상부 엣지에 도달하기 전에 과열된다. 이 과열증기는 슈라우드(33)의 상부를 지나 원통형상의 상부 슈라우드(33)의 외부면과 셀(11)의 내부면 사이에 형성된 환형상의 배출통로(43)를 통해 아래를 향해 화살표로 도시된 방향으로 유동한다. 통로(43)에 증기는 통로(43)와 연통하고 있는 증기 배출노즐(40)을 통해 증기발생기(10)를 빠져나간다. 기술된 방식에서, 제2냉각수는 배출노즐(40)에서 공급수 주입온도로부터 과열증기온도까지 상승된다. 환형상의 플레이트(37)는 증기를 강수관(31)에 유입되는 공급수와의 혼합을 방지한다. 제2냉각수로 열을 넘기는 제1냉각수는 원자로(미도시)로부터 상부 헤드부(12)의 제1냉각수 주입구(15)를 지나 열교환기 다관에 각 튜브(27)를 통해 하부 헤드부(13)로 흐르며, 배출구(20)를 관통하여 배출되어 유효작업이 결국에 추출될 열을 생산하는 원자로로 되돌려진다.The auxiliary feed
조립, 특히 조립공정 중 튜브(27)의 삽입을 용이하도록, 튜브 지지플레이 트(45)는 일반적으로 상부 및 하부 튜브시트를 구비하고 서로 정렬된다. 튜브 지지플레이트(45)의 정렬은 튜브 지지플레이트와 슈라우드 혹은 배플(26,33)의 내부면 사이에 튜브 지지플레이트의 외주 둘레에 위치되고 도 3 내지 도 4에 도시된 튜브 지지플레이트 정렬블록(104)으로 유지된다. 튜브 지지플레이트 정렬블록(104)은 슈라우드(26,33) 또는 튜브 지지플레이트(45)에 부착되지만, 양 부재에 부착되지는 않고, 튜브 지지플레이트 외주 둘레에 분리된 위치에서 튜브 지지플레이트(45)와 슈라우드(26,33) 사이에 가용 틈새의 대부분 혹은 이들 전부를 채운다. 일반적으로 대형 원통형으로 되어 있는 슈라우드는 도 3 및 도 4에 도시된 슈라우드 정렬 핀(49)으로 OTSG 셀(11) 내에서 측면으로 지지된다. 이 지지조립체는 튜브(27)에서 튜브 지지플레이트(45)를 통해 셀(11)로 지지된 슈라우드(26,33)까지 측면 부하경로를 제공한다.In order to facilitate the assembly, in particular the insertion of the
도 2 내지 도 4를 참조로 하여, 본 발명은 다관 지지시스템(100)과 제작중에 튜브 지지플레이트(45)를 정밀하게 정렬하는 방법에 관한 것으로, 구성부재들 간의 최소 틈새를 두고, 증기발생기가 가열되면서 제어된 오정렬이 나타난다. 튜브 지지플레이트(45)는 정상적인 제작공정과 적합한 정렬된 형상 내에서 설치되는 것이 바람직하다. 오로지 열교환기가 가열될 때만, 오정렬을 야기하는 변위가 일어난다. 고온상태에서 튜브 지지플레이트(45)를 오정렬하는 변위는 바람직하게 교차흐름 혹은 축방향 흐름 여진 메카니즘 때문에 튜브진동을 완화할 수 있다.2 to 4, the present invention relates to a method for precisely aligning the
튜브 지지플레이트(45)의 높이차에 의한 오정렬은 슈라우드(26,33)보다 낮은 열팽창 계수를 갖는 재료로 튜브 지지플레이트(45)를 제작하여 가열되는 도중에 부 분적으로 성취된다. 튜브 지지플레이트(45)와 슈라우드(26,33) 사이에, 도 4에 도시된, 방사상의 틈새(102)는 증기발생기가 가열되면서 튜브 지지플레이트 정렬블록(104)의 위치에서 개방한다. 이 방사상의 틈새는 개별적인 튜브 지지플레이트(45)의 측면이동 혹은 변위를 용이하게 하는 공간을 제공한다.Misalignment due to the height difference of the
아래에 더욱 상세히 기술되듯이, 측면이동 혹은 변위는 긴장될 때에 각각의 튜브 지지플레이트(45)의 측면을 잡아당기는 연결바아(112)를 갖춘 튜브 지지플레이트 변위시스템(100)을 수단으로 성취된다. 바람직하게 탄소강으로 제작된 슈라우드(11)와 바람직하게 410S 스테인리스강으로 제작된 튜브 지지플레이트(45) 사이에 열팽창의 차이는 튜브 지지플레이트(45)의 효과적인 측면변위를 허용할 수 있는 충분한 작업 틈새를 제공하여서, 튜브(27)의 흐름유도진동을 완화한다. 방사상의 틈새(102)는 연결바아의 가압힘 때문에 0으로 줄어들 수 있다.As will be described in more detail below, lateral movement or displacement is accomplished by means of a tube support
튜브 지지플레이트 정렬블록(104)은 고온상태에서 튜브 지지플레이트 이동을 원활하게 하도록 최초 틈새에 설치될 수 있다.Tube support
도 4에 도시된 바와 같이 튜브 지지플레이트의 높이차(예컨대, 45C, 45D, 45F, 및 45E)에서 연속적으로 놓여 있는 튜브 지지플레이트를 인장방향을 변동하여, 바람직한 튜브 지지플레이트 오정렬 및 튜브 지지플레이트 구멍(116) 내에 튜브(27)의 부하가 성취될 수 있다. 일반적으로, 튜브 지지플레이트(45)는 슈라우드보다 낮은 열팽창 계수를 갖는 재료로 만들어져, 작동온도에서 발생하는 튜브(27)와 지지 구멍(116) 사이의 방사상의 최종 간격(gap)이 작동온도에서 튜브(27)와 지지 구멍(116) 사이의 간격보다 클 것이다.As shown in Fig. 4, the tube support plates placed continuously at the height difference of the tube support plates (e.g., 45C, 45D, 45F, and 45E) are varied in the tension direction, so that the tube support plate misalignment and the hole of the tube support plate are preferred. The load of the
수직형 열교환기 높이에서 측면으로 오정렬시킬 필요는 없다. 예컨대, 동일한 방향으로 모든 다른 튜브 지지플레이트(45)를 이동할 수 있는 반면에, 바람직한 오정렬을 성취하기 위해 나머지 튜브 지지플레이트(45)를 중립위치에 놓는다. 또한, 튜브 지지플레이트 높이마다 하나 이상의 튜브 지지플레이트 변위시스템(100)을 갖출 수 있다. 그러므로 튜브 지지플레이트 변위시스템(100)은 하나 이상의 여러 다른 방향으로 다수의 튜브 지지플레이트를 가변적으로 변위시켜 사용할 수 있어 동일하거나 가변적인 방향과 양으로 하나 이상의 튜브 지지플레이트에 제어된 오정렬을 제공하고 하나 이상의 장치는 임의의 개별적인 튜브 지지플레이트를 구비한다.There is no need for side misalignment at the height of the vertical heat exchanger. For example, all other
도 2 및 도 3을 참조로 하여, 연결단부(124)와 나사산 단부(126)를 갖춘 연결바아(112)가 도시된다. 연결바아(112)의 나사산 단부(126)는 제한 프레이트 혹은 디스크(113)을 관통해 뻗어서 제한 너트(115)와 나사산으로 맞물린다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제한 디스크(113)는 셀(11)에 구비된 핸드 홀(132) 내에 립부(lip)와 접촉한다. With reference to FIGS. 2 and 3, a connecting
도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 튜브 지지플레이트 변위시스템(100)이 튜브 지지플레이트(45)의 측면변위를 부과하기 위해 사용된다. 제한 너트(115)는 연결바아(112)와 나사산으로 맞물린다. 연결바아(112)의 나사산 단부(126)와 제한 너트(115)는 연결바아(112)의 인장을 조절하거나 제한 플레이트 혹은 디스크(113)와 튜브 지지플레이트(45)와 맞물려 있는 연결단부(124) 사이에 연결바아의 길이를 조절하기 위해 접근가능하게 되어 있다. 셀(11)은 제한 너트(115)에 접근할 수 있 게 핸드 홀(132)을 구비한다. 사용하지 않을 때에는, 이 핸드 홀(132)은 핸드 홀 커버(134)를 볼트 혹은 개스킷으로 밀봉된다.As shown in FIGS. 3-4, a tube support
도 3 및 도 4에 도해된 바와 같이 바람직한 실시예에서, 연결바아(112)의 연결단부(124)는 튜브 지지플레이트(45)에 비어 있는 튜브 구멍으로 뻗은 핑거부(finger)를 구비할 수 있다. 선택가능하기로, 연결바아(112)의 연결단부(124)는,In the preferred embodiment as illustrated in FIGS. 3 and 4, the connecting
(a) 튜브 지지플레이트(45)의 표면 혹은 엣지에 천공된 나사 구멍과 나사산으로 맞물리는 나사산 단부와;(a) threaded ends engaged with threaded holes and threaded holes in the surface or edge of the
(b) 튜브 지지플레이트(45)의 표면 혹은 엣지에 용접된 단부;(b) an end welded to the surface or edge of the
(c) 하나 이상의 튜브(27)에 삽입된 내부 안정화 코어를 구비하거나 구비하지 않은, 튜브 지지플레이트(45)를 관통해 뻗은 하나 이상의 튜브(27)에 걸쳐지거나 맞물리는 단부;(c) an end that spans or engages one or
(d) 튜브(27)를 수용하는 데에 일반적으로 사용되는 구멍과는 달리, 튜브 지지플레이트(45)에 새롭거나 현재 있는 구멍에 걸쳐지거나 맞물리는 단부;(d) an end that spans or engages a new or present hole in the
(e) 튜브 지지플레이트(45)에서 립부, 돌출부, 오목부, 변형부 혹은 플랜지에 연결되거나 튜브 지지플레이트(45)를 관통해 뻗은 지지 로드(28)에 연결되는 단부; 및(e) an end portion of the
(f) 튜브 지지플레이트(45) 사이에 있도록, 튜브 지지플레이트(45)의 상부면과 하부면에 고정된 단부;를 하나 이상의 튜브 지지플레이트(45) 높이에서 구성부재들 중 하나 혹은 이들의 조합으로 이루어질 수 있다.(f) an end fixed to the upper and lower surfaces of the
셀/슈라우드/튜브 지지플레이트 조립체가 가열될 경우, 튜브 지지플레이 트(45)의 재료에 비해서 셀(11) 및 슈라우드(26,33) 재료의 열팽창 계수가 높을수록 튜브 지지플레이트(45)에 비해서 슈라우드(26,33)의 팽창을 야기할 것이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 고온 상태에서, 연결바아(112)는 슈라우드(26,33) 내에 최초 중심위치(138)에 비해서 튜브 지지플레이트(45)의 측면변위 혹은 오프셋(136)을 야기할 것이다. 연결바아(112)에 인장력은 튜브 지지플레이트(45)의 반대쪽 상에 튜브 지지플레이트 정렬블록(104)과 튜브(27) 혹은 2개의 튜브(27)와 접촉으로 작용될 것이다. 양 경우에, 튜브 접촉력이 성취되어 증가된 튜브 지지효율의 바람직한 결과를 제공한다.When the cell / shroud / tube support plate assembly is heated, the higher the coefficient of thermal expansion of the
고온상태에 튜브 대 지지부 접촉력의 제어는 연결바아(112)의 최초 냉각상태에 인장 혹은 유효 길이를 제어하여 성취된다. 인장 혹은 길이는 연결바아(112)의 제한 너트(115)에 접근을 제공하는 핸드 홀(132)을 통해 조정할 수 있다. 냉각 정지 상태에서, 핸드 홀 커버(132)는 연결바아(112)에 접근을 허용하기 위해 제거될 수 있으며, 제한 너트(115)는 바람직한 길이 혹은 인장을 달성하기 위해서 제한 너트(115)를 회전하여 조정될 수 있다.The control of the tube-to-support contact force at high temperature is achieved by controlling the tension or effective length at the initial cooling state of the
도 4에 도시된 바와 같이 튜브 지지플레이트의 높이차(예컨대, 45C, 45D, 45E)에서 연속적으로 놓여 있는 튜브 지지플레이트를 위한 인장방향을 변동하여, 바람직한 튜브 지지플레이트 오정렬 및 튜브 지지플레이트 구멍 내에 튜브(27)의 부하가 성취될 수 있다. 모든 튜브 지지플레이트 높이를 측면방향으로 오정렬할 필요는 없다. 예컨대, 동일한 방향으로 모든 나머지 플레이트의 이동을 허용할 수 있는 한편, 오정렬을 성취하기 위해 나머지 튜브 지지플레이트(45)를 중립위치에 놓 는다. 또한, 튜브 지지플레이트 높이마다 하나 이상의 튜브 지지플레이트 변위시스템(100)을 갖출 수 있다. As shown in Fig. 4, the tension direction for the tube support plates lying continuously at the height difference of the tube support plates (e.g., 45C, 45D, 45E) is varied, so that the tubes in the preferred tube support plate misalignment and tube support plate holes are changed. The load of 27 can be achieved. Not all tube support plate heights need to be misaligned laterally. For example, it is possible to allow movement of all remaining plates in the same direction, while placing the remaining
추가로, 튜브(27)와 튜브 지지플레이트(45) 사이에 접촉력은 연결로드(112)의 인장 혹은 길이를 제한하여 제어될 수 있다. 바람직한 열팽창 계수를 갖는 튜브 지지플레이트(45)용 재료를 선택하여 제어될 수 있는데, 인장은 고온상태에서 튜브 지지플레이트(45)와 튜브 지지플레이트 정렬블록(104) 사이의 최대 방사상의 틈새 혹은 선택가능하기로, 연결바아(112)의 유효 길이를 조정하여서 제한된다.In addition, the contact force between the
연결바아(112)는 적당한 압력, 온도 및 스트레스 기준에 맞게 선택된 재료로 케이블 혹은 체인 혹은 관형 구조물, 또는 임의의 바람직한 단면형상을 갖는 바아로 이루어질 수 있다. 본 발명의 장점은 다음과 같다:The
튜브 지지플레이트(45)는 정상적인 제작공정과 적합한 정렬된 형상 내에서 설치된다. 바람직한 오정렬은 열교환기가 가열될 때만 발생한다.The
고온상태에서 오정렬된 튜브 지지플레이트(45)는 교차흐름 혹은 축방향 흐름 여진 메카니즘 때문에 튜브진동을 완화할 수 있다.The misaligned
고온상태에서 튜브와 튜브 지지플레이트의 접촉부하는 연결바아의 유효 길이 혹은 인장, 튜브 지지플레이트 변위 또는 이들의 조합을 제어함으로써 제어된다.The contact load of the tube and tube support plate at high temperature is controlled by controlling the effective length or tension of the connecting bar, the tube support plate displacement or a combination thereof.
튜브(27), 튜브 지지플레이트(45), 슈라우드(26,33), 및 셀(11) 사이에 지진력의 이동용으로 사용될 일반 부하경로는 이전과 똑같다.The normal load path to be used for the movement of seismic forces between the
튜브 지지플레이트 변위시스템(110)은 3개의 부품, 연결바아(112)와 제한 플레이트 혹은 디스크(113) 및 제한 너트(115) 만을 구비하는데, 이들은 나사산으로 맞물려지고 증기발생기 셀(11) 내부에 위치되어, 결함 부품의 잠재력을 최소화한다.The tube support plate displacement system 110 has only three parts, the connecting
연결바아(112)의 인장 조정 또는 길이 조정을 위한 하드웨어는 쉽게 접근가능하다.Hardware for tension adjustment or length adjustment of the
연결바아의 연결단부(124)는 슈라우드 개구부(130) 내에 위치되고, 나사산 단부(126)는 핸드 홀(132) 내에 위치된다. 연결바아(112)는 제한 구성부재(113,115)와 나사산으로 맞물려져서, 각 부품들이 결함 부재로 되는 것을 방지한다.The connecting
연결바아의 인장은 비교적 유연한 슈라우드(26,33)에 대한 작용에 대향하여 견고한 장착지점인 셀(11)에 대해서 작용한다.The tensioning of the connecting bar acts against the
내부 변경이 거의 필요하지 않기 때문에, 본 설계는 현재의 설계를 개장할 수 있다. 반대로, 튜브 지지플레이트 변위시스템(150)은 쉽게 제거될 수 있어, 지지조립체를 원래 상태로 복귀시킬 수 있다. Since little internal change is needed, this design can retrofit the current design. In contrast, the tube support plate displacement system 150 can be easily removed to return the support assembly to its original state.
튜브 지지플레이트 정렬블록(104)은 열교환기의 가열 도중에 튜브 지지플레이트 변위를 용이하게 하도록 최초 틈새를 설치할 수 있다.The tube support
본 발명의 특정 실시예와 설명은 도시되고 본 발명의 원리를 적용한 도면을 기술하되, 본 발명은 원리에서 벗어나지 않게 청구범위에 기술되어진 대로 실시될 수 있거나 당해분야의 숙련자들에게 알려진 바와는 달리 실시될 수 있다.While specific embodiments and descriptions of the invention have been shown and described in the drawings, which apply the principles of the invention, the invention may be practiced as described in the claims without departing from the principles or as otherwise known to those skilled in the art. Can be.
도 1은 본 발명의 원리를 실현할 수 있는 관류형 폐열회수보일러(OTSG)의 측단면도이다.1 is a side cross-sectional view of a once-through waste heat recovery boiler (OTSG) that can realize the principles of the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 튜브 지지 변위시스템의 연결 메카니즘 중 한 실시예의 측면도이다.Figure 2 is a side view of one embodiment of the connection mechanism of the tube support displacement system according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 튜브 지지플레이트 변위시스템의 연결 메카니즘을 도시한 부분단면도이다.Figure 3 is a partial cross-sectional view showing the connection mechanism of the tube support plate displacement system according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 다수의 튜브 지지플레이트 변위시스템을 병합한 튜브 지지플레이트 조립체의 단면도이다.4 is a cross-sectional view of a tube support plate assembly incorporating a plurality of tube support plate displacement systems in accordance with the present invention.
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