KR20110047526A - 열교환기 초음파 세정장치 및 세정방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동로봇에 탑재된 초음파소자에 의하여 열교환기를 세정하는 장치 및 세정방법에 관한 것이다. 개시발명은 열교환기의 표면을 둘러싸는 레일 및 상기 레일 상에서 이동가능하게 설치되고, 초음파 소자를 탑재한 홀더를 구비한 이동로봇을 포함하고, 열교환기의 내부에 초음파을 발사하여 상기 열교환기의 내부를 세정하는 초음파소자를 포함한다.

따라서, 효율적인 초음파소자의 배치에 의하여 초음파 세정효율이 증가하고, 묽은 세정제를 사용할 수 있어 폐액처리비용을 감소시킬 수 있다.

Description

열교환기 초음파 세정장치 및 세정방법{Ultrasonic Cleaning Equipment and Method for Heat Exchanger}

본 발명은 열교환기 내의 전열관이나 튜브에 침적된 슬러지 등 이물질을 제거하는 열교환기 초음파 세정장치 및 세정방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 초음파소자들을 열교환기 표면에 배치하여 이물질을 제거하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적인 열교환기의 경우, 열교환 튜브 내외표면에는 여러 가지 입자들이 덩어리져 스케일 또는 슬러지를 형성하여 열교환 효율을 떨어뜨리는데, 이는 에너지의 낭비로 이어지고 열교환기의 부식을 초래하여 수명주기를 단축하는 악영향을 끼친다. 특히 원자력발전소의 경우, 증기발생기라는 특수한 환경의 열교환기에 원자력발전소 구성기기로부터 떨어져 나온 금속성입자들이 모여 슬러지를 형성하는데, 이러한 슬러지로 인한 열전달율의 저하는 증기발생기의 수위 불안정을 초래하여 원자력발전소의 출력 감발로 이어지고 또한, 방사선 유체와 비방사선 유체의 경 계가 되는 증기발생기의 부식을 초래하여 증기발생기 수명주기를 단축시켜 막대한 예산 손실을 초래한다.

그러므로 일반적으로 사이즈가 큰 열교환기의 경우, 주기적으로 열교환기 내부에 침적된 슬러지나 스케일을 제거하는데, 크게 두 가지 방법으로 세정을 하고 있다. 그 방법으로 고압수를 분사하여 침적된 슬러지 및 이물질을 떼어내거나 고농도의 화학세정제를 이용하여 세정한다. 이 중에 고압수 분사방식의 슬러지 제거방법은 원자력발전소의 열교환기인 증기발생기 내부 중 관판(관 지지판) 상단에 침적된 슬러지를 제거하는 장치로 증기발생기 수작업구를 통하여 레일과 레일가이드를 설치한 후 랜싱로봇이 이동하며 수많은 전열관(tube)들이 고밀도로 배열된 전열관들 사이로 고압수를 분사하여 세정하는 것으로 전열관들에 의해 고압으로 분사된 물줄기의 직진성이 방해되어 고압수가 전열관들 사이를 멀리 이동할 수 없어 분사위치에서 멀어질수록 그 효율이 떨어지고 전열관이나 관지지대로부터 제거되어 나온 슬러지가 다시 한곳에 모이는 현상이 발생한다.

또한 고농도의 화학세정제를 이용한 세정은 고농도 화학제를 이용하기 때문에 열교환기의 내부를 깨끗이 세정할 수는 있지만 세정제의 비용이 많이 들고 세정 후 발생하는 폐액의 농도 또한 높아 폐액처리의 비용도 높다. 게다가 원자력발전소 열교환기인 증기발생기의 경우, 고농도의 화학세정제는 열교환기의 재료건전성에도 영향을 주기 때문에 자주 화학세정을 하지 않는다. 최근에는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 저농도의 화학조절제를 이용하여 화학세정을 수행하는데, 고농도 화학세정만큼 한번 세정에 만족할만한 결과를 얻지 못한다.

초음파를 이용한 세정은 일반산업계에 널리 사용되고 있는데, 흔히 볼 수 있는 것으로 안경점에서 안경을 세척할 때 초음파를 이용하는 것을 볼 수 있다. 이는 초음파에 의한 공동현상(cavitation)에 의한 것으로 초음파로 진동하는 소자에 의하여 정압(positive pressure)구간과 부압(negative pressure)구간을 거치게 되면 압력강하에 의한 기화현상을 통하여 공동(cavity)이라는 작은 기포가 생성되고 정압구간과 부압구간을 반복적으로 거치게 되면 생성된 기포가 자라게 되며, 일정 반경 이상이 되면 기포 안쪽으로 폭발(implosion)하며 소멸하게 되는데, 이때 발생하는 충격파에 의하여 세정 대상물에서 슬러지나 이물질을 떼어내고 떨어져 나온 이물질을 잘게 부수며 세정을 수행하게 된다.

이러한 현상을 큰 구조물의 열교환기인 원자력발전소의 증기발생기에 적용한 경우가 있는데, 증기발생기의 전열관을 지지하고 있는 관판에 원형 금속봉을 용접하여 이를 통해 초음파를 전파시켜 관판 상단에 채워진 유체 내에서 공동현상을 유도하여 증기발생기 내부를 세정하는 것이다. 그런데 이 장치는 원형 금속봉을 증기발생기 관판에 용접을 하기 때문에 초음파 소자의 이동이 불가능하고 이로 인해 초음파 전파 시작점을 변경하며 다변화하기 힘들다는 단점이 있다. 또한 원자력발전소 증기발생기의 경우, 증기발생기 관판에 용접을 하여 원형 금속봉을 설치한다면 이는 증기발생기의 설계변경이 선행적으로 검토되어야 하는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 이동가능한 이동로봇에 탑재된 초음파소자에 의하여 열교환기를 세정하는 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 열교환기의 표면을 둘러싸는 레일 및 레일 상에서 이동가능하게 설치되고, 초음파 소자를 탑재한 홀더를 구비한 이동로봇을 포함한다.

초음파 소자는 열교환기의 내부에 초음파을 발사하여 상기 열교환기의 내부를 세정하는 기술을 포함한다. 상기 레일은 열교환기 표면을 둘러싸는 띠, 띠와 볼트 체결되는 기어톱니를 포함하고, 상기 기어톱니는 체결공을 가지고 상기 체결공을 통하여 삽입된 띠에 의하여 기어톱니들이 연결되고 체결수단에 의하여 고정되며, 상기 이동로봇은 이동로봇을 레일과 결합시키는 브래킷, 이동로봇의 운용에 필요한 케이블을 포함하는 통합 케이블 라인 및 이동로봇을 상기 열교환기에 결합시키기 위한 홀더를 포함한다.

이와 같은 본 발명에 따른 열교환기를 세정하는 이동로봇에 탑재된 초음파소 자에 의하면, 원형 금속봉의 용접으로 인한 초음파 전파 시작점이 고정되어 세정이 잘 되지 않는 구간을 제거하기 위하여 다수의 초음파 소자를 효율적으로 배치하여 초음파에 의한 중첩과 감쇠에 의하여 발생하는 특정 문양을 변화하여 세정의 효율을 높일 수 있다. 또한, 초음파 소자의 효율적인 배치로 인한 초음파 세정효율이 증가하여 좀 더 묽은 농도의 초음파 세정제를 사용할 수 있어 초음파 세정 후 발생되는 폐액의 농도를 낮추어 폐액처리 비용을 낮추고 특히, 방사성을 띤 원자력발전소 증기발생기의 세정폐액의 경우 폐액처리 후 남은 찌꺼기인 중저준위 방사성폐기물의 용량을 감소시킬 수 있다.

이하 동일한 부재번호는 동일한 구성요소를 참조로 하는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적 의미로 한정되어 해석되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사항에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 원자력발전소의 증기발생기를 대상으로 열교환기 초음파 세정장치를 균일 배치하여 세정하는 모습을 보여주는 사시도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 초음파 세정장치는 레일(200), 초음파 발생수단을 탑재한 이동로봇(300)을 포함한다.

상기 증기발생기(100)는 증기발생기 쉘(101)에 의하여 전열관(도시되지 않 음), 다수의 전열관을 고정시키는 관판(102)을 포함하고 있다. 열교환기 초음파 세정장치는 이러한 증기발생기(100)의 표면에 장착되어 증기발생기(100) 내부의 전열관 등에 존재하는 이물질을 제거하게 된다.

상기 레일(200)은 증기발생기(100)의 표면을 둘러싸서 고정되어 있으며, 2열을 한 쌍으로 한 레일(200)마다 이동로봇(300)이 다수 개 달려 있으며, 필요에 따라 여러 개의 레일 쌍이 설치되어 열교환기(100)를 세정하는데 이용될 수 있다.

상기 이동로봇(300)은 초음파 발생수단을 탑재하여 증기발생기의 표면에 부착된 상기 레일(200) 상에서 이동하며 증기발생기(100)를 세정할 수 있다.

도 2는 도 1의 레일을 보여주는 사시도이다. 도 2를 참조하여 설명하면, 상기 레일은 금속 띠(220) 및 기어톱니(210)로 이루어진다. 상기 레일(200)은 이동로봇의 이동로를 제공하기 위하여 증기발생기 표면을 둘러쌀 수 있도록 유연한 성질을 가지며, 외부의 환경에 대응하기 위하여 금속 재질로 만들어질 수 있다. 상기 기어톱니(210)는 나사구멍(240)이 있고, 상기 금속 띠(220)는 체결공(230)을 통하여 삽입되어 기어톱니(210)들을 연결한다. 금속 띠(220)에 의하여 연결된 기어톱니(210)들은 상기 기어톱니(210)의 나사구멍(240)을 볼트 등 체결수단을 이용하여 금속 띠(220)와 체결함으로써 상기 레일(200)이 형성된다. 본 발명의 일실시예로서 체결공(230)은 사각형의 형태를 띠는 것이 바람직하다.

본 발명의 바람직한 일실시예로서 상기 금속 띠(220)에 조임수단을 부가하여 상기 기어톱니(210)를 상기 금속 띠(220)에 단단히 고정할 수 있으며, 상기 레 일(200)이 유연하게 휠 수 있어 증기발생기 표면을 둘러싸고 상기 금속 띠(220)를 강하게 조여 상기 레일(200)이 움직이지 않도록 2줄을 한 세트로 설치할 수 있고 필요에 따라서는 수 세트를 설치할 수 있다.

도 3은 도 1의 이동로봇을 보여주는 사시도이다. 도 3을 참조하면, 이동로봇은 브래킷(310), 통합 케이블 라인(320) 및 홀더(330)를 포함한다.

상기 브래킷(310)은 이동로봇(300)이 회전하지 않도록 안정화시켜주고 이동로봇(300)이 레일 상을 자유롭게 이동할 수 있는 다리의 역할을 한다. 본 발명의 바람직한 실시예로서 레일과의 결합부가 ㄷ-자 형태인 말단을 좌우에 가진 대칭형으로 구성할 수 있다.

상기 통합 케이블 라인(320)은 이동로봇(300)의 운용에 필요한 각종 케이블 및 공급라인을 통합하여 이동로봇(300)의 진로를 방해하는 것을 사전에 방지할 수 있다.

상기 홀더(330)는 증기발생기에 이동로봇(300)을 접합시키기 위하여 전자석을 이용할 수 있고, 초음파 발생수단을 포함한다. 초음파 발생수단으로 단일모듈로 만들어진 초음파소자(340)를 사용할 수 있다. 본 발명의 일실시예로서 초음파소자(340)는 작동을 위한 전원이 필요할 뿐만 아니라, 상당량의 열이 발생하기 때문에 냉각수단을 구비하는 것이 바람직하다.

도 4a는 도 3의 브래킷을 구체적으로 도시한 사시도이다. 도 4a를 참조하 면, 상기 브래킷(310)은 서보모터(311), 스프로켓(312), 구름베어링(313) 및 볼베어링(314)을 포함한다.

상기 서보모터(311)는 이동로봇을 레일 상을 움직이게 하는 동력을 제공하는 구동부이다. 본 발명의 바람직한 일실시예로서 서보모터(311)는 엔코더(315)를 내장할 수 있고, 이동로봇의 위치를 조작부로 알려주면 조작부에서 이동로봇을 원격으로 조정하여 자동으로 원하는 위치에 배치할 수 있다. 따라서, 방사선 구역 등 작업자의 작업시간이 제한되거나 불가능한 곳에서도 세정작업을 할 수 있는 특징이 있다.

상기 스프로켓(312)은 상기 서보모터(311)의 동력을 레일 기어톱니에 전달하여 이동로봇을 움직이게 하는 에너지 전달 장치이다.

상기 구름베어링(313)은 레일과의 마찰력을 최소화하며, 이동로봇이 레일에서 이탈되는 것을 방지하는 역할을 수행한다.

상기 볼베어링(314)은 이동로봇과 증기발생기 표면의 마찰력을 최소화하며, 증기발생기의 둥근 표면에 잘 맞닿을 수 있도록 균형을 잡는 역할을 한다.

도 4b는 도 3의 브래킷의 말단 부분에 있는 구름베어링(313)이 레일(200)과 결착되어 있는 모습을 보여준다. 브래킷(310) 말단의 ㄷ-자형 양끝에 있는 구름베어링(313)이 레일(200)과 접하고 있고, 구름베어링(313)을 기어톱니의 홈(도 2의 250)에 걸치게 하여 레일에서 이탈하는 것을 방지할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일실시예로서 이동로봇의 운용에 필요한 통합케이블 라인을 보여주는 사시도이다. 도 5를 참조하면, 상기 통합 케이블 라인(320)은 초음파소자의 전원 및 신호공급라인(510), 서보모터를 구동하기 위한 서보모터 케이블(520), 초음파소자의 냉각수 라인(530), 전자석 홀더의 코일(도시되지 않음), 압축공기 공급 라인(540), 밀착액체 공급 라인(도시되지 않음)을 포함한다.

상기 냉각수 라인(530)은 큰 구조물의 증기발생기의 경우, 많은 초음파 에너지를 필요로 하기 때문에 고출력의 초음파소자를 사용하는데, 이 고출력의 초음파소자는 대부분 높은 열을 발생하므로 초음파소자를 휘감아 흐르며 냉각시키는 역할을 수행한다.

도 6a는 초음파소자를 포함하여 증기발생기에 접합하는 부분인 홀더를 보여주는 사시도이다. 도 6a를 참조하면, 상기 홀더(330)는 초음파소자(340), 압축공기 공급 라인(640), 밀착 액체 공급 라인(550)을 포함한다. 상기 홀더(330)는 초음파소자(340)를 포함하여 이동로봇을 증기발생기에 결합시키는 장치로서, 증기발생기와의 결합을 위하여 코일(610)을 포함하는 전자석을 이용할 수 있다. 초음파소자(340)를 홀더(330)에 볼트 체결하는 경우 비교적 부피가 크고 무거운 초음파소자(340)를 증기발생기에 강하게 밀착시키는 것이 좋으므로 전자석 홀더(330)는 비교적 굵은 코일(610)을 감아 강한 자력을 가지도록 구성할 수 있다.

상기 압축공기 공급 라인(540)은 전자석 홀더(330)의 일부분을 관통하여 초음파소자(340) 말단 부분까지 걸쳐 있어 증기발생기 표면에 존재할 수 있는 이물질 을 압축공기로 제거한다.

상기 밀착액체 공급 라인(550)은 전자석 홀더(330)의 일부분을 관통하여 초음파소자(340) 말단 부분까지 뻗어 있고 상기 압축공기 공급 라인(540)을 통하여 발사된 압축공기에 의하여 깨끗하게 된 증기발생기 표면에 초음파가 잘 전파될 수 있도록 특수한 성분으로 구성된 밀착액체를 공급하는 역할을 수행한다.

도 6b는 상기 홀더를 위에서 내려다본 평면도이다. 도 6b를 참조하면, 홀더(330)와 증기발생기의 접촉부위는 홀더(330)와 증기발생기와의 밀착도를 높이기 위하여 증기발생기의 반경에 맞추어 오목하게 가공되어 있다. 또한, 초음파소자(340)의 말단이 전자석 홀더(330)의 접촉부위보다 돌출하게 음의 공차를 이용하여 설계하여 초음파소자(340)가 증기발생기에 매우 강하게 접촉하도록 할 수 있다.

도 7는 본 발명의 일실시예인 이동로봇 케이스를 보여주는 사시도이다. 도 4를 참조하면, 상기 이동로봇 케이스는 초음파소자, 초음파소자의 전원 및 신호공급라인, 초음파소자의 냉각수 라인, 전자석 홀더의 코일, 압축공기 공급 라인, 밀착액체 공급 라인 등 각종 케이블 및 공급라인 등을 보호하는 역할을 수행한다.

도 8a는 본 발명의 일실시예에 따른 증기발생기의 구조를 보여주는 사시도이다. 도 8a를 참조하면, 증기발생기(100)는 증기발생기 쉘(101), 전열관(103), 관판(102), 고정봉(105) 및 수작업구(104)를 포함한다.

도 8b는 본 발명의 일실시예인 증기발생기 초음파 세정장치를 이용한 증기발생기 세정방법을 나타내는 순서도이다. 도 8를 참조하면, 초음파 세정장치를 이용한 증기발생기 세정방법은 상기 증기발생기 외피에 레일을 설치하는 제1단계, 상기 레일 상에 초음파 소자를 탑재한 이동로봇을 배치하는 제2단계, 및 상기 초음파 소자에 의하여 초음파를 발생시켜 상기 증기발생기 내부를 세정하는 제3단계를 포함한다.

증기발생기 하부인 관판(102) 상단에는 덩어리진 경성 슬러지가 침적되므로 이 슬러지를 제거하기 위하여 관판(102)에 직접 초음파를 전달하여 관판(102) 상단의 슬러지를 제거하도록 적용할 수 있고, 전열관(103) 표면에 침적되는 슬러지의 경우도 증기발생기 중 관판(102)부분이 아닌 전열관(103)들을 둘러싸도록 초음파 세정장비를 설치하여 세정할 수 있다.

상기 제1단계(s10)에서 기어톱니와 금속성 띠를 볼트 체결하여 레일을 조립하고, 조립된 레일을 증기발생기의 둘레를 둘러싸고 강하게 조여 흘러내리지 않게 설치한다.

상기 제2단계(s20)에서는 설치된 레일 상에 이동로봇을 탑재하게 되는데, 기어톱니의 홈에 구름베어링을 끼워 이동로봇이 레일에서 이탈되지 않도록 탑재하고 기어톱니와 스프로켓의 기어를 맞추어 서보모터의 동력을 전달받도록 설치한다. 이와 같이 소음파 소자를 탑재한 이동로봇을 증기발생기의 크기에 따라 적정한 수를 설치할 수 있다. 한국표준형 원전의 증기발생기의 경우, 전열관(103) 표면에 침적된 슬러지의 양이 가장 많은 6단 전열관 지지층에는 필수적으로 증기발생기 상 부로 초음파 세정장비를 수 열 정도 설치하는 것이 바람직하다.

초음파 세정장비의 배치에 있어, 증기발생기 쉘(101)에 설치된 초음파 세정장비 열과 증기발생기 관판(102)에 설치된 초음파 세정장비 열로 구분할 수 있다. 증기발생기 쉘(101)에 설치된 초음파 세정장비는 증기발생기 전열관(103) 표면에 침적된 비교적 부드러운 연성 슬러지를 제거하는 것을 목적으로 하고, 증기발생기 관판(102)에 설치된 초음파 세정장비는 주로 관판(102) 상단에 침적된 비교적 딱딱한 경성 슬러지를 제거하는 것을 주목적으로 하고 전열관(103)이 관판(102)에 억지끼움되어 있으므로 관판(102)에 전파한 초음파 에너지가 전열관(103)까지 전달되어 부수적으로 전열관(103) 표면의 연성 슬러지도 제거할 수 있다.

상기 제1단계에서 레일을 설치하기에 앞서 증기발생기 내부에 세정보조제를 투입하여 세정효과를 극대화할 수 있다. 원자력발전소 및 일반산업용 증기발생기 초음파 세정장비가 레일을 통하여 설치되면, 증기발생기 하부의 관판(102) 상단만을 세정할 경우, 증기발생기의 수작업구(104) 또는 블로우 다운 라인(blow down line)을 통하여 세정보조제를 투입하고 수작업구(104) 및 블로우 다운 라인을 밀봉한다. 증기발생기 전장을 세정하는 경우, 시간이 좀 더 걸리지만 블로우 다운 라인만을 이용하여 세정보조제를 투입한다.

세정보조제의 투입이 끝나면, 사전에 와전류탐상검사(ECT, Eddy current test)를 통하여 대충의 슬러지 침적 프로파일을 참고하여 특히 침적율이 높은 부분에 이동로봇을 이용하여 초음파소자들을 집중 배치하는 제2단계(s20)를 거친다.

일반적으로 증기발생기 하부인 관판(102) 상단은 중간의 고정봉(stay cylinder)(105)을 중심으로 인간의 콩팥 모양을 한 영역(kidney bean zone)에 집중적으로 침적되고 있고 증기발생기 상부의 경우, 증기발생기를 분할판을 중심으로 양쪽으로 분할할 때 상대적으로 뜨거운 냉각수가 존재하는 핫 레그(Hot leg) 반구부분의 5단에서 7단 관판(102) 영역에 존재하는 전열관(103)의 표면에 연성 슬러지가 많이 분포하고 있다. 그러므로 핫레그 반구부분의 6단 관판(102) 영역에 레일을 설치하고 이동로봇을 이용하여 초음파 소자들을 집중 배치한다. 또한, 세정보조제의 수위를 초음파소자들의 배열에 맞추어 주면 초음파에 의한 공동현상을 극대화할 수 있다.

이동로봇에 의한 초음파소자들의 배치가 끝나면 압축공기 공급라인을 통하여 증기발생기 쉘(101) 또는 관판(102) 표면에 존재하는 이물질을 불어 날리고 밀착액체 공급 라인을 이용하여 특정액체를 접촉부위에 골고루 도포한 후 전자석 홀더를 이용하여 음의 공차로 조금 돌출되게 탑재된 초음파소자들을 증기발생기 쉘(101)과 관판(102)에 매우 강하게 접촉시킨다.

슬러지 침적량에 따라 수 시간에서 수십 시간 동안 초음파 에너지를 증기발생기에 전달하여 증기발생기 내부에 투입된 액상 세정보조제 중에 공동현상을 유발하고 세정보조제의 화학작용을 극대화시켜 증기발생기 상부와 관판(102) 상단의 슬러지를 동시에 제거한다. 이렇게 제거된 슬러지는 흡입라인(suction line)을 통하여 필터를 거쳐 입자성 슬러지와 덩어리진 슬러지를 제거하고 세정보조제는 다시 증기발생기로 보내어져 다시 초음파 세정에 이용되어 질 수 있다. 증기발생기의 슬러지 침적 사정에 따라 몇 차례 반복할 수도 있다. 특히, 모델 F형 증기발생기 의 경우, 전열관(103)을 잡고 있는 관판(102)에 쿼터포일(quarter foil)이라는 유로가 형성된 틈새가 존재하는데, 슬러지가 이 부분에 침적되어 유로를 막으면 증기발생기 수위불안으로 이어져 원자력발전소 출력을 감소시키는 심각한 상황이 되기도 하는데, 유로막힘 현상이 심각한 경우, 수차례 반복하여 유로막힘 현상을 제거하도록 유도할 수 있다.

이상, 원자력발전소의 열교환기의 일종인 증기발생기를 대상으로 상세하게 설명하였지만, 일반적으로 가로로 설치되는 일반산업용 열교환기에도 상기와 같이 적용할 수 있다. 또한, 이동로봇을 탑재하여 증기발생기 표면을 이송시키는 수단으로서 레일 및 스프로켓을 이용하였으나, 이에 한정되지 않고 이동로봇 이송수단으로서 영구자석으로 된 롤러를 이용할 수도 있다.

이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정하지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형실시가 가능하다. 또한, 첨부한 도면으로부터 용이하게 유추할 수 있는 사항은 상세한 설명에 기재되어 있지 않더라도 본 발명의 내용에 포함되는 것으로 보아야 할 것이며, 다양한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 아니 될 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 원자력발전소의 증기발생기를 대상으로 열교환기 초음파 세정장치를 균일 배치하여 세정하는 모습을 보여주는 사시도,

도 2는 본 발명의 일실시예로서 이동로봇의 이동로를 제공하기 위한 레일을 보여주는 사시도,

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 이동로봇에서 커버를 제거한 모습을 보여주는 사시도,

도 4A는 본 발명의 일실시예로서 브래킷을 구체적으로 도시한 사시도,

도 4B는 본 발명의 일실시예로서 브래킷의 말단 부분에 있는 구름베어링이 레일과 결착되어 있는 모습을 보여주는 사시도,

도 5는 본 발명의 일실시예로서 이동로봇의 운용에 필요한 통합케이블 라인을 보여주는 사시도,

도 6A는 본 발명의 일실시예로서 초음파소자를 포함하여 열교환기에 접합하는 부분인 홀더를 보여주는 사시도,

도 6B는 상기 홀더를 위에서 내려다본 평면도,

도 7는 본 발명의 일실시예인 이동로봇 케이스를 보여주는 사시도, 및

도 8는 본 발명의 일실시예인 열교환기 초음파 세정장치를 이용한 열교환기 세정방법을 나타내는 순서도이다.

Claims (13)

1. 열교환기의 표면을 둘러싸는 레일; 및

   상기 레일 상에서 이동가능하게 설치되고, 초음파 소자를 탑재한 이동로봇;을 포함하고,

   상기 초음파 소자는 상기 열교환기의 내부에 초음파을 발사하여 상기 열교환기의 내부를 세정하는 열교환기 초음파 세정장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 레일은

   상기 열교환기 표면을 둘러싸는 띠;

   상기 띠와 볼트 체결되는 다수의 기어톱니;를 포함하고,

   상기 다수의 기어톱니는 체결공을 가지고 있고 상기 체결공을 통하여 상기 띠가 삽입되어 상기 다수의 기어톱니들이 결합하며, 상기 띠와 체결수단에 의하여 더욱 고정되는 것을 특징으로 하는 열교환기 초음파 세정장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 이동로봇은

   상기 이동로봇을 상기 레일과 결합시키는 브래킷;

   상기 이동로봇의 운용에 필요한 케이블을 포함하는 통합 케이블 라인; 및

   상기 이동로봇을 상기 열교환기에 결합시키기 위한 홀더;를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기 초음파 세정장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 브래킷은

   서보모터;

   상기 레일의 상기 기어톱니와 결합하고 상기 서보모터의 동력에 의하여 구동되어 상기 이동로봇을 상기 레일 상에서 이동시킬 수 있는 스프로켓;

   상기 브래킷의 상기 레일과의 부착부인 ㄷ-자형 말단의 양끝에 삽입되고, 상기 레일의 상기 기어톱니와 상기 띠 사이의 골에 회전가능하게 결합하여 상기 이동로봇을 상기 레일 상에 부착하는 구름베어링; 및

   상기 브래킷의 ㄷ-자형 말단이 상기 열교환기와 접하는 면에 포함되어 표면마찰력을 줄이기 위한 볼베어링;을 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기 초음파 세정장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 서보모터는

   상기 이동로봇의 위치를 알아내는 엔코더를 포함하고,

   상기 엔코더에 의한 상기 이동로봇의 위치 정보를 이용하여 상기 이동로봇을 원하는 위치로 이동시키는 조작부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기 초 음파 세정장치.
6. 제3항에 있어서, 상기 홀더는

   상기 초음파 소자와 상기 열교환기의 접촉면에 압축공기를 분사하기 위한 압축공기 공급 라인; 및

   상기 초음파 소자와 상기 열교환기의 접촉면에 밀착액체를 분사하기 위한 밀착액체 공급 라인;을 포함하고,

   상기 통합 케이블 라인은 상기 압축공기 공급 라인 및 상기 밀착액체 공급 라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기 초음파 세정장치.
7. 제4항에 있어서, 상기 홀더는 상기 열교환기와의 접촉부가 상기 열교환기의 반경에 맞추어 오목하고, 상기 초음파 소자의 말단이 상기 열교환기에 접촉하는 상기 홀더의 접촉면보다 돌출하게 구성되는 것을 특징으로 하는 열교환기 초음파 세정장치.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 열교환기 초음파 세정장치를 이용한 열교환기 세정방법으로서,

   상기 열교환기 외피에 레일을 설치하는 제1단계;

   상기 레일 상에 초음파 소자를 탑재한 이동로봇을 배치하는 제2단계; 및

   상기 초음파 소자에 의하여 초음파를 발생시켜 상기 열교환기 내부를 세정하는 제3단계;를 포함하는 열교환기 세정방법.
9. 제8항에 있어서, 상기 제1단계는

   상기 레일을 설치하기에 앞서 상기 열교환기 내부에 세정보조제를 투입하는 것을 특징으로 하는 열교환기 세정방법.
10. 제8항에 있어서, 상기 제2단계는

    상기 이동로봇을 균일하게 배치하거나 특정 영역에 집중 배치하는 것을 특징으로 하는 열교환기 세정방법.
11. 제8항에 있어서, 상기 제2단계는

    상기 이동로봇을 상기 열교환기의 관판에 인접한 영역에 배치하는 것을 특징으로 하는 열교환기 세정방법.
12. 제9항에 있어서, 상기 제3단계는 수 시간에서 수십 시간 동안 초음파 에너지를 상기 열교환기에 전달하여 열교환기 내부에 투입된 상기 세정보조제 중에 공동현상을 유발하고 상기 세정보조제의 화학작용을 극대화시켜 상기 열교환기 상부와 관판 상단의 슬러지를 동시에 제거하는 것을 특징으로 하는 열교환기 세정방법.
13. 제12항에 있어서, 상기 제거된 슬러지에서 입자성 슬러지와 덩어리진 슬러지를 제거하고 상기 세정보조제는 다시 상기 열교환기로 보내어 다시 초음파 세정에 이용하는 것을 특징으로 하는 열교환기 세정방법.

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