KR20160072464A - 안전밸브 성능시험 장치 - Google Patents

Abstract

본 실시예에 따른 안전밸브 성능시험 장치는 시험유체를 공급 및 차단하는 솔레노이드 밸브; 상기 솔레노이드 밸브를 통해 공급된 시험유체를 특정 압력까지 가압하는 시험유체 가압장치; 상기 솔레노이드 밸브와 연결되어 소정의 프로그램 제어신호를 이용하여, 상기 솔레노이드 밸브의 개폐를 제어하는 제어모듈; 및 상기 제어모듈을 통해 공급되는 시험유체와 연결되는 안전밸브를 거치하는 안전밸브 거치대;를 포함하며, 상기 제어모듈은 시험원이 원하는 시험압력을 입력하면, 상기 솔레노이드 밸브를 개방하여 입력된 압력으로 상기 시험유체 가압장치가 가압하도록 하고, 상기 시험유체 가압장치에 의해 가압이 완료되면, 상기 솔레노이드 밸브를 차단하여 가압상태를 유지시킬 수 있다.

Description

안전밸브 성능시험 장치{Performance test apparatus for safety valve}

본 발명은 안전밸브 성능시험 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 원자력 발전소 및 일반 산업체의 계통 배관에 설치되는 안전밸브의 성능 건전성을 확인 시험할 수 있는 성능시험 장치에 관한 것이다.

안전밸브는 원자력 발전소 및 일반 산업체의 계통 배관에 설치된다. 안전밸브는 계통 운전 중 계통 정상 운전압력을 상회하는 초과압력이 발생할 경우, 계통이나 기기의 정상적인 기능 보호와 특정 중요 계통에 사용되는 고가의 내부유체를 안전하게 회수하기 위해 설치된다. 이와 같은 안전밸브는 그 중요성으로 인해 주기적으로 안전밸브 성능 건전성을 확인해야 한다.

원자력 발전소나 일반 산업체에서는 스프링형 안전밸브를 가장 많이 사용하는데, 내부에 설치된 기계적인 스프링 장력에 의해 밀봉이 이루어지다가, 계통 운전 중 예상치 못한 초과압력이 발생하면, 초과된 계통 압력이 안전밸브에 설치된 압축된 스프링의 장력을 해제시켜, 안전하게 계통 내부유체를 배출하여, 계통 내 발생된 초과압력을 감소시킬 수 있다.

안전밸브의 동작으로 계통압력이 정상 운전압력으로 복귀되면, 기계적으로 작동한 스프링력에 의해 배출된 유로는 밀봉되어 정상적인 계통 운전이 이루어질 수 있으며, 중요 안전계통에 설치된 안전밸브 내부 유체의 배출유로는 배출된 계통 유체를 집수탱크 등으로 회수할 수 있도록 설계되어 발전소의 안전성 및 경제성을 제고할 수 있다.

원자력 발전소에 설계 반영된 중요 안전성 확보 계통에는 계통 운전 중 이상 상황 발생에 따른 기기 및 계통을 보호하기 위하여, 반드시 안전밸브가 설치되어 있으며, 이러한 안전밸브는 원자력 발전소의 계획예방정비 기간(핵연료 교체 기간)과, 발전소 정상 출력 운전 중 정기적으로 건전성을 시험 평가하고 있다.

그런데, 이와 같은 건전성 평가 작업시에는 밸브 시험 전 시험 대상 안전밸브의 압력 범위 내에 적용하는 교정 압력계를 공기 구동식 압축펌프에 설치하여 시험절차에서 요구하는 초당 2.0psig(0.14kg/㎠)로 시험 압력을 승압시키는 압력 승압 상태와 시험압력 승압시의 압축펌프의 이상(내, 외부 누설) 유무, 압축펌프의 시험압력 유지 상태 등을 매 시험 시작전에 건전성 확인이 필요하다는 번거로움이 있어 시험시간이 지연된다.

또한, 계통 운전 특성과 안전성 확보를 위해 다양한 형태로 설치된 안전밸브는 각 크기와 설정 압력에 차이가 있어 밸브에 적용하는 가압 시험라인 구성에 별도의 시험준비 시간이 필요하며, 미숙련자는 시험라인 구성에 어려움이 있다.

또한, 안전밸브 시험 조건에 적용하는 가압 시험라인 구성 후 정확한 시험 절차 수행 여부를 확인하기 위하여, 가압 시험라인을 압축펌프에 설치하고, 펌프를 다시 작동시켜 시험압력 승압 시간 및 가압 상태를 유지, 안전밸브 설정압력 허용 최고 압력 이상 또는 압력 가압시의 이상여부를 매 시험 시작전에 확인하므로, 시험시간이 지연된다.

또한, 시험 수행을 위한 모든 준비가 완료되면, 압축펌프와 시험가압 라인을 안전밸브가 설치된 시험용 플랜지에 연결하고, 시험 수행 절차에서 규정하는 안전밸브 설정압력의 90%까지 압축펌프를 이용하여 천천히(초당 2.0psig) 시험압력으로 가압할 때, 별도의 안전장치가 구비되어 있지 않으므로, 부정확한 시험압력 상승과 설비에 기인한 인적 안전사고 발생 가능성이 있다.

또한, 안전밸브 설정압력 확인을 위해 교정 압력계의 압력 지시값을 시험원이 계속 주시하면서 압축펌프를 조작하여 시험 압력 승압 시 교정 압력계의 압력 지시값을 잘못 읽어 부정확한 서험 결과가 빈번하게 발생하며, 그에 따른 안전밸브 설정 압력 재조정을 위해 불필요한 밸브 동작과 시험 수행 시간이 지연될 수도 있다.

또한, 안전밸브 설정압 재조절을 위해 밸브를 동작할 때, 중요 내장 부품의 손상이 유발될 수 있으며, 부정확한 시험에 의한 시험 신뢰도 및 밸브 성능 시험 자료의 객관성이 저하되고, 건전성 확인 시험 실패에 따른 후속 조치 등 발전소의 경제성과 안전성 확보에 많은 추가 작업 상황이 발생할 수 있다.

특히, 숙련 또는 미숙련 시험원의 시험 방법과 가압 시험라인 구성에 별도의 기준이 없기 때문에, 시험원의 개별적 기량에 의해 시험 수행 절차와 시험 중, 또는 시험 후의 자료 객관성에도 큰 편차가 발생할 수 있다.

한국공개특허 제10-2012-0116663호(2012.10.23 공개) 한국공개특허 제10-2010-0069186호(2010.06.24 공개)

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 안전밸브 성능 건전성 확인 시험을 위해 시험원이 직접 가압라인을 구성하고 압축 펌프를 조작하여 시험을 수행하지 않고, 자동으로 압력 제어 및 유지가 가능한 시험장비를 통해 정확하고 객관적인 시험 자료를 취득할 수 있도록 구조가 개선된 안전밸브 성능시험 장치를 제공한다.

본 실시예에 따른 안전밸브 성능시험 장치는 시험유체를 공급 및 차단하는 솔레노이드 밸브; 상기 솔레노이드 밸브를 통해 공급된 시험유체를 특정 압력까지 가압하는 시험유체 가압장치; 상기 솔레노이드 밸브와 연결되어 소정의 프로그램 제어신호를 이용하여, 상기 솔레노이드 밸브의 개폐를 제어하는 제어모듈; 및 상기 제어모듈을 통해 공급되는 시험유체와 연결되는 안전밸브를 거치하는 안전밸브 거치대;를 포함하며, 상기 제어모듈은 시험원이 원하는 시험압력을 입력하면, 상기 솔레노이드 밸브를 개방하여 입력된 압력으로 상기 시험유체 가압장치가 가압하도록 하고, 상기 시험유체 가압장치에 의해 가압이 완료되면, 상기 솔레노이드 밸브를 차단하여 가압상태를 유지시킬 수 있다.

상기 제어모듈은 상기 안전밸브에 실제로 가압된 구간의 압력을 계속 피드백하여, 시험압력 재가압 및 유지 여부를 판단할 수 있다.

상기 제어모듈은 상기 솔레노이드 밸브와 시험유체 가압장치를 제어하는 제어부와 압력제한 스위치를 포함하며, 시험장비 사용을 위해 장비에 전원을 인가하면 상기 제어부와 압력제한 스위치 및 상기 제어모듈의 회로에 구성된 신호 라인의 건전성을 확인하고 비정상일 경우 솔레노이드 밸브를 차단상태로 유지시킬 수 있다.

상기 제어모듈은 시험유체 가압장치의 압력 가압 속도 및 유량의 비정상 동작이 발생시 솔레노이드 밸브를 즉시 차단시킬 수 있다.

상기 제어모듈은 상기 제어부와 압력제한 스위치의 오동작 및 이상 상황 발생 시 솔레노이드 밸브를 즉시 차단할 수 있다.

상기 제어모듈은 안전밸브에 가압된 구간의 압력 상태가 비정상 상황 발생시 솔레노이드 밸브를 즉시 차단시킬 수 있다.

상기 제어모듈은 시험 중 발생할 수 있는 이상 상황 발생 시 비상 제어 프로그램에 따라 솔레노이드 밸브를 차단할 수 있다.

상기 제어모듈을 통해 공급되는 압력부하를 수동으로 차단할 수 있는 기계식 안전장치를 더 포함할 수 있다.

상기 제어모듈은 상기 비상 제어 프로그램 및 솔레노이드 밸브 기능 상실이 감지되었을 경우, 상기 기계식 안전장치를 작동시킬 수 있다.

상기 기계식 안전장치는 상기 제어모듈과 안전밸브 거치대에 설치된 안전밸브 사이의 유로를 개폐할 수 있다.

이상과 같은 본 실시예에 따르면, 시험 대상 안전밸브의 설정압력 및 밀봉부 누설시험 압력을 기존 수동 조작 방식에서 자동으로 압력제어 및 유지가 가능하므로, 시험을 정확하게 객관적으로 수행할 수 있다.

또한, 기존에 적용하던 시험 수행 중 발생하는 인적 실수에 의한 안전밸브 손상을 예방하고, 미숙련자도 규정된 시험 절차를 수행할 수 있어 정확한 건전성 확인 시험이 가능하다.

도 1은 본 실시예에 따른 안전밸브 성능시험 장치의 개략적인 블록도,
도 2는 도 1의 구성 회로도, 그리고,
도 3 및 도 4는 본 실시예에 따른 안전밸브 및 거치대를 도시한 도면이다.

이하, 본 실시예에 따른 안전밸브 성능시험 장치를 도면을 참고하여 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 예시적인 형태를 도시한 것으로, 이는 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위해 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적인 범위가 한정되는 것은 아니다.

또한, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응되는 구성요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 하며, 설명의 편의를 위하여 도시된 각 구성 부재의 크기 및 형상은 과장되거나 축소될 수 있다.

한편, 제 1 또는 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들이 상기 용어들에 의해 한정되지 않으며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별시키는 목적으로만 사용된다.

도 1은 본 실시예에 따른 안전밸브 성능시험 장치의 개략적인 블록도, 도 2는 도 1의 구성 회로도, 그리고, 도 3 및 도 4는 본 실시예에 따른 안전밸브 및 거치대를 도시한 도면이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 안전밸브 성능시험 장치는 솔레노이드 밸브(1), 시험유체 가압장치(2), 제어모듈(10), 기계식 안전장치(3) 및 안전밸브(V)가 거치되는 안전밸브 거치대(100)를 포함한다. 안전밸브 거치대(100)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제어모듈(10)을 통해 공급되는 시험유체와 연결되는 안전밸브(V)를 거치한다.

솔레노이드 밸브(1)는 시험유체를 공급 및 차단할 수 있다. 즉, 솔레노이드 밸브(1)의 일단에는 시험유체가 공급되는 미도시된 유체 공급장치가 연결될 수 있으며, 그 타단은 상기 시험유체 가압장치(2)가 연결될 수 있다. 이때, 상기 솔레노이드 밸브(1)의 개폐동작은 후술할 제어모듈(10)의 제어신호에 연동하여 작동될 수 있다. 또한, 상기 기계식 안전장치(3)의 비상 제어명령에 의해 추가로 개폐명령이 부가되는 것도 가능하다.

시험유체 가압장치(2)는 상기 솔레노이드 밸브(1)와 시험유체 공급라인으로 연결될 수 있으며, 공급받은 시험유체를 상기 제어모듈(10)에서 설정된 압력으로 가압하여, 상기 제어모듈(10)을 통해 안전밸브(V) 측으로 공급할 수 있다. 상기 시험유체 가압장치(2)에서 조정되는 압력의 값은 자체 설정 게이지를 이용할 수도 있고, 상기 제어모듈(10)에서 설정된 값으로 조정될 수도 있다.

제어모듈(10)은 상기 솔레노이드 밸브(1) 및 시험유체 가압장치(2)와 연결되어 소정의 프로그램 제어신호를 이용하여, 상기 솔레노이드 밸브(1)의 개폐를 제어할 수 있다.

본 실시예에 따르면, 상기 제어모듈(10)은 시험원이 원하는 시험압력을 입력하면, 상기 솔레노이드 밸브(1)를 개방하여 입력된 압력으로 상기 시험유체 가압장치(2)가 가압하도록 하고, 상기 시험유체 가압장치(2)에 의해 가압이 완료되면, 상기 솔레노이드 밸브(1)를 차단하여 가압상태를 유지시킬 수 있다.

또한, 제어모듈(10)은 상기 안전밸브(V)에 실제로 가압된 구간의 압력을 계속 피드백하여, 시험압력 재가압 및 유지 여부를 판단할 수 있다.

또한, 제어모듈(10)은 상기 솔레노이드 밸브(1)와 시험유체 가압장치(2)를 제어하는 제어부(11)와 압력제한 스위치(12)를 포함하며, 시험장비 사용을 위해 장비에 전원을 인가하면 상기 제어부(11)와 압력제한 스위치(12) 및 상기 제어모듈(10)의 회로에 구성된 신호 라인의 건전성을 확인하고 비정상일 경우 솔레노이드 밸브(1)를 차단상태로 유지시킬 수 있다.

제어모듈(10)은 시험장치의 비정상적인 상태가 발생할 경우 솔레노이드 밸브(1)를 긴급 차단할 수 있다. 예컨대, 시험유체 가압장치(2)의 압력 가압 속도 및 유량의 비정상 동작이 발생시나, 상기 제어부(11)와 압력제한 스위치(12)의 오동작 및 이상 상황 발생 시, 안전밸브(V)에 가압된 구간의 압력 상태가 비정상 상황 발생시 솔레노이드 밸브(1)를 긴급 차단할 수 있다. 또한, 제어모듈(10)은 기타 시험 중 발생할 수 있는 이상 상황 발생 시 비상 제어 프로그램에 따라 솔레노이드 밸브(1)를 차단할 수도 있다.

기계식 안전장치(3)는 상기한 바와 같은 여러 위급 상황에서 제어모듈(10)이 정상적으로 솔레노이드 밸브(1)를 차단하지 못할 상황이 발생하였을 경우, 상기 제어모듈(10)을 통해 공급되는 압력부하를 수동으로 차단할 수 있다.

즉, 상기 제어모듈(10)은 상기 비상 제어 프로그램 및 솔레노이드 밸브 기능 상실이 감지되었을 경우, 상기 기계식 안전장치(3)를 작동시킬 수 있다. 상기 기계식 안전장치(3)는 상기 제어모듈(10)과 안전밸브 거치대(100)에 설치된 안전밸브 사이의 유로를 개폐할 수 있다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 안전밸브 성능시험 장치의 동작을 설명한다.

발전소 계통에 설치된 시험 대상 안전밸브(V)를 계통에서 분리한 후, 안전밸브 설치를 위한 안전밸브 거치대(100)에 설치하고, 시험용 가압 라인을 연결한다. 그리고, 안전밸브 거치대(100)에 안전밸브 설정압력 확인이 가능한 유효범위의 교정 압력게이지를 설치할 수 있다. 그리고, 안전밸브 거치대에 공기 구동식 압축펌프를 동작하는 구동 공기 공급 라인과 시험유체 공급라인을 연결할 수 있다. 그리고, 구동 공기 공급라인과 시험유체 공급 라인의 격리 밸브를 개방하여 연결 접속부의 건전성을 확인한다. 그리고, 안전밸브 거치대에 전원을 공급한 후 디지털 압력 전송기의 이상여부를 확인한 후, 장비 조작부에 설치된 비상 작동 솔레노이드 밸브를 온(ON) 위치로 조작한다. 그러면, 시험유체 공급 라인의 공급 압력이 차단된 상태에서는 디지털 압력 전송기 센서가 경보를 발생시키므로, 시험장치 조작부에 부착된 공급 압력게이지를 확인한 후에 전원을 공급한다.

그리고, 압력 제어밸브 후단에 설치된 격리밸브를 닫힘 위치로 조작한 후, 디지털 압력 전송기에 안전밸브 설정압력의 50%에 해당하는 압력을 입력하고, 공기 구동식 압축펌프의 가압 상태를 디지털 압력 전송기로 표시된 압력을 주시하면서 확인하고 입력된 설정압력의 50%에 해당하는 압력에 도달한 후, 펌프가 정지하고 시험압력으로 유지되는지 확인한다. 만일 공기 구동식 압출펌프의 가압 상태가 느리거나, 빠르면 구동 공기 유량과 압력을 조절하는 제어밸브를 조작하여 시험시 요구되는 가압 상태로 조절할 수 있다.

그리고, 안전밸브 시험장비에 연결된 교정 압력게이지의 영점 조정 후에 압력제어 밸브 후단에 설치된격리밸브를 열림 위치로 조작하고, 압력제어 밸브를 조절하여 안전밸브 입구측에 시험압력을 초당 2.0psig의 속도로 가압한 후, 안전밸브 시험장치와 시험대에 설치된 안전밸브(V)의 이상여부를 확인한다. 만일 교정 압력게이지 지시 압력과 디지털 압력 전송기에 표시된 압력 간에 편차가 확인되면, 교정 압력게이지 지시 압력을 기준으로 디지털 압력 전송기의 압력을 보상할 수 있다.

그리고, 디지털 압력 전송기에 안전밸브 설정압력의 90% 이상 해당하는 압력을 입력한 후 정상적으로 시험압력이 가압되면, 안전밸브 밀봉부 누설시험(시험압력 1분 이상유지)을 수행할 수 있다.

안전밸브 밀봉부 누설시험이 완료되면, 안전밸브 허용 최대 설정압력을 디지털 압력 전송기에 입력하여 1차 설정압력 시험을 수행할 수 있다. 이때, 안전밸브 동작 후 잔여 시험압력에 의한 밀봉부 손상을 방지하기 위하여, 밸브 동작 후, 신속히 비상 작동 솔레노이드 밸브(1)를 오프 위치로 조작할 수 있다.

안전밸브(V)의 1차 설정압력 시험이 완료되면, 10분 이상 경과한 후에 비상작동 솔레노이드 밸브(1)를 온 위치로 조작한 후, 다시 안전밸브(V)를 허용 최대 설정압력을 디지털 압력 전송기에 입력하여 2차 설정압력 시험을 수행할 수 있다. 그리고, 이때, 안전밸브 동작 후 잔여 시험압력에 의한 밀봉부 손상을 방지하기 위하여, 밸브 동작 후, 신속히 비상 작동 솔레노이드 밸브(1)를 오프 위치로 조작할 수 있다.

이상과 같은 본 실시예에 따르면, 시험 대상 안전밸브의 설정압력 및 밀봉부 누설시험 압력을 기존 수동 조작 방식에서 자동으로 압력제어 및 유지가 가능하므로, 시험을 정확하게 객관적으로 수행할 수 있다.

또한, 기존에 적용하던 시험 수행 중 발생하는 인적 실수에 의한 안전밸브 손상을 예방하고, 미숙련자도 규정된 시험 절차를 수행할 수 있어 정확한 건전성 확인 시험이 가능하다.

이상, 본 고안의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 실용신안등록청구범위에 기재된 본 고안의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 고안을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 고안의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

1; 솔레노이드 밸브 2; 시험유체 가압장치
3; 기계식 안전장치 10; 제어모듈
11; 제어부 12; 압력제한 스위치
100; 안전밸브 거치대

Claims (10)

1. 시험유체를 공급 및 차단하는 솔레노이드 밸브;
   상기 솔레노이드 밸브를 통해 공급된 시험유체를 특정 압력까지 가압하는 시험유체 가압장치;
   상기 솔레노이드 밸브와 연결되어 소정의 프로그램 제어신호를 이용하여, 상기 솔레노이드 밸브의 개폐를 제어하는 제어모듈; 및
   상기 제어모듈을 통해 공급되는 시험유체와 연결되는 안전밸브를 거치하는 안전밸브 거치대;를 포함하며,
   상기 제어모듈은,
   시험원이 원하는 시험압력을 입력하면, 상기 솔레노이드 밸브를 개방하여 입력된 압력으로 상기 시험유체 가압장치가 가압하도록 하고,
   상기 시험유체 가압장치에 의해 가압이 완료되면, 상기 솔레노이드 밸브를 차단하여 가압상태를 유지시키는 안전밸브 성능시험 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제어모듈은,
   상기 안전밸브에 실제로 가압된 구간의 압력을 계속 피드백하여, 시험압력 재가압 및 유지 여부를 판단하는 안전밸브 성능시험장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 제어모듈은,
   상기 솔레노이드 밸브와 시험유체 가압장치를 제어하는 제어부와 압력제한 스위치를 포함하며,
   시험장비 사용을 위해 장비에 전원을 인가하면 상기 제어부와 압력제한 스위치 및 상기 제어모듈의 회로에 구성된 신호 라인의 건전성을 확인하고 비정상일 경우 솔레노이드 밸브를 차단상태로 유지시키는 안전밸브 성능시험장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 제어모듈은,
   시험유체 가압장치의 압력 가압 속도 및 유량의 비정상 동작이 발생시 솔레노이드 밸브를 즉시 차단시키는 안전밸브 성능시험 장치.
5. 제 3 항에 있어서, 상기 제어모듈은,
   상기 제어부와 압력제한 스위치의 오동작 및 이상 상황 발생 시 솔레노이드 밸브를 즉시 차단하는 안전밸브 성능시험 장치.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 제어모듈은,
   안전밸브에 가압된 구간의 압력 상태가 비정상 상황 발생시 솔레노이드 밸브를 즉시 차단시키는 안전밸브 성능시험 장치.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 제어모듈은,
   시험 중 발생할 수 있는 이상 상황 발생 시 비상 제어 프로그램에 따라 솔레노이드 밸브를 차단하는 안전밸브 성능시험 장치.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 제어모듈을 통해 공급되는 압력부하를 수동으로 차단할 수 있는 기계식 안전장치를 더 포함하는 안전밸브 성능시험 장치.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 제어모듈은,
   상기 비상 제어 프로그램 및 솔레노이드 밸브 기능 상실이 감지되었을 경우, 상기 기계식 안전장치를 작동하는 안전밸브 성능시험 장치.
10. 제 8 항에 있어서, 상기 기계식 안전장치는,
    상기 제어모듈과 안전밸브 거치대에 설치된 안전밸브 사이의 유로를 개폐하는 안전밸브 성능시험 장치.
    

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