KR20210059872A

KR20210059872A - 보조팽창가스 시스템을 포함하는 컨트롤 밸브용 포지셔너

Info

Publication number: KR20210059872A
Application number: KR1020190147217A
Authority: KR
Inventors: 박재환
Original assignee: 박재환
Priority date: 2019-11-16
Filing date: 2019-11-16
Publication date: 2021-05-26

Abstract

본 발명은 컨트롤 밸브에 사용되는 포지셔너에 대하여 압축공기 서비스 배관의 파단사고나 압력이 예상치 못한 사고로 공급되지 못하는 상황에서 컨트롤 밸브 작동성에 대한 안전성 및 기능성을 확보하기 위한 것으로, 압력센서를 이용하여 이상신호를 감지하고 그에따라 정상적인 압축공기 공급 배관 및 배출배관을 모두 차단하여 보조팽창가스가 압축공기를 대신하면서 기능을 지속적으로 수행하는 메커니즘을 가진다. 본 발명은 우회배관(211) 및 전자식 제어 솔레노이드 밸브(206)(207)(208) 등을 포함하는 포지셔너 시스템(200)과 안전기능을 수행하는 ON/OFF 스위치(103); 보조팽창가스 용기(101); 팽창가스 카드리지(102); PLC 시스템(104); 팽창가스 공급배관(106) 등을 포함하고 본 발명의 핵심 메커니즘 기능을 가지는 보조팽창가스 시스템(100) 으로 구성된다.

Description

보조팽창가스 시스템을 포함하는 컨트롤 밸브용 포지셔너{Positioner for control valve with auxiliary expansion gas system}

본 발명은 원자력발전소, 화력발전소, 석유화학 플랜트, 기타 발전설비 등에 사용되고 있는 컨트롤 밸브의 포지셔너에 관한 것으로 좀더 자세하게는 컨트롤 밸브에 사용되는 포지셔너 레귤레이터의 압축공기 파단에 대응 가능한 보조팽창가스시스템을 포함하는 컨트롤 밸브용 포지셔너에 관한 것이다.

본 발명 대상의 주 사용 대상인 원자력 발전소, 플랜트 설비 등 유체 또는 가스 이송에 필요한 배관을 사용하고 유량을 조절하기 위한 컨트롤 밸브를 사용하는 설비에는 각각의 컨트롤 밸브마다 포지셔너를 추가 설치하여 밸브의 변위를 조절 하고 있다. 포지셔너는 압축공기를 제공받아 컨트롤 밸브 구동기를 구동 할 수 있는 만큼 최소한의 압축공기를 구동기에 제공하여 컨트롤 밸브가 움직일 수 있도록 하는 역할을 수행한다. 결과적으로 컨트롤 밸브에 있어서 구동기를 구동시키기 위해서는 포지셔너의 역할이 매우 중요하다.

기존의 컨트롤 밸브용 포지셔너는 단순하게 컨트롤 밸브의 변위를 측정하여 제공받는 압축공기의 양을 조절하고 구동기에 제공하는 역할을 수행한다. 하지만, 포지셔너에 제공되는 압축공기의 예상치 못한 작동 정지나 압축공기의 배관 파단이 발생하면 포지셔너에 제공되는 압축공기가 한순간에 차단됨과 동시에 컨트롤 밸브의 기능을 상실하게 된다. 예기치 못한 압축공기 공급 배관의 파단사고로 인해 컨트롤 밸브의 기능을 급격히 상실하게 되면 운전자 또는 관리자가 적절한 조치를 취하지 못한 상태에서 설비의 작동이 멈추게 되고, 대형 플랜트의 운전중 가압사고, 폭발사고 등으로 이어질 수 있으며 발전소의 경우 발전 기능이 정지 되면서 금전적 손실이 발생하게 되는 상황이 발생하고 심각하게는 사고로 이어지는 경우가 발생한다.

상술한 바와 같은 문제점을 해결하고자 본 발명에서는 컨트롤 밸브용 포지셔너에 보조팽창가스 시스템을 설치하여 포지셔너에 제공되는 압축공기 배관의 압력을 측정하고 압력이 갑자기 떨어지거나 대기압으로 측정되는 것을 사고 상황으로 인식하여 보조팽창용기 내부에 설치되어 있는 팽창가스 카트리지가 터짐과 동시에 포지셔너에 압축공기를 공급하고 구동기에 전달되도록 한다.

또한, 포지셔너 내부에서는 전자식 솔레노이드 밸브가 활성화 되면서 기존의 압축공기 배관 연결부를 차단시켜 비상시 전개된 팽창가스만 제공받고 구동기에 제공할 수 있도록 하였으며, 요구되는 밸브 변위값에 도달하면 구동기 제공 배관 솔레노이드밸브가 차단되면서 구동기를 마지막 기능을 지속적으로 유지 할수 있다. 추가적으로 보조팽창용기를 상시 작동 상태가 아닌 운전자의 필요시 작동 할 수 있도록 on/off 스위치가 부착되어, 압축공기 압력이 떨어지더라도 본 발명의 기능중 하나인 보조팽창가스 카트리지가 무조건 상시 작동하는 것이 아닌 운전자의 요구에 따른 특정 시간동안 작동 할 수 있도록 하여 장치 안전성을 확보 하였다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면 기존의 단순한 컨트롤 밸브용 포지셔너의 기능이 아닌 구동기 구동을 위한 압축공기 배관이 파단 되는 사고 또는 압력이 떨어지는 사고가 발생하더라도 설비의 기능 또는 발전소의 발전기능을 운전자가 비상정지 운전 돌입 전까지 안전하게 원하는 컨트롤 밸브의 기능을 수행 할 수 있다. 따라서 대형 플랜트 설비와 발전설비에서 사고 상활 발생시 발생하는 압력 누출 사고, 폭발 사고, 금전적 손해 등을 최소화 할 수 있으며 전체 컨트롤 밸브 시스템을 교환하는 것이 아닌 기존의 컨트롤 밸브에 부착된 포지셔너만 본 발명품으로 대체 함으로써 간단하게 문제점이 해결 되는 이점이 존재한다. 즉 사용자 측면에서는 낮은 비용으로 최대의 안전성을 확보할수 있다는 장점이 존재한다.

도 1은 상기 발명을 설명하기 위한 모식도

컨트롤 밸브용 포지셔너 내부에는 기존의 포지셔너 들이 가지는 단순 구조가 아닌 압축공기 공급배관에 전자식 솔레노이드 밸브가 설치되어 압축공기 공급 배관 압력이 떨어지거나 파단사고 발생시 압력센서로 부터 전달받은 신호는 본 발명품의 보조팽창가스 시스템이 활성화 되어있는 상태에서 보조팽창가스 용기 PLC에 전달하게 되고 동시에 포지셔너 내부 구동기로 연결되는 압축공기 배관의 전자식 솔레노이드 배관은 차단된다.

차단됨과 동시에 보조팽창가스 내부 팽창가스 카트리지가 폭발하게 되고 우회 배관을 통해 컨트롤 밸브 구동기에 압축공기를 공급하며, 포지셔너 에서 밸브 작동 최소 변위값에 도달하게 되면 전기적 신호로 우회배관과 구동기 배기배관의 전자식 솔레노이드 밸브가 차단되어 컨트롤 밸브 구동기는 압축공기 배관 파단 사고 직전 상태를 그대로 유지하게 된다.

보조팽창시스템은 보조팽창가스 용기와 PLC 시스템, 팽창가스 카드리지로 이루어 지며 보조팽창가스 용기는 포지셔너에 브라켓으로 간단히 연결가능하고 PLC 시스템은 기존 압축공기 배관의 압력을 측정 하여 사고/파단 상황을 인지하여 본 발명의 기능을 수행 할 수 있도록 프로그래밍 된다. 또한, 압력 측정값과 컨트롤 밸브 변위값을 측정하여 포지셔너 내부 설치된 전자식 솔레노이드 밸브의 개/폐 역할을 담당하게 된다. 팽창가스 카드리지는 PLC에서 나오는 전기적 신호로 작동하게 되며 1/10 초 사이에 원하는 압력 및 부피 까지 팽창이 가능하고 보조팽창가스 용기 내부에 손쉽게 설치가 가능하며 컨트롤 밸브 구동기 용량에 따라 용기와 카트리지의 규격 증가 시킬 수 있다.

100 : 보조팽창가스 시스템 101 : 보조팽창가스 용기 102 : 팽창가스 카트리지 103 : 보조팽창가스 시스템 ON/OFF 스위치 104 : PLC 시스템 105 : 압력센서 106 : 팽창가스 이동 배관 107 : 압력센서 케이블 108 : 전자식 솔레노이드밸브 제어 케이블 109 : PLC 시스템 전원 케이블 110 : 팽창가스 배출 포트 200 : 포지셔너 시스템 201 : 팽창가스 입력 포트 202 : 압축공기 입력 포트 203 : 압축공기 배출 포트 204 : 팽창가스 배출 포트 205 : 구동기 압축공기 배출 포트 206 : 팽창가스 배출 포트 제어용 전자식 솔레노이드 밸브 207 : 구동기 압축공기 배출 포트 제어용 전자식 솔레노이드 밸브 208 : 압축공기 입력 포트 제어용 전자식 솔레노이드 밸브 209 : 구동기 압축공기 배출 배관 210 : 압축공기 이동 공급 배관 211 : 팽창가스 우회 공급 배관 212 : 역류방지용 체크밸브 213 : 역류방지용 체크밸브 300 : 컨트롤밸브

Claims

보조팽창가스 시스템(100) ; 상기의 시스템(100)에 보조팽창가스 용기(101)가 PLC 시스템(104)으로 부터 제어케이블(108)을 통해 제어받는 전자식 제어 솔레노이드 밸브(206)(207)(208)가 포함되고 팽창가스 입력포트(201)와 팽창가스 우회 공급 배관(211)과 역류방지용 체크밸브(212)(213)가 포함된 컨트롤 밸브용 포지셔너 시스템(200) ; 보조팽창가스 용기(101)에 설치되는 보조팽창가스 시스템 ON/OFF 스위치(103) ; 보조팽창가스 시스템 컨트롤을 위한 PLC 시스템(104) ; 압력센서(105)로 부터 신호를 받고 ON/OFF 스위치(103)로 부터 활성화 되는 팽창가스 카트리지(102)를 포함하는 보조팽창가스 시스템을 포함하는 컨트롤 밸브용 포지셔너
청구항 1에 있어서 ON/OFF스위치가 활성화 되고(103) ; 압력센서(105) 및 신호 케이블(107)을 통한 PLC 시스템(104)이 압력 이상신호 감지또는 압축공기 이동 배관(210a)이 파단시 전개(활성화)되는 팽창가스 카트리지(102) ; 팽창가스 카드리지(102)를 통해 전개된 보조팽창가스는 포트 (110)을 통해 배출되고 배관(106)을 통해 포지셔너 입구 포트(201)로 이동하며 ; 동시에 압축공기 포트 제어 솔레이노이드 밸브(208) 및 구동기 압축공기 배출 포트 솔레노이드 밸브(207)가 닫히고 팽창가스 배출 솔레노이드 밸브(206)는 활성화 되어 팽창가스는 이동배관(210b)(211)을 통해 컨트롤밸브(300)에 전달되며 ; 보조팽창가스 시스템 활성화 작동 메커니즘