KR850000857B1 - 열교환기용 관검사장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

열교환기용 관검사장치

제1도는 전형적인 원자력 증기발생기의 관검사에 이용되는 복합주사기의 개략도.

제2도는 제1도에 도시한 복합주사기의 종단면도.

제2a도는 제2도에 도시한 복합주사기의 또다른 실시예에 대한 종단면도.

제3도는 제2도의 선 3-3을 따라 화살표 방향에서 본 복합주사기의 단부도.

제4도는 스프링 지편의 부분도.

제5도는 관검사장치에 결합된 측정회로의 배선도.

제6도는 관검사장치에 결합된 판독장치의 블록선도.

제7도는 제6도에 도시한 판독장치의 전형적인 기록에 대한 부분도.

본 발명은 열교환기용 관의 완전함을 측정하기 위한 검사장치에 관한 것으로서, 특히 열교환기용 관에 있어서, 흠(dent), 진원도(out-of-roundness), 및 내측직경의 변화와 같은 결함부위의 위치, 물리적 칫수, 및 특성을 측정하기 위한 검사장치에 관한 것이다.

원자력 발전소에서 사용되는 증기발생기에 있어서, 이러한 결함부위의 확인과 측정은 매우 중요한 것이다. 그러한 증기발생기는 얇은 벽을 가진 16000개 이상의 작은 보어관(both tube)으로 이루어져 있으며, 외경이 0.625in(1.588cm), 벽두께가 0.034in(0.086cm) 길이가 60ft(18.3m) 이상으로 되어 있다. 관은 관의 길이를 따라 분포되어 있는 다수의 지지판과 관외부로 부터 내부를 밀폐시키기 위하여 관단부에 있는 비교적 두꺼운 관판에 의해서 증기발생기내에 소정의 배치로 유지되어 있다.

동작전 및 동작시에 증기발생기의 관에는 현저한 결함이 발생되지 말아야 하므로, 관을 동작시키기전 또는 주기적으로 검사하여 결함부위의 위치 및 칫수를 측정하여 손상이 심한곳에 대해서는 보정작용을 취하도록 하는 것이 필요하다.

와전류 신호를 발생시켜 관 결함의 유형을 확인하는 것은 본 기술분야에서는 잘 알려져 있다. 예컨미, 대국특허 제3,302,105호에는 오실로스코우프를 이용한 와전류 비파괴장치가 기술되어 있느데, 이 장치로 탐지되는 여러가지 유형의 관 결함에 대한 와전류 신호가 도시되고 기술되었다. 그러나, 상기의 장치에 따른 방법은 흠, 및 내측직경의 변화와 같은 관 결함부위의 물리적 칫수를 탐지하지만 정확한 측정은 할 수 없다는 단점이 있다.

본 발명의 목적은 관결함부위의 위치 및 크기를 정확하게 측정하기 위한 검사장치를 제공하는데 있으며, 열교환기용 관의 전장에 걸친 관의 내측직경 및 진원도를 측정하기 위한 검사장치를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 목적은 작동이 간단하며 열교환기의 중지시간을 최소로하는 관검사장치를 제공하며, 최악의 상태에 위치한 열교환기의 관검사가 안전한 장소에 위치한 작동자에 의해 원격으로 제어되도록하는 장치를 제공하는데 있다.

본 발명을 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도에는 원자력 증기발생기에 결합된 관(1)의 부분단면도가 도시되어 있는데, 이는 관판(2)에 의하여 관의 상당부가 지지되고, 관판(3)에 의하여 관의 하단부가 지지된다. 간판(2, 3)이 관(1)에 용접되어 있으므로 관을 통해 순환되는 일차냉각제인 유체는 관의 외부 주위에 있는 물과 증기로부터 분리된다.

다수의 지지판(4)이 소정의 위치에서 관을 지지하기 위해 관의 길이를 따라 분포되어 있다. 관은 용접과 같은 수단에 의해 지지판에 고정되지 않으나, 지지판에 드릴로 뚫거나 다른 발식으로 형성된 정밀한 허용오차를 가진 구멍을 통과하고 있는데, 이 구멍은 관의 외부를 따라 물 및/또는 증기의 흐름을 위한 통로를 제공한다. 본 발명의 목적을 위한 관판은 특별한 유형의 지지판으로 간주됨에 따라 "지지판(support plate)"의 일반적인 용어로 이후 사용될 것이다.

관(1)내에는 케이블(8)에 연결된 복합주사기(6)가 도시되어 있는데, 상기의 케이블은 복합주사기를 초당 1피이트 정도의 속도로 끌어당긴다. 관을 통하여 주사기를 끌어당기기 위한 공지의 여러가지 장치가 있는데, 특히 원자력 증기발생기에 있어서, 관의 주사에 적합한 장치는 미국특허 제4,172,492호에 도시되고 기술되어 있다. 관을 통해 주사기를 주사 하는데 있어서, 주사기는 통상적으로 관의 일측단부에 위치되거나, 또는 선택된 지지판과 같은 소정의 수준점에 위치된 다음 원격되어 있는 구동장치(도시 안됨)에 의해 선택된 속도로 관을 통하여 잡아당겨진다.

제2도는 주사기(6)의 종단면도이고, 제3도는 제2도의 3-3선을 따라 화살표 방향에서 본 주사기의 단부도이다. 원통형 동체(10)에는 동체둘레로 일정한 간격을 두고 배치된 8개의 캔틸레버 스프링지편(cantiever spring finger)(12)이 장착되어 있는데, 상기의 스프링 지편을 동체에 일체식으로 성형시키거나 소정의 적당한 수단에 의하여 동체에 견고히 고정시킨다. 각각의 스프링지편(12)의 자유단부에 인접한 부분은 제4도에 도시한 바와같이 외부로 연장된 굴곡부(crook)(13)를 형성하도록 굴곡되어 있고, 첨단부(cusp)(14)를 형성하도록 그의 모양이 잘록하게 되어 있다. 관을 통해 주사기를 주사하는데 있어서, 첨단부(14)는 관의 내면과 접촉하면서 흠, 직경의 변화동에 의해 발생되는 의형의 변화를 관찰한다. 굴곡부(13)를 돌출시키기 위한 개구(17)가 형성된 보호의장(16)을 동체(10)에 고정시키되, 스프링지편(12)을 보호의장내에 장설시키는 것이 좋다.

지편의 종축 중심선에 대해 평행하게 감긴 권선(19)과 그의 중심선에 대해 직각으로 감긴 권선920)으로 구성된 쌍축의 스트레인게이지(strain guage : 변형게이지)(18)를 동체에 인접한 최대 스트레인 점(변형점)이나 그 근처에서 각각의 스프링지편(12)에 고정시키는 것이 좋다.

권선(19)의 저항은 주위온도의 변화와 영(null) 또는 중립 위치로 부터 스프링지편의 편이에 비례하여 변화되며, 권선(20)의 저항은 스프링지편의 편이에 의한 영향을 실질적으로 받지 않으나 주위온도의 변화에 비례하여 변화된다. 각각의 스트레인게이지의 권선은 도선(21)과 연결되어 있는데, 도선(21)은 동체(10)의 기부에 형성된 통로 및 케이블(8)을 지나 이후 기술되는 신호수신기에 연결되어 있다.

복합주사기(6)에 결합된 와류탐지기(22)는 보호의장(16) 내에 고정되어 지지되며, 나이론과 같은 절연체의 선단부(28)에 장설시킨 차동권선(24, 26)으로 구성된다. 동체(10)를 통과하는 도선(30) 및 케이블(8)은 와류탐지기에 의하여 발생된 신호를 신호수신기에 전송한다. 제1도에 도시한 바와같이 주사기가 관을 지나는 중에, 첨단부(14)가 관의 내부벽에 대해 지지됨에 따라 각각의 스프링지편912)은 관의 형태의 변화에 따라서 소정의 영 또는 정상 위치로부터 굴곡된다.

제5도에는 주사기가 관을 지나는 중에 영 또는 중립 위치로부터 각각의 스프링지편(12)에 대한 편이가 측정될 수 있거나, 영 또는 중립위치로부터 임의의 2개의 스프링지면에 대한 편이의 대수적 총합이 측정될 수 있는 회로도가 도시되어 있다. 통상적으로, 그것은 반대로 대향되어 있는 스프링지편에 대한 편이의 대수적 총합이며, 4개의 브릿지회로(W, X, Y,Z)내에 결합되어 있는 8개의 스프링지편은 전원(44)으로부터 전압을 공급받아 작동되는데, 반대로 배향된 스트레인게이지(18)는 푸쉬풀(push-pull)관계로 배열되어 있다. 어느 한개의 브릿지 회로의 도선(45-46)의 전위차 또는 브릿지 불균형은 반대로 배향된 스프링지편(12)에 대한편이의 대수합인 측정치이다. 임의의 두개의 스프링지편, 예컨대 인접된 스프링지편에 대한 편이의 대수합은 두개의 도성(45), 두개의 도선(46), 또는 도선(45, 46)의 조합간의 전위차로써 측정될 수 있다는 것이 명백하다.

또한, 제5도에는 도선(50)에 나타나는 소정의 전압을 발새시키는 분압기(48)가 도시되어 있다. 따라서, 주사기가 관을 통과하는 중에, 도선(50)과 브릿지회로(W, X, Y,Z)의 임의의 한 도선(45 또는 46)간의 전위차의 변화는 영 또는 중립위치로부터의 스프링지편에 대한 변위의 측정치이다. 관을 통과하는 중에 모든 스프링지편의 변위로부터 소정의 한곳 또는 모든 곳에서의 관의 형태가 측정될 수 있다.

도선(50)에서의 전위차, 및 브릿지회로(W, X, Y,Z)의 각각에 대한 도선(45, 46)에서의 전위차는 제5도의 도선(21)에 한테 모여저서 제6도의 적당한 관독장치에 전송된다. 브릿지 불평균에 대한 신호는 브릿지 불평형 신호발생기(52)에서 발생되며, 그러한 신호발생기의 수는 관주사의 특정한 형태에 의존하게 된다. 따라서, 반대로 배향된 8개의 스프링 지편에 대한 편이의 대수합을 동시에 판독하기 위하여 4개의 브릿지 불평형신호 발생기가 필요하지만 영 또는 중립위치로 부터 각각의 스프링 지편에 대한 편이를 판독하기 위하여 8개의 브릿지불평형 신호발생기가 필요하다. 브릿지불평형 신호발생기(52)에서 발생된 신호는 여러개의 판독장치로 전송되는데, 그러한 장치의 신에로서, 제6도에는 브릿지불평형 신호 발생기(52)에서 발생된 신호에 응답하는 다중채널 테이프기록기(36), 및 다중 스트립챠트 기록기(38)가 도시되어 있다. 관을 통과하는 중에, 모든 곳 또는 어느 한곳에 있는 8개의 스프링지편에서의 내측관의 방사상 칫수와 같은 유효자료는 판독장치로 부터 그림으로 표시되거나 개수화 될 수 있다.

와류탐지기(22)에서 탐지된 전기적 신호는 도선(30)을 지나 Zetec/Automation EM 3300 Eddy Current Tester와 같은 와류시험기(32)로 입력된다. 주사기(6)가 관을 지날 때에 와류시험기의 스코우프에 나타나는 신호는 관의 특성에 따라 변화하며, 최소 수평편이는 와류탐지기의 요동으로 표시되지만, 제1도에 도시한 균열(34)과 같은 관의 결함부위는 흠의 종류에 따라 결정되어지는 소정의 패턴(형태)으로서 스코우프에 발생하게 된다. 주사기가 지자판에 인접한 관을 지나는 중에 지지판에 대한 두꺼운 두개의 돌기신호가 미국 특허 제4,194,149호에 기술된 바와같이 발생된는 단자(39, 40)에 이용할 수 있는 와류신호의 수평 또는 수직성분의 급격한 변화는 수준점으로 간주되는 가장 가까운 지지판에서 발생되며, 관을 지나는 주사기의 속도를 알고 있으므로서 관결함의 정확한 위치가 측정될 수 있다. 적당한 상호관계를 제공하기 위하여, 단자(39, 40)에서 이용할 수 있는 신호는 스트레인게이지로부터 다중채널 레이프 기록기(36)와 다중 스트립 챠아트 기록기(38)에 전송되어 동시에 판독된다.

제7도에는 와류탐지기의 수평 또는 수직성분중 하나, 및 관을 지나는 중에 복합주사기(6)에 의해 발생된 하개의 스트레인게이지 브릿지 또는 한개의 스프링지편의 출력신호의 대표적인 챠아트기록이 부분적으로 도시되어 있다. 기술된 바와같이, 와류신호가 지지판에서 급격히 변화하면, 그에 의하여 수준점이 제공되고 주사기 챠아트속도 사이의 비율을 알고 있으므로서 지지판(4)에 대하여 제1도의 흠(42, 43)의 위치가 정확히 결정될 수 있다. 주사를 하는중에 조우되는 직경의 진원도의 변화와 같은 또다른 관의 결함은 정확히 탐지될 수 있다. 관결함에 대한 물리적 칫수 및 형태는 다중채널 테이프기록기(36) 또는 다중채널 챠아트기록기(38)에 기록된 출력신호를 분석하므로써 측정할 수 있다.

제2도에 있어서, 첨단부(14)로부터의 와류탐지기(22)의 축변위 때문에 제6도에 도시된 판독장치에 의하여 표시되거나 거리에 비례하는 보정이 이루어져야 한다. 제2a도에는 주사기(6)의 또다른 실시예가 도시되어 있는데, 상기 주사기는 그러한 보정을 할 필요가 없다. 동체(10A)는 비전도, 비금속스프링 재질로 만들어지는데, 켄틸레버식 스프링지편이 동체에 일체로 형서오디거나 소정의 적당한 수단에 의하여 동체에 견고히 고정되어 있다. 각각의 스프링지편(12A)의 자유단부에 인접한 부분은 외부로 연장된 굴곡부(13)를 형성하도록 굴곡되어 있고, 첨단부(14)를 형성하도록 그의 모양이 잘록하게 되어 있다. 스프링지편(12A)을 굴곡부(13)가 돌출되는 개구(17)가 형성된 보호의장(16A)으로 둘러싸도록 하며 또한, 비전도, 비금속 절연체로 만들어 동체(10A)에 고정시키는 것이 좋다.

와류탐지기(22A)는 도선(30)이 통과하는 중공의관(29)에 고정된 디스크(27)내에 장설되어 있다. 중공외관(29)은 절연재로 만든 동체 또는 선단부(28A) 및 스파이더(31)에 의해 지지되고, 그 안에서 축방향으로 이동할 수 있다. 와류탐지기(22A)는 탐지기의 종푹에 대하여 수직면으로 위치되고 그의 종축이 첨단부(14)를 통과하므로 관결함부위에 대한 축상의 위치를 결정하기 위한 보정작용이 필요없다. 전기왜율로 인하여 첨단부(14)의 평면으로부터 약간 변위되게 와류탐지기(22A)를 장치하므로써 와전류의 수평 또는 수직성분의 급격한 변화가 지지판에 대하여 동일 위치에 용은 첨단부(14)와 일치하여 일어날 것이다.

미세한 조정을 하기 위하여, 선담부(28A)에는 보스(54) 및 고정나사(56)가 제공되는데, 그에 의하여 오류탐비기(22A)의 필요로하는 측상의 위치가 결저오디면 중공외관(29)은 조여저서 적소에 견고히 위치된다.

Claims (1)

1. 원통형동체(10)와, 동체(10)에 고정된 일단부 및 관의 내면과 접촉하는 자유단부로 이루어진 스프링지편(12)과, 스프링지편(12)에 연결되어 스프링지편(12)의 굴곡신호를 발생시키기 위해 스프링지편(12)의 굴곡작용에 반응하는 권선(19, 20)으로 이루어진 스트레인게이지(18), 및 관을 지날때에 전자적인 쌍의 변화에 해당하는 신호를 발생시키기 위해 관과 전자적으로 쌍을 이룬 권선(24, 26)으로 이루어진 와류탐지기(22)를 주사기(6)에 포함시켜서된 열교환기용 관검사장치에 있어서, 스프링지편(12)의 자유단부가 돌출되는 개구(17)가 형성된 원통형 보호의장(16)을 스프링지편912)을 둘러싸기 위해 동체(10)에 장착시키며, 보호의장(16)의 개방당부용 선단부(28)를 와류탐지기(22)의 권선(24, 26)이 배치된 절연체인 원통형 부위로 구성시켜서 된 주사기(6)를 특징으로 하는 열교환기용 관검사장치.

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