KR100575110B1

KR100575110B1 - 원자력 발전소의 증기 발생기 전열관 검사 및 세정이가능한 랜싱장치

Info

Publication number: KR100575110B1
Application number: KR1020040028301A
Authority: KR
Inventors: 황권상; 성형진; 정우태; 홍승열
Original assignee: 한국전력공사
Priority date: 2004-04-23
Filing date: 2004-04-23
Publication date: 2006-04-28
Anticipated expiration: 2024-04-23
Also published as: US20050235927A1; US7086353B2; KR20050102959A

Abstract

본 발명은 원자력 발전소의 증기 발생기 내에서 전열관 주위에 쌓인 슬러지와 같은 이물질을 검사하거나 고압수를 분사하여 제거할 수 있는 증기 발생기 전열관 검사 및 세정이 가능한 랜싱장치에 관한 것으로, 안내지지 레일(2)과 전후 직선운동 박스(3) 및 랜서 본체(4)로 이루어져서 증기 발생기(100) 내에서 전열관(101) 주위에 쌓인 이물질을 고압수를 분사하여 제거하기 위한 랜싱장치에 있어서, 상기 증기 발생기(100)의 중심을 지나는 BdL(105) 위에 지나는 안내지지 레일(2)과, 직선 운동을 야기하는 모터 드라이브 기구(10)와 랜서 본체(4)의 수평축 회전운동을 야기하는 다른 모터 드라이브 기구(41) 들을 내장한 전후 직선운동 박스(3), 원통(11)과 원형드럼 어셈블리(12) 및 다단계 원봉 어셈블리(13)로 이루어진 랜서 본체(4)로 이루어지되, 상기 원통(11)은 다단계 원봉 에셈블리(13)를 수직으로 세우거나 수평으로 눕힐 수 있는 모터 드라이브 기구(14)를 내장하고, 고압 호스, 광학 케이블과 제어용 막대(26)가 직선으로 통과할 수 있는 통로가 형성된 평판(17)이 설치되어 있으며, 상기 원형드럼 어셈블리(12)는 상기 고압수 호스, 광학케이블 및 제어용 막대(26)를 중간에 부드럽게 연결시켜 주기 위해 설치되며, 상기 다단계 원봉 어셈블리(13)는 제어용 막대(26)의 움직임에 의해 길이가 늘어나거나 줄어들 수 있으며, 표면에 기어를 갖춘 벨트부(22)와 이를 구동하는 모터(21)를 원통(11) 내에 설치하여 벨트부(22)의 이빨과 제어용 막대(26)의 기어 이빨이 서로 맞물리도록 이루어짐에 따라, 상기 전열관(101)의 안쪽까지 접근하여 고압수를 분사하는 랜 싱(inter-tube Lancing)과 검사를 수행하는 경우에는 다단계 원봉 어셈블리(13)를 수직으로 세운 상태로 유지하고 배럴 분사(Barrel spray)를 위해서 2개의 배럴 분사용 노즐블록(42)을 원통(11)의 안쪽면에 대칭으로 설치하며, 상기 배럴 분사용 노즐블록(42)에 배럴 분사노즐(43) 들이 원통(11)의 바깥에서 조립 고정되는데, 이러한 배럴 분사의 경우에는 다단계 원봉 어셈블리(13)를 수평으로 유지하도록 되어 있다.

Description

원자력 발전소의 증기 발생기 전열관 검사 및 세정이 가능한 랜싱장치{A Lancing system for inspection and cleaning of heat transfer tubes of steam generator in nuclear plant}

도 1은 본 발명에 따른 증기 발생기 전열관을 검사하는 랜싱장치의 전체 사시도,

도 2는 도 1의 부분도로서, 안내지지 레일의 외관 사시도,

도 3a는 도 1의 부분도로서, 전후 직선운동 박스의 외관 사시도,

도 3b는 도 3a의 내부 사시도,

도 4a는 도 1의 부분도로서, 랜서 본체의 외관 사시도,

도 4b는 도 4a의 절개 내부 사시도,

도 5a는 본 발명의 벨트구조를 나타낸 측면도,

도 5b는 도 5a의 구동부 사시도,

도 6a는 본 발명의 원형드럼 조립체를 나타낸 사시도,

도 6b는 도 6a에 도시된 원형드럼 사시도,

도 7a는 본 발명에 따른 다단계 원봉 어셈블리의 사시도,

도 7b는 도 7a에 설치되는 원봉의 확장 사시도,

도 8a는 본 발명에 따른 다단계 원봉 어셈블리의 다른 실시예를 나타낸 사시 도로서, U자 모양의 구조를 갖는 도면,

도 8b는 도 8a의 구성 부품들의 단면도,

도 9는 원자력 발전소에 설치되는 일반적인 증기 발생기의 내부를 절개하여 보여주는 절개 사시도이다.

-도면의 주요부분에 대한 부호의 설명-

1 : 랜싱장치,

2 : 안내지지 레일(Rigid Guide Support Rail),

3 : 전후 직선운동 박스(Locomotion Box),

4 : 랜서 본체(Lance Body), 5 : 지지블록,

7 : 랙기어 쌍, 8,9 : 피니언 기어,

10 : 모터 드라이브 기구, 11 : 원통,

12 : 원형드럼 어셈블리, 13 : 다단계 원봉 어셈블리,

14 : 모터 드라이브 기구, 15,16 : 피니언 기어,

17 : 평판,

18,19 : 고압수 호스, 광학 케이블 및 제어용 케이블 통로,

20 : 모터 드라이브 기구, 21 : 모터,

22 : 벨트부, 23 : 회전축,

24 : 피니언 기어 쌍, 25 : 벨트,

26 : 제어용 막대, 27 : 지지판,

28 : 노즐블록, 30~32 : 원봉,

42 : 노즐블록, 43 : 분사노즐.

본 발명은 원자력 발전소의 증기 발생기 내에서 전열관 주위에 쌓인 슬러지와 같은 이물질을 검사하거나 고압수를 분사하여 제거할 수 있는 증기 발생기 전열관 검사 및 세정이 가능한 랜싱장치에 관한 것이다.

원자력 발전소에서는 우라늄의 핵분열 시 발생하는 열로 물을 가열하여 발생한 증기의 힘으로 터빈을 회전시키고 이 회전력으로 발전기를 돌려 전기를 생산한다. 증기 발생기의 내부는 전열관에 조밀하게 배치되어 있으며, 전열관의 내부로는 방사능에 오염된 고온의 물이 흐르고 외부에는 오염되지 않은 저온의 물이 흐르면서 열 교환이 일어나 오염되지 않은 물이 고온 고압의 증기로 변환되며, 이 증기의 힘으로 터빈 및 발전기를 회전시켜 발전한다.

그런데 이 증기 발생기의 내부에는 운전 경과 년수에 따라 슬러지가 축적되어 증기 발생기 내부 전열관의 열효율을 저하시키고 전열관의 손상을 초래하여 증기 발생기 전체의 수명을 단축시키는 현상이 발생한다. 이러한 슬러지의 성분은 주로 산화철, 산화구리로서 제거하지 않으면 응집되어 전열관 사이에 고착되고, 열 응력을 발생하며, 슬러지가 물과 함께 유동하면서 전열관을 마모시키기도 한다.

이렇게 증기 발생기의 수명에 좋지 않은 영향을 미치는 슬러지의 영향을 줄이기 위하여 증기 발생기의 운전 중에 내부의 냉각수를 일정량 밖으로 방출하기 위 한 설비 및 운전절차를 가지고 있으나, 실질적으로 이러한 방법만으로는 슬러지가 효과적으로 제거되지 않고 계속적으로 침적되는 현상이 발견되고 있다.

따라서 증기 발생기 제작사에서 매년 예방 정비기간 중 주기적으로 증기 발생기 내부를 세정하도록 권고하고 있다.

종래에도 이 증기 발생기의 중심선에 전열관이 배열되어 있지 않은 영역(No Tube Lance 혹은 Blow Down Lance; BdL 이라 함)을 따라 앞뒤로 직선운동을 하며 진행방향에 90도 방향으로 고압수를 직접 분사하는 랜싱장치들이 다양하게 제안되었는바, 종래 이러한 랜싱장치의 초창기 특허들은 원형 막대기의 끝부분에 서로 180도 혹은 이보다 작은 각도를 유지하는 2열의 노즐들을 갖춘 노즐헤드를 부착하였으며, 증기 발생기의 바깥에서 원형 막대기를 회전시킴으로서 양방향으로 분사된 고압수가 전열관의 바닥면(tube sheet) 전체를 랜싱할 수 있도록 되어 있었다.

그러나 이런 종류의 종래 기술에서는 증기 발생기의 안쪽으로 이동하여 고압수를 분사할 때, 양방향의 고압수 불균형으로 인해 노즐 헤드가 심하게 진동하여 전열관의 표면을 상하게 할 위험성이 내재되어 있다.

두 개의 노즐 열(two arrays of nozzles)이 서로 180도 이하의 각도를 이루도록 노즐 헤드에 부착되어 있는 경우는 원형 막대기의 끝부분에 강한 반발력이 작용해 원형 막대기가 수직으로 영구적으로 휘어지는 문제도 발생할 수 있다.

이러한 문제들을 해결하기 위해 종래에도 증기 발생기의 벽면에 180도 떨어져 설치되어 있는 두 개의 핸드홀(hand holes) 혹은 한 개의 핸드홀과 중심에 세워져 있는 고정 막대기(central tie rod)에 견고한 안내지지 레일(rigid guide support rail)을 설치하는 방법을 채택하였다. 랜싱장비는 모터 드라이브 기구에 의해서 안내지지 레일을 따라서 자동으로 전후 직선 운동을 할 수 있도록 하였다. 즉, 안내지지 레일을 따라서 움직이면서 90도 방향으로 고압수를 분사하며 랜싱작업을 수행할 수 있었다. 이렇게 함으로써 전열관의 건전성을 해칠 염려 없이 랜싱 작업의 전체적인 효율을 향상시킬 수 있었다.

또한, 최근 들어서는 전열관 주위에 고착화된 딱딱한 슬러지 침전물을 제거할 필요가 대두되었다. 이것은 앞에서 언급한 BdL을 따라 90도 방향으로 분사하는 랜싱방법으로는 제거될 수 없는 것으로 보고되었다. 이 문제를 해결하기 위해 미국 내에서는 Fost-Miller 회사로부터 기술적인 지원을 받은 EPRI가 많은 시도를 하였다. 개념적으로는 고압수의 분사 압력과 유량을 많게 하든지 고압수를 분사하는 노즐과 제거할 슬러지 침전물과의 거리를 줄이는 방법을 추구하였는데, 전자인 경우는 여러 가지 기술적 문제점이 제기 되었으며, 후자의 경우에는 BdL을 따라 랜싱장비가 이동하면서 90도 꺾이도록 하여 튜브의 안쪽까지 접근할 수 있도록 되어 있다.

즉 이는 튜브의 안쪽까지 노즐헤드를 접근시켜 제거하고자 하는 슬러지 침전물을 바로 위에서 고압수를 직접 분사하는 방법이었다.

한편, 본 발명은 상술한 후자의 기술개념이나, 튜브 안쪽면까지 접근하는 방법이 다른 새로운 랜싱장치에 의해 이루어지는 기술임을 미리 밝혀둔다.

따라서, 본 발명은 원자력 발전소의 증기 발생기와 같이 접근하기 힘든 기하 학적 형상을 가진 구조물에 접근하여 검사 및 세척할 수 있는 랜싱장치를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 원자력 발전소의 증기 발생기 혹은 접근하기 힘든 구조물에 나 있는 핸드홀을 이용해서 안쪽으로 접근할 수 있는 랜싱 및 검사장비를 제공하는 것으로, 핸드홀에 안내지지 레일의 끝부분을 고정시켜 랜싱장비의 전후 직선운동을 용이하게 하도록 한다.

본 발명의 또 다른 목적은 전열관의 안쪽까지 접근하여 고압수를 슬러지 바로 위에서 분사할 수 있는 랜싱장비(inter-tube lancing)와 BdL(Blowdown lane) 위에서 90도 방향으로 분사할 수 있는 배럴 분사(barrel spray)용 랜싱장비를 통합한 장비를 제공함에 있는데, 각각의 랜싱작업은 따로 수행하게 된다.

본 발명의 또 다른 목적은 랜싱장비를 구성하는 다단계 원봉 어셈블리가 배럴 분사를 수행할 때는 수평방향으로 누워있고, 전열관의 안쪽까지 접근하여 랜싱작업을 수행할 때는 수직으로 서 있도록 하고, 이것의 길이가 확장되거나 줄어들 수 있도록 하여 제거하고자 하는 슬러지 위치까지 접근하여 고압수를 분사할 수 있는 랜싱과 검사장비를 개발하는 것이다.

상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명은 원자력 발전소의 증기 발생기 내에서 전열관 주위에 쌓인 이물질을 고압수로 분사하여 제거하기 위해 안내지지 레일과 전후 직선운동 박스 및 랜서 본체로 이루어진 랜싱장치에 있어서, 상기 증기 발생기의 중심을 지나는 BdL 위에 설치되는 안내지지 레일과;

직선 운동을 야기하는 모터 드라이브 기구와 랜서 본체의 수평축 회전운동(sweeping motion)을 야기하는 모터 드라이브 기구를 내장한 전후 직선운동 박스와;

원통, 원형드럼 어셈블리와 다단계 원봉 어셈블리로 이루어진 랜서 본체와;

다단계 원봉 어셈블리를 수직으로 세우거나 수평으로 눕힐 수 있는 모터 드라이브 기구를 내장하고 있고, 고압 호스, 광학 케이블과 제어용 막대가 직선으로 통과할 수 있는 통로가 나 있는 평판이 설치된 원통과;

다단계 원봉 어셈블리의 길이를 제어하는데 사용되는 제어용 막대와;

원통 내에 놓여 있는 평판을 지나 다단계 원봉 어셈블리로 이어지는 고압 호스, 광학 케이블과 제어용 막대를 중간에 부드럽게 연결시켜 주기 위해 설치한 원형드럼 및;

제어용 막대의 움직임에 의해 길이가 늘어나거나 줄어들 수 있으며, 표면에 이빨이 나 있는 벨트부와 이것을 구동하는 모터를 원통 내에 설치하여 벨트의 이빨과 제어용 막대에 나 있는 기어가 맞물리도록 되어 있는 다단계 원봉 어셈블리로 이루어져서, 전열관이 안쪽까지 접근하여 고압수를 분사하는 랜싱(inter-tube lancing)과 검사를 수행하는 경우는 다단계 원봉 어셈블리를 수직으로 세운 상태로 두어야만 하며, 배럴 분사를 위해서는 두 개의 배럴 분사용 부분을 원통의 안쪽면에 대칭으로 설치하였으며, 배럴 분사 노즐들은 원통의 바깥에서 배럴 분사용 부분에 조립하여 고정되도록 하고, 배럴 분사의 경우는 다단계 원봉 어셈블리를 수평상태로 유지하도록 되어 있다.

한편, 아래에서 본 발명을 도면과 함께 상세하게 설명하는 내용을 읽어보면, 이 분야에서 숙달한 사람이라면 누구나 쉽게 본 발명에서 개발된 장비가 앞서서 언급한 목적과 관련된 목적들을 달성할 수 있다는 사실과 본 발명의 장점과 특징들을 분명하게 파악할 수 있을 것이다.

이하, 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.

본 발명은 도 9에 도시된 바와 같은 원자력 발전소에 설치되는 고온수 유입구(103)와 저온수 유출구(104)를 갖춘 증기 발생기(100) 내부의 전열관(101) 주위에 쌓인 슬러지를 검사하거나 세정 제거할 수 있는 랜싱장비로서, 수작업구(102)를 통해 설치되어 진다.

본 발명은 안내지지 레일(2)과 전후 직선운동 박스(3) 및 랜서 본체(4)로 이루어져서 증기 발생기(100) 내에서 전열관(101) 주위에 쌓인 이물질을 고압수를 분사하여 제거하기 위한 랜싱장치에 있어서, 상기 증기 발생기(100)의 중심을 지나는 BdL(105) 위에 지나는 안내지지 레일(2)과, 이것을 따라 렌서 본체(4)의 직선 운동을 야기하는 모터 드라이브 기구(10)와 랜서 본체(4)의 수평축 회전운동을 야기하는 다른 모터 드라이브 기구(41) 들을 내장한 전후 직선운동 박스(3), 원통(11)과 원형드럼 어셈블리(12) 및 다단계 원봉 어셈블리(13)로 이루어진 랜서 본체(4)로 이루어지되, 상기 원통(11)은 다단계 원봉 에셈블리(13)를 수직으로 세우거나 수평으로 눕힐 수 있는 모터 드라이브 기구(14)를 내장하고, 고압 호스, 광학 케이블과 제어용 막대(26)가 직선으로 통과할 수 있는 통로가 형성된 평판(17)이 설치되어 있으며, 상기 원형드럼 어셈블리(12)는 상기 고압수 호스, 광학 케이블 및 제어용 막대(26)를 중간에 부드럽게 연결시켜 주기 위해 설치되며, 상기 다단계 원봉 어셈블리(13)는 제어용 막대(26)의 움직임에 의해 길이가 늘어나거나 줄어들 수 있으며, 표면에 기어를 갖춘 벨트부(22)와 이를 구동하는 모터(21)를 원통(11) 내에 설치하여 벨트부(22)의 이빨과 제어용 막대(26)의 기어 이빨이 서로 맞물리도록 이루어짐에 따라, 상기 전열관(101)의 안쪽까지 접근하여 고압수를 분사하는 랜싱(inter-tube Lancing)과 검사를 수행하는 경우에는 다단계 원봉 어셈블리(13)를 수직으로 세운 상태로 유지하고 배럴 분사(Barrel spray)를 위해서 2개의 배럴 분사용 노즐블록(42)을 원통(11)의 안쪽면에 대칭으로 설치하며, 상기 배럴 분사용 노즐블록(42)에 배럴 분사노즐(43) 들이 원통(11)의 바깥에서 조립 고정되고, 이러한 배럴 분사의 경우에는 다단계 원봉 어셈블리(13)를 수평으로 유지하도록 되어 있다.

한편, 본 발명은 증기 발생기(100)의 전열관(101) 주변에 쌓인 슬러지 제거시 BdL(105) 위에서 90도 방향으로 고압수를 분사하는 배럴 분사와 전열관(101) 안쪽까지 접근하여 고압수를 직접 분사하는 튜브라인 사이 분사를 동시에 수행할 수 있다.

즉, 상기 안내지지 레일(2)은 도 9에 도시된 BdL 위에 설치되는데, 도 1,2에 도시된 바와 같이 두 개의 지지블록(5)으로 랜서 본체(4)에 연결되어 있는 전후 직선운동 박스(3)를 안내할 수 있도록 시계방향으로 90도 회전시킨 "ㄷ" 모양을 가지며, 이것의 바닥면에는 전후 직선운동 박스(3)를 잡아주며 안내 역할을 할 수 있도록 랙기어 쌍(7)이 부착되고, 이 랙기어 쌍(7)은 전후 직선운동 박스(3)의 옆면에 돌출되어 있는 피어언 기어(8,9) 들과 맞물리게 되어 있다.

도 3에서 보면, 앞쪽에 고정되어 있는 피니언 기어 쌍(8)은 전후 직선운동 박스(3)의 안쪽에 설치되어 있는 모터 드라이브 기구에 의해 구동되도록 되어 있다.

그리고 뒤쪽에 있는 피니언 기어 쌍(9)은 랜서 본체(4)가 안내지지 레일(2)을 따라 안정되게 직선운동을 할 수 있도록 하기 위해 설치해 놓은 더미 기어 쌍이다.

도 4에서 볼 수 있듯이, 랜싱 본체(4)는 원통(11), 원형드럼 어셈블리(12)와 다단계 원봉 어셈블리(13)로 이루어져 있다. 상기 원통(11)은 다단계 원봉 어셈블리(13)를 수직으로 세우거나 수평으로 눕힐 수 있는 모터 드라이브 기구(14)를 내장하고 있다.

이것은 원통(11)의 안쪽에 설치되어 있는 두 개의 피니언 기어(15)를 부착한 회전축을 구동한다. 이 피니언 기어(15)는 다단계 원봉 어셈블리(13)의 회전축에 고정된 두 개의 피니언 기어(16)와 맞물리게 된다. 그리고 상기 원통(11) 내에는 고압 호스, 광학 케이블과 제어용 막대(26)가 직선으로 통과할 수 있는 통로(18, 19)가 나 있는 평판(17)도 설치되어 있다. 상기 제어용 막대(26)는 다단계 원봉 어셈블리(13)의 길이를 제어하는데 사용되고, 상기 원통(11) 내에는 또한 다단계 원봉 어셈블리(13)의 길이를 확장시키거나 줄일 수 있는 다른 모터 드라이브 기구(20)를 내장하고 있다.

이 기구는 도 4b와 도 5에서 볼 수 있듯이 모터(21)와 모터에 의해 구동되는 이빨 달린 벨트부(22)로 구성되어 있는데, 이 벨트부(22)는 벨트(25)의 안쪽면과 맞물리는 두 개의 피니언 기어 쌍(24)을 각각 부착한 두 개의 회전축(23)과 이빨 달린 두 개의 벨트(25)로 구성되어 있다.

상기 벨트부(22)의 회전축(23)은 원통에 고정되고, 뒷쪽의 회전축에는 모터에 의해 구동되는 피니언 기어 쌍과 맞물리게 되는 다른 피니언 기어 쌍이 부착되어 있다. 이 벨트(25)의 이빨은 원통(11) 내에 설치되어 있는 평판(17)을 통과하는 제어용 막대(26)와 맞물리게 된다.

여기서 모터 드라이브 벨트부(22) 회전축(23)을 회전시키면 벨트(25)에 맞물려 있는 제어용 막대기(26)가 전후 직선운동을 하게 되고, 따라서 다단계 원봉 어셈블리(13)의 길이가 확장되거나 줄어들게 되어 이것의 끝부분에 고정되어 있는 노즐블록(28)의 위치가 바뀌게 된다. 본 발명의 도 5와 같이 벨트부(22)에서 제어용 막대(26)와 접촉하는 면적을 크게 함으로써 보다 안정되게 다단계 원봉 어셈블리(13)가 확장되거나 줄어들게 할 수 있다.

도 6에 나타나 있는 원형드럼(29)은 원통 내에 설치되어 있는 평판을 통과한 고압수 호스, 광학 케이블 및 제어용 막대(26)를 다단계 원봉 어셈블리(13)로 부드럽게 연결하는 역할을 한다.

따라서 원형드럼 어셈블리(13)의 표면은 원통(11) 내의 평판에 나 있는 것과 같은 모양의 통로로 가공되어 있다.

도 7은 상기 다단계 원봉 어셈블리(13)를 보여주고 있다. 이것은 끝부분에 고정되어 있는 노즐 블록(28)에 연결되는 고압수 호스, 광 케이블과 제어용 막대의 통로(18, 19) 역할을 한다. 이것의 한쪽 끝은 지지판(27)에 의해 고정되어 있고 다른 쪽은 노즐 블록(28)이 부착되어 있다.

한편, 상기 노즐 블록(28)에는 공지된 바와 같이 고압수 분사 노즐과 광학 카메라가 박혀 있고, 고압수 분사 전에 고압수를 담아두는 저장조의 역할을 한다.

도 7을 보면 다단계 원봉 어셈블리(13)의 상세 구조를 잘 파악할 수 있다. 즉 제일 외곽에 놓인 첫 번째 원봉(30)은 두 번째 원봉이 최대한 확장될 때 빠져나가지 않고 연결되어 있도록 하기 위해 오른쪽 끝의 일정 부분에 두 번째 원봉(31)의 외경과 같게 내경이 줄어들게 가공되어 있다. 따라서 두 번째 원봉의 경우는 왼쪽 끝부분에 첫 번째 원봉(30)의 내경과 같은 외경을 가진 부분이 돌출되어 있고, 오른쪽 끝부분은 첫 번째 원봉(30)과 같이 내경이 축소되어 있다. 이런 형태로 제일 안쪽에 있는 원봉(32)의 경우도 왼쪽 끝과 오른쪽 끝부분 모두 기하학적인 제한 조건을 만족시키도록 설계되어 있고, 끝부분은 노즐블록(28)에 단단하게 고정되어 있다.

도 8에는 다단계 원봉 어셈블리(13)의 다른 실시예가 도시되어 있는데, 이 경우는 앞선 다단계 원봉 어셈블리(13) 대신에 각 단계에 옆으로 누워있는 "U"자 모양을 취하는 구조(34)를 가지고 있다. 이 구조에서 아래와 위의 수평 부분(35)의 안쪽 면에 길이 방향으로 홈(36)이 나 있는데, 이것은 조립되는 다음 단계 구조물의 수평부분의 바깥 면에 나 있는 홈(37)과 맞물려 미끄럼 운동을 하도록 설계되었다. 각 단계 구조의 수직 부분(38)에는 고압수 호스, 광학 케이블과 제어봉이 통과하는 평행 통로가 나 있다. 앞의 경우와 마찬가지로 노즐블록(28)은 제일 안쪽에 놓이게 되는 마지막 단계 구조물에 고정된다. 이런 설계에서는 모든 단계 구조물에서 수평과 수직 부분의 두께는 일정하게 유지되고 수직 부분의 높이는 단계가 증가할수록 점점 작아지게 된다. 이러한 구조적인 특징 때문에, 다단계 원봉 어셈블리(13)의 경우와 달리 고압수 호스, 광학 케이블과 제어봉의 통과에 필요한 통로의 크기가 단계 수에 관계없이 일정하게 유지된다. 결과적으로 앞의 경우와 달리 더 큰 직경을 가진 고압 호스를 사용할 수 있게 되어 고압수의 유량이 증가되어 랜싱의 효과와 효율을 높일 수 있을 것으로 기대된다.

한편, 상기 원통(11)의 수평축 회전운동(sweeping motion)은 앞에서 언급한 전후 직선운동 박스(3) 내에 설치되어 있는 모터 드라이브 기구(41)로 가능하도록 하였다. 도 3에서 볼 수 있듯이 모터 축에 고정되어 있는 피니언 기어(40)가 원통의 바깥쪽 표면에 가공되어 있는 기어(44)와 맞물리게 된다. 원통은 앞뒤에 있는 지지 블록(5)에 의해 전후 직선운동 박스(3)에 고정되어 있다.

본 발명의 랜싱장치(1)는 전열관(101)의 안쪽까지 접근하여 검사하거나 슬러지를 제거하는 튜브 레인 사이 랜싱(inter-tube lancing)외에 BdL에 수직 방향으로 분사하는 배럴 분사(barrel spray)도 동시에 수행할 수 있게 설계되어 있다. 두 개의 배럴 분사용 노즐블록(42)이 원통(11)의 안쪽 면에 대칭적으로 고정되어 있다. 상기 원통(11)의 안쪽면에 접하는 노즐블록(42)은 노즐에 나 있는 볼트로 원통(11)에 고정되고. 상기 노즐블록(42)에 고압수는 원통의 바깥으로부터 고압수 호스에 의해 공급된다.

배럴 분사용 노즐(43) 들은 원통(11)의 바깥에서 배럴 분사용 노즐블록(42) 에 조립하여 고정되도록 하였다.

따라서 배럴 분사 시에는 다단계 원봉 어셈블리(13)를 수평으로 눕혀놓은 상태로 두어야 한다.

한편, 본 발명을 이용하여 튜브 레인 사이 랜싱 및 검사가 이루어지는 전체 과정은 다음과 같다.

먼저 랜서 본체(4)가 전후 직선운동 박스(3) 내에 있는 모터 드라이브 기구(10)에 의해 BdL(105) 위에 고정되어 있는 안내지지 레일(2)을 따라서 원하는 위치로 운송된다.

그리고 나서 다단계 원봉 어셈블리(13)가 원통(11) 내에 있는 모터 드라이브 기구(14)에 의해 수직으로 세워지게 된다.

다음으로 전후 직선운동 박스(3) 내에 설치되어 있는 다른 모터 드라이브 기구(41)로 원통(11) 및 다단계 원봉 어셈블리(13)가 수평축 회전운동을 하여 원하는 각도만큼 기울어지도록 한다.

그 다음으로 원통(11)의 뒷부분에 설치되어 있는 다른 모터 드라이브 기구(20)와 이빨 달린 벨트부(22)를 통해 다단계 원봉 어셈블리(13)의 길이가 확장되어 제거하고자 하는 슬러지 침전물의 바로 윗부분까지 노즐블록(28)을 위치시킨다.

마지막으로 이 위치에서 고압수를 분사하면서 고착화된 슬러지를 제거할 수 있다.

상기 다단계 원봉 어셈블리(13)의 길이 확장은 앞에서 언급한 대로 모터 드 라이브 기구(41)로 구동되는 제어용 막대(26)의 움직임에 의해서 이루어지게 된다. 벨트(25)의 이빨과 제어용 막대(26)에 나 있는 기어가 서로 맞물리도록 되어 있다. 이런 역할을 수행하기 위해 상기 제어용 막대(26)는 딱딱해야 함과 동시에 원통(11) 내의 평판(17)을 통과해서 원통드럼 어셈블리(12)를 지나면서 180도 굽어져 노즐 블록에 연결되도록 하기 위해서는 부드럽게 굽혀지는 특성도 가지고 있어야 한다.

상기와 같이 원자력 발전소의 증기 발생기 내에서 전열관 주위에 쌓인 이물질(sludge)을 제거하기 위한 본 발명에 따른 랜싱장치는 BdL(Blow down lane)을 따라서 90도 방향으로 고압수를 분사하는 배럴 살수(Barrel spray) 뿐만 아니라, 전열관의 안쪽까지 접근하여 검사(inspection)와 고압수를 직접 분사하는 기능(inter-tube lancing)을 동시에 가지고 있어서 기존의 배럴 살수 방식에 비해 매우 효율적으로 세정 작업을 수행할 수 있다는 잇점이 있다.

Claims

안내지지 레일(2)과 전후 직선운동 박스(3) 및 랜서 본체(4)로 이루어져서 증기 발생기(100) 내에서 전열관(101) 주위에 쌓인 이물질을 고압수를 분사하여 제거하기 위한 랜싱장치에 있어서,

상기 증기 발생기(100)의 중심을 지나는 BdL(105) 위에 지나는 안내지지 레일(2)과, 직선 운동을 야기하는 모터 드라이브 기구(10)와 랜서 본체(4)의 수평축 회전운동을 야기하는 다른 모터 드라이브 기구(41) 들을 내장한 전후 직선운동 박스(3), 원통(11)과 원형드럼 어셈블리(12) 및 다단계 원봉 어셈블리(13)로 이루어진 랜서 본체(4)로 이루어지되, 상기 원통(11)은 다단계 원봉 에셈블리(13)를 수직으로 세우거나 수평으로 눕힐 수 있는 모터 드라이브 기구(14)를 내장하고, 고압 호스, 광학 케이블과 제어용 막대(26)가 직선으로 통과할 수 있는 통로가 형성된 평판(17)이 설치되어 있으며, 상기 원형드럼 어셈블리(12)는 상기 고압수 호스, 광학 케이블 및 제어용 막대(26)를 중간에 부드럽게 연결시켜 주기 위해 설치되며, 상기 다단계 원봉 어셈블리(13)는 제어용 막대(26)의 움직임에 의해 길이가 늘어나거나 줄어들 수 있으며, 표면에 기어를 갖춘 벨트부(22)와 이를 구동하는 모터(21)를 원통(11) 내에 설치하여 벨트부(22)의 이빨과 제어용 막대(26)의 기어 이빨이 서로 맞물리도록 이루어짐에 따라, 상기 전열관(101)의 안쪽까지 접근하여 고압수를 분사하는 랜싱(inter-tube Lancing)과 검사를 수행하는 경우에는 다단계 원봉 어셈블리(13)를 수직으로 세운 상태로 유지하고 배럴 분사(Barrel spray)를 위해서 2개의 배럴 분사용 노즐블록(42)을 원통(11)의 안쪽면에 대칭으로 설치하며, 상기 배럴 분사용 노즐블록(42)에 배럴 분사노즐(43) 들이 원통(11)의 바깥에서 조립 고정되고, 이러한 배럴 분사의 경우에는 다단계 원봉 어셈블리(13)를 수평으로 유지하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 원자력 발전소의 증기 발생기 전열관 검사 및 세정이 가능한 랜싱장치.
제 1항에 있어서, 상기 다단계 원봉 접합체는 길이를 확장하거나 줄일 수 있는 그리고 서로 미끄럼 운동을 할 수 있도록 연결되어 있는 다단계 원봉들로 구성되어 있는데, 한쪽 끝을 지지판에 의해 서로 고정되어 있고, 다른 쪽 끝은 노즐 블록에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 원자력 발전소의 증기 발생기 전열관 검사 및 세정이 가능한 랜싱장치.
제 1항에 있어서, 상기 고압수 호스와 광학 케이블과 제어용 막대는 증기 발생기 바깥에서 공급되고, 원통 내에 설치되어 있는 평판을 통과해 원통드럼을 지나 다단계 원봉 어셈블리에 연결되고 이것의 끝부분에 있는 노즐 블록에 고정되는 것을 특징으로 하는 원자력 발전소의 증기 발생기 전열관 검사 및 세정이 가능한 랜싱장치.
제 1항에 있어서, 상기 제어용 막대는 다단계 원봉 어셈블리의 길이를 확장하거나 줄이는데 사용되고, 이빨을 가진 벨트부의 벨트와 맞물리도록 이빨이 형성 되고, 다단계 원봉 어셈블리의 길이를 조정하거나 고압수 분사 시 발생하는 반발력으로 인한 스트레스를 감당할 수 있을 정도로 충분히 딱딱해야 하고, 평판으로부터 원형드럼을 지나 180도 굽어져 다단계 원형 집합체에 연결될 만큼 굽힘성을 가진 재료를 사용하는 것을 특징으로 하는 원자력 발전소의 증기 발생기 전열관 검사 및 세정이 가능한 랜싱장치.
제 1항에 있어서, 상기 원통 내의 뒷부분에 설치되어 있는 모터 드라이브 기구는 제어용 막대에 나 있는 이빨에 맞물리는 이빨 달린 벨트부를 구동하는데 사용하는 것을 특징으로 하는 원자력 발전소의 증기 발생기 전열관 검사 및 세정이 가능한 랜싱장치.
제 1항에 있어서, 상기 원통의 앞쪽에 설치되어 있는 모터 드라이브 기구는 원통의 안쪽에 설치되어 있는 두 개의 피니언 기어를 부착한 회전축을 구동하고, 이 피니언 기어는 다단계 원봉 어셈블리의 회전축에 고정된 두 개의 피니언 기어와 맞물림에 따라 이 다단계 원봉 어셈블리를 수직으로 세우거나 수평으로 유지하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 원자력 발전소의 증기 발생기 전열관 검사 및 세정이 가능한 랜싱장치.
제 1항에 있어서, 상기 배럴 분사용 노즐 블록은 원통의 안쪽면에 대칭적으로 고정되어 있고, 노즐 블록의 바깥의 한 면은 원통의 내경과 같은 직경을 가지 며, 이 노즐 블록은 노즐에 나 있는 체결수단으로 원통에 고정되도록 한 것을 특징으로 하는 원자력 발전소의 증기 발생기 전열관 검사 및 세정이 가능한 랜싱장치.
제 1항에 있어서, 상기 배럴 분사용 노즐 블록의 뒷면은 원통의 바깥에서 제공되는 고압 호스에 연결되는 것을 특징으로 하는 원자력 발전소의 증기 발생기 전열관 검사 및 세정이 가능한 랜싱장치.
제 1항에 있어서, 상기 원통 내에 설치되는 평판은 두 개의 모터 드라이브 기구 위쪽에 고정되는데, 고압수 호스, 광학 케이블 및 제어용 막대의 통과 통로를 제공하는 것을 특징으로 하는 원자력 발전소의 증기 발생기 전열관 검사 및 세정이 가능한 랜싱장치.