KR101103820B1 - 증기발생기 2차측 듀얼타입 랜싱장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 핸드홀 양방향에서 2대의 가이드 레일과 세정로봇을 설치하여, 증기발생기 중심부에서부터 각각의 세정로봇이 침적물을 제거하도록 함으로써 침적물이 반대편으로 넘어가는 현상을 제거하여 침적물을 완전히 제거할 수 있도록 한 랜싱장치에 관한 것이다.

Description

증기발생기 2차측 듀얼타입 랜싱장치{DUAL TYPE EQUIPMENT FOR WATER JET CLEANING ON THE TOP OF THE TUBE SHEET OF STEAM GENERATOR IN NUCLEAR POWER PLANT}

본 발명은 듀얼타입 랜싱장치에 관한 것으로, 핸드홀 양방향에 2대의 가이드 레일과 세정로봇을 설치하여, 증기발생기 중심부에서부터 양 방향으로 각각의 세정로봇이 침적물을 제거하도록 함으로써 침적물이 반대편으로 넘어가는 현상을 제거하여 침적물을 완전히 제거할 수 있는 듀얼타입 랜싱장치에 관한 것이다.

원자력 발전소 증기발생기는 원자로에서 생성된 열에너지를 열교환을 통하여 터빈/발전기를 구동하는 증기를 생산하는 기능과 외부로의 방사능 누출을 막아주는 압력 경계 역할을 수행하는 원자력 발전소 주요 설비이다.

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 위한 설비 및 운전절차를 가지고 있으나, 실질적으로 이러한 방법만으로는 슬러지가 효과적으로 제거되지 않고 계속적으로 침적되는 현상이 발견되고 있다.

따라서 증기 발생기 내부를 효과적으로 세정하기 위한 장치가 필요하며, 또한 증기 발생기 내부를 세정하는데 소요되는 72시간의 작업시간을 감소시켜야 할 필요성이 있다.

본 발명은 이와 같은 문제를 해소하기 위해 마련한 것으로, 본 발명의 목적은 증기발생기 중심부로부터 양방향으로 세정 수행을 행하는 랜싱장치를 제공하는 것이다.

구체적으로, 본 발명은 핸드홀 양방향에 2대의 가이드레일과 세정로봇을 설치하여, 증기발생기 중심부에서부터 2개의 세정로봇이 침적물을 제거하도록 함으로써 침적물이 반대편으로 넘어가는 현상을 제거하여 침적물을 완전히 제거할 수 있는 랜싱장치에 관한 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 증기발생기 2차측 듀얼타입 랜싱장치는, 증기발생기 하부 일측에 형성된 제1개구부 내에 설치되고, 상기 제1개구부로부터 고정지지봉 사이에 형성되며, 양 단이 마운트 플랜지와 레일 스탠더에 의해 지지되도록 형성되는 제1가이드레일과, 상기 제1가이드레일을 따라 이동가능하도록 형성된 제1세정로봇을 포함하여 형성된 제1랜싱부; 및 증기발생기 하부 타측에 형성된 제2개구부 내에 설치되고, 상기 제2개구부로부터 고정지지봉 사이에 형성되며, 양 단이 마운트 플랜지와 레일 스탠더에 의해 지지되도록 형성되는 제2가이드레일과, 상기 제2가이드레일을 따라 이동가능하도록 형성된 제2세정로봇을 포함하여 형성된 제2랜싱부;를 포함하며,

상기 마운트 플랜지는 상기 가이드레일의 일단을 지지하기 위한 것으로, 일단은 증기발생기의 핸드홀에 결합되고, 타단은 가이드레일의 일단을 고정하며, 상기 레일스탠더는 상기 가이드레일을 지지하기 위한 봉형상의 부재로, 고정지지봉을 중심으로 양 측에 수직방향으로 소정거리 이격되어 형성되며,

제 1 직류 서보 모터 축에 장착되어 회전하는 제 1 미터기어와, 상기 제 1 미터기어와 연결되어 회전하되 상하위치로 형성된 한쌍의 스퍼기어, 및 상기 상단에 위치한 스퍼기어축에 형성되어 가이드레일과 치합되는 랙기어를 포함하여 가이드 레일을 따라 전후방향으로 이동시키는 이송부와, 상기 이송부 내부 일측에 형성되는 상기 제 2 직류 서보 모터 축에 장착되어 회전하는 제 2 미터기어와 상기 제 2 미터기어의 하단에 형성되며, 반 원주형상으로 형성되어 원주방향으로 회전하는 로봇미터기어를 포함하여 세정로봇을 회전시키는 노즐부를 포함하며,

상기 제1 및 제2 세정로봇의 노즐부 끝단에 형성된 노즐; 상기 노즐 후단에는 카메라 및 램프가 설치되며, 상기 제1 및 제2 가이드레일과 제1 및 제2 세정로봇은 더브테일(dove tail)방식으로 결합되며, 상기 제1 및 제2 세정로봇은 원격제어부가 설치된 것을 특징으로 하는 증기발생기 2차측 듀얼타입 랜싱장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 증기발생기 2차측 듀얼타입 랜싱장치는 두개의 세정로봇이 동시에 세정을 시행하기 때문에 세정시간이 단축된다는 점에 기술적 특징이 있다.

또한 본 발명에 따른 증기발생기 2차측 듀얼타입 랜싱장치는 원자력 발전소 모든 종류의 증기발생기에 적용가능하여 호환성이 높다는 점에서 기술적 특징이 있다.

또한 본 발명에 따른 증기발생기 2차측 듀얼타입 랜싱장치는 원격제어가 가능하며, 세정로봇에 설치된 램프 및 카메라를 통하여 위치 및 상태를 파악할 수 있어 작업자의 작업효율을 향상시킨다는 점에서 기술적 특징이 있다.

이상에서의 서술은 특정의 실시 예와 관련한 것으로, 청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 예시 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 증기발생기를 도시한다.

상기 증기발생기(10)는 원자로에서 생성된 열에너지를 열교환을 통하여 터빈발전기를 구동하는 증기를 생산하는 기능과 외부로의 방사능 누출을 막아주는 압력 경계 역할을 수행하는 원자력 발전소 주요 설비이다.

본 발명에 따른 증기발생기 2차측 듀얼타입 랜싱장치는 상기 증기발생기(10)의 튜브 시트 상부에 침적된 산화철을 주기적으로 제거하기 위하여 형성된 것으로, 상기 증기발생기의 개구부를 통하여 증기발생기 내측에 형성된 양쪽 핸드홀에 가이드 레일과 세정로봇을 포함한 랜싱장치를 설치한다. 상기 가이드 레일에 결합된 세정로봇이 이동하면서 고압의 세정수를 분사하여 바닥물의 침적물을 제거하도록 한다.

본 발명에서는 핸드홀에서 중심부까지 가이드레일 및 세정로봇을 형성한 제 1 랜싱장치와, 반대편 핸드홀에서 중심부까지 가이드레일 및 세정로봇을 형성한 제 2 랜싱장치를 포함하는데, 상기 제 1 랜싱장치 및 제 2 랜싱장치는 그 구성 및 구동방법이 동일하여 하나의 랜싱장치에 대해서 서술하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 가이드 레일에 결합된 세정로봇의 정면도를 도시하고, 도 3은 본 발명에 따른 가이드 레일에 세정로봇이 결합된 평면도를 도시한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 증기발생기 2차측 듀얼타입 랜싱장치(100)는 상기 증기발생기의 하부에 형성된 개구부(20)에 형성된 양쪽 핸드 홀(21)에 마운트 플랜지(22)를 구비하고, 상기 증기발생기 중앙부에 2개의 레일 스탠더(23)를 형성한다.

상기 마운트 플랜지(22)의 일단은 증기발생기 핸드홀(21) 상단에 고정되고 상기 마운트 플랜지(22)의 타단은 연결부재를 이용하여 가이드레일의 일단을 고정하고, 상기 레일 스탠더(23)는 가이드레일의 타단을 지지하기 위한 봉형상의 부재로 고정 지지봉(23)을 중심으로 양 측에 수직방향으로 소정거리 이격되어 형성되는 것을 특징으로 한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 레일 스탠더(23)와 마운트 플랜지(22) 상단에 고정형성된 제1가이드레일 및 제 2가이드레일에 세정로봇을 2개 이상 설치함으로써 증기발생기의 중심을 기준으로 2대의 랜싱장치가 동시에 세정을 수행하여 종래의 작업시간을 반으로 줄일 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 세정로봇의 단면도를 도시하며, 도 5는 세정로봇의 이송부의 구동을 설명하기 위한 단면도를 도시하고, 도 6은 노즐부의 구동을 설명하기 위한 단면도를 도시한다.

본 발명에 따른 세정로봇은 가이드 레일을 따라 전후이동이 가능하고, 또한 노즐이 회전하여 침적물을 세정하도록 하는 것을 기술적 특징으로 하는바, 이를 중점적으로 설명하면 다음과 같다.

세정로봇(200)은 이송부 및 노즐부로 구성되며, 이송부는 세정로봇(200)을 가이드 레일를 따라 전후방향으로 이동가능하며, 노즐부는 세정로봇(200)이 왕복회전할 수 있도록 구성한다.

우선, 세정로봇의 이송부는 상기 세정로봇(200)이 제 1 직류 서보 모터(210)에 의해 구동되어 가이드 레일(300)을 따라 전후방향으로 이동이 가능하도록 구성된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 직류 서보 모터(211) 축에 장착된 제 1 미터기어(212)와 상기 제 1 미터기어(212)에 맞물려 구동하되 상하로 위치한 한쌍의 스퍼기어(211)가 서로 맞물려 회전한다.

상기 상측에 위치한 스피어기어(211)와 같은 축에 위치하여 구동력을 전달받은 랙기어(310)가 상기 가이드 레일(300)를 따라 맞물려 회전하면서 세정로봇을 전후방향으로 움직이게 한다.

다음으로, 상기 세정로봇(200)은 제 2 직류 서보 모터(220)에 의해 구동되어 노즐(250)이 회전하여 침적물을 세정하도록 한다. 상기 세정로봇(200)에 형성된 노즐(250)은 약 250bar의 세정수가 토출되며 세정을 위하여 다수개가 형성된다. 본 발명에 따른 일 실시 예로 세정로봇(200)에 3개의 노즐(250)이 2열로 배열되며, 노즐(250)의 회전 각도는 약 ±74도 내지 ±85도이다.

상기 세정로봇의 노즐부는 상기 이송부 내부에 안착되는 제 2 직류 서보 모 터(220)와, 상기 제 2 직류 서보 모터의 축에 장착된 제 2 미터기어(221)와, 상기 제 2 미터기어(221) 하단에 위치하며 제 2 미터기어(221)와 맞물려 구동하는 로봇미터기어(222)를 포함하도록 형성된다.

도 6에 도시된 바와같이, 상기 로봇미터기어(222)는 반 원주 방향으로 장착되어 상기 제 2 미터기어(221)와 서로 맞물려 세정로봇의 몸통은 원주방향으로 이동하고 노즐을 통하여 고압수를 분사한다.

또한, 상기 세정로봇의 로봇미터기어(222)와 연결되는 세정로봇 몸통 끝단 일면에는 노즐을 형성되고, 상기 노즐 후단에는 카메라 및 램프가 설치된다. 또한, 노즐부에 세정고압수를 공급하기 위하여 공급호스(미도시)가 연결되도록 형성한다.

또한, 상기 세정로봇의 로봇 미터기어(222)의 양측면으로 다수개의 부싱이 형성하여 이송부 및 노즐부를 구동하는 모터등을 지지하도록 하고, 상기 부싱(230)표면에 가이드 피스(GUIDE PIECE)를 형성하여, 상기 이송부를 포함하는 세정로봇의 몸통과 더브테일 방식으로 결합시킨다. 상기와 같이 더브테일(dove tail) 방식으로 결합시켰을 때는 그 결합력이 강하여 분리될 염려가 없을 뿐만 아니라 결합이 간단하다는 점에서 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 세정로봇(200)과 가이드 레일(300) 역시 더브테일(dove tail) 방식으로 결합한다는 점에서 본 발명의 기술적 특징이 있다.

상기와 같은 세정로봇은 증기 발생기 하부 양방향 개구부에 각각 형성되어 2대의 세정로봇을 동시에 제어 가능하기 때문에, 세정 시간이 상당히 단축되고 단방향 세정시 침적물이 반대로 넘어가는 문제점을 해결할 수 있는다는 점에서 그 기술적 효과는 매우 크다.

한편, 본 발명에 따른 증기발생기 2차측 듀얼타입 랜싱 장치는 원격제어 및 현장 제어시스템을 구비하여 작업자의 편의성을 향상시키는 특징을 가지고 있는 바, 이를 설명하면 다음과 같다.

원격제어부는 세정로봇의 운동을 제어할 수 있도록 원자력 발전소 격납용기 외부에 설치된 현장 수행용 사무실에 설치되어 원격제어가 가능하도록 한다. 상기 원격제어부는 세정로봇의 동작 정보 및 비디오 정보를 현장 제어 시스템에서 받아 작업자에 제공한다.

원격제어를 위하여, 상기 세정로봇(200)의 노즐(250) 후단에 추가적으로 카메라(240)와 램프(미도시)를 포함하도록 형성된다. 상기 카메라를 통하여 기록된 증기발생기 내부에서 분사 및 세정로봇의 움직임은 테이블화하여 모니터에 표시되며 구체적으로, 세정로봇의 위치와 세정로봇의 노즐 회전 각도의 값 등을 표시하여 작업자에게 제공된다.

상기 카메라는 일 실시 예로 내시경 카메라를 사용할 수 있다.

따라서, 현장제어부와 원격제어부에 의해 세정로봇 운전을 제어하며, 침적물 처리부에 설치된 고압 펌프에 의해 세정 고압수가 공급호스를 통해 상기 세정로봇 노즐까지 전달되어 증기발생기 전열관 사이로 토출되도록 한다.

증기발생기 양방향 원주 외곽으로 쓸려나간 침적물은 회수펌프 및 호스를 통해 다시 침적물 처리부로 보내어지며 이는 필터에 의해 침적물만 걸러지고 다시 깨끗한 세정수로 바뀌어 고압펌프를 통해 로봇에 전달되는 폐순환 운전을 하게 된다.

이와 같은, 본 발명에 따른 증기발생기 2차측 듀얼타입 랜싱장치는 증기 발생기 하부 양방향 2대의 세정로봇을 형성하도록 함으로써 세정 시간을 단축시키고, 아울러 단방향 세정시 침적물이 반대로 넘어가는 문제점을 해결할 수 있다는 점에서 기술적 특징이 있다.

또한, 본 발명에 따른 증기발생기 2차측 듀얼타입 랜싱장치는 원격제어 및 및 현장제어가 가능하여 세정로봇의 세정 위치 및 노즐 회전 각도를 파악할 수 있어 작업자의 작업시간을 단축시키고 작업능률을 향상시킨다는 점에서 기술적 특징이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 증기발생기를 도시한다.

도 2는 본 발명에 따른 가이드 레일에 결합된 세정로봇의 정면도를 도시한다.

도 3은 본 발명에 따른 가이드 레일에 세정로봇이 결합된 평면도를 도시한다.

도 4는 본 발명에 따른 세정로봇의 단면도를 도시한다.

*도면 부호*

10 : 증기발생기

20 : 양쪽 개구부 21 : 핸드홀 22 : 마운트 플랜지

23 : 레일 스탠더

100 : 랜싱장치 200 : 세정로봇

210 : 제 1 직류 서보 모터 211 : 스퍼기어

212 : 제 1 미터 기어

220 : 제 2 직류 서보 모터 221 : 제 2 미터 기어

222 : 로봇 미터 기어 230 : 부싱

240 : 카메라 250 : 노즐

300 : 가이드 레일 310 : 랙기어

Claims (5)

1. 증기발생기 하부 일측에 형성된 제1개구부 내에 설치되고, 상기 제1개구부로부터 고정지지봉 사이에 형성되며, 양 단이 마운트 플랜지와 레일 스탠더에 의해 지지되도록 형성되는 제1가이드레일과, 상기 제1가이드레일을 따라 이동가능하도록 형성된 제1세정로봇을 포함하여 형성된 제1랜싱부; 및

   증기발생기 하부 타측에 형성된 제2개구부 내에 설치되고, 상기 제2개구부로부터 고정지지봉 사이에 형성되며, 양 단이 마운트 플랜지와 레일 스탠더에 의해 지지되도록 형성되는 제2가이드레일과, 상기 제2가이드레일을 따라 이동가능하도록 형성된 제2세정로봇을 포함하여 형성된 제2랜싱부를 포함하며,

   상기 마운트 플랜지는 상기 가이드레일의 일단을 지지하기 위한 것으로, 일단은 증기발생기의 핸드홀에 결합되고, 타단은 가이드레일의 일단을 고정하며,

   상기 레일 스탠더는 상기 가이드레일을 지지하기 위한 봉형상의 부재로, 고정지지봉을 중심으로 양 측에 수직방향으로 소정거리 이격되게 형성되는 증기발생기 2차측 듀얼타입 랜싱장치.
2. 삭제
3. 청구항 1항에 있어서,

   상기 제1 및 제2 세정로봇은,

   제 1 직류 서보 모터 축에 장착되어 회전하는 제 1 미터기어와, 상기 제 1 미터기어와 연결되어 회전하되 상하위치에 형성된 한쌍의 스퍼기어, 및 상기 한쌍의 스퍼기어 중 상측에 위치한 스퍼기어의 스퍼기어축에 형성되어 가이드레일과 치합되는 랙기어를 포함하며 가이드 레일을 따라 전후방향으로 이동시키는 이송부와,

   상기 이송부 내부 일측에 형성되는 상기 제 2 직류 서보 모터 축에 장착되어 회전하는 제 2 미터기어와 상기 제 2 미터기어의 하단에 형성되며, 반 원주형상으로 형성되어 원주방향으로 회전하는 로봇미터기어를 포함하여 세정로봇을 회전시키는 노즐부를 포함하며,

   상기 노즐부 끝단에는 노즐을 형성하고, 노즐 후단에는 카메라 및 램프를 포함하는 증기발생기 2차측 듀얼타입 랜싱장치.
4. 청구항 1항에 있어서,

   상기 제1 및 제2 가이드레일과 제1 및 제2 세정로봇은 더브테일(dove tail)방식으로 결합되는 증기발생기 2차측 듀얼타입 랜싱장치.
5. 청구항 1항에 있어서,

   상기 제1 및 제2 세정로봇은 원격제어부를 구비하는 증기발생기 2차측 듀얼타입 랜싱장치.

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