KR101107037B1 - 동력구동밸브의 단부하중 시험장치 - Google Patents

동력구동밸브의 단부하중 시험장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 동력구동밸브의 단부하중 시험장치(1)는 고압으로 액체를 분사하는 고압주입펌프(140);와 고압주입펌프(140)로부터 밸브(120)에 유입되는 액체를 조절하기 위한 입구측 차단밸브(161) 및 압력을 측정하기 위한 입구측 압력계(171)를 구비하고, 일측이 고압주입펌프(140)에 연결되고 타측이 밸브(120)에 연결되어 있는 입구측 배관(201);과 밸브(120)와 입구측 배관(201) 및 지지대(112)의 하단을 고정하기 위한 고정대(100);와 밸브(120)에 구동력을 가하기 위한 구동기(121);와 한쪽 단부가 밸브(120)의 한쪽 단부에 연결되고, 다른 쪽 단부가 지지대(112)에 연결되는 유압식 가중기(110);와 일측이 유압식 가중기(110)에 연결되고, 밸브(120)의 압력 및 누설되는 액체의 양을 조절하기 위한 출구측 차단밸브(162) 및 압력을 측정하기 위한 출구측 압력계(172)를 구비한 출구측 배관(202);과 구동기(121)에 연결되어 구동기의 전압을 변경할 수 있는 전압조정기(130); 및 출구측 배관(202)의 타측에 연결되어 누설되는 액체를 저장할 수 있는 저장부(190)를 구비한다.

Description

동력구동밸브의 단부하중 시험장치{Apparatus for end-loading test of active power operated valves}
본 발명은 원자력발전소의 안전과 관련된 동력구동밸브의 성능검증 시험 중 단부하중 시험을 위한 장치에 관한 것이다.
원자력발전소는 수많은 장치와 구성부품에 의해 이루어진다. 이러한 구성부품 중 동력구동밸브는 유체의 흐름을 제어하여 원자력발전소의 안전하고 효율적인 상태의 운전이 가능하게 한다.
원자력발전소에서 사용되는 동력구동밸브와 같은 능동 기기는 KEPIC(전력산업기술기준, Korea Electric Power Industry Code) MF(원전기계기기의 성능검사)의 요건에 의해, 어떠한 상황에서도 능동 기기 자체의 성능이 발휘될 수 있다는 것을 다양한 실험을 통해 입증하여야 한다. 원전기계기기의 성능검사는 시험전 검사, 기본 진동수 결정, 환경과 경년열화 모사, 중간검사, 주기시험, 중간검사, 단부하중시험, 중간검사, 내진시험, 중간검사, 유동차단과 기능능력 입증, 시험후 검사의 순으로 일반적으로 시행된다.
이와 같은 성능검사에서 단부하중 시험은 압력과 하중을 포함한 정상사용 하중과 더불어 검증받아야 할 모든 밸브에서 배관이 단부하중을 받는 동안 시험밸브 조립품의 작동성능을 증명하는 것을 목적으로 한다. 즉, 단부하중 시험은 밸브의 배관 끝단에 어떤 하중(모멘트)이 작용할 때에도 밸브가 이상 없이 작동하고 있는지를 입증하는 시험을 의미한다. 단부하중 시험은 고압의 물이 밸브 내에 유입되어 누설되는지 여부 및 누설량을 검사하는 누설시험과, 밸브의 정상작동 여부 시험(또는, 상온에서 주기시험)으로 구성된다.
오늘날 발전설비에서 원자력발전소가 차지하는 비중이 점점 높아짐에 따라, 원자력발전소의 안정적인 운영을 확보하기 위해 각 구성부품에 시행되는 성능검증시험, 특히 그중에 단부하중 시험을 빠르게 수행하고, 신뢰성 있는 시험결과를 도출할 수 있는 단부하중 시험장치가 요구된다.
본 발명은 상기 문제점들을 해결하기 위해 신속하고, 신뢰성 있는 단부하중 시험을 할 수 있는 동력구동밸브의 단부하중 시험장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 동력구동밸브의 단부하중 시험장치는 고압으로 액체를 분사하는 고압주입펌프;와 고압주입펌프로부터 밸브에 유입되는 액체를 조절하기 위한 입구측 차단밸브 및 압력을 측정하기 위한 입구측 압력계를 구비하고, 일측이 고압주입펌프에 연결되고 타측이 밸브에 연결되어 있는 입구측 배관;과 밸브와 입구측 배관 및 지지대의 하단을 고정하기 위한 고정대;와 밸브에 구동력을 가하기 위한 구동기;와 한쪽 단부가 밸브의 한쪽 단부에 연결되고, 다른 쪽 단부가 지지대에 연결되는 유압식 가중기;와 일측이 유압식 가중기에 연결되고, 밸브의 압력 및 누설되는 액체의 양을 조절하기 위한 출구측 차단밸브 및 압력을 측정하기 위한 출구측 압력계를 구비한 출구측 배관;과 구동기에 연결되어 구동기의 전압을 변경할 수 있는 전압조정기; 및 출구측 배관의 타측에 연결되어 누설되는 액체를 저장할 수 있는 저장부를 구비한다.
또한, 본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 동력구동밸브의 단부하중 시험장치의 바람직한 다른 실시예에서, 유압식 가중기는 밸브의 한쪽 단부에서 하중을 가하는 방향이 반대가 되고, 각각의 유압식 가중기간의 거리를 조절할 수 있도록 2대 이상의 유압식 가중기가 설치될 수 있다.
또한, 본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 동력구동밸브의 단부하중 시험장치의 바람직한 다른 실시예에서, 구동기에 밸브의 토오크를 측정하여 밸브의 스트로크 타임을 측정할 수 있는 밸브토오크 측정기가 설치될 수 있다.
또한, 본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 동력구동밸브의 단부하중 시험장치의 바람직한 다른 실시예에서, 저장부의 하부에 저장부의 무게를 측정할 수 있는 저울을 추가로 구비할 수 있다.
본 발명에 따른 동력구동밸브의 단부하중 시험장치는 밸브에 전달할 수 있는 압력과 단부하중 모멘트를 동시에 작용가능하여, 밸브 몸체에 임의의 변형을 유발하게 할 수 있다. 이에 따라, 밸브의 변형상태하에서의 밸브의 누설 여부 및 정상 작동상태 입증이 가능하며, 신속하고 정확한 밸브의 단부하중 시험이 가능하게 된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 동력구동밸브의 단부하중 시험장치의 사시도를 나타낸다.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부여함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 동일한 부호를 가지도록 하였다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 동력구동밸브의 단부하중 시험장치의 사시도를 나타낸다. 본 발명에 의한 바람직한 실시예에서 동력구동밸브의 단부하중 시험장치(1)는 고압주입펌프(140), 입구측 배관(201), 고정대(100), 구동기(121), 유압식 가중기(110), 출구측 배관(202), 전압조정기(130), 및 저장부(190)를 구비하여 이루어진다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 고압주입펌프(140)는 고압으로 액체, 특히 물을 분사하여 입구측 배관(201)으로 방출한다. 입구측 배관(201)에는 고압주입펌프(140)로부터 밸브(120)에 유입되는 물의 양을 조절하기 위한 입구측 차단밸브(161)가 설치되어 있고, 입구측 차단밸브(161)와 입구측 플랜지(122) 사이에 압력을 측정할 수 있는 입구측 압력계(171)가 설치되어 있다. 또한, 입구측 배관(201)은 일측이 상기 고압주입펌프(140)에 연결되고, 타측이 고정대를 통과하여 밸브(120)에 연결되며, 입구측 플랜지(122)에 의에 고정대(100)에 고정된다. 고정대(100)에는 입구측 배관(201)의 일측과 밸브(120)의 한쪽 단부가 입구측 플랜지(122)에 의해 고정되어 있고, 지지대(112)의 하단이 고정되어 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 구동기(121)는 밸브(120)에 구동력을 가하는 역할을 하며 밸브(120)의 상부에 위치되나, 구동기(121)의 설치위치는 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 유압식 가중기(110)의 한쪽 단부가 밸브(120)의 한쪽 단부에 유압식 가중기 플랜지(111)에 의해 연결되고, 유압식 가중기(110)의 다른 쪽 단부가 지지대(112)에 연결된다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 출구측 배관(202)에는 밸브(120)의 압력 및 누설되는 액체의 양을 조절하기 위한 출구측 차단밸브(162) 및 압력을 측정하기 위한 출구측 압력계(172)가 설치되어 있다. 출구측 배관(202)은 일측이 지지대를 통과하여 유압식 가중기(110)에 연결되어 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 구동기(121)에 연결되어 구동기의 전압을 변경할 수 있는 전압조정기(130)가 밸브(120)에 설치되어 있다. 이에 따라, 정상작동 여부 시험을 할 때, 규정전압의 75%에서 100%로 전압을 조정하여 단부하중 시험장치의 별도의 조작 없이 신속한 시험을 수행할 수 있게 된다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 출구측 배관(202)의 타측에 연결되어 누설되는 물을 저장할 수 있는 저장부(190)가 설치되어 있고, 출구측 배관(202)의 타측이 저장부(190)에 연결되어 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 플랜지에 의한 연결은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 배관, 밸브, 또는 유압식 가중기를 견고하게 고정할 수 있는 고정수단이라면 모두 다 적용가능하다.
본 발명의 바람직한 다른 실시예에서, 유압식 가중기(110)에는 Load Cell이 부착되어 있으며, 유압식 가중기 플랜지(111)의 상부와 하부에 최소한 각각 1대씩 2대의 유압식 가중기(110)가 하중을 가하는 방향이 서로 반대가 되도록 설치된다. 2대의 유압식 가중기(110)에 의해 종래 단부하중 시험장치에 설치된 유압식 가중기와 비교하여 훨씬 적은 힘으로 규정된 하중, 즉 모멘트를 가할 수 있어 단부하중 시험비용이 절감될 수 있다. 또한, 각각의 유압식 가중기(110)간의 거리가 유압식 가중기 플랜지(111) 및 지지대(112) 사이에서 조정이 가능하게 되고, 이에 따라 다양한 크기의 동력구동밸브의 단부하중을 용이하게 시험할 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 실시예에서, 밸브(120)의 토오크를 측정하여 상기 밸브(120)의 스트로크 타임(stroke time)을 측정할 수 있는 밸브토오크 측정기(180)가 밸브(120)에 설치될 수 있다. 이에 따라, 밸브의 토오크를 측정하여 밸브(120)의 개폐 시간의 측정이 가능하고, 측정된 시간에 따라 소정에 규정된 안전기준을 만족하는지를 빠르게 비교하여 신속하고 정확한 단부하중 시험을 가능하게 할 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 실시예에서, 단부하중 시험장치(1)는 저장부(190)의 하부에 저장부의 무게를 측정할 수 있는 저울(150)을 구비한다. 반드시 이에 한정하는 것은 아니지만, 정확한 누설량을 측정하기 위해 상기 저울은 전자저울인 것이 바람직하다. 저울에 의해 측정되는 무게를 통해 밸브(120)의 누설량을 바로 측정할 수 있어 신속하고 정확한 단부하중 시험을 수행할 수 있다.
본 발명에 의한 동력구동밸브의 단부하중 시험장치(1)에 따른 단부하중 시험방법은 누설시험과 정상작동 여부 시험(또는 상온 주기시험)으로 이루어지고, 누설시험을 시행한 후 정상작동 여부 시험의 순서로 진행된다. 누설시험과 정상작동 여부 시험방법은 다음과 같다.
<누설시험>
1. 밸브(120)의 개방상태, 입구측 차단밸브(161)의 개방상태, 및 출구측 차단밸브(162)의 차단상태를 확인한 후 고압주입펌프(140)를 가동한다.
2. 밸브(120)의 내부 압력이 규정 시험압력까지 가압 되면 입구측 차단밸브(161)를 차단하고 고압주입펌프(140)를 정지시킨다.
3. 유압식 가중기(110)를 이용하여 밸브(120)의 출구측 단부에 규정된 하중, 즉 모멘트를 가한다.
4. 구동기(121)를 규정된 전압으로 가동하여 밸브(120)를 닫는다.
5. 출구측 차단밸브(162)를 개방하고, 밸브(120)의 출구측 압력을 대기압 상태로 감압시킨다.
6. 상기 5의 상태를 5분간 유지한 후 저장부(190)의 물의 무게 변화를 저울(150)을 이용하여 측정함으로써 밸브(120)의 누설여부 및 누설량을 기록한다.
<정상작동 여부 시험>
1. 출구측 차단밸브(162)를 차단하고, 입구측 차단밸브(161)를 개방한다.
2. 구동기(121)를 가동하여 밸브(120)를 개방 상태로 유지한다.
3. 고압주입펌프(140)를 가동하여 규정 시험압력까지 밸브(120)를 가압한다.
4. 밸브(120)의 내부 압력이 규정 시험압력까지 가압이 완료되면 입구측 차단밸브(161)를 차단하고 고압주입펌프(140)를 정지시킨다.
5. 구동기(121)의 전압을 전압조정기(130)를 사용하여 규정 전압의 75%로 유지한 후, 밸브(120)를 차단하면서 밸브가 닫히는 시간을 측정하고 기록한다.
6. 출구측 차단밸브(162)를 개방하고 밸브(120)의 출구측 압력을 대기압 상태로 감압시킨다.
7. 구동기(121)를 구동하여 밸브(120)를 개방하면서 밸브(120)가 열리는 시간을 측정하고 기록한다.
8. 다시 출구측 차단밸브(162)를 차단하고, 입구측 차단밸브(161)를 개방한다.
9. 고압주입펌프(140)를 가동하여 규정 시험압력까지 밸브(120)를 가압한다.
10. 밸브(120)의 내부 압력이 규정 시험압력까지 가압이 완료되면 입구측 차단밸브(161)를 차단하고 고압주입펌프(140)를 정지시킨다.
11. 구동기(121)의 전압을 전압조정기(130)를 사용하여 규정 전압의 100%로 유지한 후, 밸브(120)를 차단하면서 밸브가 닫히는 시간을 측정하고 기록한다.
12. 출구측 차단밸브(162)를 개방하고 밸브(120)의 출구측 압력을 대기압 상태로 감압시킨다.
13. 구동기(121)를 구동하여 밸브(120)를 개방하면서 밸브(120)가 열리는 시간을 측정하고 기록한다.
이상의 일련의 시험을 순차로 진행함으로써 동력구동밸브의 단부하중시험은 완료된다.
본 발명은 구체적인 실시예에 국한되지 않으며, 첨부된 청구항의 범주 내에 속하는 다른 실시예로 확장될 수 있다.
1 ----- 단부하중 시험장치, 100 ----- 고정대,
110 ----- 유압식 가중기, 111 ----- 유압식 가중기 플랜지,
112 ----- 지지대, 120 ----- 밸브,
121 ----- 구동기, 122 ----- 입구측 플랜지,
123 ----- 출구측 플랜지, 130 ----- 전압조정기,
140 ----- 고압주입펌프, 150 ----- 저울,
161 ----- 입구측 차단밸브, 162 ----- 출구측 차단밸브,
171 ----- 입구측 압력계, 172 ----- 출구측 압력계,
180 ----- 밸브토오크 측정기, 190 ----- 저장부,
201 ----- 입구측 배관, 202 ----- 출구측 배관.

Claims (4)

  1. 고압으로 액체를 분사하는 고압주입펌프(140);와
    상기 고압주입펌프(140)로부터 밸브(120)에 유입되는 액체를 조절하기 위한 입구측 차단밸브(161) 및 압력을 측정하기 위한 입구측 압력계(171)를 구비하고, 일측이 상기 고압주입펌프(140)에 연결되고 타측이 상기 밸브(120)에 연결되어 있는 입구측 배관(201);과
    상기 밸브(120)와 상기 입구측 배관(201) 및 지지대(112)의 하단을 고정하기 위한 고정대(100);와
    상기 밸브(120)에 구동력을 가하기 위한 구동기(121);와
    한쪽 단부가 상기 밸브(120)의 한쪽 단부에 연결되고, 다른 쪽 단부가 상기 지지대(112)에 연결되는 유압식 가중기(110);와
    일측이 상기 유압식 가중기(110)에 연결되고, 상기 밸브(120)의 압력 및 누설되는 액체의 양을 조절하기 위한 출구측 차단밸브(162) 및 압력을 측정하기 위한 출구측 압력계(172)를 구비한 출구측 배관(202);과
    상기 구동기(121)에 연결되어 구동기의 전압을 변경할 수 있는 전압조정기(130); 및
    상기 출구측 배관(202)의 타측에 연결되어 누설되는 액체를 저장할 수 있는 저장부(190)를 구비하는 것을 특징으로 하는 동력구동밸브의 단부하중 시험장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 유압식 가중기(110)는 상기 밸브(120)의 한쪽 단부에서 하중을 가하는 방향이 반대가 되고, 각각의 유압식 가중기간의 거리를 조절할 수 있도록 2대 이상의 유압식 가중기(110)가 설치되는 것을 특징으로 하는 동력구동밸브의 단부하중 시험장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 구동기(121)에 상기 밸브(120)의 토오크를 측정하여 상기 밸브(120)의 스트로크 타임을 측정할 수 있는 밸브토오크 측정기(180)가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 동력구동밸브의 단부하중 시험장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 저장부(190)의 하부에 저장부의 무게를 측정할 수 있는 저울(150)을 구비하는 것을 특징으로 하는 동력구동밸브의 단부하중 시험장치.




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