KR101961738B1 - 화력발전소 보일러 수관 벽 튜브에 설치되는 열유속 센서 - Google Patents

화력발전소 보일러 수관 벽 튜브에 설치되는 열유속 센서 Download PDF

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Abstract

본 발명은 화력발전소 보일러 수관 벽 튜브에 설치되는 열유속 센서에 관한 것으로, 화력발전소 보일러의 열유속을 측정하여 슬래그의 제거시점을 검출하기 위한 열유속 센서에 있어서, 수관(P)과 인접하는 수관을 멤브레인(M)에 의해 연결되어 보일러의 수관 벽을 형성하고, 수관 벽의 어느 하나의 수관 양측의 멤브레인에 좌우 대칭되게 천공되는 결합공(100)과; 보일러 내부로부터 좌우 각각의 결합공(100)측으로 끼움되고, 내부에 배선통공(210)이 형성되는 체결볼트(200)와; 상기 체결볼트(200)의 보일러 내부측 일단이 용접결합되어 일체로 형성되고, 보일러 내부의 화염으로부터 열전대 센서를 보호하도록 마련된 센서홀더(300)와; 일측으로 상기 센서홀더(300) 내측으로 끼움결합되고, 타측으로 상기 결합공(100) 사이 수관(P)의 외주면에 대응되며, 열전대 센서가 끼움결합되는 센서설치홈(410)이 다수 형성된 센서팁(400)과;상기 결합공(100)을 통해 보일러 외부로 노출된 상기 체결볼트(200)에 나사 체결되어 상기 센서홀더(300)가 보일러 내부의 수관(P) 외주면에 대응되어 고정되도록 체결너트부(510)가 형성되며, 상기 체결볼트(200)의 배선통공(210)과 연통되는 끼움통공(520)이 길이방향으로 길게 형성된 원통형상의 센서샤프트(500)와;상기 센서설치홈(410)에 결합되고, 신호연결선은 상기 체결볼트(200)의 배선통공(210)을 통해 상기 센서샤프트(500)의 끼움통공(520)을 거쳐 배출되도록 마련된 열전대 센서(600);로 형성된 것으로, 보일러 수관벽을 이루는 수관과 인접하는 수관을 연결하는 멤브레인에 천공하여 열유속센서를 설치함에 따라 보일러 내부의 열유속을 측정하는 열유속센서의 정확성과 내구성 확보가 가능하고, 수관벽의 절단공정 및 용접공정이 필요 없어 보일러의 안전성이 확보되며, 설치가 간편한 효과와 핀 용접 등의 용접과정에서의 열원으로 인한 열전대 손상의 문제를 간단히 보일러의 멤브레인에 천공하여 끼움결합방식으로 해결함에 따라 열전대 손상이 없고, 열유속센서의 고장이나 교체시 간편하게 분해조립이 가능하여 유지보수가 용이하고, 유지보수 비용이 절감되는 화력발전소 보일러 수관 벽 튜브에 설치되는 열유속 센서에 관한 것이다.

Description

화력발전소 보일러 수관 벽 튜브에 설치되는 열유속 센서{Heat flux sensor installed boiler wall tube of thermal power plant}
본 발명은 화력발전소 보일러 수관 벽 튜브에 설치되는 열유속 센서에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 보일러 수관의 절단공정과 용접작업 없이 화력발전소의 보일러의 수관과 인접하는 수관을 연결하는 멤브레인에 천공하여 열유속센서를 설치하도록 구성함으로써, 수관 내의 고온, 고압 및 보일러 연소실 내의 불규칙한 화염으로 인한 열악한 환경조건을 견딜 수 있고, 보일러 내부의 수관 벽(월튜브)에 슬래그 제거시점 검출이 용이하도록 형성된 화력발전소 보일러 내부에 설치되는 열유속 센서에 관한 것이다.
일반적으로 보일러 연소로 내에서의 열전달은 화염에 의한 복사 열전달이 대부분이며, 이를 정량화하기 위한 하나의 방법이 보일러 수관 벽에 열유속 센서를 직접 장착하는 것이다. 열유속 센서는 보일러 화로 내부의 화염으로부터 복사열전달에의한 수관 벽에서의 국부적인 열 유속을 실시간으로 측정하는 장치로서, 화로 설계나 보일러 운전 중의 발생되는 석탄이 연소하여 용융한 회분(슬래그)이 화로 수냉 벽부의 전열 표면에 부착하여 냉각·고화·퇴적하는 슬래깅 현상을 방지하기 위해 슬래그 제거 시점의 결정에 용이하게 사용되는 열유속 센서의 일종이다.
즉, 열유속 센서에 의해 보일러 수관 벽에 슬래그의 제거 시점의 검출신호에 따라 보일러 수관 벽에 슈트 블로워를 통해 고압의 증기를 분사함으로써, 보일러 수관의 외부 표면에 슬래그 축적으로 인한 슬래깅 현상을 미연에 방지하는 것이다.
보일러 수관 벽에 전달되는 열유속을 측정하기 위한 대부분의 방법들은 연소로 내부의 수관 표면이나 연소로 내부에 열전대(thermocouples)를 삽입하여, 연소로 외부의 저온부로 열전대를 방출하는 방식이 주로 이용되고 있으며, 디스크 형태의 측정방식, 삽입열전대 방식, 실린더 방식이 사용되고 있다.
먼저, 디스크 형태의 측정 방식은 얇은 금속 디스크를 화염 방향으로 수직으로 배치하여, 디스크의 중심과 가장자리 사이의 온도 차이로부터 국부적으로 흡수된 열 유속을 측정하는 방식이다.
상기 방식은 얇은 금속 디스크가 화염에 직접적으로 노출되어 있어 내구성에서 떨어지는 문제가 있다. 즉, 연소가스에 의한 지속적인 고온가열 및 기동/정지에 따른 열응력/열피로 발생 등으로 센서의 오동작이 발생할 수 있으며, 이에 따른 측정값의 신뢰성 저하 또는 설치점으로부터의 탈락과 같은 구조적 건전성 저하 등의 위험성이 따른다.
한편, 삽입 열전대 방식은 열전대가 수관에 삽입되도록 수관 자체를 가공하여, 수관에 열전대를 삽입한 후, 용접처리하여 국부적으로 흡수된 열유속을 측정하는 방식이다.
상기 방식은 보일러의 수관을 절단해야 하는 공정이 필요하고, 수관을 절단한 후에는 다시 용접작업을 통해 수관을 연결결합하게 되어 설치가 까다롭다. 또한, 설치후에도 용접부에 고온의 열로 인한 크랙이 발생되어 수관의 누수가 발생될 수 있는 문제가 있고, 수관에 부착되는 방열판(fin)에 의한 측정오류 등의 영향을 완전히 무시할 수 없다는 문제점이 있었다.
상기 열적으로 보호되는(thermally guarded) 실린더 방식 : 이 방식은 온도를 측정하는 부분이 실린더 형태로 제작되고, 약간의 간격을 두고 그 주위를 감싸서, 이 간격이 단열재 역할을 하여, 측정용 실린더에서 열유속 방향이 축방향이라는 가정하에 국부적으로 흡수된 열 유속을 측정하는 방식이다.
상기 방식은 고온의 화염으로의 표면 노출에 의한 내구성 측면에서 취약하여 센서의 오동작이 발생할 수 있으며, 이에 따른 측정값의 신뢰성 저하되는 문제가 따른다.
즉, 보일러 연소로 내부에서 수관 벽으로의 열 유속 계측을 위해서는 고온의 화염에 노출되는 수관 벽에 장착하게 될 열 유속센서의 정확성과 내구성 확보 및 설치의 편리성, 보일러의 안전성이 필수적이지만 상기 측정방식은 모두 필수적인 요구사항을 충족하지 못하고 있는 실정이다.
대한민국 특허등록 제10-0733243호, 등록일자 2007년 06월 21일.
따라서, 본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출한 것으로, 열유속센서의 정확성과 내구성 확보가 가능하고, 수관벽의 절단공정 및 용접공정이 필요없어 보일러의 안전성이 확보되며, 설치가 간편한 화력발전소 보일러 내부에 설치되는 열유속 센서를 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 핀 용접 등의 용접과정에서의 열원으로 인한 열전대 손상의 문제를 간단히 보일러의 멤브레인에 천공하여 끼움결합방식으로 해결함에 따라 열전대 손상이 없고, 열유속센서의 고장이나 교체시 간편하게 분해조립이 가능하여 유지보수가 용이하고, 유지보수 비용이 절감되는 화력발전소 보일러 내부에 설치되는 열유속 센서를 제공하는 데 또 다른 목적이 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 화력발전소 보일러 수관 벽 튜브에 설치되는 열유속 센서는 화력발전소 보일러의 열유속을 측정하여 슬래그의 제거시점을 검출하기 위한 열유속 센서에 있어서, 수관(P)과 인접하는 수관을 멤브레인(M)에 의해 연결되어 보일러의 수관 벽을 형성하고, 수관 벽의 어느 하나의 수관 양측의 멤브레인에 좌우 대칭되게 천공되는 결합공(100)과; 보일러 내부로부터 좌우 각각의 결합공(100)측으로 끼움되고, 내부에 배선통공(210)이 형성되는 체결볼트(200)와; 상기 체결볼트(200)의 보일러 내부측 일단이 용접결합되어 일체로 형성되고, 보일러 내부의 화염으로부터 열전대 센서를 보호하도록 마련된 센서홀더(300)와; 일측으로 상기 센서홀더(300) 내측으로 끼움결합되고, 타측으로 상기 결합공(100) 사이 수관(P)의 외주면에 대응되며, 열전대 센서가 끼움결합되는 센서설치홈(410)이 다수 형성된 센서팁(400)과;상기 결합공(100)을 통해 보일러 외부로 노출된 상기 체결볼트(200)에 나사 체결되어 상기 센서홀더(300)가 보일러 내부의 수관(P) 외주면에 대응되어 고정되도록 체결너트부(510)가 형성되며, 상기 체결볼트(200)의 배선통공(210)과 연통되는 끼움통공(520)이 길이방향으로 길게 형성된 원통형상의 센서샤프트(500)와;상기 센서설치홈(410)에 결합되고, 신호연결선은 상기 체결볼트(200)의 배선통공(210)을 통해 상기 센서샤프트(500)의 끼움통공(520)을 거쳐 배출되도록 마련된 열전대 센서(600);로 형성된 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 체결볼트(200)와 나사결합되는 센서샤프트(500)의 체결너트부(510) 일단으로 결합공(100)이 형성된 멤브레인(M)과의 사이 공극이 최소화되도록 결합공(100) 측을 향하는 일면이 중간 부분으로 상향경사지게 간섭방지면(710)이 형성되어 상기 체결볼트(200)로부터 상기 센서샤프트(500)의 풀림이 방지되도록 마련된 직사각형상의 와셔부재(700);가 더 형성된 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 센서홀더(300)는 수관(P) 외주면에 대응되는 열전대 센서(H)와 신호연결선(W)을 보일러의 화염으로부터 보호하도록 수관 외주면을 따라 다각으로 형성된 홀더본체(310)와; 상기 홀더본체(310)의 수관 측 일면 중앙 상하로 대칭되게 형성되고, 수관 외주면에 대응되는 원호상의 수관밀착면(320)과; 상기 수관밀착면(320) 좌우로 대칭형성되고, 상기 체결볼트(200) 일단이 끼움되어 용접결합되는 체결볼트 자리홈(330)과; 상기 수관밀착면(320) 사이 중앙에서 보일러 내부측으로 요입형성되고, 상기 센서팁(400)이 끼움결합되어 수관 외주면에 대응되도록 직사각형상의 센서팁고정홀(340)과; 상기 센서팁고정홀(340)과 상기 체결볼트(200) 자리홈이 연통되도록 마련되고, 상시 센서팁(400)의 센서설치홈(410)에 결합되는 열전대의 신호연결선(W)이 체결볼트(200)를 통해 센서샤프트(500)로 연결되도록 위치되는 연결선홀딩홈(350);으로 형성된 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 센서 팁(400)은 상기 센서팁고정홀(340)에 끼움결합되되, 수관(P) 측 일면이 상기 수관밀착면(320)과 동일한 원호상의 곡률을 가지도록 형성되어 수관의 외주면에 접하도록 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명은 보일러 수관벽을 이루는 수관과 인접하는 수관을 연결하는 멤브레인에 천공하여 열유속센서를 설치함에 따라 보일러 내부의 열유속을 측정하는 열유속센서의 정확성과 내구성 확보가 가능하고, 수관벽의 절단공정 및 용접공정이 필요없어 보일러의 안전성이 확보되고, 설치가 간편한 효과와 핀 용접 등의 용접과정에서의 열원으로 인한 열전대 손상의 문제를 간단히 보일러의 멤브레인에 천공하여 끼움결합방식으로 해결함에 따라 열전대 손상이 없고, 열유속센서의 고장이나 교체시 간편하게 분해조립이 가능하여 유지보수가 용이하고, 유지보수 비용이 절감되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 화력발전소 보일러 수관 벽 튜브에 설치되는 열유속 센서의 전체 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 화력발전소 보일러 수관 벽 튜브에 설치되는 열유속 센서의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 화력발전소 보일러 수관 벽 튜브에 설치되는 열유속 센서의 설치상태 요부확대 평 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 화력발전소 보일러 수관 벽 튜브에 설치되는 열유속 센서의 센서홀더 배면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 화력발전소 보일러 수관 벽 튜브에 설치되는 열유속 센서가 보일러 수관 벽의 멤브레인에 설치되어 열유속을 측정하기 위한 시스템의 개략적으로 도시한 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다수의 형태로 구현될 것이다.
본 명세서에서, 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예들에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 그리고, 본 명세서에서 사용된(언급된) 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 결코 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 화력발전소 보일러 수관 벽 튜브에 설치되는 열유속 센서의 실시예에 따른 기술적 특징을 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 화력발전소 보일러 수관 벽 튜브에 설치되는 열유속 센서의 전체 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 화력발전소 보일러 수관 벽 튜브에 설치되는 열유속 센서의 분해 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 화력발전소 보일러 수관 벽 튜브에 설치되는 열유속 센서의 설치상태 요부확대 평 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 화력발전소 보일러 수관 벽 튜브에 설치되는 열유속 센서의 센서홀더 배면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 화력발전소 보일러 수관 벽 튜브에 설치되는 열유속 센서가 보일러 수관 벽의 멤브레인에 설치되어 열유속을 측정하기 위한 시스템의 개략적으로 도시한 도면이다.
본 발명에 따른 화력발전소 보일러 수관 벽 튜브에 설치되는 열유속 센서는 종래 보일러 수관을 절단 및 용접하여 설치되는 열유속 센서의 문제점으로 보일러 수관의 용접부위의 크랙 등으로 인해 발생될 수 있는 구조적 안전성의 위해를 방지하도록 수관과 수관을 연결하는 멤브레인을 천공하여 보일러 내부의 수관측 외주연에 접하도록 하여 열유속을 측정하는 열유속 센서의 정확성과 내구성 화복가 가능하고, 멤브레인에 천공된 홀을 통해 외부에서 간편하게 결속이 가능하여 설치가 간편하고, 열유속 센서의 고장이나 파손에 따른 교체 및 수리작업이 간편함은 물론, 앞서 종래의 열유속 센서의 설치과정에 따른 핀 용접 등의 용접과정에서의 열원으로 인한 열유속 센서의 손상의 문제를 해결할 수 있는 것으로, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 간단히 보일러의 멤브레인에 천공하여 끼움결합방식으로 해결이 가능하다.
이와 같은 본 발명에 따른 열유속 센서는 화력발전소 보일러의 열유속을 측정하여 슬래그의 제거시점을 검출하기 위한 것으로, 열유속 센서를 보일러 내부에 설치하기 위한 구성으로 결합공(100), 체결볼트(200), 센서홀더(300), 센서팁(400), 세서샤프트(500), 열유속 센서(600)로 구성된다.
상기 결합공(100)은 수관(P)과 인접하는 수관을 멤브레인(M)에 의해 연결되어 보일러의 수관 벽을 형성하고, 수관 벽의 어느 하나의 수관 양측의 멤브레인에 좌우 대칭되게 천공하여 형성된다. 이와 같은 결합공(100)은 열전도 센서가 보일러 내부측의 수관 외주연에 접하도록 구성하기 위함으로써, 종래 열유속 센서의 결합방식인 수관을 절단하여 용접하는 방식에 따른 수관을 절단하는 과정이 필요하지 않고, 용접 또한 필요치 않아 수관의 내부 고온 고압에 의한 용접부위의 구조적 안전성의 위해가 없고, 수관을 절단하여 용접하는 과정에서 열유속 센서의 손상으로부터 벗어날 수 있다.
상기 체결볼트(200)는 후술되는 센서홀더(300)와 용접결합되어 일체로 형성되는 것으로, 보일러 내부로부터 좌우 각각의 결합공(100)측으로 끼움되고, 내부에 배선통공(210)이 형성된다.
상기 센서홀더(300)는 상기 체결볼트(200)가 보일러 내부측에 위치되는 센서홀더(300)에 일단이 용접결합되어 일체로 형성되고, 보일러 내부의 화염으로부터 열전대 센서를 보호하도록 마련된다. 이와 같은 상기 센서홀더(300)는 도 4에 도시된 바와 같이, 홀더본체(310), 수관밀착면(320), 체결볼트 자리홈(330), 센서팁고정홀(340), 연결선홀딩홈(350)으로 구성된다.
상기 홀더본체(310)는 보일러 내부측에 수관 외주연측으로 위치되는 것으로, 수관(P) 외주면에 대응되는 열전대 센서(H)와 신호연결선(W)을 보일러의 화염으로부터 보호하도록 수관 외주면을 따라 다각으로 형성된다. 여기서, 상기 홀더본체(310)는 중앙으로부터 좌우측이 경사진 면을 형성함에 따라 보일러의 화염으로부터 가열되는 수관의 온도편차를 최소화하기 위함이다. 즉, 수관의 외주연을 따라 홀더본체가 다각형상으로 경사면을 형성함에 따라 수관의 온도편차에 따른 열전대 센서의 검출오류를 최소화하기 위함이다.
상기 수관밀착면(320)은 열전대 센서에 의한 검출 정확성을 높이기 위해 형성되는 후술되는 센서팁이 수관의 외주면에 밀착대응되어 온도 검출이 용이하도록 하기 위함으로 상기 홀더본체(310)의 수관 측 일면 중앙 상하로 대칭되게 형성되고, 수관 외주면에 대응되는 원호상으로 형성된다.
상기 체결볼트 자리홈(330)은 상기 수관밀착면(320) 좌우로 대칭형성되고, 상기 체결볼트(200) 일단이 끼움되어 용접결합됨에 따라 체결볼트(200)와 상기 센선홀더(300)가 일체로 구성되도록 하여 결합공(100)을 통해 끼움되는 체결볼트와 후술되는 센서샤프트와의 외부결합을 통해 센서홀더(300)의 내부 수관에 밀착고정되도록 형성된다.
상기 센서팁고정홀(340)은 후술되는 센서팀이 끼움결합되는 것으로, 상기 수관밀착면(320) 사이 중앙에서 보일러 내부측으로 요입형성되고, 상기 센서팁(400)이 끼움결합되어 수관 외주면에 대응되도록 직사각형상으로 형성된다. 여기서, 상기 센서팁고정홀(340)에 끼움결합되는 센서팁(400)은 수관측에 접촉되는 일면이 수관 외주면의 벽면에 대응되는 원호상을 가지도록 하여 센서팁에 결합되는 열전대 센서의 온도 검출 정확성을 높이도록 하되, 앞서 상술한 수관밀찰면(320)과도 동일한 원호상을 갖는다.
상기 연결선홀딩홈(350)은 열전대 센서의 신호연결선(W)을 보일러 내부의 화염으로부터 보호하고, 체결볼트의 배선통공측으로 유도하기 위해 안내되는 가이드홈의 역할을 하는 것으로, 상기 센서팁고정홀(340)과 상기 체결볼트(200) 자리홈이 연통되도록 마련되고, 상시 센서팁(400)의 센서설치홈(410)에 결합되는 열전대의 신호연결선(W)이 체결볼트(200)의 배선통공(210)을 통해 센서샤프트(500)의 끼움통공(510)을 거쳐 외부로 배출되어 외부의 신호검출장치 내지는 제어부(도시없음)와 연결되도록 형성된다.
상기 센서팁(400)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 일측으로 상기 센서홀더(300) 내측으로 끼움결합되고, 타측으로 상기 결합공(100) 사이 수관(P)의 외주면에 대응되며, 열전대 센서가 끼움결합되는 센서설치홈(410)이 좌우로 다수 대칭형성된다. 여기서, 상기 센서팁(400)은 전술한 바와 같이, 타측면은 수관(P) 외주면의 원호상과 동일한 원호상으로 형성하여 수관(P) 외주면에 완전 밀착되어 온도 편차에 따른 신호 검출의 정확성을 높이도록 구성된다.
상기 센서샤프트(500)는 상기 결합공(100)을 통해 보일러 외부로 노출된 상기 체결볼트(200)에 나사 체결되어 상기 센서홀더(300)가 보일러 내부의 수관(P) 외주면에 대응되어 고정되도록 일측으로 체결너트부(510)가 형성되며, 상기 체결볼트(200)의 배선통공(210)과 연통되는 끼움통공(520)이 길이방향으로 길게 형성된 원통형상으로 구성된다. 여기서, 상기 센서샤프트(500)는 체결볼트(200)의 고정을 통해 센서홀더(300)가 보일러 내부측의 수관 외주면에 밀착시키는 역할과 신호연결선(W)을 보일러 외부로 배출하여 측정장비와 연결이 간편하게 이루어지도록 역할을 한다.
상기 열전대 센서(600)는 열유속을 측정하여 보일러의 수관 외주면에 슬러그 제거 시점을 검출하도록 마련된 것으로, 상기 센서팁(400) 좌우로 대칭형성된 상기 센서설치홈(410)에 결합되고, 신호연결선은 상기 체결볼트(200)의 배선통공(210)을 통해 상기 센서샤프트(500)의 끼움통공(520)을 거쳐 배출되어 외부의 측정장비와 간편하게 연결되도록 마련된다.
한편, 상기 체결볼트(200)와 나사결합되는 센서샤프트(500)의 체결너트부(510) 일단으로 결합공(100)이 형성된 멤브레인(M)과의 사이 공극이 최소화되도록 결합공(100) 측을 향하는 일면이 중간 부분으로 상향경사지게 간섭방지면(710)이 형성되어 상기 체결볼트(200)로부터 상기 센서샤프트(500)의 풀림이 방지되도록 직사각형상의 와셔부재(700)가 마련된다. 여기서, 와셔부재(700)는 센서샤프트(500)가 보일러 외부의 수관에 접촉되어 체결과정에서 수관 외주면에 접촉 가압되어 수관의 손상을 주지 않도록 와셔부재에 의해 안정적으로 체결볼트와의 결합이 가능하도록 마련된다.
이와 같은 구성에 따른 본 발명의 화력발전소의 보일러 내부에 설치되는 열유속 센서는 도 2에 도시된 바와 같이, 먼저 보일러 내부의 수관과 수관을 연결하는 멤브레인에 결합공(100)을 천공한다. 여기서, 결합공의 천공은 열유속을 측정하기 위한 수관의 좌우측 멤브레인에 대칭되게 결합공(100)을 천공한다.
다음으로, 센서홀더(300)의 체결볼트 자리홈(330)에 체결볼트(200)의 일단을 끼움결합하고, 용접을 통해 센서홀더(300)와 체결볼트(200)가 일체로 구성되도록 한다. 여기서, 본 발명에는 용접으로 센서홀더(300)와 체결볼트(200)가 일체로 구성되도록 언급하였으나 분리형성하여 일체로 하지 않고, 최초 제작부터 일체로 구성하여도 바람직하다.
다음으로, 체결볼트(200)가 일체로 구성된 센서홀더(300)의 홀더본체(310)에 형성된 수관밀착면(320) 사이 중앙으로 형성된 센서팁고정홈(340)에 열전대 센서가 좌우로 센서설치홈(410)에 결합된 센서팁(400)이 결합되고, 열전대 센서(600)의 신호연결선(W)은 도 3에 도시된 바와 같이, 센서팁고정홀(340) 좌우측으로 연통된 연결선홀딩홈(350)을 통해 체결볼트의 배선통공(210)측으로 배출한다.
다음으로, 신호연결선(W)이 끝단으로 배출된 상태의 센서홀더(300) 좌우측 체결볼트(200)를 보일러 내부에서 외부측으로 결합공(100)을 통해 끼움결합한다. 이후, 상기 센서홀더(300)의 수관밀착면(320)과 센서팁고정홀(340)에 결합된 센서팁의 원호상의 타측면이 보일러 내부측의 수관(P) 외주면에 접하는 위치까지 체결볼트(200)를 끼움결합한다.
다음으로, 결합공(100)을 통해 보일러 외부로 돌출된 체결볼트(200)에 센서샤프트(500)의 일단에 형성된 체결너트부(510)와 대응하여 나사결합한다. 이때, 상기 열전대 센서의 신호연결선(W)은 도 3에 도시된 바와 같이, 체결볼트(200)의 배선통공(210)으로부터 배출된 상태에서 센서샤프트(500)의 끼움통공(520)을 통해 도 5에 도시된 바와 같이, 보일러 외부로 마련되는 측정장비로 신호가 전송되도록 구성한다.
이에 본 발명에 따른 화력발전소의 보일러 내부에 설치되는 열유속 센서는 보일러의 수관을 절단하지 않아 보일러 수관의 고온, 고압에 따른 안정성이 확보되고, 설치의 간편성 및 보일러 내부측의 수관의 외주면의 측정으로 통해 보다 정확하고, 신뢰성있는 신호검출이 가능하다.
나아가, 핀 용접 등의 용접과정에서 열전대 센서의 손상을 방지할 수 있는 것은 자명한 것이며, 수관의 보일러 내부측 외주면을 측정함에 따라 보다 정확한 슬래그 제거시점의 검출이 가능함은 물론, 열전대 센서의 고장이나 파손으로 인한 교체작업시, 상기 방법과 반대 방법으로 진행함에 따라 분해조립이 간편하고, 손상되 일부부속의 교체가 용이하며. 유지비용의 절감과 유지보수 기간의 단축이 가능하다.
이상에서는 본 발명을 하나의 실시예로서 상세히 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않고, 기술사상 범위 내에서 통상의 지식을 가진 자라면 다수의 변형 및 수정이 가능함은 명백한 것이며, 본 발명의 실시예와 실질적 균등범위까지 포함된다 할 것이다.
P : 수관 M : 멤브레인
H : 센서 W : 신호연결선
100 : 결합공 200 : 체결볼트
210 : 배선통공 300 : 센서홀더
310 : 홀더본체 320 : 수관밀착면
330 : 체결볼트 자리홈 340 : 센서팁고정홀
350 : 연결선홀딩홈 400 : 센서팁
410 : 센서설치홈 500 : 센서샤프트
510 : 체결너트부 520 : 끼움통공
600 : 열전대 센서 700 : 와셔부재
710 : 간섭방지면

Claims (4)

  1. 화력발전소 보일러의 열유속을 측정하여 슬래그의 제거시점을 검출하기 위한 열유속 센서에 있어서,
    수관(P)과 인접하는 수관을 멤브레인(M)에 의해 연결되어 보일러의 수관 벽을 형성하고, 수관 벽의 어느 하나의 수관 양측의 멤브레인에 좌우 대칭되게 천공되는 결합공(100)과;
    보일러 내부로부터 좌우 각각의 결합공(100)측으로 끼움되고, 내부에 배선통공(210)이 형성되는 체결볼트(200)와;
    상기 체결볼트(200)의 보일러 내부측 일단이 용접결합되어 일체로 형성되고, 보일러 내부의 화염으로부터 열전대 센서를 보호하도록 마련된 센서홀더(300)와;
    일측으로 상기 센서홀더(300) 내측으로 끼움결합되고, 타측으로 상기 결합공(100) 사이 수관(P)의 외주면에 대응되며, 열전대 센서가 끼움결합되는 센서설치홈(410)이 다수 형성된 센서팁(400)과;
    상기 결합공(100)을 통해 보일러 외부로 노출된 상기 체결볼트(200)에 나사 체결되어 상기 센서홀더(300)가 보일러 내부의 수관(P) 외주면에 대응되어 고정되도록 체결너트부(510)가 형성되며, 상기 체결볼트(200)의 배선통공(210)과 연통되는 끼움통공(520)이 길이방향으로 길게 형성된 원통형상의 센서샤프트(500)와;
    상기 센서설치홈(410)에 결합되고, 신호연결선은 상기 체결볼트(200)의 배선통공(210)을 통해 상기 센서샤프트(500)의 끼움통공(520)을 거쳐 배출되도록 마련된 열전대 센서(600);로 형성된 것을 특징으로 하는 화력발전소 보일러 수관 벽 튜브에 설치되는 열유속 센서.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 체결볼트(200)와 나사결합되는 센서샤프트(500)의 체결너트부(510) 일단으로 결합공(100)이 형성된 멤브레인(M)과의 사이 공극이 최소화되도록 결합공(100) 측을 향하는 일면이 중간 부분으로 상향경사지게 간섭방지면(710)이 형성되어 상기 체결볼트(200)로부터 상기 센서샤프트(500)의 풀림이 방지되도록 마련된 직사각형상의 와셔부재(700);가 더 형성된 것을 특징으로 하는 화력발전소 보일러 수관 벽 튜브에 설치되는 열유속 센서.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 센서홀더(300)는 수관(P) 외주면에 대응되는 열전대 센서(H)와 신호연결선(W)을 보일러의 화염으로부터 보호하도록 수관 외주면을 따라 다각으로 형성된 홀더본체(310)와;
    상기 홀더본체(310)의 수관 측 일면 중앙 상하로 대칭되게 형성되고, 수관 외주면에 대응되는 원호상의 수관밀착면(320)과;
    상기 수관밀착면(320) 좌우로 대칭형성되고, 상기 체결볼트(200) 일단이 끼움되어 용접결합되는 체결볼트 자리홈(330)과;
    상기 수관밀착면(320) 사이 중앙에서 보일러 내부측으로 요입형성되고, 상기 센서팁(400)이 끼움결합되어 수관 외주면에 대응되도록 직사각형상의 센서팁고정홀(340)과;
    상기 센서팁고정홀(340)과 상기 체결볼트(200) 자리홈이 연통되도록 마련되고, 상시 센서팁(400)의 센서설치홈(410)에 결합되는 열전대의 신호연결선(W)이 체결볼트(200)를 통해 센서샤프트(500)로 연결되도록 위치되는 연결선홀딩홈(350);으로 형성된 것을 특징으로 하는 화력발전소 보일러 수관 벽 튜브에 설치되는 열유속 센서.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 센서 팁(400)은 상기 센서팁고정홀(340)에 끼움결합되되, 수관(P) 측 일면이 상기 수관밀착면(320)과 동일한 원호상의 곡률을 가지도록 형성되어 수관의 외주면에 접하도록 형성된 것을 특징으로 하는 화력발전소 보일러 수관 벽 튜브에 설치되는 열유속 센서.
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