KR20090014834A - Steam generator tube shrinking system - Google Patents

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KR20090014834A
KR20090014834A KR1020070079115A KR20070079115A KR20090014834A KR 20090014834 A KR20090014834 A KR 20090014834A KR 1020070079115 A KR1020070079115 A KR 1020070079115A KR 20070079115 A KR20070079115 A KR 20070079115A KR 20090014834 A KR20090014834 A KR 20090014834A
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welding
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shaft
heat pipe
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KR1020070079115A
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박기태
최명준
옥현석
오의환
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한전케이피에스 주식회사
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Abstract

A shrinking system of an electric heat tube in a stream generator is provided to perform real time monitoring by controlling all systems with a remote control. A shrinking system of an electric heat tube in a stream generator includes the followings: a control device(100) including a work station in an outer control room; a welding power supply unit(110) transmitting data into the control device by connecting a monitoring device(120) of welding real time with an arc voltage signal coming out to an external terminal; the welding real time monitoring device storing the welding data in a built-in hard disk; a remote control device(150) controlling the speed of a straight conveying device in welding; and a contraction device.

Description

증기발생기 전열관 수축시스템{Steam Generator Tube Shrinking System}Steam Generator Tube Shrinking System

본 발명은 증기발생기의 전열관에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 증기발생기에 설치된 전열관을 용이하게 수축시킬 수 있도록 한 증기발생기 전열관 수축시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a heat transfer tube of the steam generator, and more particularly to a steam generator heat pipe shrinkage system that can easily shrink the heat transfer tube installed in the steam generator.

일반적으로, 원자력발전소에서 증기발생기는 증기터빈과 발전기로부터 전력을 생산하는데 필요한 핵심기기 중의 하나이다.In general, steam generators in nuclear power plants are one of the key devices required to generate power from steam turbines and generators.

도 1은 일반적인 원자력발전소의 증기발생기를 나타낸 도면이다.1 is a view showing a steam generator of a general nuclear power plant.

도 1에 도시된 바와 같이, 증기발생기(10)는 1차 계통의 원자로냉각재가 들어오는 입구노즐(1)과, 열교환이 이루어지도록 하는 전열관(Tube)(3)과, 상기 입구노즐(1)을 통해 들어오는 원자로냉각재를 바깥쪽에 있는 2차측 계통의 냉각수에 열을 전달하는 출구노즐(5) 등으로 구성된다.As shown in FIG. 1, the steam generator 10 includes an inlet nozzle 1 through which a reactor coolant of a primary system enters, a tube 3 for heat exchange, and an inlet nozzle 1. It consists of an outlet nozzle (5) for transferring heat to the coolant of the secondary system in the reactor coolant coming in through the outside.

이와 같이 구성된 증기발생기의 동작을 간단히 살펴보면 다음과 같다.Briefly looking at the operation of the steam generator configured as described above are as follows.

1차 계통의 원자로 냉각재는 입구노즐(1)로 들어와서 다수의 전열관(3) 안쪽으로 흐르면서 출구노즐(5)를 통과하여 바깥쪽에 있는 2착계통 냉각수에 열을 전달한다. 이때, 증기가 생성된다.The reactor coolant of the primary system enters the inlet nozzle (1), flows into the plurality of heat pipes (3), passes through the outlet nozzle (5), and transfers heat to the two-system system coolant outside. At this time, steam is generated.

그리고, 상기 설비들은 발전소의 정비 기간 중에 정비 및 검사를 받게 된다.The facilities are then subjected to maintenance and inspection during the maintenance of the power plant.

특히, 증기발생기 전열관의 건전성은 와전류 탐상검사를 통해 결함의 유무와 결함 종류를 판별할 수 있지만 그 결함들의 정확한 크기와 상태 및 결함발생 원인을 파악하기 위해선 전열관을 인출하여 금속 재료분석과 기계적 시험이 필요하다.In particular, the integrity of the steam generator heat pipe can be determined by the eddy current flaw test and the type of the defect, but in order to determine the exact size and condition of the defects and the cause of the defect, the heat pipe is drawn out and the metal material analysis and the mechanical test are performed. need.

여기서, 상기 증기발생기 전열관을 인출하기 위해서는 전열관을 수축시켜야 한다.Here, in order to take out the steam generator heat pipe, the heat pipe must be shrunk.

상기 증기발생기 전열관의 인출을 위한 전열관 수축 기술은 현재 국내 미자립 기술로써 국내 용역 수행 시 해외 선진사에 의존하고 있고, 해외 선진사의 경우, 증기발생기 제작시의 전열관 설치 방법은 튜브시트(Tubesheet)에 전열관을 삽입한 후 화약을 이용하여 폭발시켜 확관하는 방법과 기계적 툴을 이용하여 확관하는 방법을 이용한다. 폭발확관 또는 기계적 확관에 의해 확관된 전열관을 수축시키는 방법은 확관된 영역에 용접을 하여 튜브와 튜브시트 사이의 리크 타이트 실(leak tight seal)을 해제하는 방법을 사용한다.Heat transfer tube contraction technology for the extraction of the steam generator heat pipe is currently a domestic independence technology, relying on overseas advanced companies when performing domestic services, and in the case of overseas advanced companies, the method of installing the heat exchanger tube during the steam generator production is a heat transfer tube in a tubesheet. After inserting, use explosives to expand and expand using mechanical tools. The method of shrinking the heat pipes expanded by explosive expansion or mechanical expansion uses a method of releasing a leak tight seal between the tube and the tubesheet by welding to the expanded area.

그러나, 해외 선진사의 전열관 수축 기술은 튜브시트 상단 확관천이 구역에서부터 튜브시트 끝 부분까지 나선형 용접을 하거나 120°씩 3회에 걸쳐 직선으로 용접을 하여 튜브를 수축시키는 방법을 사용하고 있으며, 해외 선진사에서 사용하고 있는 용접토치 및 샤프트 등의 용접 툴은 용접시 아크 간격을 일정하게 유지하지 못하고 실딩(shielding) 작용도 불안정하여 용접중 아크가 소멸되는 현상이 빈번히 발생하여 작업의 효율성이 떨어지는 문제점이 있다.However, the heat transfer tube shrinkage technology of the advanced overseas company uses the method of shrinking the tube by spiral welding from the upper tube sheet expansion zone to the end of the tube sheet or by welding it three times in 120 straight lines. Welding tools such as welding torches and shafts used in the company do not maintain the arc spacing during welding, and the shielding action is also unstable, causing the arc to disappear during welding. have.

또한, 용접을 위한 모든 장비가 고 방사선구역인 원자력발전소 1차측에 있어 작업자의 방사선 피폭선량이 많은 문제점이 있고, 전체 툴이 부피가 크고 무거워 협소한 증기발생기 수실 내에서 작업시 작업 효율이 떨어지는 문제점이 있다.In addition, all the equipment for welding has a problem of a lot of radiation exposure dose of the operator at the primary side of the nuclear power plant, which is a high radiation zone, and the work efficiency decreases when working in a narrow steam generator chamber because the whole tool is bulky and heavy. There is this.

따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술에 따른 제반 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 증기발생기에 설치된 전열관을 용이하게 수축시킬 수 있도록 한 증기발생기 전열관 수축시스템을 제공하는데 있다.Accordingly, the present invention has been proposed to solve the above problems according to the prior art, and an object of the present invention is to provide a steam generator tube shrinkage system that can easily shrink the heat transfer tube installed in the steam generator.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 증기발생기 전열관 수축시스템의 특징은,Features of the steam generator heat pipe shrinkage system according to the present invention for achieving the above object,

외부의 콘트롤 룸(Control Room)에 워크스테이션을 포함한 제어장치(100)와;A control device 100 including a workstation in an external control room;

2차측 청정지역(Containment Area)에 설치되어 전원을 사용할 수 있도록 220VAC/110VAC로 전환 가능하도록 제작되었으며, 외부 단자로 나오는 아크 전압 시그널을 용접실시간 모니터링장치(120)에 연결하여 LAN을 통해 제어장치(100)로 데이터를 전송하는 용접 전원공급기(110)와;Installed in the secondary side Containment Area and manufactured to be switched to 220VAC / 110VAC to use power.Connect the arc voltage signal from the external terminal to the welding real-time monitoring device 120 to control the device through LAN. A welding power supply 110 for transmitting data to 100;

용접 전원공급기(110)의 외부 단자에서 전류값, 용접전압, 수축장치(140)의 회전 속도 값을 증폭기를 통해 증폭시켜 실시간으로 감시하고, 용접 데이터를 내장 하드디스크에 저장하여 LAN을 통해 제어장치(100)로 데이터를 전송하는 용접실시간 모니터링장치(120)와;Amplifies the current value, the welding voltage, the rotational speed value of the contraction device 140 in an external terminal of the welding power supply 110 through an amplifier to monitor in real time, and stores the welding data in the internal hard disk to control the device through the LAN. Welding real time monitoring device 120 for transmitting data to the (100);

증기발생기 전열관의 수축 작업시 로봇(130)에 결합되어 있는 수축장치(140)를 수축대상 전열관으로 이동시켜 엔드 이펙트 플레이트(160) 상단에 설치된 수평센서(170)를 튜브시트에 닿게하여 수평센서(170)의 저항값을 동일하게 용접상태를 수평으로 맞추는 역할을 하며, 용접시 직선 이송장치(180)의 속도를 제어하는 기능을 하는 원격제어장치(150)와;During the contraction operation of the steam generator heat pipe, the shrinkage device 140 coupled to the robot 130 is moved to the heat pipe to be contracted so that the horizontal sensor 170 installed on the top of the end effect plate 160 touches the tube sheet, thereby providing a horizontal sensor ( A remote control device 150 which serves to adjust the welding state horizontally to the same resistance value of 170 and controls the speed of the linear feeder 180 during welding;

상기 로봇(13)의 일측에 설치되는 엔드 이펙트 플레이트(160)와, 상기 엔드 이펙트 플레이트(160)의 상단에 설치된 수평센서(170)와, 상기 엔드 이펙트 플레이트(160)의 일측에 설치되되 상기 직선 이송장치(180)의 상단에 연결된 캠락(190)와, 상기 엔드 이펙트 플레이트(160)의 타측에 설치되어 전열관으로 아르곤 가스를 주입하여 상기 전열관을 수축시키는 용접수단(200)으로 이루어진 수축장치(140)로 구성된다.An end effect plate 160 installed at one side of the robot 13, a horizontal sensor 170 installed at an upper end of the end effect plate 160, and one side of the end effect plate 160, Shrinkage device 140 consisting of a cam lock 190 connected to the upper end of the transfer device 180 and the welding means 200 is installed on the other side of the end effect plate 160 to inject argon gas into the heat transfer tube to shrink the heat transfer tube. It is composed of

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명은 아크의 불안정을 샤프트와 용접토치 연결부에 지지링을 두어 샤프트가 항상 전열관 중심에 위치하도록 하여 아크 간격과 아크 전압을 일정하게 유지할 수 있도록 한 효과가 있다.As described above, the present invention has an effect of maintaining the arc spacing and the arc voltage by placing the support ring on the shaft and the welding torch connection part so that the shaft is always located at the center of the heat pipe.

특히, 본 발명은 모든 시스템이 원격제어가 가능하도록 설계되어 있는 바, 용접시 실시간 모니터링이 가능하고, 용접에 따른 데이터의 저장 및 분석이 용이하도록 한 효과가 있다.In particular, the present invention is designed to allow all systems to be remotely controlled, it is possible to monitor in real time during welding, it is effective to facilitate the storage and analysis of data according to the welding.

따라서, 본 발명은 가동중인 원자력발전소에 적용되면, 전열관을 용이하게 수축시킬 수 있으며, 외화 절감 효과가 연간 4억원 이상으로 원자력발전소 운영 원가 절감에 상당히 기여하는 효과가 있다.Therefore, when the present invention is applied to a nuclear power plant in operation, it is possible to easily shrink the heat pipe, and the effect of reducing foreign currency is more than 400 million won per year, which significantly contributes to the reduction of operating cost of nuclear power plants.

이하, 본 발명에 따른 증기발생기 전열관 수축시스템의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings a preferred embodiment of the steam generator heat pipe shrinkage system according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 증기발생기 전열관 수축시스템을 나타낸 도면이고, 도 3은 도 2의 요부 확대도이며, 도 4는 도 3의 용접수단을 분해한 도면이다.Figure 2 is a view showing a steam generator heat pipe shrinkage system according to the present invention, Figure 3 is an enlarged view of the main portion of Figure 2, Figure 4 is an exploded view of the welding means of FIG.

도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 증기발생기 전열관 수축시스템은 외부의 콘트롤 룸(Control Room)에 워크스테이션을 포함한 제어장치(100), 2차측 청정지역(Containment Area)에 설치되며 상기 제어장치(100)와 전기적으로 연결된 용접 전원공급기(110), 용접실시간 모니터링장치(120), 로봇(130)의 일측에 설치된 수축장치(140)를 제어하는 원격제어장치(150)로 크게 구성된다.2 to 3, the steam generator heat pipe contraction system according to the present invention is installed in the control device 100, including the workstation in the control room (outside), the secondary clean area (Containment Area) And a remote control device 150 that controls the contraction device 140 installed on one side of the welding power supply 110, the welding real time monitoring device 120, and the robot 130 electrically connected to the control device 100. It is composed.

그리고, 상기 용접 전원공급기(110)는 발전소 내부에서 쉽게 전원을 사용할 수 있도록 220VAC/110VAC로 전환 가능하도록 제작되었으며, 외부 단자로 나오는 아크 전압 시그널을 용접실시간 모니터링장치(120)에 연결하여 LAN을 통해 제어장치(100)로 데이터를 전송한다.In addition, the welding power supply 110 is manufactured to be switched to 220VAC / 110VAC so that the power can easily be used in the power plant, and connected to the welding real-time monitoring device 120 through the arc voltage signal coming from the external terminal through the LAN The data is transmitted to the control device 100.

상기 용접실시간 모니터링장치(120)는 용접 전원공급기(110)의 외부 단자에서 전류값, 용접전압, 수축장치(140)의 회전 속도 값을 증폭기를 통해 증폭시켜 실시간으로 감시하고, 용접 데이터를 내장 하드디스크에 저장하여 LAN을 통해 제어장치(100)로 데이터를 전송한다.The welding real-time monitoring device 120 monitors in real time by amplifying the current value, the welding voltage, the rotational speed value of the shrinkage device 140 in the external terminal of the welding power supply 110 through an amplifier, and the welding data built-in hard The data is stored in the disk and transmitted to the control device 100 through the LAN.

상기 원격제어장치(150)는 증기발생기 전열관(도시는 생략함)의 수축 작업시 로봇(130)에 결합되어 있는 수축장치(140)를 수축대상 전열관으로 이동시켜 엔드 이펙트 플레이트(160) 상단에 설치된 수평센서(170)를 튜브시트에 닿게하여 수평센 서(170)의 저항값을 동일하게 용접상태를 수평으로 맞추는 역할을 하며, 용접시 직선 이송장치(180)의 속도를 제어하는 기능을 한다.The remote control device 150 is installed on the top of the end effect plate 160 by moving the contraction device 140 coupled to the robot 130 to the contraction heat transfer tube during the contraction operation of the steam generator heat pipe (not shown) The horizontal sensor 170 is in contact with the tube sheet serves to adjust the resistance state of the horizontal sensor 170 to the same horizontally, and serves to control the speed of the linear feeder 180 during welding.

여기서, 상기 직선 이송장치(180)의 제어와 수평센스(170)는 원격제어장치(150)에 연결되어 리얼-타임 이더넷(Real-Time Ethernet) 방식으로 외부 수행실에서 원격 제어된다.Here, the control of the linear feeder 180 and the horizontal sense 170 is connected to the remote control device 150 is remotely controlled in the external room in the real-time Ethernet (Real-Time Ethernet) method.

한편, 상기 수축장치(140)는 엔드 이펙트 플레이트(160), 상기 엔드 이펙트 플레이트(160)의 상단에 설치된 수평센서(170), 상기 엔드 이펙트 플레이트(160)의 일측에 설치되되 상기 직선 이송장치(180)의 상단에 연결된 캠락(190), 상기 엔드 이펙트 플레이트(160)의 타측에 설치되어 전열관으로 아르곤 가스를 주입하여 상기 전열관을 수축시키는 용접수단(200)으로 구성된다.On the other hand, the shrinkage device 140 is installed on one side of the end effect plate 160, the horizontal sensor 170 installed on the top of the end effect plate 160, the end effect plate 160, the linear transfer device ( Camlock 190 connected to the upper end of the 180, the end effect plate 160 is installed on the other side is composed of a welding means 200 for injecting argon gas into the heat transfer tube to shrink the heat transfer tube.

상기 용접수단(200)은 도 4 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 세라믹헤드(202), 용접토치(204), 백그라이트(206), 샤프트(208), 용접헤드(210) 및 용접봉(212)으로 구성된다.As shown in FIGS. 4 to 7, the welding means 200 includes a ceramic head 202, a welding torch 204, a back light 206, a shaft 208, a welding head 210, and a welding rod 212. It is composed of

상기 세라믹헤드(202)는 용접부위와 아크 간격을 고려하여 최대한 용접봉(212)이 중심에 있도록 세라믹 외경의 크기와 형상을 고려하여 제작하고, 상기 용접봉(212)이 원활하게 삽입 되도록 윗부분에 5㎜까지 경사(202-1)를 두었으며, 아크 발생 부위 위 아래로 단(202-3)을 만들어 아르곤 가스가 집중되어 용접 효율을 높였다. 그리고, 용접봉(212)은 용접토치(204) 구멍에 끼우고 상기 용접토치(204) 윗부분 홀(208-1)에 볼트를 체결하여 상기 용접봉(212)을 용접토치(204)에 고정시킨다. 한편, 전열관 수축 작업시 용접온도가 2000℃가 넘어 볼트로 상기 용접봉(212)을 체결하여도 장시간 작업을 하는 경우 볼트가 느슨해지는 경우가 발생한다. 이를 방지하기 위하여 상기 용접토치(204)에 단(204-1)을 만들고 세라믹 헤드(202)에 키홈(202-5)을 만들어 결합하여 용접봉(212)이 세라믹헤드(202)의 가장 자리에서 아크가 발생하여 아크가 불안정 해지는걸 방지한다.The ceramic head 202 is manufactured in consideration of the size and shape of the ceramic outer diameter so that the electrode 212 is at the center in consideration of the welding portion and the arc spacing, and up to 5 mm in order to insert the electrode 212 smoothly. A slope 202-1 was placed, and a stage 202-3 was formed above and below the arc generating site to concentrate the argon gas to increase the welding efficiency. Then, the welding rod 212 is inserted into the hole of the welding torch 204 and fastens the bolt to the upper hole 208-1 of the welding torch 204 to fix the welding rod 212 to the welding torch 204. On the other hand, even when the welding temperature is more than 2000 ℃ during the heat pipe shrinkage operation when the welding rod 212 is fastened by the bolt, the bolt may be loosened when working for a long time. To prevent this, a stage 204-1 is formed in the welding torch 204, and a key groove 202-5 is formed in the ceramic head 202, and the welding rod 212 is arced at the edge of the ceramic head 202. Prevents the arc from becoming unstable.

상기 용접토치(204)는 전도도가 좋고 내열성을 지니는 구리 계열 합금강을 사용하여 제작하였고, 아르곤 가스를 원활하게 공급하도록 가스 플로우 홀(204-3)을 두었으며, 윗부분에 홀(204-5)을 뚫어 내면에 나사산을 만들어 볼트로 용접봉을 견고하게 잡도록한다. 한편, 전열관 수축 작업을 장시간 수행하게 되면 상기 용접봉(212)을 잡고 있는 볼트가 느슨해질 수 있다. 이럴 경우 아크가 세라믹헤드(202)의 중앙(202-7)에서 일어나지 않고 세라믹헤드(202)의 가장자리에서 용접이 진행되어 아크가 불안정해 질 수 있다. 이런 현상을 방지하기 위해 용접토치(204)의 아랫부분에 단(204-1)을 만들어 세라믹헤드(202)의 키홈(202-5)에 결합되도록 설계하여 용접도중 용접봉(212)을 잡고 있는 볼트가 느슨해져도 용접이 세라믹헤드(202)의 중심부(202-7)에서 이뤄어져 아크를 안정하게 유지하도록 제작한다.The welding torch 204 is made of copper-based alloy steel having good conductivity and heat resistance, and has a gas flow hole 204-3 so as to supply argon gas smoothly, and a hole 204-5 at the upper portion thereof. Make a thread on the inner surface of the drill to secure the welding rod with a bolt. On the other hand, if the heat pipe shrinkage operation for a long time may be the bolt holding the electrode 212 is loose. In this case, the arc does not occur at the center 202-7 of the ceramic head 202, but welding is performed at the edge of the ceramic head 202, so that the arc may become unstable. In order to prevent this phenomenon, a bolt holding the welding rod 212 during welding by designing a stage 204-1 at the bottom of the welding torch 204 to be coupled to the key groove 202-5 of the ceramic head 202. Even if the coil is loosened, welding is performed at the center portion 202-7 of the ceramic head 202 to produce a stable arc.

상기 용접토치(204)와 결합되는 샤프트(208)는 전기저항이 적은 백동 재질로 이루어지고, 전체가 3개로 구성되어 있으며 나사산으로 결합될 수 있도록 제작한다. 샤프트(208)의 밑 부분은 후술할 용접헤드(210) 로터부(210-1)와 볼트 체결이 원활하도록 한 면을 평면(208-3)으로 가공하고, 아래 부분(208-1) 내면에 나사산 가공하여 아르곤 가스 콘넥터(230)와 결합하도록 제작한다. 한편, 샤프트 윗부분(208-5)은 나사산을 가공하여 백그라이트(206)로 씌울 수 있도록 제작되어 전기적 스파크가 샤프트 부분에서 발생하는 걸 방지한다.The shaft 208 coupled to the welding torch 204 is made of a cuproelectric material having a low electric resistance, and is composed of three pieces and manufactured to be coupled by a screw thread. The lower portion of the shaft 208 is machined into a plane 208-3 to smooth the surface of the welding head 210 rotor portion 210-1 and bolts to be described later, the inner surface of the lower portion 208-1 It is manufactured to be combined with the argon gas connector 230 by thread processing. On the other hand, the shaft upper portion 208-5 is manufactured to be covered by the back light 206 by machining the thread to prevent the electrical spark from occurring in the shaft portion.

여기서, 상기 샤프트(208)를 씌우고 있는 백그라이트(206)는 샤프트(208)와 달리 분리형이 아닌 일체형으로 제작되는 것이 바람직하다.Here, it is preferable that the backlight 206 covering the shaft 208 is manufactured in one body instead of a separate type unlike the shaft 208.

상기 용접헤드(210)는 용접 전원공급기(110)에서 제공하는 전류를 받아 용접봉(212)으로 전달하여 아크를 일으키는 기능을 하고, 용접헤드로터(210-1)에 샤프트(208)가 체결되며, 샤프트(208)에 연결된 아르곤 가스 컨넥터(230)를 통해 아르곤 가스가 주입된다. 그리고, 상기 용접헤드(210)는 직선 이송장치(180)에 볼트로 체결되어 상하 운동을 한다.The welding head 210 receives an electric current provided from the welding power supply 110 and delivers it to the electrode 212 to cause an arc, and the shaft 208 is fastened to the welding head rotor 210-1. Argon gas is injected through an argon gas connector 230 connected to the shaft 208. In addition, the welding head 210 is fastened with a bolt to the linear feeder 180 to move up and down.

한편, 상기 샤프트(208)는 용접헤드로터(210-1)에 볼트로 체결되며, 모터부(도시는 생략함)는 테프론 재질로 하우징(240)을 만들어 모터를 보호하고 케이블의 손상을 방지한다.Meanwhile, the shaft 208 is fastened to the welding head rotor 210-1 by bolts, and the motor unit (not shown) forms a housing 240 made of Teflon material to protect the motor and prevent damage to the cable. .

그리고, 상기 샤프트(208)와 세라믹헤드(202) 사이에 지지링(250)을 두어 길이가 긴 샤프트(208)가 전열관 내면의 중심에 항상 위치하여 아크 간격이 일정하게 유지할 수 있도록한다.In addition, a support ring 250 is disposed between the shaft 208 and the ceramic head 202 so that the long shaft 208 is always positioned at the center of the inner surface of the heat pipe so that the arc spacing can be kept constant.

한편, 도 2 내지 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 엔드 이펙트 플레이트(160)는, 증기발생기 전열관 수축 작업시 툴의 연결은 용접헤드로터(210-1)부에 샤프트(208)를 결합한다. 일정한 아크 간격을 유지하고 용접봉(212)의 중심을 잡아 주기 위해 내열성 재료인 세라믹으로 전열관 내경 보다 작게 세라믹헤드(202)를 만들어 용접토치(204)와 결합한다. 전열관 수축 작업시 용융풀(Welding Pool)에 텅스텐이 고착되는 걸 방지하기 위하여 용접토치(204)와 세라믹헤드(202)에 키홈(202-5)을 만들어 용융풀에 용접봉이 고착되어 아크가 발생되지 않는 경우를 방지한다. 그리고, 로봇(130)을 조작하는 운전자의 작업 효율성을 위해 카메라(도시는 생략함)를 설치하여 운전자가 카메라를 통한 영상을 콘트롤 롬의 제어장치(100)에서 보며 작업을 할 수 있게 한다.Meanwhile, as shown in FIGS. 2 and 3, the end effect plate 160 couples the shaft 208 to the welding head rotor 210-1 during the connection of the tool during the steam generator tube shrinkage operation. In order to maintain a constant arc spacing and to hold the center of the electrode 212, the ceramic head 202 is made of a heat-resistant material smaller than the inner diameter of the heat pipe, and coupled with the welding torch 204. In order to prevent the tungsten from sticking to the melting pool during shrinkage of the heat pipe, key grooves 202-5 are formed in the welding torch 204 and the ceramic head 202, and the welding rod is fixed to the melting pool to prevent arcing. Prevent it. In addition, a camera (not shown) may be installed for the driver's work efficiency to operate the robot 130 so that the driver may work while viewing the image through the camera from the control device 100 of the control ROM.

상기와 같이 구성된 발명에 따른 증기발생기 전열관 수축시스템의 동작을 살펴보면 다음과 같다.Looking at the operation of the steam generator tube shrinkage system according to the invention configured as described above are as follows.

먼저, 엔드 이펙트 플레이트(160)의 일측에 수축장치(140)의 직선 이송장치(180)와 상기 직선 이송장치(180)의 상단에 캠락(190)을 결합하고, 상기 엔드 이펙트 플레이트(160)의 상단에 수평센서(170)를 설치한다.First, the cam lock 190 is coupled to the upper end of the linear feeder 180 and the linear feeder 180 of the contracting device 140 on one side of the end effect plate 160, the end effect plate 160 Install the horizontal sensor 170 on the top.

그리고, 엔드 이펙트 플레이트(160)의 타측에 수축장치(140)의 용접수단(200)인 세라믹헤드(202), 용접토치(204), 백그라이트(206), 샤프트(208), 용접헤드(210) 및 용접봉(212)을 결합한다.On the other side of the end effect plate 160, the ceramic head 202, the welding torch 204, the back light 206, the shaft 208, and the welding head 210, which are welding means 200 of the contracting device 140, are provided on the other side of the end effect plate 160. ) And the welding rod 212.

한편, 용접 전원공급기(110)에서 나오는 전극 케이블 및 아르곤 가스 호스를 수축장치(140)에 연결한다.On the other hand, the electrode cable and the argon gas hose from the welding power supply 110 is connected to the shrinkage device (140).

또한, 외부의 콘트롤 룸(Control Room)에 워크스테이션을 포함한 제어장치(100)와, 용접 전원공급기(110)와, 용접실시간 모니터링장치(120)와 로봇(130)의 일측에 설치된 수축장치(140)를 제어하는 원격제어장치(150)를 전기적으로 연결한다.In addition, a control device 100 including a workstation in an external control room, a welding power supply 110, a welding real time monitoring device 120, and a contraction device 140 installed on one side of the robot 130. Connect the remote control device 150 to control the electrical).

그리고, 엔드 이펙트 플레이트(160)를 로봇(130)에 결합한다.Then, the end effect plate 160 is coupled to the robot 130.

그런후에, 엔드 이펙트 플레이트(160)와 증기발생기 맨웨이(도시는 생략함) 에 설치되어 있는 카메라를 통해 작업 대상 전열관이 있는 위치로 로봇(130)을 이동시킨다.Thereafter, the robot 130 is moved to a position where the target heating tube is located through a camera installed on the end effect plate 160 and the steam generator manway (not shown).

대상 위치로 로봇(130)을 이동시킨 후, 엔드 이펙트 플레이트(160) 상단의 캠락(190)을 전열관에 삽입 시키고, 로봇(130)을 전후좌우로 움직여서 수평센서(170)의 저항값이 일정하도록 맞춘다.After the robot 130 is moved to the target position, the cam lock 190 of the upper end effect plate 160 is inserted into the heat transfer tube, and the robot 130 is moved back and forth and left and right so that the resistance value of the horizontal sensor 170 is constant. Fit.

그리고, 상기 수축장치(140)의 직선 이송장치(180)를 위로 움직여 용접수단(200)인 세라믹헤드(202)가 전열관 중앙에 위치했는지 확인 후, 엔드 이펙트 플레이트(160)의 캠락(190)에 유압을 가하여 툴을 튜브시트에 고정한다.Then, after moving the linear feeder 180 of the contraction device 140 to check whether the ceramic head 202, which is the welding means 200, is located at the center of the heat pipe, the cam lock 190 of the end effect plate 160 Apply hydraulic pressure to secure the tool to the tubesheet.

그런후에, 전열관 확관 영역은 튜브시트 상단 확관천이(Top of Tubesheet) 구역에서부터 튜브시트 끝까지 확관되는 바, 일반적으로 전열관 인출을 위한 전열관 수축 작업시는 사건에 튜브시트 하단 전열관 용접부를 밀링하여 제거하기 때문에, 전열관 수축 작업시 용접범위는 확관천이 영역부터 전열관 밀링 끝단까지 수행한다.Then, the heat pipe expansion area extends from the top of tubesheet area to the end of the tubesheet, which is typically eliminated by milling the heat pipe welds at the bottom of the tubesheet during shrinkage of the heat pipe to pull out the heat pipe. Therefore, the welding range in the heat pipe shrinkage operation is performed from the expansion pipe transition region to the heat pipe milling end.

한편, 카메라를 통해 플러그의 밀링 끝단 부위를 확인 후, 직선 이송장치(180)를 위로 이동시켜 용접봉이 밀링 끝단에 위치시킨다.On the other hand, after confirming the milling end portion of the plug through the camera, by moving the linear feeder 180 up, the welding rod is positioned at the milling end.

그리고, 전열관의 끝단에 용접봉(212)을 위치 시킨 후, 원격제어장치(150)의 프로그램에 전열관 끝단 값을 "0"으로 입력시키고, 튜브시트의 길이를 설계 사양에서 파악하여 확관천이 구역 부근을 용접 시작점으로 입력시킨 후 직선 이송장치(180)를 확관천이 구역까지 이동시킨다.Then, after placing the electrode 212 at the end of the heat pipe, input the heat pipe end value as "0" to the program of the remote control device 150, the length of the tube sheet in the design specification to determine the near expansion transition area After input to the welding start point, the linear feeder 180 is moved to the expansion transition region.

그리고, 용접 전원공급기(110)에 용접 시간, 펄스 전류의 간격 등의 용접 파 라메타를 입력한 후, 입력된 프로그램에 따라 아크를 발생시키지 않고 모의 테스트를 실행한다.Then, after inputting a welding parameter such as welding time, interval of pulse current, etc. to the welding power supply 110, a simulation test is executed without generating an arc according to the input program.

모의 테스트를 통해 용접 끝 지점이 확관영역의 끝지점과 일치하는지 확인 후 실제 용접에 들어간다.The simulation test confirms that the weld end point coincides with the end point of the expansion zone and then enters the actual weld.

실제용접 작업시, 용접 전원공급기(110)에 전원을 넣고 아르곤 가스를 주입시킨다. 아크를 발생시키기 전에 미리 불활성가스인 아르곤가스를 충분히 주입시켜 용접이 발생하는 지역을 용접 분위기로 형성한 후 전류를 전극으로 보내 아크를 발생시킨다.During the actual welding operation, power is supplied to the welding power supply 110 to inject argon gas. Before generating an arc, argon gas, which is an inert gas, is sufficiently injected in advance to form an area where welding occurs in a welding atmosphere, and then an electric current is sent to the electrode to generate an arc.

아크가 발생되면 원격제어장치(150)에 입력된 값에 의해 직선 이송장치(180)가 아래로 움직여 원하는 용접 속도로 작업을 진행한다.When the arc is generated, the linear feeder 180 moves downward by the value input to the remote controller 150 to proceed with the desired welding speed.

따라서, 전열관 수축 작업은 120°씩 방향을 바꾸어 전열관 축방향으로 3회 용접을 한다.Therefore, the heat pipe contraction operation is changed three times in the direction of 120 ° and welded three times in the heat pipe axial direction.

3회 용접이 완료되면, 직선이송장치(180)를 아래로 이동시켜 세라믹헤드(202)가 전열관 밖으로 나오게 한 후, 엔드 이펙트 플레이트(160)의 캠락(190)에 공급된 유압을 제거한다. 그리고, 엔드 이펙트 플레이트(160)가 튜브시트에서 자유롭게 만든 후, 로봇(130)을 움직여 다음 작업 위치로 이동한다.When the welding is completed three times, the linear feeder 180 is moved downward to allow the ceramic head 202 to come out of the heat pipe, and then the hydraulic pressure supplied to the cam lock 190 of the end effect plate 160 is removed. After the end effect plate 160 is freely made from the tube sheet, the robot 130 moves to the next working position.

도 1은 일반적인 원자력발전소의 증기발생기를 나타낸 도면,1 is a view showing a steam generator of a general nuclear power plant,

도 2는 본 발명에 따른 증기발생기 전열관 수축시스템을 나타낸 도면,2 is a view showing a steam generator heat pipe shrinkage system according to the present invention,

도 3은 도 2의 요부 확대도,3 is an enlarged view illustrating main parts of FIG. 2;

도 4는 도 3의 용접수단을 분해한 도면,Figure 4 is an exploded view of the welding means of Figure 3,

도 5는 도 3의 용접헤드의 평면도,5 is a plan view of the welding head of FIG.

도 6은 도 3의 세라믹헤드와 용접토치에 용접봉이 설치된 도면,Figure 6 is a welding rod is installed in the ceramic head and the welding torch of Figure 3,

도 7은 본 발명에 따른 증기발생기 전열관 수축시스템의 수축장치의 사용 상태를 나타낸 도면이다.7 is a view showing a state of use of the shrinkage device of the steam generator heat pipe shrinkage system according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

100 : 제어장치100: controller

110 : 용접 전원공급기110: welding power supply

120 : 용접실시간 모니터링장치120: welding real time monitoring device

130 : 로봇130: robot

140 : 수축장치140: shrinkage device

150 : 원격제어장치150: remote control device

160 : 엔드 이펙트 플레이트160: end effect plate

170 : 수평센서170: horizontal sensor

Claims (4)

외부의 콘트롤 룸(Control Room)에 워크스테이션을 포함한 제어장치(100)와;A control device 100 including a workstation in an external control room; 2차측 청정지역(Containment Area)에 설치되어 전원을 사용할 수 있도록 220VAC/110VAC로 전환 가능하도록 제작되었으며, 외부 단자로 나오는 아크 전압 시그널을 용접실시간 모니터링장치(120)에 연결하여 LAN을 통해 제어장치(100)로 데이터를 전송하는 용접 전원공급기(110)와;Installed in the secondary side Containment Area and manufactured to be switched to 220VAC / 110VAC to use power.Connect the arc voltage signal from the external terminal to the welding real-time monitoring device 120 to control the device through LAN. A welding power supply 110 for transmitting data to 100; 용접 전원공급기(110)의 외부 단자에서 전류값, 용접전압, 수축장치(140)의 회전 속도 값을 증폭기를 통해 증폭시켜 실시간으로 감시하고, 용접 데이터를 내장 하드디스크에 저장하여 LAN을 통해 제어장치(100)로 데이터를 전송하는 용접실시간 모니터링장치(120)와;Amplifies the current value, the welding voltage, the rotational speed value of the contraction device 140 in an external terminal of the welding power supply 110 through an amplifier to monitor in real time, and stores the welding data in the internal hard disk to control the device through the LAN. Welding real time monitoring device 120 for transmitting data to the (100); 증기발생기 전열관의 수축 작업시 로봇(130)에 결합되어 있는 수축장치(140)를 수축대상 전열관으로 이동시켜 엔드 이펙트 플레이트(160) 상단에 설치된 수평센서(170)를 튜브시트에 닿게하여 수평센서(170)의 저항값을 동일하게 용접상태를 수평으로 맞추는 역할을 하며, 용접시 직선 이송장치(180)의 속도를 제어하는 기능을 하는 원격제어장치(150)와;During the contraction operation of the steam generator heat pipe, the shrinkage device 140 coupled to the robot 130 is moved to the heat pipe to be contracted so that the horizontal sensor 170 installed on the top of the end effect plate 160 touches the tube sheet, thereby providing a horizontal sensor ( A remote control device 150 which serves to adjust the welding state horizontally to the same resistance value of 170 and controls the speed of the linear feeder 180 during welding; 상기 로봇(13)의 일측에 설치되는 엔드 이펙트 플레이트(160)와, 상기 엔드 이펙트 플레이트(160)의 상단에 설치된 수평센서(170)와, 상기 엔드 이펙트 플레이트(160)의 일측에 설치되되 상기 직선 이송장치(180)의 상단에 연결된 캠락(190)와, 상기 엔드 이펙트 플레이트(160)의 타측에 설치되어 전열관으로 아르곤 가스를 주입하여 상기 전열관을 수축시키는 용접수단(200)으로 이루어진 수축장치(140)로 구성된 것을 특징으로 하는 증기발생기 전열관 수축시스템.An end effect plate 160 installed at one side of the robot 13, a horizontal sensor 170 installed at an upper end of the end effect plate 160, and one side of the end effect plate 160, Shrinkage device 140 consisting of a cam lock 190 connected to the upper end of the transfer device 180 and the welding means 200 is installed on the other side of the end effect plate 160 to inject argon gas into the heat transfer tube to shrink the heat transfer tube. Steam generator tube shrinkage system characterized in that consisting of. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 용접수단(200)은,The welding means 200, 용접부위와 아크 간격을 고려하여 최대한 용접봉(212)이 중심에 있도록 세라믹 외경의 크기와 형상을 고려하여 제작하고, 상기 용접봉(212)이 원활하게 삽입 되도록 윗부분에 5㎜까지 경사(202-1)를 두었으며, 아크 발생 부위 위 아래로 단(202-3)을 만들고, 하부에 키홈(202-5)을 형성시킨 세라믹 헤드(202)와;Considering the size and shape of the outer diameter of the ceramic so that the electrode 212 is centered in consideration of the welding area and the arc spacing, and inclined (202-1) to the top 5mm so that the electrode 212 is inserted smoothly And a ceramic head 202 having a stage 202-3 above and below the arc generating site and a key groove 202-5 formed at the bottom thereof; 전도도가 좋고 내열성을 지니는 구리 계열 합금강을 사용하여 제작하였고, 아르곤 가스를 원활하게 공급하도록 가스 플로우 홀(204-3)을 두었으며, 윗부분에 홀(204-5)을 뚫어 내면에 나사산을 만들어 볼트로 용접봉(212)을 견고하게 잡도록하였고, 아랫부분에 단(204-1)을 만들어 세라믹헤드(202)의 키홈(202-5)에 결합되도록 한 용접토치(204)와;Manufactured using copper-based alloy steel with good conductivity and heat resistance, gas flow hole (204-3) is provided to supply argon gas smoothly, and hole (204-5) is drilled on the upper part to make a thread on the inner surface A welding torch 204 to firmly hold the furnace electrode 212, and to make a stage 204-1 at the bottom thereof to be coupled to the key groove 202-5 of the ceramic head 202; 전기저항이 적은 백동 재질로 이루어지고, 전체가 3개로 구성되어 있으며 나사산으로 결합될 수 있도록 제작하였으며, 밑 부분은 후술할 용접헤드(210) 로터부(210-1)와 볼트 체결이 원활하도록 한 면을 평면(208-3)으로 가공하고, 아래 부분(208-1) 내면에 나사산 가공하여 아르곤 가스 콘넥터(230)와 결합하도록 제작하였으며, 윗부분(208-5)은 나사산을 가공하여 백그라이트(206)로 씌울 수 있도록 한 샤프트(208)와;It is made of copper alloy material with little electrical resistance, and the whole is composed of three and manufactured to be combined with a screw thread, and the bottom part of the welding head 210 rotor part 210-1 to be described later to smooth the bolting The surface was processed into a plane 208-3, and the inner surface of the lower portion 208-1 was threaded to be combined with the argon gas connector 230, and the upper portion 208-5 was processed with a thread to form a back light ( A shaft 208 to be covered by 206; 용접 전원공급기(110)에서 제공하는 전류를 받아 용접봉(212)으로 전달하여 아크를 일으키는 기능을 하고, 용접헤드로터(210-1)에 샤프트(208)가 체결되며, 직선 이송장치(180)에 볼트로 체결되어 상하 운동을 하고, 샤프트(208)에 연결된 아르곤 가스 컨넥터(230)를 통해 아르곤 가스가 주입되는 용접헤드(210)로 구성된 것을 특징으로 하는 증기발생기 전열관 수축시스템.Receives the current provided from the welding power supply 110 to deliver to the electrode 212 to cause the arc, and the shaft 208 is fastened to the welding head rotor 210-1, to the linear feeder 180 Steam generator heating tube contraction system characterized in that consisting of a welding head 210 is fastened with a bolt and the argon gas is injected through the argon gas connector 230 connected to the shaft 208. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 샤프트(208)를 씌우고 있는 백그라이트(206)는,The backlight 206 covering the shaft 208 is 샤프트(208)와 달리 분리형이 아닌 일체형으로 제작되는 것이 바람직한 것을 특징으로 하는 증기발생기 전열관 수축시스템.Unlike the shaft (208) steam generator tube shrinkage system, characterized in that it is preferable to be manufactured in one piece instead of separate. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상 샤프트(208)와 세라믹헤드(202) 사이에 지지링(250)을 두어 길이가 긴 샤프트(208)가 전열관 내면의 중심에 항상 위치하여 아크 간격이 일정하게 유지할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 증기발생기 전열관 수축시스템.A support ring 250 is provided between the upper shaft 208 and the ceramic head 202 so that the long shaft 208 is always located at the center of the inner surface of the heat pipe so that the arc spacing can be kept constant. Generator tube shrinkage system.
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