KR20110032554A - Method for testing characteristics of air actuated valve and method for setting spring load using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 공기구동밸브의 특성시험 방법과 이를 이용한 공기압 및 스프링 프리로드의 설정방법에 관한 것으로, 특히 공기구동밸브의 정확한 동작이 확보되어 안정성을 향상시킬 수 있고, 구성부품의 수명을 연장할 수 있는 공기구동밸브의 특성시험 방법과 이를 이용한 공기압 및 스프링 프리로드의 설정방법 관한 것이다.The present invention relates to a characteristic test method of the air drive valve and a method of setting the air pressure and the spring preload using the same, in particular, the accurate operation of the air drive valve can be ensured to improve the stability, can extend the life of the component parts The present invention relates to a method of testing the characteristics of an air drive valve and a method of setting air pressure and spring preload using the same.
일반적으로, 발전소 또는 각종 산업플랜트에는 압축공기, 증기등의 유체를 이용하여 작동되는 구동기들이 설치되고, 이 구동기에 유체를 수송하는 유체이송배관에는 공기구동밸브들이 설치되어 전체 시스템의 운전과 안전에 중요한 역할을 하고 있다. 특히 원자력발전소의 공기구동기에 연결된 배관에 설치된 공기구동밸브는 그 운전성과 안전성이 매우 중요하다. 이러한 공기구동밸브들은, 일반적으로 배관에 최초 설치할 때에, 밸브 제작사에서 설계한 구동기의 설정값에 따라 공기압 및 스프링 프리로드(preload)값이 설정되어, 밸브의 수명기간동안 그 설정된 값으로 계속 운전이 된다.In general, power plants or industrial plants are equipped with actuators that operate by using fluid such as compressed air and steam, and air drive valves are installed in the fluid transfer pipe that transports the fluid to the operation and safety of the entire system. It plays an important role. In particular, the operation and safety of the air drive valve installed in the pipe connected to the air driver of the nuclear power plant is very important. These air-driven valves generally have air pressure and spring preload values set according to the actuator manufacturer's designed values when the valve is first installed in the pipe, and continue to operate at the set values for the life of the valve. do.
그런데, 공기구동밸브의 설치후 운전 회수가 계속 증가함에 따라 구동기로 유입되는 압축공기의 압력을 조절하는 레귤레이터(regulator)의 성능이 떨어지고, 스프링의 탄성이 저하되어 스프링 프리로드가 낮아지는 성능저하 현상이 발생된다. 그러나, 통상적으로 발전소의 운전자들은 상기와 같은 공기구동밸브에서 어느 정도 성능저하가 발생되었는지 정량적인 값을 모르는 실정이다. 만일, 공기구동밸브의 성능저하로 인하여 밸브 동작시 열림 또는 닫힘에 이상이 발생하는 경우에는, 밸브로 유입되는 압축공기의 압력을 임의로 적당히 조절하는 방식으로 점검 및 대처를 해오고 있다. 이에 따라, 경우에 따라서는 공기구동밸브의 공기압과 스프링 프리로드를 적절하게 설정하지 못하게 되면, 밸브 동작의 실패 및 오동작의 발생은 물론 나아가서는 밸브와 구동기 부품의 손상 등을 초래하기도 한다.However, as the number of operations continues to increase after the installation of the air driving valve, the performance of a regulator that regulates the pressure of the compressed air flowing into the driver decreases, and the elasticity of the spring decreases, thereby lowering the spring preload. Is generated. However, in general, operators of power plants do not know the quantitative value of how much performance degradation occurs in the air driving valve as described above. If an abnormality occurs in opening or closing during operation of the valve due to a decrease in the performance of the air driving valve, the inspection and countermeasures have been made in a manner that arbitrarily appropriately adjusts the pressure of the compressed air flowing into the valve. Accordingly, in some cases, failure to properly set the air pressure of the air driving valve and the spring preload may result in failure of the valve operation and malfunction, as well as damage to the valve and the actuator components.
통상적으로 발전소의 배관계통에 채용되는 공기구동밸브 및 주변 부품의 개략적인 구성이 도 1에 도시된다. A schematic configuration of an air drive valve and peripheral components typically employed in the piping system of a power plant is shown in FIG. 1.
도 1a 또는 1b에 도시된 바와 같이, 공기구동밸브는 구동기 몸체(11)에 밸브스템(12)과 밸브디스크(13)가 다이아프램(14)에 스프링(15)을 매개하여 탄력적으로 설치된다. 압축공기는 레귤레이터(16)에 의하여 압력을 조절할 수 있도록 되고, 압축공기 공급라인(17)의 하류측에는 압축공기의 공급 및 배출동작을 절환하는 솔레노이드 밸브(18)와, 압축공기의 압력을 미세조절하는 추가적인 공기압 조절기(19a)및, 압력센서(19b)가 차례로 설치된다. 압력센서(19b)를 통과한 압축공기는 구동기 몸체(11)로 유입되어 밸브의 개폐작동에 관여하게 된다.As shown in Figure 1a or 1b, the air drive valve is installed in the
이와같은 구성의 공기구동밸브의 작동을 간략히 살펴본다. 압축공기 탱크(도 시안됨)에서 압축공기 (16)가 공급되면, 레귤레이터(16)에서 미리 설정된 압력으로 조절된 다음, 공급라인 (17)을 거쳐 구동기 상부의 구동기 몸체(11)로 공급된다. 공급된 압축공기에 의한 압력으로 다이아프램(14)이 아래쪽으로 눌려지게 되고 동시에 스프링(15)이 아래로 압축되면서 밸브스템(12)을 하강시켜 밸브디스크(13)가 밸브시이트(도시안됨)에 안착되면서 밸브가 닫히게 된다(도 1a 참조). 이와 반대로, 밸브 개방신호가 발생되면, 솔레노이드 밸브(18)이 절환되면서 구동기 몸체(11)내부에 가해져 있던 압축공기가 대기로 빠져나가고, 이와 동시에 압축상태로 되어 있던 스프링(15)의 복원력에 의하여 다이아프램(14)이 위쪽으로 원상복귀되면서 밸브스템(12)에 연결된 밸브디스크(13)를 상승시켜 밸브를 개방하게 된다. 도 ( 1b 참조). Briefly look at the operation of the air drive valve of this configuration. When the
이와같은 공기구동밸브의 개폐동작이 반복하여 수행되는바, 설치된 후 운전 회수가 상당히 경과한 구동기의 경우에는, 구동기 스프링의 스프링 탄성이 저하되어 스프링 프리로드가 최초 설계된 값보다 낮아지게 된다. 또한, 밸브 동작시 스프링의 복원력이 약하게 발생되어 밸브의 개폐동작에 문제가 발생하게 된다.Since the opening and closing operation of the air driving valve is repeatedly performed, in the case of a driver in which the number of times of operation has passed considerably after installation, the spring elasticity of the driver spring is lowered and the spring preload is lower than the initially designed value. In addition, the restoring force of the spring is weakly generated during the valve operation, causing a problem in the opening and closing operation of the valve.
따라서, 상기와 같이 성능 저하가 발생된 스프링은, 스프링 프리로드가 어느정도 저하가 발생되었는지 정량적인 값을 알아야 하고, 이를 바탕으로 밸브가 정상적으로 동작하기 위해서는 공기압과 스프링프리로드를 어떤 값으로 설정해야 하는 지를 결정해야 한다. Therefore, the spring in which the performance deterioration occurs as described above should know the quantitative value of how much the spring preload has occurred, and based on this, the air pressure and the spring preload should be set to what value in order for the valve to operate normally. Should be determined.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 성능이 저하된 공기구동밸브의 구동기의 스프링 프리로드를 간편하면서도 정확하게 확인할 수 있는 공기구동밸브의 특성시험 방법을 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a method of testing the characteristics of the air drive valve for the simple and accurate confirmation of the spring preload of the actuator of the air drive valve is degraded performance will be.
본 발명의 다른 목적은, 공기구동밸브의 특성시험 방법에서 얻어진 스프링 프리로드를 토대로 시험하고자하는 구동기에 최적의 스프링 로드값을 부여하여, 밸브의 작동성 및 안전성을 향상시킴은 물론 구성부품의 수명을 연장할 수 있는 공기구동밸브의 공기압 및 스프링로드 설정방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an optimum spring load value to the actuator to be tested based on the spring preload obtained in the characteristic test method of the air driving valve, thereby improving the operability and safety of the valve as well as the life of the component. It is to provide a method of setting the air pressure and the spring load of the air drive valve can be extended.
본 발명의 한 관점에 따르면, 공기구동밸브의 구동기 몸체 내부로 압축공기를 유입하는 단계와; 구동기 몸체 내부로 유입된 압축공기의 압력이 증가함에 따라 다이아프램에 연결된 밸브스템이 스프링을 압축하면서 하강하기 시작하는 지점의 공기압을 측정하는 단계; 밸브스템이 밸브 시이트에 안착하여 더 이상 하강하지않는 지점의 공기압을 측정하는 단계; 구동기의 몸체 내부로부터 압축공기를 방출하는 단계; 구동기 몸체 내부로부터 방출되는 압축공기의 압력이 감소함에 따라 스프링의 복원력에 의하여 밸브스템이 상승하기 시작하는 지점의 공기압을 측정하는 단계; 및 밸브스템이 밸브 시이트로부터 분리된 후 더 이상 상승하지않는 지점의 공기압을 측정하는 단계를 포함한다. According to one aspect of the invention, the step of introducing compressed air into the actuator body of the air drive valve; Measuring the air pressure at the point where the valve stem connected to the diaphragm begins to descend while compressing the spring as the pressure of the compressed air introduced into the actuator body increases; Measuring the air pressure at the point where the valve stem rests on the valve seat and no longer falls; Releasing compressed air from within the body of the driver; Measuring the air pressure at the point where the valve stem starts to rise due to the restoring force of the spring as the pressure of the compressed air discharged from the inside of the actuator body decreases; And measuring the air pressure at the point where the valve stem no longer rises after the valve stem is separated from the valve seat.
본 발명의 다른 관점에 따르면, 대상 구동기의 공기구동밸브의 스프링 프리로드 최소값을 구하는 단계와; 공기구동밸브의 스프링 프리로드 최대값을 구하는 단계; 스프링 프리로드 최소값에 대응하는 하부 최소허용 공기압을 구하는 단계; 스프링 프리로드 최대값에 대응하는 상부 최소허용 공기압을 구하는 단계; 대상 구동기의 부품 파손을 방지하기 위한 최대 공기압 제한값을 구하는 단계; 상기 값들에 해당하는 라인을 연장하여 교차하는 좌표값들로부터 사다리꼴 형상의 구동기 설정용박스 도면을 얻는 단계를 포함하는 공기구동밸브의 공기압 및 스프링 프리로드의 설정방법을 포함한다. According to another aspect of the invention, the step of obtaining a spring preload minimum value of the air drive valve of the target driver; Obtaining a spring preload maximum value of the air driving valve; Obtaining a lower minimum allowable air pressure corresponding to the spring preload minimum value; Obtaining an upper minimum allowable air pressure corresponding to a spring preload maximum value; Obtaining a maximum air pressure limit value for preventing component breakage of the target driver; And a method for setting the air pressure and the spring preload of the air driving valve, including obtaining a trapezoid-shaped actuator setting box drawing from the intersecting coordinate values by extending a line corresponding to the above values.
본 발명은 성능저하가 발생한 구동기의 공기구동밸브에 대하여 현재 상태의 공기압 및 스프링 프리로드의 설정값을 확인하여, 적정한 작동상태의 범위에 있는지를 쉽게 판단할 수 있고, 적정 범위를 벗어난 밸브에 대하여는 그 공기압 및 스프링 프리로드가 최상의 작동범위가 되도록 조정하여, 밸브가 정확히 작동하도록 함으로써 구동기의 운전성을 향상하고 오동작에 의한 고장이라던가 사고를 방지하여 발전소의 안전성 향상과 구동기 부품의 수명 연장 등을 기대할 수 있는 효과가 있다. According to the present invention, it is possible to easily determine whether the air pressure valve and the set value of the spring preload of the current state with respect to the air drive valve of the actuator having a performance deterioration, to determine whether it is in the proper operating range, and for the valve outside the proper range By adjusting the air pressure and the spring preload to the best operating range, the valve can be operated correctly to improve the operability of the driver and to prevent malfunctions or accidents caused by malfunctions and to improve the safety of the power plant and extend the life of the driver parts. It can be effective.
도 1a 또는 1b는 공기구동밸브 및 주변 부품의 개략적인 구성을 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명에 따른 공기구동밸브의 공기압 특성시험을 설명하는 그래프이다. Figure 1a or 1b shows a schematic configuration of the air drive valve and the peripheral parts, Figure 2 is a graph illustrating the air pressure characteristics test of the air drive valve according to the present invention.
배관에 설치된 구동기 밸브의 스프링 프리로드를 확인하기 위한 공기압 특성시험은 다음과 같이 수행된다. 도 1과 같은 구성에서, 압축공기 공급원(도시안됨)으로부터 공급되는 압축공기는, 레귤레이터((16)와 솔레노이드밸브(18)를 거친 뒤 공기압 조절장치(19a)에 의해 미리 정해진 압력으로 구동기 몸체(11)내부로 아주 천천히 유입되도록 한다. 여기서, 중간크기(밸브 공칭직경이 76mm ~ 152mm)의 공기구동밸브의 정상적인 동작시간은 약 5-10초 사이인데, 스프링 프리로드를 확인하기 위한 특성시험 에서는 공기압 조절장치(19a)을 사용하여 공기구동밸브가 최소 100 에서 최대 200 초 사이에 동작이 완료되도록 한다. The pneumatic characteristics test to check the spring preload of the actuator valve installed in the pipe is carried out as follows. In the configuration as shown in FIG. 1, the compressed air supplied from the compressed air source (not shown) passes through the
이와같이, 공기구동밸브가 매우 서서히 동작하게 함으로써 공기압 변화에 .따른 밸브의 동작 특성을 정밀하게 관찰할 수 있게 되고, 밸브의 작동행정에 따른 구동기 공기압의 변화간의 상관관계가 도 2에 도시된 바와 같은 그래프로 얻어진다. In this way, the air drive valve is operated very slowly, so that the operating characteristics of the valve according to the air pressure change can be precisely observed, and the correlation between the change in the actuator air pressure according to the operation of the valve is shown in FIG. Obtained as a graph.
여기서, 공기압 조절장치(19a)는 일반적인 수동식 미세 조절 밸브 또는 전자식 조절밸브를 사용할 수 있고, 전류 압력 변환기(I/P Converter)를 사용하면 시험자가 더욱 편리하게 공기압을 조절할 수 있다. 구동기로 유입되는 공기의 압력은 압력센서(19b)를 사용하여 측정한다. 압력센서(19b)는 일반적인 눈금 압력계 또는 디지털압력계를 사용한다. Here, the
운전 년수가 경과한 구동기에 대해 본 발명에 따른 스프링 프리로드의 계산식은 다음 식 (1) 및 (2)와 같다. The calculation formula of the spring preload according to the present invention for the actuator after the number of years of operation is as shown in the following equation (1) and (2).
스프링 프리로드(SPL) = LPair,avg × Adia ..... (1) Spring preload (SPL) = LPair, avg × Adia ..... (1)
LP1 + LP2LP1 + LP2
LPair,avg = --------- ..... (2)LPair, avg = --------- ..... (2)
???? 2?? ?? ???걸? ???? 2?? ?? ???
?? ??
여기서, LPair,avg 는 공기압 특성시험에서 측정된 하부공기압의 평균값이고, Adia는 구동기에 설치된 다이아프램의 단면적이다. 그리고, LP1과 LP2는 공기압변화 특성시험을 하고자 하는 구동기의 압력센서(19b)에서 측정한 값을 사용한다. Adia 는 구동기 제작사에서 제공하는 다이아프램 단면적을 사용하거나 또는 직접 다이아프램의 직경을 측정하여 사용한다. Where LPair, avg is the average value of the lower air pressure measured in the pneumatic properties test, and Adia is the cross-sectional area of the diaphragm installed in the actuator. LP1 and LP2 use the values measured by the
도 2를 참조하여, 상기 식(1)과 (2)를 이용하여 현재 배관에 사용중인 공기 구동밸브에 설치된 구동기의 공기압 및 스프링 프리로드를 측정하고 확인하는 방법을 설명한다.With reference to FIG. 2, the method of measuring and confirming the air pressure and spring preload of the actuator installed in the air drive valve currently used for piping using Formula (1) and (2) is demonstrated.
도 2는 구동기의 작동행정과 공기압 사이의 상호 관계를 나타내는 그래프로서, LP1 은 밸브의 폐쇄동작 시작점(21)에서의 공기압이고, LP2는 밸브의 개방동작 완료점(24)에서의 공기압을 나타낸다. LP1과 LP2 를 얻기 위해서는 구동기로 유입되는 압축공기의 유입량과 유입시간을 조정하여 압축공기가 구동기에 서서히 유입되도록 해야 한다. 예컨대, 최소한 100초 이상의 시간에 걸쳐 압축공기가 구동기 몸체(11)내부로 유입되도록 해야 하고, 유입시간이 길수록 더욱 정확하게 LP1 및 LP2 에 해당하는 지점을 찾기가 쉬우며, 밸브동작의 행정시간이 100 ~ 200 초 사이이면 충분한 것으로 판단된다.Fig. 2 is a graph showing the correlation between the operational stroke of the actuator and the air pressure, where LP1 is the air pressure at the closing
도 1의 구성을 사용하여, 압축공기 공급원(도시안됨)으로부터 구동기 몸체(11)내부로 압축공기가 서서히 유입되면, 초기에는 스프링 프리로드보다 공기압 이 약하여 밸브가 움직이지 않고 폐쇄상태를 유지한다. 압축공기의 유입량이 증가하여 스프링 프리로드보다 큰 공기압력이 생성되면 다이아프램(14)이 움직이기 시작하고, 이에 따라 스프링(15)이 압축되면서 최초로 밸브 스템(12)을 하강시키기 시작하게된다. 이 지점을 밸브 폐쇄행정 시작점(21)이라 하고 이때 측정된 공기압을 LP1 으로 한다. 이후 압축공기를 계속 공급하면서 일정한 시간 간격으로 밸브행정 거리에 대한 공기압 값을 계속 기록하고, 밸브 스템(12)이 밸브시이트(도시안됨)에 안착되어 더 이상 움직이지 않는 지점을 밸브 폐쇄행정 완료점(22)으로 하고, 이때의 압력을 HP1으로 한다.Using the configuration of FIG. 1, when compressed air is gradually introduced into the
이와 반대로 공기구동밸브의 개방행정 시작점(23)에서의 공기압 HP2 과, 개방행정 완료점(24)에서의 공기압 LP2도 상기 설명의 반대로 공기구동밸브를 동작시키면서 구할 수 있다.On the contrary, the air pressure HP2 at the open stroke start
즉, 공기구동밸브의 개방신호가 발생하면, 솔레노이드밸브(18)가 동작되어 구동기에 유입되어 있던 압축공기가 대기로 방출되기 시작한다. 이때, 방출되는 압축공기 역시 서서히 방출되도록 공기압조절장치(19a)를 매개로 조절해야하는 바, 압축공기의 방출시간은 100 ~ 200초가 적합하다. 어느 정도 압축공기가 방출되어 구동기 몸체(11) 내부의 압력이 작게되면, 압축되었던 스프링(15)이 움직이기 시작하는바, 이 지점이 밸브 개방행정 시작점(23)이고 그 때의 공기압이 HP2이다. 이후 압축공기가 계속하여 방출됨에따라, 압축되어 있던 스프링(15)이 팽창되면서 그 탄성복원력에 의하여 밸브스템(12)이 서서히 상승하게 된다. 밸브가 완전히 개방위치로 이동하여 밸브스템(12)이 더 이상 위로 움직이지 않는 지점이 밸브 개방행정 완 료점 HP2 이고, 그때의 공기압이 LP2이다. That is, when the open signal of the air driving valve is generated, the
이와같이 측정된 LP1 과 LP2 값은, 공기구동밸브의 폐쇄행정 및 개방행정에서 스프링 프리로드에 상당하는 공기압으로서, 이들 각각의 공기압에 다이아프램(14)의 단면적을 곱해주면, 그 값이 공기구동밸브의 스프링 프리로드가 된다. 도 2에서 참조부호 25는 구동기에 작용하는 최대 공기압(HP0)이고, 26은 공기구동밸브의 행정거리(L)이다.The LP1 and LP2 values measured in this way are the air pressures corresponding to the spring preloads in the closed and open strokes of the air drive valves. When the respective air pressures are multiplied by the cross-sectional area of the
도 3은, 도 2에서 구한 스프링 프리로드를 기초로 하여, 시험하고자 하는 공기구동밸브의 구동기에 적정한 공기압 및 스프링 프리로드를 설정하는 방법을 설명하기 위하여, 공기압과 스프링 프리로드의 관계를 나타내는 그래프이다.FIG. 3 is a graph showing the relationship between air pressure and spring preload in order to explain a method of setting an appropriate air pressure and spring preload to the actuator of the air drive valve to be tested based on the spring preload obtained in FIG. 2. to be.
여기서, 구동기의 공기압과 공기구동밸브의 스프링 프리로드는, 공기구동밸브의 동작에 필요한 힘 보다는 커야하지만, 공기구동밸브나 구동기의 여타 구성부품을 을 파손할 정도로 커서는 안된다. 따라서, 현재 설정되어 있는 공기구동밸브의 공기압 및 스프링 프리로드가 적절한지를 판단하고, 최적의 설정값으로 결정해줄 필요가 있다. 설명의 편의를 위하여, 도 3에서 구동기의 공기밸브의 최적상태의 공기압-스프링 프리로드의 설정 목표지점을 'A'라고 가정한다. Here, the air pressure of the driver and the spring preload of the air drive valve should be larger than the force required for the operation of the air drive valve, but not so large as to damage the air drive valve or other components of the drive. Therefore, it is necessary to determine whether the air pressure and the spring preload of the currently set air driving valve are appropriate, and determine the optimum setting value. For convenience of explanation, it is assumed in FIG. 3 that the set target point of the pneumatic-spring preload in the optimum state of the air valve of the actuator is 'A'.
(i) 대상 구동기의 공기구동밸브의 스프링 프리로드 최소값(SPR min)은, 상기 도 2를 참조하여 다음과 같은 식(3)으로부터 구할 수 있다.(i) The spring preload minimum value SPR min of the air drive valve of the target driver can be obtained from the following equation (3) with reference to FIG.
SPRmin = 밸브 동작시 필요한 최소힘 - 스프링 압축시 발생 힘 ..... (3) SPRmin = minimum force required for valve operation-force generated during spring compression ..... (3)
여기서, 밸브 동작시 필요한 최소힘 = 패킹의 힘 + 유체에 의한 힘 + 밀봉부재의 힘(밸브 제작사의 설정값 또는 직접 계산한 값)이고, 스프링 압축시 발생 힘 = 행정거리(L) X 스프링상수이다. 관련 값을 식(3)에 대입하여 SPRmin 값을 구하여 그래프에 표시하면, 도 3에서 라인(31)이 된다.Here, minimum force required for valve operation = packing force + force by fluid + force of sealing member (set value or directly calculated value by valve manufacturer), force generated during spring compression = stroke distance (L) X spring constant to be. Substituting the relevant value into equation (3) to obtain the SPRmin value and displaying it on the graph, it becomes
(ii) 대상 구동기의 스프링 프리로드 최대값(SPR max)은, 상기 도 2를 참조하여 다음과 같은 식(4)로부터 구할 수 있다.(ii) The spring preload maximum value SPR max of the target driver can be obtained from the following equation (4) with reference to FIG.
SPRmax = 스프링 완전압축시 최대힘 - 스프링 압축시 발생 힘 ..... (4)SPRmax = maximum force when fully compressed spring-force generated when spring is compressed ..... (4)
여기서, 스프링 완전압축시 최대힘 = 스프링 파손의 제한값(밸브 제작사의 설정값 또는 직접 계산한 값)이고, 스프링 압축시 발생 힘 = 행정거리(L) X 스프링상수이다. 관련 값을 식(4)에 대입하여 SPmax 값을 구하여 그래프에 표시하면, 도 3에서 라인(32)이 된다.Here, the maximum force when the spring is fully compressed = the limit value of the spring breakage (set value or directly calculated by the valve manufacturer), the force generated when the spring compression = stroke length (L) X spring constant. Substituting the relevant value into equation (4) to obtain the SPmax value and displaying it on the graph results in
(iii) 대상 구동기의 부품 파손을 방지하기 위한 최대 공기압 제한값(APmax)은, 다음과 같은 식(5)로부터 구할 수 있다. (iii) The maximum air pressure limit value APmax for preventing component breakage of the target driver can be obtained from the following equation (5).
APmax = 밸브 부품 취약부의 제한값 / Adia ..... (5)APmax = limit value of the valve component weak part / Adia ..... (5)
여기서, Adia 는 다이아프램(14)의 면적이다. 관련 값을 식(5)에 대입하여 APmax 값을 구하여 그래프에 표시하면, 도 3에서 라인(33)이 된다.Here, Adia is the area of the
(iv) 스프링 프리로드 최소값(SPRmin)에 대응하는 하부 최소허용 공기압(APmin,low)은, 다음과 같은 식(6)으로부터 구할 수 있다. (iv) The lower minimum allowable air pressure (APmin, low) corresponding to the spring preload minimum value SPRmin can be obtained from the following equation (6).
APmin,low = SPRmin / Adia ..... (6)APmin, low = SPRmin / Adia ..... (6)
관련 값을 식(6)에 대입하여 APmin,low 값을 구하여 그래프에 표시하면, 도 3에서 좌표점(34)이 된다.Substituting the relevant value into equation (6) to obtain the APmin, low value and display it on the graph, the coordinate
(v) 스프링 프리로드 최대값(SPRmax )에 대응하는 상부 최소허용 공기압(APmin,high)은 다음과 같은 식(7)으로부터 구할 수 있다. (v) The upper minimum allowable air pressure (APmin, high) corresponding to the spring preload maximum value SPRmax can be obtained from the following equation (7).
APmin,high = SPRmax / Adia ..... (7)APmin, high = SPRmax / Adia ..... (7)
관련 값을 식(7)에 대입하여 APmin,high 값을 구하여 그래프에 표시하면, 도 3에서 좌표점(35)이 된다. Substituting the relevant value into equation (7) to obtain the APmin, high value and display it on the graph, the coordinate
끝으로, 좌표점(34)와 (35)을 서로 연결하는 라인(36)을 그어주고, 상기 라인(31, 32, 33, 36)들을 연장하여 교차하는 점을 각각 좌표점(34, 35,37,38)이라 한다. 여기서, 좌표점(34)는 APmin,low(하부 최소허용 공기압)에 대응하고, 좌표점(35)는 APmin,high(상부 최소허용 공기압)에 대응한다. 이와같이 각 라인과 좌표점들로 이루어지는 굵은 실선형태의 폐곡선으로 이루어진 사다리꼴 도형을, "구동기 설정용박스"라 부르기로 한다.Finally, draw a
다음에는 상기에서와 같이, 특정한 대상 공기구동밸브에 대하여 그 구동기의 스프링 프리로드를 계산/확인하여 얻어진 구동기 설정용박스 도면을 기초로 하여, 특정한 공기구동밸브의 공기압 또는 스프링로드를 조정하여 최적의 작동 범위로 제어하는 방법을 도 3과 도 4를 참조하여 설명한다.Next, as described above, the air pressure or the spring load of the specific air driving valve is adjusted to the optimum value based on the drawing of the actuator setting box obtained by calculating / verifying the spring preload of the actuator for the specific target air driving valve. A method of controlling to an operating range will be described with reference to FIGS. 3 and 4.
도 4는 특정한 공기구동밸브의 스프링 프리로드를 최적의 작동범위로 설정하는 방법을 설명하는 플로우챠트이다. 4 is a flow chart illustrating a method of setting the spring preload of a specific air drive valve to an optimum operating range.
단계 S1에서, 스프링 프리로드를 확인하여 조정하고자하는 동일종류의 일반적인 공기구동 대상밸브(이하 "대상밸브"라함)의 구동기에 대하여 상기 도2의 설명에서와 같은 공기압변화 특성시험을 실시한다. In step S1, the air pressure change characteristic test as in the description of Fig. 2 is carried out on the actuators of the same type of general air drive target valves (hereinafter referred to as " target valves ") to check and adjust spring preload.
특성시험에서 얻어진 신호, 즉 공급공기압 등을 취득하고 분석하는 작업이 단계 S2에서 이루어진다.The operation of acquiring and analyzing the signal obtained from the characteristic test, that is, the supply air pressure, is performed in step S2.
단계 S3과 S4에서, 식(3)과 (4)를 이용하여 스프링 프리로드 최소값(SPR min)과 스프링 프리로드 최대값(SPRmax)을 각각 계산하여 구한다. In steps S3 and S4, the spring preload minimum value SPR min and the spring preload maximum value SPRmax are calculated and calculated using equations (3) and (4), respectively.
식(5)를 이용하여 최대 공기압 제한값(APmax)을 구하는 작업이 단계 S5에서 수행된다.The operation of obtaining the maximum air pressure limit value APmax using equation (5) is performed in step S5.
단계 S6과 S7에서, 식(6)과 (7)를 이용하여 하부 최소허용 공기압 (APmin,low) 과 상부 최소허용 공기압(APmin,high)을 각각 계산하여 구하고, 그에 대응하는 각 좌표점(34)과 (35)을 도 4에서 결정한다.In steps S6 and S7, the lower minimum allowable air pressure (APmin, low) and the upper minimum allowable air pressure (APmin, high) are calculated and calculated using equations (6) and (7), respectively, and corresponding coordinate points 34 ) And (35) are determined in FIG.
상기에서와 같이 대상밸브에 대하여 얻어진 공기압들과 스프링 프리로드를 도4에서와 같이 그래프로 표기하여 사다리꼴 형상의 "구동기 설정용박스"를 단계 S8에서 얻게 된다.As described above, the air pressures and the spring preloads obtained for the target valve are graphed as shown in FIG. 4 to obtain a trapezoidal “driver setting box” in step S8.
단계 S9에서는 현재 배관에 설치되어 있는 공기구동밸브의 구동기로서 그 스프링 프리로드를 측정하여 적정한지 여부를 확인하고, 필요하면 최적의 작동범위가 되는 스프링 프리로드를 갖도록 설정해주게되는 공기구동밸브(이하 "시험밸브"라함)에 대하여, 상기 단계 S1 및 S2과 같은 공기압변화 특성시험을 실시하여 얻어진 공기압 및 스프링 프리로드를 측정하여 그 값에 대응하는 좌표점을 도 4의 구동기 설정용 박스 도면상에 표기한다. 여기서, 설명의 편의상 시험밸브의 목표로 하는 좌표점을 구동기 설정용박스 내부 중앙에 위치하는 좌표점 "A"라고 한다. In step S9, as an actuator of the air driving valve currently installed in the pipe, the spring preload is measured to check whether it is proper, and, if necessary, an air driving valve that is set to have a spring preload having an optimum operating range (hereinafter, The air pressure and the spring preload obtained by performing the air pressure change characteristic test as in the steps S1 and S2, and the coordinate points corresponding to the values are plotted on the actuator setting box diagram of FIG. Mark it. Here, for convenience of explanation, the coordinate point which is the target of the test valve is referred to as the coordinate point "A" located in the center of the actuator setting box.
만일, 시험밸브의 좌표점이 구동기 설정용박스 내부에, 즉 "A"와 인접하여 위치하게 되면, 이는 시험밸브가 적정한 스프링 프리로드를 갖고서 정상작동 중인 것을 의미하므로 구동기 공기밸브 설정작업을 완료한다(S10).If the coordinate point of the test valve is located inside the actuator setting box, i.e., adjacent to "A", this means that the test valve is in normal operation with an appropriate spring preload, thus completing the actuator air valve setting operation ( S10).
그런데, 시험밸브의 좌표점이 구동기 설정용박스의 내부에 위치하지 않는다면, 먼저 좌표점이 구동기 설정용박스의 좌측에 위치하는지 여부를 판단한다(단계 S11).By the way, if the coordinate point of the test valve is not located inside the driver setting box, it is first determined whether the coordinate point is located on the left side of the driver setting box (step S11).
만일, 좌표점이, 예컨대 도 4에서 좌표점 B와 같이 구동기 설정용박스의 좌측에 위치하게되면, 시험밸브로 공급되는 공기압을 소정량 증가시키고(단계 S12), 상기 단계 S1 및 S2 에서와 같이 공기압 특성시험을 다시 수행하고, 공기압과 스프링 프리로드를 다시 측정하여(단계 S13), 단계 S9로 복귀하여 그 측정된 값을 토대로 구동기 설정용박스에 좌표점을 표시한다. 이어, 단계 S10으로 진행하여 시험밸브의 좌표점이 구동기 설정용박스 내부에 위치하는지 여부를 판단하여, 내부에 위 치하게 되면 구동기 공기밸브 설정작업을 완료한다,If the coordinate point is located on the left side of the driver setting box as shown in coordinate point B in FIG. 4, for example, the air pressure supplied to the test valve is increased by a predetermined amount (step S12), and the air pressure as in steps S1 and S2. Perform the characteristic test again, measure air pressure and spring preload again (step S13), return to step S9, and display the coordinate points on the actuator setting box based on the measured values. Subsequently, the process proceeds to step S10 to determine whether or not the coordinate point of the test valve is located inside the driver setting box, and when it is located inside, the driver air valve setting work is completed.
그런데, 시험밸브의 좌표점이 여전히 구동기 설정용박스 도면의 좌측에 위치하면 상기 단계 S12, S13, S 및 S10을 순차적으로 되풀이 하여, 최종적으로 좌표점이 구동기 설정용박스 내부에서, "A"와 인접하여 위치할 때까지 설정작업을 계속한다. By the way, if the coordinate point of the test valve is still located on the left side of the driver setting box drawing, the steps S12, S13, S and S10 are repeated in sequence, and finally the coordinate point is adjacent to " A " Continue setting until you are in position.
만일, 단계 S11에서 좌표점이 구동기 설정용박스 도면의 좌측에 위치하지 않는다면, 단계 S14에서 좌표점이 구동기 설정용박스 도면의 우측에 위치하는지 여부를 판단하거나, 또는 단계 S15 또는 S16 에서와 같이 좌표점이 구동기 설정용박스 도면의 상부 또는 하부에 위치하는지 여부를 각각 판단하게 된다. If the coordinate point is not located on the left side of the driver setting box drawing in step S11, it is determined whether the coordinate point is located on the right side of the driver setting box drawing in step S14, or as in step S15 or S16, It is determined whether they are located at the top or the bottom of the drawing box.
즉, 좌표점이 구동기 설정용박스 도면의 내부가 아니고, 또 좌측인 아닌 외부에 위치하게되면, 이 좌표점이 구동기 설정용박스 내부에서 "A"와 인접하여 위치할 때까지, 그에 대응하여 공기압 또는 스프링 프리로드를 증가 또는 감소시켜가며 상기에서 설명한 동일한 단계를 반복하면서 설정작업을 계속한다. 예컨대, 좌표점이 구동기 설정용박스의 우측에 위치하는지를 판단하는 단계(S14)와, 좌표점이 구동기 설정용박스의 상부에 위치하는지를 판단하는 단계(S15), 또는 좌표점이 구동기 설정용박스의 하부에 위치하는지를 판단하는 단계(S16)를 거치게 되고, 이들 각 단계(S14, S15, S16)들로부터 그 후속적인 공기압 또는 스프링로드를 증감하여 단계 S9로 복귀하는 방법에 대하여는 상기 단계 S12 와 S13 및 도 4의 설명과 대응하여 동일한 절차로 이루어지므로, 설명의 간략화를 위하여 그에 대한 설명은 생략하기로 한다.That is, when the coordinate point is located outside the drawing of the driver setting box and outside of the drawing, the air pressure or the spring corresponding to the coordinate point is positioned adjacent to "A" in the driver setting box. The setting operation is continued while repeating the same steps described above while increasing or decreasing the preload. For example, determining whether the coordinate point is located on the right side of the driver setting box (S14), and determining whether the coordinate point is located on the upper part of the driver setting box (S15), or the coordinate point is located below the driver setting box. Step S16 is determined, and the method of returning to step S9 by increasing or decreasing the subsequent air pressure or spring load from each of these steps S14, S15, and S16 is shown in the steps S12 and S13 and in FIG. Since the same procedure is performed in response to the description, the description thereof will be omitted for simplicity.
결국, 본 발명은 현재 배관계통에 설치되어 동작중인 구동기의 공기구동밸브의 구동기, 즉 시험밸브 구동기의 현재 공기압 및 스프링 프리로드가 설정용 박스 도면을 벗어나 그 외부에 위치한다면, 현재 설정값이 밸브 운전에 적절하지 않은 것으로 판정하고, 그 공기압 또는 스프링 프리로드를 조정하여 설정용 박스 범위내에 위치하도록 해줌으로써 최적의 동작조건하에서 공기구동밸브가 동작하도록 하는 것이다.As a result, the present invention is that if the current air pressure and the spring preload of the actuator of the air drive valve of the actuator currently installed and operated in the piping system, that is, the test valve driver is located outside the setting box drawing, the current set value is the valve It is determined that it is not suitable for operation, and the air pressure valve or spring preload is adjusted to be within the setting box range so that the air driving valve operates under optimum operating conditions.
상기 기재는 본 발명의 바람직한 일실시예를 기술한 것으로서 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 당업자라면 본 발명의 범위 내에서 여러 변경, 수정이 가능함을 이해하여야 한다.The above description describes a preferred embodiment of the present invention and the present invention is not limited thereto. Those skilled in the art should understand that various changes and modifications can be made within the scope of the present invention.
본 발명은 성능저하가 발생한 공기구동밸브의 구동기에 대하여 현재 상태의 공기압 및 스프링 프리로드의 설정값을 확인하여, 적정한 작동상태의 범위에 있는지를 쉽게 판단할 수 있고, 적정 범위를 벗어나면 공기압 및 스프링 프리로드를 조정하여 그 값을 최적의 작동범위로 설정하여, 밸브의 정확한 작동을 통하여 운전성을 향상하고 오동작에 의한 고장이라던가 사고 및 를 방지하여 발전소의 안전성 향상과 밸브 구동기 부품의 수명 연장 등을 기대할 수 있다. The present invention can easily determine whether it is in the range of the proper operating state by checking the set value of the air pressure and the spring preload of the current state with respect to the actuator of the air drive valve that has degraded performance, and if it is out of the appropriate range, By adjusting the spring preload and setting the value to the optimum operating range, it improves the operability through the correct operation of the valve and prevents malfunctions or accidents caused by malfunctions, thereby improving the safety of the power plant and extending the life of the valve driver parts. You can expect.
도 1a 또는 1b는 공기구동밸브 및 주변 부품의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다. Figure 1a or 1b is a view showing a schematic configuration of the air driving valve and the peripheral parts.
도 2는 본 발명에 따른 공기구동밸브의 공기압 특성시험을 설명하는 그래프이다.2 is a graph illustrating the air pressure characteristic test of the air driving valve according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따라 적정한 스프링 프리로드를 설정하는 방법을 설명하기 위하여, 공기압과 스프링 프리로드의 관계를 나타내는 구동기 설정용 박스를 설명하는 그래프이다.3 is a graph illustrating a box for setting a driver showing the relationship between air pressure and spring preload in order to explain a method for setting a proper spring preload according to the present invention.
도 4는 시험하고자하는 구동기의 공기구동밸브의 스프링 프리로드를 최적의 작동범위로 설정하는 방법을 설명하는 플로우챠트이다. 4 is a flowchart illustrating a method of setting a spring preload of an air drive valve of an actuator to be tested to an optimum operating range.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
11: 공기구동밸브의 구동기 몸체 12: 밸브스템11: Actuator body of air drive valve 12: Valve stem
13: 밸브 디스크 14: 다이아프램13: valve disc 14: diaphragm
15: 스프링 16: 레귤레이터15: Spring 16: Regulator
17: 공급라인 18: 솔레노이드 밸브17: Supply Line 18: Solenoid Valve
19a: 공기압조절장치 19b: 공기압력센서 19a:
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