실시간 밸브변위 감시 및

진단시험장비 개발

2012. 11

월성제2사업소

CONTENTS

내용 및 범위 2

개요 1

현장적용시험 4

결과 및 활용계획 3

기타장비개발 5

1. 개요

1) 현 황

○ 월성 3, 4호기 각 호기 별로 약 368대 제어밸브 설치 운영

○ 정상운전 중 누설, 응동 문제 발생 시, 응동상태 모니터링이 필요

2) 현장정비 현황

○ 정비원이 직접 다이얼 게이지 설치 후, 판독하는 수동방식

○ 밸브정비 종류 및 제작사가 다양함

3) 개발 필요성

○ 정상운전 중 중요밸브 정비가 빈번히 발생

○ 수동방식으로 정비 시 불편함

○ 정비 시 방사선 피폭에 대한 위험발생

○ 인적오류 방지 및 정비결과 데이터베이스화를 통한정비신뢰도 향상 필요

○ 기존의 시험장비 적용 가능한 밸브가 제한적임

1. 개요

4) 장비개발 목표

○ 교정 및 동특성 시험

동작특성 실시간 원거리감시, 저장 및 Trigger 기능

○ 기존 교정 및 기능시험 간편화

○ 정밀측정

비접촉식 레이저센서 사용

○ 편리한 운영 프로그램

GUI 방식.

교정 및 동특성 시험, 응동 특성 시험 분리 수행

○ 성능 점검 결과 이력 관리를 통한 성능 추이 분석

○ 점검 및 교정 자료 저장 및 이력 관리와 보고서 출력

○ 설치 및 시험 시간 단축.

소요인력 및 방사선 피폭 최소

2. 내용 및 범위

1) 장비개발 세부 추진 일정

○ 기간 : 2012.01월~2012.05월

○ 소요예산 : 54백만원

○ 투입인력 : 46MD

2) 장비개발 내용

가) 정밀 Laser 변위 센서 와 압력 센서 사용

○ 자석을 이용하여 탈 부착이 용이

○ 스테인리스 밸브는 별도의 센서 고정 Jig 제공

나) 입.출력

○ 레이저 센서 및 압력센서, 전류원 기본 2 Channel 구성 (최대 4 Channel확장 )

다) 운영프로그램

○ 밸브에 고유 ID부여 시험데이터와 Graph 저장, 이력관리 및 시험보고서 출력

○ 시험데이터 파일화, 일반 프로그램에서 사용가능

라) 소형의 견고한 시험장비 구조

마) 방사선 피폭 및 인력절감과 작업의 편리성 제공

Valve(AOV)

LaserSensorLimit

S/W_U

Limit S/W_B

ValveController

4.00 ~ 20.00 mA

Laser Sensor Contrroler

Current Source(4.00 ~ 20,00 mA)

Current Source Controller

ReflexPlate

Digital Contact Input

Local Unit Main

Controller

Control Computer

Com

munic

ation

Port

Printer

Power Supply

AC 220V

+5VD

C

±15VD

C

+24VD

C

Valve(AOV)

LaserSensorLimit

S/W_U

Limit S/W_B

ValveController

4.00 ~ 20.00 mA

ReflexPlate

Ch. 1

Ch. 2

AOVCh. 3

AOVCh. 4

Expansin Channel

[ 그림1 실시간 밸브 변위감시

및 진단 시험 장비 구성도 ]

2. 내용 및 범위

3) 장비개발 범위

가) 시험 장비 구성도

구 성 기 능 품 명 사 양

Main Controller

- 시험장비의

핵심 부분

- 신호 입출력을

제어

- 운영 프로그램

과 USB통신

- 전체 시험 장비

를 제어한다.

9203 : Analog Input Module

- Channel : 8Ch. - ADC 분해능 : 16 Bit - Input : 0 ~ 20mA (± 20 mA) - Sampling Rate : 192kS/s - Operation Power : 9 ~ 36VDC

9265 : Analog Output Module

- Channel : 4Ch. - DAC 분해능 : 16 Bit - DAC Type : String - Output Range : 0 ~ 20 mA - Operation Power : 9 ~ 36VDC

9401 : TTL Digital I/O Module

- Channel : 8Ch. - I/O Type : TTL(Single Ended) - Digital Logic Level . Input , Voltage : Max. 5.25 V , High : Min. 2 V , Low : Max. 0.8 V . Output , High : Max. 4.7 V(소싱 100uA) , Low : Max. 0.1 V(싱킹 100uA)

2. 내용 및 범위

3) 장비개발 범위

나) 시험장비 구성 및 사양

나) 시험장비 구성 및 사양

구 성 기 능 품 명 사 양

Laser Sensor 밸브의 이동 변위를 측정 → Controller로 전송

DT20 Hi - Measurement area : 100 ~ 600 mm - Supply Voltage : 10 ~ 30 VDC - Analog Output : 4 ~ 20 mA

OD2 - Measurement area : 60 ~ 180 mm - Supply Voltage : 10 ~ 30 VDC - Analog Output : 4 ~ 20 mA

Pressure Transmitter 밸브의 다이어프램에 가해지는 압력 측정 → Controller로 전송한다.

PMS

- Input Range : 0 ~ 120 psi - Output Range : 4 ~ 20 mA - Operation Voltage : 24 VDC - Connection : 3/8' NPT

Power Supply 시험장비에 설치된 부품에 전원 공급

- Input : 220VAC(50/60Hz) - Output(Dual) : +5VDC, +24VDC - Operating Temperature : -10 ~ 50 ℃ - Withstand Voltage : 1.5KVAC, 1Min.

시험기 외형 - 가볍고 이동인 용이한 구조 - Size : 425 ☓ 317.6 ☓ 325.5 (W☓H☓D)

PC Interface 시험장비 하드웨어와 상위 제어프로그램 간의 제어 신호 송·수신.

- USB 통신

컴퓨터 운영 프로그램 ○ 시험 장비 제어 - 시험 시작, 종료, 환경설정

○ 측정 데이터 수집 / 저장 - 그래프 및 보고서 출력

2. 내용 및 범위

현장작업시간 단축과 작업자의 편리성을 제공

정비절차에 따라 시험을 자동으로 수행

측정된 데이터를 이용하여 운전 중인 밸브의 변위의 변화 확인

시험장비에 장착된 전류원을 이용하여 밸브 교정 및 건전성을 확인

측정된 데이터는 그래프화 되어 사용자가 밸브의 상태변화를 확인하기 용이하도록 구성

측정 데이터는 파일로 저장되어 밸브의 시험이력 및 상태 변화 추이를 지속적으로 관리

시험장비는 이동 및 시험이 용이하도록 구성

충격에 충분히 견딜 수 있는 견고한 구조로 제작

결과

3. 결과 및 활용계획

3. 결과 및 활용계획

가. 활용부서 : 한전KPS(주)월성제2사업소 계측제어팀

나. 활용방법 : 한전KPS(주)월성제2사업소 계획예방정비 및 경상정비에 적용

다. 사후관리 :

1) 산업재산권 획득을 위한 제안서를 제출할 예정이며 국내외 동일 계측설비 사용 원자력발전소에 기술이전

2) 검․교정 절차를 걸쳐 사업소 자산으로 등록.

3) 유사 기기 사용 타 사업소에 본 시험장비 운용 기법 전파.

라. 무형효과

1) 정확한 점검으로 인한 계측기의 신뢰성이 확보되어 안정적인 시스템 운전 및 발전소 이용률 향상에 기여.

2) 밸브 시험 전용 장비활용으로 작업시간 단축이 가능하여, 작업자 방사선 피폭량을 최소화.

3) 계측기 교정 시 자동으로 건전성을 판단할 수 있어 인적오류에 대한 가능성이 줄어들어 계측기의 신뢰성 확보.

4) 정비품질 향상 및 대 고객 만족도 증대.

5) 계측제어 기술능력 상승효과 및 기술개발 의지력 고취.

활용계획

4. 현장적용시험

[밸브변위측정 시험장비 구성]

가. 시험절차

1) 시험항목

가) 밸브변위 측정 시험

레이저 센서를 이용하여 Channel 0 ~ Channel 3까지 4개 Channel의 변위 측정이 정상적으로 이루어지는지 확인

나) 밸브진단시험

레이저 센서와 압력센서(Calibrator) 및 Analog Out(4 ~ 20 mA)을 이 용한 Channel 0 ~ Channel 3까지 4개 Channel의

진단시험이 정상적으로 이루어지는지 확인

2) 시험

가) 밸브변위측정 시험

① 시험장비 구성

4. 현장적용시험

② 시험

▷ 시험장비 및 변위측정시험프로그램 PC에 전원(AC220V)을 연결

▷ 변위측정시험 프로그램 PC를 켜고 통신 컨넥터(USB Cable)를 시험 장비와 연결

▷ 시험장비의 전원 스위치를 “ON“하고 변위측정시험 프로그램 PC의 시험 프로그램을 실행

▷ 감시대상 밸브에 거리측정용 센서와 반사판을 고정

▷ 시험장비 Channel 0에 레이저 센서를 전용 케이블로 연결하고 변위 측정시험 프로그램의 메시지창에 레이저 센서를 인식하였다는

메시지를 확인

[사진1 밸브변위측정 시험장비 연결]

4. 현장적용시험

▷ 감시프로그램의 설정항목에 레이저 센서의 변위측정범위 및 트리거 범위를 설정

▷ 설정이 끝나면 시험 시작을 실행

▷ 감시프로그램 화면상에 실시간으로 변위측정 결과값과 그래프가 그려지는 것을 확인

▷ 시험 중 트리거 제한치 이상 또는 이하로 변위를 변화시켜 그 값을 저장하는지 확인

[사진2 거리측정센서 및 반사판 설치]

[사진3 밸브변위측정시험 프로그램]

4. 현장적용시험

나) 밸브진단 시험

① 시험장비 구성

[그리8 밸브진단 시험장비 구성]

② 시험

▷ 시험장비 및 진단시험프로그램 PC에 전원(AC220V)을 연결

▷ 진단시험프로그램 PC를 켜고 통신 컨넥터(USB Cable)를 시험장비 와 연결

▷ 시험장비의 전원 스위치를 “ON“하고 진단시험프로그램 PC의 시험 프로그램을 실행

▷ 시험장비 Channel 0에 Laser Sensor Connector에 거리측정용 센서 를 Pressure Transmitter에 압력센서를 Analog Out에 IP를

전용케이블로 연결

4. 현장적용시험

[사진4 밸브진단시험장비 연결]

[사진5 IP 및 압력센서 연결]

▷ 진단시험프로그램의 메시지 창에 레이저 센서를 인식하였다는 메시지를 확인

▷ 진단시험프로그램 설정 화면에서 레이저 센서 변위, 압력센서 입력 범위, 시험항목

(램프시험, 스텝시험, 롱런시험, 수동시험)을 설정

4. 현장적용시험

[사진6 거리측정센서 및 반사판 연결]

▷ 진단시험프로그램 화면상에 실시간으로 변위측정 결과값, 압력센서 결과값, Analog

출력값과 그래프가 그려지는 것을 확인

[사진7 IP 및 압력센서 연결]

[사진8 밸브진단 시험]

4. 현장적용시험

다) 시험결과표

5. 기타장비개발

가. LIMIT SWITCH 변위 및 각도 측정 장비

- Motor를 이용 Limit Switch Lever를 동작시켜 Limit Switch의 동작 및 복귀 변위를 레이저 센서를

이용하여 측정

- 측정된 데이터는 마이크로 콘트롤러를 이용 변환 및 연산 처리하여 그 결과를 LCD 화면에 표시

• AC220V 1Ф 60Hz 입력전압 • MCU 탑재

• 초음파 센서를 이용한 변위 측정

• 전동모터를 이용한 변위 제어

• LCD Display 동작 변위(mm) 와 각도(˚) 복귀 변위(mm) 와 각도(˚)

• 상태표시 LED Run LED : Controller 상태 표시 Ready LED : 시험대기 상태 표시 Testing LED : 시험 중 표시 Contact LED : 시험 중 접점 동작 상태 표시

∙

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∙

∙

변위 및 각도 측정 장비

* 옵션 : HMI Program 1. 데이터 저장 및 이력관리 2. 보고서 출력 3. 동작모드 설정

5. 기타장비개발

나. LIMIT SWITCH 성능 시험 장비

- Air Cylinder를 이용하여 Limit Switch의 Lever를 반복 동작시켜 Limit Switch의 접점 동작 성능측정

- 측정된 데이터를 마이크로 콘트롤러를 이용하여 연산 처리하여 그 결과를 LCD 화면에 표시

• 상태표시 LED Run LED : Controller 상태 표시 Ready LED : 시험대기 상태 표시 Testing LED : 시험 중 표시 Contact LED : 시험 중 접점 동작 상태 표시

• AC220V 1Ф 60Hz 입력전압 • MCU 탑재

• LCD Display 반복 횟수 설정(1 ~ 999) 접점의 작동 횟수 표시

• Air Cylinder를 이용한 동작 변위 제어

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∙

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성능 시험장비

* 옵션 : HMI Program 1. 데이터 저장 및 이력관리 2. 보고서 출력 3. 동작모드 설정

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[리미트 스위치 변위 및 각도 장비 사진 #1]

5. 기타장비개발

다. 시험 장비 사진

[ 리미트 스위치 성능 시험 장비 사진 #2]

- THE END -

감 사 합 니 다