원자력 발전소용 공압식 제어밸브를 설계, 제작함에 있어서 우선적으로 고려해야할 점은 국제규정에 적합한 안전성 확보 및 정밀제어능력의 만족이라 할 수 있다. 몸체(Body)부분은 고온(550℃), 고압(2500LB)에 견디어야 하며 내부 부품인 트림(Trim : Seat & Cone)파트는 어떠한 악조건의 차압(ΔP)에서도 원활한 작동이 이루어져야 한다. 밸브바디를 구동시키는 엑츄에이터(Actuator)는 100만 행정(Cycle)의 내구력을 가져야하며 장기간 운전 및 진동에서도 포지셔너(Positioner)의 제어능력은 국제규격에 적합해야 한다. 본 연구에서는 실제로 원자력 발전소에 필요한 고온, 고압용 2500LB급 제어밸브를 설계, 제작하면서 설계에 필요한 이론을 고찰하였으며 시제품 제작을 통한 국제규격 및 규정에 적합한지를 정밀 분석해 보았고, ...
원자력 발전소용 공압식 제어밸브를 설계, 제작함에 있어서 우선적으로 고려해야할 점은 국제규정에 적합한 안전성 확보 및 정밀제어능력의 만족이라 할 수 있다. 몸체(Body)부분은 고온(550℃), 고압(2500LB)에 견디어야 하며 내부 부품인 트림(Trim : Seat & Cone)파트는 어떠한 악조건의 차압(ΔP)에서도 원활한 작동이 이루어져야 한다. 밸브바디를 구동시키는 엑츄에이터(Actuator)는 100만 행정(Cycle)의 내구력을 가져야하며 장기간 운전 및 진동에서도 포지셔너(Positioner)의 제어능력은 국제규격에 적합해야 한다. 본 연구에서는 실제로 원자력 발전소에 필요한 고온, 고압용 2500LB급 제어밸브를 설계, 제작하면서 설계에 필요한 이론을 고찰하였으며 시제품 제작을 통한 국제규격 및 규정에 적합한지를 정밀 분석해 보았고, Cv값을 이용한 유량특성실험을 통해 당초 설계 치의 유량이 통과되는지 여부를 알아보았으며, 포지셔너의 진동실험을 실시하여 어떠한 진동여건에서도 측정값이 허용오차 범위 내에 드는지 알아보았다. 먼저 고유의 Cv값을 갖도록 설계되어 있는 제어용 밸브(시제품)를 일부선택해서 실제로 설계 치의 유량이 통과되는지를 확인하였으며 밸브의 특성(Linear, EQ%)에 따라 유량특성곡선을 그려보았다. 유량특성실험은 여건상 25A, 50A, 80A, 100A의 밸브에 대해서만 실험을 실시하였고 실제 설계 치보다 측정값 오차 범위가 ±10%이내에 들었음을 알 수 있었다. 이렇게 실험을 통해서 확인된 설계치 Cv값은 배관경에 따른 제어밸브의 호경(Size)을 선정하는데 아주 중요한 역할을 하게 된다. 두 번째 실험인 포지셔너의 진동내구실험을 통하여 배관자체의 진동이나 장기간 운전 시에도 포지셔너 자체의 정밀제어능력을 유지하기 위한 내구력 및 내진성의 중요성을 알 수 있었다. 실험용 포지셔너를 각각의 진동방향(X, Y, Z)으로 설치 후 6.0bar의 공급공기압력을 유지시킨 상태에서 50%의 입력신호를 주고, 중력 가속도를 5G와 7.2G로 각각 구분하여 X방향으로 4시간, Y방향으로 2시간, Z방향으로 2시간 진동을 가했을 때 부품의 파손 및 탈락이 없었고 측정값 데이터가 허용오차 범위 ±1.0%이내에 들었음을 확인할 수 있었다. 이때 직진성(Linearity)실험 및 히스테리시스(Hysteresis)실험결과 출력값(OutputData)편차가 실험용 포지셔너의 정격 스트로크(Stroke)값에 대해 ±1.0%이내임을 알 수 있었다.
원자력 발전소용 공압식 제어밸브를 설계, 제작함에 있어서 우선적으로 고려해야할 점은 국제규정에 적합한 안전성 확보 및 정밀제어능력의 만족이라 할 수 있다. 몸체(Body)부분은 고온(550℃), 고압(2500LB)에 견디어야 하며 내부 부품인 트림(Trim : Seat & Cone)파트는 어떠한 악조건의 차압(ΔP)에서도 원활한 작동이 이루어져야 한다. 밸브바디를 구동시키는 엑츄에이터(Actuator)는 100만 행정(Cycle)의 내구력을 가져야하며 장기간 운전 및 진동에서도 포지셔너(Positioner)의 제어능력은 국제규격에 적합해야 한다. 본 연구에서는 실제로 원자력 발전소에 필요한 고온, 고압용 2500LB급 제어밸브를 설계, 제작하면서 설계에 필요한 이론을 고찰하였으며 시제품 제작을 통한 국제규격 및 규정에 적합한지를 정밀 분석해 보았고, Cv값을 이용한 유량특성실험을 통해 당초 설계 치의 유량이 통과되는지 여부를 알아보았으며, 포지셔너의 진동실험을 실시하여 어떠한 진동여건에서도 측정값이 허용오차 범위 내에 드는지 알아보았다. 먼저 고유의 Cv값을 갖도록 설계되어 있는 제어용 밸브(시제품)를 일부선택해서 실제로 설계 치의 유량이 통과되는지를 확인하였으며 밸브의 특성(Linear, EQ%)에 따라 유량특성곡선을 그려보았다. 유량특성실험은 여건상 25A, 50A, 80A, 100A의 밸브에 대해서만 실험을 실시하였고 실제 설계 치보다 측정값 오차 범위가 ±10%이내에 들었음을 알 수 있었다. 이렇게 실험을 통해서 확인된 설계치 Cv값은 배관경에 따른 제어밸브의 호경(Size)을 선정하는데 아주 중요한 역할을 하게 된다. 두 번째 실험인 포지셔너의 진동내구실험을 통하여 배관자체의 진동이나 장기간 운전 시에도 포지셔너 자체의 정밀제어능력을 유지하기 위한 내구력 및 내진성의 중요성을 알 수 있었다. 실험용 포지셔너를 각각의 진동방향(X, Y, Z)으로 설치 후 6.0bar의 공급공기압력을 유지시킨 상태에서 50%의 입력신호를 주고, 중력 가속도를 5G와 7.2G로 각각 구분하여 X방향으로 4시간, Y방향으로 2시간, Z방향으로 2시간 진동을 가했을 때 부품의 파손 및 탈락이 없었고 측정값 데이터가 허용오차 범위 ±1.0%이내에 들었음을 확인할 수 있었다. 이때 직진성(Linearity)실험 및 히스테리시스(Hysteresis)실험결과 출력값(Output Data)편차가 실험용 포지셔너의 정격 스트로크(Stroke)값에 대해 ±1.0%이내임을 알 수 있었다.
One of the highest priority in laying out and manufacturing pneumatic control valves for nuclear power plants may be said to consist in the security of safety and equipping them with satisfied precision control capacity by meeting international standard requirements. The body should endure a high te...
One of the highest priority in laying out and manufacturing pneumatic control valves for nuclear power plants may be said to consist in the security of safety and equipping them with satisfied precision control capacity by meeting international standard requirements. The body should endure a high temperature of up to 550℃ and a high pressure of up to 2500LB, and internal parts such as a trim(sents & cones) should smoothly work under any severe-conditioned differential pressures(ΔP). The actuator that drives the valve body should have a durability of one million cycle, and the control capacity of the positioner should meet international standard requirements. This study examined theories of the actual design and manufacture of control valves for a high temperatures and a high pressure of 2500LB, for a nuclear power plant. Also, a precise analyse was carried out of whether or not sample products made meet international standard requirements, an investigation was prosecuted of whether or not the amount of flux identical to the valves set by the initial layout flows through the amount of flux experimentation using Cv values, and then a determination was made of whether or not measured values fell within allowable errors under any vibration conditions by executing positioner vibration tests. To begin with, some control valves(sample products) were taken that were so laid out that they got to have their natural Cv values and tested to see if the amount of flux identical to the values set in the initial layout flows, and flux characteristics curves were drawn according to the characteristics of valves (Linear, EQ%). Flux characteristics experiments were only carried out on 25A, 50A, 80A, and 100A valves. It was found that range of allowable errors in measured values fell within ±10%, as compared with those initial layout values. The Cv values identified through experimentation would play an essential role in choosing sizes of control valves according to their pipe diameters. Identified in the second experiment were such durability and resistance against vibration as are needed for keeping precise control capacity of the positioner itself even amidst the vibration durability tests of the positioner. After installing experimental positioners in the direction of X, Y, and Z, respectively, a 50% input signal was given in the state where 6.0 bar supply air pressure was maintained, and the acceleration of gravity was divided into 5G and 7.2G, respectively, and then vibration was added in the direction of X for 4 hours, in the direction of Y for 2 hours and in the direction of Z for 2 hours. At this time, it was found that no damage or falling occurred on parts, and that measured values fell within the range of allowable errors, ±1.0%. Concurrently with this, as a result of having conducted linearity experiments and hysteresis experiments, it was shown that the deviation of output data fell within the range of ±1.0% for rated stroke values of the experimental positioners.
One of the highest priority in laying out and manufacturing pneumatic control valves for nuclear power plants may be said to consist in the security of safety and equipping them with satisfied precision control capacity by meeting international standard requirements. The body should endure a high temperature of up to 550℃ and a high pressure of up to 2500LB, and internal parts such as a trim(sents & cones) should smoothly work under any severe-conditioned differential pressures(ΔP). The actuator that drives the valve body should have a durability of one million cycle, and the control capacity of the positioner should meet international standard requirements. This study examined theories of the actual design and manufacture of control valves for a high temperatures and a high pressure of 2500LB, for a nuclear power plant. Also, a precise analyse was carried out of whether or not sample products made meet international standard requirements, an investigation was prosecuted of whether or not the amount of flux identical to the valves set by the initial layout flows through the amount of flux experimentation using Cv values, and then a determination was made of whether or not measured values fell within allowable errors under any vibration conditions by executing positioner vibration tests. To begin with, some control valves(sample products) were taken that were so laid out that they got to have their natural Cv values and tested to see if the amount of flux identical to the values set in the initial layout flows, and flux characteristics curves were drawn according to the characteristics of valves (Linear, EQ%). Flux characteristics experiments were only carried out on 25A, 50A, 80A, and 100A valves. It was found that range of allowable errors in measured values fell within ±10%, as compared with those initial layout values. The Cv values identified through experimentation would play an essential role in choosing sizes of control valves according to their pipe diameters. Identified in the second experiment were such durability and resistance against vibration as are needed for keeping precise control capacity of the positioner itself even amidst the vibration durability tests of the positioner. After installing experimental positioners in the direction of X, Y, and Z, respectively, a 50% input signal was given in the state where 6.0 bar supply air pressure was maintained, and the acceleration of gravity was divided into 5G and 7.2G, respectively, and then vibration was added in the direction of X for 4 hours, in the direction of Y for 2 hours and in the direction of Z for 2 hours. At this time, it was found that no damage or falling occurred on parts, and that measured values fell within the range of allowable errors, ±1.0%. Concurrently with this, as a result of having conducted linearity experiments and hysteresis experiments, it was shown that the deviation of output data fell within the range of ±1.0% for rated stroke values of the experimental positioners.
주제어
#공압식 제어밸브 엑츄에이터 포지셔너 직진성실험 히스테리시스실험 pneumatic control valve actuator positioner linear experiment hysteresis experiment
학위논문 정보
저자
황기선
학위수여기관
연세대학교 공학대학원
학위구분
국내석사
학과
기계·기계설계 전공
지도교수
이진호
발행연도
2003
총페이지
xi, 89p.
키워드
공압식 제어밸브 엑츄에이터 포지셔너 직진성실험 히스테리시스실험 pneumatic control valve actuator positioner linear experiment hysteresis experiment
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