원전 HVAC 주요기기 동적시험 방안

한국수력원자력㈜ 중앙연구원 기계연구소

2019.8.29(목)

2019 KEPIC-WEEK 공조분과

1. 원전 HVAC 시스템

2. CODE & STANDARDS

3. 가동중시험 항목 및 요건

4. 주요기기 동적시험 방안

발표 순서

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1. 원전 HVAC 시스템

설치 목적

공기중 부유물질 제거 및 적정 온도유지를 통한 종사자/기기의 적합한 환경 제공

정상 및 비상 운전시 오염공기 배출관리 및 정화 배출을 통한 환경 위해 방지

원자력 시설내 공기중 방사성물질[요오드화물] 여과를 통한 ALARA 유지

설비 위치

안전성관련: 주제어실, 비상발전기, 핵연료건물, 배전반, 주기기[펌프] 구역

비 안전성 관련: 원자력 시설내 대부분의 구역

4

ASME Code

ASME AG-1-1985, 1988, 1991, 1994, 1997, 2003, 2009, 2012, 2015, 2017

주요내용: 공기조화설비의 설계, 제작, 시험 요건 제공

ASME Std.

ASME N511-2007 KEPIC MHN (원자력 공기조화 및 공기정화계통 가동중시험)

안전성관련 공기조화설비의 가동중시험 요건 제공

Reg. Guide IST 이행시 ASME N511 적용 권고

Reg. Guide 1.140-1979, 2001, 2016

대상 : 정상운전시(비안전성관련) 사용되는 공기정화계통

Reg. Guide 1.52-1976, 1978, 2001, 2012

대상: 안전성관련 공기정화계통

2. Code & Standards

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일반 시험 (MHN 4000)

MHN 4100 육안검사

MHN 4200 압력 경계 시험

송풍기와 댐퍼 하우징을 포함한 덕트 및 하우징의 누설시험

부록 II

MHN 4300 진동 시험

접근할 수 있는 전동기, 송풍기, 압축기 및 펌프 베어링 하우징에서 측정

베어링 하우징에 접근할 수 없으면 기기 프레임에서 측정 가능

휴대용 진동계기 사용시 기기 상에 기준점 표시

3. 가동중시험 항목 및 요건 (1/8)

6

가동중시험 요건 (MHN 5000)

MHN 5200 기기별 가동중시험

시험결과, 발전사업자의 프로그램과 MHN 6000 허용범위 내에 있음 증명

KEPIC-MHD, TA 4100 인수시험에서 얻어진 기준값과 비교

시험 항목

[송풍기]

– 육안검사 (관찰)

– 압력경계 누설시험 (측정): 송풍기 하우징, 축밀봉, 및 연결부들에 누설 없음 증명

덕트 및 하우징 누설 시험과 병행 가능

– 계통 기능 시험 (측정) 동적시험 : 설계기준조건 하에서의 시험

동일한 시간대에 수행

- 기계적 구동시험 최소 15분 동안 설계유량으로 운전

- 유량 시험 유량율 측정 (ACGIH 또는 동등기준 포함)

- 정압 시험 입/출구 정압 및 동압 측정

- 회전 속도 시험

- 진동시험

3. 가동중시험 항목 및 요건 (2/8)

7

가동중시험 요건 (MHN 5000)

MHN 5200 기기별 가동중시험 (계속)

[댐퍼]

– 육안검사 (관찰)

– 댐퍼시트 압력경계 누설시험(측정): 시트 누설율 제한치가 있는 댐퍼 대상

댐퍼의 상류 단면을 막음판으로 막거나, 격리하여 시험 (닫힘 상태에서)

– 기기 기능시험 계통 기능시험 이전 수행

- 위치 지시시험(관찰): 위치지시계가 있는 댐퍼

- 작동 시험(관찰): 동력구동 댐퍼 및 차단 기능 댐퍼

- 정적시간 시험(측정): 규정된 시간 이내 작동 요구 댐퍼

– 계통 기능시험 (측정 또는 관찰) 동적시험

- 유량 제어시험(관찰): 유량 제어용 동력구동 댐퍼

정해진 유량조건에서 안정된 운전 확인

- 동적시간 시험(측정): 작동 응답시간이 요구되는 격리댐퍼

설계유량 조건에서 시험

- 연동 시험(관찰) : 다른 구성요소와 연동된 댐퍼

[덕트 및 하우징]

– 육안검사 (관찰)

– 압력경계 누설시험(측정) 필터 하우징과 해당 덕트에 대해 수행

3. 가동중시험 항목 및 요건 (3/8)

8

가동중시험 요건 (MHN 5000)

MHN 5200 기기별 가동중시험 (계속)

[공조기기]

– 육안검사 (관찰)

– 순환수 배관 및 코일의 압력경계 누설시험(관찰) 정상적인 운영조건 하에서 수행

– 기기 기능시험 동적시험

- 송풍기 송풍기 시험 - 냉동기 부품: 냉동기 시험

- 밸브 성능(관찰): 냉동기 밸브 시험(밸브위치 지시시험, 작동시험, 밸브 타이밍시험)

– 계통 기능시험 동적시험

- 순환수계통 유량 평형확인시험 부록 C

- 유량조절 밸브시험: 유량측정기로 제어되는 동력구동밸브 정해진 유량 조건하에서 관찰

- 기계적 작동시험(관찰) 공조계통 펌프는 기준유량에서 최소 15분간 계통 운전

- 성능시험 기준유량에서 공조계통 펌프 운전하면서 펌프 차압 및 유량 측정

- 회전속도 시험 - 진동시험

- 전기가열기 성능 시험

가열기 뱅크 통과 설계유량에서 공급전압, 전류, 상평형 및 온도차 측정

- 순환수계통 냉난방 성능시험

적용 가능한 열부하 조건, 설계 공기유량 및 순환수 유량 운전시 공기측/순환수 유량, 차압

및 온도차 측정

3. 가동중시험 항목 및 요건 (4/8)

9

가동중시험 요건 (MHN 5000)

MHN 5200 기기별 가동중시험 (계속)

[습분분리기, 전처리필터, 헤파필터 뱅크]

– 육안검사 (관찰)

– 계통 기능시험 동적시험

- 차압시험 설계 유량(±10%)에서 차압 측정

- 현장 누설 시험

설계 유량(±10%)에서 각 헤파필터 뱅크의 첼린지 에어로졸 누설율 측정(부록 III)

[II형 및 III형 흡착기 뱅크]

– 육안검사 (관찰)

– 계통 기능시험 동적시험

- 차압시험 설계 유량(±10%)에서 차압 측정

- 현장 누설 시험

설계 유량(±10%)에서 각 헤파필터 뱅크의 첼린지 가스 누설율 측정(부록 IV)

- 전기가열기 성능 시험

가열기 뱅크 통과 설계 유량(±10%)에서 공급전압, 전류, 상평형 및 온도차, 공기유량 측정

- 차압시험

3. 가동중시험 항목 및 요건 (5/8)

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가동중시험 요건 (MHN 5000)

종합 계통시험(MHN 5300)

[가동중시험 요건]

설계 운전조건에서 기능상의 성능 만족 확인

연동, 컴퓨터 논리, 수동 또는 자동 작동 회로 포함 모든 종합 제어기능 확인

감지기 운전은 제어회로에 추가하여 확인

최대 시험주기: 10년

[헤파필터 뱅크와 흡착기 뱅크 종합 계통 시험요건]

잠재적 우회 유로 누설

공기계통 유량평형 확인시험(MHN 5400) SMACNA, NEBB, ACGIH, AABC 등 절차 권장

최대 시험주기: 10년

3. 가동중시험 항목 및 요건 (6/8)

기기별 가동중시험 절차 개발 후, 10년주기 종합계통시험 및 유량평형 확인 시험 절차 개발 추진 예정

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기기별 가동중시험 항목 및 주기

[송풍기]

3. 가동중시험 항목 및 요건 (7/8)

시험 측정 관찰 주기

육안점검 O Q

누설 시험 O 10Y

기계적 구동 시험 O Q

유량 시험 O 2Y

정압 시험 O 2Y

회전 속도 시험 O 2Y

진동 시험 O Q

시 험 측정 관찰 주기

육안점검 O 2Y

누설 시험 O 2Y

위치 지시계 시험 O 2Y

작동성 시험 O 2Y

유량 제어 시험 O 2Y

정적 타이밍 시험 O 2Y

방화 댐퍼 시험 O 2Y

동적 시간 시험 O 2Y

연동 시험 O 2Y

※ 방화 댐퍼 시험 제외 (별도 프로그램)

[공기조화기 (AHU, 전열기, CC 포함)]

시험 측정 관찰 주기

육안 점검 O Q

누설 시험 O Q

밸브 성능 시험 O 2Y

기계적 구동 시험 O Q

성능 시험 O 2Y

회전 속도 시험 O 2Y

진동 시험 O Q

전열기 성능 시험 O 2Y

순환수 가열 및 냉각 성능 시험 O 2Y

※ 펌프 및 밸브 제외

[댐퍼]

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기기별 가동중시험 항목 및 주기

[덕트 및 하우징]

3. 가동중시험 항목 및 요건 (8/8)

시험 측정 관찰 간격

육안점검 O 2Y

차압시험 O M

현장 누설시험 O 2Y

[Type II 및 Type III 흡착기 뱅크] ]

시험 측정 관찰 간격

육안점검 O 2Y

차압 시험 O M

현장 누설 시험 O 2Y

전열기 성능 시험 O 2Y ★ 18M 주기로 수행 중

★ ★

※ 흡착제 실험실 시험은 별도 수행 중

[습분분리기, 프리필터, HEPA 필터 뱅크]

시험 측정 관찰 주기

육안점검 O 2Y

누설시험 O 10Y

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기본 방향

대상 기기 성능 유지 및 확인/요건 준수 vs. 투입 자원/비용 최적화

동일 주기 시험항목은 가능한 통합하여 시험 및 절차화

시험방법이 관찰 인 경우 가능한 육안점검시 병행 시행 (동일주기인 경우)

4. 주요기기 동적시험 방안 (1/3)

주기 시험대상 시험항목 비고

M ACU/AHU - 습분분리기, 전단여과기,

HEPA 여과기 뱅크 - II형 및 III형 흡착기 뱅크

차압시험 주기 단축 (18M M)

Q ACU/AHU 내 송풍기 기계적 구동 시험/진동 시험

Q 단독 송풍기 기계적 구동 시험/진동 시험

2Y 단독 송풍기 유량 시험/정압 시험/회전속도 시험

2Y 댐퍼 위치지시계 시험/작동성 시험/유량제어 시험/연동시험(관찰) 정동적 타이밍 시험 (측정)

송풍기 시험과 연계

2Y ACU/AHU 내 송풍기 유량 시험/정압 시험/회전속도 시험

2Y ACU/AHU 성능 시험/전열기 시험/ 순환수 가열 및 냉각시험

송풍기 시험과 연계

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고려할 사항

코드 요건 vs. 설계 미반영 (시험 수단)

덕트 내 송풍기 또는 접근이 어려운 축류형 송풍기 (덕트가 없는 유형) 회전속도/진동시험 수단

압력 측정 수단: 정압, 동압, 전압 측정 ※ 차압계 미설치 (예: C.C)

유량 측정 수단 및 방법

공기조화기 성능시험시 차압, 유향, 온도차 측정 수단 미비

허용기준: AG-1 & Owner’s test program

4. 주요기기 동적시험 방안 (2/3)

※ ACGIH: Industrial ventilation Manual – A Manual of Recommended Practice

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고려할 사항

기준값 결정

인수시험 또는 가동전 시험 결과 확보, 정비 및 설계변경 이력 고려, 성능 유지 여부 확인 등

T/S 적용 기기에 대한 시험: 댐퍼 동적시간시험, 육안검사시 송풍기 정지 등

기타: C.C., 공조기기 전기가열기, 순환수계통 냉난방 성능시험 범위 등

4. 주요기기 동적시험 방안 (3/3)

감사합니다.

중앙연구원 기계연구소 기기성능그룹