항공기용 단순 싸이클식 공기냉동기의 성능모사에 관한 연구

김범신,부준홍 한국항공우주학회 1997 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.- No.-

수치해석을 이용한 액체용 Ejector 성능진단 기법 ( Diagnosis of Liquid Ejector Performance with Numerical Analysis )

김범신,장석원,정훈 대한기계학회 2000 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.- No.-

위험도 평가기술을 이용한 증기터빈 정비 최적화

김범신 대한기계학회 2008 기계저널 Vol.48 No.6

최근 플랜트 산업에서 정비에 대한 인식이 단순한 고장의 수리에서 생산성 향상을 위한 투자로 전환되면서 정비업무에 대한 관리의 중요성이 부각되고 있다. 일찍이 미국의 가트너 그룹에서는 설비를 기업의 중요 자산으로 간주하고 정비를 포함한 일련의 관리활동을 기업의 가치향상을 위한 자산관리 활동으로 새로운 패러다임의 변환을 주장하였으며 이와 발맞추어 여러 가지 정비관리 기술들이 재조명되고 있다. 이 글에서는 정비관리기술 중 플랜트 산업에서 점차적으로 적용범위를 넓혀 가고 있는 위험도 평가기술을 소개하고자 한다.

보일러 고온튜브의 크리프 위험도 평가

김범신,송기욱,김희선 대한기계학회 2022 大韓機械學會論文集A Vol.46 No.8

The risk of boiler damage is increasing due to the continuous use of large thermal power plants for over 20 years. In the case of a boiler tube, failure accidents can occur in different locations due to the changes in the operation condition, it is therefore necessary to establish an efficient maintenance plan to prevent breakdowns. To prevent failure, a risk-based maintenance technology that systematically analyzes and lowers the risk of equipment failure is important. Various research studies on risk-based inspection technology have been conducted at the domestic and international levels and registered in the Electric Power Industry Technical Standard (KEPIC), however, they have not been widely used in the field due to a lack of field cases and experts. In this study, the creep damage risk for a thermal power plant boiler tube was evaluated using a semi-quantitative risk assessment method based on the “KEPIC MMI-1” standard, and efficient maintenance was performed. Therefore, the results can be used as a reference for risk-based maintenance technology. 대형 화력발전소가 20년 이상 장기사용되어 보일러 손상이 증가하고 있다. 보일러 튜브의 경우 운전조건 변경으로 사용온도가 변화되어 기존과는 다른 위치에서 파손사고가 발생하고 있어 고장방지를 위한 효율적인 정비계획 수립이 필요하다. 고장을 예방하기 위해서는 설비의 위험도를 체계적으로 분석하여 설비 고장위험을 낮추는 위험도기반검사 기술이 중요하다. 위험도기반검사 기술은 국내외에서 많은 연구가 수행되었고 전력산업기술기준(KEPIC)에 등재되었으나 활용사례 및 전문가 부족으로 현장에서 크게 활용되지 못하고 있다. 본 논문에서는 “KEPIC MMI-1”을 기반으로 준 정량적 위험도 평가방법을 이용하여 크리프 손상을 받는 화력발전소 보일러 튜브 위험도를 평가하고 효율적 정비를 수행하여 위험도 기반 정비기술의 성공적인 현장 활용사례를 구축하였다.

확률분포 모델을 이용한 보일러 수냉벽 튜브 감육예측 연구

김범신,송기욱 대한기계학회 2022 大韓機械學會論文集A Vol.46 No.12

The abolition of coal-fired power plants that have been in operation for more than 30 years is being driven to achieve carbon neutrality and eco-friendly energy utilization by 2050. However, 37 coal-fired power plants are scheduled to be operated after 2034. Until the abolition of coal-fired power plants in the future, an efficient operation plan is required to reduce environmental pollutant emissions and breakdowns while optimizing additional facility investment and operational costs. Domestic 500 MW standard coal-fired boilers have adopted advanced combustion technology to minimize NOx emissions. Consequently, tube thinning has been occurring since 2010 because of the extensive sulfur corrosion in waterwall tubes in the boiler burner area. It is necessary to replace the tube before the tube thickness decreases to the minimum thickness, which can cause damage, to prevent the damage to the waterwall tube attributed to sulfuric corrosion. The results of this study shows that the Gumbel distribution model is more suitable than the Weibull distribution model as a probabilistic model for representing the waterwall wastage data. Furthermore, the future waterwall wastage and replacement time were predicted using the Gumbel distribution model. 2050 탄소중립과 친환경 에너지에 대한 요구로 30년 이상 운전된 석탄화력발전소 폐지가 추진되고 있으나, 2034년 이후에도 37기의 석탄화력발전소가 운영될 예정이다. 향후 석탄화력발전소 폐지 시까지 추가적인 설비투자 및 운영비용을 최적화하면서 환경오염물질 배출과 고장을 감소시킬 수 있는 효율적인 운영방안이 필요하다. 국내 500 MW 표준석탄화력 보일러는 NOx 저감을 위한 연소기술 채택으로 2010년 이후 보일러 버너영역의 수냉벽 튜브에서 광범위한 황화부식과 부식으로 인한 튜브감육이 발생하고 있다. 황화부식으로 인한 수냉벽 튜브의 파손사고를 예방하기 위해서는 튜브 두께가 파손이 발생할 수 있는 최소두께까지 감소하기 전 튜브를 교체하는 것이 효과적이다. 본 연구에서는 수냉벽 튜브 감육 데이타를 잘 대표하는 확률모델을 알아내기 위해 와이블 분포모델과 검벨 분포모델을 비교하여, 검벨 분포모델이 확률모델로 더 적합함을 확인하였다. 또한 미래의 튜브 감육량과 교체시기를 검벨분포모델을 사용하여 예측하였다.

발전용 미분탄 연소 보일러 화로출구 가스온도 예측기법

김범신(Bum-Shin Kim),유성연(Seong-Yeon Yoo) 대한기계학회 2002 대한기계학회 기타 간행물 Vol.2002 No.11

RBI를 적용한 화력발전소 수명연장 기술

김범신(Bum-Shin Kim),하정수(Jeong-Soo Ha),장성호(Seong-Ho Jang),최현선(Hyun-Sun Choi) 대한기계학회 2004 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2004 No.8

Most of the power plant companies currently intend to save maintenance cost for profit and competition, in spite of an increase in aged power plants. They prefer life extension of operating plant to construct new one. The RBI(Risk Based Inspection) technology is gradually considered solution which can satisfy this needs. The RBI can provide quantitative reference for assessment of components condition and long term strategy of equipment management. Especially risk ranking of RBI is useful method to devise components replacement plan for life extension. This paper suggests procedure, how to apply RBI to power plant maintenance, and provides case study of 400 ㎿ oil combustion power plant life extension using RBI.

실시간 운전 빅데이터 플랫폼기반 발전설비 손상감시 시스템 개발 연구

김범신(Bum-Shin Kim),김희선(Hee-Sun Kim),이창민(Chang-Min Lee) 대한기계학회 2022 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2022 No.5

오리피스를 이용한 발전용 보일러 증기유량 제어기법

김범신(Bum-Shin Kim),유성연(Seong-Yeon Yoo) 대한기계학회 2002 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2002 No.11

It is important that temperature distribution of heat exchanger tube panels is maintained uniformly in boiler operation. Especially local high temperature region of super heated steam tube panels makes serious failure of material. The steam flow control method with orfice is easy to apply for prevention of temperature distribution ununiformity. For optimized steam flow distribution, complicated and long time required calculation should be performed. In this paper, using few matrix relations, simple and fast analysis method that simulates boiler heat exchanger tube internal flow distribution is suggested.

화력발전 보일러 과열기 및 재열기 운전 중 튜브 온도예측기법

김범신(Bum Shin Kim),송기욱(Gee Wook Song),유성연(Seong Yeon Yoo) 대한기계학회 2012 大韓機械學會論文集A Vol.36 No.5

대용량 화력발전 보일러 과열기와 재열기 튜브는 과열에 취약하여 보일러 정지 시 튜브 내부의 산화 스케일 두께를 측정하여 과열상태를 평가한다. 산화스케일 두께측정에 의한 튜브 온도예측은 튜브의 발췌가 불가피하고 정확한 과열지점의 선정과 튜브의 초기운전온도가 확보되지 못하면 유의한 튜브온도예측결과를 얻을 수 없는 문제점이 있다. 또한 해석적 방법에 의해 튜브 온도를 예측하는 경우 튜브 외부 연소가스에 대한 연소, 복사, 대류 및 난류유동에 대한 방대한 해석이 필요한 반면 순시적인 부하의 변동, 탄종의 변화 및 운전방법의 변화를 반영할 수 없으므로 지속적인 튜브의 온도를 예측할 수 없는 단점이 있다. 본 논문에서는 보일러 운전정보와 유로망 해석을 통해 튜브의 열유속을 계산하고 이를 이용하여 단시간에 튜브의 온도를 예측할 수 있는 기법을 제시하였다. 본 기법을 Larson-Miller Parameter 법과 같은 실용적인 튜브 손상평가기법과 결합하면 유용한 고온손상감시의 수단으로 활용이 가능할 것으로 판단된다. The superheater and reheater tubes of a heavy-load fossil power plant boiler can be damaged by overheating, and therefore, the degree of overheating is assessed by measuring the oxide scale thickness inside the tube during outages. The tube temperature prediction from the oxide scale thickness measurement is necessarily accompanied by destructive tube sampling, and the result of tube temperature prediction cannot be expected to be accurate unless the selection of the overheated point is precise and the initial-operation tube temperature has been obtained. In contrast, if the tube temperature is to be predicted analytically, considerable effort (to carry out the analysis of combustion, radiation, convection heat transfer, and turbulence fluid dynamics of the gas outside the tube) is required. In addition, in the case of analytical tube temperature prediction, load changes, variations in the fuel composition, and operation mode changes are hardly considered, thus impeding the continuous monitoring of the tube temperature. This paper proposes a method for the short-term prediction of tube temperature; the method involves the use of boiler operation information and flow-network-analysis-based tube heat flux. This method can help in high-temperaturedamage monitoring when it is integrated with a practical tube-damage-assessment method such as the Larson-Miller Parameter.