KR100641408B1 - Temperature measurement system used fiber bragg grating sensor - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 일반적인 LNG운반선의 저장탱크 온도측정시스템을 보인 개념도.1 is a conceptual view showing a storage tank temperature measuring system of a typical LNG carrier.
도 2는 일반적인 FBG센서의 개념도.2 is a conceptual diagram of a typical FBG sensor.
도 3은 도 2의 FBG센서를 1575nm의 빛을 반사하도록 가공한 경우, 파장 별 반사 및 전달 예를 설명한 그래프.3 is a graph illustrating an example of reflection and transmission by wavelength when the FBG sensor of FIG. 2 is processed to reflect light of 1575 nm.
도 4는 본 발명에 따른 FBG센서를 이용한 LNG운반선용 온도측정시스템을 보인 개념도.4 is a conceptual diagram showing a temperature measurement system for an LNG carrier using an FBG sensor according to the present invention.
도 5는 본 발명에 따른 FBG센서를 이용한 LNG운반선용 온도측정시스템 구성도.5 is a configuration diagram of a temperature measurement system for an LNG carrier using an FBG sensor according to the present invention.
도 6은 도 5의 신호 변환부 및 온도 검출부의 변형 시스템을 도시한 개략도.FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a modification system of the signal converter and the temperature detector of FIG. 5. FIG.
도 7은 본 발명에 따른 온도 검출부 및 설치구조를 나타낸 분해 사시도.Figure 7 is an exploded perspective view showing a temperature detector and the installation structure according to the present invention.
도 8은 본 발명에 따른 FBG센서를 이용한 LNG운반선용 온도측정방법을 설명하는 흐름도.8 is a flowchart illustrating a temperature measurement method for an LNG carrier using an FBG sensor according to the present invention.
<도면중 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
101: 저장탱크 110: 온도 검출부101: storage tank 110: temperature detector
111: FBG센서 113: 케이싱111: FBG sensor 113: casing
113a: 금속관체 113b: 외경탭113a:
113c: 캡부재 120: 설치 브라켓113c: cap member 120: mounting bracket
121: 면접합부 121a: 관통홀121:
121b: 볼트 123: 센서설치부121b: bolt 123: sensor mounting portion
123a: 안내홀 123b: 내경탭123a:
130: 광케이블 140: 광신호 분배기130: optical cable 140: optical signal splitter
150: 신호 변환부 151: 채널150: signal conversion unit 151: channel
153: 예비채널 160: 중앙제어장치153: spare channel 160: central control unit
본 발명은 LNG운반선용 온도측정시스템에 관한 것으로서, 특히 FBG센서를 이용한 온도 검출부를 제작하고, 상기 온도 검출부를 이용해 LNG 저장탱크 보온격벽 외부의 온도변화를 실시간 모니터링하여 저장탱크에서의 미세한 균열 및 파괴징후를 미리 판단함으로써, 저장탱크의 폭발로 인한 대형사고를 방지할 수 있도록 하는 FBG센서를 이용한 LNG 운반선용 온도측정시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a temperature measurement system for LNG carriers, and particularly, to fabricate a temperature detector using an FBG sensor, and to monitor the temperature change outside the thermal insulation bulkhead of the LNG storage tank by using the temperature detector in real time to make a minute crack and destruction in the storage tank. The present invention relates to a temperature measurement system for LNG carriers using an FBG sensor that can prevent large accidents caused by an explosion of a storage tank by judging the signs in advance.
현재, 원유 가격의 급격한 상승 및 청정에너지에 대한 수요의 급격한 증가로 액화천연가스 (Liquefied Natural Gas 이하 LNG라 함.)의 수요가 전 세계적으로 증가하고 있는 추세이다.At present, demand for liquefied natural gas (Liquefied Natural Gas or LNG) is increasing worldwide due to a sharp rise in crude oil prices and a sharp increase in demand for clean energy.
상기 LNG는 다양한 종류의 운송 수단을 이용하게 되는데, 크게 파이프라인을 이용하는 방법과 LNG운반선을 이용하는 방법이 이용되고 있다.The LNG is to use a variety of transport means, largely using a pipeline and a method using an LNG carrier.
상기 LNG운반선은 고압용기 내에 LNG를 저장 운반하도록 설계되는데, 상기 고압용기는 작은 균열에도 폭발의 위험을 갖는 것으로서, 자칫 대형참사로 커다란 경제 손실로 이어질 수 있는 만큼 그 특성상, 철저한 안전장치의 확보가 요구되고 있다.The LNG carrier is designed to store and transport LNG in a high pressure vessel, and the high pressure vessel has a risk of explosion even in a small crack, and as a result, it is possible to secure a thorough safety device due to its characteristics, which can lead to a large economic loss. It is required.
이때, 상기 LNG는 초저온 상태로 저장 보관되어야 하는데, 이를 위한 LNG의 보온유지 및 온도 분포의 실시간 분석이 매우 중요하다.At this time, the LNG is to be stored and stored in an ultra-low temperature state, it is very important for the real-time analysis of the maintenance and temperature distribution of LNG for this purpose.
따라서, LNG운반선 및 LNG 저장탱크에는 정밀한 온도 측정을 할 수 있는 온도 분석 시스템이 설치되어 운용되는데, 그 설치, 운영, 보수에 상당한 비용이 소요된다.Therefore, the LNG carriers and LNG storage tanks are installed and operated with a temperature analysis system capable of precise temperature measurement, the installation, operation, maintenance is a significant cost.
일반적인 LNG운반선에는 4개의 LNG 저장탱크가 구비되고 있고, 각 LNG 저장탱크에는 약 30개의 온도센서가 설치된다. 따라서 LNG운반선 한 척에는 대략 120개 정도의 온도 센서가 사용되며, 이들 온도센서를 이용해 측정된 온도는 독립적인 온도 감지 시스템 또는 중앙제어장치로 전송된다.Four LNG storage tanks are provided in a general LNG carrier, and about 30 temperature sensors are installed in each LNG storage tank. As a result, approximately 120 temperature sensors are used on a single LNG carrier, and the temperature measured by these temperature sensors is transmitted to an independent temperature sensing system or central control unit.
도 1은 일반적인 LNG운반선의 저장탱크 온도측정시스템을 보인 개념도로서, 동 도면에서 보여지는 바와 같은 종래기술은 LNG 저장탱크(1)에 설치되는 온도검출기(10)와, 상기 온도검출기(10)의 신호를 전기적 신호로 변경하여 송출하기 위한 온도 송출기(20)와, 상기 송출신호를 전송하기 위한 전기 케이블(30)과, 상기 전기 케이블(30)에 과대 전류가 흐르는 것을 방지하기 위한 안전장치인 IS배리어(40; Intrinsically Safe Barrier)와, 상기 IS배리어(40)를 거쳐 안정적으로 공급되는 전기신호를 입력받아 비교 분석하도록 된 중앙제어장치(50)로 구성된다. 1 is a conceptual view showing a storage tank temperature measurement system of a general LNG carrier, the prior art as shown in the figure is a
이때, 상기 온도검출기(10)는 저온 측정이 가능한 열전대(thermo couple)를 사용하게 되는데, 각 열전대로 전류를 공급하여 이로부터 피드백되는 전기적인 신호는, 온도 송출기(20; Temperature Transmitter)에서 측정된 온도에 해당하는 전기적인 신호로 변경된 다음 중앙제어장치(50)로 전송되는데, 이 과정에서, 과대 전류가 흐르는 것을 방지하기 위한 안전장치로서, IS배리어(40)가 사용 되는 것이다.In this case, the
그러나, 상기와 같은 구성으로 이루어지는 종래기술에 따른 LNG운반선용 온도측정시스템은 과전류를 차단하기 위해 IS배리어(40)가 구비되는 등 여러 단계의 안전장치가 구비되는 불편함 및 복잡함이 따르는 문제가 있고, 각 단계별 안전장치에서의 오작동으로 인한 온도 측정 시스템의 안전도에 대한 신뢰성이 떨어지게 되는 문제가 있었다.However, the LNG carrier temperature measurement system according to the prior art having the configuration as described above has a problem that the inconvenience and complexity that is provided with a safety device of several stages, such as the
또한, 종래기술에서는 각각의 온도센서 즉 온도 검출기(10) 들과 중앙제어장치(50)가 별개의 전기 케이블(30) 들로 연결되고 있어 매우 복잡한 배선구조를 갖게 되는 문제가 있었다.In addition, in the prior art, each of the temperature sensors, that is, the
이러한, 종래기술에 의한 온도 측정시스템의 안전도 문제를 근원적으로 해결할 수 있는 방안으로 FBG(Fiber Bragg Grating)센서를 이용하는 방안이 검토될 수 있는데, 이하, 도 2 내지 도 3을 통해 FBG센서에 대해 설명한다.In order to fundamentally solve the safety problem of the conventional temperature measurement system, a method of using a fiber bragg grating (FBG) sensor may be considered. Hereinafter, the FBG sensor will be described with reference to FIGS. Explain.
도 2는 일반적인 FBG센서의 개념도로서, 동 도면에서 보여지는 바와 같은 FBG센서는 표면에 특정한 형태의 패턴(격자)을 형성하는 광섬유 코어(core)에 자외선 광을 조사하여 일정 간격으로 굴절율 변화를 유도하는 것으로, 특정 파장(브래그 파장)의 광만을 선택적으로 반사하며, 격자 간격에 의해 반사되는 광의 파장이 변화하는 특성을 갖는다.FIG. 2 is a conceptual diagram of a general FBG sensor, and the FBG sensor as shown in the drawing induces a change in refractive index at regular intervals by irradiating ultraviolet light to an optical fiber core forming a specific pattern (lattice) on a surface thereof. By selectively reflecting only light of a specific wavelength (Bragg wavelength), the wavelength of light reflected by the lattice spacing changes.
이러한 특성을 이용해서 외부 응력에 의해 격자 간격이 변화할 때 반사광의 파장변화를 관측하여 격자 간격의 변화, 즉 변형률을 측정할 수 있다.Using this characteristic, when the lattice spacing changes due to external stress, the change in the lattice spacing, that is, the strain may be measured by observing a change in the wavelength of reflected light.
도 3은 도 2의 FBG센서를 1575nm의 빛을 반사하도록 가공한 경우, 파장 별 반사 및 전달 예를 설명한 그래프로서, 상기 그래프에서와 같이 1575nm의 빛을 반사하도록 가공된 FBG센서의 경우를 살펴보면, 해당하는 파장의 빛을 대부분 반사하고, 나머지 파장의 빛은 그대로 통과시키게 되는데, 이때 반사하는 파장은 FBG 센서 주변의 온도 및 해당 FBG에 작용하는 응력에 따라 변화하게 됨을 알 수 있다.3 is a graph illustrating an example of reflection and transmission for each wavelength when the FBG sensor of FIG. 2 is processed to reflect light of 1575 nm. Referring to the case of the FBG sensor processed to reflect light of 1575 nm as shown in the graph, FIG. Most of the light of the corresponding wavelength is reflected, and the light of the remaining wavelength is passed as it is, and the reflected wavelength is changed according to the temperature around the FBG sensor and the stress applied to the FBG.
상기와 같은 FBG센서는 감지부가 광섬유 내부에 일체로 형성되므로 다른 광섬유 센서와 달리 부가적인 구조가 필요 없으며, 제조 방법이 간단하고, 정확도 및 신호 안정성이 뛰어나고, 전자기파의 영향을 받지 않고, 물리적인 특성이 우수한 장점을 갖는다.Since the FBG sensor is integrally formed inside the optical fiber, the FBG sensor does not require an additional structure unlike other optical fiber sensors, and the manufacturing method is simple, the accuracy and signal stability are excellent, and the physical characteristics are not affected by electromagnetic waves. This has an excellent advantage.
그러나, 상기와 같은 FBG센서 자체는 단위면적당 인장력이 매우 높은데 반해, 지름이 125㎛로 매우 작고, 기본적으로 유리(실리카) 재질로 이루어져 있어 외부의 충격에 쉽게 파손되는 문제가 있다.However, as described above, the FBG sensor itself has a very high tensile force per unit area, whereas the diameter is very small as 125 μm, and is basically made of glass (silica), so that it is easily damaged by external impact.
이로 인해, 상기 FBG센서는 우수한 측정 능력에도 불구하고 설치 및 취급이 어려워 널리 사용되지 못하는 문제가 있었다.For this reason, the FBG sensor has a problem that it is difficult to install and handle widely because of its excellent measuring ability.
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 액화천연가스를 저장하도록 된 LNG운반선용 저장탱크의 표면에 광섬유소자를 이용한 온도 검출부를 소정개수 이상 설치시켜 저장탱크의 온도변화를 실시간 모니터링하여 위험상황이 감지되도록 하는 LNG운반선용 온도측정시스템을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention is to solve the problems of the prior art, by installing a predetermined number or more of the temperature detector using a fiber optic element on the surface of the storage tank for LNG carriers to store liquefied natural gas to monitor the temperature change of the storage tank in real time The purpose is to provide a temperature measurement system for LNG carriers so that dangerous situations can be detected.
이와 같은 본 발명은 금속 케이싱 및 FBG센서를 포함하는 간단한 구조의 온도 검출부를 형성함으로써, 유지 및 보수에 따른 관리비용이 절감되도록 하는 LNG운반선용 온도측정시스템을 제공함에 다른 목적이 있다.The present invention has another object to provide a temperature measurement system for LNG carriers by forming a temperature detector of a simple structure including a metal casing and the FBG sensor, thereby reducing the management cost according to the maintenance and repair.
또한, 본 발명은 온도 검출부의 파손위험이 적고, 설치가 간편한 동시에 신호전송용 케이블의 배선구조가 간단한 LNG운반선용 온도측정시스템을 제공함에 또 다른 목적이 있다.In addition, the present invention is another object of the present invention to provide a temperature measurement system for LNG carriers with a low risk of damage to the temperature detector, easy installation and simple wiring structure of the signal transmission cable.
더 나아가, 본 발명은 2개씩의 채널을 1개의 루프(loop)로 연결함으로써, 임의의 지점에서 광케이블이 절단되거나, 특정 온도 검출부가 고장 난 경우라도 루프에 연결된 나머지 온도 검출부의 작동이 계속 유지되도록 하는 LNG운반선용 온도측정시스템을 제공함에 또 다른 목적이 있다.Furthermore, the present invention connects the two channels in one loop so that the operation of the remaining temperature detector connected to the loop is maintained even if the optical cable is cut at any point or a specific temperature detector fails. Another object is to provide a temperature measurement system for LNG carriers.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 FBG센서를 이용한 LNG운반선용 온도측정시스템은, 액화천연가스를 저장하기 위한 저장탱크; 상기 저장탱크 외벽에 설치 브라켓을 이용해 탈부착 가능한 상태로 설치되어 저장탱크의 온도변화 값을 광 파장 형태로 검출하되, 광섬유 표면에 특정 패턴을 형성시켜 입력 광선 중 특정 스팩트럼 대역의 파장만이 반사되도록 하는 FBG센서 및 상기 FBG센서가 길이방향으로 연장 삽입되어 외부환경으로부터 보호되는 동시에 설치 브라켓의 센서 설치부와 탈부착 가능한 상태로 결합되는 케이싱으로 구성된 온도 검출부; 상기 온도 검출부에서 검출된 광신호를 전송하는 광케이블; 상기 광케이블을 통해 전송된 광신호를 입력받아 전기적신호로 변환하는 신호 변환부; 및 상기 신호 변환부로부터의 데이터를 입력받아 이를 기설정된 온도값과 비교하여 저장탱크의 온도가 정상인지를 판단하고, 상기 판단결과가 출력부를 통해 출력되도록 하는 중앙제어장치를 포함하는 구성을 특징으로 한다.Temperature measuring system for LNG carrier using the FBG sensor according to the present invention for achieving the above object, a storage tank for storing liquefied natural gas; Detachable state is installed on the outer wall of the storage tank using a mounting bracket to detect the temperature change value of the storage tank in the form of an optical wavelength, but by forming a specific pattern on the surface of the optical fiber to reflect only the wavelength of a specific spectrum band of the input light rays A temperature detector comprising a FBG sensor and a casing coupled to the FBG sensor in a lengthwise direction to be protected from an external environment, and to be detachably attached to the sensor mounting portion of the mounting bracket; An optical cable for transmitting the optical signal detected by the temperature detector; A signal converter which receives an optical signal transmitted through the optical cable and converts the optical signal into an electrical signal; And a central controller configured to receive data from the signal converting unit and compare the data with a preset temperature to determine whether the temperature of the storage tank is normal, and to output the determination result through the output unit. do.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예에 대해 첨부된 도면을 참조하여 자세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 4는 본 발명에 따른 FBG센서를 이용한 LNG운반선용 온도측정시스템을 보인 개념도이다.4 is a conceptual diagram showing a temperature measurement system for an LNG carrier using an FBG sensor according to the present invention.
동 도면에서 보여지는 바와 같은 본 발명은 액화천연가스(LPG)를 저장하기 위한 저장탱크(101)와, 상기 저장탱크(101) 외벽에 설치되어 저장탱크(101)의 온도변화 값을 광 파장 형태로 검출하는 온도 검출부(110)와, 상기 온도 검출부(110)에서 검출된 광신호를 전송하는 광케이블(130)과, 상기 광케이블(130)을 통해 전송된 광신호를 입력받아 전기적신호로 변환하는 신호 변환부(150) 및 상기 신호 변환부(150)로부터의 데이터를 입력받아 이를 기설정된 온도값과 비교하여 저장탱크(101)의 온도가 정상인지를 판단하고, 상기 판단결과가 출력부를 통해 출력되도록 하는 중앙제어장치(160)를 포함한다.As shown in the figure, the present invention provides a
이때, 상기 저장탱크(101)는 강판으로 이루어진 2중 보온 격벽으로 제작되는데, 내부에 액화천연가스가 충진된 상태에서 그 표면온도가 -163℃ 정도에 이르게 된다.At this time, the
상기 저장탱크(101)의 외표면에는 본 발명의 실시 예에 따른 온도 검출부(110)가 설치되어 실시간 온도 검출 및 피드백이 이루어지게 된다.On the outer surface of the
도 5는 이러한 온도 검출부(110)의 실시 예에 따른 저장탱크(101) 설치구조를 나타내는 분해 사시도로서, 온도 검출부(110)를 저장탱크(101)의 강판 외벽에 탈부착 가능한 상태로 결합시키기 위한 별도의 설치 브라켓(120)의 구조가 함께 도시되고 있다.FIG. 5 is an exploded perspective view illustrating a
동 도면에 도시되는 바와 같은 상기 설치 브라켓(120)은 저장탱크(101) 표면과 면 접촉되어 열전도가 이루어지도록 하는 면접합부(121)와, 상기 면접합부(121)의 일측으로 돌출되어 온도 검출부(110)가 삽입 안내되기 위한 안내홀(123a)을 구비하는 센서 설치부(123)로 구성된다.As shown in the drawing, the mounting
이때, 상기 면접합부(121)를 저장탱크(101)에 면접합시키기 위한 방법으로 용접 및 볼트체결 방법이 사용될 수 있다. 도 5에서는 볼트(121b) 체결을 위해 면접합부(121) 상에 소정개수의 관통홀(121a)을 형성하고 있다. 또한 상기 면접합부(121) 일측에는 기둥형상의센서 설치부(123)가 일체로 형성되는데, 상기 센서 설치부(123)의 중앙에 원형 기둥형상의 안내홀(123a)이 형성되고, 상기 안내홀(123a) 내부에 온도 검출부(110)가 탈부착 가능한 상태로 결합하게 된다. 여기서, 상기 안내홀(123a) 입구에는 나선 결합용 내경탭(123b)이 형성될 수도 있다.In this case, a welding and bolting method may be used as a method for surface joining the
상기 온도 검출부(110)는 광섬유 표면에 특정 패턴을 형성시켜 입력 광선 중 특정 스팩트럼 대역의 파장만이 반사되도록 하는 FBG센서(111)와, 상기 FBG센서(111)가 길이방향으로 연장 삽입되어 외부환경으로부터 보호되는 동시에 설치 브라켓(120)의 센서 설치부(123)와 탈부착 가능한 상태로 결합되는 케이싱(113)로 구성된다.The
여기서, 상기 케이싱(113)은 FBG센서(111)가 삽입 안내되기 위한 원형의 금속관체(113a)의 후단에 캡부재(113c)를 결합시켜 FBG센서(111)의 이탈이 방지되도록 하는 동시에 움직임이 고정되는 구조로 이루어진다. 이때, 캡부재(113c)의 선단에는 나선 결합을 위한 외경탭(113b)이 형성되도록 할 수 있다.Here, the
그리고, 상기 광신호 분배기(140)는 신호 변환부(150)를 통해 공급되는 하나의 광신호를 동시에 두 가지 이상의 장비 즉, 복수 개의 온도 검출부(110)에 동시 공급하기 위한 장치로 사용된다. 상기와 같은 광신호 분배기(140)는 신호 변환부(150)로 연결되는 1라인의 광케이블(130)에 복수 개의 온도 검출부(110)가 동시 접속되도록 함으로써, 신호 전송용 케이블의 배선구조를 간단하게 구성할 수 있게 된다.In addition, the
여기서, 상기 신호 변환부(150) 온도 검출부(110)를 통해 검출된 온도 값에 해당하는 광신호를 전기적 신호로 변환시켜 중앙제어장치(160)로 데이터를 입력하는 역할을 수행하게 된다.Here, the
또한, 상기 신호 변환부(150)는 FBG 센서를 이용하여 다양한 종류의 물리량을 측정하도록 된 인터러게이터(interrogator)라고 불리는 광 분석 장치가 사용될 수 있는데, 이러한 광 분석장치는 미리 정해진 스펙트럼 대역의 파장을 가지는 광선을 FBG 센서로 보내주는 기능과 각 FBG센서 위치에서 반사되어 돌아오는 빛의 파장을 분석하는 동시 기능을 갖는 것을 특징으로 한다.In addition, the
다음으로, 상기 신호 변환부(150)로부터 검출 온도 데이터를 입력받은 중앙 제어장치(160)는 온도 데이터를 기 설정된 온도 데이터와 비교하여 비교값이 위험상태인지를 판단하고, 위험상태로 판단되는 경우에는 주변에 경보함으로써, 주위를 환기시키게 되는데, 상기 중앙제어장치(160)를 통해 입력되는 온도 데이터 및 비교 데이터 값이 실시간 모니터링 되도록 할 수도 있다.Next, the
도 6은 본 발명에 따른 FBG센서를 이용한 LNG운반선용 온도측정시스템 구성도로서, 4기의 저장탱크(101)를 구비하도록 된 LNG 운반선에서의 최적 온도측정시스템의 예를 도식적으로 나타내고 있다.6 is a schematic diagram of a temperature measurement system for an LNG carrier using an FBG sensor according to the present invention, which schematically shows an example of an optimum temperature measuring system in an LNG carrier provided with four
우선, 상기 도면에서 보는 바처럼, 1개의 저장탱크(101)에 4개씩의 채널(151; 도 6에서 채널A~채널T로 도시됨)이 연결되고 있고, 채널A ~ 채널P 까지는 각각 15개씩의 온도 검출부(110)와 연결되고 있다. 도 6에서는 채널A와 연결되는 온도 검출부(110)들을 A1~A15, 채널B와 연결되는 온도 검출부(110)들을 B1~B15로 표기하였고, 나머지 채널들과 연결되는 온도 검출부(110)들도 이와 같은 방법으로 표기되고 있다.First, as shown in the drawing, four channels 151 (shown as channels A to T in FIG. 6) are connected to one
이때, 상기 채널(151)들은 모두 하나의 신호 변환부(150)에 설치되는데, 온도 검출부(110)와 연결되지 않는 상태의 예비채널(153; 채널Q~채널T)을 최소 4개 이상 구비하는 것이 바람직하다.In this case, all of the
도 7은 도 6의 신호 변환부 및 온도 검출부의 변형 시스템을 도시한 개략도로서, 2개의 채널(151)이 1개의 루프(loop)를 형성하도록 된 온도측정시스템을 나타내고 있다. 여기서, 상기 1개의 루프로 연결된 온도 검출부(110)는 총 30개가 된다.FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a modified system of the signal converter and the temperature detector of FIG. 6, which shows a temperature measuring system in which two
이처럼, 2개의 채널(151)을 루프 형태로 연결하게 되면, 임의의 지점에서 광케이블(130)이 절단되거나, 특정 온도 검출부(110)가 고장 나더라도, 루프에 연결된 나머지 온도 검출부(110)의 작동이 계속 유지되는 이점을 갖게 되어 온도측정시스템의 안정적인 운용이 가능하게 된다.As such, when the two
이하, 상기 구성으로 이루어지는 본 발명의 LNG운반선용 온도측정시스템을 이용한 LNG운반선의 온도측정방법에 대해 도 8을 참조하여 설명한다.Hereinafter, a method for measuring a temperature of an LNG carrier using the LNG carrier temperature measuring system of the present invention having the above configuration will be described with reference to FIG. 8.
도 8은 본 발명에 따른 FBG센서를 이용한 LNG운반선용 온도측정방법을 설명하는 흐름도로서, 도면을 참조하면, 본 발명의 온도측정방법은 우선, 온도 검출부(110)에 광신호를 입력하는 제1단계(S1)를 수행하게 된다.8 is a flowchart illustrating a temperature measuring method for an LNG carrier using an FBG sensor according to the present invention. Referring to the drawings, the temperature measuring method of the present invention first includes an optical signal input to the
이때, 입력되는 광신호는 신호 변환부(150)로부터 송출되는 특정 스펙트럼 대역의 파장을 가지는 광선을 의미한다.In this case, the input optical signal refers to a light ray having a wavelength of a specific spectrum band transmitted from the
그 다음, 상기 제1단계(S1)에서 입력된 광신호에 포함된 특정 대역의 파장을 반사시켜 저장탱크(101)의 온도 변화 값을 광 파장 형태로 검출하는 제2단계(S2)를 수행하게 된다.Next, reflecting the wavelength of a specific band included in the optical signal input in the first step (S1) to perform a second step (S2) of detecting the temperature change value of the
이때, 온도 검출부(110) 주위에 반사된 특정 대역의 광파장은 온도 또는 응력에 대응하여 변화되고, 상기 변화되는 광파장 값을 온도 검출부(110) 통해 검출하게 되는 것이다.At this time, the optical wavelength of a specific band reflected around the
그리고 난 후, 상기 제2단계(S2)에서 검출된 광신호를 광케이블(130)을 통해 신호 변환부(150)에 전송하는 제3단계(S3)를 수행한다.Thereafter, a third step S3 of transmitting the optical signal detected in the second step S2 to the
그런 다음, 상기 제3단계(S3)에서 전송된 광신호를 신호 변환부(150)를 거쳐 전기적 신호로 변환하는 제4단계(S4)를 수행하게 된다.Then, a fourth step S4 of converting the optical signal transmitted in the third step S3 into an electrical signal through the
이후, 상기 제4단계(S4)에서 변환된 전기적 신호(온도 데이터)를 중앙제어장치(160)로 전송하는 제5단계(S5)를 수행하게 되고, 상기 제5단계(S5)에서 전송된 검출온도 값(검출온도 데이터)을 중앙제어장치(160)의 기 설정온도 데이터와 비교하여 비교값이 정상범위 이내인지를 판단하는 제6단계(S6)를 수행하게 된다.Subsequently, a fifth step S5 of transmitting the electrical signal (temperature data) converted in the fourth step S4 is performed to the
그리고 나서, 상기 제6단계(S6)에서의 판단결과, 비교값이 정상범위를 벗어나는 경우라고 판단되면, 저장탱크(101)의 기밀이 해제되는 상태 즉, 가스가 누출되는 상태이거나 저장탱크(101)에 초과 압력이 작용되는 상태로 간주하여 이를 주변에 경보하여 주위를 환기시키는 제7단계(S7)를 수행하게 된다.Then, when the determination result in the sixth step (S6), if the comparison value is determined to be out of the normal range, the airtight state of the
여기서, 상기 제6단계(S6)는 검출온도 및 상기 검출온도와 기설정온도의 비교값이 모니터에 출력되도록 하는 단계가 더 포함될 수 있도록 한다.Here, the sixth step S6 may further include a step of outputting a detection temperature and a comparison value between the detection temperature and the preset temperature to the monitor.
앞서, 설명된 바와 같은 본 발명의 기술내용은 당업자에 의해 본 발명의 기술사상을 일탈하지 않는 범위 안에서 다양한 수정 및 변경이 가능하다. 이에, 본 발명의 진정한 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라, 특허청구범위에 의해 정해져야만 할 것이다.As described above, the technical contents of the present invention can be variously modified and changed by those skilled in the art without departing from the technical spirit of the present invention. Therefore, the true technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification, but should be defined by the claims.
상기한 바와 같은 본 발명은 액화천연가스를 저장하도록 된 LNG운반선용 저장탱크의 표면에 광섬유소자를 이용한 온도 검출부를 소정개수 이상 설치시켜 저장탱크의 온도변화를 실시간 모니터링하여 위험상황이 감지되도록 함으로써, 탱크폭발과 같은 대형사고를 미연에 방지시키게 되는 효과가 있다.The present invention as described above by installing a predetermined number or more of the temperature detection unit using the optical fiber element on the surface of the storage tank for LNG carriers to store the liquefied natural gas by real-time monitoring the temperature change of the storage tank to detect a dangerous situation, It is effective in preventing large accidents such as tank explosions.
또한, 본 발명은 금속 케이싱 및 FBG센서를 포함하는 간단한 구조의 온도 검출부를 형성함으로써, 유지 및 보수에 따른 관리가 쉽고, 온도 검출부의 제조단가가 절감되는 한편, 관리비용을 최소화하는 효과가 있다.In addition, the present invention by forming a simple temperature detector including a metal casing and FBG sensor, it is easy to manage according to maintenance and repair, the manufacturing cost of the temperature detector is reduced, and there is an effect to minimize the management cost.
또한, 상기 FBG센서가 금속 케이싱에 의해 보호되는 구조로 인해, 외부충격에 의해 파손위험이 적어 비전문가에 의한 설치가 가능하여 작업성이 향상되는 효과가 있다.In addition, due to the structure that the FBG sensor is protected by a metal casing, the risk of damage due to external impact is less possible to install by a non-expert, thereby improving workability.
그리고, 본 발명은 광신호 분배기에 의해 1라인의 광케이블에 다수 개의 온도 검출부가 접속됨으로써, 신호전송용 케이블의 배선구조를 단순화하는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect of simplifying the wiring structure of the signal transmission cable by connecting a plurality of temperature detectors to the optical cable of one line by the optical signal distributor.
또한, 본 발명은 2개씩의 채널을 1개의 루프(loop)로 연결함으로써, 임의의 지점에서 광케이블이 절단되거나, 특정 온도 검출부가 고장 난 경우라도 루프에 연결된 나머지 온도 검출부의 작동이 계속 유지되는 효과가 있다.In addition, the present invention by connecting the two channels in a loop (loop), the effect that the operation of the remaining temperature detector connected to the loop is maintained even if the optical cable is cut at any point, or if the specific temperature detector is broken There is.
Claims (9)
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---|---|
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Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100898110B1 (en) * | 2007-06-26 | 2009-05-20 | 부산대학교 산학협력단 | Device for Structural Health Monitoring of Insulation System in LNG Carriers |
KR200447259Y1 (en) * | 2007-10-22 | 2010-01-12 | 주식회사 시뮬레이션테크 | Fiber Bragg Grating Temperature Sensor Module for LNG Carrier |
KR101245726B1 (en) | 2010-12-29 | 2013-03-25 | 삼성중공업 주식회사 | Method for testing soundness of lng cargo tank |
KR101310316B1 (en) * | 2011-11-22 | 2013-10-14 | 대우조선해양 주식회사 | System for monitoring tank of floating marine structure and method for monitoring tank of the same |
KR20160086459A (en) * | 2015-01-09 | 2016-07-20 | 현대자동차주식회사 | Winding system and Automated optical fiber to Insert method using the same |
KR20170002980A (en) | 2015-06-30 | 2017-01-09 | 대우조선해양 주식회사 | Intrinsically safety barrier built-in junction box |
KR20200065408A (en) | 2018-11-30 | 2020-06-09 | 주식회사 코아칩스 | Monitoring system and method for pipeline based on thermoelectric energy harvesting |
KR102505409B1 (en) * | 2021-09-07 | 2023-03-06 | 주식회사 카이스 | Bracket for optical fiber sensor |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1996010735A1 (en) | 1994-10-03 | 1996-04-11 | York Sensors Limited | Monitoring wall temperatures of reactor vessels |
US5652775A (en) * | 1995-04-11 | 1997-07-29 | Framatome | Method and device for detecting and monitoring perforation of the vessel bottom head of a nuclear reactor |
-
2006
- 2006-04-05 KR KR1020060030940A patent/KR100641408B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1996010735A1 (en) | 1994-10-03 | 1996-04-11 | York Sensors Limited | Monitoring wall temperatures of reactor vessels |
US5652775A (en) * | 1995-04-11 | 1997-07-29 | Framatome | Method and device for detecting and monitoring perforation of the vessel bottom head of a nuclear reactor |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100898110B1 (en) * | 2007-06-26 | 2009-05-20 | 부산대학교 산학협력단 | Device for Structural Health Monitoring of Insulation System in LNG Carriers |
KR200447259Y1 (en) * | 2007-10-22 | 2010-01-12 | 주식회사 시뮬레이션테크 | Fiber Bragg Grating Temperature Sensor Module for LNG Carrier |
KR101245726B1 (en) | 2010-12-29 | 2013-03-25 | 삼성중공업 주식회사 | Method for testing soundness of lng cargo tank |
KR101310316B1 (en) * | 2011-11-22 | 2013-10-14 | 대우조선해양 주식회사 | System for monitoring tank of floating marine structure and method for monitoring tank of the same |
KR20160086459A (en) * | 2015-01-09 | 2016-07-20 | 현대자동차주식회사 | Winding system and Automated optical fiber to Insert method using the same |
KR101646434B1 (en) | 2015-01-09 | 2016-08-08 | 현대자동차주식회사 | Winding system and Automated optical fiber to Insert method using the same |
KR20170002980A (en) | 2015-06-30 | 2017-01-09 | 대우조선해양 주식회사 | Intrinsically safety barrier built-in junction box |
KR20200065408A (en) | 2018-11-30 | 2020-06-09 | 주식회사 코아칩스 | Monitoring system and method for pipeline based on thermoelectric energy harvesting |
KR102505409B1 (en) * | 2021-09-07 | 2023-03-06 | 주식회사 카이스 | Bracket for optical fiber sensor |
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