KR100196335B1 - 관로의 유체 누출위치 검출장치 및 검출방법 - Google Patents

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알.해스팅스 캘빈
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Abstract

본 발명은 관로의 유체 누출위치를 검출하는 장치에 관한 것이다. 검출장치는 누출 또는 알려지지 않은 관 분기에 의한 관의 어긋남 따위의 관로로부터의 유체의 누출을 나타내는 유체내의 압력파를 검출하는 기구를 포함한다. 검출장치는 검출된 압력파 이후에 유체내에서 시험 압력파를 생성하여 유체의 누출위치를 측정하는 기구를 또한 포함한다. 유체는 가스 또는 기름일 수 있지만, 장치가 관로내에서 적절히 그 기능을 수행할 수 있는 한, 그에만 국한되지는 않는다. 바람직하게는, 위치 측정기구는 관로내에서 유체내에 시험 압력파를 생성하는 기구 및 시험 압력파의 반사를 검출하는 기구로 구성된다. 반사 검출기구 및 원래의 압력파 감지기구는 함께 컴퓨터 등의 신호 처리 및 제어기구와 통신하는 압력변환기를 사용할 수 있다. 압력변환기에서 나온 압력 신호는 컴퓨터로 전송되고, 여기서 신호가 처리되고 분석된다. 컴퓨터는 압력신호를 표시하는 비디오 표시장치와 컴퓨터와 대화하기 위한 키보드를 포함할 수 있다. 디지탈 필터링 기법에 의해, 낮은 거짓 경보 비율로 민감한 검출을 수행할 수 있다. 본 발명은 또한 관로를 맵핑하는 장치에 관한 것이다. 장치는 관로내에서 시험 압력파를 생성하는 기구를 포함한다. 장치는 시험 압력파의 반사파를 검출하는 기구를 또한 포함한다. 검출기구는 압력변환기 및 전체 시간에 걸쳐 압력 신호를 처리하는 신호 처리기구일 수 있다.

Description

관로의 유체 누출위치 검출장치 및 검출방법
제1도는 관로의 유체 누출위치 검출장치의 개략도
제2a도 내지 제2d도는 관로내에서 파가 전파되는 것을 보인 예시도.
제3도는 온도에 대한 관로내의 유체의 유효음속을 보인 그래프
제4a도는 관로내의 기호 맵핑을 나타내는 파의 신호의 도시도
제4b도는 관로내의 유체 누출을 나타내는 부분을 가진 파의 신호의 도시도
제5도는 관로의 유체 누출위치 검출장치의 일실시예를 보인 개략도
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 유체 누출위치 검출장치 12 : 관로
14 : 시험 압력파 생성기구
18 : 압력변환기(pressure transducer)
20 : 신호 처리 및 제어기구 21 : 컴퓨터
22 : 비디오 표시장치 23 : 키보드
26 : 가압기구 100 : 관로 맵핑장치
본 발명은 관로에 관한 것으로, 특히 관로의 유체 누출위치 검출장치에 관한 것이다.
관로를 사용하여 어느 한 위치에서 다른 위치로 원유, 정제유 따위의 유체 및 다른 유체를 수송하는 것은 공지된 기술이다. 이들 관은 전형적으로 지하에 매설됨으로 써 유체가 누출되거나 관이 막히는 것을 식별하기가 힘들다. 종래, 관로내의 유체의 누출을 감지하여 누출위치를 검출하는 장치가 개시된 바 있다. 그 전형적인 예로, 미국 텍사스 휴스톤에 소재한 씨알씨 베다니 인터내쇼널 인코포레이티드(CRC Bethany International, Inc.)에서 제조된 장치가 있다. 이 유체 누출 검출 장치에 있어서는, 관로 파열의 유체 특성의 파가 관로의 각각의 단부에서 검출기에 의해 일정하게 관측된다. 각각의 검출기에서 검출이 행해지는 시간은 기록된다. 시간차는 유체내의 파의 전파속도에 기초하여 누출위치를 검출하는데 사용될 수 있다. 그러나, 이 장치는 다수의 검출기가 누출위치를 둘러싸야한다는 결점을 가지고 있다. 본 발명은 관로의 유체 누출위치를 검출하는 장치를 제공한다. 유체 누출위치 검출 장치는 상태의 변화로서 전파되는 압력파를 검출하는 기구로 구성된다. 전파되는 파는 누출 또는 알려지지 않은 관의 분기 따위의 관로의 유체 누출을 나타내는 유체내의 매체내에서 음향속도로 이동하는 평면파이다. 유체 누출 검출장치는 일단 유체의 누설을 확인한 후, 상태의 변화로서 전파되는 시험 압력파를 생성함으로써 유체의 누출위치를 측정하는 기구를 포함한다. 이 전파는 유체내의 매체내에서 음향속도로 이동하는 평면파이다. 본 발명은 평면파가 장애물로부터 반사되는 관로의 장애물(관내에 붙어있는 덩어리)을 검출하는 것에 적용된다. 전송시간의 관측에 의해 실제거리를 불연속적으로 계산할 수 있다. 이 파가 그 상태가 변화되거나 불연속하게 되면, 반사되는 파는 초기의 전파 위치로 거꾸로 전송된다. 유체는 기름일 수 있지만, 장치가 관로내의 어떠한 유체에 대해서도 그 기능을 수행한다면, 기름에만 국한되지는 않는다.
위치 측정수단 또는 측정기구는 관로내의 유체 내에서의 시험 압력파 생성기구 및 시험 압력파의 반사를 검출하는 검출기구로 구성된다. 반사 검출기구 및 원래의 압력파 감지기구는 둘 모두 컴퓨터 등의 신호 처리 및 제어기구와 통신하는 압력변환기를 사용할 수도 있으며, 각기 다른 수단을 사용할 수도 있다. 압력변환기에서 나온 압력 신호는 컴퓨터로 송신되고, 여기서 처리되고 분석된다. 컴퓨터는 압력신호를 표시하는 비디오 표시장치 및 컴퓨터와 대화하기 위한 키보드를 포함할 수 있다. 디지탈 필터링 기법에 의해 낮은 거짓 경보 비율로 민감하게 검출을 행할 수가 있다.
본 발명은 관로를 맵핑하는 장치를 또한 제공한다. 고정된 불연속성, 지관, 굴곡부, 버클 및 부분적으로 폐쇄된 밸브까지의 거리가 기록될 수 있다. 장치는 관로내에서 시험 압력파를 생성하는 기구로 구성된다. 장치는 시험 압력파의 반사파를 검출하는 기구를 포함한다. 검출기구는 압력변환기 및 전체 시간에 걸쳐 압력신호를 처리하는 신호 처리기구일 수 있다.
이하, 첨부도면을 통해 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
첨부도면에 있어서, 동일하거나 유사한 요소에 대해서는 유사한 도면부호를 부여하였다. 제1도에는 관로(12)내의 유체 누출위치를 관측하고 검출하는 장치(10)가 도시되어 있다. 장치(10)는 누출 따위의, 관로(12)의 유체 누출을 나타내는 유체내의 압력파를 검출하는 기구를 포함한다. 장치(10)는 관로(12)내에서 유체내의 시험 압력파를 생성함으로써 유체 누출위치를 측정하는 기구를 또한 포함한다. 유체는 가스 또는 기름일 수 있지만, 장치(10)가 관로(12)내에서 어떠한 유체, 바람직하게는 가스에 대해 그 기능을 수행한다면, 그에 제한되지는 않는다.
관로(12)에서 유체가 갑작스럽게 누출되면, 유체 매체내애서 관로(12)를 따라 평면파로서 전파되는 불연속 과도 압력강하가 야기된다. 관로의 벽은 파 안내부로서의 기능을 수행하며, 과도 압력은 파의 형태로 양방향으로 누출위치에서 멀리 전파된다. 이 파는 압력변환기(18)와 신호 치리 및 제어기구(20) 따위의 검출기구에 의해 검출된다.
위치 측정기구는 관로(12)내에서 유체내의 시험 압력파를 생성하는 기구(14)를 포함한다. 시험 압력파는 정 또는 부의 압력파일 수도 있고, 단일파 또는 다수의 파일 수도 있다. 위치 측정기구는 시험 압력파의 반사를 검출하는 기구를 또한 포함한다.(미국 특허출원 제01/962,524 호, 제07/962,457 호 참조). 반사 측정기구 및 원래의 압력파 감지기구는 함께 신호 처리 및 제어기구(20)와 통신하는 압력변환기(pressure transducer, 18)를 사용할 수 있다.
제어 및 처리기구(20)는 컴퓨터(21)를 포함하는 것이 바람직하다. 압력변환기(18)에서 나온 압력 신호는 컴퓨터(21)로 전송되고 여기서 신호가 처리되고 분석된다. 컴퓨터(21)는 압력신호를 표시하는 비디오 표시장치(22) 및 컴퓨터(21)와 대화하기 위한 키보드(23)를 포함할 수 있다. 디지탈 필터링 기법을 사용함으로써, 낮은 허위 경보 비율로 민감하게 검출을 행할 수 있다. 압력변환기(18)에서 나온 신호의 신호 처리에 대한 상세한 정보는 관로 파열 검출 및 제어(M.T. Covington, ASME Publication 78-PET-54)에 기술되어 있다. 이는 참고자료로서 본 명세서내에서 언급된다.
신호 처리 및 제어기구(20)는 급격한 누출을 나타내는 압력파 신호를 인지하게 되면, 시험파 생성기구(14)를 제어하여 압축유체를 관로(12)내로 방출한다. 이 시험파는 관로(12)를 통해 이동하며, 마침내는 관로(12)내의 유체누설지점에서 반사된다. 반사파는 반사 검출기구에 의해 감지된다.
바람직한 실시예에 있어서, 시험 압력파 생성기구(14)는 관로(12)에 유체를 충전하는 어큐뮬레이터(accumulator, 24)를 포함한다. 충전은 처리 및 제어 기구(20)에 의해 제어되는 밸브(65)가 개방될 때 해제된다. 바람직하게는, 유체로 어큐뮬레이터(24)를 가압하는 기구(26)가 또한 제공된다. 가압기구(26)는 관로(12)내에서 유체와 소통하는 펌프(28)를 포함할 수도 있다.
시험파 반사는 관로(12)의 내부 맵핑의 기준이 될 수 있을 것이다. 여러 가지 입구, 출구 및 기하학적인 특징이 반사파로 검출될 수 있다. 이들 특징은 각각 부분적으로 시험파 에너지의 일부를 반사한다. 시험파 반사에 앞서 취해진 관로(12)의 기준 반사를 비교함으로써, 누출 및 그 위치가 측정될 수 있다.
따라서, 본 발명은 관로(12)를 맵핑하는 장치(100)를 또한 제공한다. 장치(100)는 관로(12)내에서 시험 압력파를 생성하는 기구(14)를 포함한다. 장치(100)는 시험 압력파의 반사파를 검출하는 기구를 또한 포함한다. 검출기구는 압력변환기(18) 및 전체 시간에 걸쳐 압력신호를 처리하는 신호 처리 수단 및 기구(20)일 수 있다.
장치(10)의 동작에 있어서, 신호 처리 및 제어기구(20)는 관로의 압력을 연속적으로 관측하여 누출 또는 분기관의 어긋남 따위의 급격한 압력방출로 인해 야기되는 관로의 압력의 불연속성을 관측한다. 제2a도에 도시한 바와 같이, 관로(12)에서 급격한 압력방출(36)이 야기되면, 순간적으로 정상 압력상태에서 낮은 압력상태로 변하게 된다. 제2b도에 도시한 바와 같이, 이러한 손상은 부의 평면파(40)를 생성한다. 이 파(40)는 양방향으로 이동하여, 관로(12)내에서 유체를 통해 유체의 음속으로 누설지점(36)에서 멀어진다. 장치(10)는 관로(14)의 일단부 또는 정밀하게 검사된 라인의 일부에 위치한다. 제어 및 처리 기구(20)는, 압력변환기(18)를 통해 관측점(38)을 통과하는 부의 압력파(40)를 관측할 수 있도록 구성된다.
새로운 유체누출을 나타내는 부의 압력파(40)를 관측하게 되면, 장치(10)는 제어 및 처리 기구(20)의 데이터 기록 프로그램을 시작한다. 신속작동 솔레노이드 밸브(65)가 개방된다. 이 밸브가 개방되면, 예비충전 어큐뮬레이터(24)로부터 관로(12)내로 고압 충전 유체가 방출된다.
어큐뮬레이터는 밸브(41, 42, 43)의 개방에 의해 예비충전되어, 관로(12)에서 어큐뮬레이터(24)로 들어가는 압력의 균형을 유지한다. (이 때, 밸브(65)는 폐쇄되어 있다). 그런 다음, 밸브(42)는 폐쇄되고 펌프(28)의 사용을 통해, 어큐뮬레이터(24)내의 압력은 관로 압력 이상인 200 - 400 psi 의 압력으로 상승한다. 그런 다음, 밸브(41, 43)는 폐쇄된다.
제2c도에 도시한 바와 같이, 고압 충전에 의해, 유체의 관로를 통해 기민하게 관측점(38)에서 멀리 이동하는 정의 압력파(44)가 생성된다. 정의 압력파(44)가 누설지점(36)을 통과할 때, 정의 압력파(44)의 에너지의 일부는 역전되고, 검출가능한 부의 파 전방 반사(46)가 발생된다. 그러면, 제2d도에 도시한 바와 같이, 이 부의 파 전방 반서(46)는 다시 유체를 통해 기민하게 양방향으로 누설지점(36)에서 멀리 이동한다. 이 부의 파(46)가 통과하면, 관측점, 그 크기 및 이동시간이 제어 및 처리 기구(20)에 의해 기록된다. 사전에 정의 압력파의 시작시간을 기록한 제어 및 처리 기구는 정의 시작 및 부의 반사의 도착 사이의 시간차(T1 -T2)를 계산한다.
이 시간차(T1 -T2) 및 유체의 속도를 알면, 관측점(38)으로부터 누설지점(36)까지의 거리를 측정할 수 있다. 장치(10)는 유체의 밀도를 연속적으로 관측하는 초음파장치(19)를 포함한다. 이 밀도로부터, 파(44)의 시작 시간에서의 속도를 판독하는 것은 공지되어 있다. 초음파 장치(19)는 참고자료로서 본 명세서에서 언급된 미국 특허출원 제07/957,411 호에 개시되어 있다.
L = 속도 x (T1 -T2)/2
정의 파(44)의 관측점(38)에서의 시작지점에서 부의 반사(44)의 관측점(38)의 도달 지점까지의 초단위로 전체 시간차(T1 -T2)를 알고, 속도(초당 피트 거리)로 이 사간을 곱하면, 두 파(44, 46)(정 및 부의 반사)가 도달한 전체 거리를 알 수 있게 된다. 이 전체 거리를 둘로 나누면, 관측점(38)(피트 단위)으로부터 누출위치까지의 거리 L 이 정해진다.
시험파 신호의 반사(30)의 예가 제4b도에 도시되어 있다. 반사는 처리 및 제어 기구(20)에 의해 분석되고, 제4a도에 도시한 바와 같은 기호 시험파 기준 반사(32)와 비교된다. 기호 반사(32)는 특정 관로(12)에 있어서 두드러진다. 이는, 관로(12)의 기하학적인 매개변수와 특정 출력 및 입력 접속에 의해 특정지워진다. (단지 기호 시험파 기준 반사(32)를 생성함으로써, 관로(12)가 맵핑된다. 관내의 각각의 특정 출력 또는 입력 접속은 그것과 그의 상대 위치를 식별하는 시험파에 대한 반사를 생성한다.) 기호 시험파가 수집되고 나면, 새로이 관로(12)에서 밖으로 유출되는 흐름(또는 안으로 유입되는 흐름)이 기호 시험파 기준 반사(32)의 그것과는 다른 부분(34)으로서 나타난다. 부분(34)의 검출은 수동 또는 자동으로 행해질 수 있다. 부분(34)이 관측점(38)을 통과하는 시간은 누출위치까지의 거리 L을 계산하는데 사용된다.
정확한 누출위치를 측정하기 위해, 실시간 속도가 정확히 판독되어야 한다. 예를 들어, 무한 매체로서의 기름의 60°F에서의 속도는 약 4100ft/sec이다. 그러나, 관로(12) 내에서의 속도는 관로의 신축성에 의해 감소된다.
여기서, Cp(T) : 관로내의 유속
C(T) : 무한 매체내의 유속
D : 관의 외경
t : 관의 벽 두께
B : (수식)
PW: 유체의 밀도
g : 중력
1200 psi 정격 6''관의 경우,
OD = 6.625
t = 0.280 인치
E = 30 x 106psi
PW= SG x 62.4 = 50.88 1b/in2
g = 32.3 ft/sec2
B = 50.88/33.2 x (4100)2= 26.57 x 106x #/FT2= 184,500 psi
따라서,
Cp(T) = C(T) 1/V 1+ 6.625 184,500/0.28 x 30,000,000
Cp= (0.934) C(t)
Cp= 3830 ft./sec
온도를 고려하면,
C(temp) = 4502-6.7*T
관의 신축성을 고려한 유효 음속은,
Cp(temp) = 0.934 * C(temp)
또는
Cp(temp) = 0.934 * (4502-(6.7*t)) = 4205-(6.258*t)
표 1의 수치는 제3도에 예시되어 있다. (초음파 장치(19) 대신에, 예를 들어 표 1 과 같은 순람표를 적절한 재료에 대해 사용할 수 있다.)
누출위치까지의 거리 L은 다음과 같은 반사의 과도시간으로부터 결정된다.
L = (Cp * t-t/.2)/5280
여기서,
L : 누출위치까지의 거리(마일)
Cp : 현재의 유체온도에서의 유효 음속(ft/sec)
시간 : (시험 압력과 소오스로부터 누출위치 까지의 그리고 다시 압력변환기(18)까지의)반사 압력파의 전체 과도시간
일예로서,
1) 80도의 유체와
2) 35초의 반사시간이 주어지면
L = (3704*35)/(2*5280) = 12.26 akdlf
[ Cp(T)는 제3도에서 또한 찾아볼 수 있다]
장치(10)는 관로(12) 또는 관로의 일부에서의 유치 누출위치를 측정하는 단일지점 장치인 것이 바람직하다. 관로(12)의 누출위치를 결정할 때, 사전 설정된 시간주기 동안 다수의 공정이 수행된다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 장치(10)는 제5도에 도시한 바와 같은 휴대가 가능한 다수의 상호연결 하위조립체로 구성된다. 이들 휴대형 하위조립체는 단일경로 외부 변환기 조립체(19), 압력 전달기 조립체(15), 모니터/처리장치(20) 및 압력파 발생기(14)이다.
각각의 하위조립체에 대해 설명하기로 한다. 단일 경로 변환기 조립체(19)는 한쌍의 초음파 변환기(53), 저항온도 검출기(54)(RTD) 및 장착 고정부재(55)로 구성된다. 압력 전달기 조립체(15)는 영구설치형 관로 탭(80)상에 장착되는 압력변환기(18)/압력전달기로 구성된다. 압력 전달기는 세 개의 셧오프 밸브(47, 48, 49), T형 끼워맞춤부재(51) 및 신속연결 밸브본체(58)로 또한 구성될 수 있다.
모니터/처리기 장치(20)는 세 개의 주요한 요소, 즉 LEFM 전자장치(60)와, 압력 데이터 기록기(62)와, 중앙 처리기 및 표시장치(21)로 구성되는 것이 바람직하다. LEFM 전자장치(60)는 초음파 변환기(53) 및 저항온도 검출기(54)로부터 데이터를 수신하여 처리하도록 구성된 산업용 컴퓨터이다. 이 데이터로부터, 전자장치(60)는 관로(12)내의 매체의 음속을 측정하고, 완료될 누출위치 검출절차를 위해 사전설정된 주기에 결쳐 평균 음속을 정한다. LEFM 전자장치(62)의 동작에 관한 상세한 정보는 본 명세서에서 참고자료로서 언급되는 미국 특허출원 제07/957,411 호에 개시되어 있다.
압력 데이터 기록기(62)는 압력 전달기(18)로부터 데이터를 수신하여 처리하도록 구성된 산업용 컴퓨터이다. 데이터 기록기(62)는 압력 데이터를 디지탈 형태로 기록하고, 측정지점에서의 모든 압력 이벤트 도착 시간을 기록한다.
중앙처리기 및 표시장치(21)는 LEFM 전자장치(60)에서 수신된 음속 데이터와 압력 데이터 기록기(62)에서 나온 압력 이벤트 및 시간 데이터를 처리하도록 구성된 산업용 컴퓨터이다. 컴퓨터(21)는 일체형 VGA 모티터(22)에 감시하에 있는 관로의 특정부분에서의 누출 또는 관의 어긋남의 위치 및 그 크기를 계산하고 표시한다. 관로 감시결과를 영구히 기록하기 위해 프린터(64)가 제공된다.
압력파 발생기 (14)는 방출 밸브(65), 체크 밸브(66) 및 고압호스 조립체(68)를 경유하여 압력 전달기 조립체(15)에 연결되는 예비충전 블래더 형 어큐뮬레이터(24)로 구성된다. 펌프(28), 두 개의 절연밸브(43, 44) 및 바이패스 밸브(42)가 방출 밸브(65)에 나란히 배치되어, 어큐큘레이터(24)내로 관로 유체를 전송하기 위한 기구를 제공하며, 관로 압력 이상의 사전설정된 압력으로 어큐뮬레이터(24)내의 물질을 가압한다.
밸브(49)가 폐쇄되면, 압력 전달기 조립체(15)는 관로 탭(80)에 연결된다. 압력 전달기(18)는 전달기 케이블(83)을 통해 압력 데이터 기록기(62)의 데이터 입력부에 연결되며, 압력은 고압호스(68) 및 신속연결 스템를 통해 압력파 발생기(14)에 연결된다.
다음은 장치(10)를 관로(12)에 설치하는 공정에 관한 것이다.
관로(12)의 일부는 누출 또는 알려지지 않은 분기로 인한 관의 어긋남이 존재하는지의 조사하기 위해 설정된다. 일부의 일단부가 측정위치로서 선택된다. 이 위치에서, 관로의 탭(80)이 설치된다. 관로 탭(80)은 관로 매체로의 접근을 허용하는 절연 밸브(49)를 갖춘 용접부재 또는 나사결합부재 구성될 수 있다.
단일경로 외부 변환기 조립체(19)는 관로 탭(80)에 인접한 관로(12)의 외측부에 장착된다. 각각의 변환기(53)는, 변환기 케이블(82)을 통해, 모니터/처리기 장치(20)내에 포함된 LEFM 전자장치(60)의 적절한 부분에 연결된다.
다음은 장치의 동작방향에 관한 것이다.
절차 1
압력파 발생기(14) 위에 위치한 블래더 형 어큐뮬레이터(24)를 예비충전한다. 이를 달성하기 위해, 압력 조정기 조립체(88)가 끼워진 표준 질소병(86)을 사용한다. 압력 어큐뮬레이터(24)의 상부에 위치한 보호덮개를 제거하고, 충전키트(90)를 노출된 충전포트에 연결한다. 고압 호스(99)로, 압력 조정기(88)의 출구와 충전키트(90)의 입구 포트를 연결한다. 충전키트 상의 블리드-오프 밸브(97)를 반회전시켜 개방한다. 조정기 조정 스크류에서 완전히 손을 떼어(조정기를 폐쇄하고)질소병 절연밸브를 개방한다. 조정기(88)의 출구 게이지가 400 psi 가 될 때까지 압력 조정기(88)의 조정 스크류를 돌리고(질소는 블리드 밸브(97)에서 빠져나간다), 그 후에 충전키트 블리드 밸브를 폐쇄한다. 가장 아래로 내려갈 때까지 충전키트 위의 승강밸브를 회전시킨다. 조정기 출구 게이지에서 판독되는 압력은, 질소가 병(86) 및 어큐뮬레이터(24) 사이에서 유동하는 것을 나타낸다. 판독된 압력이 400 psi 로 설정되면, 충전이 완료된다. 충전키트(90)의 승강밸브를 가장 위쪽 위치까지 복귀시킨다. 질소병 절연밸브를 닫고, 충전키트 블리드 밸브(97)를 열어서 충전키트(90) 및 질소병(86) 사이의 압력을 해제한다. 고압호스(99)를 충전키트(90)에서 분리시키고 압력조정기(88)에서 분리시킨후, 어큐뮬레이터(24)위의 보호덮개를 교체한다. 어큐뮬레이터(24)는 이제예비충전된다.
모니터/처리기 장치(20)를 켠다. 장치는 표시장치(22)위에 데이터 입력 스크린을 표시한다. 표시 스크린 상에 보여지는 적절한 프롬프트에서, 관로 데이터(관로의 직경, 벽두께 등등)를 입력한다. 계산된 음속은 연속적으로 초당 피트의 단위로 표시된다.
관로 밸브(49)및 압력 전달기 조립체(15)의 밸브(48)를 개방한다. 방출밸브(87)를 열어서 고압호스(68)에 남아있는 공기를 방출시킨다. 밸브(87)가 개방되었을 때 적절한 용기를 사용하여 관로 제품이 방출되도록 한다. 공기가 장치 밖으로 배출되었을 때, 밸브(87)를 닫는다.
절차2
방출밸브(65)를 폐쇄하고 밸브(43, 44 ,65)를 개방하여 펌프(28)를 가로지르는 압력을 동일하게 한다. 관로 압력은 압력 게이지(92, 24)에 표시된다. 압력 게이지(94)에 표시된 압력이 사전 설정된 양 만큼 압력 게이지(92)보다 높을 때까지 밸브(D)(42)를 닫고 펌프(28)를 동작시킨다. 관로(12) 및 어큐뮬레이터(24) 사이의 압력차는 200 내지 4000 psi 정도 이어야 한다. 차가 크면 클수록, 장치(10)는 더욱 효율적으로 그 기능을 수행하지만, 어큐뮬레이터(24)내의 압력이 관로(12)의 최대 허용동작압력(MAWP) 보다 높지 않도록 하여야 함을 주목할 필요가 있다.
적절한 명령을(logp)을 입력하여, 데이터 기록기로 접근한다. 적절한 파일이름 - 초대 8 자의 문자 + .dat (ABCD1234.dat) - 을 입력한다. 표시된 음속으로 이동하는 압력파가 표시된 음속에 의해 관로의 길이를 (피트 단위로) 분할하므로써 관로의 전체 길이를 통과하기에 충분한 지속기간의 위치검출 절차를 수행하기 위한 시간주기(분단위)를 선택하고, (반사파가 관측점으로 되돌아올 수 있도록) 이 시간을 배로 늘이고 공차계수를 곱한다.
예
관로의 길이 = 25 마일 또는 132,000 피트
계산된 음속 = 3600ft/sec
공차계수 = 3.
132,000 / 3600 = 36.666 초 (통과시간)
36.66 x 2 = 73.33 초
73.33 x 3 = 219.99 초
4분(240초)을 선택한다. 이는 219 초 이상인 최소 정수이다.
선택된 시간이 입력되면, 데이터 기록기(62)는 관로의 압력 데이터를 수신하기 시작한다. 적절한 시간 (입력후 약 30초)에서, 방출밸브(65)를 해제한다. 선택시간의 종료시점에서, 데이터 기록기(62)는 자동적으로 압력 데이터의 수신을 중단한다. 데이터 기록기내에 들어있는 압력 데이터 표시 프로그램(algordsp)을 선택한다. 미국 특허출원 제07/962,524 호, 제07/962,526 호 및 제07/962,457 호 참조. 파일 이름(ABCD1234.dat)을 선택한다. 압력 프로파일 및 시간기준이 모니터 스크린(22)위에 표시된다. (약 30초에서 시작된 것으로 보이는) 정의 파가 스크린의 중앙에 위치할 때까지 압력 프로파일 데이터를 스크롤하고, 파형의 최상부에 (즉, 스크린의 상부에서 표시되는 가장 높은 압력값에) 커서를 위치시킨다. 시간 A 로서 표시되는 시간을 기록한다.
정의 유도파가 검사되고 있는 관로의 부분을 통과함에 따라, 파의에너지는 체크 밸브, 블록 밸브 및 제어 밸브 따위의 장치가 설치된 관로의 단면의 변화에 의해 변경된다. 이들 유형의 장치의 위치는 알려져 있으며, 누출 위치 결정절차를 수행하기 전에 기록되어야 한다. 파의 에너지는 누출 또는 분기관의 어긋남으로 인해 유체가 누출될 때의관로의 압력의 정상상태의 변화에 의해 또한 변경된다. 압력파의 에너지가 변경됨에 따라, 부의 압력 또는 반사파가 생성된다. 이들 부의 파 반사는 매체의 음속으로 관로의 매체를 통과한다.
압력 프로파일 데이터를 계속적으로 스크롤하여 파 반사를 관측하고, 반사파 형사의 가장 아래쪽에 (즉, 스크린의 상부에서 표시된 압력값중 가장 낮은 값에) 커서를 위치시킨다. 시간 B로서 표시된 시간을 기록한다. 다수의 파 반사가 관측되면, B1, B2, B3 등으로 기록한다.
압력 데이터 표시 프로그램을 빠져나온다. 장치는 데이터 입력 스크린에 이미 설정이 되어 있다. 적절한 프롬프트에서, 시간 A 즉 xxx.xxx초를 입력한다. 적절한 프롬프트에서 시간 B 또는 시간 B1, B2, B3 등을 입력한다. 모든 시간이 입력되고 나면 위치 계산명령을 입력한다. 각각의 반사 발생소오스에 대한 위치가 표시된다.
즉, B1 = xxx,xxx ft.
B2 = xxx,xxx ft.
B3 = xxx,xxx ft.
이들 위치를 이미 알려진 장치의 위치와 비교한다. 상관관계가 있으면, 반사는 대응하는 장치에 의해 발생될 것으로 인식된다. 대응하는 알려진 위치를 갖지 않은 것으로 기록된 위치는 누출 또는 알려지지 않은 관분기에 의해 어긋난 것인지 조사되어야 한다.
적어도 두번 이상 절차 2를 반복하고, 조사를 수행하기 전에 누출 및 알려지지 않은 관 분기에 의해 어긋난 평균 위치를 설정한다. 절차를 많이 수행하면 할수록, 평균 누출위치의 검출을 더욱 정확하게 수행할 수 있다.
본 발명을 나타내기 위해 전술한 실시예에 근거하여 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 이에만 국한되지 않고 본 발명의 정신 및 범주를 벗어나지 않는 한 여러가지로 변형이 가능함을 밝혀둔다. 따라서, 본 발명은 이하에 기재하는 특허청구의 범위에 의해서만 제한을 받는다.

Claims (9)

  1. 관로의 유체 누출위치를 검출하는 검출장치로서, 상기 장치는, 유체 누출 위치에서 반사되는 시험압력파를 유체내에 생성하는 시험압력파 생성기구 ; 관로로부터의 유체누출로 인하여 발생하는 유체자체의 압력파 및 상기 시험압력파의 반사파를 감지하기 위한 압력파 검출기구 ; 및, 시험압력파 발생을 제어하고, 시험압력파 발생시점과 반사파 검출시점 사이의 시간 경과를 기초로 하여 유체누출위치를 산출하기 위한 제어 및 처리기구 ; 로 이루어지는 관로의 유체누출 검출장치에 있어서, 상기 압력파 검출기구는 상기 관로와 소통하는 압력변환기 (pressure transducer)이고, 상기 시험합력파 생성기구는 관로로 유체는 압축충전하는 어큐뮬레이터(accumulator)로 이루어지며, 상기 어큐뮬레이터는 상기 관로와 통해있는 밸브를 가지고, 상기 밸브는 상기 제어 및 처리기구와 소통하는 것을 특징으로 하는 관로의 유체누출 검출장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어 및 처리기구는 유체내에서 전파되는 파의 속도를 측정하는 기구를 포함하며, 상기 속도를 측정하는 기구는 관로에 인접하게 배치되는 것을 특징으로 하는 관로의 유체누출 검출장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 시험 압력파 생성기구는 유체로 어큐뮬레이터를 가압하는 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 누출위치 검출장치
  4. 제3항에 있어서, 상기 처리 및 제어 기구는 컴퓨터를 포함하는 것을 특징으로 하는 관로의 유체누출 검출장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 처리 및 제어 기구는 비디오 모니터와 키보드를 포함하는것을 특징으로 하는 관로의 유체누출 검출장치.
  6. 관로의 유체 누출위치를 검출하는 방법으로서, 관로로부터 유체가 누출되고 있음을 나타내는 유체자체의 압력파를 검출하는 압력파 검출단계, 상기 유체자체의 압력파가 검출된 경우에 한하여, 유체 내부에서 유체누출위치로 진행하는 시험 압력파를 생성하는 시험압력파 생성단계, 시험 압력파의 생성시간과, 유체누출위치에서 반사된 시험 압력파의 반사파를 감지한 시간 사이의 시간 경과에 기초하여 유체의 누출위치를 산출하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 관로의 유체누출위치 검출방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 검출단계 이전에, 관로를 맵핑함으로써 관로의 기준파 프로파일을 획득하는 단계가 추가로 포함되는 것을 특징으로 하는 유체 누출위치 검출방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 측정단계 전에, 유체내에서 전파되는 압력파의 속도를 측정하는 단계가 포함되는 것을 특징으로 하는 유체누출위치 검출방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 생성단계는 압력유체를 관로내에 충전하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 누출위치 검출방법.
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