KR100209181B1 - 파이프의 결함 장소를 검출하는 방법 - Google Patents

Abstract

매체를 이송하는 내부 파이프(1) 및 외부 파이프(2)를 가진 파이프는 결함 장소를 검출하기 위해 파이프들 사이의 패킹(3)내에 센서(S)를 포함한다. 부가로, 데이타(D)는 파이트에 끼워진 케이블을 통해 전송된다. 본 발명의 목적은 데이타(D) 전송의 비용을 줄이는 것이다. 본 발명에 따라, 센서(S)가 데이타(D)의 전송에도 사용된다. 본 발명은 특히 원격 가열을 위한 액체 이송용 파이프에 적용된다.

Description

파이프의 결함 장소를 검출하는 방법

본 발명은 매체를 이송하는 내부파이프, 상기 내부 파이프를 둘러싸는 외부 파이프, 상기 파이프들 사이의 사이공간에 있는 패킹, 사이공간내로 뻗어 결함 장소를 검출하기 위한 센서, 및 데이타를 검출하기 위한 라인을 포함하는 액체이송용 파이프의 결함장소를 검출하는 방법에 관한 것이다.

파이프는 예컨대 원격 가열시스템용 액체를 이송하기 위해 사용된다. 이러한 방식이 파이프에서는 내부파이프와 외부파이프 사이의 사이공간내에 있는 예컨대 폴리우레탄과 같은 패킹내에 전기 도체가 놓이고, 이 도체로 저항 측정에 의해 예컨대 파이프 누설과 같은 결함장소가 검출되고 위치확인될 수 있다. 또한, 제어 유니트로부터 평가 유니트로 측정 데이타를 전송하기 위해, 절연 케이블이 제공된다. 상기 절연 케이블은 패킹 내부에 놓이거나 파이프 외부에 파이프로 부터 분리되게 놓일 수 있다. 또한, 데이타 전송을 위해 랜탈 케이블 또는 독일연방체신국의 TEMEX 서비스를 이용하는 것도 공지되어 있다. 이러한 방식의 데이타 전송은 라인에 대한 부가의 비용 또는 기존의 데이타 전송 라인에 대한 수수료를 필요로 한다.

본 발명의 목적은 상기 방식의 파이프에서 데이타 전송에 대한 비용을 절감하는 것이다.

상기 목적은 본 발명에 따라 센서가 부가적으로 데이타의 전송에 이용됨으로써 달성된다. 본 발명의 바람직한 개선은 특허청구범위 종속항에 제시된다.

센서는 일반적으로 절연되지 않은 나선으로 이루어지며, 상기 나선은 보호되지 않은 채로 주위에, 특히 패킹에 노출되어 있다. 발생하는 습기 센서에 직접 영향을 주므로, 상기 센서는 매우 민간한 소자이다. 센서의 이러한 높은 민감도는 필수적인데, 그 이유는 그렇지 않으면 센서로서의 그 기능을 충족시킬 수 없기 때문이다. 따라서, 지금가지는 센서가 주위에 대한 높은 민감도 때문에 데이타 전송에 부적합한 것으로 간주되었다. 그러나, 놀랍게도 센서가 이러한 불가피한 극도의 민감도에도 불구하고 데이타 전송에 사용될 수 있는 것으로 나타났다. 더우기, 습도에 대한 한계치가 현저히 높을때 그리고 그에 따라 센서영역에서 접지에 대한 옴 저항이 낮을때 조차 데이타 전송이 불리한 영향을 받는 것으로 나타났다.

본 발명에 따라 센서를 2중으로 사용함으로써, 즉 한편으로는 결함장소를 검출하는데 그리고 다른 한편으로는 데이타를 전송하는데 센서를 사용함으로써 많은 장점이 얻어진다. 지금까지의 케이블 또는 데이타 전송을 위한 그밖의 전송구간이 생략될 수 있다. 센서의 케이블 파손은 2중으로 통지되는데 그 이유는 센서-에러 메세지와 더불어 부가로 데이타의 전송 중단이 나타나기 때문이다. 회로적 분리 및 상이한 주파수 범위에서의 동작에 의해 두 기능에 있어 가급적 반작용 없는 동작이 이루어질 수 있다. 일반적으로 기존의 데이타 전송용 센서를 이용함으로써 데이타 전송 방향으로 기존 장치를 쉽게 개장할 수 있다. 이러한 가능성에 의해 하우스스테이션 및 유사한 장치도 제어될 수 있다. 따라서, 파이프의 모니터링을 위한 개인비용이 현저히 줄어들고 동시에 동작 안전성이 증가될 수 있다.

바람직하게는, 데이타 소오스 및/또는 데이타 싱크가 유도적으로 또는 용량적으로 센서에 결합된다. 이로인해, 직류 전압으로 동작하는 고유의 센서기능의 분리가 보장된다. 결함 장소에 대한 센서로 사용되는 제1리드, 및 귀환도체로 사용되는 제2리드를 가진 센서에서는 바람직하게는 제2리드가 데이타 전송에 이용된다. 귀환 도체로 사용되는 리드는 일반적으로 측정 리드 보다 짧은 분기를 가지며, 그에 따라 장애 및 에러에 보다 적게 노출된다.

일반적으로, 파이프 시스템은 진행용 제1파이프와 귀환용 제2파이프로 이루어진다. 귀환도체로 사용되는 두 파이프의 리드는 데이타 전송을 위한 대칭 라인으로 사용될 수 있다. 데이타의 전송은 바람직하게는 반송파에 주파수 변조된 디지털 신호의 형태로 이루어진다.

파워 공급장소 또는 인출 장소에는 데이타 및 에너지의 회로적 분리를 가능하게 하는 단자회로가 제공되는 것이 바람직하다.

본 발명의 개선예에서는 센서가 동시에 3가지 과제를 해결한다. 즉, 센서는 첫째 결함장소의 검출 및 위치 확인을 위한 순수한 센서로 사용되고, 둘째 데이타의 전송에 사용되며, 세째 제어장소 또는 외부에서 능동 소자용 동작 전압을 발생시키는데 필요한 에너지를 전송하는데 사용된다. 예컨대, 센서기능은 직류 전압에 의해, 데이타 전송은 약 1-5㎑ 또는 50㎑ 이하의 변조된 반송파에 의해, 그리고 에너지 전송은 50㎐의 교류전압에 의해 이루어지며, 상기 교류 전압으로 부터 정류에 의해 필요한 동작 전압이 얻어진다.

데이타 전송을 위한 회로는 일반적으로는 동작 전압을 필요로 하는 능동 소자를 포함한다. 본 발명의 개선예에 따라 상기 동작 전압은 펠레타이징 부재로 발생될 수 있다. 이러한 방식의 부재는 온도차로 부터 그것의 양 전극에서 동작 전압을 발생시킨다. 이 경우, 전체 파이프 구간의 일정 장소에서 동작 전압의 공급이 생략 될 수 있다.이러한 해결책에서는 바람직하게는 매체용 진행 파이프 및 귀환 파이프는 단부가 폐쇄된 각각 하나의 관 접속부로 펠레타이징 부재의 양 전극에 접속된다.

본 발명의 실시예를 첨부된 참고로 설명하면 다음과 같다.

도면에서, 제1도는 센서 및 데이타 전송기로 사용되는 도체를 가진 파이프의 기본 구성을 나타낸 단면도.

제2도는 본 발명에 따른 방법의 블록 회로도이며,

제3도는 데이타 및 에너지를 공급 및 인출하기 위한 회로예이고,

제4도는 유도성 결합을 가진 실시예이며,

제5도는 용량성 결합 및 분리는 가진 또다른 실시예이고,

제6도는 팰레타이징 부재로 동작 전압을 발생시키기 위한 실시예이다.

제1도에서 파이프(R)는 매체를 이송하는 내부 파이프(1), 상기 내부 파이프(1)를 사이 공간을 두고 둘러산 외부 파이프(2), 사이 공간내에 배치된, 예컨대 폴리우레탄으로된 패킹(3), 및 나선(4) 형태의 센서로 이루어진다. 절연재 없이 패킹(3)내에 지지된 나선(4)은 예컨대 파이프 누설과 같은 결함 장소를 검출하고 부가적으로 측정 데이타를 전송하기 위한 센서로 사용된다.

제2도에서 센서(S)는 측정시스템(MS)에 접속된다. 상기 센서(S)는 측정에 사용되는 리드(A1) 및 귀환체로 사용되는 리드(A2)로 이루어진다. 센서(S)는 제1도에 따라 파이프(R)내로 뻗으며 인입선(Z1),(Z2)에서 모니터링을 위해 파이프(R)로 부터 빠져나간다. 데이타(D)는 데이타 처리부(DV)로 부터 데이타 트랜스코더(DT)를 통해 센서(S)에 전송된다. 필요에 따라, 데이타가 데이타 디코거(DD)에서 평가되고 데이타 검출 및/또는 프로세 제어부(DEP)에 공급된다. 양방향 화살표는 데이타가 양방향으로 전송된다는 것을 나타낸다. 일반적으로 파이프(R)의 전체 길이에 걸쳐 뻗어 있는 센서(S)는 한편으로는 결함장소를 측정 시스템(MS)에 알리기 위해, 그리고 다른 한편으로는 도시된 부품들 사에서 데이타(D)를 전송하기 위해 사용된다. 데이타(D)는 주파수 변조에 의해 예컨대 50㎑의 반송파에 변조된 디지털 신호의 형태로 전송된다. 반송파의 주파수는 보다 낮을 수 있다. 예컨대 1내지 5㎑의 범위일 수 있다. 상기 주파수는 통신적 요구를 충족시키는데 바람직할 수 있다. 이 경우, 디지털 신호의 두2진값에 대한 반송파의 주파수는 2개의 값 사이에서 키잉된다. 다른 가능성은 2진값1에 대한 반송파는 존재하고 2진값0에 대한 반송파는 블랭킹(blanking)되는 것이다.

제3도는 데이타(D), 센서 기능을 위해 또는 능동회로에 파워를 공급하기 위해 필요한 에너지(E)의 결합 또는 분리를 위한 단자회로를 나타낸다. 데이타구간(D)은 변압기(U1)의 권선(W1)에 접속되고, 상기 변압기(U1)의 1차권선(W2)은 두 파이프(R1),(R2)의 두 리드(A1)에 접속된다. 에너지 구간(E)은 변압기(U2)의 권선(W3)에 접속되며, 상기 변압기(U2)의 권선(W4)은 권선(W2)의 중심탭과 두파이프(R1),(R2)의 서로 접속되는 내부 파이프(1) 사이에 놓인다. 상기 점은 도시된 회로의 기준점 또는 접지점이다. 센서 기능을 충족시키는 두 파이프(R1),(R2)의 리드(A1)는 부가적으로 데이타 전송용 대칭 라인을 형성한다.

제4도는 제2도에 따른 회로에 상응하는 회로를 나타낸다. 두 파이프(R1),(R2)는 보다 진하게 표시된 고유의 측정리드(A1) 및 귀환 도체로 사용되는 리드(A2)를 가진 각각 하나의 센서(S1)(S2)를 포함한다. 측정 리드(A1)는 모니터링을 위해 가정(H1)(H2)의 여러 장소에서 빠져나온다. 두 파이프(R1),(R2)의 귀환도체로 사용되는 두 리드(A2)는 부가적으로 데이타(D)및 에너지(E)를 전송하기 위한 대칭하기 사용된다. 결합 또는 분리를 위해 단자회로에는 재차 제3도에 따른 두 변압기(U1),(U2)가 제공된다.

제5도에서는 데이타(D)의 결합 및 분리기 제4도에서와 같이 유도적으로 이루어지지 않고 용량적으로 이루어진다. 데이타(D)는 제어유니트(K)로부터 콘댄서(C1),(C2)를 통해 센서(S)에 결합된다. 콘덴서(C3),(C4)로 데이타가 분리되어 데이타 디코더(DD)에 공급된다.

제6도에서 파이프(R1)는 +90℃의 온도를 가진 매체를 이송시키는 반면 귀환 도체로 사용되는 파이프(R2)는 +50℃의 온도를 가진 매체를 이송시킨다. 파이프(R1)에는 관 접속부(5)가 부착되며, 상기 관 접속부내로 매체가 침투하지만 그것의 단부는 차폐 플랜지(6)로 밀폐되어 있다. 상기 밀폐 플랜지(6)는 도시된 펠레타이징 부재(8)의 전극(7)에 열 접촉된다. 상응하게 귀환용 파이프(R2)는 팽창 보상을 위해 사용되는 파형 관 접속부(9)를 통해 제공되며, 상기 파형 관 접속부(9)는 단부에서 차폐 플랜지(10)로 밀폐되고 펠레타이징 부재(8)의 전극(11)에 접속된다. 이러한 배열에 의해 전극(7)은 약 +90℃의 온도를, 그리고 전극(11)은 약+50℃의 온도를 취한다. 이러한 온도차로 인해 펠레타이징 부재(8)의 특성에 의해 단자(12)에 동작 전압(UB)이 발생된다. 상기 동작 전압은 제2,4,5도에 따른 장치의 여러 장소에서 증폭기, 임피던스 컨버터, 프로세서 등과 같은 능동 소자에 파워를 공급하기 위해 사용된다.

실제로, 파이프내에는 부식을 일으킬 수 있는 기포 또는 침전물이 계속 형성 된다. 따라서, 제6도에서 부재(8)에 의해 분리되는 2개의 관 접속부(5),(9)가 파이프(13)를 통해 연결되는 것이 바람직하다. 파이프(13)에는 수동으로 조절 가능한 밸브(14)가 제공된다. 파이프(13)는 펠레타이징 부재에서 냉각을 예방하는 소위 바이패스를 형성한다.

Claims (8)

1. 매체를 이송하는 내부 파이프(1), 상기 내부 파이프(1)를 둘러싸는 외부 파이프(2), 상기 파이프(1, 2) 사이의 공간에 있는 패킹(3), 상기 공간내로 뻗어 결함장소를 검출하기 위한 센서(S), 및 데이타를 검출하기 위한 라인을 포함하는 액체 이송용 파이프의 결함 장소를 검출하는 방법에 있어서, 상기 센서(S)가 부가로 데이타(D)의 전송에 이용되는 것을 특징으로 하는 파이프의 결함장소를 검출하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 데이타 소오스 및/또는 데이타 싱크가 유도적으로 또는 용량적으로 센서(S)에 결합되는 것을 특징으로 하는 파이프의 결함 장소를 검출하는 방법.
3. 제1항에 있어서, 결함 장소에 대한 검출기로 사용되는 제1리드(A1) 및 귀한 도체로 사용되는 제2리드(A2)를 가진 센서(S)에서 상기 제2리드(A2)가 데이타(D)의 전송에 이용되는 것을 특징으로 하는 파이프의 결함장소를 검출하는 방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 센서(S1,S2)의 귀한 도체(A2)가 평행하게 뻗은 2개의 파이프(R1,R2)에 의하여 데이타(D)이 전송을 위한 대칭라인으로서 사용되는 것을 특징으로 하는 파이프의 결함장소를 검출하는 방법.
5. 제1항에 있어서, 데이타(D)가 디지털 신호이고 반송파의 주파수 변조에 의해 전송되는 것을 특징으로 하는 파이프의 결함장소를 검출하는 방법.
6. 제2항에 있어서, 상기 데이타 소오스 또는 데이타 싱크가 제1변압기(U1)의 제1권선(W1)에 접속되고, 상기 변압기(U1)의 제2권선(W2)은 상기 2개의 파이프(R1,R2)의 각각의 센서(S1,S2)에 접속되며, 에너지 소오스 또는 에너지 싱크는 권선(W3)에 접속되고, 제2권선(W2)의 탭과 상기 2개의 파이프 (R1, R2)가 서로 전기적으로 접속되어 있는 내부 파이프(1)의 사이로 또 다른 권선(W4)이 놓여져 있는 것을 특징으로 하는 파이프의 결함장소를 검출하는 방법.
7. 제1항에 있어서, 상기 센서(S)가 결함 장소의 검출을 위해, 데이타(D)의 전송을 위해, 그리고 측정 또는 평가 위치에 있는 능동 소자에 파워를 공급하기 위한 에너지(E) 전송을 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 파이프의 결함장소를 검출하는 방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 센서의 기능은 직류 전압에 의해, 상기 데이타의 전송은 1-50㎑의 주파수를 가진 변조된 반송파에 의해, 그리고 상기 에너지의 전송은 50㎐의 교류전압에 의해 각각 이루어지는 것을 특징으로 하는 파이프의 결함장소를 검출하는 방법.