KR100264458B1 - 지하매설탱크의 누유측정 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지하매설탱크의 누유측정 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 종래에는 지하에 매설된 탱크의 내부에 상하 수직방향으로 전류가 흐르는 프로브를 구비하고, 프로브에는 마그네트로된 플로트를 구비하며, 프로브의 상부에는 디스플레이를 구비함에 따라 액위의 감지를 기계적인 방법으로 감지함으로서 유류의 액위감지에 대한 정확성을 기하지 못하였고, 프로브에 의해 방전이나 방폭등의 위험성이 있었으며, 플로트의 작동이 원활하지 못하여 유지보수 및 점검이 필요한 문제점이 있었다.

본 발명은 지하에 매설된 탱크내부에 프로브를 구비하고, 프로브에는 상하방향에 순차적으로 2진코드가 표시된 표시부를 구비하며, 프로브의 외부에는 저장된 유류의 액위에 따라 상하 이동되는 플로트를 구비하고, 이 플로트에는 표시부를 감지하는 광섬유로된 광섬유센서를 구비하여 탱크내에 저장된 유류의 액위 감지에 의한 누유의 확인이 용이하며, 전기적인 센서가 아닌 광섬유센서를 이용함으로써 전기적인 방전 및 폭발 위험을 방지하고, 내구성의 증대로 장기간 사용이 가능하며, 간단한 유지보수와 생산단가를 절감시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

지하매설탱크의 누유측정 장치

본 발명은 지하매설탱크의 누유측정 장치에 관한 것으로서, 특히 탱크에 구비된 프로브(Probe)에 표시부를 순차적으로 구비하고, 프로브의 외부에서 액면에 따라 상하로 연동되는 플로트(Float)를 구비하며, 플로트에는 표시부와 대응하도록 광섬유로 된 광섬유센서를 구비하여 탱크내에 저장된 유류의 누유를 감지할 수 있게 한 지하매설탱크의 누유측정 장치에 관한 것이다.

일반적으로 지하매설탱크는 주유소(또는 정유소)등의 지하에 유류를 저장할 수 있도록 지하에 구비되어 있다.

상기한 탱크에는 내부에 저장된 유류를 측정하기 위한 게이지가 구비되어 있어 탱크내에 수용된 유류의 유무를 판단하고, 유류의 누유시 이를 확인할 수 있게 한 것이다.

이와 같이된 종래의 구조를 설명하면 도 6에서 보는 바와 같이 지하에 매설된 탱크(10)의 내부에 상하 수직방향으로 프로브(T)를 구비하고, 프로브(T)에는 마그네트로된 플로트(30)를 구비한다.

상기한 플로트(30)는 탱크(10)내에 수용된 유류의 액위에 따라 프로브(T)에서 상하 이동한다.

이렇게 상하 이동하는 플로트(30)는 마그네트로 되어있고, 프로브(T)내에는 전류가 흐르고 있어 유류의 액면에 따라 위치가 이동하는 플로트(30)의 위치에 의해 탱크(10)내의 유류의 량을 확인할 수 있는 것이다.

즉, 프로브에 전류펄스를 흘려주면, 플로트(30)의 위치에 따라 전류펄스의 모양이 미세하게 변화하므로, 이를 전자회로로 검지하여, 원래의 전류펄스와 변형된 전류펄스와의 시간차를 계측하여 그 위치를 구하는 것이다.

그러나, 이 방법의 경우에는 그 원리상 전류펄스의 폭이 길면 길수록 그에 따라 측정치의 오차가 증가하므로, 전류펄스의 폭을 가능한 한 좁혀야 하는데, 이를 전자회로로 구현하는 것은 매우 어렵고, 그 비용이 고가가 된다.

또한 원래의 전류펄스와 변형된 전류펄스와의 시간차는 매우 정확하게 계측하여야 하는데, 미세한 차이의 시간을 정확히 계측하기에는 한계가 있는 바, 플로트의 위치를 액위감지에 대한 정확성을 기하지 못하였다.

또한 휘발성이 좋은 유류와 접하고 있는 프로브(T)에는 항상 전류가 흐르고 있어 방전이나 방폭등의 위험성을 가짐에 따라 탱크(10)의 폭발의험에 의한 제품의 신뢰도를 약화시키는 폐단이 있었다.

이러한 탱크(10)는 액위의 높이에 의해 프로브(T)에서 이동하는 플로트(30)의 작동이 원활하지 못하여 수시로 유지보수 및 점검이 필요하였고, 제조비용을 저감시키는 문제점 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 지하에 매설된 탱크내부에 프로브를 구비하고, 프로브에는 상하방향에 순차적으로 2진코드가 표시된 표시부를 구비하며, 프로브의 외부에는 저장된 유류의 액면에 따라 상하로 연동되는 플로트를 구비하고, 이 플로트에는 표시부를 감지하는 광섬유로된 광섬유센서를 구비하여 탱크내에 저장된 유류의 액위 감지에 의한 누유를 확인할 수 있게 한 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명의 적용상태도.

도 2는 본 발명의 설치상태 구성도.

도 3은 본 발명의 요부확대 사시도.

도 4는 본 발명의 요부확대 평단면도.

도 5는 본 발명의 회로구성도.

도 6은 종래의 누유감지장치도

(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)

10 ; 탱크 20 ; 프로브

21 ; 안내홈 22 ; 표시부

23 ; 2진코드 30 ; 플로트

31 ; 광섬유센서 32 ; 발광부

33 ; 수광부 B ; 볼베어링

이하 본 발명의 구성을 설명하면 다음과 같다.

유류이 저장되는 탱크(10)내에 유류의 액면 위치변화에 따른 유류의 누출을 감지할 수 있는 장치를 구성함에 있어서,

상기 탱크(10)내에 수직방향으로 설치된 원주형의 프로브(20)와 ;

상기 프로브(20)의 외주연 상하방향에 다수의 2진코드(23)가 형성되고 이 2진코드(23)가 순차적으로 형성된 표시부(22)와 ;

상기 프로브(20)의 외부에 유류의 액면에 따라 이동할 수 있도록 설치된 플로트(30)와 ;

상기 플로트(30)에 표시부(22)와 대응하도록 광섬유로 되어 발광부(32)와 수광부(33)를 구비한 센서(31)

를 포함하는 것이다.

이와 같이 된 본 발명의 일실시예를 첨부도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 적용상태도로서, 주유소의 지하에 유류를 저장하는 탱크(20)가 매설되고, 지상에는 탱크(20)와 연결된 주유기(80)가 설치된 상태를 예시한 것이다.

도 2 내지 도 4는 본 발명의 설치상태구성 단면도로서, 탱크(20)내의 상하방향으로 원주형의 금속재 프로브(20)를 설치하고, 프로브(20)의 외주연 수직방향에는 단수개 또는 그 이상의 안내홈(21)과 일측 외주연 수직방향으로 다수의 2진코드(23)가 각인된 표시부(22)를 순차적으로 형성한다.

상기한 표시부(22)는 1조의 표시부에 16개정도의 2진코드(23)를 형성하여 1조의 표시부가 탱크(20)내에 저장된 액면의 위치를 표시하도록 한다.

상기 프로브(20)의 외부에는 유류의 액면 위치에 따라 상로 연동되는 플로트(30)를 구비한다.

상기한 플로트(30)는 프로브(20)와의 사이에 일정간격(G)이 유지되도록 하고, 내주연에는 상기 안내홈(21)과 대응하는 볼베어링(B)을 설치하여 볼베어링(B)이 안내홈(21)에 삽입되도록 하며, 상부면 일측에는 상기 프로브(20)의 표시부(22)와 대응하록 광섬유센서(31)를 구비한다.

상기 광섬유센서(31)는 광원의 공급시 빛을 발하는 발광부(32)와 표시부(22)에 각인된 2진코드에 반사된 빛을 수광하는 수광부(33)가 한 조를 이루도록 16개가 구비되어 있고, 이 16조의 발광부(32)와 수광부(33)는 상기 표시부(22)의 각 2진코드(23)에 각각 대응하도록 구성되며, 그리고 이 광섬유센서(31)는 케이블(W)을 통해 외부에 설치된 발광회로(34)와 수광회로(36)에 연결된다.

도 5는 본 발명의 회로구성도를 예시한 것으로써, 표시부(22)의 2진코드(23)와 대응되게 설치되는 광섬유센서(31)에는 빛을 공급하는 발광회로(34)와 반사된 빛을 받아 들여 빛신호를 전류신호로 변환 출력하는 수광회로(36)가 연결되며, 이 수광회로(36)의 출력에는 동 수광회로(36)에서 전송되는 신호를 처리하여 탱크(10)내의 유류잔량을 계산하는 제어기(50)가 연결되고, 그리고 이 제어기(50)에는 탱크(10)내의 유류잔량을 숫자상으로 표시해 주는 유량표시부(60) 및 상기 제어기(50)의 신호를 받아 시간당 유류변화량을 비교 분석함과 동시에 이상시 경보제어명령을 지시하는 상위컴퓨터(70)가 연결되는 구성을 하고 있다.

상기 상위컴퓨터(70)에서는 제어기(50)에서 전송되는 신호를 받아 시간당 변화량을 측정하게 되는데, 이때 액면이 출렁거릴 경우을 감안하여 측정값을 결정함에 있어서 측정치의 최대치와 최소치 사이의 평균값을 취하여 현재의 잔유량을 결정하게 되며, 또한 보다 정확성을 기하기 위하여 탱크의 형상에 따른 테이터표를 기작성(탱크의 형상이 불균일하므로)하여 측정치와 이 데이터를 비교하여 잔유량을 결정하게 된다. 또한 온도에 따른 유류부피의 변화에 대비하여 프로브(20)상에 온도센서를 설치하여 측정온도를 통해 잔유량을 보정하게 되면 더욱더 정확한 측정치를 얻을 수 있을 것이다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

탱크(10)내에 저장된 유류이 외부로 배출되거나 누출되면 액면의 위치가 하향 변화된다.

즉, 유류 액면 위치가 변화되면 액면상에 위치하고 있는 플로트(30)의 위치가 프로브(20)의 안내홈(21)을 따라 하강되고, 플로트(30)의 하강에 의해 광섬유센서(31)의 위치도 동시에 변화된다.

이때 플로트(30)는 프로브(20)의 안내홈(21)에 볼베어링 (B)로 연결되어 이동시 미끄럼마찰력을 최소화시키고, 이동성을 원활하게 하며, 단수개 이상의 볼베어링(B)에 의해 플로트(30)의 편심작동 방지로 작동상의 정확성을 기할 수 있게 된다.

이렇게 광섬유센서(31)의 위치가 변화되면 프로브(20)에 표시된 표시부(22)와 대응하고 있는 광섬유센서(31)의 검출위치에 따라 그때 그때의 유류잔량이 정확히 측정되어 기록되게 된다.

즉, 표시부(22)를 감지하는 광섬유센서(31)의 발광부(32)를 통해서 빛이 조사되면, 조사된 빛이 근접 대응하고 있는 해당 2진코드(23)에 반사되어 한조를 이루는 각각의 수광부(33)로 입력되어 케이블(W)을 통해 탱크(10) 외부에 위치한 수광회로(36)로 전송된다.

수광회로(36)에서는 전송 입력된 빛신호를 전류신호로 변화시켜 원칩형태의 제어기(50)로 입력된다.

이렇게 제어기(50)에 입력된 전류신호는 내부에서 디지털신호로 변환되어 논리회로(도시생략)를 거치면서 측정치의 계산이 이루어지게 된다.

그리고, 상기 제어기(50)는 이와 접속된 상위컴퓨터(70)로부터 지시를 받아 동작을 하게 되는데, 이 상위컴퓨터(70)에서는 제어기(50)를 통해 입력되는 측정치의 평균치(실측정치)와 기 입력된 데이터를 비교함과 동시에 온도보정치를 가미해서 최종측정치를 얻은 다음, 이를 다시 제어기(50)로 보내 유량표시부(60)를 통한 현재 탱크(10)내의 잔유량 확인이 숫자상으로 표시되도록 하며, 한편으로 계속적으로 측정되는 유류잔량 측정치의 시간당 변화를 비교 분석하여 1시간 사이에 0.8ℓ이상의 누유변화가 발견되면 즉시 제어기(50)에 명령을 하달하여 경보제어신호를 출력토록 함으로써 여러 가지 경보수단을 통한 누유경보가 가능해지는 것이다.

상기 누유경보에 대한 관계식은 다음과 같다.

o 해상도와 2진코드의 길이와의 관계식

w=int(log₂(L/d)+0.5)

L : 봉의길이

d : 해상도

w : 2진코드의 길이

예를 들어서 L이 4000mm이고, d가 0.1mm일 때,

w는 int(log₂40000+0.5)=16 이 된다.

이는 40000을 표현하기 위해서는 2진코드의 길이가 16은 되어야 한다는 것을 의미하며, 광섬유 센서도 16조로 구성되어야 한다는 것을 의미한다.

수집된 측정치의 소프트웨어처리는 다음과 같다.

광섬유로부터 측정된 데이터는 컴퓨터로 수집되어 다음과 같은 소프트웨어처리를 한다.

액면이 출렁거릴 경우, 측정치가 요동을 일으키므로, 요동의 최대치와 최소치사이의 평균값을 취한다.

탱크의 형상이 균일하지 않으므로, 설치된 탱크의 형상에 관한 데이터표를 기작성하여, 이 데이터와 측정치로부터 액체의 부피를 구한다.

온도에 따라 액체의 부피가 변화하므로, 프로브에 설치된 온도센서로부터의 측정온도에 의하여, 부피를 보정한다.

따라서, 상기와 같은 관계식에서 수집된 수치에 의해 유량표시부(60)를 통해 탱크내의 유류잔량을 정확하게 확인할 수 있음은 물론 탱크(10)의 이상으로 인한 누유를 사전에 차단할 수 있어 유류의 낭비를 막고 나아가 환경오염을 미연에 방지할 수 있게 되는 것이다.

본 발명은 그 원리상 유류 탱크에 대해서만 한정되는 것이 아니고, 기타의 모든 액체 탱크에 적용될 수 있는 것이다.

이상에서와 같이, 본 발명은 탱크에 구비된 프로브(Probe)에 2진코드로 구성되는 표시부를 형성함과 동시에 상기 프로브의 외부에 액면의 변화량에 따라 상하로 유동되는 플로트(Float)를 구비하되 그 내에 광섬유센서(31)를 구비시켜 누유의 자동감지가 이루어지도록 함은 물론, 전기적인 센서가 아닌 광섬유센서를 이용함으로써 전기적인 방전 및 폭발 위험을 방지할 수 있으며, 또한 내구성의 증대로 장기간 사용이 가능하고, 유지보수가 간단하며, 생산단가를 절감시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 유류이 저장되는 탱크(10)내에 유류의 액면에 따라 유류 누출을 감지할 수 있는 장치를 구성함에 있어서,

   상기 탱크(10)내에 수직방향으로 설치된 원주형의 프로브(20)와 ;

   상기 프로브(20)의 외주연 상하방향에 다수의 2진코드(23)가 형성되고 이 2진코드(23)가 순차적으로 형성된 표시부(22)와 ;

   상기 프로브(20)의 외부에 유류의 액면에 따라 이동할 수 있도록 설치된 플로트(30)와 ;

   상기 플로트(30)에 표시부(22)와 대응하도록 광섬유로 되어 발광부(32)와 수광부(33)를 구비한 센서(31)

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 지하매설탱크의 누유측정 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 프로브(20)의 외주연 수직방향에는 단수개 이상의 안내홈(21)을 형성하고, 이 안내홈(21)에는 플로트(30)의 내주연에 구비된 단수개 이상의 볼베어링(B)이 삽입된 것을 특징으로 하는 지하매설탱크의 누유측정 장치.

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