KR100917045B1 - The monitoring device for scale in tube - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 배관 내부에 고착된 스케일을 모니터링하는 배관의 스케일 감지 장치에 관한 것으로서, 좀 더 상세하게는, 배관 내의 스케일의 변동을 감지하기 위해 배관을 절단하거나 배관에 구멍을 뚫어 내시경 등을 삽입하여 직접 확인하는 것이 아니라, 배관의 훼손없이 배관 내의 스케일의 생성 및 소멸 등의 스케일 변동을 모니터링 할 수 있는 배관의 스케일 감지 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a scale detection device of a pipe for monitoring a scale fixed to the inside of the pipe, and more specifically, to detect a change in the scale in the pipe to cut the pipe or to make a hole in the pipe by inserting an endoscope, etc. Rather than checking directly, it relates to a scale detection device for pipes that can monitor scale fluctuations such as generation and disappearance of scales in the pipes without damaging the pipes.
일반적으로 산업용 및 상업용 수처리 공정중 유체가 흐르는 배관 내에는 장시간 유체의 흐름으로 스케일이 고착되는 현상이 발생한다. 배관 내부에 고착된 스케일은 상기 배관이 난방시스템에 적용되는 배관이라면 열전달율을 감소시켜 에너지 소비율을 증가시키고, 보일러 등과 같은 경우 노내의 온도 상승과 이로 인한 과열로 폭발사고를 일으키거나 가열면의 온도 상승에 따른 고온상태에서의 부식을 발생시키며, 배관의 단면축소로 인한 압력증가로 동력손실의 발생 등 매우 심각한 폐해를 야기 시킬 수 있다.In general, in the industrial and commercial water treatment process, the scale is fixed in the pipe through which the fluid flows for a long time flow of the fluid. The scale fixed inside the pipe reduces the heat transfer rate if the pipe is a pipe applied to the heating system, and increases the energy consumption rate.In the case of a boiler, the scale rises in the furnace and the resulting overheating causes an explosion or the heating surface temperature. Corrosion occurs at high temperature, and it can cause serious damage such as power loss due to pressure increase due to reduction of pipe section.
상기와 같은 폐해를 유발하는 배관 내부의 스케일을 감지하기 위하여 종래에는 현장에서 배관을 절단한 후 배관 내부를 육안으로 검사하거나, 재질검사를 수행하여 스케일의 고착 정도를 파악하였으나, 이는 공사에 따른 시간 및 비용이 많이 드는 문제점이 있었으며, 최근에는 이와 같은 배관 내부의 직접적인 검사의 문제점을 극복하기 위하여 비파괴평가 기술이 대두되고 있다. 이러한 비파괴 평가 기술로는 방사선 투과시험, 초음파 두께측정, 와전류 탐상시험 및 내시경 탐상등이 그 예이다. In order to detect the scale inside the pipe causing the above-mentioned damage, conventionally, after the pipe was cut at the site, the inside of the pipe was visually inspected or the material was inspected to determine the degree of fixation of the scale. And costly problems, and in recent years, non-destructive evaluation techniques have emerged in order to overcome the problems of the direct inspection of the inside of the pipe. Examples of such non-destructive evaluation techniques include radiographic test, ultrasonic thickness measurement, eddy current test, and endoscope test.
방사선 투과시험 방법은 비파괴 탐상법 중 가장 널리 사용되며, 구조물의 내부 상태를 볼 수 있는 장점이 있으나, 급수관의 경우, 방사선 투과시험 방법으로 탐상하기에는 방사능 유출의 위험이 있으며, 고 비용의 문제점이 있다. 초음파 두께 측정방법은 배관의 외면에서는 탐상이 가능하지만 표면이 거칠고 불순물이 있는 경우 정확한 탐상이 불가능하며 일부 노출된 부분에서만 탐상이 가능한 문제점이 있다. 또한, 내시경을 이용한 진단기술은 배관 내부의 상태를 바로 시각화 할 수 있어서 현재 현장에서 사용중에 있지만 배관의 형태와 길이에 제한이 있어 배관의 단부로부터 비교적 멀리 떨어진 곳은 탐상이 곤란한 문제점이 있다.Radiation test method is the most widely used non-destructive testing method, there is an advantage to see the internal state of the structure, but in the case of the water supply pipe, there is a risk of radioactive leakage and high cost problem to detect by the radiographic test method . Ultrasonic thickness measurement method is capable of flaw detection on the outer surface of the pipe, but if the surface is rough and there is an impurity, accurate flaw detection is impossible and flaw detection is possible only in some exposed parts. In addition, the diagnostic technique using an endoscope can visualize the state inside the pipe immediately, but is currently in use in the field, but there is a problem in that it is difficult to detect a place relatively far from the end of the pipe because of limitations in the shape and length of the pipe.
따라서, 본 발명은 상기 전술한 문제점을 보완하기 위하여 안출된 것으로서, 배관 내에 발생된 스케일이 생성되거나 소멸되는 등의 스케일 변동을 배관의 파괴 없이 외부에서 감지할 수 있도록 하며,Therefore, the present invention has been made in order to supplement the above-mentioned problems, it is possible to detect the scale fluctuations such as the generation or disappearance of the scale generated in the pipe from the outside without breaking the pipe,
배관 내부의 스케일의 변동을 사전에 감지하여 이를 관리자에게 알려줌으로써, 관리자가 대상 배관에 대해 적절한 조치와 관리를 할 수 있도록 하고,It detects the change in scale inside the pipe in advance and informs the manager so that the manager can take proper measures and management for the pipe.
스케일 감지 장치가 설치된 배관이 적용된 시스템의 에너지 효율을 극대화하고, 설비의 조기 노후화를 방지할 수 있도록 한다.To maximize the energy efficiency of the system with the pipe installed scale detection device and to prevent premature aging of the equipment.
본 발명의 제 1형태에서는, 설치 배관(200)에 대한 고주파 신호를 외부로 발진시키는 고주파 발진부(10); 상기 고주파 발진부(10)에서 출력된 고주파를 증폭시키는 고주파 증폭부(20); 상기 고주파 증폭부(20)에서 증폭된 고주파를 검파하고, 직류 전류값으로 변환 시키는 검파부(30); 및 상기 검파부(30)에서 출력된 직류 전류값을 입력받아 소정의 전류값으로 증폭시켜 외부로 출력하는 전류증폭부(40);로 구성되는 것을 특징으로 하는 배관의 스케일 감지 장치(100)를 제공한다.In the first aspect of the present invention, the high
본 발명의 제 1형태에 따른 배관의 스케일 감지 장치(100)에서, 상기 전류증폭부(40)에서 출력되는 신호를 입력받아 배관(200)에 고착된 스케일의 생성이나 소멸에 의한 변동을 외부로 표시하는 인디케이터부(50)를 더 포함하여 구성될 수 있 다.In the
본 발명의 제 2형태에서는, 다수의 배관(200)에 각각 설치되고, 설치 배관(200)에 대한 고주파 신호를 발진시키는 고주파 발진부(10); 상기 고주파 발진부(10)에서 출력된 고주파를 증폭시키는 고주파 증폭부(20); 상기 고주파 증폭부(20)에서 증폭된 고주파를 검파하고, 직류 전류값으로 변환 시키는 검파부(30); 상기 검파부(30)에서 출력된 직류 전류값을 입력받아 소정의 전류값으로 증폭시켜 외부로 출력하는 전류증폭부(40); 각각의 상기 배관에 대한 전류증폭부(40)의 신호를 선택적으로 수신하도록 하는 배관채널 선택부(60); 및 상기 배관채널 선택부(60)에서 선택된 배관채널을 표시하고, 선택된 상기 배관의 전류증폭부(40)에서 출력되는 신호를 입력받아 해당 배관에 고착된 스케일의 생성이나 소멸에 의한 변동을 외부로 표시하는 멀티 인디케이터부(70);로 구성되는 것을 특징으로 하는 배관의 스케일 감지 장치를 제공한다.According to a second aspect of the present invention, a plurality of
또한, 바람직하게는, 본 발명에 따른 배관의 스케일 감지장치에 있어서, 상기 고주파 발진부(10)는, 배관(200)에 설치되는 스케일 감지기(11); 상기 스케일 감지기(11)에 연결되어 고주파를 발생시키는 고주파 생성기(12); 기준 고주파를 발생시키는 기준고주파 생성기(13); 및 상기 고주파 생성기(12)에서 발생된 고주파와 상기 기준고주파 생성기(13)에서 발생된 기준 고주파를 혼합하여 출력하는 믹서(14);로 구성될 수 있으며,In addition, preferably, in the scale sensing device of a pipe according to the present invention, the
좀 더 바람직하게는, 상기 스케일 감지기(11)는, 배관(200)에 소정의 횟수로 감겨서 설치되는 코일(15); 및 상기 코일(15)이 설치된 배관(200)의 정전용량을 측정하기 위한 가변 콘덴서(16);로 구성될 수도 있다.More preferably, the
본 발명은 배관 내에 발생 된 스케일이 생성되거나 소멸되는 스케일의 변동상태를 적은 비용으로, 간편하게, 배관의 파괴 없이, 외부에서 감지할 수 있으며,According to the present invention, the scale of the scale generated or destroyed within the pipe can be easily detected at low cost, without breaking the pipe, at low cost.
배관 내부의 스케일의 변동을 사전에 감지하여 이를 관리자에게 알려줌으로써, 관리자가 대상 배관에 대해 적절한 조치와 관리를 할 수 있어 배관 내의 스케일에 대한 사전 분석과 아울러 실시간 감시 모니터링 시스템을 구축 할 수 있고,By detecting the change in scale inside the pipe in advance and notifying the manager, the manager can take proper measures and manage the target pipe.
본 발명의 배관의 스케일 감지 장치가 설치된 배관이 적용된 시스템의 에너지 효율을 극대화함 시킴과 동시에, 설비의 조기 노후화를 방지할 수 있다.While maximizing the energy efficiency of the system to which the pipe is installed scale detection device of the present invention is applied, it is possible to prevent premature aging of the equipment.
이하 상기 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예들을 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 부호가 사용되며, 이에 따른 부가적인 설명은 하기에서 생략된다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, embodiments of the present invention in which the above object can be specifically realized are described with reference to the accompanying drawings. In describing the embodiments, the same names and symbols are used for the same components, and additional description thereof will be omitted below.
도 1은 본 발명의 제 1형태에 따른 배관의 스케일 감지 장치의 구성을 블럭으로 나타내는 구성도이고, 도 2는 본 발명의 제 1형태에 따른 배관의 스케일 감지 장치의 사시도이며, 도 3은 본 발명의 제 2형태에 따른 배관의 스케일 감지 장치의 사시도이다.1 is a block diagram showing the configuration of a scale sensing device for a pipe according to a first aspect of the present invention in a block, FIG. 2 is a perspective view of a scale sensing device for a pipe according to a first aspect of the present invention, and FIG. It is a perspective view of the scale detection apparatus of the piping which concerns on the 2nd aspect of this invention.
본 발명의 제 1형태에 따른 배관의 스케일 감지 장치(100)는, 도 1과 도2에 도시된 바와 같이, 스케일의 생성 및 소멸 등의 스케일 변동을 감지하고자 하는 배관(200)에 고주파 발진부(10)를 설치하게 되며, 상기 고주파 발진부(10)에서는 설치된 배관(200)에 대한 고주파 신호를 출력하게 된다. 바람직하게는, 상기 고주파 발진부(10)에는 배관의 외부에 스케일 감지기(11)가 설치되고, 상기 스케일 감지기(11)에 연결되어 고주파를 발생시키는 고주파 생성기(12)가 구비되고, 또한, 기준 고주파를 발생시키는 기준고주파 생성기(13)가 구비되어 상기 고주파 생성기(12)에서 발생된 고주파 신호와 상기 기준고주파 생성기(13)에서 발생된 기준 고주파를 입력받아 고주파 신호를 기준 고주파 신호만큼 감소시켜 출력하는 믹서(14)가 구비된다. 바람직하게는, 상기 스케일 감지기(11)는 스케일의 변동을 알고자 하는 배관(200)의 외부에 소정 횟수로 코일(15)을 감고, 상기 코일(15)이 감겨진 배관의 정전용량을 측정하기 위한 가변 콘덴서(16)로 구성될 수 있다.As shown in FIGS. 1 and 2, the
좀 더 상세하게 상기 고주파 발진부(10)를 설명하면, 상기 배관의 외부에 소정 횟수로 감겨진 코일(15)은 처음 설치된 스케일이 고착된 배관에 대한 인덕턴스(Inductance) 값을 가지게 되며, 해당 스케일 상태의 배관에 대한 인덕턴스 값에 대하여 공진 주파수를 일으키게 되는 배관의 정전용량 즉, 커패시턴스(Capacitance) 값을 스케일 감지기(11)에 구비된 가변 콘덴서(16)의 조정을 통해 구하게 된다. 해당 스케일 상태의 배관에 대한 코일(15)의 인덕턴스 값과 가변 콘덴서(16)의 설정으로 구해진 배관의 정전용량 값을 바탕으로 상기 고주파 발진부(10)를 구성하는 고주파 생성기(12)에서 고주파를 발생시켜 출력하게 된다. 상기 고주파 생성기(12)에서 발생된 고주파는 그 주파수 값이 상당히 높아 이를 감소시키기 위해, 믹서(14)는 고주파 생성기(12)에서 발생 된 고주파와 기준고주파 생성기(13)에서 발생 된 기준 고주파를 입력받고, 상기 고주파를 기준 고주파만큼 감소시킨 후 믹서(14)에서 출력하게 된다.In more detail, the high
상기 고주파 발진부(10)에서 출력된 고주파 신호는 고주파 증폭부(20)를 거치면서 증폭된다. 상기 고주파 발진부(10)에서 출력된 고주파 신호에는 여러 주파수대의 고주파들이 혼재되어 있으며 상기 고주파 증폭부(20)에서는 이들 중 중간 주파수대의 고주파를 소정의 주파수로 증폭시켜 출력하게 된다. 바람직하게는, 상기 고주파 증폭부(20)는 중간 주파수 증폭기를 둘 이상 다단으로 구비하여 원하는 소정의 주파수로 증폭할 수 있도록 한다.The high frequency signal output from the
검파부(30)에서는, 상기 고주파 증폭부(20)에서 증폭되어 출력된 고주파 신호를 입력받아 증폭된 중간 주파수대의 고주파를 검파하고, 직류로 변환하여 출력하게 된다.The
전류증폭부(40)에서는, 변환된 직류 전류값을 4 ~ 20 mA로 증폭시켜 외부기기로 출력하게 된다. 바람직하게는, 전류증폭부(40)에서 출력되는 신호를 입력받아 배관에 고착된 스케일의 생성이나 소멸 등의 변동사항을 표시할 수 있는 인디케이터부(50)를 구비할 수 있다.In the
이하 본 발명에 의한 배관의 스케일 감지장치의 작동을 상술하면, 스케일의 변동을 감지하고자 하는 배관에 스케일 감지기(11)를 설치한다. 바람직하게는, 상기 스케일 감지기(11)로는 코일(15)과 가변 콘덴서(16)로 구성될 수 있으며, 상기 코일(15)은 배관의 외부에 소정 횟수로 감아서 설치하며, 이때, 통상 배관에 감겨진 코일(150에 대한 인덕턴스(Inductance)와 커패시턴스(Capacitance)를 고려하여 30회 전후로 감아 줄 수 있다. 상기 코일(15)의 양단에는 가변 콘덴서(16)를 설치하고, 코일(15)과 가변 콘덴서(16)가 설치된 회로에 고주파 생성기(12)를 연결한다. 바람직하게는, 상기 고주파 생성기(12)로는 오실레이터(Oscillator)를 사용할 수 있다. 배관의 외부에 감겨진 코일(15)에 연결된 가변 콘덴서(16)를 조정하여 공진을 일으키는 커패시턴스를 구할 수 있으며, 설치된 코일(15)의 인덕턴스와 구해진 커패시턴스를 바탕으로 수학식 1로 표현되는 주파수를 가지는 고주파가 상기 오실레이터를 통하여 발생하게 된다.Hereinafter, the operation of the scale detection apparatus of the pipe according to the present invention in detail, the
(여기서, L은 배관(200)에 감겨진 코일(15)에 대한 인덕턴스값(Inductance)이고, C는 코일(15)이 감겨진 배관(200)에 대해 공진을 일으키는 커패시턴스값(Capacitance)이며, f는 주어진 인덕턴스값과 공진을 일으키는 커패시턴스값으로 부터 나오는 공진 주파수이다.)Where L is an inductance value for the
상기 고주파 생성기(12)에서 나온 주파수 신호는 그 주파수 대역이 높아 주파수를 감소시키기 위해 상기 기준고주파 생성기(13)에서 출력되는 고주파를 상기 믹서(14)에서 혼합 감소시켜 출력하게 된다. 바람직하게는, 상기 기준고주파 생성기(13로는 로컬 오실레이터(Local Oscillator)를 사용할 수 있다.The frequency signal emitted from the
상기 고주파 발진부(10)에서 감소되어 출력된 고주파 신호에는 여러 고주파 신호들이 혼재되어 있으며, 이들 중 중간 주파수대의 주파수를 상기 고주파 증폭부(20)에서 증폭하게 된다. 이때, 소정의 원하는 주파수로 증폭하기 위하여 둘 이상의 증폭기를 이용하여 다단으로 증폭을 실행할 수 있다. A plurality of high frequency signals are mixed in the high frequency signal reduced and output by the
상기 검파부(30)에서는 증폭되어 출력된 고주파 신호를 입력받아 증폭된 중간 주파수대의 고주파를 검파하고, 직류로 변환하여 출력하게 되며, 상기 전류증폭부(40)에서는 변환된 직류 전류값을 4 ~ 20 mA로 증폭시켜 외부기기로 출력하게 된다. 이때, 배관의 스케일 감지장치를 처음 설치될 당시의 외부기기나 인디케이터부(50)에 표시되는 값을 기준값으로 정하고 이후 배관 내의 스케일이 생성 또는 소멸되는 등의 스케일 변동이 발생하는 경우에, 변동된 스케일로 인한 상기 고주파 발진부(10)에서의 주파수 변동은 전류증폭부(40)에서의 직류전류값의 변동으로 나타나고, 이는 상기 인디케이터부(50)의 기준값에서 변동되어 스케일의 생성이나 소멸에 따른 스케일의 변동과 정도를 알 수 있게 되는 것이다.The
본 발명에 의한 제 2형태에 따른 배관의 스케일 감지 장치는, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제 1형태의 배관의 스케일 감지장치들을 다수의 배관에 설치한 것으로서, 다수의 배관에 각각 설치되고, 설치 배관에 대한 고주파 신호를 발진시키는 고주파 발진부(10)와, 상기 고주파 발진부(10)에서 출력된 고주파를 증폭시키는 고주파 증폭부(20)가 구비되고, 상기 고주파 증폭부(20)에서 증폭된 고주파를 검파하고, 직류 전류값으로 변환 시키는 검파부(30) 및 상기 검파부(30)에서 출력된 직류 전류값을 입력받아 소정의 전류값으로 증폭시켜 외부로 출력하는 전류증폭부(40)가 구비된다. 또한, 각각의 상기 배관에 대한 전류증폭부(40)의 신호를 선택적으로 수신하도록 하는 배관채널 선택부(60), 및 상기 배관채널 선택부(60)에서 선택된 배관채널을 표시하고 선택된 상기 배관의 전류증폭부(40)에서 출력되는 신호를 입력받아 해당 배관에 고착된 스케일의 생성이나 소멸에 의한 변동을 외부로 표시하는 멀티 인디케이터부(70)로 구성되는 것이다.The scale sensing device of the pipe according to the second aspect of the present invention, as shown in Figure 3, the scale sensing devices of the pipe of the first form is installed in a plurality of pipes, respectively, And a
본 발명에 의한 제 2형태에 따른 배관의 스케일 감지장치의 작동 또한, 전술한 제 1형태와 동일하며, 다만, 다수의 배관에 대한 전류증폭부(40)의 신호를 선택하여 표시하기 위하여 배관채널 선택부(60)가 구비되고, 선택된 배관에 대한 배관채널 및 스케일의 변동을 외부로 표시하기 위한 멀티 인디케이터부(70)가 구비된다.The operation of the apparatus for detecting a scale of a pipe according to the second aspect of the present invention is also the same as that of the first aspect described above, except that the pipe channel for selecting and displaying signals of the
위에서 몇몇의 실시예가 예시적으로 설명되었음에도 불구하고, 본 발명이 이의 취지 및 범주에서 벗어남 없이 다른 여러 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다.Although some embodiments have been described above by way of example, it will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be embodied in many other forms without departing from the spirit and scope thereof.
따라서, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아닌 예시적인 것으로 여겨져야 하며, 첨부된 청구항 및 이의 동등 범위 내의 모든 실시예는 본 발명의 범주내에 포함된다.Accordingly, the described embodiments are to be considered as illustrative and not restrictive, and all embodiments within the scope of the appended claims and their equivalents are included within the scope of the present invention.
도 1은 본 발명의 제 1형태에 따른 배관의 스케일 감지 장치의 구성을 블럭으로 나타내는 구성도;BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The block diagram which shows the structure of the scale detection apparatus of the piping which concerns on the 1st aspect of this invention in block.
도 2는 본 발명의 제 1형태에 따른 배관의 스케일 감지 장치의 사시도; 및2 is a perspective view of a scale sensing device for piping according to a first aspect of the present invention; And
도 3은 본 발명의 제 2형태에 따른 배관의 스케일 감지 장치의 사시도;이다.3 is a perspective view of an apparatus for detecting a scale of a pipe according to a second aspect of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 * Explanation of symbols on the main parts of the drawings
10 : 고주파 발진부 11 : 스케일 감지기10: high frequency oscillation unit 11: scale detector
12 : 고주파 생성기 13 : 기준고주파 생성기12: high frequency generator 13: reference high frequency generator
14 : 믹서 15 : 코일14
16 : 가변 콘덴서16: variable capacitor
20 : 고주파 증폭부 30 : 검파부20: high frequency amplifier 30: detector
40 : 전류 증폭부 50 : 인디케이터부40: current amplifier 50: indicator unit
60 : 배관채널 선택부 70 : 멀티 인디케이터부60: pipe channel selection unit 70: multi indicator unit
100 : 배관의 스케일 감지장치100: pipe scale detection device
110 : 다수 배관의 스케일 감지장치110: scale detection device of multiple pipes
200 : 배관200: piping
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