KR100960393B1 - 배관의 스케일 모니터링 및 제거 시스템 - Google Patents

배관의 스케일 모니터링 및 제거 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배관 내부의 스케일 생성 상황을 모니터링하여 표시하고, 스케일 생성 두께가 설정치 이상으로 되면 스케일 제거를 수행함으로써 배관 내부의 스케일 모니터링 및 제거를 효과적으로 할 수 있는 배관의 스케일 모니터링 및 제거 시스템에 관한 것이다. 이를 위한 본 발명은, 배관의 내면에서 생성되어 고착되는 스케일 두께를 모니터링하기 위한 스케일 모니터링부; 상기 배관 내면에서의 스케일 생성을 방지하며, 상기 배관 내면에 고착된 스케일을 제거하기 위한 스케일 제거부; 및 상기 스케일 모니터링부와 상기 스케일 제거부 사이에 개재되어 상기 스케일 모니터링부와 상기 스케일 제거부 간의 신호 교환을 수행하는 인터페이스부를 포함하고, 상기 인터페이스부는 상기 스케일 모니터링부에서 감지된 스케일 두께가 설정된 기준 두께를 초과했는지 여부를 판단하는 스케일 두께 판단부와, 상기 스케일 두께 판단부에 의해 상기 스케일 두께가 상기 기준 두께를 초과한 것으로 판단되면, 상기 스케일 제거부에 스케일 제거 지시명령을 내리는 스케일 제거 지시부, 및 상기 스케일 두께 판단부에 기준 두께 신호를 제공하며 상기 스케일 두께 판단부와 스케일 제거 지시부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

배관의 스케일 모니터링 및 제거 시스템 {System for monitoring the scale state of a pipe and scaling the pipe}
본 발명은 배관 내부에 고착된 스케일을 모니터링하면서 효과적으로 제거하는 배관의 스케일 모니터링 및 제거 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 배관 내부의 스케일 생성 상황을 모니터링하여 표시하고, 스케일 생성이 설정치 이상으로 되면 스케일 제거를 수행함으로써 배관 내부의 스케일 모니터링 및 제거를 효과적으로 할 수 있는 배관의 스케일 모니터링 및 제거 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 산업용 및 상업용 수처리 공정 중 유체가 흐르는 배관 내에는 장시간 유체의 흐름으로 스케일이 고착되는 현상이 발생한다. 즉 유체가 상존하는 배관 내부에는 장시간 사용에 따른 이물질이 존재하고, 이와 같은 이물질을 통상 스케일(scale)이라 한다. 배관 내부에 고착된 스케일은 해당 수처리 설비의 효율을 저하시키는 요인이 된다. 좀 더 구체적으로 살펴보면, 배관 내부에 고착된 스케일은, 예를 들어 상기 배관이 난방시스템에 적용되는 배관이라면 열전달을 감소시켜 에너지 소비율을 증가시키고, 보일러 등과 같은 경우 노내의 온도 상승과 이로 인한 과열로 폭발사고를 일으키거나 가열면의 온도 상승에 따른 고온상태에서의 부식 을 발생시키며, 배관의 단면축소로 인한 압력증가로 동력손싱의 발생 등 매우 심각한 폐해를 야기시킬 수 있다.
상기와 같은 폐해를 유발하는 배관내부의 스케일을 모니터링(monitoring)하기 위하여 종래에는 배관을 절단한후 배관내부를 육안으로 검사하거나 재질검사를 수행하여 스케일의 고착정도를 파악하였으나 이는 공사에 따른 시간 및 비용이 많이 드는 문제점이 있었다. 최근에는 이와 같은 배관 내부의 직접적인 모니터링의 문제점을 극복하기 위하여 비파괴평가 기술이 대두되고 있고, 이러한 비파괴 평가 기술로는 방사선 투과시험, 초음파 두께측정, 와전류 탐상시험 및 내시경 탐상 등이 그 예인데, 이들 각각은 나름대로의 장점이 있지만 방사능 유출의 문제점, 고 비용의 문제점, 부분적이고 제한적인 모니터링 만이 가능한 문제점 등이 있다.
한편, 전술한 바와 같이 배관 내의 스케일은 해당 설비의 효율을 저하시키기 때문에 제거해야 하는데, 기존의 스케일 제거 장치로는 배관 주위에 솔레노이드 코일을 감싸고, 이 솔레노이드 코일에 듀티비 및 강도가 비대칭인 펄스를 일정 시간을 두고 다양한 형태로 가변시켜 공급시킴으로써 배관 내부에 자기장 및 전기장을 발생시켜 궁극적으로 전자계력 즉, 로렌츠의 힘을 발생시켜, 상기 로렌츠의 힘에 의해 스케일의 결합을 깨뜨려 스캐일의 결정을 미립화하여 제거하는 방식을 사용하고 있다.
그런데, 전술한 바와 같은 스케일 모니터링 장치 및 스케일 제거 장치는 별개의 독립적인 장치로 구성되어 있기 때문에 스케일 모니터링 장치가 스케일의 고착 정도를 감지하면, 관리자가 스케일의 고착 정도에 따라 스케일 제거 장치를 동 작시켜야 하는 등의 문제점, 즉 스케일 모니터링 장치와 스케일 제거 장치 간에 동작을 유기적으로 또는 자동적으로 연관시키지 못하는 문제점을 가지고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 배관내에 스케일이 생성되거나 소멸되는 등의 스케일 변동을 모니터링하여 표시하고, 모니터링 결과에 따른 스케일의 두께 또는 스케일의 생성 정도가 설정치를 초과하면 자동적으로 스케일 제거를 수행하도록 함으로써, 스케일의 모니터링 및 제거가 유기적으로 수행될 수 있도록 하고, 이로써 대상 배관에 대해 적절한 조치와 관리를 효율적으로 할 수 있도록 하고 해당 설비의 에너지 효율을 극대화하고 설비의 조기 노후화를 방지할 수 있도록 한 스케일 모니터링 및 제거 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적을 달성하기 위한, 배관의 스케일 모니터링 및 제거 시스템은, 상기 배관의 내면에서 생성되어 고착되는 스케일 두께를 모니터링하기 위한 스케일 모니터링부; 상기 배관 내면에서의 스케일 생성을 방지하며, 상기 배관 내면에 고착된 스케일을 제거하기 위한 스케일 제거부; 및 상기 스케일 모니터링부와 상기 스케일 제거부 사이에 개재되어 상기 스케일 모니터링부와 상기 스케일 제거부 간의 신호 교환을 수행하는 인터페이스부를 포함하고, 상기 인터페이스부는 상기 스케일 모니터링부에서 감지된 스케일 두께가 설정된 기준 두께를 초과했는지 여부를 판단하는 스케일 두께 판단부와, 상기 스케일 두께 판단부에 의해 상기 스케일 두께가 상기 기준 두께를 초과한 것으로 판단되면, 상기 스케일 제거부에 스 케일 제거 지시명령을 내리는 스케일 제거 지시부, 및 상기 스케일 두께 판단부에 기준 두께 신호를 제공하며 상기 스케일 두께 판단부와 스케일 제거 지시부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 스케일 모니터링부는, 상기 배관에 설치되는 코어(core)에 1차 코일 및 2차 코일이 각각 감겨있는 형태로 구성되어 상기 배관의 스케일 생성 고착에 따른 상기 배관의 투자율 변화를 감지하기 위한 투자율 감지부; 상기 2차 코일에 연결되어 상기 2차 코일에 유도된 전압을 배가하여 정류하는 배전압 정류부; 상기 배전압 정류부의 출력신호에 포함된 불필요 신호를 제거하기 위한 필터부; 상기 필터부를 거친 신호를 직류전압으로 변환하여 증폭하기 위한 직류변환 증폭부; 상기 직류변환 증폭부의 출력신호를 안정화하기 위한 버퍼부; 상기 버퍼부의 출력신호를 상기 배관의 스케일 생성 두께에 대응하는 전류값으로 변환하는 전류 변환부; 상기 전류 변환부의 출력 전류값에 따라 상기 스케일 생성 두께를 표시하기 위한 표시부; 및 상기 각 부에 필요 전원을 공급하기 위한 전원 공급부를 포함한다.
바람직하게는, 상기 스케일 제거부는, 상기 배관 외부에 일정 회전수로 감긴 코일에 인가될 발진 주파수를 제공하기 위한 발진부; 상기 발진 주파수를 분주하여 안정화시키기 위한 분주부; 상기 분주부의 주파수를 입력받아 전압제어 발진신호로 변환하기 위한 전압제어발진부(VCO); 상기 전압제어발진부의 출력 주파수가 외부 신호에 영향을 받지 않도록 하기 위한 버퍼부; 상기 버퍼부를 통과한 신호를 임피던스 매칭하기 위한 결합회로부; 상기 결합회로부를 통과한 신호를 증폭시키기 위 한 증폭부; 상기 배관 외부에 감긴 상기 코일에 연결되어 상기 증폭부를 통과한 신호를 상기 코일에 인가하여 상기 신호의 주파수에 의해 전자장이 형성되어 상기 스케일이 제거되도록 하는 부하저항부; 및 상기 각 부에 전원을 공급하기 위한 전원 공급부를 포함한다.
바람직하게는, 상기 인터페이스부는 상기 스케일 모니터링부의 스케일 감지 신호를 입력받으며, 상기 인터페이스부는 상기 스케일 제거 지시부를 통해 상기 스케일 제거부의 전원 공급부를 동작을 제어한다.
본 발명에 의하면, 배관내에 스케일이 생성되거나 소멸되는 등의 스케일 변동을 모니터링하여 표시하고, 모니터링 결과에 따른 스케일의 두께 또는 스케일의 생성 정도가 설정치를 초과하면 자동적으로 스케일 제거를 수행하도록 함으로써, 스케일의 모니터링 및 제거가 유기적으로 수행될 수 있도록 하고, 이로써 대상 배관에 대해 적절한 조치와 관리를 효율적으로 할 수 있도록 하고 해당 설비의 에너지 효율을 극대화하고 설비의 조기 노후화를 방지할 수 있도록 한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 배관의 스케일 모니터링 및 제거 시스템의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 배관의 스케일 모니터링 및 제거 시스템의 개략적인 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 배관의 스케일 모니터링 및 제거 시스템의 인터페이스부의 구성도이다. 도 3은 본 발명에 따른 배관의 스케일 모니터링 및 제 거 시스템의 스케일 모니터링부의 구성도이고, 도 4은 본 발명에 따른 배관의 스케일 모니터링 및 제거 시스템의 스케일 제거부의 구성도이다. 도 5는 본 발명의 스케일 제거부의 전압제어 발진부의 상세 회로 구성도이고, 도 6은 본 발명의 스케일 제거부의 주 증폭부의 상세 회로 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 배관의 스케일 모니터링 및 제거 시스템은, 배관의 스케일 모니터링 및 제거 시스템은, 배관(P; 도 3)의 내면에서 생성되어 고착되는 스케일 두께를 모니터링하기 위한 스케일 모니터링부(100)와; 배관(P) 내면에서의 스케일 생성을 방지하며, 상기 배관 내면에 고착된 스케일을 제거하기 위한 스케일 제거부(300); 및 스케일 모니터링부(100)와 스케일 제거부(300) 사이에 개재되어 스케일 모니터링부(100)와 스케일 제거부(300) 간의 신호 교환을 수행하는 인터페이스부(500)를 포함하여 이루어진다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 인터페이스부(500)는 스케일 모니터링부(100)에서 감지된 스케일 두께가 설정된 기준 두께를 초과했는지 여부를 판단하는 스케일 두께 판단부(510)와, 스케일 두께 판단부(510)에 의해 스케일 두께가 상기 기준 두께를 초과한 것으로 판단되면, 스케일 제거부(300)에 스케일 제거 지시명령을 내리는 스케일 제거 지시부(520), 및 스케일 두께 판단부(510)에 기준 두께 신호를 제공하며 스케일 두께 판단부(510)와 스케일 제거 지시부(520)를 제어하는 제어부(530)를 포함하여 이루어진다. 스케일 제거 지시부(520)에서 출력되는 스케일 제거 지시명령은, 예를 들어 트랜지스터를 턴-온시키기 위한 구형파 신호이다.
도 3을 참조하면, 스케일 모니터링부(100)는 배관(P)에 설치되는 코 어(core)(101)에 1차 코일(103) 및 2차 코일(105)이 각각 감겨있는 형태로 구성되어 배관(P) 내부의 스케일 생성 고착에 따른 배관(P)의 투자율 변화를 감지하기 위한 배관 투자율 감지부(110)와; 배관 투자율 감지부(110)의 2차 코일(105)에 연결되어 2차 코일(105)에 유도된 전압을 배가하여 정류하는 배전압 정류부(120); 배전압 정류부(120)의 출력신호에 포함된 불필요 신호를 제거하기 위한 필터부(130); 필터부(130)를 거친 신호를 직류전압으로 변환하여 증폭하기 위한 직류변환 증폭부(140); 직류변환 증폭부(140)의 출력신호를 안정화하기 위한 버퍼부(150); 버퍼부(150)의 출력신호를 배관(P)의 스케일 생성 두께에 대응하는 전류값으로 변환하는 전류 변환부(160); 전류 변환부(160)의 출력 전류값에 따라 스케일 생성 두께를 표시하기 위한 표시부(170); 및 상기 각 부에 필요 전원, 즉 교류 및 직류 전원을 공급하기 위한 전원 공급부(180); 전류 변환부(160)의 출력 전류값을 통해 배관의 스케일 변동을 외부에서 알 수 있도록 상기 출력 전류값을 외부로 통보하기 위한 스케일 변동 외부 통보부(190)를 포함하여 이루어진다.
상기한 배관 투자율 감지부(110)의 1차 코일(103)에는 바람직하게 60Hz의 24볼트 전원이 인가되며, 이에 따라 2차 코일(105)에서는 바람직하게 60Hz의 1-5볼트 전압이 출력된다. 상기한 직류변환 증폭부(140)는 바람직하게 필터부(130)를 통과한 주파수 신호를 직류 신호로 평활시키는 평활 회로부(142)와 평활 회로부(142)에서 직류 신호로 평활된 신호를 증폭하기 위한 직류 증폭부(1440)로 구성된다. 상기한 전류 변환부(160)의 출력 전류값은 인터페이스부(500)의 스케일 두께 판단부(510)에 입력되며, 스케일 두께 판단부(510)는 상기 전류값을 통해 배관(P)에 생 성 고착된 스케일의 두께를 판단한다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 스케일 제거부(300)는 배관(P) 외부에 일정 회전수로 감긴 코일(C)에 인가될 발진 주파수를 제공하기 위한 발진부(310); 발진 주파수를 분주하여 안정화시키기 위한 주파수 분주부(320); 주파수 분주부(320)의 주파수를 입력받아 전압제어 발진신호로 변환하기 위한 전압제어발진부(VCO)(330)로서 기준 전압부(331)와 부퀘환부(333) 및 가변 전압부(335)로 구성된 전압제어발진부(330); 전압제어발진부(330)의 출력 주파수가 외부 신호에 영향을 받지 않도록 하기 처리하기 위한 버퍼부(340); 버퍼부(340)를 통과한 신호를 임피던스 매칭하기 위한 결합회로부(350); 결합회로부(350)를 통과한 신호를 증폭시키기 위한 증폭부(360)로서 적은 입력전압을 증폭하기 위한 전치 증폭기(361)와 증폭 이득을 가변하기 위한 출력 가변부(363) 및 주 증폭기(365)로 구성된 증폭부(360); 배관(P) 외부에 감긴 코일(C)에 연결되어 증폭부(360)를 통과한 신호를 코일(C)에 인가하여 상기 증폭부(360)의 출력 주파수 신호에 의해 전자장이 형성되어 배관(P) 내부의 스케일이 제거되도록 작용하는 부하저항부(370); 및 상기한 각 부에 필요한 전원(5V DC, 15V DC, 30V DC)을 공급하기 위한 전원 공급부(380); 상기 전압제어발진부(330)의 주파수를 표시하기 위한 주파수 지시계(390)를 포함하여 이루어진다.
또한, 스케일 제거부(300)는 도 4에 도시한 바와 같이 전원 공급부(380)에서 제공되는 전원을 수동으로 제공하기 위한 수동 스위치(PSW)와; 인터페이스부(500)의 스케일 제거 지시부((520)에 의한 스케일 제거 지시 신호에 따라 턴-온되는 트랜지스터(Q)와 릴레이(RL)를 포함하여 스케일 제거부(300)를 자동으로 동작시키는 자동 스위치(ASW)를 포함한다.
한편, 4에 도시된 스케일 제거부(300)의 전압제어 발진부(330)와 증폭부(360)는 각각 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이 실제 회로로 구성될 수 있고, 이러한 실제 회로는 설계적인 측면을 고려하여 다양화될 수 있으므로 이에 대한 상세한 설명은 본 명세서에서 생략하기로 한다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 배관의 스케일 모니터링 및 제거 시스템의 작용을 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명한다.
먼저, 도 3을 참조하면, 본 발명의 스케일 모니터링부(100)는, 공지된 기술(등록특허 번호 10-0917045, 배관의 스케일 감지 장치)의 문제점, 즉 스케일 감지기가 코일과 가변 콘덴서로 구성되어 높은 주파수를 처리하는 구성을 필요로 하기 때문에 주변 잡음 신호에 영향을 많이 받고, 또한 정확한 측정치를 얻기가 쉽지 않은 문제점을 해결하기 위하여, 두께 변화를 용이하게 측정할 수 있는 투자율 검출 방식에 의해 스케일의 두께 변화를 모니터링 한다. 즉, 본 발명의 스케일 모니터링부(100)는 스케일의 변동을 모니터링하고자 하는 배관(P)에 1차 코일(103) 및 2차 코일(105)이 감겨있는 코어(101)를 설치한다. 1차 코일(103)에는 전원 공급부(180)에서 바람직하게 60Hz의 AC 24V 전원이 공급된다.
예를 들어, 1차 코일(103)에 60Hz의 AC 24V 전원이 인가되면, 2차 코일(105)에는 아래 공식에 의해서 유도기전력이 생긴다.
Figure 112009078514952-pat00001
(상기 공식에서, μ는 투자율; N은 2차 코일의 감긴 횟수; n은 1차 코일의 감긴횟수; r은 2차 코일의 반지름; f는 1차 코일에 인가되는 전원의 주파수; I는 1차 코일에 인가되는 교류 전류 크기)
배관(P)이 처음 설치될 때, 즉 배관에 스케일이 생기기 전에 코어(101)와 코일(103, 105)로 구성된 투자율 감지부(110)에 의해 초기 유도기전력이 측정되어 인터페이스부(500)의 제어부(530)에 저장된다. 스케일 모니터링 감지부(100)는 전원 공급부(180)에서 전원이 공급되기 시작하면, 투자율 감지부(110)에 의해 스케일의 변동 상황이 감지되어, 이하에서 설명하믄 바와 같이 스케일 변동 상황에 대응하는 전류값을 출력한다.
도 3에 도시한 바와 같은 모니터링 감지부(100)가 배관(P)에 설치된 다음, 배관(P)에 스케일이 발생하여 배관의 두께가 변동하면, 코일 주변의 투자율이 변화하게 되고, 이에 따라 유도기전력이 변화하게 된다. 즉, 배관(P)에 스케일이 많을수록 투자율이 커지기 때문에 2차 코일(105)에 유도되는 기전력이 커지고, 스케일이 적을수록 투자율이 작아지기 때문에 2차 코일(105)에 유도되는 기전력이 작아진다.
상기와 같이 스케일의 변동 상황과 관련하여 생성되는 2차 코일(105)의 유도기전력은 미약할 수 있으므로 배전압 정류부(120)에서 배전압되고, 필터부(130)에서 필요없는 잡음 신호 등이 제거된다. 필터부(130)는 바람직하게 능동 필터를 채용한다. 필터부(130)는 필요없는 각종 유기된 잡음, 예를 들면 60Hz 이외의 잡음 신호를 제거한다. 필터부(130)에서 잡음 신호까지 제거된 교류 신호는 직류변환 증 폭부(140)의 평활 회로부(142)에서 직류 신호로 평활되고, 직류 증폭부(144)에서 정해진 배율로 증폭된다. 직류 증폭부(144)를 통과한 직류 신호는 버퍼부(150)에서 안정화되고, 전류 변환부(160)에서 배관(P)의 스케일 생성 두께에 대응하는 전류값으로 변환된다. 전류 변환부(160)에서 출력되는 스케일 생성 두께에 대응하는 전류값은 표시부(170)에 의해 숫자 및 그래프 등으로 다양하게 표시된다. 또한, 상기 변류 변환부(160)에서 출력되는 스케일 생성 두께에 대응하는 전류값은 스케일 변동 외부 통보부(190)에 의해 스케일 변동 상황을 필요로 하는 처소에 송신되며, 스케일 제거 여부를 판단하기 위한 인터페이스부(500)로 송신된다.
인터페이스부(500)가 스케일 모니터링부(100)에서 송신된 스케일 생성 두께에 대응하는 전류값을 수신하면, 스케일 두께 판단부(510)는 제어부(530)의 제어에 따라 배관(P)에 스케일이 생기기 전의 기준 두께 전류값과 상기 스케일 생성 두께에 대응하는 전류값을 비교하여 생성된 스케일 두께가 제거할 필요가 있을 정도인지를 판단한다. 스케일 두께 판단부(510)의 판단 결과, 스케일을 제거할 필요가 있다고 판단되면, 제어부(530)는 스케일 제거 지시부(520)를 통해 스케일 제거부(300)에 스케일 제거 지시 신호를 송신한다.
인터페이스부(500)로부터 상기 스케일 제거 지시 신호가 수신되면, 스케일 제거부(500)의 자동 스위치(ASW)의 트랜지스터(Q)가 턴-온된다. 자동 스위치(ASW)의 트랜지스터(Q)가 턴-온되면, 릴레이(RL)의 코일이 자화되고, 이에 따라 릴레이(RL)의 스위치가 온(ON)되어 전원 공급부(380)의 전원이 스케일 제거부(500)의 각 부에 공급된다.
스케일 제거부(300)의 자동 스위치(ASW)는 인터페이스부(500)로부터의 스케일 제거 지시 신호에 따라 자동으로 온/오프되어 스케일 제거부(300)가 동작하도록 하는 것이며, 수동 스위치(PSW)는 수동으로 스위치를 온/오프하여 스케일 제거부(300)를 동작시키는 것이다. 따라서, 수동 스위치(PSW)가 온된 상태에서는 자동 스위치(ASW)의 온/오프 동작은 무의미하고, 수동 스위치(PSW)가 오프된 상태에서만 자동 스위치(ASW)의 온/오프 동작이 의미를 갖게 된다. 자동 스위치(ASW)가 온 상태일 때와, 수동 스위치(PSW)가 온 상태일 때의 스케일 제거부(300)의 동작은 동일할 것이라는 것은 당업자에게 자명할 것이다.
인터페이스부(500)로부터 송신된 스케일 제거 지시 신호에 따라 자동 스위치(ASW)가 온되면, 발진부(310)는 배관(P) 외부에 일정 회전수로 감긴 스케일 제거용 코일(C)에 인가될 기준 발진 주파수(예; 2MHz)를 분주부(320)로 출력한다. 발진부(310)로부터 기준 발진 주파수가 입력되면, 분주부(320)는 상기 발진 주파수를 일정 비율로 분주(예; 100분주)하여 발진 주파수를 안정화시킨다. 분주부(320)에 의해 발진 주파수가 분주되어 안정화되었으면, 기준 전압부(331)와 부퀘환부(333) 및 가변 전압부(335)로 구성된 전압제어 발진부(330)에 의해 전압제어 발진 주파수로 변환된다. 전압제어 발진부(300)의 가변 전압부(335)는 예를 들어 1-6볼트의 직류 전압을 반복하여 발생한다.
전압제어 발진부(330)의 출력 주파수는 버퍼부(340)에서 외부 신호에 영향을 받지 않도록 하기 위해 버퍼링되고, 버퍼부(340)에서 버퍼링된 신호는 결합 회로부(350)에서 임피던스 매칭 처리된다. 결합회로부(350)를 통과한 신호는 신호 전압 이 작으므로 전치 증폭기(361)와, 증폭 이득을 가변하기 위한 출력 가변부(363) 및 주 증폭기(365)로 구성된 증폭부(360)에서 신호 증폭된다.
증폭부(360)를 통과한 고출력의 주파수 신호는 부하 저항부(370; 약 0.5Ω)를 통해 배관(P) 외부에 감긴 코일(C)에 인가된다. 코일(C)에 상기 증폭부(360)에 의해 증폭된 고출력 주파수 신호가 인가되면, 코일(C)은 기존 기술에서와 같이 전기장과 자기장을 발생시켜 궁극적으로 전자계력, 즉 로렌츠의 힘을 발생시키도록 함으로써 상기 로렌츠의 힘에 의해 스케일을 제거한다.
이로써, 본 발명은 배관 내부의 스케일 생성 상황을 모니터링하여 표시하고, 스케일 생성이 설정치 이상으로 되면 스케일 제거를 수행함으로써 배관 내부의 스케일 모니터링 및 제거를 효과적으로 할 수 있다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 기술하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구 범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형 또는 변경하여 실시할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 앞으로의 실시예들의 변경은 본 발명의 기술을 벗어날 수 없을 것이다.
본 발명은 사용중 스케일이 발생하는 발전소의 배관 및 보일러의 배관 등 각종 유체 배관에 채용될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 배관의 스케일 모니터링 및 제거 시스템의 개략적인 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 배관의 스케일 모니터링 및 제거 시스템의 인터페이스부의 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 배관의 스케일 모니터링 및 제거 시스템의 스케일 모니터링부의 구성도.
도 4은 본 발명에 따른 배관의 스케일 모니터링 및 제거 시스템의 스케일 제거부의 구성도.
도 5는 본 발명의 스케일 제거부의 전압제어 발진부의 상세 회로 구성도.
도 6은 본 발명의 스케일 제거부의 주 증폭부의 상세 회로 구성도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 스케일 모니터링부 110 : 투자율 감지부
300 : 스케일 제거부 330 : 전압제어 발진부
360 : 증폭부 500 : 인터페이스부
510 : 스케일 두께 판단부 520 : 스케일 제거 지시부

Claims (5)

  1. 배관의 스케일 모니터링 및 제거 시스템에 있어서,
    상기 배관의 내면에서 생성되어 고착되는 스케일 두께를 모니터링하기 위한 스케일 모니터링부;
    상기 배관 내면에서의 스케일 생성을 방지하며, 상기 배관 내면에 고착된 스케일을 제거하기 위한 스케일 제거부; 및
    상기 스케일 모니터링부와 상기 스케일 제거부 사이에 개재되어 상기 스케일 모니터링부와 상기 스케일 제거부 간의 신호 교환을 수행하는 인터페이스부를 포함하고,
    상기 인터페이스부는 상기 스케일 모니터링부에서 감지된 스케일 두께가 설정된 기준 두께를 초과했는지 여부를 판단하는 스케일 두께 판단부와, 상기 스케일 두께 판단부에 의해 상기 스케일 두께가 상기 기준 두께를 초과한 것으로 판단되면, 상기 스케일 제거부에 스케일 제거 지시명령을 내리는 스케일 제거 지시부, 및 상기 스케일 두께 판단부에 기준 두께 신호를 제공하며 상기 스케일 두께 판단부와 스케일 제거 지시부를 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 스케일 모니터링부는, 상기 배관에 설치되는 코어(core)에 1차 코일 및 2차 코일이 각각 감겨있는 형태로 구성되어 상기 배관의 스케일 생성 고착에 따른 상기 배관의 투자율 변화를 감지하기 위한 투자율 감지부; 상기 2차 코일에 연결되어 상기 2차 코일에 유도된 전압을 배가하여 정류하는 배전압 정류부; 상기 배전압 정류부의 출력신호에 포함된 불필요 신호를 제거하기 위한 필터부; 상기 필터부를 거친 신호를 직류전압으로 변환하여 증폭하기 위한 직류변환 증폭부; 상기 직류변환 증폭부의 출력신호를 안정화하기 위한 버퍼부; 상기 버퍼부의 출력신호를 상기 배관의 스케일 생성 두께에 대응하는 전류값으로 변환하는 전류 변환부; 상기 전류 변환부의 출력 전류값에 따라 상기 스케일 생성 두께를 표시하기 위한 표시부; 및 상기 각 부에 필요 전원을 공급하기 위한 전원 공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배관의 스케일 모니터링 및 제거 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 스케일 제거부는,
    상기 배관 외부에 일정 회전수로 감긴 코일에 인가될 기준 발진 주파수를 제공하기 위한 발진부;
    상기 기준 발진 주파수를 분주하여 안정화시키기 위한 분주부;
    상기 분주부에서 출력된 주파수를 입력받아 전압제어 발진신호로 변환하기 위한 전압제어발진부(VCO);
    상기 전압제어발진부의 출력 주파수가 외부 신호에 영향을 받지 않도록 처리하기 위한 버퍼부;
    상기 버퍼부를 통과한 신호를 임피던스 매칭하기 위한 결합회로부;
    상기 결합회로부를 통과한 신호를 증폭시키기 위한 증폭부;
    상기 배관 외부에 감긴 상기 코일에 연결되어 상기 증폭부를 통과한 신호를 상기 코일에 인가하여 상기 신호의 주파수에 의해 전자장이 형성되어 상기 스케일이 제거되도록 하기 위한 부하저항부; 및
    상기 각 부에 전원을 공급하기 위한 전원 공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배관의 스케일 모니터링 및 제거 시스템.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 인터페이스부는 상기 스케일 모니터링부의 스케일 두께 감지 신호를 입력받으며,
    상기 인터페이스부는 상기 스케일 제거 지시부를 통해 상기 스케일 제거부의 전원 공급부의 동작을 제어하도록 된 것을 특징으로 하는 배관의 스케일 모니터링 및 제거 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 스케일 제거부의 전원 공급부의 동작을 제어하기 위해 상기 스케일 제거 지시명령에 따라 턴-온되는 트랜지스터와, 상기 트랜지스터가 턴-온되면 그 코일이 자화되고 그 스위치가 온되는 릴레이로 이루어진 자동 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 배관의 스케일 모니터링 및 제거 시스템.
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