KR101269526B1 - 누설 탐지 지그 장치 - Google Patents

Abstract

누설 탐지 지그 장치가 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따른 누설 탐지 지그 장치는, 측정 대상과의 접합면에서 기밀을 제공하는 구동부와, 측정대상에 탐지 가스를 공급하고 누설여부를 판단하는 가스공급부를 포함한다. 그리고 구동부는 측정대상의 양 측에 각각 구비되어 있으며, 가스공급부는 측정대상의 양 측에서 상이한 조성과 압력을 가지는 복수의 탐지 가스를 공급하며, 양자는 각각 독립적으로 작동한다.

Description

누설 탐지 지그 장치 {LEAK DETECTION APPARATUS}

본 발명은 누설 탐지 지그 장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 다양한 크기 및 형상을 갖는 배관 요소에 대한 탐지를 용이하게 수행할 수 있는 누설 탐지 지그 장치에 관한 것이다.

일반적인 발전 설비를 비롯한 플랜트는 그 기능과 규모에 따라 다양한 구성요소를 가지지만, 작동유체를 이송하고 그 흐름을 제어하는 배관과 각 배관을 연결하거나 흐름을 제어하기 위한 배관 연결 요소 및 밸브, 플랜트의 운전 상태를 확인하기 위한 계기류 등 그 구성은 기본적으로 크게 다르지 않다. 플랜트는 규모에 따라 다르지만 일반적으로 수 십에서 수 천개 이상의 배관 요소로 구성되어 있으며, 해당 배관 요소에서 누설이 발생하는 경우 안전성을 확보할 수 없음은 물론 플랜트가 제 기능을 수행할 수 없는 문제가 발생한다.

이로 인해, 플랜트의 시운전에서는 상기 배관 요소들의 누설 평가가 큰 비중을 차지하며, 누설 부위의 제거 또는 보수를 위한 재시공 작업에는 인적, 물적, 시간적인 피해가 따르게 된다. 이를 막기 위해 배관 요소의 제작 과정 및 플랜트 시공 과정에서 플랜트를 구성하는 상기 배관 요소들에 대한 누설 평가가 이루어지지만, 상기한 바와 같이 플랜트를 구성하는 배관요소의 수와 종류가 많은 경우 평가에 대한 부담이 크다.

발전 및 석유화학 공정은 그 기능과 규모에 따라 많은 양과 종류의 물질들이 공급되는데, 이와 같은 물질들의 공급 및 이송, 제어, 관리에 이용되는 요소들을 흔히 배관 요소라고 하며, 대표적으로 배관과 밸브, 각종 계기류 등이 있다. 일부 공정의 경우 작용 물질이 인체 혹은 환경에 유해하여 배관 요소의 결함으로 외부로 유출되는 경우 피해를 유발하기도 하며, 배관 요소의 결함으로 내부로 물질들이 혼합되는 경우에도 사고 발생의 위험이 있고 플랜트 기능의 저하를 피해를 피할 수 없다. 이와 같은 사고를 피하기 위해 배관 요소들은 제작 과정에서부터 설치 및 시운전에 이르는 과정을 통해 끊임 없이 그 건전성을 평가 받게 된다.

대한민국 등록특허 제0830895호에서 제안한 이동식 밸브 누설장치는 배관 및 밸브에서 가스가 누설되는 경우 와류를 동반한다는 것을 이용해 음향 탐지 기술을 응용해 누설 여부를 판단한다. 이는 밸브 단동 테스트, 플랜트 시운전 및 운전중 등 모든 조건에서 활용이 가능하지만, 주변 소음의 영향을 받는 경우 장비의 신뢰도가 크게 낮아질 가능성이 있으며, 이와 같은 오차를 제거하기 위해서는 고가의 장비를 적용해야 하는 문제점이 있다.

또한, 대한민국 등록특허 제0603996호에서 제안한 휴대용 배간 리크 테스트기는, 용수가 채워진 투명 용기 및 용기 상단에 나사로 결합되는 캡, 캡 내부에 형성된 입, 출구 및 검사 유로, 유입 가스의 흐름을 출구 또는 검사 유로로 변경하는 밸브로 구성되어 있다. 밸브 조작에 따라 출구를 통해 배출되던 유입 가스는 끝이 막힌 검사 출구 쪽으로 흐름이 달라지는데, 검사 유로 측은 용기 내부 용수와 튜브로 접하고 있어, 측정 대상이 되는 밸브에 누설이 있는 경우 투명 용기 내부 용수에 기포가 발생하게 된다. 이는 간단한 조작만으로 밸브의 누설을 검사할 수 있으나, 소형 밸브에만 적용 가능하다는 단점을 가진다.

또한, 대한민국 등록특허 제0828569호에서 제안하는 밸브용 누설시험장치는 공압으로 동작하는 블록 및 가스 공급부 등을 포함하는 시험장치를 수조 내에 설치하고, 밸브를 가압하여 발생되는 기포로 밸브의 누설 여부를 판단한다. 이는 무척 단순하고 효과적인 방법이나, 측정에 별도의 수조를 필요로 하며, 소형 밸브에만 적용 가능하다는 한계를 가진다. 또한, 시험장치는 안착 홈과 패드만으로 밸브와 연결되기 때문에 그 기밀을 유지하기 어려우며, 다양한 종류 및 크기의 밸브와의 호환성을 기대할 수 없다. 그리고 육안으로 누설 여부를 판단해야 한다는 점에서 일반적인 질소나 공기보다 작은 입자를 가지는 가스에 대해서는 신뢰성이 떨어지는 문제점이 있다.

또한, 대한민국 실용신안등록 제0225812호에서는 밸브 몸체의 누설을 탐지하기 위한 방법이 제시되어 있다. 밸브의 한 측은 탐지 장치 하부 밀착판과 다른 한 측은 상부 밀착판과 접하도록 밸브를 위치시키고 탐지장치 상단의 핸드 밸브 조작을 통해 밸브와 탐지 장치를 밀착시킨다. 이후 압축 공기를 공급하고 압력계를 통해 밸브 몸체의 균열부가 있는지 탐색한다. 그러나 이 방법 역시 밸브 몸체만을 측정할 수 있을 뿐 밸브의 동작에 대한 신뢰성 확인은 어렵다는 문제점을 갖는다.

따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 플랜지 형태를 가지는 배관 및 밸브는 물론 압력계 및 온도계와 같은 계기류의 누설을 효과적으로 찾아낼 수 있는 누설 탐지 지그 장치를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 밸브의 내부 누설과 외부 누설 현상을 구별할 수 있는 누설 탐지 지그 장치를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 별도의 연결 장치 없이도 다양한 크기를 갖는 플랜지 형식 밸브 연결 요소에 안정적인 기밀을 제공할 수 있는 누설 탐지 지그 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 다른 목적들은 이하에 서술되는 바람직한 실시예를 통하여 보다 명확해질 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 누설 탐지 지그 장치는, 측정 대상과의 접합면에서 기밀을 제공하는 구동부와, 측정대상에 탐지 가스를 공급하고 누설여부를 판단하는 가스공급부를 포함한다. 그리고 구동부는 측정대상의 양 측에 각각 구비되어 있으며, 가스공급부는 측정대상의 양 측에서 상이한 조성과 압력을 가지는 복수의 탐지 가스를 공급하며, 양자는 각각 독립적으로 작동한다.

본 발명에 따른 누설 탐지 가스 장치는 다음과 같은 특징들을 하나 또는 그 이상 구비할 수 있다. 예를 들면, 가스공급부에서 공급되는 복수의 탐지 가스는 비활성 가스 및 가연성 특수 가스일 수 있다.

구동부는, 측정대상의 양 측에 각각 접하여 다양한 크기의 측정대상과 안정적인 기밀을 유지할 수 있도록 하는 복수의 그루브 및 신축성을 갖는 밀폐수단을 포함하는 인터페이스부를 구비할 수 있다.

복수 개의 그루브는 일반적인 플랜지 규격일 수 있다.

밀폐수단은 상기 누설 탐지 지그 장치와 배관요소 사이의 압축을 통해 기밀을 형성할 수 있다.

본 발명은 플랜지 형태를 가지는 배관 및 밸브는 물론 압력계 및 온도계와 같은 계기류의 누설을 효과적으로 찾아낼 수 있는 누설 탐지 지그 장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 밸브의 내부 누설과 외부 누설 현상을 구별할 수 있는 누설 탐지 지그 장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 별도의 연결 장치 없이도 다양한 크기를 갖는 플랜지 형식 밸브 연결 요소에 안정적인 기밀을 제공할 수 있는 누설 탐지 지그 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 누설 탐지 지그 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 누설 탐지 지그 장치의 인터페이스부에 대한 구성도이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명은 보다 효율적인 방법으로 배관 요소의 누설을 탐지할 수 있는 신뢰성 있는 배관 누설 탐지 지그를 제공한다. 본 발명에 의한 누설 탐지 지그 장치는 다양한 크기 및 형상을 가지는 배관 요소에 대해 별도의 연결장치 없이도 완전한 기밀을 제공할 수 있으며, 단 한번의 측정을 통해 배관 요소의 내부 및 외부로의 누설 등 다양한 누설을 탐지할 수 있다. 또한, 가압 후 내부의 압력 변화를 관찰하거나 비누거품 등을 이용한 육안 검사와 같은 일반적인 누설 탐지 방법 외에도 저농도의 수소 및 탄화수소가스를 공급해 보다 정밀한 수준의 누설 검사를 수행할 수 있는 기능을 제공한다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하고자 한다. 단 하기 실시 예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 권리 범위가 이러한 실시 예에 의해 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 누설 탐지 지그 장치를 예시한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 누설 탐지 지그 장치는 크게 배관 요소(1)와 같은 측정 대상과의 접합면에서 기밀을 제공하는 구동부(100)와, 밸브(1)와 같은 측정 대상에 탐지가스를 공급하고 누설여부를 판단하는 가스공급부(200)를 포함한다.

구동부(100)는 유공압이나 전자기력, 혹은 나사 및 핸들 등 산업적으로 매우 일반적인 방법을 통해 배관요소(1)와 구동부(100)의 인터페이스부(101) 사이에 압축력을 가하고 이를 통해 기밀을 확보하는데, 이와 같이 기밀을 제공하기 위한 힘의 종류는 일반적인 기술에 해당하기 때문에 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

상기와 같이 구동부(100)는 측정 대상인 배관 요소(1)에 압축력을 가해 기밀을 확보한다. 이후 가스 공급부(200)는 외부 전자밸브(201, 202)의 동작에 따라 복수의 다양한 탐지 가스(203, 204)중 일부 또는 전부를 선택적으로 구동부(100)의 인터페이스부(101) 내부에 가공된 탐지 가스 공급 통로(207)를 통해 배관 요소(1)에 공급한다. 이때 공급되는 가스의 압력은 압력조절기(205, 206)를 통해 각각 제어된다.

이후의 누설 측정 방법은 측정 배관 요소(1)의 용도 혹은 허용 누설 범위에 따라 달라질 수 있다. 가장 일반적 방법인 가압 실험의 경우, 질소 혹은 공기를 압력조절기(205)를 통해 통상적으로 대기압 이상의 고압으로 공급한다. 이후 가스공급을 중단하고 압력계(207)를 이용해 누설 여부를 판단하게 된다. 배관 요소(1)에서 누설이 발생하지 않는 경우 압력계(207)에서 측정되는 압력에 변동이 없게 된다.

배관요소(1)가 수소와 같이 입자의 크기가 작은 가스의 흐름을 제어하는 경우 질소나 산소를 통한 누설 실험 결과보다 실제 누설량이 증가할 수 있다. 이 경우 가스 공급부(200)는 밸브(201,202) 및 압력조절기(205,206)의 동작을 통해 수소 혹은 탄화수소 등 측정 가능한 특수 가스를 폭발 한계 이하의 낮은 농도로 탐지 가스 공급부(209)를 통해 배관요소(1)에 공급한다. 이후, 미세 가스 탐지 장치(208)를 통해 외부로의 누설을 판단할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 누설 가스 탐지 지그 장치는 구동부(100,101') 및 가스 공급부(200, 200')와 배관 요소(1)를 중심으로 대칭 형태로 배치된다. 이는 밸브와 같이 외부로의 누설 외에 내부로의 누설 여부가 추가적으로 필요한 배관요소(1)에 대응해야 하기 때문이다. 이 경우 일 측의 구동부(100) 및 가스 공급부(200)는 전술한 바와 같은 동작을 수행하며 배관 요소(1) 외측으로의 누설을 평가할 수 있다. 이와 동시에 다른 일 측의 구동부(100') 및 가스 공급부(200')는 밸브(201', 202'), 압력 조절기(205', 206')의 작동을 통해 배관요소(1)의 반대측에 대해 동일한 혹은 서로 다른 압력 및 가스 조성을 제공할 수 있다. 예를 들어 측정 대상이 되는 배관 요소(1)의 내부 동작 조건을 닫힘 상태로 유지한 상태에서 가스 공급부(200, 200')는 서로 독립된 가스 압력 조절기(205, 206, 205', 206')를 통해 서로 상이한 압력 혹은 서로 상이한 조성의 탐지가스를 배관요소(1)의 양측에 공급할 수 있게 된다.

가스공급부(200)에서 공급되는 복수의 가스는, 헬륨(He), 네온(Ne), 아르곤(Ar), 크립톤(Kr), 크세논(Xe)과 같은 비활성 가스 및 가연성 특수 가스를 포함한다.

이후, 전술한 바와 같이 압력계(207, 207')의 측정 값을 통해 단 한번의 측정을 통해 배관요소(1)의 내부로의 누설, 외부로의 누설현상을 확인할 수 있게 된다. 만약 일 측의 압력을 다른 일 측의 압력보다 일정 수준 높게 유지한 상태에서 배관요소(1)인 밸브 내부로 누설이 발생한다면 상호간에 압력 평형이 관찰될 것이고, 서로 상이한 조성의 가스를 양측에 공급한 경우 가스 조성 변화를 통해 내부로의 누설현상을 확인할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 누설 탐지 지그 장치의 구동부(100)중 배관요소(1)의 접합부와 마주 접하는 인터페이스부(101)를 더욱 상세히 나타낸 것으로, 본 발명의 장점으로 앞서 서술한 바와 같이 배관 요소(1)의 다양한 크기에 상관없이 안정적으로 기밀을 제공하는 것을 특징으로 가진다.

상기 인터페이스(101)부는 다양한 크기의 플랜지가 안착되도록 복수개의 그루브(groove)(102)가 중첩적으로 결합되어 있으며, 각각의 그루브(102)에는 측정 대상인 배관 요소(1)와 해당 플랜지와의 기밀을 유지하기 위해 고무 소재의 오링(O-Ring) 등 신축성을 가지는 밀폐수단(103)이 구비되어, 인터페이스부(101)에 압축력이 가해지는 경우 배관요소(1)에 안정적으로 기밀을 제공할 수 있도록 한다. 이를 통해 배관요소(1)와 인터페이스부(101)사이에서 발생할 수 있는 예상치 못한 접촉 불량이나 뒤틀림에 의한 측정 오류를 방지할 수 있다. 또한 배관용 가스켓(gasket)과는 달리 여러 번 사용하는 경우에도 기밀을 확보할 수 있다는 장점을 가진다.

그리고 상기 인터페이스부(101)의 내부에는 가스 공급부로부터 공급되는 가스를 배관요소(1)에 공급하는 역할을 수행하는 탐지 가스 공급부(207)이 가공되어 있다. 상기 탐지 가스 공급부(207)은 복수개의 Groove(102)중 가장 내측에 위치하는 Groove(102)와 연결되기 때문에 배관요소(1)의 플랜지 크기에 무관하게 가스를 공급할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 일 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100: 구동부 101, 101': 인터페이스부
102: 그루브 103: 밀폐수단
200, 200': 가스 공급부 201, 201', 202, 202': 밸브
203, 203', 204, 204': 탐지가스
205, 205', 206, 206' 압력조절기
207: 압력계 208: 미세 가스 탐지장치

Claims (6)

1. 누설 평가 대상인 배관요소를 기밀하는 구동부; 및
   상기 배관요소의 일측 및 타측에서 상기 배관요소의 내부로 서로 다른 탐지 가스를 각각 공급하고 누설여부를 판단하는 가스공급부;를 포함하고,
   상기 가스공급부는, 상기 배관요소의 주변에 배치되는 가스탐지장치를 포함하고,
   상기 배관요소의 내부 동작 조건을 닫힘 상태로 유지한 상태에서 탐지가스를 공급하여 가스 조성 변화를 통해 내부로의 누설을 확인할 수 있는 것을 특징으로 하는 누설 탐지 지그 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 가스공급부에서 공급되는 탐지 가스는 비활성 가스 및 가연성 특수 가스 중 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 누설 탐지 지그 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 구동부는,
   상기 배관요소의 일측 및 타측에 각각 접하여 다양한 크기의 배관요소와 안정적인 기밀을 유지할 수 있도록 형성된 복수의 그루브; 및
   신축성을 갖는 밀폐수단을 포함하는 인터페이스부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 누설 탐지 지그 장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 복수의 그루브는 일반적인 플랜지 규격인 것을 특징으로 하는 누설 탐지 지그 장치.
5. 제3항에 있어서,
   상기 밀폐수단은 상기 누설 탐지 지그 장치와 상기 배관요소 사이의 압축을 통해 기밀을 형성하는 것을 특징으로 하는 누설 탐지 지그 장치.
6. 제 1항에 있어서,
   상기 배관요소로 공급되는 탐지 가스의 압력을 제어하는 가스압력 조절기; 및
   상기 배관요소의 일측 및 상기 배관요소의 타측에서 각각 압력을 측정하는 압력계;를 더 포함하고,
   상기 배관요소의 일측에 공급되는 탐지가스와 상기 배관요소의 타측에 공급되는 탐지가스는 압력이 서로 상이한 것을 특징으로 하는 누설 탐지 지그 장치.

Images