KR101321819B1 - 결함 계측 캡슐 및 이를 이용한 파이프 라인 결함 계측 시스템 - Google Patents

결함 계측 캡슐 및 이를 이용한 파이프 라인 결함 계측 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예는 결함 계측 캡슐 및 이를 이용한 파이프 라인 결함 계측 시스템에 관한 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 결함 계측 캡슐은 캡슐 본체와, 상기 캡슐 본체 내부에 형성되어 결함을 감지하는 계측 센서, 그리고 상기 캡슐 본체 외부로 돌출 및 상기 캡슐 본체 내부로 삽입 가능한 가이드 베인을 포함한다.

Description

결함 계측 캡슐 및 이를 이용한 파이프 라인 결함 계측 시스템{DEFECT MEASURING CAPSULE AND DEFECT MEASURING SYSTEM FOR PIPE LINE USING THE SAME}
본 발명의 실시예는 결함 계측 캡슐 및 이를 이용한 파이프 라인 결함 계측 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 해저 송유관과 같이 접근이 어려운 파이프 라인에 발생되는 부식 균열 등과 같은 각종 결함 및 현재의 건전도 등을 효과적으로 파악할 수 있는 결함 계측 캡슐 및 이를 이용한 파이프 라인 결함 계측 시스템에 관한 것이다.
해저 송유관은 해저의 유정에서 지상의 원유 시설 또는 인근의 원유 시설로 원유를 이송하는 관로를 말한다. 해저 송유관의 내부는 이산화황 등 부식성이 강한 물질을 이송하고 있으므로, 구조물의 내구성에 대한 건전도 평가가 필연적으로 요구되고 있다.
그런데, 해저 송유관은 해저에 위치하고 있어 인간의 접근이 어려우므로, 기계(remotely operated vehicle, ROV)를 통한 육안 관찰 방법이나 비파괴 검사 방법 등과 같은 여러 방법을 사용하여 결함 유무를 파악하고 있다. 하지만, 접근의 제약으로 인하여, 파이프 라인 전체에 대한 건전도 평가가 용이하지 않으며, 이러한 평가는 부분적으로 이루어 지고 있는 실정이다.
종래의 방법 중, ROV를 이용한 육안 관찰 방법은 해저의 시계가 좋지 않아, 파이프 라인의 건전도 평가 판독에 많은 어려움이 있다. 그리고 수백 킬로미터에 달하는 파이프 라인의 검사 계측에 수많은 시간이 소요되고 있다. 또한, ROV의 운영에는 모선에서의 조작이 필요함으로, ROV의 이동과 함께 모선도 이동해야 함으로 유지비용 또한 많이 소요된다.
다른 방법으로, 인간 또는 기계가 파이프 라인 내부로 들어가 이동하면서 육안으로 확인하는 방법이 있으나, 이러한 방법은 송유를 정지 시키고 진행되는 방법으로 송유관 정지에 따른 경제적 손실이 발생된다. 또한, 인간이 직접 파이프 라인 내부로 들어갈 경우, 인명사고의 위험도 감수해야 하는 문제점이 있다.
본 발명의 실시예는 해저 송유관과 같이 접근이 어려운 파이프 라인에 발생되는 부식 균열 등과 같은 각종 결함 및 현재의 건전도 등을 효과적으로 파악할 수 있는 결함 계측 캡슐 및 이를 이용한 파이프 라인 결함 계측 시스템을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 결함 계측 캡슐은 캡슐 본체와, 상기 캡슐 본체 내부에 형성되어 결함을 감지하는 계측 센서, 그리고 상기 캡슐 본체 외부로 돌출 및 상기 캡슐 본체 내부로 삽입 가능한 가이드 베인을 포함한다.
상기 계측 센서가 결함을 감지하기 전까지 상기 가이드 베인은 상기 캡슐 본체 외부로 돌출된 상태를 유지할 수 있다.
상기 가이드 베인이 상기 캡슐 본체의 외부로 돌출된 상태일 때, 상기 가이드 베인은 상기 캡슐 본체에 회전력 또는 추진력을 제공할 수 있다.
상기 계측 센서는 상기 캡슐 본체가 검사 대상 파이프 라인의 내벽에 충돌할 때의 반응을 분석하여 결함 유무를 감지할 수 있다.
상기 계측 센서는 압력 센서, 온도 센서, 소리 검지 센서, 및 영상 센서 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 계측 센서가 결함을 감지하면 상기 가이드 베인은 상기 캡슐 본체 내부로 삽입될 수 있다.
상기한 결함 계측 캡슐에서, 상기 계측 센서가 결함을 감지하면 결함 감지 신호를 송신하는 무선 통신부를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 파이프 라인 결함 계측 시스템은 캡슐 본체, 상기 캡슐 본체 내부에 형성되어 결함을 감지하는 계측 센서, 및 상기 캡슐 본체 외부로 돌출 및 상기 캡슐 본체 내부로 삽입 가능한 가이드 베인을 포함하는 결함 계측 캡슐과, 상기 결함 계측 캡슐을 검사할 파이프 라인에 투입시키기 위한 캡슐 투입부와, 상기 파이프 라인을 따라 일정한 간격을 두고 배치된 복수의 검사 신호 수집부들, 그리고 상기 파이프 라인을 통과한 결함 계측 캡슐을 회수하기 위한 캡슐 회수부를 포함한다.
상기 계측 센서가 상기 파이프 라인의 결함을 감지하기 전까지 상기 가이드 베인은 상기 캡슐 본체 외부로 돌출된 상태를 유지할 수 있다.
상기 가이드 베인이 상기 캡슐 본체 외부로 돌출된 상태일 때, 상기 가이드 베인은 상기 캡슐 본체에 회전력 또는 추진력을 제공하여 상기 결함 계측 캡슐을 상기 파이프 라인의 내벽에 반복적으로 충돌시킬 수 있다.
상기 계측 센서는 상기 캡슐 본체가 상기 파이프 라인의 내벽에 충돌할 때의 반응을 분석하여 결함 유무를 감지할 수 있다.
상기 계측 센서는 압력 센서, 온도 센서, 소리 검지 센서, 및 영상 센서 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 계측 센서가 상기 파이프 라인의 결함을 감지하면 상기 가이드 베인은 상기 캡슐 본체 내부로 삽입되며, 상기 결함 계측 캡슐은 상기 파이프 라인의 내벽과 충돌을 최소화하여 상기 파이프 라인을 통과하는 유체를 따라 이동할 수 있다.
상기 계측 센서가 상기 파이프 라인의 결함을 감지하면 결함 감지 신호를 송신하는 무선 통신부를 더 포함할 수 있다.
상기 복수의 검사 신호 수집부들 중 어느 하나가 상기 결함 감지 신호를 수신하여 결함 발생 위치를 파악할 수 있다.
상기 결함 계측 캡슐의 상기 무선 통신부가 상기 복수의 검사 신호 수집부들에 중 어느 하나에 상기 결함 감지 신호를 전달하면 상기 결함 계측 캡슐의 상기 가이드 베인은 상기 캡슐 본체 외부로 다시 돌출될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 결함 계측 캡슐 및 이를 이용한 파이프 라인 결함 계측 시스템은 해저 송유관과 같이 접근이 어려운 파이프 라인에 발생되는 부식 균열 등과 같은 각종 결함 및 현재의 건전도 등을 효과적으로 파악할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 결함 계측 캡슐을 사용한 파이프 라인 결함 계측 시스템의 구성도이다.
도 2는 결함을 발견하기 전의 본 발명의 일 실시예에 따른 결함 계측 캡슐을 나타낸 단면도이다.
도 3은 결함을 발견한 본 발명의 일 실시예에 따른 결함 계측 캡슐을 나타낸 단면도이다.
도 4는 파이프 라인의 내부를 통과하면서 결함을 검사하는 도 2 및 도 3의 결함 계측 캡슐을 도시한 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다. 어느 부분이 다른 부분의 "위에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수도 있다.
본 발명의 실시예는 본 발명의 이상적인 실시예를 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다.
이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 결함 계측 캡슐(201, 202)을 포함하는 파이프 라인 결함 계측 시스템을 설명한다. 참조 부호 201은 결함을 발견하기 전 상태의 결함 계측 캡슐을 의미하며, 참조 부호 202는 결함을 발견한 상태의 결함 계측 캡슐을 의미한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 파이프 라인 결함 계측 시스템은 결함 계측 캡슐(201)과, 검사할 파이프 라인(100)에 결함 계측 캡슐(201)을 투입시키기 위한 캡슐 투입부(101), 파이프 라인(100)을 따라 일정한 간격을 두고 배치된 복수의 검사 신호 수집부들(150), 그리고 파이프 라인(100)을 통과한 결함 계측 캡슐(202)을 회수하기 위한 캡슐 회수부(102)를 포함한다.
도 2 및 도 4에 도시한 바와 같이, 결함을 발견하기 전 상태의 결함 계측 캡슐(201)은 캡슐 본체(210)와, 캡슐 본체(210) 내부에 형성되어 결함을 감지하는 계측 센서(211), 그리고 캡슐 본체(210) 외부로 돌출된 가이드 베인(270)을 포함한다. 또한, 결함 계측 캡슐(201)은 계측 센서(211)가 결함을 감지하면 결함 감지 신호를 송신하는 무선 통신부(218)를 더 포함할 수 있다.
가이드 베인(270)이 캡슐 본체(210)의 외부로 돌출된 상태일 때, 즉 결함 계측 캡슐(201)이 결함을 발견하기 전일 때, 가이드 베인(270)은 캡슐 본체(210)에 회전력 또는 추진력을 제공한다. 따라서, 결함 계측 캡슐(201)은 파이프 라인(100)의 내부를 통과하는 유체를 따라 함께 흐르면서 가이드 베인(270)에 의해 발생된 회전력 또는 추진력에 의해 파이프 라인(100)의 내벽에 반복적으로 충돌한다.
계측 센서(211)는 캡슐 본체(210)가 파이프 라인(100)의 내벽과 충돌할 때의 반응을 분석하여 파이프 라인(100)의 결함 유무를 감지한다. 계측 센서(211)는 압력 센서, 온도 센서, 소리 검지 센서, 및 영상 센서 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 결함 계측 캡슐(201)은 가이드 베인(270)을 포함하여 파이프 라인(100)의 내부를 흘러가면서 많은 움직임을 가질 수 있다. 따라서, 결함 계측의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 결함 계측 캡슐(202)이 파이프 라인(100)의 내벽과 충돌하면서 계측 센서(211)가 파이프 라인(100)의 결함을 감지하면 가이드 베인(270)이 캡슐 본체(210) 내부로 삽입된다. 그리고 가이드 베인(270)이 캡슐 본체(210) 내부로 삽입되면, 결함 계측 캡슐(202)은 파이프 라인(10)의 내벽과 충돌을 최소화하여 파이프 라인(100)을 통과하는 유체를 따라 흘러가게 된다.
또한, 계측 센서(211)가 결함을 감지하면 무선 통신부(218)는 결함 감지 신호를 송신한다. 무선 통신부(218)에 의해 송신된 결함 감지 신호는, 앞서 도 1에 도시한, 복수의 검사 신호 수집부들(150) 중 가장 인접한 검사 신호 수집부(150)에 수신되어 파이프 라인(100)의 결함 발생 위치를 파악할 수 있게 된다.
또한, 결함 계측 캡슐(202)의 무선 통신부(218)가 복수의 검사 신호 수집부들(150)에 중 하나에 결함 감지 신호를 전달하면 결함 계측 캡슐(201)의 가이드 베인(270)이 다시 캡슐 본체(210) 외부로 돌출될 수 있다. 다시 가이드 베인(270)이 돌출된 결함 계측 캡슐(201)은 다음 구간에서 결함의 검사에 재사용될 수 있다.
하지만, 본 발명의 일 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 한번 가이드 베인(270)이 캡슐 본체(210) 내부로 삽입된 결함 계측 캡슐(202)은 캡슐 회수부(102)를 통해 회수될 때까지 그 상태를 유지할 수도 있다.
이와 같은 구성에 의하여 본 발명의 일 실시예에 따른 결함 계측 캡슐(201, 202) 및 이를 이용한 파이프 라인 결함 계측 시스템은 해저 송유관과 같이 접근이 어려운 파이프 라인에 발생되는 부식 균열 등과 같은 각종 결함 및 현재의 건전도 등을 효과적으로 파악할 수 있다.
본 발명을 앞서 기재한 바에 따라 바람직한 실시예를 통해 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.
100: 파이프 라인 101: 캡슐 투입부
102: 캡슐 회수부 150: 검사 신호 수집부
201, 202: 결함 계측 캡슐
210: 캡슐 본체 211: 계측 센서
218: 무선 통신부 270: 가이드 베인

Claims (16)

  1. 파이프 라인의 부식이나 균열을 포함하는 결함 검사를 위해 파이프 라인에 투입되는 캡슐 본체;
    상기 캡슐 본체 내부에 형성되어 결함을 감지하는 계측 센서; 및
    상기 캡슐 본체 외부로 돌출 및 상기 캡슐 본체 내부로 삽입 가능한 가이드 베인
    을 포함하는 결함 계측 캡슐.
  2. 제1항에서,
    상기 계측 센서가 결함을 감지하기 전까지 상기 가이드 베인은 상기 캡슐 본체 외부로 돌출된 상태를 유지하는 결함 계측 캡슐.
  3. 제2항에서,
    상기 가이드 베인이 상기 캡슐 본체의 외부로 돌출된 상태일 때, 상기 가이드 베인은 상기 캡슐 본체에 회전력 또는 추진력을 제공하는 결함 계측 캡슐.
  4. 제3항에서,
    상기 계측 센서는 상기 캡슐 본체가 검사 대상 파이프 라인의 내벽에 충돌할 때의 반응을 분석하여 결함 유무를 감지하는 결함 계측 캡슐.
  5. 제4항에서,
    상기 계측 센서는 압력 센서, 온도 센서, 소리 검지 센서, 및 영상 센서 중 하나 이상을 포함하는 결함 계측 캡슐.
  6. 제4항에서,
    상기 계측 센서가 결함을 감지하면 상기 가이드 베인은 상기 캡슐 본체 내부로 삽입되는 결함 계측 캡슐.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에서,
    상기 계측 센서가 결함을 감지하면 상기 파이프 라인을 따라 일정한 간격을 두고 배치된 복수의 검사 신호 수집부들 중 가장 인접한 검사 신호 수집부로 결함 감지 신호를 송신하는 무선 통신부를 더 포함하는 결함 계측 캡슐.
  8. 캡슐 본체와, 상기 캡슐 본체 내부에 형성되어 결함을 감지하는 계측 센서, 그리고 상기 캡슐 본체 외부로 돌출 및 상기 캡슐 본체 내부로 삽입 가능한 가이드 베인을 포함하는 결함 계측 캡슐;
    상기 결함 계측 캡슐을 검사할 파이프 라인에 투입시키기 위한 캡슐 투입부;
    상기 파이프 라인을 따라 일정한 간격을 두고 배치된 복수의 검사 신호 수집부들; 및
    상기 파이프 라인을 통과한 결함 계측 캡슐을 회수하기 위한 캡슐 회수부
    를 포함하는 파이프 라인 결함 계측 시스템.
  9. 제8항에서,
    상기 계측 센서가 상기 파이프 라인의 결함을 감지하기 전까지 상기 가이드 베인은 상기 캡슐 본체 외부로 돌출된 상태를 유지하는 파이프 라인 결함 계측 시스템.
  10. 제9항에서,
    상기 가이드 베인이 상기 캡슐 본체 외부로 돌출된 상태일 때, 상기 가이드 베인은 상기 캡슐 본체에 회전력 또는 추진력을 제공하여 상기 결함 계측 캡슐을 상기 파이프 라인의 내벽에 반복적으로 충돌시키는 파이프 라인 결함 계측 시스템.
  11. 제10항에서,
    상기 계측 센서는 상기 캡슐 본체가 상기 파이프 라인의 내벽에 충돌할 때의 반응을 분석하여 결함 유무를 감지하는 파이프 라인 결함 계측 시스템.
  12. 제11항에서,
    상기 계측 센서는 압력 센서, 온도 센서, 소리 검지 센서, 및 영상 센서 중 하나 이상을 포함하는 파이프 라인 결함 계측 시스템.
  13. 제11항에서,
    상기 계측 센서가 상기 파이프 라인의 결함을 감지하면 상기 가이드 베인은 상기 캡슐 본체 내부로 삽입되며,
    상기 결함 계측 캡슐은 상기 파이프 라인의 내벽과 충돌을 최소화하여 상기 파이프 라인을 통과하는 유체를 따라 이동하는 파이프 라인 결함 계측 시스템.
  14. 제13항에서,
    상기 계측 센서가 상기 파이프 라인의 결함을 감지하면 결함 감지 신호를 송신하는 무선 통신부를 더 포함하는 파이프 라인 결함 계측 시스템.
  15. 제14항에서,
    상기 복수의 검사 신호 수집부들 중 어느 하나가 상기 결함 감지 신호를 수신하여 결함 발생 위치를 파악하는 파이프 라인 결함 계측 시스템.
  16. 제15항에서,
    상기 결함 계측 캡슐의 상기 무선 통신부가 상기 복수의 검사 신호 수집부들에 중 어느 하나에 상기 결함 감지 신호를 전달하면 상기 결함 계측 캡슐의 상기 가이드 베인은 상기 캡슐 본체 외부로 다시 돌출되는 파이프 라인 결함 계측 시스템.
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