KR101497341B1 - 파이프라인 모니터링 장치 - Google Patents

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Abstract

파이프라인 모니터링 장치가 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 파이프라인 모니터링 장치는 심해 유정에서 생산된 유체의 이동로를 제공하는 파이프라인을 모니터링하는 장치로서, 파이프라인 내부의 유동의 이상 여부를 판단하기 위한 데이터를 제공하는 데이터 제공 유니트; 및 데이터 제공 유니트에서 제공된 데이터를 수신하는 중앙 수신부를 포함하고, 데이터 제공 유니트는, 파이프라인 내부에 배치되어 파이프라인 내부의 유동에 의해 회전하는 회전 날개; 회전 날개의 회전 에너지를 전기 에너지로 변경시키고, 데이터를 발생시키는 발전부; 및 발전부에 의해 생산된 전기를 사용하여 작동하고, 데이터를 송신하는 송신부를 포함한다.

Description

파이프라인 모니터링 장치{Apparatus for monitoring pipeline}
본 발명은 파이프라인 모니터링 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 심해 파이프라인 모니터링 장치에 관한 것이다.
심해 유정의 오일 또는 가스는 파이프라인을 통해 목적지로 이동한다. 심해 유정과 연결된 파이프라인은 해저면을 따라 목적지까지 길게 연장된다. 파이프라인을 통해 이동하는 유체가 다상 유체이기 때문에, 유체가 파이프라인을 통해 이동하는 과정에서 유체의 물성이 장시간에 걸쳐 서서히 변한다.
예컨대, 장시간에 걸쳐 파이프라인의 내부를 지나는 유체의 점성이 증가한다. 유체의 점성이 증가하면 유체의 유속이 느려지고, 원할한 유체 이송이 어려워진다. 그리고 유체의 유속이 느려지면 파이프라인의 내부 압력이 증가하여 파이프라인이 손상될 수 있다. 따라서 파이프라인의 유동을 실시간으로 그리고 정확하게 모니터링 하는 것은 매우 중요하며, 이를 수행할 모니터링 장치의 개발이 요구된다.
그러나 파이프라인은 높은 수압과 낮은 수온의 극한 조건을 갖는 심해에 위치하기 때문에 심해 파이프라인을 모니터링하는 장치가 복잡해질 것으로 예상되고, 특히 모니터링 장치에 전력을 공급하거나 유지 보수하는 것은 매우 어려운 작업이 될 것으로 예상된다.
본 발명의 실시예는, 별도의 전력 공급없이 파이프라인을 모니터링하는 파이프라인 모니터링 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 심해 유정에서 생산된 유체의 이동로를 제공하는 파이프라인을 모니터링하는 장치로서, 상기 파이프라인 내부의 유동의 이상 여부를 판단하기 위한 데이터를 제공하는 데이터 제공 유니트; 및 상기 데이터 제공 유니트에서 제공된 상기 데이터를 수신하는 중앙 수신부를 포함하고, 상기 데이터 제공 유니트는, 상기 파이프라인 내부에 배치되어 상기 파이프라인 내부의 유동에 의해 회전하는 회전 날개; 상기 회전 날개의 회전 에너지를 전기 에너지로 변경시키고, 상기 데이터를 발생시키는 발전부; 및 상기 발전부에 의해 생산된 전기를 사용하여 작동하고, 상기 데이터를 송신하는 송신부를 포함하는, 파이프라인 모니터링 장치가 제공된다.
상기 데이터 제공 유니트는, 상기 발전부에 의해 생산된 전기를 저장하는 배터리를 더 포함할 수 있다.
상기 데이터 제공 유니트는, 상기 발전부에서 발생된 상기 데이터를 상기 송신부에서 송신하기 전에 기록하는 기록부를 더 포함할 수 있다.
상기 발전부 및 상기 송신부는 상기 파이프라인 외측에 설치되고, 수밀 처리된 하우징 내부에 배치될 수 있다.
상기 회전 날개는, 상기 파이프라인의 중심선에서 상기 파이프라인의 일측 내면 방향으로 치우쳐 배치될 수 있다.
상기 파이프라인 모니터링 장치는, 수면에 부유하는 부유체; 및 상기 부유체에 탑재되고, 상기 송신부에서 송신된 상기 데이터를 수신하고 이를 상기 중앙 수신부로 송신하는 중간 송수신부를 더 포함하고, 상기 데이터는, 상기 송신부와 상기 중간 송수신부 사이에서 유선 방식으로 송신되고, 상기 중간 송수신부와 상기 중앙 수신부 사이에기 무선 방식으로 송신될 수 있다.
상기 데이터 제공 유니트는 복수로 제공되고, 상기 데이터 제공 유니트들은 상기 파이프라인을 따라 상호 이격 배치될 수 있다. 이 경우, 상기 파이프라인 모니터링 장치는, 수면에 부유하는 부유체; 및 상기 부유체에 탑재되고, 상기 복수의 송신부에서 송신된 상기 데이터를 수신하고 이를 상기 중앙 수신부로 송신하는 중간 송수신부를 더 포함하고, 상기 데이터는, 상기 송신부들과 상기 중간 송수신부 사이에서 유선 방식으로 송신되고, 상기 중간 송수신부와 상기 중앙 수신부 사이에기 무선 방식으로 송신될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 파이프라인 내부의 유동을 이용하여 발전하고 발전 과정에서 발생되는 데이터를 발전 과정에서 생산된 전기를 사용하여 송신함으로써, 별도의 전력 공급 없이 심해에 위치하는 파이프라인을 효과적으로 모니터링 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프라인 모니터링 장치의 설치 상태를 나타내는 도면이고,
도 2는 도 1의 파이프라인 모니터링 장치의 데이터 제공 유니트를 나타내는 도면이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 중앙 수신부에서 수신된 데이터를 그래프화한 예시도이고,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 파이프라인 모니터링 장치를 나타내는 도면이고,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 중앙 수신부에서 수신된 데이터를 그래프화한 예시도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 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.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프라인 모니터링 장치의 설치 상태를 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1의 파이프라인 모니터링 장치의 데이터 제공 유니트를 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 파이프라인 모니터링 장치(10)는 데이터 제공 유니트(100)와 중앙 수신부(200)를 포함한다. 파이프라인 모니터링 장치(10)는 심해 유정(1)에서 생산된 유체의 이동로를 제공하는 파이프라인(3)을 모니터링한다.
데이터 제공 유니트(100)는 파이프라인(3) 내부의 유동의 이상 여부를 판단하기 위한 데이터를 제공한다. 데이터 제공 유니트(100)는 회전 날개(110), 발전부(130) 및 송신부(150)를 포함한다.
회전 날개(110)는 파이프라인(3) 내부에 배치된다. 회전 날개(110)는 파이프라인(3) 내부의 유동에 의해 회전한다. 회전 날개(110)는 파이프라인(3) 내부의 유동을 방해하지 않도록 파이프라인(3)의 중심선(X)에서 파이프라인(3)의 일측 내면 방향으로 치우쳐 배치된다.
회전 날개(110)의 회전 샤프트(113)는 파이프라인(3)의 내부에서 외부로 연장된다. 회전 샤프트(113)와 파이프라인(3) 사이에 베어링(120)이 개재될 수 있다.
회전 날개(110)의 회전 에너지는 발전부(130)로 전달된다. 발전부(130)는 영구 자석(131)와 유도 코일(133)을 포함한다. 영구 자석(131)은 회전 날개(110)의 회전 샤프트(113)에 고정 설치되고 유도 코일(133)은 영구 자석(131)의 주변에 배치될 수 있다.
회전 날개(110)가 회전하면 회전 샤프트(113)에 설치된 영구 자석(131)이 유도 코일(133)에 대해 회전하고, 유도 코일(133)에는 유도 전류가 생성된다.
발전부(130)는 발전하는 과정에서 데이터를 발생시킨다. 데이터는 발전부(130)의 발전 과정에서 발생되는 유도 전압 또는 발전량 등을 포함한다. 발전부(130)에 의해 발생된 데이터는 송신부(150)에 의해 후술하는 중앙 수신부(200)로 송신된다. 송신부(150)는 데이터를 송신하는 공지된 송신 장치를 포함한다.
파이프라인(3) 내부의 유동이 정상인 경우, 회전 날개(110)는 정상적으로 회전하고, 발전부(130)는 동일하거나 적어도 유사한 유도 전압 또는 발전량을 보인다. 그리고 파이프라인(3) 내부의 유동이 비정상적으로 느려지는 경우, 회전 날개(110)는 비정상적으로 느리게 회전하고, 발전부(130)는 이전보다 현저하게 작은 유도 전압 또는 발전량을 보인다.
중앙 수신부(200)는 데이터를 수신하는 공지된 수신 장치를 포함한다. 중앙 수신부(200)는 도 1과 같이 선박(5)에 탑재되거나 육상에 위치할 수 있다. 중앙 수신부(200)에서 수신된 데이터를 분석하면 어느 시점에서 파이프라인(3)의 내부 유동에 이상이 있는지 여부를 판단할 수 있다.
예컨대, 중앙 수신부(200)에서 수신된 데이터는 시간에 따른 유도 전압을 나타내는 도 3과 같은 그래프로 표현할 수 있다. 여기서 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 중앙 수신부에서 수신된 데이터를 그래프화한 예시도이다.
도3을 참조하면, 유도 전압은 시간 T1까지 일정하게 유지되다가 시간 T1에서 급격히 감소한다. 이때, 시간 T1에서 파이프라인(3)(도 1 및 2 참조)의 내부 유동에 이상이 있음을 알 수 있다.
중앙 수신부(200)에서 수신된 데이터를 분석하여 어느 시점에서 파이프라인(3)의 내부 유동에 이상이 있는지 여부를 판단하는 작업은 제어부(미도시)에 의해 자동으로 수행될 수 있고, 제어부(미도시)는 선박(5)에 위치할 수 있다.
파이프라인 모니터링 장치(10)는 기록부(160)를 더 포함한다. 기록부(160)는 발전부(130)의 데이터를 송신부(150)에서 송신하기 전에 기록한다. 기록부(160)에 기록된 데이터는 시간차를 두고 송신부(150)에 의해 송신될 수 있다. 기록부(160)는 데이터를 기록하는 하드 디스크, 메모리 등 공지된 기록 장치를 포함한다.
기록부(160) 및 송신부(150)는 발전부(130)에 의해 생산된 전기를 사용하여 작동한다. 따라서 기록부(160) 및 송신부(150)를 작동하기 위한 별도의 전력 공급이 필요가 없다.
파이프라인 모니터링 장치(10)는, 발전부(130)에 의해 생산된 전기를 저장하는 배터리(170)를 더 포함할 수 있다. 기록부(160) 및 송신부(150)는 배터리(170)에 충전된 전기를 사용하여 작동할 수 있다. 대안적으로 기록부(160) 및 송신부(150)는 배터리 없이 발전부(130)에서 생산된 전기를 바로 사용하여 작동할 수 있다.
발전부(130), 송신부(150), 기록부(160) 및 배터리(170)는 파이프라인(3)의 외측에 배치된 하우징(105) 내부에 배치된다. 하우징(105)은 외부의 해수에 대해 수밀 처리된다.
파이프라인 모니터링 장치(10)는, 부유체(181)와 중간 송수신부(183)를 더 포함할 수 있다. 부유체(181)는 수면에 부유한다. 부유체(181)에는 중간 송수신부(183)가 탑재된다. 중간 송수신부(183)는 송신부(150)에서 송신된 데이터를 수신하고 이를 중앙 수신부(200)로 송신한다.
본 실시예에서 데이터는 송신부(150)와 중간 송수신부(183) 사이에서 유선 방식으로 송신된다. 송신부(150)와 중간 송수신부(183) 사이에 데이터 전송 라인(185)이 개재되고 데이터는 송신부(150)에서 데이터 전송 라인(185)을 통해 중간 송수신부(183)로 송신된다. 중간 송수신부(183)에서 수신된 데이터는 중간 송수신부(183)와 중앙 수신부(200) 사이에서 무선 방식으로 송신된다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 파이프라인 모니터링 장치를 나타내는 도면이다. 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 파이프라인 모니터링 장치(100 )는 복수의 데이터 제공 유니트(100), 부유체(181), 중간 송수신부(183) 및 중앙 수신부(200)를 포함한다.
복수의 데이터 제공 유니트(100)는 파이프라인(3)을 따라 상호 이격 배치된다. 데이터 제공 유니트들(100)은 동일한 간격으로 이격 배치될 수 있으나 이에 국한되지 않는다.
부유체(181)는 수면에 부유한다. 부유체(181)에는 중간 송수신부(183)가 탑재된다. 중간 송수신부(183)는 데이터 제공 유니트들(100)의 송신부들(도 2의 150)에서 각각 송신된 데이터를 수신하고 이를 중앙 수신부(200)로 송신한다.
본 실시예에서 데이터는 송신부들(도 2의 150)과 중간 송수신부(183) 사이에서 유선 방식으로 송신된다. 송신부들(도 2의 150)과 중간 송수신부(183) 사이에 데이터 전송 라인(187)이 개재되고 데이터는 송신부들(도 2의 150)에서 데이터 전송 라인(187)을 통해 중간 송수신부(183)로 송신된다.
데이터 전송 라인(187)은 파이프라인(3)을 따라 연장되다가 부유체(181) 아래에서 하나로 모여 중간 송수신부(183)로 연장된다.
중간 송수신부(183)에서 수신된 데이터는 중간 송수신부(183)와 중앙 수신부(200) 사이에서 무선 방식으로 송신된다.
중앙 수신부(200)에서 수신된 데이터들을 분석하면 어느 시점에서 파이프라인(3)의 어느 영역에서 파이프라인(3)의 내부 유동에 이상이 있는지 여부를 판단할 수 있다.
예컨대, 중앙 수신부(200)에서 수신된 데이터는 데이터 제공 유니트들(100)의 순번에 따른 유도 전압을 나타내는 도 5와 같은 그래프로 정리할 수 있다. 여기서 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 중앙 수신부에서 수신된 데이터를 그래프화한 예시도로서 동일한 시간에 복수의 데이터 제공 유니트들(100)(도 4 참조)에서 제공된 데이터를 그래프화한 도면이고, 데이터 제공 유니트들(100)(도 4 참조)은 심해 유정(1)(도 4 참조)에서 가까운 순서대로 순번이 부여된다. 그리고 도 5와 같은 그래프는 시간 별로 얻을 수 있다.
도 5를 참조하면, 첫번째, 두번째 및 세번째 순번의 데이터 제공 유니트(100)(도 4 참조)에서 제공된 유도 전압은 제 1 기울기로 감소하고, 네번째 이후의 데이터 제공 유니트(100)(도 4 참조)에서 제공된 유도 전압은 제 1 기울기와 다른 제 2 기울기로 감소한다.
이때, 도 5의 그래프가 제공된 시간에 세번째 및 네번째 데이터 제공 유니트(100)(도 4 참조) 사이에 위치하는 파이프라인(3)(도 4 참조)의 내부 유동에 이상이 있음을 알 수 있다.
중앙 수신부(200)에서 수신된 데이터들을 분석하면 어느 시점에서 파이프라인(3)의 어느 영역에서 파이프라인(3)의 내부 유동에 이상이 있는지 여부를 판단하는 작업은 제어부(미도시)에 의해 자동으로 수행될 수 있고, 제어부(미도시)는 선박(5)에 위치할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
1 : 심해 유정 3 : 파이프라인
5 : 선박 10 : 파이프라인 모니터링 장치
100 : 데이터 제공 유니트 110 : 회전 날개
113 : 회전 샤프트 120 : 베어링
130 : 발전부 131 : 영구 자석
133 : 유도 코일 150 : 송신부
160 : 기록부 170 : 배터리
181 : 부유체 183 : 중간 송수신부
185, 187 : 데이터 전송 라인 200 : 중앙 수신부

Claims (8)

  1. 심해 유정에서 생산된 유체의 이동로를 제공하는 파이프라인을 모니터링하는 장치로서,
    상기 파이프라인 내부의 유동의 이상 여부를 판단하기 위한 데이터를 제공하는 데이터 제공 유니트; 및
    상기 데이터 제공 유니트에서 제공된 상기 데이터를 수신하는 중앙 수신부를 포함하고,
    상기 데이터 제공 유니트는,
    상기 파이프라인 내부에 배치되어 상기 파이프라인 내부의 유동에 의해 회전하는 회전 날개;
    상기 회전 날개의 회전 에너지를 전기 에너지로 변경시키고, 상기 데이터를 발생시키는 발전부; 및
    상기 발전부에 의해 생산된 전기를 사용하여 작동하고, 상기 데이터를 송신하는 송신부를 포함하고,
    상기 발전부 및 상기 송신부는 상기 파이프라인 외측에 설치되고, 수밀 처리된 하우징 내부에 배치되는, 파이프라인 모니터링 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 제공 유니트는,
    상기 발전부에 의해 생산된 전기를 저장하는 배터리를 더 포함하는, 파이프라인 모니터링 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 제공 유니트는,
    상기 발전부에서 발생된 상기 데이터를 상기 송신부에서 송신하기 전에 기록하는 기록부를 더 포함하는, 파이프라인 모니터링 장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 회전 날개는,
    상기 파이프라인의 중심선에서 상기 파이프라인의 일측 내면 방향으로 치우쳐 배치되는, 파이프라인 모니터링 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    수면에 부유하는 부유체; 및
    상기 부유체에 탑재되고, 상기 송신부에서 송신된 상기 데이터를 수신하고 이를 상기 중앙 수신부로 송신하는 중간 송수신부를 더 포함하고,
    상기 데이터는, 상기 송신부와 상기 중간 송수신부 사이에서 유선 방식으로 송신되고, 상기 중간 송수신부와 상기 중앙 수신부 사이에기 무선 방식으로 송신되는, 파이프라인 모니터링 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 제공 유니트는 복수로 제공되고,
    상기 데이터 제공 유니트들은 상기 파이프라인을 따라 상호 이격 배치되는, 파이프라인 모니터링 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    수면에 부유하는 부유체; 및
    상기 부유체에 탑재되고, 상기 복수의 송신부에서 송신된 상기 데이터를 수신하고 이를 상기 중앙 수신부로 송신하는 중간 송수신부를 더 포함하고,
    상기 데이터는, 상기 송신부들과 상기 중간 송수신부 사이에서 유선 방식으로 송신되고, 상기 중간 송수신부와 상기 중앙 수신부 사이에기 무선 방식으로 송신되는, 파이프라인 모니터링 장치.
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