KR101534987B1 - experimental device for safety analysis of by-pass pipeline transport process in CO₂ marine geological storage - Google Patents

experimental device for safety analysis of by-pass pipeline transport process in CO₂ marine geological storage Download PDF

Info

Publication number
KR101534987B1
KR101534987B1 KR1020130166107A KR20130166107A KR101534987B1 KR 101534987 B1 KR101534987 B1 KR 101534987B1 KR 1020130166107 A KR1020130166107 A KR 1020130166107A KR 20130166107 A KR20130166107 A KR 20130166107A KR 101534987 B1 KR101534987 B1 KR 101534987B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrode
pipe
sensor
connection line
flow
Prior art date
Application number
KR1020130166107A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20150077589A (en
Inventor
조맹익
허철
강성길
정정열
Original Assignee
한국해양과학기술원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국해양과학기술원 filed Critical 한국해양과학기술원
Priority to KR1020130166107A priority Critical patent/KR101534987B1/en
Publication of KR20150077589A publication Critical patent/KR20150077589A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101534987B1 publication Critical patent/KR101534987B1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/06—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a liquid
    • G01N27/07—Construction of measuring vessels; Electrodes therefor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/56—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects
    • G01F1/58—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects by electromagnetic flowmeters

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Abstract

본 발명은 육상의 제철소, 발전소 등에서 포집된 대량의 이산화탄소를 해양의 저장지까지 이송하는 데 있어 이산화탄소 수송 파이프라인 관내 압력 및 외부의 온도변화 등에 따라 발생할 수 있는 이상유동(two phase flow)의 유동양식(flow pattern)을 검출할 수 있는 이산화탄소 파이프라인 유동양식 파악용 전극센서에 관한 것이다.The present invention relates to a method for transferring a large amount of carbon dioxide captured in an offshore steel mill or a power plant to the reservoir of a marine environment in the form of a two phase flow which may occur due to a pressure in a pipe of a carbon dioxide transport pipe and a change in an external temperature, the present invention relates to an electrode sensor for detecting a flow pattern of a carbon dioxide pipeline.

Description

이산화탄소 해양지중저장 파이프라인 내부 유동양식 파악용 전극센서{experimental device for safety analysis of by-pass pipeline transport process in CO₂ marine geological storage}[TECHNICAL FIELD] The present invention relates to an electrode sensor for detecting a flow of a carbon dioxide in a marine storage pipeline,

본 발명은 육상의 제철소, 발전소 등에서 포집된 대량의 이산화탄소를 해양의 저장지까지 이송하는 데 있어 이산화탄소 수송 파이프라인 관내 압력 및 외부의 온도변화 등에 따라 발생할 수 있는 이상유동(two phase flow)의 유동양식(flow pattern)을 검출할 수 있는 이산화탄소 파이프라인 유동양식 파악용 전극센서에 관한 것이다.The present invention relates to a method for transferring a large amount of carbon dioxide captured in an offshore steel mill or a power plant to the reservoir of a marine environment in the form of a two phase flow which may occur due to a pressure in a pipe of a carbon dioxide transport pipe and a change in an external temperature, the present invention relates to an electrode sensor for detecting a flow pattern of a carbon dioxide pipeline.

안전한 해저 지질구조 내에 이산화탄소(CO2)를 격리, 저장시키는 기술(이하 이산화탄소 해양지중저장기술이라 함)은 기후변화 및 교토의정서상의 온실가스 감축요구에 대응하기 위해 발전소 및 제철소 등 대규모 발생원에서부터 포집한 이산화탄소를 파이프라인이나 선박 등을 통해 수송하여 이를 해양의 퇴적층(유/가스전, 심부 염대수층, 석탄층 등)에 대규모로 수백~수천 년 이상 장기간 저장 및 관리하는 기술을 말한다(참고문헌 : 강성길, 허철, 한국해양환경공학회 논문).
Technology to isolate and store carbon dioxide (CO 2 ) in a safe submarine geological structure (hereinafter referred to as carbon dioxide marine underground storage technology) is a technology that captures from large-scale sources such as power plants and steel mills in response to climate change and Kyoto Protocol greenhouse gas reduction requirements. Refers to a technology for transporting carbon dioxide through a pipeline or ship and storing it on a large scale over a period of several hundred to several thousand years for long periods in the ocean sediments (oil / gas field, deep sea salt aquifers, coal beds, etc.) , Korea Ocean Research and Development Institute).

일반적으로 제철소, 발전소 등에서 포집된 이산화탄소는 상온(atmospheric temperature) 상압(atmospheric pressure)의 기상(vapor)으로 존재하는데, 이를 연간 수십~수백만 톤 이상의 대량으로 해상(offshore)의 저장지까지 이송하기 위해서는 매우 큰 부피의 저장용기 또는 매우 큰 직경의 파이프라인이 필요하게 되므로 경제적, 기술적으로 바람직하지 않다.
Generally, carbon dioxide captured at steel mills, power plants, etc. is present at atmospheric pressure at atmospheric pressure, and it is very important to transport it to the offshore reservoir in large quantities of tens to millions of tons or more annually. A large-volume storage vessel or a very large-diameter pipeline is required, which is economically and technically undesirable.

따라서 이산화탄소를 가압 및 냉각하여 액상(liquid)이나 초임계(supercritical) 상태로 만든 후, 파이프라인을 이용하여 대량으로 포집지부터 해상의 저장지까지 이송하는 기술의 개발이 필요하다.
Therefore, it is necessary to develop a technology for transferring a large amount of carbon dioxide from a capture site to a marine storage site by pressurizing and cooling it into a liquid or supercritical state, and then using a pipeline.

이렇게 가압된 이산화탄소 내부에는 포집공정 상에서 불가피하게 유입되는 불순물이 포함되어 있으며 이러한 불순물 포함 이산화탄소 혼합물이 특정 온도나 압력 조건에서 기상(vapor)과 액상(liquid)이 혼합된 이상유동(two-phase) 양식(pattern)으로 흐를 수 있다. 이상유동이 발생할 경우 관내 진동이나 소음이 발생할 수 있고 이에 따라 파이프라인 설계 및 건설비용 상승, 설계수명 단축, 이송량 감소, 안정적인 운전 등의 문제점이 발생할 수 있다.
The pressurized carbon dioxide contains impurities that are inevitably introduced in the capture process. The impurity-containing carbon dioxide mixture is in a two-phase form in which vapor and liquid are mixed at a specific temperature or pressure. can flow in a pattern. If abnormal flow occurs, vibration or noise may occur in the pipe, which may lead to problems such as pipeline design and construction cost increase, design life shortening, reduction of the feed amount, and stable operation.

이와 같은 문제점을 지닌 이상유동이 수평관에서 발생할 경우, 하단부에는 액상이 흐르고 상단부에는 기상이 흐르는 층상류(stratified flow)가 발생하거나, 관벽측으로 액체가 흐르고 가운데 코어(core)부에는 기상이 흐르는 환상류(annular flow)가 발생할 수 있으며, 또한 기상이 대부분 흐르고 기상 내부에 부분적으로 액상의 입자가 떠다니는 액적류(droplet flow) 등의 유동양식이 발생할 수 있다.
When an abnormal flow having such a problem occurs in a horizontal tube, a liquid phase flows in the lower end portion, a stratified flow occurs in the upper end portion of the gas phase, or a liquid flows in the pipe end portion, Flow of the liquid such as droplet flow in which the liquid phase partially flows inside the vapor phase can occur.

상기의 유동양식에 따라 동일한 질량유량(단위시간당 흐르는 유체의 무게) 대비 관내측에 걸리는 압력강하가 달라지며 관내측 유체의 열전달 계수 또한 상이한 값을 가지게 된다. 이를 예측하기 위해서는 관내측 유동의 이상유동 양식(flow pattern)을 파악이 필요한 바, 이를 위한 다양한 방법들이 개발되어 왔다.
According to the above-described flow mode, the pressure drop applied to the inside of the tube changes with respect to the same mass flow rate (the weight of the fluid flowing per unit time), and the heat transfer coefficient of the fluid inside the tube also has a different value. In order to predict this, it is necessary to grasp the abnormal flow pattern of the flow inside the tube, and various methods for this have been developed.

이와 관련하여 종래의 초음파를 이용한 이상유동 양식 구분 연구(Devesh K. Jha 등 논문, Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control, Vol. 135, 024503-1~024503-5)에서는 초음파를 이용하여 기포류(bubbly flow), 슬러그류(slug flow) 등의 유동양식을 파악하기 위한 실험을 진행하였다.
In this regard, in a conventional ultrasonic wave classification method (Devesh K. Jha et al., Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control, Vol. 135, 024503-1 to 024503-5) (bubbly flow), slug flow (slug flow).

또한 종래의 이상유동 양식파악을 위한 연구(J.J.M. Geraets 등 논문, International Journal of Multiphase Flow, 1998, Vol.14, pp 305-320)에서는 커패시터를 이용하여 환상류(annular flow) 및 분산류(dispersed flow) 등의 유동양식을 예측하였으나 슬러그 등에서는 예측이 가능하지 않음을 지적한 바 있다.
(JJM Geraets et al., International Journal of Multiphase Flow, 1998, Vol. 14, pp. 305-320) discloses an annular flow and a dispersed flow ), But it has been pointed out that prediction is not possible in slug and the like.

하지만, 상기 언급한 종래의 기술(논문)은 모두 초음파 신호변화나 커패시터의 유전율 변화를 계측하여 관내측 유체의 유동양식을 예측하는 방법으로서, 계측장치를 파이프라인에 적용하기에 앞서, 반드시 실험을 통하여 각 유동양식에 해당하는 신호를 검출 및 매칭시키는 보정작업이 필요하다.However, all of the above-mentioned conventional techniques (papers) are methods for predicting the flow pattern of the fluid in the inside of the tube by measuring the change of the ultrasonic signal or the change of the permittivity of the capacitor. Before applying the measuring device to the pipeline, It is necessary to perform a correction operation to detect and match signals corresponding to each flow style.

이산화탄소 해양지중저장을 위한 바이패스형 파이프라인 수송공정 안전해석 모의실험 장치(특허출원 제10-2010-0138628호)Bypass type pipeline transportation safety analysis simulation apparatus for marine CO2 storage (Patent Application No. 10-2010-0138628)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 육상의 제철소, 발전소 등에서 포집된 대량의 이산화탄소를 해양의 저장지까지 이송하는 데 있어 이산화탄소 수송 파이프라인 관내 압력 및 외부의 온도변화 등에 따라 발생할 수 있는 이상유동(two phase flow)의 유동양식(flow pattern)을 검출할 수 있는 이산화탄소 파이프라인 유동양식 파악용 전극센서를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been proposed in order to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a method and apparatus for transporting a large amount of carbon dioxide captured in a steel mill or a power plant on the land to a storage place in the ocean, Which is capable of detecting a flow pattern of a two-phase flow capable of detecting a flow pattern of a carbon dioxide pipeline.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 파이프의 내부 공간을 가로지르도록 설치되되, 몸체 하단부는 센서마개에 의하여 상기 파이프에 고정되며, 몸체 표면에는 다수 개의 전극이 일정 간격으로 이격하여 위에서 아래로 순차적으로 위치하되, 상기 전극은 몸체 표면에 위치한 전극연결선의 일 끝단과 일대일로 연결되고 상기 전극연결선의 타 끝단은 상기 센서마개에 연결되는 센서봉; 일 끝단은 상기 센서마개를 통해 상기 전극연결선과 연결되며 타 끝단은 상기 파이프 외부의 멀티플렉서에 연결되는 외부연결선; 전원공급기와 저항측정기를 장착하며 상기 전원공급기와 상기 외부연결선 간의 연결을 차단 또는 접속시키거나 상기 저항측정기와 상기 외부연결선 간의 연결을 차단 또는 접속시키는 멀티플렉서; 상기 멀티플렉서 및 상기 외부연결선을 통하여 상기 전극에 전원을 공급함으로써 상기 전극이 가열될 수 있도록 하는 전원공급기 및; 상기 멀티플렉서 및 상기 외부연결선을 통하여 상기 전극의 시간에 따른 저항변화를 계측하는 저항측정기;를 포함하여 이루어지되, 상기 저항측정기에 의해서 계측되는 상기 전극의 저항변화 속도 차이에 따라 이상유동의 액상과 기상이 분포되어 있는 위치를 가늠하는 것을 특징으로 하는, 이산화탄소 해양지중저장 파이프라인 내부 유동양식 파악용 전극센서를 제공한다.
According to an aspect of the present invention, there is provided a method of inspecting a pipe, comprising the steps of: inserting the pipe through an inner space of a pipe, wherein a lower end of the pipe is fixed to the pipe by a sensor stopper, Wherein the electrode is connected to one end of the electrode connection line on the surface of the body and the other end of the electrode connection line is connected to the sensor plug; An external connection line connected at one end to the electrode connection line through the sensor plug and at the other end to a multiplexer outside the pipe; A multiplexer which is equipped with a power supply and a resistance meter and disconnects or connects the connection between the power supply and the external connection line or disconnects or connects the connection between the resistance measurement device and the external connection line; A power supply for allowing the electrode to be heated by supplying power to the electrode through the multiplexer and the external connection line; And a resistance measuring device for measuring a change in resistance of the electrode over time through the multiplexer and the external connection line, wherein a liquid phase of the abnormal flow and a liquid phase of the abnormal flow The present invention provides an electrode sensor for detecting the flow pattern inside a carbon dioxide ocean underground storage pipeline.

본 발명에 있어서, 상기 센서봉은 상기 파이프의 내부 공간을 직경 방향으로 가로지르도록 설치되는 것을 특징으로 한다.
In the present invention, the sensor bar is installed to cross the inner space of the pipe in the radial direction.

본 발명에 있어서, 상기 센서봉은 전기가 통하지 않는 절연성의 세라믹으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
In the present invention, the sensor bar is characterized in that it is made of an insulating ceramic that does not conduct electricity.

본 발명에 있어서, 상기 센서마개는 상기 파이프의 플렌지에 안착되어 기밀이 될 수 있도록 플렌지 형식으로 제작되어 상기 파이프의 플렌지에 볼트로 결합하는 것을 특징으로 한다.
According to the present invention, the sensor plug may be mounted on the flange of the pipe to be hermetically sealed, and may be bolted to the flange of the pipe.

본 발명에 있어서, 상기 전극은 백금(Pt) 박막 전극으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
In the present invention, the electrode is formed of a platinum (Pt) thin film electrode.

본 발명에 있어서, 상기 전극은 구부러진(serpentine) 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the electrode has a serpentine structure.

본 발명에 따르면, 제철소, 발전소 등과 같은 대규모의 이산화탄소 발생지에서 포집된 이산화탄소를 고압, 중저온의 상태로 파이프라인을 통하여 수송하는 공정 중 발생할 수 있는 이상유동의 유동양식을 효과적으로 파악할 수 있다. 이를 통해 이상유동 발생을 억제함으로써 파이프라인의 진동이나 소음, 유동의 압력 및 유량 자체의 진동 등을 감소 또는 소멸시킬 수 있으며 이로 인한 사고를 예방할 수 있다. 또한 이상유동의 유동양식을 분석함으로써 보다 정확한 관내 압력강하 및 이와 관련된 수송에너지 필요량 등을 예측할 수 있다.According to the present invention, it is possible to effectively grasp the flow pattern of an abnormal flow that may occur during a process of transporting carbon dioxide captured in a large-scale carbon dioxide generating plant such as a steel mill, a power plant, etc., through a pipeline in a state of high pressure and medium low temperature. By suppressing abnormal flow generation, it is possible to reduce or eliminate vibration or noise of the pipeline, pressure of flow and vibration of the flow rate itself, and it is possible to prevent accidents due to this. Also, by analyzing the flow pattern of the abnormal flow, it is possible to predict the more accurate pressure drop in the pipe and the related transportation energy requirement.

도 1은 본 발명의 전체적인 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 센서봉의 제 1 측면 구조를 보여준다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 센서봉의 제 2 측면 구조를 보여준다.1 is a general conceptual diagram of the present invention.
2 shows a first side structure of a sensor rod according to an embodiment of the present invention.
3 shows a second side structure of a sensor rod according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals are used to designate the same or similar components throughout the drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

도 1은 본 발명의 전체적인 개념도이다.
1 is a general conceptual diagram of the present invention.

본 발명은 이산화탄소 수송 파이프라인 관내 이상유동(two phase flow)의 유동양식(flow pattern)을 검출할 수 있는 전극센서를 제공하는 것을 목적으로 하는바, 이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 센서봉(10), 외부연결선(40), 멀티플렉서(50), 전원공급기(60) 및 저항측정기(70)를 포함하여 이루어진다(도 1).
An object of the present invention is to provide an electrode sensor capable of detecting a flow pattern of a two phase flow in a carbon dioxide transportation pipe line. A power supply 60, and a resistance meter 70 (FIG. 1).

센서봉(10)은 전기가 통하지 않는 절연성의 세라믹으로 이루어지며, 이산화탄소 수송 파이프(20)(이하, 파이프(20)라고 함)의 내부 공간을 직경 방향으로 가로지르도록 설치된다. 센서봉(10)이 파이프(20)의 내부 공간을 직경 방향으로 가로지르도록 설치된다는 것은, 센서봉(10)이 파이프(20)의 단면 중심을 지나도록 설치되는 것을 의미하는데(도 1), 이는 가능한 한 넓은 영역에 걸쳐 관내 이상유동의 유동양식을 검출할 수 있도록 하기 위함이다.
The sensor rod 10 is made of an insulating ceramic that does not conduct electricity and is installed so as to cross the inner space of the carbon dioxide transport pipe 20 (hereinafter referred to as pipe 20) in the radial direction. The fact that the sensor rod 10 is installed to cross the inner space of the pipe 20 in the radial direction means that the sensor rod 10 is installed so as to pass the center of the cross section of the pipe 20 (FIG. 1) This is to make it possible to detect the flow pattern of abnormal flow in the pipe over as wide a range as possible.

센서봉(10)의 몸체 하단부는 센서마개(30)와 연결되며 상기 센서마개(30)에 의하여 파이프(20)에 고정된다(도 1). 이 경우, 센서마개(30)는 파이프(20)의 플렌지(21)에 안착되어 기밀이 될 수 있도록 플렌지 형식으로 제작되어 파이프(20)의 플렌지(21)에 볼트(31)로 결합된다(도 1).
The lower end of the body of the sensor rod 10 is connected to the sensor plug 30 and fixed to the pipe 20 by the sensor plug 30 (FIG. 1). In this case, the sensor plug 30 is mounted on the flange 21 of the pipe 20 and is manufactured in a flange form so as to be hermetic, and is coupled to the flange 21 of the pipe 20 with the bolt 31 One).

한편, 센서봉(10)의 몸체 표면에는 다수 개의 전극(11)과 전극연결선(12)이 형성되어 있다. 전극(11)은 일정 간격으로 이격하여 센서봉(10)의 위에서 아래로 순차적으로 위치하며 전극연결선(12)은 이들 전극(11)을 센서마개(30)에 연결한다. 즉, 각각의 전극(11)은 다수 개의 전극연결선(12)의 일 끝단과 일대일로 연결되는데 이러한 전극연결선(12)의 타 끝단은 센서마개(30) 쪽으로 향하여 센서마개(30)와 연결된다.
A plurality of electrodes 11 and an electrode connection line 12 are formed on the surface of the body of the sensor rod 10. The electrodes 11 are spaced apart from each other at regular intervals and sequentially positioned from the top to the bottom of the sensor rod 10 and the electrode connection line 12 connects the electrodes 11 to the sensor plug 30. That is, each of the electrodes 11 is connected to one end of the plurality of electrode connection lines 12 in a one-to-one relationship. The other end of the electrode connection line 12 is connected to the sensor plug 30 toward the sensor plug 30.

이하에서는 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 센서봉(10)과 센서봉(10)의 몸체 표면에 형성된 전극(11)과 전극연결선(12)의 구조에 대하여 보다 상세하게 설명한다. 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 센서봉(10)의 제 1 측면 구조를 보여준다. 그리고 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 센서봉(10)의 제 2 측면 구조를 보여준다.
Hereinafter, the structure of the electrode 11 and the electrode connecting line 12 formed on the surface of the sensor rod 10 and the sensor rod 10 according to the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 and 3 Explain. 2 shows a first side structure of the sensor rod 10 according to an embodiment of the present invention. And FIG. 3 shows a second side structure of the sensor rod 10 according to the embodiment of the present invention.

본 발명의 실시 예에 따르면 센서봉(10)은 단면이 사각인 형태를 가지며, 총 4개의 면 중 제 1 측면에는 전극(11)을 배치(도 2)하고 제 1 측면과 연접하는 제 2 측면에는 전극연결선(12)을 배치(도 3)한다.
According to the embodiment of the present invention, the sensor rod 10 has a rectangular cross section, and the electrode 11 is disposed on the first side of the four sides (FIG. 2) and the second side The electrode connecting line 12 is disposed (FIG. 3).

센서봉(10)의 제 1 측면에는 다수 개의 전극(11)이 일정 간격으로 이격하여 센서봉(10)의 위에서 아래로 순차적으로 위치한다(도 2). 본 발명의 실시 예에서 전극(11)은 백금(Pt) 박막 전극(11)으로 구성하였다. 각 전극(11)은 구부러진(serpentine) 구조를 가지며 이로 인해 100Ohm 이상 1000Ohm 이하의 저항을 갖도록 하였다. 본 발명의 실시 예에서 전극(11)이 구부러진 구조를 갖도록 한 이유는 전극(11)이 센서봉(10)의 표면에 넓게 퍼지도록 하여 센서봉(10)을 스쳐 지나가는 관내 이상유동의 유동양식을 빠짐없이 검출할 수 있도록 하기 위함이다. 각 전극(11)은 센서봉(10)의 제 1 측면에 300nm 이상 600nm 이하의 두께로 백금을 증착한 후 노광공정(lithography) 및 식각공정(etching)을 거친 후 제작, 완성된다. 한편, 센서봉(10)의 제 2 측면에는 전극연결선(12)이 전극(11)과 같은 공정을 거친 후 제작, 완성되는바(도 3), 각각의 전극(11)은 다수 개의 전극연결선(12)의 일 끝단과 일대일로 연결되며 이러한 전극연결선(12)의 타 끝단은 센서마개(30) 쪽으로 향하여 센서마개(30)와 최종 연결된다.
On the first side of the sensor rod 10, a plurality of electrodes 11 are sequentially spaced apart from the sensor rod 10 at regular intervals (FIG. 2). In the embodiment of the present invention, the electrode 11 is composed of the platinum (Pt) thin film electrode 11. Each of the electrodes 11 has a serpentine structure and thus has a resistance of 100Ohm or more and 1000ohm or less. The reason why the electrode 11 has a bent structure in the embodiment of the present invention is that the electrode 11 spreads widely on the surface of the sensor rod 10 so that the flow pattern of the abnormal flow passing through the sensor rod 10 So that it can be detected without fail. Each of the electrodes 11 is formed on the first side of the sensor rod 10 by depositing platinum to a thickness of 300 nm or more and 600 nm or less and then performing lithography and etching. The electrode connecting line 12 is formed on the second side surface of the sensor rod 10 after the electrode 11 is processed in the same manner as shown in FIG. 3. Each electrode 11 is electrically connected to a plurality of electrode connecting lines 12 and the other end of the electrode connection line 12 is finally connected to the sensor plug 30 toward the sensor plug 30.

외부연결선(40)은 센서봉(10)의 전극연결선(12)이 센서마개(30)를 통해 파이프(20) 외부로 연장되어 나온 선이라고 할 수 있는데, 이러한 외부연결선(40)은 파이프(20) 외부의 멀티플렉서(multiplexer)(50)에 전부 연결된다(도 1). 즉, 외부연결선(40)의 일 끝단은 센서마개(30)를 통해 전극연결선(12)과 연결되며 타 끝단은 파이프(20) 외부의 멀티플렉서(50)에 연결되는 것이다.
The external connection line 40 is a line extending from the electrode connection line 12 of the sensor rod 10 to the outside of the pipe 20 through the sensor plug 30. The external connection line 40 is connected to the pipe 20 ) To an external multiplexer 50 (Fig. 1). That is, one end of the external connection line 40 is connected to the electrode connection line 12 through the sensor plug 30 and the other end is connected to the multiplexer 50 outside the pipe 20.

상기한 바와 같이 외부연결선(40)은 멀티플렉서(50)에 연결되는데, 이와 동시에 전원공급기(60)와 저항측정기(70)도 멀티플렉서(50)에 장착된다(도 1). 이 상태에서 멀티플렉서(50)는 전원공급기(60)와 외부연결선(40) 간의 연결을 차단 또는 접속시키거나 저항측정기(70)와 외부연결선(40) 간의 연결을 차단 또는 접속시키는 역할을 한다.
As described above, the external connection line 40 is connected to the multiplexer 50, and at the same time, the power supply 60 and the resistance meter 70 are also mounted on the multiplexer 50 (FIG. 1). In this state, the multiplexer 50 serves to cut off or connect the connection between the power supply 60 and the external connection line 40, or to cut off or connect the connection between the resistance meter 70 and the external connection line 40.

만약 멀티플렉서(50)가 전원공급기(60)와 외부연결선(40) 간의 연결을 접속시키면 전원공급기(60)는 멀티플렉서(50) 및 외부연결선(40)을 통하여 파이프(20) 내 센서봉(10)의 모든 전극(11)에 전원을 공급하여 이로써 전극(11)이 가열될 수 있도록 한다. 물론 멀티플렉서(50)가 전원공급기(60)와 외부연결선(40) 간의 연결을 차단시키면 전원공급기(60)는 전극(11)에 전원을 공급할 수 없게 되며 따라서 전극(11)은 가열되지 않고 점차 냉각된다.
If the multiplexer 50 connects the connection between the power supply 60 and the external connection line 40, the power supply 60 is connected to the sensor rod 10 in the pipe 20 via the multiplexer 50 and the external connection line 40. [ Thereby supplying the power to all the electrodes 11 of the electrode 11 so that the electrodes 11 can be heated. Of course, if the multiplexer 50 cuts off the connection between the power supply 60 and the external connection line 40, the power supply 60 can not supply power to the electrode 11, so that the electrode 11 is not heated, do.

그리고 만약 멀티플렉서(50)가 저항측정기(70)와 외부연결선(40) 간의 연결을 접속시키면 저항측정기(70)는 멀티플렉서(50) 및 외부연결선(40)을 통하여 파이프(20) 내 모든 전극(11)의 시간에 따른 저항변화를 계측하게 된다. 물론 멀티플렉서(50)가 저항측정기(70)와 외부연결선(40) 간의 연결을 차단시키면 저항측정기(70)는 전극(11)의 시간에 따른 저항변화를 계측하지 못하게 된다.
If the multiplexer 50 connects the connection between the resistance meter 70 and the external connection line 40, the resistance meter 70 is connected to all the electrodes 11 in the pipe 20 via the multiplexer 50 and the external connection line 40 ) Of the resistance change with time. Of course, if the multiplexer 50 interrupts the connection between the resistance meter 70 and the external connection line 40, the resistance meter 70 can not measure the change in resistance of the electrode 11 over time.

이하에서는 본 발명에 따라 이산화탄소 해양지중저장 파이프라인 내부의 유동양식을 파악하는 과정에 대하여 상세히 설명한다(도 1).
Hereinafter, the process of understanding the flow pattern inside the carbon dioxide ocean underground storage pipeline according to the present invention will be described in detail (FIG. 1).

먼저, 센서봉(10)을 파이프(20)의 내부 공간에 설치한다. 이 경우 센서봉(10)은 상술한 바와 같이 파이프(20)의 내부 공간을 직경 방향으로 가로지르도록 설치되며, 센서봉(10)의 몸체 하단부는 센서마개(30)에 의하여 파이프(20)에 고정된다. 센서봉(10)의 몸체 표면에는 전극(11)이 일정 간격으로 이격하여 센서봉(10)의 위에서 아래로 순차적으로 위치하며 전극연결선(12)은 이들 전극(11)을 센서마개(30)에 연결한다.
First, the sensor rod 10 is installed in the inner space of the pipe 20. In this case, the sensor rod 10 is installed to cross the inner space of the pipe 20 in the radial direction as described above, and the lower end of the body of the sensor rod 10 is connected to the pipe 20 by the sensor plug 30 . Electrodes 11 are sequentially spaced apart from the surface of the body of the sensor rod 10 at predetermined intervals and sequentially positioned from the top to the bottom of the sensor rod 10 and the electrode connection line 12 connects the electrodes 11 to the sensor plug 30 Connect.

다음으로, 센서봉(10)의 전극연결선(12)이 센서마개(30)를 통해 파이프(20) 외부로 연장되어 나온 선이라고 할 수 있는 외부연결선(40)을 파이프(20) 외부의 멀티플렉서(50)에 전부 연결하고, 이와 함께 전원공급기(60)와 저항측정기(70)도 멀티플렉서(50)에 장착한다.
The electrode connecting line 12 of the sensor rod 10 is connected to the outside of the pipe 20 through the sensor plug 30 by connecting the external connecting line 40, 50, and the power supply 60 and the resistance meter 70 are also connected to the multiplexer 50.

다음으로, 멀티플렉서(50)가 전원공급기(60)와 외부연결선(40) 간의 연결을 접속시키면, 전원공급기(60)가 전극(11)에 전원을 공급함으로써 전극(11)이 점차 가열된다. 그리고 수 초간(2~10초 사이) 전극(11)이 가열된 후 멀티플렉서(50)가 전원공급기(60)와 외부연결선(40) 간의 연결을 차단시킨다. 이처럼 전원공급기(60)와 외부연결선(40) 간의 연결이 차단되면 가열되었던 전극(11)이 점차 냉각되면서 온도변화가 나타나게 된다.
Next, when the multiplexer 50 connects the connection between the power supply 60 and the external connection line 40, the power supply 60 supplies power to the electrode 11 so that the electrode 11 is gradually heated. After the electrode 11 is heated for a few seconds (between 2 and 10 seconds), the multiplexer 50 cuts off the connection between the power supply 60 and the external connection line 40. When the connection between the power supply 60 and the external connection line 40 is interrupted, the electrode 11, which has been heated, gradually cools and changes its temperature.

다음으로, 멀티플렉서(50)가 저항측정기(70)와 외부연결선(40) 간의 연결을 접속시키면, 저항측정기(70)가 전극(11)의 시간에 따른 저항변화를 계측하게 되는데, 이처럼 저항측정기(70)에 의해서 계측되는 전극(11)의 저항변화 속도 차이에 따라 이상유동의 액상과 기상이 분포되어 있는 위치를 가늠할 수 있게 된다. 즉, 만약 파이프(20) 내부에 이상유동이 발생할 경우에는 액상과 접촉하게 되는 전극(11)과 기상과 접촉하게 되는 전극(11)의 저항변화, 즉 온도변화의 속도가 각각 다를 것이므로 계측되는 저항변화의 속도에 따라 액상과 기상이 분포되어 있는 위치를 가늠하는 것이 가능해지는 것이다.
Next, when the multiplexer 50 connects the connection between the resistance meter 70 and the external connection line 40, the resistance meter 70 measures the resistance change with time of the electrode 11, 70 can measure the position where the liquid phase and the vapor phase of the ideal flow are distributed according to the difference in resistance change rate of the electrode 11 measured by the electrodes. That is, if an abnormal flow occurs inside the pipe 20, the resistance change of the electrode 11 that comes in contact with the liquid phase and the electrode 11 that comes into contact with the gas phase, that is, the rate of temperature change, It is possible to estimate the position where the liquid phase and the vapor phase are distributed according to the speed of change.

따라서 본 발명에 의하면, 제철소, 발전소 등과 같은 대규모의 이산화탄소 발생지에서 포집된 이산화탄소를 고압, 중저온의 상태로 파이프라인을 통하여 수송하는 공정 중 발생할 수 있는 이상유동의 유동양식을 효과적으로 파악할 수 있다. 그리고 이를 통해 이상유동 발생을 억제함으로써 파이프라인의 진동이나 소음, 유동의 압력 및 유량 자체의 진동 등을 감소 또는 소멸시킬 수 있으며 이로 인한 사고를 예방할 수 있다. 또한 이상유동의 유동양식을 분석함으로써 보다 정확한 관내 압력강하 및 이와 관련된 수송에너지 필요량 등을 예측할 수 있다.
Therefore, it is possible to effectively grasp the flow pattern of the abnormal flow that may occur during the process of transporting carbon dioxide collected in a large-scale carbon dioxide generating plant such as a steel mill, a power plant, etc. through a pipeline in a state of high pressure and medium-low temperature. By suppressing abnormal flow generation, it is possible to reduce or eliminate the vibration or noise of the pipeline, the pressure of the flow and the vibration of the flow itself, and the accident caused by the flow can be prevented. Also, by analyzing the flow pattern of the abnormal flow, it is possible to predict the more accurate pressure drop in the pipe and the related transportation energy requirement.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시 예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, substitutions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims. will be. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention and the accompanying drawings are intended to illustrate and not to limit the technical spirit of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments and accompanying drawings. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.

10 : 센서봉 11 : 전극
12 : 전극연결선 20 : 파이프
21 : 플렌지 30 : 센서마개
31 : 볼트 40 : 외부연결선
50 : 멀티플렉서 60 : 전원공급기
70 : 저항측정기10: sensor rod 11: electrode
12: electrode connecting line 20: pipe
21: Flange 30: Sensor plug
31: Bolt 40: Outer connector
50: multiplexer 60: power supply
70: Resistance Meter

Claims (6)

파이프(20)의 내부 공간을 가로지르도록 설치되되, 몸체 하단부는 센서마개(30)에 의하여 상기 파이프(20)에 고정되며, 몸체 표면에는 다수 개의 전극(11)이 일정 간격으로 이격하여 위에서 아래로 순차적으로 위치하되, 상기 전극(11)은 몸체 표면에 위치한 전극연결선(12)의 일 끝단과 일대일로 연결되고 상기 전극연결선(12)의 타 끝단은 상기 센서마개(30)에 연결되는 센서봉(10);
일 끝단은 상기 센서마개(30)를 통해 상기 전극연결선(12)과 연결되며 타 끝단은 상기 파이프(20) 외부의 멀티플렉서(50)에 연결되는 외부연결선(40);
전원공급기(60)와 저항측정기(70)를 장착하며 상기 전원공급기(60)와 상기 외부연결선(40) 간의 연결을 차단 또는 접속시키거나 상기 저항측정기(70)와 상기 외부연결선(40) 간의 연결을 차단 또는 접속시키는 멀티플렉서(50);
상기 멀티플렉서(50) 및 상기 외부연결선(40)을 통하여 상기 전극(11)에 전원을 공급함으로써 상기 전극(11)이 가열될 수 있도록 하는 전원공급기(60) 및;
상기 멀티플렉서(50) 및 상기 외부연결선(40)을 통하여 상기 전극(11)의 시간에 따른 저항변화를 계측하는 저항측정기(70);
를 포함하여 이루어지되,
상기 저항측정기(70)에 의해서 계측되는 상기 전극(11)의 저항변화 속도 차이에 따라 이상유동의 액상과 기상이 분포되어 있는 위치를 가늠하는 것을 특징으로 하는, 이산화탄소 해양지중저장 파이프라인 내부 유동양식 파악용 전극센서.The lower end of the body is fixed to the pipe 20 by a sensor cap 30 and a plurality of electrodes 11 are spaced apart from the upper surface of the pipe 20 by a predetermined distance, And the other end of the electrode connection line 12 is connected to the sensor plug 30 which is connected to the sensor plug 30, (10);
(40) connected to the electrode connection line (12) through the sensor plug (30) and the other end connected to the multiplexer (50) outside the pipe (20);
A power supply 60 and a resistance meter 70 are mounted to disconnect or connect the connection between the power supply 60 and the external connection line 40 or to connect the resistance measurement device 70 and the external connection line 40 A multiplexer (50) for interrupting or connecting the input signal;
A power supply 60 for supplying power to the electrode 11 through the multiplexer 50 and the external connection line 40 so that the electrode 11 can be heated;
A resistance meter 70 for measuring a change in resistance of the electrode 11 over time through the multiplexer 50 and the external connection line 40;
, ≪ / RTI >
Wherein the position of the liquid phase and the vapor phase of the ideal flow is estimated according to a difference in resistance change rate of the electrode (11) measured by the resistance meter (70). Sensing electrode sensor. 청구항 1에 있어서,
상기 센서봉(10)은 상기 파이프(20)의 내부 공간을 직경 방향으로 가로지르도록 설치되는 것을 특징으로 하는, 이산화탄소 해양지중저장 파이프라인 내부 유동양식 파악용 전극센서.The method according to claim 1,
Wherein the sensor rod (10) is installed radially across the inner space of the pipe (20). 청구항 1에 있어서,
상기 센서봉(10)은 전기가 통하지 않는 절연성의 세라믹으로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 이산화탄소 해양지중저장 파이프라인 내부 유동양식 파악용 전극센서.The method according to claim 1,
Characterized in that the sensor rod (10) is made of an insulating ceramic that does not allow electricity to flow. 청구항 1에 있어서,
상기 센서마개(30)는 상기 파이프(20)의 플렌지(21)에 안착되어 기밀이 될 수 있도록 플렌지 형식으로 제작되어 상기 파이프(20)의 플렌지(21)에 볼트(31)로 결합하는 것을 특징으로 하는, 이산화탄소 해양지중저장 파이프라인 내부 유동양식 파악용 전극센서.The method according to claim 1,
The sensor cap 30 is mounted on the flange 21 of the pipe 20 and is manufactured in a flange form so as to be hermetic and is coupled to the flange 21 of the pipe 20 with the bolt 31 , The electrode sensor for capturing the flow inside the carbon dioxide ocean underground storage pipeline. 청구항 1에 있어서,
상기 전극(11)은 백금(Pt) 박막 전극(11)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 이산화탄소 해양지중저장 파이프라인 내부 유동양식 파악용 전극센서.The method according to claim 1,
Characterized in that the electrode (11) comprises a platinum (Pt) thin film electrode (11). 청구항 1에 있어서,
상기 전극(11)은 구부러진(serpentine) 구조를 갖는 것을 특징으로 하는, 이산화탄소 해양지중저장 파이프라인 내부 유동양식 파악용 전극센서.The method according to claim 1,
Characterized in that the electrode (11) has a serpentine structure.
KR1020130166107A 2013-12-27 2013-12-27 experimental device for safety analysis of by-pass pipeline transport process in CO₂ marine geological storage KR101534987B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130166107A KR101534987B1 (en) 2013-12-27 2013-12-27 experimental device for safety analysis of by-pass pipeline transport process in CO₂ marine geological storage

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130166107A KR101534987B1 (en) 2013-12-27 2013-12-27 experimental device for safety analysis of by-pass pipeline transport process in CO₂ marine geological storage

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150077589A KR20150077589A (en) 2015-07-08
KR101534987B1 true KR101534987B1 (en) 2015-07-09

Family

ID=53790307

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130166107A KR101534987B1 (en) 2013-12-27 2013-12-27 experimental device for safety analysis of by-pass pipeline transport process in CO₂ marine geological storage

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101534987B1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0676866A (en) * 1992-08-31 1994-03-18 B L Oototetsuku Kk Contact element for electric connector
KR20030018345A (en) * 2001-08-28 2003-03-06 한국생산기술연구원 Mass flow sensor and measuring apparatus
JP2009002693A (en) * 2007-06-19 2009-01-08 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Oil deterioration detector

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0676866A (en) * 1992-08-31 1994-03-18 B L Oototetsuku Kk Contact element for electric connector
KR20030018345A (en) * 2001-08-28 2003-03-06 한국생산기술연구원 Mass flow sensor and measuring apparatus
JP2009002693A (en) * 2007-06-19 2009-01-08 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Oil deterioration detector

Also Published As

Publication number Publication date
KR20150077589A (en) 2015-07-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wang et al. A review of the state-of-the-art developments in the field monitoring of offshore structures
US10591361B2 (en) Early warning system for condensation induced hydraulic shock
CN104515730B (en) HTHP monitors dissolved oxygen, pH buffering agent evaluation apparatus and detection method in real time
Cacchione et al. A new instrument system to investigate sediment dynamics on continental shelves
US7866201B1 (en) On-line fast response device and method for measuring dissolved gas in a fluid
CN106122773A (en) A kind of oil and gas pipes weld leakage monitoring device
CN104007041B (en) Coal seam hydrogen sulfide content determinator
US20150107364A1 (en) Pressure Transmitter
JP2009222596A (en) Apparatus for detecting position of liquid level and measuring liquid volume
KR101534987B1 (en) experimental device for safety analysis of by-pass pipeline transport process in CO₂ marine geological storage
CN107883198A (en) A kind of oil-gas pipeline weld leakage monitoring device
JP6619671B2 (en) Liquid level detection device, liquid supply facility, and liquid level detection method
KR101534988B1 (en) experimental method for safety analysis of by-pass pipeline transport process in CO₂ marine geological storage
US10646821B2 (en) Hydrogen sensing and separation
CN102012297A (en) Pressure measuring device and method for high temperature medium
KR101763042B1 (en) liquid identifying electrode sensor for CO2 temporary storage tank of carbon dioxide capture and storage
JP2007017261A (en) Method and device for measuring density of slurry under high pressure using circulation type vibration pipe
CN203881388U (en) Oil gas flowmeter
RU95403U1 (en) CONDUCTIVE SIGNAL OF LIQUID AVAILABILITY IN PAIR
CN204064232U (en) A kind of deflection of bridge span network monitoring system
Magee et al. Model testing capabilities for verification of floatover operations
CN203858178U (en) Measuring device for gas content of motor coolant liquid
KR20160087493A (en) liquid phase height identifying electrode sensor for CO2 temporary storage tank of carbon dioxide capture and storage
CN204388950U (en) A kind of deaerator level measurement mechanism
Torbol et al. Long term monitoring of a cable stayed bridge using DuraMote

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180702

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190625

Year of fee payment: 5