KR101577733B1

KR101577733B1 - Diagnosis system for checking a clogging in a pipeline using acoustic transfer matrix

Info

Publication number: KR101577733B1
Application number: KR1020130158380A
Authority: KR
Inventors: 이동훈; 양윤상
Original assignee: 서울과학기술대학교산학협력단
Priority date: 2013-12-18
Filing date: 2013-12-18
Publication date: 2015-12-15
Also published as: KR20150071392A

Abstract

본 발명의 일 실시예는 음향 전달 행렬을 이용한 배관계의 막힘 진단 시스템에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 실제의 배관 진단에 착수하기 전에 배관계에 대한 사전 정보만을 가지고 음향해석한 결과를 실제 측정 데이터와 비교하는 것에 의하여, 배관 막힘의 위치나 막힘 정도를 진단할 수 있게 하는데 있다.
이를 위해 본 발명의 일 실시예는 배관과 상기 배관에 설치된 적어도 하나의 밸브를 포함하는 배관계; 상기 배관 내부의 일측으로부터 타측방향으로 음파를 입사시키는 음파 발생기; 상기 배관 내부로 입사되고 또한 상기 배관 내부에서 반사되는 음파를 감지하는 음파 감지기; 및 상기 배관계의 사전 정보를 음향 해석 알고리즘에 대입하여 산출된 기준 음향 데이터를 미리 저장하고, 상기 음파 감지기에 의하여 감지된 음파 정보를 상기 음향 해석 알고리즘에 대입하여 측정 음향 데이터를 산출한 후, 상기 기준 음향 데이터와 상기 측정 음향 데이터를 비교 분석하여 상기 배관 내부에 막힘 영역의 위치 정보 또는 막힘 정보를 산출하는 음향계를 포함하는 음향 전달 행렬을 이용한 배관계의 막힘 진단 시스템을 특징으로 한다.
An embodiment of the present invention relates to a system for diagnosing a clogging of a piping system using an acoustic transfer matrix, and a technical problem to be solved is a method for analyzing clogging of a piping system using an acoustic transfer matrix, The position and clogging degree of the pipe clogging can be diagnosed.
To this end, an embodiment of the present invention provides a piping system including a piping and at least one valve installed in the piping; A sound wave generator for introducing a sound wave from one side to the other side of the inside of the pipe; A sound wave sensor for detecting a sound wave incident on the inside of the pipe and reflected from the inside of the pipe; And storing the reference sound data calculated by substituting the preliminary information of the piping system into an acoustic analysis algorithm, storing the calculated reference sound data in advance, substituting the sound wave information detected by the sound wave sensor into the sound analysis algorithm to calculate measured sound data, And a sound system for calculating position information or clogging information of the clogged area inside the pipe by comparing and analyzing the acoustic data and the measured sound data.

Description

BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a piping system clogging diagnosis system using an acoustic transfer matrix,

본 발명의 일 실시예는 배관 내의 막힘 위치나 막힘 정도를 진단할 수 있는 음향 전달 행렬을 이용한 배관계의 막힘 진단 시스템에 관한 것이다.An embodiment of the present invention relates to a clogging diagnosis system of a piping system using an acoustic transfer matrix capable of diagnosing a clogging position or degree of clogging in a piping.

배관을 이용한 유체의 수송은 다른 수송 수단에 비하여 설비투자에 소요되는 초기 비용은 크나, 수송의 효율성 때문에 화학 플랜트를 비롯한 천연가스나 정유의 운송 그리고 상하수도 등에 오래전부터 사용되고 있다. 특히 최근에는 가정용 쓰레기를 환경친화적으로 운송하기 위하여 수십 킬로미터에 이르는 배관망을 이용하여 쓰레기를 집하장까지 운송하여 처리하는 쓰레기 자동집하 시설이 건설 운영되고 있다. Although the initial cost of facility investment is higher than other transportation methods, the use of pipelines has long been used for transporting natural gas, oil, and oil, including chemical plants, due to the efficiency of transportation. Recently, in order to environmentally friendly transportation of household waste, an automatic garbage collecting facility for transporting garbage to a collection house using a pipe network of several tens of kilometers has been constructed and operated.

쓰레기 자동집하 시설은 3단계 처리과정, 즉 투입시설, 관로시설 그리고 집하시설의 순서로 쓰레기를 처리하며, 일반쓰레기와 음식물쓰레기가 그 대상이 되고 있다. 이중에서 음식물쓰레기는 기름과 수분 및 전분 등이 다량 포함된 쓰레기로서, 쓰레기 침전물 일부가 장시간에 걸쳐 퇴적됨에 따라 배관내부가 막히게 된다. 이외에도 밸브의 오작동이나 이물질 유입에 의해서도 관 막힘(blockage)을 초래한다. 이러한 관 막힘 현상은 쓰레기 자동집하 시설외에도 송유관이나 각종 유체를 수송하는 화학 플랜트와 천연가스 배관망에서도 문제가 되며, 겨울철 급배수관에서의 얼음생성에 의한 관 막힘도 이에 해당한다. 이와 같이 설비운전중에 관이 막히게 되면 무조건 가동시설을 정지시켜야 하므로 경제적 손실은 물론이거니와 경우에 따라서는 누설이나 폭발로 인한 또 다른 중대한 문제를 일으킬 가능성이 있으므로, 관 막힘 징후를 사전에 파악하고 예방조치를 취하는 일은 시설의 운영과 유지관리 차원에서 대단히 중요하다. The automatic garbage collection facility treats garbage in the order of three stages, ie, input facility, channel facility, and collection facility, and general garbage and food garbage are covered. Among them, food waste is a waste containing a large amount of oil, water, and starch, and a portion of the garbage sediment is accumulated for a long time, thereby clogging the inside of the pipe. In addition, malfunction of the valve or inflow of foreign matter may cause blockage. Such a clogging problem is a problem in a chemical plant and a natural gas pipeline network for transporting pipelines and various fluids, as well as an automatic collection facility for waste, and this also corresponds to the clogging of pipes due to ice formation in winter water pipes. If the pipe is blocked during the operation of the facility, it is necessary to stop the operation facility. This can cause economic loss as well as other serious problems caused by leakage or explosion. Therefore, Is crucial for the operation and maintenance of the facility.

관 막힘을 진단하기 위한 연구로는 단파장 전자파(short wavelength electromagnetic wave) 진단법, 밸브 급속조작에 의한 워터햄머(water hammer) 또는 충격파(shock wave) 발생으로 유발된 압력파(pressure wave) 진단법 그리고 음파(acoustic wave) 진단법을 들 수 있다. In order to diagnose the clogging, short wavelength electromagnetic wave diagnosis method, pressure wave diagnosis method induced by water hammer or shock wave by rapid valve operation, acoustic wave diagnosis.

이중에서 단파장 전자파 진단법은 비파괴 검사법으로서, 제한된 진단범위를 갖고 노출된 배관에서는 정확히 진단할 수 있으나, 매설된 배관에는 적용하기 어렵다. 압력파 진단법은 배관내를 흐르는 유체를 대상으로 수십 킬로미터 떨어져 있는 관 막힘까지 진단할 수 있으나, 밸브 또는 단면 변화가 복수개 이상인 경우 그리고 유체 운송중에는 진단할 수 없다는 문제점이 있었다. 더욱이 이 진단법은 매체가 액체인 경우 밸브 하류에서의 캐비테이션 햄머(cavitational hammer)와 상류에서의 워터햄머(water hammer)로 유발된 압력파가 배관과 지지 구조에 물리적 손상을 주게 되므로 일부에서는 사용을 금지하고 있다. Among them, the short-wave electromagnetic method is a non-destructive test method. It has a limited diagnostic range and can be diagnosed accurately in exposed piping, but it is difficult to apply to embedded piping. The pressure wave diagnosis method can diagnose the clogging of the pipe several tens of kilometers away from the fluid flowing through the piping. Furthermore, this method of diagnosis can not be used in some cases because the pressure waves induced by the cavitational hammer downstream of the valve and the water hammer upstream of the medium cause physical damage to the piping and support structure .

음파 진단법은 관 내부로 입사된 음파가 관 단면 변화 또는 밸브 등에 충돌하여 발생된 반사파로부터 관 막힘의 위치나 막힘 정도를 진단하는 방법이다. Koyama 등이 제안한 음파 진단법은 단면 변화와 분기관이 없는 단일관을 대상으로 관 끝단이 막혀 있고, 관 막힘이 1개소만 있는 배관 조건에서의 수학적 음향모델로부터 계산한 결과가 실험결과와 잘 일치함을 보여주었다. 그러나 Koyama 등의 진단법으로는 배관내의 유체가 정상적으로 운송되는 상태에서는 진단이 불가능하고, 관막힘이 복수 개 이상일 경우에는 적용할 수 없는 문제점이 있었다. The sound wave diagnosis method is a method of diagnosing the position or clogging degree of the tube clogging from the reflected wave generated by the sound wave incident into the tube due to a change in the tube cross section or a valve collision. Koyama et al. Proposed the sound wave method, which is based on the mathematical acoustic model of a single pipe with no cross section and no tube, and the pipe end is closed and the pipe clogging is only one pipe. . However, the diagnosis method such as Koyama has a problem that it can not be diagnosed when the fluid in the piping is normally transported and can not be applied when there are more than one pipe clogging.

이외에도 Wang 등은 배관에 강한 임펄스를 방사시켜 배관내의 곡관(elbow)부나 관 막힘으로부터 반사되어온 반사파를 측정하여 막힘 위치를 진단하는 연구를 수행하였다. 그러나 Wang 등이 제안한 진단법은 여러 개의 곡관 또는 단면 변화가 있거나 관막힘이 있는 경우에는 막힘 위치를 정확히 판별할 수 없는 문제점이 있었다. In addition, Wang et al. Conducted a study to diagnose the clogging position by measuring the reflected wave reflected from the elbow of the pipe or the clogging in the pipe by radiating a strong impulse to the pipe. However, the method proposed by Wang et al. Has a problem in that it is not possible to accurately determine the clogging position when there are several bends or cross-sectional changes or there is a clogging.

공개특허공보 제10-2011-0032272호 ' 누수 탐지 장치 및 방법'[Patent Document 1] Japanese Laid-Open Patent Publication No. 10-2011-0032272 'Leakage Detection Apparatus and Method' 등록특허공보 제10-0689151호 '음파를 이용한 배관이 퇴적상태 측정장치'Registered Patent Publication No. 10-0689151 entitled " Apparatus for Measuring Accumulation of Pipes Using Sound Wave "

본 발명의 일 실시예는 실제의 배관 진단에 착수하기 전에 배관계에 대한 사전 정보만을 가지고 음향해석한 결과를 실제 측정 데이터와 비교하는 것에 의하여, 배관 내부의 막힘 위치나 막힘 정도를 진단할 수 있는 음향 전달 행렬을 이용한 배관계의 막힘 진단 시스템을 제공한다.An embodiment of the present invention compares the result of acoustic analysis with only preliminary information on the piping system before starting the actual piping diagnosis to compare with the actual measurement data, A clogging diagnosis system of a piping system using a transfer matrix is provided.

본 발명의 일 실시예에 의한 음향 전달 행렬을 이용한 배관계의 막힘 진단 시스템은 배관과 상기 배관에 설치된 적어도 하나의 밸브를 포함하는 배관계; 상기 배관 내부의 일측으로부터 타측방향으로 음파를 입사시키는 음파 발생기; 상기 배관 내부로 입사되고 또한 상기 배관 내부에서 반사되는 음파를 감지하는 음파 감지기; 및 상기 배관계의 사전 정보를 음향 해석 알고리즘에 대입하여 산출된 기준 음향 데이터를 미리 저장하고, 상기 음파 감지기에 의하여 감지된 음파 정보를 상기 음향 해석 알고리즘에 대입하여 측정 음향 데이터를 산출한 후, 상기 기준 음향 데이터와 상기 측정 음향 데이터를 비교 분석하여 상기 배관 내부에 막힘 영역의 위치 정보를 산출하는 음향계를 포함할 수 있다.A clogging diagnosis system of a piping system using an acoustic transfer matrix according to an embodiment of the present invention includes a piping system including a piping and at least one valve installed in the piping; A sound wave generator for introducing a sound wave from one side to the other side of the inside of the pipe; A sound wave sensor for detecting a sound wave incident on the inside of the pipe and reflected from the inside of the pipe; And storing the reference sound data calculated by substituting the preliminary information of the piping system into an acoustic analysis algorithm, storing the calculated reference sound data in advance, substituting the sound wave information detected by the sound wave sensor into the sound analysis algorithm to calculate measured sound data, And an acoustical system for calculating positional information of the clogged area inside the pipe by comparing and analyzing the acoustic data and the measured acoustic data.

상기 배관은 직관, 곡관, 단순 팽창관 및 축소관 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The tubing may include at least one of an intuition, a bend, a simple expansion tube, and a reduction tube.

상기 음파 감지기는 적어도 하나의 마이크로폰을 포함할 수 있다.The sound wave detector may include at least one microphone.

상기 배관계의 사전 정보는 상기 배관과 상기 배관에 설치된 밸브의 설치 정보를 포함할 수 있다.The preliminary information of the piping system may include installation information of the piping and valves installed in the piping.

상기 음향계는 상기 기준 음향 데이터와 측정 음향 데이터를 연산하는 연산부; 상기 기준 음향 데이터와 측정 음향 데이터를 저장하는 메모리부; 상기 기준 음향 데이터와 상기 측정 음향 데이터를 비교하는 비교 분석부; 상기 기준 음향 데이터와 상기 측정 음향 데이터를 표시하는 디스플레이부; 상기 기준 음향 데이터와 상기 측정 음향 데이터를 비교한 결과, 상기 기준 음향 데이터와 상기 측정 음향 데이터가 상이한 경우 알람 신호를 출력하는 경보 신호 출력부; 상기 음파 발생기와 음파 감지기로부터 출력 데이터 및 감지 데이터를 전송받고, 상기 기준 음향 데이터와 상기 측정 음향 데이터의 측정 결과 및 비교 결과를 외부로 전송하는 통신부; 및 음향 해석 알고리즘을 저장하고, 상기 음향 해석 알고리즘의 실행에 의하여 각 구성들의 동작을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.Wherein the acoustic system comprises: an operation unit for operating the reference acoustic data and the measured acoustic data; A memory unit for storing the reference acoustic data and the measured acoustic data; A comparison / analysis unit comparing the reference acoustic data and the measured acoustic data; A display unit for displaying the reference acoustic data and the measured acoustic data; An alarm signal output unit for outputting an alarm signal when the reference sound data and the measured sound data are different as a result of comparing the reference sound data and the measured sound data; A communication unit which receives output data and sensing data from the sound wave generator and the sound wave detector and transmits measurement results and comparison results of the reference sound data and the measured sound data to the outside; And a controller for storing an acoustic analysis algorithm and controlling the operation of each of the structures by executing the acoustic analysis algorithm.

상기 음향 해석 알고리즘은 상기 음파 감지기에 의하여 감지된 배관의 일측에서의 입사음파와 반사음파의 음압 진폭을 이용하여 음압 반사계수를 산출하고, 상기 산출된 음압 반사계수를 퓨리에 역변환하여 시간에 따른 음압 반사계수를 산출한 후, 상기 시간에 따른 음압 반사계수를 이용하여 양의 펄스 응답시간을 산출할 수 있다.The sound analysis algorithm calculates a sound pressure reflection coefficient by using the sound pressure amplitudes of the incident sound wave and the reflected sound wave at one side of the pipe sensed by the sound wave sensor and inversely converts the calculated sound pressure reflection coefficient into Fourier, After calculating the coefficient, the positive pulse response time can be calculated using the negative pressure reflection coefficient according to the time.

상기 연산부는 상기 배관계의 설치 전에 상기 산출된 양의 펄스 응답시간을 이용하여 상기 배관과 상기 배관에 설치된 밸브의 거리 정보를 포함하는 기준 음향 데이터를 산출하여 상기 메모리부에 저장시킬 수 있다.The calculation unit may calculate the reference sound data including the distance information of the pipe and the valve installed in the pipe by using the calculated positive pulse response time before the installation of the piping system, and store the calculated reference sound data in the memory unit.

상기 연산부는 상기 배관계의 설치 후에 상기 산출된 양의 펄스 응답시간을 이용하여 상기 배관과 상기 배관에 설치된 밸브의 거리 정보와 상기 배관 내부에 막힘 위치의 거리 정보를 포함하는 측정 음향 데이터를 산출하여 상기 메모리부에 저장시킬 수 있다. Wherein the calculation unit calculates measured sound data including distance information of a valve installed in the pipe and the clogged position inside the pipe using the calculated positive pulse response time after installation of the piping system, And can be stored in the memory unit.

본 발명의 일 실시예에 따른 음향 전달 행렬을 이용한 배관계의 막힘 진단 시스템은 실제의 배관 진단에 착수하기 전에 배관계에 대한 사전 정보만을 가지고 음향해석한 결과를 실제 측정 데이터와 비교하여 배관 막힘의 위치를 진단하고 있기 때문에, 배관 막힘 징후를 사전에 파악하고 설비 운전 중이라도 상시 진단을 할 수 있고, 곡관부나 밸브 그리고 단면 변화가 복수 개 이상인 배관 및 매설된 배관에서도 관 막힘 여부를 신속하고 정확하게 진단할 수 있다.The clogging diagnosis system of the piping system using the acoustic transfer matrix according to the embodiment of the present invention compares the result of the acoustic analysis with only the preliminary information about the piping system before the actual piping diagnosis is started, Therefore, it is possible to diagnose the clogging of piping in advance and diagnose it even during the operation of the facility. Also, it is possible to diagnose the clogging of the pipe even if there is a bending part, a valve, .

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 전달 행렬을 이용한 배관계의 막힘 진단 시스템에 사용되는 음향 해석 알고리즘을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 전달 행렬을 이용한 배관계의 막힘 진단 시스템에 사용되는 배관계의 종류를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 전달 행렬을 이용한 배관계의 막힘 진단 시스템을 나타내는 도면이다.
도 4a 및 4b는 도 3의 음향 전달 행렬을 이용한 배관계의 막힘 진단 시스템에 의하여 측정된 배관 막힘 위치의 일 예를 나타내는 그래프이다.
도 5는 도 3의 음향 전달 행렬을 이용한 배관계의 막힘 진단 시스템의 음향계를 나타내는 블록도이다.
1 is a view for explaining an acoustic analysis algorithm used in a clogging diagnosis system of a piping system using an acoustic transfer matrix according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing a kind of piping system used in a clogging diagnosis system of a piping system using an acoustic transfer matrix according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating a clogging diagnosis system of a piping system using an acoustic transfer matrix according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 4A and 4B are graphs showing examples of pipe clogging positions measured by the clogging diagnosis system of the piping system using the acoustic transfer matrix of FIG. 3. FIG.
5 is a block diagram showing an acoustic system of a clogging diagnosis system of a piping system using the acoustic transfer matrix of FIG.

본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.DETAILED DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, in which those skilled in the art can readily implement the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 전달 행렬을 이용한 배관계의 막힘 진단 시스템에 사용되는 음향 해석 알고리즘을 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 전달 행렬을 이용한 배관계의 막힘 진단 시스템에 사용되는 배관계의 종류를 나타내는 도면이다.FIG. 1 is a view for explaining an acoustic analysis algorithm used in a clogging diagnosis system of a piping system using an acoustic transfer matrix according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a view for explaining an acoustic transfer matrix using an acoustic transfer matrix according to an embodiment of the present invention Fig. 6 is a view showing a kind of a piping system used in a clogging diagnosis system of a piping system. Fig.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 전달 행렬을 이용한 배관계의 막힘 진단 시스템에 사용되는 음향 해석 알고리즘에 사용되는 1차원 음향계의 전달행렬을 간략하게 표현하고 있다. 1 schematically represents a transfer matrix of a one-dimensional acoustic system used in an acoustic analysis algorithm used in a clogging diagnosis system of a piping system using an acoustic transfer matrix according to an embodiment of the present invention.

도 1에서 배관의 일측(즉, 상류 지점)인 r과 타측(즉, 하류 지점)인 r+1에서의 음압 p와 체적속도 q를 이용하여 음향계를 음향 전달 행렬로 표현할 수 있다. 이러한 음향 전달 행렬은 수학식 1과 같다.In Fig. 1, the acoustic system can be expressed as an acoustic transfer matrix using sound pressure p and volume velocity q at one side (i.e., upstream point) of the pipe and at the other side (i.e., downstream point) r + 1. This acoustic transfer matrix is expressed by Equation (1).

[수학식 1][Equation 1]

수학식 1에서 전달행렬 E₁₁,E₁₂,E₂₁,E₂₂는 4단자 정수 또는 음향 전달 행렬 요소라 한다.In Equation (1), the transfer matrices E ₁₁ , E ₁₂ , E ₂₁ , and E ₂₂ are _referred to as a four-terminal integer or acoustical transfer matrix element.

또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 배관계는 직관(straight pipe), 곡관(bent pipe), 단순 팽창관(expansion pipe) 및 축소관(contraction pipe), 그리고 밸브 등으로 구성된다. 여기서, 배관 내의 기체의 온도와 압력이 일정하다고 하면, 이상 기체로 간주할 수 있으므로 음속 c는 일정한 값을 가진다. 여기서, 배관 내의 음향 현상은 1차원 파동방정식을 만족하는 평면파로 간주한다. 또한, 배관 내의 파동 현상을 평면파로 간주하였으므로 도 2의 (a)에 도시된 직관이나 곡관에 대한 음향 전달 행렬은 동일하며, 또 길이 l인 단순 팽창 및 축소관에 대한 경우도 직관과 동일한 음향 전달 행렬 [S]로 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다. Further, as shown in Fig. 2, the piping system is composed of a straight pipe, a bent pipe, a simple expansion pipe and a contraction pipe, and a valve. Here, if the temperature and the pressure of the gas in the pipe are constant, the sound velocity c has a constant value since it can be regarded as an ideal gas. Here, the acoustic phenomenon in the pipe is regarded as a plane wave satisfying the one-dimensional wave equation. Since the wave phenomenon in the pipe is regarded as a plane wave, the acoustic transfer matrix for the straight pipe or the curved pipe shown in Fig. 2 (a) is the same, and also for the case of the simple expansion and reduction pipe having the length l, Can be represented by the matrix [S] as shown in Equation (2).

[수학식 2]&Quot; (2) "

여기서, Y는 관의 특성 음향 임피던스로서, Y=ρc/S 이고, ρ는 관 내부의 매질 밀도이고, S는 관의 단면적이며, k는 파수이고,

이다.Where Y is the characteristic acoustic impedance of the tube, Y = ρc / S , ρ is the medium density in the tube, S is the cross-sectional area of the tube, k is the wave number,

to be.

또한, 도 2에 도시된 밸브는 다른 배관 요소와는 다르게 운전 조건에 따라 개폐 면적이 가변적이므로, 밸브에 대한 음향 전달 행렬 [V]는 수학식 3과 같이 표현할 수 있다. In addition, since the valve shown in FIG. 2 has a variable open / close area according to operating conditions differently from other piping elements, the acoustic transfer matrix [V] for the valve can be expressed by Equation (3).

[수학식 3]&Quot; (3) "

여기서, 밸브에서의 음향 임피던스는 Z_v는 밸브 양단의 음압차 Δp(f)와 체적속도 q(=S_v μ)의 비로서 수학식 4와 같이 표현할 수 있다.Here, the acoustic impedance when the valve is Z _v can be expressed as shown in Equation (4) as the ratio of the valve across the sound pressure difference Δp (f) and volumetric rate q (= _v μ S) of.

[수학식 4]&Quot; (4) "

여기서, ω는 각 주파수이고, l _v 는 밸브 폭이며, d _v 는 밸브 지름을 나타낸다. 한편 도 2에서와 같이 배관계는 직관, 단순 축소 및 팽창관 등과 같은 관 요소와 밸브 요소로 구성되어 있으므로, 배관계의 총괄 음향 전달 행렬 [T]는 수학식 5와 같이 각 요소에 대한 음향 전달 행렬을 각각 곱하여 구할 수 있다. Here, ω is an angular frequency, l _v is the valve width, _v d denotes the diameter of the valve. As shown in FIG. 2, since the piping system is composed of tube elements such as an intuition, a simplification, and an expansion tube, and a valve element, the overall acoustic transfer matrix [T] of the piping system is expressed by Equation (5) Respectively.

[수학식 5]&Quot; (5) "

또한, 상기 배관의 상류측 음향요소 1에 대한 상태 변수(음압과 체적속도)는 총괄 음향 전달 행렬과 하류측 음향요소 n에 대한 상태변수에 의하여 수학식 6과 같이 표현된다.In addition, the state variables (sound pressure and volume velocity) for the upstream acoustic element 1 of the pipe are expressed by Equation (6) according to the overall acoustic transfer matrix and the state variables for the downstream acoustic element n.

[수학식 6]&Quot; (6) "

한편, 상기 배관의 하류단이 도 2에서와 같이 무반사단인 경우( Bn 0), 상류측 음향요소에서의 입사음과 반사음의 음압진폭을 각각 A₁과 B₁이라 할 때, 음향계의 상류측과 하류측에서의 음압과 체적속도의 관계는 [수학식 7]과 [수학식 8]과 같다.2, when the sound pressure amplitudes of the incident sound and the reflected sound in the upstream acoustic element are denoted by A ₁ and B ₁ , respectively, the upstream side of the acoustic system ( Bn 0) The relationship between the sound pressure and the volume velocity at the side and the downstream side is as shown in [Equation 7] and [Equation 8].

[수학식 7]&Quot; (7) "

[수학식 8]&Quot; (8) "

[수학식 7]과 [수학식 8]을 A₁과 B₁으로 정리하면 [수학식 9]과 [수학식 10] 과 같다.Equation (7) and Equation (8) are summarized as A ₁ and B _1, as shown in Equation (9) and Equation (10).

[수학식 9]&Quot; (9) "

[수학식 10]&Quot; (10) "

또한, 음압 반사계수 R=B₁/A₁이므로, [수학식 9]과 [수학식 10]을 정리하면 수학식 11과 같다.In addition, since the sound pressure reflection coefficient R = B ₁ / A ₁ , Equation (9) and Equation (10) are summarized as Equation (11).

[수학식 11]&Quot; (11) "

그런 다음, [수학식 11]을 퓨리에 역변환하면 [수학식 12]와 같이 시간에 따른 음압 반사계수를 구할 수 있다. Then, if the inverse Fourier transform of the equation (11) is performed, the sound pressure reflection coefficient with respect to time can be obtained as shown in equation (12).

[수학식 12]&Quot; (12) "

상기와 같은 관계로부터 [수학식 12]에서 구한 양의 펄스 응답시간인 t₁값으로부터 배관 내부의 막힘 위치까지 거리 l₁은 [수학식 13]으로 구할 수 있다.From the above relationship, the distance l ₁ from the value of t ₁ , which is the positive pulse response time obtained in [Expression 12] to the clogging position in the pipe, can be found by the following expression (13).

[수학식 13]&Quot; (13) "

이러한 수학식 13을 이용하면, 배관과 배관에 설치되는 밸브의 거리 정보를 구할 수도 있다.Using the equation (13), the distance information of the valve installed in the pipe and the pipe can be obtained.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 전달 행렬을 이용한 배관계의 막힘 진단 시스템을 나타내는 도면이고, 도 4a 및 4b는 도 3의 음향 전달 행렬을 이용한 배관계의 막힘 진단 시스템에 의하여 측정된 배관 막힘 위치의 일 예를 나타내는 그래프이며, 도 5는 도 3의 음향 전달 행렬을 이용한 배관계의 막힘 진단 시스템의 음향계를 나타내는 블록도이다.FIG. 3 is a view showing a clogging diagnosis system of a piping system using an acoustic transfer matrix according to an embodiment of the present invention. FIGS. 4A and 4B are views showing a clogging diagnosis system of a piping system using the sound transfer matrix of FIG. FIG. 5 is a block diagram showing an acoustic system of a clogging diagnosis system of a piping system using the acoustic transfer matrix of FIG. 3; FIG.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 전달 행렬을 이용한 배관계의 막힘 진단 시스템은, 배관계(10), 음파 발생기(20), 음파 감지기(30) 및 음향계(40)를 포함한다.3, a clogging diagnosis system of a piping system using an acoustic transfer matrix according to an embodiment of the present invention includes a piping system 10, a sound generator 20, a sound wave detector 30, and an acoustic system 40 do.

상기 배관계(10)는 매설되어 그 내부에 유체가 수송되는 배관(11)과, 배관(11)에 설치된 적어도 하나의 밸브(12)를 포함한다. 예를 들면, 상기 배관계(10)는 도 3에 도시된 바와 같이, 내경이 D이고, 길이가 L1+L2+L3인 배관(11)의 상류측으로부터 3m되는 지점(L3)에 하나의 밸브(12)가 설치되고, 25m되는 지점(L1+L3)에 또 하나의 밸브(12)가 설치될 수 있으며, 이때, 밸브(12)의 간격(l ₁ )은 0.05m가 되고, 밸브(12) 각각은 10% 정도 잠기도록 설계될 수 있다. 상기 배관(11)은 직관(straight pipe), 곡관(bent pipe), 단순 팽창관(expansion pipe) 및 축소관(contraction pipe) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The piping system 10 includes a pipe 11 in which a fluid is buried and a fluid is transported therein and at least one valve 12 installed in the pipe 11. [ 3, the piping system 10 includes one valve (not shown) at a point L3 which is 3 m from the upstream side of the pipe 11 having an inner diameter D and a length L1 + L2 + L3, 12) is provided, and also one of the valves 12 can be installed in the 25m point (L1 + L3) is, at this time, the distance (l ₁₎ of the valve 12 is a 0.05m, valve 12 Each can be designed to be locked about 10%. The pipe 11 may include at least one of a straight pipe, a bent pipe, a simple expansion pipe, and a contraction pipe.

상기 음파 발생기(20)는 배관(11) 내부의 일측으로부터 타측방향으로 음파를 입사시키는 음원 발생 장치로서, 스피커가 사용될 수 있다. 상기 스피커는 35.4Hz 내지 5kHz의 주파수 범위를 가질 수 있으나, 본 발명에서는 이를 한정하는 것은 아니다. 보다 구체적으로는, 상기 음파 발생기(20)는 음향계(40)의 제어에 의하여 주파수 분석기(21)의 신호 발생기에서 발생되어 증폭기(22)를 거쳐 증폭된 음향 신호를 공급받아, 스피커를 통하여 배관(11) 내부로 음파를 입사시킨다.The sound wave generator 20 is a sound source generating device that receives a sound wave from one side to the other side of the inside of the pipe 11, and a speaker can be used. The speaker may have a frequency range of 35.4 Hz to 5 kHz, but the present invention is not limited thereto. More specifically, the sound wave generator 20 receives the sound signal amplified by the signal generator of the frequency analyzer 21 and amplified by the amplifier 22 under the control of the sound system 40, (11).

상기 음파 감지기(30)는 배관(11) 내부로 입사되고 또한 배관(11) 내부에서 반사되는 음파를 감지하는 음향 센서이다. 이러한 음향센서로서 적어도 하나의 마이크로폰(microphone)이 이용될 수 있다. 그러나, 본 발명에서는 음향센서의 종류를 한정하는 것은 아니고, 하이드로폰(hydrophone) 등과 같이 배관을 따라 흐르는 음향을 측정할 수 있는 어떠한 소자도 적용될 수 있다.The sound wave sensor 30 is an acoustic sensor for sensing a sound wave incident into the pipe 11 and reflected inside the pipe 11. [ As this acoustic sensor, at least one microphone may be used. However, the present invention does not limit the type of acoustic sensor, and any device capable of measuring sound flowing along a pipe, such as a hydrophone, can be applied.

상기 음향계(40)는 배관계(10)의 사전 정보를 음향 해석 알고리즘(즉, 수학식 1 내지 수학식 13)에 대입하여 산출된 기준 음향 데이터를 미리 저장하고, 음파 감지기(30)에 의하여 감지된 음파 정보를 음향 해석 알고리즘에 대입하여 측정 음향 데이터를 산출한 후, 기준 음향 데이터와 측정 음향 데이터를 비교 분석하여 배관(11) 내부에 막힘 영역의 위치 정보를 산출한다. 여기서, 상기 배관계(10)의 사전 정보는 배관(11)과 배관(11)에 설치된 밸브(12)의 설치 정보를 포함할 수 있다.The acoustical system 40 substitutes the prior information of the piping system 10 into an acoustic analysis algorithm (i.e., Equations 1 to 13), stores the calculated reference acoustic data in advance, and detects it by the sound wave sensor 30 And the positional information of the clogged area is calculated by comparing and analyzing the reference acoustic data with the measured acoustic data. The preliminary information of the piping system 10 may include installation information of the piping 11 and the valve 12 installed in the piping 11. [

상기 음향계(40)는 도 5에 도시된 바와 같이, 연산부(410), 메모리부(420), 비교 분석부(430), 디스플레이부(440), 경보 신호 출력부(450), 통신부(460) 및 제어부(470)를 포함한다.5, the acoustical system 40 includes an operation unit 410, a memory unit 420, a comparison and analysis unit 430, a display unit 440, an alarm signal output unit 450, a communication unit 460 And a control unit 470.

상기 연산부(410)는 기준 음향 데이터와 측정 음향 데이터를 연산하는 장치로서, 배관계(10)의 설치 전에 음향 해석 알고리즘에 의하여 산출된 양의 펄스 응답시간을 이용하여 배관과 배관에 설치된 밸브의 거리 정보를 포함하는 기준 음향 데이터를 산출하여 메모리부(420)에 저장시킬 수 있다. 또한, 상기 연산부(410)는 배관계(10)의 설치 후에 음향 해석 알고리즘에 의하여 산출된 양의 펄스 응답시간을 이용하여 배관과 배관에 설치된 밸브의 거리 정보와 배관 내부에 막힘 위치의 거리 정보를 포함하는 측정 음향 데이터를 산출하여 메모리부(420)에 저장시킬 수 있다.The arithmetic unit 410 is a device for calculating reference sound data and measured sound data. The arithmetic unit 410 calculates the distance information of the pipe installed in the pipe and the pipe using the positive pulse response time calculated by the sound analysis algorithm before installation of the piping system 10 And stores the calculated reference sound data in the memory unit 420. [0050] FIG. The arithmetic operation unit 410 includes distance information of the valve installed in the pipe and the pipe and distance information of the clogged position inside the pipe using the positive pulse response time calculated by the acoustic analysis algorithm after installation of the piping system 10 And stores the measured sound data in the memory unit 420.

상기 메모리부(420)는 기준 음향 데이터와 측정 음향 데이터를 저장하는 장치로서, 제어부(470)의 처리 및 제어를 위한 프로그램이 저장될 수도 있고, 입력되거나 출력되는 데이터들의 임시 저장을 위한 기능을 수행할 수도 있다. 상기 메모리부(420)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램, 롬 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다.The memory unit 420 stores reference sound data and measured sound data. The memory unit 420 may store a program for processing and controlling the controller 470, and may perform a function for temporarily storing input or output data You may. The memory unit 420 may be a flash memory type, a hard disk type, a multimedia card micro type, a card type memory (for example, SD or XD memory) , A RAM, and a ROM.

상기 비교 분석부(430)는 기준 음향 데이터와 측정 음향 데이터를 비교한다. 즉, 상기 비교 분석부(430)는 배관계(10) 설치 전에 측정된 기준 음향 데이터와 배관계(10) 설치 후에 측정된 측정 음향 데이터를 비교분석하게 된다. 예를 들면, 상기 비교 분석부(430)는 도 4b에 도시된 디스플레이부(440)에서와 같이, 기준 음향 데이터 이외의 신호가 발생되면 해당 위치가 막혀있다고 판단할 수 있다.The comparison and analysis unit 430 compares the reference acoustic data with the measured acoustic data. That is, the comparison and analysis unit 430 compares the reference sound data measured before installation of the piping system 10 with the measured sound data measured after the piping system 10 is installed. For example, when the signal other than the reference sound data is generated as in the display unit 440 shown in FIG. 4B, the comparison and analysis unit 430 may determine that the corresponding location is blocked.

상기 디스플레이부(440)는 기준 음향 데이터와 측정 음향 데이터를 표시하는 장치로서, 액정 디스플레이(liquid crystal display), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(thin film transistor-liquid crystal display), 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode), 플렉시블 디스플레이(flexible display), 3차원 디스플레이(3D display) 등으로 구현될 수 있다. 본 실시예에서는 디스플레이부(440)를 이용하여 기준 음향 데이터와 측정 음향 데이터를 그래프로 생성하여 표시하고, 비교 분석 결과에 대한 메시지 또한 디스플레이부(440)를 통해 출력할 수 있다.The display unit 440 displays the reference sound data and the measured sound data. The display unit 440 may be a liquid crystal display, a thin film transistor-liquid crystal display, an organic light-emitting diode (OLED) a diode, a flexible display, a 3D display, or the like. In this embodiment, the display unit 440 may be used to generate and display the reference sound data and the measured sound data graphically, and a message regarding the result of the comparison analysis may also be output through the display unit 440.

예를 들면, 상기 디스플레이부(440)는 도 4a에 도시된 바와 같이, 배관계(10) 설치 전의 정상적인 배관 내부 시스템에 대한 정보를 파형 형태로 출력할 수 있고, 또한 도 4b에 도시된 바와 같이, 배관계(10) 설치 후의 배관 내부 시스템에 대한 정보와 배관 내부에 슬러지(13) 등과 같은 이물질로 인한 막힘영역에 대한 정보를 파형형태로 출력할 수 있다.4A, the display unit 440 can output information on a normal piping internal system before installation of the piping system 10 in the form of a waveform. Also, as shown in FIG. 4B, Information on the internal piping system after the installation of the piping system 10 and information on the clogging area due to foreign substances such as the sludge 13 can be output in the form of a waveform.

상기 경보 신호 출력부(450)는 기준 음향 데이터와 상기 측정 음향 데이터를 비교한 결과, 기준 음향 데이터와 상기 측정 음향 데이터가 상이한 경우 알람 신호를 출력하는 장치로서, 디스플레이부(440)를 이용하여 화면 상으로 표시하거나, 스피커 또는 버저 등을 이용하여 음성으로 출력할 수 있다.The alarm signal output unit 450 outputs an alarm signal when the reference sound data and the measured sound data are different as a result of comparing the reference sound data and the measured sound data. Or output audio by using a speaker, a buzzer or the like.

상기 통신부(460)는 음파 발생기(20)와 음파 감지기(30)로부터 출력 데이터 및 감지 데이터를 전송받고, 기준 음향 데이터와 측정 음향 데이터의 측정 결과 및 비교 결과를 외부 장치(예를 들면, 관리 서버)로 전송하는 장치이다. 이러한 통신부(460)는 음파 발생기(20)와 음파 감지기(30)의 통신 프로토콜이나 외부 장치의 통신 프로토콜에 대응되는 통신 프로토콜을 가지는 통신 인터페이스로 구성될 수 있다. The communication unit 460 receives output data and sensed data from the sound wave generator 20 and the sound wave sensor 30 and outputs measurement results and comparison results of the reference sound data and the measured sound data to an external device ). The communication unit 460 may be configured with a communication interface having a communication protocol corresponding to the communication protocol of the sound wave generator 20 and the sound wave sensor 30 or the communication protocol of the external device.

상기 제어부(470)는 음향 해석 알고리즘을 저장하고, 음향 해석 알고리즘의 실행에 의하여 각 구성들(즉, 연산부(410), 메모리부(420), 비교 분석부(430), 디스플레이부(440), 경보 신호 출력부(450), 통신부(460))의 동작을 제어하는 장치이다. 즉, 상기 제어부(470)는 음향 해석 알고리즘을 실행시켜 수학식 1 내지 수학식 13에 따라, 음파 감지기(30)에 의하여 감지된 배관(11)의 일측에서의 입사음파와 반사음파의 음압 진폭을 이용하여 음압 반사계수를 산출하고, 상기 산출된 음압 반사계수를 퓨리에 역변환하여 시간에 따른 음압 반사계수를 산출한 후, 시간에 따른 음압 반사계수를 이용하여 양의 펄스 응답시간을 산출할 수 있다. 또한 상기 제어부(470)는 산출된 양의 펄스 응답시간에 따라 배관(11), 밸브(12), 및 배관(11) 내부에 이물질이 축적되어 형성되는 슬러리(13) 등과 같은 막힘 영역까지의 거리 정보를 산출할 수 있다.The control unit 470 stores the sound analysis algorithm and executes the sound analysis algorithm to calculate the sound intensity of each of the components (i.e., the operation unit 410, the memory unit 420, the comparison / analysis unit 430, the display unit 440, The alarm signal output unit 450, and the communication unit 460). That is, the control unit 470 executes the sound analysis algorithm to calculate the sound pressure amplitudes of the incident sound wave and the reflected sound wave at one side of the pipe 11 detected by the sound wave sensor 30 according to Equations (1) to A negative pressure reflection coefficient is calculated using the calculated negative pressure reflection coefficient, and the negative pressure reflection coefficient is calculated in accordance with the time, and then the positive pulse response time is calculated using the negative pressure reflection coefficient with time. The control unit 470 calculates the distance to the clogging area such as the slurry 13 formed by accumulating foreign matter in the pipe 11, the valve 12 and the pipe 11 according to the calculated positive pulse response time, Information can be calculated.

상기와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 전달 행렬을 이용한 배관계의 막힘 진단 시스템은 우선 음향 전달 행렬을 이용하여 배관(11) 내의 막힘 위치를 진단할 수 있는 음향 해석 알고리즘을 설계하여, 배관(11) 상류 단에서의 상태변수인 음압과 체적속도를 하류 단의 상태변수와 총괄 음향 전달 행렬(overall acoustic transfer matrix)로 표현한다. 이때, 상기 총괄 음향 전달 행렬 요소 즉, 사단자 정수(four-pole parameter)는 배관망을 구성하는 직관과 단면 변화 및 밸브에 대한 각 요소별 음향 전달 행렬을 구하여 곱하므로서 얻어진다. 그런 다음, 상기 총괄 음향 전달 행렬 요소가 얻어지면, 상류단에서의 입사음과 반사음의 음압 진폭비인 음압 반사계수가 계산되며, 이 계산결과를 역퓨리에 변환(inverse Fourier transform)하므로서 배관망을 구성하는 각 요소가 상류단으로부터 얼마만큼 떨어져 있는지를 파악할 수 있게 된다. 이와 같이 음향 해석을 통하여 사전에 알고 있는 배관망에 대한 기준 신호(reference signal)(즉, 기준 음향 데이터)를 확보하면, 배관(11)에서의 자기 스펙트럼(auto spectrum) 또는 상호 스페트럼(cross spectrum) 측정을 통하여 얻은 실제 신호(actual signal)(즉, 측정 음향 데이터)와 기준 신호와의 비교를 통하여 배관의 막힘 위치를 진단하게 된다. The system for diagnosing the clogging of the piping system using the acoustic transfer matrix according to an embodiment of the present invention as described above is to design an acoustic analysis algorithm capable of diagnosing the clogging position in the piping 11 using the acoustic transfer matrix, 11) The sound pressure and volume velocity at the upstream stage are expressed by the state variables at the downstream stage and the overall acoustic transfer matrix. At this time, the general acoustic transfer matrix element, that is, the four-pole parameter is obtained by obtaining and multiplying an intact pipe constituting the pipe network, a sectional change and an acoustic transfer matrix for each element for the valve. Then, when the general acoustic transfer matrix element is obtained, the sound pressure reflection coefficient, which is the sound pressure amplitude ratio of the incident sound and the reflected sound at the upstream end, is calculated. By inverse Fourier transform of the calculation result, It is possible to grasp how far the element is from the upstream end. If the reference signal (i.e., the reference sound data) for the pipe network known in advance through the acoustic analysis is secured, the auto spectrum or the cross spectrum of the pipeline 11 can be obtained, The clogging position of the pipe is diagnosed by comparing the actual signal obtained through the measurement (that is, the measured sound data) with the reference signal.

한편, 상기 음향계(40)는 외부 환경으로부터 구성 요소들을 보호하기 위하여 각 구성요소들을 폴리프로필렌 수지 조성물로 조정된 케이스 내부에 구비되도록 설계될 수 있다. 이러한 폴리프로필렌 수지 조성물은 내백화성 및 내충격성이 우수한 조성물로서, 에틸렌-프로필렌-알파올레핀 랜덤 공중합체 75~95중량% 및 에틸렌 함량이 20~50중량%인 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체 5~25중량%로 이루어진 폴리프로필렌 랜덤 블록 공중합체를 포함하며, 전술한 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체에 대한 에틸렌-프로필렌-알파올레핀 랜덤 공중합체의 고유 점도비가 0.3~1일 수 있다. Meanwhile, the acoustic system 40 may be designed to include components inside the case adjusted by the polypropylene resin composition in order to protect the components from the external environment. Such a polypropylene resin composition is a composition having excellent whitening resistance and impact resistance. The polypropylene resin composition comprises 75 to 95% by weight of an ethylene-propylene-alphaolefin random copolymer and 5 to 25% by weight of an ethylene-propylene block copolymer having an ethylene content of 20 to 50% %, And the intrinsic viscosity ratio of the ethylene-propylene-alpha olefin random copolymer to the above-mentioned ethylene-propylene block copolymer may be 0.3 to 1.

보다 구체적으로는 상기 폴리프로필렌 랜덤 블록 공중합체는 전술한 에틸렌-프로필렌-알파올레핀 랜덤 공중합체 75~95중량% 및 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체 5~25중량%인 것이 바람직한데, 에틸렌-프로필렌-알파올레핀 랜덤 공중합체가 75중량% 미만이면 강성이 저하되고, 95중량%를 초과하면 내충격성이 저하되며, 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체는 5중량% 미만이면 내충격성이 저하되고, 25중량%를 초과하면 강성이 저하된다.More specifically, the polypropylene random block copolymer is preferably composed of 75 to 95% by weight of the ethylene-propylene-alphaolefin random copolymer and 5 to 25% by weight of the ethylene-propylene block copolymer, When the olefin random copolymer is less than 75% by weight, the stiffness is deteriorated. When the olefin random copolymer is more than 95% by weight, the impact resistance is decreased. When the olefin random copolymer is less than 5% by weight, The rigidity is lowered.

또한, 상기 폴리프로필렌 랜덤 블록 공중합체는 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체에 대한 에틸렌-프로필렌-알파올레핀 랜덤 공중합체의 고유 점도비가 0.3~1인 것이 바람직한데, 0.3미만이면 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체의 분자량이 에틸렌-프로필렌-알파올레핀 랜덤 공중합체보다 상대적으로 낮아 충격 흡수에 어려움이 있으며, 1을 초과하면, 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체의 분산상 크기가 증가하여 내백화성이 저하될 수 있다.In the polypropylene random block copolymer, the intrinsic viscosity ratio of the ethylene-propylene-alpha olefin random copolymer to the ethylene-propylene block copolymer is preferably 0.3 to 1. When the ratio is less than 0.3, the molecular weight of the ethylene-propylene block copolymer Is relatively low than the random copolymer of ethylene-propylene-alpha olefin, which makes it difficult to absorb the impact. When the content exceeds 1, the size of the dispersed phase of the ethylene-propylene block copolymer increases and the whitening resistance may be lowered.

상기 에틸렌-프로필렌-알파올레핀 랜덤 공중합체는 에틸렌 0.5~7중량% 및 탄소수가 4~5인 알파올레핀 1~15중량%를 포함하며, 폴리프로필렌 수지 조성물의 기계적 강성유지 및 내열성을 향상시키며 내백화성을 유지하는데 효과적인 역할을 한다. 상기 에틸렌 함량은 바람직하게는 0.5~5중량%이며, 더욱 바람직하게는 1~3중량%일 수 있으며, 0.5중량% 미만이면 내백화성이 저하되고, 7중량%를 초과하면 수지의 결정화도 및 강성이 저하된다.Wherein the ethylene-propylene-alpha olefin random copolymer comprises 0.5 to 7% by weight of ethylene and 1 to 15% by weight of an alpha-olefin having 4 to 5 carbon atoms and improves mechanical stiffness and heat resistance of the polypropylene resin composition, As shown in Fig. The ethylene content is preferably from 0.5 to 5% by weight, more preferably from 1 to 3% by weight. When the content of ethylene is less than 0.5% by weight, the whitening resistance is deteriorated. When the content is more than 7% by weight, .

상기 알파올레핀은 에틸렌 및 프로필렌을 제외한 임의의 알파올레핀을 의미하며, 바람직하게는 부텐이다. 또한, 상기 알파올레핀은 탄소수가 4 미만이거나 5를 초과하면 랜덤 공중합체의 제조 시, 코모노머와의 반응성이 낮아 공중합체를 제조하는데 어려움이 있다. 또한, 상기 알파올레핀 1~15중량%를 포함하며, 바람직하게는 1~10중량%이고, 더욱 바람직하게는 3~9중량%일 수 있다. 상기 알파올레핀은 1중량% 미만이면, 결정화도가 필요 이상으로 높아져 투명성이 저하되고, 15중량%를 초과하면 결정화도 및 강성이 저하되어 내열성이 현저히 낮아지는 문제점을 가진다.The alpha olefin means any alpha olefin except ethylene and propylene, preferably butene. In addition, when the number of carbon atoms is less than 4 or more than 5, the reactivity of the alpha olefin with the comonomer is low during the production of the random copolymer, making it difficult to produce the copolymer. Also, it contains 1 to 15% by weight, preferably 1 to 10% by weight, and more preferably 3 to 9% by weight of the alpha olefin. If the amount of the alpha-olefin is less than 1% by weight, the crystallinity becomes higher than necessary and the transparency is lowered. When the amount of the alpha-olefin is more than 15% by weight, the crystallinity and rigidity are lowered and the heat resistance is significantly lowered.

상기 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체는 에틸렌 20~50중량%을 포함하며, 폴리프로필렌 수지 조성물에 내충격적 특성을 부여하고 미세 분산이 가능하여 내백화성 및 투명성을 동시에 부여하는 역할을 한다. 상기 에틸렌 함량은 바람직하게는 20~40중량%일 수 있으며, 20중량% 미만이면 내충격성이 저하되고 50중량%를 초과하면 내충격성 및 내백화성이 저하될 수 있다.The ethylene-propylene block copolymer contains 20 to 50% by weight of ethylene and imparts impact resistance to the polypropylene resin composition and allows fine dispersion of the polypropylene resin composition to impart both whitening resistance and transparency. The ethylene content may be preferably 20 to 40% by weight, and if it is less than 20% by weight, impact resistance is deteriorated. If it exceeds 50% by weight, impact resistance and whitening resistance may be deteriorated.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 전달 행렬을 이용한 배관계의 막힘 진단 시스템에 의하면, 실제 적용상에 많은 제약과 한계를 가지는 종래의 진단 기술에 비해, 진단이 빠르고, 정확하며, 비용이 적게 들고, 설비가 정상적으로 운전되는 상태에서 진단가능하다는 이점이 있다. 또한, 본 음향 전달 행렬을 이용한 배관계의 막힘 진단 시스템에 의하면, 배관이 매설되어 있더라도 진단 가능해고, 곡관부나 밸브 그리고 단면 변화가 복수 개 이상인 배관에서도 진단가능하다는 이점이 있다. Therefore, according to the clogging diagnosis system of the piping system using the sound transfer matrix according to the embodiment of the present invention, compared with the conventional diagnosis technology having many limitations and limitations on actual application, diagnosis is quick, accurate, And can be diagnosed while the equipment is operating normally. In addition, according to the clogging diagnosis system of the piping system using the acoustic transfer matrix, it is possible to diagnose even if the piping is buried, and it is advantageous that the piping can be diagnosed even in a pipe having a curved portion, a valve, and a plurality of sectional changes.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 음향 전달 행렬을 이용한 배관계의 막힘 진단 시스템을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.Although the present invention has been described in connection with what is presently considered to be preferred embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims.

10: 배관계 11: 배관
12: 밸브 13: 슬러리
20: 음파 발생기 21: 주파수 분석기
22: 증폭기 30: 음파 감지기
40: 음향계 410: 연산부
420: 메모리부 430: 비교 분석부
440: 디스플레이부 450: 경보 신호 출력부
460: 통신부 470: 제어부10: piping system 11: piping
12: valve 13: slurry
20: sound wave generator 21: frequency analyzer
22: amplifier 30: sound wave detector
40: acoustical system 410:
420: memory part 430: comparative analysis part
440: Display unit 450: Alarm signal output unit
460: communication unit 470:

Claims

A piping system (10) including a piping and at least one valve installed in the piping;
A sound wave generator (20) for receiving a sound wave from one side of the inside of the pipe to the other side;
A sound wave detector (30) for detecting a sound wave incident into the inside of the pipe and reflected inside the pipe; And
The reference sound data calculated by substituting the prior information of the piping system 10 into the sound analysis algorithm is stored in advance and the sound wave information sensed by the sound wave sensor 30 is substituted into the sound analysis algorithm to calculate the measured sound data And an acoustic system (40) for comparing and analyzing the reference acoustic data and the measured acoustic data to calculate position information of the clogged area inside the pipe;
The acoustic system 40 comprises:
An operation unit (410) for operating the reference acoustic data and the measured acoustic data;
A memory unit 420 for storing the reference acoustic data and the measured acoustic data;
A comparison and analysis unit 430 for comparing the reference acoustic data and the measured acoustic data;
A display unit 440 for displaying the reference acoustic data and the measured acoustic data;
An alarm signal output unit 450 for outputting an alarm signal when the reference sound data and the measured sound data are different from each other as a result of comparing the reference sound data and the measured sound data;
A communication unit 460 that receives output data and sensing data from the sound generator 20 and the sound wave detector 30 and transmits measurement results and comparison results of the reference sound data and the measured sound data to the outside; And
And a control unit (470) for storing the sound analysis algorithm and controlling the operation of each of the structures by the execution of the sound analysis algorithm;
The sound analysis algorithm calculates the sound pressure reflection coefficient using the sound pressure amplitudes of the incident sound wave and the reflected sound wave at one side of the pipe sensed by the sound wave sensor 30 and inversely converts the calculated sound pressure reflection coefficient into Fourier And calculating a positive pulse response time using the negative pressure reflection coefficient according to the time. The system for diagnosing clogging of a piping system using an acoustic transfer matrix.

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The method according to claim 1,
The calculation unit 410 calculates reference sound data including distance information of the pipe and the valve installed in the pipe using the calculated positive pulse response time before installation of the piping system 10, The system for diagnosing clogging of a piping system using an acoustic transfer matrix.

The method according to claim 1,
The calculation unit 410 calculates a measurement including the distance information of the valve installed in the pipe and the clogged position in the pipe using the calculated positive pulse response time after the installation of the piping system 10 And the sound data is stored in the memory unit (420). The system for diagnosing a clogging of a piping system using an acoustic transfer matrix.