KR101912429B1 - 보일러튜브 누설 발생 장치 - Google Patents

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KR101912429B1
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Abstract

보일러튜브 누설 발생 장치가 제공된다. 보일러튜브 누설 발생 장치는 보일러 튜브를 고정시키는 튜브 고정부, 내부에 기체를 수용하여 압력 상태를 구현하고 외면에 압력 누설처가 가공된 압력 용기, 압력 용기의 선단에 설치되어 음향을 안내하고 보일러 튜브에 접촉하여 압력 누설처에서 발생한 누설 음향을 전달하는 음향 안내봉 및 압력 용기에 연결되어 압력 용기에 필요한 압력을 제공하는 압력 조성부를 포함한다..

Description

보일러튜브 누설 발생 장치{ARTIFICIAL LEAK GENERATOR FOR BOILER TUBE}
본 발명은 보일러튜브 누설 발생 장치에 관한 것이다.
일반적으로 보일러 튜브 누설은 튜브에 미세구멍(Pin Hole)이나 갈라짐(Crack)이 발생했을 경우 그 틈새로 튜브 내의 고압 증기가 보일러 노내로 분출될 때 발생한다. 이때, 압력차에 의한 에너지 전달과 고압 증기 분출시 미세구멍이나 갈라짐을 통과하는 증기가 보일러 튜브 재료와 마찰하면서 높은 소음이 발생한다. 발생된 높은 소음은 보일러에 설치된 음향 방출(Acoustic Emission) 센서에서 검출하여 보일러 튜브 누설감지 시스템에 신호를 전달하고 운영자에게 경보를 보낸다.
이때 사용되는 보일러 튜브 누설감지 시스템은 비파괴 기술의 한 분야인 음향 방출 기술을 이용하여 신호를 처리하고 보일러 튜브 누설발생 여부를 감시한다. 누설 음향을 검출하는 음향 센서의 동작상태 확인은 센서 표면에 긁힘을 유발하거나 센서가 부착된 재료 위에 연필심 파단 시험으로 정상 여부를 확인하고 있다.
그러나 센서 표면의 긁힘을 유발하여 센서의 동작 상태를 검증하는 것은 실체 보일러 튜브에서 고압 증기 누설이 발생할 때 생기는 음향 특성과 다르다. 또한, 운전중이거나 정지중인 보일러 튜브에 결함을 만들어 누설을 발생시킬 수 없기 때문에 실제 누설과 동일하거나 유사한 방법을 재현하기 어려운 문제점이 있다.
한국등록특허 제10-1009741호
상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 설치대상 튜브에 탈부착이 가능하고 압력 용기의 원통면에 미세 구멍이나 갈라짐 결함을 통해 기체를 누설시켜 소음을 발생시키는 보일러튜브 누설 발생 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 실제로 발생할 수 있는 고압에 의한 누설 음원을 만들어 낼 수 있으며, 고압의 높은 에너지를 가진 누설음으로 누설감지 시스템의 신뢰성을 검증하는 보일러튜브 누설 발생 장치를 제공한다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따른 보일러튜브 누설 발생 장치는, 보일러 튜브를 고정시키는 튜브 고정부, 내부에 기체를 수용하여 압력 상태를 구현하고 외면에 압력 누설처가 가공된 압력 용기, 압력 용기의 선단에 설치되어 음향을 안내하고 보일러 튜브에 접촉하여 압력 누설처에서 발생한 누설 음향을 전달하는 음향 안내봉 및 압력 용기에 연결되어 압력 용기에 필요한 압력을 제공하는 압력 조성부를 포함한다.
본 발명의 일 측면에서, 튜브 고정부는 보일러 튜브와 밀착하는 단부가 V 형태로 형성되고 압력 용기를 지지하는 몸체 및 보일러 튜브와 접촉하는 면이 V 형태로 형성되고 길이가 조절되어 보일러 튜브를 고정시키는 클램프를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에서, 몸체에 설치되어 압력 용기를 고정시키는 압력 용기 고정부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에서, 압력 용기를 보일러 튜브를 향해 밀어주는 탄성 부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에서, 압력 용기의 타측에 인접 설치되어 탄성 부재를 지지하는 탄성 부재 고정부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에서, 탄성 부재의 압축력을 조절하여 보일러 튜브를 향한 압력 용기의 전진 및 후진을 조정하는 탄성 조절기를 더 포함
본 발명의 일 측면에서, 탄성 조절기는 선단에 가공된 돌기 형태로 형성되어 탄성 부재 고정부에 가공된 홀과 결합하는 조절기 고정핀을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에서, 운반을 위해 튜브 고정부에 결합되는 운반용 손잡이를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에서, 압력 조성부는 연결 호스를 이용하여 압력 용기에 고압의 기체 및 증기 중 적어도 하나를 공급할 수 있다.
본 발명의 일 측면에서, 연결 호스의 이탈을 방지하는 호스 고정 덮개를 더 포함할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 구체적인 사항들은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술된 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구성될 수 있으며, 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 하나에 의하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 보일러튜브 누설 발생 장치는 보일러에서 발생하는 보일러튜브의 실제 누설 조건과 동일하도록 미세 구멍이나 갈라짐, 틈새에서 고압 기체나 증기를 분출하는 상황을 재현할 수 있다. 또한, 누설로 인하여 발생하는 소음은 음향 안내봉을 타고 보일러 튜브로 전달되어 보일러 헤더와 연결된 음향 센서에 도달하여 신호 처리를 거친 후 누설 위치를 표시할 수 있다. 또한, 보일러 헤더와 연결된 다수의 튜브에 개별적으로 탈부착할 수 있어 원하는 위치로 누설 지점을 이동하여 설정할 수 있다. 또한, 누설 발생 여부를 검증하는 것뿐만 아니라 누설 위치가 다를 경우 발생하는 전달 소음의 크기나 전달 시간이 다른 조건을 임의로 부가할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 보일러튜브 누설 발생 장치를 나타내는 사시도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 보일러튜브 누설 발생 장치가 보일러 튜브에 설치된 상태를 나타내는 도면들이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 보일러튜브 누설 발생 장치의 클램프가 보일러 튜브를 고정시키는 상태를 나타내는 도면들이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 보일러튜브 누설 발생 장치에서 발생한 누설 음향이 음향 센서로 전달되는 도면이다.
도 7은 음향 센서에서 출력된 신호를 그래프 형태로 표시하는 도면이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 탄성 조절기의 작동을 나타내는 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 보일러튜브 누설 발생 장치를 나타내는 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 보일러튜브 누설 발생 장치(5)는 튜브 고정부(7), 압력 용기(10), 음향 안내봉(11), 압력 조성부(45), 압력 용기 고정부(21), 탄성 부재(12), 탄성 부재 고정부(26), 탄성 조절기(13) 및 운반용 손잡이(60)를 포함한다.
각 구성 요소를 설명하면, 튜브 고정부(7)는 보일러 튜브(70)를 고정시킨다. 여기서 튜브 고정부(7)는 몸체(20) 및 클램프(30)를 포함할 수 있다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 보일러튜브 누설 발생 장치가 보일러 튜브에 설치된 상태를 나타내는 도면들이다.
몸체(20)는 보일러 튜브(70)를 고정시키고 압력 용기(10)를 지지한다. 여기서 몸체(20)는 보일러 튜브(70)와 접촉하는 부분에 V 형태의 오목부가 형성될 수 있다. 그리고 몸체(20)는 일방향으로 길게 연장된 플레이트로 이루어질 수 있다. 이때, 몸체(20)는 상부에 압력 용기(10)를 지지하기 위해 설치되는 압력 용기 고정부(21)의 설치 공간을 제공할 수 있다. 이러한 몸체(20)는 클램프(30)와 함께 보일러 튜브(70)를 지지하여 안정된 자세 유지와 자체 중량에 의한 흔들림을 방지할 수 있다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 보일러튜브 누설 발생 장치의 클램프가 보일러 튜브를 고정시키는 상태를 나타내는 도면들이다.
클램프(30)는 몸체(20)와 함께 보일러 튜브(70)를 고정시킨다. 여기서 클램프(30)는 보일러 튜브(70)와 접촉하는 부분이 V 형태로 형성될 수 있다. 그리고 클램프(30)는 발전소 등이 설비에서 사용되는 온도나 압력 조건에 따라 달라지는 보일러 튜브(70)의 외경과 두께에 대응하기 위해 길이 조정이 가능하도록 형성될 수 있다. 예를 들면, 클램프(30)는 V 블록형 C 클램프로 형성되어 보일러 튜브(70)를 고정시키기 위해 길이를 늘리거나 줄일 수 있다. 이러한 클램프(30)는 몸체(20)의 하부에 설치되어 몸체(20)와 함께 보일러 튜브(70)를 위 아래의 2중으로 지지할 수 있다. 이를 통해 클램프(30)는 다양한 구경을 갖는 보일러 튜브(70)를 쉽게 고정시킬 수 있다.
여기서 튜브 고정부(7)의 몸체(20) 및 클램프(30)는 2개의 V 블록 형상이 위 아래로 "ㄷ" 모양으로 배치되어 보일러 튜브(70)에 밀착된다. 그리고 튜브 고정부(7)의 몸체(20) 및 클램프(30)는 한번의 조작으로 보일러 튜브(70)의 앞 원주면과 뒤 원주면을 간단히 체결할 수 있다.
한편, 튜브 고정부(7)는 클램프(30)에 연결된 클램프 손잡이(33)와, 클램프(30)를 지지하는 클램프 지지부(23,24), 클램프(30)를 클램프 지지부(23,24)에 고정시키는 클램프 고정 너트(32) 및 클램프 지지부(23,24)와 본체(20)를 연결하는 클램프 연결부(22)를 더 포함한다.
압력 용기(10)는 내부에 기체를 수용하여 압력 상태를 구현한다. 여기서 압력 용기(10)는 내부에 기체를 수용하기 위한 관 형태로 형성될 수 있다. 그리고 압력 용기(10)는 외면에 압력 누설처(16)가 가공될 수 있다.
여기서 압력 누설처(16)는 압력 용기(10) 내에 수용된 기체가 압력 용기(10) 외부로 배출되는 미세 구멍이나 갈라짐 틈새로 이루어질 수 있다. 그리고 압력 누설처(16)는 미세 구멍이나 갈라짐 틈새의 크기를 다양하게 변경할 수 있다. 이러한 압력 누설처(16)는 압력을 조정하면 압력 조건과 보일러 튜브(70)의 누설처 형상 및 크기 변동에 따른 소음 특성을 다양하게 부가하여 형성될 수 있다.
압력 용기(10)는 압력 누설시 미세 구멍이나 갈람짐에서 발생하는 마찰음이 표면에 전파되고 선단에 연결된 음향 안내봉(11)으로 마찰음을 전달할 수 있다.
음향 안내봉(11)은 압력 용기(10)에서 발생된 누설 음향을 보일러 튜브(70)로 전달한다. 여기서 음향 안내봉(11)은 압력 용기(10)의 선단에 설치되어 음향을 안내할 수 있다. 그리고 음향 안내봉(11)은 보일러 튜브(70)에 접촉하여 누설 음향을 전달할 수 있다. 이러한 음향 안내봉(11)은 음향 에너지를 모을 수 있도록 선단부가 원추형으로 가공될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 보일러튜브 누설 발생 장치에서 발생한 누설 음향이 음향 센서로 전달되는 도면이다.
여기서 보일러 튜브(70)에 전달된 누설 음향은 도 6과 같이 보일러 헤더(80)로 전달되고 보일러 헤더(80)와 연결되어 소음에 상응하는 신호를 출력하는 음향 센서(90,91)로 전달될 수 있다.
참고로 음향 센서(90,91)에서 출력하는 신호는 센서(90,91)와 연결된 외부의 표시 장체를 통해 도 7에 도시되 바와 같은 그래프로 표시될 수 있다.
도 7은 음향 센서에서 출력된 신호를 그래프 형태로 표시하는 도면이다.
압력 조성부(45)는 압력 용기(10)에 필요한 압력을 제공한다. 여기서 압력 조성부(45)는 압력 용기(10)에 고압의 기체나 증기를 공급할 수 있다. 이때, 압력 조성부(45)는 연결 호스(40)를 이용하여 고압의 기체나 증기를 공급할 수 있다. 예를 들면, 압력 조성부(45)는 약 10m의 길이를 갖는 연결 호스(40)를 이용함으로써 시험자나 운영자의 안전을 확보할 수 있는 거리에서 고압의 기체를 압력 용기(10)에 공급할 수 있다.
압력 용기 고정부(21)는 몸체(20) 상에 설치되어 압력 용기(10)를 고정시킨다. 여기서 압력 용기 고정부(21)는 사각 형상으로 형성되어 복수개가 몸체(20)에 결합될 수 있다. 압력 용기 고정부(21)는 압력 용기(10)의 일측 및 타측 각각을 고정시키도록 설치될 수 있다.
탄성 부재(12)는 압력 용기(10)를 보일러 튜브(70)를 향해 밀어준다. 여기서 탄성 부재(12)는 압력 용기(10)에 결합된 음향 안내봉(11)에 대향하여 압력 용기(10)의 타측에 설치될 수 있다. 탄성 부재(12)는 탄성 부재 고정부(26)의 지지에 의해 압력 용기(10)를 보일러 튜브(70) 방향으로 밀어줄 수 있다. 이러한 탄성 부재(12)는 코일 스프링으로 이루어질 수 있다.
탄성 부재 고정부(26)는 탄성 부재(12)를 지지한다. 여기서 탄성 부재 고정부(26)는 압력 용기(10)의 타측에 설치된 압력 용기 고정부(21)와 인접하여 몸체(20)에 결합될 수 있다. 탄성 부재 고정부(26)는 압력 용기 고정부(21)와 유사한 형상으로 형성될 수 있다.
탄성 조절기(13)는 탄성 부재(12)의 압축력을 조절한다. 또한, 탄성 조절기(13)는 압력 용기(10)를 보일러 튜브(70) 방향으로 전진 및 후진하도록 조정한다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 탄성 조절기의 작동을 나타내는 도면이다.
탄성 조절기(13)는 선단에 가공된 돌기 형태의 조절기 손잡이(14)와 조절기 손잡이(14)로부터 돌출된 조절기 고정핀(15)을 탄성 부재 고정부(26)에 가공된 홀(25)에 결합시켜 압력 용기(10)를 전진하게 만들 수 있다. 또한, 탄성 조절기(13)는 홀(25)로부터 이탈하는 조절기 고정핀(15)을 탄성 부재 고정부(26)의 일면과 접촉시켜 압력 용기(10)를 후진하게 만들 수 있다.
운반용 손잡이(60)는 운반을 위한 파지의 용이함을 제공한다. 이를 위해 운반용 손잡이(60)는 튜브 고정부(7)에 결합될 수 있다. 특히, 운반용 손잡이(60)는 몸체(20)에 설치된 두 개의 압력 용기 고정부(21)에 결합될 수 있다.
한편, 연결 호스(40)는 압력 공급시 이탈되는 것을 방지하기 위해 호스 고정 덮게(50)로 몸체(20)의 타측 단부에 설치될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 보일러튜브 누설 발생 장치는 보일러에서 발생하는 보일러튜브의 실제 누설 조건과 동일하도록 미세 구멍이나 갈라짐, 틈새에서 고압 기체나 증기를 분출하는 상황을 재현할 수 있다. 또한, 누설로 인하여 발생하는 소음은 음향 안내봉을 타고 보일러 튜브로 전달되어 보일러 헤더와 연결된 음향 센서에 도달하여 신호 처리를 거친 후 누설 위치를 표시할 수 있다. 또한, 보일러 헤더와 연결된 다수의 튜브에 개별적으로 탈부착할 수 있어 원하는 위치로 누설 지점을 이동하여 설정할 수 있다. 또한, 누설 발생 여부를 검증하는 것뿐만 아니라 누설 위치가 다를 경우 발생하는 전달 소음의 크기나 전달 시간이 다른 조건을 임의로 부가할 수 있다.
또한, 압력 누설 조건, 누설 위치 변경에 따른 보일러 튜브 누설 감시 시스템의 응답 특성을 분류하면 실제로 누설이 발생하였을 경우 누설 형태와 위치를 추정할 수 있는 기준 데이터로 활용할 수 있다.
재매기(Soot Blower)를 사용하여 누설 음향 기준 신호를 사용할 경우 사용되는 압력은 약 5 ~ 8kgf/㎠ 정도이지만 실제로 누설이 발생되는 압력은 100kgf/㎠ 이상이므로 실제 누설 특성과 상이한 조건일 수 있다. 그러므로 본 발명의 일 실시 예에 따른 보일러튜브 누설 발생 장치는 공급되는 압력을 원하는 조건으로 다양하게 변경하여 실제 누설 조건을 재현할 수 있다.
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 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 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.
5 : 보일러튜브 누설 발생 장치
7 : 튜브 고정부
10 : 압력 용기
11 : 음향 안내봉
12 : 탄성 부재
13 : 탄성 조절기
14 : 조절기 손잡이
15 : 조절기 고정핀
16 : 압력 누설처
21 : 압력 용기 고정부
22 : 클램프 연결부
23 : 클램프 지지부
24 : 클램프 지지부
25 : 홀
30 : 클램프
31 : 클램프 고정 너트
32 : 클램프 고정 너트
33 : 클램프 손잡이
40 : 연결 호스
50 : 호스 고정 덮게
60 : 운반 손잡이
70 : 보일러 튜브
80 : 보일러 헤더
90 : 음향 센서

Claims (10)

  1. 삭제
  2. 보일러 튜브를 고정시키는 튜브 고정부;
    내부에 기체를 수용하여 압력 상태를 구현하고 외면에 압력 누설처가 가공된 압력 용기;
    상기 압력 용기의 선단에 설치되어 음향을 안내하고 상기 보일러 튜브에 접촉하여 상기 압력 누설처에서 발생한 누설 음향을 전달하는 음향 안내봉; 및
    상기 압력 용기에 연결되어 상기 압력 용기에 필요한 압력을 제공하는 압력 조성부를 포함하는 것을 특징으로 하며,
    상기 튜브 고정부는
    상기 보일러 튜브와 밀착하는 단부가 V 형태로 형성되고 상기 압력 용기를 지지하는 몸체; 및
    상기 보일러 튜브와 접촉하는 면이 V 형태로 형성되고 길이가 조절되어 상기 보일러 튜브를 고정시키는 클램프를 포함하는 것을 특징으로 하는 보일러튜브 누설 발생 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 몸체에 설치되어 상기 압력 용기를 고정시키는 압력 용기 고정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보일러튜브 누설 발생 장치.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 압력 용기를 상기 보일러 튜브를 향해 밀어주는 탄성 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보일러튜브 누설 발생 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 압력 용기의 타측에 인접 설치되어 상기 탄성 부재를 지지하는 탄성 부재 고정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보일러튜브 누설 발생 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 탄성 부재의 압축력을 조절하여 상기 보일러 튜브를 향한 상기 압력 용기의 전진 및 후진을 조정하는 탄성 조절기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보일러튜브 누설 발생 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 탄성 조절기는 선단에 가공된 돌기 형태로 형성되어 상기 탄성 부재 고정부에 가공된 홀과 결합하는 조절기 고정핀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보일러튜브 누설 발생 장치.
  8. 제2 항에 있어서,
    운반을 위해 상기 튜브 고정부에 결합되는 운반용 손잡이를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보일러튜브 누설 발생 장치.
  9. 제2 항에 있어서,
    상기 압력 조성부는 연결 호스를 이용하여 상기 압력 용기에 고압의 기체 및 증기 중 적어도 하나를 공급하는 것을 특징으로 하는 보일러튜브 누설 발생 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 연결 호스의 이탈을 방지하는 호스 고정 덮개를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보일러튜브 누설 발생 장치.
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