KR101944991B1 - 센서 모듈 및 이를 이용한 노출배관 주행 검사 장치 - Google Patents

센서 모듈 및 이를 이용한 노출배관 주행 검사 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 노출배관 검사 장치에 사용되는 센서 모듈 및 노출배관 외부에 접촉하여 구동하면서 노출배관 외부의 장애물에 대하여 회피 기동할 수 있는 자동화된 노출배관 검사 장치에 관한 것으로서, 센서 모듈은 서로 이격되어 배치된 2개의 영구자석, 곡면인 하면을 갖는 2개의 슈, 상기 슈가 고정되도록 2개의 수용홈이 형성된 고정체, 자로가 형성되는 요크, 상기 영구자석이 이격된 공간에 배치되는 센서 모듈, 및 상기 배관으로부터 상기 고정체를 이격시키는 2개의 볼트랜스퍼를 포함하고, 센서 모듈을 포함하는 노출배관 주행 검사 장치는 일정한 곡률의 하면이 배관의 원주 일부분을 감싸도록 형성된 센서부, 상기 영구자석이 이격된 방향의 상기 센서부의 전단 및 후단에 또는 좌측단 및 우측단에 각각 2개씩 배치되는 구동부, 상기 센서부의 상단에 결합되는 제어부 및 상기 센서 모듈의 센서에 의해 측정된 배관의 결함 및 주행정보가 저장되는 정보저장부를 포함한다.

Description

센서 모듈 및 이를 이용한 노출배관 주행 검사 장치{Sensor module and carrier tool for exposed pipe inspection using the same}
본 발명은 노출배관 주행 검사 장치, 특히 노출배관의 외부에 접촉 구동하면서 노출배관 외부의 장애물에 대하여 회피 기동할 수 있는 자동화된 노출배관 주행 검사 장치에 관한 것이다.
배관 시설은 각종 기반 시설의 구조물 중 하나로, 산업이 발달함에 따라 대형 구조물이 증가하였고 이에 따라 구조물에 사용되는 배관 라인 또한 복잡해졌다. 또한 배관은 각종 에너지 및 자원의 공급로로 쓰이기도 하며, 이런 경우에는 유독성 물질 및 폭발성 물질이 배관 내에 흐르는 경우가 많아 배관의 파손시 인명 및 재산의 손실이 크게 발생할 수 있다. 따라서 배관의 노화나 부식으로 인한 배관의 결함이 발생하므로 배관의 정기적인 점검 및 점검 결과에 따른 보수 및 교체가 필요하다.
배관 검사 방법으로 검사장치를 배관 내부에 투입하여 배관내 유체의 흐름을 이용해 검사장치가 배관 내면을 접촉하여 배관을 전수 검사하는 In-Line Inspection 기술이 있다. 그러나 여러가지 이유로 In-Line Inspection 기술을 적용하지 못하는 배관(unpiggable)이 더 많이 사용되고 있는 실정이다.
In-Line Inspection 기술을 적용하지 못하는 배관 중 노출된 배관의 경우 배관 외면에 검사 장치를 접촉 검사를 수행할 수 있으나, 배관 라인이 복잡하거나 사람이 작업하기 위험한 경우, 배관의 전수검사가 어려워지므로 자동으로 배관을 검사하는 장치에 대한 필요성이 대두되어 왔다. 또한, 배관 외부 접촉 검사 장치는 배관 내 유동 매질의 종류 및 유무에 관계없이 운영 중인 배관을 대상으로 적용할 수 있는 장점이 있다. 그러나 배관을 검사하는 장치가 노출배관을 검사하는 경우, 배관을 지지하는 지지체, 배관에 설치되어 있는 각종 설비 등의 장애물이 있어 이를 극복해야 하는 문제가 있다.
KR 10-0906057 B1
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 배관의 결함 등을 감지하는 센서 및 배관과 자석의 자력을 통해 노출배관 주행 검사 장치가 배관 외부에 부착되어 안정감 있는 이동을 가능하게 하는 센서 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그리고 센서 모듈을 포함하고, 배관에 설치된 장애물을 피할 수 있도록 제작된 노출배관 주행 검사 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 센서 모듈은, 서로 이격되어 배치된 2개의 영구자석, 상기 각각의 영구자석 하단에 배치되고 금속으로 이루어지며, 상기 영구자석이 이격된 방향에 수직하도록 곡률이 형성된 곡면인 하면을 갖는 2개의 슈, 상기 슈의 하면의 곡률과 같은 곡률의 하면을 갖고, 상기 슈가 고정되도록 2개의 수용홈이 형성된 고정체, 상기 영구자석 상단에 배치되어, 상기 2개의 영구자석을 연결하고 자로가 형성되는 요크, 상기 영구자석이 이격된 공간에 배치되어 상기 고정체를 관통하여 상기 고정체의 하면 방향의 외부로 돌출되는 센서헤드가 노출배관 외면과접촉되는 센서 및 상기 영구자석이 이격된 거리보다 더 멀게 이격되어, 상기 고정체의 상기 영구자석이 이격된 방향의 양단에 배치되고 상기 고정체의 하면 방향의 외부로 돌출되어 상기 노출배관으로부터 상기 고정체와 결합된 상기 슈를 이격시키는 2개의 볼트랜스퍼를 포함한다.
상기 볼트랜스퍼가 외부에 돌출된 부분의 하단 및 상기 센서헤드가 상기 노출배관 외면에 밀착되고, 상기 슈는 상기 노출배관 외면에 대하여 이격된다.
상기 일실시예에 따른 센서 모듈은, 상기 요크의 상단에 배치되는 상면 커버, 상기 영구자석이 이격된 방향에서 상기 영구자석을 지지하고, 상기 볼트랜스퍼가 고정되는 지지체 및 상기 영구자석, 상기 슈 및 상기 요크가 외부에서 시인되지 않도록 상기 상면 커버와 연결되어 상기 센서 모듈의 측면에 배치되는 측면 커버를 더 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따른 노출배관의 외부에서 구동하는 노출배관 주행 검사 장치는, 상기 센서 모듈의 고정체의 하면의 곡률이 연속되도록, 하나 이상의 상기 센서 모듈이 결합되어, 노출배관 외면의 곡률과 대응되는 일정한 곡률의 하면이 노출배관의 원주 일부분을 감싸도록 형성된 센서부, 상기 센서부에 결합되어, 상기 영구자석이 이격된 방향의 상기 센서부의 전단 및 후단 또는 좌측단 및 우측단에 각각 2개씩 배치되는 구동부, 상기 센서부의 상단에 결합되는 제어부 및 상기 센서 모듈의 센서에 의해 측정된 노출배관의 결함 신호 및 주행정보가 저장되는 정보저장부를 포함한다.
상기 구동부는 구동바퀴 및 상기 구동바퀴를 노출배관의 축방향 및 원주방향을 향하도록 회전시키는 방향 전환 장치를 포함하고, 상기 제어부는 상기 노출배관 주행 검사 장치가 배관의 축방향 또는 원주방향을 유지하며 이동하도록 상기 구동부를 제어한다.
상기 센서부는 3개 이상의 센서 모듈로 구성되고, 상기 센서부의 하면의 곡률방향 곡선과 상기 하면의 곡률의 중심이 이루는 부채꼴의 중심 각도가 90도 내지 270도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 노출배관의 외부에서 구동하는 노출배관 주행 검사 장치는, 노출배관 외면의 곡률과 대응되는 일정한 곡률의 하면이 상기 노출배관의 원주 일부분을 감싸도록 형성된 센서부, 상기 센서부에 결합되어, 상기 노출배관의 축방향을 기준으로 상기 센서부의 전단 및 후단 또는 우측단 및 좌측단에 각각 2개씩 배치되는 구동부, 상기 센서부의 상단에 결합되는 제어부, 상기 센서부의 하단에 상기 노출배관 외면과 이격되도록 배치되는 자성체 및 상기 센서부의 센서에 의해 측정된 노출배관의 결함 신호 및 주행정보가 저장되는 정보저장부를 포함한다.
상기 구동부는 구동바퀴 및 상기 구동바퀴를 노출배관의 축방향 및 원주방향을 향하도록 회전시키는 방향 전환 장치를 포함한다. 또한, 노출배관 주행 검사 장치가 노출배관의 축방향 또는 원주방향을 유지하며 이동하도록 상기 구동부를 제어한다.
본 발명의 일실시예에 따른 노출배관 주행 검사 장치 내에 포함되는 센서 모듈은, 영구 자석을 포함하여 노출배관 외면과의 자력을 통해, 노출배관 주행 검사 장치가 배관 외부에 부착되어 노출배관 주행 검사 장치의 외부 구동시 안정감 있게 장치가 이동할 수 있도록 한다. 상기 센서 모듈의 영구 자석은 노출배관 상에 자기장을 형성하여 센서 모듈 내의 센서가 자기장의 변화를 측정하여 배관의 균열 등의 결함 문제를 발견할 수 있도록 한다. 또한, 센서헤드가 노출배관과 밀착하여 노출배관 주행 검사 장치가 구동되게 함으로써, 노출배관의 결함 감지의 정밀도는 높일 수 있다.
이에 따라 센서 모듈의 영구자석으로 인하여 노출배관 주행 검사 장치는 노출배관 외면을 안정적으로 주행할 수 있다. 그리고 노출배관 주행 검사 장치가 노출배관의 원주 전체를 감싸는 것이 아니라, 배관의 원주 일부분을 감싸는 형태로 이루어지고, 노출배관 주행 검사 장치의 구동 수단이 배관 외면의 축방향과 원주방향으로 모두 이동이 가능하도록 설계된다. 이에 배관 구조물의 외면에 장애물이 있는 경우에도 노출배관 주행 검사 장치가 이를 회피하여 배관의 축방향으로 계속 진행될 수 있도록 한다. 또한, 노출배관 주행 검사 장치의 구동 수단을 통해 장치의 이동이 배관의 축방향과 원주방향으로 모두 가능하게 하여, 노출배관 주행 검사 장치가 배관의 원주의 일부만을 둘러싸더라도 장치의 원주방향으로의 기동을 통해 배관 원주 전체에 대한 결함 검사가 가능하다.
도 1은 본 발명의 센서 모듈의 분해도이다.
도 2는 본 발명의 센서 모듈의 아랫 사시도이다.
도 3은 측면 커버가 제거된 본 발명의 센서 모듈의 측면도이다.
도 4는 본 발명의 노출배관 주행 검사 장치의 분해도이다.
도 5는 본 발명의 노출배관 주행 검사 장치의 정면도이다.
도 6은 본 발명의 노출배관 주행 검사 장치의 하면도이다.
도 7은 본 발명의 노출배관 주행 검사 장치의 사시도이다.
도 8은 노출배관의 축방향과 원주방향을 도시한 개념도이다.
본 발명의 일실시예의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, "상면", "하면", "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 이하, 본 발명의 일실시예를 설명함에 있어서, 본 발명의 일실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 일실시예를 상세히 설명하기로 하며, 동일한 참조부호는 동일한 부재를 가리킨다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 센서 모듈(1)의 분해도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 센서 모듈(1)은, 서로 이격되어 배치된 2개의 영구자석(10), 상기 각각의 영구자석 하단에 배치되고 금속으로 이루어지며, 상기 영구자석이 이격된 방향에 수직하도록 곡률이 형성된 곡면인 하면을 갖는 2개의 슈(11), 상기 슈의 하면의 곡률과 같은 곡률의 하면을 갖고, 상기 슈가 고정되도록 2개의 수용홈(12a)이 형성된 고정체(12), 상기 영구자석 상단에 배치되어, 상기 2개의 영구자석을 연결하고 자로가 형성되는 요크(13), 상기 영구자석이 이격된 공간에 배치되고, 상기 고정체를 관통하여 상기 고정체의 하면 방향의 외부로 돌출되는 센서헤드(14a)가 노출배관 외면과 접촉되는 센서(14), 및 상기 영구자석이 이격된 거리보다 더 멀게 이격되어, 상기 고정체의 상기 영구자석이 이격된 방향의 양단에 배치되고 상기 고정체의 하면 방향의 외부로 돌출되어 상기 배관으로부터 상기 고정체와 결합된 상기 슈를 이격시키는 2개의 볼트랜스퍼(15)를 포함한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 2개의 영구 자석(10)은 서로 이격되어 배치된다. 영구 자석(10)은 금속으로 이루어진 노출배관(30)을 자화시켜, 노출배관(30)에 자기장을 형성시키는 역할을 한다. 따라서 센서 모듈(1)이 포함되는 노출배관 주행 검사 장치(20)는 배관의 3시, 6시, 9시 등 어떤 방향에서도 안정적인 이동이 가능하다. 또한, 자기장을 감지하는 센서(14)를 활용하여 배관을 검사할 수 있다.
2개의 영구 자석(10) 각각의 하단에 2개의 슈(11)가 배치된다. 슈(11)는 금속재질로 이루어진다. 따라서 영구 자석(10)의 자력을 노출배관에 인가할 수 있다. 또한, 슈(11)는 영구 자석(10)이 이격된 방향에 수직하도록 곡률이 형성된 곡면인 하면을 갖는다. 즉, 센서 모듈(1)은 노출배관 외부에서 작동하는 것이므로, 센서 모듈의 하면은 노출배관의 원주와 대응되도록 곡률을 갖는 곡면으로 설계되어야 센서 모듈의 결합 및 구동수단의 결합에 있어서 구조의 설계가 용이해진다. 따라서 센서 모듈의 하면의 곡률을 구성하기 위해 영구자석(10) 하단에 배치되는 슈(11)의 모양부터 곡면으로 이루어지도록 하여 배관 곡면에 순응하도록 한다.
상기 슈(11)의 하단에는 고정체(12)가 배치된다. 고정체(12)는 슈(11)의 하면과 같은 곡률의 하면을 갖는다. 고정체(12)는 센서 모듈(1)의 가장 아래쪽에 배치되는 구성이므로 상기 센서 모듈(1)의 하면은 곡면으로 이루어지게 된다. 또한, 고정체(12)에는 슈가 고정체에 고정될 수 있도록 2개의 수용홈(12a)이 형성되어 있다.
요크(13)는 영구 자석(10) 상단에 배치되어, 2개의 영구 자석(10)을 연결한다. 또한 요크(13)에는 영구 자석에 의해 생긴 자기장의 자로(magnetic path)가 형성된다.
센서(14)는 영구 자석(10)이 이격된 공간에 배치되어 고정체(12)를 관통하여 고정체의 하면 방향의 외부로 돌출된다. 센서(14)는 센서헤드(14a)를 포함한다. 상기 센서헤드(14a)들은 센서 모듈의 외부로 돌출된 부분에 고정되어 배관 외면과 마주보아 배관(30)을 향하여 센싱하도록, 센서 모듈(1) 외부에 노출된다. 이때 센서헤드(14a)는 노출배관과 접촉하여 노출배관을 검사하게 된다. 상기 센서헤드(14a)들은 복수 개로 존재할 수 있고, 일예로서 홀 센서와 같은 것을 사용할 수 있다.
본 발명은 자기누설검사법을 이용하여 배관을 비파괴 검사할 수 있고, 이 경우 센서(14)를 홀 센서로 구성하여 배관의 결함부위에서 누설되는 자기장의 밀도를 측정하는 역할을 한다. 센서(14)가 배관의 결함부위에서 누설되는 자기장을 측정하기 용이하도록, 금속으로 이루어진 슈(11), 자로가 형성되는 요크(13), 2개의 영구자석이 이격된 공간에 센서(14)가 배치되는 구조 등을 통해 노출배관에 영구자석(10)의 자기력을 최대한 인가할 수 있도록 한다.
2개의 볼트랜스퍼(15)는 상기 영구자석(10)이 이격된 거리보다 더 멀게 이격되어, 상기 고정체(12)의 상기 영구자석(10)이 이격된 방향의 양단에 배치되어 상기 고정체(12)의 하면 방향의 외부로 돌출되어 배관 외면으로부터 고정체(12)를 이격시킨다. 따라서 영구자석이 이격된 방향이 센서 모듈(1)의 길이방향이 되어, 볼트랜스퍼(15)가 센서 모듈의 길이방향 양단에 배치된다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 센서 모듈(1)의 하면도는 영구자석(10)이 이격된 방향이 더 긴 직사각형의 형태를 갖는다. 볼트랜스퍼(15)는 고정체(12)의 하면 방향 외부로 돌출되는 부분을 통해, 고정체(12)와 결합된 슈(11)를 노출배관의 외면과 이격시킨다. 이는 영구자석(10)의 자성이 슈(11)를 통해 노출배관에 인가되는데, 슈(11)가 배관과 접촉하게 될 경우 노출배관과의 슈의 자력 및 접촉에 따른 마찰력이 센서 모듈(1)을 포함하는 노출배관 주행 검사 장치의 노출배관 외부에서의 구동을 방해할 수 있기 때문이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 센서 모듈의 하면의 센서(14a) 및 볼트랜스퍼(15)의 배치이다.
상기 볼트랜스퍼(15)가 외부에 돌출된 부분의 하단 및 상기 센서헤드(14a)가 상기 노출배관 외면에 밀착되고, 상기 슈(11)는 상기 배관 외면에 대하여 이격된다.
도 2에서 고정체의 하면 중심부분에 1열로 표시된 센서헤드(14a)가 도시되어 있다. 이는 상술한 바와 같이, 센서헤드(14a)가 노출배관의 결함을 검사하기 용이하도록 센서 모듈(1)의 외부에 노출되도록 배치된 것이다. 센서헤드(14a)는 외부 충격에 민감한바 배관과의 접촉으로 인한 직접적인 충격에도 견딜 수 있는 소재로 센서헤드(14a)를 설계할 필요가 있다. 또한, 노출배관을 주행할 때 센서헤드(14a)와 볼트랜스퍼(15)가 노출배관에 밀착된다. 이는 센서헤드(14a)가 노출배관이 이격되어 있는 경우 노출배관의 결함을 감지하는데 한계가 있기 때문에, 센서헤드(14a)를 노출배관에 밀착시켜 노출배관 결함 감지의 정밀도를 높이기 위함이다.
도 1 및 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 센서 모듈(1)의 구조에 대해 자세히 도시한다.
본 발명의 일실시예에 따른 센서 모듈(1)은 상기 요크의 상단에 배치되는 상면 커버(16), 상기 영구자석(10)이 이격된 방향에서 상기 영구자석을 지지하고, 상기 볼트랜스퍼(15)가 고정되는 지지체(17) 및 상기 영구자석(10), 상기 슈(11), 상기 요크(13)가 외부에서 시인되지 않도록 상기 상면 커버와 연결되어 상기 센서 모듈의 측면에 배치되는 측면 커버(18)를 더 포함한다.
상면 커버(16)는 요크(13)의 보호를 위해 요크 상면에 배치된다. 지지체(17)는 영구자석(10)의 위치가 센서 모듈 내에서 변경되지 않도록 영구자석(10)이 이격된 방향에서 지지하고, 고정체(12) 하면 방향의 외부에 돌출되는 볼트랜스퍼(15)의 위치를 고정한다. 센서 모듈은 자석으로 구성되어 있으므로 단단히 고정하지 않으면 서로 붙으려는 성질로 구조 자체를 망가뜨릴 위험성을 가지고 있으므로 지지체(17)로 영구자석을 단단히 고정한다. 또한, 센서 모듈(1)은 영구자석(10), 슈(11), 요크(13)가 외부에서 시인되지 않도록 상면 커버(16)와 결합되는 측면 커버(18)를 더 포함한다. 상면 커버 및 측면 커버를 통해 노출배관 주행 검사 장치가 주행시에 받는 충격을 상당 부분 센서 모듈의 커버가 흡수할 수 있도록 한다.
도 4는 본 발명의 센서 모듈을 포함하는 노출배관 주행 검사 장치(20)의 분해도이고, 도 5는 노출배관 주행 검사 장치의 정면도이며, 도 6은 노출배관 주행 검사 장치(20)의 센서 모듈(1)이 개시된 하면도이고, 도 7은 노출배관(30) 축방향과 원주방향을 나타낸 개념도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 노출배관 외부에서 구동하는 노출배관 주행 검사 장치(20)는, 상기 센서 모듈(1)의 고정체(12)의 하면의 곡률이 연속되도록, 하나 이상의 상기 센서 모듈(1)이 결합되어, 노출배관 외면의 곡률과 대응되는 일정한 곡률의 하면이 노출배관의 원주 일부분을 감싸도록 형성된 센서부(21), 상기 센서부에 결합되어, 상기 영구자석이 이격된 방향의 상기 센서부의 전단 및 후단 또는 좌측단 및 우측단에 각각 2개씩 배치되는 구동부(22), 상기 센서부(21)의 상단에 결합되는 제어부(25) 및 상기 센서 모듈의 센서에 의해 측정된 배관의 결함 및 주행정보가 저장되는 정보저장부(26)를 포함한다.
본 발명의 일실시예인 노출배관 주행 검사 장치(20)는 노출배관의 외부에서 구동하는 것이므로, 노출배관의 원주면 상에서 구동하여야 한다. 이를 위해서 노출배관 주행 검사 장치(20)의 구동부(22)가 배관면의 곡률에 맞게 배치될 필요가 있다. 노출배관 주행 검사 장치(20)의 바디 역할을 하는 센서부(21)의 하면이 일정한 곡률을 갖고, 상기 센서부(21)의 전단 및 후단 또는 좌측단 및 우측단에 구동부에 배치된다면 구동부의 구동바퀴는 배관과 밀접하게 접촉할 수 있게 된다. 따라서, 도 5에 도시된 바와 같이, 일정한 곡률로 형성된 센서 모듈(1)을 결합할 시에, 센서 모듈의 고정체(12)의 곡률이 연속되도록 복수의 센서 모듈(1)이 결합되어 센서부(21)를 형성하도록 한다. 또한, 센서부(21)는 원주의 일부분을 감싸도록 형성된다. 이를 통해 노출배관 외부에 장애물이 있더라도 노출배관 주행 검사 장치(20)의 원주방향 이동을 통해 장애물을 피하여 배관의 축방향으로 이동할 수 있다. 그리고 도 6에 도시된 예와 같이, 센서부(21)의 센서 모듈(1)은 3개로 구성될 수 있고, 배관의 크기나 곡률에 따라 센서 모듈(1)의 갯수가 변경되어 센서부(21)가 형성될 수 있다. 센서부(21)는 센서 모듈(1)의 결합을 위해 센서 모듈의 영구 자석(10)이 이격된 방향의 양단에 결합되는 센서 모듈 지지체(27)가 더 포함될 수 있다. 센서 모듈 지지체(27)는 센서부(21)와 구동부(22)의 결합을 매개하는 역할을 한다.
구동부(22)는 영구자석(10)이 이격된 방향의 센서부(21)의 전단 및 후단 또는 좌측단 및 우측단에 각각 2개씩 배치되어, 노출배관 주행 검사 장치(20)의 배관 외부에서의 이동을 조절한다.
센서부(21)의 상단에는 제어부(25)가 결합되는데, 제어부(25)는 노출배관 주행 검사 장치의 이동 속도, 이동 방향, 센서의 작동 등을 제어한다.
정보 저장부(26)는 센서(14a)에서 측정된 배관의 결함 정보 및 배관 외부에서의 주행 정보 등이 저장되어, 관리자가 결함의 형태 및 결함이 있는 배관의 위치를 알 수 있도록 한다.
도 7은 구동부(22) 및 제어부(25)를 나타낸 노출배관 주행 검사 장치(20)의 사시도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 노출배관의 외부에서 구동하는 노출배관 주행 검사 장치(20)에 있어서, 상기 구동부(22)는 구동바퀴(23) 및 상기 구동바퀴를 배관(30)의 축방향(x) 및 원주방향(y)을 향하도록 회전시키는 방향 전환 장치(24)를 포함하고, 상기 제어부(25)는 상기 노출배관 주행 검사 장치가 배관의 축방향(x) 또는 원주방향(y)을 유지하며 이동하도록 상기 구동부(22)를 제어한다.
구동 바퀴(23)는 노출배관에 밀착해야 하므로 구동바퀴(23)의 재질이 단단하면서도 어느 정도의 강도를 갖는 것이 중요하다. 또한 센서부(21)는, 상기 센서 모듈(1) 내의 영구자석(10)의 자성이 배관(30)에 보다 잘 인가되도록, 배관 곡면에는 최대한 밀착을 시켜야 한다. 따라서 센서 모듈(1)의 슈(11)는 노출배관의 외면과 이격되되, 구동바퀴(23), 볼트랜스퍼(15) 및 센서헤드(14a)는 배관에 접촉되어 노출배관 주행 검사 장치가 최대한 노출배관에 가깝게 주행하도록 설계되어야 한다.
제어부(25)는 노출배관 주행 검사 장치(20)가 배관의 축방향(x) 또는 원주방향(y)을 유지하며 이동하도록 구동부(22)를 제어한다. 본 발명 일실시예의 노출배관 주행 검사 장치(20)는 노출배관(30)의 원주 일부를 둘러싸는 형태이므로 노출배관의 전수 검사를 위해서는 노출배관에서 주행을 여러번 해야 한다. 예를 들어 노출배관(30)의 중심에서 90도 각도만을 자화시키는 노출배관 주행 검사 장치(20)의 경우 4번의 주행으로 노출배관 전체인 360도를 검사할 수 있다. 이를 위해서는 배관에서 축방향으로 일직선으로 주행하여, 4번의 주행시에 노출배관에서 검사되지 않는 부분이 없게 하는 것이 중요하다. 따라서 제어부(25)는 IMU(Inertial Measurement Unit)을 구비하여 노출배관 주행 검사 장치(20)가 노출배관 중심에 대하여 일정한 각도를 유지하여 노출배관을 이동할 수 있도록 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 노출배관 주행 검사 장치(20)는, 상기 센서부(21)는 3개 이상의 센서 모듈(1)로 구성되고, 상기 센서부(21)의 하면의 곡률방향 곡선과 상기 하면의 곡률의 중심이 이루는 부채꼴의 중심 각도가 90도 내지 270도이다.
센서 모듈(1)의 고정체(12)는 배관에 대응되는 일정 곡률을 갖는데, 고정체 하면의 곡률의 중심이 이루는 부채꼴의 중심 각도가 커지는데에 한계가 있다. 따라서 센서 모듈(1)을 1 또는 2개 사용하는 노출배관 주행 검사 장치(20)의 노출배관 감지 범위는 작다. 이 경우 노출배관을 검사하는 시간이 길어지는 문제가 있다. 따라서 상기 센서부(21)의 하면의 곡률방향 곡선과 상기 하면의 곡률의 중심이 이루는 부채꼴의 중심 각도를 90도 내지 270도로 만들기 위해 3개 이상의 센서 모듈(1)이 구성되는 센서부(21)를 구성할 수 있다. 그러나 배관경이 작은 경우 센서 모듈(1)을 1개 또는 2개를 사용하여 센서부를 구성할 수 있다.
노출배관의 장애물의 위치에 따라 노출배관 주행 검사 장치(20)의 센서부(21)가 노출배관의 중심에 대해 이루는 각도가 90 내지 270도일 수 있다. 즉, 장애물의 크기가 큰 노출배관의 경우 센서부(21)의 하면의 곡률방향 곡선과 상기 하면의 곡률의 중심이 이루는 부채꼴의 중심 각도가 90도로 제작되어 장애물을 보다 잘 피할 수 있도록 제작된다. 반면 장애물의 크기가 작은 경우에는 센서부(21)의 하면의 곡률방향 곡선과 상기 하면의 곡률의 중심이 이루는 부채꼴의 중심 각도가 270도로 제작되어 노출배관을 자화시키는 부분을 최대한으로 늘려 노출배관 검사의 용이성을 확보한다. 센서부(21)가 노출배관의 중심에 대해 이루는 각도가 90도 미만일 경우에는 배관(30)을 센싱하는 범위가 너무 작아서 배관을 검사하는 시간이 지나치게 길어지고, 각도가 270도를 초과하는 경우에는 노출배관 주행 검사 장치의 크기가 너무 비대해져서 노출배관 외면에 존재하는 장애물을 피하는 것이 곤란하다. 따라서 센서부(21)가 노출배관의 중심에 대해 이루는 각도는 90도에서 270도 사이가 적합하다.
본 발명의 일실시예에 따른 노출배관 주행 검사 장치(20)는, 노출배관(30) 외면의 곡률과 대응되는 일정한 곡률의 하면이 상기 노출배관의 원주 일부분을 감싸도록 형성된 센서부(21), 상기 센서부에 결합되어, 상기 배관의 축방향을 기준으로 상기 센서부의 전단 및 후단에 각각 2개씩 배치되는 구동부(22), 상기 센서부의 상단에 결합되는 제어부(25), 상기 센서부의 하단에 상기 배관 외면과 이격되도록 배치되는 자성체(미도시) 및 상기 센서부(21)의 센서에 의해 측정된 배관의 결함 및 주행정보가 저장되는 정보저장부(26)를 포함한다.
센서부(21)에는 일실시예로서 다양한 검사법을 적용할 수 있다. 즉, 배관(30)의 결함이나 균열 상태 등을 검사하기 위한 비파괴 검사(Non-Destructive Tecnology, NDT)를 할 수 있는 센서부(21)가 적용될 수 있다. 예를 들어 일실시예에 따라 본 발명은 방사선투과 검사, 초음파탐상 검사, 와전류탐상 검사, 자기누설검사, 전자유도검사법 등의 검사가 가능한 센서가 포함된 센서부(21)를 포함한 노출배관 주행 검사 장치(20)가 될 수 있다.
자기누설검사법을 사용하지 않는 센서부(21)는 영구 자석(10)을 포함하지 않을 수도 있다. 영구 자석이 배치되지 않은 센서부(21)의 경우 노출배관 외면과의 인력이 발생하지 않아, 노출배관 주행 검사 장치(20)가 배관(30) 외면에서 안정적으로 주행하기 힘들다. 따라서 센서부(21)의 하단에 자성체(미도시)를 배치시키고, 구동부(22)보다 노출배관 외면에서 더 이격되도록 배치시킨다. 이로서 자성체(미도시)가 배관에 접촉하지 않으면서, 노출배관(30)과 자성체(미도시)간의 자력으로 인해 노출배관 주행 검사 장치(20)가 노출배관의 외부에서 안정적으로 주행할 수 있게 된다.
구동부(22), 구동바퀴(23), 방향 전환 장치(24), 제어부(25) 및 정보 저장부(26)에 관한 설명은 상세한 설명에서 상술한 것과 궤를 같이한다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
1 : 센서 모듈 10 : 영구자석
11 : 슈 12 : 고정체
12a : 수용홈 13 : 요크
14 : 센서 14a : 센서헤드
15 : 볼트랜스퍼 16 : 상면 커버
17 : 지지체 18 : 측면 커버
20 : 노출배관 주행 검사 장치 21 : 센서부
22 : 구동부 23 : 구동 바퀴
24 : 방향 전환 장치 25 : 제어부
26 : 정보 저장부 30 : 노출배관

Claims (7)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 노출배관 외면의 곡률과 대응되는 일정한 곡률의 하면이 상기 노출배관의 원주 일부분을 감싸도록 형성되고, 서로 이격 배치되어 상기 노출배관을 자화시켜 상기 노출배관에 자기장을 형성시키는 2개의 영구자석, 상기 노출배관 외면과 접촉하면서 방향에 상관없이 미끄럼 운동을 할 수 있는 복수의 볼트랜스퍼, 상기 자기장을 감지하여 배관을 검사하는 센서 및 상기 볼트랜스퍼와 결합되면서 일정한 곡률의 하면을 형성하는 고정체를 포함하는 복수의 센서 모듈이 결합되어 이루어진 센서부;
    상기 센서부에 결합되어, 상기 영구자석이 이격된 방향의 상기 센서부의 전단 및 후단에 각각 2개씩 배치되는 구동부; 및
    상기 센서 모듈의 센서에 의해 측정된 배관의 결함 신호 및 주행정보가 저장되는 정보저장부;를 포함하고,
    상기 구동부는 구동바퀴 및 상기 구동바퀴를 상기 노출배관의 축방향 및 원주방향을 향하도록 회전시키는 방향 전환 장치를 포함하며,
    상기 구동바퀴와 상기 볼트랜스퍼가 배관에 접촉되고,
    상기 센서부의 일정한 곡률의 하면은, 상기 고정체의 곡률이 연속적으로 이어지도록 상기 복수의 센서 모듈이 결합되어 이루어지는, 배관의 외부에서 구동하는 노출배관 주행 검사 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 노출배관 주행 검사 장치가 상기 노출배관의 축방향 또는 원주방향을 유지하며 이동하도록 상기 구동부를 제어하고, 상기 센서부의 상단에 결합되는 제어부;를 더 포함하는, 노출배관 주행 검사 장치.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 센서부는 3개 이상의 센서 모듈로 구성되고,
    상기 센서부의 하면의 곡률방향 곡선과 상기 하면의 곡률의 중심이 이루는 부채꼴의 중심 각도가 90도 내지 270도인, 노출배관 주행 검사 장치.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 센서 모듈은,
    상기 각각의 영구자석 하단에 배치되고 금속으로 이루어지며, 상기 영구자석이 이격된 방향에 수직하도록 곡률이 형성된 곡면인 하면을 갖는 2개의 슈를 포함하고,
    상기 센서는,
    상기 영구자석이 이격된 공간에 배치되고, 상기 고정체를 관통하여 상기 고정체의 하면 방향의 외부로 돌출되는 센서헤드가 노출배관 외면과 접촉되며,
    상기 구동바퀴, 상기 볼트랜스퍼 및 상기 센서헤드는 배관에 접촉되는, 노출배관 주행 검사 장치.
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