KR102297331B1 - Apparatus for Measuring Strain of Pipe, and Method for Monitoring Leakage of Pipe Connection - Google Patents

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KR102297331B1
KR102297331B1 KR1020200134182A KR20200134182A KR102297331B1 KR 102297331 B1 KR102297331 B1 KR 102297331B1 KR 1020200134182 A KR1020200134182 A KR 1020200134182A KR 20200134182 A KR20200134182 A KR 20200134182A KR 102297331 B1 KR102297331 B1 KR 102297331B1
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신상희
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Abstract

The present invention relates to an apparatus for measuring a duct strain and a leakage state monitoring method of a duct connection using the same. The apparatus measures a duct strain generated in a circumferential direction of a duct using an optical fiber sensor to monitor a leakage occurrence in a duct connection. The apparatus comprises a winding member, a strain amplifying member, and an optical fiber sensor. The strain amplifying member includes a connection member, a strain member, and a coupling jig member. When a duct strain of a very small size is generated in the circumferential direction at the duct connection, the apparatus measures the duct strain by amplifying the strain, thereby precisely measuring and monitoring a leakage status at the duct connection.

Description

관로 밀착 설치구조를 가지는 관로 변형률 측정장치 및 이를 이용한 관로 연결부의 누수 상태 모니터링 방법{Apparatus for Measuring Strain of Pipe, and Method for Monitoring Leakage of Pipe Connection}Pipeline strain measuring device having a pipe line close installation structure and a method for monitoring leakage condition of a pipe connection part using the same {Apparatus for Measuring Strain of Pipe, and Method for Monitoring Leakage of Pipe Connection}

본 발명은 관로 연결부의 누수 상태를 모니터링하기 위한 관로 변형률 측정장치와, 이를 이용하여 관로 연결부의 누수 상태를 모니터링 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 관로 연결부에서 누수가 발생하는 것을 모니터링하기 위하여 광섬유 센서를 이용하여 관로의 원주방향으로 발생하게 되는 변형률을 측정하되, 관로 연결부에 밀착 배치되어 관로 연결부에 원주방향으로 매우 작은 크기의 관로 변형률이 발생하더라도 이를 증폭시켜서 측정함으로써, 관로 연결부의 누수 여부를 정밀하게 모니터링할 수 있게 되어 방제장치 등에 매우 유용하게 이용될 수 있는 관로 변형률 측정장치 및 이를 이용하여 관로 연결부의 누수 여부를 모니터링하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a pipe strain measuring device for monitoring a leak state of a pipe connection part, and a method for monitoring a leak state of a pipe connection part using the same, and specifically, a fiber optic sensor to monitor leaks occurring in a pipe connection part Measure the strain that occurs in the circumferential direction of the pipe using It relates to a pipe strain measuring device that can be monitored and can be very usefully used in a control device and the like, and a method for monitoring whether a pipe connection part leaks using the same.

관 부재가 길게 연장된 관로(管路)에서 관이 서로 연결되는 부분 즉, 관로 연결부의 견고한 연결상태 및 누수 방지는 매우 중요하다. 특히, 화학약품 등을 처리하는 방제장치에는 많은 개소의 관로 연결부가 존재하며, 각각의 관로 연결부에서 체결상태를 견고하게 유지하고 약제의 누수가 발생하지 않도록 하는 것이 방제장치의 안전성 확보를 위해서 반드시 갖추어야 하는 필수적인 사항이다. In a conduit in which the pipe member is elongated, it is very important that the pipe is connected to each other, that is, the solid connection state of the pipe connection part and the prevention of water leakage are very important. In particular, there are many pipe connection parts in the control device that treats chemicals, and it is essential to ensure the safety of the control device to keep the fastening state firmly at each pipe connection part and prevent the leakage of chemicals. it is essential to

따라서 관로 연결부의 상태를 지속적으로 모니터링하는 것이 매우 중요한데, 관로의 연결상태 불량은 일반적으로 관로 연결부에서의 관로 변형에 기인한다. 도 1의 (a) 및 (b)에는 각각 제1관로(210)와 제2관로(220)가 서로 연결되는 상태와, 연결된 후의 상태를 각각 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있다. 도 1의 (b)에 도시된 것처럼 제1관로(210)가 제2관로(220)에 끼워진 관로 연결부에서 제2관로(220)에 원주방향으로 변형이 발생하게 되면, 제1관로(210)와 제2관로(220) 사이에 틈이 생기게 되어 관로 연결부의 누수 현상이 발생하거나 또는 제1관로(210)와 제2관로(220)가 서로 분리되는 문제점 등이 발생하게 된다. 따라서 관로 연결부에서의 관로 변형에 대한 모니터링 즉, 도 1의 (b)에서 제2관로(220)에 발생하는 원주방향의 변형을 모니터링함으로써, 관로 연결부에서 발생하는 누수, 헐거움 등의 연결문제를 모니터링할 수 있게 된다. Therefore, it is very important to continuously monitor the state of the conduit connection, and the poor connection of the conduit is generally due to the deformation of the conduit at the conduit connection. 1 (a) and (b) are schematic perspective views each showing a state in which the first conduit 210 and the second conduit 220 are connected to each other and a state after being connected, respectively. As shown in (b) of FIG. 1 , when deformation occurs in the circumferential direction in the second conduit 220 at the conduit connection part where the first conduit 210 is fitted into the second conduit 220, the first conduit 210 A gap is created between the and the second conduit 220 , so that a water leakage phenomenon occurs in the conduit connection portion or a problem in which the first conduit 210 and the second conduit 220 are separated from each other occurs. Therefore, by monitoring the deformation of the pipeline at the conduit connection, that is, by monitoring the circumferential deformation occurring in the second conduit 220 in FIG. be able to do

관로 연결부에서 관로의 원주방향으로 발생하는 변형을 모니터링하는 종래의 방법으로는 선형의 센서를 관로에 감아서 관로의 원주길이의 변화를 측정하는 형태를 이용할 수 있다. 이 때, 관로에 감게 되는 센서로는 FBG(Fiber Bragg Grating;광섬유 브래그 격자) 센서로 대표되는 광섬유 센서를 이용할 수 있다. 대한민국 등록특허 제10-1106975호에는 FBG 센서로 이루어진 광섬유 센서를 이용하여 부재의 변형률을 측정하는 기술의 일예가 개시되어 있다. As a conventional method of monitoring the deformation occurring in the circumferential direction of the pipe at the pipe connection part, a type of measuring the change in the circumferential length of the pipe by winding a linear sensor around the pipe can be used. In this case, as a sensor wound on the pipe, an optical fiber sensor represented by a Fiber Bragg Grating (FBG) sensor may be used. Korean Patent Registration No. 10-1106975 discloses an example of a technique for measuring the strain rate of a member using an optical fiber sensor made of an FBG sensor.

관로 연결부에서의 누수 현상의 경우, 외측 관로에 발생하는 매우 작은 크기의 원주방향 변형으로도 생길 수 있는 것이므로, 종래기술처럼 단순히 광섬유 센서를 관로의 외면에 원주방향으로 감아서 설치하는 것만으로는 매우 작은 크기의 원주방향의 변형을 정확하고 정밀하게 측정하여 모니터링하기 어렵다는 한계가 있다. 특히, 방제장치와 같이 관로에 유독물질 등이 흐르는 경우에는, 누수를 철저히 예방할 필요할 있고, 이를 위해서는 원주방향으로 매우 작은 변형이 발생할지라도 이를 감지하고 측정하여 모니터링하는 것이 매우 중요하며, 이에 적합하도록 원주방향으로 매우 작은 크기로 발생하는 관로의 변형에 대해서도 이를 정확하고 정밀하게 측정할 수 있는 기술의 제시가 매우 절실하다. 청구범위를 포함하는 본 명세서 전체에서 관로의 원주방향으로 발생되는 변형률을 "관로 변형률"이라고 기재한다. In the case of leakage at the pipe connection part, it can occur even with a very small circumferential deformation occurring in the outer pipe, so it is very easy to simply wind the optical fiber sensor around the outer surface of the pipe and install it in the circumferential direction as in the prior art. There is a limitation in that it is difficult to accurately and precisely measure and monitor a small-sized circumferential deformation. In particular, when toxic substances flow in the pipeline, such as a control device, it is necessary to thoroughly prevent leakage. For this, it is very important to detect, measure and monitor even a very small deformation in the circumferential direction. It is very urgent to present a technology that can accurately and precisely measure the deformation of the pipeline that occurs with a very small size in the direction. Throughout this specification including the claims, the strain occurring in the circumferential direction of the pipe is referred to as “pipe strain”.

대한민국 등록특허공보 제10-1106975호(2012. 01. 30. 공고).Republic of Korea Patent Publication No. 10-1106975 (2012. 01. 30. Announcement).

본 발명은 위와 같은 필요성을 충족시키기 위하여 개발된 것으로서, 관로 연결부에서 누수가 발생하는 것을 모니터링하기 위하여 광섬유 센서를 이용하여 관로의 원주방향으로 발생되는 관로 변형률을 측정하되, 관로 연결부에서 원주방향으로 매우 작은 크기의 관로 변형률이 발생하더라도 이를 증폭시켜서 측정함으로써, 관로 연결부의 누수 여부를 정밀하게 측정하여 모니터링할 수 있는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention has been developed to satisfy the above needs, and to measure the pipe strain generated in the circumferential direction of the pipe by using an optical fiber sensor to monitor the occurrence of water leakage at the pipe connection part, but very in the circumferential direction at the pipe connection part An object of the present invention is to provide a technology capable of accurately measuring and monitoring whether a pipe connection part leaks by amplifying and measuring even if a small-sized pipe strain occurs.

구체적으로 본 발명은 광섬유 센서를 관로의 원주에 감아서 설치하여 관로 변형률을 측정하되, 관로에 밀착된 상태로 안정된 상태로 설치되며, 원주방향으로 발생하는 관로의 변형을 크게 증폭시켜서 광섬유 센서에 가해지도록 함으로써, 관의 누수를 야기할 수 있는 매우 작은 크기의 관로 변형률이 발생하더라도 이를 정확하고 정밀하게 측정할 수 있는 <관로 변형률 측정장치>와, <이를 이용하여 관로 연결부의 누수여부를 모니터링하는 방법>을 제공하는 것을 목적으로 한다. Specifically, the present invention measures the strain rate of the pipe by winding the optical fiber sensor around the circumference of the pipe, but installing it in a stable state in close contact with the pipe. <Pipeline strain measuring device> that can accurately and precisely measure even if a very small pipe strain that can cause pipe leakage occurs by making it > is intended to provide.

위와 같은 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서는, 제2관로의 내부로 제1관로가 끼워지는 관로 연결부에서 제2관로의 변형률을 측정하는 장치로서, 원주를 따라 제2관로의 외면에 감아서 설치되는 와인딩 부재; 원주방향으로 연장된 연결부재와, 상기 연결부재와 일체 결합된 한 쌍의 변형부재와, 와인딩 부재의 단부와 체결 결합되도록 변형부재 각각의 원주방향 외측에 일체로 구비되는 결합지그부재를 포함하는 변형증폭부재; 및 제2관로의 원주방향으로 연장된 상태로 구비되어 신장변형으로 인한 빛 파장의 변화를 감지하여 변형률을 측정하는 광섬유 센서를 포함하여 구성되고; 변형증폭부재에서 한 쌍의 변형부재는 각각 길이방향으로 연장된 부재로 이루어져서, 변형부재의 길이방향 하단은 각각 연결부재의 원주방향 양 단부에 직각을 이루면서 결합되어 있어서 한 쌍의 변형부재와 연결부재는 ㄷ자 형태로 절곡된 형상을 이루며; 광섬유 센서는 변형부재의 길이방향 상단에 결합 설치되어, 변형증폭부재에서 양측 변형부재 사이에 설치된 광섬유 센서와, 연결부재는 서로 나란하게 위치하며; 결합지그부재는 원주방향으로 연장된 부분과 길이방향으로 연장된 부분으로 가지도록 ㄴ자 형태로 절곡된 부재로 이루어지고, 결합지그부재에서 원주방향으로 절곡된 부분의 단부는 변형부재의 외측에 일체로 결합되고, 결합지그부재에서 길이방향으로 절곡된 부분은 상향을 향하여 연장되어 있으며; 결합지그부재의 원주방향으로 절곡된 부분의 단부가 변형부재의 외측에 일체로 결합 연결되는 지점은 와인딩 부재로부터의 힘이 전달되는 가력점이 되는데, 가력점에서부터 광섬유 센서가 위치하는 변형부재의 자유단까지의 거리 a1이 가력점에서부터 연결부재까지의 거리 a2보다 더 크도록 결합지그부재가 변형부재에 결합되는 위치가 연결부재쪽에 치우친 위치에 존재하며; 와인딩 부재가 제2관로를 감도록 설치되고 와인딩 부재의 양 단부가 각각, 변형증폭부재의 결합지그부재에서 길이방향으로 절곡된 부분에 일체로 결합된 상태에서, 제2관로의 원주방향 변형이 발생하면, 와인딩 부재에 작용하는 힘은 결합지그부재로 전달되고, 결합지그부재가 변형부재에 결합되어 있는 위치에 해당하는 가력점에 한 쌍의 변형부재를 서로 멀어지게 하는 신장력으로 가해지게 되어, 변형부재가 변형되어 광섬유 센서에 인장변형을 가져오게 됨으로써, 광섬유 센서에는 제2관로의 원주방향 변형이 증폭되어 가해지는 것을 특징으로 하는 관로 변형률 측정장치가 제공된다. In order to achieve the above object, in the present invention, as a device for measuring the strain rate of the second conduit at the conduit connection part where the first conduit is fitted into the inside of the second conduit, it is installed by winding on the outer surface of the second conduit along the circumference. absence of winding; A modification comprising a connecting member extending in the circumferential direction, a pair of deformable members integrally coupled to the connecting member, and a coupling jig member integrally provided outside each of the deforming members in the circumferential direction so as to be coupled to the end of the winding member amplification member; and an optical fiber sensor that is provided in a state extending in the circumferential direction of the second conduit to detect a change in light wavelength due to elongational deformation and measure the strain; In the deformation amplifying member, the pair of deformable members each consist of a member extending in the longitudinal direction, and the longitudinal lower ends of the deformable member are respectively coupled while forming a right angle to both ends in the circumferential direction of the connecting member, so that the pair of deformable members and the connecting member forms a bent shape in a U-shape; The optical fiber sensor is coupled to the upper end in the longitudinal direction of the deformable member, the optical fiber sensor installed between the both sides of the deformable member in the strain amplifying member, and the connecting member are positioned in parallel with each other; The coupling jig member is composed of a member bent in an L-shape to have a portion extending in the circumferential direction and a portion extending in the longitudinal direction, and the end of the portion bent in the circumferential direction in the coupling jig member is integrally formed on the outside of the deformable member coupled, the longitudinally bent portion of the coupling jig member extends upward; The point at which the end of the portion bent in the circumferential direction of the coupling jig member is integrally coupled and connected to the outside of the deformable member becomes an energizing point to which the force from the winding member is transmitted. a position at which the engaging jig member is coupled to the deformable member exists at a position biased toward the connecting member such that the distance a1 to is greater than the distance a2 from the biasing point to the connecting member; In a state in which the winding member is installed to wind the second conduit, and both ends of the winding member are integrally coupled to the longitudinally bent portion of the coupling jig member of the strain amplifying member, circumferential deformation of the second conduit occurs When the force acting on the winding member is transmitted to the coupling jig member, the coupling jig member is applied as a stretching force to separate the pair of deformable members away from each other at an urging point corresponding to a position where the coupling member is coupled to the deformable member. As the member is deformed to bring about tensile strain in the optical fiber sensor, the optical fiber sensor is provided with a pipe strain measuring device, characterized in that the circumferential strain of the second pipe is amplified and applied.

또한 본 발명에서는 상기한 목적을 달성하기 위하여, 제2관로의 내부로 제1관로가 끼워지는 관로 연결부의 누수를 모니터링하는 방법으로서, 상기한 본 발명의 관로 변형률 측정장치를 이용하며; 와인딩 부재를 제2관로의 원주를 따라 제2관로의 외면에 감아서 관로 변형률 측정장치를 제2관로에 설치하고, 원주방향으로 제2관로에 발생하는 관로 변형률을 사전 설정값 이상이면 관로 연결부에서 누수가 발생한 것으로 판정하는 것을 특징으로 하는 관로 연결부의 누수여부 모니터링 방법이 제공된다. In addition, in the present invention, in order to achieve the above object, as a method of monitoring the leakage of the pipe connection part where the first pipe is fitted into the inside of the second pipe, the pipe strain measuring device of the present invention is used as described above; The winding member is wound on the outer surface of the second conduit along the circumference of the second conduit, and the conduit strain measuring device is installed in the second conduit. There is provided a leak monitoring method of a pipe connection part, characterized in that it is determined that a leak has occurred.

본 발명에 의하면, 제2관로의 내부로 제1관로가 끼워지는 관로 연결부에서 제2관로의 직경이 증가하도록 원주방향으로 변형이 발생하였을 때, 광섬유 센서에는 변형률이 증폭되어 가해지게 되며, 그에 따라 제2관로에 원주방향으로 매우 작은 크기의 관로 변형률이 발생하더라도 광섬유 센서에서는 민감도 극대화를 통해서 변형을 용이하게 감지하고 그 크기(변형률)을 정밀하고 정확하게 측정할 수 있게 된다. According to the present invention, when deformation occurs in the circumferential direction so that the diameter of the second conduit increases at the conduit connection part where the first conduit is fitted into the second conduit, the strain is amplified and applied to the optical fiber sensor, and accordingly Even if a very small pipe strain occurs in the circumferential direction in the second pipe, the optical fiber sensor can easily detect the strain by maximizing the sensitivity and measure the size (strain) precisely and accurately.

따라서 본 발명에 의하면 누수를 야기하는 매우 작은 크기의 원주방향 변형률이 제2관로에 발생하더라도, 이를 정확하고 정밀하게 측정할 수 있게 되며 관로 연결부의 누수 여부를 매우 효과적으로 그리고 실시간으로 모니터링할 수 있게 된다. Therefore, according to the present invention, even if a very small amount of circumferential strain causing water leakage occurs in the second pipe, it is possible to accurately and precisely measure it, and it is possible to monitor the leakage of the pipe connection part very effectively and in real time. .

그러므로 본 발명을 방제장치의 관로 설비에 적용하였을 경우, 방제장치의 관로에서 유독성 물질이 누출되는 것을 효과적으로 예방할 수 있게 되고, 방제장치의 안정적인 운영을 보장할 수 있게 되는 장점이 발휘된다. Therefore, when the present invention is applied to the pipeline facility of the control device, it is possible to effectively prevent the leakage of toxic substances from the pipeline of the control device, and the advantage of being able to ensure the stable operation of the control device is exhibited.

특히, 본 발명에서는 변형증폭부재를 횡방향의 정면에서 바라보았을 때, 와인딩 부재가 변형증폭부재에서 한쪽으로 치우쳐 있지 않고 변형증폭부재의 길이방향 중앙부분에 위치하는 형태가 되므로, 변형증폭부재가 더욱 안정적으로 관로 연결부에 설치될 수 있고 보는 사람에게도 안정감을 줄 수 있게 되는 장점이 발휘된다. In particular, in the present invention, when the strain amplifying member is viewed from the front in the lateral direction, the winding member is not biased to one side from the strain amplifying member and is located in the longitudinal center of the strain amplifying member, so the strain amplifying member is more The advantage of being able to be stably installed in the pipe connection part and giving a sense of stability to the viewer is exhibited.

도 1은 일반적인 관로 연결부를 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 관로 변형률 측정장치가 관로 연결부에 설치되어 있는 상태를 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 관로 변형률 측정장치의 개략적인 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 관로 변형률 측정장치의 개략적인 조립 사시도이다.
도 5는 변형증폭부재만을 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 6은 변형증폭부재의 개략적인 횡방향 정면도이다.
도 7은 도 3에서 화살표 A-A 방향에 따른 개략적인 단면도이다.
도 8은 도 7의 B부분에 대한 개략적인 확대도이다.
도 9는 본 발명의 관로 변형률 측정장치를 이용하여 관로 변형률을 측정하는 상태를 보여주는 개략적인 정면도이다.
도 10은 도 9에 도시된 관로 변형률 측정장치에서 변형증폭부재에 신장력이 가해져서 변형이 발생한 상태를 보여주는 개략적인 정면도이다. 1 is a schematic perspective view showing a general pipe connection part.
Figure 2 is a schematic perspective view showing a state in which the pipe strain measuring device according to the present invention is installed in the pipe connection part.
3 is a schematic exploded perspective view of a pipe strain measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is a schematic assembling perspective view of a pipe strain measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
5 is a schematic perspective view showing only the strain amplifying member.
6 is a schematic lateral front view of the strain amplifying member.
7 is a schematic cross-sectional view taken along an arrow AA direction in FIG. 3 .
FIG. 8 is a schematic enlarged view of part B of FIG. 7 .
9 is a schematic front view showing a state in which the pipe strain is measured using the pipe strain measuring apparatus of the present invention.
FIG. 10 is a schematic front view showing a state in which a deformation occurs due to an extension force applied to a strain amplifying member in the pipe strain measuring device shown in FIG. 9 .

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다. 도 1의 (a) 및 (b)에 도시된 것처럼 제1관로(210)가 제2관로(220)의 내측에 끼워지는 형태의 관로 연결부에서 제2관로(220)의 원주방향으로 발생하게 되는 변형률을 편의상 청구범위를 포함한 본 명세서 전체에서는 "관로 변형률"이라고 약칭한다. 그리고 도면에서 관로가 연장되는 방향을 "길이방향"이라고 기재한다. 관로에 대한 도면에서는 설명의 편의를 위하여 제1관로(210), 그리고 제1관로(210)가 내부에 삽입되는 제2관로(220)가 연직방향으로 배치된 것으로 도시하였다. 따라서 도면에 예시된 것처럼 제2관로(220)의 내부로 제1관로(210)가 삽입되는 구성에서 있어서, 제2관로(220)에서 제1관로(210)를 향하는 연직방향을 본 명세서 전체에서는 "상향"이라고 기재한다. 따라서 후술하는 것처럼 길이방향으로 연장된 변형부재(11)의 양단에서 제1관로를 향하는 단부는 "상단"으로 기재하고, 그 반대쪽 단부는 "하단"으로 기재한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Although the present invention has been described with reference to the embodiment shown in the drawings, which is described as one embodiment, the technical idea of the present invention and its core configuration and operation are not limited thereby. As shown in (a) and (b) of Figure 1, the first conduit 210 is generated in the circumferential direction of the second conduit 220 in the conduit connection portion of the type fitted inside the second conduit 220 For convenience, in the entire specification including the claims, the strain is abbreviated as “pipe strain”. And in the drawings, the direction in which the pipeline extends is described as a "longitudinal direction". In the drawings for the conduit, for convenience of explanation, the first conduit 210 and the second conduit 220 into which the first conduit 210 is inserted are illustrated as being disposed in the vertical direction. Therefore, in the configuration in which the first conduit 210 is inserted into the inside of the second conduit 220 as illustrated in the drawing, the vertical direction from the second conduit 220 to the first conduit 210 is used throughout this specification. Write "up". Therefore, as will be described later, the ends facing the first conduit from both ends of the deformable member 11 extending in the longitudinal direction are described as "upper", and the opposite end is described as "lower".

도 2에는 본 발명에 따른 관로 변형률 측정장치(100)가 관로 연결부에 설치되어 있는 상태를 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있다. 도 3에는 본 발명의 일 실시예에 따른 관로 변형률 측정장치(100)의 개략적인 분해 사시도가 도시되어 있고, 도 4에는 본 발명의 일 실시예에 따른 관로 변형률 측정장치(100)의 개략적인 조립 사시도가 도시되어 있다. 2 is a schematic perspective view showing a state in which the pipe strain measuring apparatus 100 according to the present invention is installed in the pipe connection part. 3 is a schematic exploded perspective view of the pipeline strain measuring device 100 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a schematic assembly of the pipeline strain measuring device 100 according to an embodiment of the present invention. A perspective view is shown.

도면에 예시된 것처럼, 본 발명에 따른 관로 변형률 측정장치(100)는, 제2관로(220)의 내부로 제1관로(210)가 끼워지는 관로 연결부에서 제2관로(220)의 외면을 원주를 따라 감는 와인딩(winding) 부재(2)와. 제2관로(220)를 감은 와인딩 부재(2)의 단부 각각이 원주방향으로 양측에 각각 결합되는 변형증폭부재(1)와, 상기 변형증폭부재(1)에서 제2관로(220)의 원주방향으로 연장된 상태로 구비되어 신장 변형 발생으로 인한 빛 파장의 변화를 감지하여 변형률을 측정하는 광섬유 센서(3)를 포함하여 구성된다.As illustrated in the drawing, the pipe strain measuring device 100 according to the present invention is a circumference of the outer surface of the second pipe 220 at the pipe connection part where the first pipe 210 is fitted into the inside of the second pipe 220 . a winding member (2) wound along A strain amplifying member 1 in which each end of the winding member 2 wound around the second pipe 220 is coupled to both sides in the circumferential direction, respectively, and the circumferential direction of the second pipe 220 in the strain amplifying member 1 It is provided in an extended state and is configured to include an optical fiber sensor 3 for measuring the strain by detecting a change in the wavelength of light due to the occurrence of elongational strain.

구체적으로 와인딩 부재(2)는 제2관로(220)의 원주를 감도록 설치되는 부재이다. 도면에 도시된 것처럼 와인딩 부재(2)는 길이방향으로 소정 폭을 가지는 얇은 띠 형태 즉, 밴드(band) 형태의 부재로 이루어질 수 있다. 그러나 와인딩 부재(2)가 반드시 띠 형태의 부재로 한정되는 것은 아니며, 케이블과 같은 선재로 이루어질 수 있다. 다만 후술하는 것처럼 변형증폭부재(1)가 와인딩 부재와 밀착되어 결합될 필요가 있으므로, 와인딩 부재(2)가 선재로 이루어진 경우에는 와인딩 부재(2)의 양단에 변형증폭부재(1)가 밀착 결합될 수 있도록 판형태의 단부가 존재하여야 한다. Specifically, the winding member 2 is a member installed to wind the circumference of the second conduit 220 . As shown in the drawings, the winding member 2 may be formed of a thin band having a predetermined width in the longitudinal direction, that is, a member having a band shape. However, the winding member 2 is not necessarily limited to a band-shaped member, and may be made of a wire material such as a cable. However, as will be described later, since the strain amplifying member 1 needs to be closely coupled with the winding member, when the winding member 2 is made of a wire, the strain amplifying member 1 is closely coupled to both ends of the winding member 2 . There should be a plate-shaped end so that it can be

도 5에는 변형증폭부재(1)만을 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있으며, 도 6에는 도 5에 도시된 변형증폭부재(1)의 개략적인 횡방향 정면도가 도시되어 잇다. 도면에 도시된 것처럼, 변형증폭부재(1)는 원주방향으로 연장된 연결부재(10)와, 길이방향으로 연장되어 있으며 상기 연결부재(10)의 양단에 각각 일체로 결합되는 한 쌍의 변형부재(11)와, 와인딩 부재(2)의 단부와 체결 결합되도록 변형부재(11) 각각의 원주방향 외측에 일체로 구비되는 결합지그부재(12)를 포함하여 구성되는 부재이다. 변형증폭부재(1)에서 연결부재(10)는 관로의 원주방향으로 직선 연장된 부재이며, 연결부재(10)의 원주방향 양단에는 변형부재(11)의 길이방향 하단이 일체로 결합되어 있다. 도면에 예시된 실시예의 경우, 변형부재(11)는 연결부재(10)와 직각을 이루면서 배치되어 변형부재(11)의 하단이 연결부재(10)의 원주방향 단부에 연속됨으로써, 연결부재(10)와 한 쌍의 변형부재(11)가 ㄷ자 형태로 절곡된 형상을 가지고 있다. 그러나 연결부재(10)의 원주방향 단부와 변형부재(11)의 하단이 결합된 각도 즉, 연결부재(10)와 변형부재(11) 사이의 각도가 반드시 정확하게 직각일 필요는 없다. 5 is a schematic perspective view showing only the strain amplifying member 1, and FIG. 6 is a schematic lateral front view of the strain amplifying member 1 shown in FIG. As shown in the drawing, the deformation amplifying member 1 includes a connecting member 10 extending in the circumferential direction, and a pair of deformable members extending in the longitudinal direction and integrally coupled to both ends of the connecting member 10, respectively. (11) and a member configured to include a coupling jig member (12) integrally provided outside each of the deformable members (11) in the circumferential direction so as to be coupled to the end of the winding member (2). In the deformation amplifying member 1, the connecting member 10 is a member extending in a straight line in the circumferential direction of the pipe, and the longitudinal lower ends of the deforming member 11 are integrally coupled to both ends of the connecting member 10 in the circumferential direction. In the case of the embodiment illustrated in the drawings, the deformable member 11 is disposed at a right angle to the connecting member 10 so that the lower end of the deformable member 11 is continuous to the circumferential end of the connecting member 10 , so that the connecting member 10 ) and a pair of deformable members 11 have a bent shape in a U-shape. However, the angle at which the circumferential end of the connecting member 10 and the lower end of the deformable member 11 are coupled, that is, the angle between the connecting member 10 and the deformable member 11 does not necessarily have to be exactly a right angle.

변형부재(11)에서 연결부재(10)와 결합되는 하단과 반대되는 쪽의 상단 즉, 변형부재(11)의 자유단에는 광섬유 센서(3)가 원주방향으로 연장된 형태로 설치된다. 따라서 변형증폭부재(1)에서 양측 변형부재(11) 사이에 설치된 광섬유 센서(3)와, 연결부재(10)는 서로 나란하게 위치한다. 광섬유 센서(3)가 변형부재(11)에 설치됨에 있어서, 광섬유 센서(3)와 변형부재(11)이 결합되는 부분에서는 광섬유 센서(3)에 슬립이 발생하지 않도록 광섬유 센서(3)와 변형부재(11)는 견고하게 일체로 결합된다. 광섬유 센서(3)로는 광섬유 브래그 격자 센서(Fiber Bragg Grating 센서/ "FBG 센서")가 사용될 수 있다. In the deformable member 11 , the optical fiber sensor 3 is installed on the upper end opposite to the lower end coupled to the connecting member 10 , that is, at the free end of the deformable member 11 , extending in the circumferential direction. Accordingly, the optical fiber sensor 3 and the connecting member 10 installed between the both sides of the deformable member 11 in the strain amplifying member 1 are positioned in parallel with each other. When the optical fiber sensor 3 is installed on the deformable member 11, the optical fiber sensor 3 is deformed so that slip does not occur in the optical fiber sensor 3 at the portion where the optical fiber sensor 3 and the deformable member 11 are coupled. The member 11 is rigidly integrally coupled. As the optical fiber sensor 3, a fiber Bragg grating sensor (Fiber Bragg Grating sensor/“FBG sensor”) may be used.

변형부재(11)의 원주방향 외측 각각에는 결합지그부재(12)가 일체로 결합 구비되어 있다. 결합지그부재(12)는 와인딩 부재(2)의 단부와의 결합을 위한 것으로서, 도면에 도시된 실시예의 경우, 결합지그부재(12)는 원주방향으로 연장된 부분(120)과 길이방향으로 연장된 부분(121)을 가지도록 ㄴ자 형태로 절곡된 부재로 이루어져 있다. 결합지그부재(12)에서 원주방향으로 연장된 부분(120)의 단부는 변형부재(11)의 외측에 일체로 결합되고, 결합지그부재(12)에서 길이방향으로 절곡된 부분은 상향을 향하여 연장되어 있다. 결합지그부재(12)에서 길이방향 상향으로 연장된 부분에는 결합공(122)이 형성되어 있다. 이와 같이 결합지그부재(12)가 ㄴ자 형태로 절곡된 부재로 이루어짐에 있어서, 길이방향으로 연장된 부분(121), 그리고 ㄴ자로 절곡되는 모서리부분은 큰 휨강성을 가지고 있어서, 후술하는 것처럼 변형증폭부재(1)가 제2관로(220)에 설치되고 와인딩 부재(2)로부터 결합지그부재(12)를 거쳐서 변형부재(11)에 원주방향으로의 힘이 작용하더라도 ㄴ자 형태로 절곡된 부재로 이루어진 결합지그부재(12)는 그 형상에 있어서 어떠한 변형이나 변위도 발생하지 않는다. A coupling jig member 12 is integrally coupled to each of the outer sides in the circumferential direction of the deformable member 11 . The coupling jig member 12 is for coupling with the end of the winding member 2, and in the case of the embodiment shown in the drawings, the coupling jig member 12 extends in the longitudinal direction with the circumferentially extending portion 120. It consists of a member bent in an L-shape to have a portion 121 that has been formed. The end of the portion 120 extending in the circumferential direction from the coupling jig member 12 is integrally coupled to the outside of the deformable member 11, and the longitudinally bent portion of the coupling jig member 12 extends upward. has been A coupling hole 122 is formed in a portion extending upward in the longitudinal direction from the coupling jig member 12 . As described above, when the coupling jig member 12 is made of a member bent in a L-shape, the portion 121 extending in the longitudinal direction and the corner portion bent in the L-shape have great bending rigidity, so as to be described later, the deformation amplifying member Although (1) is installed in the second conduit 220 and a force in the circumferential direction is applied to the deformable member 11 from the winding member 2 through the coupling jig member 12, a coupling composed of a member bent in an L-shape The jig member 12 is not subjected to any deformation or displacement in its shape.

결합지그부재(12)의 원주방향으로 연장된 부분(120)의 단부가 변형부재(11)의 외측에 일체로 결합 연결되는 지점은, 후술하는 것처럼 변형부재(11)에 힘이 가해지는 가력점(加力点)이 되는데, 본 발명에서 가력점의 위치는 변형부재(11)의 중앙에서 연결부재(10) 쪽에 치우쳐서 위치한다. 즉, 도면에 도시된 것처럼 가력점에서부터 광섬유 센서(3)가 위치하는 변형부재(11)의 자유단까지의 거리 a1은, 가력점에서부터 연결부재(10)까지의 거리 a2보다 더 큰 것이다. 이러한 구성 즉, 변형부재(11)에 원주방향 외측으로 힘이 가해지는 가력점에서부터 광섬유 센서(3)가 위치하는 변형부재(11)의 자유단까지의 거리 a1이, 가력점에서부터 연결부재(10)까지의 거리 a2 보다 더 크도록 변형부재(11)에서 결합지그부재(12)가 결합되는 위치가 연결부재(10)쪽에 치우친 위치에 존재하는 구성은 변형률 증폭에 있어서 매우 중요한 기능을 발휘하게 된다. 이에 대해서는 후술한다. The point at which the end of the portion 120 extending in the circumferential direction of the coupling jig member 12 is integrally coupled and connected to the outside of the deformable member 11 is a force point at which a force is applied to the deformable member 11, as will be described later. (加力点) becomes, in the present invention, the position of the force point is located biased toward the connecting member 10 from the center of the deformable member (11). That is, as shown in the figure, the distance a1 from the point of load to the free end of the deformable member 11 where the optical fiber sensor 3 is located is greater than the distance a2 from the point of load to the connection member 10 . In this configuration, that is, the distance a1 from the force point at which the force is applied outwardly in the circumferential direction to the deformable member 11 to the free end of the deformable member 11 where the optical fiber sensor 3 is located is the distance a1 from the force point to the connecting member 10 ) to be greater than the distance a2, the configuration in which the position where the coupling jig member 12 is coupled in the deformable member 11 is biased toward the connecting member 10 is a very important function in strain amplification. . This will be described later.

변형증폭부재(1)를 제2관로(220)에 설치할 때 와인딩 부재(2)가 제2관로(220)의 원주를 감은 상태에서, 와인딩 부재(2)의 양 단부가 각각 결합지그부재(12)에 결합된다. 구체적으로는 결합지그부재(12)에서 결합공(122)가 형성되어 있는 부분에 와인딩 부재(2)의 단부가 결합된다. 이 때, 결합지그부재(12)와 와인딩 부재(2)의 단부 간의 견고한 일체 결합을 위하여 와인딩 부재(2)의 단부에는 삽입부재(20)가 미리 일체로 구비될 수 있다. When the deformation amplifying member 1 is installed in the second conduit 220, in a state in which the winding member 2 is wound around the circumference of the second conduit 220, both ends of the winding member 2 are coupled to the coupling jig member 12, respectively. ) is bound to Specifically, the end of the winding member 2 is coupled to the portion where the coupling hole 122 is formed in the coupling jig member 12 . At this time, the insertion member 20 may be integrally provided in advance at the end of the winding member 2 for a solid integral coupling between the coupling jig member 12 and the ends of the winding member 2 .

제2관로(220)의 내부로 제1관로(210)가 끼워지는 관로 연결부에서의 누수 여부를 모니터링하기 위해서는, 위와 같은 구성을 가지는 본 발명의 관로 변형률 측정장치(100)를 제2관로(220)의 외부에 설치한다. 도 7에는 도 3에서 화살표 A-A 방향에 따른 개략적인 단면도가 도시되어 있고, 도 8에는 도 7의 B부분에 대한 개략적인 확대도가 도시되어 있는데, 와인딩 부재(2)는 제2관로(220)의 외면에 밀착한 상태로 감아서 설치되므로, 와인딩 부재(2)의 양 단부는 도 7 및 도 8에 도시된 것처럼 곡면을 이룰 수 있다. 반면에 결합지그부재(12)에서 제2관로(220)를 향하는 면 즉, 배면은 평면을 이루게 된다. 이와 같이 곡면을 이루는 와인딩 부재(2)와 평면의 배면을 가지는 결합지그부재(12)가 견고하게 일체 결합될 수 있도록 삽입부재(20)가 더 구비될 수 있는 것이다. 삽입부재(20)는 제2관로(220)에 감겨지는 와인딩 부재(2)의 단부 외면에 대응되도록 곡면으로 이루어진 배면을 가지고 있으며, 결합지그부재(12)의 평평한 배면에 대응되는 평면의 정면을 가지고 있는 부재로서, 미리 와인딩 부재(2)의 양 단부에 용접, 접합 등의 방법에 의해 미리 일체로 구비된다. 결합지그부재(12)의 결합공(122)을 이용하여 볼트 결합될 수 있도록 삽입부재(20)에도 볼트공(21)이 미리 형성되어 있다. In order to monitor the leak in the pipe connection part where the first pipe 210 is inserted into the second pipe 220, the pipe strain measuring device 100 of the present invention having the above configuration is used in the second pipe 220. ) to be installed outside the 7 is a schematic cross-sectional view taken in the direction of arrow AA in FIG. 3 , and FIG. 8 is a schematic enlarged view of part B of FIG. 7 , the winding member 2 is the second conduit 220 . Since it is wound and installed in close contact with the outer surface of the, both ends of the winding member 2 can form a curved surface as shown in FIGS. 7 and 8 . On the other hand, the surface of the coupling jig member 12 toward the second conduit 220 , that is, the rear surface is flat. In this way, the insertion member 20 may be further provided so that the winding member 2 having a curved surface and the coupling jig member 12 having a flat rear surface can be firmly integrally coupled. The insertion member 20 has a curved back surface to correspond to the outer surface of the end of the winding member 2 wound around the second conduit 220, and a flat front surface corresponding to the flat rear surface of the coupling jig member 12. As a member to have, it is previously provided integrally with the both ends of the winding member 2 by methods, such as welding and joining. A bolt hole 21 is also formed in advance in the insertion member 20 so that it can be bolted using the coupling hole 122 of the coupling jig member 12 .

따라서 누수 여부를 모니터링할 대상이 되는 관로 연결부(제2관로의 내부로 제1관로가 끼워지는 관로 연결부)에서의 위해서는, 미리 양단부에 삽입부재(20)가 일체 구비된 상태의 와인딩 부재(2)를 제2관로(220)에 감은 후, 와인딩 부재(2)의 양 단부 사이에서 변형증폭부재(1)를 제2관로(220)의 외면에 밀착 배치하고, 와인딩 부재(2)의 양 단부를 각각 변형증폭부재(1)에 일체로 결합한다. 이 때, 앞서 설명한 것처럼 와인딩 부재(2)의 양 단부 각각에 구비된 삽입부재(20)의 평평한 정면에, 결합지그부재(12)에서 결합공(122)이 형성되어 있는 부분의 배면이 밀착되도록 한 후, 결합공(122)과 볼트공(21)에 볼트(22)를 체결함으로써, 변형증폭부재(1)를 와인딩 부재(2)의 양 단부 사이에서 제2관로(220)의 정면에 안정적으로 설치하게 된다. Therefore, for the pipe connection part (the pipe connection part where the first pipe pipe is fitted into the inside of the second pipe line), which is the target of monitoring for leaks, the winding member (2) in a state in which the insertion member 20 is integrally provided at both ends in advance After winding on the second conduit 220, the strain amplifying member 1 is placed in close contact with the outer surface of the second conduit 220 between both ends of the winding member 2, and both ends of the winding member 2 are closed. Each is integrally coupled to the strain amplifying member (1). At this time, as described above, on the flat front surface of the insertion member 20 provided at each of both ends of the winding member 2, the rear surface of the portion where the coupling hole 122 is formed in the coupling jig member 12 is in close contact. After that, by fastening the bolt 22 to the coupling hole 122 and the bolt hole 21 , the strain amplifying member 1 is stably placed in front of the second conduit 220 between both ends of the winding member 2 . will be installed with

도 9에는 제2관로(220)에 본 발명의 관로 변형률 측정장치(100)가 설치된 상태를 보여주는 개략적인 정면도가 도시되어 있고, 도 10에는 변형증폭부재(1)에 신장력이 가해지도록 변형이 발생한 상태를 보여주는 도 9에 대응되는 개략적인 정면도가 도시되어 있다. 관로 변형률 측정장치(100)가 설치된 상태에서 제2관로(220)의 직경이 증가하도록 제2관로(220)에 원주방향으로 변형이 발생하게 되면, 와인딩 부재(2)의 양 단부 사이에는 서로 멀어지게 하려는 힘이 작용하게 된다. 와인딩 부재(2)의 양 단부는 삽입부재(20)를 거쳐서 결합지그부재(12)에 결합되어 있으며, 결합지그부재(12)에서는 ㄴ자 형상에서 원주방향으로 절곡된 부분의 단부가 변형부재(11)의 외측에 결합되어 있다. 따라서 와인딩 부재(2)에 가해지는 힘은 삽입부재(20)를 거쳐서 결합지그부재(12)에 가해진다. 와인딩 부재(2)로부터 가해지는 힘에 의해서는 결합지그부재(12)의 ㄴ자 형태로 절곡된 부재 각각 및 그 형상에 있어서 어떠한 변형이나 변위도 발생하지 않는다. 9 is a schematic front view showing a state in which the pipe strain measuring device 100 of the present invention is installed in the second pipe 220, and in FIG. A schematic front view corresponding to FIG. 9 showing the state is shown. When deformation occurs in the circumferential direction in the second conduit 220 so that the diameter of the second conduit 220 increases in a state in which the conduit strain measuring device 100 is installed, between both ends of the winding member 2 are separated from each other The force that makes you want to lose will come into play. Both ends of the winding member 2 are coupled to the coupling jig member 12 via the insertion member 20, and in the coupling jig member 12, the end of the portion bent in the circumferential direction in the L-shape is the deformable member 11 ) attached to the outside. Accordingly, the force applied to the winding member 2 is applied to the coupling jig member 12 via the insertion member 20 . No deformation or displacement occurs in each of the members bent in the L-shape of the coupling jig member 12 and their shape by the force applied from the winding member 2 .

따라서 결합지그부재(12)로 전달된 힘은 변형증폭부재(1)의 가력점에서 신장력(F)으로 가해진다. 즉, 결합지그부재(12)의 원주방향으로 연장된 부분(120)의 단부가 변형증폭부재(1)에 결합되는 지점에는 한 쌍의 변형부재(11)를 서로 멀어지게 하는 신장력(F)이 가해지게 되는 것이다. 이와 같이 변형부재(11)의 가력점에, 제2관로(220)의 원주방향 변형에 의해 신장력(F)이 가해지게 되면 변형부재(11)이 회전변형 또는 휨변형되고, 이러한 변형부재(11)의 변형은 결국 광섬유 센서(3)에 인장변형을 가져오게 되며, 광섬유 센서(3)에서는 인장변형에 따른 빛의 파장 변화 등을 감지하여 변형률을 측정하게 된다. 광섬유 센서(3)에서 측정된 변형률은, 변형증폭부재(1)를 이루는 각 부분의 기하적인 형상(길이 등의 제원)과 재료적인 특성(변형부재의 휨강성 등)을 기초로 하여, 실제 가력점에서 발생된 원주방향의 변형률로 변환시킬 수 있으며, 이를 통해서 실제 제2관로(220)에서 원주방향으로 발생된 변형률을 산출하게 된다. Therefore, the force transmitted to the coupling jig member 12 is applied as an extension force F at the loading point of the strain amplifying member 1 . That is, at the point at which the end of the portion 120 extending in the circumferential direction of the coupling jig member 12 is coupled to the strain amplifying member 1, there is an elongation force F that separates the pair of deformable members 11 from each other. will be inflicted In this way, when the extension force F is applied to the load point of the deformable member 11 by the circumferential deformation of the second conduit 220, the deformable member 11 is rotationally or bendingly deformed, and this deformable member 11 ) eventually causes a tensile strain in the optical fiber sensor 3, and the optical fiber sensor 3 detects a change in the wavelength of light according to the tensile strain to measure the strain. The strain measured by the optical fiber sensor 3 is based on the geometric shape (specifications such as length, etc.) of each part constituting the strain amplifying member 1 and material properties (bending stiffness of the strain member, etc.) can be converted into the strain in the circumferential direction generated at , and through this, the strain actually generated in the circumferential direction in the second conduit 220 is calculated.

앞서 설명한 것처럼 본 발명에 따른 관로 변형률 측정장치(100)에서는 변형부재(11)에서 가력점이 편심을 가지도록 위치하고 있다. 즉, 광섬유 센서(3)는 변형부재(11)의 자유단에 결합 고정되어 있고, 와인딩 부재(2)로부터의 신장력을 변형부재(11)로 전달하게 되는 가력점 즉, 결합지그부재(12)의 원주방향으로 연장된 부분(120)의 단부가 변형부재(11)의 외측에 일체로 결합 연결되는 지점은 연결부재(10) 쪽에 치우쳐 있어서, 가력점에서부터 광섬유 센서(3)가 위치하는 변형부재(11)의 자유단까지의 거리 a1가 가력점에서부터 연결부재(10)까지의 거리 a2보다 더 크다. As described above, in the pipe strain measuring apparatus 100 according to the present invention, the loading point in the deformable member 11 is located so as to have an eccentricity. That is, the optical fiber sensor 3 is coupled and fixed to the free end of the deformable member 11 , and is a force point that transmits the extension force from the winding member 2 to the deformable member 11 , that is, the coupling jig member 12 . The point at which the end of the portion 120 extending in the circumferential direction of the portion 120 is integrally coupled to the outside of the deformable member 11 is biased toward the connecting member 10, so that the optical fiber sensor 3 is located from the load point. In (11), the distance a1 to the free end is greater than the distance a2 from the load point to the connecting member 10 .

이와 같이, 본 발명에서는 변형부재(11)에 원주방향 외측으로 힘이 가해지는 가력점에서부터 광섬유 센서(3)가 위치하는 변형부재(11)의 자유단까지의 거리 a1이, 가력점에서부터 연결부재(10)까지의 거리 a2 보다 더 크도록 변형부재(11)에서 결합지그부재(12)가 결합되는 위치가 연결부재(10)쪽에 치우친 위치에 존재하는 구성을 가지고 있기 때문에, 가력점에 신장력(F)이 가해지게 되었을 때 가력점에서 발생하는 실제 변형률보다 더 큰 변형률이 광섬유 센서(3)에 가해지게 된다. 즉, 제2관로(220)의 원주방향으로 발생하게 되는 변형률이 증폭되어 광섬유 센서(3)에 가해지게 되는 것이다. As described above, in the present invention, the distance a1 from the force point at which the force is applied to the outer circumferential direction to the deformable member 11 to the free end of the deformable member 11 where the optical fiber sensor 3 is located is the distance a1 from the force point to the connecting member. Since the position at which the coupling jig member 12 is coupled in the deformable member 11 to be larger than the distance a2 to (10) has a configuration that is biased toward the connecting member 10, the extension force ( When F) is applied, a larger strain than the actual strain occurring at the loading point is applied to the optical fiber sensor 3 . That is, the strain generated in the circumferential direction of the second conduit 220 is amplified and applied to the optical fiber sensor 3 .

광섬유 센서(3)에 변형률이 증폭되어 가해지게 되면 제2관로(220)에 원주방향으로 매우 작은 크기의 변형이 발생하더라도 광섬유 센서(3)에서는 이를 용이하게 감지하고 그 크기(변형률)을 정밀하고 정확하게 측정할 수 있게 된다. 즉, 본 발명에서는 제2관로(220)에 발생하는 원주방향의 변형을 증폭하여 광섬유 센서(3)에 가하게 되므로 광섬유 센서(3)의 민감도를 극대화시키게 되는 것이다. 따라서 누수를 야기하는 매우 작은 크기의 원주방향 관로 변형률이 제2관로(220)에 발생하더라도, 이를 증폭시켜서 광섬유 센서(3)에 발생하게 만들어서 정확하고 정밀하게 측정할 수 있게 되며, 관로 연결부의 누수 여부를 매우 효과적으로 그리고 실시간으로 모니터링할 수 있게 된다. When the strain is amplified and applied to the optical fiber sensor 3, even if a very small strain occurs in the circumferential direction in the second conduit 220, the optical fiber sensor 3 easily detects this and precisely measures the size (strain) and be able to measure accurately. That is, in the present invention, since the deformation in the circumferential direction generated in the second conduit 220 is amplified and applied to the optical fiber sensor 3, the sensitivity of the optical fiber sensor 3 is maximized. Therefore, even if a very small amount of circumferential strain that causes water leakage occurs in the second conduit 220, amplify it so that it occurs in the optical fiber sensor 3 so that it can be accurately and precisely measured, and leakage of the conduit connection part can be monitored very effectively and in real time.

본 발명의 방법에서는 위와 같은 본 발명의 관로 변형률 측정장치(100)를 이용하여 측정된 제2관로(220)의 원주방향 관로 변형률이 사전에 정한 기준 이상이 되면 관로 연결부에서 누수가 발생한 것으로 판정할 수 있다. In the method of the present invention, when the circumferential strain of the second pipe 220 measured using the pipe strain measuring device 100 of the present invention as described above is greater than or equal to a predetermined standard, it is determined that a leak has occurred in the pipe connection part. can

화학약품 등을 처리하는 방제장치에는 많은 개소의 관로 연결부가 존재하는 바, 본 발명을 방제장치의 관로 설비에 적용하였을 경우, 방제장치의 관로 연결부에서 체결상태를 견고하게 유지하고 약제의 누수가 발생하지 않게 예방할 수 있게 되며, 그에 따라 방제장치의 안정적인 운영을 보장할 수 있게 되는 장점이 발휘된다. Since there are many pipe connection parts in the control device that treats chemicals, etc., when the present invention is applied to the pipe line facility of the control device, the fastening state is firmly maintained at the pipe connection part of the control device and leakage of the chemical occurs. It is possible to prevent it from happening, and accordingly, the advantage of being able to ensure the stable operation of the control system is exhibited.

한편, 위에서 설명한 것처럼 본 발명에서 결합지그부재(12)의 원주방향으로 절곡된 부분의 단부가 변형부재(11)의 외측에 일체로 결합 연결되는 가력점은 연결부재(10) 쪽에 치우쳐 있게 되지만, 결합지그부재(12)는 ㄴ자 형상으로 절곡되어 있고 와인딩 부재(2)의 양 단부는 결합지그부재(12)의 길이방향 연장된 부분에 결합되므로, 변형증폭부재(1)를 정면에서 바라보았을 때, 와인딩 부재(2)는 변형증폭부재(1)에서 한쪽으로 치우쳐 있기 보다는 변형증폭부재(1)의 길이방향 중앙부분에 위치하는 형태가 된다. 따라서 변형증폭부재(1)가 더욱 안정적으로 관로 연결부에 설치될 수 있고, 보는 사람에게도 안정감을 줄 수 있게 되는 장점이 있다. On the other hand, as described above, in the present invention, the end of the portion bent in the circumferential direction of the coupling jig member 12 is integrally coupled and connected to the outside of the deformable member 11. The biasing point is biased toward the connecting member 10, Since the coupling jig member 12 is bent in an L-shape, and both ends of the winding member 2 are coupled to the longitudinally extended portion of the coupling member 12, when the strain amplifying member 1 is viewed from the front , the winding member (2) is positioned in the longitudinal direction of the central portion of the strain amplifying member (1) rather than being biased to one side in the strain amplifying member (1). Therefore, there is an advantage that the deformation amplifying member 1 can be more stably installed in the conduit connection part, and it is possible to give a sense of stability to the viewer.

1: 변형증폭부재
2: 와인딩 부재
3: 광섬유 센서
10: 연결부재
11: 변형부재
12: 결합지그부재
100: 관로 변형률 측정장치
210: 제1관로
220: 제2관로1: Strain amplification member
2: No winding
3: Fiber optic sensor
10: connecting member
11: Deformation member
12: coupling jig member
100: pipe strain measuring device
210: first pipeline
220: second conduit

Claims (8)

제2관로의 내부로 제1관로가 끼워지는 관로 연결부에서 제2관로의 원주방향 관로 변형률을 측정하는 장치로서,
원주를 따라 제2관로의 외면에 감아서 설치되는 와인딩 부재;
원주방향으로 연장된 연결부재와, 상기 연결부재와 일체 결합된 한 쌍의 변형부재와, 와인딩 부재의 단부와 체결 결합되도록 변형부재 각각의 원주방향 외측에 일체로 구비되는 결합지그부재를 포함하는 변형증폭부재; 및
제2관로의 원주방향으로 연장된 상태로 구비되어 신장변형으로 인한 빛 파장의 변화를 감지하여 변형률을 측정하는 광섬유 센서를 포함하여 구성되고;
변형증폭부재에서 한 쌍의 변형부재는 각각 길이방향으로 연장된 부재로 이루어져서, 변형부재의 길이방향 하단은 각각 연결부재의 원주방향 양 단부에 직각을 이루면서 결합되어 있어서 한 쌍의 변형부재와 연결부재는 ㄷ자 형상을 이루며;
광섬유 센서는 연결부재와 나란하게 배치되어 변형부재의 길이방향 상단에 결합 고정되며;
결합지그부재는 원주방향으로 연장된 부분과 길이방향으로 연장된 부분으로 가지도록 ㄴ자 형태로 절곡된 부재로 이루어지고, 결합지그부재에서 원주방향으로 절곡된 부분의 단부는 변형부재의 외측에 일체로 결합되고, 결합지그부재에서 길이방향으로 절곡된 부분은 상향을 향하여 연장되어 있으며;
와인딩 부재가 제2관로를 감도록 설치되고 와인딩 부재의 양 단부가 각각, 변형증폭부재의 결합지그부재에서 길이방향으로 절곡된 부분에 일체로 결합된 상태에서, 결합지그부재의 원주방향으로 절곡된 부분의 단부가 변형부재의 외측에 일체로 결합 연결되는 지점은 와인딩 부재로부터의 힘이 전달되는 가력점이 되는데, 가력점부터 광섬유 센서가 위치하는 변형부재의 자유단까지의 거리 a1이 가력점부터 연결부재까지의 거리 a2보다 더 크도록 결합지그부재가 변형부재에 결합되는 위치가 연결부재쪽에 치우친 위치에 존재하며;
제2관로의 원주방향 변형이 발생하면 와인딩 부재에 작용하는 힘은 결합지그부재로 전달되고, 결합지그부재는 ㄴ자 형태로 절곡된 형상을 그대로 유지하게 되어, 가력점에는 한 쌍의 변형부재를 서로 멀어지게 하는 방향의 신장력으로 가해져서 변형부재가 변형되어 광섬유 센서에 신장변형이 발생됨으로써, 광섬유 센서에는 제2관로의 원주방향 변형이 증폭되어 가해지고;
와인딩 부재의 양 단부에는 미리 삽입부재가 일체로 결합 구비되어 있는데, 삽입부재는 와인딩 부재의 단부 외면에 대응되도록 곡선진 배면을 가지고 있으며, 결합지그부재의 배면에 대응되는 평면 형태의 정면을 가지고 있으며;
삽입부재에는 볼트가 결합될 수 있는 볼트공이 형성되어 있고;
결합지그부재에서 길이방향 상향으로 절곡된 부분에는 결합공이 형성되어 있으며;
제2관로를 감도록 설치된 와인딩 부재의 양 단부가 각각 결합지그부재에 결합될 때, 결합지그부재의 배면이 삽입부재의 정면에 밀착된 상태에서, 결합공과 볼트공에 볼트가 삽입 체결됨으로써, 곡면을 이루는 와인딩 부재의 양 단부가 평면으로 이루어진 배면을 가지는 결합지그부재에 일체로 결합되는 것을 특징으로 하는 관로 변형률 측정장치. As a device for measuring the circumferential strain of the second conduit at the conduit connection part where the first conduit is fitted into the inside of the second conduit,
a winding member installed by being wound around the outer surface of the second conduit along the circumference;
A modification comprising a connecting member extending in the circumferential direction, a pair of deformable members integrally coupled to the connecting member, and a coupling jig member integrally provided outside each of the deforming members in the circumferential direction so as to be coupled to the end of the winding member amplification member; and
It is provided in a state extending in the circumferential direction of the second conduit and is configured to include an optical fiber sensor that detects a change in light wavelength due to elongational deformation and measures the strain;
In the deformation amplifying member, the pair of deformable members each consist of a member extending in the longitudinal direction, and the longitudinal lower ends of the deformable member are respectively coupled while forming a right angle to both ends in the circumferential direction of the connecting member, so that the pair of deformable members and the connecting member forms a C-shape;
The optical fiber sensor is arranged in parallel with the connecting member and fixed to the upper end in the longitudinal direction of the deformable member;
The coupling jig member is composed of a member bent in an L-shape to have a portion extending in the circumferential direction and a portion extending in the longitudinal direction, and the end of the portion bent in the circumferential direction in the coupling jig member is integrally formed on the outside of the deformable member coupled, the longitudinally bent portion of the coupling jig member extends upward;
The winding member is installed to wind the second conduit, and both ends of the winding member are integrally coupled to the longitudinally bent portion of the coupling jig member of the strain amplifying member, and are bent in the circumferential direction of the coupling jig member. The point where the end of the part is integrally coupled and connected to the outside of the deformable member becomes a force point to which the force from the winding member is transmitted, and the distance a1 from the force point to the free end of the deformable member where the optical fiber sensor is located is connected from the load point. a position at which the coupling jig member is coupled to the deformable member so as to be larger than the distance a2 to the member exists at a position biased toward the coupling member;
When the circumferential deformation of the second conduit occurs, the force acting on the winding member is transmitted to the coupling jig member, and the coupling jig member maintains the bent shape in the L-shape. The deformation member is deformed by applying a stretching force in a direction away from it to generate extensional deformation in the optical fiber sensor, whereby the circumferential deformation of the second conduit is amplified and applied to the optical fiber sensor;
Both ends of the winding member are integrally coupled with the insertion member in advance, and the insertion member has a curved back surface to correspond to the outer surface of the end of the winding member, and has a flat front surface corresponding to the back surface of the coupling jig member, ;
The insertion member is formed with a bolt hole to which the bolt can be coupled;
A coupling hole is formed in the portion bent upward in the longitudinal direction of the coupling jig member;
When both ends of the winding member installed to wind the second conduit are respectively coupled to the coupling jig member, the bolt is inserted and fastened into the coupling hole and the bolt hole while the rear surface of the coupling jig member is in close contact with the front of the insertion member, so that the curved surface A pipe strain measuring device, characterized in that both ends of the winding member constituting the are integrally coupled to a coupling jig member having a flat rear surface. 제1항에 있어서,
와인딩 부재는 길이방향으로 폭을 가지는 밴드 형태의 부재로 이루어진 것을 특징으로 하는 관로 변형률 측정장치. According to claim 1,
The winding member is a pipe strain measuring device, characterized in that it is made of a band-shaped member having a width in the longitudinal direction. 삭제delete 제1항 또는 제2항에 있어서,
광섬유 센서는 광섬유 브래그 격자 센서인 것을 특징으로 하는 관로 변형률 측정장치. 3. The method of claim 1 or 2,
The optical fiber sensor is a pipe strain measuring device, characterized in that the optical fiber Bragg grating sensor. 제2관로의 내부로 제1관로가 끼워지는 관로 연결부의 누수를 모니터링하는 방법으로서,
원주를 따라 제2관로의 외면에 감아서 설치되는 와인딩 부재와, 상기 와인딩 부재의 양단부 사이에 설치되는 변형증폭부재와, 제2관로의 원주방향으로 연장된 상태로 구비되어 신장변형으로 인한 빛 파장의 변화를 감지하여 변형률을 측정하는 광섬유 센서를 포함하여 구성되는 관로 변형률 측정장치를 이용하는데;
관로 변형률 측정장치에서 변형증폭부재는, 원주방향으로 연장된 연결부재와, 상기 연결부재와 일체 결합된 한 쌍의 변형부재와, 와인딩 부재의 단부와 체결 결합되도록 변형부재 각각의 원주방향 외측에 일체로 구비되는 결합지그부재를 포함하여 구성되는데, 변형증폭부재에서 한 쌍의 변형부재는 각각 길이방향으로 연장된 부재로 이루어져서, 변형부재의 길이방향 하단은 각각 연결부재의 원주방향 양 단부에 직각을 이루면서 결합되어 있어서 한 쌍의 변형부재와 연결부재는 ㄷ자 형상을 이루며, 광섬유 센서는 변형부재의 길이방향 상단에 결합 설치되어, 변형증폭부재에서 양측 변형부재 사이에 설치된 광섬유 센서와, 연결부재는 서로 나란하게 위치하며, 결합지그부재는 원주방향으로 연장된 부분과 길이방향으로 연장된 부분으로 가지도록 ㄴ자 형태로 절곡된 부재로 이루어지고, 결합지그부재에서 원주방향으로 절곡된 부분의 단부는 변형부재의 외측에 일체로 결합되고, 결합지그부재에서 길이방향으로 절곡된 부분은 상향을 향하여 연장되어 있으며, 결합지그부재의 원주방향으로 절곡된 부분의 단부가 변형부재의 외측에 일체로 결합 연결되는 지점은 와인딩 부재로부터의 힘이 전달되는 가력점이 되는데, 가력점부터 광섬유 센서가 위치하는 변형부재의 자유단까지의 거리 a1이 가력점부터 연결부재까지의 거리 a2보다 더 크도록 결합지그부재가 변형부재에 결합되는 위치가 연결부재쪽에 치우친 위치에 존재하며, 와인딩 부재의 양 단부가 각각, 변형증폭부재의 결합지그부재에서 길이방향으로 절곡된 부분에 일체로 결합된 상태에서, 와인딩 부재에 작용하는 힘이 결합지그부재로 전달되어 가력점에서 한 쌍의 변형부재를 서로 멀어지게 하는 신장력으로 가해지게 되면, 결합지그부재는 ㄴ자 형태로 절곡된 형상을 그대로 유지한 상태에서 변형부재가 변형되어 광섬유 센서에 신장변형을 가져오게 됨으로써, 광섬유 센서에는 제2관로의 원주방향 변형이 증폭되어 가해지는 구성을 가지며;
와인딩 부재를 제2관로의 원주를 따라 제2관로의 외면에 감아서 관로 변형률 측정장치를 제2관로에 설치하되,
와인딩 부재의 양 단부에는 미리 삽입부재가 일체로 결합 구비되어 있는데, 삽입부재는 와인딩 부재의 단부 외면에 대응되도록 곡선진 배면을 가지고 있으며, 결합지그부재의 배면에 대응되는 평면 형태의 정면을 가지고 있으며;
삽입부재에는 볼트가 결합될 수 있는 볼트공이 형성되어 있고;
결합지그부재에서 길이방향 상향으로 절곡된 부분에는 결합공이 형성되어 있으며;
제2관로를 감도록 설치된 와인딩 부재의 양 단부가 각각 결합지그부재에 결합될 때, 결합지그부재의 배면이 삽입부재의 정면에 밀착된 상태에서, 결합공과 볼트공에 볼트가 삽입 체결됨으로써, 곡면을 이루는 와인딩 부재의 양 단부가 평면으로 이루어진 배면을 가지는 결합지그부재에 일체로 결합되게 하여 관로 변형률 측정장치를 제2관로에 설치하고;
제2관로에 발생하는 원주방향의 관로 변형률 측정값이 사전 설정값 이상이면 관로 연결부에서 누수가 발생한 것으로 판정하는 것을 특징으로 하는 관로 연결부의 누수여부 모니터링 방법. As a method of monitoring the leakage of the conduit connection part where the first conduit is fitted into the inside of the second conduit,
A winding member installed by being wound around the outer surface of the second conduit along the circumference, a strain amplifying member installed between both ends of the winding member, and a light wavelength due to elongational deformation extending in the circumferential direction of the second conduit using a pipe strain measuring device configured to include an optical fiber sensor for measuring strain by detecting a change in ;
In the pipe strain measuring device, the strain amplifying member includes a connecting member extending in the circumferential direction, a pair of deformable members integrally coupled to the connecting member, and an end portion of the winding member and integrally outside each of the deforming members in the circumferential direction It is configured to include a coupling jig member provided as The pair of deformable members and the connecting member form a U-shape, and the optical fiber sensor is coupled and installed at the upper end of the deformable member in the longitudinal direction, and the optical fiber sensor installed between the both deforming members in the strain amplifying member and the connecting member are connected to each other Positioned side by side, the coupling jig member is made of a member bent in an L-shape to have a portion extending in the circumferential direction and a portion extending in the longitudinal direction, and the end of the portion bent in the circumferential direction in the coupling jig member is a deformable member is integrally coupled to the outside of the, the longitudinally bent portion of the coupling jig member extends upward, and the end of the circumferentially bent portion of the coupling jig member is integrally coupled and connected to the outside of the deformable member is the force point through which the force from the winding member is transmitted, the coupling jig member is the deformable member so that the distance a1 from the force point to the free end of the deformable member where the optical fiber sensor is located is greater than the distance a2 from the force point to the connecting member. A force acting on the winding member in a state where both ends of the winding member are integrally coupled to the longitudinally bent portion of the coupling jig member of the strain amplifying member, respectively When it is transmitted to the coupling jig member and applied with a tensile force that moves the pair of deformable members away from each other at the loading point, the coupling jig member is deformed while maintaining the bent shape in the L-shape and is applied to the optical fiber sensor. By bringing about elongational deformation, the optical fiber sensor has a configuration in which the circumferential deformation of the second conduit is amplified;
The winding member is wound on the outer surface of the second conduit along the circumference of the second conduit to install the conduit strain measuring device in the second conduit,
Both ends of the winding member are integrally coupled with the insertion member in advance, and the insertion member has a curved back surface to correspond to the outer surface of the end of the winding member, and has a flat front surface corresponding to the back surface of the coupling jig member, ;
The insertion member is formed with a bolt hole to which the bolt can be coupled;
A coupling hole is formed in the portion bent upward in the longitudinal direction of the coupling jig member;
When both ends of the winding member installed to wind the second conduit are respectively coupled to the coupling jig member, the bolt is inserted and fastened into the coupling hole and the bolt hole while the rear surface of the coupling jig member is in close contact with the front of the insertion member, so that the curved surface installing a pipe strain measuring device in the second pipe so that both ends of the winding member constituting the are integrally coupled to the coupling jig member having a flat rear surface;
If the measured value of the pipe strain in the circumferential direction occurring in the second pipe is equal to or greater than a preset value, the leak monitoring method of the pipe connection part, characterized in that it is determined that the leak has occurred in the pipe connection part. 제5항에 있어서,
와인딩 부재는 길이방향으로 폭을 가지는 밴드 형태의 부재로 이루어진 것을 특징으로 하는 관로 연결부의 누수여부 모니터링 방법. 6. The method of claim 5,
The winding member is a leak monitoring method of a pipe connection part, characterized in that it is made of a band-shaped member having a width in the longitudinal direction. 삭제delete 제5항 또는 제6항에 있어서,
광섬유 센서는 광섬유 브래그 격자 센서인 것을 특징으로 하는 관로 연결부의 누수여부 모니터링 방법. 7. The method of claim 5 or 6,
The optical fiber sensor is a fiber Bragg grating sensor, characterized in that the leak monitoring method of the pipe connection part.
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