KR102449235B1 - 친환경 선박의 연료공급 안전성 확보를 위한 고압 멤브레인 어큐뮬레이터 시험장치 - Google Patents

친환경 선박의 연료공급 안전성 확보를 위한 고압 멤브레인 어큐뮬레이터 시험장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이중연료엔진을 적용한 친환경 선박의 연료공급 안전성 확보를 위한 고압 멤브레인 어큐뮬레이터 시험장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반복되는 유압을 멤브레인 어큐뮬레이터에 가압하여 피로도 충격 테스트를 하는 시험장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 친환경 선박의 연료공급 안전성 확보를 위한 고압 멤브레인 어큐뮬레이터 내구시험 장치는, 개구된 공간이 형성되어 시험대상이 되는 어큐뮬레이터(10)를 장착할 수 있는 지그(11); 상기 어큐뮬레이터(10)의 외주면을 일정한 간격을 두고 감싸는 형태를 가지고, 내부를 보호하는 안전커버(12); 상기 어큐뮬레이터(10)의 일측에 연결되고, 상기 어큐뮬레이터(10)에 공급된 작동유의 압력을 측정하는 압력센서(13); 상기 어큐뮬레이터(10)의 타측에 연결되고, 모터펌프(21)를 통하여 저장탱크 내부의 작동유를 승압하여 상기 어큐뮬레이터(10)에 유압을 공급하는 유압유니트(20); 상기 지그(11) 하부에 설치되며, 상면이 개방되어 내부에 상기 어큐뮬레이터(10)에서 발생하는 누유를 수용할 수 있는 공간이 형성된 누유받침(14); 및 상기 어큐뮬레이터(10)에 공급되는 유압의 최대/최솟값, 유동의 주파수, 동작 횟수 중 하나 이상을 포함하는 설정값으로 상기 유압유니트(20)를 제어하며, 상기 설정값에 대응하는 상기 압력센서(13)의 유압 측정값을 어큐뮬레이터 내구시험기준과 비교하는 시험데이터를 실시간으로 저장하는 컨트롤러부(30); 를 포함한다.

Description

친환경 선박의 연료공급 안전성 확보를 위한 고압 멤브레인 어큐뮬레이터 시험장치{High-pressure membrane accumulator test device to secure fuel supply safety for eco-friendly ships}
본 발명은 이중연료엔진을 적용한 친환경 선박의 연료공급 안전성 확보를 위한 고압 멤브레인 어큐뮬레이터 시험장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반복되는 유압을 멤브레인 어큐뮬레이터에 가압하여 피로도 충격 테스트를 하는 시험장치에 관한 것이다.
국제해사기구(IMO)의 해양 환경오염 규제에 대응하기 위하여 오염물 방출이 적은 이중연료엔진이 개발되어 선박 적용이 점차 늘어나고 있으며, 이중연료엔진은 엔진의 연소효율을 향상시키기 위하여 연료분사 압력을 초고압으로 상승시키고 있고, 초고압의 유압 계통을 활용함에 따라 유압 시스템 내의 맥동과 진동이 매우 커지는 현상이 발생하고 있다.
이에 따라 유압 시스템에서 발생하는 압력 맥동을 감쇠시키고 충격과 진동을 최소화하기 위해 멤브레인 어큐뮬레이터가 필수적으로 적용되고 있지만, 초고압 수준이 높으며, 불안정한 압력 편차로 멤브레인 어큐뮬레이터의 수명이 오래가지 못하고, 고장이 발생하는 문제가 빈번히 발생하고 있으며, 기존의 어큐뮬레이터 교환 주기는 약 2년으로 산정되기 때문에 엔진 오버홀(overhaul)주기인 3년보다 짧아 종종 교환 주기 이전에 고장이 발생하여 실린더 작동 없이 감통운전 및 해양에서 유지보수를 해야 하는 심각한 문제를 야기하고 있는 부품인 만큼 그 성능에 대한 신뢰도가 필요하다.
따라서, 성능과 내구성이 개선된 멤브레인 어큐뮬레이터 개발이 필수적인 상황으로 특히 장시간의 내구성을 확보할 수 있는 압력 조건에서 내구 수명 시험을 실시할 필요가 있다.
이에 따라, 어큐뮬레이터의 신뢰성 평가를 위하여 대한민국 공개특허 제10-2017-0114667호 “어큐뮬레이터 신뢰성 시험장비”는 반복되는 압력을 어큐뮬레이터에 가하고 오버플로우를 방지하기 위한 릴리프 밸브 및 시험 횟수를 제어하는 시험방법에 관한 기술을 공지한 바 있으나,
시험대상이 되는 어큐뮬레이터가 시험 도중 파손되는 것을 예측하는 방법이 없으므로, 장기간 연속 시험에 대해 어려운 점이 있고, 시험 도중 고압 어큐뮬레이터의 파손에 대한 안전 문제가 있다.
따라서, 시험대상이 되는 멤브레인 어큐뮬레이터의 내구성 테스트는 물론이며, 시험 도중 생길 수 있는 테스트 대상품의 파손에도 대비할 수 있는 멤브레인 어큐뮬레이터의 시험장치가 필요한 실정이다.
대한민국 공개특허 제10-2017-0114667호 (2017.10.16.)
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창작된 것으로, 본 발명의 목적은 멤브레인 어큐뮬레이터의 내구성을 시험하기 위하여 일정한 주파수를 가지는 유압을 공급하며, 시험한 데이터를 저장하여 시험 대상물의 내구성에 대한 결과값을 저장할 수 있는 시험장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
친환경 선박의 연료공급 안전성 확보를 위한 고압 멤브레인 어큐뮬레이터(10) 내구시험 장치는, 개구된 공간이 형성되어 시험대상이 되는 어큐뮬레이터(10)를 장착할 수 있는 지그(11); 상기 어큐뮬레이터(10)의 외주면을 일정한 간격을 두고 감싸는 형태를 가지고, 내부를 보호하는 안전커버(12); 상기 어큐뮬레이터(10)의 일측에 연결되고, 상기 어큐뮬레이터(10)에 공급된 작동유의 압력을 측정하는 압력센서(13); 상기 어큐뮬레이터(10)의 타측에 연결되고, 모터펌프(21)를 통하여 저장탱크 내부의 작동유를 승압하여 상기 어큐뮬레이터(10)에 유압을 공급하는 유압유니트(20); 상기 지그(11) 하부에 설치되며, 상면이 개방되어 내부에 상기 어큐뮬레이터(10)에서 발생하는 누유를 수용할 수 있는 공간이 형성된 누유받침(14); 및 상기 어큐뮬레이터(10)에 공급되는 유압의 최대/최솟값, 유동의 주파수, 동작 횟수 중 하나 이상을 포함하는 설정값으로 상기 유압유니트(20)를 제어하며, 상기 설정값에 대응하는 상기 압력센서(13)의 유압 측정값을 어큐뮬레이터(10) 내구시험기준과 비교하는 시험데이터를 실시간으로 저장하는 컨트롤러부(30); 를 포함한다.
이때, 상기 유압유니트(20)는, 상기 설정값에 대응하여 내부 유로의 개폐를 제어하는 비례제어밸브(22)를 포함하며, 상기 비례제어밸브(22)를 통하여 상기 모터펌프(21)에서 승압된 작동유를 맥동과 진동이 있는 유압으로 변환하여 상기 어큐뮬레이터(10)에 공급하는 것이 특징으로 한다.
또한, 상기 컨트롤러부(30)는, 상기 압력센서(13)의 유압 측정값을 실시간으로 입력받는 유압밸브앰프(33)를 포함하고, 상기 유압밸브앰프(33)는 상기 측정값과 상기 설정값을 비교하여 오차 데이터를 생성하며, 상기 오차 데이터로 상기 설정값을 보정하는 PID 제어를 하여 상기 설정값과 상기 측정값 사이의 오차를 저감 하는 것이 특징으로 한다.
그리고, 상기 컨트롤러부(30)는, 상기 압력센서에(13)의 유압 측정값을 실시간으로 수집하여 외부 PC에 전송하고, 상기 외부 PC로부터 상기 설정값과 상기 시험기준을 수신하는 DAQ모듈(34)을 포함하고, 상기 DAQ모듈(34)을 통하여 상기 외부 PC는 상기 측정값을 저장하고, 상기 어큐뮬레이터(10)에 가해지는 유압을 분석하여 압력편차에 의한 이상신호 조건을 설정하며, 상기 이상신호에 대한 알람을 발생하는 것이 특징으로 한다.
더하여, 상기 유압유니트(20)는, 작동유의 온도, 유압, 유면의 높이에 대한 계측값을 표시하는 계측부가 구비되어 상기 계측값을 상기 컨트롤러부(30)로 전송하고, 상기 누유받침(14)는, 상기 어큐뮬레이터(10)의 누유상태를 감지하는 누유감지센서가 설치되어 상기 누유상태를 상기 컨트롤러부(30)로 전송하며, 상기 컨트롤러부(30)는, 상기 계측값과 상기 누유상태에 대한 상기 내구시험기준을 포함하고, 상기 계측값과 상기 누유상태가 상기 내구시험기준을 벗어날 경우 상기 모터펌프(21)를 중단하는 보호회로(23)를 포함하고, 상기 보호회로(23)가 동작하면 울리는 부저와 점등되는 램프를 포함하는 것이 특징으로 한다.
게다가, 상기 컨트롤러부(30)는, 상기 시험데이터를 디스플레이하는 터치판넬(31)을 포함하고, 상기 컨트롤러부(30)의 전원 스위치, 상기 유압유니트(20) 전원 버튼과 상기 모터펌프(21)를 즉시 중단시킬 수 있는 비상정지버튼을 포함하는 것이 특징으로 한다.
본 발명에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 어큐뮬레이터의 사양에 따라 다른 목표 압력에서 맥동하는 유압에 대한 내구시험을 할 수 있다.
둘째, 내구시험 중 발생하는 유압에 대하여, 측정값에 대하여 설정값을 보정 하여 정확한 유압을 어큐뮬레이터에 전달하여 시험의 신뢰도를 향상한다.
셋째, 내구시험 중 발생하는 작동유의 온도, 압력, 누유의 문제상황에 작동하여 모터펌프(21)를 중단시키는 보호회로(23)를 설치하고, 고압에 의한 어큐뮬레이터의 손상에 대비한 안전커버를 구비하여 안전사고에 대하여 사용자 및 시험대상을 안전하게 보호할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 어큐뮬레이터 내구성 시험장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 컨트롤러부의 개략도이다.
도 3은 본 발명에 따른 어큐뮬레이터 내구성 시험장치의 블록 다이어그램이다.
도 4는 본 발명에 따른 설정값과 유압 측정값을 실시간으로 비교한 그래프이다.
도 5은 본 발명에 따른 어큐뮬레이터 시험 순서도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
아래 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 상세히 설명한다. 도면에 관계없이 동일한 부재번호는 동일한 구성요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1 본 발명에 따른 어큐뮬레이터 내구성 시험장치의 사시도이다.
도시된 바와 같이, 어큐뮬레이터(10)의 내구시험을 실행하기 위하여 금속재질의 구조물에 지그(11)와 안전커버(12) 그리고 누유받침(14)을 설치되어 사용자의 눈높이에 맞춰 어큐뮬레이터(10)의 실험상황을 관찰할 수 있는 내구시험 장치가 있다.
지그(11)는 개구된 공간으로 시험대상이 되는 어큐뮬레이터(10)를 장착할 수 있으며, 시험대상 어큐뮬레이터(10)가 움직이지 않도록 고정하고, 고무재질의 받침대를 구비하여 어큐뮬레이터(10)의 크기에 맞도록 개구된 공간을 확장하거나 줄일 수 있으며, 철재 구조물에 어큐뮬레이터(10)가 손상되지 않도록 할 수 있다.
유압유니트(20)는 어큐뮬레이터(10)의 일측에 연결되고, 모터펌프(21)를 통하여 저장탱크 내부의 작동유를 승압하여 어큐뮬레이터(10)에 유압을 공급하며, 모터를 사용하여 발생하는 진동이 있으므로 내구시험장치에 영향을 주지 않는 곳에 설치하는 것이 바람직하다.
또한, 저장탱크 내부의 작동유가 시험 도중 과열되는 것을 방지하기 위하여 칠러냉각기(24)를 추가로 설치하여 작동유의 온도를 조절하는 설계 또한 가능하다.
압력센서(13)는 어큐뮬레이터(10)의 타측에 연결되고 어큐뮬레이터(10)에 공급된 작동유의 압력을 측정하고, 흔들리지 않도록 철재 구조물에 고정한다.
이때, 압력센서(13)의 유압 측정값은 데이터로 활용 가능하며, 압력센서(13)의 데이터 활용에 대해서는 후술하도록 한다.
안전커버(12)는 시험중인 어큐뮬레이터(10)의 외주면을 일정한 간격을 두고 감싸는 형태를 가지고, 시험 도중 발생할 수 있는 안전사고에 대비하여 내부를 보호할 수 있도록 하며, 시험 중에 내부를 사용자가 관찰할 수 있도록 투명한 재질을 사용하는 것이 바람직하다.
누유받침(14)은 지그(11)의 하부에 설치되며, 상면이 개방되어 내부에 어큐뮬레이터(10)에서 발생하는 누유를 수용할 수 있는 공간이 형성되어있으며, 누유가 발생하는 경우는 실험 도중 어큐뮬레이터(10)에 틈이 생기거나 파손된 경우 또는 유압 연결부위의 유압호스가 손상된 경우이므로 누유를 감지할 수 있는 작동유 감지 센서를 설치하여 사고에 대비하는 것이 바람직하다.
컨트롤러부(30)는 실험 장비와 일정 간격을 두고 지면이 평평한 곳에 설치 되는것이 바람직하며, 사용자가 편리하게 사용할 수 있는 높이에 위치한다.
시험에 필요한 설정값 입력이 가능하며, 실험의 상태를 디스플레이해주는 터치판넬(31)을 포함하고, 유압유니트(20) 전원버튼과 긴급상황 시 모터펌프(21)를 중단시킬 수 있는 비상정지버튼 그리고 시험 도중 문제가 발생할 경우, 사용자가 알 수 있도록 소리를 내는 부저와 빛을 내는 램프가 있다.
더하여 PC를 구성하여 실험데이터를 실시간으로 수집 가능하며, 컨트롤러부(30)의 데이터통신은 후술하도록 한다.
도 2는 본 발명에 따른 컨트롤러부의 개략도이다.
컨트롤러부(30)는 상면에 터치판넬(31)을 설치하고, 컨트롤러부(30) 전원 스위치, 유압 유니트 모터펌프(21) 전원 버튼과 모터펌프(21) 상태를 알 수 있는 램프, 모터펌프(21)를 중단시킬 수 있는 비상정지버튼 및 보호회로(23)가 동작하면 울리는 부저와 점등되는 램프를 포함하여 사용자에게 상황을 알린다.
더하여, 터치판넬(31)은 사용자가 직접 설정값을 입력할 수 있으며, 현재 반복횟수, 비례제어밸브(22)의 상태, 현재 어큐뮬레이터(10) 압력과 동작 시간을 알 수있다.
도 2는 본 발명을 설명하기 위한 예시로 해당 구성을 한정하는 것은 아니다.
도 3은 본 발명에 따른 어큐뮬레이터 내구성 시험장치의 블록 다이어그램이다.
도시된 바와 같이, 터치판넬(31)은 시험에 필요한 공급 유압의 최대/최솟값, 유동의 주파수, 동작 횟수 중 하나 이상을 포함하는 설정값 입력이 가능하며, 유압유니트(20)에 저장된 작동유의 온도, 모터펌프(21)에 의해 발생한 최대 유압, 저장탱크에 저장된 작동유 유면의 높이에 대한 계측값과 누유상태를 디스플레이하고, 내구시험의 적합여부를 사용자가 실시간으로 알 수 있다.
터치판넬(31)(31)에 입력된 값과 전원버튼, 비상정지버튼, 부저와 램프는 PLC(32)를 통하여 전기적으로 통신하며, 커맨드 시그널을 0 내지 10V로 유압밸브앰프(33)와 통신한다.
유압밸브앰프(33)는 터치판넬(31)을 통하여 입력된 설정값을 비례제어밸브(22)로 0V 내지 10V의 신호를 출력하고, 비례제어밸브(22)는 입력받은 설정값에 대응하도록 내부 유로의 열림 범위를 조절하는 스플을 제어하여 유압유니트(20)에서 모터펌프(21)에 의하여 생성된 유압을 어큐뮬레이터(10)에 공급한다.
따라서, 어큐뮬레이터(10)는 맥동과 진동이 있는 유압을 받을 수 있으며, 이는 실제 현장에서 발생하는 고압의 맥동이 있는 환경을 유사하게 제공할 수 있다.
압력센서(13)는 어큐뮬레이터(10)에 공급된 유압의 최대/최솟값과 유동의 주파수에 대하여, 압력센서(13)에서 측정된 압력 데이터를 실시간으로 유압밸브앰프(33)와 DAQ모듈(34)로 전송할 수 있으며, 이때 압력센서(13)는 하나 이상을 사용할 수 있다.
DAQ모듈(34)은 압력센서(13)에서 측정된 압력데이터를 수집하여 외부 PC와 데이터를 송수신하는 장치이며, DAQ모듈(34)을 통하여 외부 PC는 압력데이터를 저장하고, 어큐뮬레이터(10)에 가해지는 유압을 외부 PC에 포함된 소프트웨어로 분석하여 압력편차에 의한 이상조건을 설정할 수 있으며, 이상신호에 대한 알람을 터치판넬(31)을 통해 발생시킬수 있다.
컨트롤러부(30)에 설치된 유압밸브앰프(33)는 압력센서(13)에서 유압 측정값을 실시간으로 입력받고, 압력센서(13)의 측정값과 사용자가 설정한 설정값과 비교하여 오차 데이터를 생성하며, 오차 데이터를 통하여 오차 만큼 설정값을 보정하여 보정된 설정값을 통해 새로운 출력값을 얻는 PID 제어를 하므로, 본 발명의 시험장치는 시험 데이터에 대한 신뢰도를 확보할 수 있게된다.
그리고, 유압유니트(20)에 구비된 온도계, 압력계, 유면계로 구성된 계측부를 통하여 탱크 내부의 작동유의 온도, 모터펌프(21)를 통해 공급하는 유압의 최댓값과 탱크 내부의 작동유의 유면의 높이가 사용자가 설정한 어큐뮬레이터(10) 내구시험기준과 비교하여 정상 범위를 벗어나면 차단신호를 유압밸브앰프(33)로 전송하고, 터치판넬(31)을 통하여 사용자에게 알람 메세지를 디스플레이하고 모터펌프(21)를 중단시키는 보호회로(23)를 구비한다.
또한, 보호회로(23)는 누유받침(14)에 설치된 작동유 감지센서(미도시)를 포함하며, 감지센서를 통하여 내구시험 도중 제품 파손에 의한 누유의 감지 유무를 포함한다.
내구시험기준은 압력값, 온도값, 유면값에 대한 기준 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
압력값은 내구시험 시, 어큐뮬레이터(10)가 파손되거나 틈이 생기면 순간적으로 압력이 떨어지게 되는데 실시예로 최대압력이 400bar이고 최소압력을 200bar로 설정하여 실험할 때, 어큐뮬레이터(10)에 틈이 생겨 압력이 떨어지게 되면 최소압력 200bar보다 더 낮게 떨어지며, 순간적으로 150bar 이하로 떨어지게 되므로, 사용자는 차단기준값을 190bar로 설정하여 어큐뮬레이터(10)가 파손되거나 틈이 생긴 사고에 대응할 수 있다.
다음으로, 온도값은 내구시험 시, 펌프의 동작 및 유동의 주파수에 의하여 작동유의 온도가 올라가게 되는데, 칠러냉각기(24)는 상승하는 작동유의 온도를 냉각하여 내구시험에 투입되는 작동유의 온도를 낮출 수 있다.
하지만, 칠러냉각기(24)의 고장으로 인하여 작동유의 온도가 상승하면 시험대상이 되는 어큐뮬레이터(10)에 대한 정확한 시험이 되지 않고, 작동유가 과열되는 경우 어큐뮬레이터(10)와 어큐뮬레이터 시험장치 자체의 파손으로 이어질 수 있으므로 온도값은 시험대상 어큐뮬레이터(10)가 권장하는 온도 이하로 정한다.
그리고, 유면값은 내구시험 시 사용되는 작동유의 높이이며, 작동유가 부족할 경우 어큐뮬레이터 시험장치를 구성하는 밸브, 유압호스에 압력이 발생하지 않아 유동의 주파수를 제공하기 위한 압력의 상승과 하강이 원활하지 않게 되기 때문에 내구시험이 제대로 이루어 지지 않으므로 유압탱크의 용량에 맞도록 항상 유면을 유지하도록 한다.
또한, 누유상태는 누유의 감지 여부이며, 누유가 발생하는 경우는 시험대상 어큐뮬레이터(10)의 파손 및 연결된 유압호스의 소손이므로 누유가 발생한 경우는 중대한 사고로 판단하고 즉시 펌프중단신호를 유압밸브앰프(33)로 보내고 PLC(32)를 통해 모터펌프(21)를 중단시키도록 한다.
도 4는 본 발명에 따른 설정값과 유압 측정값을 실시간으로 비교한 시뮬레이션 그래프이다.
도시된 바와 같이 공급 유압의 최대/최솟값, 유동의 주파수가 나타난다.
설정값을 나타내는 그래프는 공급 유압의 최댓값은 400bar이며, 공급 유압의 최솟값은 200bar이고, 최댓값에서 최솟값까지 압력이 낮아지는 시간은 0.5초 내지 1초이며, 최솟값에서 최댓값까지 압력이 높아지는 시간 또한 0.5초 내지 1초이고, 이는 1Hz(hertz) 내지 2Hz와 같은 의미이고, 어큐뮬레이터 내구시험 특성상 일천만 회 반복하기 때문에 PLC(32) 또는 터치패널에 저장할 수 없으므로, DAQ를 통해 통신하는 외부 PC에 해당 그래프를 저장하고 분석한다.
하지만, 제시한 설정값은 예시일 뿐이며, 시험대상 어큐뮬레이터(10)가 요구하는 사양에 따라 유동적으로 변화할 수 있다.
그리고, PID 제어를 통하여 설정값을 제어하므로, 압력센서(13)에서 측정한 시험대상 어큐뮬레이터(10)에 대한 유압 측정값 또한 매우 비슷한 값으로 제어되는 것을 예상할 수 있다.
또한, DAQ모듈(34)을 통해 외부 PC의 소프트웨어로 데이터를 전송하여 시간과 압력에 대한 그래프를 출력하고 저장할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 어큐뮬레이터 시험 순서도이다.
도시된 바와 같이, 친환경 선박의 연료공급 안전성 확보를 위한 고압 멤브레인 어큐뮬레이터 내구시험은 어큐뮬레이터(10)의 사양에 맞는 설정값을 입력(S1), 시험기구 장착(S2), 유압 측정(S3), 오차 확인(S4), 동작횟수 확인(S5)단계를 거쳐 시험한다.
먼저, 시험대상 어큐뮬레이터(10)의 사양에 따라 공급 유압의 최대/최솟값, 유동의 주파수, 동작 횟수 중 하나 이상을 포함하는 설정값을 터치판넬(31)에 입력하는 설정값 입력단계(S1)를 수행한다.
설정값을 입력단계(S1)이후에, 어큐뮬레이터(10)와 유압유니트(20) 출구 사이의 밸브를 닫고, 어큐뮬레이터(10)가 없는 무부하 상태로 유압유니트(20)의 최대 유압을 측정하며, 설정값 입력단계에서 입력된 설정값에 대응하는 비례제어밸브(22)의 동작상태를 점검하는 시험준비단계(미도시)를 통하여, 사고를 예방하고, 시험의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 사용자는 유압유니트(20) 작동유의 온도, 유압, 유면의 높이에 대한 계측값과 상기 어큐뮬레이터(10)의 누유상태에 대한 사용자가 설정한 내구시험기준을 가지되, 계측값과 누유상태가 내구시험기준을 벗어날 경우 모터펌프(21)를 중단하는 보호회로동작단계(S6)를 추가로 포함하여 사용자와 시험장치를 보호하여 안전한 시험이 될 수 있도록 한다.
다음으로, 지그(11)의 개구된 공간으로 상기 어큐뮬레이터(10)를 장착하고, 상기 어큐뮬레이터(10)의 일측은 유압유니트(20)와 연결하며, 타측은 압력센서(13)와 연결하고, 안전커버(12)를 체결하여 내부의 상기 어큐뮬레이터(10)를 보호하는 시험기구 장착단계(S2)를 수행한다.
유압유니트(20)의 모터펌프(21)를 통하여 저장탱크 내부의 작동유를 승압하여 상기 어큐뮬레이터(10)에 유압을 공급하고, 상기 압력센서(13)로 상기 어큐뮬레이터(10)에 공급되는 유압 측정값을 출력하는 측정값 생성단계(S3)를 거친다.
이때, 어큐뮬레이터(10)에 공급되는 유압은, 설정값에 대응하여 내부 유로의 개폐를 제어하는 비례제어밸브(22)를 통하여 맥동과 진동이 있는 형태이기 때문에, 현장의 상황과 시험 환경을 비슷하게 하는 효과가 있다.
더하여, 측정값은 DAQ모듈(34)를 통하여 외부 PC와 통신하며, 외부 PC는 측정값의 압력편차에 의한 이상신호 조건을 생성하고, 이상신호에 대한 알람을 발생하며, 이상신호에 대한 데이터베이스를 구축하여 어큐뮬레이터(10)의 수명을 예측할 수 있게 되어 사용자는 어큐뮬레이터(10)의 교체 시기에 대하여 예측할 수 있다.
다시말하여, 어큐뮬레이터(10)의 정상적인 실험 도중에는 설정값과 측정값의 차이가 크게 나지 않지만, 어큐뮬레이터(10) 상부 하부 쉘 파손, 나사선 결함, 멤브레인 파손, 유압호스 소손 등의 결함에 있는 경우는, 설정값 만큼의 압력이 측정될 수 없으며, 이러한 사고는 어느 순간 한 번에 일어나는 것이 아니라 사고에 대한 전조현상을 동반하며, 상기 압력편차는 정상적인 실험 도중 얻은 유압의 그래프와 사고시 나타나는 유압의 그래프의 차이를 설명하며, 이상신호는 압력편차가 생기기 전의 전조현상으로 판단되는 압력그래프를 의미한다 할 수 있다.
그리고, 설정값에 대응하는 압력센서(13)의 유압 측정값을 어큐뮬레이터(10) 내구시험기준과 비교하여 오차 데이터를 출력하는 오차확인단계(S4)를 거치며,
오차확인단계에서, 오차데이터를 통하여 설정값을 보정하고, 보정된 설정값으로 측정값을 얻는 PID 제어단계(S7)를 추가로 포함하여, 설정값과 측정값의 오차를 저감할 수 있다.
마지막으로, 상기 동작 횟수가 완료되지 않았을 때 상기 측정값 생성단계(S3)를 다시 수행하고, 상기 동작 횟수가 완료되면 상기 내구시험의 완료를 출력하는 동작횟수 확인단계(S5); 포함하여 시험을 완료하고, 내구시험 중 발생한 데이터들을 외부 PC에 저장한다.
이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해되어야 한다.
10: 어큐뮬레이터
11: 지그
12: 안전커버
13: 압력센서
14: 누유받침
20: 유압유니트
21: 모터펌프
22: 비례제어밸브
23: 보호회로
24: 칠러냉각기
30: 컨트롤러부
31: 터치판넬
32: PLC
33: 유압밸브앰프
34: DAQ모듈

Claims (6)

  1. 친환경 선박의 연료공급 안전성 확보를 위한 고압 멤브레인 어큐뮬레이터 내구시험 장치는,
    개구된 공간이 형성되어 시험대상이 되는 어큐뮬레이터(10)를 장착할 수 있는 지그(11);
    상기 어큐뮬레이터(10)의 외주면을 일정한 간격을 두고 감싸는 형태를 가지고, 내부를 보호하는 안전커버(12);
    상기 어큐뮬레이터(10)의 일측에 연결되고, 상기 어큐뮬레이터(10)에 공급된 작동유의 압력을 측정하는 압력센서(13);
    상기 어큐뮬레이터(10)의 타측에 연결되고, 모터펌프(21)를 통하여 저장탱크 내부의 작동유를 승압하여 상기 어큐뮬레이터(10)에 유압을 공급하는 유압유니트(20);
    상기 지그(11) 하부에 설치되며, 상면이 개방되어 내부에 상기 어큐뮬레이터(10)에서 발생하는 누유를 수용할 수 있는 공간이 형성된 누유받침(14); 및
    상기 어큐뮬레이터(10)에 공급되는 유압의 최대/최솟값, 유동의 주파수, 동작 횟수 중 하나 이상을 포함하는 설정값으로 상기 유압유니트(20)를 제어하며, 상기 설정값에 대응하는 상기 압력센서(13)의 유압 측정값을 어큐뮬레이터(10) 내구시험기준과 비교하는 시험데이터를 실시간으로 저장하는 컨트롤러부(30); 를 포함하되,
    상기 유압유니트(20)는, 상기 설정값에 대응하여 내부 유로의 개폐를 제어하는 비례제어밸브(22)를 포함하며, 상기 비례제어밸브(22)를 통하여 상기 모터펌프(21)에서 승압된 작동유를 맥동과 진동이 있는 유압으로 변환하여 상기 어큐뮬레이터(10)에 공급하는 것이 특징인 어큐뮬레이터 내구시험 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 컨트롤러부(30)는,
    상기 압력센서(13)의 유압 측정값을 실시간으로 입력받는 유압밸브앰프(33)를 포함하고,
    상기 유압밸브앰프(33)는 상기 측정값과 상기 설정값을 비교하여 오차 데이터를 생성하며,
    상기 오차 데이터로 상기 설정값을 보정하는 PID 제어를 하여 상기 설정값과 상기 측정값 사이의 오차를 저감 하는 것이 특징인 어큐뮬레이터 내구시험 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 컨트롤러부(30)는,
    상기 압력센서(13)의 유압 측정값을 실시간으로 수집하여 외부 PC에 전송하고, 상기 외부 PC로부터 상기 설정값과 상기 내구시험기준을 수신하는 DAQ모듈(34)을 포함하고,
    상기 DAQ모듈(34)을 통하여 상기 외부 PC는 상기 측정값을 저장하고, 상기 어큐뮬레이터(10)에 가해지는 유압을 분석하여 압력편차에 의한 이상신호 조건을 설정하며, 상기 이상신호에 대한 알람을 발생하는 것이 특징인 어큐뮬레이터 내구시험 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 유압유니트(20)는,
    작동유의 온도, 유압, 유면의 높이에 대한 계측값을 표시하는 계측부가 구비되어 상기 계측값을 상기 컨트롤러부(30)로 전송하고,
    상기 누유받침(14)는,
    상기 어큐뮬레이터(10)의 누유상태를 감지하는 누유감지센서가 설치되어 상기 누유상태를 상기 컨트롤러부(30)로 전송하며,
    상기 컨트롤러부(30)는,
    상기 계측값과 상기 누유상태에 대한 상기 내구시험기준을 포함하고,
    상기 계측값과 상기 누유상태가 상기 내구시험기준을 벗어날 경우 상기 모터펌프(21)를 중단하는 보호회로(23)를 포함하며,
    상기 보호회로(23)가 동작하면 울리는 부저와 점등되는 램프를 포함하는 것이 특징인 어큐뮬레이터 내구시험 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 컨트롤러부(30)는,
    상기 시험데이터를 디스플레이하는 터치판넬(31)을 포함하고, 상기 컨트롤러부(30)의 전원 스위치, 상기 유압유니트(20) 전원 버튼과 상기 모터펌프(21)를 즉시 중단시킬 수 있는 비상정지버튼을 포함하는 것이 특징인 어큐뮬레이터 내구시험 장치.
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