KR102616475B1 - 열교환기의 전열관 와전류탐상검사 신호수집시스템및 방법 - Google Patents
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Abstract
열교환기의 전열관 와전류탐상검사 신호수집시스템 및 방법이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 열교환기의 전열관 와전류탐상검사 신호수집시스템은, 푸시풀러장비에 전기적으로 연결되어 전열관의 위치에 프로브가 자동으로 위치되도록 제어하는 위치제어장비; 신호수집장비에 전기적으로 연결되고 전열관을 인입 및 인출하는 프로브를 구비하여, 상기 신호수집장비에서 발생된 전류가 전열관을 통과하며 생성한 와전류 신호를 수집하는 프로브의 인입 및 인출을 제어하는 푸시풀러장비; 검사대상인 열교환기의 전열관에 투과하기 위한 전류를 생성하고, 프로브부터 전열관의 와전류 신호를 수신하여 저장하는 신호수집장비;를 포함하는 것을 구성의 요지로 한다.
본 발명에 따르면, 고소 지역 또는 복수기 내부 등 밀폐 공간에서의 작업을 수행하는 작업을 대체할 수 있어 안전사고 위험 제거하여 산업 현장의 안전성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 고소 지역 또는 복수기 내부 등 밀폐 공간에서의 작업을 수행하는 작업을 대체할 수 있어 안전사고 위험 제거하여 산업 현장의 안전성을 향상시킬 수 있다.
Description
본 발명은 열교환기의 전열관 와전류탐상검사(ECT) 신호수집시스템 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 검사하고자 하는 영역으로 프로브의 위치를 자동으로 제어하여 전열관에서 발생하는 와전류를 수집하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 열교환기는 산업용 플랜트의 안정적 운전을 위한 핵심설비로 내부 전열관(Tube)의 건전성을 확보하기 위하여 비파괴검사를 시행한다.
상기 열교환기의 전열관은 냉각수로 해수를 이용하는 것이 일반적이므로 내부식성이 강한 티타늄(Titanium), 슈퍼서스, 탄소강 등을 이용하여 제작한다.
그럼에도, 전열관은 운전중 터빈을 거친 증기에 의한 진동, 충격 등으로 인하여 내외부 면에 침식, 마모와 같은 결함이 발생할 수 있기 때문에 비파괴검사를 통해서 건전성을 평가한다.
상기 열교환기의 전열관 비파괴검사는 비파괴검사 중 와전류탐상검사(ECT, Eddy Current Test)를 시행한다.
위 언급한 와전류탐상검사는 케이블 끝단에 연결된 프로브(Probe)를 전열관내부로 삽입(인입)하였다가 인출하면서 와전류 신호를 취득하는데, 종래에는 도 1a에 도시된 바와 같이 작업자(신호수집자)가 직접 전열관 내부에 프로브를 삽입하여 수동으로 와전류탐상검사를 수행하였다.
따라서, 프로브의 삽입/인출 속도가 일정하지 않고, 전열관과 프로브에 발생하는 떨림 현상으로 인해서 와전류신호의 품질이 저하되며 수동으로 와전류 신호를 수집하여 불편한 문제점이 있었다.
또한, 신호 수집 시 신호수집자가 많은 양의 전열관에 대하여 신호취득을 짧은 시간, 반복적인 행동으로 인하여 인적 오류(같은 전열관에 대하여 신호취득을 하는 경우 발생) 및 산업 재해(복수기 내부 또는 고소지역에서의 신호 취득 시)의 발생 가능성이 있었다.
따라서, 종래 기술에 따른 문제점을 해결할 수 있는 기술이 필요한 실정이다.
본 발명의 목적은, 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 열교환기의 전열관에 투과하기 위한 전류를 생성 및 전열관으로부터 수집된 신호를 저장하는 신호수집장비와 상기 신호수집장비로 발생된 전류를 전열관을 통과하며 생성된 와전류신호를 수집하는 프로브를 제어하기 위한 푸시풀러 장비 및/또는 검사하고자 하는 전열관의 위치에 자동으로 위치시키는 위치제어장비로 구성하여, 검사하고자 하는 영역으로 프로브의 위치를 자동으로 제어하여 전열관에서 발생하는 와전류를 수집할 수 있는 열교환기의 전열관 와전류탐상검사 신호수집시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 사람이 모든 전열관에 수동으로 검사를 하는 종래기술과는 달리 협동로봇 제어를 통해 와전류 신호를 자동으로 수집하여 편리하며, 프로브의 삽입, 인출 속도가 일정하고 전열관과 프로브에 발생하는 떨림 현상이 없어 와전류신호의 품질을 향상시킬 수 있으며 열교환기의 전열관 전수 검사 수행 시 검사를 수행한 전열관에 대해서 다시 검사를 수행하지 않아 인적 오류가 없는 열교환기의 전열관 와전류탐상검사 신호수집시스템 및 방법을 제공하는데 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 열교환기의 전열관 와전류탐상검사 신호수집시스템은, 푸시풀러장비에 전기적으로 연결되어 전열관의 위치에 프로브가 자동으로 위치되도록 제어하는 위치제어장비; 신호수집장비에 전기적으로 연결되고 전열관을 인입 및 인출하는 프로브를 구비하여, 상기 신호수집장비에서 발생된 전류가 전열관을 통과하며 생성한 와전류 신호를 수집하는 프로브의 인입 및 인출을 제어하는 푸시풀러장비; 검사대상인 열교환기의 전열관에 투과하기 위한 전류를 생성하고, 프로브부터 전열관의 와전류 신호를 수신하여 저장하는 신호수집장비;를 포함하는 구성일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 위치제어장비는, 코딩(티칭작업)을 통해 전열관에 프로브를 위치시키는 6축로봇; 상기 프로브를 잡아주는 홀딩 역할을 수행하고 프로브가 전열관으로 인입 및 인출할 수 있도록 가이드하는 그립퍼; 6축로봇의 움직임을 제어하고 그 움직임에 따라 푸시풀러장비의 동작 신호를 발생하여 프로브의 인입 및 인출을 반복하게 하는 컨트롤러; 및 전열관의 위치 촬영을 통해 검출한 후, 6축로봇의 프로브 위치를 보정하여 전열관의 삽입 위치를 보정하는 비전카메라;를 포함하는 구성일 수 있다.
또한, 상기 푸시풀러장비는, 전열관에 인입 및 인출의 반복 동작을 수행하고 전열관에 형성된 와전류의 신호를 수집하여 신호수집장비에 송신하는 프로브; 상기 프로브의 와이어(wire)를 감고 있으며 서보모터의 움직임에 의해 회전하여 프로브를 움직이는 릴; 및 상기 서보모터 및 PLC를 포함하고 위치제어장비의 컨트롤러와 통신하여 프로브의 인입 및 인출을 반복하는 본체;를 포함하는 구성일 수 있다.
또한, 상기 신호수집장치는, 주파수를 발생 및 수신하는 본체; 및 상기 프로브에서 수집된 와전류를 저장하며 푸시풀러 장비의 속도 및 거리를 설정하는 제어프로그램이 탑재된 컴퓨터;를 포함하는 구성일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 프로브는, 전열관이 입구단부에 탈착되는 구조가 일측면에 형성되고, 일측면에 삽출본체부를 탈착 가능한 구조가 형성되며, 삽출본체부의 일측면과 결착되어 삽출본체부에 전력을 제공하고, 삽출본체부 내부에 저장된 데이터를 인출하여 신호수집장치에 전달하는 구조의 프로브본체부; 상기 프로브본체부로부터 전력을 전달받아 내부에 저장하고, 전열관 내경 대비 60 내지 90%의 길이의 외경을 가지는 원통형 구조이며, 중앙부에 전열관에 투과된 전류에 의한 전열관의 와전류 신호를 수신하여 수신된 데이터를 내부에 저장하는 구조의 삽출본체부; 상기 삽출본체부의 전단에 장착되고, 전단면과 외주면에 소정 두께의 완충패드가 부착되며, 전방으로부터 공기를 흡입하여 제1측면부상부에 유동시키는 구조의 전방흡입부; 상기 삽출본체부의 후단에 장착되고, 후단면과 외주면에 소정 두께의 완충패드가 부착되며, 후방으로부터 공기를 흡입하여 제2측면부상부에 유동시키는 구조의 후방흡입부; 상기 삽출본체부의 전방 외주면을 따라 일정 각도만큼 이격되어 다수 장착되고, 전방흡입부로부터 흡입된 공기를 측방으로 분사하여 삽출본체부의 외주면을 전열관의 내주면과 소정 간격 이격시키는 구조의 제1측면부상부; 및 상기 삽출본체부의 후방 외주면을 따라 일정 각도만큼 이격되어 다수 장착되고, 후방흡입부로부터 흡입된 공기를 측방으로 분사하여 삽출본체부의 외주면을 전열관의 내주면과 소정 간격 이격시키는 구조의 제2측면부상부;를 포함하는 구성일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 프로브는, 상기 푸시풀러장비로부터 수신된 제어신호에 따라 작동하고, 제1측면부상부 내부에 장착되고, 삽출본체부의 외주면을 따라 일정 각도만큼 이격되어 다수 장착되며, 제1측면부상부로부터 분사되는 공기의 방향을 삽출본체부의 전방, 측방 또는 후방으로 변경하는 구조의 제1분사방향변경부; 및 상기 푸시풀러장비로부터 수신된 제어신호에 따라 작동하고, 제2측면부상부 내부에 장착되고, 삽출본체부의 외주면을 따라 일정 각도만큼 이격되어 다수 장착되며, 제2측면부상부로부터 분사되는 공기의 방향을 삽출본체부의 전방, 측방 또는 후방으로 변경하는 구조의 제2분사방향변경부;를 포함하는 구성일 수 있다.
본 발명은 또한 상기 열교환기의 전열관 와전류탐상검사 신호수집시스템을 이용하는 열교환기의 전열관 와전류탐삼검사 신호수집방법을 제공할 수 있는 바, 본 발명의 일 측면에 따른 열교환기의 전열관 와전류탐상검사 신호수집방법은, (A) 티칭펜던트(또는 위치제어장비 제어프로그램)을 통하여 위치제어장비의 그립퍼 홀딩된 프로브의 중심과 검사하고자 하는 대상의 전열관의 중심의 위치와 검사영역을 설정하고, 비전카메라를 통해 획득한 데이터를 바탕으로 전열관의 삽입 위치를 보정하는 단계; (B) 상기 검사하고자 하는 전열관에 따라 신호수집장비에 주파수를 설정하는 단계; (C) 상기 위치제어장비나 푸시풀러장비를 통해 푸시풀러장비에 프로브의 움직임 속도 및 거리를 설정하는 단계; (D) 자동모드를 실행하여 전열관에 형성된 와전류의 신호를 자동으로 수집하고 저장하는 단계; 및 (E) 상기 (D)단계에서 자동모드 실행 중에 오류가 발생하는 경우 경보를 발생하고 오류를 수정한 후 자동모드를 재실행하여 잔여 구간의 신호를 수집하고 저장하는 단계;를 포함하는 구성일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 (D)단계는, (D-1) 위치제어장비에서 검사영역의 전열관에 프로브를 홀딩한 그립퍼의 중심을 위치시키는 단계; (D-1.5) 비전카메라에 의해 인식된 전열관의 중심과 프로브의 중심의 위치를 비교하여, 중심 위치 편차가 기설정된 범위를 벗어날 경우, 프로브의 위치를 편차만큼 보정하는 단계; (D-2) 상기 위치제어장비의 컨트롤러에서 푸시풀러장비에 프로브 인입 신호를 발생하는 단계; (D-3) 상기 푸시풀러장비에서 설정된 거리에 따라 프로브의 인입 및 인출 동작을 수행하는 단계; (D-4) 상기 푸시풀러장비에서 인출 동작 수행 시 발생된 와전류를 프로브를 통해 수집하여 신호수집장비의 컴퓨터에 저장하는 단계; (D-5) 상기 푸시풀러장비에서 설정된 거리만큼 프로브를 인출 후 검사 완료신호를 위치제어장비의 컨트롤러에 송신하는 단계; 및 (D-6) 상기 위치제어장비의 컨트롤러에서 다음 위치로 이동하여 상기 (D1)단계 이후를 반복 수행하는 단계;를 포함하는 구성일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 (D)단계는, (D-7.1) 공기의 분사 방향을 전열관의 내측면에 수직한 방향으로 설정하도록, 프로브의 제1분사방향변경부와 제2분사방향변경부를 작동시키는 삽출본체부 관내 공중부양단계; (D-7.2) 제1분사방향변경부와 제2분사방향변경부을 작동시켜 공기의 분사방향을 전열관의 입구 방향 즉 후방을 향하도록 하여 삽출본체부를 전열관 내부로 소정 깊이만큼 인입시키는 삽출본체부 관내 삽입단계; (D-7.3) 삽출본체부의 위치가 기 설정된 위치에 도착함과 동시에 제1분사방향변경부과 제2분사방향변경부를 작동시켜 공기의 분사방향을 전방과 후방으로 향하도록 하여 삽출본체부의 위치를 고정하는 삽출본체부 관내 고정단계; 및 (D-7.4) 전열관의 와전류 신호를 수신하여 수신된 데이터를 내부에 저장한 후, 제1분사방향변경부와 제2분사방향변경부을 작동시켜 공기의 분사방향을 전방을 향하도록 하여 삽출본체부를 전열관 입구로 토출하여 삽출본체부를 프로브본체부의 일측면에 결착시키는 삽출본체부 관내 인출단계;를 포함하는 구성일 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 열교환기의 전열관 와전류탐상검사 신호수집시스템 및 방법에 따르면, 고소 지역 또는 복수기 내부 등 밀폐 공간에서의 작업을 수행하는 작업을 대체할 수 있어 안전사고 위험 제거하여 산업 현장의 안전성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 열교환기의 전열관 와전류탐상검사 신호수집시스템 및 방법에 따르면, 복수기(총 3BOX) 열교환기 전수 검사 수행의 경우 종래에는 1BOX당 신호 수집만 20일이 소요가 되고, 그때 소요되는 인건비가 상당하나, 본 발명에 의하면 설치 및 해체, 비상시의 경우 이외에는 작업자가 필요 없어서 인건비를 절감할 수 있다.
또한, 본 발명의 열교환기의 전열관 와전류탐상검사 신호수집시스템 및 방법에 따르면, 프로브를 일정한 속도로 인입 및 인출할 수 있어 고품질의 ECT 신호 취득이 가능하여 신호 품질을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 열교환기의 전열관 와전류탐상검사 신호수집시스템 및 방법에 따르면, 한 개의 열교환기에 많은 전열관이 있어서, 종래에는 작업자들이 위치를 혼동하여 검사한 위치의 전열관을 다시 검사하는 경우 인적 오류가 발생하였으나, 본 발명에 의하면 위치제어장비를 통하여 검사할 대상의 전열관을 자동으로 위치시켜 중복 검사의 경우가 발생하지 않아 작업자의 인적 오류를 제거할 수 있다.
도 1a는 종래 기술과 본 발명을 설명하기 위한 도면 대용 사진이다.
도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 열교환기의 전열관 와류탐상검사 신호 수집시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 열교환기의 전열관 와전류탐상검사 신호수집시스템을 나타내는 블록 구성도이다.
도 3a 내지 도 3c는 도 2에 나타낸 각 구성부의 도면 대용 사진이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 열교환기의 전열관 와전류탐상검사 신호수집방법을 나타내는 개략적인 순서도이다.
도 5는 도 4에 나타낸 자동모드 실행 단계의 상세 순서도이다.
도 6은 도 5에 도시된 프로브 인입 및 인출 동작 수행단계를 세부적으로 나타낸 상세 순서도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열교환기의 전열관 와전류탐상검사 신호수집시스템의 프로브 부분을 나타내는 부분 확대 단면도이다.
도 8은 도 7에 도시된 프로브의 삽출본체부가 프로브본체부로부터 분리되어 관내에서 공중부양한 상태를 나타내는 부분 확대 단면도이다.
도 9는 도 8에 도시된 프로브가 관내에서 전방으로 이동하는 모습과 후방으로 이동하는 모습을 나타내는 부분 확대 단면도이다.
도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 열교환기의 전열관 와류탐상검사 신호 수집시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 열교환기의 전열관 와전류탐상검사 신호수집시스템을 나타내는 블록 구성도이다.
도 3a 내지 도 3c는 도 2에 나타낸 각 구성부의 도면 대용 사진이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 열교환기의 전열관 와전류탐상검사 신호수집방법을 나타내는 개략적인 순서도이다.
도 5는 도 4에 나타낸 자동모드 실행 단계의 상세 순서도이다.
도 6은 도 5에 도시된 프로브 인입 및 인출 동작 수행단계를 세부적으로 나타낸 상세 순서도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열교환기의 전열관 와전류탐상검사 신호수집시스템의 프로브 부분을 나타내는 부분 확대 단면도이다.
도 8은 도 7에 도시된 프로브의 삽출본체부가 프로브본체부로부터 분리되어 관내에서 공중부양한 상태를 나타내는 부분 확대 단면도이다.
도 9는 도 8에 도시된 프로브가 관내에서 전방으로 이동하는 모습과 후방으로 이동하는 모습을 나타내는 부분 확대 단면도이다.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
본 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다. 본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 열교환기의 전열관 와류탐상검사 신호 수집시스템을 설명하기 위한 도면으로, 본 발명의 실시예에 따른 열교환기의 전열관 와류탐상검사 신호수집시스템은 열교환기(10a)는 복수개의 전열관(10)을 포함하고, 전열관(10)에 프로브(210)가 인입/인출하며 와전류를 탐상하게 된다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 열교환기의 전열관 와전류탐상검사 신호수집시스템을 나타내는 블록 구성도이고, 도 3a 내지 도 3c는 도 2에 나타낸 각 구성부의 도면 대용 사진이다.
이들 도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 열교환기의 전열관 와전류탐상검사 신호수집시스템은 신호수집장비(300), 푸시풀러(Push Puller)장비(200) 및/또는 위치제어장비(100)를 포함하여 구성된다.
도 3c에 나타낸 신호수집장비(300)는 검사대상인 열교환기의 전열관(10)에 투과하기 위한 전류를 생성하고(주파수 신호를 발생하고) 전열관(10)으로부터 신호를 수집하여 저장한다.
즉, 상기 신호수집장비(300)는 후술하는 푸시풀러장비(200)의 프로브(210)와 연결되어 그 프로브 헤드(Head)의 코일에서 전류를 발생시키고, 전열관 내를 움직이며 생성되는 와전류를 수집하고 저장한다.
상기 신호수집장비(300)는 본체(310)와 컴퓨터(320)를 포함하여 구성된다.
상기 본체(320)는 각 주파수를 발생 및 수신하고, 컴퓨터(320)는 프로브(210)에서 수집된 와전류를 저장하며 푸시풀러장비(200)의 속도 및 거리를 설정할 수 있는 제어프로그램이 탑재된다.
도 3b에 나타낸 푸시풀러장비(200)는 상기 신호수집장비(300) 및/또는 위치제어장비(200)와 전기적으로 연결되고 열교환기의 전열관(10)을 인입 및 인출하는 프로브(210)를 구비하여, 상기 신호수집장비(300)에서 발생된 전류가 전열관(10)을 통과하며 생성한 와전류신호를 수집하는 프로브(210)의 인입 및 인출을 제어한다.
상기 푸시풀러장비(200)는 프로브(210), 릴(220) 및 본체(230)를 포함하여 구성된다.
프로브(210)는 검사대상의 해당 전열관(10)에 인입 및 인출의 반복 동작을 수행하고, 이때 전열관(10)에 형성된 와전류의 신호를 수집하여 신호수집장비(300)에 송신한다.
릴(Reel)(220)은 프로브(210)의 와이어(wire)를 감고 있으며, 서보모터(232)의 움직임에 의해 릴(220)이 회전을 하여 프로브(210)가 움직인다.
본체(230)는 상기 서보모터(232) 및 PLC(234)를 포함하고, 위치제어장비(100)의 컨트롤러(130)와 통신을 통하여 프로브(210)의 인입 및 인출을 반복한다.
도 3a에 나타낸 위치제어장비(100)는 상기 푸시풀러장비(200)와 전기적으로 연결되어 검사하고자 하는 전열관(10)의 위치에 프로브(210)가 자동으로 위치되도록 제어한다.
상기 위치제어장비(100)는 6축로봇(110), 컨트롤러(130), 그립퍼(120) 및 베이스(140)를 포함하여 구성된다.
6축로봇(110)은 코딩(티칭작업)을 통해 상하/좌우/전후로 움직이면서 설정된 작업 영역 즉, 검사하고자 하는 전열관(10)에 프로브(210)를 위치시킨다.
컨트롤러(130)는 위치제어장비(100)의 움직임을 제어하고, 그 움직임에 따라 푸시풀러장비(200)의 동작 신호를 발생하여 프로브(210)의 인입 및 인출을 반복하게 한다.
그립퍼(Gripper)(120)는 상기 6축로봇(110)의 단부에 설치되어 프로브(210)를 잡아주는 홀딩 역할을 수행하고 상기 프로브(210)가 전열관(10)으로 인입 및 인출할 수 있도록 가이드한다.
베이스(140)는 상기 위치제어장비(100)의 하부에 설치되어 위치제어장비(100)를 지지하고, 높이를 조절하여 검사영역의 가동범위를 확대할 수 있도록 한다.
이와 같은 구성에서 푸시풀러장비(200)는 공간이 협소하여 간섭이 있거나 고소지역의 경우 신호수집장비(300)와만 전기적으로 연결되어 신호를 수집하고, 공간이 넓어 구조의 간섭이 없거나 고소지역이 아닌 경우 신호수집장비(300) 및 위치제어장비(100)와 전기적으로 연결되어 신호를 자동으로 수집한다.
이때 프로브(210)의 인입 및 인출 속도와 거리는 위치제어장비의 컨트롤러(130) 또는 푸시풀러장비의 본체(230)를 통하여 설정할 수 있다.
또한, 신호수집은 전술한 바와 같이 신호수집장비(300)에서 발생된 전류가 프로브(210)를 통하여 전열관(10)의 와전류 신호가 수집이 되고, 그 신호는 신호수집장비(300)의 컴퓨터(320)에 저장된다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 열교환기의 전열관 와전류탐상검사 신호수집방법을 나타내는 개략적인 순서도이다.
도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 열교환기의 전열관 와전류탐상검사 신호수집방법은, 먼저 티칭작업을 통하여 동작구간을 설정한다(S402).
이 S402 단계에서는 티칭펜던트(또는 위치제어장비 제어프로그램)를 통하여 위치제어장비(100)의 그립퍼(120)에 홀딩된 프로브(210)의 중심과 검사하고자 하는 대상(열교환기，복수기의 전열관 등)의 전열관(10)의 중심의 위치와 검사 영역을 설정한다.
여기서 상기 티칭펜던트(Teaching Pendant)는 산업용 장비나 산업용 로봇 조작에 많이 사용되며 프로그램 작성과 티칭 작업을 위한 입력, 조작 장치이다.
다음 신호수집장비(300)를 설정하는 S404 단계에서는 검사하고자 하는 전열관(10)에 따라 신호수집장비(300)의 주파수를 설정한다.
푸시풀러장비(200)를 설정하는 S406 단계에서는 위치제어장비의 컨트롤러(130) 또는 푸시풀러장비의 본체(230)를 통하여 프로브(210)의 움직임 속도 및 거리를 설정한다.
이와 같이 설정단계가 끝난 후 시스템 자동모드를 실행하여 전열관(10)에 형성된 와전류의 신호를 자동으로 수집하여 저장한다(S408).
도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 그립퍼에 홀딩된 프로브가 검사하고자 하는 전열관에 인입하여 와전류를 자동으로 수집하는 것을 보여준다.
상기 S408 단계에서 자동모드로 실행 중에 오류가 발생하면(S410) 경보(Alert)를 발생하고 오류를 수정한(S414) 후 자동모드를 다시 실행하여 잔여 구간의 신호를 수집한다.
이를 설정된 구간의 수집 완료 때까지 반복하고(S412) 종료한다.
도 5는 도 4에 나타낸 자동모드 실행 단계의 상세 순서도이다.
상기 자동모드 실행 단계(S408)에서 먼저 위치제어장비(100)는 검사영역의 전열관(10)에 프로브(210)를 홀딩한 그립퍼(120)의 중심을 위치시킨다(S502).
상기 그립퍼 위치 후, 위치제어장비(100)의 컨트롤러(130)를 통하여 푸시풀러장비(200)에 프로브 인입 신호를 발생한다(S504).
이에 따라 상기 푸시풀러장비(200)는 상기 S406 단계에서 설정된 거리에 따라 프로브(210)의 인입 및 인출 동작을 수행한다(S506).
상기 푸시풀러장비(200)는 인출 동작 수행 시 전열관에서 발생한 와전류를 프로브(210)를 통해 수집하여 신호수집장비(300)의 컴퓨터(320)에 저장한다(S508).
상기 푸시풀러장비(200)는 지정된 거리만큼 프로브를 인출한 후 검사 완료 신호를 위치제어장비(100)의 컨트롤러(130)에 송신한다(S510).
상기 위치제어장비의 컨트롤러(130)는 완료 신호를 수신한 후 다음 위치로 이동하여(S512) 상기 S502 단계 이후를 반복 수행한다.
한편, 도 6에는 도 5에 도시된 프로브 인입 및 인출 동작 수행단계를 세부적으로 나타낸 상세 순서도가 도시되어 있다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 D-1단계와 D-2단계 사이에서 프로브(210)의 위치 편차를 보정하는 과정을 수행할 수 있다.
구체적으로, 위치제어장비(100)에 탑재된 비전카메라(150)를 통해 프로브(210)의 위치 편차를 보정할 수 있다. 비전카메라(150)는 전열관의 위치 촬영을 통해 검출한 후, 6축로봇의 프로브 위치를 보정하여 전열관의 삽입 위치를 보정한다. 이러한 과정은 도 5에 도시된 바와 같이 각각의 전열관에 프로브(210)를 위치시킨 후 매번 동일하게 수행하게 된다.
도 7에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열교환기의 전열관 와전류탐상검사 신호수집시스템의 프로브 부분을 나타내는 부분 확대 단면도가 도시되어 있고, 도 8에는 도 7에 도시된 프로브의 삽출본체부가 프로브본체부로부터 분리되어 관내에서 공중부양한 상태를 나타내는 부분 확대 단면도가 도시되어 있으며, 도 9에는 도 8에 도시된 프로브가 관내에서 전방으로 이동하는 모습과 후방으로 이동하는 모습을 나타내는 부분 확대 단면도가 도시되어 있다.
이들 도면을 도 4 내지 도 6과 함께 참조하면, 본 실시예에 따른 프로브(210)는 특정 구조의 프로브본체부(211), 삽출본체부(212), 전방흡입부(213), 후방흡입부(214), 제1측면부상부(215) 및 제2측면부상부(216)를 포함하는 구성일 수 있다.
구체적으로, 프로브(210)의 프로브본체부(211)는 전열관이 입구단부에 탈착되는 구조가 일측면에 형성되는 구성으로서, 일측면에 삽출본체부(212)를 탈착 가능한 구조가 형성되며, 삽출본체부(212)의 일측면과 결착되어 삽출본체부(212)에 전력을 제공하고, 삽출본체부(212) 내부에 저장된 데이터를 인출하여 신호수집장치에 전달하는 구조이다. 삽출본체부(212)는 프로브본체부(211)로부터 전력을 전달받아 내부에 저장하고, 전열관 내경 대비 60 내지 90%의 길이의 외경을 가지는 원통형 구조이며, 중앙부에 전열관에 투과된 전류에 의한 전열관의 와전류 신호를 수신하여 수신된 데이터를 내부에 저장하는 구조이다.
본 실시예에 따른 프로브(210)의 전방흡입부(213)는 삽출본체부(212)의 전단에 장착되는 구성으로서, 전단면과 외주면에 소정 두께의 완충패드가 부착되며, 전방으로부터 공기를 흡입하여 제1측면부상부(215)에 유동시키는 구조이다. 후방흡입부(214)는 삽출본체부(212)의 후단에 장착되는 구성으로서, 후단면과 외주면에 소정 두께의 완충패드가 부착되며, 후방으로부터 공기를 흡입하여 제2측면부상부(216)에 유동시키는 구조이다. 제1측면부상부(215)는 삽출본체부(212)의 전방 외주면을 따라 일정 각도만큼 이격되어 다수 장착되는 구성으로서, 전방흡입부(213)로부터 흡입된 공기를 측방으로 분사하여 삽출본체부(212)의 외주면을 전열관의 내주면과 소정 간격 이격시키는 구조이다. 또한, 제2측면부상부(216)는 삽출본체부(212)의 후방 외주면을 따라 일정 각도만큼 이격되어 다수 장착되는 구성으로서, 후방흡입부(214)로부터 흡입된 공기를 측방으로 분사하여 삽출본체부(212)의 외주면을 전열관의 내주면과 소정 간격 이격시키는 구조이다.
도 7 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 다른 프로브(210)는 특정 구조의 제1분사방향변경부(217) 및 제2분사방향변경부(218)를 포함하는 구성일 수 있다.
구체적으로, 제1분사방향변경부(217)는 푸시풀러장비(200)로부터 수신된 제어신호에 따라 작동하는 구성으로서, 제1측면부상부(215) 내부에 장착되고, 삽출본체부(212)의 외주면을 따라 일정 각도만큼 이격되어 다수 장착되며, 제1측면부상부(215)로부터 분사되는 공기의 방향을 삽출본체부(212)의 전방, 측방 또는 후방으로 변경하는 구조이다. 또한, 제2분사방향변경부(218)는 푸시풀러장비(200)로부터 수신된 제어신호에 따라 작동하는 구성으로서, 제2측면부상부(216) 내부에 장착되고, 삽출본체부(212)의 외주면을 따라 일정 각도만큼 이격되어 다수 장착되며, 제2측면부상부(216)로부터 분사되는 공기의 방향을 삽출본체부(212)의 전방, 측방 또는 후방으로 변경하는 구조이다.
이때, 본 실시예에 따른 열교환기의 전열관 와전류탐상검사 신호수집방법의 프로브 인입 및 인출 동작 수행단계(S506)는 프로브 인입 동작 수행단계(S506A) 및 프로브 인출 동작 수행단계(S506B)를 포함하는 구성이다.
프로브 인입 동작 수행단계(S506A)는 삽출본체부 관내 공중부양단계(D-7.1), 삽출본체부 관내 삽입단계(D-7.2) 및 삽출본체부 관개 고정단계(D-7.3)을 포함하는 구성일 수 있다.
구체적으로, 삽출본체부 관내 공중부양단계(D-7.1)는 공기의 분사 방향을 전열관의 내측면에 수직한 방향으로 설정하도록, 프로브의 제1분사방향변경부(217)와 제2분사방향변경부(218)를 작동시키는 과정을 수행한다. 삽출본체부 관내 삽입단계(D-7.2)는 제1분사방향변경부(217)와 제2분사방향변경부(218)을 작동시켜 공기의 분사방향을 전열관의 입구 방향 즉 후방을 향하도록 하여 삽출본체부(212)를 전열관 내부로 소정 깊이만큼 인입시키는 과정을 수행한다. 또한, 삽출본체부 관내 고정단계(D-7.3)는 삽출본체부(212)의 위치가 기 설정된 위치에 도착함과 동시에 제1분사방향변경부(217)과 제2분사방향변경부(218)를 작동시켜 공기의 분사방향을 전방과 후방으로 향하도록 하여 삽출본체부(212)의 위치를 고정하는 과정을 수행한다.
프로브 인출 동작 수행단계(S506B)는 삽출본체부 관내 인출단계(D-7.4)를 포함하는 구성으로서, 삽출본체부 관내 인출단계(D-7.4)는 전열관의 와전류 신호를 수신하여 수신된 데이터를 내부에 저장한 후, 제1분사방향변경부(217)와 제2분사방향변경부(218)을 작동시켜 공기의 분사방향을 전방을 향하도록 하여 삽출본체부(212)를 전열관 입구로 토출하여 삽출본체부(212)를 프로브본체부(211)의 일측면에 결착시키는 과정을 수행한다.
이 경우, 본 실시예에 따르면, 무선으로 관내부를 이동하는 프로브를 이용하여 보다 신속하고 정확하게 검사작업을 수행한 수 있어, 결과적으로 작업 효율을 극대화할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 열교환기의 전열관 와전류탐상검사 신호수집시스템 및 방법에 따르면, 고소 지역 또는 복수기 내부 등 밀폐 공간에서의 작업을 수행하는 작업을 대체할 수 있어 안전사고 위험 제거하여 산업 현장의 안전성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 열교환기의 전열관 와전류탐상검사 신호수집시스템 및 방법에 따르면, 복수기(총 3BOX) 열교환기 전수 검사 수행의 경우 종래에는 1BOX당 신호 수집만 20일이 소요가 되고, 그때 소요되는 인건비가 상당하나, 본 발명에 의하면 설치 및 해체, 비상시의 경우 이외에는 작업자가 필요 없어서 인건비를 절감할 수 있다.
또한, 본 발명의 열교환기의 전열관 와전류탐상검사 신호수집시스템 및 방법에 따르면, 프로브를 일정한 속도로 인입 및 인출할 수 있어 고품질의 ECT 신호 취득이 가능하여 신호 품질을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 열교환기의 전열관 와전류탐상검사 신호수집시스템 및 방법에 따르면, 한 개의 열교환기에 많은 전열관이 있어서, 종래에는 작업자들이 위치를 혼동하여 검사한 위치의 전열관을 다시 검사하는 경우 인적 오류가 발생하였으나, 본 발명에 의하면 위치제어장비를 통하여 검사할 대상의 전열관을 자동으로 위치시켜 중복 검사의 경우가 발생하지 않아 작업자의 인적 오류를 제거할 수 있다.
이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
즉, 본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 설명에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 본 발명의 보호 범위 내에 있게 된다.
10: 전열관
100: 위치제어장비
110: 6축로봇
120: 그립퍼
130: 컨트롤러
140: 베이스
200: 푸시풀러장비
210: 프로브
211: 프로브본체부
212: 삽출본체부
213: 전방흡입부
214: 후방흡입부
215: 제1측면부상부
216: 제2측면부상부
217: 제1분사방향변경부
218: 제2분사방향변경부
219: 완전류신호 수집부
220: 릴
230: 본체
300: 신호수집장비
310: 본체
320: 컴퓨터
100: 위치제어장비
110: 6축로봇
120: 그립퍼
130: 컨트롤러
140: 베이스
200: 푸시풀러장비
210: 프로브
211: 프로브본체부
212: 삽출본체부
213: 전방흡입부
214: 후방흡입부
215: 제1측면부상부
216: 제2측면부상부
217: 제1분사방향변경부
218: 제2분사방향변경부
219: 완전류신호 수집부
220: 릴
230: 본체
300: 신호수집장비
310: 본체
320: 컴퓨터
Claims (7)
- 푸시풀러장비(200)에 전기적으로 연결되어 전열관의 위치에 프로브가 자동으로 위치되도록 제어하는 위치제어장비(100);
신호수집장비(300)에 전기적으로 연결되고 전열관을 인입 및 인출하는 프로브를 구비하여, 상기 신호수집장비에서 발생된 전류가 전열관을 통과하며 생성한 와전류 신호를 수집하는 프로브의 인입 및 인출을 제어하는 푸시풀러장비(200); 및
검사대상인 열교환기의 전열관에 투과하기 위한 전류를 생성하고, 프로브부터 전열관의 와전류 신호를 수신하여 저장하는 신호수집장비(300);
를 포함하고,
상기 위치제어장비(100)는,
코딩(티칭작업)을 통해 전열관에 프로브를 위치시키는 6축로봇(110);
상기 프로브를 잡아주는 홀딩 역할을 수행하고 프로브가 전열관으로 인입 및 인출할 수 있도록 가이드하는 그립퍼(120);
6축로봇(100)의 움직임을 제어하고 그 움직임에 따라 푸시풀러장비의 동작 신호를 발생하여 프로브의 인입 및 인출을 반복하게 하는 컨트롤러(130); 및
전열관의 위치 촬영을 통해 검출한 후, 6축로봇의 프로브 위치를 보정하여 전열관의 삽입 위치를 보정하는 비전카메라(150);
를 포함하고,
상기 푸시풀러장비(200)는,
전열관에 인입 및 인출의 반복 동작을 수행하고 전열관에 형성된 와전류의 신호를 수집하여 신호수집장비에 송신하는 프로브(210);
상기 프로브의 와이어(wire)를 감고 있으며 서보모터의 움직임에 의해 회전하여 프로브를 움직이는 릴(220); 및
상기 서보모터 및 PLC를 포함하고 위치제어장비의 컨트롤러와 통신하여 프로브의 인입 및 인출을 반복하는 본체(230);
를 포함하고,
상기 신호수집장비(300)는,
주파수를 발생 및 수신하는 본체(310); 및
상기 프로브에서 수집된 와전류를 저장하며 푸시풀러 장비의 속도 및 거리를 설정하는 제어프로그램이 탑재된 컴퓨터(320);
를 포함하고,
상기 프로브(210)는,
전열관이 입구단부에 탈착되는 구조가 일측면에 형성되고, 일측면에 삽출본체부(212)를 탈착 가능한 구조가 형성되며, 삽출본체부(212)의 일측면과 결착되어 삽출본체부(212)에 전력을 제공하고, 삽출본체부(212) 내부에 저장된 데이터를 인출하여 신호수집장비에 전달하는 구조의 프로브본체부(211);
상기 프로브본체부(211)로부터 전력을 전달받아 내부에 저장하고, 전열관 내경 대비 60 내지 90%의 길이의 외경을 가지는 원통형 구조이며, 중앙부에 전열관에 투과된 전류에 의한 전열관의 와전류 신호를 수신하여 수신된 데이터를 내부에 저장하는 구조의 삽출본체부(212);
상기 삽출본체부(212)의 전단에 장착되고, 전단면과 외주면에 소정 두께의 완충패드가 부착되며, 전방으로부터 공기를 흡입하여 제1측면부상부(215)에 유동시키는 구조의 전방흡입부(213);
상기 삽출본체부(212)의 후단에 장착되고, 후단면과 외주면에 소정 두께의 완충패드가 부착되며, 후방으로부터 공기를 흡입하여 제2측면부상부(216)에 유동시키는 구조의 후방흡입부(214);
상기 삽출본체부(212)의 전방 외주면을 따라 일정 각도만큼 이격되어 다수 장착되고, 전방흡입부(213)로부터 흡입된 공기를 측방으로 분사하여 삽출본체부(212)의 외주면을 전열관의 내주면과 소정 간격 이격시키는 구조의 제1측면부상부(215); 및
상기 삽출본체부(212)의 후방 외주면을 따라 일정 각도만큼 이격되어 다수 장착되고, 후방흡입부(214)로부터 흡입된 공기를 측방으로 분사하여 삽출본체부(212)의 외주면을 전열관의 내주면과 소정 간격 이격시키는 구조의 제2측면부상부(216);
를 포함하는 열교환기의 전열관 와전류탐상검사 신호수집시스템.
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 프로브는,
상기 푸시풀러장비로부터 수신된 제어신호에 따라 작동하고, 제1측면부상부(215) 내부에 장착되고, 삽출본체부(212)의 외주면을 따라 일정 각도만큼 이격되어 다수 장착되며, 제1측면부상부(215)로부터 분사되는 공기의 방향을 삽출본체부(212)의 전방, 측방 또는 후방으로 변경하는 구조의 제1분사방향변경부(217); 및
상기 푸시풀러장비로부터 수신된 제어신호에 따라 작동하고, 제2측면부상부(216) 내부에 장착되고, 삽출본체부(212)의 외주면을 따라 일정 각도만큼 이격되어 다수 장착되며, 제2측면부상부(216)로부터 분사되는 공기의 방향을 삽출본체부(212)의 전방, 측방 또는 후방으로 변경하는 구조의 제2분사방향변경부(218);
를 포함하는 열교환기의 전열관 와전류탐상검사 신호수집시스템.
- 상기 제4항에 따른 열교환기의 전열관 와전류탐상검사 신호수집시스템을 이용하는 열교환기의 전열관 와전류탐상검사 신호수집방법으로서,
(A) 티칭펜던트(또는 위치제어장비 제어프로그램)을 통하여 위치제어장비의 그립퍼 홀딩된 프로브의 중심과 검사하고자 하는 대상의 전열관의 중심의 위치와 검사영역을 설정하고, 비전카메라를 통해 획득한 데이터를 바탕으로 전열관의 삽입 위치를 보정하는 단계;
(B) 상기 검사하고자 하는 전열관에 따라 신호수집장비에 주파수를 설정하는 단계;
(C) 상기 위치제어장비나 푸시풀러장비를 통해 푸시풀러장비에 프로브의 움직임 속도 및 거리를 설정하는 단계;
(D) 자동모드를 실행하여 전열관에 형성된 와전류의 신호를 자동으로 수집하고 저장하는 단계; 및
(E) 상기 (D)단계에서 자동모드 실행 중에 오류가 발생하는 경우 경보를 발생하고 오류를 수정한 후 자동모드를 재실행하여 잔여 구간의 신호를 수집하고 저장하는 단계;
를 포함하는 열교환기의 전열관 와전류탐상검사 신호수집방법.
- 제5항에 있어서,
상기 (D)단계는,
(D-1) 위치제어장비에서 검사영역의 전열관에 프로브를 홀딩한 그립퍼의 중심을 위치시키는 단계;
(D-1.5) 비전카메라에 의해 인식된 전열관의 중심과 프로브의 중심의 위치를 비교하여, 중심 위치 편차가 기설정된 범위를 벗어날 경우, 프로브의 위치를 편차만큼 보정하는 단계;
(D-2) 상기 위치제어장비의 컨트롤러에서 푸시풀러장비에 프로브 인입 신호를 발생하는 단계;
(D-3) 상기 푸시풀러장비에서 설정된 거리에 따라 프로브의 인입 및 인출 동작을 수행하는 단계;
(D-4) 상기 푸시풀러장비에서 인출 동작 수행 시 발생된 와전류를 프로브를 통해 수집하여 신호수집장비의 컴퓨터에 저장하는 단계;
(D-5) 상기 푸시풀러장비에서 설정된 거리만큼 프로브를 인출 후 검사 완료신호를 위치제어장비의 컨트롤러에 송신하는 단계; 및
(D-6) 상기 위치제어장비의 컨트롤러에서 다음 위치로 이동하여 상기 (D-1)단계 이후를 반복 수행하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기의 전열관 와전류탐상검사 신호수집방법.
- 제5항에 있어서,
상기 (D)단계는,
(D-7.1) 공기의 분사 방향을 전열관의 내측면에 수직한 방향으로 설정하도록, 프로브의 제1분사방향변경부(217)와 제2분사방향변경부(218)를 작동시키는 삽출본체부 관내 공중부양단계;
(D-7.2) 제1분사방향변경부(217)와 제2분사방향변경부(218)을 작동시켜 공기의 분사방향을 전열관의 입구 방향 즉 후방을 향하도록 하여 삽출본체부(212)를 전열관 내부로 소정 깊이만큼 인입시키는 삽출본체부 관내 삽입단계;
(D-7.3) 삽출본체부(212)의 위치가 기 설정된 위치에 도착함과 동시에 제1분사방향변경부(217)과 제2분사방향변경부(218)를 작동시켜 공기의 분사방향을 전방과 후방으로 향하도록 하여 삽출본체부(212)의 위치를 고정하는 삽출본체부 관내 고정단계; 및
(D-7.4) 전열관의 와전류 신호를 수신하여 수신된 데이터를 내부에 저장한 후, 제1분사방향변경부(217)와 제2분사방향변경부(218)을 작동시켜 공기의 분사방향을 전방을 향하도록 하여 삽출본체부(212)를 전열관 입구로 토출하여 삽출본체부(212)를 프로브본체부(211)의 일측면에 결착시키는 삽출본체부 관내 인출단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기의 전열관 와전류탐상검사 신호수집방법.
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