KR102650196B1 - 배관 내부 검사 시스템용 프로브 이송 장치 - Google Patents

배관 내부 검사 시스템용 프로브 이송 장치 Download PDF

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KR102650196B1 KR1020230121237A KR20230121237A KR102650196B1 KR 102650196 B1 KR102650196 B1 KR 102650196B1 KR 1020230121237 A KR1020230121237 A KR 1020230121237A KR 20230121237 A KR20230121237 A KR 20230121237A KR 102650196 B1 KR102650196 B1 KR 102650196B1
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이완근
김병준
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Abstract

본 발명에 따른 배관 내부 검사 시스템용 프로브 이송 장치는, 결함 검사를 위해 배관 내부에 이송 가능하게 설치되는 프로브; 상기 프로브의 후방에 제1연결 부재에 의해 연결된 제1바퀴; 상기 제1바퀴의 후방에 배치되며 상기 제1바퀴와 일체로 회전하도록 배치된 제2바퀴; 상기 제1바퀴와 상기 제2바퀴를 회전시키며 반경 방향으로 휘어질 수 있는 중공의 회전 케이블 부재; 및 상기 회전 케이블 부재를 회전시키는 구동 수단을 포함한 것을 특징으로 한다.

Description

배관 내부 검사 시스템용 프로브 이송 장치{Probe moving device for pipe internal inspection system}
본 발명은 비파괴 검사 장비에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 배관 내부를 검사하는 프로브를 이송시키는 장치에 관한 것이다.
석유화학단지나 발전소의 열교환기 튜브는 가동 중 고온 고압의 증기가 통과하는 부품이다. 열교환기에는 다수의 튜브가 다발 형태로 구비된다. 열교환기 튜브에는 마모, 균열, 텐팅(tenting) 등의 손상이 많이 발생한다. 따라서 열교환기 튜브의 검사가 필요하다. 열교환기 튜브의 검사는 주기적으로 수행된다. 열교환기 튜브의 검사는 효율을 높이고 사고를 미연에 방지하는 목적으로 수행된다. 예컨대 배관 내부 검사는 파이프 또는 튜브의 내부에 비파괴 검사용 프로브를 삽입하여 배관을 따라 이동하면서 배관의 결함을 검사한다. 배관 내부 검사 방법으로는 초음파를 이용한 내부 회전 검사 시스템(Internal Rotary Inspection System, IRIS)과 와류 전류 탐상법(ECT, Eddy Current Testing)이 있다. IRIS는 배관의 내부에 물을 충전하고 UT(초음파) 포로브를 회전시키면서 이동시켜 배관의 결함을 조사하는 방법이다. ECT는 배관의 내부를 따라 이동 ECT 프로브를 이동시키면서 배관의 결함을 조사하는 방법이다. IRIS 방법은 정밀한 조사가 가능한 장점이 있으나 시간이 많이 소요되는 단점이 있다. ECT는 다른 검사 방법에 비해 정밀검사가 어려우나 짧은 시간에 요구되는 검사품질을 얻을 수 있다는 장점이 있다.
일반적으로 열교환기는 실린더 형상의 배관 프레임의 내부에 다수의 튜브 구조물이 다발 형태로 설치된 구조로 구성된다.
또한, 열교환기는 열교환 효율을 높이기 위하여 "U" 형상으로 휘어진 튜브가 채용될 수 있다. 이와 같이 "U" 형상으로 휘어진 튜브의 내부 결함 여부를 검사하기 위해서는 프로브가 튜브의 휘어진 곡선 구간을 통과할 수 있어야 한다. 그런데 종래의 초음파를 이용한 IRIS(Interal Rotary Inspection System)는 프로브를 로드에 연결하여 검사하므로 직선 형상의 튜브만 검사가 가능하다. "U" 형상으로 휘어진 튜브의 검사를 위해서는 ECT를 적용한다. ECT 프로브는 로프에 연결된 상태로 공압에 의해 곡선 형태의 튜브의 일단부에서 타단부로 이동시킨 후, 로프를 수작업으로 잡아당기면서 튜브의 내부를 검사한다. 그런데 프로브의 이동 속도가 일정하지 않을 경우 신뢰성 있는 검사 결과를 기대할 수 없는 문제점이 있다. 따라서, 직선 및 곡선 형태의 배관에 모두 적용될 수 있는 프로브 이송 장치가 필요하다.
001 KR 10-2018-0115553 A (2018.10.23)
본 발명의 목적을 상술한 바와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 배관 내부에서 비파괴 검사용 프로브를 효과적으로 이송시키기 위한 장치를 고안함으로써 ECT는 물론 UT 용 프로브에도 모두 적용될 수 있는 배관 내부 검사 시스템용 프로브 이송 장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 배관 내부 검사 시스템용 프로브 이송 장치는, 결함 검사를 위해 배관 내부에 이송 가능하게 설치되는 프로브;
상기 프로브의 후방에 제1연결 부재에 의해 연결된 제1바퀴;
상기 제1바퀴의 후방에 배치되며 상기 제1바퀴와 일체로 회전하도록 배치된 제2바퀴;
상기 제1바퀴와 상기 제2바퀴를 회전시키며 반경 방향으로 휘어질 수 있는 중공의 회전 케이블 부재; 및
상기 회전 케이블 부재를 회전시키는 구동 수단을 포함한 점에 특징이 있다.
상기 프로브는 와류 전류 탐상(ECT, Eddy Current Testing)용 프로브일 수 있다.
상기 프로브는 내부 회전 검사 시스템(IRIS, Internal Rotary Inspection System)의 초음파 탐상(UT, Ultrasonic Testing)용 프로브일 수 있다.
상기 제1바퀴와 상기 제2바퀴는 동일 방향 회전시 진행 방향을 기준으로 서로 대칭적인 진행 벡터 성분을 가지는 것이 바람직하다.
상기 프로브는 상기 제1바퀴에 고정되어 상기 제1바퀴와 일체로 회전할 수 있다.
상기 프로브는 상기 제1바퀴에 회전 가능하게 설치되어, 상기 제1바퀴가 회전하는 경우에, 상기 프로브는 회전하지 않도록 구성될 수 있다.
상기 제1연결 부재와 상기 제1바퀴는 베어링을 매개로 결합 될 수 있다.
상기 회전 케이블의 내부에는 상기 구동 수단과 전기적으로 연결된 통신선이 구비될 수 있다.
상기 구동 수단은 직류 모터일 수 있다.
상기 제1바퀴와 상기 제2바퀴는 상기 배관의 내주면에 접촉되도록 설치될 수 있다.
본 발명에 따른 배관 내부 검사 시스템용 프로브 이송 장치는 회전 케이블에 의해 제1바퀴와 제2바퀴가 일체로 회전함으로써 프로브가 배관 내부를 따라 전진 또는 후진할 수 있으므로 "U" 형상으로 휘어진 배관의 내부를 효과적으로 검사할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명에 따른 배관 내부 검사 시스템용 프로브 이송 장치는 ECT 는 물론 IRIS에 적용할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 프로브 이송 장치의 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 프로브 이송 장치의 종단면 구조를 보여주는 도면이다.
도 3은 도 2에 대응되는 다른 실시 예의 구조를 보여주는 도면이다.
이하에서, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 구체적으로, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 프로브 이송 장치의 구성도이다. 도 2는 도 1에 도시된 프로브 이송 장치의 종단면 구조를 보여주는 도면이다. 도 3은 도 2에 대응되는 다른 실시 예의 구조를 보여주는 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 배관 내부 검사 시스템의 프로브 이송 장치(10, 이하 "프로브 이송 장치"라 함)는 프로브(20)와, 제1연결 부재(25)와, 제1바퀴(30)와, 제2연결 부재(35)와, 제2바퀴(40)와, 회전 케이블 부재(50)와, 구동 수단(60)을 포함한다.
상기 프로브(20)는 배관(100) 내부의 결함을 탐지하는 시스템을 구성한다. 상기 프로브(20)는 예컨대 내부 회전 검사 시스템(IRIS, Interanl Rotary Inspection System)의 초음파 탐상(UT)용 프로브일 수 있다. 한편, 상기 프로브(20)는 예컨대 와류 전류 탐상(ECT)용 프로브일 수 있다. 상기 프로브(20)는 배관(100) 내부의 결함 검사를 위해 배관 내부에 이송 가능하게 설치된다. 즉, 상기 프로브(20)는 상기 배관(100)을 따라 슬라이딩 가능하게 설치된다.
상기 제1바퀴(30)는 상기 프로브(20)의 후방에 배치된다. 상기 제1바퀴(30)는 상기 프로브(20)와 일정한 간격을 유지하도록 제1연결 부재(25)에 의해 연결된다. 상기 제1연결 부재(25)는 굽힘 탄성 변형이 가능하다. 상기 제1연결 부재(25)는 중공의 케이블이 채용될 수 있다. 상기 제1연결 부재(25)는 외부와 방수성이 유지된다. 상기 제1연결 부재(25)의 선단부는 상기 프로브(20)의 후단부에 연결된다. 상기 제1연결 부재(25)의 후단부는 상기 제1바퀴(30)에 연결된다. 상기 제1연결 부재(25)은 도 2에 도시된 바와 같이 상기 제1바퀴(30)에 고정된 형태로 설치될 수 있다. 한편, 상기 제1연결 부재(25)은 도 3에 도시된 바와 같이 상기 제1바퀴(30)에 회전 가능하게 설치될 수 있다. 도 2와 같은 구조에서는 상기 제1바퀴(30)와 상기 프로브(20)가 일체로 회전한다. 한편, 도 3과 같은 구조에서는 상기 제1바퀴(30)가 회전하는 경우에도 상기 프로브(20)는 회전하지 않는 상태가 유지된다. 도 2와 같은 구조는 UT용 프로브가 적용된 경우에 유용하다. 한편 도 3과 같은 구조는 ECT용 프로브가 적용된 경우에 유용하다. 도 3에서 제1연결 부재(25)의 후단부와 상기 제1바퀴(30)의 연결부에는 베어링(32)이 설치될 수 있다. 한편, 상기 제1연결 부재(25)의 선단부와 상기 프로브(20)의 연결부에 베어링이 설치될 수도 있다.
상기 제2바퀴(40)는 상기 제1바퀴(30)의 후방에 배치된다. 상기 제2바퀴(40)는 상기 제1바퀴(30)와 일정한 간격이 유지되도록 제2연결 부재(35)에 의해 연결된다. 상기 제2연결 부재(35)는 굽힘 탄성 변형이 가능하다. 상기 제2연결 부재(35)의 일단부는 상기 제1바퀴(30)의 중심부에 고정된다. 상기 제2연결 부재(35)의 타단부는 상기 제2바퀴(40)의 중심부에 고정된다. 이에 따라 상기 제1바퀴(30)와 상기 제2바퀴(40)는 일체로 회전할 수 있다. 상기 제2연결 부재(35)는 중공의 케이블일 수 있다. 상기 제2연결 부재(35)는 방수성을 유지한다.
상기 제1바퀴(30)와 상기 제2바퀴(40)는 동일 방향 회전시 진행 방향을 기준으로 서로 대칭적인 진행 벡터 성분을 가지는 것이 바람직하다. 상기 제1바퀴(30)와 상기 제2바퀴(40)는 외주면을 따라 진행 방향에 경사진 방향의 회전축을 따라 회전하는 다수의 보조휠이 구비된다. 상기 제1바퀴(30)에 구비된 보조휠의 회전축과 상기 제2바퀴에 구비된 보조휠의 회전축은 바퀴의 진행 방향을 기준으로 서로 대칭적으로 배치된다. 상기 제1바퀴(30)와 상기 제2바퀴(40)는 예컨대 메카넘 휠이 채용될 수 있다. 이에 따라 제1바퀴(30)와 제2바퀴(40)가 회전하는 과정에서 마찰력의 합력에 의해 전방 또는 후방으로 진행할 수 있다.
상기 제1바퀴(30)와 상기 제2바퀴(40)는 상기 배관(100)의 내주면에 접촉되도록 설치된다.
상기 회전 케이블 부재(50)는 중공의 케이블이다. 상기 회전 케이블 부재(50)에는 강성이 유지되도록 코일 스프링 형태의 보강 구조물이 포함될 수 있다. 상기 회전 케이블 부재(50)의 일단부는 상기 제2바퀴(40)에 고정된다. 더 구체적으로 상기 회전 케이블 부재(50)의 일단부는 상기 제2바퀴(40)의 중심부에 고정된다. 상기 회전 케이블 부재(50)의 타단부는 구동 수단(60)에 연결된다. 상기 구동 수단(60)에 의해 상기 회전 케이블 부재(50)가 둘레 방향으로 회전함에 따라 상기 제1바퀴(30)와 상기 제2바퀴(40)를 회전시킨다. 상기 회전 케이블 부재(50)는 반경 방향으로 휘어질 수 있다. 즉, 상기 회전 케이블 부재(50)는 굽힘 탄성 변형이 가능하다.
상기 구동 수단(60)은 상기 회전 케이블 부재(50)를 회전시킨다. 상기 구동 수은 예컨대 직류 모터가 채용될 수 있다. 상기 구동 수단(60)과 상기 회전 케이블 부재(50)는 직결될 수도 있으며, 감속기를 매개로 연결될 수도 있다.
상기 회전 케이블 부재(50)의 내부에는 상기 구동 수단(60)과 전기적으로 연결된 통신선(55)이 구비된다. 상기 통신선(55)은 상기 회전 케이블 부재(50)와 상기 제2연결 부재(35)와 상기 제1연결 부재(25)을 순차적으로 관통하여 상기 프로브(20)에 전기적으로 연결된다. 상기 제1바퀴(30)와 상기 제2바퀴(40)가 회전하는 경우에도 상기 통신선(55)은 회전하지 않는 상태를 유지하는 것이 바람직하다. 한편, 상기 프로브(20)와 상기 제1바퀴(30)가 일체로 회전하는 경우에는 상기 통신선(55)도 상기 회전 케이블 부재(50)와 함께 회전되도록 구성될 수 있다. 상기 프로브(20)는 블루투스 모듈을 구비할 수 잇다. 상기 프로브(20)에 블루투스 모듈이 구비된 경우 상기 통신선(55)이 구비되지 않을 수 있다.
이하에서는 상술한 바와 같은 구성요소를 포함한, 프로브 이송 장치(10)의 작용 효과를 열교환기용 배관(100)을 검사하는 과정을 예로 들어 상세하게 설명하기로 한다.
먼저, 검사하고자 하는 열교환기에 검사 시스템을 설치한다. 검사 시스템은 UT 또는 ECT가 적용될 수 있다. 예컨대 ECT가 적용될 경우에, 프로브(20)와, 제1바퀴(30)와, 제2바퀴(40)와, 회전 케이블 부재(50)가 배관(100)의 내부로 진입되도록 한다. 상기 구동 수단(60)은 배관(100)의 외부에 배치된다. 상기 구동 수단(60)을 작동시킨다. 상기 구동 수단(60)에 의해 상기 회전 케이블 부재(50)가 회전한다. 상기 회전 케이블 부재(50)가 회전함에 따라 제1바퀴(30)과 제2바퀴(40)가 일체로 회전한다. 이에 따라 제1바퀴(30)와 제1바퀴(30)와 배관(100) 내주면과의 마찰력에 의해 제1바퀴(30)와 제2바퀴(40)가 배관(100)의 내주면을 따라 이동한다. 그 결과 상기 프로브(20)가 배관(100)의 내주면을 따라 이동한다. 상기 프로브(20)는 배관(100)의 내주면을 따라 일정한 속도로 이동하면서 배관(100)의 결함을 검사할 수 있다. 상기 회전 케이블 부재(50)의 회전 속도를 조절함으로써 상기 프로브(20)의 이동 속도를 조절할 수 있다. 이에 따라 상기 프로브(20)는 "U" 형상으로 휘어진 배관(100)도 자연스럽게 이동하면서 검사를 수행할 수 있다. 이 경우 종래의 ECT를 이용해 배관을 검사할 경우 공압에 의해 프로브를 배관의 타단부까지 진입시킨 후 로프에 의해 연결된 프로브를 작업자가 수작업으로 당기면서 검사를 수행하였다. 그 결과 프로브의 이동속도가 일정하지 않아서 검사의 신뢰도가 떨어지는 문제점이 있었다. 본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해소할 수 있는 효과를 제공한다. 또한, 본 발명에 따른 프로브 이송 장치는 종래와 달리 프로브를 전진시키거나 후진시키는 과정에서 모두 검사 작업이 가능하므로 검사의 정밀도를 높일 수 있으며 검사 시간을 현저하게 단축할 수 있는 장점이 있다.
본 발명에 따른 프로브 이송 장치는 ECT는 물론 IRIS에도 적용될 수 있으므로 범용성이 우수한 장점이 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 배관 내부 검사 시스템용 프로브 이송 장치는 회전 케이블에 의해 제1바퀴와 제2바퀴가 일체로 회전함으로써 프로브가 배관 내부를 따라 전진 또는 후진할 수 있으므로 "U" 형상으로 휘어진 배관의 내부를 효과적으로 검사할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명에 따른 배관 내부 검사 시스템용 프로브 이송 장치는 ECT 는 물론 IRIS에 적용할 수 있는 장점이 있다.
이상, 바람직한 실시 예를 들어 본 발명에 대해 설명하였으나, 본 발명이 그러한 예들에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주 내에서 다양한 형태의 실시 예가 구체화될 수 있을 것이다.
10 : 프로브 이송 장치
20 : 프로브
25 : 제1연결 부재
30 : 제1바퀴
32 : 베어링
35 : 제2연결 부재
40 : 제2바퀴
50 : 회전 케이블 부재
55 : 통신선
60 : 구동 수단
100 : 배관

Claims (4)

  1. 결함 검사를 위해 배관 내부에 이송 가능하게 설치되는 프로브;
    상기 프로브의 후방에 제1연결 부재에 의해 연결된 제1바퀴;
    상기 제1바퀴의 후방에 배치되며 상기 제1바퀴와 일체로 회전하도록 배치된 제2바퀴;
    상기 제1바퀴 및 상기 제2바퀴와 일체로 회전하며, 반경 방향으로 휘어질 수 있는 중공의 회전 케이블 부재; 및
    상기 회전 케이블 부재를 회전시키는 구동 수단을 포함한 것을 특징으로 하는 배관 내부 검사 시스템용 프로브 이송 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프로브는 와류 전류 탐상(ECT, Eddy Current Testing)용 프로브인 것을 특징으로 하는 배관 내부 검사 시스템용 프로브 이송 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 프로브는 내부 회전 검사 시스템(IRIS, Internal Rotary Inspection System)의 초음파 탐상(UT, Ultrasonic Testing)용 프로브인 것을 특징으로 하는 배관 내부 검사 시스템용 프로브 이송 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1바퀴와 상기 제2바퀴는 동일 방향 회전시 진행 방향을 기준으로 서로 대칭적인 진행 벡터 성분을 가지는 것을 특징으로 하는 배관 내부 검사 시스템용 프로브 이송 장치.
KR1020230121237A 2023-09-12 2023-09-12 배관 내부 검사 시스템용 프로브 이송 장치 KR102650196B1 (ko)

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