KR200301525Y1 - 배관 자력제거 장치 - Google Patents

Abstract

개시된 본 고안은 배관 자력제거 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 보다 상세하게는, 인텔리전트 피그(Intelligent Pig) 작업 및 기타 원인에 의해 배관에 자력이 형성된 경우, 배관 공사 작업시 선결 과제로서 행해지는 자력 제거 작업을 위해 배관에 형성된 자력을 측정하고 직류전기를 흘려 보냄으로써 배관에 발생된 자력과 반대의 자력을 발생시켜 배관의 자력을 상쇄 또는 제거하는 배관 자력제거 장치에 관한 것이다. 본 고안에 따른 배관 자력제거 장치는 자력 측정을 위한 별도의 가우스 메터 없이 배관의 자력 방향 및 자력 세기를 측정할 수 있으며, 미리 감아놓은 코일부내로 배관을 삽입 설치하므로 현장에서 작업시간이 단축되며, 본 장치를 사용하여 용접을 하면 배관에 형성된 자력을 매우 효과적으로 제거시키면서 작업을 할 수 있기 때문에 용접불량률이 적어져 용접효율 및 품질, 설비에 대한 안전성이 크게 향상되는 효과를 제공한다. 또한 고전압 소전류형이므로 대전류가 흐를시 발생되는 열에 의해 화상이나 화재폭발의 우려가 없으며, 자동모드 사용시 자동으로 자력을 조정하게 되므로 한번 설치 후 별도의 조작없이 작업이 가능하기 때문에 작업 효율을 크게 향상시키는 효과를 제공한다.

Description

배관 자력제거 장치{Demagnetization of magnetically influenced pipeline}

본 고안은 배관 자력제거 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 인텔리전트 피그(Intelligent Pig) 작업 및 기타 원인에 의해 배관에 자력이 형성된 경우, 배관 공사 작업시 선결 과제로서 행해지는 자력 제거 작업을 위해 배관에 형성된 자력을 측정하고 직류전기를 흘려 보냄으로써 배관에 발생된 자력과 반대의 자력을 발생시켜 배관의 자력을 상쇄 또는 제거하는 배관 자력제거 장치에 관한 것이다.

인텔리전트 피그 작업 후 배관에 남아있는 자력으로 인해 용접시 용접봉과 용접홀더가 배관에 달라붙어 용접을 할 수 없는 문제점을 해결하기 위하여, 에나멜선이 감긴 코일구조체 내부로 배관을 위치시켜 배관에 형성된 자력을 측정하고 직류전기를 흘려 보냄으로써 배관에 발생된 자력과 반대의 자력을 발생시켜 배관의자력을 상쇄 또는 제거하는 배관 자력제거 장치에 관한 것이다.

석유화학플랜트, 가스설비 등의 공정에 사용되는 유체수송용 배관은 그 내부의 고압을 견디기 위하여 금속배관을 사용하게 된다. 이 금속배관은 주변환경에 의해 배관 주변에 흐르는 전류와 지표면의 자기장에 의해 자화되기도 하며, 이밖에도 자기폭풍, 인접 배관 등이 자화된 경우 동기되어 자화되는 것과 같이 여러가지 각종 원인 등에 의하여 배관 표면이 자화된다.

그 중에서도 특히 배관의 부식 등을 측정하기 위해 수행하는 인텔리전트 피깅(Intelligent Pigging) 작업은 작업 후 잔류하는 전류가 배관 표면에 자장을 형성하고, 경우에 따라 그 값은 수천 가우스 이상 발생되기도 한다.

인텔리전트 피그 기술은 배관의 결함 및 손상 여부를 판단하는 기술로서, 그 진단 장비는 배관 표면상에 설치된 라인을 통해 전류를 흘려보내며, 강력 영구 자석 N극과 S극을 배관 내부 벽에 밀착시키는데, 이때 배관에 강력한 자력(수만 가우스)이 통과하며 배관 내부의 상세한 정보를 송출함으로써 배관의 표면 및 내부 상태를 정밀 진단하는 것이다. 이렇게 피그가 통과한 배관은 자화되어 수년(약 5년 이상)이 지날 때까지 자력이 남아 있는다.

따라서, 종래에는 배관 공사를 하는 경우 그 배관에 형성된 자장을 측정해야 하며, 자장이 형성된 경우 그 자장을 제거해야 하는 것이 선결 과제였다. 특히, 배관의 부식 등 이상이나 계통조작 등의 사유로 배관을 절단한 후 용접할 사안이 발생하는 경우, 전술한 각종 원인에 의해 자화된 배관은 주위에 자기장을 형성시켜 용접봉(티그 용접시에는 텅스텐 전극봉)과 달라붙고, 용접시 아크열에 의해 용융된금속 용액이 자력에 의해 움직이기 때문에 용접을 할 수가 없다는 문제점이 있었다.

이 같은 문제점을 해결하기 위하여, 종래에는 용접홀더선 방식에 따라 용접홀더선을 배관에 10여회 감고 직류용접기 단자에 연결하여 직류전류를 보내 사용하였으며, 이때 용접기가 소손되는 경우가 자주 있고, 단자 연결부에서 열에 의한 화재 발생과 화상의 위험이 있으며, 무거운 연동선인 홀더선을 배관에 감고 풀기 위해서는 50m정도의 선을 움직여야 하므로 작업이 어렵고, 극성을 확인하지 못해 자력을 증가시키는 경우도 있어 자력에 대해 익숙치 못한 작업자들에게는 배관에 형성된 자력을 제거하기 위해 상당한 시간과 기술이 요구되는 문제점이 있었다.

상기와 같은 종래의 배관에 형성되는 자화 현상으로 인해 발생되는 문제점을 해결하기 위한 본 고안은 보다 안전한 배관 공사의 작업 환경을 위하여 배관에 형성된 자력을 측정하고 그에 따른 자력을 효율적으로 제거 또는 상쇄시키고자, 에나멜선이 감긴 코일구조체 내부로 배관을 위치시켜 배관에 형성된 자력을 측정하고 직류전기를 흘려 보냄으로써 배관에 발생된 자력과 반대의 자력을 발생시켜 배관의 자력을 상쇄 또는 제거하는 배관 자력제거 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 배관 자력제거 장치의 사시도.

도 2(a)는 본 고안의 일 실시예에 따른 배관 자력제거 장치의 개략적인 구성도.

도 2(b)는 본 고안의 일 실시예에 따른 코일부와 배관의 결합 상태의 단면도.

도 3(a) 및 3(b)는 본 고안의 일 실시예에 따른 코일부의 개략적인 단면도.

도 4는 본 고안의 일 실시예에 따른 조정부의 개략적인 계통도.

도 5는 본 고안의 일 실시예에 따른 조정부의 구체적인 회로도.

도 6은 본 고안의 일 실시예에 따른 조정부의 조절수단의 구성도.

도 7은 본 고안의 일 실시예에 따른 센서부의 개략적인 구조도.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 자력제거 장치를 이용한 용접 작업의 순서도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 코일부 2 : 센서부

3 : 조정부 4, 6 : 배관

5 : 신규배관 101 : 내판

102 : 에나멜선 103 : 외판

104 : 코일케이블 201 : 홀센서

202 : 증폭부 203 : 센서케이블

301 : 전원스위치 302 : 전원콘센트

303 : 코일잭 304 : 센서잭

305 : 자력방향계 306 : 자력계

307 : 수동절환스위치 308 : 자력조정볼륨

309 : 자력방향스위치 310 : 자력감도조정볼륨

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 배관 자력제거 장치는, 배관에 형성된 자력을 제거/상쇄시키는 장치로서, 중공의 관 외부에 코일이 감겨져 상기 코일에 흐르는 직류전기에 의해 자력을 형성시키는 코일부; 상기 배관에부착되어 상기 배관에 형성된 자력을 검지하는 센서부; 및 상기 코일부와 연결되어 상기 코일로 공급되는 전류의 세기를 조정하며, 상기 센서부와 연결되어 상기 배관에 형성된 자력 세기 및 자력 방향을 측정 및 조절하는 조정부;를 포함하여 이루어져, 상기 조정부는 상기 센서부에 의해 상기 배관에 형성된 자력을 검지하고 상기 코일부로 직류전기를 공급하여 배관에 형성된 자력을 제거/상쇄시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 고안의 바람직한 특징에 따르면, 상기 코일부는, 알루미늄 또는 동판 재질의 내판; 상기 내판 위에 2~3층으로 500~700회 코일로 감겨지는 에나멜선;

상기 에나멜선 외부를 감싸는 알루미늄 또는 동판 재질의 외판; 및 상기 내판 및 외판 사이에 수밀하게 채워지는 액체 에폭시;를 포함하여 이루어져, 상기 내판 내부로 상기 배관을 위치시켜 상기 조정부로부터 상기 에나멜선을 통해 흐르는 직류전기에 의해 자력을 형성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 센서부는, 상기 배관 표면에 밀착되어 주의의 자력을 검지하는 홀센서; 상기 홀센서에 연결되어 검지된 신호의 세기를 증폭시키는 증폭부; 및 상기 증폭부와 연결되어 전달받은 신호를 상기 조정부로 전달하는 케이블;을 포함하여 이루어져, 상기 배관 표면으로부터 검지된 자력 세기 및 자력 방향을 상기 조정부로 전달하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 조정부는, 외부로부터 입력되는 전원 플러그를 수용하는 전원콘센트; 상기 전원콘센트로부터 전원을 온오프시키는 전원스위치; 상기 코일부로부터의 케이블을 수용하는 코일잭; 상기 센서부로부터의 케이블을 수용하는 센서잭; 상기 센서부로부터 검지된 자력 세기를 표시하는 자력계; 상기 센서부로부터 검지된 자력 방향을 표시하는 자력방향계; 상기 코일부로 전달하는 제어신호를 자동 또는 수동으로 전환하는 수동절환스위치; 상기 센서부로부터 입력되는 신호의 감도를 조정하는 자력감도조정볼륨; 상기 배관에 형성된 자력 세기를 조정하는 자력조정볼륨; 및 상기 배관에 형성된 자력 방향을 조정하는 자력방향스위치;를 포함하여 이루어져, 상기 자력감도조정볼륨을 조절하여 상기 센서부로부터 전달받은 신호의 감도를 조절하며, 상기 수동절환스위치가 자동으로 전환되면 상기 배관으로부터 검지된 자력을 상쇄시키는 자력이 자동으로 형성되고, 수동으로 전환되면 사용자가 상기 자력조정볼륨 및 상기 자력방향스위치를 조절하여 원하는 자력을 형성시키는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 구성된 본 고안에 따른 배관 자력제거 장치는 각종의 원인으로 인해 배관 표면에 잔류하는 자기장으로 인해 각종 배관 작업시 공구가 배관에 붙는다든가 하는 자력 현상에 대하여, 작업 전 또는 작업 도중에 배관 표면으로 직류전류를 흘려보내 역으로 자력을 상쇄 또는 제거함으로써 배관에 대한 작업시 보다 안전한 작업 환경을 제공하는 효과가 있다.

이하 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 배관 자력제거 장치의 사시도이고, 도 2(a)그 배관 자력제거 장치의 개략적인 구성도이고, 도 2(b)는 코일부와 배관의 결합 상태의 단면도이고, 도 3(a) 및 3(b)는 그 코일부의 개략적인 단면도이고, 도 4는 조정부의 개략적인 계통도이고, 도 5는 그 조정부의 구체적인 회로도이고, 도 6은 그 조정부의 조절수단의 구성도이고, 도 7은 센서부의 개략적인 구조도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 자력제거 장치를 이용한 용접 작업의 순서도이다.

도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 배관 자력제거 장치의 사시도로서 그 내부에 배관을 삽입한 사용 환경을 도시한다. 배관에 대하여 용접을 하는 경우에 있어서, 그 배관 주위에는 자력이 형성되어 용접 도구가 배관의 표면에 달라붙는 경우 작업의 진행에 방해가 되며, 또한 용접되는 배관 사이에 형성되는 자력은 용접 작업시 그 용접율을 떨어뜨리게 한다. 이러한 자력 현상은 결국 작업시 매우 불편하며, 불량의 배관로를 형성하기 때문에 용접 작업 도중이나 또는 그 이후라도 위험 사고를 불러일으킬 수 있는 원인이 된다.

도 2(a) 및 도 2(b)는 본 고안의 일 실시예에 따라서 코일부(1), 센서부(2) 및 조정부(3)로 구성되는 배관 자력제거 장치의 전체적인 구조를 도시한다. 배관 선로 작업을 위하여 배관(4)과 배관(6) 사이에 신규배관(5)을 용접하는 경우, 그 배관 부위의 용접부위에 형성된 자력은 용접불능을 일으킨다. 이러한 자력을 상쇄시키기 위하여, 중공의 코일부(1) 내로 배관(4, 6)을 삽입하고 신규배관(5)을 맞댄 다음 감지부(2)를 그 용접 부위에 설치하면, 감지부(2)를 통해 검지된 자력 세기 및 자력 방향에 따라 조정부(3)는 코일부(1)로 직류 전류를 흘려보내 역자장을 형성하여 배관에 형성된 자력을 제거시킨다. 용접을 마친 후에는 코일부(1)는 그라인더 또는 절단기로 절단하여 배관으로부터 분리시킨다.

도 3(a) 및 3(b)는 본 고안의 일 실시예에 따른 배관 자력제거 장치를 이루는 코일부의 개략적인 단면을 도시한다. 코일부(1)는 내판(101)의 외표면에 0.7~1.0mm의 에나멜선(102) 코일을 2~3층으로 500~700회 감고 그 감은 외부를 다시 외판(103)으로 덮는다. 전술한 내판(101) 및 외판(103)은 알루미늄 또는 동 재질의 판이 바람직하며, 내부열을 방열시키며 외부의 충격으로부터 코일을 보호하는 역할을 한다.

내판(101)과 외판(103) 사이는 액체 에폭시로 수밀하게 채운 후 고착시켜 내부에 배관을 수용할 수 있는 중공의 일체형 코일부(1) 몸체로 형성한다. 코일부(1)의 내경은 배관의 외경보다 3Cm이상 여유있게 제작하여 배관의 굴곡 또는 타원형 배관을 내부에 수용할 수 있도록 한다.

도 4는 본 고안의 일 실시예에 따른 배관 자력제거 장치를 이루는 조정부의 계통 구조를 도시한다. 조정부(3)는 230V, 60Hz의 전원을 입력받아 싸이리스터에서 위상제어를 통해 전압을 조절하고, 이를 정류기를 통해 코일부(1)로 직류를 흘려 보내준다. 이때 마이크로 콘트롤러는 싸이리스터를 제어하고, 센서부(2)를 통해 검지된 자력 세기 및 자력 방향을 디스플레이 수단을 통하여 표시한다.

도 5는 본 고안의 일 실시예에 따른 배관 자력제거 장치를 이루는 조정부의 회로구조로서, 보다 상세한 실시를 위하여 마이크로 콘트롤러 및 각 부의 연결 회로를 도시한다.

도 6은 본 고안의 일 실시예에 따른 배관 자력제거 장치를 이루는 조정부의 정면부에 위치하는 각 조절 수단의 구성을 도시한다. 코일케이블(104)은 코일잭(303)에, 센서케이블(203)은 센서잭(304)에 연결하여 조정부(3)에 코일부(1)와 센서부(2)를 연결한다. 배관 자력제거 장치의 전원을 전원콘센트(302)에 연결하고 전원스위치(301)를 이용하여 조정부(3)의 전원을 ON/OFF시킨다.

다음에 센서부(2)를 통해 입력되는 배관 주위의 측정 자력은 자력방향계(305)와 자력계(306)에 각각 자력 방향 및 자력 세기를 표시한다. 이와 같이 측정된 자력이 너무 강한 경우에는 자력감도조정볼륨(310)을 통해 감도를 조절한다.

수동절환스위치(307)는 센서부(2)를 통해 검지된 자력을 상쇄하기 위해 조정부(3)로부터의 출력을 자동 또는 수동으로 원하는 상태로 절환할 수 있다. 수동절환스위치(307)를 수동으로 절환시에는, 자력방향스위치(309)를 사용하여 자력방향을 결정한 후, 자력조정볼륨(308)을 돌려 원하는 자력을 유지시킨다. 수동절환스위치(307)를 자동으로 절환시에는, 자력감도조정볼륨(310)을 통해 1차적으로 자력의 감도를 조정하면 마이크로 콘트롤러는 센서의 자력과 상반하는 자력을 자동으로 출력하여 용접이 진행됨에 따라 용접부에서 자력이 상쇄되도록 즉, 용접부에서 최하의 자력이 유지되도록 자동 조절된다.

도 7은 본 고안의 일 실시예에 따른 배관 자력제거 장치를 이루는 센서부의 구성을 도시한다. 센서부(2)는 배관 표면에 부착되어 자력을 검지하는 홀센서(201)와 이를 증폭하는 증폭부(202)와 검지된 신호를 조정부(3)로 전달하는 센서케이블(203)로 구성되어 있으며, 특히 센서부(2)의 몸체는 용접하고자 하는 배관(4, 6) 사이에 고정되도록 중앙 하부가 돌출되어 있는 것이 특징이다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 자력제거 장치를 이용한 용접작업의 순서를 도시한다. 먼저 용접의 대상인 배관에 대하여 장비를 설치한다. 코일부(1) 내에 배관을 삽입하여 안착시키고, 특히 배관의 끝부분에 안착시킴으로써 출력 자력이 최대가 되게 하는 것이 바람직하다. 다음에 센서부(2)를 배관 표면에 설치하고 조정부(3)의 전원연결을 하여 전원스위치(301)를 온 시킨다.

다음에는 수동절환스위치(307)를 전환하여 자동 또는 수동으로 자력제거를 할 것인지 선택한다. 자동 제어 방법일 경우, 자력계(306)의 값이 -300 ~ 300 사이의 값인지 확인하고 아닐 경우에는 자력감도조정볼륨(310)을 조절하여 그 사이값으로 맞추고 맞추기가 불가능할 경우 수동으로 전환한다. 만약 -300 ~ 300 사이의 값이라면, 자동으로 자력이 제거되면서 용접이 가능한 상태가 된다.

수동제어일 경우, 자력조정볼륨(308) 및 자력감도조정볼륨(310)을 최소 위치에 놓은 후 자력계(306)의 값을 확인한다. 그 값이 -300 ~ 300값을 넘는 경우 자력조정볼륨(308)으로 조정한다. -300 ~ 300값 이내이면 드라이버와 같은 자성체를 배관 사이에 대어 자력이 제거되어 용접이 실제로 가능한지 확인한다. 자력조정볼륨(308)을 조정해봐도 자력이 제거되지 않는 경우에는 자력감도조정볼륨(310)을 조정하여 자력값이 -300 ~ 300값이 되도록 한다. 용접 가능한 자력값은 자동 및 수동 모두 측정 자력값이 -300 ~ 300의 범위에 있도록 유지하며, 용접이 끝난 후에는 측정 장비를 배관으로부터 탈착시킨 후 작업을 종료한다.

상술한 바와 같이, 본 고안에 따른 배관 자력제거 장치의 실시예가 구성된다. 본 고안의 기술적인 범위는 반드시 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본고안의 기술적 범위를 해치지 않는 범위에서 다양한 변형이나 응용예가 가능하다.

본 고안에 따른 배관 자력제거 장치는 자력 측정을 위한 별도의 가우스 메터 없이 배관의 자력 방향 및 자력 세기를 측정할 수 있으며, 미리 감아놓은 코일부내로 배관을 삽입 설치하므로 현장에서 작업시간이 단축되며, 본 장치를 사용하여 용접을 하면 배관에 형성된 자력을 매우 효과적으로 제거시키면서 작업을 할 수 있기 때문에 용접불량률이 적어져 용접효율 및 품질, 설비에 대한 안전성이 크게 향상되는 효과를 제공한다.

또한, 용접홀더선이 필요치 않으므로 여분의 용접선으로 용접을 할 수 있으며 별도의 용접발전기가 필요치 않다는 효과가 있다. 용접홀더선 방식 사용시 홀더선을 별도의 저항 없이 직접 연결함에 따른 용접기의 과부하로 용접기 소손이 없다.

또한 고전압 소전류형이므로 대전류가 흐를시 발생되는 열에 의해 화상이나 화재폭발의 우려가 없으며, 자동모드 사용시 자동으로 자력을 조정하게 되므로 한번 설치 후 별도의 조작없이 작업이 가능하기 때문에 작업 효율을 크게 향상시키는 효과를 제공한다.

Claims (4)

1. 배관에 형성된 자력을 제거/상쇄시키는 장치로서,

   중공의 관 외부에 코일이 감겨져 상기 코일에 흐르는 직류전기에 의해 자력을 형성시키는 코일부;

   상기 배관에 부착되어 상기 배관에 형성된 자력을 검지하는 센서부; 및

   상기 코일부와 연결되어 상기 코일로 공급되는 전류의 세기를 조정하며, 상기 센서부와 연결되어 상기 배관에 형성된 자력 세기 및 자력 방향을 측정 및 조절하는 조정부;를 포함하여 이루어져,

   상기 조정부는 상기 센서부에 의해 상기 배관에 형성된 자력을 검지하고 상기 코일부로 직류전기를 공급하여 배관에 형성된 자력을 제거/상쇄시키는 것을 특징으로 하는 배관 자력제거 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 코일부는,

   알루미늄 또는 동판 재질의 내판;

   상기 내판 위에 2~3층으로 500~700회 코일로 감겨지는 에나멜선;

   상기 에나멜선 외부를 감싸는 알루미늄 또는 동판 재질의 외판; 및

   상기 내판 및 외판 사이에 수밀하게 채워지는 액체 에폭시;를 포함하여 이루어져,

   상기 내판 내부로 상기 배관을 위치시켜 상기 조정부로부터 상기 에나멜선을 통해 흐르는 직류전기에 의해 자력을 형성하는 것을 특징으로 하는 배관 자력제거 장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 센서부는,

   상기 배관 표면에 밀착되어 주의의 자력을 검지하는 홀센서;

   상기 홀센서에 연결되어 검지된 신호의 세기를 증폭시키는 증폭부; 및

   상기 증폭부와 연결되어 전달받은 신호를 상기 조정부로 전달하는 케이블;을 포함하여 이루어져,

   상기 배관 표면으로부터 검지된 자력 세기 및 자력 방향을 상기 조정부로 전달하는 것을 특징으로 하는 배관 자력제거 장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 조정부는,

   외부로부터 입력되는 전원 플러그를 수용하는 전원콘센트;

   상기 전원콘센트로부터 전원을 온오프시키는 전원스위치;

   상기 코일부로부터의 케이블을 수용하는 코일잭;

   상기 센서부로부터의 케이블을 수용하는 센서잭;

   상기 센서부로부터 검지된 자력 세기를 표시하는 자력계;

   상기 센서부로부터 검지된 자력 방향을 표시하는 자력방향계;

   상기 코일부로 전달하는 제어신호를 자동 또는 수동으로 전환하는 수동절환스위치;

   상기 센서부로부터 입력되는 신호의 감도를 조정하는 자력감도조정볼륨;

   상기 배관에 형성된 자력 세기를 조정하는 자력조정볼륨; 및

   상기 배관에 형성된 자력 방향을 조정하는 자력방향스위치;를 포함하여 이루어져,

   상기 자력감도조정볼륨을 조절하여 상기 센서부로부터 전달받는 신호의 감도를 조절하며, 상기 수동절환스위치가 자동으로 전환되면 상기 배관으로부터 검지된 자력을 상쇄시키는 자력이 자동으로 형성되고, 수동으로 전환되면 사용자가 상기 자력조정볼륨 및 상기 자력방향스위치를 조절하여 원하는 자력을 형성시키는 것을 특징으로 하는 배관 자력제거 장치.