KR200489921Y1 - 근접센서 모니터링 장치 - Google Patents

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Abstract

본 고안의 근접센서 모니터링 장치(100)는, 양의 전압(+V)을 출력하는 직류전원공급부(110)와, 터빈 미터(10)의 근접센서(6a)로부터 출력되는 센서출력신호(SOT)를 수신하여 수신된 센서출력신호(SOT)를 증폭하여 양의 전압(+V)과 음의 전압(-V)을 갖는 펄스폭변조신호(AS)를 출력하는 스위칭증폭부(120)와, 펄스폭변조신호(AS)를 수신하여 수신된 펄스폭변조신호(AS)로부터 직류전압을 산출하여 산출된 직류전압을 전압표시창(131)에 표시해주는 직류전압지시계(130)와, 펄스폭변조신호(AS)를 수신하여 수신된 펄스폭변조신호(AS)의 주파수를 산출하여 산출된 주파수를 주파수표시창(141)에 표시해주는 주파수지시계(140)로 구성된다.
본 고안의 근접센서 모니터링 장치는 터빈 미터의 점검이나 정비시 터빈 미터가 설치된 현장에서 근접센서로부터 출력되는 센서출력신호를 직접 결선하여 센서출력신호의 전압과 주파수를 실시간으로 측정하고, 측정된 센서출력신호의 전압과 주파수에 의해 근접센서의 고장 유무와 터빈휠 베어링의 이상 유무를 판단할 수 있고, 근접센서의 고장 진단에 따른 근접센서 교체 후, 터빈 미터의 블레이드를 회전시켜 근접센서로부터 출력되는 센서출력신호의 전압을 측정하여 근접센서 교체시 근접센서 간극을 정확하게 조정할 수 있다.

Description

근접센서 모니터링 장치{Proximity sensor monitoring device}
본 고안은 근접센서 모니터링 장치에 관한 것으로, 특히 터빈 미터의 점검이나 정비시 터빈 미터가 설치된 현장에서 근접센서로부터 출력되는 센서출력신호를 직접 결선하여 센서출력신호의 전압과 주파수를 실시간으로 측정하고, 측정된 센서출력신호의 전압과 주파수에 의해 근접센서의 고장 유무와 터빈휠 베어링의 이상 유무를 판단하고, 근접센서의 고장 진단에 따른 근접센서 교체 후, 터빈 미터의 블레이드를 회전시켜 근접센서로부터 출력되는 센서출력신호의 전압을 측정하여 근접센서 교체시 근접센서 간극을 정확하게 조정할 수 있는 근접센서 모니터링 장치에 관한 것이다.
터빈 미터(Turbine Meter)는 여러 개의 날개가 달린 터빈휠(turbine wheel) 이 베어링과 회전축에 의해 자유롭게 회전하도록 설계되어 있다. 유제가 유입되어 유체의 속도에 비례하여 회전축이 회전하고, 터빈휠의 블레이드(blade) 끝이 측정점을 통과하면서 회전수가 측정되고, 터빈 미터로부터의 출력신호는 부피유량에 비례하는 주파수 신호이며, 터빈 미터에 의하여 발생한 각 펄스신호는 측정된 액체의 부피에 해당하는 조건을 산출하여 유량을 구할 수 있다.
터빈 미터는 가스의 큰 체적의 유동을 측정하기 위해 천연가스 산업에서 가스 파이프 라인에 통상 설치된다.
터빈 미터와 관련된 선행기술로는 한국 공개특허공보 10-1994-0700665호 "가스 터빈 미터"(공개일자 : 1994.02.23)와, 한국 실용신안공보 제20-1983-0000692호 "터빈 미터"(공고일자 : 1983.05.09)에 개시되어 있다.
도 1은 일반적이 터빈 미터를 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 터빈 미터(10)는 양단이 관통된 원통 형상으로 내부에 유로 통로(1)를 형성하는 본체(2)와, 본체(2) 내부 중앙에 위치하며 유체의 유입 방향으로 다수개의 블레이드(3)가 포함되는 터빈휠(4)과, 터빈휠(4)의 회전을 가능하게 지지하는 고정체(5)와, 터빈휠(4) 상부에 위치하며 터빈휠(4)의 회전속도에 비례하는 주파수를 가진 센서출력신호를 발생시키는 근접센서(6a)가 장착된 근접센서 하우징(6)으로 구성된다.
종래의 경우, 터빈 미터(10)의 근접센서(6a)로부터 출력되는 센서출력신호는 케이블(7)을 통해 터빈 미터(10)로부터 원거리에 위치한 제어실(8) 내에 설치되어 있는 유량계산기(9)에 연결되어, 근접센서(6a)로부터 출력되는 센서출력신호를 측정한다.
이와 같이, 원거리에 위치한 유량계산기(9)를 통해 근접센서(6a)의 센서출력신호를 측정하는 경우, 케이블(7)의 길이에 따른 선로 저항에 의해 근접센서로부터 출력되는 센서출력신호값은 부정확하고, 이로 인해, 근접센서(6a)의 이상 동작시 정확한 시기에 근접센서(6a)를 교체하지 못하는 문제점이 있다.
또한, 터빈 미터가 설치된 현장에서 터빈 미터를 배관에서 분리한 후 근접센서(6a)의 교체시 현장에는 근접센서로부터 출력되는 센서출력신호의 전압과 주파수를 측정할 수가 없으므로, 작업자는 육안으로 근접센서와 터빈휠 간의 간극을 조정하게 되므로 터빈휠과 근접센서와의 간극을 정확하게 조정하지 못하고, 터빈휠 베어링의 이상 유무를 판단하지 못하는 문제점을 가지고 있다.
한국 공개특허공보 10-1994-0700665호 "가스 터빈 미터"(공개일자 : 1994.02.23) 한국 실용신안공보 제20-1983-0000692호 "터빈 미터"(공고일자 : 1983.05.09)
본 고안의 목적은 터빈 미터의 점검이나 정비시 터빈 미터가 설치된 현장에서 근접센서로부터 출력되는 센서출력신호를 직접 결선하여 센서출력신호의 전압과 주파수를 실시간으로 측정하고, 측정된 센서출력신호의 전압과 주파수에 의해 근접센서의 고장 유무와 터빈휠 베어링의 이상 유무를 판단하고, 근접센서의 고장 진단에 따른 근접센서 교체 후, 터빈 미터의 블레이드를 회전시켜 근접센서로부터 출력되는 센서출력신호의 전압을 측정하여 근접센서 교체시 근접센서 간극을 정확하게 조정할 수 있는 근접센서 모니터링 장치를 제공하는 데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 고안의 근접센서 모니터링 장치는, 양의 전압을 출력하는 직류전원공급부; 터빈 미터의 블레이드를 회전시켜 상기 블레이드의 회전 위치에 따른 근접센서로부터 출력되는 센서출력신호를 수신하여 수신된 센서출력신호를 증폭하여 양의 전압과 음의 전압을 갖는 펄스폭변조신호를 출력하는 스위칭증폭부; 상기 펄스폭변조신호를 수신하여 수신된 펄스폭변조신호로부터 직류전압을 산출하여 산출된 직류전압을 전압표시창에 표시해주는 직류전압지시계; 및 상기 펄스폭변조신호를 수신하여 수신된 펄스폭변조신호의 주파수를 산출하여 산출된 주파수를 주파수표시창에 표시해주는 주파수지시계를 구비하며, 입력단자와, 일측부가 상기 입력단자에 연결되고, 타측부가 상기 센서출력신호에 접속되는 케이블을 구비하여, 상기 터빈 미터가 설치된 현장에서 상기 센서출력신호와 직결로 연결되며, 상기 터빈 미터의 블레이드가 회전하여 블레이드가 근접센서에 위치할 때 상기 직류전압지시계에 표시된 직류전압과 사용자에 의해 정의된 기준전압과 비교하여, 상기 직류전압지시계에 표시된 직류전압이 상기 기준전압보다 작으면 상기 근접센서를 터빈휠 쪽으로 이동시키고, 상기 직류전압지시계에 표시된 직류전압이 상기 기준전압보다 크면 상기 근접센서를 터빈휠로부터 이격시켜 상기 직류전압지시계에 표시된 직류전압이 상기 기준전압과 동일한 전압을 갖도록 상기 근접센서의 간극을 조정하고, 상기 주파수지시계에 표시된 주파수와, 터빈휠의 정상 동작할 때의 기준 회전주파수와 비교하여, 상기 주파수지시계에 표시된 주파수가 상기 기준 회전주파수보다 작으면, 상기 터빈휠의 베어링을 교체하는 것을 특징으로 한다.
본 고안의 근접센서 모니터링 장치는 터빈 미터의 점검이나 정비시 터빈 미터가 설치된 현장에서 근접센서로부터 출력되는 센서출력신호를 직접 결선하여 센서출력신호의 전압과 주파수를 실시간으로 측정하고, 측정된 센서출력신호의 전압과 주파수에 의해 근접센서의 고장 유무와 터빈휠 베어링의 이상 유무를 판단할 수 있고, 근접센서의 고장 진단에 따른 근접센서 교체 후, 터빈 미터의 블레이드를 회전시켜 근접센서로부터 출력되는 센서출력신호의 전압을 측정하여 근접센서 교체시 근접센서 간극을 정확하게 조정할 수 있다.
도 1은 일반적인 터빈 미터를 나타낸 도면,
도 2는 본 고안의 근접센서 모니터링 장치의 구성도,
도 3은 스위칭 증폭부의 구성도,
도 4는 터빈 미터와 본 고안의 근접센서 모니터링 장치와의 접속상태를 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 근접센서 모니터링 장치를 상세히 설명하고자 한다.
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 고안의 근접센서 모니터링 장치(100)는, 양의 전압(+V)을 출력하는 직류전원공급부(110)와, 터빈 미터(10)의 근접센서(6a)로부터 출력되는 센서출력신호(SOT)를 수신하여 수신된 센서출력신호(SOT)를 증폭하여 양의 전압(+V)과 음의 전압(-V)을 갖는 펄스폭변조신호(AS)를 출력하는 스위칭증폭부(120)와, 펄스폭변조신호(AS)를 수신하여 수신된 펄스폭변조신호(AS)로부터 직류전압을 산출하여 산출된 직류전압을 전압표시창(131)에 표시해주는 직류전압지시계(130)와, 펄스폭변조신호(AS)를 수신하여 수신된 펄스폭변조신호(AS)의 주파수를 산출하여 산출된 주파수를 주파수표시창(141)에 표시해주는 주파수지시계(140)로 구성된다.
또한, 본 고안은 입력단자(IN)와, 일측부가 입력단자(IN)에 연결되고, 타측부가 센서출력신호(SOT)에 접속되는 케이블(50)을 구비하여, 케이블(50)에 의해 터빈 미터(10)가 설치된 현장에서 센서출력신호(SOT)와 직결로 연결된다.
상기의 구성에 따른 본 고안인 근접센서 모니터링 장치(100)의 동작은 다음과 같다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 고안의 직류전원공급부(110)는 스위칭증폭부(120)와, 직류전압지시계(130)와, 주파수지시계(140)가 동작할 수 있는 직류전압인 양의 전압(+V)을 출력한다.
이와 같은 직류전원공급부(110)는 배터리 등을 사용하여 근접센서(6a)와 연결된 다른 장치와 상관없이 터빈 미터(10)의 근접센서(6a)을 정검할 수 있다.
스위칭증폭부(120)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 근접센서(6a)로부터 출력되는 저전압의 사인파형을 갖는 센서출력신호(SOT)를 수신하여 이를 펄스폭변조 변환부(121)의 내부에서 만들어진 삼각파와 비교하고, 스위칭구동부(123)는 센서출력신호(SOT)가 삼각파 보다 크면 전브릿지(Full Bridge)로 구성된 제1스위치(S1)와 제4스위치(S4)를 온시키고, 제2스위치(S2)와 제3스위치(S3)를 오프시켜 직류전원공급부(110)로부터 양의 전압(+V)을 갖는 펄스폭변조신호(AS)를 출력하고, 반대로 센서출력신호(SOT)가 삼각파 보다 작으면 제1스위치(S1)와 제4스위치(S4)를 오프시키고, 제2스위치(S2)와 제3스위치(S3)를 온시켜 음의 전압(-V)을 갖는 펄스폭변조신호(AS)를 출력한다.
스위칭구동부(123)는 전브릿지 대신에 반브릿지(Half Bridge)로 구현할 수 있다.
이와 같은 스위칭증폭부(120)는 공지의 기술로, 스위칭증폭부(120)는 저전압의 사인파인 센서출력신호(SOT)를 증폭시켜 고전압의 구형파를 갖는 펄스폭변조신호(AS)를 출력한다.
직류전압지시계(130)는 스위칭증폭부(120)로부터 출력되는 펄스폭변조신호(AS)로부터 직류전압을 산출하고, 산출된 직류전압을 전압표시창(131)에 표시해준다.
근접센서(6a)로부터 출력되는 센서출력신호(SOT)가 정상적일 때는 터빈 미터(10)의 블레이드(3)가 회전함에 따라 블레이드(3)가 근접센서(6a) 위치에 있을 때는 대략 8.5V의 직류전압이 직류전압지시계(130)에 의해 산출되어 전압표시창(31)에 표시되고, 블레이드(3)와 블레이드(3) 사이에 근접센서(6a)가 위치하면 대략 3.1V의 직류전압이 직류전압지시계(130)에 의해 산출되어 전압표시창(131)에 표시된다.
배관에 터빈 미터(10)가 장착된 상태에서, 도 4에 도시된 바와 같이, 터비 미터(10)의 근접센서(6a)와 본 고안의 근접센서 모니터링 장치(100)의 입력단자(IN)에 센서출력신호(SOT)에 접속된 케이블(50)을 연결하여, 즉, 케이블(50)에 의해 터빈 미터(10)가 설치된 현장에서 센서출력신호(SOT)와 본 고안의 근접센서 모니터링 장치(100)를 직결로 연결시킨 후, 직류전압지시계(130)의 전압표시창(131)에 표시되는 센서출력신호(SOT)의 직류전압 값을 검사하고, 근접센서(6a)가 정상적으로 동작했을 때 직류전압 값이 아닌 경우, 근접센서(6a)의 고장으로 판단하고, 정상적인 근접센서(6a)로 교체한다.
근접센서(6a)의 교체를 위해, 도 4에 도시된 바와 같이, 터빈 미터(10)를 배관에서 취외한 후, 정상의 근접센서(6a)를 터빈 미터(10)의 근접센서 하우징(6)에 장착한다. 근접센서(6a)의 교체시 정상의 근접센서(6a)는 터빈휠(4) 상부에 정확한 위치에 근접센서(6a)가 장착되어야 한다. 즉, 터빈휠(4)과 근접센서(6a)의 간극이 정확하게 맞아야 하며, 이를 위해 배관에서 취외된 터빈 미터(10)의 블레이드(3)를 에어(air) 등으로 강제적으로 회전시킨 후, 블레이드(3)의 회전 위치에 따른 센서출력신호(SOT)를 수신하여 직류전압지시계(130)의 직류전압을 확인하여 근접센서(6a)의 간극을 정확하게 조정한다.
예를 들어, 블레이드(3)를 회전시켜, 블레이드(3)가 근접센서(6a)에 위치할 경우 직류전압지시계(130)에 의한 직류전압이 사용자에 의해 정의된 기준전압인 3.1V 보다 작으면, 직류전압지시계(130)에 의한 직류전압이 기준전압인 3.1V가 될 때까지 근접센서(6a)를 터빈휠(4) 쪽으로 이동시고, 반대의 경우에는 근접센서(6a)를 터빈휠(4)로부터 더 이격시킨다.
즉, 터빈 미터(10)의 블레이드(3)를 회전시켜 블레이드(3)가 근접센서(6a)에 위치할 때 직류전압지시계(130)에 표시된 직류전압이 기준전압인 3.1V의 전압을 갖도록 근접센서(6a)를 터빈휠(4)에 근접시키거나 터빈휠(4)로부터 멀어지도록 근접센서(6a)의 간극을 조정한다.
상기와 같은 방법에 의해 본 고안은 근접센서(6a)의 교체서 근접센서(6a)의 간극을 원하는 위치에 정확하게 조정할 수 있어, 근접센서(6a)로부터 출력되는 센서출력신호(SOT)에 의한 가스 유량 측정시 정확한 가스 유량을 산출할 수 있다.
주파수지시계(140)는 스위칭증폭부(120)로부터 출력되는 펄스폭변조신호(AS)로부터 주파수를 산출하고, 산출된 주파수를 주파수표시창(141)에 표시해준다.
주파수지시계(140)에 의해 산출된 주파수는 근접센서(6a)로부터 출력되는 센서출력신호(SOT)의 주파수와 동일하므로, 주파수지시계(140)에 의해 주파수표시창(141)에 표시된 주파수를 통해 현재 터빈 미터(10)의 터빈휠(4)의 회전주파수를 알 수 있다.
따라서, 주파수지시계(140)에 의해 출력되는 주파수값이 터빈휠(4)이 정상동작할 때의 기준 회전주파수 보다 느린 값을 갖는다면, 터빈휠(4)의 베어링의 노후화에 따른 수명 경과로, 터빈휠 베어링의 교체시기를 판단할 수 있다.
상기와 같이, 본 고안의 근접센서 모니터링 장치는 소형으로 제작되어, 휴대가 간편하고, 터빈 미터의 점검이나 정비시 터빈 미터가 설치된 현장에서 근접센서로부터 출력되는 센서출력신호를 직접 결선하여 근접센서에 연결된 다른 장치와 상관없이 센서출력신호의 전압과 주파수를 실시간으로 측정하고, 측정된 센서출력신호의 전압과 주파수에 의해 근접센서의 고장 유무와 터빈휠 베어링의 이상 유무를 정확하게 판단할 수 있고, 근접센서의 고장 진단에 따른 근접센서 교체 후, 터빈 미터의 블레이드를 회전시켜 근접센서로부터 출력되는 센서출력신호의 전압을 측정하여 근접센서 교체시 근접센서 간극을 정확하게 조정할 수 있다.
3 : 블레이드 4 : 터빈휠
6a : 근접센서 10 : 터빈 미터
100 : 근접센서 모니터링 장치 110 : 직류전원공급부
120 : 스위칭증폭부 130 : 직류전압지시계
140 : 주파수지시계

Claims (2)

  1. 양의 전압(+V)을 출력하는 직류전원공급부(110);
    터빈 미터(10)의 블레이드(3)를 회전시켜 상기 블레이드(3)의 회전 위치에 따른 근접센서(6a)로부터 출력되는 센서출력신호(SOT)를 수신하여 수신된 센서출력신호(SOT)를 증폭하여 양의 전압(+V)과 음의 전압(-V)을 갖는 펄스폭변조신호(AS)를 출력하는 스위칭증폭부(120);
    상기 펄스폭변조신호(AS)를 수신하여 수신된 펄스폭변조신호(AS)로부터 직류전압을 산출하여 산출된 직류전압을 전압표시창(131)에 표시해주는 직류전압지시계(130); 및
    상기 펄스폭변조신호(AS)를 수신하여 수신된 펄스폭변조신호(AS)의 주파수를 산출하여 산출된 주파수를 주파수표시창(141)에 표시해주는 주파수지시계(140)를 구비하여,
    입력단자(IN)와, 일측부가 상기 입력단자(IN)에 연결되고, 타측부가 상기 센서출력신호(SOT)에 접속되는 케이블(50)을 구비하여, 상기 터빈 미터(10)가 설치된 현장에서 상기 센서출력신호(SOT)와 직결로 연결되며,
    상기 터빈 미터(10)의 블레이드(3)가 회전하여 블레이드(3)가 근접센서(6a)에 위치할 때, 상기 직류전압지시계(130)에 표시된 직류전압과 사용자에 의해 정의된 기준전압과 비교하여, 상기 직류전압지시계(130)에 표시된 직류전압이 상기 기준전압보다 작으면 상기 근접센서(6a)를 터빈휠(4) 쪽으로 이동시키고, 상기 직류전압지시계(130)에 표시된 직류전압이 상기 기준전압보다 크면 상기 근접센서(6a)를 터빈휠(4)로부터 이격시켜 상기 직류전압지시계(130)에 표시된 직류전압이 상기 기준전압과 동일한 전압을 갖도록 상기 근접센서(6a)의 간극을 조정하고,
    상기 주파수지시계(140)에 표시된 주파수와, 터빈휠의 정상 동작할 때의 기준 회전주파수와 비교하여, 상기 주파수지시계(140)에 표시된 주파수가 상기 기준 회전주파수보다 작으면, 상기 터빈휠의 베어링을 교체하는 것을 특징으로 하는 근접센서 모니터링 장치.
  2. 삭제
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