KR20050046550A - 압력테스트 중 또는 그 후에 압력용기의 변화 또는 손상을검사하는 방법 및 장치 - Google Patents

압력테스트 중 또는 그 후에 압력용기의 변화 또는 손상을검사하는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 압력테스트 중 또는 그 후에 압력용기의 변화 또는 손상을 검사하는 방법 및 장치에 관한 것으로서, 압력테스트중에 용기를 압력으로 채우는 사이에 압력공기의 음향여기를 실시하고, 압력용기에서 여기된 음향스펙트럼의 평가단계를 포함하는 방법과, 압력테스트중에 압력용기의 변화 또는 손상을 검사하는 장치에 있어서, 압력테스트의 경우, 압력용기의 가압중에 압력용기에 음향여기를 발생하는 장치와, 여기된 음향스펙트럼을 검사하는 장치와, 압력용기에서 여기된 음향스펙트럼의 평가장치를 포함하는 장치를 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

압력테스트 중 또는 그 후에 압력용기의 변화 또는 손상을 검사하는 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR DETECTING CHANGES OR DAMAGES TO PRESSURE VESSELS WHILE OR AFTER UNDERGOING A HYDRAULIC PRESSURE TEST}
본 발명은 압력테스트 중에 압력용기의 손상으로 야기되는 위험을 압력테스트의 실시중에 인지하는 방법에 관한 것이다. 동일하게, 검사전에 상기 압력용기의 음향 스펙트럼과 검사후의 스펙트럼을 비교하여, 압력용기의 변화, 다시말해 손상을 알 수 있다.
안전검사규정은 압력용기가 사용전 또는 사용기간중에 일정한 기간을 두고, 한 번 그리고 몇 번의 테스트를 하는 것을 요구하고 있다. 압력용기 또는 증기보일러에서 시행되는 그러한 테스트는 소위 압력테스트이다. 상기 압력용기에는 상기 테스트중에 상당한 압력이 걸린다.
예를 들어, 상당한 압력이 규정되어 있는 압력테스트 또는 다른 테스트에서, 압력용기에 금이 가거나 또는 변형이 생기고, 그것은 곧 손상을 가져올 뿐 만아니라, 앞으로 사용중에 주목할 만한 문제점 또는 손상으로 확대될 우려가 있다. 따라서, 상기 압력용기는, 압력테스트중에 인지못한 결함이 발생하지 않도록 감시할 필요가 있다.
상기 압력테스트중의 감시방법으로 소위 음향 방출(Sound Emission)기록(SE분석)이 알려져 있다. 상기 음향 방출의 원리는, 외부 힘이 재료 또는 부품으로의 영향이 변형 또는 금이가도록 전환시킨다는 사실에 기초한다. 그러한 상기 변형 또는 크랙(Crack)은 음향 방출에 특징적으로 나타나고, 각각에 대한 신호(Signal)를 보낸다. 상기 변형에는 연속적인 방출이 있고, 크랙은 소위 돌발적인 신호가 있다. 물론 음향방출감시는 많은 문제요소에 의해 방해를 받고, 그 때문에 빈번한 오해가 생긴다. 예를 들어, 설치음 및 마찰음은 확실한 정보를 방해하는 가짜 신호를 발생한다. 따라서, 음향 방출분석은 압력테스트중의 압력용기감시를 위해서는 조건이 붙어야만 사용할 수 있다.
EP 0 635 881 B1에는 부품, 특히, 세라믹부품의 음향측정에 의한 품질검사의 방법이 마련되어 있다. 특히 이러한 방법은 세라믹부품, 예를 들면, 지붕의 품질검사에 이용된다. 상기 검사를 위한 부품은 기계적인 충격을 받아, 음향이 방출되도록 유도한다. 방출된 음향 스펙트럼은 소리를 잡아내 설정된 진동영역에 걸쳐, 각각 진동부분에 대한 진폭을 FFT(Fast Fourier Transformation)에서 분석하고 평가한다. 평가는 일반적으로, 각각의 진동의 위치와 높이에서 이루어 진다. EP 0 635 881 B1으로 평가하는 경우에는, 예를 들어, 진폭진동 스펙트럼의 진폭을 합계내고, 상기 진폭합계를 진폭진동 스펙트럼의 진동부 정점(Peak)사이에 있는 회전점(轉回点)의 수로 나누어, 얻어진 수치를 평가수로 한다.
본 발명은 특히 용기와 파이프의 압력테스트중에 감시방법과 방법실시를 위한 장치를 만드는 것을 목적으로 한다. 그것에 의해 압력테스트중의 압력용기의 손상에 대한 정보를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적은, 청구항 1의 특징을 가진 방법 및 청구항 15의 특징을 가진 장치에 의해 달성된다. 본 발명의 종속항들은 바람직한 실시예들을 특정화한 것이다.
본 발명의 원리는, 압력용기를 압력테스트에서 압력을 가하고 있는 사이에 감시할 수 있는 음향테스트장치와 음향테스트방법을 제공하는 것이다. 상기 음향테스트는 압력테스트중에 압력용기의 손상을 확인하기 위해 시행하게 된다. 상기 압력테스트를 감시하고 있을 때, 음향스펙트럼은 여러가지 기준으로 평가되고, 예를 들면, 개개의 진동피크 높이 또는 측면상단을 고려한다. 여기에서 평가는 예를 들면, 다양한 시점에서 소리를 잡아내는 음향스펙트럼과의 비교, 그러한 음향스펙트럼과 종래의 음향스펙트럼과의 비교, 두 개의 음향스펙트럼(테스트 전후)의 비교, EP 0 635 881 B1에 기재되어 있는 방법과 유사하고, 다른 기준에 의한 음향 스펙트럼의 평가에 의해 가능하다. 다시 예를 들면, 압력용기의 두 개의 다른 장소에서 생긴 음향스펙트럼을 공통의 소리변환기에의 음향도달시간의 차이로 평가하고, 그것에 의해 압력용기의 완전성을 평가할 수 있다.
상승하는 압력에 기반을 둔 부품감시의 원리는 특히, 악기 현(弦)의 당기는 힘이 강한 경우와 같이, 상기 음향스펙트럼은 압력용기의 압력상승과 같이 높은 진동으로 이동하는 것을 기본으로 한다. 상기 압력테스트중에 두 개의 다른 시점은, 음향스펙트럼이 진폭의 위치와 높이에 관계하고, 또 그 상승과 낙하에 관해, 상술한 이동의 범위이외에서 변하지 않는다면, 상기 압력용기는 압력테스트중에 손상이 없었다는 결론을 얻을 수 있다. 더욱이 부품은 압력테스트의 경우, 액체, 예들 들면, 물로 채워진 것이라 할 수 있다. 이것에 의한 음향전달은 향상하고, 측정에 의해 정확하게 된다. 상기 압력테스트의 종료후에, 음향스펙트럼은 FFT분석에 의해 평가하고, 사용된 기준, 예를 들면, 진동의 위치, 진폭의 높이, 진동의 피크형태, 측면상승 및/또는 낙하의 균등한 분배 또는 전체 스펙트럼의 이동에 의해 부품의 변화를 알 수 있다. 더욱 필요하다면, 이러한 변화는 어떠한 것이나 분석이 가능하다.(크랙(Crack), 팽창, 변형 등). 동시에 이러한 방법은 압력테스트중에 비교적 간단히 실시할 수 있고, 압력용기에 특별한 장치는 필요없다.
이러한 방법은 모든 종류의 압력용기에도 적용이 가능하지만, 특히 금속용기에 적절하다.
도 1은 압력테스트를 시행하는 압력용기(10)를 나타낸다. 상기 압력용기에는 압력테스트중에 공급라인(12)에 의해 압력이 걸리는 유체, 예를 들면 액체에 압력을 가하면서 주입할 수 있다. 상기 가압은, 연속적으로 압력 상승, 또는 중간에 연속적으로 압력을 수반하던가, 수반하지 않는 단계적인 압력상승이 이루어 질 수 있다. 또는 압력상승과 언제나 주변압에 미치지 못하는 압력하락의 균등, 또는 불균등한 연속이 시행되는 것이라 할 수 있다. 특히, 압력테스트는 대부분 최대압까지의 압상승의 경로와 그것에 직접연결된 압력하락, 예를 들면 당초 압력으로 하락되는 것에 따른다.
압력용기의 변화 및 손상의 검사를 위해, 상기 압력테스트중에 압력용기(10)의 음향테스트를 시행하기 위해 상기 압력용기에 음향발생기를 제공한다. 예를 들면, 금속타격기(Clapper, 14)가 그것을 사용한 한 번의 타격, 또는 수번의 타격(예를 들면 두 번의 타격), 다시말하면 시험체로의 두 번 또는 여러 번의 짧고, 연속적인 타격으로 음향을 발생시킨다. 음향은 상승하는 테스트압력과 연관이 있다.
상기 테스트장치는, 다른 음향발생기로서 도시된 실시예의 부저(Buzzers, 16)가 제공된다. 대안으로서, 예를 들면, 진동장치, 또는 자기변동효과를 위한 작동기가 있다. 상기 자기변형효과는 시험체의 강자성재료에는, 그 자체내에서 발생하지만, 또는 자기변형의 효과가 있는 진동기, 예를 들면, 니켈진동기에 의해 나오는, 진동은 시험체에 전달된다. 필요에 따라, 도시된 실시예에 의해 몇 개가 동일하고, 또는 다른 음악기를 하나의 압력용기에 부합시켜, 압력용기의 여러군데의 장소에 구비할 수 있다. 그러나 하나의 음향기로 해결할 수 있다. 상기 압력용기(10)에서의 음향여기는 음향기의 각각에서 균등한 또는 불균등한 사이클로서 가능하고, 수동 또는 프로그래밍으로 실행할 수 있다. 특히 음향여기를 시험체의 내압이 상승 또는 하락하는 때에, 증대 또는 감소의 주파수진동이 이루어지기 쉽다. 게다가 음향기는 필요에 따라, 테스트하는 압력용기에 수동 또는 프로그래밍으로 작동 할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 압력용기의 음향 또는 진동여기는 상기 압력용기의 외부에 적용될 뿐 만아니라, 압력이 가해진 압력유체를 통하여 상기 압력용기의 내부에 적용될 수 있다. 예를 들면, 진동은, 상기 압력용기내에 가압된 유체에서 진동을 직접유발하기 위해, 상기 공급라인(12)의 내부 또는 외부나 그 밖의 곳에 설치된 진동수단에 의해 공급라인(12)내의 압력유체에 적용될 수 있다.
상기 압력테스트중의 압력용기(10)의 변화 또는 손상을 검사하는 기구는, 한층 여기된 음향을 넓은 음향스펙트럼에 걸쳐 파악하고, 그것을 당초 신호로 한 평가장치(예를 들면 FFT분석기)에 전달하는 소리변환기를 포함한다. 도면에 나타난 실시예에서 기구는, 공기음을 받아들이기 위해, 두 개의 서로 다른 장소에 위치한 공기 마이크로폰(18)과 압력용기(10)의 서로 다른 위치에 직접부착하고, 상기 압력용기(10)의 물체음을 파악하는 두 개의 물체음 마이크로폰(20)을 포함한다. 상기 음향기와 동일하게 소리변환기에도 옵션(Option)으로 물체소리변환기 또는 공기소리변환기뿐만 아니라, 물체·공기소리변환기의 조합에 의한 것이 가능하다. 또한 소리변환기를 몇 개 부가하는 것도 가능하다. 동일한 종류의 소리변환기나 다른 종류의 소리변환기를 압력용기(10)에 부가하거나 또는 그 주위의 다른 장소에 부착하는 것이다. 여기서 추가기준으로서 동시에 다른 장소에서 변환하는 스펙트럼의 차이를 얻는 것이 가능하다.
상기 소리변환기의 당초 신호가 전달하는 평가장치(22)는, 여기한 음향스펙트럼을 저장하기 위한 메모리기와 음향스펙트럼을 일정한 기준으로 평가하는 가공기를 포함한다. 또 분석결과를 나타내기 위한 계기도 포함한다. 상기 평가장치(22)는 동시에 음향기를 위한 제어장치의 기능을 부가한다. 특히, 임의의 프로그래밍 제어의 여기가 부가되어 있다.
상기 압력테스트중의 압력용기의 감시에는, 특히, 음향기에 의해 압력용기의 여러 곳에서 음향여기를 시행하고, 그것은 압력용기(10)내에서 압력상승이라든가 압력하락상태에서도 시행한다. 특히, 좋은 것은, 압력테스트중에 두 개의 다른 시점에서, 경우에 따라서는 압력의 차이를 두고, 여기를 하는 것이다. 서로 다른 시점에서 여기된 음향스펙트럼을 비교하는 것으로 평가를 하고 있다. 계속해서, 여기된 음향은 물체음 및 공기음으로서 소리변환기에 의해 변환된다. 음향변환을 위해 몇 개의 장소에서 동시에 또는 연속해서 기록될 수 있고, 만약, 필요하다면 기록된다.
계속해서 여기된 음향의 음향스펙트럼을 평가장치(22)로 분석한다. 여기서 예를 들면, 몇 개의 기록장소가 잇는 경우에는 다양한 음향소요시간, 내지는 소요시간의 차이를 고려한다. 또, 음향전달의 영향도 고려한다. 더욱이 소요시간내에 나온 결함 장소를 특정할 수 있다.
추가적으로 또는 선택적으로, 압력테스트중에 두 개의 다른 시점에서 다른 압력으로 여기된 음향스펙트럼을 수압을 높여 음향스펙트럼을 이동시키는 것으로 비교될 수 있다. 도 2에서는 관통선이 압력용기(10)의 비교적 낮은 당초압력에서 압력테스트중에 진동스펙트럼을 나타내고 있다. 점선에서 나타난 진동스펙트럼은, 동일한 압력용기에서 압력용기의 내부압이 상승한 때의 동일한 여기로서의 진동스펙트럼을 나타내고 있다. 보면 알 수 있듯이, 압력이 상승하면, 악기의 현의 장력이 상승하는 효과와 동일하여, 진동스펙트럼은 통상적으로, 형상은 비교적 안정하고, 높은 진동으로 이동한다. 따라서 도면에 나타난 스펙트럼에서는 압력테스트중에, 손상이 없던 압력용기로 생각할 수 있다.
더욱이 각각의 진동의 위치, 진폭의 높이, 진동피크(Peak)의 형태 및/또는 측면상승·하락의 균등한 배분을 고려하여 평가한다. 특히, 압력상승시와 하락시에 수음한 음향스펙트럼의 평가를 한다.
도 3a는 압력테스트를 손상이 없고, 다시 말하면, 크랙이 가지 않게 종료한 압력용기(10)의 음향방출의 진동수 스펙트럼을 나타낸다. 도 3b는 압력테스트중에 손상이 나타난 압력테스트의 진동수 스펙트럼을 나타낸다. 이것은 제품검사와 동시에, 크랙이 없거나 헐거워지지 않은 제품은, 몇 개의 명확한 진동을 구비하여, 비교적 깔금한 스펙트럼을 나타내는 데 반하여, 크랙이 간다던지 헐거워진다면, 진동이 많고, 그렇지만 낮아진다(소위 "달그락 달그락")고 하는 결론이 난다. 도 3b는 그것에 대해,「깔끔한」스펙트럼(도 3a)와 비교해서, 결함장소, 특히 크랙이 발생할 때 검사후에 나타나는 스펙트럼을 나타내고 있다. 압력테스트전후의 스펙트럼을 비교하는 것으로, 이러한 압력테스트에 의한 결함, 특히 크랙이 발생하는가를 알 수 있다.
압력용기의 압력테스트전에, 중간에, 나중에, 음향테스트에 의해 기준을 사용하고, 압력테스트에서 발생하는 결함을 비교적 간단하게 잡음이 적은 방법으로 알 수 있다. 이렇게 해서 압력테스트중에 금이가고, 변형 등이 유래하여 마무리작업에서의 손상을 방지할 수 있다. 또한, 테스트는 압력테스트와 동시에 이루어 질 수 있고, 압력용기의 정지 또는 고장시간을 단축할 수 있다.
도 1은, 압력테스트중 압력용기의 변화 또는 손상을 검사하는 장치의 일실시예를 나타낸 도면.
도 2는, 압력테스트중 진동스펙트럼의 이동예를 나타낸 도면.
도 3a 및 3b는, 음향테스트후의 금이가지 않은 압력용기(도3a) 및 금이 가 있는 압력용기(도 3b)의 음향스펙트럼의 예를 나타낸 도면.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
10 ..... 압력용기
12 ..... 공급라인 (Supply line)
14 ..... 금속타격기(Clapper)
16 ..... 부저(Buzzer)
18 ..... 공기음 마이크로폰(Microphone)
20 ..... 물체음 마이크로폰(Microphone)
22 ..... 평가장치

Claims (12)

  1. 압력테스트중에 용기를 압력으로 채우는 동안에, 압력용기에 음향여기를 실시하고, 압력용기에서 여기된 음향스펙트럼을 평가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 압력용기의 변화검사방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 음향여기는, 압력테스트중에 적어도 두 개의 다른 시점에서, 특히 압력용기가 다른 내압에서 시행되고, 음향스펙트럼의 평가는 다른 시점에서 여기된 음향스펙트럼사이의 서로 다른 관계에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 압력용기의 변화검사방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    가압은, 압력상승과 압력하강의 단계를 포함하고, 음향여기는 압력상승 및/또는 하락하는 사이에서 시행되는 것을 특징으로 하는 압력용기의 변화검사방법.
  4. 제 1항 내지 제 3항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 음향여기는, 때리는 금속타격, 상부에 구비된 부저(Buzzer) 및/또는 자기변형효과에 의해 시행되는 것을 특징으로 하는 압력용기의 변화검사방법.
  5. 제 1항 내지 제 4항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 음향여기는, 압력용기의 다른 위치에서 시행되는 것을 특징으로 하는 압력용기의 변화검사방법.
  6. 제 1항 내지 제 5항중 어느 한 항에 있어서,
    여기된 음향은, 공기음과 물체음으로 평가하기 위해 소리를 잡아내는 것을 특징으로 하는 압력용기의 변화검사방법.
  7. 제 1항 내지 제 6항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 음향은, 수개의 장소에서 평가하기 위해 소리를 잡아내는 것을 특징으로 하는 압력용기의 변화검사방법.
  8. 제 1항 내지 제 7항중 어느 한 항에 있어서,
    압력용기가 다른 장소에서 여기되고, 파악된 음향스펙트럼의 평가의 경우, 음향소요시간 및/또는 음향의 소요시간의 차이 및/또는 음향전달영향이 고려되는 것을 특징으로 하는 압력용기의 변화검사방법.
  9. 제 1항 내지 제 8항중 어느 한 항에 있어서,
    음향스펙트럼의 평가는 전체 스펙트럼의 이동, 각각의 진동위치, 진폭의 높이, 진동피크(Peak)형 및/또는, 측면상승 및/또는 낙하구배에서 시행되는 것을 특징으로 하는 압력용기의 변화검사방법.
  10. 압력테스트압력테스트압력테스트화 또는 손상을 검사하는 장치에 있어서,
    압력테스트의 경우, 압력용기의 가압중에 압력용기(10)에 음향여기를 발생하는 장치(14,16);
    여기된 음향스펙트럼을 검사하는 장치(18,20);
    압력용기(10)에서 여기된 음향스펙트럼의 평가장치(22);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 압력용기의 변화검사장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 음향여기장치(14,16)는, 압력용기(10)의 수 개의 장소에서 음향여기수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 압력용기의 변화검사장치.
  12. 제 10항 또는 제 11항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 여기된 음향 스펙트럼을 파악하는 장치(18, 20)는, 음향스펙트럼을 수개의 장소에서 물체음 및/또는 공기음으로서 파악하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 압력용기의 변화검사장치.
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