KR20090109544A - 배관 누설 위치결정 방법 - Google Patents

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KR20090109544A KR1020097015832A KR20097015832A KR20090109544A KR 20090109544 A KR20090109544 A KR 20090109544A KR 1020097015832 A KR1020097015832 A KR 1020097015832A KR 20097015832 A KR20097015832 A KR 20097015832A KR 20090109544 A KR20090109544 A KR 20090109544A
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Abstract

본 발명은 배관(1)의 종방향을 따라 제1 측정점(MSi, i=l...n)에서부터 제2 측정점(MSj, j=l...n)으로 진행하는 적어도 하나의 전기 도체(L)를 통하여 배관(1)에서 누설부의 검출 및 경우에 따라서 위치결정을 위한 방법에 관한 것으로서, 전기 도체(L)에는 시간 가변적 전압 형태의 측정 신호가 전달되며 도체(L)의 임피던스 거동이 누설부의 존재 여부를 결정하는데 사용된다. 본 발명에서는 시간 가변적 전압 형태의 제1 측정 신호가 제1 측정점(MSi)에서부터 전기 도체(L)를 거쳐 제2 측정점(MSj)으로 전송되며 양측 측정점(MSi, MSj)은 전기 라인(L)의 임피던스를 평가하고, 제2 측정점(MSj)은 제1 결과 신호를 통한 임피던스 평가의 결과를 제1 측정 신호와 시간적으로 중첩되게 동일한 전기 도체(L)를 통해 제1 측정점(MSi)으로 전송하고 제1 측정 신호 및 제1 결과 신호가 무중첩 주파수 대역에 존재한다.

Description

배관 누설 위치결정 방법{METHOD FOR LOCATING PIPE LEAKS}
본 발명은 배관의 종방향을 따라 제1 측정점에서부터 제2 측정점으로 진행하는 적어도 하나의 전기 도체를 통하여 액체 또는 기체 형태의 매체를 운반하기 위한 배관에서 누설부의 검출 및 경우에 따라서 위치결정을 위한 청구항 1항의 전제부에 따른 방법에 관한 것으로서, 전기 도체에는 시간 가변적 전압 형태의 측정 신호가 전달되며 도체의 임피던스 거동이 누설부의 존재 여부를 결정하는데 사용된다.
또한 본 발명은 배관의 종방향을 따라 진행하는 적어도 하나의 전기 도체와 연결되어 있고 시간 가변적 전압 형태의 측정 신호를 위한 신호 발생기를 포함하는, 액체 또는 기체 형태의 매체의 운반을 위한 배관에서 누설부의 검출 및 경우에 따라서 위치결정을 위한 청구항 5항의 전제부에 따른 측정점에 관한 것으로서, 측정 신호는 누설부에 의해 변한 전기 도체의 임피던스 거동의 측정에 적합하며, 전기 도체에 측정 신호를 전달하는 송신기를 포함한다.
액체 또는 기체 형태의 매체를 운반하기 위한 배관은 잘 알려져 있으며 대개 지하에 매설된다. 이런 배관은 상수관 또는 난방열배관이며, 난방열배관에서는 수증기 형태의 기체 운반 매체도 존재할 수 있다. 누설부로 인한 매체의 유출 및 난 방열배관의 경우 에너지 손실을 최소한으로 유지하기 위하여 이러한 누설부의 검출이 가능한 한 신속하게 이루어져야 한다. 또한 후속 과정에서 손상부의 제거를 위한 작업 비용 및 비용 지출을 최소화하기 위하여 이 누설부의 위치를 가능한 한 정확하게 검출하는 것도 요구된다.
누설부의 검출 및 위치결정을 위한 다양한 방법이 알려져 있다. 하나의 가능성으로서 배관의 인접부에 매립된 전기 모니터링 도체에서 펄스 형태의 테스트 신호의 에코 시간을 측정하는 방법이 존재한다. 이런 경우에는 매체가 운반되는 배관이 플라스틱 외피로 감싸이며, 여기에서 전기 도체가 폼(foam)에 매립된다. 플라스틱 외피는 다시 액체 불투과성 보호 케이싱으로 싸여 있다. 이러한 배치는 본 발명에서 합성 파이프(composite pipe) 구조로 불린다. 운반 매체의 유출로 인해 발생하는 플라스틱 외피의 습기는 배관과 전기 모니터링 도체 사이 또는 모니터링 도체 사이의 절연저항을 감소시키며 이로써 전압 펄스가 반사되는 저저항 부분을 형성한다. 에코의 기간을 근거로 테스트 신호의 전달 위치에 대한 누설부의 거리를 측정할 수 있다. 구리 와이어와 같은 상응하는 저저항 도체가 사용되는 경우에도, 비교적 다량의 습기가 존재하거나 배관에서 매체가 비교적 느리게 유출되는 상황에서도 누설부의 위치는 신뢰성 있게 검출될 수 있다. 또한 에코 시간의 평가 및 해석은 복잡하고 난해한 것으로 입증되었다.
누설부의 검출을 위한 다른 가능성은 저항 브리지(resistance bridge)를 사용하는 것이다. 이런 경우에는 니켈 크롬 도체와 같은 고저항 도체와 구리 와이어 같은 저저항 도체 또는 전도성 파이프 사이에서 전기 저항이 모니터링된다. 운반 매체의 유출로 인해 파이프의 플라스틱 외피에 습기가 존재하는 경우 절연저항이 감소하며 무부하 전압 분배기의 원리에 따라 누설부의 위치가 검출된다. 이를 위하여 전기 저항에 대한 임계값이 정의되며, 이 임계값의 미달 시 알람 신호가 발생하고 위치결정이 이루어진다. 이 방법은 약간의 저항 변화에서도 검출이 가능하고 이로써 신속한 결함부 검출이 가능한 충분한 감도를 갖는 것으로 입증되었다. 하지만 실제 현장에서는 이 방법이 수용할 수 없을 정도의 다수의 오경보를 발생시키고 따라서 최종적으로 불필요한 구조적 투자로 인해 배관 구간의 유지보수 비용이 증가되는 것으로 밝혀졌다.
따라서 오스트리아 특허 AT 501.758에는 새로운 측정 방법이 제안되었는데, 이 방법에서는 무결한 배관에서 배관에 매몰된 도체의 시작점과 끝점 사이의 임피던스 거동이 측정되고, 차후 시점에 동일한 테스트 전압에서 임피던스 거동이 측정되며 무결한 배관에서 알려진 임피던스 거동과 비교되고, 차후 시점에 측정된 임피던스 거동과 무결한 배관의 임피던스 거동 사이의 편차를 근거로 누설부의 존재 여부가 확인된다. 따라서 무결한 배관에서 전기 도체의 시작점과 끝점 사이의 임피던스 거동의 측정은 복수의 교류전압 진폭 및 주파수에서 가능하며, 단순한 임계값 모니터링에서는 이러한 측정이 불가능하다. 다양한 전압값 및 전압 주파수에서 임피던스 값 즉 "임피던스 거동"이 측정되고 평가되는 테스트 프로그램의 완료는 특정한 시간 간격에서 자동으로 이루어질 수 있다.
또한 이 방법에서는, 임피던스 거동의 주기적 변화 또는 점진적 변화가 관찰되는 경우에 무결한 배관에서 임피던스 거동의 측정 시 배관 구간의 운전 기간 동 안 얻은 경험값을 활용하는 것도 가능하다. 오스트리아 특허 AT 501.758에 따른 방법에서는, 매체가 운반되는 배관이 무결함에도 불구하고, 배관, 전기 모니터링 도체, 그 연결부, 분리 충진재, 전원 및 전압 측정기로 구성되는 전체 시스템의 임피던스 거동이 일정하지 않다는 고찰에서 근거한다. 이와는 달리 복합재료 파이프의 손상 및 그로 인한 복합재료 파이프 밖에서의 습기 침투 또는 온도 변화로 인하여 배관의 손상 없이도 복합재료 파이프 내에서 습도 변화가 발생한다. 또한 모니터링 도체의 전기장치 전체에서, 특히 도체의 연결부에서 침해가 발생할 수 있는데, 이는 접촉 저항의 감소로 인해 절연저항의 뚜렷한 감소를 야기시킨다. 이제 사전에 정의된 임계값과의 비교를 근거로, 특히 이 임계값의 미달 여부의 검출을 근거로 한 배관의 무결성 평가가 이루어지며 이로써 배관이 아직 무결함에도 불구하고 누설부가 왜곡되게 표시될 수 있다.
오스트리아 특허 AT 501.758에 따른 방법과 관련된 다른 고찰은 단순한 단락부로서 누설부가 해석되는 것이다. 이 방법은, 적어도 하나의 모니터링 도체 및 배관을 분리하는 충진재가 운전 시간이 경과함에 따라 변하는 절연액으로서 복잡한 전해질성 및 갈바니성 특성을 갖는다는 사실에 근거한다. 따라서 단순한 저항값의 측정 및 임계값과의 그 비교가 핵심적인 것이 아니라 전체 시스템의 "임피던스 거동"이 검사되는 것이 중요하다. 누설부가 아닌 다른 요소들로 인한 임피던스 거동의 점진적 변화가 실제 누설부로 인한 변화와 구별되는 것으로 밝혀졌다.
하지만 이 알려진 누설부 검출 방법에서는 두 개의 측정점에서 교차적으로 각각 하나의 측정 신호가 발생하고 측정 장치의 각 대향측에서 분석되는 것이 요구 된다. 이를 위해 먼저 제1 측정점이 제1 측정 신호를 발생시키며 입력 신호로서 전달되는 배관 구간의 시작점에 있는 입력부에서 임피던스 분포를 평가한다. 차후에 이것은 배관 구간의 끝점에서 제1 응답 신호로서 측정된다. 제1 응답 신호에 따라서 제2 측정점에서는 제1 측정 신호에 상응하는 제2 측정 신호가 발생되며 제2 입력 신호로서 모니터링 도체의 끝점에 전달된다. 이 제2 입력 신호는 시작점에서 제2 응답 신호로서 측정된다.
하지만 이 방법의 단점은 교차적 측정 및 평가 단계로 인하여, 관련 측정점의 동작을 그 시간적 순서에 상응하게 결정하는 복잡한 프로세스 컨트롤러가 필요하다는 것이다. 이외에도 두 개의 측정점 사이에서 측정 신호의 전달이 항상 교차적으로 이루어져야 하므로, 배관 구간의 동시 측정이 불가능하다. 이로 인하여 절대적 또는 프로세스로 인한 측정 오차가 발생할 수 있고, 이는 누설부 위치결정의 정확도를 감소시킨다.
따라서 본 발명의 목적은 이러한 단점이 극복된 방법을 제공하는 것이다. 특히 측정의 절차가 단순해야 하며 이와 동시에 측정 정확도가 개선되어야 한다. 이 목적은 청구항 1항의 특징을 통해 달성된다.
청구항 1항은 배관의 종방향을 따라 제1 측정점에서부터 제2 측정점으로 진행하는 적어도 하나의 전기 도체를 통하여 액체 또는 기체 형태의 매체를 운반하기 위한 배관에서 누설부의 검출 및 경우에 따라서 위치결정을 위한 방법에 관한 것으로서, 전기 도체에는 시간 가변적 전압 형태의 측정 신호가 전달되며 도체의 임피던스 거동이 누설부의 존재 여부를 결정하는데 사용된다. 본 발명에서는 시간 가변적 전압 형태의 제1 측정 신호가 제1 측정점에서부터 전기 도체를 거쳐 제2 측정점으로 전송되며 양측 측정점은 전기 라인의 임피던스를 평가하고, 제2 측정점은 제1 결과 신호를 통한 임피던스 평가의 결과를 제1 측정 신호와 시간적으로 중첩되게 동일한 전기 도체를 통해 제1 측정점으로 전송하고 제1 측정 신호 및 제1 결과 신호가 무중첩 주파수 대역에 존재한다. 시간 가변적 전압으로서 특히 교류전압이 사용되지만 가변적 펄스 형태, 펄스 주파수 또는 펄스 진폭의 펄스 순서와 같은 더욱 복잡한 측정 신호도 생각할 수 있다. 전술된 주파수 대역은 하기에서 "전송 채널"로도 불린다.
청구항 2항에 따르면, 제2 측정점이 시간 가변적 전압 형태의 제2 측정 신호를 동일한 전기 도체를 통해 제1 측정점으로 전송하며 양측 측정점이 전기 라인의 임피던스를 평가하며, 제1 측정점이 임피던스 평가의 결과를 제2 결과 신호를 통해 제2 측정 신호와 시간적으로 중첩되게 동일한 전기 도체를 거쳐 제2 측정점으로 전송하고 양측 측정 신호 및 제2 결과 신호가 각각 무중첩 주파수 대역에 존재한다. 이를 통해 누설부 검출의 정확도가 추가적으로 개선되는데, 그 이유는 양측 전기 도체의 임피던스가 다양한 전송 채널에서 측정되기 때문이다.
따라서 제1 측정점에서는 제1 측정점에서의 임피던스 측정 결과 뿐 아니라 제2 측정점에서의 결과도 제공된다. 양측에서 측정된 임피던스 값의 비율에 대한 정보를 통하여 누설부의 정확한 위치결정이 이루어질 수 있다. 양측면에서 누설부의 위치결정을 통하여 절대적 또는 프로세스로 인한 측정 오차가 제거된다. 또한 측정 신호 및 결과 신호가 시간적으로 중첩되게 동일한 전기 도체를 통해 전달되는 것이 중요하다. 이는, 본 발명에서 제1 측정 신호 및 제1 결과 신호가 무중첩 주파수 대역에 존재하므로 가능하다. 하기에서 더욱 뚜렷하게 알 수 있듯이 이를 통하여 측정의 절차가 현저하게 간소화될 수 있다.
청구항 3항에 따르면 전송하는 각 측정점의 측정 신호 및 결과 신호가 변조되며 다른 수신하는 각 측정점에서 동기 복조를 통해 평가된다. 하기에서 상세히 설명되는 바와 같이, 이를 통하여 전송된 측정 신호 및 결과 신호의 전송 품질이 개선되며 오차 신호로 인한 영향이 최소화된다.
청구항 4항에 따르면 제1 측정점 및 제2 측정점이 전기 도체를 따라 배치된 복수의 측정점들에서 두 개의 연속되는 측정점에 해당하며, 연속되는 측정점들 사이에서의 임피던스 평가의 결과는 다른 인접한 적어도 하나의 측정점으로 전달된다. 이러한 데이터 전달로 인하여, 모든 측정의 완료 후에 각 측정점에는 모든 측정점의 전체 데이터가 제공된다. 이는, 청구항 5항에 따라 측정점들 중 단 하나만 측정 데이터의 수집, 처리 및 평가가 이루어지는 중앙 통제 센터에 연결되어야 하는 것이 가능하다. 하지만 이를 통하여 모든 데이터의 판독이 측정점 중 하나에서 로컬로 수행되는 것도 가능하다. 하지만 대안적 방법으로서 각 측정점이 그 측정 데이터를 측정 데이터의 수집, 처리 및 평가가 이루어지는 중앙 통제 센터로 전송하는 것도 가능하다.
가능한 누설부의 증후에 대한 경향 분석 및/또는 패턴 인식과 관련하여 중앙 통제 센터에서 데이터의 평가가 이루어지거나 또는 하기에서 상세히 설명되는 바와 같이 예를 들어 신경회로망과 같은 자가학습 시스템을 통해 이루어질 수도 있다. 또한 측정점에서부터 중앙 통제 센터로 접근이 가능한 것도 바람직하다. 이로써 측정 데이터 및 분석 결과는 모든 장소, 특히 모든 측정점에서부터 상호작용식으로 열람 및 해석이 가능하다.
청구항 6항은 배관의 종방향을 따라 진행하는 적어도 하나의 전기 도체와 연결되어 있고 시간 가변적 전압 형태의 측정 신호를 위한 신호 발생기를 포함하는, 액체 또는 기체 형태의 매체의 운반을 위한 배관에서 누설부의 검출 및 경우에 따라서 위치결정을 위한 측정점에 관한 것으로서, 측정 신호는 누설부에 의해 변한 전기 도체의 임피던스 거동의 측정에 적합하며, 전기 도체에 측정 신호를 전달하는 송신기를 포함한다. 본 발명에서는 추가적으로 변조신호를 위한 발생 장치 및 데이터 전송을 위한 베이스 밴드 장치 그리고 측정 신호, 베이스 밴드 신호 및 변조신호가 혼합되는 변조기가 제공된다. 이로써 기본적 기능은 데이터의 전송에 필요한 모든 장치, 즉 베이스 밴드 장치, 변조기, 송신기, 수신기, 복조기 및 데이터 분리장치를 포함한다. 이외에도 직접 측정 신호를 변조하고 전기 도체에 전달하는 가능성도 존재한다. 중요한 것은 이것이 전달된 데이터에 의한 영향 없이 이루어질 수 있다는 것이다. 이는 다양한 주파수 대역을 통해 또는 직교 신호 처리(orthogonal signal processing)를 통해 확보될 수 있다. 대안적 방법으로서 상응하는 필터의 사용도 가능하다.
청구항 7항에 따르면 측정점은 추가적으로 전기 도체를 통해 전송된 변조 신호를 위한 수신기, 복조기 및 데이터 분리장치를 포함하며, 복조기는 측정 신호의 디지털 전환을 위한 측정 신호 수신기와 연결되어 있다.
이러한 유형의 기능이 탑재된 측정점을 통하여 가동 시 라인 임피던스(line impedance)는 지속적인 모니터링이 가능하며 동시에 배관의 다른 측정점과 통신이 가능하다. 이 기능은 라인의 양측에서 임피던스의 동시 측정에 사용될 수 있다.
하기에서 본 발명은 실시예에 대한 첨부한 도면을 근거로 상세히 설명된다. 도면은 다음과 같다.
도 1은 배관에서 측정점의 배치에 대한 개략적 도시를 나타낸다.
도 2는 측정점의 개략적 구조를 나타낸다.
도 3은 측정 신호 및 결과 신호의 동시 전송에 대한 도식적 도시를 나타낸다.
도 4는 측정점 사이에서 데이터 전송 및 측정의 개략적 절차를 나타낸다.
도 1은 배관(1)에서 측정점(MSi, i=l...n)의 개략적 배치를 나타낸다. 배관(1)은 액체 또는 기체 형태의 매체를 운반하는데 사용되며 긴 구간에 걸쳐 일반적으로 접근이 어렵게, 예를 들어 지하에 매설된다. 이런 배관은 상수관 또는 난방열배관이며, 난방열배관에서는 수증기 형태의 기체 운반 매체도 존재할 수 있다. 하지만 본 발명에 따른 방법은 운반된 매체가 전기 전도성일 경우 모든 유형의 매체 운반을 위한 배관의 모니터링에도 적합하며 운반 매체의 전도도는 수 ㎲/cm로도 충분하다.
배관(1)은 대개 스틸 또는 구리 파이프이며, 그 인접부에 전기 모니터링 도체(L)가 배관된다. 도 1에는 약 두 개의 모니터링 도체(L1, L2)가 도시되어 있다. 매체가 운반되는 배관(1)은 단열성 및 전기 절연성 외피로 감싸여 있으며 전기 도체(L)가 매립된 배관은 액체 불투과성 보호 케이싱으로 싸여 있다. 단열성 및 전기 절연성 재료는 플라스틱, PUR 경질 폼(rigid foam), 유리면 또는 암면(rock wool), 또는 섬유단열재(fiber insulation)일 수 있다. 하기에서는 플라스틱 외피를 근거로 설명된다.
플라스틱 외피는 건조 상태에서 전기 절연 특성을 갖는다. 운반 매체의 유출로 인해 발생하는 플라스틱 외피의 습기는 배관(1)과 전기 모니터링 도체(L1, L2) 사이 또는 모니터링 도체(L1, L2) 사이의 절연저항을 감소시키며 이로써 저저항 부분을 형성하고, 변화된 전기적 비율이 누설부의 검출 및 위치결정에 이용될 수 있다.
도 1은 두 개의 모니터링 도체(L1, L2)의 사용을 나타내지만, 단 하나의 도체(L) 또는 복수의 도체(Li)의 사용도 가능하며, 케이싱 내에서 모니터링 도체(L)의 배치는 가변적일 수 있다. 모니터링 도체(L1, L2)는 니켈 크롬 도체와 같은 고저항 도체(L1)이고 경우에 따라서는 구리 와이어 또는 구리 니켈 도체와 같은 저저항 도체(L2)이다. 고저항 도체(L1)와 저저항 도체(L2) 사이 또는 경우에 따라서는 고저항 도체(L1)와 배관(1) 사이에서도 전기 저항이 모니터링된다. 단 하나의 모니터링 도체(L)만 사용하는 경우 고저항 도체(L)와 전도성 배관(1) 사이의 전기 저항이 모니터링된다.
또한 도 1에는 측정점(MSi)이 그 측정 데이터를 측정 데이터의 수집, 처리 및 평가가 이루어지는 중앙 통제 센터(2)로 전송한다. 가능한 누설부의 증후에 대한 경향 분석 및/또는 패턴 인식과 관련하여 데이터의 평가가 이루어지거나 또는 예를 들어 신경회로망과 같은 자가학습 시스템을 통해 이루어질 수도 있다. 비임계적(noncritical) 장기 변화는 상응하게 비임계적으로 인식되고 이로써 배제된다. 하지만 누설부를 의미하는 변화는 상응하게 뚜렷하게 표시된다. 점검하는 조작자에 의해 이루어진 평가는 누설부의 위치결정 및 신호 발생 시 차후 결정 과정에 영향을 미친다. 또한 측정점(MSi)에서부터 중앙 통제 센터(2)로 접근이 가능한 것도 바람직하다. 이로써 측정 데이터 및 분석 결과는 모든 장소, 특히 모든 측정점(MSi)에서부터 상호작용식으로 열람 및 해석이 가능하다. 이러한 방식으로 유지보수 인원이 통제 센터(2)의 직접적인 영향 없이 간단하게 결함 결과를 추적하는 것이 가능하다. 따라서 통제 센터(2)는 무인으로 가동될 수 있다. 경우에 따라서는 이 분석 과제의 수행을 위하여 하나 또는 복수의 다른 통제 센터(3)가 존재할 수도 있다.
도 2는 배관(1)의 종방향을 따라 진행하는 전기 도체(L)와 결합되어 있고 시간 가변적 전압 형태의 측정 신호를 위한 신호 발생기(DAC)를 구비한 배관(1)에서 누설부의 검출 및 경우에 따라서는 위치결정을 위한 측정점(MSi)의 개략적 구조를 나타낸다. 또한 측정점(MSi)은 측정 신호를 전기 도체(L)로 전송하는 송신기(T)를 포함한다. 본 발명에서는 추가적으로 변조신호를 위한 발생 장치(DDS) 및 데이터 전송을 위한 베이스 밴드 장치(base band unit)(BB) 그리고 측정 신호, 베이스 밴드 신호 및 변조신호가 혼합되는 변조기(MO)가 제공된다. 또한 측정점(MSi)은 추가적으로 전기 도체(L)를 통해 전송된 변조 신호를 위한 수신기(R), 복조기(DM) 및 데이터 분리장치(DS)를 포함하며, 복조기(DM)는 측정 신호의 디지털 전환을 위한 측정 신호 수신기(ADC)와 연결되어 있다. 이 구성품은 제어장치(CTL)와 연동된다. 이로써 기본적 기능은 데이터의 전송에 필요한 모든 장치, 즉 베이스 밴드 장치(BB), 변조기(MO), 송신기(T), 수신기(R), 복조기(DM) 및 데이터 분리장치(DS)를 포함한다. 이외에도 직접 측정 신호를 변조하고 전기 도체(L)에 전달하는 가능성도 존재한다. 중요한 것은 이것이 전달된 데이터에 의한 영향 없이 이루어질 수 있다는 것이다. 이는 다양한 주파수 대역을 통해 또는 직교 신호 처리(orthogonal signal processing)를 통해 확보될 수 있다. 대안적 방법으로서 상응하는 필터의 사용도 가능하다.
도 3은 두 개의 측정점(MSi, MSj)의 동시 측정 기능 및 상응하는 결과 신호의 전송 기능을 나타낸다. 도 3의 예시에서는 전송 채널(K2)에서 데이터 전송(D)이 이루어지는 것이 가정되었다. 개선된 선택을 위하여 각각 하나의 상응하는 수(이 예시에서는 하나)가 필터 비용을 상응하게 낮게 유지하기 위해 채널에서 비워진다. 또한 도체(L)의 해당 세그먼트에서 하나의 측정점(MS1)이 시작 부분에 존재하며 하나의 측정점(MS2)이 도체(L)의 단부에 존재한다. 측정점(MS1)은 그 측정 신호를 채널(K4)로 전송하며 라인의 임피던스를 평가한다. 동시에 신호는 라인의 단부에서 제2 측정점(MS2)에 의해 측정되고 평가된다. 결과는 즉시 채널(K2)을 통해 제1 측정점(MS1)으로 전송된다. 이 비율을 근거로 경우에 따라 존재하는 누설부의 위치를 유추할 수 있다.
마찬가지로 동시에 제2 측정점(MS2)에서 채널(K6)의 임피던스가 측정되며 측정점(MS1)의 신호와 비교된다. 측정의 완료 후에 양측 측정점(MS1, MS2)이 자동으로 그 다음 측정 채널로 전환된다. 이때 기본적인 신호 처리는 "직접 시퀀스 확산 스펙트럼(Direct-Sequence Spread Spectrum)" 방식으로 이루어진다. 데이터 채널(K2)이 그대로 유지되는지 또는 마찬가지로 변하는지는, 측정 채널과 데이터 채널 사이에서 기대되는 영향에 의해 결정된다.
라인 세그먼트의 양측 단부의 동시 측정은 직교 신호를 통해 이루어지거나 또는 영향을 배제하기 위하여 상응하는 채널 분할 및 동기적 복조에 근거할 수 있다. 하지만 본 발명에서는 측정 신호의 측정을 위한 동기 복조기의 사용이 오차 신호 영향의 최소화로 인하여 바람직한 방법에 해당한다.
도 4는 제1 측정점(MSi)과 제2 측정점(MSj) 사이의 데이터 전송 및 측정의 개략적 진행 절차를 나타낸다. 이 측정점은 전기 도체(L)를 따라 배치된 복수의 측 정점(Mi)의 두 개의 연속되는 측정점(MSi) 및 측정점(MSi+1)(j=i+1)에 해당한다. 먼저 측정점(MSi)은 그 측정 신호(M)(MSi
Figure 112009046137891-PCT00001
MSi+1)를 제1 채널로 전송하며 라인의 임피던스를 평가한다(도 4a). 이 측정에서 데이터 세트(D)[MSi
Figure 112009046137891-PCT00002
MSi+1)가 형성되며, 좌측 대괄호는 이 데이터 세트가 MSi에서부터 MSi의 MSi+1로의 측정에 대한 결과임을 나타낸다. 동시에 신호는 라인의 단부에서 제2 측정점(MSi+1)에 의해 측정되고 데이터 세트(D)(MSi
Figure 112009046137891-PCT00003
MSi+1]로서 평가된다. 우측 대괄호는 이 데이터 세트가 MSi에서부터 MSi+1의 MSi+1로의 측정 결과임을 나타낸다. 결과는 결과 신호(E)(MSi
Figure 112009046137891-PCT00004
MSi+1]의 도움으로 즉시 제2 채널을 통해 제1 측정(MSi)점으로 전송된다(도 4b). 측정점(MSi)은 이제 "완전한" 데이터 세트(D)[MSi
Figure 112009046137891-PCT00005
MSi+1]를 갖는다. 이 데이터 세트는 양측 측정점(MSi, MSi+1)의 측정 신호에 대한 분석의 결과이며 이는 양측 대괄호를 통해 표시된다.
결과 신호(E)(MSi
Figure 112009046137891-PCT00006
MSi+1]의 전송과 동시에 제2 측정점(MSi+1)에서는 측정 신호(M)(MSi
Figure 112009046137891-PCT00007
MSi+1)의 도움으로 다른 채널의 임피던스가 측정된다(도 4b). 이 측정에서 데이터 세트(D)(MSi
Figure 112009046137891-PCT00008
MSi+1)가 형성되며, 우측 대괄호는 이 데이터 세트가 MSi+1에서부터 MSi+1의 MSi로의 측정에 대한 결과임을 나타낸다. 동시에 신호는 라인 의 단부에서 제1 측정점(MSi)에 의해 측정되고 데이터 세트(D)[MSi
Figure 112009046137891-PCT00009
MSi+1)로서 평가된다. 좌측 대괄호는 이 데이터 세트가 MSi+1에서부터 MSi의 MSi로의 측정 결과임을 나타낸다. 결과는 결과 신호(E)[MSi
Figure 112009046137891-PCT00010
MSi+1)의 도움으로 즉시 제2 채널을 통해 제2 측정점(MSi+1)으로 전송된다(도 4c). 측정점(MSi+1)은 이제 "완전한" 데이터 세트(D)[MSi
Figure 112009046137891-PCT00011
MSi+1]를 갖는다. 이 데이터 세트는 양측 측정점(MSi 및 MSi+1)의 측정 신호에 대한 분석의 결과이며 이는 양측 대괄호를 통해 표시된다.
두 개의 연속되는 측정점(MSi, MSi+1) 사이의 임피던스 평가의 결과가 적어도 하나의 인접한 측정점(MSi-1 또는 MSi+2)으로 전송되고, 따라서 이제 측정점(MSi+2)도 제2 측정점(MSi+1)의 결과 신호(E)[MSi
Figure 112009046137891-PCT00012
MSi+1]의 도움으로 데이터 세트(D)[MSi
Figure 112009046137891-PCT00013
MSi+1]를 갖는 것이 도 4d에 설명되어 있다. 적합한 방식에서는 제1 측정점(MSi)도 결과 신호(E)[MSi
Figure 112009046137891-PCT00014
MSi+1]의 도움으로 데이터 세트(D)[MSi
Figure 112009046137891-PCT00015
MSi+1]를 제2 측정점(MSi+1)에 전달할 수 있고, 이 측정점은 그를 이후 과정에서 결과 신호(E)[MSi
Figure 112009046137891-PCT00016
MSi+1]의 도움으로 측정점(MSi+2)에 전달한다.
이러한 방식을 통하여, 이 실시 형태의 도움으로 측정점들 중 단 하나만 측정 데이터의 처리 및 평가가 이루어지는 중앙 통제 센터(2)에 연결되어야 하는 것을 알 수 있는데, 그 이유는 각각의 측정점에 모든 데이터 세트가 제공되기 때문이 다. 하지만 이를 통하여 모든 데이터의 판독이 측정점 중 하나에서 로컬로 수행되는 것도 가능하다.
임피던스의 분포의 평가 및 누설부의 확인은 상위 통제 센터(2)를 통해 이루어진다. 통제 센터는 측정점(MSi)에서 수집된 데이터를 판독하거나 또는 각각의 임의의 측정점(MSi)의 상응하는 네트워킹에서 기대되는 누설부를 측정할 수 있다. 이외에도 바람직하게도 각각의 개별 측정점(MSi)은 측정 결과의 경향에 대한 평가를 통하여 지속적으로 배관(1)의 상태에 대한 진술을 할 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 도움으로 교차적인 측정 및 평가 단계가 필요치 않으므로 복잡한 프로세스 컨트롤러를 사용하지 않을 수 있다. 이외에도 두 개의 측정점 사이에서 측정 신호의 전달이 더 이상 교차적으로 이루어질 필요가 없고 배관 의 양측 단부에서의 동시 측정도 가능하다. 이를 통하여 절대적 또는 프로세스로 인한 측정 오차가 감소될 수 있고 누설부 위치결정의 정확도가 개선된다.
본 발명은 배관 누설부의 검출 및 위치결정에 이용될 수 있다.

Claims (7)

  1. 배관(1)의 종방향을 따라 제1 측정점(MSi, i=l...n)에서부터 제2 측정점(MSj, j=l...n)으로 진행하는 최소한 하나의 전기 도체(L)를 통하여 배관(1)에서 누설부의 검출 및 경우에 따라서 위치결정을 위한 방법으로서, 전기 도체(L)에는 시간 가변적 전압 형태의 측정 신호가 전달되며 도체(L)의 임피던스 거동이 누설부의 존재 여부를 결정하는데 사용되는 방법에 있어서,
    시간 가변적 전압 형태의 제1 측정 신호가 제1 측정점(MSi)에서부터 전기 도체(L)를 거쳐 제2 측정점(MSj)으로 전송되며 양측 측정점(MSi, MSj)은 전기 라인(L)의 임피던스를 평가하고, 제2 측정점(MSj)은 제1 결과 신호를 통한 임피던스 평가의 결과를 제1 측정 신호와 시간적으로 중첩되게 동일한 전기 도체(L)를 통해 제1 측정점(MSi)으로 전송하고 제1 측정 신호 및 제1 결과 신호가 무중첩 주파수 대역에 존재하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 제2 측정점(MSj)이 시간 가변적 전압 형태의 제2 측정 신호를 동일한 전기 도체(L)를 통해 제1 측정점(MSi)으로 전송하며 양측 측정점(MSi, MSj)이 전기 라인(L)의 임피던스를 평가하며, 제1 측정점(MSi)이 임피던스 평가의 결과를 제2 결과 신호를 통해 제2 측정 신호와 시간적으로 중첩되게 동일한 전기 도체(L)를 거쳐 제2 측정점(MSj)으로 전송하고 양측 측정 신호 및 제2 결과 신호가 각각 무중첩 주파수 대역에 존재하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 전송하는 각 측정점(MSi, MSj)의 측정 신호 및 결과 신호가 변조되며 다른 수신하는 각 측정점(MSj, MSi)에서 동기 복조를 통해 평가되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 측정점(MSi, i=1...n) 및 제2 측정점(MSj, j=1...n)이 전기 도체(L)를 따라 배치된 복수의 측정점(MSi)에서 두 개의 연속되는 측정점(MSi, MSi+1, i=1...n)에 해당하며, 연속되는 측정점(MSi, MSi+1, i=1...n) 사이에서의 임피던스 평가의 결과는 다른 인접한 적어도 하나의 측정점(MSi-1, MSi+2, i=1...n)으로 전달되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제4항에 있어서, 측정점(MSi) 중 하나가 그 측정 데이터를 측정 데이터의 수집, 처리 및 평가가 이루어지는 중앙 통제 센터로 전송하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 배관(1)의 종방향을 따라 진행하는 최소한 하나의 전기 도체(L)와 연결되어 있고 시간 가변적 전압 형태의 측정 신호를 위한 신호 발생기(DAC)를 포함하는, 액체 또는 기체 형태의 매체의 운반을 위한 배관(1)에서 누설부의 검출 및 경우에 따라서 위치결정을 위한 측정점으로서, 측정 신호는 누설부에 의해 변화된 전기 도체(L)의 임피던스 거동의 측정에 적합하며, 전기 도체(L)에 측정 신호를 전달하는 송신기(T)를 포함하는 측정점에 있어서,
    상기 측정점이 추가적으로 변조신호를 위한 발생 장치(DDS) 및 데이터 전송을 위한 베이스 밴드 장치(BB) 그리고 측정 신호, 베이스 밴드 신호 및 변조신호가 혼합되는 변조기(MO)를 포함하는 것을 특징으로 하는 측정점.
  7. 제6항에 있어서, 상기 측정점이 추가적으로 전기 도체(L)를 통해 전송된 변조 신호를 위한 수신기(R), 복조기(DM) 및 데이터 분리장치(DS)를 포함하며, 복조기(DM)는 측정 신호의 디지털 전환을 위한 측정 신호 수신기(ADC)와 연결되는 것을 특징으로 하는 측정점.
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