KR20100122218A - Pipe vibrating device and pipe vibrating method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 배관 가진 장치 및 배관 가진 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a pipe excitation device and a pipe excitation method.
반도체 제작 공정시 필요한 가스류의 이동통로로서, 일정 길이의 가스 배관이 설치된다. 이때, 가스 배관 내의 청정도는 생산 제품의 수율 및 품질을 결정짓는 중요한 요소로서 작용한다. 따라서, 반도체 제조업체들은 가스 배관 내부의 높은 청정도를 구현하기 위하여 가스 배관 내부에 있는 미세 먼지 및 수분(이하, 이물질이라 명명함)을 제거하는 작업을 수행하여야만 한다. 여기서, 가스 배관 내의 이물질 제거 작업은, 반도체 제작 공정을 시작하기 전(배관 시공 후 장비의 생산 전)의 가스배관에 대해서 수행되거나, 장비 가동이 안된 상태에서 배관 교체 후 새로이 교체된 가스 배관에 대해서 수행된다. 그런데, 종래에는 작업자에 의하여 가스 배관의 외측을 해머 등으로 가격하여 가스 배관 내의 이물질을 떨어내는 방식이 주로 사용되어 왔다.A gas pipe of a predetermined length is provided as a moving passage of the gas flow required in the semiconductor fabrication process. At this time, the cleanliness in the gas pipe serves as an important factor in determining the yield and quality of the produced product. Therefore, semiconductor manufacturers have to work to remove fine dust and water (hereinafter, referred to as foreign substances) in the gas pipe in order to realize high cleanliness in the gas pipe. Here, the removal of foreign substances in the gas pipe is performed on the gas pipe before starting the semiconductor manufacturing process (after the pipe construction and before the production of the equipment), or on the gas pipe newly replaced after the pipe is replaced while the equipment is not in operation. Is performed. By the way, the method which hits the outer side of a gas pipe with a hammer etc. by a worker, and removes the foreign material in a gas pipe has been mainly used conventionally.
그러나, 해머 등을 이용한 가스 배관의 이물질 제거방식은, 상당한 인력과 시간이 소요되는 문제점이 있었다.However, the foreign material removal method of the gas pipe using a hammer or the like has a problem that takes a considerable manpower and time.
또한, 가스 배관 내부의 청정도를 유지하기 위하여 이물질 제거 작업에 상당한 인력과 시간이 소요되므로, 제품 생산 일정에 차질이 발생하게 되고, 제품 생산성이 저하되어 제조업체의 막대한 경제적 손실을 초래하는 문제점이 있었다.In addition, since a considerable manpower and time is required to remove foreign substances in order to maintain the cleanliness of the gas pipe, there is a problem that the production schedule is disrupted, and the productivity of the product is lowered, resulting in a huge economic loss of the manufacturer.
따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 가스 배관의 외측에 설치된 가진기의 가진 특성을 컨트롤러를 통하여 제어함으로써, 가스 배관 내부에 쌓인 이물질을 기계적으로, 또한, 효율적으로 제거할 수 있는 배관 가진 장치 및 배관 가진 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다. Therefore, in order to solve the problems as described above, the present invention is to control the excitation characteristics of the exciter provided on the outside of the gas pipe through the controller, it is possible to remove the foreign matter accumulated in the gas pipe mechanically and efficiently Its purpose is to provide a piping excitation device and a piping excitation method.
또한, 본 발명은, 가진기의 가진 특성을 컨트롤러를 통하여 자동으로 제어함으로써, 가스 배관을 이용한 작업시간을 단축시킬 수 있고, 소요인력을 절감시켜 작업 코스트를 절감시킬 수 있는 배관 가진 장치 및 배관 가진 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.In addition, the present invention, by automatically controlling the excitation characteristics of the exciter through the controller, it is possible to shorten the working time using the gas pipe, and to reduce the manpower required to reduce the work cost pipe piping apparatus and piping excitation Its purpose is to provide a method.
청구항 1에 관한 발명인 배관 가진 장치는, 가스 배관 상에 부착되어 가스 배관을 진동시키는 가진기, 가스 배관의 진동 신호를 감지하도록 가스 배관 상에 부착된 진동 감지 센서, 진동 감지 센서에 의하여 감지되는 진동 신호에 기초하여 가진기의 가진 특성을 제어하는 컨트롤러를 포함한다.The inventors of the present invention according to
따라서, 청구항 1에 관한 발명인 배관 가진 장치에 의하면, 가스 배관 외측에 가진기를 설치하여 가스 배관을 진동시킴으로써, 가스 배관 내부에 쌓인 이물질을 기계적으로 제거할 수 있고, 이 가진기의 가진 특성을 컨트롤러를 통하여 제어함으로써, 효율적으로 제거할 수 있다.Therefore, according to the piping excitation apparatus of
청구항 2에 관한 발명인 배관 가진 장치는, 청구항 1에 관한 발명인 배관 가 진 장치에 있어서, 컨트롤러는, 가진기로 하여금 가스 배관을 미리 설정된 허용 진동 레벨로 진동시킨다.The piping excitation apparatus which is an inventor of
따라서, 청구항 2에 관한 발명인 배관 가진 장치에 의하면, 컨트롤러가 가진기로 하여금 가스 배관의 허용진동레벨로 진동을 시켜줌으로써, 가스 배관의 진동효율 및 수명을 연장시킬 수 있다.Therefore, according to the pipe excitation device which is the invention of
청구항 3에 관한 발명인 배관 가진 장치는, 청구항 1에 관한 발명인 배관 가진 장치에 있어서, 가진 특성은, 가진기의 진동 폭, 가진 주파수, 허용 진동 레벨 중 적어도 어느 하나이다.In the piping excitation device of the inventor of
따라서, 청구항 3에 관한 발명인 배관 가진 장치에 의하면, 가진기의 가진 특성인, 가진기의 진동 폭, 가진 주파수, 허용 진동 레벨을 컨트롤러에 의하여 제어할 수 있다.Therefore, according to the piping excitation apparatus which concerns on
청구항 4에 관한 발명인 배관 가진 장치는, 청구항 1에 관한 발명인 배관 가진 장치에 있어서, 컨트롤러는, 진동 감지 센서에 의하여 감지된 진동 신호의 진동 레벨이 허용 진동 레벨의 범위를 초과하여 소정 시간 이상 지속된 때 가진기를 오프(off)시킨다.The inventors of the present invention, the pipe excitation apparatus according to
따라서, 청구항 4에 관한 발명인 배관 가진 장치에 의하면, 컨트롤러가 진동 감지 센서에 의하여 감지된 진동 신호의 진동 레벨이 허용 진동 레벨의 범위를 초과하여 소정 시간 이상 지속된 때 가진기를 오프(off)시켜줌으로써, 가스 배관의 파손을 방지할 수 있다.Therefore, according to the pipe excitation device according to
청구항 5에 관한 발명인 배관 가진 장치는, 청구항 3에 관한 발명인 배관 가 진 장치에 있어서, 컨트롤러는, 가진기의 진동 폭, 가진 주파수, 허용 진동 레벨의 크기, 이상진동을 판단하는 소정시간을 각각 조절할 수 있는 제어부를 더 포함한다.The inventors of the pipe excitation apparatus according to
따라서, 청구항 5에 관한 발명인 배관 가진 장치에 의하면, 컨트롤러가, 가진기의 진동 폭, 가진 주파수, 허용 진동 레벨의 크기, 이상진동을 판단하는 소정시간을 각각 조절할 수 있는 제어부를 포함함으로써, 이 제어부를 통하여 가진기의 가진 특성을 효율적으로 제어할 수 있다.Therefore, according to the piping excitation apparatus which concerns on
청구항 6에 관한 발명인 배관 가진 장치는, 청구항 4에 관한 발명인 배관 가진 장치에 있어서, 컨트롤러는, 소정 시간을 설정할 수 있는 제어부를 더 포함한다.The piping excitation apparatus of the inventor of Claim 6 is a piping excitation apparatus of the invention of
따라서, 청구항 6에 관한 발명인 배관 가진 장치는, 컨트롤러가 소정 시간을 설정할 수 있는 제어부를 더 포함함으로써, 소정 시간을 짧거나 길게 설정할 수 있고, 소정시간이 짧아지고 길어지는 것에 의하여 허용 진동 레벨의 범위를 초과하는 시간을 짧거나 길게 만들 수 있다. 또한, 진동 감지 센서에 의하여 감지된 진동 신호의 진동 레벨이 허용 진동 레벨의 범위를 순간적으로만 초과하는 경우는 제외하고, 소정 시간 동안 지속적으로 초과하는지 여부 만을 판단할 수 있다.Accordingly, the inventors of the present invention according to claim 6 further include a control unit capable of setting a predetermined time by the controller, whereby the predetermined time can be set shorter or longer, and the predetermined time becomes shorter and longer, thereby allowing a range of vibration levels. You can make the time exceeding the short or long. In addition, it may be determined whether the vibration level of the vibration signal detected by the vibration sensor is continuously exceeded for a predetermined time, except when the vibration level of the allowable vibration level is momentarily exceeded.
청구항 7에 관한 발명인 배관 가진 장치는, 청구항 2 내지 청구항 5 중 어느 하나에 관한 발명인 배관 가진 장치에 있어서, 허용 진동 레벨은, 가스 배관의 표면의 일 지점 상에 해머를 가격하여 해머의 가격하는 힘의 크기와 해머에 의하여 가스 배관이 진동하는 진동 속도에 의하여 가스 배관의 모빌리티를 측정하고, 모빌 리티를 통하여 가스 배관의 공진 주파수를 탐색하여, 탐색된 공진 주파수를 이용하여 산출된다.The pipe excitation device according to
따라서, 청구항 7에 관한 발명인 배관 가진 장치에 의하면, 가스 배관의 모빌리티와 공진주파수를 이용하여 산출된 가스 배관의 허용진동레벨을 정확하게 산출하여, 이를 통하여 가스 배관을 가진시킴으로써, 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.Therefore, according to the pipe excitation device according to
청구항 8에 관한 발명인 배관 가진 방법은, 가스 배관 상에 부착되어 가스 배관을 진동시키는 가진 단계, 가스 배관 상에 부착된 진동 감지 센서를 통하여 가스 배관의 진동 신호를 감지하는 감지 단계, 진동 감지 센서에 의하여 감지되는 진동 신호에 기초하여 가진기의 가진 특성을 제어하는 제어 단계를 포함한다.The inventors of the present invention according to claim 8, the pipe excitation method comprising the steps of vibrating the gas pipe is attached to the gas pipe, a detection step of detecting a vibration signal of the gas pipe through a vibration sensor attached to the gas pipe, vibration detection sensor And a control step of controlling the excitation characteristic of the exciter based on the detected vibration signal.
따라서, 청구항 8에 관한 발명인 배관 가진 방법은, 가스 배관 외측에 가진기를 설치하여 가스 배관을 진동시킴으로써, 가스 배관 내부에 쌓인 이물질을 기계적으로 제거할 수 있고, 이 가진기의 가진 특성을 컨트롤러를 통하여 제어함으로써, 효율적으로 제거할 수 있다.Therefore, the inventors of the pipe excitation method according to claim 8 can install a vibrator outside the gas pipe and vibrate the gas pipe, thereby mechanically removing foreign matters accumulated in the gas pipe. By controlling, it can remove efficiently.
상기한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 가스 배관의 외측에 설치된 가진기의 가진 특성을 컨트롤러를 통하여 제어함으로써, 가스 배관 내부에 쌓인 이물질을 기계적으로, 또한, 효율적으로 제거할 수 있다. As described above, according to the present invention, by controlling the excitation characteristic of the exciter provided on the outside of the gas pipe via a controller, foreign matter accumulated in the gas pipe can be removed mechanically and efficiently.
또한, 본 발명에 의하면, 가진기의 가진 특성을 컨트롤러를 통하여 자동으로 제어함으로써, 가스 배관을 이용한 작업시간을 단축시킬 수 있고, 소요인력을 절감 시켜 작업 코스트를 절감시킬 수 있다.In addition, according to the present invention, by automatically controlling the excitation characteristics of the exciter through the controller, it is possible to shorten the working time using the gas pipe, it is possible to reduce the labor cost by reducing the required manpower.
이상과 같은 본 발명에 대한 해결하고자 하는 과제, 과제 해결 수단, 효과 외의 구체적인 사항들은 다음에 기재할 실시예 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Specific matters other than the problem to be solved, the problem solving means, and the effects of the present invention as described above are included in the following embodiments and the drawings. Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with the accompanying drawings. Like reference numerals refer to like elements throughout.
이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 첨부된 도면은 본 발명의 내용을 보다 쉽게 개시하기 위하여 설명되는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 첨부된 도면의 범위로 한정되는 것이 아님은 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 알 수 있을 것이다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the accompanying drawings are only described in order to more easily disclose the contents of the present invention, but the scope of the present invention is not limited to the scope of the accompanying drawings that will be readily available to those of ordinary skill in the art. You will know.
도 1은 본 발명에 따른 가스 배관 가진 장치의 구성을 나타내는 도면이고, 도 2a 내지 2c는 본 발명에 따른 가스 배관 가진 장치의 가진기의 구조를 나타내는 도면이며, 도 3은 본 발명에 따른 가스 배관 가진 장치의 컨트롤러의 구조를 나타내는 도면이다. 1 is a view showing the configuration of the gas pipe excitation device according to the present invention, Figures 2a to 2c is a view showing the structure of the exciter of the gas pipe excitation device according to the present invention, Figure 3 is a gas pipe according to the present invention It is a figure which shows the structure of the controller of an excitation apparatus.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 가스 배관 가진 장치는, 가진기(200), 진동 감지 센서(300), 컨트롤러(400)를 포함한다. 또한, 가진기(200)와 컨트롤러(400) 사이에 설치되는 시그널 제너레이터(250), 진동 감지 센서(300)와 컨트롤러(400) 사이에 설치되는 시그널 컨디셔너(350)를 더 포함할 수 있다.As shown in FIG. 1, the gas pipe excitation apparatus according to the present invention includes an
가진기(200)는, 가스 배관(100) 상에 부착되어 가스 배관(100)을 진동시킨 다. 가진기(200)는, 가스 배관(100) 상에 부착되어 가스 배관(100)에 대하여 상하방향으로 진동하는 종파 가진기와, 좌우방향으로 진동하는 횡파 가진기와, 상하방향 및 좌우방향으로 복합적으로 진동하는 복합 가진기가 사용될 수 있다. 가진기(200)의 구조에 대하여는 도 2a 및 2b에서 보다 상세하게 설명하기로 한다. 한편, 본 발명에 따른 가스 배관 가진 장치는, 가스 배관에 가진기(200)가 한 개 장착된 구조를 일 예로 들어 설명하고 있으나, 긴 가스 배관일 경우에는 복수 개의 가진기가 설치될 수 있다. 예를 들면, 약 200mm의 길이를 가지는 가스 배관일 경우에는, 약 200m당 6개 내지 7개의 가진기를 설치하는 것이 바람직하다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니고, 더 높은 가진 효율을 위하여 가진기의 설치간격이 조절될 수 있음은 당업자에게 자명한 사항일 것이다.The
진동 감지 센서(300)는, 가진기(200)와 가진기(200) 사이의 가스 배관(100) 상에 부착되어, 가스 배관(200)의 진동 신호를 감지한다. 진동 감지 센서(300)는, 일반적인 기계 및 장치의 떨림 정도, 즉 진동속도를 감지하는 것으로서, 속도센서 또는 가속도 센서가 사용될 수 있다.The
시그널 컨디셔너(350)는 진동 감지 센서(300)에 연결되어, 진동 감지 센서(300)로부터 감지된 진동 신호를 필터링하여 그 신호에 포함된 노이즈 등을 차폐시켜주는 기능을 담당한다.The
컨트롤러(400)는, 진동 감지 센서(300)에 의하여 감지되는 진동 신호에 기초하여 가진기(200)의 가진 특성을 제어한다. 즉, 컨트롤러(400)는, 미리 가진기(200)의 허용 진동 레벨을 설정하여 가진기(200)로 하여금 가스 배관(100)을 그 허용 진동 레벨로 진동시키도록 한다. 여기서, 가진 특성은, 가진기(200)의 진동 폭, 가진 주파수, 허용 진동 레벨 중 적어도 어느 하나이다. 또한, 컨트롤러(400)는, 진동 감지 센서(300)에 의하여 감지된 진동 신호의 진동 레벨이 허용 진동 레벨의 범위를 초과하여 소정 시간 이상 지속된 때 가진기(200)를 오프(off)시킨다. 그리고, 컨트롤러(400)는, 진동 감지 센서(300)에 의하여 감지된 진동 신호의 진동 레벨이 허용 진동 레벨의 범위를 초과하여 소정 시간 이상 지속되지 않은 때에는, 가진기(200)가 정상작동하는 상태를 계속 유지시킨다. 컨트롤러(400)는, 가진기(200)의 진동 폭, 가진 주파수, 허용 진동 레벨의 크기, 소정 시간을 각각 조절할 수 있는 제어부(미도시)를 더 포함한다. 한편, 컨트롤러(400)의 구조 및 기능에 대하여는 도 3에서 보다 상세하게 설명하기로 한다.The
시그널 제너레이터(250)는 컨트롤러(400)로부터 입력된 신호를 원하는 신호파형으로 생성하여 가진기(200)로 공급하여주는 기능을 담당한다.The
도 2a에 도시된 바와 같이, 도 2a는 본 발명에 따른 가스 배관 가진 장치의 종파 가진기를 도시하고 있다. 이 종파 가진기는 가스 배관의 외측면에 장착되어 가스 배관의 길이방향에 대하여 수직방향인 상하방향으로 가스배관을 가진한다. 즉, 진동파형이 종파인 진동을 이용하여 가스 배관을 가진한다. 이때, 스프링(220a)에 의한 진동파형이 종파인 가진기의 전체 높이(e)가 85mm, 커버(210a)의 높이(d)가 14mm, 마그넷 코어(230a)의 높이(c)가 57mm, 베이스 프레임(240a)의 높이(a)가 9mm이고, 너비(f)가 210mm인 수치를 가질 수 있다. 이때, 종파 가진기의 중량은 약 4.5kg정도이다. 여기서, 가진기의 가진 주파수와 진동 폭은 컨트롤러에 의하여 조절될 수 있다. 또한, 상하방향으로 가진하는 가진기를 크기가 작은 형태로도 제작하여 가스 배관의 외측 상하 방향에 각각 설치하여 가진 효율을 향상시킬 수 있다. As shown in FIG. 2A, FIG. 2A shows a longitudinal wave exciter of a gas piping excitation device according to the invention. This longitudinal wave exciter is mounted on the outer surface of the gas pipe and has the gas pipe in the vertical direction perpendicular to the longitudinal direction of the gas pipe. In other words, the oscillation waveform uses longitudinal vibration to excite the gas pipe. At this time, the total height (e) of the exciter of the vibration waveform of the
도 2b에 도시된 바와 같이, 도 2b는 본 발명에 따른 가스 배관 가진 장치의 횡파 가진기를 도시한 것이다. 이 횡파 가진기는 가스 배관의 외측면에 장착되어 가스 배관의 길이방향에 대하여 수평방향인 좌우방향으로 가진한다. 즉, 진동파형이 횡파인 진동을 이용하여 가스 배관을 가진한다. 이때, 진동파형이 횡파인 가진기의 전체 높이(d, e)가 92mm, 하면(210b)의 몸체 높이(c)가 72mm, 마그넷 코어(230b)의 너비(b+c)가 65.2mm, 베이스 프레임(240b)의 너비(f)가 220mm인 수치를 가질 수 있다. 이때, 횡파 가진기의 중량은 약 7.0kg이다. 한편, 도 2b에 도시된 가진기는, 가스 배관에 횡으로 장착된 하부의 외관이 도시된 것으로서, 몸체 내부의 구성이 도 2a에 도시된 종파의 가진기의 구성과 동일하다. 또한, 좌우방향으로 가진하는 가진기를 크기가 작은 형태로도 제작하여 가스 배관의 외측 상하 방향에 각각 설치하여 가진 효율을 향상시킬 수 있다.As shown in FIG. 2B, FIG. 2B shows a transverse exciter of the gas piping excitation device according to the present invention. The shear wave exciter is mounted on the outer surface of the gas pipe and excites in a horizontal direction horizontal to the longitudinal direction of the gas pipe. That is, a gas pipe is excited using the vibration whose vibration waveform is a transverse wave. At this time, the total height (d, e) of the vibration wave is transverse wave is 92mm, the body height (c) of the
본 발명에서는 가진기로서 상하방향 또는 좌우방향으로 진동하는 것을 그 예로 들었으나, 본 발명은 상하방향과 좌우방향을 복합적으로 가진하는 복합 가진기에도 적용될 수 있다.In the present invention, the oscillator is an example of vibrating in the vertical direction or the left and right directions, but the present invention can be applied to a composite exciter having a complex excitation in the vertical direction and the left and right directions.
한편, 본 발명에 따른 가스 배관 장치의 가진기의 내부에는 가스 배관의 진동을 감지하는 진동 감지 센서가 장착될 수 있는 바, 이에 관하여 도 2c를 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.On the other hand, the vibration sensor for detecting the vibration of the gas pipe can be mounted inside the exciter of the gas piping device according to the present invention, this will be described in detail with reference to Figure 2c.
도 2c에 도시된 바와 같이, 도 2c는 도 2a에 도시된 종파형 가진기의 내부에 진동 감지 센서가 장착된 가진기의 구조를 도시한 것이다. 이 가진기는, 가스 배관(100) 상에 장착되고, 마그넷 코어(230a), 코어 브라켓(231a), 스프링(220a), 베이스 프레임(240a), 속도 감지 센서(300)가 그 내부에 장착된다. As shown in FIG. 2C, FIG. 2C illustrates a structure of an exciter in which a vibration sensing sensor is mounted inside the longitudinal wave type exciter shown in FIG. 2A. The vibrator is mounted on the
마그넷 코어(magnet core, 230a)는, 전자석 타입으로서, 컨트롤러(미도시)로부터 인가된 가진 주파수 및 가진력에 의하여 상하 방향으로 운동하고, 이를 통하여 가진력을 발생시킨다.The
코어 브라켓(core bracket, 231a)은, 마그넷 코어(230a)에 연결되어 이를 지지하고, 마그넷 코어(230a)에 발생된 가진력을 스프링(spring, 240a)에 전달한다.The
스프링(240a)은, 코어 브라켓(231a)에 연결되어, 마그넷 코어(230a)의 충격을 보호하는 역할을 함과 동시에, 코어 브라켓(231a)를 통해 전달된 가진력을 베이스 프레임(base frame, 240a)으로 전달한다.The
베이스 프레임(240a)은, 스틸(steel) 성분으로 형성되어, 스프링(240a)에 의하여 전달된 가진력을 이용하여 가스 배관(100)을 진동시킨다. The
속도 감지 센서(300)는, 가스 배관(100)에 발생된 진동을 감지하여, 그 감지된 진동 신호를 컨트롤러에 공급한다.The
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 가스 배관 가진 장치의 컨트롤러는, 제어부(410), 표시부(420), 전원공급부(430), 동작상태 표시부(440)를 포함한다.As shown in FIG. 3, the controller of the apparatus having a gas pipe according to the present invention includes a
제어부(410)는, 가진기의 진동 폭, 가진 주파수, 허용 진동 레벨의 크기, 소 정 시간을 각각 조절할 수 있다. 가진기의 진동 폭을 가진력의 크기에 의하여 조절하는 가진력 볼륨 조절기(410a)와, 가진 주파수를 조절하는 주파수 볼륨 조절기(410b), 허용 진동 레벨을 조절하는 가속도 제한 볼륨 조절기(410c), 가진기의 비정상 진동의 지속여부를 검출하여 가진기의 오프(off)여부를 판단하기 위하여, 진동 신호의 진동 레벨이 허용 진동 레벨의 범위를 초과하여 지속되는 소정 시간을 조절하는 시간 볼륨 조절기(미도시)로 구성된다.The
표시부(420)는, 진동 폭(Amp), 가진 주파수(Freq), 허용 진동 제한(Limit), 진동속도(Acc), 가진기의 가진 시작시간(Start) 및 정지시간(Stop Time)을 표시한다. 본 발명에서는 LCD를 이용하여 표시한다.The
전원공급부(430)는, 스위치의 온 오프를 통하여 컨트롤러가 가진기의 가진 특성을 제어할 수 있도록 전원을 공급한다. The
동작상태 표시부(440)는, 컨트롤러에 전원이 공급되었는지를 표시하는 전원표시등(440a), 컨트롤러가 동작되고 있는 지를 표시하는 동작 표시등(440b), 컨트롤러의 동작의 이상유무를 표시하는 이상 표시등(440c)을 포함한다. 본 발명에서는 동작상태 표시부(440)를 LED로 구성한 것을 일 예로 하였다.The operation
도시되어 있지는 않지만, 컨트롤러의 내부에는, 제어부(410), 표시부(420), 전원공급부(430), 동작상태 표시부(440)의 동작을 전체적으로 제어하는 중앙 처리부가 설치된다. 이때, 중앙 처리부는, PCB 모듈로 제작되는 것으로서, 제어부(410)로부터 입력된 가진 주파수, 가진 크기 등을 가진기의 마그넷 코어(magnet core)에 인가시켜 가스 배관을 진동시킨다. 또한, 속도 감지 센서로부터 감지된 진동 신호 를 LCD에 표시하거나, 허용 진동레벨과 비교하여 가진기의 오프(off), 즉 가진기의 비상정지 수행여부를 판단한다. 이때, 진동 감지 센서에 의하여 감지된 진동 신호의 진동 레벨이 허용 진동 레벨의 범위를 초과하여 소정 시간 이상 지속된 때에는 가진기를 비상 정지시키는 것으로 판단한다. 그러나, 진동 감지 센서에 의하여 감지된 진동 신호의 진동 레벨이 허용 진동 레벨의 범위를 초과하여 소정 시간 이상 지속되지 않은 때에는, 가진기를 비상 정지시키지 않고, 정상 작동시키는 것으로 판단한다.Although not shown, a central processing unit for controlling the operations of the
도 4는 본 발명에 따른 가스 배관 가진 장치의 가진기의 성능을 평가하기 위한 시스템의 구성을 나타내는 도면이다. 한편, 본 발명에 따른 가스 배관 가진 장치의 가진기의 성능평가를 위하여 가진기의 가진력 및 가스 배관의 각 지점마다의 진동감쇠를 측정한다. 이때, 가진기는, 가진력 최대치의 70%로 가진하여 가스 배관 내부의 이물질 제거량을 측정한다. 이하에서는 가스 배관의 직경이 20mm인 것을 그 일 예로 하여 설명하기로 한다. 이하, 도 4에서는 소정 길이의 가스 배관에서 5개의 포인트에 진동 감지 센서가 장착된 것을 그 실험 예로 하여 설명하기로 한다.4 is a view showing the configuration of a system for evaluating the performance of the exciter of the gas pipe excitation device according to the present invention. On the other hand, for the performance evaluation of the exciter of the gas pipe excitation device according to the present invention, the vibration force of each of the points of the gas pipe and the vibration force of the exciter is measured. At this time, the exciter is excited by 70% of the maximum excitation force to measure the amount of debris removal in the gas pipe. In the following description, the diameter of the gas pipe is 20 mm. In FIG. 4, the vibration sensing sensors are mounted at five points in a gas pipe having a predetermined length will be described as an experimental example.
도 4에 도시된 바와 같이, 가진기의 성능을 평가하기 위한 시스템은, 가스 배관(100)을 진동시키는 가진기(200), 진동감지센서(300a, 300b, 300c, 300d, 300e), 주파수 분석기(600), 퍼스널 컴퓨터(700)를 포함한다. 이때, 복수 개의 진동 감지센서(300a, 300b, 300c, 300d, 300e)는 약 3.5m간격으로 5개의 지점에 배치되고, 마지막 지점의 일 측에 가스 배관(100) 내부에서 제거되는 이물질, 즉 입자의 수를 측정하는 파티클 카운터(500)가 장착된다.As shown in Figure 4, the system for evaluating the performance of the exciter, the
가진기(200)는, 가스 배관(100) 상에 부착되어 가스 배관(100)을 진동시킨다. 이때, 가진기(200)는, 70% 진동 폭, 40Hz 내지 110Hz 범위의 주파수로 가스 배관(100)을 가진한다.The
진동 감지 센서(300a, 300b, 300c, 300d, 300e)는, 가진기(200)와 가진기(미도시) 사이의 가스 배관(100) 상에 소정 간격으로 복수 개 부착되어, 가스 배관(100)의 진동 신호를 감지한다.A plurality of
주파수 분석기(600, FFT Analyzer)는, 복수 개의 진동 감지센서(300a, 300b, 300c, 300d, 300e)에 의하여 감지된 가스 배관(100)의 진동 신호가 입력되면, 이를 각 포인트당 가스 배관(100)의 시간별 또는 주파수별 진동레벨로 분석한다. The frequency analyzer 600 (FFT Analyzer), when the vibration signal of the
퍼스널 컴퓨터(700)는, 주파수 분석기(600)에 의하여 분석된 시간별 또는 주파수별 진동레벨을 출력한다.The
도 5a 내지 5e는 본 발명에 따른 가스 배관 가진 장치의 주파수 분석기에 의하여 분석된 각 포인트에서 시간별 가스 배관의 진동속도를 나타내는 그래프이다.Figures 5a to 5e is a graph showing the vibration speed of the gas pipe over time at each point analyzed by the frequency analyzer of the gas pipe excitation device according to the present invention.
도 5a는 도 4에 도시된 Pt. 1 지점에서의 시간별 가스 배관의 진동속도를 나타내는 그래프이고, 도 5b는 도 4에 도시된 Pt. 2 지점에서의 시간별 가스 배관의 진동속도를 나타내는 그래프이며, 도 5c는 도 4에 도시된 Pt. 3 지점에서의 시간별 가스 배관의 진동속도를 나타내는 그래프이고, 도 5d는 도 4에 도시된 Pt. 4 지점에서의 시간별 가스 배관의 진동속도를 나타내는 그래프이며, 도 5e는 도 4에 도시된 Pt. 5 지점에서의 시간별 가스 배관의 진동속도를 나타내는 그래프이다.FIG. 5A shows the Pt. It is a graph which shows the oscillation speed of the gas piping by time at one point, FIG. 5B is Pt. It is a graph which shows the oscillation speed of the gas piping by time at two points, FIG. 5C is Pt. It is a graph which shows the oscillation speed of the gas piping by time at 3 points | pieces, FIG. 5D is a Pt. It is a graph which shows the oscillation speed of the gas piping by time at four points, FIG. 5E is Pt. It is a graph which shows the oscillation speed of the gas pipe by time at 5 points.
도 6a 내지 6e는 본 발명에 따른 가스 배관 가진 장치의 주파수 분석기에 의 하여 분석된 각 포인트에서 주파수별 가스 배관의 진동속도를 나타내는 그래프이다. 6a to 6e are graphs showing the vibration velocity of the gas pipe for each frequency at each point analyzed by the frequency analyzer of the gas pipe excitation apparatus according to the present invention.
도 6a는 도 4에 도시된 Pt. 1 지점에서의 주파수별 가스 배관의 진동속도를 나타내는 그래프이고, 도 6b는 도 4에 도시된 Pt. 2 지점에서의 주파수별 가스 배관의 진동속도를 나타내는 그래프이며, 도 6c는 도 4에 도시된 Pt. 3 지점에서의 주파수별 가스 배관의 진동속도를 나타내는 그래프이고, 도 6d는 도 4에 도시된 Pt. 4 지점에서의 주파수별 가스 배관의 진동속도를 나타내는 그래프이며, 도 6e는 도 4에 도시된 Pt. 5 지점에서의 주파수별 가스 배관의 진동속도를 나타내는 그래프이다.FIG. 6A shows the Pt. It is a graph which shows the oscillation speed of the gas piping by frequency at one point, FIG. 6B is Pt. It is a graph showing the vibration speed of the gas pipe for each frequency at two points, Figure 6c is a Pt. It is a graph which shows the oscillation speed of the gas piping by frequency at three points, and FIG. 6D is Pt. It is a graph showing the vibration speed of the gas pipe for each frequency at four points, Figure 6e is a Pt. It is a graph which shows the vibration velocity of gas pipe by frequency at 5 points.
여기서, 도 6a 내지 6e에서는, 가스 배관에 40Hz 내지 110Hz사이에서 주파수를 설정하여 실험한 결과로서, 설정된 주파수 범위 이내에서 57Hz의 주파수일 때가 가장 높은 진동속도 값을 나타내고 있음을 알 수 있다. 따라서, 이 가스 배관의 공진주파수는 57Hz로 추정될 수 있다. 이에 따라, 57Hz의 주파수로 고정하여 가진시키는 경우, 가스 배관의 진동속도는 0-Peak값 기준으로 Pt. 1 지점에서 231.6 mm/s임을 이하 도 7a 및 7b를 통하여 알 수 있다.Here, in FIGS. 6A to 6E, as a result of experimenting by setting a frequency between 40 Hz and 110 Hz in the gas pipe, it can be seen that the highest vibration speed value is obtained when the frequency is 57 Hz within the set frequency range. Therefore, the resonant frequency of this gas pipe can be estimated at 57 Hz. Accordingly, when the vibration is fixed at a frequency of 57 Hz, the vibration velocity of the gas pipe is Pt. It can be seen from Figures 7a and 7b below that it is 231.6 mm / s at one point.
도 7a 및 7b는, 도 5a 내지 5e 및 도 6a 내지 6e에서 나타난 가스 배관의 진동측정결과를 RMS값과 그 감쇠값을 dB단위로 표시한 테이블과 그래프이다. 7A and 7B are tables and graphs showing the RMS value and the attenuation value in dB of the vibration measurement results of the gas pipe shown in FIGS. 5A to 5E and 6A to 6E.
도 7a는 가스 배관의 진동 측정 결과를 RMS값과 그 감쇠값을 dB단위로 표시한 테이블로서, 이를 통하여 각 구간별 진동 속도와 진동 감쇠 레벨을 알 수 있다.FIG. 7A is a table in which vibration measurement results of gas pipes are displayed with RMS values and attenuation values in dB units. Through this, vibration speeds and vibration attenuation levels for each section can be known.
도 7b는 가스 배관의 각 포인트 별 진동측정결과를 진동 감쇠 레 벨(Attenuation level)로 나타낸 것으로서, 가진 포인트(Pt. 1 또는 Ref. 1)를 제외하고는 +/-5 dB 분포를 사용하여, 그래프 좌측 상단에 표기된 기호 별로 Band RMS, RMS, Zero to Peak, Peak to Peak 값으로 구분하여 나타낸 것이다.FIG. 7B shows the vibration measurement results for each point of the gas pipe as the vibration attenuation level, except for the excitation point (Pt. 1 or Ref. 1) using +/- 5 dB distribution. It is divided into Band RMS, RMS, Zero to Peak and Peak to Peak values for each symbol shown on the upper left of the graph.
도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 이때, 가스 배관의 진동 감쇠 레벨(Attenuation level)이 Pt. 2에서 Pt. 3 사이와 Pt. 4에서 Pt. 5 사이에서 감소하는 경향을 보이고 있으나, 이는 가스 배관의 진동이 가스 배관 끝으로부터 반사되거나, 또는 가스 배관 사이에 장착되는 다른 구성들에 의하여 변형되어 발생되는 것이다. As shown in FIGS. 7A and 7B, the vibration attenuation level of the gas pipe is Pt. 2 to Pt. Between 3 and Pt. 4 to Pt. Although there is a tendency to decrease between the five, this is caused by the vibration of the gas pipe is reflected from the gas pipe end or modified by other configurations mounted between the gas pipe.
도 8은 본 발명에 따른 가스 배관 가진 장치의 가진기를 사용하여 가스 배관을 가진시, 시간(Time)에 대하여 가스 배관 내부의 입자가 제거되는 입자수(Number of Particle)를 나타내는 그래프이다. 한편, 본 발명에서는, 일 예로 총 2시간 20분 동안의 실험을 통하여 이와 같은 그래프의 수치를 도출하였다.8 is a graph showing the number of particles in which particles in the gas pipe are removed with respect to time when the gas pipe is excited using the exciter of the gas pipe excitation device according to the present invention. On the other hand, in the present invention, for example, the numerical value of such a graph was derived through an experiment for a total of 2
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 가스 배관 장치를 사용하여 가진을 하게 되면, 기존의 해머를 이용(Hammering)하여 가스 배관 내부의 입자를 제거할 때와 동등하거나 그 이상의 수준으로 입자가 제거되고 있다는 것을 알 수 있다. 가로 축은 측정 시간을 의미하고, 세로 축은 파티클 카운터(Particle Counter)로 측정된 입자(배관내 먼지 등의 이물질)의 개수를 나타낸다. 또한, 그래프 하단에 기재된 수(-0.10, -0.15, -0.20, -0.25)는 입자의 직경(Diameter)을 의미하고, 이 입자에 따라 가스 배관 내부에 검출된 입자 수를 그래프로 나타낸다. As shown in Figure 8, when the excitation using the gas piping device according to the invention, by using the existing hammer (Hammering) to remove the particles in the gas pipe in the same or higher level than when You can see that it is being removed. The horizontal axis represents the measurement time, and the vertical axis represents the number of particles (foreign substances such as dust in the pipe) measured by the particle counter. In addition, the numbers (-0.10, -0.15, -0.20, -0.25) described at the bottom of the graph mean the diameter of the particles, and the graph shows the number of particles detected inside the gas pipe according to the particles.
한편, 노멀 스테이트(Normal State) 상태는 가스 배관에 가진력이 없이 질소 가스만 흐르는 경우를 나타내는 것으로서, 질소가스가 흐르면서 입자가 가스 배관 외부로 빠져나오기 시작하다가 점점 감소하고 있음을 알 수 있다. On the other hand, the normal state (Normal State) state is a case in which only nitrogen gas flows without any excitation force in the gas pipe, it can be seen that the particles start to escape the outside of the gas pipe and gradually decrease as the nitrogen gas flows.
또한, 가진기 온(Vibrator On)상태는 가진기를 동작하기 시작한 시점이다. 이때, 가스 배관의 내부면에 붙어 있던 입자들이 떨어져 나오면서 입자 수가 점점 증가하는 경향과 함께, 가진력이 작용하는 시간에 대해 거의 균일한 입자 수를 확인할 수 있다. In addition, the vibrator on state is the time when the exciter starts to operate. At this time, as the particles adhered to the inner surface of the gas pipe fall off, the number of particles gradually increases, and the number of particles that is almost uniform with respect to the time for which the excitation force acts can be confirmed.
압력 업(Pressure Up)상태는 가스 배관 내의 가스(Gas)압력 증가를 의미하고, 이로 인하여 입자수가 어느 정도 감소하는 경향을 보이고 있음을 알 수 있다. The pressure up state means an increase in the gas pressure in the gas pipe, and thus, the number of particles tends to decrease.
가진기 오프(Vibrator Off)상태는 가진기 동작을 멈추는 시점이고, 이때 입자의 수가 감소함을 확인할 수 있다. The vibrator off state is a point at which the exciter stops, and at this time, the number of particles decreases.
해머 온(Hammer On)상태는 사람이 해머를 이용(Hammering)한 가격을 시작하는 순간이며, 이때 입자수가 증가하기 시작한다는 것을 알 수 있다. 해머 오프(Hammer Off)상태는 해머를 이용(Hammering)한 가격을 멈추는 시점이다. The Hammer On state is the moment when a person starts a price using a hammer, and the number of particles starts to increase. The hammer off state is the point at which the hammering price is stopped.
따라서, 상기와 같은 본 발명에 따른 가스 배관 가진 장치를 사용하여 가스 배관을 가진하여 주는 것에 의하여, 가진기를 이용한 배관 성능(Qualification)이 기존의 사람에 의한 해머를 이용(Hammering)한 방식에 비하여 동등하거나 그 이상의 효과가 있으며, 장시간 연속적으로 기계적 가진을 할 수 있으므로, 더욱 효과적임을 알 수 있다. Therefore, by using the gas pipe excitation apparatus according to the present invention as described above, by providing a gas pipe, the piping performance (Qualification) using the excitation machine is equivalent to the method using a hammer (hammering) by the existing human It has more or more effects, and can be mechanically excited for a long time, so it can be seen that it is more effective.
도 9a 내지 9c는 본 발명에 따른 가스 배관 가진 장치의 가진기의 허용 진동 레벨의 산출을 위한 시스템 구성도 및 그를 이용한 측정 결과를 나타내는 그래프이 다.9A to 9C are graphs showing a system configuration diagram and a measurement result using the same for calculating the allowable vibration level of the exciter of the gas pipe excitation apparatus according to the present invention.
도 9a에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 가스 배관 가진 장치의 가진기의 허용 진동 레벨의 산출을 위한 시스템은, 가스 배관에 장착된 진동 감지 센서(300a, 300b), 주파수 분석기(600), 퍼스널 컴퓨터(700)를 포함한다. 한편, 본 발명에 따른 가스 배관 가진 장치의 가진기의 허용 진동 레벨의 산출을 위한 시스템은, 우선 가스 배관의 모빌리티를 측정하기 위하여 해머(H1, H2)와 복수 개의 진동 감지 센서(300a, 300b)를 이용하였다. 여기서, 모빌리티(Mobility)란, 가스 배관에 대하여 가진되는 가진력에 대한 진동속도값을 나타내는 것으로서, 가스 배관의 표면의 일 지점 상에 해머로 가격(H2)하여 해머에 공급되는 힘의 크기(H1)와 해머에 의하여 가스 배관이 진동하는 진동 속도에 의하여 산출된다.As shown in Figure 9a, the system for the calculation of the permissible vibration level of the exciter of the gas pipe excitation device according to the present invention, the vibration detection sensor (300a, 300b), the
도 9b에 도시된 바와 같이, 직경이 20 mm인 가스 배관 진동 측정결과로부터 111 ~ 115 Hz 주파수 영역에서의 평균 모빌리티(Mobility)는 0.8 mm/s/N의 결과가 도출됨을 알 수 있다. 이때, 해머를 이용하여 가진시 배관에 부착되어 있는 가속도로부터 20 mm 배관 속도(밴드 RMS)는 190 mm/s이다. 따라서, 모빌리티(Mobility) 값인 0.8 mm/s/N과 가스 배관 진동속도인 190 mm/s로부터 필요 가진력을 계산하면 237.5 N의 결과를 얻을 수 있다. As shown in FIG. 9B, it can be seen that the average mobility in the 111-115 Hz frequency region is 0.8 mm / s / N from the gas pipe vibration measurement result of 20 mm in diameter. At this time, the 20 mm pipe speed (band RMS) is 190 mm / s from the acceleration attached to the pipe during the excitation using a hammer. Therefore, if the required excitation force is calculated from the mobility value of 0.8 mm / s / N and the gas pipe oscillation speed of 190 mm / s, a result of 237.5 N can be obtained.
도 9c에 도시된 바와 같이, 만약, 직경이 200 mm인 가스 배관의 경우 모빌리티(Mobility)가 0.124 mm/s/N이므로, 20 mm 가스 배관과 200 mm 가스 배관의 모빌리티(Mobility) 비를 통해서 200 mm 가스 배관을 20 mm 가스 배관과 같은 속도로 떨리게 하기 위해 필요한 가진력을 추정할 수 있다. 이를 통해 추정된 200mm가스 배관의 가진력은 1532.3N이 된다. As shown in FIG. 9C, in the case of the gas pipe having a diameter of 200 mm, since mobility is 0.124 mm / s / N, the mobility ratio of the 20 mm gas pipe and the 200 mm gas pipe is 200 through the mobility ratio. Estimate the excitation force needed to make the mm gas pipe tremble at the same speed as the 20 mm gas pipe. The estimated force of the 200mm gas pipe is 1532.3N.
가스 배관의 허용진동레벨의 산출과정에 대하여 보다 상세하게 설명하자면, 20A 측정 배관에 5일간 115 Hz 진동으로 가진한 경우에 허용진동 레벨을 산출하는 기준은 다음과 같다. To explain the process of calculating the allowable vibration level of the gas pipe in more detail, the criteria for calculating the allowable vibration level in the case where the 20A measuring pipe is subjected to 115 Hz vibration for 5 days are as follows.
한편, 가스 배관의 총 가진 회수는, 5×107회(N = 115×3600초×24시간×5일)이고, 스테인레스 강으로 형성된 가스 배관의 응력감소계수는 1.0이고, 허용 응력은 22,000 psi(152 MPa)이다.On the other hand, the total excitation of the gas pipe was 5 × 10 7 times (N = 115 × 3600 seconds × 24 hours × 5 days), the stress reduction coefficient of the gas pipe formed of stainless steel was 1.0, and the allowable stress was 22,000 psi. (152 MPa).
이를 기준으로 하여 가스 배관의 허용진동레벨을 아래 수식에 의하여 산출할 수 있다.Based on this, the allowable vibration level of the gas pipe can be calculated by the following equation.
여기서, V allow 는 허용 진동 레벨(즉, 허용 배관 진동 속도, Allowable velocity(inch/s 또는 mm/s))이고, C1은 집중질량 영향을 보상하는 보상계수이며, C2K2=2i≤4는 응력집중계수(i=0.9/h (2/3), h=tR / r 2)이고, C3는 배관 내 중략과 보온재 영향을 보상하는 보정계수이며, C4는 배관 끝단 고정상태에 따른 보정계수(fix=1, Simply supported=1.33, equal Z-bend=0.74)이고, C5는 off-resonance forced vibration(1≤C5≤2)이며, α는 응력감소계수 (탄소강 =1.3, 스테인리스강 =1.0)이 고, β는 psi 단위는 3.64 x 10-3, Mpa 단위는 1.34이며, Sel은 응력감소계수에 대한 피로강도(Alternating stress intensity from ASME BPV Code Sec. III)계수의 비를 나타낸다.Where V allow is the allowable vibration level (i.e., allowable pipe oscillation speed, Allowable velocity (inch / s or mm / s)), C 1 is the compensation factor that compensates for the concentrated mass effect, and C 2 K 2 = 2i≤ 4 is the stress concentration coefficient ( i = 0.9 / h (2/3) , h = tR / r 2 ), C 3 is the correction factor to compensate for the deflection and insulation effect in the pipe, C 4 is the fixed end of the pipe According to the correction coefficient (fix = 1, Simply supported = 1.33, equal Z-bend = 0.74), C 5 is off-resonance forced vibration (1≤C 5 ≤2), α is the stress reduction coefficient (carbon steel = 1.3, Stainless steel = 1.0), β is 3.64 x 10 -3 in psi, 1.34 in Mpa, and Sel is the ratio of the alternating stress intensity from ASME BPV Code Sec. Indicates.
한편, 해당 변수 및 계수의 결정 과정 및 결과는 다음과 같다. 가스 배관은 내경 20 mm, 두께 1.68mm 인 SUS 관이고, C1은 현재 가스 배관에 집중 질량이 없는 경우로 볼 때, 집중 질량과 분포하중 비는 0이 되고, 그 때 해당 보정값을 의미하는 것이고, 1.0이다. C2K2는 응력집중계수를 나타내는 것으로 4이며, C3는 배관 내 중량과 보온재 영향을 보상하는 보정계수로서 1이고, C4는 배관 끝단 고정상태에 따른 보정계수로서, 가스 배관지지 상태는 단순지지 형태로 하여 1.3이다. C5는 비진동상태에서 가진되는 진동을 나타내는 보정계수로서 2이다. α는 가스 배관 재료가 SUS이므로 1.0이고, Sel/α는 허용 응력(Alternating stress intensity from ASME BPV Code Sec. III으로부터 도출됨)은 22,000psi이며, β는 psi 단위계를 적용하여 결정하면 0.00364이다.On the other hand, the determination process and results of the variables and coefficients are as follows. The gas pipe is an SUS pipe with an inner diameter of 20 mm and a thickness of 1.68 mm, and C 1 is a case where there is no concentrated mass in the gas pipe at present, and the ratio of the concentrated mass and the distribution load becomes 0, which means a corresponding correction value. It is 1.0. C 2 K 2 represents the stress concentration coefficient, 4, C 3 is the correction coefficient to compensate for the weight and insulation effect in the pipe, C 4 is the correction coefficient according to the fixed state of the pipe end, the gas pipe support state 1.3 in simple support form. C 5 is a correction factor indicating vibrations excited in a non-vibration state, and is 2. α is 1.0 because the gas piping material is SUS, Sel / α is 22,000 psi (Alternating stress intensity from ASME BPV Code Sec. III), and β is 0.00364 determined by applying the psi unit system.
따라서, 상기와 같은 변수 및 계수를 기초로 하여, 115Hz 주파수로 5일간 가스 배관을 가진한 경우에 허용 진동 레벨은, 아래와 같이 도출될 수 있다.Therefore, based on the above variables and coefficients, the allowable vibration level in the case of having the gas pipe at 115 Hz for five days can be derived as follows.
상기와 같이 산출된 허용진동 레벨은, 115 Hz 진동으로 20 mm 배관을 5일간 가진 시, 가스 배관의 허용진동레벨 즉, 허용 진동속도는 338.0 mm/s (0-Peak 기준)이 된다. The allowable vibration level calculated as described above becomes the allowable vibration level, that is, the allowable vibration speed of 338.0 mm / s (0-Peak reference) when the 20 mm pipe is provided for 5 days with 115 Hz vibration.
따라서, 본 발명에 따른 가스 배관 가진 장치의 컨트롤러를 사용하여 가스 배관의 최대 허용 응력보다 낮은 수치, 즉 68%(231.0/338 mm/s)의 진동속도로 가진하여 줌으로써, 가스 배관 내부에 쌓인 이물질을 기계적으로, 또한, 효율적으로 제거할 수 있다. Therefore, by using the controller of the gas pipe excitation apparatus according to the present invention to excite at a value lower than the maximum allowable stress of the gas pipe, that is, 68% (231.0 / 338 mm / s) vibration rate, foreign matter accumulated inside the gas pipe Can be removed mechanically and efficiently.
도 10은 본 발명에 따른 가스 배관 가진 방법의 순서를 나타내는 순서도이다.10 is a flow chart showing the procedure of the gas piping excitation method according to the present invention.
도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 가스 배관 가진 방법은, 가진단계(S100), 감지단계(S200), 제어단계(S300)를 포함한다.As shown in FIG. 10, the gas pipe excitation method according to the present invention includes an excitation step S100, a detection step S200, and a control step S300.
가진단계(S100)는, 가스 배관 상에 부착되어 가스 배관을 진동시키고, 감지 단계(S200)는, 가스 배관 상에 부착된 진동 감지 센서를 통하여 가스 배관의 진동 신호를 감지한다.The excitation step (S100) is attached to the gas pipe to vibrate the gas pipe, and the detection step (S200) detects a vibration signal of the gas pipe through the vibration detection sensor attached to the gas pipe.
제어단계(S300)는, 진동 감지 센서에 의하여 감지되는 진동 신호에 기초하여 가진기의 가진 특성을 제어한다. 여기서, 가진 특성은, 가진기의 진동 폭, 가진 주파수, 허용 진동 레벨 중 적어도 어느 하나이다. 또한, 제어단계(S300)는, 진동 감지 센서에 의하여 감지된 진동 신호의 진동 레벨이 허용 진동 레벨의 범위를 초과하여 소정 시간 이상 지속된 때 가진기를 오프(off)시킬 수 있다. 그리고, 제어단계(S300)는, 감지된 진동 신호의 진동 레벨이 허용 진동 레벨의 범위를 초과하여 소정 시간 이상 지속되지 않은 때에는, 가진기가 정상작동하는 상태를 계속 유지시 킬 수 있다.The control step S300 controls the excitation characteristic of the exciter based on the vibration signal detected by the vibration detection sensor. Here, the excitation characteristic is at least one of the vibration width, the excitation frequency, and the allowable vibration level of the exciter. In addition, the control step (S300) may turn off the exciter when the vibration level of the vibration signal sensed by the vibration detection sensor lasts for more than a predetermined time beyond the range of the allowable vibration level. Then, the control step (S300), when the vibration level of the sensed vibration signal does not last more than a predetermined time beyond the range of the allowable vibration level, it may continue to maintain the normal operation state of the exciter.
따라서, 상기와 같은 본 발명에 따른 가스 배관 가진 장치 및 가진 방법에 의하면, 컨트롤러를 사용하여 가스 배관 내부에 쌓인 이물질을 기계적으로, 또한, 효율적으로 제거할 수 있고, 또한 가스 배관을 이용한 작업시간을 단축시킬 수 있고, 소요인력을 절감시켜 작업 코스트를 절감시킬 수 있다.Therefore, according to the gas pipe excitation device and the excitation method according to the present invention as described above, it is possible to remove the foreign matter accumulated in the gas pipe mechanically and efficiently by using the controller, and also to reduce the working time using the gas pipe. It can reduce the work cost by reducing the manpower required.
이와 같이, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.As such, the technical configuration of the present invention described above can be understood by those skilled in the art that the present invention can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention.
그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타나며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Therefore, the exemplary embodiments described above are to be understood as illustrative and not restrictive in all respects, and the scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the detailed description, and the meaning and scope of the claims and their All changes or modifications derived from equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present invention.
도 1은 본 발명에 따른 가스 배관 가진 장치의 구성을 나타내는 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The figure which shows the structure of the gas pipe excitation apparatus which concerns on this invention.
도 2a 내지 2c는 본 발명에 따른 가스 배관 가진 장치의 가진기의 구조를 나타내는 도면.2a to 2c are views showing the structure of the exciter of the gas pipe excitation device according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 가스 배관 가진 장치의 컨트롤러의 구조를 나타내는 도면.3 is a view showing the structure of the controller of the gas pipe excitation apparatus according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 가스 배관 가진 장치의 가진기의 성능을 평가하기 위한 시스템의 구성을 나타내는 도면.4 is a view showing the configuration of a system for evaluating the performance of the exciter of the gas pipe excitation device according to the present invention.
도 5a 내지 5e는 본 발명에 따른 가스 배관 가진 장치의 주파수 분석기에 의하여 분석된 각 포인트에서 시간별 가스 배관의 진동속도를 나타내는 그래프.Figures 5a to 5e is a graph showing the vibration speed of the gas pipe over time at each point analyzed by the frequency analyzer of the gas pipe excitation device according to the present invention.
도 6a 내지 6e는 본 발명에 따른 가스 배관 가진 장치의 주파수 분석기에 의하여 분석된 각 포인트에서 주파수별 가스 배관의 진동속도를 나타내는 그래프.6a to 6e are graphs showing the vibration speed of the gas pipe for each frequency at each point analyzed by the frequency analyzer of the gas pipe excitation apparatus according to the present invention.
도 7a 및 7b는, 도 5a 내지 5e 및 도 6a 내지 6e에서 나타난 가스 배관의 진동측정결과를 RMS값과 그 감쇠값을 dB단위로 표시한 테이블과 그래프.7A and 7B are tables and graphs in which the vibration measurement results of the gas pipes shown in FIGS. 5A to 5E and 6A to 6E are displayed with RMS values and attenuation values in dB units.
도 8은 본 발명에 따른 가스 배관 가진 장치의 가진기를 사용하여 가스 배관을 가진시, 시간(Time)에 대하여 가스 배관 내부의 입자가 제거되는 입자수(Number of Particle)를 나타내는 그래프.8 is a graph showing the number of particles in which particles in the gas pipe are removed with respect to time when the gas pipe is excited by using the exciter of the gas pipe excitation device according to the present invention.
도 9a 내지 9c는 본 발명에 따른 가스 배관 가진 장치의 가진기의 허용 진동 레벨의 산출을 위한 시스템 구성도 및 그를 이용한 측정 결과를 나타내는 그래프.9A to 9C are graphs showing the system configuration for calculating the allowable vibration level of the exciter of the gas pipe excitation apparatus according to the present invention and the measurement result using the same.
도 10은 본 발명에 따른 가스 배관 가진 방법의 순서를 나타내는 순서도.10 is a flow chart showing the procedure of the gas piping excitation method according to the present invention.
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