KR20120041366A - 이동식 감압밸브 성능 진단장치 및 이를 이용한 진단 시스템 - Google Patents

이동식 감압밸브 성능 진단장치 및 이를 이용한 진단 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명에서 감압밸브의 개도량 및 압력, 유량을 측정하여 밸브의 동작상태 및 밸브의 유량특성 등을 판단할 수 있는 이동식 감압밸브 성능 진단장치 및 이를 이용한 진단 시스템을 개시한다.
본 발명에 따른 감압밸브 성능 진단장치는, 수도 관로 상에 장착되는 감압밸브의 성능을 진단하기 위한 장치에 있어서, 상기 감압밸브의 출력축과 연동하여 상기 출력축의 유동범위를 측정한 후, 이를 감압밸브의 개도량 정보로서 출력하는 개도센서; 상기 개도센서의 하단에 장착되고 상기 감압밸브의 임의의 위치에 부착되어 상기 개도센서와 출력축이 수직선상에 위치하도록 설치되는 설치패널; 상기 감압밸브의 전단에 장착되어 입력단 수압을 검출하는 전단 압력센서; 상기 감압밸브의 후단에 장착되어 출력단 수압을 검출하는 후단 압력센서; 및 상기 각 센서의 출력 값을 소정 시간단위로 검출하고, 이를 메모리에 등록 관리하는 데이터 로거로 구성되는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명은 감압밸브 성능 진단이 가능하여 관망 수압관리를 통한 누수량 저감에 기여할 수 있으며, 감암밸브 특성 정보를 측정, 분석할 수 있는 기틀을 마련하여 감압밸브 제조업체에게 제품에 대한 신뢰성 및 성능을 향상시킬 수 있고, 밸브의 형상에 관계없이 설치 및 해체가 극히 용이한 효과가 있다.

Description

이동식 감압밸브 성능 진단장치 및 이를 이용한 진단 시스템{MOVABLE PRESSURE REDUCING VALVE PERFORMANCE DIAGNOSIS EQUIPMENT AND DIAGNOSIS SYSTEM USING THEREOF}
본 발명은 감압밸브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수도 관로에 적용되는 감압밸브의 개도량 및 이에 대응하는 압력, 유량 등의 정보를 수집 측정함으로써 감압밸브의 성능을 실시간으로 진단하되, 감압밸브의 형상에 관계없이 착탈 가능한 부착식 구조를 갖는 이동식 감압밸브 성능 진단장치 및 이를 이용한 진단 시스템에 관한 것이다.
최근 상수도 관로의 유수율을 높이기 위하여 국가적인 차원에서도 많은 노력을 기울이고 있으며 그 방안으로 감압밸브의 사용하여 상수도 사용량이 적은 시간대에는 관내의 압력을 낮추어 누수를 방지하는 방법이 일반화되어 지고 있다. 일반적으로 관체를 흐르는 유체의 압력을 조절하는 감압밸브는 하나의 설정 값을 가지며, 설정 값을 바꾸기 위해서는 현장에서 수동 조작을 통해 설정 값을 바꾸거나 간단하게 타이머 장치를 이용하여 일정시간이 되면 자동으로 설정 값이 바뀌도록 동작하는 2단 감압의 구조로 이루어진다.
이러한 감압 뱁브는 다이어프램의 변위에 의해 주밸브를 직접 조작하거나, 파이롯트 밸브를 조작하여 피스톤 밸브등의 주밸브를 간접으로 조작하는 구조로 되어 있다. 다이어 프램의 한쪽에는 2차측의 유체 압력이 작용하고, 다른쪽에는 압력 설정 스프링의 탄성력이 작용한다. 이들 두 힘의 불평형을 이루면 다이어프램이 변위하여 밸브체를 통하여 흐르는 유체의 양을 조절하며 압력 설정 스프링의 탄성력에 대응하는 2차측의 유체압력을 유지한다.
밸브 케이싱에 나사 결합된 조절나사는 소망의 2차측의 유체 압력을 설정하기 위해 사용된다. 이 조절나사를 손으로 조작하여 압력 게이지가 소망의 압력을 지시할때까지 압력 설정 스프링의 탄성력을 조절한다. 따라서 이런 구조는 설정 압력을 빈번하게 변경할 경우에는 매우 불편하고, 또한 원격 조작이나 자동제어를 할수가 없다. 그래서, 이와 같은 경우에 자동제어 밸브가 사용되고 있으며, 자동제어 밸브의 작동원리는, 제어될 제어량을 검출하고, 목표치와 비교하고, 편차에 따른 판단이나 지령등을 신호적으로 처리하여, 밸브체를 조작하는 전동기나 유체 액츄에이터 등의 조작부를 제어한다.
감압 밸브로서 이용할 경우는, 압력센서로서 2차측의 압력을 검출하고, 이들을 설정기구를 통하여 입력된 목표치와 비교하고, 비교결과를 신호로 처리하여, 전동기 등의 액츄에이터를 비례 동작 또는 미분/적분 제어동작 시킨다. 이와같은 밸브는 목표치의 변경이 용이하고 원격 조작이나 자동제어 가능하다. 그러나 상기의 자동제어 밸브는 고가이다. 이것은 밸브체를 직접적으로 정밀하고 신속하게 조작하지 않으면 안됨으로 고출력의 액츄에이터, 복잡한 신호처리를 하기 위한 제어기가 필요하기 때문이다. 또한 액츄에이터와 신호처리가 직접 연결되지 않았으므로 다이어프램 구조의 감압밸브보다 응답이 늦다.
전술된 내용의 보완으로서 자동 설정 감압 밸브가 개시되어 있으며, 특허공고 89-005076호 "자동 설정 감압 밸브"를 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다. 먼저, 도 1은 종래 자동 설정 감압 밸브를 나타낸 도면이다. 도시된 바와 같이, 감압 밸브부(1)는 종래의 감압 밸브와 동일한 구조이고, 유체의 입구(2)와 출구(3)는 각각 1차측 통로(4)와 2차측 통로(5)에 부착되어 있고, 주 밸브체(6)에 의해 개폐될수 있는 주 밸브구(7)를 갖고 있다. 주 밸브체(6)는 스프링에 의하여 폐쇄방향으로 힘을 받게 배치되고 밸브로드를 통하여 피스톤(8)에 연결된다. 주 밸브구(7)를 통해 출구(3)측의 유체 압력은 피스톤(8)의 하부 표면에 작용하고, 통로(9)와 (11)를 통해 피스톤(8)의 상부 표면에 작용하는 입구(2)측의 유체압력은 파이롯트 밸브체(12)에 의해 조절된다. 파이롯트 밸브체(12)는 스프링에 의해 폐쇄위치로 힘을 받고, 밸브로드를 통해 다이어프램(13)의 하부 표면에 접하고, 그 하향 변위에 의해 밸브체(12)가 개방위치의 조작력을 받는다. 따라서 다이어프램(13)이 하향으로 변위하면, 파리롯트 밸브체(12)가 하향으로 힘을 받아 입구(2)의 유체가 통로(9,11)를 통해 피스톤(8)의 상방에 유입되고, 주 밸브체(6)가 피스톤(8)에 의해 하향으로 힘을 받아 주 밸브구(7)가 개방되어 입구(2)의 유체가 출구(3)로 흐른다. 또한, 다이어프램(13)이 상향으로 변위하면, 파이롯트 밸브체(12)가 스프링에 의해 상향으로 힘을 받아 통로(9,11)사이의 유체의 연통을 차단하고, 피스톤(8)상부의 유체는 통로(11), 파이롯트 밸브체(12)의 밸브로드를 둘러싸는 공간 및 통로(10)를 통해 출구(3)로 흐르게 되어, 피스톤(8)과 주 밸브체(6)가 상향으로 힘을 받아 주 밸브구(7)을 닫히게 한다. 다이어프램(13) 상부는 작은 직경의 통로(14)에 의해 외기에 연결되고, 거의 일정한 외기압을 유지한다. 다이어프램(13)의 상면에는 압력 설정 스프링(16)의 하단에 접하고 탄성력이 작용한다. 압력 설정 스프링(16)의 상단에는 스프링 지지부재를 통하여 조절 나사(17)의 하단과 접하고, 조절나사(17)의 회전에 의해 어느 방향으로든지 압력 설정 스프링(16)의 압축량을 조절하여 다이어프램(13)에 작용하는 탄성력을 조절할 수 있다. 조절나사(17)는, 밸브 하우징의 일부를 이루는 스프링 하우징(15)에 부착된 내측 나사부재에 나사 결합되어 있다. 전동기부는 스프링 하우징(15)에 고정된 요크(yoke)(18)에 의해 밸브부(1)에 연결되어 있다. 이때 조절나사(17)와 출력축(20)이 동축상에 결합되어 있고, 육각 두부(42)와 출력축(20)의 하단부를 연결부재(19)로 연결한다. 출력축(20)은 볼 스프라인(21)의 축을 이룬다. 볼 스프라인(21)의 외주 부재에는 기어(22)를 고정하고, 그 상하면을 베어링 부재(23, 24)로 지지하고 수직 및 반경방향으로 변위하지 않도록 고정한다. 베어링 부재(23, 24)는 저판(26)과 장착판(25)의 사이에 고정되어 있다. 전동기(29)와 감속기(28)를 장착판(25)에 고정하고, 그의 출력측(27)을 기어(22)에 나사 결합시킨다. 따라서, 전동기(29)를 회전시킬 때 감속기(28)의 출력측(27)이 회전하고, 기어(22)를 거쳐 스프라인(21)의 외주부재가 회전하고, 그의 회전방향에 따라, 출력축(20)이 상하 이동하도록 회전하고, 연결부재(19)를 통해 조절나사(17)가 좌 또는 우 방향으로 회전한다. 조절나사(17)의 상?하한 위치를 검출하기 위하여 출력축(20)에 디스크(35)를 부착하고, 디스크(35)의 측방의 상?하한 위치에 한쌍의 위치 검출센서(33, 34)를 각각 배치한다. 위치 검출센서(33, 34)는 전동기(29)와 감속기(28)의 측벽에 고정되어 있다. 설정 압력 목표치는 설정기(32)를 통하여 설정되어 비교조절기(31)에 입력된다. 2차측 통로(5)의 유체압력은 압력센서(40)로 검출하여, 비교조절기(31)에 계속해서 또는 비교적 짧은 간격으로 보내진다. 비교조절기(31)는 편차 검출치, 즉, 압력 센서(40)로 검출한 2차측 통로(5)의 압력과 설정압력 목표치와의 편차를 계산하고, 이를 소정의 편차 기준치와 비교한다. 그래서 편차 검출치가 편차 기준치를 넘을때는, 편차 검출치가 거의 0이 되도록, 즉, 2차측 통로(5)의 압력이 거의 설정 압력 목표치가 되도록, 조작신호를 드라이버(30)에 보낸다. 그 후 전동기(29)가 드라이버(30)에 의해 운전되어, 상기 밸브를 통해 유체의 통과량을 조절한다. 비교 조절기(31)는, 편차 검출치가 거의 0이 될 때, 즉, 편차 검출치가 상기의 편차 표준치보다도 충분히 작은 다른 소저의 미소 편차 기준치의 범위로 떨어질 때, 전동기(29)를 정지시키기 위한 조작신호를 드라이버(30)에 보낸다. 그러나, 전술된 바와 같이 종래 감압밸브의 개도 측정은 이차측의 유체압력과 설정 압력 목표치와의 편차 검출치가 편차 표준치 보다 클 때 작동되도록 배치하고, 한편 상기 편차 검출치가 거의 0이 되면 정지하도록 구성되어 감압밸브의 출력측 유동 감지에 따른 밸브의 개도량 및 유량을 실시간 측정하고 있으나, 이러한 측정장치는 밸브에 영구 장착되는 구조이기 때문에, 지역적 특성에 따른 또는 밸브의 신규 설치에 따른 진단을 위한 일시적인 유량, 압력, 개도의 감시에는 적합하지 못하여, 시스템의 개선이 요구되고 있다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 감압밸브의 설치 장소 및 구조적 형상에 관계없이 설치가 용이하고 휴대가 간편하며, 이동식 감압밸브 성능 진단장치 및 이를 이용한 진단 시스템을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 감압밸브의 형식 및 형상에 관계없이 착탈이 용이한 구조이고, 밸브의 개도량, 압력, 유량을 측정하여 1차측 압력 변화에 따른 밸브 반응속도 및 밸브의 고유 특성인 유량특성(개도별 단위 차압당 유량)을 진단할 수 있는 이동식 감압밸브 성능 진단장치 및 이를 이용한 진단 시스템을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 관망 내 수압을 적정수압으로 감압하여 누수량을 저감하고, 고수압으로 인해 발생되는 다양한 문제(출수불량, 파열누수 등)를 해결하는 용도로 사용되는 설비로 적정하게 감압을 할 수 있도록 규격 적정성 검토 및 수압변화에 따른 밸브의 적정 반응속도 등의 밸브 운영관리를 용이하게 진단할 수 있는 이동식 감압밸브 성능 진단장치 및 이를 이용한 진단 시스템을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 일시적인 정보 수집을 위한 장치로써, 밸브의 형상에 관계없이 설치 및 해체가 극히 용이할 뿐만 아니라, 구조의 단순성으로 인해 제조단가를 격감시키는 이동식 감압밸브 성능 진단장치 및 이를 이용한 진단 시스템을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 관점에 따른 이동식 감압밸브 성능 진단장치는, 수도 관로 상에 장착되는 감압밸브의 성능을 진단하기 위한 장치에 있어서, 상기 감압밸브의 출력축과 연동하여 상기 출력축의 유동범위를 측정한 후, 이를 감압밸브의 개도량 정보로서 출력하는 개도센서; 상기 개도센서의 하단에 장착되고 상기 감압밸브의 임의의 위치에 부착되어 상기 개도센서와 출력축이 수직선상에 위치하도록 설치되는 설치패널; 상기 감압밸브의 전단에 장착되어 입력단 수압을 검출하는 전단 압력센서; 상기 감압밸브의 후단에 장착되어 출력단 수압을 검출하는 후단 압력센서; 및 상기 각 센서의 출력 값을 소정 시간단위로 검출하고, 이를 메모리에 등록 관리하는 데이터 로거로 구성되는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 관점에 따른 이동식 감압밸브 성능 진단장치를 이용한 진단 시스템은, 상기 데이터 로거로부터 감압밸브의 개도량 측정정보 및 데이터 로거의 고유코드 정보를 통신망으로 무선 송출하는 무선송신 단말기; 상기 무선송신 단말기로부터 제공되는 개도량 측정정보 및 고유코드 정보를 접수하고, 상기 고유코드 정보에 기반하여 기 설정된 상기 감압밸브의 위치정보를 추출하고, 상기 개도량 측정정보를 그래프화된 정보로 변환 출력하는 관리서버; 및 상기 통신망을 통해 관리서버와의 접속을 수행하고, 인증절차를 기반으로 상기 관리서버의 관리정보를 디스플레이하는 관리단말을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 제시되는 이동식 감압밸브 성능 진단장치 및 이를 이용한 진단 시스템은, 감압밸브의 성능을 진단하기위한 장치로써, 밸브의 개도량 및 압력, 유량을 측정하여 밸브의 동작상태 및 밸브의 유량특성 등을 판단할 수 있어, 이를 통한 감압밸브 성능 진단이 가능하여 관망 수압관리를 통한 누수량 저감에 기여할 수 있으며, 감암밸브 특성 정보를 측정, 분석할 수 있는 기틀을 마련하여 감압밸브 제조업체에게 제품에 대한 신뢰성 및 성능을 향상시킬 수 있는 계기가 된다. 또한, 일시적인 정보 수집을 위한 장치로써, 밸브의 형상에 관계없이 설치 및 해체가 극히 용이할 뿐만 아니라, 구조의 단순성으로 인해 제조단가를 격감시키는 효과가 있다.
도 1은 종래 감압밸브 구조를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 감압밸브 성능진단 장치를 나타낸 구성도이다.
도 3은 도 2의 개도센서를 설명하기 위한 사시도이다.
도 4A, 4B는 본 발명에 따른 감압밸브 성능진단 장치의 설치 방법을 설명하기 위한 사진이다.
도 5는 본 발명에 따른 감압밸브 성능진단 장치의 휴대용 구조를 설명하기 위한 사용상태 사진이다.
도 6은 본 발명에 따른 감압밸브 성능진단 장치를 이용한 진단 시스템을 설명하기 위한 구성도이다.
도 7은 도 6의 관리서버를 설명하기 위한 구성도이다.
도 8A, 8B는 발명에 따른 감압밸브 성능진단 장치를 이용한 진단 시스템의 검출 결과를 나타낸 그래프이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다. 도 2는 본 발명에 따른 이동형 감압밸브 성능 진단장치를 나타낸 구성도이다. 도시된 바와 같이, 수도 관로 상에 장착되는 소정 형상의 감압밸브의 출력축과 연동하여 상기 출력축의 유동범위를 측정한 후, 이를 감압밸브의 개도량 정보로서 출력하는 개도센서(201)와, 상기 개도센서(201)의 하단에 장착되고 상기 감압밸브의 임의의 위치에 부착되어 상기 개도센서(201)와 출력축이 수직선상에 위치하도록 설치되는 설치패널(221)과, 상기 감압밸브의 전단에 장착되어 입력단 수압을 검출하는 전단 압력센서(203), 상기 감압밸브의 후단에 장착되어 출력단 수압을 검출하는 후단 압력센서(205)와, 상기 각 센서의 출력 값을 소정 시간단위로 검출하고, 이를 메모리에 등록 관리하는 데이터 로거(207)로 구성된다.
상기 각 센서들은 데이터 로거(207)와 커넥터(213)를 통해 접속되며, 상기 커넥터(213)는 통신 라인 및 전원 공급라인을 포함한다. 상기 데이터 로거(207)는 감압밸브의 개도량 측정 기간에 따라 내부 배터리를 사용하거나, 필요에 따라 대용량의 외부 배터리(209)와 접속된다. 외부 배터리(209)는 충전기(211)를 포함하며, 충전기(211)는 플러그(215)를 통해 외부 상용전원을 인가받아 직류전압으로 변환한 후, 상기 배터리(209)를 충전하도록 구성된다.
한편, 상기 데이터 로거(207)는 메모리에 각 센서의 검출 값 정보와 검출 시간 정보를 저장하고 있으나, 필요에 따라 상기 메모리에 등록된 정보를 무선 송출하기 위한 RF 모듈이 부가될 수 있을 것이다. 상기 RF 모듈은 CDMA 통신모듈이거나 무선 인터넷 접속모듈일 수 있으며, 데이터 로거(207)의 고유코드 정보를 포함하여 소정 위치의 통신서버로 해당 데이터를 전송한다.
상기 압력센서(203, 205)는 통상의 수압 검출용 압력 센서가 사용되며, 상기 데이터 로거(207)와 호환 가능한 센서일 경우 그 종류에 관계없이 사용 가능할 것이다. 또한, 상기 개도센서(201)는 감압밸브의 동작에 대응하는 출력축의 유동을 감지하는 것으로, 도 3을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도시된 바와 같이 개도센서(201)는 소정 길이의 평판 구조를 갖는 프레임(303)의 장축 종단에 설치되어 변위 값을 측정하고, 측정결과를 설정된 프로토콜에 따라 외부로 출력하는 센서부(301), 상기 프레임(303)과 수평하게 상기 센서부(301)의 하단에 설치되는 가이드 레일(313), 상기 가이드 레일(313)로부터 안내되어 수직 유동되며, 유동 변위에 따른 데이터를 상기 센서부(301)로 제공하는 변위 검출부(305), 상기 변위 검출부(305)의 일단에서 회동 가능하게 힌지 결합되고, 상기 감압밸브의 출력축과 체결되도록 일측에 장홈(317)이 형성되는 연동암(307), 상기 센서부(301)와 대향되게 설치되며, 상기 프레임(303)의 종단에서 수직방향으로 연장되는 고정패널(309), 상기 고정패널(309)의 저면에 장착되는 다수의 자력 부재(311)로 구성된다.
그리고, 상기 개도센서(201)는 상기 자력부재(311)에 의해 설치패널(221) 상단에 고정 결합되며, 상기 설치패널(221)은 감압밸브의 소정 위치에 부착된다. 이러한 설치패널(221)은 상기 고정패널(309)이 부착되는 부착면(321)을 형성하고, 상기 부착면(321)은 다수 개의 설치홈(323)이 구비되며, 상기 설치홈(323)으로 나사 결합되는 높이 조절부(325)가 적어도 셋 이상 체결된다. 상기 높이 조절부(325)는 상기 설치홈(323)과 나사 결합되는 나사부(327)을 포함하고, 상기 나사부(327)의 저면에는 자력패널(329)이 장착된다.
상기 자력패널(329)은 상기 감압밸브의 표면 일측에 부착되며, 상기 나사부(327)를 이용하여 부착면(321)의 수평 상태를 유도한다. 따라서, 상기 부착면(321)의 상단에는 자력부재(311)를 이용한 개도센서(201)가 부착되어 상기 감압밸브의 출력축과 수평하게 설치되는 것이다.
한편, 상기 센서부(301)의 상단에는 측정결과를 외부로 전송하기 위한 통신 커넥터(315)가 구비되며, 상기 통신 커넥터(315)는 상기 데이터 로거(207)의 일측 커넥터(213)와 접속된다. 또한, 상기 연동암(307) 및 출력축의 결합은 연결부재(331)에 의해 이루어지며, 상기 연결부재(331)는 소정 형상의 육면체로 구성되며, 일단이 절개된 절개부(339)를 포함하고, 상기 절개부(339)의 중앙위치에서 수직방향으로 천공되어 상기 출력축이 인입 설치되는 삽입홈(335)이 마련되며, 상기 절개부(339)와 대향되는 상기 연결부재(331)의 일 측면에서 상기 절개부(339)를 조임 결합하기 위한 체결나사(333)가 결합되고, 상기 연결부재(331)의 타단 일측으로 연결홈(337)이 형성되며, 상기 연결홈(337)은 고정핀(341)에 의해 상기 연동암(307)의 장홈(317)과 고정 결합된다.
이와 같이 구성된 개도센서(201)의 설치 방법을 첨부된 설치 사진을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 먼저, 도 4A는 본 발명에 따른 개도센서(201)가 감압밸브 상에 장착된 사진이고, 도 4B는 감압밸브의 출력축을 개도센서(201)와 연동시키기 위한 연결부재(331)가 장착된 사진이다.
상기 개도센서(201)가 감압밸브 상에 장착되기 위해 설치패널(221)을 감알밸브의 소정 위치에 장착한다. 상기 설치패널(221)은 다수의 설치홈(323)에 적어도 세 개 이상의 높이 조절부(325)가 장착되는데, 상기 감압밸브의 형상이나 설치 위치를 고려하여 상기 높이 조절부(325)의 설치 위치를 결정한다. 그리고, 상기 높이 조절부(325)가 설치홈(323)에 설치된 후, 상기 자력패널(329)을 이용하여 감압밸브의 설정 위치에 부착한다.
이후, 상기 높이 조절부(325)를 이용하여 설치패널(221)이 지면과의 수평을 이루도록 한다. 따라서, 상기 부착면(321)이 수평을 이룬 후, 상기 부착면(321)의 소정 위치로서, 상기 출력축과 근접되고 상기 연동암(307)과 출력축이 체결 가능한 거리에 상기 개도센서(201)를 부착한다. 상기 개도센서(201)는 고정패널(309)의 하단에 장착된 자력부재(311)를 이용하여 상기 부착면(321) 상에 부착하는 것으로, 상기 자력부재(311)는 적어도 둘 이상의 영구 자석이 장착된다.
한편, 상기 감압밸브의 출력축은 상기 개도센서(201)의 연동암(307)과 체결되며, 이를 위해 상기 연결부재(331)의 삽입홈(335)에 출력축이 인입 설치된다. 상기 삽입홈(335)은 절개부(339)에 의해 분할되며, 출력축이 삽입된 후, 상기 체결나사(333)에 의해 가압 체결된다. 필요에 따라, 상기 삽입홈(335)에는 출력축의 이탈 또는 미끌림을 방지하기 위한 고정 척(미도시함)이 설치될 수 있을 것이다.
이와 같이, 연결부재(331)가 출력축과 고정 설치된 후, 상기 연결부재(331)의 연결홈(337)을 연동암(307)과 체결한다. 이는 연동암(307)의 장홈(317)을 상기 연결홈(337)과 수평하게 대응시킨 후, 상기 고정핀(341)을 이용하여 장홈(317) 및 연결홈(337)을 관통하여 체결한다. 상기 장홈(317)은 개도센서(201)의 설치 위치에 따른 연결부재(331)와의 위치를 보정 하기 위한 수단이다. 전술된 방법에 따라 설치가 완료되면, 상기 통신 커넥터(315)와 데이터 로거(207)의 커넥터(213)를 리드 선을 이용하여 접속시킨다. 그리고, 전단 압력센서(203) 및 후단 압력센서(205)를 해당 위치에 설치한 후, 상기 데이터 로거(207)와 접속한다.
전술된 바와 같이, 상기 개도센서(201)의 설치가 완료되면, 상기 개도센서(201)는 감압밸브의 개도량을 측정한다. 개도량은 감압밸브의 개폐량을 나타내는 것으로, 감압밸브의 전단 압력이 가중될 경우 개도량을 조정하여 후단 압력의 변화를 최소화하는 것이다. 따라서, 이러한 개도량 조정 시에는 감압밸브의 출력축이 유동됨, 상기 출력축과 연동되는 변위 검출부(305)는 출력축의 변위에 따라 가이드 레일(313) 상에서 유동된다. 따라서, 상기 변위 검출부(305)는 현재 가변된 변위량정보를 상기 센서부(301)로 제공하며, 센서부(301)는 변위량 정보 및 동기화된 시각정보를 상기 데이터 로거(207)로 전송한다.
즉, 상기 데이터 로거(207)는 통신 커넥터(315)로부터 센서부(301)의 검출결과를 상기 데이터 로거(207)로 전송하며, 더불어 상기 전단 압력센서(203) 및 후단 압력센서(205)로부터 검출된 수압 정보가 데이터 로거(207)로 제공된다. 데이터 로거(207)는 내부 메모리에 상기 개도센서(201) 및 각 압력센서(203, 205)로부터 검출된 측정정보를 시간대별로 누적된다. 물론, 전술된 바와 같이 측정정보는 소정의 통신 모듈을 이용한 외부로의 무선 송출될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 감압밸브 성능진단 장치는 설정된 기간 동안에 해당 감압밸브에 대한 성능을 진단하는 것으로, 성능 진단기간이 경과하면 상기 개도센서(201) 및 기타 장비는 일괄 회수된다. 회수된 장비는 도 5에 도시된 바와 같이 설치 회수용 가방에 탑재하며, 이후 타 감압밸브의 성능진단 시 설치 회수용 가방을 휴대함으로써 이송 및 설치가 수월하게 된다.
도 6은 본 발명에 따른 감압밸브 성능 진단장치의 운용 시스템을 나타낸 구성도이다.
상기 데이터 로거(207)로부터 감압밸브의 개도량 측정정보 및 데이터 로거(207)의 고유코드 정보를 통신망으로 무선 송출하는 무선송신 단말기(601)와, 상기 무선송신 단말기(601)로부터 제공되는 개도량 측정정보 및 고유코드 정보를 접수하고, 상기 고유코드 정보에 기반하여 기 설정된 상기 감압밸브의 위치정보를 추출하고, 상기 개도량 측정정보를 그래프화된 정보로 변환 출력하는 관리서버(603)와, 상기 통신망을 통해 관리서버(603)와의 접속을 수행하고, 인증절차를 기반으로 상기 관리서버(603)의 관리정보를 디스플레이하는 관리단말(605)을 포함한다.
상기 관리서버(603)는 개도량 측정정보에 포함되는 전단 압력센서(203)의 입력값에 대한 감압밸브의 개도 응답 특성을 판단하거나, 상기 전단 압력센서(203)의 입력값에 대한 감압밸브의 개도량을 판단하거나, 상기 감압밸브의 개도량에 대응하는 후단 압력의 변화를 판단한다.
한편, 상기 무선 송신단말기(601)는 적어도 둘 이상이 설치 운용될 수 있으며, 기 설정된 무선 송신단말기(601)의 고유코드 정보에 기반하여 데이터 송출이 이루어진다.
상기 관리서버(603)는 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 통신망과의 통신 섹션을 유지하여 상기 무선 송신단말기(601)로부터 데이터를 수신하는 통신모듈(703)과, 상기 통신모듈(703)로부터 접수되는 각 무선 송신단말기(601)의 개도량 측정정보 및 고유코드 정보를 추출하는 데이터 수집모듈(705)과, 고유코드별 또는 지역별 개도량 측정정보를 분류하고 이를 데이터베이스(715)에 등록 관리하는 데이터 분류모듈(707)과, 상기 데이터 분류모듈(707)에서 제공되는 개도량 측정정보를 기반으로 후단 압력의 변화량이 기준치 이상일 때, 해당 감압밸브의 위치정보 및 소정의 경고 메시지를 생성하여 해당 관리단말(605)로 전송하는 알람모듈(709)과, 상기 데이터베이스(715)에 등록 관리되는 개도량 측정정보를 토대로 해당 감압밸브의 동작상태 및 동작 정상 여부를 판단하며, 감압밸브의 개도 반응시간, 개도량 측정, 후단 압력 변화를 포멧화된 정보로 출력하는 분석모듈(711), 상기 분석모듈(711)의 출력 결과를 그래픽화된 정보 또는 수치화된 정보로 해당 관리단말(605)로 제공하는 디스플레이 모듈(713)로 구성된다.
이와 같이 구성된 감압밸브의 성능 진단 시스템은, 상기 관리서버(603)는 성능진단을 위한 감압밸브의 설치 위치에 따른 위치정보 및 해당 데이터 로거(207) 또는 무선 송신단말기(601)에 대한 고유정보를 등록 관리한다. 등록 정보는 인증된 관리자가 상기 관리단말(605)을 이용하여 회원 인증 및 정보 등록을 수행한다.
상기 개도센서(201)는 설치 목적 및 위치에 따라 적어도 하나 이상 설치되며, 각 개도센서(201)는 각각의 무선 송신단말기(601)가 장착된다. 무선 송신단말기(601)는 RF 모듈을 이용한 데이터 전송이 이루어지거나, CDMA 통신모듈을 탑재하여 운용되거나, Wi-Fi 등과 같은 무선 인터넷 통신망과 접속 가능한 통신모듈이 적용될 수 있다.
무선 통신망은 적어도 하나 이상의 무선 송신단말기(601)로부터 감압밸브의 동작 상태에 따른 측정정보를 수신하며, 이는 상기 관리서버(603)로 제공된다. 상기 관리서버(603)는 통신모듈(703)을 통해 무선 통신망과의 접속을 수행하고, 무선 송신단말기(601)와의 통신 섹션을 유지한다. 여기서, 상기 각 무선 송신단말기(601)는 실시간 측정된 개도량 측정정보를 실시간으로 전송하거나, 일정 시간 단위 예컨대 1분 또는 10분 단위로 누적된 정보를 일괄 전송할 수 있을 것이다. 또한, 필요에 따라 후단 압력센서(205)의 검출 결과에 기반하여, 과도한 수압이 감압밸브의 출력단에서 검출될 경우 즉, 이벤트가 발생할 경우에 상기 무선 송신단말기(601)는 이벤트 발생까지의 소정 시간 동안의 정보를 추출하여 상기 관리서버(603)로 경고 메시지를 제공할 수 있을 것이다.
이는 상기 알람모듈(709)에 의해 판단되는 것으로, 현재 검출된 후단 압력센서(205)의 검출 값이 기준치를 넘을 경우, 상기 알람모듈(709)은 설정된 경고 메시지를 상기 통신모듈(703)을 통해 해당 관리단말(605)로 제공한다.
한편, 상기 데이터 수집모듈(705)은 통신모듈(703)로부터 수신되는 데이터를 일괄적으로 수집하며, 데이터 분류모듈(707)을 통해 수신된 데이터를 고유코드별 또는 개도센서의 설치 지역별로 분리하여 데이터베이스(715)에 등록한다. 이후, 상기 관리단말(605)로부터 임의의 감압밸브에 대한 진단정보를 요구될 경우, 상기 분석모듈(711)은 이에 응답하여, 상기 데이터베이스(715)로부터 해당 감압밸브의 개도량 측정정보를 제공한다. 이는 관리자 요구에 따라 소정 기간 내의 정보를 제공하거나, 실시간 정보를 제공할 수 있다.
상기 분석모듈(711)은 전단 압력센서(203)로부터 검출된 데이터, 후단 압력센서(205)로부터 검출된 데이터를 포함하여, 동일 시각에서의 개도센서(201)의 동작상태 즉, 개도량 데이터를 토대로 분석이 이루어진다. 이는 후단 압력센서(205)로부터 검출된 수압이 설정치를 유지하는지 분석하는 것으로, 도 8A에 도시된 바와 같이 해당 감압밸브의 전단 압력, 후단 압력 및 개도량 정보를 수집한 후, 도 8B와 같이 감압밸브의 출력단 압력이 기준치를 유지하는지를 판단한다.
즉, 해당 감압밸브의 전단 압력의 변화가 도 8B와 같이 가변적일 때, 감압밸브의 개도량이 실시간 가변되는지 판단하며, 더불어 감압밸브의 후단 압력의 변화가 기준치 범위 내에 존재하는지를 판단한다. 상기 분석모듈(711)은 감압밸브의 후단 압력 변화가 설정된 범위 예컨대, 설정된 압력을 기준으로 10% 범위 내에서 유동될 경우 이를 정상상태로 판단하여, 해당 감압밸브의 진단 결과를 긍정적으로 제공할 수 있을 것이다.
반면, 상기 감압밸브의 후단 압력의 변화가 기준치 범위를 벗어나거나, 감압밸브의 전단 압력 변화에 따른 감압밸브의 응답속도가 기준치 범위 예컨대, 0.2초 이내의 응답이 존재하지 않을 경우, 감압밸브의 성능진단을 비정상적인 상태로 판단한다. 이와 같이, 상기 분석모듈(711)은 감압밸브의 동작 상태를 포함하여 전단 압력센서(203), 후단 압력센서(221)의 동작 값을 판단하고, 이를 근거로 해당 감압밸브의 성능을 진단하여 그 결과를 출력한다. 상기 디스플레이 모듈(713)은 분석모듈(711)의 진단결과를 그래픽화된 정보 또는 수치화된 정보로 변환하여 상기 통신모듈(703)로 제공함에 따라, 해당 관리단말(605)은 감압밸브의 진단결과를 제공받게 된다.
전술된 바와 같이, 본 발명에 따른 이동식 감압밸브 성능 진단장치는 감압밸브는 관망 내 수압을 적정수압으로 감압하여 누수량을 저감하고, 고수압으로 인해 발생되는 다양한 문제(출수불량, 파열누수 등)를 해결하는 용도로 사용되는 설비로 적정하게 감압을 할 수 있도록 규격 적정성 검토 및 수압변화에 따른 밸브의 적정 반응속도 등에 관한 밸브 운영관리가 용이하여 수도관리 사업에서의 산업적 이용가치가 충분히 높을 것으로 판단된다.
201 : 개도센서 203 : 전단 압력센서
205 : 후단 압력센서 207 : 데이터 로거
209 : 배터리 211 : 충전기
213 : 커넥터 215 : 플러그
221 : 설치패널 301 : 센서부
303 : 프레임 305 : 변위 검출부
307 : 연동암 309 : 고정패널
311 : 자력부재 313 : 가이드 레일
315 : 통신 커넥터 321 : 부착면
323 : 설치홈 325 : 높이 조절부
327 : 나사부 329 : 자력패널
331 : 연결부재 333 : 체결나사
335 : 삽압홈 337 : 연결홈
339 : 절개부 341 : 연결핀
601 : 무선 송신단말기 603 : 관리서버
605 : 관리단말 703 : 통신모듈
705 : 데이터 수집모듈 707 : 데이터 분류모듈
709 : 알람모듈 711 : 분석모듈
713 : 디스플레이 모듈 715 : 데이터베이스

Claims (13)

  1. 수도 관로 상에 장착되는 감압밸브의 성능을 진단하기 위한 장치에 있어서,
    상기 감압밸브의 출력축과 연동하여 상기 출력축의 유동범위를 측정한 후, 이를 감압밸브의 개도량 정보로서 출력하는 개도센서;
    상기 개도센서의 하단에 장착되고 상기 감압밸브의 임의의 위치에 부착되어 상기 개도센서와 출력축이 수직선상에 위치하도록 설치되는 설치패널;
    상기 감압밸브의 전단에 장착되어 입력단 수압을 검출하는 전단 압력센서;
    상기 감압밸브의 후단에 장착되어 출력단 수압을 검출하는 후단 압력센서; 및
    상기 각 센서의 출력 값을 소정 시간단위로 검출하고, 이를 메모리에 등록 관리하는 데이터 로거로 구성되는 것을 특징으로 하는 이동식 감압밸브 성능 진단장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 데이터 로거는 감압밸브의 개도량 측정 기간에 따라 내부 배터리를 사용하거나, 대용량의 외부 배터리와 접속되되 외부 상용전원을 인가받아 직류전압으로 변환한 후, 상기 배터리를 충전하는 충전기를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동식 감압밸브 성능 진단장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 데이터 로거는 상기 메모리에 등록된 정보를 무선 송출하기 위한 RF 모듈이 부가되며, 상기 RF 모듈은 CDMA 통신모듈 또는 무선 인터넷 접속모듈이고, 상기 RF 모듈은 데이터 로거의 고유코드 정보를 포함하여 해당 통신서버로 제공하는 것을 특징으로 하는 이동식 감압밸브 성능 진단장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 개도센서는 소정 길이의 평판 구조를 갖는 프레임의 장축 종단에 설치되어 변위 값을 측정하고, 측정결과를 설정된 프로토콜에 따라 외부로 출력하는 센서부;
    상기 프레임과 수평하게 상기 센서부의 하단에 설치되는 가이드 레일;
    상기 가이드 레일로부터 안내되어 수직 유동되며, 상기 감압밸브의 출력축 유동 변위에 따른 데이터를 상기 센서부로 제공하는 변위 검출부;
    상기 변위 검출부의 일단에서 회동 가능하게 힌지 결합되고, 상기 감압밸브의 출력축과 체결되도록 일측에 장홈이 형성되는 연동암;
    상기 센서부와 대향되게 설치되며, 상기 프레임의 종단에서 수직방향으로 연장되는 고정패널; 및
    상기 고정패널의 저면에 장착되는 다수의 자력 부재로 구성되는 것을 특징으로 하는 이동식 감압밸브 성능 진단장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 개도센서가 상기 자력부재에 의해 설치패널 상단에 고정 결합되며, 상기 설치패널은 감압밸브의 소정 위치에 부착되어, 감압밸브의 출력축이 상기 연동암과 체결됨에 있어, 상기 설치패널은 상기 고정패널이 부착되는 부착면을 형성하고, 상기 부착면은 다수 개의 설치홈을 구비하며, 상기 설치홈으로 나사 결합되는 높이 조절부가 적어도 셋 이상 체결되고, 상기 높이 조절부는 상기 설치홈과 나사 결합되는 나사부을 포함하되, 상기 나사부의 저면에는 자력패널이 장착되는 것을 특징으로 하는 이동식 감압밸브 성능 진단장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 연동암 및 출력축의 결합은 연결부재에 의해 이루어지며, 상기 연결부재는 소정 형상의 육면체로 구성되고, 일단이 절개된 절개부를 포함하며, 상기 절개부의 중앙위치에서 수직방향으로 천공되어 상기 출력축이 인입 설치되는 삽입홈이 마련되고, 상기 절개부와 대향되는 상기 연결부재의 일 측면에서 상기 절개부를 조임 결합하기 위한 체결나사가 결합되며, 상기 연결부재의 타단 일측으로 연결홈이 형성되며, 상기 연결홈은 고정핀에 의해 상기 연동암의 장홈과 고정 결합되는 것을 특징으로 하는 이동식 감압밸브 성능 진단장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서부의 상단에는 개도량에 따른 측정결과를 외부로 전송하기 위한 통신 커넥터를 더 포함하며, 상기 통신 커넥터는 상기 데이터 로거의 일측 커넥터와 접속되는 것을 특징으로 하는 이동식 감압밸브 성능 진단장치.
  8. 제 1 항에 따른 이동식 감압밸브 성능 진단장치를 이용한 감압밸브 성능 진단 시스템에 있어서,
    상기 데이터 로거로부터 감압밸브의 개도량 측정정보 및 데이터 로거의 고유코드 정보를 통신망으로 무선 송출하는 무선송신 단말기;
    상기 무선송신 단말기로부터 제공되는 개도량 측정정보 및 고유코드 정보를 접수하고, 상기 고유코드 정보에 기반하여 기 설정된 상기 감압밸브의 위치정보를 추출하고, 상기 개도량 측정정보를 그래프화된 정보로 변환 출력하는 관리서버; 및
    상기 통신망을 통해 관리서버와의 접속을 수행하고, 인증절차를 기반으로 상기 관리서버의 관리정보를 디스플레이하는 관리단말을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동식 감압밸브 성능 진단장치를 이용한 진단 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 관리서버는 개도량 측정정보에 포함되는 전단 압력센서의 입력 값에 대한 감압밸브의 개도 응답 특성을 판단하거나, 상기 전단 압력센서의 입력 값에 대한 감압밸브의 개도량을 판단하거나, 상기 감압밸브의 개도량에 대응하는 후단 압력의 변화를 판단하는 것을 특징으로 하는 이동식 감압밸브 성능 진단장치를 이용한 진단 시스템.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 무선 송신단말기는 적어도 둘 이상이 설치 운용될 수 있으며, 기 설정된 무선 송신단말기의 고유코드 정보에 기반하여 데이터 송출이 이루어지는 것을 특징으로 하는 이동식 감압밸브 성능 진단장치를 이용한 진단 시스템.
  11. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 관리서버는 상기 통신망과의 통신 섹션을 유지하여 상기 무선 송신단말기로부터 데이터를 수신하는 통신모듈;
    상기 통신모듈로부터 접수되는 각 무선 송신단말기의 개도량 측정정보 및 고유코드 정보를 추출하는 데이터 수집모듈;
    상기 데이터 수집모듈로부터 접수된 정보를 고유코드별 또는 지역별 개도량 측정정보로 분류하고 이를 데이터베이스에 등록 관리하는 데이터 분류모듈;
    상기 데이터 분류모듈에서 제공되는 개도량 측정정보를 기반으로 후단 압력의 변화량이 기준치 이상일 때, 해당 감압밸브의 위치정보 및 소정의 경고 메시지를 생성하여 해당 관리단말로 전송하는 알람모듈;
    상기 데이터베이스에 등록 관리되는 개도량 측정정보를 토대로 해당 감압밸브의 동작상태 및 동작 정상 여부를 판단하며, 감압밸브의 개도 반응시간, 개도량 측정, 후단 압력 변화를 포멧화된 정보로 출력하는 분석모듈; 및
    상기 분석모듈의 출력 결과를 그래픽화된 정보 또는 수치화된 정보로 해당 관리단말로 제공하는 디스플레이 모듈로 구성되는 것을 특징으로 하는 이동식 감압밸브 성능 진단장치를 이용한 진단 시스템.
  12. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 무선 송신단말기는 RF 모듈을 이용한 데이터 전송이 이루어지거나, CDMA 통신모듈을 탑재하여 운용되거나, Wi-Fi 등과 같은 무선 인터넷 통신망과 접속 가능한 통신모듈이 적용되는 것을 특징으로 하는 이동식 감압밸브 성능 진단장치를 이용한 진단 시스템.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 무선 송신단말기는 실시간 측정된 개도량 측정정보를 실시간으로 전송하거나, 일정 시간 단위로 누적된 정보를 일괄 전송하거나, 상기 후단 압력센서의 검출 결과에 기반하여, 과도한 수압이 감압밸브의 출력단에서 검출될 경우 이벤트 발생까지의 소정 시간 동안의 정보를 추출하여 전송하는 것을 특징으로 하는 이동식 감압밸브 성능 진단장치를 이용한 진단 시스템.

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