KR20180010473A

KR20180010473A - 가스용기의 비수조식 내압시험용 용기 이외 압입수량 측정방법

Info

Publication number: KR20180010473A
Application number: KR1020160092613A
Authority: KR
Inventors: 김병덕; 정세영; 유철희; 전종익
Original assignee: 한국가스안전공사
Priority date: 2016-07-21
Filing date: 2016-07-21
Publication date: 2018-01-31

Abstract

본 발명은 비수조식 내압시험에 따른 내용적의 전증가량인 △Ｖ의 산출식 중 내압시험압력(P)에서의 수압펌프에서 용기입구까지의 연결관에 압입된 수량(용기 이외의 압입수량)을 비수조식 내압시험장치에서 측정한 값을 적용하여 용기의 적합/부적합 판정 기준인 영구증가율을 최대한 정확히 산출 가능하여 불량 용기의 유통을 예방하여 인명피해 사고 감축 및 안전성을 확보한 가스용기 비수조식 내압시험용 용기 이외 압입수량 측정방법에 관한 것이다.

Description

가스용기의 비수조식 내압시험용 용기 이외 압입수량 측정방법{measurment method of pressing water without pressure container for pressure inspection of non-water jacket type for pressure container}

종래 가스용기의 비수조식 내압시험 시스템이 특허문헌(한국등록특허 제10-0524395호)에 공지된 것이 제안되어 있다.

액화석유가스("LPG"), 산소, Ar과 수소가스 등과 같은 고압가스를 담는 압력용기는 가스 누출, 폭발 등과 같은 대형사고의 위험을 안고 있기 때문에 제조 또는 사용 과정 중에 엄격한 시험과정을 거친다. 그러한 시험 중에서도 제조되는 압력용기의 안전성을 확보하기 위하여 내압검사를 통과하여야 한다. 내압검사(또는 "내압시험")에는 다시 누출 또는 이상 팽창을 검사하는 고압시험과 영구팽창증가율을 검사하는 영구팽창측정시험으로 나뉜다. 영구팽창측정시험이라 함은 압력용기 내부로 규정압력(내압시험압력)(예를 들면 31kg중/cm2)을 가한 상태의 용량 증가량("전증가량")에 대하여 압력을 제거한 후의 용기의 용량 증가량("영구증가량")을 백분율로 계산한 영구증가율의 일정 부분 이하(예를 들면 10% 이하)의 용기만을 합격시키는 시험방법이다.

먼저, 용기의 판정방법인 영구증가율=영구증가량/전증가량이며, 이때 전증가량은 수조식과 비조식인 경우 그 측정방법이 다르다.

도 1은 종래의 수조식에 의한 내압시험 방식을 설명한다. 이것은 종래기술을 설명하기 위한 것일 뿐만 아니라 압력용기의 내압검사에도 적용될 수 있는 기본원리를 설명하기 위한 것이다.

지그헤드(12)와 결합되어 물이 채워진 피검사 압력용기(11)를 수조 뚜껑(14)과 결합하여 수조(13)에 도입한다. 수조 내에 기포가 없어질 때까지 수조 물 보충 탱크(15)의 물을 공급하고 밸브를 차단한다. 수조와 연결된 뷰렛(17)에 0점 보조수탱크(16)를 연통하여 뷰렛의 수위를 0점 조준(a)하고 0점 보조수 탱크를 차단하여 가압 대기 상태에 들어간다. 압력용기 내부로 31kg중/cm2 압력으로 지그헤드를 통하여 가압펌프(18)로 가압수를 가한다. 31kg중/cm2 압력에 도달 한 후 25초 경과시 압력용기 팽창에 의한 뷰렛 수위의 상승 부분이 전증가량(c)이 된다. 31kg중/cm2 압력에 도달 한 후 30초 경과시 압력을 0kg중/cm2 수준으로 제거하고 10초 경과 시 뷰렛의 상승부분이 항구증가량(b)이 된다. A, B와 C는 각각 원상태, 영구증가상태와 전증가상태를 보여준다. a, b와 c는 각각 측정 뷰렛에서 각각 0점, 영구증가량과 전증가량을 나타낸다. 내압검사의 팽창측정검사 시험값은 영구증가율=영구증가량/전증가량×100% 으로 계산된다. 용기마다 다르나 액화석유가스 용기는 10% 이하이면 합격이다. 상기 설명은 수조식 내압시험 방식을 간략히 설명하기 위한 것으로 뷰렛 수위를 연결된 로드셀에 의하여 감지하고 컴퓨터에 의하여 항구증가율의 계산을 자동화할 수 있다.

이처럼 수조식 내압시험장치는 영구증가량과 전증가량의 값을 간단하게 산출할 수 있음에도 불구하고, 수조가 필요하고 수로로의 용기의 출납의 필요하기 때문에, 공정이 복잡하다는 단점이 있다.

반대로, 비수조식 내압시험장치는 수조식 내압시험장치에 비해 수조가 불필요하고 수조로의 용기의 출납의 필요가 없기 때문에 공정이 간단하게 되어, 간소화와 시험 공정의 소요 시간을 단축할 수 있는 등의 이점이 있다.

즉, 도 2에 도시한 바와 같이, 피검사 압력용기(302)에 검사용 지그헤드(301)를 결합하기 전에 별도의 급수관(도시 안 됨) 또는 급수부의 원수라인(343)에 의하여 물을 채운다, 상기 원수라인(343)에 의하여 공급되는 물은 검사 배관 내에서 검사 수량과 혼합되므로 상기 원수라인(343)은 수도꼭지나 펌프에 직접 연결되는 것보다 급수부 탱크(344)에 도시된 바와 같이 폴로트 밸브와 배플에 의하여 물을 저류시켜 기포를 제거하는 것이 바람직하다. 유입구(321)는 가압라인(320)에 연결되고 유출구(322)는 배출라인(323)에 연결된 검사용 지그헤드(301)를 상기 압력용기에 지그헤드에 장착된 기밀 팩킹에 의하여 밀착 결합시키고 원수라인(343)의 물을 가압라인(320)을 통해 용기 내로 주입하여 배출라인으로 오버플로우 시키고 약 5초 후에 멈춘다. 검사 배관 내의 기포를 제거하기 위한 목적이다. 오버플로우 중에 부스터 펌프(330)는 후퇴시킨다. 가압라인의 밸브를 제외하고 부스터 펌프(330)를 전진하여 중간압력으로 예비 가압한다. 배출라인의 밸브(370)를 열어 배출라인(323)으로 예비가압수가 배출되도록 한다. 이러한 예비 가압은 물속에 분산된 미세기포를 압력을 가하여 응축시켜 없애 주기 위한 것으로 중간 압력으로 한 번 이상 할 수 있다. 급수부의 0점조정탱크(341)의 밸브(362)와 로드셀(374)이 장착된 수위측정뷰렛(350)의 밸브(364)를 열어 0점 조정한다. 약 10초 대기 후에 로드셀(374)에 감지된 물의 무게가 "0"점이다. 상기 가압 부스터펌프(330)는 용기의 크기에 따라 가압수로 충분한 양을 흡입하기 위하여 소정의 위치(378, 379)로 후진하였다가 가압라인(320)의 밸브(368)를 제외한 모든 밸브를 잠근 후 부스터 펌프를 전진하여 31kg중/cm2의 압력으로 수압을 가하고 상기 밸브(368)를 닫아 30초 유지한다. 이때 25초 경과시에 수위측정뷰렛(350)의 밸브(364)를 열고 부스터 펌프(330)를 완전 전진(377)하여 줄어든 물의 수위를 로드셀(374)에 의하여 측정한다.

이때 측정된 수위차의 해당량이 겉보기 전증가량(c)이다. 상기 30초경과 후에 상기 가압라인(320)의 밸브(368)를 열고 수압을 0kg중/cm2 상태로 만든 뒤 10초 경과 후 수위측정뷰렛(350)에 의하여 수위를 측정한다. 0점과의 수위차 해당량이 겉보기 영구증가량(b)이다.

그러나, 위 겉보기 전증가량(c)은 아래의 식에서 A에 해당하는 것이기 때문에 B값은 따로 시험해서 구해야 한다.

실질적으로 비수조식 내압시험에 따른 내용적의 전증가량(△V)의 산출은 다음의 식에 따른다(korea gas safeyt code : KGS AC217)

△V=(A-B)-{(A-B)+V}Pβ

여기서, △V : 내압시험에 따른 내용적의 전증가량(㎤)

V : 용기의 내용적(㎤)

P : 내압시험압력(㎫)

A : 내압시험압력P에서의 압입수량(뷰렛의 물강하량)(㎤)

B : 내압시험압력P에서의 수압펌프에서 용기입구까지의 연결관에 압입된 수량(용기 이외의 압입수량)(㎤)

β : 내압시험 시 물의 온도에서 압축계수로서 다음 식에 따라 얻은 수

β=(5.11-3.8981 t×10^-2+1.075 t²×10^-3-1.3043 t³×10^-5-6.8P×10^-3)×10^-4

여기서 β : 압축계수, t : 온도(℃), P : 내압시험압력(㎫)

그런데, 비수조식에서의 전증가량 계산식 중 B값은 통상 아래의 방식으로 얻는다.

예컨대 수조식에서 구한 전증가량을 위 식에 대입하여 B값을 구하거나, 다른 설비에서 B값을 산정하여 보상 방식으로 위 식에 대입하는 방식이다.

특히 B값을 다른 설비에서 측정한 경우에는 실질적으로 용기 내압시험을 하는 장치에 적용할 때 상당한 오차가 발생할 수 있다.

이와 같은 B값의 큰 오차 및 부정확성으로 인해, 10% 이하인 경우에만 합격하는 엄격한 판정 여부의 신뢰성에 매우 부정적인 영향을 미친다.

한국등록특허 제10-0524395호

본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 내압시험압력P에서의 수압펌프에서 용기입구까지의 연결관에 압입된 수량(용기 이외의 압입수량)의 오차를 최대한 줄여 영구증가율의 신뢰성을 현저히 향상시켜 용기의 불량 유통을 근절시킬 수 있는 가스용기의 비수조식 내압시험용 용기 이외 압입수량 측정방법을 제공함에 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 청구항 1에 기재된 가스용기의 비수조식 내압시험용 용기 이외 압입수량 측정방법은, 수압펌프에서 용기입구까지의 연결관(고무호스)에 압입된 수량(용기 이외의 압입수량)을 측정하는 방법에 있어서, 상기 용기입구에 결합되는 지그헤드를 막는 단계; 상기 수압펌프로 상기 연결관에 물을 주입하면서 뷰렛의 0점을 조정하는 단계; 상기 뷰렛의 0점이 조정되면, 상기 수압펌프로 규정압력(내압시험압력)을 가하여 상기 연결관이 완전히 팽창한 후 30초 이상 그 압력을 유지하는 단계; 상기 연결관의 팽창만큼 상기 뷰렛의 0점의 수위가 아래로 내려가 상기 용기 이외의 압입수량(B)을 구하는 단계;를 포함한다.

본 발명에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.

용기의 내압시험 장치에서 적용되는 수압펌프와 용기입구 사이의 연결관에서 압입수량을 측정하기 때문에, 전증가량의 값에 실질적 오차가 거의 없어 영구증가율의 신뢰성을 현저히 향상시켜 미세한 오차에 의해서도 용기의 적합 또는 부적합 판정의 혼돈을 최대한 줄여 불량 용기의 유통을 원천적으로 봉쇄하여 인명피해 사고 등을 없앴을 수 있다.

도 1은 통상 수조식에 의한 내압시험 방식을 나타내는 설명도.
도 2는 통상 비수조식 압력용기 내압검사 시스템을 보여주는 설명도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도 2를 참조하여 설명한다.

먼저, 본 출원인은 용기 이외의 압입수량(B)의 값을 측정하는 연결관이 고압호스임을 착안하였고, 또한 지그헤드를 막아서 고압호스인 연결관의 측정 가능하다는 사실에 착안하게 되었다.

고압호스는 용기처럼 영구증가량의 개념이 매우 미약하여 내압시험장치에서 실질적으로 오차가 거의 없다는 전제하에서 시험하고 있는 실정이다.

먼저, 비수조식 용기의 내압 시험은 통상 용기 내부에 물을 채우는 충전작업을 한다.

충전이 끝나면 내압시험장치로 컨베이어 벨트로 이동하게 된다.

내압시험장치에서는 영구증가량과 전증가량을 구하여 영구증가율을 산정하게 된다.

비수조식 내압시험에 따른 내용적의 전증가량(△V)의 산출은 다음의 식에 따른다.

△V=(A-B)-{(A-B)+V}Pβ

여기서, △V : 내압시험에 따른 내용적의 전증가량(㎤)

V : 용기의 내용적(㎤)

P : 내압시험압력(㎫)

A : 내압시험압력P에서의 압입수량(뷰렛의 물강하량)(㎤)

β=(5.11-3.8981 t×10-2+1.075 t2×10-3-1.3043 t3×10-5-6.8P×10-3)×10-4

여기서 β : 압축계수, t : 온도(℃), P : 내압시험압력(㎫)

위 전증가량의 계산식 중 A값은 도 2에서 겉보기 전증가량 c에 해당되는 것으로, 규정압력(내압시험압력)을 가하여 용기가 완전히 팽창한 후 30초 이상 그 압력을 유지하여 뷰렛의 0점 수위가 내려가 구한 값이다.

영구증가량은 도 2에서 b에 해당되는 것으로, 그 다음에 압력을 제거했을 때에 잔류하는 내용적의 영구증가량을 구한 값이다.

이러한 전증가량의 산출식에서 B값은 아래와 같다.

용기 이외의 압입수량(B)은 용기의 내압시험을 하기 전에 내압시험장치의 지그헤드를 막는 마개(또는 지그)가 사용된다.

마개(또는 지그)는 용기의 입구에 체결 또는 압입시킨 후 지그헤드가 결합되거나, 지그헤드에 바로 결합되게 할 수 있다.

마개가 결합된 지그헤드와 수압펌프(또는 가압펌프) 사이의 연결관에 물을 가압하면서 연결관의 내부의 공기와 물을 배출 순환시키면서 뷰렛의 O점을 조정한다(도 2의 a에 해당한다).

뷰렛의 0점이 조정되면, 규정압력(내압시험압력)을 가하여 용기가 완전히 팽창한 후 30초 이상 그 압력을 유지한다.

압력이 유지된 상태에서 고압호스인 연결관이 팽창되면, 팽창되는 만큼 뷰렛의 0점 수위가 아래로 내려가 A값과 마찬가지로 B값도 간단하고 정확한 측정이 가능하다.

이와 같이 B값은 실제 용기의 내압시험장치의 연결관을 대상으로 시험하고, 영구팽창이 생기기 않는 고압호스라는 점에 착안했기 때문에, 용기의 전증가량을 시험하는 장치의 연결관을 그대로 사용하여 검사하여 B값의 신뢰도가 매우 높아 불량 용기의 유통을 예방하여 인명피해 사고 감축 및 안전성을 확보한다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변경 또는 변형하여 실시할 수 있음은 해당기술분야의 당업자라면 자명하다 할 것이다.

Claims

수압펌프에서 용기입구까지의 연결관(고무호스)에 압입된 수량(용기 이외의 압입수량)을 측정하는 방법에 있어서,
상기 용기입구에 결합되는 지그헤드를 막는 단계;
상기 수압펌프로 상기 연결관에 물을 주입하면서 뷰렛의 0점을 조정하는 단계;
상기 뷰렛의 0점이 조정되면, 상기 수압펌프로 규정압력(내압시험압력)을 가하여 상기 연결관이 완전히 팽창한 후 30초 이상 그 압력을 유지하는 단계;
상기 연결관의 팽창만큼 상기 뷰렛의 0점의 수위가 아래로 내려가 상기 용기 이외의 압입수량(B)을 구하는 단계;를 포함하는 가스용기의 비수조식 내압시험용 용기 이외 압입수량 측정방법.