WO2016068360A1 - 배관 내 수위를 모니터링하는 장치 및 방법 - Google Patents

배관 내 수위를 모니터링하는 장치 및 방법 Download PDF

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water level
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이승찬
윤덕주
하상준
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한국수력원자력 주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and a method for monitoring the level in a pipe, and more particularly, to an apparatus and a method for monitoring the level in a pipe in a non-destructive manner by using an ultrasonic wave and multi-channel.
  • An object of the present invention is to provide an apparatus and method for monitoring the water level in a pipe in a non-destructive manner by using ultrasonic scanning and multi-channel.
  • Another technical problem of the present invention is to provide an apparatus and a method for performing the monitoring and level observation of gas accumulation in a pipe without directly changing the safety-related system of a nuclear power plant.
  • Another technical problem of the present invention is to monitor the water level in the pipe while leaving the pipe as it is, to prevent excessive accumulation of air in the pipe of the safety-related system, to enhance the safety of the power plant, and to build a database accordingly And providing a method.
  • a system for monitoring the level in a pipe may include at least one ultrasonic transducer disposed at a position spaced apart from each other outside the pipe to generate ultrasonic waves, and provided at one side of the at least one ultrasonic transducer to provide the at least one ultrasonic transducer to the pipe.
  • Ultrasonic generator including a solid contact medium for contacting the outside, and a support for supporting the at least one ultrasonic transducer to be fixed to the outside of the pipe, the ultrasonic generator to drive the at least one ultrasonic transducer
  • Ultrasonic flaw detection unit that controls the generation, detects the reflected wave of the ultrasonic wave, collects and outputs information on the reflected wave, and determines the water level based on the reflected wave information, and the information on the water level. It includes a data processing unit for processing or storing.
  • the data processor is the plurality of ranges The range to which the water level belongs can be determined.
  • the at least one ultrasonic transducer is three, and the first to third ultrasonic transducers are sequentially arranged from the top to the bottom along the outer side of the pipe, and the plurality of ranges are the normal range, the warning. Scope and risk scope.
  • the ultrasonic flaw detection unit when the ultrasonic flaw detection unit detects all the reflected waves of the ultrasonic waves of the first to third ultrasonic transducers, or only the reflected waves of the ultrasonic waves of the second and third ultrasonic transducers, the data The processor may determine that the water level is within the normal range.
  • the data processor may determine that the water level is within the warning range.
  • the data processor may determine that the level is within the dangerous range.
  • the at least one ultrasonic transducer may be spaced horizontally from the outside of the pipe.
  • the support may enclose all or part of the pipe as an annular or annular holder.
  • the solid contact medium is an ultrasonic permeable solid material made of polyethylene series, a material having polymer properties, or a flexible metal or metal material, or a hydrophilic polymer compound, and applied to the surface of the pipe. Or may be attached.
  • a system for monitoring the level in a pipe includes an ultrasonic generator for transmitting ultrasonic waves in the pipe through multiple channels spaced apart from each other, wherein each channel is an ultrasonic transducer for generating ultrasonic waves, a solid contact medium provided on one side of the ultrasonic transducer and the pipe.
  • a ring shape enclosed on the outside of the structure and configured to support the ultrasonic transducer fixedly, to control the transmission of the ultrasonic wave through the multi-channel, to detect the reflected wave for the ultrasonic wave, and to collect information about the reflected wave Ultrasonic flaw detection unit for input / output, and a data processing unit for determining the water level based on the information on the reflected wave, processing or storing the information about the water level.
  • the data processor is the plurality of ranges The range to which the water level belongs can be determined.
  • the ultrasonic transducers constituting the multi-channel is three, the first to third ultrasonic transducers are arranged sequentially from the top level to the bottom along the outer side of the pipe, the plurality of ranges are the normal range This may include warnings and warnings.
  • the ultrasonic flaw detection unit when the ultrasonic flaw detection unit detects all the reflected waves of the ultrasonic waves of the first to third ultrasonic transducers, or only the reflected waves of the ultrasonic waves of the second and third ultrasonic transducers, the data The processor may determine that the water level is within the normal range.
  • the data processor may determine that the water level is within the warning range.
  • the data processor may determine that the level is within the dangerous range.
  • the at least one ultrasonic transducer may be spaced horizontally from the outside of the pipe.
  • the solid contact medium is a polyethylene-based ultrasonic transparent solid material, it may be applied to the surface of the pipe.
  • a method of monitoring the level in a pipe may include transmitting ultrasonic waves generated by a plurality of ultrasonic transducers spaced apart from each other on the outside of the pipe through the solid contact medium into the pipe, checking whether there is a reflected wave for each ultrasound wave, and And determining the water level based on the presence or absence of the reflected wave for each ultrasonic wave.
  • a plurality of ranges are formed along a cross section of the pipe, and the determining may include: It may include determining the range to which the water level belongs.
  • the plurality of ultrasonic transducers are three, the first to third ultrasonic transducers are arranged sequentially from the top level to the bottom along the outer side of the pipe, the plurality of ranges are normal range, warning Scope and risk scope.
  • the checking only the presence of reflected waves for the ultrasonic waves of the first to third ultrasonic transducers or the reflected wave for the ultrasonic waves of the second and third ultrasonic transducers is confirmed.
  • the determining may include determining that the water level belongs to the normal range.
  • the determining includes determining that the water level belongs to the warning range. can do.
  • the determining may include determining that the water level belongs to the dangerous range. It may include.
  • the at least one ultrasonic transducer may be spaced horizontally from the outside of the pipe.
  • the solid contact medium is an ultrasonic permeable solid material made of polyethylene series, a material having polymer properties, or a flexible metal or metal material, or a hydrophilic polymer compound, and applied to the surface of the pipe. Or may be attached.
  • the present invention can easily and simply establish a long-term water level monitoring equipment in the pipe through a non-destructive method, solve the problems related to gas accumulation and increase the safety and operational efficiency of the power plant.
  • FIG. 1 is a structural diagram of a water level monitoring system in a pipe according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of an ultrasonic wave generator according to an exemplary embodiment.
  • FIG 3 is a side view illustrating the construction of multiple channels in a pipe according to an embodiment.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining the operation principle of the water level monitoring system in the pipe according to the present invention.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating a method of setting a water level monitoring system in a pipe according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating a method of operating a water level monitoring system in a pipe according to an embodiment of the present invention.
  • ⁇ unit means a unit for processing at least one function or operation, which may be implemented in hardware (hardware) or software (software) or a combination of hardware and software.
  • FIG. 1 is a structural diagram of a water level monitoring system in a pipe according to an embodiment.
  • the level monitoring system 100 in a pipe includes an ultrasonic generator 110, an ultrasonic flaw detector 120, and a data processor 130.
  • the ultrasonic wave generator 110 generates ultrasonic waves and transmits the ultrasonic waves to the pipe 10.
  • the ultrasonic generator 110 may have a structure for effectively transmitting the ultrasonic waves in the pipe 10. That is, the ultrasonic generator 110 has a structure of minimizing the disappearance of ultrasonic waves in order to improve the accuracy of monitoring by ultrasonic flaw detection.
  • the ultrasonic generator 110 may include at least one ultrasonic transducer 111 and ultrasonic transducer for generating ultrasonic waves.
  • the contact member 111 and the pipe 10 may include a solid contact medium 112 for minimizing the dissipation of ultrasonic waves and a support 113 for supporting the ultrasonic transducer 111 to be accurately fixed without being shaken.
  • the ultrasonic generator 110 may include a plurality of ultrasonic transducers 111 to hierarchically measure the water level h in the pipe 10.
  • three ultrasonic transducers 111 are illustrated as being provided at different positions outside the pipe 10.
  • the first to third ultrasonic transducers 111-1, 111-2, and 111-3 are used to detect the water level.
  • these ultrasonic transducers 111 are spaced apart from each other on the outside of the pipe 10 along a vertical (or cross-sectional) direction and / or a horizontal (or longitudinal cross-section) direction with respect to the pipe 10.
  • the ultrasonic transducers 111 may be spaced apart from each other without overlapping along a vertical direction (or a cross section of the pipe) with respect to the pipe 10 as shown in FIG. 2.
  • the ultrasonic transducers 111 may be disposed to be spaced apart from each other along the horizontal direction (or a longitudinal section of the pipe) with respect to the pipe 10 as shown in FIG. 3. This is to reduce the interference between the ultrasonic waves when the ultrasonic waves are transmitted from one side of the pipe 10 and then reflected back from the other side (other side) of the pipe 10.
  • Each of the ultrasonic transducers 111 is connected to the ultrasonic flaw detector 120, and generates ultrasonic waves of a specific waveform on one side of the pipe 10 under the control of the ultrasonic flaw detector 120. The other side receives the ultrasonic waves reflected from the metal layer.
  • only three ultrasonic transducers 111 may be configured as two, four, or more.
  • the solid contact medium 112 is provided on one side of the ultrasonic transducer 111, and the ultrasonic transducer 111 is made of a material that does not change in shape so as to contact the outside of the pipe 10 to minimize the disappearance of the ultrasonic wave. Can be.
  • the solid contact medium may be a polymeric material as an example.
  • the solid contact medium may be a hydrophilic polymer compound.
  • the solid contact medium may be a metallic material.
  • the solid contact medium may be a ductile metallic material, a rigid metallic material, or a metallic material having both ductile and rigidity.
  • the solid contact medium 112 may be a polyethylene-based ultrasonic transparent solid material.
  • the shell of the solid contact medium 112 may be composed of a relatively hard material and a relatively soft material.
  • the solid contact medium 112 may be formed by combining one or more solid materials.
  • the solid contact medium 112 may be composed of a single material. Regarding the contact manner or form of the solid contact medium 112, as an example, the solid contact medium 112 may be applied to the surface of the pipe 10. As another example, the solid contact medium 112 may be attached to the surface of the pipe 10.
  • the ultrasonic transducer 111 can be maintained in continuous form without being evaporated for a long time in contact with the pipe 10, so that the solid medium gently contacts the object. do.
  • the solid contact medium 112 removes pores between the ultrasonic transducer 111 and the surface of the pipe 1 so that the ultrasonic wave generated from the ultrasonic transducer 111 passes through the pipe 10. Minimize attenuation, extend the coverage of ultrasonic flaw detection, and achieve continuous water level monitoring.
  • the support part 113 supports the ultrasonic transducer 111 to stably, stably and continuously contact the pipe 10, and may surround all or part of the pipe 10 as an annular or annular holder. That is, when the plurality of ultrasonic transducers 111 are provided at different positions outside the pipe 10 in order to detect a dangerous range, a warning range, and a normal range, each of the ultrasonic transducers 111 is provided. It may be configured in plurality to individually support the. However, this is just an example, the shape, shape or number of the support 113 may be variously implemented. When the ultrasonic flaw detection is performed by the combination of one support 113 and one ultrasonic transducer 111, the combination is called a channel, and the combination of a plurality of such combinations is called a multichannel.
  • 3 is a side view illustrating the construction of multiple channels in a pipe according to an embodiment. 3 illustrates an example in which a combination of the support parts 113-1, 113-2, and 113-3 and the ultrasonic transducers 111-1, 111-2, and 111-3 is configured to form a triple channel.
  • the ultrasonic flaw detector 120 controls the transmission of ultrasonic signals by driving the ultrasonic transducers 111 located in respective channels, and detects and collects the reflected waveforms of the ultrasonic waves. .
  • the ultrasonic flaw detector 120 may control the ultrasonic signal to be transmitted periodically (for example, every 10 minutes), and periodically observe the reflected wave.
  • the ultrasonic flaw detector 120 may be connected to the data processor 130 to transmit information about the collected ultrasound waveforms to the data processor 130 or to receive information stored or processed by the data processor 130. have.
  • the data processor 130 may determine the range of the water level or the water level based on various kinds of information (such as reflected wave information) obtained from the ultrasonic flaw detector 120, and may process or store information about the water level.
  • the ultrasonic flaw detector 120 observes the waveform of the ultrasonic wave transmitted through the pipe 10 formed of the metal layer through the thickness of the pipe 10 and reflected from the metal layer opposite to the pipe 10 through the multi-channel. By performing the verification, information on whether gas and liquid coexist on the inner surface of the pipe 10 or the result information of the ultrasonic wave interacting with the gas region or the liquid region can be derived. This information is used to accurately assess the water level in the pipe 10.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining the operation principle of the water level monitoring system in the pipe according to the present invention.
  • the water level h when gas is accumulated in the pipe 10 of the safety-related system, the water level h may change.
  • the range of the water level h is defined in three stages: normal range, warning range, and danger range.
  • the physical heights of the normal range, the warning range, and the danger range may be set in advance. The user can select a point on the outside (or surface) of the pipe corresponding to each of these ranges, and apply it to the pipe in the field.
  • the user places the ultrasound transducers 111 at appropriate levels to form multiple ranges.
  • These ultrasonic transducers 111 may generate ultrasonic waves and observe a waveform in which ultrasonic waves transmitted from one side of the pipe 10 are reflected from the other side of the pipe 10.
  • the first ultrasonic transducers 111-1 are located at the highest level (reference position).
  • the second ultrasonic transducer 111-2 is located at a level lower than the highest level, that is, at a boundary between the normal range and the warning range.
  • the third ultrasonic transducer 111-3 is located at the lowest level, that is, the boundary between the warning range and the dangerous range. That is, based on a state in which the plurality of ultrasonic transducers 111 are spaced apart from each other on the outside of the pipe 10, a plurality of ranges in which the water level may belong may be formed along the cross section of the pipe 10.
  • the widths of the normal range, the warning range, and the dangerous range may vary according to the spaced apart or arranged shapes of the ultrasonic transducers 111.
  • the method of determining the water level h based on the ultrasonic waves and the reflected waves generated by the ultrasonic transducers 111 is as follows.
  • the case where the water level h is within the normal range includes the following two cases.
  • the level monitoring system 100 in the pipe determines that the water level h is within the normal range when the reflected wave is observed from all the ultrasonic transducers 111.
  • the water level monitoring system 100 in the pipe determines that the water level h is within the normal range at least up to the point where the second ultrasonic transducer 111-2 observes the reflected wave.
  • the first ultrasonic transducer 111-1 and the second ultrasonic transducer 111-2 are in contact with the gas domain, and the third ultrasonic transducer 111-3 is a liquid.
  • the reflected waves of the ultrasonic waves generated by the first and second ultrasonic transducers 111-1 and 111-2 are not observed, the ultrasonic waves generated by the third ultrasonic transducers 111-3 may not be observed.
  • the reflected wave returns without reflecting off. Therefore, the water level monitoring system 100 in the pipe determines that the water level h is within the warning range at least up to the point where the third ultrasonic transducer 111-3 observes the reflected wave.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating a method of setting a water level monitoring system in a pipe according to an embodiment of the present invention.
  • the method for installing the in-pipe water level monitoring system 100 to the pipe 10 may include at least one ultrasonic transducer 111 + solid contact medium 112 + ultrasonic flaw detector 120.
  • the user can confirm that the connection state of each component is correct by observing the waveform reflected by the solid contact medium 112 and the liquid region by generating the ultrasonic transducer 111 at the initial installation. have.
  • it is necessary to prevent the error of this information in advance for the reliability of the system because it is important to accurately determine the presence or absence of the reflected wave.
  • step S510 if the reflected wave in the liquid region is not confirmed, step S505 is performed again. On the other hand, if the reflected wave in the liquid region is confirmed, the user connects the ultrasonic transducer 111 and the solid contact medium 112 (S515), on the pipe surface to distinguish the normal range, warning range, danger range of the water level
  • the ultrasonic transducers 111 are arranged at a level for dividing each range by selecting a point (S520).
  • the water level monitoring system in the pipe can perform long-term water level monitoring in a non-destructive manner in connection with the gas accumulation of the safety-related system, and does not cause physical changes in the shape of the pipe and the power plant system.
  • the installation and application of the system is very simple, and the built system can continuously establish a database of water level in the pipe.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating a method for monitoring a water level in a pipe according to an embodiment of the present invention.
  • the level monitoring system 100 in a pipe generates ultrasonic waves using the ultrasonic transducer 111 of a multi-channel (S600).
  • the ultrasonic waves generated by the ultrasonic transducer 111 are transmitted into the pipe 10 through the solid contact medium 112.
  • the level monitoring system 100 in the pipe checks the presence or absence of the reflected wave with respect to the ultrasonic waves of the ultrasonic transducers 111-1, 111-2, and 111-3 (S605).
  • the level monitoring system 100 in the pipe determines the water level in the pipe (10) (S610).
  • the reflected wave information is information combining the presence or absence of the reflected waves.
  • a method of determining the water level in the pipe 10 by combining the presence or absence of reflected waves for each ultrasonic transducer will be described below with reference to FIG. 4.
  • Table 1 Water level in the pipe Presence of reflected waves on the ultrasonic waves of the first ultrasonic transducer The presence or absence of the reflected wave on the ultrasonic wave of the second ultrasonic transducer The presence or absence of reflected waves on the ultrasonic waves of the third ultrasonic transducers Normal range O O O X O O Warning range X X O Risk range X X X
  • the water level monitoring system 100 in the pipe determines that the water level in the pipe belongs to the normal range.
  • the level monitoring system 100 in the pipe determines that the level in the pipe falls within the warning range.
  • the water level monitoring system 100 in the pipe determines that the water level in the pipe belongs to a dangerous range.
  • the level monitoring method in the pipe according to the present embodiment may further include storing information on the level in the pipe determined in the database.

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Abstract

본 발명은 배관 내 수위를 모니터링하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 이러한 본 명세서는 배관의 외측에 서로 이격 배치된 다수의 초음파 트랜스듀스들에서 발생된 초음파들을 고체형 접촉매질을 통해 상기 배관 내로 전송하는 단계, 각 초음파에 대한 반사파의 유무를 확인하는 단계, 및 상기 각 초음파에 대한 반사파의 유무를 기반으로 상기 수위를 판단하는 단계를 포함하는 배관 내 수위 모니터링 방법을 게시한다. 본 발명은 비파괴적인 방법을 통하여 쉽고 간단하게 배관 내 장기적인 수위모니터링 장비를 구축할 수 있다.

Description

배관 내 수위를 모니터링하는 장치 및 방법
본 발명은 배관 내 수위를 모니터링하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 초음파탐상 및 다중채널을 이용하여 비파괴적인 방식으로 배관 내 수위를 모니터링하는 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
발전소의 경우, 안전관련계통의 배관 내 가스축적 현상은 국내 또는 국외 발전소의 안전현안으로 대두되고 있다. 이러한 안전현안은 발전소 안전관련계통의 안전기능을 수행하기 어렵게 할 뿐만 아니라 심각한 사고를 유발할 수 있는 것으로 알려지고 있다. 발전소 안전관련계통의 안전현안을 해결하고 발전소의 안전성을 강화하기 위하여, 배관 내 수위 또는 가스축적 경향을 관찰할 수 있는 배관 내 수위 모니터링 방법이 필수적으로 요구되어 왔다.
종래의 기계 및 계통에서 배관 내 수위를 측정하는 방법들로서, 차압을 이용하거나，배관내 수위계를 설치하는 등 계통의 직접적인 변형이나 개선을 통하여 수위를 측정하는 방법들이 있다. 예를 들어 종래기술로서 실용신안 제200181636호(가스배관의 수봉변 수위 검출 장치)가 있다. 그러나, 이러한 방법들은 배관 내 수위측정을 위해 계통을 해체하거나 새롭게 만들어야 하는 과정을 동반할 수 밖에 없다. 즉, 현존하는 대부분의 배관 내 수위 모니터링 방법들은 배관의 직접적인 분해 및 변형설계를 통하여 이루어지므로 이에 따르는 부담 및 배관의 무결성을 검증하는 많은 시간을 요구하는 프로세스가 필요하며，그에 따른 인허가 절차 또한 만만치 않다.
안전관련계통의 배관 내 가스축적에 관계되는 현상은 발전소의 안전성 측면에서 중요한 부분인 만큼, 계통에 직접적인 변형을 가하지 않는 비파괴적이고 수월한 배관 내 수위 모니터링 방법이 필요하다.
본 발명의 기술적 과제는 초음파탐상 및 다중채널을 이용하여 비파괴적인 방식으로 배관 내 수위를 모니터링하는 장치 및 그 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 기술적 과제는 원자력발전소의 안전관련계통의 직접적인 설계 변경없이 배관 내 가스축적현상에 대한 모니터링과 수위관찰을 수행할 수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 기술적 과제는 배관을 그대로 두고 배관 내 수위를 모니터링함으로써, 안전관련계통의 배관 내 공기가 과다하게 축적되는 것을 예방하고, 발전소의 안전성을 강화하며, 그에 따른 데이터 베이스를 구축하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 배관 내 수위를 모니터링하는 시스템을 제공한다. 상기 시스템은 상기 배관의 외측에서 서로 이격된 위치에 배치되어 초음파를 발생시키는 적어도 하나의 초음파 트랜스듀스와, 상기 적어도 하나의 초음파 트랜스듀스의 일측에 구비되어 상기 적어도 하나의 초음파 트랜스듀스를 상기 배관의 외측에 접촉시키는 고체형 접촉매질과, 상기 적어도 하나의 초음파 트랜스듀스가 상기 배관의 외측에 고정적으로 접촉하도록 지지하는 지지부를 포함하는 초음파 발생부, 상기 적어도 하나의 초음파 트랜스듀스를 구동시켜 상기 초음파의 발생을 제어하고, 상기 초음파에 대한 반사파를 감지하며, 상기 반사파에 대한 정보를 수집하여 입/출력하는 초음파 탐상부, 및 상기 반사파에 대한 정보에 기반하여 상기 수위를 판단하고, 상기 수위에 대한 정보를 처리하거나 저장하는 데이터 처리부를 포함한다.
일 실시예로서, 상기 배관의 외측에서 수직 방향으로 상기 적어도 하나의 초음파 트랜스듀스가 배치된 상태를 기반으로, 상기 배관의 횡단면을 따라 다수의 범위들이 형성되고, 상기 데이터 처리부는 상기 다수의 범위들 중 상기 수위가 속하는 범위를 판단할 수 있다.
다른 실시예로서, 상기 적어도 하나의 초음파 트랜스듀스는 3개이고, 상기 배관의 외측을 따라 최상준위부터 아래 쪽으로 제1 내지 제3 초음파 트랜스듀스가 순차적으로 배치되며, 상기 다수의 범위들은 정상범위, 경고범위 및 위험범위를 포함할 수 있다.
또 다른 실시예로서, 상기 초음파 탐상부가 상기 제1 내지 제3 초음파 트랜스듀스들의 초음파에 대한 반사파를 모두 감지하거나, 상기 제2 및 제3 초음파 트랜스듀스들의 초음파에 대한 반사파만을 감지하는 경우, 상기 데이터 처리부는 상기 수위가 상기 정상범위에 속하는 것으로 판단할 수 있다.
또 다른 실시예로서, 상기 초음파 탐상부가 상기 제3 초음파 트랜스듀스의 초음파에 대한 반사파만을 감지하는 경우, 상기 데이터 처리부는 상기 수위가 상기 경고범위에 속하는 것으로 판단할 수 있다.
또 다른 실시예로서, 상기 초음파 탐상부가 상기 제1 내지 제3 초음파 트랜스듀스들의 초음파에 대한 반사파들을 모두 감지하지 못하는 경우, 상기 데이터 처리부는 상기 수위가 상기 위험범위에 속하는 것으로 판단할 수 있다.
또 다른 실시예로서, 상기 적어도 하나의 초음파 트랜스듀스는 상기 배관의 외측에서 수평 방향으로 이격될 수 있다.
또 다른 실시예로서, 상기 지지부는 환형 또는 고리 모양의 홀더로서 상기 배관의 전부 또는 일부를 둘러쌓을 수 있다.
또 다른 실시예로서, 상기 고체형 접촉매질은 폴리에틸렌계열, 혹은 고분자 특성을 갖춘 물질, 혹은 연성을 갖춘 금속성 내지 금속 물질, 혹은 친수성 고분자 화합물 등으로 이루어진 초음파 투과성 고체물질이고, 상기 배관의 표면에 도포되거나 부착될 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 배관 내 수위를 모니터링하는 시스템을 제공한다. 상기 시스템은 서로간에 이격된 다중채널들을 통해 상기 배관 내에 초음파를 전송하는 초음파 발생부, 여기서 각 채널은 초음파를 발생시키는 초음파 트랜스듀스, 상기 초음파 트랜스듀스의 일측에 구비되는 고체형 접촉매질 및 상기 배관의 외측을 둘러쌓은 고리 형상으로서 상기 초음파 트랜스듀스를 고정적으로 지지하는 지지부로 구성됨, 상기 다중채널을 통한 상기 초음파의 전송을 제어하고, 상기 초음파에 대한 반사파를 감지하며, 상기 반사파에 대한 정보를 수집하여 입/출력하는 초음파 탐상부, 및 상기 반사파에 대한 정보에 기반하여 상기 수위를 판단하고, 상기 수위에 대한 정보를 처리하거나 저장하는 데이터 처리부를 포함한다.
일 실시예로서, 상기 배관의 외측에서 수직 방향으로 상기 적어도 하나의 초음파 트랜스듀스가 배치된 상태를 기반으로, 상기 배관의 횡단면을 따라 다수의 범위들이 형성되고, 상기 데이터 처리부는 상기 다수의 범위들 중 상기 수위가 속하는 범위를 판단할 수 있다.
다른 실시예로서, 상기 다중채널을 구성하는 초음파 트랜스듀스들은 3개이고, 상기 배관의 외측을 따라 최상준위부터 아래 쪽으로 제1 내지 제3 초음파 트랜스듀스가 순차적으로 배치되며, 상기 다수의 범위들은 정상범위, 경고범위 및 위험범위를 포함할 수 있다.
또 다른 실시예로서, 상기 초음파 탐상부가 상기 제1 내지 제3 초음파 트랜스듀스들의 초음파에 대한 반사파를 모두 감지하거나, 상기 제2 및 제3 초음파 트랜스듀스들의 초음파에 대한 반사파만을 감지하는 경우, 상기 데이터 처리부는 상기 수위가 상기 정상범위에 속하는 것으로 판단할 수 있다.
또 다른 실시예로서, 상기 초음파 탐상부가 상기 제3 초음파 트랜스듀스의 초음파에 대한 반사파만을 감지하는 경우, 상기 데이터 처리부는 상기 수위가 상기 경고범위에 속하는 것으로 판단할 수 있다.
또 다른 실시예로서, 상기 초음파 탐상부가 상기 제1 내지 제3 초음파 트랜스듀스들의 초음파에 대한 반사파들을 모두 감지하지 못하는 경우, 상기 데이터 처리부는 상기 수위가 상기 위험범위에 속하는 것으로 판단할 수 있다.
또 다른 실시예로서, 상기 적어도 하나의 초음파 트랜스듀스는 상기 배관의 외측에서 수평 방향으로 이격될 수 있다.
또 다른 실시예로서, 상기 고체형 접촉매질은 폴리에틸렌계열의 초음파 투과성 고체물질이고, 상기 배관의 표면에 도포될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 배관 내 수위를 모니터링하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 상기 배관의 외측에 서로 이격 배치된 다수의 초음파 트랜스듀스들에서 발생된 초음파들을 고체형 접촉매질을 통해 상기 배관 내로 전송하는 단계, 각 초음파에 대한 반사파의 유무를 확인하는 단계, 및 상기 각 초음파에 대한 반사파의 유무를 기반으로 상기 수위를 판단하는 단계를 포함한다.
일 실시예로서, 상기 배관의 외측에서 수직 방향으로 상기 적어도 하나의 초음파 트랜스듀스가 배치된 상태를 기반으로, 상기 배관의 횡단면을 따라 다수의 범위들이 형성되고, 상기 판단하는 단계는, 상기 다수의 범위들 중 상기 수위가 속하는 범위를 판단하는 것을 포함할 수 있다.
또 다른 실시예로서, 상기 다수의 초음파 트랜스듀스는 3개이고, 상기 배관의 외측을 따라 최상준위부터 아래 쪽으로 제1 내지 제3 초음파 트랜스듀스가 순차적으로 배치되며, 상기 다수의 범위들은 정상범위, 경고범위 및 위험범위를 포함할 수 있다.
또 다른 실시예로서, 상기 확인하는 단계에서, 상기 제1 내지 제3 초음파 트랜스듀스들의 초음파에 대한 반사파들의 존재 또는 상기 제2 및 제3 초음파 트랜스듀스들의 초음파에 대한 반사파의 존재만이 확인된 경우, 상기 판단하는 단계는, 상기 수위가 상기 정상범위에 속하는 것으로 판단하는 것을 포함할 수 있다.
또 다른 실시예로서, 상기 확인하는 단계에서, 상기 제3 초음파 트랜스듀스의 초음파에 대한 반사파의 존재만이 확인된 경우, 상기 판단하는 단계는, 상기 수위가 상기 경고범위에 속하는 것으로 판단하는 것을 포함할 수 있다.
또 다른 실시예로서, 상기 확인하는 단계에서, 상기 제1 내지 제3 초음파 트랜스듀스들의 초음파에 대한 반사파들의 부존재가 확인된 경우, 상기 판단하는 단계는, 상기 수위가 상기 위험범위에 속하는 것으로 판단하는 것을 포함할 수 있다.
또 다른 실시예로서, 상기 적어도 하나의 초음파 트랜스듀스는 상기 배관의 외측에서 수평 방향으로 이격될 수 있다.
또 다른 실시예로서, 상기 고체형 접촉매질은 폴리에틸렌계열, 혹은 고분자특성을 갖춘 물질, 혹은 연성을 갖춘 금속성 내지 금속물질, 혹은 친수성 고분자 화합물등으로 이루어진 초음파 투과성 고체물질이고, 상기 배관의 표면에 도포되거나 부착될 수 있다.
본 발명은 비파괴적인 방법을 통하여쉽고 간단하게 배관 내 장기적인 수위모니터링 장비를 구축할 수 있고, 가스축적과 관련된 현안을 해결하며 발전소의 안전성과 운용 효율성을 높일 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 배관 내 수위 모니터링 시스템의 구조도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 초음파 발생부의 단면을 도시한 것이다.
도 3은 일 실시예에 따라 배관에 다중채널을 구축한 측면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 배관 내 수위 모니터링 시스템의 동작원리를 설명하기 위한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 내 수위 모니터링 시스템을 설정하는 방법을 도시한 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 내 수위 모니터링 시스템의 동작방법을 도시한 순서도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "~부" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어(hardware)나 소프트웨어(software) 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 배관 내 수위 모니터링 시스템의 구조도이다.
도 1을 참조하면, 배관 내 수위 모니터링 시스템(100)은 초음파 발생부(110), 초음파 탐상부(120) 및 데이터 처리부(130)를 포함한다.
초음파 발생부(110)는 초음파를 발생시키고, 초음파를 배관(10) 내에 전달한다. 이때, 초음파 발생부(110)는 초음파를 배관(10) 내에 효과적으로 전달하기 위한 구조를 가질 수 있다. 즉 초음파 발생부(110)는 초음파 탐상에 의한 모니터링의 정확도 향상을 위해 초음파의 소멸을 최소화하는 구조를 가진다. 이러한 구조를 구현하기 위한 일례로서, 초음파 발생부(110)의 단면을 도시한 도 2를 참조하면, 초음파 발생부(110)는 초음파를 발생시키는 적어도 하나의 초음파 트랜스듀스(111), 초음파 트랜스듀스(111)와 배관(10)을 접촉시키되 초음파의 소멸을 최소화하는 고체형 접촉매질(112) 및 초음파 트랜스듀스(111)가 흔들리지 않고 정확하게 고정되도록 지지하는 지지부(113)를 포함할 수 있다.
초음파 발생부(110)의 각 구성요소를 좀더 자세히 살펴보면, 초음파 발생부(110)는 다수의 초음파 트랜스듀스(111)를 포함하여 배관(10) 내의 수위 h를 계층적으로 측정할 수 있다. 예를 들어 본 명세서에서는 3개의 초음파 트랜스듀스(111)들이 배관(10)의 외측에서 서로 다른 위치에 구비된 것으로 도시하였다. 제1 내지 제3 초음파 트랜스듀스(111-1, 111-2, 111-3)들은 수위를 감지하는데 사용된다. 이를 위해 이들 초음파 트랜스듀스(111)들은 배관(10)을 기준으로 수직(또는 횡단면) 방향 및/또는 수평(또는 종단면) 방향을 따라 배관(10)의 외측에 서로 이격되어 배치된다. 예를 들어, 초음파 트랜스듀스(111)들은 도 2에서와 같이 배관(10)을 기준으로 수직 방향(또는 배관의 횡단면)을 따라 겹치지 않게 이격되어 배치될 수 있다. 또한 초음파 트랜스듀스(111)들은 도 3에서와 같이 배관(10)을 기준으로 수평 방향(또는 배관의 종단면)을 따라 겹치지 않게 이격되어 배치될 수 있다. 이는 초음파들이 배관(10)의 일측에서 전송된 후 배관(10)의 반대편(타측)에서 반사되어 돌아올 때 초음파들간에 간섭을 줄이기 위함이다.
각 초음파 트랜스듀스(111)는 초음파 탐상부(120)와 연결되고, 초음파 탐상부(120)의 제어에 의해 특정 파형의 초음파를 배관(10)의 일측에서 발생시키며, 배관(10)의 반대편(타측) 금속층에서 반사되어 돌아오는 초음파를 수신한다. 본 실시예에서 초음파 트랜스듀스(111)를 3개로 구성한 것은 예시에 불과할 뿐 2개, 4개 또는 그 이상으로 구성될 수 있음은 물론이다.
고체형 접촉매질(112)은 초음파 트랜스듀스(111)의 일측에 구비되어, 초음파 트랜스듀스(111)를 배관(10)의 외측에 접촉시키되 초음파의 소멸을 최소화하도록, 모양이 변하지 않는 물질로 형성될 수 있다.
고체형 접촉매질(112)의 재질 또는 성질과 관련하여, 일례로서 고체형 접촉매질은 고분자성 물질일 수 있다. 다른 예로서 고체형 접촉매질은 친수성 고분자 화합물일 수 있다. 또 다른 예로서 고체형 접촉매질은 금속성 물질일 수 있다. 예를 들어 고체형 접촉매질은 연성을 갖춘 금속성 물질일 수도 있고, 강성을 갖춘 금속성 물질일 수도 있으며, 연성과 강성을 모두 갖춘 금속성 물질일 수도 있다. 또 다른 예로서 고체형 접촉매질(112)은 폴리에틸렌계열의 초음파 투과성 고체물질일 수 있다. 또 다른 예로서, 고체형 접촉매질(112)의 외피는 상대적으로 단단한 물질로 내피는 상대적으로 부드러운 물질로 구성될 수 있다. 또 다른 예로서 고체형 접촉매질(112)은 1개이상의 고체형 물질이 복합되어 구성될 수 있다. 또 다른 예로서 고체형 접촉매질(112)은 단일물질로 구성될 수 있다. 고체형 접촉매질(112)의 접촉 방식 또는 형태와 관련하여, 일례로서 고체형 접촉매질(112)은 배관(10)의 표면에 도포되는 형태일 수 있다. 다른 예로서 고체형 접촉매질(112)는 배관(10)의 표면에 부착되는 형태일 수 있다.
상기와 같은 고체형 접촉매질을 사용함으로써, 초음파 트랜스듀스(111)가 배관(10)과 접촉한 상태로 장시간 증발되지 않고 지속적으로 형태가 유지될 수 있고, 고체형 매질을 부드럽게 대상물체와 접촉되도록 한다. 또한 고체형 접촉매질(112)은 초음파 트랜스듀스(111)와 배관(1)의 표면 사이에 기공을 제거함으로써, 초음파 트랜스듀스(111)로부터 발생된 초음파가 배관(10)을 통과할 때 초음파의 감쇠를 최소화하고, 초음파 탐상법의 적용 범위를 확장시키며, 지속적인 수위 모니터링을 실현할 수 있다.
지지부(113)는 초음파 트랜스듀스(111)가 배관(10)에 안정적, 고정적, 지속적으로 접촉하도록 지지하며, 환형 또는 고리 모양의 홀더로서 배관(10)의 전부 또는 일부를 둘러쌓을 수 있다. 즉, 지지부(113)는 다수의 초음파 트랜스듀스(111)들이 위험범위, 경고범위, 정상범위를 감지하기 위해 배관(10) 외측에서 서로 다른 위치에 구비될 때, 이들 초음파 트랜스듀스(111) 각각을 개별적으로 지지하도록 다수개로 구성될 수 있다. 그러나, 이는 예시일 뿐 지지부(113)의 형상이나 모양 또는 개수는 다양하게 구현될 수 있음은 물론이다. 1개의 지지부(113)와 1개의 초음파 트랜스듀스(111)의 조합으로써 초음파 탐상을 수행할 때, 상기 조합을 채널이라 하고, 이러한 조합이 다수개로 구성된 것을 다중채널이라 부른다.
도 3은 일 실시예에 따라 배관에 다중채널을 구축한 측면도이다. 도 3은 지지부(113-1, 113-2, 113-3)와 초음파 트랜스듀스(111-1, 111-2, 111-3)의 조합이 3개로 되어 3중 채널을 구성한 예시이다.
다시 도 1을 참조하면, 초음파 탐상부(120)는 각각의 채널에 위치한 초음파 트랜스듀스(111)를 구동시켜 초음파 신호의 전송을 제어하고, 반사되는 초음파의 파형을 감지 및 수집하여 입/출력한다. 예를 들어 초음파 탐상부(120)는 주기적으로(예를 들어 10분 간격) 초음파 신호가 전송되도록 제어하고, 반사파를 주기적으로 관찰할 수 있다. 그리고 초음파 탐상부(120)는 데이터 처리부(130)와 연결되어, 수집된 초음파 파형에 관한 정보를 데이터 처리부(130)로 보내거나, 데이터 처리부(130)에 의해 저장되거나 가공된 정보를 수신할 수 있다.
데이터 처리부(130)는 초음파 탐상부(120)로부터 얻은 각종 정보(반사파 정보 등)를 기반으로 수위 또는 수위가 속하는 범위를 판단하고, 수위에 대한 정보를 가공하거나 처리하여 저장할 수 있다.
초음파는 고체，액체，및 공기영역에서 전파특성이 상이하기 때문에, 기체영역에서의 초음파 파형과 액체영역에서의 초음파 파형이 구분된다. 따라서, 초음파 탐상부(120)는 금속층으로 형성된 배관(10)으로 투과된 초음파가 배관(10)의 두께를 뚫고 배관(10)의 반대편 금속층에서 반사되어 돌아오는 초음파의 파형을 다중채널을 통해 관찰하고 검증함으로써, 배관(10)의 내부 표면에 기체와 액체가 공존하는지에 대한 정보 또는 초음파가 기체영역 또는 액체영역과 상호작용한 결과정보를 도출할 수 있다. 이러한 정보들은 배관(10) 내의 수위를 정확하게 평가하는데 사용된다.
도 4는 본 발명에 따른 배관 내 수위 모니터링 시스템의 동작원리를 설명하기 위한 단면도이다.
도 4를 참조하면, 안전관련계통의 배관(10) 내에 가스가 축적되면 수위 h가 변화할 수 있다. 본 실시예에서는 수위 h의 범위를 정상범위, 경고범위, 위험범위 이렇게 3단계로 정의한다. 수위 h를 정상범위, 경고범위, 위험범위와 같이 계층적으로 나누기 위해, 정상범위, 경고범위, 위험범위의 물리적인 높이가 사전에 설정될 수 있다. 사용자는 이렇게 설정된 각각의 범위에 해당하는 배관 외측(또는 표면)상의 지점을 선정하고, 현장의 배관에 적용할 수 있다.
아울러, 사용자는 다수의 범위들을 형성하도록 알맞은 준위에 초음파 트랜스듀스(111)들을 위치시킨다. 이들 초음파 트랜스듀스(111)들은 초음파를 발생시키고 자신이 배관(10)의 일측에서 전송한 초음파가 배관(10)의 타측으로부터 반사되어 오는 파형을 관측할 수 있다.
제1 초음파 트랜스듀스(111-1)은 최상준위(기준위치)에 위치해 있다. 제2 초음파 트랜스듀스(111-2)는 최상준위보다 상대적으로 아래 준위, 즉 정상범위와 경고범위의 경계에 위치해 있다. 제3 초음파 트랜스듀스(111-3)는 가장 낮은 준위, 즉 경고범위와 위험범위의 경계에 위치해 있다. 즉 다수의 초음파 트랜스듀스(111)들이 배관(10)의 외측상에 서로 이격되어 배치된 상태를 기반으로, 배관(10)의 횡단면을 따라 수위가 속할 수 있는 다수의 범위들이 형성될 수 있다. 각 초음파 트랜스듀스(111)들이 떨어진 간격 또는 배치된 형태에 따라 정상범위, 경고범위, 위험범위의 폭이 달라질 수 있다.
이들 초음파 트랜스듀스(111)에 의해 발생된 초음파와 반사파를 기반으로 수위 h를 판단하는 방법은 다음과 같다.
1) 수위 h가 정상범위에 속하는 경우는 다음의 2가지 경우를 포함한다.
i) 모든 초음파 트랜스듀스(111)들이 액체영역에 접한 경우 - 모든 초음파 트랜스듀스(111)에서 발생된 초음파는 감쇠하지 않고 다시 초음파 트랜스듀스(111)로 반사되어 돌아온다. 이때 반사되어 돌아오는 파형은 가우시안 형태로 관측될 수 있다. 따라서, 배관 내 수위 모니터링 시스템(100)은 모든 초음파 트랜스듀스(111)로부터 반사파가 관측될 경우 수위 h가 정상범위에 속하는 것으로 판단한다.
ii) 제1 초음파 트랜스듀스(111-1)는 기체영역에 접하고, 제2 초음파 트랜스듀스(111-2)와 제3 초음파 트랜스듀스(111-3)는 액체영역에 접한 경우 - 제1 초음파 트랜스듀스(111-1)에서 발생된 초음파에 대한 반사파는 관측되지 않는 반면, 제2 초음파 트랜스듀스(111-2)와 제3 초음파 트랜스듀스(111-3)에서 발생된 초음파에 대한 반사파는 감쇠하지 않고 반사되어 돌아온다. 따라서, 배관 내 수위 모니터링 시스템(100)은 적어도 제2 초음파 트랜스듀스(111-2)가 반사파를 관측하는 지점까지는 수위 h가 정상범위에 속하는 것으로 판단한다.
2) 수위 h가 경고범위에 속하는 경우는 제1 초음파 트랜스듀스(111-1)와 제2 초음파 트랜스듀스(111-2)는 기체영역에 접하고, 제3 초음파 트랜스듀스(111-3)는 액체영역에 접한 경우에 해당한다. 제1 초음파 트랜스듀스(111-1)와 제2 초음파 트랜스듀스(111-2)에서 발생된 초음파에 대한 반사파는 관측되지 않는 반면, 제3 초음파 트랜스듀스(111-3)에서 발생된 초음파에 대한 반사파는 감쇠하지 않고 반사되어 돌아온다. 따라서, 배관 내 수위 모니터링 시스템(100)은 적어도 제3 초음파 트랜스듀스(111-3)가 반사파를 관측하는 지점까지는 수위 h가 경고범위에 속하는 것으로 판단한다.
3) 수위 h가 위험범위에 속하는 경우는 제1 초음파 트랜스듀스(111-1), 제2 초음파 트랜스듀스(111-2) 및 제3 초음파 트랜스듀스(111-3) 모두가 기체영역에 접한 경우에 해당한다. 따라서 제1 초음파 트랜스듀스(111-1), 제2 초음파 트랜스듀스(111-2) 및 제3 초음파 트랜스듀스(111-3)에서 발생된 초음파에 대한 반사파는 관측되지 않는다. 따라서, 배관 내 수위 모니터링 시스템(100)은 모든 초음파 트랜스듀스(111)가 반사파를 관측하지 못하는 시점부터는 수위 h가 위험범위에 속하는 것으로 판단한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 내 수위 모니터링 시스템을 설정하는 방법을 도시한 순서도이다.
도 5를 참조하면, 배관 내 수위 모니터링 시스템(100)을 배관(10)에 설치하는 방법은, 적어도 하나의 초음파 트랜스듀스(111)+고체형 접촉매질(112)+초음파 탐상부(120)의 연결상태를 확인하는 단계와(S500), 초음파 트랜스듀스(111)에서 발생하는 초음파가 고체형 접촉매질(112)과 액체영역을 통과하는 파형을 확인하는 단계와(S505), 액체영역에서 상기 초음파에 대한 반사파의 유무를 확인하는 단계(S510)를 포함한다. 예를 들어 사용자는 설치 초기에 초음파 트랜스듀스(111)를 발생시킨 초음파가, 고체형 접촉매질(112)과 액체영역을 통해 반사되어 오는 파형을 관찰함으로써, 각 구성요소들의 연결상태가 올바른지 확인할 수 있다. 아울러, 본 실시예에 따른 수위 모니터링 방법은, 반사파의 유무를 정확히 확인하는 것이 배관 내 수위를 판단하는데 중요한 요소이므로 시스템의 신뢰도를 위해 이 정보의 오류를 사전에 방지할 필요가 있다.
단계 S510에서, 만약 액체영역에서의 반사파가 확인되지 않으면 다시 단계 S505가 수행된다. 반면 만약 액체영역에서의 반사파가 확인되면, 사용자는 초음파 트랜스듀스(111)와 고체형 접촉매질(112)을 연결하고(S515), 수위의 정상범위, 경고범위, 위험범위를 구분하는 배관 표면상의 지점을 선정하여 각각의 범위를 구분하는 준위에 초음파 트랜스듀스(111)들을 배치한다(S520).
이와 같이 본 실시예에 따른 배관 내 수위 모니터링 시스템은 안전관련계통의 가스축적과 관련하여 비파괴적인 방법으로 배관 내 수위 모니터링을 장기적으로 수행할 수 있고, 배관의 형상과 발전소 계통에 물리적 변화를 주지 않으며，시스템의 설치 및 현장적용이 매우 간단하며，구축된 시스템을 통하여 지속적으로 배관 내 수위에 대한 데이터베이스를 구축할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 내 수위 모니터링 방법을 도시한 순서도이다.
도 6을 참조하면, 배관 내 수위 모니터링 시스템(100)은 다중채널의 초음파 트랜스듀스(111)를 사용하여 초음파를 발생시킨다(S600). 초음파 트랜스듀스(111)에서 발생된 초음파는 고체형 접촉매질(112)을 통해 배관(10)내로 전송된다.
배관 내 수위 모니터링 시스템(100)은 각 초음파 트랜스듀스(111-1, 111-2, 111-3)의 초음파에 대한 반사파의 유무를 확인한다(S605).
각 초음파 트랜스듀스(111-1, 111-2, 111-3)의 초음파에 대한 반사파 정보를 기반으로, 배관 내 수위 모니터링 시스템(100)은 배관(10) 내 수위를 판단한다(S610). 여기서, 반사파 정보란 반사파들의 유무를 조합한 정보이다.
각 초음파 트랜스듀스별 반사파의 유무를 조합하여 배관(10) 내 수위를 판단하는 방법을 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
표 1
배관 내 수위 제1 초음파 트랜스듀스의 초음파에 대한 반사파 유무 제2 초음파 트랜스듀스의 초음파에 대한 반사파 유무 제3 초음파 트랜스듀스의 초음파에 대한 반사파 유무
정상범위 O O O
X O O
경고범위 X X O
위험범위 X X X
표 1을 참조하면, 모든 초음파 트랜스듀스(111)의 초음파에 대한 반사파가 존재하는 것으로 확인된 경우, 또는 제1 초음파 트랜스듀스(111-1)를 제외한 나머지 초음파 트랜스듀스들의 초음파에 대한 반사파 확인된 경우, 배관 내 수위 모니터링 시스템(100)은 배관 내 수위가 정상범위에 속하는 것으로 판단한다.
그리고 제3 초음파 트랜스듀스(111-3)의 초음파에 대한 반사파만이 확인된 경우, 배관 내 수위 모니터링 시스템(100)은 배관 내 수위가 경고범위에 속하는 것으로 판단한다.
또한 모든 초음파 트랜스듀스(111)의 초음파에 대한 반사파가 확인되지 않은 경우, 배관 내 수위 모니터링 시스템(100)은 배관 내 수위가 위험범위에 속하는 것으로 판단한다.
본 실시예에 따른 배관 내 수위 모니터링 방법은, 상기에서 판단된 배관 내 수위에 대한 정보를 데이터베이스에 저장하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이와 같이 배관의 수위를 직접 측정하지 않고，원거리 모니터링을 통하여 발전소 점검에 소비되는 시간을 효율적으로 줄이면서 지속적인 관찰이 가능하므로, 운용의 효율성이 증대된다. 또한, 가스축적 안전현안과 관련되는 공기축적 현상을 지속적으로 모니터렁하여 과도한 공기가 축적되지 않도록 사전예방을 할 수 있고，발전소 계통에 직접적인 설계 변경없이 모니터링이 가능하므로, 안전성이 증대된다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (31)

  1. 배관 내 수위를 모니터링하는 시스템으로서,
    상기 배관의 외측에서 서로 이격된 위치에 배치되어 초음파를 발생시키는 적어도 하나의 초음파 트랜스듀스와, 상기 적어도 하나의 초음파 트랜스듀스의 일측에 구비되어 상기 적어도 하나의 초음파 트랜스듀스를 상기 배관의 외측에 접촉시키는 고체형 접촉매질과, 상기 적어도 하나의 초음파 트랜스듀스가 상기 배관의 외측에 고정적으로 접촉하도록 지지하는 지지부를 포함하는 초음파 발생부;
    상기 적어도 하나의 초음파 트랜스듀스를 구동시켜 상기 초음파의 발생을 제어하고, 상기 초음파에 대한 반사파를 감지하며, 상기 반사파에 대한 정보를 수집하여 입/출력하는 초음파 탐상부; 및
    상기 반사파에 대한 정보에 기반하여 상기 수위를 판단하고, 상기 수위에 대한 정보를 처리하거나 저장하는 데이터 처리부를 포함하는 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 배관의 외측에서 수직 방향으로 상기 적어도 하나의 초음파 트랜스듀스가 배치된 상태를 기반으로, 상기 배관의 횡단면을 따라 다수의 범위들이 형성되고,
    상기 데이터 처리부는 상기 다수의 범위들 중 상기 수위가 속하는 범위를 판단하는 것을 특징으로 하는, 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 초음파 트랜스듀스는 3개이고,
    상기 배관의 외측을 따라 최상준위부터 아래 쪽으로 제1 내지 제3 초음파 트랜스듀스가 순차적으로 배치되며,
    상기 다수의 범위들은 정상범위, 경고범위 및 위험범위를 포함하는 것을 특징으로 하는, 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 초음파 탐상부가 상기 제1 내지 제3 초음파 트랜스듀스들의 초음파에 대한 반사파를 모두 감지하거나, 상기 제2 및 제3 초음파 트랜스듀스들의 초음파에 대한 반사파만을 감지하는 경우,
    상기 데이터 처리부는 상기 수위가 상기 정상범위에 속하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는, 시스템.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 초음파 탐상부가 상기 제3 초음파 트랜스듀스의 초음파에 대한 반사파만을 감지하는 경우,
    상기 데이터 처리부는 상기 수위가 상기 경고범위에 속하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는, 시스템.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 초음파 탐상부가 상기 제1 내지 제3 초음파 트랜스듀스들의 초음파에 대한 반사파들을 모두 감지하지 못하는 경우,
    상기 데이터 처리부는 상기 수위가 상기 위험범위에 속하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는, 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 초음파 트랜스듀스는 상기 배관의 외측에서 수평 방향으로 이격된 것을 특징으로 하는, 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지부는 환형 또는 고리 모양의 홀더로서 상기 배관의 전부 또는 일부를 둘러쌓는 것을 특징으로 하는, 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 고체형 접촉매질은 폴리에틸렌계열의 초음파 투과성 고체물질이고, 상기 배관의 표면에 도포되는 것을 특징으로 하는, 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 고체형 접촉매질의 외피는 상대적으로 단단한 물질로 구성되고, 상기 고체형 접촉매질의 내피는 상대적으로 부드러운 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는, 시스템.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 고체형 접촉매질은 상기 배관의 표면에 부착되는 형태인 것을 특징으로 하는, 시스템.
  12. 배관 내 수위를 모니터링하는 시스템으로서,
    서로간에 이격된 다중채널들을 통해 상기 배관 내에 초음파를 전송하는 초음파 발생부, 여기서 각 채널은 초음파를 발생시키는 초음파 트랜스듀스, 상기 초음파 트랜스듀스의 일측에 구비되는 고체형 접촉매질 및 상기 배관의 외측을 둘러쌓은 고리 형상으로서 상기 초음파 트랜스듀스를 고정적으로 지지하는 지지부로 구성됨;
    상기 다중채널을 통한 상기 초음파의 전송을 제어하고, 상기 초음파에 대한 반사파를 감지하며, 상기 반사파에 대한 정보를 수집하여 입/출력하는 초음파 탐상부; 및
    상기 반사파에 대한 정보에 기반하여 상기 수위를 판단하고, 상기 수위에 대한 정보를 처리하거나 저장하는 데이터 처리부를 포함하는 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 배관의 외측에서 수직 방향으로 상기 적어도 하나의 초음파 트랜스듀스가 배치된 상태를 기반으로, 상기 배관의 횡단면을 따라 다수의 범위들이 형성되고,
    상기 데이터 처리부는 상기 다수의 범위들 중 상기 수위가 속하는 범위를 판단하는 것을 특징으로 하는, 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 다중채널을 구성하는 초음파 트랜스듀스들은 3개이고,
    상기 배관의 외측을 따라 최상준위부터 아래 쪽으로 제1 내지 제3 초음파 트랜스듀스가 순차적으로 배치되며,
    상기 다수의 범위들은 정상범위, 경고범위 및 위험범위를 포함하는 것을 특징으로 하는, 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 초음파 탐상부가 상기 제1 내지 제3 초음파 트랜스듀스들의 초음파에 대한 반사파를 모두 감지하거나, 상기 제2 및 제3 초음파 트랜스듀스들의 초음파에 대한 반사파만을 감지하는 경우,
    상기 데이터 처리부는 상기 수위가 상기 정상범위에 속하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는, 시스템.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 초음파 탐상부가 상기 제3 초음파 트랜스듀스의 초음파에 대한 반사파만을 감지하는 경우,
    상기 데이터 처리부는 상기 수위가 상기 경고범위에 속하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는, 시스템.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 초음파 탐상부가 상기 제1 내지 제3 초음파 트랜스듀스들의 초음파에 대한 반사파들을 모두 감지하지 못하는 경우,
    상기 데이터 처리부는 상기 수위가 상기 위험범위에 속하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는, 시스템.
  18. 제 12 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 초음파 트랜스듀스는 상기 배관의 외측에서 수평 방향으로 이격된 것을 특징으로 하는, 시스템.
  19. 제 12 항에 있어서,
    상기 고체형 접촉매질은 폴리에틸렌계열의 초음파 투과성 고체물질이고, 상기 배관의 표면에 도포되는 것을 특징으로 하는, 시스템.
  20. 제 12 항에 있어서,
    상기 고체형 접촉매질의 외피는 상대적으로 단단한 물질로 구성되고, 상기 고체형 접촉매질의 내피는 상대적으로 부드러운 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는, 시스템.
  21. 제 12 항에 있어서,
    상기 고체형 접촉매질은 상기 배관의 표면에 부착되는 형태인 것을 특징으로 하는, 시스템.
  22. 배관 내 수위를 모니터링하는 방법으로서,
    상기 배관의 외측에 서로 이격 배치된 다수의 초음파 트랜스듀스들에서 발생된 초음파들을 고체형 접촉매질을 통해 상기 배관 내로 전송하는 단계;
    각 초음파에 대한 반사파의 유무를 확인하는 단계; 및
    상기 각 초음파에 대한 반사파의 유무를 기반으로 상기 수위를 판단하는 단계를 포함하는, 모니터링 방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 배관의 외측에서 수직 방향으로 상기 적어도 하나의 초음파 트랜스듀스가 배치된 상태를 기반으로, 상기 배관의 횡단면을 따라 다수의 범위들이 형성되고,
    상기 판단하는 단계는, 상기 다수의 범위들 중 상기 수위가 속하는 범위를 판단하는 것을 포함함을 특징으로 하는, 모니터링 방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 다수의 초음파 트랜스듀스는 3개이고,
    상기 배관의 외측을 따라 최상준위부터 아래 쪽으로 제1 내지 제3 초음파 트랜스듀스가 순차적으로 배치되며,
    상기 다수의 범위들은 정상범위, 경고범위 및 위험범위를 포함하는 것을 특징으로 하는, 모니터링 방법.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 확인하는 단계에서, 상기 제1 내지 제3 초음파 트랜스듀스들의 초음파에 대한 반사파들의 존재 또는 상기 제2 및 제3 초음파 트랜스듀스들의 초음파에 대한 반사파의 존재만이 확인된 경우,
    상기 판단하는 단계는, 상기 수위가 상기 정상범위에 속하는 것으로 판단하는 것을 포함함을 특징으로 하는, 모니터링 방법.
  26. 제 24 항에 있어서,
    상기 확인하는 단계에서, 상기 제3 초음파 트랜스듀스의 초음파에 대한 반사파의 존재만이 확인된 경우,
    상기 판단하는 단계는, 상기 수위가 상기 경고범위에 속하는 것으로 판단하는 것을 포함함을 특징으로 하는, 모니터링 방법.
  27. 제 24 항에 있어서,
    상기 확인하는 단계에서, 상기 제1 내지 제3 초음파 트랜스듀스들의 초음파에 대한 반사파들의 부존재가 확인된 경우,
    상기 판단하는 단계는, 상기 수위가 상기 위험범위에 속하는 것으로 판단하는 것을 포함함을 특징으로 하는, 모니터링 방법.
  28. 제 22 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 초음파 트랜스듀스는 상기 배관의 외측에서 수평 방향으로 이격된 것을 특징으로 하는, 모니터링 방법.
  29. 제 22 항에 있어서,
    상기 고체형 접촉매질은 폴리에틸렌계열의 초음파 투과성 고체물질이고, 상기 배관의 표면에 도포되는 것을 특징으로 하는, 모니터링 방법.
  30. 제 22 항에 있어서,
    상기 고체형 접촉매질의 외피는 상대적으로 단단한 물질로 구성되고, 상기 고체형 접촉매질의 내피는 상대적으로 부드러운 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는, 모니터링 방법.
  31. 제 22 항에 있어서,
    상기 고체형 접촉매질은 상기 배관의 표면에 부착되는 형태인 것을 특징으로 하는, 모니터링 방법.
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