KR101836085B1 - 유체누설 자가 진단 시스템 - Google Patents

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KR101836085B1
KR101836085B1 KR1020170090286A KR20170090286A KR101836085B1 KR 101836085 B1 KR101836085 B1 KR 101836085B1 KR 1020170090286 A KR1020170090286 A KR 1020170090286A KR 20170090286 A KR20170090286 A KR 20170090286A KR 101836085 B1 KR101836085 B1 KR 101836085B1
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조재열
이경하
장훈
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주식회사 제이에스코리아
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Abstract

본 발명은 유체누설 자가 진단 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유체(물, 기름, 증기 등)를 사용하여 운전되는 설비에서, 유체의 유량과 압력을 조절하는 제어밸브의 스템 내부에 설치된 센서를 통해 측정된 진동 소음 등의 측정값을 근거로 제어밸브의 닫힘 상태에서 유체의 누설을 진단하는 유체누설 자가 진단 시스템을 제공한다.

Description

유체누설 자가 진단 시스템 {Fluid leakage self-diagnosis system}
본 발명은 유체누설 자가 진단 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유체(물, 기름, 증기 등)를 사용하여 운전되는 설비에서, 유체의 유량과 압력을 조절하는 제어밸브에 설치되어, 제어밸브의 닫힘 상태에서 유체의 누설을 진단하는 유체누설 자가 진단 시스템에 관한 것이다.
발전소, 화학플랜트 및 해양 플랜트 같이 플랜트 산업과 같이 유체(물, 증기 및 기름)를 사용하여 운전되는 설비에서 유체의 유량과 압력을 조절하는 유체 기기를 제어밸브라고 한다.
제어밸브는 닫힘 시 시트링(유로의 오리피스 지역에 고정)과 플러그(유로의 개폐를 담당)에 손상으로 유체가 누설될 수 있으며, 초기 유체 누설을 감지하지 못할 경우 밸브 손상으로 운전 정지 및 교체를 유발하여 산업 설비에 유지 보수비용을 증가 시키는 문제점이 있다.
종래 제어밸브가 잠기었는데도 관로를 통해 유체가 흐르게 되는 제어밸브의 유체누설은 주로 사람 청각이나 촉각에 의해 감지하였다. 이러한 방법은 밸브패킹이나 시일의 상태가 현저히 악화되어 밸브누설이 상당한 경우에만 감지할 수 있는 문제가 있다.
별도의 유체 누설 감지 장비를 이용할 경우에는, 유체의 누설이 의심되는 지역(제어밸브 몸체 외관)에 음향센서를 다수 개 부착하고, 음향센서에서 감지된 신호를 마이컴에서 분석 처리하여 사용자에게 모니터를 통해 누설을 보이거나 경보음 등을 통해 밸브의 누설여부를 알리는 기술이 개시되어 있다.
그러나 이러한 장비는 고가의 장비 이며, 특정 제어밸브를 상시 감시하기에는 비용이 부담되는 문제가 있다.
한국등록특허 [10-0387334]에서는 밸브의 유체누설 감지장치가 개시되어 있다.
한국등록특허 [10-0387334](등록일자: 2003년05월30일)
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 유체(물, 기름, 증기 등)를 사용하여 운전되는 설비에서, 유체의 유량과 압력을 조절하는 제어밸브의 스템 내부에 설치된 센서를 통해 측정된 진동 소음 등의 측정값을 근거로 제어밸브의 닫힘 상태에서 유체의 누설을 진단하는 유체누설 자가 진단 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 실 시예들의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 유체누설 자가 진단 시스템은, 유체를 사용하여 운전되는 설비의 유체 유량과 압력을 조절하는 제어밸브에 설치되어 유로의 개폐 여부를 감지하는 개폐감지센서(100); 상기 제어밸브 내부에서 상하 왕복운동을 하며, 유로의 개폐를 담당하는 스템(200); 상기 스템(200)의 내부에 설치되며, 유체 누설 시 발생되는 현상을 감지하는 유체누설감지센서(300); 및 상기 개폐감지센서(100) 및 상기 유체누설감지센서(300)와 연결되며, 상기 개폐감지센서(100) 및 상기 유체누설감지센서(300)로부터 획득한 신호를 근거로 유체 누설 유무 및 유체 누설 레벨을 판단하는 제어부(900);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 유체누설감지센서(300)는 진동센서, 음향센서, 음파센서 및 음속센서 중 선택되는 하나 또는 복수의 센서인 것을 특징으로 한다.
또, 상기 유체누설감지센서(300)는 진동센서(310) 및 음향센서(320)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부(900)는 상기 개폐감지센서(100)에 의해 유로가 개방된 것으로 확인되면 상기 유체누설감지센서(300)를 정지 시키고, 상기 개폐감지센서(100)에 의해 유로가 폐쇄된 것으로 확인되면 상기 유체누설감지센서(300)를 작동 시키는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 스템(200)은 내부에 연직방향으로 기둥형상의 장홀(210)이 생성되고, 상기 장홀(210)의 하부 끝단에 일정 영역의 감지공간(220)이 형성된 것을 특징으로 하며, 상기 유체누설 자가 진단 시스템은 상기 유체누설감지센서(300)와 연결되어 상기 유체누설감지센서(300)를 상하 왕복운동시키는 센서구동부(400);를 포함하고, 상기 제어부(900)는 상기 유체누설감지센서(300) 정지 시, 상기 유체누설감지센서(300)가 상기 장홀(210)에 삽입되도록, 상기 센서구동부(400)에 제어신호를 보내고, 유체누설감지센서(300)를 작동 시, 상기 유체누설감지센서(300)가 상기 감지공간(220)하부에 위치되도록, 상기 센서구동부(400)에 제어신호를 보내는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 센서구동부(400)는 상기 장홀(210) 내부에 구비되어 상기 유체누설감지센서(300) 정지 시에는 상측으로 이동하고 상기 유체누설감지센서(300)를 정지 시에는 하측으로 이동하는 상하 왕복운동 하며, 하측 끝단이 상기 유체누설감지센서(300)의 상측 면에 접하는 파이프(410); 상기 파이프(410) 내부에 구비되어 상기 유체누설감지센서(300) 정지 시에는 상측으로 이동하고 상기 유체누설감지센서(300)를 정지 시에는 하측으로 이동하는 상하 왕복운동 하며, 일측 끝단이 상기 유체누설감지센서(300)에 연결된 장력와이어(420); 및 상기 파이프(410) 내부에 구비되며, 상기 유체누설감지센서(300) 및 상기 제어부(900)에 전기적으로 연결되는 전선(430);을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 유체누설 자가 진단 시스템은 제어밸브의 개폐 상태, 제어밸브 폐쇄 시 유체 누설 유무, 제어밸브 폐쇄 시 유체 누설 레벨 중 선택되는 하나 또는 복수의 제어밸브 상태 정보를 표시하는 표시부(700);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유체누설 자가 진단 시스템에 의하면, 본 발명의 목적은 유체(물, 기름, 증기 등)를 사용하여 운전되는 설비에서, 유체의 유량과 압력을 조절하는 제어밸브의 스템 내부에 설치된 유체누설감지센서를 통해 측정된 진동 소음 등의 측정값을 근거로 제어밸브의 닫힘 상태에서 유체의 누설을 진단할 수 있는 효과가 있다.
또한, 스템 내부에 유체누설감지센서를 설치함으로써, 유체 누설이 발생되는 위치와 최대한 가까운 위치에 유체누설감지센서를 위치시켜 보다 정확하게 유체 누설을 감지할 수 있음과 동시에 배관 내부를 흐르는 유체로부터 유체누설감지센서를 보호할 수 있는 효과가 있다.
또, 진동센서와 음향센서를 같이 설치한 유체누설감지센서를 사용하여, 유체의 누설에 따라 발생되는 진동 조건과 음향 조건을 모두 만족하는 경우에 한해 유체가 누설되고 있음을 확인함으로써, 더욱 정확하게 유체의 누설을 판단할 수 있는 효과가 있다.
또한, 제어밸브의 유로 개방 시 유체누설감지센서를 정지 시키고, 제어밸브의 유로 폐쇄 시 유체누설감지센서를 작동시킴으로써, 유체누설감지센서를 작동시키는데 필요로 하는 전력을 최소화시킴과 동시에 유체누설감지센서의 수명을 극대화시킬 수 있는 효과가 있다.
또, 유체누설감지센서 작동 시에는 센서구동부에 의해 유체누설감지센서를 감지공간 하부에 위치되도록 함으로써, 유체 누설이 발생되는 위치와 최대한 가까운 위치에 유체누설감지센서를 위치시켜 보다 정확하게 유체 누설을 감지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 유체누설감지센서 작동 정지 시에는 센서구동부에 의해 유체누설감지센서를 장홀에 삽입되도록 함으로써, 유체누설감지센서를 보호할 수 있는 효과가 있다.
또, 센서구동부가 파이프, 장력와이어 및 전선을 포함함으로써, 유체누설감지센서를 보다 용이하게 이동시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 파이프가 유체누설감지센서를 하측으로 이동 시킨 뒤, 다시 상측으로 이동되어, 파이프가 유체누설감지센서와 이격되도록 하여, 유체누설감지센서에 유체 누설 시 발생되는 진동, 음향 등을 제외한 다른 진동, 음향 등이 영향을 미치는 것을 최소화시킴으로써, 보다 정확하게 유체 누설을 감지할 수 있는 효과가 있다.
아울러, 제어밸브 상태정보를 확인할 수 있는 표시부를 구비함으로써, 문제 발생 시 신속한 조치가 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체누설 자가 진단 시스템의 개념을 보여주는 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체누설 자가 진단 시스템의 스템 내부에 유체누설감지센서가 설치된 개념을 보여주는 도면.
도 3은 도 2의 스템 내부를 보여주는 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체누설 자가 진단 시스템의 스템 내부에 설치된 센서구동의 세부 예 및 유체누설감지센서가 작동 중지된 상태를 보여주는 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체누설 자가 진단 시스템의 스템 내부에 설치된 센서구동의 세부 예 및 유체누설감지센서가 작동중인 상태를 보여주는 도면.
도 6은 도 1은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유체누설 자가 진단 시스템의 개념을 보여주는 도면.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 공정, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 공정, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 또한, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한, 명세서 전반에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체누설 자가 진단 시스템의 개념을 보여주는 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체누설 자가 진단 시스템의 스템 내부에 유체누설감지센서가 설치된 개념을 보여주는 도면이며, 도 3은 도 2의 스템 내부를 보여주는 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체누설 자가 진단 시스템의 스템 내부에 설치된 센서구동의 세부 예 및 유체누설감지센서가 작동 중지된 상태를 보여주는 도면이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체누설 자가 진단 시스템의 스템 내부에 설치된 센서구동의 세부 예 및 유체누설감지센서가 작동중인 상태를 보여주는 도면이고, 도 6은 도 1은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유체누설 자가 진단 시스템의 개념을 보여주는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 유체누설 자가 진단 시스템은 개폐감지센서(100), 스템(200), 유체누설감지센서(300) 및 제어부(900)를 포함한다.
개폐감지센서(100)는 유체를 사용하여 운전되는 설비의 유체 유량과 압력을 조절하는 제어밸브에 설치되어 유로의 개폐 여부를 감지한다.
상기 개폐감지센서(100)로는 리미트 스위치 등을 이용할 수 있다.
개폐감지센서(100)로 리미트 스위치를 이용하는 경우, 상기 스템(200)의 일부가 돌출되도록 하고, 밸브가 닫힌 상태에서 상기 돌출된 부분이 리미트 스위치를 누를 수 있도록 리미트 스위치를 설치할 수 있다.
즉, 리미트 스위치의 접점이 붙어서 신호가 발생되면, 제어밸브의 유로가 폐쇄(닫힘)된 것으로 판단할 수 있으며, 리미트 스위치의 접점이 떨어져 신호가 발생되지 않으면, 제어밸브의 유로가 개방(열림)된 것으로 판단할 수 있다.
스템(200)은 상기 제어밸브 내부에서 상하 왕복운동을 하며, 유로의 개폐를 담당한다.
상기 스템(200)은 밸브축(valve stem)을 말하는 것으로, 전기 및 공압을 이용하여 제어밸브의 플러그(유로의 개폐를 담당)를 움직이는 동력 장치를 구동기라고 하며, 상기 스템(200)은 일측이 상기 구동기 내부에 구비되어 완복운동 하게 되고, 타측이 상기 제어밸브 내부에서 구비된 상태로 왕복운동을 하며, 상기 제어밸브의 유로를 개폐시킬 수 있다.
이때, 상기 스템(200)의 하부에 플러그가 연결될 수 있고, 제어밸브의 오리피스 지역에 시트링이 고정되도록 설치될 수 있다.(도 2 내지 도 3 참조)
이는, 시트링과 플러그가 제어밸브의 오리피스 지역을 밀폐시킬 수 있도록 하기 위함이며, 시트링과 플러그가 제어밸브의 오리피스 지역을 밀폐시키면 유로를 폐쇄 할 수 있다.
유체누설감지센서(300)는 상기 스템(200)의 내부에 설치되며, 유체 누설 시 발생되는 현상을 감지한다.
즉, 제어밸브를 통과하는 유체가 상기 유체누설감지센서(300) 측으로 유입되지 못하도록 상기 스템(200)의 내부에 상기 유체누설감지센서(300)를 설치한다.
유체 누설 시 발생되는 현상으로는 진동, 음향 등이 있다.
제어부(900)는 상기 개폐감지센서(100) 및 상기 유체누설감지센서(300)와 연결되며, 상기 개폐감지센서(100) 및 상기 유체누설감지센서(300)로부터 획득한 신호를 근거로 유체 누설 유무 및 유체 누설 레벨을 판단한다.
상기 유체 누설 레벨은 작업자(운전자, 관리자 등)가 유체 누설의 정도를 파악할 수 있는 지표가 되는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유체누설 자가 진단 시스템의 유체누설감지센서(300)는 진동센서, 음향센서, 음파센서 및 음속센서 중 선택되는 하나 또는 복수의 센서인 것을 특징으로 할 수 있다.
진동센서는 기계적인 구조물, 운동체 등의 진동을 검출하는 센서로, 압전가속도 방식, 외팔보 진동방식 등으로 진동을 검출할 수 있다. 즉, 유체의 누설 시 발생되는 진동을 감지하여 유체의 누설을 감지할 수 있다.
음향센서는 유체의 누설 시 발생되는 음향을 감지하여 유체의 누설을 감지할 수 있다.
음파센서는 유체의 누설 시 발생되는 음파를 감지하여 유체의 누설을 감지할 수 있다.
음속센서는 유체의 누설 시 발생되는 음속을 감지하여 유체의 누설을 감지할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 유체누설 자가 진단 시스템의 유체누설감지센서(300)는 진동센서(310) 및 음향센서(320)를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
진동센서(310)와 음향센서(320)를 같이 설치하는 이유는, 어느 하나의 센서만 설치할 경우, 유체의 누설을 오인할 여지가 있기 때문이다.
예를 들어, 진동센서만 설치할 경우 외부 충격 또는 지진 등에 의한 진동을 유체의 누설로 오인할 수도 있으며, 음향센서만 설치할 경우 외부 소음을 유체의 누설로 오인할 수도 있다.
따라서, 유체의 누설에 따라 발생되는 진동 조건과 음향 조건을 모두 만족하는 경우에 한해 유체가 누설되고 있음을 확인한다면, 더욱 정확하게 유체의 누설을 판단할 수 있다.
음향센서를 이용하여 밸브의 유체누설을 감지하는 기술은 닫힌 밸브의 밸브 시트를 통과하는 내부 누설이 발생되는지의 여부, 상기 스템(200)의 움직임을 직접 관찰할 수 없을 때 밸브의 운전상태가 정상인지의 여부, 운전 중에 접근할 수 없는 밸브로부터 패킹 또는 외부누설의 여부, 밸브의 위치결정, 체크밸브의 운전상 태가 적정한지 여부 등을 감시할 수 있다.
밸브에서 유체가 누설될 경우에 생기는 음향은, 밸브내의 압력강하(Pressure Drop), 액체의 탈가스(Degassing of a Liquid), 누설로 인한 압력강하에 의해 야기된 진공부(Cavitation)가 있을 경우 '증기에 액체의 섬발작용(Flashing of Liquid to Vapor)'에 의해 생성된다. 진공부(Cavitation)는 액체의 분열 또는 액체에 용해된 어떠한 가스의 증기압 이하로 압력강하에 의해 액체에서 진공이 형성된 것이다. 진공의 형성과 뒤따라 일어나는 진공의 쇠퇴는 모두 음향 신호를 생성하지만 진공의 쇠퇴시에 더 큰 진폭의 노이즈를 생성한다. 이러한 진공의 형성 및 쇠퇴는 개별적인(분리된) 것이며, 배경(Background) 또는 누설 노이즈 가운데에서 단속적인(간헐적인) 파열로서 식별된다.
유체 누설과 관련하여 생기는 음향발생의 다른 원인은 유체가 시스템을 벗어나는 데 따른 압력강하에 의한 급작스런 유체의 팽창 때문이다. 일반적으로 가스류가 주어진 압력차에서 액체보다 훨씬 압축성이기 때문에 가스류가 액체류 보다 훨씬 높은 레벨의 음향을 일으킨다. 기타 음향발생에 영향을 주는 인자로서는 누설되는 통로, 누설이 발생되고 있는 지점을 통하는 물질이 있다.
한편 음향신호의 진폭은 누설을 가로지르는 차압(Differential Pressure)과 관련이 있다. 차압이 크면 클수록 음향신호의 진폭을 커진다. 음향신호의 진폭은 일반적으로 누설비율(Leak Rate)에 정비례하고 점성(Viscosity)에 반비례한다.
유체누설에 의해 생성된 음향신호는 10Hz에서 수백 KHz까지의 넓은 대역에 걸쳐 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유체누설 자가 진단 시스템의 제어부(900)는 상기 개폐감지센서(100)에 의해 유로가 개방된 것으로 확인되면 상기 유체누설감지센서(300)를 정지 시키고, 상기 개폐감지센서(100)에 의해 유로가 폐쇄된 것으로 확인되면 상기 유체누설감지센서(300)를 작동 시키는 것을 특징으로 할 수 있다.
제어밸브의 유로가 개방된 상태(밸브 열림 상태)에서는 유체를 흐르도록 하기 위해 밸브를 열림 상태가 되도록 한 것이기 때문에, 유체 유/무를 판단할 필요가 없으므로 유체누설감지센서(300)를 작동 시키지 않고,
제어밸브의 유로가 폐쇄된 상태(밸브 닫힘 상태)에서는 유체의 누설이 발생되지 않는 것이 바람직하기 때문에, 유체누설감지센서(300)를 작동시키는 것이 바람직하다.
이는, 상기 유체누설감지센서(300)를 작동시키는데 필요로 하는 전력을 최소화 시킴과 동시에 유체누설감지센서(300)의 수명을 극대화시키기 위함이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 유체누설 자가 진단 시스템은 상기 유체누설감지센서(300)와 연결되어 상기 유체누설감지센서(300)를 상하 왕복운동시키는 센서구동부(400)를 포함할 수 있다.
밸브 닫힘 시 상기 유체누설감지센서(300)를 상기 스템(200) 하단으로 이동 시켜 유체 누설 유무를 진단하도록 할 수 있다.
상기 유체누설감지센서(300)로 유체 누설 시 발생되는 진동, 음향 등을 정확하게 감지하기 위해서는 상기 유체누설감지센서(300)가 유체가 누설되는 위치와 가까운 것이 바람직하다. 때문에, 상기 유체누설감지센서(300)가 감지활동을 할 경우 상기 센서구동부(400)를 이용하여 상기 유체누설감지센서(300)가 유체가 누설되는 위치에 근접할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
이때, 도 3에 도시된 바와 같이, 스템(200)은 내부에 연직방향으로 기둥형상의 장홀(210)이 생성되고, 상기 장홀(210)의 하부 끝단에 일정 영역의 감지공간(220)이 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
즉, 상기 스템(200)에 장홀(210) 및 감지공간(220)이 생성되도록 가공하고, 상기 유체누설감지센서(300)를 상기 스템(200) 내부에 설치 할 수 있다.
또한, 상기 제어부(900)는 상기 유체누설감지센서(300) 정지 시, 상기 유체누설감지센서(300)가 상기 장홀(210)에 삽입되도록, 상기 센서구동부(400)에 제어신호를 보내고, 유체누설감지센서(300)를 작동 시, 상기 유체누설감지센서(300)가 상기 감지공간(220)하부에 위치되도록, 상기 센서구동부(400)에 제어신호를 보내는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 유체누설감지센서(300)를 작동 시킬 시에는 상기 유체누설감지센서(300)가 감지공간(220)하부에 밀착되도록 할 수 있다. 이는 외부 진동 등의 감지를 더욱 용이하게 하기 위함이다.(도 5 참조)
상기 제어부(900)는 밸브를 개폐하기 위한 신호를 포지셔너에 보냄과 동시에 상기 유체누설감지센서(300)를 상기 장홀(210)에 삽입 시키는 신호(감지 중단 신호)를 상기 센서구동부(400)에 보낼 수 있다.
또한, 상기 개폐감지센서(100)로부터 제어밸브의 유로가 폐쇄되었음이 확인(리미트 스위치 신호 입력 등)되면, 상기 유체누설감지센서(300)를 상기 감지공간(220)하부에 위치(밀착) 시키는 신호(감지 활동 신호)를 상기 센서구동부(400)에 보낼 수 있다.
여기서, 상기 포지셔너는 상기 제어밸브를 정확하게 제어하기 위한 장치로, 입력과 출력 사이에 비례 관계를 갖는 공기식 조작용 기기이다.
상기 포지셔너는 제어밸브의 유로 개폐를 위한 조절 신호에 비례한 에너지나 원료 등의 유량을 변화시키는 프로세스 제어에 의해, 상기 구동기에 공급되는 압력을 조절할 수 있다.
즉, 상기 포지셔너에 의해 상기 구동기에 공급되는 압력에 따라, 상기 스템(200)이 상측으로 이동되어 제어밸브의 유로를 개방시키거나, 상기 스템(200)이 하측으로 이동되어 제어밸브의 유로를 폐쇄 시킬 수 있다.
도 4 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 유체누설 자가 진단 시스템의 센서구동부(400)는 파이프(410), 장력와이어(420) 및 전선(430)을 포함할 수 있다.
파이프(410)는 상기 장홀(210) 내부에 구비되어 상기 유체누설감지센서(300) 정지 시에는 상측으로 이동하고 상기 유체누설감지센서(300)를 정지 시에는 하측으로 이동하는 상하 왕복운동 하며, 하측 끝단이 상기 유체누설감지센서(300)의 상측 면에 접한다.
상기 파이프(410)는 강관을 사용할 수 있으며, 상기 유체누설감지센서(300)를 하측으로 밀어내는 역할을 한다.
즉, 상기 유체누설감지센서(300)가 상기 감지공간(220)하부에 위치되도록, 상기 파이프(410)를 하측으로 이동시켜, 도 3과 같이 상기 장홀(210)에 끼워진 상기 유체누설감지센서(300)를 도 4와 같이 밀어낼 수 있다.
이때, 상기 파이프(410)는 상기 유체누설감지센서(300)를 하측으로 이동 시킨 뒤, 다시 상측으로 이동되어 상기 파이프(410)가 상기 유체누설감지센서(300)와 이격되도록 할 수 있다.
이는, 상기 유체누설감지센서(300)에 유체 누설 시 발생되는 진동, 음향 등을 제외한 다른 진동, 음향 등이 영향을 미치는 것을 최소화시키기 위함이다.
장력와이어(420)는 상기 파이프(410) 내부에 구비되어 상기 유체누설감지센서(300) 정지 시에는 상측으로 이동하고 상기 유체누설감지센서(300)를 정지 시에는 하측으로 이동하는 상하 왕복운동 하며, 일측 끝단이 상기 유체누설감지센서(300)에 연결된다.
장력와이어(420)는 강선을 사용할 수 있으며, 상기 유체누설감지센서(300)를 상측으로 끌어올려 상기 장홀(210)에 삽입시키는 역할을 한다.
즉, 상기 유체누설감지센서(300)가 상기 장홀(210)에 삽입되도록, 상기 장력와이어(420)를 감아올려(상측으로 이동시켜), 도 4와 같이 상기 감지공간(220)에 위치한 상기 유체누설감지센서(300)를 도 3과 같이 상기 장홀(210)에 삽입시킬 수 있다.
이는, 상기 제어밸브의 유로가 개방되어 유체의 흐름에 의해 발생되는 충격 등으로부터 상기 유체누설감지센서(300)를 보호하기 위함이다.
전선(430)은 상기 파이프(410) 내부에 구비되며, 상기 유체누설감지센서(300) 및 상기 제어부(900)에 전기적으로 연결된다.
상기 전선(430)은 상기 유체누설감지센서(300)에 전원을 공급하는 전원선과 상기 유체누설감지센서(300)로부터 감지된 신호를 전송하는 신호선 등이 될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 유체누설 자가 진단 시스템은 제어밸브의 개폐 상태, 제어밸브 폐쇄(닫힘) 시 유체 누설 유무, 제어밸브 폐쇄(닫힘) 시 유체 누설 레벨 중 선택되는 하나 또는 복수의 제어밸브 상태 정보를 표시하는 표시부(700)를 포함할 수 있다.
이는, 제어밸브의 개폐 상태, 제어밸브 폐쇄(닫힘) 시 유체 누설 유무, 제어밸브 폐쇄(닫힘) 시 유체 누설 레벨 등 제어밸브 상태 정보를 밸브 운전자가 육안으로 용이하게 확인할 수 있도록 하여, 문제 발생 시 신속한 조치가 가능하도록 할 수 있다.
이를 위해, 유체 누설 발생 시 유체누설감지센서(300)로부터 획득한 신호를 수집하고, 유체 누설 유/무를 판단할 수 있는 알고리즘에 분석기를 거쳐 운전자가 육안으로 확인 및 판단할 수 있도록 제어밸브 상태 정보를 상기 표시부(700)에 표시되도록 할 수 있다.
알고리즘에 분석기에서 사용되는 유체누설 판단 알고리즘은, 제어밸브의 개폐 상태 및 유체누설감지센서(300)로부터 획득한 신호에 따라, 유체 누설을 판단할 수 있는 데이터 베이스의 정보(매칭 테이블 등)와 비교하여, 유체 누설 유/무 및 유체 누설 레벨을 결정하여 운전자에게 출력할 수 있다.
기존 제어밸브 동작 상태는 디스크 위치만 확인이 가능하였고, 포지셔너 막대로 밸브 개도를 인지할 수 있었을 뿐, 밸브에 유체 누설 유무 확인이 불가능하였으나, 본 발명에서는 밸브 닫힘 시 플러그 및 시트링 사이에서 발생할 수 있는 유체 누설을 자가진단하고, 제어밸브의 상태를 확인할 수 있는 표시부(700)를 구동기 외부에 설치하여 제어밸브 상태 정보를 밸브 운전자가 육안으로 용이하게 확인할 수 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
100: 개폐감지센서
200: 스템
210: 장홀
220: 감지공간
310: 진동센서 320: 음향센서
300: 유체누설감지센서
400: 센서구동부
410: 파이프 420: 장력와이어
430: 전선
700: 표시부
900: 제어부

Claims (7)

  1. 유체를 사용하여 운전되는 설비의 유체 유량과 압력을 조절하는 제어밸브에 설치되어 유로의 개폐 여부를 감지하는 개폐감지센서(100);
    상기 제어밸브 내부에서 상하 왕복운동을 하며, 유로의 개폐를 담당하는 스템(200);
    상기 스템(200)의 내부에 설치되며, 유체 누설 시 발생되는 현상을 감지하는 유체누설감지센서(300); 및
    상기 개폐감지센서(100) 및 상기 유체누설감지센서(300)와 연결되며, 상기 개폐감지센서(100) 및 상기 유체누설감지센서(300)로부터 획득한 신호를 근거로 유체 누설 유무 및 유체 누설 레벨을 판단하는 제어부(900);
    를 포함하며,
    상기 유체누설감지센서(300)는
    진동센서(310) 및 음향센서(320)를 포함하는 것을 특징으로 하고,
    상기 제어부(900)는
    상기 개폐감지센서(100)에 의해 유로가 개방된 것으로 확인되면 상기 유체누설감지센서(300)를 정지 시키고, 상기 개폐감지센서(100)에 의해 유로가 폐쇄된 것으로 확인되면 상기 유체누설감지센서(300)를 작동 시키는 것을 특징으로 하며,
    상기 스템(200)은
    내부에 연직방향으로 기둥형상의 장홀(210)이 생성되고, 상기 장홀(210)의 하부 끝단에 일정 영역의 감지공간(220)이 형성된 것을 특징으로 하며,
    상기 유체누설 자가 진단 시스템은
    상기 유체누설감지센서(300)와 연결되어 상기 유체누설감지센서(300)를 상하 왕복운동시키는 센서구동부(400);
    를 포함하고,
    상기 제어부(900)는
    상기 유체누설감지센서(300) 정지 시, 상기 유체누설감지센서(300)가 상기 장홀(210)에 삽입되도록, 상기 센서구동부(400)에 제어신호를 보내고,
    유체누설감지센서(300)를 작동 시, 상기 유체누설감지센서(300)가 상기 감지공간(220)하부에 위치되도록, 상기 센서구동부(400)에 제어신호를 보내는 것을 특징으로 하는 유체누설 자가 진단 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유체누설감지센서(300)는
    진동센서, 음향센서, 음파센서 및 음속센서 중 선택되는 하나 또는 복수의 센서인 것을 특징으로 하는 유체누설 자가 진단 시스템.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 센서구동부(400)는
    상기 장홀(210) 내부에 구비되어 상기 유체누설감지센서(300) 정지 시에는 상측으로 이동하고 상기 유체누설감지센서(300)를 정지 시에는 하측으로 이동하는 상하 왕복운동 하며, 하측 끝단이 상기 유체누설감지센서(300)의 상측 면에 접하는 파이프(410);
    상기 파이프(410) 내부에 구비되어 상기 유체누설감지센서(300) 정지 시에는 상측으로 이동하고 상기 유체누설감지센서(300)를 정지 시에는 하측으로 이동하는 상하 왕복운동 하며, 일측 끝단이 상기 유체누설감지센서(300)에 연결된 장력와이어(420); 및
    상기 파이프(410) 내부에 구비되며, 상기 유체누설감지센서(300) 및 상기 제어부(900)에 전기적으로 연결되는 전선(430);
    을 포함하는 유체누설 자가 진단 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 유체누설 자가 진단 시스템은
    제어밸브의 개폐 상태, 제어밸브 폐쇄 시 유체 누설 유무, 제어밸브 폐쇄 시 유체 누설 레벨 중 선택되는 하나 또는 복수의 제어밸브 상태 정보를 표시하는 표시부(700);
    를 포함하는 유체누설 자가 진단 시스템.
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