KR20170085331A - 플랜트 설비의 이상유무 검지를 위한 음향 정보 분석 시스템 - Google Patents

플랜트 설비의 이상유무 검지를 위한 음향 정보 분석 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명에 의하면, 초저온 액화가스가 저장되는 액화가스 저장탱크(11), 액화가스를 이송하기 위한 제1 펌프(12), 제1 펌프(12)에 의하여 이송된 액화가스를 기화시키기 위한 열교환기(13), 개별 용기로 충진하는 충진기(14)로 열교환기(13)에 의하여 기화된 가스를 이송하기 위한 제2 펌프(15), 기화된 가스의 개폐를 단속하는 밸브(16), 및 기화 가스의 압력 조절을 위한 압력조절기(17)를 포함하는 가스 충진장치의 가스 누출 검출 시스템에 있어서, 제1 펌프(12), 열교환기(13), 제2 펌프(15), 밸브(16) 및 압력조절기(17)에 대한 음성신호를 입력받아 가스 충진장치의 동작에 필요한 주파수 대역을 필터링한 후에 주파수 스펙트럼을 분석하여 가스 누출의 주파수 스펙트럼과 비교함으로써 가스 누출 여부를 분석하기 위한 플랜트 설비의 이상유무 검지를 위한 음향 정보 분석 시스템(20)으로 이루어지는 플랜트 설비의 이상유무 검지를 위한 음향 정보 분석 시스템이 제공된다.

Description

플랜트 설비의 이상유무 검지를 위한 음향 정보 분석 시스템{Acoustic intellegence analytical system for an abnomality supervisory of plant and installation}
본 발명은 플랜트 설비의 이상유무 검지를 위한 음향 정보 분석 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고압 가스의 충전 및 사용 과정에서 발생되는 음파의 주파수와 진폭의 분석을 통하여 가스의 누출 여부를 분석할 수 있는 시스템에 관한 것이다.
산업용 가스나 가정용 가스는 일차적으로 액체 상태로 대용량의 저장탱크에 저장된다. 이후에 수요가 있을 때 액화상태로 저장되는 저장탱크로부터 액화 가스를 이송 펌프에 의하여 이송한다. 이와 같이 이송된 액화 가스는 기화를 거쳐 펌프에 의하여 용기에 압축 저장된다. 용기에 저장된 압축 가스는 감압장치를 거쳐 사용된다.
이러한 가스는 기화된 상태로 예를 들면 120bar의 압력으로 이송 압축 저장되기 때문에 배관설비, 압축 이송장치, 게이지 및 밸브에 있어서 가스 누출이 빈번히 발생되고 있다. 이러한 가스 누출의 방법으로 가스와 반응하는 감지 센서를 일정 장소에 설치하여 가스의 누출을 검출하고 있으나, 가스 종류에 따라 가스 반응 감서의 종류가 한계가 있기 때문에 제한적을 밖에 이용되지 못하고 있다.
한편, 이러한 가스 누출의 검출을 위하여 광학적인 분석을 통하여 가스 누출을 검출하는 방법이 특허공개공보 제10-2008-0093189호에 개시되어 있다.
이러한 방법에 의하면, 도 1에 도시된 바와 같이, 가스공급을 위한 통로를 제공하며, 일부 투명관을 갖는 가스라인, 상기 가스 라인의 투명한 구간에 빛을 조사하는 발광기, 상기 투명관을 투과한 빛의 굴절각을 감지하는 굴절감지센서, 상기 굴절감지센서에서 감지된 굴절각을 기준굴절각과 비교하여 가스누출 여부를 판단하여, 상기 가스라인 내 가스 누출 판단 시에 인터락 신호를 발생하는 비교기를 구비하는 기술을 개시하고 있다.
그러나 이러한 기술에 의하면 빛이 조사될 수 있는 지역이 한정되어 있을 뿐만 아니라, 많은 장애물이 있는 공간에서는 사용이 어려운 문제점이 있다.
따라서 이러한 문제점을 해결할 수 있는 기술의 개발이 요구되고 있다.
따라서 본 발명의 목적은 공간적 제한을 받지 않고 가스의 누출을 검출할 수 있는 플랜트 설비의 이상유무 검지를 위한 음향 정보 분석 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명에 의하면, 초저온 액화가스가 저장되는 액화가스 저장탱크(11), 액화가스를 이송하기 위한 제1 펌프(12), 제1 펌프(12)에 의하여 이송된 액화가스를 기화시키기 위한 열교환기(13), 개별 용기로 충진하는 충진기(14)로 열교환기(13)에 의하여 기화된 가스를 이송하기 위한 제2 펌프(15), 기화된 가스의 개폐를 단속하는 밸브(16), 및 기화 가스의 압력 조절을 위한 압력조절기(17)를 포함하는 가스 충진장치의 가스 누출 검출 시스템에 있어서, 제1 펌프(12), 열교환기(13), 제2 펌프(15), 밸브(16) 및 압력조절기(17)에 대한 음성신호를 입력받아 가스 충진장치의 동작에 필요한 주파수 대역을 필터링한 후에 주파수 스펙트럼을 분석하여 가스 누출의 주파수 스펙트럼과 비교함으로써 가스 누출 여부를 분석하기 위한 플랜트 설비의 이상유무 검지를 위한 음향 정보 분석 시스템(20)으로 이루어지는 플랜트 설비의 이상유무 검지를 위한 음향 정보 분석 시스템이 제공된다.
여기서, 플랜트 설비의 이상유무 검지를 위한 음향 정보 분석 시스템(20)은, 상기 가스 충진장치가 제공되는 공간에서 음성신호를 입력받기 위한 신호 입력기(22), 신호 입력기(22)에 의하여 입력되는 음성신호에 대하여 가스 충진장치의 동작에 필요한 주파수 대역을 필터링하기 위한 대역 필터(24), 대역 필터(24)에 의하여 필터링된 음성신호의 주파수에 대하여 충진 장치를 이루는 각 모듈에서 충전시에 발생되는 주파수 스펙트럼을 분석하기 위한 스펙트럼 분석기(26), 및 스펙트럼 분석기(26)에 의하여 분석되는 음성신호의 주파수에 대하여 각 가스 충진장치의 모듈에 대한 가스 누출의 주파수 스펙트럼과 비교함으로써 가스 누출 여부를 분석하기 위한 비교기(28)로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 대역 필터(24)는 신호 입력기(22)에 의하여 입력되는 음성신호에 대하여 가스 충진장치의 동작에 필요한 주파수 대역과 관련된 가스 이송, 충진, 밸브 제어, 충진 제어 등에 필요한 주파수 대역을 필터링하는 것이 바람직하다.
또한, 스펙트럼 분석기(26)는 대역 필터(24)에 의하여 필터링된 음성신호의 주파수에 대하여 충진 장치를 이루는 각 모듈에서 정상 또는 비정상 충전시에 발생되는 고유 주파수 스펙트럼을 분석하는 것이 바람직하다.
또한, 스펙트럼 분석기(26)는 이송 또는 충진되는 가스의 종류, 압력 및 유속에 따라 각 모듈에서 충전시 발생되는 고유 주파수 스펙트럼을 분석하는 것이 바람직하다.
또한, 스펙트럼 분석기(26)는 이송 또는 충진되는 가스의 종류, 압력 및 유속에 따라 각 모듈에서 충전시 발생되는 고유 주파수 스펙트럼을 분석하기 위하여 해당 고유 주파수 스펙트럼의 표본 데이터가 저장되기 위한 메모리(미도시)를 더 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 메모리(미도시)는 각 모듈에서 가스 충진시 발생될 수 있는 고유 주파수 스펙트럼 영역별로 세분화된 고유 주파수 스펙트럼에 관한 표본 데이터로 저장되는 것이 바람직하다.
또한, 비교기(28)는 스펙트럼 분석기(26)에 의하여 분석되는 음성신호의 주파수에 대하여 각 가스 충진장치의 각 모듈에 대한 가스 누출의 주파수 스펙트럼과 비교함으로써 가스 누출 여부를 분석하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 표본 데이터는 충전시 이송되는 가스의 압력, 이송 속도 및 배관의 직경 중의 어느 하나 이상으로 이루어진 조건에 따라 집적화된 데이터로 이루어지는 것이 바람직하다.
따라서 본 발명에 의하면, 비교 분석되는 음성 신호의 주파수에 대하여 정상적인 가스 충전과 다른 주파수의 변이, 예를 들면 고유 주파수의 스펙트럼의 변화 등을 비교 검출함으로써 가스의 누기 여부를 신속하고 정확하게 판별할 수 있으며, 더 나아가, 각 모듈별로 가스 충전시 서로 다른 고유 주파수를 가진 주파수 스펙트럼을 비교 분석함으로써, 보다 신속 정밀하게 누기가 발생되는 모듈을 검출할 수 있다.
도 1은 종래 가스 누출 검출 시스템의 개략적인 블록도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플랜트 설비의 이상유무 검지를 위한 음향 정보 분석 시스템의 개략적인 블록도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플랜트 설비의 이상유무 검지를 위한 음향 정보 분석 시스템에 따른 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플랜트 설비의 이상유무 검지를 위한 음향 정보 분석 시스템에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플랜트 설비의 이상유무 검지를 위한 음향 정보 분석 시스템의 개략적인 블록도이며, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플랜트 설비의 이상유무 검지를 위한 음향 정보 분석 시스템에 따른 흐름도이다.
도 2와 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플랜트 설비의 이상유무 검지를 위한 음향 정보 분석 시스템에 의하면, 초저온 액화가스가 저장되는 액화가스 저장탱크(11), 액화가스를 이송하기 위한 제1 펌프(12), 제1 펌프(12)에 의하여 이송된 액화가스를 기화시키기 위한 열교환기(13), 개별 용기로 충진하는 충진기(14)로 열교환기(13)에 의하여 기화된 가스를 이송하기 위한 제2 펌프(15), 기화된 가스의 개폐를 단속하는 밸브(16), 및 기화 가스의 압력 조절을 위한 압력조절기(17)를 포함하는 가스 충진장치의 가스 누출 검출 시스템에 있어서, 제1 펌프(12), 열교환기(13), 제2 펌프(15), 밸브(16) 및 압력조절기(17)에 대한 음성신호를 입력받아 가스 충진장치의 동작에 필요한 주파수 대역을 필터링한 후에 주파수 스펙트럼을 분석하여 가스 누출의 주파수 스펙트럼과 비교함으로써 가스 누출 여부를 분석하기 위한 플랜트 설비의 이상유무 검지를 위한 음향 정보 분석 시스템(20)으로 이루어진다.
액화가스 저장탱크(11)는 질소, 아르곤이나 탄산가스와 같은 초저온 액화가스가 저장되는 저장탱크로 이루어진다. 제1 펌프(12)는 액화가스 저장탱크(11)에 저장된 액화가스를 열교환기(13)로 이송하기 위한 저온동작의 펌프로 이루어진다. 열교환기(13)는 액화된 가스를 기화시키기 위한 기화기로 이루어진다. 충진기(14)는 개별 용기로 충진하는 장치로 이루어지며, 제2 펌프(15)는 충진기(14)에 대하여 상온의 기화된 가스를 압축하여 이송시키는 펌프로 이루어진다. 가스 충진장치는 상기 구성이 선택적으로 부가될 수도 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플랜트 설비의 이상유무 검지를 위한 음향 정보 분석 시스템(20)에 의하면, 상기 가스 충진장치가 제공되는 공간에서 음성신호를 입력받기 위한 신호 입력기(22), 신호 입력기(22)에 의하여 입력되는 음성신호에 대하여 가스 충진장치의 동작에 필요한 주파수 대역을 필터링하기 위한 대역 필터(24), 대역 필터(24)에 의하여 필터링된 음성신호의 주파수에 대하여 충진 장치를 이루는 각 모듈에서 충전시에 발생되는 주파수 스펙트럼을 분석하기 위한 스펙트럼 분석기(26), 및 스펙트럼 분석기(26)에 의하여 분석되는 음성신호의 주파수에 대하여 각 가스 충진장치의 모듈에 대한 가스 누출의 주파수 스펙트럼과 비교함으로써 가스 누출 여부를 분석하기 위한 비교기(28)로 이루어진다.
신호 입력기(22)는 가스 충진장치가 제공되는 공간에서 음성신호를 입력받기 위한 음성 입력장치로서 음성을 아날로그 신호로 변환하는 장치로 이루어지는 것이 바람직하며, 아날로그 신호로 변환된 음성신호를 디지털 신호로 변조하여도 좋다.
대역 필터(24)는 신호 입력기(22)에 의하여 입력되는 음성신호에 대하여 가스 충진장치의 동작에 필요한 주파수 대역을 필터링함으로써, 충진 작업장에서 작업에 수반되어 발생되는 주파수 대역, 예를 들면 사람의 음성과 같은 저주파수의 대역과 고주파의 대역을 필터하여 가스 충진의 동작에 필요한 주파수대역인 가스 이송, 충진, 밸브 제어, 충진 제어 등에 필요한 주파수 대역을 필터링한다.
스펙트럼 분석기(26)는 대역 필터(24)에 의하여 필터링된 음성신호의 주파수에 대하여 충진 장치를 이루는 각 모듈, 예를 들면 펌프와 열교환기 사이의 배관, 게이지 또는 밸브들로 이루어진 모듈에서 충전시에 발생되는 고유 주파수 스펙트럼을 분석한다. 이 때, 스펙트럼 분석기(26)는 이송 또는 충진되는 가스의 종류, 압력 및 유속에 따라 각 모듈에서 충전시 발생되는 고유 주파수 스펙트럼을 분석한다. 한편, 스펙트럼 분석기(26)는 이송 또는 충진되는 가스의 종류, 압력 및 유속에 따라 각 모듈에서 충전시 발생되는 고유 주파수 스펙트럼을 분석하기 위하여 해당 고유 주파수 스펙트럼의 표본 데이터가 저장되기 위한 메모리(미도시)를 더 구비한다.
스펙트럼 분석기(26)는 가스 충진에 필요한 각 모듈에서 발생되는 고유 주파수 스펙트럼의 대역을 기준으로 각 모듈의 가스 충진의 오작동에 필요한 주파수 대역을 분석하도록 한다. 따라서 스펙트럼 분석기(26)에 의하여 가스 충전시 발생되는 서로 다른 모듈에서 서로 다르게 발생되는 고유 주파수 스펙트럼 대역별로 주파수 스펙트럼을 분석함으로써 이후 비교기(28)에 의한 가스 충전 오작동의 비교 분석을 보다 정확하게 하도록 할 수 있다.
스펙트럼 분석기(26)에 구비되는 메모리(미도시)는 가스 충전에 필요한 모듈들의 고유 주파수 스펙트럼의 표본 데이터가 저장되며, 이 때, 각 모듈별로 발생될 수 있는 가스 충진시의 고유 주파수 스펙트럼 대역별로 각각의 표본 데이터가 저장되는 것이 바람직하다. 이와 같이, 메모리에 각 모듈에서 가스 충진시 발생될 수 있는 고유 주파수 스펙트럼 영역별로 세분화된 고유 주파수 스펙트럼에 관한 표본 데이터로 저장됨으로써, 보다 정확하게 비교기(28)에 의한 가스 충전의 정상 동작 여부를 비교 분석하도록 할 수 있다.
비교기(28)는 스펙트럼 분석기(26)에 의하여 분석되는 음성신호의 주파수에 대하여 각 가스 충진장치의 각 모듈에 대한 가스 누출의 주파수 스펙트럼과 비교함으로써 가스 누출 여부를 분석한다.
이 때, 비교기(28)에 의하여 비교되기 위한 각 모듈에 대한 가스 누출의 주파수 스펙트럼은 스펙트럼 분석기(26)에 구비된 메모리(미도시)에 사전에 입력된 표본 데이터로 이루어지는 것이 바람직하다.
전술한 바와 같이, 스펙트럼 분석기(26)에 구비되는 메모리(미도시)는 각 모듈별로 발생될 수 있는 가스 충진시의 고유 주파수 스펙트럼 대역별로 각각의 표본 데이터가 저장되며, 이 때, 각 모듈이 정상적으로 동작될 때의 가스 충진시의 고유 주파수 스펙트럼 대역별로 각각의 표본 데이터들로 이루어진 표본 데이터가 저장되는 것이 바람직하지만, 본 발명의 사상적 범위 내에서 상기 표본 데이터는 가스 충진시의 정상적으로 동작되는 각 모듈에서 발생되는 고유 주파수 스펙트럼 대신에 오동작, 예를 들면 누기로 인하여 발생되는 위상이나 주파수의 변화를 가진 고유 주파수 스펙트럼의 변화에 관한 데이터로 이루어질 수도 있음은 자명하다.
상기 표본 데이터는 충전시 이송되는 가스의 압력, 이송 속도, 배관의 직경 등으로 이루어진 조건에 따라 집적화된 데이터로 이루어진다.
따라서 본 발명에 의하면, 비교기(28)에 의하여 비교 분석되는 음성 신호의 주파수에 대하여 정상적인 가스 충전과 다른 주파수의 변이, 예를 들면 고유 주파수의 스펙트럼의 변화 등을 비교 검출함으로써 가스의 누기 여부를 신속하고 정확하게 판별할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면 각 모듈별로 가스 충전시 서로 다른 고유 주파수를 가진 주파수 스펙트럼을 비교 분석함으로써, 보다 신속 정밀하게 누기가 발생되는 모듈을 검출할 수 있다.
11: 액화가스 저장탱크
12: 제1 펌프
13: 열교환기
14: 충진기
15: 제2 펌프
20: 플랜트 설비의 이상유무 검지를 위한 음향 정보 분석 시스템
22: 신호 입력기
24: 대역 필터
26: 스펙트럼 분석기
28: 비교기

Claims (9)

  1. 초저온 액화가스가 저장되는 액화가스 저장탱크(11), 액화가스를 이송하기 위한 제1 펌프(12), 제1 펌프(12)에 의하여 이송된 액화가스를 기화시키기 위한 열교환기(13), 개별 용기로 충진하는 충진기(14)로 열교환기(13)에 의하여 기화된 가스를 이송하기 위한 제2 펌프(15), 기화된 가스의 개폐를 단속하는 밸브(16), 및 기화 가스의 압력 조절을 위한 압력조절기(17)를 포함하는 가스 충진장치의 가스 누출 검출 시스템에 있어서,
    제1 펌프(12), 열교환기(13), 제2 펌프(15), 밸브(16) 및 압력조절기(17)에 대한 음성신호를 입력받아 가스 충진장치의 동작에 필요한 주파수 대역을 필터링한 후에 주파수 스펙트럼을 분석하여 가스 누출의 주파수 스펙트럼과 비교함으로써 가스 누출 여부를 분석하기 위한 플랜트 설비의 이상유무 검지를 위한 음향 정보 분석 시스템(20)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플랜트 설비의 이상유무 검지를 위한 음향 정보 분석 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 플랜트 설비의 이상유무 검지를 위한 음향 정보 분석 시스템(20)은, 상기 가스 충진장치가 제공되는 공간에서 음성신호를 입력받기 위한 신호 입력기(22),
    신호 입력기(22)에 의하여 입력되는 음성신호에 대하여 가스 충진장치의 동작에 필요한 주파수 대역을 필터링하기 위한 대역 필터(24),
    대역 필터(24)에 의하여 필터링된 음성신호의 주파수에 대하여 충진 장치를 이루는 각 모듈에서 충전시에 발생되는 주파수 스펙트럼을 분석하기 위한 스펙트럼 분석기(26), 및
    스펙트럼 분석기(26)에 의하여 분석되는 음성신호의 주파수에 대하여 각 가스 충진장치의 모듈에 대한 가스 누출의 주파수 스펙트럼과 비교함으로써 가스 누출 여부를 분석하기 위한 비교기(28)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플랜트 설비의 이상유무 검지를 위한 음향 정보 분석 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 대역 필터(24)는 신호 입력기(22)에 의하여 입력되는 음성신호에 대하여 가스 충진장치의 동작에 필요한 주파수 대역과 관련된 가스 이송, 충진, 밸브 제어, 충진 제어 등에 필요한 주파수 대역을 필터링하는 것을 특징으로 하는 플랜트 설비의 이상유무 검지를 위한 음향 정보 분석 시스템.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 스펙트럼 분석기(26)는 대역 필터(24)에 의하여 필터링된 음성신호의 주파수에 대하여 충진 장치를 이루는 각 모듈에서 정상 또는 비정상 충전시에 발생되는 고유 주파수 스펙트럼을 분석하는 것을 특징으로 하는 플랜트 설비의 이상유무 검지를 위한 음향 정보 분석 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 스펙트럼 분석기(26)는 이송 또는 충진되는 가스의 종류, 압력 및 유속에 따라 각 모듈에서 충전시 발생되는 고유 주파수 스펙트럼을 분석하는 것을 특징으로 하는 플랜트 설비의 이상유무 검지를 위한 음향 정보 분석 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 스펙트럼 분석기(26)는 이송 또는 충진되는 가스의 종류, 압력 및 유속에 따라 각 모듈에서 충전시 발생되는 고유 주파수 스펙트럼을 분석하기 위하여 해당 고유 주파수 스펙트럼의 표본 데이터가 저장되기 위한 메모리(미도시)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 플랜트 설비의 이상유무 검지를 위한 음향 정보 분석 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 메모리(미도시)는 각 모듈에서 가스 충진시 발생될 수 있는 고유 주파수 스펙트럼 영역별로 세분화된 고유 주파수 스펙트럼에 관한 표본 데이터로 저장되는 것을 특징으로 하는 플랜트 설비의 이상유무 검지를 위한 음향 정보 분석 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 비교기(28)는 스펙트럼 분석기(26)에 의하여 분석되는 음성신호의 주파수에 대하여 각 가스 충진장치의 각 모듈에 대한 가스 누출의 주파수 스펙트럼과 비교함으로써 가스 누출 여부를 분석하는 것을 특징으로 하는 플랜트 설비의 이상유무 검지를 위한 음향 정보 분석 시스템.
  9. 제7항에 있어서, 상기 표본 데이터는 충전시 이송되는 가스의 압력, 이송 속도 및 배관의 직경 중의 어느 하나 이상으로 이루어진 조건에 따라 집적화된 데이터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플랜트 설비의 이상유무 검지를 위한 음향 정보 분석 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN116314965A (zh) * 2023-03-23 2023-06-23 上海捷氢科技股份有限公司 一种燃料电池的氢泄漏监测方法、监测装置及监测系统
KR20250143003A (ko) 2024-03-21 2025-09-30 한국표준과학연구원 진공펌프의 기계적 진동 특성 및 음향 파워 측정 장치, 기계적 진동 특성 측정 방법, 음향 파워 측정 방법, 및 측정 정보 제공 시스템과 방법

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