(57)【要約】  本発明は、配管内の水位をモニタリングする装置及び方法に関するものである。  このような本明細書は、配管の外側に互いに離間配置された複数の超音波トランスデューサで発生された超音波を固体型接触媒質を介して前記配管内に送信するステップと、各超音波に対する反射波の有無を確認するステップと、前記各超音波に対する反射波の有無に基づいて前記水位を判断するステップとを含む配管内の水位モニタリング方法を開示する。本発明は、非破壊的な方法を介して容易かつ簡単に配管内の長期的な水位モニタリング装備を構築できる。
2017532568.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配管内の水位をモニタリングするシステムであって、
前記配管の外側で互いに離間した位置に配置されて超音波を発生させる少なくとも１つの超音波トランスデューサと、前記少なくとも１つの超音波トランスデューサの一側に備えられて、前記少なくとも１つの超音波トランスデューサを前記配管の外側に接触させる固体型接触媒質と、前記少なくとも１つの超音波トランスデューサが前記配管の外側に固定的に接触するように保持する保持部とを含む超音波発生部と、
前記少なくとも１つの超音波トランスデューサを駆動させて前記超音波の発生を制御し、前記超音波に対する反射波を感知し、前記反射波に関する情報を収集して入出力する超音波探傷部と、
前記反射波に関する情報に基づいて前記水位を判断し、前記水位に関する情報を処理したり、格納するデータ処理部と、
を備えるシステム。
【請求項２】
前記配管の外側から垂直方向に前記少なくとも１つの超音波トランスデューサが配置された状態に基づいて、前記配管の横断面に沿って複数の範囲が形成され、
前記データ処理部は、前記複数の範囲のうち、前記水位が属する範囲を判断することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記少なくとも１つの超音波トランスデューサは３個であり、
前記配管の外側に沿って最上準位から下側に第１ないし第３の超音波トランスデューサが順次配置され、
前記複数の範囲は、正常範囲、警告範囲、及び危険範囲を含むことを特徴とする請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記超音波探傷部が前記第１ないし第３の超音波トランスデューサの超音波に対する反射波を全て感知するか、前記第２及び第３の超音波トランスデューサの超音波に対する反射波のみを感知する場合、
前記データ処理部は、前記水位が前記正常範囲に属することと判断することを特徴とする請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記超音波探傷部が前記第３の超音波トランスデューサの超音波に対する反射波のみを感知する場合、
前記データ処理部は、前記水位が前記警告範囲に属することと判断することを特徴とする請求項３に記載のシステム。
【請求項６】
前記超音波探傷部が前記第１ないし第３の超音波トランスデューサの超音波に対する反射波を全て感知できない場合、
前記データ処理部は、前記水位が前記危険範囲に属することと判断することを特徴とする請求項３に記載のシステム。
【請求項７】
前記少なくとも１つの超音波トランスデューサは、前記配管の外側から水平方向に離間されることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記保持部は、環形または輪状のホルダとして前記配管の全部または一部を取り囲むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記固体型接触媒質は、ポリエチレン系の超音波透過性固体物質であり、前記配管の表面に塗布されることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記固体型接触媒質の外皮は、相対的に硬い物質で構成され、前記固体型接触媒質の内皮は、相対的に軟らかい物質で構成されることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記固体型接触媒質は、前記配管の表面に付着される形態であることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
配管内の水位をモニタリングするシステムであって、
互いに離間された多重チャネルを介して前記配管内に超音波を送信する超音波発生部（ここで、各チャネルは、超音波を発生させる超音波トランスデューサ、前記超音波トランスデューサの一側に備えられる固体型接触媒質、及び前記配管の外側を取り囲む輪状であって、前記超音波トランスデューサを固定的に保持する保持部で構成される）と、
前記多重チャネルを介しての前記超音波の送信を制御し、前記超音波に対する反射波を感知し、前記反射波に関する情報を収集して入出力する超音波探傷部と、
前記反射波に関する情報に基づいて前記水位を判断し、前記水位に関する情報を処理したり、格納するデータ処理部と、
を備えるシステム。
【請求項１３】
前記配管の外側から垂直方向に前記少なくとも１つの超音波トランスデューサが配置された状態に基づいて、前記配管の横断面に沿って複数の範囲が形成され、
前記データ処理部は、前記複数の範囲のうち、前記水位が属する範囲を判断することを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記多重チャネルを構成する超音波トランスデューサは３個であり、
前記配管の外側に沿って最上準位から下側に第１ないし第３の超音波トランスデューサが順次配置され、
前記複数の範囲は、正常範囲、警告範囲、及び危険範囲を含むことを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記超音波探傷部が前記第１ないし第３の超音波トランスデューサの超音波に対する反射波を全て感知するか、前記第２及び第３の超音波トランスデューサの超音波に対する反射波のみを感知する場合、
前記データ処理部は、前記水位が前記正常範囲に属することと判断することを特徴とする請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記超音波探傷部が前記第３の超音波トランスデューサの超音波に対する反射波のみを感知する場合、
前記データ処理部は、前記水位が前記警告範囲に属することと判断することを特徴とする請求項１４に記載のシステム。
【請求項１７】
前記超音波探傷部が前記第１ないし第３の超音波トランスデューサの超音波に対する反射波を全て感知できない場合、
前記データ処理部は、前記水位が前記危険範囲に属することと判断することを特徴とする請求項１４に記載のシステム。
【請求項１８】
前記少なくとも１つの超音波トランスデューサは、前記配管の外側から水平方向に離間されることを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
【請求項１９】
前記固体型接触媒質は、ポリエチレン系の超音波透過性固体物質であり、前記配管の表面に塗布されることを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
【請求項２０】
前記固体型接触媒質の外皮は、相対的に硬い物質で構成され、前記固体型接触媒質の内皮は、相対的に軟らかい物質で構成されることを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
【請求項２１】
前記固体型接触媒質は、前記配管の表面に付着される形態であることを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
【請求項２２】
配管内の水位をモニタリングする方法であって、
前記配管の外側に互いに離間配置された複数の超音波トランスデューサで発生された超音波を固体型接触媒質を介して前記配管内に送信するステップと、
各超音波に対する反射波の有無を確認するステップと、
前記各超音波に対する反射波の有無に基づいて前記水位を判断するステップと、
を含むモニタリング方法。
【請求項２３】
前記配管の外側から垂直方向に前記少なくとも１つの超音波トランスデューサが配置された状態に基づいて、前記配管の横断面に沿って複数の範囲が形成され、
前記判断するステップは、前記複数の範囲のうち、前記水位が属する範囲を判断することを含むことを特徴とする請求項２２に記載のモニタリング方法。
【請求項２４】
前記複数の超音波トランスデューサは３個であり、
前記配管の外側に沿って最上準位から下側に第１ないし第３の超音波トランスデューサが順次配置され、
前記複数の範囲は、正常範囲、警告範囲、及び危険範囲を含むことを特徴とする請求項２３に記載のモニタリング方法。
【請求項２５】
前記確認するステップにおいて、前記第１ないし第３の超音波トランスデューサの超音波に対する反射波等の存在または前記第２及び第３の超音波トランスデューサの超音波に対する反射波の存在のみが確認された場合、
前記判断するステップは、前記水位が前記正常範囲に属することと判断することを含むことを特徴とする請求項２４に記載のモニタリング方法。
【請求項２６】
前記確認するステップにおいて、前記第３の超音波トランスデューサの超音波に対する反射波の存在のみが確認された場合、
前記判断するステップは、前記水位が前記警告範囲に属することと判断することを含むことを特徴とする請求項２４に記載のモニタリング方法。
【請求項２７】
前記確認するステップにおいて、前記第１ないし第３の超音波トランスデューサの超音波に対する反射波等の不存在が確認された場合、
前記判断するステップは、前記水位が前記危険範囲に属することと判断することを含むことを特徴とする請求項２４に記載のモニタリング方法。
【請求項２８】
前記少なくとも１つの超音波トランスデューサは、前記配管の外側から水平方向に離間されることを特徴とする請求項２２に記載のモニタリング方法。
【請求項２９】
前記固体型接触媒質は、ポリエチレン系の超音波透過性固体物質であり、前記配管の表面に塗布されることを特徴とする請求項２２に記載のモニタリング方法。
【請求項３０】
前記固体型接触媒質の外皮は、相対的に硬い物質で構成され、前記固体型接触媒質の内皮は、相対的に軟らかい物質で構成されることを特徴とする請求項２２に記載のモニタリング方法。
【請求項３１】
前記固体型接触媒質は、前記配管の表面に付着される形態であることを特徴とする請求項２２に記載のモニタリング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配管内の水位をモニタリングする装置及び方法に関し、より詳細には、超音波探傷及び多重チャネルを用いて非破壊的な方式で配管内の水位をモニタリングする装置及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電所の場合、安全関連系統の配管内のガス蓄積現象は、国内または国外発電所の安全性の懸案として台頭している。このような安全性の懸案は、発電所の安全関連系統の安全機能を実行し難くするだけでなく、深刻な事故を誘発できることと知られている。発電所の安全関連系統の安全性の懸案を解決し、発電所の安全性を強化するために、配管内の水位またはガス蓄積傾向を観察できる配管内の水位モニタリング方法が必須的に求められてきた。
【０００３】
従来の機械及び系統で配管内の水位を測定する方法として、差圧を利用するか、配管内に水位計を設置するなど、系統の直接的な変形や改善を介して水位を測定する方法等がある。例えば、従来の技術として、実用新案第２００１８１６３６号（ガス配管の水封弁水位検出装置）がある。しかし、このような方法等は、配管内の水位測定のために系統を解体したり、新しく作らなければならない過程を伴うしかない。すなわち、現存するほとんどの配管内の水位モニタリング方法等は、配管の直接的な分解及び変形設計を介してなされるので、これによる負担及び配管の無欠性を検証する多くの時間を要求するプロセスが必要であり、それによる認許可の手続きも難しい。
【０００４】
安全関連系統の配管内のガス蓄積に関係する現象は、発電所の安全性の側面で重要な部分であるから、系統に直接的な変形を加えない非破壊的かつ容易な配管内の水位モニタリング方法が必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の技術的課題は、超音波探傷及び多重チャネルを用いて非破壊的な方式で配管内の水位をモニタリングする装置及びその方法を提供することにある。
【０００６】
本発明の他の技術的課題は、原子力発電所の安全関連系統の直接的な設計変更なしで配管内のガス蓄積現象に対するモニタリングと水位観察を行うことができる装置及び方法を提供することにある。
【０００７】
本発明のさらに他の技術的課題は、配管をそのまま置いて配管内の水位をモニタリングすることで、安全関連系統の配管内の空気が蓄積し過ぎることを予防し、発電所の安全性を強化し、それによるデータベースを構築する装置及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様によれば、配管内の水位をモニタリングするシステムを提供する。前記システムは、前記配管の外側で互いに離間した位置に配置されて超音波を発生させる少なくとも１つの超音波トランスデューサと、前記少なくとも１つの超音波トランスデューサの一側に備えられて、前記少なくとも１つの超音波トランスデューサを前記配管の外側に接触させる固体型接触媒質と、前記少なくとも１つの超音波トランスデューサが前記配管の外側に固定的に接触するように保持する保持部とを含む超音波発生部と、前記少なくとも１つの超音波トランスデューサを駆動させて前記超音波の発生を制御し、前記超音波に対する反射波を感知し、前記反射波に関する情報を収集して入出力する超音波探傷部と、前記反射波に関する情報に基づいて前記水位を判断し、前記水位に関する情報を処理したり、格納するデータ処理部とを備える。
【０００９】
一実施形態として、前記配管の外側から垂直方向に前記少なくとも１つの超音波トランスデューサが配置された状態に基づいて、前記配管の横断面に沿って複数の範囲が形成され、前記データ処理部は、前記複数の範囲のうち、前記水位が属する範囲を判断できる。
【００１０】
他の実施形態として、前記少なくとも１つの超音波トランスデューサは３個であり、前記配管の外側に沿って最上準位から下側に第１ないし第３の超音波トランスデューサが順次配置され、前記複数の範囲は、正常範囲、警告範囲、及び危険範囲を含むことができる。
【００１１】
さらに他の実施形態として、前記超音波探傷部が前記第１ないし第３の超音波トランスデューサの超音波に対する反射波を全て感知するか、前記第２及び第３の超音波トランスデューサの超音波に対する反射波のみを感知する場合、前記データ処理部は、前記水位が前記正常範囲に属することと判断することができる。
【００１２】
さらに他の実施形態として、前記超音波探傷部が前記第３の超音波トランスデューサの超音波に対する反射波のみを感知する場合、前記データ処理部は、前記水位が前記警告範囲に属することと判断することができる。
【００１３】
さらに他の実施形態として、前記超音波探傷部が前記第１ないし第３の超音波トランスデューサの超音波に対する反射波を全て感知できない場合、前記データ処理部は、前記水位が前記危険範囲に属することと判断することができる。
【００１４】
さらに他の実施形態として、前記少なくとも１つの超音波トランスデューサは、前記配管の外側から水平方向に離間されることができる。
【００１５】
さらに他の実施形態として、前記保持部は、環形または輪状のホルダとして前記配管の全部または一部を取り囲むことができる。
【００１６】
さらに他の実施形態として、前記固体型接触媒質は、ポリエチレン系、または、高分子特性を揃えた物質、或いは、軟性を揃えた金属性ないし金属物質、若しくは、親水性高分子化合物などからなる超音波透過性固体物質であり、前記配管の表面に塗布されたり、付着されることができる。
【００１７】
本発明の他の態様によれば、配管内の水位をモニタリングするシステムを提供する。前記システムは、互いに離間された多重チャネルを介して前記配管内に超音波を送信する超音波発生部（ここで、各チャネルは、超音波を発生させる超音波トランスデューサ、前記超音波トランスデューサの一側に備えられる固体型接触媒質、及び前記配管の外側を取り囲む輪状であって、前記超音波トランスデューサを固定的に保持する保持部で構成される）と、前記多重チャネルを介しての前記超音波の送信を制御し、前記超音波に対する反射波を感知し、前記反射波に関する情報を収集して入出力する超音波探傷部と、前記反射波に関する情報に基づいて前記水位を判断し、前記水位に関する情報を処理したり、格納するデータ処理部とを備える。
【００１８】
一実施形態として、前記配管の外側から垂直方向に前記少なくとも１つの超音波トランスデューサが配置された状態に基づいて、前記配管の横断面に沿って複数の範囲が形成され、前記データ処理部は、前記複数の範囲のうち、前記水位が属する範囲を判断できる。
【００１９】
他の実施形態として、前記多重チャネルを構成する超音波トランスデューサは３個であり、前記配管の外側に沿って最上準位から下側に第１ないし第３の超音波トランスデューサが順次配置され、前記複数の範囲は、正常範囲、警告範囲、及び危険範囲を含むことができる。
【００２０】
さらに他の実施形態として、前記超音波探傷部が前記第１ないし第３の超音波トランスデューサの超音波に対する反射波を全て感知するか、前記第２及び第３の超音波トランスデューサの超音波に対する反射波のみを感知する場合、前記データ処理部は、前記水位が前記正常範囲に属することと判断することができる。
【００２１】
さらに他の実施形態として、前記超音波探傷部が前記第３の超音波トランスデューサの超音波に対する反射波のみを感知する場合、前記データ処理部は、前記水位が前記警告範囲に属することと判断することができる。
【００２２】
さらに他の実施形態として、前記超音波探傷部が前記第１ないし第３の超音波トランスデューサの超音波に対する反射波を全て感知できない場合、前記データ処理部は、前記水位が前記危険範囲に属することと判断することができる。
【００２３】
さらに他の実施形態として、前記少なくとも１つの超音波トランスデューサは、前記配管の外側から水平方向に離間されることができる。
【００２４】
さらに他の実施形態として、前記固体型接触媒質は、ポリエチレン系の超音波透過性固体物質であり、前記配管の表面に塗布されることができる。
【００２５】
本発明のさらに他の態様によれば、配管内の水位をモニタリングする方法を提供する。前記方法は、前記配管の外側に互いに離間配置された複数の超音波トランスデューサで発生された超音波を固体型接触媒質を介して前記配管内に送信するステップと、各超音波に対する反射波の有無を確認するステップと、前記各超音波に対する反射波の有無に基づいて前記水位を判断するステップとを含む。
【００２６】
一実施形態として、前記配管の外側から垂直方向に前記少なくとも１つの超音波トランスデューサが配置された状態に基づいて、前記配管の横断面に沿って複数の範囲が形成され、前記判断するステップは、前記複数の範囲のうち、前記水位が属する範囲を判断することを含むことができる。
【００２７】
さらに他の実施形態として、前記複数の超音波トランスデューサは３個であり、前記配管の外側に沿って最上準位から下側に第１ないし第３の超音波トランスデューサが順次配置され、前記複数の範囲は、正常範囲、警告範囲、及び危険範囲を含むことができる。
【００２８】
さらに他の実施形態として、前記確認するステップにおいて、前記第１ないし第３の超音波トランスデューサの超音波に対する反射波等の存在または前記第２及び第３の超音波トランスデューサの超音波に対する反射波の存在のみが確認された場合、前記判断するステップは、前記水位が前記正常範囲に属することと判断することを含むことができる。
【００２９】
さらに他の実施形態として、前記確認するステップにおいて、前記第３の超音波トランスデューサの超音波に対する反射波の存在のみが確認された場合、前記判断するステップは、前記水位が前記警告範囲に属することと判断することを含むことができる。
【００３０】
さらに他の実施形態として、前記確認するステップにおいて、前記第１ないし第３の超音波トランスデューサの超音波に対する反射波等の不存在が確認された場合、前記判断するステップは、前記水位が前記危険範囲に属することと判断することを含むことができる。
【００３１】
さらに他の実施形態として、前記少なくとも１つの超音波トランスデューサは、前記配管の外側から水平方向に離間されることができる。
【００３２】
さらに他の実施形態として、前記固体型接触媒質は、ポリエチレン系、または、高分子特性を揃えた物質、或いは、軟性を揃えた金属性ないし金属物質、若しくは、親水性高分子化合物等からなる超音波透過性固体物質であり、前記配管の表面に塗布されたり、付着されることができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明は、非破壊的な方法を介して、容易かつ簡単に配管内の長期的な水位モニタリング装備を構築でき、ガス蓄積と関連した懸案を解決し、発電所の安全性と運用効率性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】一実施形態に係る配管内の水位モニタリングシステムの構造図である。
【００３５】
【図２】一実施形態に係る超音波発生部の断面を示したものである。
【００３６】
【図３】一実施形態によって配管に多重チャネルを構築した側面図である。
【００３７】
【図４】本発明に係る配管内の水位モニタリングシステムの動作原理を説明するための断面図である。
【００３８】
【図５】本発明の一実施形態に係る配管内の水位モニタリングシステムを設定する方法を示した順序図である。
【００３９】
【図６】本発明の一実施形態に係る配管内の水位モニタリングシステムの動作方法を示した順序図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
下記では、添付した図面を参考して、本発明の実施形態について本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳細に説明する。しかしながら、本発明は、種々の相違した形態で実現されることができ、ここで説明する実施形態に限定されない。そして、図面において本発明を明確に説明するために、説明と関係ない部分を省略し、明細書全体にわたって類似した部分に対しては、類似した図面符号を付した。
【００４１】
明細書全体において、ある部分がある構成要素を「含む」というとき、これは、特に反対される記載がない限り、他の構成要素を除外することでなく、他の構成要素をさらに含むことができることを意味する。また、明細書に記載された「〜部」などの用語は、少なくとも１つの機能や動作を処理する単位を意味し、これは、ハードウェア（ｈａｒｄｗａｒｅ）やソフトウェア（ｓｏｆｔｗａｒｅ）、またはハードウェア及びソフトウェアの結合で実現されることができる。
【００４２】
図１は、一実施形態に係る配管内の水位モニタリングシステムの構造図である。
【００４３】
図１に示すように、配管内の水位モニタリングシステム１００は、超音波発生部１１０、超音波探傷部１２０、及びデータ処理部１３０を備える。
【００４４】
超音波発生部１１０は、超音波を発生させ、超音波を配管１０内に伝達する。このとき、超音波発生部１１０は、超音波を配管１０内に効果的に伝達するための構造を有することができる。すなわち、超音波発生部１１０は、超音波探傷によるモニタリングの正確度向上のために、超音波の消滅を最小化する構造を有する。このような構造を実現するための一例として、超音波発生部１１０の断面を示した図２を参照すれば、超音波発生部１１０は、超音波を発生させる少なくとも１つの超音波トランスデューサ１１１、超音波トランスデューサ１１１と配管１０とを接触させるものの、超音波の消滅を最小化する固体型接触媒質１１２、及び超音波トランスデューサ１１１が動かずに正確に固定されるように保持する保持部１１３を備えることができる。
【００４５】
超音波発生部１１０の各構成要素をさらに詳しくみると、超音波発生部１１０は、複数の超音波トランスデューサ１１１を含んで配管１０内の水位ｈを階層的に測定することができる。例えば、本明細書では、３個の超音波トランスデューサ１１１が配管１０の外側で互いに異なる位置に備えられたことと図示した。第１ないし第３の超音波トランスデューサ１１１−１、１１１−２、１１１−３は、水位を感知するのに使用される。このために、これらの超音波トランスデューサ１１１は、配管１０を基準として垂直（または、横断面）方向及び／又は水平（または、縦断面）方向に沿って配管１０の外側に互いに離間されて配置される。例えば、超音波トランスデューサ１１１は、図２のように、配管１０を基準として垂直方向（または、配管の横断面）に沿って重ならないように離間されて配置されることができる。また、超音波トランスデューサ１１１は、図３のように、配管１０を基準として水平方向（または、配管の縦断面）にそって重ならないように離間されて配置されることができる。これは、超音波等が配管１０の一側で送信された後、配管１０の反対側（他側）で反射されて戻ってくるとき、超音波等間の干渉を減らすためである。
【００４６】
各超音波トランスデューサ１１１は、超音波探傷部１２０と連結され、超音波探傷部１２０の制御によって特定波形の超音波を配管１０の一側で発生させ、配管１０の反対側（他側）金属層で反射されて戻ってくる超音波を受信する。本実施形態において超音波トランスデューサ１１１を３個に構成したことは例示に過ぎず、２個、４個、またはそれ以上に構成され得ることはもちろんである。
【００４７】
固体型接触媒質１１２は、超音波トランスデューサ１１１の一側に備えられて、超音波トランスデューサ１１１を配管１０の外側に接触させるものの、超音波の消滅を最小化するように、形態が変わらない物質で形成されることができる。
【００４８】
固体型接触媒質１１２の材質または性質と関連して、一例として固体型接触媒質は、高分子性物質でありうる。他の例として、固体型接触媒質は、親水性高分子化合物でありうる。さらに他の例として、固体型接触媒質は、金属性物質でありうる。例えば、固体型接触媒質は、軟性を揃えた金属性物質でありうるし、剛性を揃えた金属性物質でありうるし、軟性と剛性とを共に揃えた金属性物質でありうる。さらに他の例として、固体型接触媒質１１２は、ポリエチレン系の超音波透過性固体物質でありうる。さらに他の例として、固体型接触媒質１１２の外皮は、相対的に硬い物質で、内皮は、相対的に軟らかい物質で構成されることができる。さらに他の例として、固体型接触媒質１１２は、１個以上の固体型物質が複合されて構成されることができる。さらに他の例として、固体型接触媒質１１２は、単一物質で構成されることができる。固体型接触媒質１１２の接触方式または形態と関連して、一例として、固体型接触媒質１１２は、配管１０の表面に塗布される形態でありうる。他の例として、固体型接触媒質１１２は、配管１０の表面に付着される形態でありうる。
【００４９】
上記のような固体型接触媒質を使用することにより、超音波トランスデューサ１１１が配管１０と接触した状態で長時間蒸発されず、持続的に形態が維持され得るし、固体型媒質を軟らかく対象物体と接触されるようにする。また、固体型接触媒質１１２は、超音波トランスデューサ１１１と配管１の表面間の気孔を除去することにより、超音波トランスデューサ１１１から発生された超音波が配管１０を通過するとき、超音波の減衰を最小化し、超音波探傷法の適用範囲を拡張させ、持続的な水位モニタリングを実現できる。
【００５０】
保持部１１３は、超音波トランスデューサ１１１が配管１０に安定的、固定的、持続的に接触するように保持し、環形または輪状のホルダとして配管１０の全部または一部を取り囲むことができる。すなわち、保持部１１３は、複数の超音波トランスデューサ１１１が危険範囲、警告範囲、正常範囲を感知するために、配管１０の外側で互いに異なる位置に備えられるとき、これらの超音波トランスデューサ１１１の各々を個別的に保持するように複数個で構成されることができる。しかし、これは例示に過ぎず、保持部１１３の形状や形態、または個数は、様々に実現され得ることはもちろんである。１個の保持部１１３と１個の超音波トランスデューサ１１１との組み合わせで超音波探傷を行うとき、前記組み合わせをチャネルといい、このような組み合わせが複数個で構成されたことを多重チャネルと呼ぶ。
【００５１】
図３は、一実施形態によって配管に多重チャネルを構築した側面図である。図３は、保持部１１３−１、１１３−２、１１３−３と超音波トランスデューサ１１１−１、１１１−２、１１１−３との組み合わせが３個になって、３重チャネルを構成した例示である。
【００５２】
さらに、図１に示すように、超音波探傷部１２０は、それぞれのチャネルに位置した超音波トランスデューサ１１１を駆動させて超音波信号の送信を制御し、反射される超音波の波形を感知及び収集して入出力する。例えば、超音波探傷部１２０は、周期的に（例えば、１０分間隔）超音波信号が送信されるように制御し、反射波を周期的に観察することができる。そして、超音波探傷部１２０は、データ処理部１３０と連結されて、収集された超音波波形に関する情報をデータ処理部１３０に送るか、データ処理部１３０により格納されるか、加工された情報を受信できる。
【００５３】
データ処理部１３０は、超音波探傷部１２０から得た各種情報（反射波情報等）に基づいて水位または水位が属する範囲を判断し、水位に関する情報を加工するか、処理して格納することができる。
【００５４】
超音波は、固体、液体、及び空気領域で電波特性が相違するため、気体領域での超音波波形と液体領域での超音波波形とが区分される。したがって、超音波探傷部１２０は、金属層で形成された配管１０に透過された超音波が配管１０の厚さを空けて配管１０の反対側金属層で反射されて戻ってくる超音波の波形を多重チャネルを介して観察し検証することで、配管１０の内部表面に気体と液体とが共存するかに関する情報または超音波が気体領域または液体領域と相互作用した結果情報を導き出すことができる。このような情報等は、配管１０内の水位を正確に評価するのに使用される。
【００５５】
図４は、本発明に係る配管内の水位モニタリングシステムの動作原理を説明するための断面図である。
【００５６】
図４に示すように、安全関連系統の配管１０内にガスが蓄積されれば、水位ｈが変化し得る。本実施形態では、水位ｈの範囲を正常範囲、警告範囲、危険範囲の３段階として定義する。水位ｈを正常範囲、警告範囲、危険範囲のように階層的に分けるために、正常範囲、警告範囲、危険範囲の物理的な高さが予め設定され得る。ユーザは、このように設定されたそれぞれの範囲に該当する配管外側（または、表面）上の地点を選定し、現場の配管に適用することができる。
【００５７】
次いで、ユーザは、複数の範囲を形成するように適当な準位に超音波トランスデューサ１１１を位置させる。これらの超音波トランスデューサ１１１は、超音波を発生させ、自分が配管１０の一側で送信した超音波が配管１０の他側から反射されて来る波形を観測できる。
【００５８】
第１の超音波トランスデューサ１１１−１は、最上準位（基準位置）に位置している。第２の超音波トランスデューサ１１１−２は、最上準位より相対的に下の準位、すなわち、正常範囲と警告範囲の境界に位置している。第３の超音波トランスデューサ１１１−３は、最も低い準位、すなわち、警告範囲と危険範囲の境界に位置している。すなわち、複数の超音波トランスデューサ１１１が配管１０の外側上に互いに離間されて配置された状態に基づいて、配管１０の横断面に沿って水位が属し得る複数の範囲が形成され得る。各超音波トランスデューサ１１１が離れた間隔または配置された形態によって正常範囲、警告範囲、危険範囲の幅が変わり得る。
【００５９】
これらの超音波トランスデューサ１１１により発生された超音波と反射波とに基づいて水位ｈを判断する方法は、次のとおりである。
【００６０】
１）水位ｈが正常範囲に属する場合は、次の２つの場合を含む。
【００６１】
ｉ）全ての超音波トランスデューサ１１１が液体領域に接した場合：全ての超音波トランスデューサ１１１で発生された超音波は、減衰せずに、再度超音波トランスデューサ１１１に反射されて戻ってくる。このとき、反射されて戻ってくる波形は、ガウシアン形態で観測されることができる。したがって、配管内の水位モニタリングシステム１００は、全ての超音波トランスデューサ１１１から反射波が観測される場合、水位ｈが正常範囲に属することと判断する。
【００６２】
ii）第１の超音波トランスデューサ１１１−１は気体領域に接し、第２の超音波トランスデューサ１１１−２と第３の超音波トランスデューサ１１１−３とは液体領域に接した場合：第１の超音波トランスデューサ１１１−１で発生された超音波に対する反射波は観測されないことに対し、第２の超音波トランスデューサ１１１−２と第３の超音波トランスデューサ１１１−３とで発生された超音波に対する反射波は減衰せずに、反射されて戻ってくる。したがって、配管内の水位モニタリングシステム１００は、少なくとも第２の超音波トランスデューサ１１１−２が反射波を観測する地点までは水位ｈが正常範囲に属することと判断する。
【００６３】
２）水位ｈが警告範囲に属する場合は、第１の超音波トランスデューサ１１１−１と第２の超音波トランスデューサ１１１−２とは気体領域に接し、第３の超音波トランスデューサ１１１−３は液体領域に接した場合に該当する。第１の超音波トランスデューサ１１１−１と第２の超音波トランスデューサ１１１−２とで発生された超音波に対する反射波は観測されないことに対し、第３の超音波トランスデューサ１１１−３で発生された超音波に対する反射波は減衰せずに、反射されて戻ってくる。したがって、配管内の水位モニタリングシステム１００は、少なくとも第３の超音波トランスデューサ１１１−３が反射波を観測する地点までは水位ｈが警告範囲に属することと判断する。
【００６４】
３）水位ｈが危険範囲に属する場合は、第１の超音波トランスデューサ１１１−１、第２の超音波トランスデューサ１１１−２、及び第３の超音波トランスデューサ１１１−３が共に気体領域に接した場合に該当する。したがって、第１の超音波トランスデューサ１１１−１、第２の超音波トランスデューサ１１１−２、及び第３の超音波トランスデューサ１１１−３で発生された超音波に対する反射波は観測されない。したがって、配管内の水位モニタリングシステム１００は、全ての超音波トランスデューサ１１１が反射波を観測できない時点からは水位ｈが危険範囲に属することと判断する。
【００６５】
図５は、本発明の一実施形態に係る配管内の水位モニタリングシステムを設定する方法を示した順序図である。
【００６６】
図５に示すように、配管内の水位モニタリングシステム１００を配管１０に設置する方法は、少なくとも１つの超音波トランスデューサ１１１＋固体型接触媒質１１２＋超音波探傷部１２０の連結状態を確認するステップ（Ｓ５００）と、超音波トランスデューサ１１１で発生する超音波が固体型接触媒質１１２と液体領域とを通過する波形を確認するステップ（Ｓ５０５）と、液体領域で前記超音波に対する反射波の有無を確認するステップ（Ｓ５１０）とを含む。例えば、ユーザは、設置初期に超音波トランスデューサ１１１を発生させた超音波が、固体型接触媒質１１２と液体領域を介して反射されてくる波形を観察することにより、各構成要素の連結状態が正しいか確認することができる。また、本実施形態に係る水位モニタリング方法は、反射波の有無を正確に確認することが配管内の水位を判断するのに重要な要素であるから、システムの信頼度のために、この情報のエラーを予め防止する必要がある。
【００６７】
ステップＳ５１０において、仮りに、液体領域での反射波が確認されなければ、さらにステップＳ５０５が行われる。それに対し、仮りに、液体領域での反射波が確認されれば、ユーザは、超音波トランスデューサ１１１と固体型接触媒質１１２とを連結し（Ｓ５１５）、水位の正常範囲、警告範囲、危険範囲を区分する配管表面上の地点を選定して、それぞれの範囲を区分する準位に超音波トランスデューサ１１１を配置する（Ｓ５２０）。
【００６８】
このように、本実施形態に係る配管内の水位モニタリングシステムは、安全関連系統のガス蓄積と関連して非破壊的な方法で配管内の水位モニタリングを長期的に行うことができ、配管の形状と発電所系統に物理的変化を与えず、システムの設置及び現場適用が極めて簡単であり、構築されたシステムを介して持続的に配管内の水位に対するデータベースを構築できる。
【００６９】
図６は、本発明の一実施形態に係る配管内の水位モニタリング方法を示した順序図である。
【００７０】
図６に示すように、配管内の水位モニタリングシステム１００は、多重チャネルの超音波トランスデューサ１１１を使用して超音波を発生させる（Ｓ６００）。超音波トランスデューサ１１１で発生された超音波は、固体型接触媒質１１２を介して配管１０内に送信される。
【００７１】
配管内の水位モニタリングシステム１００は、各超音波トランスデューサ１１１−１、１１１−２、１１１−３の超音波に対する反射波の有無を確認する（Ｓ６０５）。
【００７２】
各超音波トランスデューサ１１１−１、１１１−２、１１１−３の超音波に対する反射波情報に基づいて、配管内の水位モニタリングシステム１００は、配管１０内の水位を判断する（Ｓ６１０）。ここで、反射波情報とは、反射波等の有無を組み合わせた情報である。
【００７３】
各超音波トランスデューサ別の反射波の有無を組み合わせて配管１０内の水位を判断する方法を図４を参照して説明すれば、次のとおりである。
【００７４】
【表１】
2017532568.tif 000003
【００７５】
表１に示すように、全ての超音波トランスデューサ１１１の超音波に対する反射波が存在することと確認された場合、または、第１の超音波トランスデューサ１１１−１を除いた残りの超音波トランスデューサの超音波に対する反射波が確認された場合、配管内の水位モニタリングシステム１００は、配管内の水位が正常範囲に属することと判断する。
【００７６】
そして、第３の超音波トランスデューサ１１１−３の超音波に対する反射波のみが確認された場合、配管内の水位モニタリングシステム１００は、配管内の水位が警告範囲に属することと判断する。
【００７７】
また、全ての超音波トランスデューサ１１１の超音波に対する反射波が確認されなかった場合、配管内の水位モニタリングシステム１００は、配管内の水位が危険範囲に属することと判断する。
【００７８】
本実施形態に係る配管内の水位モニタリング方法は、上記において判断された配管内の水位に関する情報をデータベースに格納するステップをさらに含むことができる。
【００７９】
このように、配管の水位を直接測定せずに、遠距離モニタリングを介して発電所点検に消費される時間を効率的に減らしながら持続的な観察が可能なので、運用の効率性が増大する。また、ガス蓄積の安全性の懸案と関連する空気蓄積現象を持続的にモニタリングして、過度な空気が蓄積されないように事前予防をすることができ、発電所系統に直接的な設計変更なしでモニタリングが可能なので、安全性が増大する。
【００８０】
以上の説明は、本発明の技術思想を例示的に説明したことに過ぎないものであって、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲で様々な修正及び変形が可能であろう。したがって、本発明に開示された実施形態は、本発明の技術思想を限定するためのものでなく、説明するためのものであり、このような実施形態によって本発明の技術思想の範囲が限定されるものではない。本発明の保護範囲は、下記の請求の範囲によって解釈されなければならず、それと同等な範囲内にあるあらゆる技術思想は、本発明の権利範囲に含まれることと解釈されるべきであろう。
【図１】
2017532568.tif 000004
【図２】
2017532568.tif 000005
【図３】
2017532568.tif 000006
【図４】
2017532568.tif 000007
【図５】
2017532568.tif 000008
【図６】
2017532568.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成29年4月24日(2017.4.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配管内の水位をモニタリングするシステムであって、
前記配管の外側で互いに離間した位置に配置されて超音波を発生させる少なくとも１つの超音波トランスデューサと、前記少なくとも１つの超音波トランスデューサの一側に備えられて、前記少なくとも１つの超音波トランスデューサを前記配管の外側に接触させる固体型接触媒質と、前記少なくとも１つの超音波トランスデューサが前記配管の外側に固定的に接触するように保持する保持部とを含む超音波発生部と、
前記少なくとも１つの超音波トランスデューサを駆動させて前記超音波の発生を制御し、前記超音波に対する反射波を感知し、前記反射波に関する情報を収集して入出力する超音波探傷部と、
前記反射波に関する情報に基づいて前記水位を判断し、前記水位に関する情報を処理したり、格納するデータ処理部と、
を備えるシステム。
【請求項２】
前記配管の外側から垂直方向に前記少なくとも１つの超音波トランスデューサが配置された状態に基づいて、前記配管の横断面に沿って複数の範囲が形成され、
前記データ処理部は、前記複数の範囲のうち、前記水位が属する範囲を判断することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記少なくとも１つの超音波トランスデューサは３個であり、
前記配管の外側に沿って最上準位から下側に第１ないし第３の超音波トランスデューサが順次配置され、
前記複数の範囲は、正常範囲、警告範囲、及び危険範囲を含むことを特徴とする請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記超音波探傷部が前記第１ないし第３の超音波トランスデューサの超音波に対する反射波を全て感知するか、前記第２及び第３の超音波トランスデューサの超音波に対する反射波のみを感知する場合、
前記データ処理部は、前記水位が前記正常範囲に属することと判断することを特徴とする請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記超音波探傷部が前記第３の超音波トランスデューサの超音波に対する反射波のみを感知する場合、
前記データ処理部は、前記水位が前記警告範囲に属することと判断することを特徴とする請求項３に記載のシステム。
【請求項６】
前記超音波探傷部が前記第１ないし第３の超音波トランスデューサの超音波に対する反射波を全て感知できない場合、
前記データ処理部は、前記水位が前記危険範囲に属することと判断することを特徴とする請求項３に記載のシステム。
【請求項７】
前記少なくとも１つの超音波トランスデューサは、前記配管の外側から水平方向に離間されることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記保持部は、環形または輪状のホルダとして前記配管の全部または一部を取り囲むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記固体型接触媒質は、ポリエチレン系の超音波透過性固体物質であり、前記配管の表面に塗布されることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記固体型接触媒質の外皮は、相対的に硬い物質で構成され、前記固体型接触媒質の内皮は、相対的に軟らかい物質で構成されることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記固体型接触媒質は、前記配管の表面に付着される形態であることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
配管内の水位をモニタリングするシステムであって、
互いに離間された多重チャネルを介して前記配管内に超音波を送信する超音波発生部（ここで、各チャネルは、超音波を発生させる超音波トランスデューサ、前記超音波トランスデューサの一側に備えられる固体型接触媒質、及び前記配管の外側を取り囲む輪状であって、前記超音波トランスデューサを固定的に保持する保持部で構成される）と、
前記多重チャネルを介しての前記超音波の送信を制御し、前記超音波に対する反射波を感知し、前記反射波に関する情報を収集して入出力する超音波探傷部と、
前記反射波に関する情報に基づいて前記水位を判断し、前記水位に関する情報を処理したり、格納するデータ処理部と、
を備えるシステム。
【請求項１３】
前記配管の外側から垂直方向に前記少なくとも１つの超音波トランスデューサが配置された状態に基づいて、前記配管の横断面に沿って複数の範囲が形成され、
前記データ処理部は、前記複数の範囲のうち、前記水位が属する範囲を判断することを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記多重チャネルを構成する超音波トランスデューサは３個であり、
前記配管の外側に沿って最上準位から下側に第１ないし第３の超音波トランスデューサが順次配置され、
前記複数の範囲は、正常範囲、警告範囲、及び危険範囲を含むことを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記超音波探傷部が前記第１ないし第３の超音波トランスデューサの超音波に対する反射波を全て感知するか、前記第２及び第３の超音波トランスデューサの超音波に対する反射波のみを感知する場合、
前記データ処理部は、前記水位が前記正常範囲に属することと判断することを特徴とする請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記超音波探傷部が前記第３の超音波トランスデューサの超音波に対する反射波のみを感知する場合、
前記データ処理部は、前記水位が前記警告範囲に属することと判断することを特徴とする請求項１４に記載のシステム。
【請求項１７】
前記超音波探傷部が前記第１ないし第３の超音波トランスデューサの超音波に対する反射波を全て感知できない場合、
前記データ処理部は、前記水位が前記危険範囲に属することと判断することを特徴とする請求項１４に記載のシステム。
【請求項１８】
前記少なくとも１つの超音波トランスデューサは、前記配管の外側から水平方向に離間されることを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
【請求項１９】
前記固体型接触媒質は、ポリエチレン系の超音波透過性固体物質であり、前記配管の表面に塗布されることを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
【請求項２０】
前記固体型接触媒質の外皮は、相対的に硬い物質で構成され、前記固体型接触媒質の内皮は、相対的に軟らかい物質で構成されることを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
【国際調査報告】
2017532568.tif 000010
2017532568.tif 000011
2017532568.tif 000012
2017532568.tif 000013