유량계 특성 비교 차압식과 볼텍스 & thermal mass

Presentation on theme: "유량계 특성 비교 차압식과 볼텍스 & thermal mass"— Presentation transcript:

1 유량계 특성 비교 차압식과 볼텍스 & thermal mass
GOLDEN RULSE 기술영업부

2 차압식과 볼텍스 방식 개요 체적유량비를 측정하는데 가능하다. 이러한 유량계들은 유량측정을 위하여 압력게이지 또는 센서의 연결을 요구하게 된다. 만일 질량유량 출력이 요구된다면 차압유량계는 추론적인 질량유량에 대하여 부가적인 판독을 요구하게 된다. 절대 압, 차압, 온도 및 점도 판독과 같은 물리적 공정 측정에 따르는 수동 또는 컴퓨터에 의한 계산은 실제유량을 얻기 위하여 출력신호에 대하여 반드시 적용 되어야 한다. 오리피스 또는 오리피스 플레이트, 노즐 또는 유량 노즐, 유량 벤츄리 또는 벤츄리 튜브, 피톳 튜브 또는 피톳 스태틱 튜브, 엘보 또는 유량 엘보, 루프 또는 루프 유량계들은 모두 차압식 유량계이다. 차압식과 볼텍스유량계는 전형적으로 10 : 1의 부하 조정비를 갖는다. 그리고 부대설비의 과다한 구매비용, 설치 및 유지보수비 과다 발생, 다수의 계기로부터 누적되는 오차 발생, 저 유량에서의 정확도 저하가 단점으로 작용된다. 그리고 볼텍스유량계의 경우 배관에 흐르는 가스의 유량을 검출할때 진동이 있으면 그 측정에 어려운 단점이 있다. 보일러 버너공기 공급라인에 사용시 사용량이 적은 여름의 경우 저유량에서 에러가 발생하는 단점이 있다. 아래 그림은 지금까지 사용되어 오고 있는 체적식으로 절대압, 차압, 온도 및 점성도 와 같은 다른 물리적 공정측정에서 얻어낸 계산을 통하여 질량유량을 추론하는 즉 직접질량유량측정에 반대되는 추론 질량 유량계이다.

3 차압식과 볼텍스 유량계의 단점 www.goldenrules.co.kr
피토트 방식의 경우 이물질에 의한 구멍막힘으로 인한 차압손실로 오차 발생 및 오작동 발생 과다한 부대설비(온도 및 압력전송기, flow computer 등)비용 및 설치 유지보수의 어려움 다수의 계기로 인한 누적오차 발생과 저유량에서의 정확도 저하

4 열량식유량계 개요 일반적인 유량계에서는 부피유량을 측정하고 있다. 그러나 이 부피유량은 유체의 온도 및 압력이 변하면 따라서 변한다. 특히 측정 유체가 압축성 유체, 기체인 경우에는 그 변하는 정도가 매우 심하다. 이 부피 유량을 질량유량으로 변환하려면 측정 유체의 온도 및 압력을 알아 밀도를 구하여 부피유량에 곱해 주면 질량유량을 구할 수 있는 것이다. 또한 특히 기체의 경우 온도 및 압력만의 보상만으로는 부족한 경우가 있다. 온도가 매우 높거나 또는 압력이 매우 높은 경우에는 온도 및 압력 보상만으로는 충분하지 않으며 소위 압축계수라고 z 값을 구하여 추가로 보상해 주어야 하는 경우가 흔히 있다. 부피유량을 구하고 온도, 압력의 측정을 통하여 질량유량을 구하는 것은 매우 번거롭다. 따라서 질량유량을 직접 구할 수 있다는 것은 매우 편리하다. 질량유량을 직접 구하는 방법에는 지금까지 알려진 바로는 통상 2가지 방법이 있다. 즉 액체용 코리오리스 질량유량(coriolis mass flow meter)계 및 기체용 열식 질량유량계(thermal mass flow meter)가 바로 그것이다.

5 다음은 열식 질량 유량계의 특징을 설명하고 있다. * 온도, 압력변화의 영향을 받지 않고 유체의 질량 유량 측정이 가능하다.
다음은 열식 질량 유량계의 특징을 설명하고 있다. * 온도, 압력변화의 영향을 받지 않고 유체의 질량 유량 측정이 가능하다. * 주로 기체 유량 측정용으로 많이 사용된다. * 저압(대기압,진공) 및 저유량의 유량 측정도 가능하다. * 응답속도가 매우 빠르다. * 보수, 점검이 쉽다. * 측정범위가 넓다.(100:1) * 마이크로프로세서를 사용하므로 자기 진단 기능이 있으며, 적용에 유연성이 있다. * 특히 오리피스유량계에서 요구하는 직관부의 확보가 어려운 경우에도 사용이 가능하다. 여러 산업분야에서 정확한 가스의 유량측정을 위하여 질량 유량계를 사용하는 추세가 급속 도로 증가하고 있다. 현재 운전비용의 절감이 절실히 필요로 하기 때문에 Process의 단순화와 정확성 및 저렴 한 제품가격으로 한층 더 사용자의 요구조건을 충족시키고 있다. 현재 산업현장은 기체 역시 액체 질량 유량계와 같이 가스(산소,수소,질소,아르곤,프로판,공 기,도시가스 등등)질량 유량계 보급이 더욱 확산되면서 산업 현장에 에너지 절감 뿐만 아니 라 정확한 유량측정 등으로 많은 기여와 발전을 도모할 수 있을 것이다.

6 THERMAL MASS FLOW METER
차압식과 볼텍스유량계와 열량식유량계의 비교표 구분 ORIFICE & VORTEX FLOW METER THERMAL MASS FLOW METER 정확도 ±1~2% F.S. ±0.5% F.S. 출력 ANALOG 4-20mA DIGITAL PULSE(볼텍스 Only) DIGITAL RS-485, PULSE 부하조정비 10:1 100:1 (optional 1000:1) 측정유량 체적유량 질량유량 설치 / 부대설비 설치장소가 넓고 배관(FLANGE) 용접을 위해 절단 / 복잡 설치장소가 적고 배관절단 없이 설치 가능(삽입) / 간단 압력손실 많음 거의 없음(0.014bar 이하) 직관부 10D 이상 5~7D 유지 보수 과다비용 발생 극히 적음 장점 잘 알려져 있어 범용적으로 사용 압력, 온도 보상 없이 질량유량 측정이 가능하고 구동부가 없어 고장이 적다. 유량범위가 넓으며 저유량에서 고정확 단점 이물질로 인한 차압손실 발생, 저압, 저유량에서 부정확 수분이 포함된 기체 측정시 오차발생

7 오리피스 유량계 특성 오리피스 유량계는 근본적으로 압력손실이 큰 구조를 가지고 있다.
차압식 유량계 시스템 구성 오리피스 유량계는 근본적으로 압력손실이 큰 구조를 가지고 있다. 또한, 체적유량 측정으로 온도와 압력을 보상해야 하는 시스템이 필요하다.

8 열식질량유량계와 오리피스유량계 비교(에너지 측면)
측정방식 질량유량 측정 (부대설비가 간단) 체적 유량 측정 (부대설비가 복잡) 압력손실 차압이 적다 차압이 심하다 유지보수 극히 적음 과다한 비용발생 설치(직관부) 비교적 짧다(5~7D) 길다(10D 이상, 20~30D ) 압축공기 시스템 설비 고도화에 따른 유량계의 다단계 적용 오리피스 압력강하가 심해짐 (기하급수적으로 심해짐) 5bar -> 4.5bar -> 3.94bar -> 3.28bar

9 압력손실 감소 = 에너지 절감 = 비용 절감 브라질의 한 화학 제조 시설에서 오리피스 플레이트를 유량계를 교체하는 것만으로 손쉽게 연간 7십 5만 달러의 전기 비용을 절감한 사례가 있다. 오리피스 플레이트를 차압이 거의 없는 질량식 유량계로 교체한다면 파이프 내 흐름을 저해하는 실질적인 압력 손실 제거가 가능하다. 또한 압축 공기 시스템의 효율성을 10 %까지 상승시켜, 멀리 떨어진 원격위치에서도 라인 압력을 향상시킨다.