FLOW INSTRUMENT.

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1 FLOW INSTRUMENT

2 목 차 1. Flow Instrument 의 종류 2. 유량계의 선택 3. 차압식 유량계
유량의 측정 목 차 1. Flow Instrument 의 종류 2. 유량계의 선택 3. 차압식 유량계 4. 면적식 유량계 5. 용적식 유량계 6. Turbine 유량계 7. 전자 유량계 8. 초음파 유량계 9. 질량 유량계

3 차압식 : ORIFICE.VENTURY.FLOW-NOZZLE.ANNUBER
1. Flow Instrument 종류 현재 각종 Process에서 Flow Measurement에 가장 많이 사용 되는 Flow Instrument로서는 차압식 : ORIFICE.VENTURY.FLOW-NOZZLE.ANNUBER 면적식: ROTA-METER 용적식: PD-METER 기 타 : TURBINE-METER. MAGNETIC, MASS, ULTRASONIC FLOW METER

4 2.유량계의 선택 측정 유체의 종류에 의한 분류 측정량에 의한 분류 측 정 유 체 유 량 계 종 류 액 체 용
측 정 유 체 유 량 계 종 류 액 체 용 용적 유량계, 전자 유량계, 초음파 유량계, Weir 유량계 Flume 유량계, Turbine 유량계 기 체 용 열 유량계, 초음파 유량계, 용적 유량계, Turbine 유량계  기체 및 액체 겸용 차압 유량계, 와류 유량계, 면적 유량계  측정량에 의한 분류 측 정 량 유 량 계 의 종 류 유 속 열선 유량계, Pitot관(차압식), 전자 유량계, 삽입형 와류 유량계, 삽입형 Turbine 유량계 용 적 유 량 Orifice(차압) 유량계, 전자 유량계, 초음파 유량계, Weir 유량계, 면적 유량계 질 량 유 량 열 유량계, Coriolis힘 질량 유량계, 각운동량 질량 유량계  적산 용적 유량 용적 유량계, Turbine 유량계, 와류 유량계 

5 1.설치배관의 규격이 2” 보다 적을 경우 면적식 유량계 2.제품의 입.출하 관리용 (고정도 0.2%) 용적식 유량계
2.유량계의 선택 유량계를 선택할 경우 우선적으로 가장 안정이 되고 설치 가격이 저렴한 ORIFICE-TYPE을 선정하고 불가능 할 경우 다음의 사정을 고려하여 유량계를 선정한다. 1.설치배관의 규격이 2” 보다 적을 경우 면적식 유량계 2.제품의 입.출하 관리용 (고정도 0.2%) 용적식 유량계 3.RANGE ABILITY가 3:1 이상의 경우 면적식유량계 4.극소의 압력 손실이 요구되는 경우 VENTURY TYPE 5.설치 시 직관거리가 나오지 않을 경우 면적식 유량계 6.유체가 고점도 또는 SLURRY의 경우 전자식 유량계

6 3.차압식 유량계 1.차압식 유량계의 원리 유체가 흐르는 배관에 조임기구(Orifice-Plate)를 설치하면 조 임기구의 전과 후에는 압력차가 발생하게 된다. 그 차압의 크 기는 유체의 유량이나 밀도에 의하여 다르게 발생되기 때문에 차압을 측정 함으로서 배관에 흐르는 유체의 유량을 측정 할수 가 있다.

7 3.1 Orifice Assembly

8 3.2. 차압식 유량계의 유량 계산식 차압과 유량의 관계를 식으로 표시하면 우측의 공식과 같다. 계산식의 성립은 베르누이의 정리 에서 유도 하였다 유도과정을 추적을 해보는 것 도 재미있는 일이지만 상당히 복잡하고 시간도 많이 소요되 기 때문에 여기서는 생략한다. 압력손실을 줄이기 위하여서는 직경비를 크게하면되지만 크기에 한계가 있다. 직경비가 크지면 예상오차가 크지고 보다큰 직관거리가 필요로 하는 등의 이유로 직경비를 재 한하고 있다.일반적으로 0.2<직경비<0.7 이내로 한다.

9 3.3.차압식 유량계의 종류와 형상 1) ORIFICE 2) VENTURY - TUBE
ORIFICE의 형상은 우측의 그림 과 같다. 유체가 응축 된다든지 침전되는 고형물의 경우에는 우 축의 그림과 같이 특수한 형상 의 ORIFICE를 사용한다. 2) VENTURY - TUBE 1. ORIFICE에 비하여 압력손실 이 상당히 적다. 2. 고형물 유체의 경우 침전물이 고이지 않는다. 3. EDGE가 없어 내구성이 길다

10 3) FLOW-NOZZLE 1.압력손실이 ORIFICE보다 적다. 2.고온 고압의 증기나 BOILER의 급수배관 같은 유속이 빠른 장소 에서는 일반적인 ORIFICE로는 기계적인 강도가 문제가 되고 또 EDGE의 마모로 발생하는 오차를 줄이기 위하여 사용한다.

11 4.면적식 유량계 1) 면적식 유량계 그림과 같이 승직형으로서 상부방향이 넓은 TAPER관 과 내부에 설치된 FLOAT로 구성되어 있다. 유체가 TAPER관 내부를 아래에서 위로 흐를 때 유량 에 비례하여 FLOAT가 상승하게 된다.이와 같은 동작 은 유체의 흐름이 FLOAT 에서 조임기구 역할을 하여 FLOAT 전후에는 차압이 발생하기 때문에 FLOAT 가 상승을 하게 된다.FLOAT가 상승을 하게 되면 테퍼관 의 면적이 넓어지고 차압이 줄어들어 FLOAT의 무게 와 BALANCE가 되어 FLOAT가 정지하게 된다 2)면적식 유량계의 특징 1.RANGE ABILITY가 크다. 2.설치 전후의 직관거리가 필요없다. 3.소구경의 경우 가격이 저렴하다. 4.현장에서의 교정이 필요없다 5.미소 유량의 측정이 가능하다 3)사용상의 주의점 1.맥동류의 유체를 측정이 곤란하다. 2.고정도가 요구되는 경우에는 사용 이 불가능 하다. 3.승직 배관 이외에는 설치가 불가능 하다.

12 4.면적식 유량계

13 1) 용적식 유량계(Positive Displacement-Meter)
5.용적식 유량계 1) 용적식 유량계(Positive Displacement-Meter) OVAL-Gear를 그림과 같이 2개 조합하여 상류측과 하류측의 유체의 차압을 이용하여 OVAL-Gear가 회전하도록 설계한 것으로 회전시에 Case와 OVAL Gear 사이에 일정 용적분의 유체가 통과하게 된다. 이때 회전하는 OVAL-Gear의 회전수를 측정하며 Gear를 통과한 유량을 측정 할 수 있다. OVAL-Gear형 외에도 누이꼬치형의 회전자를 이용 하는 Root 형도 사용되고 있다. 2)용적식 유량계의 특징 1.고정도의 유량 측정이 가능 하다. 2.고점도 유체의 유량 측정이 가능하다 3)사용상의 주의점 1.가격이 비싸고 유지보수가 어렵다 2.실 유량으로 교정이 필요하다. 3.고형물이 있으면 Gear가 회전을 하지 못하므로 Strainer가 필요. 4.기포의 유입을 방지 하여야 한다.

14 5.용적식 유량계

15 6.TURBINE 유량계 여러 장의 날개를 붙인 회전익을 배관 내에 설치 하고 유체를 통과 시키면 유속에 비례하여 회전 익 이 회전을 하게 된다. 회전익에 자석을 설치하고 CASE외부에 PICK- UP COIL을 설치하면 회전익이 회전을 하면서 전기적 신호(PULSE)를 발생 하게 된다. 이 신호를 검출하여 COUNT 하면 배관을 통과 하는 유체의 유량을 측정 할 수 있다. 1)TURBINE유량계의 특징 1.고정도의 유량 측정이 가능 하다. (오차 0.2%) 2.구조가 간단하다. 2)사용상의 주의점 1.상류측에 Strainer및 Straightener 의 설치가 필요하다. 2.직관거리가 필요하고 고가 이다. 3.실 유량에 의한 교정이 필요하다. 4.고속으로 회전으로 파손의 위험.

16 6.TURBINE 유량계

17 7.전자 유량계 전자 유량계는 좌측의 그림과 같이 유체가 통과 하는 배관 사이에 전기적 자장을 걸어서 유체가 흐르는 방향과 직각으로 균일한 자계를 발생 시 키면서 배관 내에 도전성이 있는 유체를 통과 시키면 유속과 비례한 기전력이 발생 하게 된다. 이 기전력을 배관의 표면에 설치되어 있는 전극 으로 검출을 하면 배관 내의 유체의 유량을 측정 하는 것이 가능 하다. 1)전자 유량계의 특징 1.유량계 내부에 장애물이 없기 때문 에 압력 손실이 없다. 2.Range Ability (20:1)가 크다. 3.Slurry를 포함한 유체의 측정도 가능 하다. 2)사용상의 주의점 1.유체가 도전성이 없으면 측정불가 2.유체의 조건에 주의하지 않으면 내 부의 Lining을 파손 시킨다. 3.가격이 비싸다.

18 7.전자 유량계

19 8.초음파 유량계 상.하수도관이나 공장 배수관로등 압력손실의 허 용이 되지 않는 장소의 대유량 측정에 주로 사용. 동작원리는 배관의 외측에 초음파 송수신기 각 1 조를 설치하고 송신기측에서 발신된 초음파가 검 출단에서 검출되는 시간이나 주파수의 변화를 측정하여 유량을 측정한다.

20 9.질량 유량계(Mass Flow-meter)
유량계의 동작원리는 U자형 Sensor-Tube를 진동 시키면서 Tube속으로 유체를 통과 시키 면 질량유량에 비례하여 Sensor-Tube가 휘어 짐(비틀림)이 생기게 된다. 이 비틀림의 각을 검출 함으로서 질량유량 을 측정하는 것이 가능 하다.이 방법은 질량유량 을 직접 측정 함으로서 온도 및 압력의 변화에 전혀 영향을 받지 않는다