KR100467314B1 - Electromagnetic Flowmeter - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전자기유도 현상 원리를 이용하는 2상유동 측정용 전자기 유량계에 관한 것으로서, 특히 액체 유량 및 기포의 위치 정보가 혼합되어 있는 신호를 삼각파 여자방식을 이용하여 분리해 내고, 2상류(two-phase flow)에서의 시간에 따른 변화를 검출해낼 수 있도록 고주파(~200Hz) 여자방식을 사용한 전자기 유량계에 관한 것이다. 한편, 본 발명은 고주파 여자를 위한 저입력 임피던스 전류-전압 변환기가 채용되고, 두 전극을 포함한 유로단면에 대하여 상류쪽 유동과 하류쪽 유동이 비대칭을 이룸으로써 발생하는 자체유도기전력만 최종 유량계 출력에 나오도록 하기 위하여 미리 자체유도기전력을 튜닝한 자체유도 기전력 전처리 튜닝부가 채용된 전자기 유량계에 관한 것이다. 또 다른 한편, 본 발명은 테일러(Taylor) 기포 액막의 평균속도를 정확하고 간단하게 실시간으로 측정할 수 있고, 기포의 위치 및 2상류 유동양식을 실시간으로 파악할 수 있어 불투명관 내를 흐르는 2상류의 빠른 형상 변화를 검출할 수 있고, 나아가 환상류에서의 액막파형 특성까지도 검출할 수 있도록 된 전자기 유량계에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electromagnetic flowmeter for measuring two-phase flow using the principle of electromagnetic induction. In particular, a signal in which liquid flow rate and bubble position information are mixed is separated by using a triangular wave excitation method, and two-phase The present invention relates to an electromagnetic flowmeter using a high frequency (~ 200 Hz) excitation method to detect a change over time in a flow. On the other hand, the present invention employs a low input impedance current-voltage converter for high frequency excitation, and only self-induced electromotive force generated by asymmetrical upstream and downstream flows with respect to the cross-sectional flow path including two electrodes is applied to the final flowmeter output. The present invention relates to an electromagnetic flowmeter employing a self-induced electromotive force preprocessing tuning unit in which self-induced electromotive force is tuned in advance. On the other hand, the present invention can accurately and simply measure the average velocity of the Taylor bubble liquid film in real time, it is possible to grasp the position of the bubble and the two-phase flow mode in real time, so that the two-phase flow through the opaque tube The present invention relates to an electromagnetic flowmeter capable of detecting a rapid change in shape and further detecting liquid film waveform characteristics in an annular flow.
Description
본 발명은 전자기유도 현상 원리를 이용하는 2상유동 측정용 전자기 유량계에 관한 것으로서, 더 상세하게는 액체 유량 및 기포의 위치 정보가 혼합되어 있는 신호를 삼각파 여자방식을 이용하여 분리해 내고, 2상류(two-phase flow)에서의 시간에 따른 변화를 검출해낼 수 있도록 고주파(~200Hz) 여자방식을 사용한 전자기 유량계에 관한 것이다.The present invention relates to an electromagnetic flowmeter for measuring two-phase flow using the principle of electromagnetic induction. More specifically, a signal in which liquid flow rate and bubble position information are mixed is separated by using a triangular wave excitation method, and two-phase flow ( The present invention relates to an electromagnetic flowmeter using a high frequency (~ 200 Hz) excitation method to detect a change over time in two-phase flow.
한편, 본 발명은 고주파 여자를 위한 저입력 임피던스 전류-전압 변환기가 채용되고, 두 전극을 포함한 유로단면에 대하여 상류쪽 유동과 하류쪽 유동이 비대칭을 이룸으로써 발생하는 자체유도기전력만 최종 유량계 출력에 나오도록 하기 위하여 미리 자체유도기전력을 튜닝한 자체유도 기전력 전처리 튜닝부가 채용된 전자기 유량계에 관한 것이다.On the other hand, the present invention employs a low input impedance current-voltage converter for high frequency excitation, and only self-induced electromotive force generated by asymmetrical upstream and downstream flows with respect to the cross-sectional flow path including two electrodes is applied to the final flowmeter output. The present invention relates to an electromagnetic flowmeter employing a self-induced electromotive force preprocessing tuning unit in which self-induced electromotive force is tuned in advance.
또 다른 한편, 본 발명은 테일러(Taylor) 기포 액막의 평균속도를 정확하고 간단하게 실시간으로 측정할 수 있고, 기포의 위치 및 2상류 유동양식을 실시간으로 파악할 수 있어 불투명관 내를 흐르는 2상류의 빠른 형상 변화를 검출할 수 있고, 나아가 환상류에서의 액막파형 특성까지도 검출할 수 있도록 된 전자기 유량계에 관한 것이다.On the other hand, the present invention can accurately and simply measure the average velocity of the Taylor bubble liquid film in real time, it is possible to grasp the position of the bubble and the two-phase flow mode in real time, so that the two-phase flow through the opaque tube The present invention relates to an electromagnetic flowmeter capable of detecting a rapid change in shape and further detecting liquid film waveform characteristics in an annular flow.
당업자에게 잘 알려져 있는 바와 같이, 전자기 유량계(Electromagnetic Flowmeter)는 페러데이(Faraday)의 전자기유도 원리를 이용하는 것으로, 유동하는전도성 유체의 유속과 가해준 자기장에 수직인 방향으로 유속과 자기장의 세기에 비례하여 생성되는 유도기전력으로부터 액체의 평균 유량을 측정하는 계측기이다.As is well known to those skilled in the art, an electromagnetic flowmeter utilizes Faraday's principle of electromagnetic induction, which is proportional to the flow velocity and the strength of the magnetic field in a direction perpendicular to the flow rate of the conducting fluid and the applied magnetic field. It is an instrument for measuring the average flow rate of liquid from the induced electromotive force.
이러한 전자기 유량계는 내부에 가동부가 없어 유동장 교란과 압력손실이 작고, 전기적 신호에 의해 유량을 측정하므로 응답성(response)이 매우 빠르며, 유량계와 멀리 떨어진 곳에서도 그 전기적 신호를 확인할 수 있으므로, 유독성 유체나 방사능 유체, 액체금속 등의 유량 측정에 이용될 수 있는 장점을 가지고 있다.These electromagnetic flowmeters have no moving parts inside, so there is little flow field disturbance and pressure drop, and the flow rate is measured by electrical signals, so the response is very fast, and the electrical signals can be seen even from a distance from the flowmeter. B has the advantage that it can be used to measure the flow rate of radioactive fluid, liquid metal, etc.
상기한 바와 같은 전자기 유량계의 일반적인 구성을 도 1 및 도 2에 개념적으로 및 개략적으로 나타내 보였다.The general configuration of the electromagnetic flowmeter as described above is shown conceptually and schematically in FIGS. 1 and 2.
도 1 및 도 2를 참조하면, 통상 전자기 유량계는 유량을 검출하는 검출부(10)와, 유량계의 전자석(5)에 전원을 공급하는 전원공급부(20)와, 그리고 검출부(10)에서 발생한 기전력 신호를 처리하는 신호처리부(30)를 포함하여 구성된다. 검출부(10)는 유체가 지나가는 유로관(4)과, 자기장을 형성하는 전자석(5), 및 발생한 기전력 신호를 뽑아내는 전극(6)으로 이루어진다.1 and 2, a typical electromagnetic flowmeter includes a detector 10 for detecting a flow rate, a power supply 20 for supplying power to an electromagnet 5 of the flowmeter, and an electromotive force signal generated by the detector 10. It is configured to include a signal processor 30 for processing. The detection unit 10 includes a flow path tube 4 through which a fluid passes, an electromagnet 5 forming a magnetic field, and an electrode 6 for extracting the generated electromotive force signal.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같은 종래기술의 일반적인 전자기 유량계는, 유로관(4)내에서 유동하는 유체에 전자석(5)을 이용하여 자기장을 가한다. 유동하는 유체에 자기장을 가하면 유속에 비례하여 유도기전력이 생성되는데, 이때 전자기 유량계는 유도기전력을 전극(6)으로 측정하여 유량을 측정한다.The conventional electromagnetic flowmeter of the prior art as shown in FIGS. 1 and 2 applies a magnetic field using the electromagnet 5 to the fluid flowing in the flow path tube 4. When a magnetic field is applied to the flowing fluid, an induction electromotive force is generated in proportion to the flow rate, and the electromagnetic flow meter measures the flow rate by measuring the induction electromotive force with the electrode 6.
상기와 같은 전자기 유량계는 자기장을 형성시키는 방법에 따라서 크게 직류전자기 유량계와 교류전자기 유량계로 분류되는데, 직류전자기 유량계는 통상 영구자석을 사용하므로 제작이 간편하고 비교적 큰 자기장을 쉽게 얻을 수 있으나, 물과 같은 유체에 적용할 경우 분극화(polarization) 현상을 야기시켜 유량 측정이 어렵고, 장시간 사용에 따라 자기장이 변할 수 있다는 단점을 지니고 있다. 한편, 교류전자기 유량계(이하, "교류전자기 유량계"를 "전자기 유량계"로 칭한다)는 자기장을 형성시키기 위하여 전자석(5)의 코일(2)에 교류 전원을 공급하여 교류 자기장을 생성시키므로 분극화 현상에 따른 문제가 발생하지 않는다. 그러나, 시간에 따라 변화하는 교류자기장의 특성에 의해 자체유도기전력 신호(Vt)와 전자석(5)의 여자전원과 신호선 사이의 용량 및 저항 결합에 의해 누설전압(Vl)이 생성되고, 이 신호들은 유량에 의해 생성되는 유도기전력 신호(Vm)와 중첩되어 유량 측정을 어렵게 한다. 결과적으로, 전극(6)에서의 최종 유도기전력(emf)은 아래의 공식에서와 같이 자체유도기전력(Vt), 누설전압(Vl) 및 유동에 의한 유도기전력(Vm)의 합으로 표시된다.The electromagnetic flowmeter is classified into a DC electromagnetic flowmeter and an AC electromagnetic flowmeter according to a method of forming a magnetic field. The DC electromagnetic flowmeter is generally manufactured using a permanent magnet, which is easy to manufacture and easily obtains a relatively large magnetic field. When applied to the same fluid, it is difficult to measure the flow rate due to the polarization (polarization) phenomenon, and has the disadvantage that the magnetic field can change with a long time use. On the other hand, the AC electromagnetic flow meter (hereinafter, referred to as "AC flow meter") supplies AC power to the coil 2 of the electromagnet 5 to generate an AC magnetic field in order to form a magnetic field. The problem does not occur. However, due to the characteristics of the alternating magnetic field, the leakage voltage Vl is generated by the capacitance and resistance coupling between the self-induced electromotive force signal Vt and the excitation power supply of the electromagnet 5 and the signal line. Overlapping with the induced electromotive force signal Vm generated by the flow rate makes the flow rate measurement difficult. As a result, the final induced electromotive force emf at the electrode 6 is expressed as the sum of the self-induced electromotive force Vt , the leakage voltage Vl and the induced electromotive force Vm by the flow, as in the formula below.
emf = Vm + Vt + Vlemf = Vm + Vt + Vl
따라서, 교류전원을 이용하여 교류 자기장을 형성하는 전자기 유량계에서의 가장 큰 문제점은 자체유도기전력 및 누설전압을 제거하는 일이 된다. 전자기 유량계에서 발생한 유도에 의한 신호는 수mV내의 매우 작은 값을 가지므로, 전기적 노이즈 및 유량계와 계측기 간의 임피던스 차이 등으로 인하여, 이것을 측정하여 유량에 대한 값으로 사용하기에는 매우 어려운 문제점이 있다.Therefore, the biggest problem in the electromagnetic flowmeter which forms an alternating magnetic field using an alternating current power source is to eliminate self-induced electromotive force and leakage voltage. Since the signal due to the induction generated in the electromagnetic flowmeter has a very small value within several mV , due to electrical noise and impedance difference between the flowmeter and the measuring instrument, there is a problem that it is very difficult to measure and use it as a value for the flow rate.
도 2a 및 도 2b는 종래의 일반적인 전자기 유량계의 일반적인 구성 요소를 나타내는데, 이를 참조하면 종래의 전자기 유량계는 비전도성 물질로 구성된 유로관(4)에 한쌍의 비자성체인 전극(6)을 유체와 접촉하도록 설치하고, 전극(6)에 수직한 방향으로 자기장(magnetic field)이 형성되도록 전자석(5)의 극(pole; 8)을 설치한다. 전자석(5)의 자기장은 전자석의 요크(yoke; 3)에 전기적으로 절연된 코일(2)을 일정량 감아서, 이 코일(2)에 전원공급부(2; 도 1)를 이용하여 교류전원을 공급한다. 전원공급부(2)에서 코일(2)에 공급되는 교류전원은 바람직하게 도 2c에 도시한 바와 같은 펄스 전원이다.2A and 2B show a general component of a conventional electromagnetic flow meter, which refers to a pair of non-magnetic electrodes 6 contacting a fluid in a flow passage 4 made of a non-conductive material. And a pole 8 of the electromagnet 5 so that a magnetic field is formed in a direction perpendicular to the electrode 6. The magnetic field of the electromagnet 5 winds a predetermined amount of the coil 2 electrically insulated in the yoke 3 of the electromagnet, and supplies the alternating current power to the coil 2 using the power supply unit 2 (Fig. 1). do. The AC power supplied from the power supply unit 2 to the coil 2 is preferably a pulse power supply as shown in Fig. 2C.
상기와 같은 종래의 전자기 유량계는 자체유도기전력에 의한 신호를 없애기 위하여, 펄스직류여자(pulsed-DC excitation) 방식의 전원을 공급하여, 시간에 따른 자속밀도의 미분 값()을 "0"이 되도록 하여 자체유도기전력을 제거하는 방법을 주로 이용하였고, 정현파 또는 시간에 따른 자속밀도의 미분 값()이 "0"이 아닌 전원형태를 이용하는 유량계에서는 자체유도기전력 상쇄회로를 사용하거나(미국특허 4,019,385); 유도기전력과 자체유도 기전력의 형태를 상이하게 하여 이를 분리한 후 자체유도기전력을 제거해 왔다(미국특허 4,704,907).The conventional electromagnetic flow meter as described above supplies a pulsed-DC excitation power source to eliminate a signal caused by self-induced electromotive force, and provides a differential value of magnetic flux density over time. ) Is used to remove self-induced electromotive force by setting it to "0", and the derivative value of magnetic flux density over sinusoidal wave or time ( Flowmeters using a power source type other than " 0 " using self-induced electromotive force cancellation circuits (US Pat. No. 4,019,385); The induced electromotive force and the self-induced electromotive force are different from each other by separating the self-induced electromotive force after separation (US Patent 4,704,907).
한편, 누설전압을 제거하기 위하여 일반적으로는 전자석 및 신호선을 차폐하고(shielding) 전원부에서도 저주파 여자(low frequency excitation) 방식을 사용한다. 저주파가 되면 전자석의 여자전원과 신호선 사이의 용량 및 저항 결합에 의해 발생하는 누설전압이 현격히 줄어든다. 누설전압을 줄이는 종래기술의 다른 방법으로는 저입력임피던스 전류-전압 변환기를 사용하는 것인데(미국특허 4,513,624), 이 방법을 사용하면 100 Hz 정도의 여자 주파수까지도 사용할 수 있는 것으로 알려져 있다.On the other hand, in order to remove the leakage voltage, generally shielding the electromagnets and signal lines (shielding) and the low frequency excitation (low frequency excitation) is also used in the power supply. At low frequencies, the leakage voltage caused by the coupling of capacitance and resistance between the excitation power source and the signal line of the electromagnet is significantly reduced. Another method of reducing the leakage voltage in the prior art is to use a low input impedance current-to-voltage converter (US Pat. No. 4,513,624), which is known to be able to use excitation frequencies up to 100 Hz.
다른 한편, 2상류 하에서 액상의 유량만을 측정해 내기 위하여 전자기 유량계가 사용된 적이 있는데, Bernier와 Brennen는 2상류 실험을 수행하면서 균일한 2상류의 경우에는 아래의 식 (1)과 같은 단순 관계식(simple relation)이 성립함을 보였다.On the other hand, electromagnetic flowmeters have been used to measure the flow rate of liquid phase only under two-phase flow. Bernier and Brennen performed a two-phase experiment, and in the case of uniform two-phase flow, a simple relation (1) simple relation).
식 (1) Formula (1)
식 (1)은 기공율α가 증가할수록 2상류 상황에서 두 전극사이의 전위차ΔU TP 가 같은 액상유량이 단상으로 흐를 때의 전위차ΔU SP 보다 더 커짐을 말한다. 이에 덧붙여 Bernier와 Brennen는 상기 단순 관계식이 유동 양식 또는 전기 전도도의 균일성과는 상관없이 유효하다고 밝혔다. 또한, Bernier은 환상류의 경우의 엄밀해를 구하였고 Wyatt는 이 결과를 재검증하였다. 그러나, Wyatt는 Bernier와 Brennen의 단순 관계식은 기상의 분포에서 균일성과 등방성이 존재하는 경우에만 유효함을 증명하였으며, 이 결과는 Bevir에 의해서도 이미 연구된 바 있다. Bevir의 이론에 따르면, 유량계 내에 등방성이지만 공간적으로 비균일한 부유물들이 존재할 때에는 출력은 식 (2)과 같다. Bevir는 식 (3) 및 식 (4)와 같이 전기 전도도 분포(λ,k)와 액상의 축대칭 속도분포(n)를 가정하여 식 (2)을 유도하였다.Equation (1) indicates that as the porosity α increases, the potential difference ΔU TP between the two electrodes becomes larger than the potential difference ΔU SP when the same liquid flow flows in a single phase in a two-phase situation. In addition, Bernier and Brennen found that this simple relationship is valid regardless of the flow mode or uniformity of electrical conductivity. Bernier also obtained a strict solution for the illusion, and Wyatt reaffirmed the results. However, Wyatt proved that Bernier's and Brennen's simple relationship is valid only when there is uniformity and isotropy in the gaseous distribution, which has also been studied by Bevir. According to Bevir's theory, the output is given by equation (2) when there are isotropic but spatially nonuniform suspended solids in the flowmeter. Bevir derives equation (2) assuming the electrical conductivity distribution (λ , k ) and the axisymmetric velocity distribution ( n ) of the liquid phase , as shown in equations (3) and (4).
식 (2) Formula (2)
식 (3) Formula (3)
식 (4) Formula (4)
여기서ΔU TP 는 2상류 상황에서 두 전극사이의 전위차,B는 자속밀도,d는 관경,Q L 은 액상체적유량, σ는 유체의 전기 전도도, α는 기공율, υ는 유체속도,r은 무차원 관반경을 각각 나타낸다.Where ΔU TP is the potential difference between the two electrodes in a two-phase situation, B is the magnetic flux density, d is the diameter, Q L is the liquid volumetric flow rate, σ is the electrical conductivity of the fluid, α is the porosity, υ is the fluid velocity, and r is dimensionless. Each tube radius is shown.
또 다른 한편, 이하에 상세하게 설명될 본 발명의 발명자들은 정현파를 이용한 교류전자기 유량계를 사용하여 기포류 및 슬러그류에서의 2상류 실험을 수행하였는데, 이로부터 기포류에서 전자기 유량계 보정곡선을 제시하였으며 슬러그류에서는, 테일러(Taylor) 기포의 위치에 따라 전극을 중심으로 상하 에디전류(eddy current)의 균형이 달라지므로 이를 이용하여 테일러 기포의 위치를 실시간으로 검출할 수 있음을 보였다. 따라서 자체유도 기전력의 일종인 에디전류를, 제거해야할 잡음으로 보았던 단상 전자기 유량계의 경우와는 달리 2상 전자기 유량계에서의 자체유도 기전력은 매우 유용한 정보를 포함하고 있다. 따라서, 펄스파를 이용한 교류전자기 유량계에서는 자체유도 기전력이 존재하지 않으므로 테일러 기포의 위치를 검출할 수가 없다. 시간에 따른 자속밀도의 미분 값()이 "0"이 아닌 여자방식을 취하는 경우, 미국특허 4,019,385에서와 같이 자체유도 기전력 상쇄회로를 사용하여 자체유도 기전력을 미리 튜닝한 경우라 할찌라도 유동양식에 의해 발생한 에디전류의 불균형은 유도기전력에 자체유도 기전력 성분을 추가로 유입시킨다. 따라서 유량의 정보를 가지고 있는 유도기전력과 테일러 기포의 위치 정보를 가지고 있는 자체유도기전력을 분리해 내는 것이 관건이 된다.On the other hand, the inventors of the present invention to be described in detail below performed a two-phase experiment in the air bubbles and slugs using an alternating electromagnetic flow meter using a sine wave, from which the electromagnetic flow meter correction curve was presented in the air bubbles. In the slugs, since the balance of eddy current is changed around the electrode according to the position of the Taylor bubble, it was shown that the position of the Taylor bubble can be detected in real time. Therefore, unlike in the case of single-phase electromagnetic flowmeters, in which the eddy current, which is a kind of self-induced electromotive force, was regarded as noise to be removed, self-induced electromotive force in the two-phase electromagnetic flowmeter contains very useful information. Therefore, in the AC electromagnetic flowmeter using the pulse wave, since the self-induced electromotive force does not exist, the position of the Taylor bubble cannot be detected. Derivative of magnetic flux density over time ( ) Takes a non-zero excitation, even if the self-induced electromotive force cancellation circuit is pre-tuned using self-induced electromotive force cancellation circuits as shown in U.S. Patent 4,019,385, the imbalance of the eddy current caused by the flow mode Induces additional self-induced electromotive force components. Therefore, it is important to separate the induced electromotive force having the flow information and the self-induced electromotive force having the Taylor bubble position information.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점 및 기존에 연구되었던 이론 및 연구결과 등을 토대로 2상 유동의 모든 유동양식에 대하여 액상의 유량을 실시간으로 측정할 수 있음은 물론 자기장 영향권 내에서 전극에 대한 기포의 위치도실시간으로 검출할 수 있는 전자기 유량계를 제공함에 그 목적이 있다.The present invention can measure the flow rate of the liquid phase in real time for all flow modes of the two-phase flow based on the problems of the prior art as described above and the previous researches and theories, as well as to the electrode within the magnetic field influence zone It is an object of the present invention to provide an electromagnetic flowmeter that can detect the position of bubbles with respect to real time.
본 발명의 다른 목적은, 액체 유량 및 기포의 위치 정보가 혼합되어 있는 신호를 삼각파 여자방식을 이용하여 분리해 내고 2상류에서의 시간에 따른 변화를 고주파(~200Hz) 여자방식을 이용하여 검출해낼 수 있도록 된 전자기 유량계를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to separate a signal mixed with liquid flow rate and bubble position information by using a triangular wave excitation method and to detect a change over time in two phases using a high frequency (~ 200 Hz) excitation method. To provide an electromagnetic flow meter.
본 발명의 또 다른 목적은, 고주파 여자를 위한 저입력 임피던스 전류-전압 변환기가 채용되고, 두 전극을 포함한 유로단면에 대하여 상류쪽 유동과 하류쪽 유동이 비대칭을 이룸으로써 발생하는 자체유도 기전력만 최종 유량계 출력에 나오도록 하기 위하여 미리 자체유도 기전력을 튜닝한 자체유도 기전력 전처리 튜닝부가 채용된 전자기 유량계를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to adopt a low input impedance current-to-voltage converter for high frequency excitation, and only self-induced electromotive force generated by asymmetrical upstream and downstream flows with respect to the cross-sectional flow path including two electrodes. The present invention provides an electromagnetic flowmeter employing a self-induced electromotive force preprocessing tuning unit in which the self-induced electromotive force is tuned in advance so as to appear at the flowmeter output.
본 발명의 또 다른 목적은, 테일러(Taylor) 기포 액막의 평균속도를 정확하고 간단하게 실시간으로 측정할 수 있고, 기포의 위치 및 2상류 유동양식을 실시간으로 파악할 수 있어 불투명관 내를 흐르는 2상류의 빠른 형상 변화를 검출할 수 있고, 나아가 환상류에서의 액막파형 특성까지도 검출할 수 있도록 된 전자기 유량계를 제공하는데 있다.Still another object of the present invention is to measure the average velocity of Taylor bubble liquid film accurately and simply in real time, and to determine the location of the bubble and the two-phase flow mode in real time so that the two-phase flow through the opaque tube The present invention provides an electromagnetic flowmeter capable of detecting a rapid change in shape and further detecting liquid film waveform characteristics in an annular flow.
도 1은 일반적인 전자기 유량계의 개념 구성도.1 is a conceptual configuration diagram of a general electromagnetic flow meter.
도 2a 내지 도 2c는 종래기술에 의한 전자기 유량계의 일반적인 구성 요소 및 공급전원 펄스를 나타낸 도면.2a to 2c are diagrams showing general components and supply power pulses of an electromagnetic flowmeter according to the prior art;
도 3은 본 발명에 따른 전자기 유량계의 구성도.3 is a block diagram of an electromagnetic flow meter according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 자체유도 기전력 전처리 튜닝부의 구성도.4 is a block diagram of a self-induction electromotive force pre-processing tuning unit according to the present invention.
도 5는 본 발명에 따른 저입력 임피던스 전류-전압 변환기의 구성도.5 is a block diagram of a low input impedance current-voltage converter according to the present invention.
도 6은 테일러(Taylor) 기포의 시간적 위치변화를 나타낸 개념도.6 is a conceptual diagram showing the temporal positional change of Taylor bubbles.
도 7은 테일러 기포의 시간적 위치변화와 관련한 신호 파형도.7 is a signal waveform diagram relating to the temporal positional change of the Taylor bubble.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
2 : 전자석 코일 4 : 유로관2: electromagnet coil 4: flow tube
5 : 전자석 6 : 전극5: electromagnet 6: electrode
30 : 신호처리부 31 : 삼각파 자기장 구동부30: signal processor 31: triangle wave magnetic field driver
33,34 : 저입력 임피던스 전류-전압 변환기33,34: low input impedance current-to-voltage converter
35 : 신호증폭부 36 : 미분기35: signal amplifier 36: differential
37 : 적분기 38 : 신호 후처리부37: integrator 38: signal post-processing unit
39 : 검출저항 40 : 픽업 코일39: detection resistance 40: pickup coil
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전자기 유량계는,Electromagnetic flowmeter according to the present invention for achieving the above object,
유량을 검출하기 위한 검출부와, 전원을 공급하기 위한 전원공급부 및 상기 검출부에서 발생한 기전력 신호를 처리하기 위한 신호처리부를 포함하여 이루어지는 전자기 유량계에 있어서, 소정의 삼각파 여자를 위한 삼각파 자기장 구동수단을포함하고, 상기 전자기 유량계는 상기 삼각파 여자를 이용하여 유도기전력과 자체유도 기전력을 분리하도록 된 점에 그 특징이 있다.An electromagnetic flowmeter comprising a detection section for detecting a flow rate, a power supply section for supplying power, and a signal processing section for processing an electromotive force signal generated by the detection section, the electromagnetic flowmeter comprising: a triangular wave magnetic field driving means for predetermined triangular wave excitation; The electromagnetic flowmeter is characterized in that it uses the triangle wave excitation to separate the induced electromotive force and self-induced electromotive force.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 삼각파 자기장 구동수단에 의해 출력되는 삼각파형의 주파수는 최대 200Hz인 고주파이다.In a preferred embodiment, the frequency of the triangular waveform output by the triangular wave magnetic field driving means is a high frequency of up to 200 Hz.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 삼각파 자기장 구동수단과 상기 전자기 유량계의 전자석 코일 사이에는 소정의 참조전압을 검출하기 위한 검출저항(예; 1오옴)이 개재된다.In a preferred embodiment, a detection resistor (e.g. 1 ohm) for detecting a predetermined reference voltage is interposed between the triangle wave magnetic field driving means and the electromagnetic coil of the electromagnetic flowmeter.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 검출저항 대신 픽업(pick-up) 코일이 사용될 수 있다.In a preferred embodiment, a pick-up coil may be used instead of the detection resistor.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 전자기 유량계는, 소정의 두 전극을 포함한 유로 단면에 대하여 상류쪽 유동과 하류쪽 유동이 비대칭을 이룸으로써 발생하는 자체유도 기전력만이 상기 전자기 유량계의 출력으로 나오도록 기타 다른 자체유도 기전력들을 튜닝하기 위한 자체유도 기전력 전처리 튜닝수단을 더 포함한다.In a preferred embodiment, the electromagnetic flowmeter is configured such that only the self-induced electromotive force generated by the asymmetry of the upstream and downstream flows with respect to the cross section of the flow path including two predetermined electrodes comes out of the output of the electromagnetic flowmeter. The self-induced electromotive force preprocessing tuning means for tuning the self-induced electromotive force is further included.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 전자기 유량계는 2상 유동의 변화를 신속하게 측정하기 위한 고주파 여자가 달성되도록 저입력 임피던스 전류-전압 변환수단을 포함하고, 상기 저입력 임피던스 전류-전압 변환수단은 트랜스레지스턴스 증폭기를 포함하여 구성된다.In a preferred embodiment, the electromagnetic flowmeter comprises low input impedance current-voltage converting means such that high frequency excitation is achieved for rapidly measuring a change in two-phase flow, and the low input impedance current-voltage converting means comprises a trans resistance. It is configured to include an amplifier.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 전자기 유량계는 유량정보와 기포 위치정보가 혼합되어 있는 신호를 분리하기 위한 신호 후처리 수단을 포함한다.In a preferred embodiment, the electromagnetic flowmeter includes signal post-processing means for separating signals in which flow rate information and bubble position information are mixed.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 신호 후처리 수단은 신호 미분수단과 적분수단을 포함한다.In a preferred embodiment, the signal post-processing means comprises signal differential means and integration means.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 신호 후처리 수단은 적어도 2개의 신호 적분수단을 포함한다.In a preferred embodiment, the signal post-processing means comprises at least two signal integration means.
이하, 첨부한 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 전자기 유량계의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, preferred embodiments of the electromagnetic flowmeter according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, when it is determined that detailed descriptions of related well-known technologies or configurations may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted. In addition, terms to be described below are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or custom of a user or an operator. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout the specification.
먼저, 본 발명에 따른 전자기 유량계는 유도기전력과 자체유도 기전력을 분리하기 위해 삼각파 여자방식을 사용한다. 본 발명에서 사용되는 삼각파 여자방식과 유사한 삼각파 여자방식이 미국특허 4,704,907에서 사용된 예가 있지만, 미국특허 4,704,907의 삼각파 여자방식에서는 자체유도 기전력을 잡음으로 보았기 때문에 이를 분리해서 제거하는데 그 목적이 있었기 때문에 본 발명의 삼각파 여자방식과 상이함은 물론이다.First, the electromagnetic flowmeter according to the present invention uses a triangular wave excitation method to separate the induced electromotive force and self-induced electromotive force. Although the triangular wave excitation method similar to the triangular wave excitation method used in the present invention is used in US Patent 4,704,907, the triangular wave excitation method of US Patent 4,704,907 has its purpose to separate and remove the self-induced electromotive force as noise. Of course, the difference between the triangular wave excitation method of the present invention.
한편, 미국특허 4,704,907에서는 누설전압을 줄이기 위해서 저주파여자법을 사용하였는데, 이 저주파여자법은 누설전압을 줄이는 장점을 가지고 있지만, 2상유동에서 사용될 때는 2상유동의 시간에 따른 빠른 변화를 검출하지 못하는 단점을 가지고 있다. 따라서, 본 발명은 2상유동의 시간에 따른 빠른 변화를 검출하기 위해서 고주파 (~200Hz) 여자방식을 채용한다.On the other hand, US Patent 4,704,907 uses a low frequency excitation method to reduce the leakage voltage, which has the advantage of reducing the leakage voltage, but when used in two-phase flow it does not detect a rapid change over time of two-phase flow It has a disadvantage. Therefore, the present invention employs a high frequency (˜200 Hz) excitation method to detect a rapid change over time of two-phase flow.
다른 한편, 고입력 임피던스 회로를 포함하고 있는 종래의 단상 유량계의 신호처리부에서는 고주파 여자방식을 채택할 때 누설전압이 너무 커져 유량신호를 얻어낼 수가 없었다. 따라서, 본 발명은 입력 임피던스가 작고 전류를 전압으로 증폭할 수 있는 트랜스레지스턴스 증폭기 (Transresistance amplifier)를 종래의 고입력 임피던스 회로를 대신하여 사용한다. 트랜스레지스턴스 증폭기는 미국특허 4,513,624의 단상 전자기 유량계에서 사용되었지만, 이때는 용량형 전자기 유량계에 사용된 것이고, 또한 단상 유량측정이 그 목적이었기 때문에 본 발명의 트랜스레지스턴스 증폭기와 상이함은 물론이다.On the other hand, in the signal processing section of the conventional single-phase flowmeter including the high input impedance circuit, when the high frequency excitation method is adopted, the leakage voltage becomes too large to obtain a flow signal. Therefore, the present invention uses a transresistance amplifier, which has a small input impedance and can amplify the current to a voltage, in place of the conventional high input impedance circuit. Although the trans-resistance amplifier was used in the single-phase electromagnetic flow meter of US Patent 4,513,624, it is used in the capacitive electromagnetic flow meter, and also differs from the trans-resistance amplifier of the present invention because the single phase flow measurement was for the purpose.
본 발명의 전자기 유량계는 이하에 구체적으로 설명하겠지만, 기본적으로 2상유동의 시간에 따른 변화를 검출할 수 있는 고주파(~200 Hz) 여자방식과, 유도기전력과 자체유도 기전력을 분리해서 각각의 고유한 정보를 얻게 하는 삼각파 여자방식을 사용하여 2상유동내의 액체유량을 측정하고 기포의 전극에 대한 상대적 위치를 동시에 파악할 수 있게 한다.The electromagnetic flowmeter of the present invention will be described in detail below, but basically, a high frequency (~ 200 Hz) excitation method capable of detecting a change over time of two-phase flow, and an induced electromotive force and a self-induced electromotive force are separated from each other. Using a triangular wave excitation method to obtain one information, it is possible to measure the flow of liquid in a two-phase flow and to simultaneously determine the relative position of the bubble electrode.
도 3은 본 발명에 따른 전자기 유량계의 신호처리부를 나타낸다.3 shows a signal processor of the electromagnetic flowmeter according to the present invention.
도 3을 참조하면, 삼각파 자기장 구동부(31)는 전자석 코일(2)에 삼각파 교류전류를 공급하는 장치이다. 삼각파 자기장 구동부(31)와 전자석 코일(2) 사이에는 소정 크기(약; 1 오옴)의 검출저항(39)을 설치하여 이를 통해 참조전압(Vref)을 획득하는데, 이는 전자석(5; 도 1)에 공급되는 전류의 파형을 파악할 수 있게 한다. 전자석에 공급되는 전류는 전자석(5)이 만들어내는 자기장의 파형과 같으므로상기 참조전압(Vref)을 이용하여 전원변동으로 인한 유량신호의 불안정을 해결할 수 있다. 또한, 삼각파 형태인 참조전압(Vref)을 별도의 미분기를 거처 펄스신호로 변환시킨 후 신호 후처리부(38)내의 각 소자들의 조정 신호로 사용한다.Referring to FIG. 3, the triangular wave magnetic field driver 31 is a device for supplying triangular wave AC current to the electromagnet coil 2. Between the triangle wave magnetic field driver 31 and the electromagnet coil 2, a detection resistor 39 of a predetermined magnitude (about 1 ohm) is provided to obtain a reference voltage Vref through the electromagnet 5 (Fig. 1). This allows you to grasp the waveform of the current supplied to. Since the current supplied to the electromagnet is the same as the waveform of the magnetic field generated by the electromagnet 5, the instability of the flow signal due to the power supply variation can be solved by using the reference voltage Vref . In addition, the reference voltage Vref , which is a triangular wave form, is converted into a pulse signal through a separate differentiator and used as an adjustment signal of each element in the signal post processor 38.
한편, 검출저항(39)을 사용하지 않고 픽업(pick-up) 코일(40)을 사용하여 자기장의 변화로 유도되는 펄스형 전류를 이용하여도 신호 후처리부(38) 내의 각 소자들의 조정 신호로 사용할 수 있음은 당업자에게 자명할 것이다.On the other hand, even if the pulsed current induced by the change of the magnetic field using the pick-up coil 40 without using the detection resistor 39, as the adjustment signal of each element in the signal post-processing unit 38 It will be apparent to those skilled in the art that it can be used.
도 3에 도시된 자체유도 기전력 전처리 튜닝부(50)는 도 4에 상세하게 도시되어 있는데, 이 튜닝부(50)는 두 전극(6a)(6b)을 포함한 유로단면에 대해서 상류와 하류쪽에 존재하는 에디 전류의 불균형으로 말미암아 발생하는 자체유도기전력의 유입을 방지한다. 단상 액체만 존재하는 경우에, 또는 두 전극(6a)(6b)을 포함한 유로단면에 대해서 상,하류쪽의 유동패턴이 대칭인 경우에도 자기장의 비대칭 등의 요인으로 인해 에디 전류의 불균형이 발생하므로 유동패턴의 비대칭에 의하여 유입되는 자체유도 기전력만을 검출하기 위하여 자체유도기전력 전처리 튜닝부(50)가 필요하다.The self-induced electromotive force pretreatment tuning unit 50 shown in FIG. 3 is shown in detail in FIG. 4, which is located upstream and downstream with respect to the cross section of the flow path including the two electrodes 6a and 6b. This prevents the induction of self-induced electromotive force caused by the eddy current imbalance. In the case where only a single phase liquid is present, or even when the flow patterns on the flow path including the two electrodes 6a and 6b are symmetrical, eddy current imbalance occurs due to asymmetry of the magnetic field. In order to detect only self-induced electromotive force introduced by asymmetry of the flow pattern, a self-induced electromotive force preprocessing tuning unit 50 is required.
한편, 도 3에 있어서 본 발명에 따른 전자기 유량계의 저입력임피던스 전류-전압 변환기(33)(34)의 실제 구성의 일실시예는 도 5에 도시한 바와 같다. 도 5에 도시된 회로는 일반적으로 트랜스레지스턴스 증폭기로 공지되어 있으며, 미국특허 4,513,624에서 단상 유량 측정을 위하여 사용되었다.Meanwhile, in FIG. 3, an embodiment of the actual configuration of the low input impedance current-voltage converter 33 and 34 of the electromagnetic flowmeter according to the present invention is shown in FIG. The circuit shown in FIG. 5 is generally known as a trans-resistance amplifier and was used for single phase flow measurement in US Pat. No. 4,513,624.
저입력 임피던스 전류-전압 변환기(33)(34)는 누설전압(Vl)을 상당히 감소시키면서도 유량신호는 보존할 수 있다. 또한, 전자기 유량계 테스트부 주변을 접지할 필요도 없기 때문에 상당히 간편해지기도 한다. 한편, 많은 유량계에 있어 신호 입력부에 고입력임피던스 회로를 채택하여 검출부(10)에서 발생하는 전압의 대부분을 신호처리부(30)로 견인하여 신호의 손실을 막고자 하고 있지만, 이는 전자석 코일(2)에서 신호선으로 유입되는 누설전류를 작동유체 쪽으로 전환시키기 때문에 누설전압에 의한 잡음이 증가되고 이로 인해 고주파 여자를 불가능하게 한다.The low input impedance current-voltage converters 33 and 34 can reduce the leakage voltage Vl while preserving the flow signal. It is also quite simple because there is no need to ground around the electromagnetic flowmeter test section. On the other hand, in many flowmeters, a high input impedance circuit is adopted in the signal input unit to draw most of the voltage generated by the detection unit 10 to the signal processing unit 30 to prevent the loss of the signal. Since the leakage current flowing into the signal line is converted into the working fluid, the noise caused by the leakage voltage is increased, which makes high frequency excitation impossible.
도 3에서 미설명된 도면부호 35는 신호증폭부이고, 도 4에서 미설명된 도면부호 51은 전극(6a)과 관련된 단자이고, 53은 가변저항, 52는 가변저항(53)과 관련된 단자, 54와 55는 전선이다.In FIG. 3, reference numeral 35 denotes a signal amplifier, reference numeral 51 in FIG. 4 denotes a terminal associated with the electrode 6a, 53 denotes a variable resistor, 52 denotes a terminal associated with the variable resistor 53, 54 and 55 are wires.
2상 유동에서 두 전극(6a)(6b)을 포함한 유로단면에 대해서 상하류쪽의 유동패턴이 비대칭인 경우의 대표적인 사례가 슬러그 유동양식이다. 슬러그 유동양식은 도 6에 도시한 바와 같은 관 단면을 거의 채워서 지나가는 테일러(Taylor) 기포(66)들의 연속적인 움직임으로서 액체와 기체가 수직 상향류를 가질 때 관벽과 테일러 기포(66)의 측면 사이에는 하향류 액막이 발생하기도 한다. 이때, 액막 속도는 테일러 기포(66) 윗쪽에서 아래쪽으로 내려갈수록 속도가 증가하게 된다. 도 6에서는 슬러그 유동에서의 테일러 기포(66)의 시간적 위치변화를 보여준다. 도 7은 도 6의 각 경우에 대하여 자기장(B), 참조전압(Vref), 유량정보를 가지고 있는 유도기전력(Vm), 기포의 위치정보를 가지고 있는 자체유도 기전력(Vt), 신호 후처리부(38) 앞 단에서 유도기전력과 자체유도 기전력을 분리하기 전의 파형(Vm+Vt)을 보여준다. 유도기전력은 액체유속의 절대값에 비례해서 그 진폭이 증가하고 자체유도 기전력은 유동의 전극면을 중심으로한 비대칭 정도에 비례해서 그 진폭이 증가한다. 테일러 기포(66)가 <C> 이외의 상태에 있을 때는 액체가 상향류이다. 이 때 유도기전력이 자기장과의 180°위상차가 나는데, 이는 저입력 임피던스 전류-전압 변환기(33)(34)가 반전회로이기 때문이다. 따라서, 테일러 기포(66)가 <C> 상태에 있어 하향류 액막이 발생하면, 유도기전력과 자기장 사이의 위상차가 없어진다. 테일러 기포(66)가 <A>, <C>, <E>의 상태에 있을 때에는 유체내에 발생하는 자체유도기전력인 에디전류(67)(68)가 테일러 기포(66)에 의해 방해받지 않거나(A, E 경우), 방해받는 정도가 같으므로(C 경우), 자체유도 기전력 전처리 튜닝부(50)에 의해 튜닝된 영점이 그대로 보존된다. 따라서, 도 7에 도시한 바와 같이 자체유도기전력이 사라지게 된다. 그러나, 테일러 기포(66)가 <B>, <D>의 상태에 있을 때는 유동에 의해 에디전류(67)(68)의 방해받는 정도가 다르므로 자체유도 기전력이 발생한다. 그런데, <B>와 <D>에서 각각 발생한 자체유도 기전력은 서로 180°위상차를 가지는데 이는 <B>의 경우는 기포의 의해 상류쪽 에디(68)가 방해받고 있고 <D>의 경우는 하류쪽 에디(67)가 방해받고 있기 때문이다.The slug flow mode is a representative case where the upstream and downstream flow patterns are asymmetrical with respect to the flow path section including the two electrodes 6a and 6b in two-phase flow. Slug flow is a continuous movement of Taylor bubbles 66 that nearly fills the tube cross section as shown in FIG. 6 and between the tube wall and the sides of the Taylor bubbles 66 when the liquid and gas have a vertical upflow. Downflow liquid film may occur. At this time, the speed of the liquid film is increased as the downward downward from the Taylor bubble 66. 6 shows the temporal positional change of the Taylor bubble 66 in the slug flow. 7 shows a magnetic field B , a reference voltage Vref , an induced electromotive force Vm having flow rate information, a self-inducing electromotive force Vt having bubble position information, and a signal post-processing unit for each case of FIG. 38) In the previous section, the waveform ( Vm + Vt ) before separating the induced electromotive force and self-induced electromotive force is shown. The induced electromotive force increases in amplitude in proportion to the absolute value of the liquid flow rate, and the self-induced electromotive force increases in proportion to the degree of asymmetry around the electrode surface of the flow. When the Taylor bubble 66 is in a state other than <C>, the liquid is upflow. At this time, the induced electromotive force is 180 ° out of phase with the magnetic field, because the low input impedance current-voltage converters 33 and 34 are inverting circuits. Therefore, if the upstream liquid film is generated when the Taylor bubble 66 is in the <C> state, the phase difference between the induced electromotive force and the magnetic field is lost. When the Taylor bubble 66 is in the states <A>, <C>, and <E>, the eddy currents 67 and 68, which are self-induced electromotive force generated in the fluid, are not disturbed by the Taylor bubble 66 ( In the case of A and E), since the degree of disturbance is the same (case C), the zero point tuned by the self-induction electromotive force preprocessing tuning unit 50 is preserved as it is. Therefore, self-induced electromotive force disappears as shown in FIG. However, when the Taylor bubble 66 is in the states of <B> and <D>, since the degree of interruption of the eddy currents 67 and 68 is different due to flow, self-induced electromotive force is generated. However, the self-induced electromotive force generated in <B> and <D>, respectively, has a 180 ° phase difference. In the case of <B>, the upstream Eddy 68 is disturbed by bubbles, and in the case of <D>, This is because the side eddy 67 is disturbed.
신호 후처리부(38)에서는 도 7의 유도기전력과 자체유도기전력이 혼합된 파형(Vm+Vt)으로부터 유도기전력과 자체유도기전력 신호내에 각각 포함되어 있는 유량정보와 기포 위치정보를 분리해 내는 역할을 한다. 우선 미분기(36)를 사용하여 혼합된 파형(Vm+Vt)을 미분하면 삼각파 유량신호(Vm)의 기울기 값이 펄스형태로 변환되고 이 값은 유량 정보를 포함한다. 한편, 혼합된 파형(Vm+Vt)을 적분기(37)를 통해 반주기 마다 적분하면 기포위치 정보를 얻을 수 있다. 여기에서 미분기(36)와 적분기(37)의 조정신호로 참조전압(Vref)과 픽업 코일에서 나오는 전압(Vpc)을 사용할 수 있다. 이 방식 이외에도 적분기 두 개를 사용하여 반주기동안 혼합된 파형 (Vm+Vt)을 적분하되 두 적분기 사이의 적분시기를 90°위상차를 가지고 시행하면, nπ에서 (n+1)π(n=0,1,2,..)까지 적분한 값은 기포 위치 정보를 포함하고 (n+1/2)π에서 (n+3/2)π(n=0,1,2,..)까지 적분한 값은 유량정보를 포함하게 된다. 이때도 참조전압(Vref)과 픽업 코일에서 나오는 전압(Vpc)을 조정신호로 사용할 수 있다.The signal post processor 38 separates the flow rate information and the bubble position information included in the induced electromotive force and the self induced electromotive force signal from the waveform Vm + Vt in which the induced electromotive force and the self induced electromotive force of FIG. 7 are mixed. do. First, by differentiating the mixed waveform Vm + Vt using the differentiator 36, the gradient value of the triangular wave flow signal Vm is converted into a pulse shape, and this value includes flow information. On the other hand, by integrating the mixed waveform ( Vm + Vt ) every half cycle through the integrator 37 it is possible to obtain the bubble position information. The reference voltage Vref and the voltage Vpc coming from the pickup coil may be used as adjustment signals of the differentiator 36 and the integrator 37. In addition to this method, if two integrated integrators are used to integrate a mixed waveform ( Vm + Vt ) for half a period, the integration time between the two integrators with a 90 ° phase difference can be obtained from (n + 1) π (n = 0, The value integrated from 1,2, ..) contains bubble position information and is integrated from (n + 1/2) π to (n + 3/2) π (n = 0,1,2, ..) The value will contain flow rate information. In this case, the reference voltage Vref and the voltage Vpc from the pickup coil may be used as the adjustment signal.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 전자기 유량계에 따르면, 2상 유동의 모든 유동양식에 대하여 액상의 유량을 실시간으로 측정할 수 있으며(테스트부에 차압계를 설치하거나 임피던스 미터를 사용하여 기공율을 측정할 수 있을 때), 또한 자기장 영향권 내에서 전극에 대한 기포의 위치도 실시간으로 검출할 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 전자기 유량계는 테일러 기포 액막의 평균속도를 정확하고 간단하게 실시간으로 측정할 수 있어 기존의 초음파방법, 저항식 탐침법, 광센서 탐침법에 비해 월등한 성능을 갖는다. 뿐만아니라 본 발명에 따른 전자기 유량계는 기포의 위치 및 2상류 유동양식을 실시간으로 파악할 수 있어 불투명관내를 흐르는 2상류의 빠른 형상 변화를 검출해 낼 수 있다. 나아가, 본 발명에 따른 전자기 유량계는 환상류에서의 액막파형 특성도 검출할 수 있어 그 응용이 다양한 이점을 제공한다.As described above, according to the electromagnetic flowmeter according to the present invention, it is possible to measure the flow rate of the liquid phase in real time for all flow modes of the two-phase flow (by installing a differential pressure gauge in the test part or measuring the porosity by using an impedance meter). Can be detected in real time as well as the position of the bubble relative to the electrode within the magnetic field influence zone. In particular, the electromagnetic flowmeter according to the present invention can accurately and simply measure the average speed of the Taylor bubble liquid film in real time has superior performance compared to the conventional ultrasonic method, resistive probe method, optical sensor probe method. In addition, the electromagnetic flowmeter according to the present invention can grasp the position of the bubble and the two-phase flow mode in real time to detect a rapid change in shape of the two-phase flow through the opaque tube. Furthermore, the electromagnetic flowmeter according to the present invention can also detect liquid film waveform characteristics in an annular flow, and its application provides various advantages.
이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 기술하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구 범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형 또는변경하여 실시할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 앞으로의 실시예들의 변경은 본 발명의 기술을 벗어날 수 없을 것이다.Although a preferred embodiment of the present invention has been described in detail above, those skilled in the art to which the present invention pertains may make various changes without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims. It will be appreciated that modifications or variations may be made. Therefore, changes in the future embodiments of the present invention will not be able to escape the technology of the present invention.
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