KR20220026165A

KR20220026165A - 에너지 손실을 줄이기 위한 유량계 교정 시스템

Info

Publication number: KR20220026165A
Application number: KR1020200106875A
Authority: KR
Inventors: 박경암; 이희경
Original assignee: 자인주식회사
Priority date: 2020-08-25
Filing date: 2020-08-25
Publication date: 2022-03-04

Abstract

본 발명은 유량계 교정 시스템에 관한 것이다. 상기 유량계 교정 시스템은, 횡방향으로 연장되고 내부로 유체가 유동하는 주 관로; 상기 주 관로에 대해 병렬로 연결되고 횡방향으로 연장되는 복수의 보조 관로; 상기 주 관로와 상기 보조 관로를 연결하는 연결관로; 상기 보조 관로에 각각 설치되는 기준 유량계; 를 포함하고, 상기 연결관로는 상기 주 관로에 대해 소정의 각도를 이루도록 경사지게 연결된다.
이러한 구성에 따르면, 배관의 구조를 변경하여 스월, 비대칭 유속분포 등을 최소화하여 유량 교정 능력을 향상시킬 수 있는 유량계 교정 시스템을 제공할 수 있다.

Description

에너지 손실을 줄이기 위한 유량계 교정 시스템 {Flow meter calibration system for reducing energy loss}

본 발명은 에너지 손실을 줄이기 위한 유량계 교정 시스템에 관한 것이다.

유량계는 배관 내를 흐르는 유체의 유량을 측정하는 장치이다. 산업 전반에 이용되고 있는 유량계는 누수량 측정, 펌프용량 점검, 유량의 비교 측정, 유량 밸런싱 작업 및 구역 유량계 점검 등의 목적으로 사용된다.

유량계는 산업 현장에 설치되기 전이나 사용 중에 문제 발생시 또는 일정기간(자체 교정 주기에 따르나 통상 1년 권고) 사용 후 유량계의 측정 정밀도가 일정한 범위 내에 있는 지의 여부를 검사받아야 하고, 검사에 의해 측정 정밀도가 일정 범위에 있지 않는 경우 교정되어야 한다.

유량계 교정이란 공정관리 또는 요금 고지 등으로 사용되는 유량계의 신뢰성 확보를 위해 기준 유량계와 비교하여 어느 정도의 측정오차가 있는 지를 확인하고, 필요할 경우 보정을 통하여 요구하는 측정 정밀도를 유지시키는 작업이다.

도 1은 종래의 유량계 교정 시스템을 도시하는 도면이다.

종래의 유량계 교정 시스템(10)에서는 용량을 확장하고 다양한 유량범위에서 교정하기 위해 복수의 기준 유량계(22, 23, 24, 25)를 병렬로 연결하여 사용하였다. 이를 위해, 주 관로(11)에 제1 내지 제4 보조 관로(12, 13, 14, 15)를 병렬로 연결한다.

그에 따라, 주 관로(11)와 연결되는 제1 내지 제4 보조 관로(12, 13, 14, 15)는 배관의 구조가 전체적으로 "T" 형상을 갖게 되고, 연결부에는 헤더(header), 티(Tee), 엘보, 밸브 등이 사용될 수 있다.

이러한 배관 부품들이 사용되면 스월(swirl), 비대칭 유속분포 등이 발생하게 되어, 유량측정 정확도에 크게 영향을 미치게 된다. 특히, 스월은 상당히 긴 거리를 지나도 감소가 잘되지 않는 특성이 있다. 여기서, 스월이란 불규칙한 수로나 장애물 등으로 어떤 중심 주위로 물입자들이 회전하는 운동으로 소용돌이와 같은 현상을 말한다.

스월이나 비대칭 유속분포를 제거하기 위해서 유동조절기를 설치하고 있으나, 이러한 유동조절기 자체가 내부 유동을 방해하여 유속분포를 비대칭으로 하는 경우도 있다. 또한, 유동조절기에 의한 압력손실이 커서 최대 유량을 축소시키고, 송풍기나 펌프 등의 에너지 손실이 커지는 문제가 있다.

이에 따라, 배관의 구조를 변경하여 스월, 비대칭 유속분포 등을 제거하여 유량교정 능력을 향상시킬 수 있는 유량계 교정 시스템이 필요하다.

대한민국 등록특허 제10-1129659호

따라서, 본 발명은 상기 사정을 감안하여 발명한 것으로, 배관의 구조를 변경하여 스월, 비대칭 유속분포 등을 최소화하여 유량 교정 능력을 향상시킬 수 있는 유량계 교정 시스템을 제공하고자 함에 목적이 있다.

상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명에 따른 유량계 교정 시스템은, 횡방향으로 연장되고 내부로 유체가 유동하는 주 관로; 상기 주 관로에 대해 병렬로 연결되고 횡방향으로 연장되는 복수의 보조 관로; 상기 주 관로와 상기 보조 관로를 연결하는 연결관로; 상기 보조 관로에 각각 설치되는 기준 유량계; 를 포함하고, 상기 연결관로는 상기 주 관로에 대해 소정의 각도를 이루도록 경사지게 연결된다.

또한, 상기 각도는 10~50°이다.

본 발명에 따르면, 배관의 구조를 변경하여 스월, 비대칭 유속분포 등을 최소화하여 유량 교정 능력을 향상시킬 수 있는 유량계 교정 시스템을 제공할 수 있다.

도 1은 종래의 유량계 교정 시스템을 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 유량계 교정 시스템을 도시하는 도면이다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 각 도면의 구성요소들에 대해 참조부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.

도 2는 본 발명의 유량계 교정 시스템을 도시하는 도면이다.

상기 유량계 교정 시스템(100)은 주 관로(110), 보조 관로(131, 132, 133, 134), 연결관로(121, 122), 기준 유량계(141, 142, 143, 144), 펌프(151, 152, 153, 154)를 포함한다.

주 관로(110)는 횡방향으로 연장되고 내부로 유체가 유동한다.

보조 관로(131, 132, 133, 134)는 주 관로(110)와 마찬가지로 횡방향으로 연장되고, 복수의 보조 관로(131, 132, 133, 134)가 연결관로(121, 122)를 통해 주 관로(110)에 대해 병렬로 연결된다.

보조 관로(131, 132, 133, 134)는 제1 보조 관로(131), 제2 보조 관로(132), 제3 보조 관로(133), 제4 보조 관로(134)를 포함한다. 제1 내지 제3 보조 관로(131, 132, 133)는 연결관로(121, 122)를 통해 주 관로(110)에 연결되고, 제4 보조 관로(134)는 연결관로(121, 122) 없이 주 관로(110)에 직접 연결될 수 있다.

연결관로(121, 122)는 주 관로(110)와 보조 관로(131, 132, 133)를 연결한다. 연결관로(121, 122)는 주 관로(110)에 대해 소정의 각도를 이루도록 경사지게 연결된다. 연결관로(121, 122)는 제1 및 제2 보조 관로(131, 132)와 연결되는 제1 연결관로(121)와, 제3 보조 관로(133)와 연결되는 제2 연결관로(122)를 포함할 수 있다.

연결관로(121, 122)는 종래의 헤더 연결부의 "T" 형태를 "Y" 형태의 배관 구조로 변경한다. 연결관로(121, 122)는 주 관로(110)와 소정의 각도를 이루도록 경사지게 연결하여, 스월과 비대칭 유속분포를 최소화한다. 연결관로(121, 122)가 주 관로(110)와 이루는 각도는 10~50°가 바람직하다.

기준 유량계(141, 142, 143, 144)는 보조 관로(131, 132, 133, 134)에 각각 설치된다.

펌프(151, 152, 153, 154)는 보조 관로(131, 132, 133, 134)에 각각 설치되어, 유체가 기준 유량계(141, 142, 143, 144)를 통해 유동할 수 있도록 압력을 제공한다. 예를 들어, 제1 펌프(151)는 유량 420 ㎥/h 55 kW, 제2 펌프(152)는 유량 240 ㎥/h 37 kW, 제3 펌프(153)는 유량 60 ㎥/h 11 kW 펌프 3, 제4 펌프(154)는 유량 12 ㎥/h 3.7 kW 로 구성될 수 있다.

스월과 비대칭 유속분포는 엘보, 밸브, 티 등 유로를 변경할 때 발생하며, 이때 압력손실도 발생한다. 펌프나 기준유량계를 병렬로 연결할 때 유로의 변경을 최소화하는 방법은 도 2와 같이 주 관로(110)에 경사지게 연결관로(121, 122)를 통해 보조 관로(131, 132, 133, 134)를 연결하는 것이다.

연결각도(Φ)가 90°이면 엘보, 헤더 연결이 되고, 0°는 수평이 되어 연결을 할 수 없다. 기준 유량계를 설치할 수 있는 최소각도(배관 간격)를 고려해야 한다. 연결각도를 변화시키면서 스월 각도, 비대칭 유속분포를 시험을 통해서 최적의 연결각도를 도출한다. 실험 결과, 최적의 연결각도는 10~50°인 것으로 확인되었다.

펌프의 선택, 인버터 제어, 밸브 개폐는 PC에서 원격제어를 한다. 각 펌프에서 인버터의 주파수와 유량의 상관관계는 예비 실험을 수행하여 구한다.

유량계 교정 시스템의 용량은 100 ㎥/h에서 720 ㎥/h로 증가될 수 있으며, 직경 150 ~ 200 mm의 유량계를 교정할 수 있다. 유량계 교정에 필요한 수두를 유지하는 범위에서 바이패스 밸브를 구동하여 펌프에 입력되는 에너지를 절약할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 유량계 교정 시스템(100)은 주 관로(110)에 경사지게 보조 관로(131, 132, 133, 134)를 연결하는 것과 같이 배관구조를 변경함으로써, 스월 현상을 감소시켜 유량 교정 능력을 향상시킬 수 있다.

또한, 이러한 유량계 교정 시스템(100)은 병렬 구조로 연결된 다수의 관로마다 유량계가 설치되어 다양한 유량범위에서 교정을 수행할 수 있다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.

10 : 유량계 교정 시스템
11 : 주 관로
12, 13, 14, 15 : 보조 관로
22, 23, 24, 25 : 기준 유량계
100 : 유량계 교정 시스템
110 : 주 관로
121, 122 : 연결관로
131, 132, 133, 134 : 보조 관로
141, 142, 143, 144 : 기준 유량계
151, 152, 153, 154 : 펌프

Claims

유량계 교정 시스템에 있어서,
횡방향으로 연장되고 내부로 유체가 유동하는 주 관로;
상기 주 관로에 대해 병렬로 연결되고 횡방향으로 연장되는 복수의 보조 관로;
상기 주 관로와 상기 보조 관로를 연결하는 연결관로;
상기 보조 관로에 각각 설치되는 기준 유량계;
를 포함하고,
상기 연결관로는 상기 주 관로에 대해 소정의 각도를 이루도록 경사지게 연결되는 유량계 교정 시스템.
제1항에 있어서,
상기 각도는 10~50°인 유량계 교정 시스템.