설치조건으로 알아본 초음파식, 전자식, 용적식 유량계

설치조건으로 알아본 초음파식, 전자식, 용적식 유량계

들어가며 대부분의 현장 사용자들은 유량계를 선정할 때 유량계 자체 정밀도에 중점을 둔다. 하지만 유량계 사양상의 정밀도는 제조사의 권장 요건들을 100% 충족할 때만 얻어질 수 있다. 사 용 현장에서의 정밀도를 높이기 위한 설치 조건들이 어떤 것들이 있는지 일반적인 초음파, 전자, 용적식 유량계에 대해 자세히 알아보고자 한다. 물론 제조사별로 차이점은 있겠지만 가능한 공통점을 기준으로 기술하고자 한다.

본론

초음파 유량계(시차식)

설치 조건

- 검출기(트랜스듀셔)의 설치조건은 상류측 직관길이 10xD(배관지름), 하류측 직관길이 5xD(배관지름) 이상 확보하여야 한다. 메이커 별로 상이 하나 경험상 상기 조건이면 만족 스런 유체의 Flow Profile을 얻을 수 있다고 사료 됨, 단 전단의 조건이 유체의 Flow Profile을 심하게 변형 시키는 버터플라이 밸브 혹은 Two Elbow등이 있는 경우는 가능한 한 직관거리를 길게 확보하는 것이 좋다.

- 검출기 설치 배관은 수평, 수직, 경사 등 어떤 배관에도 가능하지만 수직배관의 경우 하 향배관은 배제 한다. 또한 유체가 항상 만관 상태를 유지하여야 한다.

- 검출기를 수평배관에 설치할 경우 공기층 이나 퇴적물층을 피하기 위해 3시 혹은 9시 방 향으로 설치한다.

- 배관의 직경과 두께를 정확하게 입력해야 한다. 측정 정밀도가 유속에 대하여 0.5%라 해 도 배관 100mm를 기준으로 두께가 0.5mm 만 달라져도 약 2%의 유량 오차가 발생하게 된다.

- 배관의 상태도 고려해야 한다. 10년 이상 된 노후 배관의 경우 내벽에 스케일 뿐만 아니 라 외벽에 여러 번의 도색작업으로 인해 검출기(트랜스듀서)를 올바르게 설치를 해도 측정 이 되지 않는 경우가 있다. 이러한 경우 사포나 그라인더를 사용해서 배관외벽에 도포되어 있는 성분을 제거한 후 미세한 사포를 이용하여 표면을 매끈하게 하여야 한다. 이 작업은 내부 스케일을 외부에서 제거할 수 없으므로 가능한 한 외벽의 거칠기를 곱게 하여 초음파 신호의 난반사를 최대한 줄이기 위한 방법 중 하나이다.

- 검출기 설치 위치 선정 시 배관의 플렌지나 용접부를 피하여 설치한다. 또한 관경이 600mm이상 초과하는 배관 중 아크용접 탄소강을 사용할 경우 배관의 측면 에 용접 라인이 있으므로 사전에 이를 점검할 필요가 있다.

- 검출기를 Z법으로 배관 외벽에 3시와 9시 설치시 추, 컨비네이션셋 (Combination Set), 프린터용지 등을 사용한다. 물론 사용자마다 차이가 있겠지만 컨비네이 션셋으로 3시 방향 기준을 잡고 프린터용지를 사용해 반대 방향인 9시 방향의 설치 위치를 선정하는 것이 가장 정확하고 손쉬운 방법이다.

- 검출기 설치 방법으로는 W (Reflect), Z(Direct), V (Reflect) 법 등이 있다. 이것은 검출 기(트랜스듀서)의 설치위치에 따라 차이가 있다. W법의 경우 50mm 이하의 배관에서 적용, V법은 가장 일반적으로 400mm 이하에서 적용, Z법의 경우 400mm 이상 배관, 노후 배관, 고형물질과 기포가 많은 배관에서 적용되어진다.

- 검출기와 배관과의 접촉부에는 음향 결합재(구리스, 컴파운드)을 칠하여 기포나 이물질의 혼합을 차단한다.

전자유량계(시차식)

설치 조건

- 검출기 설치 배관은 수평, 수직, 경사 등 어떤 배관에도 가능하지만 수직배관의 경우 하 향배관은 지양한다. 또한 유체가 항상 만관 상태를 유지하여야 한다.

- 측정하고자 하는 유체의 전도도가 최소 5 uS/cm 이상이 되어야 한다.(메이커별로 상이함 으로 사전에 확인이 필요하다) 전도도가 5 uS/cm 이하인 경우 유량값이 측정이 되지 않는다. 뿐만 아니라 전도도값이 균 일해야 안정된 유량값을 측정할 수 있다.

- 검출기 설치조건은 상류측 직관길이 5D(배관지름), 하류측 직관길이 2D(배관지름) 이상 확보하여야 한다. 곡관부나 유체를 제어하는 기기로부터 가능한 이격하여 설치한다

- 길이가 긴 배관의 경우 설치시 동일 선상에 검출기 지지대를 설치해 안전하게 설치한다.

- 전자유량계 측정 원리상 접지가 가장 중요하다. 금속 배관(전도체)인 경우는 Bonding cable로 유량계의 플렌지와 배관의 플렌지를 연결한다. 플라스틱 배관(비전도체)인 경우는 상류측 플렌지와 플렌지 사이에 접지링(Grounding ring)을 넣어 접지를 하고, 만약 Grounding Electrode를 선택 사양으로 선택한 경우 접지링은 필요치 않는다. 음극화 보호 배관인 경우 배관과 유량계 플렌지와 절연상태를 유지하도록 한다.

- 적극의 오염을 방지하기 위해서 1 m/s 이상의 유속을 가질 수 있도록 사이즈를 고려한다. 단, 고형물질이 많은 경우 전극의 마모를 방지하기 위해 6m/s 이하의 유속을 유지하도록 유량계 크기를 선정하며, 마모에 견딜 수 있는 전극봉을 선택하여야 한다.

- 검출기와 변환기를 일체형이 아닌 분리형으로 사용시 제조사에서 권장하는 중계박스 (Junction box)와 연장 케이블을 사용한다.

용적식 유량계

설치 조건

- 직관부는 필요하지 않지만 전단에 기포가 발생할 수 있는 장치들이 있다면 가능한 피해 서 설치하는 것을 권장한다.

- 주변환경(배관등)에 진동이 없어야 한다. 노이즈등의 발생으로 유량계에서 발생하는 펄스 신호가 영향을 받을 수 있다.

- 유량계에 표시된 유체의 방향과 일치하도록 설치한다.

- 펌프로부터 3-4미터 이상 떨어진 곳에 설치한다.

- 유량계의 전단에는 반드시 권장하는 스트레이너를 설치한다. 만약 적은 이물질이라도 회 전자에 걸려, 작동이 멈출 시에는 회전자를 고정하는 샤프트가 휘어져서, 이후 지속적으로 문제를 발생할 수 있다.

- 설치 할 때 충격을 주지 말고 조심스럽게 취급하여야 한다. 무리하게 설치하면 유량계 계 량실이 변형되며 정확하게 측정이 되지 않거나 또는 회전자가 회전하지 않을 수 있다

- 유량변화 등을 고려하여 보통의 사용유량범위를 최대 유량의 70% 정도로 유지 하는 것 을 권장한다. 만약 유량범위를 초과하여 운전하게 되면 회전자가 고속회전을 하게 되어 샤 프트가 휘어져 회전자가 회전 하지 않게 된다.

- 설치 후 시험 운전시 가급적 배관에 유체를 천천히 채우고, 개폐 밸브는 가급적 천천히 조작하여야 한다.

- 장시간 유량계를 정지 할 때는 반드시 내부의 유체를 제거한다. 운영되는 유체가 굳는 성 질이 있거나, 화학적인 변화를 발생시킬 우려가 있을 시 유량계의 수명에 영향을 미치게 된 다.

- 유량계는 수직/ 수평 어느 방향도 설치 가능하지만, 유체의 흐름과 회전자가 직각이 될 수 있게 설치한다. 직각의 상태를 유지하지 않으면 회전자가 편 마모되어 회전자가 회전을 하지 않을 수 있다.

- 유량계의 사용 압력 범위를 초과하여 운전하게 되면 회전자와 샤프트의 변형을 가져올 수 있다.