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초음파 유량계 와 전자유량계 장점 단점 설치 비교
| 초음파 유량계 | 전자유량계 | |
| 측정원리 | 전파시간차법 | 페러데이 법칙 |
| 측정원리에 따른 상세구분 |
전파시간차(Transit Time)법 초음파 유량계의 측정원리는 유체가 흐르는 방향의 정방향과 역방향으로 초음파를 투과(전파)시키면 일정한 거리(관경)를 전파(투과)하는 시간차이가 유속에 비례하여 나타나는 기술을 응용한 유량계를 말한다. 전파시간차(Transit Time)법 초음파 유량계는 초음파가 유체 속을 완전히 투과하여야 하므로 유체 속에 부유물질과 같은 이물질의 함량이 낮아야 정확한 유량측정이 가능하다. 따라서 주로 정수의 경우에 적용한다. |
배관에 유체가 가득 차서 흐르는 만수상태의 경우에 측정이 가능한 전자유량계를 말한다. 이러한 전자유량계는 전도성을 가진 유체의 경우에는 대부분 적용이 가능하며, 매우 정밀한 측정이 가능하다. 또한 가동부와 장애물 이 없어 하수 및 오폐수와 같이 다량의 이물질을 함유한 경우에도 장기간 안정적인 측정이 가능하다. 설치방법은 주로 플렌지 연결에 의한 방법을 사용한다. |
| 특 징 | 초음파유량계는 지향성, 투과, 반사, 굴절 등과 같은 음파의 특성을 이용하여 유체의 유속을 측정하고 이에 따른 유량(Flow Rate)을 구하는 유량계를 말한다. 이러한 초음파유량계는 일반적으로 전파시간차(Transit time)법을 이용하며, 비교적 깨끗한 물이나 상수 등의 유량 측정분야에 주로 사용된다. 또한 초음파를 교란시키는 입자나 기포가 유체 속에 섞여 있지 않으며, 초음파가 투과하는 균일한 유체의 경우에는 온도, 압력, 밀도, 점도, 전도도율 등에 관계없이 유량의 측정이 가능한 장점을 가지고 있다. |
전자유량계는 하수에서의 유량을 측정하는 방법으로 일반적으로 알려져 있으며, 측정원리는 전도성 액체가 자장 속을 통과할 때 기전력이 유속에 비례하여 발생하는 페러데이의 법칙을 응용한 유량측정 방법이다. 특징으로는 검출되는 신호는 직접적으로 부피 유량(Volumetric Quantity)에 비례하여 발생되고 가동부 및 장애물이 없으며, 측정범위가 넓으며, 전도성을 가진 유체의 경우에는 온도, 압력, 밀도, 점도, 전도도율 등에 관계없이 유량의 측정이 가능하다는 장점으로 가지고 있다. |
| 최대 측정 정밀도 |
유속 0.3m/sec이상에서 실제유량의 ±1% 이내 |
유속 0.5m/sec이상에서 실제유량의 0.5% 이내 |
| 측정유체 특 징 |
SS농도 1% 이하로 초음파 투과 가능한 균질한 액체에서 유량측정 가능. | 5 mS/cm이상의 전도도를 나타내는 액체에서 유량측정 가능. |
| 설 치 | 일반적으로 사용되는 전파시간차법의 유량계의 사용에는 모니터부의 분리형으로 유량검출부의 설치가 매우 간단한 Strap-on 방법을 주로 이용한다. Strap-on 설치 방법은 무단수의 상태로 설치 및 유지·보수가 가능하므로 By-Pass Line 및 Block Valve의 설치가 필요 없다. 유량검출부의 구성은 상류측 및 하류측 초음파 센서 2개로 각각에 발진자 및 수진자 내장되어 있다. 이러한 초음파 유랑계 또한 항상 만수 상태와 같은 아래의 기본적인 설치조건을 만족하여야 적용이 가능하다. |
일반적으로 사용되는 만수용 전자유량계의 설치방법은 플랜지 연결에 의한 배관 설치방법을 이용하고 있으며, 유량검출부와 모니터부를 일체형 또는 분리형으로 사용할 수 있다. 주로 플렌지 연결에 의한 배관 설치방법을 이용하며, By-Pass Line 및 Block Valve를 설치하여야 유지·보수가 가능하다. 유량검출부의 구성은 상부와 하부에 자장을 형성시키는 여자코일이 있으며, 유체의 흐름방향에 직각으로 유량을 검출하는 전극이 좌측과 우측에 2개가 내장되어 있다. 또한 접지전극을 이 90도 방향으로 설치되어 있다. 이러한 만수용 전자유량계를 위와 같은 현장조건에 적용하기 위해서는 아래의 기본적인 설치조건을 만족하여야 적용이 가능하다. |
| 설치조건 | # 항상 만수상태(Full Closed Pipe) # 정밀도 확보를 위한 직관부(Straight Run) 확보. # 이물질 침입방지 Screen 설치. # 기포발생 방지를 위한 설치. # 초음파가 투과하는 거리가 관경에 해당하도록 설치. |
# 항상 만수상태(Full Closed) 유지 # 정밀도 확보를 위한 직관부(Straight Run) 확보. # 이물질 침입방지 Screen 설치. # 기포발생 방지를 위한 설치. # 배관의 재질이 부도체인 경우에는 검출기의 Earth Ring 접지를 완전하게 한다. |
| 점액부 재질 | 유체와 비접촉식으로 설치하므로 배관의 재질과 선정이 중요하며, 유체의 특성과는 관계없이 측정이 가능하다. 금속관: 강관, 주철관, Ductile 주철관, 각종 피복강관, 수압철관, SUS관, 동관 등. 수지관 : PVC, FRP관, FRPM관, PE관, PVDF관, PEEK관 등. 리이닝 재질 : 몰타르, 타르에폭시, 에폭시, 타르에나멜 등 (단, 콘크리트 몰타르 사용불가) |
Lining : PTFE (특징 : 내화학성 및 내마모성이 탁월하며, 약산·약알카리성 유체에도 적용이 가능하다. 유체의 온도는 -10 ∼ +80 ℃의 물을 중심으로 한 유체에 적합하다.) Electrode : 히스테로이드 C 아스링 : 히스테로이드 C |
| 교 체 품 | 초음파센서 약3~5년 | 無 |
| 유지 및 보수 |
유량계 본체에 내장된 Self-Diagnosis 기능에 의해 고장부위의 진단 및 대책이 매우 용이하다. 유체의 흐르는 상태에서 교정 뿐만 아니라, 실제유량을 흘리지 않고도 Dry Caligration이 가능하다. 특별한 기술이 없어도 무단수의 상태에서 교체용 센서로 교환 가능하다. 특히 배관에서 유체의 압력(Static Pressure)이 높은 경우에도 문제 없이 교체가 가능하다. 유지 및 보수를 위한 작업공간은 작업자가 작업을 용이하게 할 공간 이외에는 거의 필요치 않음. |
By-Pass Line에 의한 통수상태에서 검출부의 수리 및 교체. 유체의 흐르는 상태에서만 교정이 가능하고, 실제유량을 흘리지 않고는 교정이 불가능하다. 유지 및 보수를 위한 작업공간이 상당히 필요함. |
| 장 점 | 중·대형 관경에서는 설치비를 포함한 가격이 비교적 저렴하다. 구경 변화시 센서 초음파의 주파수대 이내에서 자유롭게 변경할 수 있다. 예를 들어, 120mm배관에서150mm로 변경하여 적용 시에 추가적인 비용 없이 프로그램 변경에 의해 바로 적용할 수 있다. 대부분의 배관의 재질에 사용이 가능하며, 유체와 비접촉식으로 유량을 측정하므로 유체의 물리, 화학적인 성질에 영향을 받지 않는다. 양방향의 유량측정 가능하며, 비접촉식으로 무단수 상태에서 유지·보수가 가능하며, 유량계 설치에 의한 마찰손실수두가 없다. |
측정 정밀도가 매우 좋다. (대략 0.25 ∼ 1%). 고장이 잘 나지 않으며, 사용환경에 적당한 재질의 선정시 장기간 안정적으로 사용할 수 있다. 제품의 선정시 다양한 재질의 선택이 가능하다. (내마모성, 내부식성, 내화학성, 식품·위생용등). 유량계 내부에 가동부 및 장애물이 없으며, 전도성을 가진 유체의 경우에는 오수 및 하·폐수를 포함한 대부분의 유체에서도 적용이 가능하며, 특히 마찰손실수두가 작다. 양방향의 유량측정 가능. |
| 단 점 | 배관의 재질에 따라 사용이 불가할 수 있다. SS농도가 높을 경우 또는 유체에 기포가 함유되어 있을 경우 정밀한 측정이 어렵다. 초음파 센서의 운전수명이 유체의 흐름 정보와 관계없이 전원의 공급 시작점으로부터 책정된다. 장기간 사용 후 배관 내부의 스케일 등이 부착되어 유량측정 정밀도가 감소한 경우에는 재교정을 하면, 정밀한 유량측정이 가능하다. |
배관의 관경이 150mm이상일 경우 Magnetic Flowmeter의 유량검출부의 제작비용이 다른 방식의 유량계에 비하여 매우 커지게 된다. 특히 초음파 유량계와 비교하여 설치 비용이 매우 커지게 된다. 전자유량계는 바이패스 배관 및 설치배관의 단수가 필요하므로 제품 가격이외 설치비용을 산정하여야 한다. 또한 다양한 배관의 크기에 따른 Magnetic Flowmeter를 사용하여야 하므로 배관의 구경에 비례하여 Magnetic Flowmeter의 가격이 상승한다. 설치 시 유지 및 보수를 위한 충분한 작업공간 확보, 또한 고장 시 대책을 위한 By-pass Line및 Block Valve를 설치하여야 하므로 공사규모 및 설치비용이 상당히 고가로 책정된다. |
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