가스계량기의 종류, 측정요소 및 측정액체에 대하여 설명하시오.

가스계량기의 종류, 측정요소 및 측정액체에 대하여 설명하시오.

1. 개 요
가스시설에서 사용하는 가스계량기의 종류는 측정방법에 따라 직접 용적(부피, 체적)을 실측하는 직접법과 유량과 일정한 관계이 있는 다른 양을 측정하여 간접적으로 유량을 추량하는 간접법이 있다. 대표적인 종류에는 차압유량계, 용적식 유량계, 면적식 유량계, 전자 유량계 및 와류 유량계 등이 있다. 각각의 특성은 다음과 같다.

2. 유량계의 종류 및 특징

1) 차압유량계
유체가 흐르는 관로 중간에 조임기구를 설치하여 유체의 통과 면적을 좁게 하면 조임기구에서 발생하는 저항에 의하여 그 전후에 압력차가 발생한다. 이 압력차 즉 차압과 유량과의 사이에는 베르누이의 원리에 의하여 표현 할수있는 일정한 관계식이 있다. 이 원리를 응용한 것이 차압 유량계로 유량은 차압의 제곱근에 비례한다. 따라서 관내경, 조임기구의 조임 구멍의 직경, 유체의 밀도 및 점도 등의 몇 가지 정수를 알아 차압을 측정하여 유량을 구한다.

o 특징
가. 규격이 잘 정비되어 있으며 실제 직접 교정을 필요로 하지 않는 측정법이 확립 되어 있다.
나. 구조가 간단하고 가격이 저렴하며 조임기구의 소요 직관부 길이를 제외하면 설치조건 제약이 적다.
다. 측정유체의 제약조건이 적고 슬러리 유체를 제외한 가스, 증기, 물, 기름 등의 유량측정이 가능하다.
라. 가동부가 없어 보수유지가 쉽다.
마. 유량측정 범위변동이 쉽다.
바. 유량이 차압의 제곱근에 비례하므로 측정범위가 다른 유량계에 비해 좁다.
사. 압력손실이 크다.

2) 용적식 유량계
유체의 흐름에 의해 회전하는 회전자(또는 왕복하는 운동자)와 이 회전자가 있는 케이스와의 사이에 생기는 공극(계량실)에 유체를 연속적으로 유입, 유출하는 것을 반복하여 회전자의 운동회수(회전수)를 구해 유량을 측정하는 것이다.

o 특 징
가. 액체의 종류, 성질에 의한 영향이 적고, 점도가 높은 액체나 점도의 변화가 큰 액체의 특정에 적합하다.
나. 적산 정도가 높으므로 반입용으로 사용된다.
다. 전후에 직관부가 필요하지 않고, 맥동의 영향도 거의 받지 않는다.
라. 회전자등의 가동부분과 케이스와의 간격을 좁게 제작하고 있으므로 액체 중에 고형물이 혼입되면 고장날 우려가 있으므로 반드시 Filter 혹은 Strainer를 사용한다.
마. 구조가 복잡하므로 대형의 것이나 내식형은 고가( 高價 )로 된다.

3) 면적식 유량계
면적식 유량계는 공정용 유량계 가운데 두번째 지위를 차지하고 있는 것으로, 측정원리는TAPER 모양의 관내에 부자를 띄워서 피측정 유체를 아래로부터 위로 흘리면 부자는 유량의 증감에 따라 위 아래로 이동한다. 이 부자의 이동으로 유량을 구하는 것이 면적식 유량계이다.

o 특 징
가. 기체 및 액체 모두 측정가능하며, SLURRY, 부식성유체도 측정가능
나. 균등 유량눈금이 얻어진다.
다. 압력손실은 적으며, 대개 일정하다.
라. 설치전후의 직관부는 거의 필요치 않다.
마. 구경이 크게되면 고가로 되어, 구경 100mm 이상은 적합치 않다.
바. 실 유량시험으로 교정 하여야 한다.
사. 액체중에 기포가 들어가면 오차로 되므로 Air Vender가 필요하다.
자. 특히 유리관식은 기계적강도, 내충격력이 약하므로 배관의 자중이 걸리지 않도록, 유체가 역류하지 않도록 하고 또 급격한 온도, 유량변화에 주의를 요한다

4) 전자 유량계
전자유량계의 측정원리는 자계내를 도체가 이동하면, 도체의 양단에 기전력이 유기된다라는 전자유도법칙에 따른 것으로 도전성 유체가 흐르는 측정관을 직각으로 지나가는 자계를 주면 각각 직교하는 방향으로 비례한 기전력이 생긴다. 기전력의 발생방향은 후레밍의 오른손의 법칙에 따른다.

o 특징
가. 액체의 압력, 온도, 밀도, 점도등에 영향을 받지 않는다.
나. 기전력은 유량에 대하여 직선관계로 되며 검출지연도 없고, 맥류도 정확히 측정 가능.
다. 발신기의 내부에 돌기물이 없어 압력손실이 없다. 또 발신기의 배관과 같이 지하매설 이나 수중매설도 가능.
라. 액체에 고형물이 포함되어 있어도 지장이 없으며, 또 스러리상 이나 고점도의 액체도 측정 할수 있다.
마. 층류, 난류의 영향을 잘 받지 않으므로 Orifice나 Venturi등의 조리개기구의 유량계에 비하여 전후의 직관부가 현저히 짧아도 좋다.
바. 소규경부터 대구경까지 여러 종류가 있다. (구경수 mm 부터 3000mm 정도까지)
사. 액체의 전기전도도에 의한 한계가 있으며 5μΩ/㎝ 정도 이하의 액체는 측정 안된다.

5) 와류 유량계
와류식 유량계는 유체중에 놓여진 와류 발생체의 하류측에 생기는 규칙 바른 와류의 수를 계측하여 유량을 측정하는 유량계이다. 기계적 가동부분이 없고, 비교적 광범위하게 유량에 비례한 신호로 낼 수 있어 절대적인 수는 적지만 최근 그 사용이 크게 늘고 있다.

o 특징
가. 액체, 기체 모두 측정가능하며 Range ability 가 넓게 취해진다.
나. 유체의 온도, 밀도, 조성, 점도 등의 영향을 거의 받지 않는다.
다. 영점이 안정 되있다.
라. 출력신호가 유속에 비례하는 펄스 주파수이므로 적산이 용이하다.
마. 압력손실이 매우 적다.
바. 대구경도 가격이 싸다.

3. 결 론
유량계는 제품의 질량측정, 유체나 에너지의 상거래, 공정의 효율 향상 및 운전 관리 등을 위하여 필수적인 설비로 대표적인 종류로는 오리피스 전후의 유량의 제곱에 비례한 압력차를 이용한 차압유량계, 계량실의 회전수를 측정하여 유량을 추량하는 용적식유량계, 통과 면적을 바꾸어 차압을 일정하게 하는 원리를 이용한 면적식 유량계, 패러디의 법칙을 이용한 전자유량계, Carman 소용돌이의 발생수를 계측하여 유량을 추량하는 와류유량계 등이 있다. 각각의 유량계의 측정정도, 측정범위, 측정유체, 온도 및 압력, 압력손실 등 유지보수 방법 등을 고려하여 적정한 유량계를 선정하고 설치하여야 한다.