CORIOLIS MASS FLOWMETER

1. CORIOLIS MASS FLOWMETER OVAL ENG INC

2. 목 차 개요. 질량이 왜 필요한가 Coriolis Force Oval Coriolis의 역사 Oval Coriolis 유량계의 구조 Oval Coriolis 유량계의 계측원리 Oval Coriolis 유량계의 잇점 Zero점 조정 밀도의 계측원리 온도의 계측 Oval Coriolis 의 종류 Oval Coriolis 의 특성 Flow Range Accuracy Curves 비교 Oval Coriolis Accuracy 특성 LPG Loading System 결론

3. 1.개요 ■ 1982년도에 유체를 연속으로 직접 질량으로 계측하는 유량계가 개발 실제적으로 지금과 같이 개발 된것은 1985년 부터 시작 ■ 이전까지 유체의 직접질량 측정은 [저울]로 측정 ■ 유체의 연속계량은 부피로 측정, 온도 밀도 압력을 환산 후 질량으로 치환 ■ 이러한 문제를 해결하기 위해 등장한 것이 Coriolis식 질량유량계 입니다. 이 유량계는 온도 밀도 압력의 보정을 실시하지 않고 직접,연속으로 질량유량을 계측 이후부터 구조 및 간단한 원리에 대하여 설명을 드리겠습니다.

4. 2.질량이 왜 필요한가? ■ 두개의 드럼통속의 온도 차에 의해 나타나는 형태 ■ ℓ에 1원단위로 환산한경우 15℃의 경우에는 100ℓ에 100원 90℃의 경우에는 104ℓ에 104원 이라는 금액의 차이가 발생. ■ 년간 100억원 판매의 경우 실제 4억원의 차액이 발생. 그렇다면 왜 질량이 필요한가에 대해서는 아시리라 생각합니다 15° C 90° C 부피: 100 liters 질량: 100 kg 부피: 104 liters 질량: 100 kg

5. ■ 유속분포는 Pipe fittings, reducers, strainers, elbows, valves 등에 의하여 영향을 받는다. ■ 대부분의 Flowmeter는 전,후단 직관거리를 확보 하는 것이 기본 ■ Mass Flowmeter는 유속분포에 영향을 받지 않으므로 직관거리가 필요하지 않는 유량계 입니다.

6. 3.Coriolis Force라는 것은 회전방향 (뉴턴의 제 2법칙) 발사방향 중심축 회전 원반상의 축심에서 외주방향으로(주속이 빨라지는 방향) 그림과 같이 구를 똑바로 발사했을 때, 구의 궤도는 회전방향과 반대방향으로 궤도가 어긋나서 갑니다.어긋난다 . 즉, 힘이 발생하고 있는 것으로, 이 힘을 수학적으로 증명하고 확립시킨 사람이 Coriolis입니다.

7. ＶＲｍａｓｓ ＵＬＴＬＡｍａｓｓＭＫⅡ ＳＴｍａｓｓＭＫⅡ 4. Oval Coriolis 의 역사 Ｄ types ８５ ９０ ９５ ９８ ００ ０２

8. 5. Coriolis 유량계의 구조 (ULTRA MASS MKⅡ) ■ Coriolis 유량계는 Flange와 Manifold 그리고 2개의 Flow ube만으로 구성 ■전자부품으로Pick up Coil. 전자Oscillator, 온도센서가 있다. ■ Pick up Coil은 좌우 각각에 설치 Tube의 뒤틀림에 의한 위상차 신호검출 기능. ■전자Oscillator는 Tube를 고유 주파수로 진동하는 기능 ■ 온도Sensor는 Tube의 탄성계수 보정 기능. Transmitter 온도Sensor 유입방향 Flow Tube Pick off Coil (양측) 전자 Oscillator

9. Inner Flow Tube Outer Tube Electro Magnetic Pick off Electro Magnetic Oscillator Electro Magnetic Pick off ST MASS

10. VR MASS Transmitter 유입방향 Flow Tube Pick Up Sensor 전자 Oscillator

11. 6. Coriolis 유량계의 계측원리 Flow Inlet Inlet Pickoff Outlet Pickoff Flow Outlet Coil Magnet ■Flow Tube내의 유체는 유입측에서 유출측으로 흘러나가게 되는데,Tube의 좌, 우 양쪽에는 Magnet 와 Coil의 조합인 Pickoff Coil이 위치합니다. ■ Pickoff coil은 Magnet와 일정한 자장으로 움직이는데, Coil의 자속밀도가 변하게 되면서 기전력이 발생 여기서 발생되는 기전력은 Sine wave를 일으키게 됩니다.

12. ■ 유체의 흐름에 따라 이동하게 되면, 왼쪽에 위치한 FlowInlet (Left pickoff coil)과 오른쪽에 위치한 Flow Outlet (Right pickoff coil) 를 지날 때, Pickoff sensor 에서 Sine curve를 검출하게 됩니다. ■ Tube에 유체가 흐르지 않는다면, L.P.O와 R.P.O 에서 검출되는 Sine curve는 위상차가 발생하지 않는다. ■ Tube가 진동하고 있다면 Inlet pickoff coil(L.P.O)과 Outlet pickoff coil(R.P.O) 에서는 계속적으로 Sine wave를 일으키고 또한 검출하게 될 것입니다.

14. ■ 유체가 Flow Tube를 통과 하게 되면 흐르는 유체의 힘이 진동 방향에 의하여 입구 측과 출구 측에 반대 방향으로 작용합니다. 이 현상을 Coriolis힘 이라고 하며, 그림과 같이 Flow Tube는 비틀림이 발생 합니다. ■ 이 때 Pick-off Coil에서 Sine Wave가 검출되며 입구 측과 출구 측의 시간차를 측정하여 유량으로 변환 합니다.

15. 유체가 있을때 Flow TUBE의 진동 출구 유체 힘 작용 (출구) 회전축 입구 고정축 출구측 입구측 유체 힘 작용 (입구)

16. 2개의 Flow Tube Sensor

17. 입구측 C1 출구측 C2 DT DT SENSOR 신호 , 흐름이 있을때 SENSOR 신호 , 흐름이 없을때 출구측 C1 시간 입구측 C2 • T X Flow Calibration Factor = Flow rate sec) X (gm/sec/sec) = gm/sec

18. 7.Coriolis Mass Flowmeter의 장점 ■고 정도 ■직접식 질량측정 ■범용성 - 하나의 장치로 유량, 밀도, 온도 측정. - Recalibration 불 필요 ■신뢰성 - 구동부 없음 - 유지보수 적음 - 직관부 불 필요 ■유량변동에 대한 빠른 응답성

19. 8. Zero점 조정 우 전자Pick up출력 좌 전자Pick up출력

20. ■ 스프링 추의 무게가 가벼우면 스프링의 주기는 빨라 집니다. 9. 밀도의 계측원리 ■ 스프링 추의 무게가 무거우면 스프링의 주기는 늦어 집니다.

21. +150mV -150mV T* +150mV -150mV T* ■ Tube의 진폭과 주파수는 밀도의 영향. ■ Mass flowmeter에서 Tube내의 부피는 일정하므로 밀도가 변하면 질량이 변할 수 있습니다. 고 밀도 유체 저 밀도 유체

22. 10. 온도의 계측 ■ 온도를 측정하는 이유 : Flow Tube가 온도 변화 에 따라 변화되는 강성 및 탄성율을 보상하기 위해서 입니다. ■그림과 같이 Flow Tube표면에 RTD Sensor가 부착 되어 있습니다.

23. ＳＴｍａｓｓMKⅡ ＵＬＴＲＡｍａｓｓＭＫⅡ ＶＲｍａｓｓ ±0.2％±ZS ±0.4％±ZS ±0.1％±ZS 11. OVAL Coriolis 의 종류

24. VRmass ULTRAmassMKⅡ STmassMKⅡ 12. OVAL Coriolis의 특성 중 저가 ・Self-drain, Compact 고 성능 　・Mass & Volume Measure, Density, GasMeasure 　・High Accuracy (거래용) Straight Tube Applications ・Cleaning, Self-drain, Compact, Tube Inside Visibility

25. 13. FlowRange

26. 14. Accuracy Curves 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 Error(%) 0.0 -0.5 -1.0 -1.5 -2.0 -2.5 -3.0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Flow Rate(%) CN VR ST

27. 15 『 ULTRAMASS MKII』Accuracy특성

28. 16. LPG Loading System

29. 17. 결론 Coriolis유량계는 그 계측 원리면 에서 복합 Sensor로 다음과 같은 추가기능을 가지고 있습니다 ■ 밀도계 Transmitter 가 Flow Tube를 고유진동수로 진동 시켜 Tube의 진폭/진동수를 계측하는 것으로서 유체내의 밀도를 알 수 있습니다 ■ 온도Sensor가 부착되어 온도 계측이 가능합니다 ■ 밀도를 계측할 수 있으므로 용적유량출력이 가능합니다. 현재 세계에는 여러 질량유량계의 제조회사가 있으며 각 사 각양의 Style의 유량계를 판매하고 있지만 대표적인 구조로는 다음의3가지가 있습니다. ★ U형 또는 U의 변형형 Double Tube Type ★ Straight Double Tube Type ★ Straight Single Tube Type 이 유량계의 계측원리는 기본적으로는 동일하지만 구조 및 그것을 동작시키기 위해서 Electronics에 각각의 기술적 Know How가 접목되어 있습니다.