영점이 질량 유량계에 미치는 영향

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이 게시글은 마지막으로 왕천제가 2016-11-16 12:05에 수정했습니다. HK-CMF 코리올리 질량 유량계를 사용하여 액체 탄화수소의 질량 유량을 측정하는 방법은 현재 널리 인정받고 있는 측정 방식입니다. 이 방법은 매체의 온도나 압력과 같은 변수들의 변화가 측정 결과에 미치는 영향을 효과적으로 줄여주며, 액체 탄화수소의 질량 측정 정확도를 새로운 수준으로 높여줍니다.　　그러나 일상적인 사용 과정에서 설치 위치, 작업 환경, 공정 조건 등의 요인들로 인해 영점 드리프트나 기포 현상과 같은 문제들이 발생하여, HK-CMF 코리올리 질량 유량계의 측정 성능의 안정성과 측정 결과의 정확도에 심각한 영향을 미칩니다.그중에 포함된 공기는 오일-가스 분리기나 압력 조절 밸브를 사용하는 방법 등으로 제거할 수 있으며, 여기서는 더 이상 자세히 설명하지 않겠습니다. 또한, 영점 드리프트는 CMF 측정 결과에 가장 큰 영향을 미치는 요인입니다. 따라서 CMF의 영점을 정확하게 유지하는 것은 HK-CMF 코리올리 질량 유량계의 측정 성능을 안정적이고 정확하게 유지하기 위한 중요한 방법입니다.　　영점 유지보수는 보통 현장에서 영점 조정하는 방법만 있습니다.영점은 HK-CMF 코리올리 질량 유량계의 측정 정확도(특히 저유량 시)에 큰 영향을 미치므로, 영점 조정 방법의 사용에는 반드시 신중을 기해야 합니다. 영점 드리프트 현상이 실제로 존재하여 영점 조정이 불가피한 경우에만, 반드시 규정에 따라 엄격하게 영점을 조정해야 합니다.이 글에서는 제로 포인트가 CMF 측정 정확도에 미치는 영향, 제로 조정 방법, 그리고 일상적인 제로 포인트 관리 방법에 대해 설명합니다.　　1. 영점의 영향에 관한 사례 분석
아래에서는 2013년에 저희 회사에서 발생한 사례를 예로 들어, 실제 환경에서 영점이 측정에 미치는 중대한 영향을 설명하고, 영점 조정의 중요성을 명확히 하고자 합니다.　　1. 사례 개요　　2012년 11월, 당사의 160만 톤 규모의 신규 코크스 공장이 완공되어 가동에 들어갔습니다. 설계상의 액체 수율은 65%입니다.그러나 해당 장치가 가동된 지 수개월 만에 액체 회수율은 63% 정도에 불과하여 설계 요구사항을 충족하지 못했습니다.데이터는 표 1에 나와 있습니다.http://106.37.166.86:8009/zgjl/inset/15/151007201.JPG 표1 신규 코크스화 설비의 6월~8월 물질 균형표 이 설비의 원료는 슬래그 오일이며, 액체 제품으로는 디젤, 휘발유, 왁스 오일 및 소량의 액화가스가 있습니다. 이 5종류의 액체 매체를 측정하는 데 사용되는 유량계들은 모두 검증을 거친 HK-CMF 코리올리 질량 유량계이며, 그 측정 성능은 설비의 요구사항을 완전히 충족합니다.공장에서 액체 수거량이 기준에 미달하는 원인을 찾는 데 협력하기 위해, 유량계 관리 담당자와 기술진은 여러 방면으로 조사를 진행했으며, 왁스 오일용 유량계를 분해하여 검사를 실시했습니다. 그 결과 역시 합격 판정이 나왔습니다.동시에 다른 유량계들의 영점도 점검했으며, 전후의 수동 밸브를 닫았을 때 모든 유량계가 0으로 돌아왔기 때문에, 영점 문제로 인해 유량계에 오차가 생길 가능성은 배제되었습니다(하지만 문제는 바로 여기에 있었습니다).그 후 에머슨의 전문 엔지니어를 현장에 초대하여 모든 유량계를 전문적으로 점검한 결과, 원료유 및 슬래그유를 측정하는 유량계의 모델은 CMFHC2G였습니다. 이 유량계의 핵심 처리 장치의 출하 시 정적 제로 값인 Kzero는 -0.01188947μs였으나, 현재의 제로 값은 -1.059366μs로 나타났습니다. 즉, Kzero는 더 이상 기본값이 아니며, 상당한 변화가 발생한 것입니다.　　2. 사례 분석
영점의 부정확성은 HK-CMF 코리올리 질량 유량계의 측정 정확도에 상당한 영향을 미칩니다. 이 사례에서는 영점 값의 변동이 크므로, 온도의 영향은 무시하고 관련 공식을 사용하여 계산해 보면, 현재 유량계의 동적 영점은 10.7(t/h)가 됩니다. 현재의 CMF 유량이 156t/h라는 점을 고려하면, 이 영점으로 인한 오차는 10.7/156=6.86%에 달합니다.영점을 복원한 후, 해당 HK-CMF 코리올리 질량 유량계의 측정값이 정상으로 돌아왔으며, 이 장치의 액체 수율은 68%에 달해 설계 요구사항을 충족했습니다.　　그렇다면, 왜 이렇게 큰 영점 드리프트가 발생하는 걸까요? 먼저, 영점 드리프트가 그렇게 심해지는 원인을 분석해 보겠습니다. (1) 해당 HK-CMF 코리올리 질량 유량계는 설치하기 전에 검사를 받았으며, 검사 결과는 기준에 부합했습니다. 따라서 이 경우에는 영점 드리프트가 발생하지 않습니다.　　(2) 정적 영점을 수동으로 수정하려면 전문적인 핸드헬드 장비나 노트북 소프트웨어가 필요하며, 이는 오직 전문적인 계측 유지보수 담당자만이 가지고 있습니다. 하지만 그들도 이러한 수정 작업을 수행할 수는 없습니다.　　(3) 계량 유지보수 담당자가 유량계를 설치한 후 점검을 진행하던 중, 계기에 표시된 유량이 0이 아님을 발견하고, 영점 조정 조건이 충족되지 않은 상태에서 선의로 영점 조정 작업을 수행하여 영점 드리프트가 발생하게 되었습니다.　　당시의 정확한 상황을 알 수 없기 때문에 분석한 결과, 필자는 3번째 가능성이 가장 높다고 생각합니다.　　그렇다면, 후기에 HK-CMF 코리올리 질량 유량계를 점검하는 과정에서 왜 그토록 큰 영점 드리프트가 발견되지 않았을까요? 필자는 이러한 현상은 사람들이 제대로 주의를 기울이지 않았던 소량 유량 제거값, 즉 임계값 설정이 부적절했기 때문이라고 생각합니다. 당시 해당 HK-CMF 코리올리 질량 유량계의 임계값은 10.7t/h 이상이었는데, 영점 드리프트 현상으로 인해 설정된 값보다 낮은 유량이 입력되면 계기가 다시 0으로 돌아가는 것입니다.그리고 점검 담당자가 영점 점검을 할 때의 일반적인 작업 순서는 먼저 후단 밸브를 닫은 다음 전단 밸브를 닫고, 이때 계기의 유량이 0으로 돌아오는지 확인하는 것입니다. 계기의 수치가 0이 되면 영점에 문제가 없다고 간주하며, 설령 실제로 계기의 순간 유량이 10.7t/h였다 하더라도 마찬가지입니다.바로 이 때문에 후기의 CMF 검사에서는 제로 드리프트 문제가 전혀 발견되지 않았습니다.　　사실 이러한 상황은 현재 국내의 HK-CMF 코리올리 질량 유량계 운용 및 유지보수에서 흔히 나타납니다.제로 컷 설정은 HK-CMF 코리올리 질량 유량계가 비정상적인 작동 상태에서 부적절한 유량이 축적되는 것을 방지해 주지만, 임계값이 너무 높으면 일상적인 사용 과정에서 제로 포인트의 드리프트를 감지할 수 없게 됩니다. 이 문제는 국내의 CMF 응용 분야에서 아직 충분히 주목받지 못하고 있습니다.　　二、일상적인 HK-CMF 코리올리 질량 유량계의 제로점 관리 방법　　1. 적절한 임계값 설정　　적절한 임계값을 설정하면, 비정상적인 측정 상황에서 발생하는 미세한 변동들을 효과적으로 제거할 수 있을 뿐만 아니라, 일상적인 제로점 관리도 훨씬 용이해집니다. 이를 통해 앞서 언급된 문제들이 발생하는 것을 방지할 수 있습니다.저자는 임계값을 해당 HK-CMF 코리올리 질량 유량계가 측정하는 매체의 일반적인 유량 값에 대한 CMF 정확도의 절반으로 설정하는 것이 적절하다고 생각합니다.예를 들어, 앞서 언급된 사례에서 에머슨의 CMF 정확도는 0.5%이며, 일반적인 유량은 160t/h입니다. 따라서 임계값은 160×0.5%÷2=0.4(t/h)로 설정할 수 있습니다.이와 같이, 만약 영점 드리프트가 발생하더라도 해당 값 이상이면 유지보수 담당자가 즉시 파악할 수 있습니다. 반면, 해당 값 이하인 경우에는 제조업체가 제공한 CMF 오차 계산 공식에 따르면, ±0.10%±〔(영점/유량값)×100〕% = ±0.10%±〔(0.4/160)×100〕% = ±0.35%가 되므로, 영점 드리프트가 있더라도 결과는 여전히 허용 범위 내에 있습니다.비연속 계량 방식의 경우에도 이 방법을 사용하여 임계값을 설정한 다음, 수동으로 계량하는 방식에 따라 계량되지 않는 시간 동안의 누적 유량을 제거할 수 있습니다.　　2. 적시의 영점 확인 사용 중인 HK-CMF 코리올리 질량 유량계의 경우, 영점 이동 현상을 조기에 발견하여 보정할 수 있도록 정기적으로 영점 확인을 실시해야 합니다.　　3. 신중한 영점 조정 방법
영점 확인 과정에서 HK-CMF 코리올리 질량 유량계의 값이 0이 아닌 것으로 나타나면, 먼저 계기의 작동 상태를 관찰하고 그 원인을 분석해야 합니다. 예를 들어, HK-CMF 코리올리 질량 유량계 내의 유체가 흐르지 않는 상태인지, 혹은 관이 가득 찬 상태인지를 확인해야 합니다(밀도 값을 통해 유체의 상태를 대략적으로 파악할 수 있습니다). 또한 공정 조건에 큰 변화가 있었는지, 앞뒤의 밸브가 제대로 닫혀 있는지, 주변 환경에 강한 자기장이나 진동이 있는지 등도 확인해야 합니다.위와 같은 요인들을 제외한 후에야, HK-CMF 코리올리 질량 유량계의 영점이 실제로 드리프트된 것인지 판단할 수 있으며, 이때 HK-CMF 코리올리 질량 유량계에 대해 현장에서 영점 조정 작업을 수행할 수 있다.　　4. 표준적인 영점 조정 절차 (1) HK-CMF 코리올리 질량 유량계가 작동 환경에 있으며, 측정관 내부가 측정 대상인 유체로 가득 차 있는지 확인해야 합니다.　　(2) 바이패스 밸브가 있다면, 먼저 바이패스 밸브를 엽니다.　　(3) 하류에 있는 차단 밸브(즉, 후방 밸브)를 닫아 측정관을 통과하는 액체의 흐름을 차단해야 하며, 밀폐 상태가 잘 유지되도록 해야 합니다.　　(4) 상류 차단밸브(즉, 선방 밸브)가 있다면 반드시 그 밸브를 닫아야 합니다.　　(5) 제조사가 요구하는 영점 조정 과정에 따라 영점 조정을 수행합니다.　　(6) 기록된 전후의 제로점 변화량을 측정하며, 변화가 크다면 해당 CMF를 재검정/재보정해야 하는지 고려해야 합니다.