에머슨 Micromotion 질량 유량계의 응용 요약

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　1 서문　산업 기술의 급속한 발전에 따라 유량 측정 장비도 점점 더 많아지고 있으며, 그 작동 원리와 특성도 각기 다릅니다.유량 측정 장비가 충족해야 하는 공정 요구사항도 점점 더 높아지고 있으며, 작동 조건도 점점 더 복잡해지고 있습니다. 현재 사용되고 있는 대부분의 유량계는 압력, 온도, 밀도와 같은 공정 파라미터의 변화에 따라 측정값이 달라집니다. 따라서 실제 작동 조건이 설계된 조건과 다를 경우, 측정 장비에 추가적인 오차가 발생하게 됩니다.반면, Micromotion 질량 유량계는 측정 과정에서 매체의 특성 변화의 영향을 받지 않고 직접 질량 유량을 측정하기 때문에 널리 사용되고 있습니다.두 번째 폴리옥시메틸렌 설비에는 8대의 Micromotion 질량 유량계가 사용되었으며, 그들의 아이디는 각각 FT-3102, FT-3107, FT-5101, FT-5102, FT-5206, FT-5501, FT-5513, FT-6201입니다.피롤리딘올에는 7대의 Micromotion 질량 유량계가 사용되었으며, 그 번호는 각각 FT-1026, FT-6575, FT-1004, FT-1003, FT-1002, FT-1001, FT-3029입니다.　　2 Micromotion 질량 유량계의 작동 원리
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Micromotion 질량 유량계는 다양한 응용 분야에 맞게 센서를 E시리즈, D시리즈, T시리즈, F시리즈, R시리즈로 구분할 수 있습니다. 또한 1700, 2700, RFT9739와 같은 다양한 전송기와 함께 사용함으로써, 사용자의 다양한 요구사항을 충족시킬 수 있습니다.1700 모델은 단변수 트랜스미터이며, 2700 모델은 다변수 트랜스미터입니다.주요 차이점은 출력에 있으며, 1700은 2차 계측기에 질량 유량만 표시할 수 있습니다.그리고 2700은 질량 유량, 밀도, 주파수를 모두 2차 계측기에 출력할 수 있습니다.사용자는 자신의 공정 요구에 따라 선택할 수 있습니다.　　Micromotion 질량 유량계는 센서, 트랜스미터, 디스플레이의 세 부분으로 구성됩니다.자기 코일을 통해 측정관에 진동이 발생하며, 유체가 질량 유량계의 측정관을 통과할 때 코리올리력이 생깁니다. 이 코리올리력의 작용으로 측정관이 변형되고, 측정관에 부착된 좌우 감지 코일을 통해 이 변형 신호가 전기 신호로 변환되어 송신기로 전송되어 더욱 처리됩니다.http://nfs.gongkong.com/Upload/editor/201610/20161024100019370_w.png　　그림 (1) Micromotion 질량 유량계의 원리도　　송신기의 기능은 센서에서 나오는 저전압 신호나 이진 신호를 변환하고 증폭한 뒤, 유량과 밀도에 비례하는 4～20mA의 표준 신호나 주파수/펄스 신호, 혹은 디지털 신호로 출력하는 것입니다.트랜스미터와 센서가 분리되어 있는 경우, 둘을 전용 케이블로 연결해야 하며, 거리는 300M를 초과해서는 안 됩니다. 이는 신호가 장거리를 전송하는 과정에서 감쇠나 간섭을 받지 않도록 하기 위함입니다.　　디스플레이나 기타 터미널 장치는 트랜스미터에서 전달되는 신호를 받아, 일반적으로 측정 대상 유체의 순간 유량, 누적 유량, 질량 유량, 밀도, 온도 등의 신호를 디지털 형태로 표시합니다.　　3 Micromotion 질량 유량계의 장점:　　(1) 온도, 압력, 점도, 밀도와 같은 요인의 영향을 받지 않고 질량 유량을 직접 측정할 수 있으며, 계측 정확도는 0.1%～0.2%에 달합니다.　　(2) 움직이는 기계 부품이 없으며, 검출관에 진동이 있더라도 진폭이 매우 작아 마찰로 인해 측정 결과에 영향을 미치지 않습니다.　　(3) 적용 범위가 넓어, 일반적인 매질뿐만 아니라 점도가 높은 유체나 슬러리도 측정할 수 있으며, 기체도 측정할 수 있다.　　(4) 조절 가능한 측정 범위가 넓어, 최대 1:100까지 가능합니다.
(5) 유체의 유속 분포에 민감하지 않으며, 층류나 난류 상태의 영향을 받지 않습니다. 또한, 계측기를 설치할 때 직선형 파이프 구간이 필요하지 않습니다.　　(6) 유량을 측정하는 동시에 매체의 밀도 신호도 얻을 수 있으며, 유체의 실시간 밀도를 측정할 때 다른 기술을 통한 주기적인 샘플링이 필요하지 않습니다.　　(7) 양방향 유체를 측정할 수 있습니다.　　Micromotion 질량 유량계의 단점:　　(1) 센서의 제로 포인트가 불안정하여 제로 드리프트가 발생하며, 이는 정확도 향상을 방해합니다. 그래서 많은 모델의 계측기에서는 총 오차를 기본 오차와 제로 포인트 불안정도라는 두 부분으로 나누어 고려해야 합니다.　　(2) 센서는 저밀도 매질과 저압 가스를 측정하는 데 사용할 수 없습니다；액체 내 기체 함량이 특정 한도를 초과하면(모델에 따라 다름), 측정값에 상당한 영향을 미칩니다.　　(3) 센서는 외부의 진동에 매우 민감하므로, 파이프의 진동이 센서에 영향을 주는 것을 방지하기 위해, 대부분의 센서 모델에서는 유량 센서를 단단히 고정해야 합니다.　　(4) 큰 직경의 파이프에는 사용할 수 없으며, 현재는 150(200)mm 이하로 제한됩니다.　　(5) 측정관의 내벽 마모나 부식, 혹은 침전물로 인한 스케일 형성은 측정 정확도에 영향을 미치며, 특히 얇은 벽의 측정관에서는 센서에 더욱 심각한 영향을 줍니다.　　4 Micromotion 질량 유량계 설치 시 주의사항:　　(1) 질량 유량계는 센서의 진동을 통해 측정을 수행하므로, 외부의 간섭을 방지하기 위해 계측기가 설치될 위치에는 큰 진동원이 있어서는 안 되며, 계측기 주변의 파이프라인을 안정시키기 위한 보강 조치를 취해야 합니다.　　(2) 질량 유량계는 작동할 때 자기장을 이용해야 하므로, 강한 자기장을 발생시키는 대형 변압기, 전동기, 펌프와 같은 장비 근처에 설치할 수 없습니다. 간섭을 피하기 위해 최소한 0.6~1.0m 이상의 거리를 두어야 합니다.　　(3) 질량 유량계의 센서와 파이프를 연결할 때는 응력이 존재해서는 안 됩니다(주로 비틀림 모멘트). 센서가 연결되는 부품들과 파이프들을 연결할 때도 응력이 없도록 하는 것이 매우 중요합니다.공정 연결부의 응력을 줄이는 데 특별히 주의를 기울여야 하며, 공정 파이프와 플랜지를 정확하게 정렬하여 동축 상태를 유지하면 응력을 줄일 수 있습니다.센서 근처의 공정 파이프라인에 있는 밸브나 펌프는 반드시 별도의 지지대가 필요하며, 센서의 설치용 베이스나 공정 장비의 연결 부품을 사용하여 펌프나 밸브를 지지해서는 안 됩니다.　　(4) 센서를 파이프 내에서 직렬로 사용할 경우, 직렬로 연결된 두 센서는 파이프 클램프를 이용해 고정해 주어야 합니다. 이렇게 하면 한 센서의 내부 파이프에서 발생하는 진동이 파이프를 통해 다른 센서로 전달되는 것을 방지할 수 있습니다.　　(5) 직관형 질량 유량계는 가능한 한 수직으로 설치하는 것이 좋습니다. 그렇게 하면 계기를 사용하지 않을 때 측정 파이프라인 내의 액체가 완전히 빠져나가서 스케일이 생기는 것을 방지할 수 있습니다. 만약 수평으로 설치해야 한다면, 두 개의 측정 파이프가 같은 수평면에 위치해 있어야 합니다.　　(6) 굽은 형태의 유량계를 수평으로 설치할 때, 액체를 측정하는 경우에는 외부 케이스를 아래로 향하게 해야 합니다. 이는 측정관 내에 가스가 축적되는 것을 방지하기 위함입니다. 반면, 기체를 측정하는 경우에도 외부 케이스를 아래로 향하게 해야 하며, 이는 측정관 내에 응축액이 축적되는 것을 막기 위함입니다.　　(7) 영점 조정 시 유체가 흐르지 않도록 센서의 상류와 하류에 차단 밸브를 설치하여 누출이 없도록 합니다.제어 밸브는 센서의 하류에 설치되어야 하며, 기공이나 증발이 발생하지 않도록 센서는 가능한 한 높은 정압을 유지해야 합니다.　　5. 센서 파라미터 설정 HART275 또는 HART375를 사용하여 센서의 파라미터를 설정합니다. 설정할 때에는 센서의 명판에 표시된 유량 보정 계수, 밀도 보정 계수, K1, K2, D1, D2와 같은 파라미터들을 HART 핸드헬드 장치를 통해 정확하게 센서에 입력해 주어야 합니다.측정 범위, 파라미터 단위, 소신호 제거량, 계기 계수 등과 같은 파라미터들을 설정합니다.구성 메뉴는 아래 그림과 같습니다. 6. 회사의 실제 사용 환경을 고려할 때, Micro Motion 질량 유량계는 높은 측정 정확도, 우수한 신뢰성, 낮은 유지보수 필요성이라는 장점이 있습니다. 하지만 장기간 사용하다 보면 어느 정도의 고장이 발생할 수도 있습니다.발생하는 고장을 찾기 위해 자주 사용되는 방법은 다음과 같습니다: 6.1 센서, 중앙 처리 장치, 유량 전송기의 연결선이 단단하고 안정적인지, 그리고 접지선이 정상적인지 확인합니다.전원 공급이 정상인지 확인해야 하며, 24VDC 전원 공급과 220VAC 전원 공급의 두 가지가 있습니다.당사의 제품 대부분은 24VDC로 전력을 공급받으며, 펜탄톨 FT6575는 220VAC로 전력을 공급받습니다.　　6.2 유량 전송기의 파라미터 설정 확인
계측 계수(meter factors): 이 계수에는 질량 유량 계수(mass factor), 부피 유량 계수(vol factor), 밀도 유량 계수(dens factor)가 포함됩니다. 출고 시 기본값은 모두 “1”입니다. 일반적으로 사용할 때는 수정할 필요가 없습니다. 하지만 압력 보정이 필요한 경우, 현장의 압력과 출고 시의 교정 압력을 바탕으로 계산하여 값을 수정할 수 있습니다.지난번에 펜탄톨의 FT-1001에서는 질량 유량이 계속 표시되지 않았습니다. 결국 그 원인은 질량 유량 계수가 “0”이었기 때문이라는 것을 알아냈습니다. 질량 유량 계수를 “1”로 변경하자 정상적으로 작동하게 되었습니다.　　유량 교정 계수: 정확한 유량 측정을 위해서는 유량 교정 계수가 센서의 명판이나 법정 계량 검정 기관이 발행한 검정 증명서에 기재된 값과 일치해야 합니다.주의하십시오. 서로 다른 모델의 센서 간에는 유량 보정 계수의 차이가 매우 큽니다.　　밀도 계수: 유량 전송기가 정확한 밀도를 표시할 수 있도록, 밀도 계수는 센서 명판에 표시된 값과 반드시 동일해야 합니다.　　측정 범위: 공정의 실제 사용 상황에 따라, 유량 변환기의 유량 범위를 적절하게 설정합니다.　　흐름 차단: 일반적으로 흐름 차단 파라미터는 센서의 최대 흐름량의 0.05%가 되어야 합니다.센서의 최대 유량인 0.05%에 해당하는 유량 제거 파라미터가 실용적이지 않다고 판단되면, 더 높거나 낮은 유량 제거 파라미터를 입력할 수 있습니다.질량 유량계의 유량 컷오프 파라미터와 유량계 보정을 설정함으로써 영점 드리프트를 억제할 수 있습니다.　　질량 유량 송신기에 문제가 있다고 판명된 경우, 새로운 유량 송신기로 교체할 때는 파라미터를 다시 설정할 필요가 없습니다. 왜냐하면 모든 파라미터 설정 데이터는 센서의 핵심 프로세서에 저장되어 있기 때문입니다.　　6.3 유량계 보정: 질량 유량계를 정상적으로 사용하기 전에 보정 작업을 하지 않으면, 불필요한 오차가 발생할 수 있습니다.유량계를 조정하는 작업을 시작하기 전에, 센서를 올바르게 설치하고 유량 전송기에 전력을 공급해야 합니다. 또한 유량 전송기를 최소 30분간 예열시킨 다음, 측정할 유체가 센서를 통과하도록 해야 합니다. 이렇게 하면 센서의 온도가 측정할 유체의 온도와 거의 일치하게 됩니다.센서 측정관이 정상적인 작동 조건(온도, 밀도, 압력 등) 하에서 측정 대상인 유체로 완전히 채워지도록 하고, 먼저 센서 하류의 차단밸브를 닫은 다음 센서 상류의 차단밸브를 닫아 센서 내부의 측정 대상 유체가 완전히 정지하도록 합니다.유량계를 제로로 조정할 때 유체가 센서를 통과하면 유량계의 제로 설정이 정확하지 않아 질량 유량계의 측정 정밀도에 영향을 미칩니다.질량 유량계의 영점 조정에 실패할 경우, 센서 측정관이 완전히 채워지지 않았거나 유체가 완전히 정지해 있지 않은 등의 문제들을 해결한 후 다시 영점을 조정해야 합니다.　　측정관 내벽의 결석이나 침전물도 측정 정확도에 영향을 미치므로, 정기적으로 청소해야 합니다.　　6 결론　에머슨 Micromotion 질량 유량계는 높은 정밀도와 우수한 안정성을 가지고 있으며, 유지보수가 적고 수명도 길다는 특징이 있습니다. 이 장치의 작동 원리와 특성을 충분히 이해하고, 일상적인 운용 과정에서 발생하는 문제들을 통해 유지보수 경험을 축적해야 합니다. 또한 정기적인 점검을 통해 유량 센서 내부의 오물을 제거함으로써, 생산 과정에서 원활한 작동을 보장할 수 있습니다.올바른 설치와 적절한 사용 및 유지보수를 통해 유량 측정의 우수한 성능을 보장할 수 있으며, 이를 통해 산업 자동 제어와 무역 거래에 정확한 유량 데이터를 제공할 수 있습니다.