[논문]액체용 중량식 유량계 교정장치의 일방향 Diverter 특성연구

남기한; 박종호; 김홍집

doi:10.5293/kfma.2017.20.1.059

[국내논문] 액체용 중량식 유량계 교정장치의 일방향 Diverter 특성연구
Characteristics of Uni-directional Diverter for Gravimetric Calibration Facility 원문보기

한국유체기계학회 논문집 = The KSFM journal of fluid machinery, v.20 no.1, 2017년, pp.59 - 64

남기한 ((주) 우진) , 박종호 (충남대학교 기계공학부) , 김홍집 (충남대학교 기계공학부)

Abstract ▼ AI-Helper

Diverter is an essential element in gravimetric calibration method of flowmeter. Error of diverter are influenced by flow velocity profile of nozzle outlet, motion velocity of diverter and detecting location. That's why, time detection position of diverter is tuned through repetitive test for minimizing error of diverter. Further the diverter must be compared with the other institutions test since the influence on the accuracy of the flow meter used in the test. In this paper, errors (flow velocity profile of nozzle outlet, motion velocity of diverter and detecting location) of diverter are decreased by produced uni-direction diverter and error of gravimetric calibration system is decreased. Uni-direction diverter is calibrated by gravimetric calibration system with precision flowmeter, the flowmeter is calibrated by pipe prover and other institutions and uni-direction diverter is evaluated. Uni-direction diverter is not influenced by flow velocity profile of nozzle outlet, motion velocity of diverter and detecting location. As a result, Uni-direction diverter can calibrate in wider scope since increasing ratio of maximum and minimum flow rate of uni-direction diverter.

Keyword

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

본 연구에서는 스윙식 디버터의 단점을 제거하고 오차를 줄이기 위한 일방향 디버터의 형태를 제시하고자 한다.

제안 방법

수집과 바이패스(by-pass) 동작이 서로 반대방향인 스윙식과 달리 수집과 바이패스가 같은 방향으로 동작하는 일방향 디버터를 제작하여 다른 교정장치와의 비교시험을 통해 그 성능을 확인하였다. 비교시험에는 부피식 교정장치인 파이프 푸루버(pipe prover)와 타 기관의 중량식 교정장치를 이용하였으며 시료 유량계는 오차와 재현성이 좋은 코리올리 질량유량계와 터빈유량계를 사용하였다.

대상 데이터

수집과 바이패스(by-pass) 동작이 서로 반대방향인 스윙식과 달리 수집과 바이패스가 같은 방향으로 동작하는 일방향 디버터를 제작하여 다른 교정장치와의 비교시험을 통해 그 성능을 확인하였다. 비교시험에는 부피식 교정장치인 파이프 푸루버(pipe prover)와 타 기관의 중량식 교정장치를 이용하였으며 시료 유량계는 오차와 재현성이 좋은 코리올리 질량유량계와 터빈유량계를 사용하였다.

데이터처리

또한 Table 3과 4에는 부피식 교정장치와 비교한 결과가 나타나 있다. 터빈유량계는 부피를 측정하기 때문에 중량식 교정장치로 측정한 양을 측정온도의 물 밀도로 나누어 부피로 환산 후 비교하였다. 표준과학연구원의 중량식 교정장치와 비교한 결과와 마찬가지로 부피식 교정장치로 비교한 결과도 En 값이 모두 1 이내인 것을 확인하였다.

성능/효과

1) 일방향 디버터는 디버터의 속도변화, 노즐에서 유출되는 유속분포의 형태, 시간측정 위치에 영향을 받지 않는다.
2) 일방향 디버터의 유량비가 1:30의 범위까지 사용할 수 있어 기존의 스윙식 디버터보다 더 넓은 범위에서 유량계 교정에 사용할 수 있다.
3) 기존 디버터는 유량계를 사용하여 시험하기 때문에 유량계의 오차에 영향을 받지만 일방향 디버터는 유량계를 사용하지 않아도 된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	중량식 유량계 교정장치의 측정정확도에 영향을 주는 것 2가지를 설명하시오.	중량식 유량계 교정장치의 측정정확도에 대표적으로 영향을 주는 것은 디버터와 저울이다. 저울은 교정을 통해 오차를 줄일 수 있으며 일반적으로 0.02 % 이내의 오차를 가지게 된다. 디버터의 경우 기존 방식인 스윙식(swing type)은 동작속도, 시간측정 위치, 그리고 노즐에서 분출되는 유속분 포의 불균일성 등으로 오차가 발생한다. 국내의 경우 디버 터의 문제를 해결하기 위한 연구가 활발하지 않으며 ISO 4185에서 제시한 전형적인 스윙식 디버터를 사용하여 반복 적인 유량시험을 통해 동작속도와 시간측정 위치를 조정하여 오차를 줄이고 불확도를 평가한 결과가 보고된 예가 있다.
	유량계란 무엇인가?	유량계는 배관 내부를 흐르는 다양한 유체의 양을 측정하는 기기로 거래 또는 측정에 사용하는 장치이므로 사용 전에 형식 및 사용목적에 따라 적합한 교정장치를 선택하여 교정을 한다. 액체용 유량계의 교정장치 가운데 중량식 유량계 교정장치는 질량유동율 또는 부피유동율을 측정할 때 널리 사용하고 있다.
	중량식 유량계 교정장치의 용도는 무엇인가?	유량계는 배관 내부를 흐르는 다양한 유체의 양을 측정하는 기기로 거래 또는 측정에 사용하는 장치이므로 사용 전에 형식 및 사용목적에 따라 적합한 교정장치를 선택하여 교정을 한다. 액체용 유량계의 교정장치 가운데 중량식 유량계 교정장치는 질량유동율 또는 부피유동율을 측정할 때 널리 사용하고 있다. 중량식 유량계 교정장치는 구조 및 측정원리에 대해서 규격화(1) 되어 있어 국제규격에 따른 국내의 국제 공인 교정기관들은 규모만 다를 뿐 대부분 동일한 구조의 장치를 사용하고 있다.

참고문헌 (10)

ISO 4185, 1980, "Measurement of liquid flow in closed conduits - Weighing method".
ISO/IEC 17025, 2005, "Gerneral requirements for the competence of testing and calibration laboratory".
Lee, D. K. and Park, J. H., 2008, "Uncertainty Characteristics of Diverter for Flowmeter Calibration System," The KSFM Journal of Fluid Machinery, Vol. 11, No. 3, pp. 50-55.
Engel, R. and Klages, U., 2000, "A Novel Approach to Improve Diverter Performance in Liquid Flow Calibration Facilities," FLOMEKO 2000 Conference.
Shimada, T., Oda, S., and Takamoto, M., 2001, "A Novel Diverter For Liquid Flow Calibration Facilities," NCSL International Workshop & Symposium.
Doihara, R., Shimada, T., Terao, Y., and Takamoto, M., 2006, "Development of Weighing Tank System Empolying Rotating Double Wing Diverter," Flow Measurement and Instrumentation, Vol. 17, No. 3, pp. 141-152.

상세보기
Yeh, T. T., Yende, N. P., Johnson, A., and Espina, P. I., 2002, "Error Free Liquid Flow Diverters for Calibration Facilities," FEDSM2002-31085, pp. 141-148.
Nam, K. H., Park, Y. C., and Park, J. H., 2013, "Impact of Yearly Drift on the Measurement Uncertainty of Pipe Prover," KSME Conference.
ISO/IEC 17043, 2010, "Conformity Assessment -General Requirements for Proficiency Testing - Annex B Statistical Methods for Proficiency Testing".
ISO/IEC GUIDE 98-3, 2008, "Uncertainty of Measurement - Part 3:Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement".

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