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문제 정의
- 이와 같은 이유로 다른 유량계를 거래용 유량계로 사용하고자 하였으나 유량계 및 운영시스템 전체를 교환해야 되고 이에 따른 경제적 부담이 상당히 요구되었다. 따라서 공급관리소에서 운영중인 기존의 오리피스 유량계 운영시스템을 활용하면서 계량정확도 향상 방법을 강구하고자 오리피스 유량계 전단에 유동 안정기를 설치하여 연구를 하게 되었다.
제안 방법
- 첫 번째 실험 경우, 터빈유량계 전단에 유동안 정기 없이 실험을 한 후, 유동안정기를 터빈 유량계 전단 5D지점에 설치하고 실험하였다. 두 번째 실험 경우 오리피스 유량계 전단에 유동안정기 없이 실험을 실시하고, 실험이 완료된 후 유동안정기를 상기에서 언급한 바와 같이 오리피스 유량계 전단 7D 지점에 설치하여 유량의 증가에 따라 실험을 하였다. 본 실험은 한국가스공사의 중동 공급관리소내에 구축된 유량계 현장 비교 실험 설비에서 이루어졌다.
- 7⑤)에 언급된 조건을 충족하도록 설치하였으며, 압력 측정은 터빈 유량계 몸체에서 이루어졌다. 스월 같은 유동 현상으로 발생되는 계량 오차를 줄이기 위하여 직관부 길이를 규격서에 언급된 길이보다 충분히 길게 설치하여(30D) 관내 유동이 충분히 정류가 되도록 설치하였으며, 또한 Tube Bundle Type의 유동안정기를 유량계 전단 쪽으로 5D 거리에 설치하였다.
- 5 bara)을 분기하여 실험설비를 구축하였기 때문에 실험자의 마음대로 유량을 세밀하게 조절할 수 없었고, 공급관리소를 운영하는 운전원의 협조를 받아서 실험을 하는 관계로, 두 실험에 대한 유량을 정확하게 일치시킬 수 없었다. 실험 유량은 설비제어실에 구축된 설비 모니터링 화면을 보면서 정압실 후단 By-pass쪽에 설치된 16“ 밸브의 개구를 조절하여 유량을 조절하였다. 실험에 사용된 천연가스는 오리피스 유량계를 지나 터빈 유량계를 거치고 최종적으로 기준기를 통과한 후 도시가스사 쪽 공급라인과 접촉한 뒤 도시가스사로 송출되었다.
- 실험에 사용된 천연가스는 오리피스 유량계를 지나 터빈 유량계를 거치고 최종적으로 기준기를 통과한 후 도시가스사 쪽 공급라인과 접촉한 뒤 도시가스사로 송출되었다. 실험은 각각의 관 직경비에서 15분 ~ 20분 간격으로 유량을 증가시키면서 실험하였다
- 실험은 크게 현장조건에서, 터빈유량계 전단 쪽에 유동안정기의 유무가 계량정확도에 미치는 영향 연구와 오리피스 유량계의 전단 쪽에 유동안정기의 유무가 계량 정확도에 미치는 영향연구로 나누어 실험을 하였다. 첫 번째 실험 경우, 터빈유량계 전단에 유동안 정기 없이 실험을 한 후, 유동안정기를 터빈 유량계 전단 5D지점에 설치하고 실험하였다.
- 실험은 테이블 2에서 보는 바와 같이 일정한 유량을 증가시키면서 이루어졌으나 도시가스사 쪽으로 공급되는 조건을 그대로 유지하여야 하기 때문에 실험 유량을 일정하게 유지하는 것이 어려웠고 따라서 특정 유량 권역에서 실험이 이루어졌다. Fig.
- 온도측정은 오리피스 유량계 후단 쪽 5D 떨어진 곳에서 측정되었다. 오리피스 플레이트의 관직경비(B = d/D)는 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7까지 5가지이고, 계측기기류는 온도전송기, 압력전송기 및 차압전송기를 사용하였다.
- 1 %이고, 온도센서는 Pt 100 Q이며 길이가 80 mm이다. 온도 응답을 빠르게 하기 위하여, Thermo Well안에 SiUcone 오일을 일정량 집어넣었다. 압력전송기(PT)의 압력 측정범위 및 교정범위는。~ 15 bar이고, 정확도는 ±0.
- 사용하였다. 온도계 설치 조건은 규격서 (ISO 9951<4), AGA Report No.7⑤)에 언급된 조건을 충족하도록 설치하였으며, 압력 측정은 터빈 유량계 몸체에서 이루어졌다. 스월 같은 유동 현상으로 발생되는 계량 오차를 줄이기 위하여 직관부 길이를 규격서에 언급된 길이보다 충분히 길게 설치하여(30D) 관내 유동이 충분히 정류가 되도록 설치하였으며, 또한 Tube Bundle Type의 유동안정기를 유량계 전단 쪽으로 5D 거리에 설치하였다.
- 먼저 오리피스 유량계 경우, 직관부 전단길이는 17D이고, 후단 길이는 7D로써 한국가스공사의 한 공급관리소의 계량라인을 모델로 구축되었다. 온도측정은 오리피스 유량계 후단 쪽 5D 떨어진 곳에서 측정되었다. 오리피스 플레이트의 관직경비(B = d/D)는 0.
- 5D 이며, 19개의 작은 Tube들로 구성되어 있다. 유동안정기의 위치는 AGA Report No. 3血를 참조하였으며, 관직경비가 가장 큰 8 = Q7을 기준으로 유량 계로부터 전단 쪽으로 7D만큼 거리에 설치하였다. 온도전송기 (TT) 의 정확도는 ±0.
- 첫 번째 실험 경우, 터빈유량계 전단에 유동안 정기 없이 실험을 한 후, 유동안정기를 터빈 유량계 전단 5D지점에 설치하고 실험하였다. 두 번째 실험 경우 오리피스 유량계 전단에 유동안정기 없이 실험을 실시하고, 실험이 완료된 후 유동안정기를 상기에서 언급한 바와 같이 오리피스 유량계 전단 7D 지점에 설치하여 유량의 증가에 따라 실험을 하였다.
- 터빈 유량계는 2가지 모델을 사용하였고, 이 중 A 모델은 기존에 사용되던 범용적인 형태의 터빈 유량계이며, B 모델은 최근 ISO 9951에서 요구하는 교란 실험(Perturbation Test)에 통과하기 위하여 제작된 것으로, 다공판 형태의 스트레이트너가 몸체에 내장된 터빈 유량계이다. 터빈 유량계의 모든 설치조건은 비교 대상인 오리피스 유량계와 동일하게 설치하였다.
- 터빈 유량계의 모든 설치조건은 비교 대상인 오리피스 유량계와 동일하게 설치하였다. 테스트용으로 사용된 터빈 유량계의 전단부 길이는 오리피스 유량계의 전단 직관부 길이와 같고, 온도측정은 터빈 유량계로부터 후단 쪽으로 5D 떨어진 곳에서 측정되었다. 압력은 터빈 유량계 몸체로부터 측정된다.
대상 데이터
- 차압 교정 범위는 Lqw측이 0 ~ 150 mbar 이고, High측이 0 ~ 500 mbar 이다. 모든 계측기기들은 한국표준과학연구원에서 교정검사를 받아왔으나 실험 설비를 완성하는 데까지 장시간(7개월)이 지난 관계로 정확한 계측을 하기 위하여 KOGAS 연구개발원의 국가 교정검사기관으로부터 재교정 검사를 받아 설치하였다.
- 두 번째 실험 경우 오리피스 유량계 전단에 유동안정기 없이 실험을 실시하고, 실험이 완료된 후 유동안정기를 상기에서 언급한 바와 같이 오리피스 유량계 전단 7D 지점에 설치하여 유량의 증가에 따라 실험을 하였다. 본 실험은 한국가스공사의 중동 공급관리소내에 구축된 유량계 현장 비교 실험 설비에서 이루어졌다. 실험할 때의 어려운 점은 유량을 정확하게 조절하기가 어려웠다는 것이다.
- 실험 유량은 설비제어실에 구축된 설비 모니터링 화면을 보면서 정압실 후단 By-pass쪽에 설치된 16“ 밸브의 개구를 조절하여 유량을 조절하였다. 실험에 사용된 천연가스는 오리피스 유량계를 지나 터빈 유량계를 거치고 최종적으로 기준기를 통과한 후 도시가스사 쪽 공급라인과 접촉한 뒤 도시가스사로 송출되었다. 실험은 각각의 관 직경비에서 15분 ~ 20분 간격으로 유량을 증가시키면서 실험하였다
- 5D 거리에 설치하였다. 실험에 사용된 터빈 유량계(테스트용 2대, 기준기용 1대)의 최대 유량은 실 유량 1, 600 mMi으로, 네덜란드의 국가표준연구소 (NMI)로부터 천연가스를 이용 8 bar에서 교정검사를 표준용으로 받아왔으며, 그 오차의 정확도는 ±0.3 % 이다.
성능/효과
- 4 %를 보여주었다. 유동안정기가 설치됨에 따라 계량오차는 현격히 줄어들었으나, 유량증가에 따른 오차 변화는 유동 안정기 유무에 거의 상관없었다.
- 3 경우의 계량오차와 비교하면 전체적으로 오차가 줄어들었음을 알 수 있었다. 유동안정기가 있을 때, 오리피스 유량계 오차가최대유량(5, 48階 NmMi)에서 - 0.1 % 였으며, 유량이 증가할수록 오차가 작아져 + 쪽에서 - 쪽으로 변화되는 것을 알 수 있었다. 1, 4的과 2, 838 Nm3Ai 유량의 경우, 6 = 0.
- 7 )에서 다음과 같은 비슷한 현상을 보였다. 즉, 유동안정기 의 유무에 상관없이 유량이 증가함에 따라 계량오차 감소 폭이 줄어들다가 일정한 유량에 이르면 그 오차 감소 폭이 거의 일정하였다.
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