KR102042564B1 - 지능형 유량 측정방법 및 지능형 압력 측정방법 - Google Patents

지능형 유량 측정방법 및 지능형 압력 측정방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배관에 흐르는 유체의 유량을 초음파 유량계를 이용하여 측정하는 지능형 유량 측정방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 제1시점의 유속을 측정하는 단계; 제1시점의 유속에 따른 제어편차 범위를 결정하는 단계; 제2시점의 유속을 측정하는 단계; 및 제2시점의 유속이 제어편차 범위 내에 위치하는지 판단하는 단계;를 포함하고, 상기 제1시점의 유속에 따른 제어편차 범위를 결정하는 단계는, 초음파 유량계의 최대측정가능유속의 제어편차를 도출하는 단계; 및 최대측정가능유속의 제어편차를 이용하여 유속에 의해 결정되는 민감도에 따른 제어편차를 도출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 지능형 유량 측정방법에 관한 것이다.

Description

지능형 유량 측정방법 및 지능형 압력 측정방법{INTELLIGENT FLOW MEASUREMENT METHOD AND INTELLIGENT PRESSURE MEASUREMENT METHOD}
본 발명은 관망 해석에 이용되어 관망 관리에 도움이 될 수 있는 지능형 유량 측정방법 및 지능형 유량 측정방법에 관한 것이다.
공업용수의 급수관이나 도심지역의 상 · 하수, 열공급 망과 같이 다수의 관들이 연결이 되어 고립화된 시스템을 형성하는 복합관수로를 관망(pipe network)이라고 한다. 이와 같은 관망을 효율적으로 운영하기 위해서는 관망해석이 필수적이다.
관망해석은 해당 관로의 상태, 밸브의 차단과 같은 사건이 발생하였는지 여부를 모니터링하거나, 관로에 누수와 같은 문제가 발생하였는지를 모니터링 하거나, 효율적인 관망 운영을 위해 관망 관리 시스템을 제어하는 것에 이용된다.
이와 같은 관망해석은은 유량측정을 기초로 한다. 즉, 유량계의 측정의 오차는 관망해석의 오류로 이어진다. 특히, 유량계는 유량에 따라 오차수준이 달라지는데, 실제 운영시에는 유량이 일정하지 않아 관망해석의 정확성을 더욱 낮추고 효율적인 관망 관리가 어려워진다. 특히, 유체의 종류가 달라지거나 배관의 내경이 달라지는 경우에도 유량계의 오차수준이 달라진다.
결국 이와 같은 유량계의 오차수준의 변동은 유량계를 제어하기 위한 제어편차 설정에 어려움을 야기한다.
따라서 유량계의 효율적인 제어를 위해 새로운 방법으로 제어편차를 결정할 수 있는 유량 또는 압력 측정방법이 필요한 실정이다.
본 발명은 일 목적은 유량변화에 따른 민감도를 고려함으로써, 고유량이거나 저유량인 경우에도 효율적으로 초음파 유량계를 제어할 수 있는 지능형 유량 측정방법을 제공하고자 한다.
나아가 유량계가 설치된 배관의 유체의 종류가 달라지거나 유체의 온도가 달라지는 경우에도 유효하게 이용할 수 있는 지능형 유량 측정방법을 제안하고자 한다.
한편, 본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 것이다.
상기 일 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 유량 측정방법은 배관에 흐르는 유체의 유량을 초음파 유량계를 이용하여 측정하는 것에 관한 것이다. 구체적으로 일 실시예는, 제1시점의 유속을 측정하는 단계; 제1시점의 유속에 따른 제어편차 범위를 결정하는 단계; 제2시점의 유속을 측정하는 단계; 및 제2시점의 유속이 제어편차 범위 내에 위치하는지 판단하는 단계;를 포함하고, 상기 제1시점의 유속에 따른 제어편차 범위를 결정하는 단계는, 초음파 유량계의 최대측정가능유속의 제어편차를 도출하는 단계; 및 최대측정가능유속의 제어편차를 이용하여 유속에 의해 결정되는 민감도에 따른 제어편차를 도출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 일 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 지능형 유량 측정방법은 배관에 흐르는 유체의 유량을 초음파 유량계를 이용하여 측정하는 것에 관한 것이다. 구체적으로 다른 실시예는, 제1시점의 레이놀즈수를 측정하는 단계; 제1시점의 레이놀즈수에 따른 제어편차 범위를 결정하는 단계; 제2시점의 레이놀즈수를 측정하는 단계; 및 제2시점의 레이놀즈수가 제어편차 범위 내에 위치하는지 판단하는 단계;를 포함하고, 상기 제1시점의 레이놀즈수에 따른 제어편차 범위를 결정하는 단계는, 초음파 유량계의 최대측정가능레이놀즈수의 제어편차를 도출하는 단계; 및 최대측정가능레이놀즈수의 제어편차를 이용하여 레이놀즈수에 의해 결정되는 민감도에 따른 제어편차를 도출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 지능형 압력 측정 방법은 배관에 흐르는 유체의 압력을 압력계를 이용하여 측정하는 것에 관한 것이다. 구체적으로, 또 다른 실시예는 제1시점의 압력을 측정하는 단계; 제1시점의 압력에 따른 제어편차 범위를 결정하는 단계; 제2시점의 압력을 측정하는 단계; 및 제2시점의 압력이 제어편차 범위 내에 위치하는지 판단하는 단계;를 포함하고, 상기 제1시점의 압력에 따른 제어편차 범위를 결정하는 단계는, 압력계의 최대측정가능압력의 제어편차를 도출하는 단계; 및 최대측정가능압력의 제어편차를 이용하여 압력에 의해 결정되는 민감도에 따른 제어편차를 도출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 유량 측정방법은 유량계의 최대측정가능속의 제어편차로부터 유속이 감소함에 따라 증가하는 민감도에 따른 제어편차를 도출하여 유속마다 제어편차범위를 달리함으로써 고유량이거나 저유량인 경우에도 효율적으로 유량계를 제어할 수 있다.
나아가 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 유량 측정방법은 유량계의 제어를 위한 판단지표인 제어편차를 레이놀즈수(Reynold's number)를 기준으로 설정함으로써 초음파 유량계가 설치된 배관의 유체의 종류가 달라지거나, 유체의 온도가 달라지는 경우에도 유효하게 이용할 수 있다는 장점이 있다.
한편, 여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급됨을 첨언한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 유량 측정방법을 이용할 수 있는 초음파 유량계의 개략적 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 유량 측정방법의 개략적 플로우 차트이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 유량 측정방법에 따라 도출된 판단인자를 이용하여 유량계를 제어하는 것을 설명하기 위한 참고 그래프이다.
※첨부된 도면은 본 발명의 기술사상에 대한 이해를 위하여 참조로서 예시된 것임을 밝히며, 그것에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지는 아니한다.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 유량 측정방법을 이용할 수 있는 초음파 유량계의 개략적 구성도이다.
도 1을 참조하면, 초음파 진동자를 이용하여 유속을 측정하는 방법을 살펴보면 다음식으로 표현된다.
Q=A×V
이때,
Q : 유체의 유량
A : 유로의 단면적
V : 유체의 평균속도
즉, 유로에서 유체의 단면적과 유체의 유속을 아는 경우 그 유량을 계산할 수 있는 것이다. 유체가 유로를 모두 채우고 있다는 전제하에 유체의 단면적은 그 유로의 단면적과 동일하다.
한편, 초음파 유량계에서 유체의 유속측정은 일반적으로 전파시간차 방법에 의하여 얻어진다. 즉, 유체의 진행방향에 대하여 일정 각도(θ)로 한 쌍의 초음파 진동자를 각기 유로의 A지점과, 유체의 유동방향상 상기 A지점의 하류측에 위치하는 B지점에 서로 대면하도록 설치한다. 유체가 움직이지 않는 조건에서 초음파 진동자에서 발사된 초음파가 유체를 통해 전파되는 음속을 C라하고, 유체의 평균속도를 V라고 하며, 초음파 진동자간의 거리를 L이라하면, A지점에서 발사된 초음파가 B지점까지 도달하는 시간tAB 와 B지점에서 발사된 초음파가 A지점까지 도달하는 시간tBA 는 각기 다음과 같다.
Figure 112019000620934-pat00001
Figure 112019000620934-pat00002
초음파가 유체의 진행방향에 대해 순방향(A지점에서 B지점)으로 발사되는 경우의 전파시간은 초음파가 유체의 진행방향에 대해 역방향(B지점에서 A지점)으로 발사된 경우의 전파시간에 비해서 짧다. 그 시간의 차이Δt를 구하여 보면 다음과 같은 식으로 표현된다.
Figure 112019000620934-pat00003
이때, 액체이거나 최대유속 값이 상대적으로 작은(예 ; 10 ㎧ 이하)경우에는 간단하게
Figure 112019000620934-pat00004
항은 무시할 수 있을 정도로 작으므로, 위의 식은 다음과 같이 정리할 수 있다.
Figure 112019000620934-pat00005
이렇게 구하여진 하나의 유속에 유체의 단면적을 곱하는 방식으로 유량을 산출하게 된다.
다만, 이와 같은 초음파 유량계의 측정방식은 매우 짧은 시간의 차이인 Δt를 이용하는 것이므로, 유량이 작아질수록 측정오차가 증가하게 된다.
한편, 초음파 유량계 중 배터리 전원형 초음파 유량계는 유관을 통과하는 유량이 없거나 또는 측정되는 유량의 변화가 없는 경우에는 더더욱 유량계의 측정주기를 조절하여 불필요한 전력 소모를 방지할 필요가 있다.
이를 위해서, 기존에는 제1시점을 기준으로 측정한 유량와 비교하여, 제2시점에 측정한 유량이 제어편차 내에 있는 경우에는 측정간격을 증가시키는 방법을 이용하였다. 예를 들어, 1초 간격으로 유량을 측정하는데, 측정되는 유량의 변화량이 제어편차 이내이면, 측정의 주기를 2초로 증가시키고, 2초의 간격으로 측정되는 유량의 변화량이 또한 제어편차 이내이면 측정의 주기를 4초로 증가시키는 것이다. 만약, 측정되는 유량의 변화량이 제어편차를 벗어나게 되면 측정간격을 다시 감소시키거나 초기 측정간격으로 되돌아오도록 한다.
제어편차가 1%인 경우 제1시점에 10 m/s의 유속으로 유체가 흐른다면, 제2시점에 0.99 ~ 1.01 m/s 내의 유속으로 유체가 흐른다면 측정간격을 증가시켜 불필요한 전력소모를 방지할 것이다.
하지만 이와 같은 방식은 저유량인 경우에 문제가 있다. 예를 들어, 제어편차가 1%인 경우 제1시점에 0.1 m/s의 유속으로 유체가 흐른다면, 제2시점에 0.099 ~ 0.101 m/s의 내의 유속으로 유체가 흐르는 경우에만 측정간격을 증가시킬 것이다. 하지만 저유량에서는 유체와 관벽사이의 마찰, 유량계 자체의 측정오차 등으로 인해 1%의 제어편차를 벗어날 가능성이 매우 높다.
따라서 기존의 유량에 따라 제어편차를 달리할 수 있는 지능형 유량 측정방법이 필요하다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 유량 측정방법의 개략적 플로우 차트이다.
도 2를 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 유량측정방법은, 제1시점의 유속을 측정하는 단계(S10), 제1시점의 유속에 따른 제어편차범위를 결정하는 단계(S20), 제2시점의 유속을 측정하는 단계(S30) 및 제2시점의 유속이 제어편차 범위 내에 위치하는지 판단하는 단계(S40)를 포함한다.
제1시점의 유속(V1)을 측정하는 단계(S10) 및 제2시점의 유속(V2)을 측정하는 단계(S30)는 초음파 유량계, 특히 배터리 전원형 초음파 유량계를 이용하여 수행될 수 있다.
제1시점의 유속(V1)에 따른 제어편차 범위를 결정하는 단계(S20)에 대해 구체적으로 살펴보도록 한다.
먼저, 초음파 유량계의 최대측정가능유속의 제어편차를 도출하는 단계(S21)가 수행된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 유량 측정방법에서 해당 초음파 유량계의 최대측정가능유속의 측정편차(CDmax)를 최대측정가능유속의 오차(Emax)를 이용하여 구할 수 있다. 이는 최대측정가능유속의 오차(Emax)가 측정가능유속의 범위 내에서 가장 작은 오차이기 때문이다.
최대측정가능유속(V100)에서의 오차(Emax)를 최대측정가능유속(V100)의 제어편차(CDmax)로 그대로 이용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 보정값에 의해 최대측정가능유속의 오차(Emax)로부터 최대측정가능유속의 제어편차(CDmax)를 보정할 수 있다.
즉, 최대측정가능유속(V100)에서의 오차(Emax)에 보정값을 곱하여 최대측정가능유속(V100)에서의 제어편차(Cmax)를 결정할 수 있다.
예를 들어, 최대측정가능유속(V100)에서의 오차(Emax)가 1%이고, 이?의 제어편차(CDmax)가 최대측정가능유속(V100)에서의 오차(Emax)보다 20% 넓게 설정된다고 가정하면, 제어편차(CD)는 1.2%가 된다.
다만, 유량이 작아지면, 즉 유속이 작아지면 오차가 커지므로, 효율적이고 정확한 유량계의 제어를 위해서 제어편차를 유속에 따라 달리할 필요가 있다.
이에 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 유량 측정방법은 최대측정가능유속(V100)의 측정편차(CDmax) 를 이용하여 유속(V)에 의해 결정되는 민감도에 따른 제어편차(CD)를 도출하는 단계(S22)를 수행한다.
이때, 민감도에 따라 산출된 제어편차(CD)는 유속이 감소함에 따라 제어편차(CD)가 점차적으로 또는 단계적으로 증가하는 것을 특징으로 한다.
예컨대, 임의의 유속(V)의 민감도에 따른 제어편차(CD)는 다음의 선형식으로 산출할 수 있다.
Figure 112019000620934-pat00006
다만, 특정 유속(V)에서의 제어편차(CD)는 선형적으로만 변화하지 않는바, 보다 정확한 초음파 유량계의 제어를 위해서 민감도에 따른 제어편차는 다음의 비선형식으로 산출할 수 있다.
Figure 112019000620934-pat00007
제어편차(CD)가 산출되면, 제1시점의 유속(V1)에 제어편차(CD)를 곱하여 제1시점의 유속(V1)에 따른 제어편차 범위를 결정한다.
예를 들어, 제1시점의 유속(V1)이 0.1 m/s이고, 그때의 제어편차(CD)가 100%라면 0 ~ 0.2 m/s가 제어편차 범위가 된다.
이처럼 제어편차 범위가 결정되면 제2시점의 유속(V2)을 측정하는 단계(S30)가 수행되고, 제2시점의 유속(V2)이 제어편차 범위 내에 위치하는지 판단하는 단계(S40)가 수행된다.
제2시점의 유속(V2)이 제어편차 범위 내에 위치하는지 판단하는 단계(S40)에서, 제2시점의 유속(V2)이 제어편차 범위 내에 위치한다면 초음파 유량계의 측정 간격을 증가시킬 수 있으며, 반대로 제2시점의 유속(V2)이 제어편차 범위 밖에 위치한다면 초음파 유량계의 측정 간격을 감소시키거나 초기 상태로 되돌릴 수 있다.
이때, 제어편차 범위 내에 위치하는지 판단하는 단계(S40)는 다음과 같은 식으로 정의되는 판단인자(DE)를 이용할 수 있다.
Figure 112019000620934-pat00008
즉, 판단인자(DE)가 1 이하인 경우에는 초음파 유량계의 측정 간격을 증가시키며, 판단인자(DE)가 1을 초과하는 경우에는 초음파 유량계의 측정 간격을 감소시키거나 초기 상태로 되돌릴 수 있다.
이때, 측정간격을 증가시키는 것은 판단인자(DE)가 1 이하인 것이 한번인 경우에 수행될 수도 있지만, 판단인자(DE)가 1이하인 것이 연속적으로 복수번일 경우에 수행되도록 설정하는 것도 가능하다.
한편, 압력계의 경우에도 위의 민감도에 관한 식이 적용될 수 있다. 즉, 본 발명의 다른 실시예에 따른 지능형 압력 측정방법은 최대측정가능압력(P100)의 측정편차(CDmax)를 이용하여 압력(P)에 의해 결정되는 민감도에 따른 제어편차(CD)를 도출하는 단계를 수행한다.
이때, 민감도에 따라 산출된 제어편차(CD)는 유속이 감소함에 따라 제어편차(CD)가 점차적으로 또는 단계적으로 증가하는 것을 특징으로 한다.
예컨대, 임의의 압력(P)의 민감도에 따른 제어편차(CD)는 다음의 선형식으로 산출할 수 있다.
Figure 112019000620934-pat00009
다만, 특정 압력(P)에서의 제어편차(CD)는 선형적으로만 변화하지 않는바, 보다 정확한 초음파 유량계의 제어를 위해서 민감도에 따른 제어편차는 다음의 비선형식으로 산출할 수 있다.
Figure 112019000620934-pat00010
제어편차(CD)가 산출되면, 제1시점의 압력(P1)에 제어편차(CD)를 곱하여 제1시점의 압력(P1)에 따른 제어편차 범위를 결정한다.
이처럼 제어편차 범위가 결정되면 제2시점의 압력(P2)을 측정하는 단계가 수행되고, 제2시점의 압력(P2)이 제어편차 범위 내에 위치하는지 판단하는 단계가 수행된다.
제2시점의 압력(P2)이 제어편차 범위 내에 위치하는지 판단하는 단계에서, 제2시점의 압력(P2)이 제어편차 범위 내에 위치한다면 압력계의 측정 간격을 증가시킬 수 있으며, 반대로 제2시점의 압력(P2)이 제어편차 범위 밖에 위치한다면 압력계의 측정 간격을 감소시키거나 초기 상태로 되돌릴 수 있다.
이때, 제어편차 범위 내에 위치하는지 판단하는 단계는 다음과 같은 식으로 정의되는 판단인자(DE)를 이용할 수 있다.
Figure 112019000620934-pat00011
즉, 판단인자(DE)가 1 이하인 경우에는 압력계의 측정 간격을 증가시키며, 판단인자(DE)가 1을 초과하는 경우에는 압력계의 측정 간격을 감소시키거나 초기 상태로 되돌릴 수 있다.
이때, 측정간격을 증가시키는 것은 판단인자(DE)가 1 이하인 것이 한번인 경우에 수행될 수도 있지만, 판단인자(DE)가 1이하인 것이 연속적으로 복수번일 경우에 수행되도록 설정하는 것도 가능하다.
다시, 유량측정방법에 대해 설명하도록 한다. 다만, 이하에서 설명하는 내용 중 통상의 기술자가 쉽게 이해할 수 있는 범위에서 유량계에 관한 것을 압력계에 적용할 수 있을 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 유량 측정방법에 따라 도출된 판단인자를 이용하여 유량계를 제어하는 것을 설명하기 위한 참고 그래프이다.
도 3을 살펴보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 유량측정방법이 적용된 초음파 유량계는 Time 1에 측정한 판단인자(DE)가 1 보다 작기 때문에 측정간격을 2배로 증가시켜 Time 3 및 Time 5에 유속을 측정한다.
Time 3 및 Time 5에 측정한 판단인자(DE)가 연속적으로 1 보다 작기때문에, 측정간격을 4배로 증가시키게 된다. 이에 따라 초음파 유량계는 Time 9 및 Time 13에 유속을 측정한다.
Time 13에 측정한 판단인자(DE)는 1을 초과한다. 따라서, 초음파 유량계는 측정간격을 초기 상태로 되돌려 Time 14에 유속을 측정한다.
다시, 초기 상태의 측정간격으로 측정을 진행한 Time 14 및 Time 15의 판단인자(DE)가 연속적으로 1 보다 작기때문에 측정간격을 2배로 증가시켜 Time 17 및 Time 19에 유속을 측정한다.
이처럼 판단인자(DE)를 이용함으로써, 초음파 유량계의 측정 간격을 보다 용이하게 제어할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 지능형 유량 측정방법은 유속을 레이놀즈 수(Reynold's number)로 변환하여 수행될 수 있다.
즉, 본 발명의 다른 실시예에 따른 지능형 유량측정방법은, 제1시점의 레이놀즈 수를 측정하는 단계, 제1시점의 레이놀즈 수에 따른 제어편차범위를 결정하는 단계, 제2시점의 레이놀즈 수를 측정하는 단계 및 제2시점의 레이놀즈 수가 제어편차 범위 내에 위치하는지 판단하는 단계를 포함한다.
유속에 의한 관성력(inertia force)과 유속의 변화율에 따른 점성력(viscous force)은 유체 유동의 특성을 결정짓는 주요한 물리량이다. 유동에 의해 발생되는 관성력과 점성력이 차지하는 상대적인 비중에 따라 유동의 특성이 판이하게 달라지기 때문이다. 속도가 낮은 경우에는 관성력보다 점성력이 지배적이며, 유동은 단순한 층류 유동(laminar flow)을 나타낸다. 반면 유속이 빠른 경우에는 점성력보다 관성력이 지배적이며 매우 복잡한 난류 유동(turbulent flow)을 나타낸다. 레이놀즈 수는 점성력과 관성력의 상대적인 비중을 나타내는 단위를 가지지 않는 무차원 인자(dimensionless parameter)를 말한다. 레이놀즈 수는 점성력에 대한 관성력의 상대적인 비율로 정의되며, 보다 구체적으로는 (관경×유속)/(동점성계수)로 계산된다.
한편, 관, 수로 혹은 평판 등 유체가 흐르는 곳에 따라 층류와 난류를 구분하는 레이놀즈수는 다르며, 이를 간단하게 정리하면 다음 표 1과 같다.
[표 1]
Figure 112019000620934-pat00012
이와 같은 레이놀즈 수는 유체의 종류나 흐르는 형상, 환경 등과 무관하게 상사법칙으로 다룰 수 있는 매우 효과적인 수단에 해당한다.
특히, 상 · 하수관과 같이 온도조건이 일정범위 이내인 경우, 레이놀즈 수(Re)는 다음과 같이 일반화 할 수 있다. 이때, 레이놀즈 수를 일반화 할 수 있는 온도조건은 0~50 ℃이다.
Re
Figure 112019000620934-pat00013
β(비례계수) × V(유속) × D(직경)
또한, 동점성 계수도 물에서는 다음과 같은 식으로 간략하게 계산할 수 있다. 여기에서 t는 온도(℃)이다.
Figure 112019000620934-pat00014
따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 유량 측정방법에서 이용하였던 유속을 레이놀즈 수로 전환하는 것이 가능하다.
이에 따라, 제1시점의 레이놀즈수(Re1)에 따른 제어편차 범위를 결정하는 단계에 대해 구체적으로 살펴보도록 한다.
먼저, 초음파 유량계의 측정가능레이놀즈수의 최대값의 오차를 산출하는 단계(S21)가 수행된다.
최대측정가능레이놀즈수(Re100)에서의 오차(Emax)를 최대측정가능레이놀즈수(Re100)의 제어편차(CDmax)로 그대로 이용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 보정값에 의해 최대측정가능레이놀즈수의 오차(Emax)로부터 최대측정가능레이놀즈수의 제어편차(CDmax)를 조절할 수 있다.
즉, 최대측정가능레이놀즈수 (Re100)에서의 오차(Emax)에 보정값을 곱하여 최대측정가능레이놀즈수 (Re100)에서의 제어편차(Cmax)를 결정할 수 있다.
예를 들어, 최대측정가능레이놀즈수 (Re100)에서의 오차(Emax)가 1%이고, 이?의 제어편차(CDmax)가 최대측정가능레이놀즈수 (Re100)에서의 오차(Emax)보다 20% 넓게 설정된다고 가정하면, 제어편차(CD)는 1.2%가 된다.
다만, 유량이 작아지면 오차가 커지므로, 효율적이고 정확한 초음파 유량계의 제어를 위해서 제어편차를 레이놀즈수에 따라 달리할 필요가 있다.
이에 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 유량 측정방법은 최대측정가능레이놀즈수의 제어편차(CDmax)를 이용하여에 레이놀즈수에 의해 결정되는 민감도에 따른 제어편차(CD)를 도출하는 단계(S22)가 수행된다.
이때, 민감도에 따른 제어편차(CD)를 도출하는 단계(S22)는 레이놀즈수가 감소함에 따라 제어편차(CD)가 점차적으로 또는 단계적으로 증가하는 것을 특징으로 한다.
예컨대, 특정 레이놀즈수(Re)에서의 제어편차(CD)는 다음의 선형식으로 산출할 수 있다.
Figure 112019000620934-pat00015
다만, 특정 레이놀즈수(Re)에서의 제어편차(CD)는 선형적으로만 변화하지 않는바, 보다 정확한 초음파 유량계의 제어를 위해서 제어편차는 다음의 비선형식으로 산출할 수 있다.
Figure 112019000620934-pat00016
제어편차(CD)가 산출되면, 제1시점의 레이놀즈수에 제어편차(CD)를 곱하여 제1시점의 레이놀즈수에 따른 제어편차 범위를 결정한다.
이처럼 제어편차 범위가 결정되면 제2시점의 레이놀즈수(Re2)를 측정하는 단계가 수행되고, 제2시점의 레이놀즈수(Re2)가 제어편차 범위 내에 위치하는지 판단하는 단계가 수행된다.
제2시점의 레이놀즈수(Re2)가 제어편차 범위 내에 위치하는지 판단하는 단계에서, 제2시점의 레이놀즈수(Re2)가 제어편차 범위 내에 위치한다면 초음파 유량계의 측정 간격을 증가시킬 수 있으며, 반대로 제2시점의 레이놀즈수(Re2)가 제어편차 범위 밖에 위치한다면 초음파 유량계의 측정 간격을 감소시키거나 초기 상태로 되돌릴 수 있다.
나아가 본 발명의 다른 실시예에 따른 지능형 유량 측정밥법도 일 실시예와 마찬가지로 판단인자를 이용할 수 있다.
발명의 보호범위가 이상에서 명시적으로 설명한 실시예의 기재와 표현에 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 자명한 변경이나 치환으로 말미암아 본 발명이 보호범위가 제한될 수도 없음을 다시 한 번 첨언한다.

Claims (8)

  1. 배관에 흐르는 유체의 유량을 초음파 유량계를 이용하여 측정하는 지능형 유량 측정방법에 있어서,
    제1시점의 유속을 측정하는 단계;
    제1시점의 유속에 따른 제어편차 범위를 결정하는 단계;
    제2시점의 유속을 측정하는 단계; 및
    제2시점의 유속이 제어편차 범위 내에 위치하는지 판단하는 단계;를 포함하고,
    상기 제1시점의 유속에 따른 제어편차 범위를 결정하는 단계는,
    초음파 유량계의 최대측정가능유속의 제어편차를 도출하는 단계; 및
    최대측정가능유속의 제어편차를 이용하여 유속에 의해 결정되는 민감도에 따른 제어편차를 도출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 지능형 유량 측정방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 민감도에 따른 제어편차는 유속이 감소함에 따라 제어편차가 점차적으로 또는 단계적으로 증가하는 것을 특징으로 하는 지능형 유량 측정방법.
  3. 제1항에 있어서,
    최대측정가능유속(V100)에서의 제어편차 CDmax라 할 때,
    임의의 유속(V)의 민감도에 따른 제어편차(CD)는
    Figure 112019000620934-pat00017
    에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 지능형 유량 측정방법.
  4. 제1항에 있어서,
    최대측정가능유속(V100)에서의 제어편차 CDmax라 할 때,
    임의의 유속(V)의 민감도에 따른 제어편차(CD)는
    Figure 112019000620934-pat00018
    에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 지능형 유량 측정방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2시점의 유속이 제어편차 범위 내에 위치하는지 판단하는 단계는,
    제2시점의 유속이 제어편차 범위 내에 위치한다면 초음파 유량계의 측정 간격을 증가시키고,
    제2시점의 유속이 제어편차 범위 밖에 위치한다면 초음파 유량계의 측정 간격을 감소하거나 또는 초기 상태로 되돌리는 것을 특징으로 하는 지능형 유량 측정방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2시점의 유속이 제어편차 범위 내에 위치하는지 판단하는 단계는,
    제1시점의 유속(V1), 제2시점의 유속(V2) 및 민감도에 따른 제어편차(CD)에 의해
    Figure 112019000620934-pat00019
    으로 정의되는 판단인자(DE)에 있어서,
    판단인자(DE)가 1 이하인 경우 초음파 유량계의 측정 간격을 증가시키고,
    판단인자(DE)가 1 초과인 경우 초음파 유량계의 측정 간격을 감소하거나 또는 초기 상태로 되돌리는 것을 특징으로 하는 지능형 유량 측정방법.

  7. 배관에 흐르는 유체의 유량을 초음파 유량계를 이용하여 측정하는 지능형 유량 측정방법에 있어서,
    제1시점의 레이놀즈수를 측정하는 단계;
    제1시점의 레이놀즈수에 따른 제어편차 범위를 결정하는 단계;
    제2시점의 레이놀즈수를 측정하는 단계; 및
    제2시점의 레이놀즈수가 제어편차 범위 내에 위치하는지 판단하는 단계;를 포함하고,
    상기 제1시점의 레이놀즈수에 따른 제어편차 범위를 결정하는 단계는,
    초음파 유량계의 최대측정가능레이놀즈수의 제어편차를 도출하는 단계; 및
    최대측정가능레이놀즈수의 제어편차를 이용하여 레이놀즈수에 의해 결정되는 민감도에 따른 제어편차를 도출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 지능형 유량 측정방법.
  8. 배관에 흐르는 유체의 압력을 압력계를 이용하여 측정하는 지능형 압력 측정방법에 있어서,
    제1시점의 압력을 측정하는 단계;
    제1시점의 압력에 따른 제어편차 범위를 결정하는 단계;
    제2시점의 압력을 측정하는 단계; 및
    제2시점의 압력이 제어편차 범위 내에 위치하는지 판단하는 단계;를 포함하고,
    상기 제1시점의 압력에 따른 제어편차 범위를 결정하는 단계는,
    압력계의 최대측정가능압력의 제어편차를 도출하는 단계; 및
    최대측정가능압력의 제어편차를 이용하여 압력에 의해 결정되는 민감도에 따른 제어편차를 도출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 지능형 압력 측정방법.
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