KR102059009B1

KR102059009B1 - 바이패스를 이용한 만관/비만관의 미소유량 교정장치

Info

Publication number: KR102059009B1
Application number: KR1020190015913A
Authority: KR
Inventors: 남기한; 안용관; 황재민
Original assignee: (주)수인테크; 안용관
Priority date: 2019-02-12
Filing date: 2019-02-12
Publication date: 2019-12-27

Abstract

본 발명은, 유체를 저수하는 제1 저수조, 만관형인 제1 피교정 유량계, 상기 제1 피교정 유량계의 유량값과 비교되는 기준 유량값을 측정하는 제1 기준 유량계, 상기 제1 피교정 유량계가 설치되되, 상기 유체가 흐르는 제1 피교정 관로 및 상기 제1 기준 유량계가 설치되되, 상기 제1 피교정 관로와 연결되어 상기 유체가 흐르는 기준관로를 포함하는 유량계 교정 장치에 있어서, 상기 기준관로의 일부를 바이패스하는 미소 기준관로를 더 포함하되, 상기 제1 기준 유량계는 상기 미소 기준관로에 설치되고, 상기 유체는 상기 기준관로의 제1 분기점에서 분기되어 상기 미소 기준관로를 거쳐 상기 기준관로의 제2 분기점으로 합류한 후 상기 제1 피교정 관로를 흐르는 유로를 갖으며, 상기 미소 기준관로는, 상기 제1 피교정 관로에 흐르는 상기 유체의 속도가 0.01m/s ~ 0.1m/s의 저유속이 되도록 상기 제1 피교정 관로에 비하여 단면적이 1/10 ~ 1/30인 미소관로인 것을 특징으로 하는 유량계 교정 장치를 제공한다.

Description

바이패스를 이용한 만관/비만관의 미소유량 교정장치 {APPARATUS FOR CALIBRATING A FLOWMETER AT MICROFLOW IN FULL PIPE AND NON-FULL PIPE USING BYPASS}

본 발명은, 만관 및 비만관에서 유체의 유량을 측정하는 유량계를 교정하기 위한 장치에 관한 것이다.

유량계는 배관 내를 흐르는 유체의 유량을 측정하는 장치이다. 만관은 배관을 완전히 채운 상태를 말하고, 비만관은 유체가 배관을 완전히 채우지 못하고 배관 단면적의 일부만을 점유한 상태를 말한다. 이에 따라 유량계도 만관 유량계와 비만관 유량계로 구분된다.

만관 유량계로는 전자 유량계(Electromagnetic Flowmeter), 초음파 유량계(Ultrasonic Flowmeter), 용적식 유량계(Positive Disaplacement Flowmeter), 터빈 유량계(Turbine Flowmeter) 및 와 유량계(Vortex Flowmeter) 등이 널리 사용되고 있다.

비만관 유량계는 통상 상하수도 설비에 사용되는데, 전자 유량계나 초음파 유량계 등이 널리 사용되고 있다.

한편, 산업 전반에 사용되고 있는 만관 및 비만관 유량계는 산업 현장에 설치되기 전이나, 유량계 문제 발생시 또는 일정기간(통상 1년 권고) 사용 후 유량계의 측정 편차가 허용 범위 내에 있는 지의 여부를 확인하는 교정을 받아야 한다.

유량계 교정이란 공정관리 또는 요금 고지 등으로 사용되는 유량계의 신뢰성 확보를 위해 기준유량계와 비교하여 어느 정도의 측정오차를 가지고 있는 지를 확인하고, 필요할 경우 보정을 통하여 요구하는 측정 편차를 허용범위 내로 유지시키는 작업이다.

이러한 교정의 주요 목적 중 하나는 공정 관리의 효율성을 증대시키는데 있다. 즉, 시간의 경과에 따라 설치된 유량계의 점차적인 성능 저하는 원료투입량 또는 제어 시간 판단 등에 변화를 주어 생산 제품의 질이나 원가에 악영향을 미칠 수 있기 때문에 주기적인 교정을 통하여 유량계 자체 성능 및 이를 운용하는 공정 관리의 효율성을 일정한 수준 이상으로 유지시키는 것이 필요하다.

이러한 유량계를 교정하는 교정 장치에 대해서는 종래 한국특허등록번호 제1287061호의 "유량계 시험 장치"(이하, "선행기술"이라 약칭함)에서 그 내용을 개시하고 있다.

도 1은 종래 유량계 교정 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 1를 참조하면, 종래 유량계 교정 장치(1)는, 수조(2)에 저수된 유체가 펌프(3)에 의해 기준관로(4)를 거쳐 제1 피교정관로(5) 또는 제2 피교정관로(6)로 유도된 이후, 다시 수조(2)로 회귀하는 유로를 갖는다.

유량계는 특성에 따라 측정할 수 있는 유량의 범위가 상이하여, 통상 선행기술에서와 같이, 서로 다른 관경을 가진 기준관로(4) 각각에 대형 기준유량계(41), 중형 기준유량계(42) 및 소형 기준유량계(43)를 설치하고, 각 기준 유량계(41~43)에 해당 관로에 상응하는 관경을 가진 피교정관로(6)에 대형 피교정유량계(61), 중형 피교정유량계(62) 및 소형 피교정유량계(63)를 설치하여 유량계를 교정하고 있다.

피교정유량계(61~63)를 교정할 때, 대형, 중형, 그리고 소형 피교정유량계(61~63) 각각에 상응하는 기준유량계(41~43)를 이용하여 교정을 하더라도, 유량계 특성상 기준유량계가 정밀하게 측정할 수 있는 유속 범위의 한계로, 유속이 0.1m/s 또는 0.5m/s 이하로 매우 낮은 경우에는, 신뢰성 있는 유량을 측정할 수 없는 문제가 있다.

또한, 선행기술은, 도 1에 도시한 바와 같이, 기준유량계(41~43)가 설치된 기준관로(4) 후단에 유체방향 전환수단으로서 제1 및 제2 분기점밸브(7, 8)가 설치되어, 유체를 개방수로(52)를 가진 제1 피교정관로(5) 또는 폐쇄수로를 가진 제2 피교정관로(6)로 유도함으로써, 비만관 유량계와 만관 유량계 둘 중 하나만 선택적으로 교정 가능하도록 구현되어, 비만관 유량계와 만관 유량계를 동시에 교정이 불가능한 문제가 있다.

따라서, 위와 같은 문제점을 해결할 수 있는 기술 구현의 필요성이 절실히 요구되는 실정이다.

KR

10-1287061

B1

본 발명은, 저유속에서도 신뢰성 있는 정밀한 기준 유량 값을 제공하고, 기존 유량계 교정 장치가 가진 만관/비만관 피교정 유량계를 동시에 교정이 어려운 문제를 해결할 수 있는 유량계 교정 장치를 제공하고자 한다.

본 발명은, 유체를 저수하는 제1 저수조, 만관형인 제1 피교정 유량계, 상기 제1 피교정 유량계의 유량값과 비교되는 기준 유량값을 측정하는 제1 기준 유량계, 상기 제1 피교정 유량계가 설치되되, 상기 유체가 흐르는 제1 피교정 관로 및 상기 제1 기준 유량계가 설치되되, 상기 제1 피교정 관로와 연결되어 상기 유체가 흐르는 기준관로를 포함하는 유량계 교정 장치에 있어서, 상기 기준관로의 일부를 바이패스하는 미소 기준관로를 더 포함하되, 상기 제1 기준 유량계는 상기 미소 기준관로에 설치되고, 상기 유체는 상기 기준관로의 제1 분기점에서 분기되어 상기 미소 기준관로를 거쳐 다시 상기 기준관로로 합류한 후 상기 제1 피교정 관로를 흐르는 유로를 갖으며, 상기 미소 기준관로는, 상기 제1 피교정 관로에 흐르는 상기 유체의 속도가 0.01m/s ~ 0.1m/s의 저유속이 되도록 상기 제1 피교정 관로에 비하여 단면적이 1/10 ~ 1/25인 미소관로인 것을 특징으로 하는 유량계 교정 장치를 제공한다.

일 실시예에 따라, 비만관형인 제2 피교정 유량계, 상기 제2 피교정 유량계의 유량값과 비교되는 기준 유량값을 측정하는 제2 기준 유량계 및 상기 제2 피교정 유량계가 설치되되, 상기 유체가 흐르는 제2 피교정 관로를 더 포함하고, 상기 미소 기준관로는, 상기 제1 기준 유량계가 설치되는 미소관로와, 상기 제1 분기점으로부터 상기 미소관로 상류측 전단까지 유로를 형성하는 비미소관로를 포함하되, 상기 제2 기준 유량계는, 상기 비미소관로에 설치될 수 있다.

일 실시예에 따라, 상기 유량계 교정 장치는, 상기 제1 및 제2 피교정 유량계 각각의 유량값과 상기 제1 및 제2 기준 유량계 각각의 유량값을 동시에 비교할 수 있다.

일 실시예에 따라, 상기 기준관로, 상기 미소 기준관로 및 상기 제1 피교정 관로를 흐르는 유체를 저수하는 상기 제1 저수조와, 상기 비미소관로 및 상기 제2 피교정 관로를 흐르는 유체를 저수하는 제2 저수조가 분리될 수 있다.

본 발명에 따른 유량계 교정 장치는, 저유속 구간에서 피교정 유량계에 대한 매우 신뢰도 높은 교정 결과를 제공할 수 있다.

이에 따라, 유량이 매우 적은, 일 예로 주거지역의 심야시간대에 다수 지역으로의 분기점을 가진, 대형관로에 설치되는 대형 유량계로부터 유의미한 측정값을 획득하거나, 누수여부 등 육안으로 유체의 흐름을 알 수 없을 정도의 저유속 유체에 대해서도 측정된 유량값을 신뢰할 수 있어 유량계의 활용폭을 넓힐 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 유량계 교정 장치는, 만관 및 비만관 피교정 유량계를 동시에 교정이 가능하여, 기준 유량계, 단관, 스트레이너, 밸브 등 공통으로 이용되는 장비의 설치 대수를 줄임으로써 교정 장치에 대한 중복 투자를 방지할 수 있고, 유량계 교정 장치를 효율적으로 운영할 수 있다.

도 1은 종래 유량계 교정 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 유량계 교정 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 2의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유량계 교정 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 4의 개략도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 수위조절부의 예시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 개방수로의 설치 예시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성 요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다.

상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 명세서에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지는 않는 것으로 이해되어야 한다.

제1 실시예

도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 유량계 교정 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 참고로, 도 2 및 후술하는 도 4에서 도시한 관로 옆 화살표는 관로 내 흐르는 유체의 방향을 나타내는 것이고, 설명 편의상 상기 화살표를 가리키는 도면부호는 상기 화살표에 대응하는 관로를 가리키는 것으로 혼용하기로 한다.

도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 유량계 교정 장치(100)는, 유량계의 교정을 위해, 유체를 저장하는 제1 저수조(L1)와, 만관형인 제1 피교정 유량계(AM1)와, 상기 제1 피교정 유량계(AM1)의 유량값과 비교되는 기준 유량값을 측정하는 만관형인 제1 기준 유량계(SM1)와, 상기 제1 피교정 유량계(AM1)가 설치되되 상기 유체가 흐르는 제1 피교정 관로(SS1)와, 상기 제1 저수조(L1)에 저장된 유체를 상기 제1 피교정 관로(SS1)로 유도하는 기준관로(MS1)와, 상기 제1 기준 유량계(SM1)가 설치되되 상기 기준관로(MS1)의 일부를 파이패스(by-pass)하는 미소 기준관로(BS1)를 포함하되, 상기 유체는 상기 기준관로(MS1)의 제1 분기점(JP1)에서 분기되어 상기 미소 기준관로(BS1)를 거쳐 다시 상기 기준관로(MS1)로 합류한 후 상기 제1 피교정 관로(SS1)를 흐르는 유로를 갖으며, 상기 미소 기준관로(BS1)는, 저유속 구간인 상기 제1 피교정 유량계(AM1)의 유량값과 정상 유속 구간인 상기 제1 기준 유량계(SM1)의 유량값을 서로 비교하기 위해, 상기 제1 피교정 관로(SS1)에 비하여 상대적으로 미소(微小) 관로이다.

다만, 도면에 도시한 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 갖는 유량계 교정 장치가 구현될 수 있음은 물론이다.

이하, 각 구성요소들에 대해 살펴보기로 한다.

제1 및/또는 제2 저수조(L1, L2)에 저장된 유체는 제1, 제2 및/또는 제3 펌프(P1~P3)에 의해 이에 연결된 관로, 구체적으로 기준관로(MS1), 미소 기준관로(BS1) 및 제1 및/또는 제2 피교정관로(SS1, SS2)에 공급된다. 본 명세서에서 사용하는 도면부호 MS1은 상류측 기준관로(MS1a), 중류측 기준관로(MS1b, 여기서 MS1b는 다시 MS1b′, MS1b″를 통칭함) 및 하류측 기준관로(MS1c)를 통칭하고, 도면부호 BS1은 미소관로(BS1a)와 비미소관로(BS1b)를 통칭하기로 한다.

제1 내지 제3 펌프(P1~P3)는 실험 유량에 따라 제1 또는 제2 저수조(L1, L2)에 저장된 유체를 기준관로(MS1), 제1 피교정 관로(SS1) 및/또는 미소 기준관로(BS1)에 유출하기 위한 것으로, 상기 제1 내지 제3 펌프(P1~P3) 각각은 이에 연결된 관로 내 서로 다른 유량을 형성할 수 있도록 서로 다른 용량을 가진 것이 바람직하다. 이때, 상기 제1 내지 제3 펌프(P1~P3) 각각의 용량은 특별히 한정하지 않는다.

상기 제1 내지 제3 펌프(P1~P3) 각각의 유출부에는 체크 밸브를 설치하여 유체의 역류를 방지할 수 있다.

유체 흐름을 형성하는 관로에는 적어도 하나의 분기점이 형성될 수 있고, 상기 분기점을 기준으로 유체의 흐름을 제어하기 위해 상기 관로 상에 적어도 하나의 밸브가 설치될 수 있다. 밸브의 종류나 개수, 설치 위치 등은 본 발명에서는 특별히 한정하지 않으므로, 본 발명에 대한 요지가 흐려지지 않도록 해당 설명 및 도면은 생략하기로 한다.

기준관로(MS1)는, 제1 내지 제3 펌프(P1~P3) 중 적어도 하나로부터 제1 피교정 유량계(AM1) 전단까지 유체를 유도하는 관로로서, 일 예로 도 2에 나타낸 도면부호 MS1의 유체 흐름을 가진 관로이다.

기준관로(MS1)는, 유체 흐름상 순차대로 상류측 기준관로(MS1a), 중류측 기준관로(MSb), 그리고 하류측 기준관로(MS1c)로 구분될 수 있다. 상류측 기준관로(MS1a)는 펌프에서 제1 분기점(JP1)까지, 중류측 기준관로(MS1b)는 제1 분기점(JP1) 또는 미소 기준관로(BS1) 하류측 후단에서 제2 분기점(JP2)까지, 하류측 기준관로(MS1c)는 제2 분기점(JP2)에서 제1 피교정 유량계(AM1) 상류측 전단까지일 수 있다.

기준관로(MS1)의 하류측 유로는 제1 피교정 관로(SS1)에 유도되며, 유체 흐름을 기준으로 살펴보면, 상기 제1 피교정 관로(SS1)는, 상기 미소 기준관로(BS1)와 직렬로 연결될 수 있다.

제1 피교정 관로(SS1)는 제1 피교정 유량계(AM1)가 설치되되 상기 기준관로(MS1)를 통해 흘러온 유체를 제1 저수조(L1)로 유도하는 관로로서, 일 예로 도 2에 나타낸 도면부호 SS1의 유체 흐름을 가진 관로이다.

미소 기준관로(BS1)는, 상기 기준관로(MS1)의 제1 분기점(JP1)으로부터 바이패스하여 다시 상기 기준관로(MS1)로 회귀하도록 형성될 수 있다.

정리하면, 도 3에 도시한 바와 같이, 제1 저수조(L1)에 저장된 유체는 제1 내지 제3 펌프(P1~P3) 중 적어도 하나에 의해 기준관로(MS1)의 상류측 유로(MS1a)를 형성하되, 밸브 등의 제어로 제1 분기점(JP1)을 기점으로 미소 기준관로(BS1)의 바이패스 유로(BS1)를 형성하고, 이는 다시 기준관로(MS1)로 유도된 이후 기준관로(MS1)의 중류측 기준관로(MS1b)를 통해 하류측 유로(MS1c)를 형성할 수 있다.

여기서, 제1 분기점(JP1)은 기준관로(MS1)에서 미소 기준관로(BS1)로 분기되는 지점으로, 전술한 것과 다르게, 제1 기준 유량계(SM1)의 측정된 유량값이 불필요하여 유체가 미소 기준관로(BS1)로 유도될 필요가 없다면, 제1 분기점(JP1)을 기점으로 상류측 기준관로(MS1a)의 유체는 미소 기준관로(BS1)로 바이패스되지 않고 중류측 기준관로(MS1b)로 유도될 수 있다.

종래 선행기술과 동일하게, 피교정 유량계와 동일한 사양의 기준 유량계를 설치하여 교정하고자 하는 경우, 중류측 기준관로(MS1b) 상에 피교정 유량계와 기준 유량계를 모두 설치하여 서로의 유량값을 비교할 수 있다. 이때, 다양한 크기의 관경에 다양한 사양의 피교정 유량계 및/또는 기준 유량계를 설치할 수 있도록, 중류측 기준관로(MS1b)는 복수의 관로(MS1b′, MS1b″)가 병렬 연결되도록 설치될 수 있고, 이에 따라 복수의 중류측 기준관로(MS1b′, MS1b″)의 하류측 후단에는 이들이 합류되는 제2 분기점(JP2)이 형성될 수 있다.

상기 제2 분기점(JP2)에서 분기된 하류측 기준관로(MS1c)는 하류측 후단에 상기 제1 피교정 관로(SS1)가 연장 형성될 수 있다.

제1 피교정 관로(SS1) 또는 기준관로(MS1)(구체적으로 하류측 기준관로(MS1c))는 바이패스 연결된 미소 기준관로(BS1)에 비하여 관경이 매우 작기 때문에, 펌프에 의해 공급되는 유체의 유량이 기준관로(MS1)와 미소 기준관로(BS1)에서 동일하더라도, 기준관로(MS1)의 유속은 미소 기준관로(BS1)의 유속에 비하여 매우 낮다. 왜냐하면 유량(Q)은 유속(V)과 단면적(A)의 곱과 같기 때문이다.

제1 피교정 유량계(AM1) 전후에 저유속 구간(일 예로, 0.1m/s 또는 0.5m/s 이하 유속, 다만 측정에 유의미한 유속의 하한은 0.01m/s임)이 형성되는 경우, 상기 제1 피교정 유량계(AM1)는 유량 측정 범위의 최하단이거나 하한을 벗어나 측정 오차가 높지만, 제1 기준 유량계(SM1) 전후에는 정상 유속 구간(일 예로, 0.1m/s 또는 0.5m/s 초과 유속)이 형성되기 때문에, 상기 제1 기준 유량계(SM1)에 의해 측정된 유량은 비교적 정확하므로, 상기 제1 기준 유량계(SM1)에 의해 측정된 유량을 근거로 상기 제1 피교정 유량계(AM1)를 교정한다면, 저유속 구간에서 피교정 유량계에 대한 매우 신뢰도 높은 교정 결과를 제공할 수 있다. 참고로, 본 명세서에서 사용하는 용어 중 정상 유속 구간은 해당 구간 내 유량계의 사양에 따라 측정 가능한 유속 범위를 가리킬 수 있고, 저유속 구간은 해당 구간 내 유량계가 측정 불가능한 유속 범위이거나 측정 가능하더라도 측정 가능한 유속 범위의 하단부분으로서 측정 오차가 높은 구간을 가리킬 수 있다.

결국, 저유속 구간에서는 기준 유량계가 제1 피교정 유량계(AM1)와 동일한 관경에 설치되더라도 기준 측정값에 오류가 발생할 가능성이 높기 때문에 교정값에도 오류가 발생할 수 밖에 없으나, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 기준 유량계(SM1)가 설치된 위치에서는 관경을 좁혀 기준 유량계가 인식하는 기준으로 저유속 구간이 아닌 정상 유속 구간으로 형성시키기 때문에 기준 측정값에 대한 신뢰도가 높고 이를 기준으로 한 교정에 오류가 발생할 가능성이 적다.

일 예로, 제1 피교정 관로가 300mm 배관이고 300mm 피교정기가 설치된 경우 피교정기의 정상 유속범위는 0.5~3m/s인데, 저유속인 0.1m/s 유속으로 유체가 흐르는 경우 유량은 25.45m³/h이다. 이는 300mm 피교정기 입장에서는 정상 유량범위(20~700m³/h)의 최하단인 미소유량에 해당하여 일반적으로 측정 오차가 높은데 기준기가 설치된 배관을 40mm로 좁히면 동일한 25.45m³/h 유량에서 유속이 0.55m/s로 되어, 유량범위 2~50m³/h를 갖는 기준기 입장에서는 정상 유속구간에 해당하여 신뢰도 높은 측정과 교정이 이루어질 수 있다.

150mm 배관인 제1 피교정 관로에 0.1m/s 저유속의 유체가 흐르는 경우 유량은 6.36m³/h이며, 50mm 배관인 제1 피교정 관로에 0.1m/s 저유속의 유체가 흐르는 경우 유량은 0.71m³/h이다. 이 역시 150mm와 50mm 피교정기 각각의 입장에서는 미소유량에 해당하여 측정 오차가 높지만, 본 발명에 따라 제1 기준 유량계가 설치된 배관을 미소 배관으로 하면 동일한 유량에서 제1 기준 유량계의 입장에서는 정상 유속구간에 해당하여 신뢰도 높은 측정과 교정을 할 수 있다.

그러나 종래와 같이, 제1 피교정 유량계(AM1)와 함께 동일하거나 유사한 관경의 관로에 제1 기준 유량계(SM1)를 설치하는 경우에는, 매우 좋은 성능의 기준 유량계(SM1)를 설치하더라도 측정할 수 없거나 고비용이 요구되지만, 본 발명에 따르면 위 문제를 해소하거나 상대적으로 저비용으로 정확한 측정 및 교정이 가능한 효과가 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 미소 기준관로(BS1)는 제1 피교정 관로(SS1)에 비하여 관경 또는 단면적이 작은 관로로, 동일 유량에 대해 유속 차이를 발생시킬 수 있는 것이면 특별히 한정하지 않으나, 미소 기준관로(BS1)는 제1 피교정 관로(SS1)에 비하여 단면적이 1/10 ~ 1/30인 작은 관로일 수 있다. 제1 피교정 관로(SS1)는 직경 50 ~ 300mm가 주로 사용되기 때문에, 이를 기준으로 한 미소 기준관로(BS1)는 대략 9 ~ 100mm일 수 있고, 바람직하게는 단면적이 제1 피교정 관로(SS1)의 대략 1/25인 10 ~ 40mm일 수 있다.

상기 미소 기준관로(BS1) 역시 다양한 사례(일 예로 다양한 사양의 기준 유량계 등)에 대응하기 위해, 상기 미소 기준관로(BS1)에는 다양한 크기의 관경을 가진 적어도 하나의 미소 기준관로가 가로지르도록 병렬 연결되도록 설치되어, 일 예로 도 2의

에서

와 같은 형태로 변형될 수 있고. 이에 따라 복수의 유로가 형성될 수 있도록 추가 밸브가 설치 및 제어될 수 있다.

한편, 전술한 바와 같이, 미소 기준관로(BS1)는 기준관로(MS1)로부터 바이패스되도록 제1 분기점(JP1)을 갖되, 상기 제1 분기점(JP1)은 제1 피교정 유량계(AM1)의 상류측에 위치하는 것이 바람직하다.

미소 기준관로(BS1)에 설치되는 제1 기준 유량계(SM1)는 제1 피교정 유량계(AM1)의 교정을 위한 기준 역할을 하는 것으로, 유체 흐름상 피교정 유량계에 의해 기준 유량계의 측정값에 영향이 없도록 하기 위해, 기준 유량계는 피교정 유량계의 상류측에 위치하는 것이 바람직하기 때문에, 상기 제1 분기점(JP1)은 상기 제1 피교정 유량계(AM1)의 상류측에 위치하는 것이 바람직하다.

한편, 전술한 바와 같이, 저유속 구간에서 상기 제1 피교정 유량계(AM1)를 교정하기 위해 상기 제1 기준 유량계(SM1)를 미소 기준관로(BS1)에 설치할 수 있으나, 상기 제1 피교정 유량계(AM1)를 저유속 구간 이외의 정상 유속 구간 등에서도 교정하기 위해 제1-1 기준 유량계(SM1´)를 제1 피교정 관로(SS1) 상에도 상기 제1 피교정 유량계(AM1)와 동시에 또는 별개로 설치할 수 있다.

제2 실시예

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유량계 교정 장치의 동작 상태도이고, 도 5는 도 4의 개략도이다.

도 4 및 5에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 유량계 교정 장치는, 비만관형인 제2 피교정 유량계(AM2)와, 상기 제2 피교정 유량계(AM2)의 유량값과 비교되는 기준 유량값을 측정하는 제2 기준 유량계(SM2)와, 상기 제2 피교정 유량계(AM2)가 설치되는 제2 피교정 관로(SS2)를 포함할 수 있다.

본 실시예는 앞선 실시예와 다르게 비만관 유량계를 교정하기 위한 것으로, 본 실시예에 따르면, 만관 유량계와 비만관 유량계를 동시에 교정이 가능하여, 기준 유량계, 단관, 스트레이너, 밸브 등 공통으로 이용되는 장비의 설치대수를 줄임으로써 교정 장치에 대한 중복 투자를 방지할 수 있고, 유량계 교정 장치를 효율적으로 운영할 수 있다.

제2 피교정 유량계(AM2)는 상부가 개방된 사각 또는 원형의 단면을 가진 개방수로(120)에 설치된 비만관형일 수 있다. 상기 개방수로(120)는 복수 개일 수 있으며, 일 실시예에 따라 도시하지 않았으나 사각 단면의 제1 개방수로와 원형 단면의 제2 개방수로가 병렬 연결되도록 설치될 수도 있다.

상기 개방수로(120)의 상류측에는 개방수로(120)의 수위를 조절하기 위한 수위조절부(110)가 설치될 수 있고, 상기 수위조절부(110)는 미소 기준관로(BS1) 또는 제1 분기점(JP1)과 유체가 연통가능하도록 연결되되, 만관 및 비만관 피교정 유량계를 동시에 교정을 할 수 있도록, 상기 미소 기준관로(BS1) 상에 형성된 제3 분기점(JP3)과 연결 설치되는 것이 바람직하다.

만관 및 비만관 피교정 유량계를 동시에 교정을 할 때, 미소관로에 의한 영향을 최소화하기 위해 제2 기준 유량계(SM2)는, 상기 제1 분기점(JP1)과 상기 미소관로 사이, 일 예로 상기 제1 분기점(JP1)과 상기 제3 분기점(JP3) 사이를 미소관로가 아닌 부분으로 하고, 해당 부분에 위치토록 하는 것이 바람직하다.

다시 말해, 미소 기준관로(BS1)를, 제1 분기점(JP1)으로부터 제3 분기점(JP3)까지의 상류구간과, 그 이후의 하류구간으로 나누어, 하류구간만 미소관로(BS1a)로 형성하고, 상류구간은 비미소관로(BS1b)로로 형성하되, 상기 비미소관로(BS1b) 부분에 제2 기준 유량계(SM2)를 설치할 수 있다.

결국, 본 실시예에 따르면, 상기 제1 및 제2 피교정 유량계 각각의 유량값과 상기 제1 및 제2 기준 유량계 각각의 유량값을 동시에 비교 가능할 수 있는 환경을 구현할 수 있다.

한편, 개방수로(120)의 하류에는 관로로부터 배출된 유체를 저장하기 위한 제2 저수조(L2)가 연결될 수 있다.

이때, 상기 미소 기준관로(BS1)의 일부 및 상기 제2 피교정 관로(SS2)를 흐르는 유체를 저수하는 제2 저수조(L2)는, 상기 기준관로(MS1), 미소 기준관로(BS1), 및 제1 피교정 관로(SS1)를 흐르는 유체를 저수하는 제1 저수조(L1)와 분리되어 있는 것이 바람직하다.

비만관 관로인 개방수로(120)로부터 유출된 유체는 제2 저수조(L2)로 자연 유하하여 낙하하도록 구현되기 때문에, 만관 관로와 연결되는 제1 저수조(L1)와는 분리하여 구현되는 것이 바람직하다.

한편, 전술한 바와 같이, 상기 개방수로(120)의 상류 측에는 상기 개방수로(120) 내 유체의 안정적인 흐름과 수위를 조절하기 위해 수위조절부(110)가 배치될 수 있다.

도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 수위조절부의 예시도이다.

제3 분기점(JP3)과 개방수로(120) 사이에 개재된 수위조절부(110)는, 도 6에 도시한 바와 같이, 전후방 각각에 형성된 관통공을 통해 유체의 전달을 매개하되, 수위조절부(110) 내에 형성된 이중 칸막이 구조에 의해 유체의 흐름과 수위를 안정적으로 제어할 수 있다.

수위조절부(110)는, 개방수로(120)에 소정 유량 이상으로만 유체를 공급하기 위해 바닥에서부터 소정 높이를 가진 제1 칸막이(111)를 가질 수 있고, 또 제1 칸막이의 높이를 초과한 유체가 낙하하면서 발생하는 너울이 그대로 개방수로(120)로 공급되지 않도록 바닥으로부터 소정 높이만큼 이격된 제2 칸막이(112)를 가질 수 있다.

여기서, 제1 및 제2 칸막이(111, 112)의 높이는 특별히 한정하지 않으나, 상기 제1 칸막이(111)는 상류측에, 그리고 상기 제2 칸막이(112)는 하류측에 위치하는 것이 바람직하다.

또 상기 수위조절부(110)의 하류측 단부와 상기 개방수로(120) 사이에는, 물흐름의 병목현상을 없애 안정적인 유체 흐름을 가질 수 있도록 하류측 폭이 상류측 폭보다 좁은 레듀싱 단관(115)이 상기 수위조절부(110)와 상기 개방수로(120) 사이에 개재될 수 있다.

이때, 유체가 상기 수위조절부(110)의 하류말단부로부터 상기 레듀싱 단관(115)으로 진입할 때, 단차로 인한 와류 발생을 방지하기 위해 상기 단차를 최소화할 수 있도록 상기 레듀싱 단관(115)의 상류측 하부의 높이가 상기 수위조절부(110)의 하류측 하부 높이에 상응하도록 설치하는 것이 바람직하다.

만약 와류가 발생하는 경우에는, 와류에 의해 개방수로(120)에는 너울이 생겨, 너울에 의해 제2 피교정 유량계(AM2)의 측정에 오차가 발생할 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 개방수로의 설치 예시도이다.

도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 수위조절부(110) 또는 레듀싱 단관(115)과, 개방수로(120) 사이에는 주름관(116)을 설치할 수 있다.

주름관(116)에 의해 누수 없이 개방수로(120)의 경사를 설정할 수 있다. 개방수로(120)의 경사를 설정하고 경사진 개방수로(120)를 지지하기 위해, 상기 개방수로(120)의 하부에는 복수의 높이 조절 가능한 지지대(117, 118)를 설치할 수 있다. 여기서 지지대(117, 118)는 높이 조절 가능한 것이면 그 방법을 특별히 한정하지 않으나, 일 예로 서로 관경이 다른 두 관을 끼우고 핀 따위로 두 관의 관통공을 통과하도록 끼움으로써 높이를 조절할 수 있다.

상기 개방수로(120)의 길이 방향을 따라 서로 이격되어 상기 개방수로(120)를 지지하도록 설치된 제1 및 제2 지지대(117, 118)는, 각각 높이를 조절하여 소정 각도로 경사진 개방수로(120)를 고정 설치할 수 있으며, 경사진 개방수로(120)와 상기 수위조절부(110) 또는 레듀싱 단관(115) 사이의 이음새는 주름관(116)에 의해 누수를 방지할 수 있다.

결국, 본 발명의 일 실시예에 따라 테이퍼진 개방수로(120)에 의해 너울을 상쇄시킴으로써, 와류에 의해 발생한 너울 때문에 발생할 수 있는 유량계 측정 오류를 방지할 수 있는 효과가 있다.

한편, 미설명 도면부호 111은 수위조절부(110)를 지지하여 그 높이를 고정시키기 위한 지지대이다.

이상으로 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참고하여 상세하게 설명하였다. 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미, 범위 및 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

1: 유량계 교정 장치 2: 수조
3: 펌프 4: 기준관로
41: 대형 기준 유량계 42: 중형 기준 유량계
43: 소형 기준 유량계 5: 제1 피교정관로
51: 정합수조 52: 개방수로
6: 제2 피교정관로 61: 피교정 유량계
62: 피교정 유량계 63: 피교정 유량계
7: 제1 분기점밸브 8: 제2 분기점밸브
100: 유량계 교정 장치 110: 수위조절부
111: 수위조절부 지지대 115: 레듀싱 단관
116: 주름관 117: 제1 지지대
118: 제2 지지대 120: 개방수로
AM1: 제1 피교정 유량계 AM2: 제2 피교정 유량계
SM1: 제1 기준 유량계 SM1´: 제1-1 기준 유량계
SM2; 제2 기준 유량계 MS1: 기준관로
MS1a: 상류측 기준관로 MS1b: 중류측 기준관로
MS1c: 하류측 기준관로 SS1: 제1 피교정 관로
SS2: 제2 피교정 관로 BS1: 미소 기준관로
BS1a: 미소관로 BS1b; 비미소관로
L1: 제1 저수조 L2: 제2 저수조
P1: 제1 펌프 P2: 제2 펌프
P3: 제3 펌프 JP1: 제1 분기점
JP2: 제2 분기점 JP3: 제3 분기점

Claims

유체를 저수하는 제1 저수조;
만관형인 제1 피교정 유량계;
상기 제1 피교정 유량계의 유량값과 비교되는 기준 유량값을 측정하는 제1 기준 유량계;
상기 제1 피교정 유량계가 설치되되, 상기 유체가 흐르는 제1 피교정 관로; 및
상기 제1 기준 유량계가 설치되되, 상기 제1 피교정 관로와 연결되어 상기 유체가 흐르는 기준관로;
를 포함하는 유량계 교정 장치에 있어서,
상기 기준관로의 일부를 바이패스하는 미소 기준관로;
를 더 포함하되, 상기 제1 기준 유량계는 상기 미소 기준관로에 설치되고,
상기 유체는 상기 기준관로의 제1 분기점에서 분기되어 상기 미소 기준관로를 거쳐 다시 상기 기준관로로 합류한 후 상기 제1 피교정 관로를 흐르는 유로를 갖으며,
상기 미소 기준관로는, 상기 제1 피교정 관로에 흐르는 상기 유체의 속도가 0.01m/s ~ 0.1m/s의 저유속이 되도록 상기 제1 피교정 관로에 비하여 단면적이 1/10 ~ 1/30인 미소관로인 것을 특징으로 하는 유량계 교정 장치.
제 1 항에 있어서,
비만관형인 제2 피교정 유량계;
상기 제2 피교정 유량계의 유량값과 비교되는 기준 유량값을 측정하는 제2 기준 유량계; 및
상기 제2 피교정 유량계가 설치되되, 상기 유체가 흐르는 제2 피교정 관로;
를 더 포함하고,
상기 미소 기준관로는, 상기 제1 기준 유량계가 설치되는 미소관로와, 상기 제1 분기점으로부터 상기 미소관로 상류측 전단까지 유로를 형성하는 비미소관로를 포함하되, 상기 제2 기준 유량계는, 상기 비미소관로에 설치되는 것을 특징으로 하는 유량계 교정 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 유량계 교정 장치는,
상기 제1 및 제2 피교정 유량계 각각의 유량값과 상기 제1 및 제2 기준 유량계 각각의 유량값을 동시에 비교 가능한 것을 특징으로 하는 유량계 교정 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 기준관로, 상기 미소 기준관로 및 상기 제1 피교정 관로를 흐르는 유체를 저수하는 상기 제1 저수조와, 상기 비미소관로 및 상기 제2 피교정 관로를 흐르는 유체를 저수하는 제2 저수조가 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 유량계 교정 장치.