KR102126871B1 - 유량 측정 시스템 및 유량 측정 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유량 측정 시스템 및 유량 측정 방법을 개시한다. 본 발명은, 유체기계와, 상기 유체기계와 연결되어 상기 유체기계로 유체를 안내하는 가이드베인과, 상기 가이드베인의 입구에 설치되어 상기 가이드베인의 입구 측 제1 압력을 측정하는 제1 압력측정부와, 상기 가이드베인과 상기 유체기계가 연결된 부분에 설치되어 제2 압력을 측정하는 제2 압력측정부와, 상기 제1 압력과 상가 제2 압력을 근거로 상기 가이드베인을 통과하는 유량을 산출하는 유량산출부를 포함한다.

Description

유량 측정 시스템 및 유량 측정 방법{Flow rate measuring apparatus and method for measuring flow rate}

본 발명은 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유량 측정 시스템 및 유량 측정 방법에 관한 것이다.

일반적으로 유체기계는 유체기계로 유입되는 유량에 따라서 성능이나 효율이 달라질 수 있다. 이를 위하여 유체기계로 유입되는 유량을 정확하게 측정하는 것이 상당히 중요한 문제이다. 특히 이러한 경우 유체기계로 유입되는 유량을 측정하기 위하여 유량계를 유체기계의 유입구 부분에 설치하는 것이 일반적이다.

예를 들면, 유체기계 중 압축기와 같은 경우 압축기로 유입되는 유량을 제어하기 위하여 가이드베인을 설치할 수 있다. 이때, 가이드베인을 통과하는 유량을 측정하기 위하여는 가이드베인에 유량계를 설치할 수 있다.

특히 가이드베인에 유량계를 설치하기 위하여 가이드베인에 별도의 구조물을 설치하거나 가이드베인의 하우징에 홀을 형성한 후 유량계를 설치할 수 있다. 이러한 경우 유량계에 의하여 가이드베인의 구조가 복잡해지거나 성능이 저하될 수 있다. 따라서 유체기계로 유입되는 유량을 정확하게 측정하는 유량 측정 장치가 필요하다.

이러한 유량 측정 장치는 일본공개특허공보 제2006-161754호(발명의 명칭: 압축기 설비 및 그 제어방법, 출원인 : KOBE STEEL LTD)에 개시되어 있다.

일본공개특허공보 제2006-161754호

본 발명의 실시예들은 유량 측정 시스템 및 유량 측정 방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 유체기계와, 상기 유체기계와 연결되어 상기 유체기계로 유체를 안내하는 가이드베인과, 상기 가이드베인의 입구에 설치되어 상기 가이드베인의 입구 측 제1 압력을 측정하는 제1 압력측정부와, 상기 가이드베인과 상기 유체기계가 연결된 부분에 설치되어 제2 압력을 측정하는 제2 압력측정부와, 상기 제1 압력과 상가 제2 압력을 근거로 상기 가이드베인을 통과하는 유량을 산출하는 유량산출부를 포함하는 유량 측정 시스템을 제공할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 가이드베인의 입구측 제1 압력을 측정하는 단계와, 가이드베인의 출구측 제2 압력을 측정하는 단계와, 상기 제1 압력과 상기 제2 압력을 근거로 상기 가이드베인을 통과하는 유량을 산출하는 단계를 포함하는 유량 측정 방법을 제공할 수 있다.

본 발명의 실시예들은 유량계 없이도 가이드베인을 통과하는 유량을 간편하고 정확하게 측정할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유량 측정 시스템을 보여주는 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 유량 측정 시스템의 제어 흐름을 보여주는 블럭도이다.

본 발명은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유량 측정 시스템을 보여주는 단면도이다. 도 2는 도 1에 도시된 유량 측정 시스템의 제어 흐름을 보여주는 블럭도이다.

도 1 및 도 2를 참고하면, 유량 측정 시스템(100)은 유체기계(110), 가이드베인(120), 제1 압력측정부(130), 제2 압력측정부(140) 및 유량산출부(150)를 포함할 수 있다.

유체기계(110)는 다양한 형태로 형성될 수 있다. 예를 들면, 유체기계(110)는 압축기, 펌프, 터보엔진 등을 포함할 수 있다. 이때, 유체기계(110)는 상기에 한정되는 것은 아니며, 기체 또는 액체를 사용하는 모든 장치를 포함할 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 유체기계(110)가 압축기인 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.

가이드베인(120)은 유체기계(110)로 유체를 안내할 수 있다. 이때, 가이드베인(120)은 유체가 통과하는 내부의 영역을 조절함으로써 유량을 제어할 수 있다. 이때, 가이드베인(120)은 유체기계(110)와 연결되어 유체를 안내하는 하우징(121), 하우징(121) 내부에 회전 가능하도록 설치되는 복수개의 베인부(122)를 포함할 수 있다. 또한, 가이드베인(120)은 베인부(122)와 연결되어 베인부(122)를 회전시키는 구동부(123)를 포함할 수 있다.

가이드베인(120)은 베인부(122)이 회전 각도에 따라서 가이드베인(120)을 통과하는 유량이 상이해질 수 있다. 특히 가이드베인(120)의 날개부가 유체의 흐름 방향에 대해서 어느 정도의 각도를 갖느냐에 따라서 가이드베인(120)을 통과하는 유량이 상이해질 수 있다.

이러한 유량은 유체기계의 성능 또는 유체기계의 효율에 영향을 미칠 수 있다. 따라서 가이드베인(120)을 조절하여 유량을 조절하기 위하여 가이드베인(120)을 통과하는 유량을 정확하게 산출하는 것이 필요하다.

이런 경우 일반적으로 가이드베인(120)에는 유량계가 설치되어 가이드베인(120)을 통과하는 유량을 직접 측정한다. 이러한 경우 유량계를 가이드베인(120)에 별도로 설치하여야 하며, 제작비용이 많이 들고 유량계를 설치하기 위하여 가이드베인(120)의 구조를 변경하거나 별도의 구조물 설치, 홀의 가공 등을 수행하여야 함으로써 가이드베인(120)의 성능이 문제될 수 있다.

그러나 본 발명의 실시예들은 상기와 같이 별도의 유량계를 설치하지 않아도 가이드베인(120)을 통과하는 유량을 산출할 수 있다.

구체적으로 제1 압력측정부(130)와 제2 압력측정부(140)는 가이드베인(120)의 서로 상이한 부위에 설치될 수 있다. 이때, 제1 압력측정부(130)는 하우징(121)의 입구 부분에 설치될 수 있다. 또한, 제2 압력측정부(140)는 하우징(121)의 출구 부분에 설치될 수 있다. 즉, 제2 압력측정부(140)는 가이드베인(120)과 유체기계(110)가 연결되는 부분에 설치될 수 있다.

제1 압력측정부(130)와 제2 압력측정부(140)는 하우징(121)의 입구 측 제1 압력과, 임펠러(111)로 유입되는 하우징(121)의 출구 측 제2 압력을 각각 측정할 수 있다.

제1 압력측정부(130)와 제2 압력측정부(140)는 유량산출부(150)와 연결되어 측정된 제1 압력 및 제2 압력을 유량산출부(150)에 전송할 수 있다.

상기와 같은 유량산출부(150)는 다양한 형태로 형성될 수 있다. 예를 들면, 유량산출부(150)는 각종 전자부품이 설치된 회로기판, 퍼스널 컴퓨터, 노트북, PDA, 휴대폰 등을 포함할 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 유량산출부(150)는 전자부품이 설치된 회로기판 형태로 유량 측정 시스템(100)에 설치되는 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.

유량산출부(150)는 제1 압력 및 제2 압력을 근거로 가이드베인(120)에서 유체기계(110)로 유입되는 유량을 산출할 수 있다. 구체적으로 가이드베인(120)을 통과하는 유량은 하기의 수학식 1과 같이 압력에 따라 산출될 수 있다.

[수학식 1]

여기서, Q는 가이드베인(120)으로부터 유체기계(110)로 유입되는 유량, △p는 제1 압력과 제2 압력의 차이,

는 가이드베인(120)의 입구 면적,

는 가이드베인(120)의 출구 면적, C는 상수이고, , ρ는 유체의 밀도이다.

이때, C는 유량 측정 시스템(100)을 설계 시 실험 등을 통하여 미리 산출된 값으로 유량산출부(150)에 기 설정된 상태일 수 있다. 특히 C는 가이드베인(120) 및 유체기계(110)의 종류, 형상 등에 따라서 유량산출부(150)에 테이블 형태 등으로 저장될 수 있다.

상기의 유량산출부(150)에서 유량을 산출하는 방법을 살펴보면, 제1 압력측정부(130)에서 측정된 제1 압력과 제2 압력측정부(140)에서 측정된 제2 압력은 유량산출부(150)로 전송될 수 있다. 이때, 유량산출부(150)는 수학식 1을 통하여 가이드베인(120)에서 유체기계(110)로 공급되는 유량을 산출할 수 있다. 특히 상기와 같은 경우 가이드베인(120)의 입구 면적, 가이드베인(120)의 출구 면적은 유량산출부(150)에 기 설정된 상태일 수 있다.

따라서 유량 측정 시스템(100) 및 유량 측정 방법은 유량계를 별도로 설치하지 않아도 유체기계(110)로 공급되는 유량을 용이하고 정확하게 산출할 수 있다. 또한, 유량 측정 시스템(100) 및 유량 측정 방법은 별도의 유량계를 설치하지 않아도 됨으로써 가이드베인(120)의 구조를 변화시키지 않아도 되므로써 가이드베인(120)의 형상 변화로 인한 유체기계(110)의 성능 저하를 방지할 수 있다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위에는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

100: 유량 측정 시스템
110: 유체기계
111: 입구 측 제1 압력과, 임펠러
120: 가이드베인
121: 하우징
122: 베인부
123: 회전시키는 구동부
130: 제1 압력측정부
140: 제2 압력측정부
150: 유량산출부

Claims (2)

1. 유체기계;
   상기 유체기계와 연결되어 상기 유체기계로 유체를 안내하는 가이드베인;
   상기 가이드베인의 입구에 설치되어 상기 가이드베인의 입구 측 제1 압력을 측정하는 제1 압력측정부;
   상기 가이드베인과 상기 유체기계가 연결된 부분에 설치되어 상기 가이드베인을 통과한 상기 가이드베인의 출구 측 제2 압력을 측정하는 제2 압력측정부; 및
   상기 제1 압력과 상기 제2 압력을 근거로 상기 가이드베인을 통과하는 유량을 산출하는 유량산출부;를 포함하고,
   상기 유량산출부는 하기의 수학식을 통하여 상기 가이드베인을 통과하는 유량을 산출하는 유량 측정 시스템.
   [수학식]
   

   

   
   (여기서, Q는 상기 가이드베인으로부터 상기 유체기계로 유입되는 유량, △p는 상기 제1 압력과 상기 제2 압력의 차이,

   

   는 상기 가이드베인의 입구 면적,

   

   는 상기 가이드베인의 출구 면적, C는 상수, ρ는 유체의 밀도임)
2. 가이드베인의 입구측 제1 압력을 측정하는 단계;
   가이드베인의 출구측 제2 압력을 측정하는 단계; 및
   상기 제1 압력과 상기 제2 압력을 근거로 상기 가이드베인을 통과하는 유량을 산출하는 단계;를 포함하고,
   상기 유량은 하기의 수학식을 통하여 산출되는 유량 측정 방법.
   [수학식]
   

   

   
   (여기서, Q는 상기 가이드베인으로부터 유체기계로 유입되는 유량, △p는 상기 제1 압력과 상기 제2 압력의 차이,

   

   는 상기 가이드베인의 입구 면적,

   

   는 상기 가이드베인의 출구 면적, C는 상수, ρ는 유체의 밀도임)

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