KR102158083B1 - 플로우 미터 교정장치 및 이 장치에 의한 플로우 미터 교정방법 - Google Patents

플로우 미터 교정장치 및 이 장치에 의한 플로우 미터 교정방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 소정 길이를 가지는 파이프; 상기 파이프에 마련된 삽입단을 통해 삽입되는 플로우 미터; 상기 파이프로 단일 기체 또는 혼합 기체를 공급하는 유체 공급부; 상기 파이프에 마련되어 상기 유체 공급부에서 공급된 기체를 연소시키는 버너; 및 상기 유체 공급부에서 공급된 기체의 밀도값과 상기 플로우 미터에 의해 측정된 기체의 밀도값을 비교 분석하는 분석부;를 특징으로 한다.

Description

플로우 미터 교정장치 및 이 장치에 의한 플로우 미터 교정방법{FLOW METER CORRECTING APPARATUS AND FLOW METER CORRECTING METHOD BY THE SAME}
본 발명은 플레어 가스의 유량을 측정하는데 사용되는 플로우 미터가 플레어 가스의 밀도를 정확하게 측정할 수 있도록 제공되는 플로우 미터 교정장치 및 이 장치에 의한 플로우 미터 교정방법에 관한 것으로서, 상세하게는, 플로우 미터가 실제 플레어 시스템에 적용되기 이전 실험실 규모에서 플레어 가스의 밀도 측정에 대한 교정작업을 수행할 수 있도록 하는 플로우 미터 교정장치 및 이 장치에 의한 플로우 미터 교정방법에 관한 것이다.
일반적으로 플레어 가스란 정유공장이나 석유화학공장 등에서 발생되는 폐가스로서, 휘발성 및 가연성을 가지고 있는 가스를 의미하는데, 이러한 지속적, 대용량으로 발생하는 플레어 가스를 관리하고, 처리하여 배출하기 위해, 플레어 가스가 유동되는 다수의 관로(파이프), 방출 가스나 액체 등을 포집하는 플레어 헤더, 플레어 헤더로부터 전달된 액체를 가스와 분리 포집하는 녹아웃 드럼, 소각탑으로서 파일럿 버너, 점화 장치 등을 포함하여 구성되어 플레어 가스를 연소시키며 방출하는 플레어 스택, 플레어 스택으로부터 역류된 화염으로 인해 사고가 일어나는 것을 방지하기 위한 실 드럼 등을 포함하여 구성된 플레어 시스템이 마련된다.
따라서, 플레어 가스는 플레어 스택이라는 배출 및 폐가스 처리 장치를 통하여 외부로 배출된다. 즉, 플레어 가스는 파이프를 통하여 플레어 스택으로 전달되며, 이 플레어 스택에서 연소되어 대기중으로 배출될 수 있다.
한편, 플레어 스택은 다수개의 파이프와 연결되어 플레어 가스를 전달받기 때문에, 파이프의 내부 압력변동에 민감하게 영향을 받는다. 다시 말해, 플레어 스택에 의한 플레어 가스의 연소 효율이나 플레어 스택의 구조적 안정성 등 다양한 사항들이 파이프의 내부 압력이나 플레어 가스의 유동 상태에 영향을 받게 된다.
따라서, 파이프를 따라 유동되는 플레어 가스의 유량을 측정하고, 그 측정된 결과에 따라 파이프 내 가스 유동의 이상 유무, 또는, 두 지점 사이에서 유량의 차이 데이터를 이용한 플레어 가스의 누출유무 등을 파악하여 플레어 스택 및 플레어 시스템 전체에서 발생될 수 있는 문제점을 사전에 방지하는 것이 매우 중요하다고 할 수 있다.
더욱이, 플레어 시스템에서 유동되는 플레어 가스의 유량을 다양한 위치에서 모니터링할 경우, 전체 유량을 동시적 관점에서 파악할 수 있기 때문에, 플레어 시스템의 제어 방향을 즉각적으로 결정하여 수행할 수 있을 뿐만 아니라, 시스템의 효율적인 관리에 필요한 적절한 데이터를 수집할 수 있게 된다.
하지만, 이미 설비 완료된 플레어 시스템에 기존의 유량 측정방법을 적용하기 위해서는, 유량계가 설치되지 않은 위치에 유량계를 삽입 설치하기 위해 파이프를 핫탭핑(Hot Tapping)하는 과정 등이 요구되기 때문에, 기존 설비에 유량계 모니터링 시스템을 구축하기 위한 설치 작업이 매우 번거롭고 고비용을 발생시키는 단점이 있다.
즉, 기존에는 파이프를 천공하거나 파이프의 일부를 교체하여 그 위치에 공지의 유량계를 설치하는 방식으로 유량을 측정하였으나, 이와 같은 방식은 비용적으로나 안정성 측면에서 효율이 떨어지는 문제점이 있다.
따라서, 본 출원인은, 상기와 같은 문제점을 해결하고자, 기 설비 완료된 플레어 시스템의 벤트 노즐을 활용하여 플레어 가스의 유량을 측정할 수 있도록 구성된 '플로우 미터'를 개발하고 특허출원한 바 있다.(출원번호 제10-2019-0006298호. 2019.01.17.)
상기 플로우 미터는, 파이프의 길이방향을 따라 간격을 두고 마련된 다수개의 벤트 노즐을 활용하여 플레어 가스의 유량을 측정할 수 있으므로, 가스 누출지점을 정확하게 파악할 수 있고, 파이프의 각 구간별 압력변동도 정확하게 파악할 수 있는 장점이 있다.
한편, 파이프를 따라 유동되는 플레어 가스는 다양한 공정에서 발생되는 가스의 혼합물질이라 할 수 있다. 따라서, 플레어 가스의 유량을 정확하게 산출하기 위해서는 단일 성분이 아닌 여러 성분으로 이루어진 플레어 가스의 밀도를 높은 정밀도로 측정해야 하기 때문에 위와 같이 구성된 플로우 미터가 정확한 밀도값을 나타낼 수 있도록 교정하는 과정이 요구된다.
그러나, 실제 플레어 시스템이 설치된 현장에서는 파이프를 따라 유동되는 플레어 가스의 조성을 알기 어렵고, 또한, 파이프 내의 압력에 따른 플레어 가스의 밀도값도 수시로 변동되기도 하기 때문에, 설치 장소나 시설의 특징에 따라 플로우 미터의 측정 값이 차이가 날 수 있는 문제점이 있다.
따라서, 본 출원인은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명을 제안하게 되었으며, 이와 관련된 선행기술문헌으로는, 대한민국 공개특허 제10-2012-0067438호의 '유량계 교정 검사 장치'가 있다
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 간단한 구성만으로 실험실 규모에서 해당 플로우 미터가 적용될 환경의 플레어 가스의 성분을 모사하여 플로우 미터의 밀도 측정에 대한 교정작업을 간편하게 수행할 수 있도록 구성된 플로우 미터 교정장치 및 이 장치에 의한 플로우 미터 교정방법을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명은, 소정 길이를 가지는 파이프; 상기 파이프에 마련되며, 교정하고자 하는 플로우 미터가 삽입되는 관통공; 상기 파이프로 단일 기체 또는 혼합 기체를 공급하는 유체 공급부; 상기 파이프에 마련되어 상기 유체 공급부에서 공급된 기체를 배출 전에 처리하는 처리부; 및 상기 유체 공급부에서 공급된 기체의 밀도값과 상기 플로우 미터에 의해 측정된 기체의 밀도값을 비교 분석하는 분석부;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 처리부는, 상기 유체 공급부에서 공급된 기체가 배출되기 전에 태울 수 있는 연소 장치인 버너를 포함할 수 있다.
또한, 상기 유체 공급부는, 단일 기체가 공급되는 다수개의 단일 공급관; 및 상기 다수개의 단일 공급관에 일단이 연결되고 타단은 상기 파이프와 연결되어 단일 기체 또는 혼합 기체를 상기 파이프로 안내하는 통합 공급관;을 포함할 수 있다.
또한, 상기 통합 공급관은, 상기 다수개의 단일 공급관을 통해 공급되는 단일 기체들이 상기 파이프로 이동되기 이전에 충분히 혼합될 수 있는 시간적 여유를 제공하도록 소정의 길이 및 내부 공간을 형성한 채로 상기 파이프와 연결될 수 있다.
또한, 상기 단일 공급관에는 단일 기체의 압력을 조절하는 레귤레이터가 마련될 수 있다.
또한, 본 발명은, 플로우 미터 교정장치에 의한 플로우 미터 교정방법으로서, 교정하고자 하는 플로우 미터를 상기 파이프의 내부로 삽입시키는 삽입단계; 상기 유체 공급부가 상기 파이프로 단일 기체 또는 혼합 기체를 공급하는 공급단계; 상기 분석부가 상기 파이프로 공급된 단일 기체 또는 혼합 기체의 이론적 밀도값과 상기 플로우 미터에서 측정된 실제 밀도값을 기초로 교정계수를 산출하는 제1산출단계; 및 상기 분석부가 상기 제1산출단계에서 산출된 교정계수를 기초로 플로우 미터의 교정값을 산출하는 제2산출단계;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 삽입단계에서는, 상기 플로우 미터를 상기 파이프에 마련된 삽입단을 통하여 상기 파이프의 내부로 삽입할 수 있다.
또한, 상기 공급단계에서는, 상기 유체 공급부를 구성하는 다수개의 단일 공급관을 통하여 상기 파이프로 단일 기체를 각각 공급할 수 있다.
또한, 상기 제1산출단계에서 산출되는 교정계수는, 상기 플로우 미터에서 측정된 단일 기체 또는 혼합 기체의 밀도값을 단일 기체 또는 혼합 기체의 이론적 밀도값으로 나눈 값이라 할 수 있다.
상기 제2산출단계에서 산출되는 교정값(Y)은,
수학식
Figure 112019064558169-pat00001
로 산출될 수 있는데,
여기서, k는 교정계수, x1은 밀도 센서부로 인가되는 최소 전압값, x2는 밀도 센서부로 인가되는 최대 전압값, y1은 최소 전압값에 따른 밀도값, y2는 최대 전압값에 따른 밀도값, x는 밀도 센서부에서 측정된 밀도값일 수 있다.
본 발명에 따른 플로우 미터 교정장치 및 이 장치에 의한 플로우 미터 교정방법은, 다양한 성분으로 이루어진 플레어 가스의 유량을 측정하는데 사용되는 플로우 미터를 사전에 용이하게 교정하여 플레어 가스의 유량 측정 정확도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 플로우 미터 교정장치 및 이 장치에 의한 플로우 미터 교정방법은, 플로우 미터가 실제 플레어 시스템의 배관 라인에 설치되기 이전에 작업자가 플로우 미터의 밀도 측정에 대한 교정작업을 실험실 규모에서 수행할 수 있도록 하여 교정작업의 편의성을 제공하고, 교정작업에 따른 비용도 절감할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 플로우 미터 교정장치 및 이 장치에 의한 플로우 미터 교정방법은, 다양한 성분으로 구성된 플레어 가스와 실제 플레어 시스템에 적용되는 배관 라인 내에서의 혼합된 다양한 가스 성분을 개별 가스의 특성을 확인해 가며 측정할 수 있도록하여 플레어 가스에 대한 플로우 미터의 밀도 측정 정확도를 향상시킬 수 있으며, 이에 따라, 플레어 가스의 유량을 정확하게 측정하여 플레어 시스템 배관 라인의 각 구간별 압력변동이나 가스 누출지점도 정확하게 파악할 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 플로우 미터 교정장치의 구성을 보여주는 도면.
도 2는 본 발명에 따른 플로우 미터의 구성을 보여주는 도면.
도 3은 본 발명에 따른 유체 공급부의 구성을 보여주는 도면.
도 4는 본 발명에 따른 플로우 미터 교정방법의 순서를 보여주는 순서도.
도 5는 본 발명에 따른 유체 공급부를 통하여 파이프로 공급되는 기체의 종류 및 밀도값을 보여주는 실험표.
도 6은 본 발명에 따른 플로우 미터에 의해 측정된 기체의 밀도값을 보여주는 측정표.
도 7은 도 5에 도시된 기체의 밀도값과 도 6에 도시된 기체의 밀도값의 차이를 보여주는 결과표.
도 8은 도 2에 도시된 플로우 미터가 파이프에 마련된 삽입단을 통하여 파이프로 삽입된 상태를 보여주는 사진.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 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.
이하, 도 1 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 플로우 미터 교정장치 및 이 장치에 의한 플로우 미터 교정방법이 상세하게 설명된다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략된다.
도 1은 본 발명에 따른 플로우 미터 교정장치의 구성을 보여주는 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 플로우 미터의 구성을 보여주는 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 유체 공급부의 구성을 보여주는 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 플로우 미터 교정방법의 순서를 보여주는 순서도이고, 도 5는 본 발명에 따른 유체 공급부를 통하여 파이프로 공급되는 기체의 종류 및 밀도값을 보여주는 실험표이고, 도 6은 본 발명에 따른 플로우 미터에 의해 측정된 기체의 밀도값을 보여주는 측정표이고, 도 7은 도 5에 도시된 기체의 밀도값과 도 6에 도시된 기체의 밀도값의 차이를 보여주는 결과표이고, 도 8은 도 2에 도시된 플로우 미터가 파이프에 마련된 삽입단을 통하여 파이프로 삽입된 상태를 보여주는 사진이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 플로우 미터 교정장치(100)는, 소정 길이를 가지는 파이프(110); 상기 파이프(110)에 마련되며, 교정하고자 하는 플로우 미터(130)가 삽입되는 삽입단(120); 상기 파이프(110)로 단일 기체 또는 혼합 기체를 공급하는 유체 공급부(200); 상기 파이프(110)에 마련되어 상기 유체 공급부(200)에서 공급된 기체를 연소시키는 버너(300); 및 상기 유체 공급부(200)에서 공급된 기체의 밀도값과 상기 플로우 미터에 의해 측정된 기체의 밀도값을 비교 분석하는 분석부(400);를 포함할 수 있다.
먼저, 상기 파이프(110)는, 실제 플레어 시스템에 적용되어 배관되는 파이프 라인을 모사하는 구성요소라 할 수 있다. 따라서, 파이프(110)는 현장에 설치된 파이프와 동일한 내경 및 외경을 가지도록 할 수 있고, 또한, 소정 길이로 절단된 채로 마련될 수 있다.
상기 삽입단(120)은, 교정하고자 하는 플로우 미터(130)의 측정 프로브(131)가 삽입될 수 있는 관통공을 형성하고 있다. 즉, 플로우 미터(130)의 하단부는 삽입단(120)에 형성된 관통공(121a)을 통하여 파이프(110)의 내부로 삽입될 수 있다. 이때, 상기 플로우 미터(130)의 측정 프로브(131) 외경은 당연히 삽입단(120)에 형성된 관통공(121a)의 직경보다 작다고 할 수 있다.
참고로, 상기 삽입단(120)은, 실제 플레어 시스템에서는 파이프(110)의 길이방향 부위에 간격을 두고 다수개로 마련되어 파이프(110)의 압력 변동을 조절하기 위한 벤트 노즐에 대응되는 구성으로서, 벤트 노즐의 경우 공지의 밸브 장치에 의해 개방되거나 폐쇄될 수 있는 구조를 가지고 있으나, 본 발명에 따른 교정장치에서는 상기 측정 프로브(131)의 삽입, 고정 및 제거를 위해 필요한 정도의 구성만을 갖추어도 무방하다. 따라서, 플로우 미터(130)는, 파이프(110)에 마련된 벤트 노즐에 대응되는 삽입단(120)을 활용하여 플레어 가스의 유량을 측정하고 교정될 수 있기 때문에, 향후 플레어 시스템에 직접 적용될 때와 거의 동일한 조건에서의 측정 및 교정이 가능하다.
그리고, 플로우 미터(130)의 측정 프로브(131)는 내부에 공간부가 형성된 수직바의 형태를 가질 수 있다. 즉, 플로우 미터(130)의 측정 프로브(131)는 수직봉의 형태를 가진 채로 삽입단(120)의 관통공으로 삽입되어 파이프(110)의 내부에 배치될 수 있다.
또한, 플로우 미터(130)의 상단부에는, 유체의 밀도를 측정하는 밀도 센서부와 유체의 속도를 측정하는 속도 센서부가 내장되는 케이스(C)가 마련되며, 이 케이스(C)를 포함한 플로우 미터(130)의 상단 부위는 파이프(110)의 외부에 배치되는 구성요소라 할 수 있다. 다시 말해, 플로우 미터(130)의 하단 부위가 삽입단(120)을 통해 파이프(110)의 내부로 삽입되면, 케이스를 포함한 플로우 미터(130)의 상단 부위는 삽입단(120)의 상부에 배치된다.
상기 유체 공급부(200)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 단일 기체가 공급되는 다수개의 단일 공급관(210); 및 상기 다수개의 단일 공급관(210)에 길이방향 일단이 연통 가능하게 연결되고 그 길이방향 타단은 상기 파이프(110)의 길이방향 일단과 연통 가능하게 연결되는 통합 공급관(220);을 포함할 수 있다.
상기 단일 공급관(210)은, 단일 기체가 유동될 수 있는 유로를 형성하는바 이 유로는 상기 통합 공급관(220)과 연통 가능하게 연결되어 있다. 즉, 상기 단일 공급관(210)의 길이방향 일단은 단일 기체가 저장된 기체 저장부(미도시)와 연통 가능하게 연결되고, 그 길이방향 타단은 상기 통합 공급관(210)의 길이방향 일단과 연통 가능하게 연결될 수 있다.
따라서, 기체 저장부(미도시)에서 배출되는 단일 기체는 단일 공급관(210)을 경유하여 상기 통합 공급관(220)으로 유동될 수 있다.
참고로, 본 발명의 일 실시예에서는 5개의 단일 공급관(210)이 상기 통합 공급관(220)의 길이방향 일단과 각각 연통 가능하게 연결되는 것으로 도면 상에 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 통합 공급관(220)은, 다수개의 단일 공급관(210)을 통해 각각 공급되는 단일 가스들이 서로 혼합될 수 있는 공간을 제공한다.
즉, 상기 통합 공급관(220)은, 다수개의 단일 공급관(210)을 통해 공급되는 단일 기체들이 상기 파이프(110)로 이동되기 이전에 충분히 혼합될 수 있는 시간적 여유를 제공하도록 소정의 길이 및 내부 공간을 형성한 채로 상기 파이프(110)와 연결되는 것이 바람직하다.
따라서, 다수개의 단일 공급관(210)을 통해 공급된 단일 기체들은 통합 공급관(220)이 형성하는 내부공간에서 충분히 혼합된 후 파이프(110)로 이동될 수 있다. 예컨대, 다수개의 단일 공급관(210)을 통해 질소가스, 수소가스, 산소, 메탄가스, 프로판 가스 등이 동시에 공급될 수 있으며, 이 가스들이 상기 통합 공급관(220)에서 혼합된 후 파이프(110)로 이동될 수 있다. 그리고, 다수개의 단일 공급관(210)을 통해 공급되는 단일 가스는 실제 플레어 시스템의 배관라인을 따라 유동되는 플레어 가스의 조성과 가급적 동일한 조성을 가지는 종류로 선택되는 것이 바람직하고, 또한, 플레어 가스가 역류되는 것을 방지하기 위해 플레어 시스템의 배관라인에 인위적으로 공급되는 질소 가스도 함께 선택되는 것도 바람직하다.
한편, 다수개의 단일 공급관(210)에는 단일 기체의 압력을 조절하는 레귤레이터가 마련될 수도 있다. 이 레귤레이터는 다양한 단일 기체의 밀도값을 조절하는데 사용될 수 있기 때문에, 실제 플레어 시스템의 배관 라인을 따라 이동되는 플레어 가스의 압력을 모사하는 구성요소라 할 수 있다.
상기 버너(300)는, 상기 파이프(110)의 타단으로 배출되는 혼합가스를 연소시키는 구성요소라 할 수 있으며, 실제 플레어 시스템의 플레어 스택의 역할을 수행한다고 할 수 있다. 즉, 교정용이라고는 하지만 파이프(110) 내로 공급되고 배출되는 혼합 가스에 유해한 성분이 포함될 수 있기 때문에, 이를 방지하기 위해 연소 후 배출시키기 위한 장치이다. 따라서, 상기 버너(300)는 상기 파이프(110)의 길이방향 타단과 연통 가능하게 연결될 수 있다.
상기 분석부(400)는, 단일 공급관(210)을 통하여 공급되는 단일 기체의 밀도값과 상기 플로우 미터(130)에서 측정된 단일 기체 또는 혼합 기체의 밀도값을 비교 분석하고, 이에 따른 결과치를 이용하여 상기 플로우 미터(130)의 교정을 위한 교정계수(k)를 산출하는 구성요소라 할 수 있다.
그리고, 분석부(400)는, 이 교정계수(k)를 이용하여 플로우 미터(130)의 교정값을 산출하고, 이 교정값으로 플로우 미터(130)를 교정할 수 있다.
위와 같이 구성된 플로우 미터 교정장치(100)는, 플레어 시스템의 배관라인 일부와 이 배관라인을 따라 유동되는 플레어 가스를 실험실 규모에서 구현할 수 있으므로, 플로우 미터(130)가 실제 플레어 시스템의 배관 라인에 설치되기 이전에 여러 종류의 가스가 혼합되어 구성된 플레어 가스의 밀도값을 정확하게 측정하도록 교정할 수 있다. 특히, 본 발명의 플로우 미터 교정장치(100)에 의해 교정된 플로우 미터(130)가 플레어 가스의 밀도값을 높은 정확도로 측정함에 따라서 플레어 시스템의 배관라인을 따라 유동되는 플레어 가스의 유량도 정확하게 측정될 수 있다.
이하에서는, 도 4 내지 도 7을 참조하여 본 발명에 따른 플로우 미터 교정방법이 상세하게 설명된다.
본 발명에 따른 플로우 미터 교정방법은, 교정하고자 하는 플로우 미터(130)를 파이프(110)의 내부로 삽입시키는 삽입단계(S100); 상기 파이프(110)로 단일 기체 또는 혼합 기체를 공급하는 공급단계(S200); 상기 공급단계(S200)에서 상기 파이프(110)로 공급된 단일 기체 또는 혼합 기체의 이론적 밀도값과 상기 플로우 미터(130)에서 측정된 실제 밀도값을 기초로 교정계수(k)를 산출하는 제1산출단계(S300); 및 상기 제1산출단계(S300)에서 산출된 교정계수(k)를 기초로 플로우 미터(130)의 교정값을 산출하는 제2산출단계(S400);를 포함할 수 있다.
상기 삽입단계(S100)는, 상기 플로우 미터(130)를 상기 파이프(110)에 마련된 삽입단(120)을 통하여 상기 파이프(110)의 내부로 삽입하는 단계라 할 수 있다.
즉, 상기 삽입단계(S100)에서는, 상기 플로우 미터(130)의 측정 프로브(131)를 상기 파이프(110)에 마련된 삽입단(120)의 관통공(121)으로 삽입하는 단계라 할 수 있다.
그러면, 도 1에 도시된 바와 같이 플로우 미터(130)의 측정 프로브(131)는 파이프(110)의 내부에 배치된 상태가 될 수 있다.
상기 공급단계(S200)는, 상기 유체 공급부(200)를 구성하는 다수개의 단일 공급관(210)을 통하여 상기 파이프(110)로 단일 기체를 각각 공급하는 단계라 할 수 있다. 예컨대, 다수개의 단일 공급관(210)으로 질소가스, 수소가스, 메탄가스, 프로판 가스, 산소 등을, 예를 들어 복수의 단일 공급관(210)과 각각 연결된 단일의 가스 봄베 등을 통해 공급할 수 있다.
그러면, 상기 기체들은, 상기 유체 공급부(200)를 구성하는 통합 공급관(220)으로 유동되어 통합 공급관(220)이 형성하는 내부 공간에서 혼합된 후, 파이프(220)로 유동될 수 있다.
예컨대, 상기 공급단계(S200)에서는, 질소가스, 수소가스, 메탄가스 중 어느 하나를 단일 공급관(210)을 통해 파이프(110)로 공급하거나, 또는, 질소가스, 수소가스, 메탄가스 중 적어도 두 종류 이상의 가스를 단일 공급관(210)을 통해 파이프(110)로 공급할 수 있다. 그러면, 질소가스, 수소가스, 메탄가스 중 어느 하나의 단일 기체가 파이프(110)로 유동되거나, 또는, 질소가스, 수소가스, 메탄가스 중 적어도 두 종류 이상의 가스가 혼합된 혼합 기체가 파이프(110)로 공급될 수 있다.
참고로, 도 5에 도시된 실험표에는 단일 공급관(210)을 통하여 파이프(110)로 공급되는 단일 기체 또는 혼합 기체의 종류 및 밀도값이 나타나 있다. 이때, 단일 공급관(210)을 통해 공급되는 기체의 온도와 압력은 각각 25°C 및 1kgf/㎠으로 설정하였다. 그리고, 이 기체들의 이론적 밀도값은, 상용 프로그램인 ASPEN HYSYS V9을 이용하여 산출하였으며, Fluid package는 Peng-robinson EOS를 이용하였다.
상기 제1산출단계(S300)는, 상기 분석부(400)가 파이프(110)로 공급된 단일 기체 또는 혼합 기체의 이론적 밀도값과 플로우 미터(130)에서 측정된 단일 기체 또는 혼합 기체의 밀도값을 기초로 교정계수(k)를 산출하는 단계라 할 수 있다.
교정계수(k)는, 플로우 미터(130)에서 측정된 단일 기체 또는 혼합 기체의 밀도값을 단일 기체 또는 혼합 기체의 이론적 밀도값으로 나눈 값이라 할 수 있다.
참고로, 도 6에 도시된 실험표에는 플로우 미터(130)에 의해 측정된 단일 기체 또는 혼합 기체의 밀도값이 나타나 있다. 그리고, 도 7에 도시된 실험표에는 이론적 밀도값과 플로우 미터(130)에 의해 측정된 실제 밀도값을 기초로 산출된 교정계수(k)가 나타나 있다.
도 7에 도시된 실험표에서와 같이, 파이프(110)로 공급된 단일 기체 또는 혼합 기체의 이론적 밀도값에 비하여 플로우 미터(130)에서 측정된 밀도값이 높게 측정되는 것을 확인할 수 있으며, 또한, 이론적 밀도값과 플로우 미터(130)에서 측정된 밀도값 간의 차이는 약 3%인 것을 확인할 수 있고, 이에 따른 교정계수(k)는, 1.03인 것을 확인할 수 있다.
상기 제2산출단계(S400)는, 상기 분석부(400)가 상기 제1산출단계(S300)에서 산출된 교정계수(k)를 기초르 플로우 미터(130)의 교정값(Y)을 산출하는 단계라 할 수 있다.
상기 제2산출단계(S400)에서는, 아래의 수학식이 사용될 수 있다.
Figure 112019064558169-pat00002
여기서, k는 교정계수, x1은 밀도 센서부로 인가되는 최소 전압값, x2는 밀도 센서부로 인가되는 최대 전압값, y1은 최소 전압값에 따른 밀도값, y2는 최대 전압값에 따른 밀도값, x는 밀도 센서부에서 측정된 밀도값이라 할 수 있다.
따라서, 상기 제2산출단계(S400)에서 산출된 교정값(Y)을 바탕으로 플로우 미터(130)의 밀도 센서부를 교정할 수 있으므로, 교정된 값으로 정확한 밀도값을 나타내도록 함으로써 제공되는 환경에서 최적화된 플로우 미터를 제공할 수 있게 되는 것이다.
지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허 청구의 범위뿐 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100 : 플로우 미터 교정장치
110 : 파이프 120 : 삽입단
121 : 관통공 130 : 플로우 미터
131 : 측정 프로브 200 : 유체 공급부
210 : 단일 공급관 220 : 통합 공급관
300 : 버너 400 : 분석부

Claims (10)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 소정 길이를 가지는 파이프;
    상기 파이프에 마련되며, 교정하고자 하는 플로우 미터가 삽입되는 관통공;
    상기 파이프로 단일 기체 또는 혼합 기체를 공급하는 유체 공급부;
    상기 파이프에 마련되어 상기 유체 공급부에서 공급된 기체를 배출 전에 처리하는 처리부; 및
    상기 유체 공급부에서 공급된 기체의 밀도값과 상기 플로우 미터에 의해 측정된 기체의 밀도값을 비교 분석하는 분석부;를 포함하는 플로우 미터 교정장치에 의한 플로우 미터 교정방법으로서,
    교정하고자 하는 플로우 미터를 상기 파이프의 내부로 삽입시키는 삽입단계;
    상기 유체 공급부가 상기 파이프로 단일 기체 또는 혼합 기체를 공급하는 공급단계;
    상기 분석부가 상기 파이프로 공급된 단일 기체 또는 혼합 기체의 이론적 밀도값과 상기 플로우 미터에서 측정된 실제 밀도값을 기초로 교정계수를 산출하는 제1산출단계; 및
    상기 분석부가 상기 제1산출단계에서 산출된 교정계수를 기초로 플로우 미터의 교정값을 산출하는 제2산출단계;를 포함하며,
    상기 삽입단계에서는,
    상기 플로우 미터를 상기 파이프에 마련된 삽입단을 통하여 상기 파이프의 내부로 삽입하고,
    상기 공급단계에서는,
    상기 유체 공급부를 구성하는 다수개의 단일 공급관을 통하여 상기 파이프로 단일 기체를 각각 공급하는 것을 특징으로 하는 플로우 미터 교정방법.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1산출단계에서 산출되는 교정계수는,
    상기 플로우 미터에서 측정된 단일 기체 또는 혼합 기체의 밀도값을 단일 기체 또는 혼합 기체의 이론적 밀도값으로 나눈 값인 것을 특징으로 하는 플로우 미터 교정방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제2산출단계에서 산출되는 교정값(Y)은,
    수학식
    Figure 112019064558169-pat00003
    로 산출되고,
    여기서, k는 교정계수, x1은 밀도 센서부로 인가되는 최소 전압값, x2는 밀도 센서부로 인가되는 최대 전압값, y1은 최소 전압값에 따른 밀도값, y2는 최대 전압값에 따른 밀도값, x는 밀도 센서부에서 측정된 밀도값 인 것을 특징으로 하는 플로우 미터 교정방법.
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