KR20050081004A - Device for measuring instantaneous flux in water gauge - Google Patents
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Abstract
본 발명은 프로펠러식 수도계량기에 간단하게 부착함으로써 현실적으로 누적유량만을 계측하고 순간유량을 계측하지 못하였던 프로펠러식 수도계량기로 순간유량을 측정할 수 있도록 하는 수도계량기용 순간유량 계측장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 수도계량기용 순간유량 계측장치(1)는, 수돗물이 유입되고 배출되는 유입구(11)와 유출부(12)가 형성된 본체(10)와, 상기 본체(10) 내에 회전 가능하게 설치되어 흐르는 수돗물에 의해 회전되는 프로펠러(20)와, 상기 프로펠러(20)의 회전축(21)에 장착된 구동자석(30)과 상기 본체(10)와는 별체로 형성되어 상기 본체(10)에 장착 봉인되는 계수기체(40)와, 상기 계수기체(40) 내에 장착되어 상기 구동자석(30)의 자기력에 의해 회전하는 피동자석(50)과, 상기 피동자석(50)의 회전에 의해 사용된 유량을 표시하는 계수표시블록(60)을 포함하는 프로펠러식 수도계량기(WG)에서, 상기 본체(10)와 상기 계수기체(40) 사이에 장착되어 상기 자석들(30, 50) 중 적어도 하나의 회전에 따른 회전자계를 검출하는 센서(2)와, 상기 센서(2)에 의해 검출된 회전자계의 주기를 통해 상기 수도계량기(WG)를 통해 흐르는 실시간 순간유량을 연산하여 디스플레이하는 컨트롤러(3)를 포함하는 것을 특징으로 한다. The present invention relates to an instantaneous flow rate measuring device for a water meter by simply attaching it to a propeller type water meter so that the flow rate can be measured with a propeller type water meter which has not actually measured the accumulated flow rate. The instantaneous flow rate measuring apparatus 1 for the water meter according to the present invention includes a main body 10 having an inlet 11 and an outlet 12 through which tap water flows in and out, and rotatably installed in the main body 10. The propeller 20 and the driving magnet 30 mounted on the rotating shaft 21 of the propeller 20 and the main body 10 are separately formed and sealed to the main body 10 by the flowing tap water. The flow rate used by the counter body 40, the driven magnet 50 mounted in the counter body 40 and rotated by the magnetic force of the driving magnet 30, and the driven magnet 50 are used. In a propeller type water meter (WG) including a counting display block (60) to be displayed, it is mounted between the main body (10) and the counter body (40) to rotate at least one of the magnets (30, 50). Sensor 2 for detecting the rotating magnetic field and the cycle of the rotating magnetic field detected by the sensor 2 It characterized in that it comprises a controller (3) for calculating and displaying the real-time instantaneous flow rate flowing through the water meter (WG) through.
Description
(기술분야)(Technology)
본 발명은 순간유량 계측장치에 관한 것이며, 보다 상세하게는 프로펠러식 수도계량기에 간단하게 부착함으로써 현실적으로 누적유량만을 계측하고 순간유량을 계측하지 못하였던 프로펠러식 수도계량기로 순간유량을 측정할 수 있도록 하는 수도계량기용 순간유량 계측장치에 관한 것이다. The present invention relates to an instantaneous flow rate measuring device, and more particularly, by simply attaching to a propeller type water meter, it is possible to measure instantaneous flow rate with a propeller type water meter, which actually measures only the accumulated flow rate and fails to measure the instantaneous flow rate. An instantaneous flow rate measuring device for a water meter.
(배경기술)(Background)
수돗물공급을 관리함에 있어서 가장 핵심적인 관리요소 중에 하나는 누수의 관리이다. 즉, 수돗물을 공급함에 있어서는 노후수도관이나 시공하자 등의 이유로 누수가 발생하기 마련이며, 이런 누수를 탐사하고 분석하여 노후관을 교체하는 등의 조치를 취하는 것이야말로 수돗물공급관리의 핵심사항의 하나라고 할 수 있다. One of the key management factors in managing tap water supply is the management of leaks. In other words, when supplying tap water, leakage occurs due to old water pipes or construction defects, and taking such measures as exploring and analyzing such leaks and replacing old pipes is one of the key points of tap water supply management. Can be.
이런 이유로, 누수를 예방하고 수도시설을 효율적으로 운영 및 관리토록 함으로써 상수도의 유수율을 제고하고 상수도 경영의 효율화를 도모하고자, 예를 들어 상수도 유수율제고업무처리규정 등이 마련되어 시행되고 있다. For this reason, in order to improve the water flow rate and the efficiency of water supply management by preventing water leakage and efficiently operating and managing water facilities, for example, regulations for improving the water flow rate improvement business process are established and implemented.
유수율제고업무처리규정은, 수도관의 관망구성을 블록시스템(수도관의 관망구성을 바둑판 모양의 블록형태로 해서 블록별 수돗물 공급량 및 소비량, 누수량 등의 측정분석이 가능하도록 관리하는 시스템)으로 구축하고, 블록별로 유수율과 누수율 등 분석하여 전산 관리토록 하는 것을 핵심으로 하고 있다. The water flow rate improvement business treatment regulation establishes the pipe network configuration of the water pipe as a block system (a system that manages the measurement of the tap water supply, consumption, and leakage, etc. by tapping the pipe network configuration of the water pipe into a block shape). The main focus is to analyze the flow rate and leakage rate for each block and to manage it.
이와 같은 블록시스템에서의 누수율 분석을 위해서는 블록단위별로 보다 정밀하게 누수를 탐사할 수 있어야 하는바, 누수 탐사에는 블록별로 설치되어지는 수도계량기가 필수적이다. 즉, 정수장 및 배수장의 유입부 및 유출부, 각 블록의 유입부 및 유출부에 해당 관로의 구경에 맞는 계량기를 설치하여 누수를 탐사하는 것이 기본이 된다. In order to analyze the leak rate in such a block system, it is necessary to be able to more precisely detect leaks in units of blocks. Therefore, a water meter installed for each block is essential for leak detection. That is, it is basic to install a meter that fits the diameter of the corresponding pipe line in the inlet and outlet of the water purification and drainage stations, and the inlet and outlet of each block to detect the leak.
수도계량기는 관로의 크기와 수돗물 사용량, 그리고 수도계량의 목적 등에 따라 다양한 종류가 개발 및 사용되고 있으며, 대표적인 계량기로서는 예를 들어 전자식, 초음파식 및 기계식 계량기 등이 있다. Various types of water meters are developed and used according to pipe size, tap water usage, and water metering purposes. Representative meters include, for example, electronic, ultrasonic and mechanical meters.
수돗물 계량에 관련하여, 전자식 계량기와 초음파식 계량기는, 일정기간 동안의 관로를 통해 흘러간 수돗물의 누적수량을 계측할 수 있을 뿐만 아니라 현시점에서 관로를 흐르고 있는 실시간 유량도 계측할 수 있다는 장점이 있다. In relation to tap water metering, an electronic meter and an ultrasonic meter not only measure the cumulative amount of tap water flowing through the pipeline for a certain period of time, but also have the advantage of measuring the real-time flow rate flowing through the pipeline at the present time.
그러나, 전자식 계량기와 초음파식 계량기는 그 가격이 상대적으로 고가이고 적정용량의 5% 이하의 유량에 대해서는 측정오차가 크기 때문에, 대블록의 고용량의 수량을 측정하기 위한 용도로서는 적합할 수 있지만 소블록의 소용량의 수량을 저렴한 비용으로 측정하기 위한 용도로서는 적합하지 아니하다는 한계가 있다. However, electronic meters and ultrasonic meters are relatively expensive and may have a large measuring error for a flow rate of 5% or less of a proper capacity. There is a limit that it is not suitable for the use for measuring a small quantity of water at low cost.
대표적인 기계식 계량기의 하나인 프로펠러식 수도계량기(자석식 수도계량기라고도 함)는, 그 구조가 매우 간단하고 전자식이나 초음파식에 비하여 그 가격이 현저하게 저렴하면서도 예를 들어 80mm-250mm 수도관 정도의 관로 정도의 유량 규모에서 매우 정밀하게 누적유량을 측정할 수 있다는 장점이 있기 때문에, 종래부터 실용적인 수도계량기로서 널리 사용되고 있다. The propeller type water meter (also called magnetic water meter), one of the representative mechanical meters, has a very simple structure and a considerably cheaper price compared to an electronic or ultrasonic type, for example, a pipe of about 80 mm to 250 mm water pipe. Since the cumulative flow rate can be measured very accurately at scale, it has been widely used as a practical water meter.
그러나, 프로펠러식 수도계량기는 저렴한 장비비용으로 누적유량을 계측할 수 있는 있지만, 관로를 흐르고 있는 실시간의 유량을 계측하는 것에 한계가 있다는 단점이 있다. However, the propeller type water meter can measure the cumulative flow rate at low equipment cost, but has a disadvantage in that there is a limitation in measuring the flow rate in real time flowing through the pipeline.
도4는 일반적인 종래의 프로펠러식 수도계량기의 개략 단면도이다. 4 is a schematic cross-sectional view of a general conventional propeller type water meter.
도시된 바와 같이 종래 프로펠러식 수도계량기(100)는, 수돗물이 유입되고 배출되는 유입구(111)와 유출부(112)가 형성된 본체(110), 상기 본체(110) 내에 회전 가능하게 설치되어 흐르는 수돗물에 의해 회전되는 프로펠러(120: 로터), 상기 프로펠러(120)의 회전축(121)에 장착된 구동자석(130), 상기 본체(110)와는 별체로 형성되어 상기 본체(110)에 마련된 장착부(113)에 장착 및 봉인되는 계수기체(140), 상기 계수기체(140) 내에 장착되어 상기 구동자석(130)의 자기력에 의해 회전하는 피동자석(150), 및 상기 피동자석(150)의 회전에 의해 회전되는 축(161)에 기계적으로 연결되어 다수의 기어를 통해 사용된 유량을 수치로 표시하는 계수표시블록(160)을 포함하는 구성으로 되어 있다. As shown, the conventional propeller-type water meter 100, the inlet 111 and the outlet portion 112 is formed in which the tap water is introduced and discharged, the tap water rotatably installed in the main body 110 flowing The propeller 120 is rotated by the rotor, the drive magnet 130 mounted on the rotating shaft 121 of the propeller 120, the mounting portion 113 is formed separately from the main body 110 is provided in the main body 110 ) Is mounted and sealed by the counter body 140, the driven magnet 150 mounted in the counter body 140 and rotating by the magnetic force of the driving magnet 130, and by the rotation of the driven magnet 150. It is configured to include a coefficient display block 160 that is mechanically connected to the rotating shaft 161 to numerically display the flow rate used through a plurality of gears.
상기와 같은 종래의 프로펠러식 수도계량기(100)는, 수돗물이 유입구(111)와 유출부(112)를 통해 본체(110)를 통과하는 동안에 상기 프로펠러(120)가 회전하면서 구동자석(130)을 회전시키게 되고, 회전하는 구동자석(130)의 자기력이 계수기체(140)에 설치된 피동자석(150)을 회전시켜 계수표시블록(160)의 기어들을 회전시킴으로써 계수표시블록(160)에 사용 유량이 누적 표시되는 것이다. The conventional propeller-type water meter 100 as described above, while the propeller 120 is rotated while the tap water passes through the main body 110 through the inlet 111 and the outlet 112, the driving magnet 130 is rotated. The magnetic force of the rotating driving magnet 130 rotates the driven magnet 150 installed in the counter gas 140 to rotate the gears of the counter display block 160 so that the flow rate of use of the counter display block 160 is increased. It is cumulative.
그러나, 이와 같은 종래의 프로펠러식 수도계량기(100)로부터는, 계수표시블록(160)에 표시된 수치를 통해 상당히 긴 시간 동안의 누적유량을 알 수 있긴 하지만, 계량기(100)가 설치된 관로(170)를 흐르고 있는 현재 시점의 순간유량이 얼마인지는 직접적으로 알 수 없다는 한계가 있다. However, from the conventional propeller type water meter 100, although the cumulative flow rate for a considerably long time can be known from the numerical value displayed on the counting display block 160, the pipe line 170 on which the meter 100 is installed is provided. There is a limit that it is not possible to know directly how much the instantaneous flow rate at the present time is flowing.
블록시스템을 적용하여 각 블록별 누수율을 분석하고 관리함에 있어서, 분석 대상 블록에 있어서 수돗물의 1일 사용 패턴을 분석하고 최저량 사용시점에서의 사용유량의 변화 여부의 측정을 통해서 누수여부를 탐사하는 방법이 누수탐사방법으로 널리 사용되고 있다는 점을 고려할 때, 종래 프로펠러식 수도계량기(100)는 구조가 간단하고 가격이 저렴하다는 이점에도 불구하고 누적유량을 측정할 수 있을 뿐 현재 흐르는 유량을 알 수 없다는 한계로 인하여 블록시스템의 누수측정용으로 사용하기 적합하지 않다. In the analysis and management of the leakage rate for each block by applying the block system, it is necessary to analyze the daily use pattern of tap water in the block to be analyzed and to investigate whether there is a leak by measuring the change in the flow rate at the point of use of the minimum amount. Considering that the method is widely used as a leak detection method, the conventional propeller type water meter 100 can measure the cumulative flow rate even though the structure is simple and inexpensive. Due to their limitations, they are not suitable for use in leak detection of block systems.
본 발명의 목적은, 순간유량을 측정하지 못하는 수도계량기에 간단하게 설치함으로써 순간유량을 측정할 수 있도록 하는 수도계량기용 순간유량 계측장치를 제공하고자 하는 것이다. It is an object of the present invention to provide an instantaneous flow rate measuring device for a water meter which can measure the instantaneous flow rate by simply installing it in a water meter that cannot measure the instantaneous flow rate.
본 발명의 목적은, 수돗물공급관리에 적용되고 있는 블록시스템에서 블록단위의 수돗물 누수를 탐사함에 있어서, 구조가 간단하고 가격이 저렴한 프로펠러식 수도계량기를 그대로 사용하면서도 누적유량뿐만 아니라 해당 관내를 흐르는 실시간 순간유량을 측정할 수 있도록 하여 보다 저렴한 비용으로 블록시스템의 누수관리체계를 구축할 수 있도록 하고자 하는 것이다. An object of the present invention, in the exploration of tap water leakage in the block unit in the block system applied to tap water supply management, real-time flow through the pipe as well as the cumulative flow while using the propeller type water meter with simple structure and low cost By measuring the flow rate of instantaneous flow, it is possible to establish a leakage management system of block system at a lower cost.
본 발명에 따라, 프로펠러식 수도계량기에 장착되는 순간유량 계측장치가 제공되다. According to the present invention, there is provided an instantaneous flow rate measuring device mounted on a propeller type water meter.
본 발명에 따른 수도계량기용 순간유량 계측장치는, 수돗물이 유입되고 배출되는 유입구와 유출부가 형성된 본체와, 상기 본체 내에 회전 가능하게 설치되어 흐르는 수돗물에 의해 회전되는 프로펠러와, 상기 프로펠러의 회전축에 장착된 구동자석과 상기 본체와는 별체로 형성되어 상기 본체에 장착 봉인되는 계수기체와, 상기 계수기체 내에 장착되어 상기 구동자석의 자기력에 의해 회전하는 피동자석과, 상기 피동자석의 회전에 의해 사용된 유량을 표시하는 계수표시블록을 포함하는 프로펠러식 수도계량기에서, 상기 본체와 상기 계수기체 사이에 장착되어 상기 자석들 중 적어도 하나의 회전에 따른 회전자계를 검출하는 센서와, 상기 센서에 의해 검출된 회전자계의 주기를 통해 상기 수도계량기를 통해 흐르는 실시간 순간유량을 연산하여 디스플레이하는 컨트롤러를 포함한다. An instantaneous flow rate measuring device for a water meter according to the present invention includes a main body formed with an inlet and an outlet through which tap water is introduced and discharged, a propeller rotated by tap water rotatably installed in the main body, and mounted on a rotating shaft of the propeller. The driving magnet and the main body are formed separately and mounted and sealed to the main body, a driven magnet mounted in the counter body and rotating by the magnetic force of the driving magnet, and used by the rotation of the driven magnet. A propeller type water meter including a counting display block for displaying a flow rate, the sensor being mounted between the main body and the counter gas to detect a rotating magnetic field according to rotation of at least one of the magnets, and detected by the sensor. By calculating the real-time instantaneous flow rate flowing through the water meter through the period of the rotor magnetic field And a play controller.
바람직하게, 상기 센서는 둘 이상 다수개, 예를 들어 3개, 5개, 10개, 20개 등 다수개를 포함시켜 저속유량 응답속도를 높일 수 있다. Preferably, the sensor may include two or more, for example, three, five, ten, twenty, etc., to increase the low speed flow rate response speed.
바람직하게, 본 발명에 따른 수도계량기용 순간유량 계측장치는, 상기 센서와 상기 컨트롤러를 통해 얻어진 순간유량 데이터를 원격 송신할 수 있는 통신부가 더 포함될 수 있다. Preferably, the instantaneous flow rate measuring device for a water meter according to the present invention may further include a communication unit capable of remotely transmitting the instantaneous flow rate data obtained through the sensor and the controller.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 수도계량기용 순간유량 계측장치를 상세히 설명한다. 이하의 구체예는 본 발명에 따른 수도계량기용 순간유량 계측장치를 예시적으로 설명하는 것일 뿐, 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 의도되지 아니한다. Hereinafter, an instantaneous flow rate measuring device for a water meter according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following specific examples merely illustrate the instantaneous flow rate measuring apparatus for water meter according to the present invention, and are not intended to limit the scope of the present invention.
도1은 본 발명에 따른 예시적인 순간유량 계측장치가 장착된 프로펠러식 수도계량기의 개략 개념도, 도2는 센서에 의한 회전자계 측정의 개념도, 도3은 저속반응성을 높이기 위한 복수의 센서를 사용하는 것의 개념도이다. 1 is a schematic conceptual view of a propeller type water meter equipped with an exemplary instantaneous flow rate measuring device according to the present invention, FIG. 2 is a conceptual diagram of a magnetic field measurement by a sensor, and FIG. It is a conceptual diagram of things.
도시된 바와 같이 본 발명에 따른 수도계량기용 순간유량 계측장치(1)는, 자석이 사용된 수도계량기, 예를 들어 널리 일반적으로 사용되고 있는 프로펠러식 수도계량기(WG)에 사용하기 위한 순간유량 계측장치이다. As shown, the instantaneous flow rate measuring device 1 for a water meter according to the present invention is an instantaneous flow rate measuring device for use in a water meter using a magnet, for example, a propeller type water meter (WG) which is widely used. to be.
본 발명의 순간유량 계측장치(1)가 적용되는 프로펠러식 수도계량기(WG)는, 앞서 도4와 관련하여 설명한 종래의 계량기와 마찬가지로, 본체(10), 프로펠러(20), 구동자석(30), 계수기체(40), 피동자석(50), 및 계수표시블록(60)을 포함하는 계량기 다. The propeller type water meter WG to which the instantaneous flow rate measuring device 1 of the present invention is applied, similar to the conventional meter described with reference to FIG. 4, has a main body 10, a propeller 20, and a driving magnet 30. A meter comprising a counter gas 40, a driven magnet 50, and a counter display block 60;
상기 본체(10)에는 관로(70)에 장착했을 때 수돗물이 유입되는 유입구(11)와 배출되는 유출부(12)가 전후로 형성되어 있다. 그리고 유입구(11)와 유출부(12)의 사이의 공간에는 프로펠러(20: 로터)가 회전 가능하게 설치되어 본체(10)를 통해 흘러가는 수돗물에 의해 회전된다. The main body 10 has an inlet 11 through which tap water flows in and an outlet 12 through which the tap water enters when the main body 10 is installed in the pipeline 70. The propeller 20 (rotor) is rotatably installed in the space between the inlet 11 and the outlet 12, and is rotated by tap water flowing through the main body 10.
상기 프로펠러(20)가 회전됨에 따라, 그 회전축(21)의 일지점에 장착된 구동자석(30)도 함께 회전하게 되어 회전자계를 발생시키게 된다. As the propeller 20 is rotated, the driving magnet 30 mounted at one point of the rotation shaft 21 also rotates to generate a rotating magnetic field.
상기 본체(10)와는 별체로 본체(10)의 상측에는 계수기체(40)가 설치된다. 예를 들어 계수기체(40)는 본체(10)의 상측에 오목하게 형성된 장착부(13)에 장착되어 불법적으로 본체(10)로부터 제거할 수 없도록 봉인된다. The counter body 40 is provided above the main body 10 separately from the main body 10. For example, the counter 40 is mounted on the mounting portion 13 formed concave on the upper side of the main body 10 and sealed so that it cannot be illegally removed from the main body 10.
계수기체(40)에는 상기 구동자석(30)의 자기력이 미치는 범위 내에 피동자석(50)이 장착되어 있으며, 따라서 구동자석(30)이 회전됨에 따라 피동자석(50)도 함께 회전하게 된다. The counter magnet 40 is mounted to the counter gas 40 within the range of the magnetic force of the driving magnet 30, so that the driven magnet 50 also rotates as the driving magnet 30 is rotated.
계수기체(40)에는 계수표시블록(60)이 장착되어 있다. 계수표시블록(60)에는 피동자석(50)의 회전력을 전달받아 작동하는 계수판이 포함되어 있어서 사용된 유량을 아날로그 수치로 표시하게 된다. The counter gas block 40 is equipped with a counter display block 60. The counting display block 60 includes a counter plate that operates by receiving the rotational force of the driven magnet 50 to display the used flow rate as an analog value.
이상과 같은, 본체(10), 프로펠러(20), 구동자석(30), 계수기체(40), 피동자석(50) 및 계수표시블록(60)의 구조에 따라, 본체(10)를 통해 수돗물이 흘러가게 되면 프로펠러(20)가 회전되면서 그 회전력이 구동자석(30)과 피동자석(50)을 통해 전달되어 계수기체(40)의 계수표시블록(60)을 작동시킴으로써 누적유량이 표시되는 것이다. According to the structure of the main body 10, the propeller 20, the driving magnet 30, the counter gas 40, the driven magnet 50 and the counter display block 60 as described above, tap water through the main body 10 When this flows, the propeller 20 is rotated and its rotational force is transmitted through the driving magnet 30 and the driven magnet 50 to operate the counting display block 60 of the counter gas 40 to display the accumulated flow rate. .
본 발명에 따른 순간유량 계측장치(1)는 센서(2)와 컨트롤러(3)를 포함한다. The instantaneous flow rate measuring device 1 according to the present invention includes a sensor 2 and a controller 3.
상기 센서(2)는 상기 본체(10)와 상기 계수기체(40) 사이에 장착되어 상기 자석들(30, 50) 중 적어도 하나의 회전에 따른 회전자계를 검출한다. 바람직하게 상기 센서(2)는 상대적으로 더 강한 자기력을 나타내는 상기 구동자석(30)의 회전자계를 검출한다. The sensor 2 is mounted between the main body 10 and the counter gas 40 to detect a rotating magnetic field according to the rotation of at least one of the magnets 30 and 50. Preferably, the sensor 2 detects a rotating magnetic field of the drive magnet 30 exhibiting a relatively stronger magnetic force.
상기 컨트롤러(3)는 상기 센서(2)에 전기적으로 연결되어 있으며, 센서(2)에 의해 검출된 회전자계의 주기를 기초로 하여 수도계량기(WG)를 통해 흐르는 실시간 순간유량을 연산하여 디지털로 디스플레이한다. The controller 3 is electrically connected to the sensor 2 and digitally calculates the real-time instantaneous flow rate flowing through the water meter WG based on the period of the rotor magnetic field detected by the sensor 2. Display.
널리 알려진 바와 같이 관내를 흐르는 유체에 의해 프로펠러가 회전되는 경우에 프로펠러의 회전속도를 측정하면 유체의 유속을 알 수 있고, 관로의 크기와 유속을 알면 순간유량을 알 수 있다. As is widely known, when a propeller is rotated by a fluid flowing in a pipe, the flow velocity of the propeller can be measured by measuring the rotational speed of the propeller, and the instantaneous flow rate can be known by knowing the size and the flow rate of the pipe.
본 발명의 순간유량 계측장치(1)는 수돗물의 흐름에 따라 프로펠러가 회전하고 그와 함께 자석이 회전하는 수도계량기(WG)에 있어서, 회전하는 자석의 회전자계의 회전속도를 측정하여 프로펠러의 회전속도를 측정하고, 이로부터 수돗물의 유속을 측정하여 관로를 흐르는 수돗물의 실시간 순간유량(Q)을 측정하는 것이다. The instantaneous flow rate measuring device 1 of the present invention is a water meter (WG) in which a propeller rotates with the flow of tap water and a magnet rotates therewith, by measuring a rotational speed of a rotating magnetic field of a rotating magnet to rotate the propeller. The velocity is measured, and the flow rate of the tap water is measured therefrom to measure the real-time instantaneous flow rate (Q) of the tap water flowing through the pipeline.
즉, 프로펠러의 회전(각)속도(W)와 유량(Q)의 관계는 식1과 같다. That is, the relationship between the rotational (angular) speed (W) and the flow rate (Q) of the propeller is as shown in equation (1).
식1: W/Q= (tanβ/rA)-(KSA2Re-0.2sinβ/r2)Equation 1: W / Q = (tanβ / rA)-(KSA 2 Re -0.2 sinβ / r 2 )
(여기에서, K: 비례상수, S: 프로펠러의 면적, A: 배관면적, Re: 레이놀즈넘버, r: 프로펠러의 유효반지름, β: 프로펠러의 유체흐름 방향에 대한 각도)Where K is the proportional constant, S is the propeller area, A is the pipe area, Re is the Reynolds number, r is the effective radius of the propeller, and β is the angle to the direction of fluid flow.
프로펠러의 회전속도(W)와 유속의 관계를 측정하면, 약간의 비선형성을 가지지만 최대/최소 유량사이에서 정해진 오차(±0.5%)의 범위 내에서 직선성을 가지는 것으로 측정된다. When measuring the relationship between the rotational speed (W) and the flow velocity of the propeller, it has a slight nonlinearity but is measured to have linearity within a range of a specified error (± 0.5%) between the maximum and minimum flow rates.
그리고, 계량기(WG)에서 구동자석(30)이 회전함에 따라 발생하는 회전자계는 프로펠러(20)의 회전속도에 비례하는 회전자계이며, 이를 상기 센서(2)로 검출하면 그 출력값은 의사정현파(pseudo-sinusoidal wave: 의사 사인파)가 된다. The rotating magnetic field generated as the driving magnet 30 rotates in the meter WG is a rotating magnetic field proportional to the rotational speed of the propeller 20. When the sensor 2 detects the sensor 2, the output value is a pseudo sine wave ( pseudo-sinusoidal wave.
이런 회전자계에 의한 의사정현파는 그 주기와 회전각속도 사이에 식2와 같은 관계가 있으며, 식1과 식2로부터 회전자계의 회전속도(W)를 측정하여 관내를 흐르는 유량(Q)을 측정할 수 있게 된다. 여기에서 센서(2)의 출력값은 정현파(사인파)와 거의 유사한 의사정현파이므로 정현파로 취급할 수 있다. Pseudo-sinusoidal wave by this magnetic field has the same relationship between the period and the rotational angular velocity as shown in Equation 2, and from the equations 1 and 2, the rotational speed (W) of the rotor field is measured to measure the flow rate Q It becomes possible. Since the output value of the sensor 2 is a pseudo sine wave which is almost similar to a sine wave (sine wave), it can be treated as a sine wave.
식2: W=2π/T(여기에서 W=회전각속도, T=주기)Equation 2: W = 2π / T, where W = rotational angular velocity and T = period
이론적으로 회전자계의 주기측정을 위해서는 주기성을 가지는 임의의 점 사이의 시간을 측정하면 되지만, 본 발명의 순간유량 계측장치(1)에서 센서(2)에 의해 측정되는 회전자계는 그 주파수가 매우 낮고 프로펠러와 기어박스 등의 기구들과 전기적인 노이즈 등에 의해 측정주기의 불균일이 유발될 수 있으므로, 이런 불균일을 줄이는 것이 바람직하다. Theoretically, in order to measure the period of the rotating magnetic field, the time between any point having periodicity may be measured, but in the instantaneous flow rate measuring device 1 of the present invention, the magnetic field measured by the sensor 2 has a very low frequency. It is desirable to reduce such a nonuniformity because the nonuniformity of the measurement cycle may be caused by the mechanisms such as propeller and gearbox and electrical noise.
먼저, 회전자계의 각도(θ)가 변화할 때 센서의 출력값(sinθ)의 변화율이 가능한 큰 시점에서 주기(T)를 측정하면 측정오차를 줄일 수 있다. 즉, 센서(2)의 출력값(sinθ)을 θ에 대해 편미분한 감도 S(θ)는 nπ(n=정수)에서 절대값이 최대값 1을 가지므로, 회전자계의 주기는 센서의 출력값의 극성이 변하는 지점인 nπ를 기준으로 측정하는 것이 바람직하다. First, the measurement error can be reduced by measuring the period T when the change rate of the output value sinθ of the sensor is large when the angle θ of the rotor field changes. That is, the sensitivity S (θ), which is the partial derivative of the output value sinθ of the sensor 2 with respect to θ, has an absolute value of 1 at nπ (n = integer), so that the period of the rotor field is the polarity of the output value of the sensor. It is preferable to measure based on nπ which is this changing point.
또한, 앞서 설명한 바와 같이 센서(2)의 출력은 주파수가 낮고 프로펠러/기어 등의 기구부와 전지적인 노이즈의 영향을 받게 되므로, 감도가 최대로 되는 지점에 히스테리시스(hysteresis: 이력)를 적용하여 측정 오차를 더욱 줄이는 것이 바람직하다. In addition, as described above, since the output of the sensor 2 is low in frequency and is affected by mechanical parts such as propeller / gear and battery noise, a measurement error is applied by applying hysteresis to the point where sensitivity is maximized. It is desirable to further reduce.
또한, 하나의 센서(2)로 여러 지점의 주기를 측정할 때 가능한 한 센서의 감도(S)가 높은 지점을 선택하는 것이 바람직하고, 아울러 반주기(T/2)만으로 전체주기를 알 수 있으므로 반주기 측정에 의한 유속측정도 가능하다. In addition, when measuring the period of several points with one sensor 2, it is preferable to select the point with the highest sensitivity S of the sensor as much as possible, and also the half period (T / 2) can be used to know the whole period. Measurement of flow velocity by measurement is also possible.
또한, 도3에 예시한 바와 같이, 저속반응성을 높이기 위해 하나의 센서(2)가 아닌 복수(예, 2개 내지 5개, 또는 10개 및 20개 이상)의 센서들을 사용할 수도 있다. In addition, as illustrated in FIG. 3, it is also possible to use a plurality of sensors (for example, two to five, or ten and twenty or more) instead of one sensor 2 to increase the low-speed reactivity.
이상에서 설명한 바와 같이, 센서(2)에 의해 측정된 의사정현파인 회전자계의 출력값(sinθ)은 컨트롤러(3)로 전송되고, 전송된 출력값에 히스테리시스를 적용하고 감도가 높은 지점(nπ 부근)을 기준으로 그 주기를 측정하여 프로펠러의 회전속도를 얻게 되며, 프로펠러의 회전속도와 유량과의 관계식(식1)에 따라 계량기(WG)를 통과하는 수돗물의 실시간 유량을 알 수 있게 되는 것이다. As described above, the output value sin θ of the rotating magnetic field, which is a pseudo sine wave measured by the sensor 2, is transmitted to the controller 3, and a hysteresis is applied to the transmitted output value, and a high sensitivity point (near nπ) is applied. By measuring the period as a reference, the propeller rotational speed is obtained, and the real-time flow rate of tap water passing through the meter (WG) can be known according to the relationship between the propeller rotational speed and the flow rate (Equation 1).
상기 컨트롤러(3)에는 A/D 변환기(4) 등이 포함되어 있어서 센서(2)의 출력을 디지털데이터로 변환시킨다. 측정된 실시간 유량은 유량표시부(5)에 디지털숫자로 표시된다. The controller 3 includes an A / D converter 4 and the like to convert the output of the sensor 2 into digital data. The measured real-time flow rate is displayed digitally on the flow rate display part 5.
바람직하게, 본 발명에 따른 순간유량 계측장치(1)는 상기 식1에서 나타나는 유량계 유량의 비직선성을 보정하는 로직을 포함시킴으로써 측정 정밀도를 향상시킬 수 있다. Preferably, the instantaneous flow rate measuring device 1 according to the present invention can improve measurement accuracy by including logic for correcting the nonlinearity of the flowmeter flow rate represented by Equation (1).
바람직하게, 본 발명의 순간유량 계측장치(1)에는 센서(2)와 컨트롤러(3)에 의해 측정 및 가공된 유량데이터를 원격지에서도 전송할 수 있도록 예를 들어 모뎀과 같은 통신부(6)를 더 포함시킬 수 있다. Preferably, the instantaneous flow rate measuring apparatus 1 further includes a communication unit 6 such as a modem, for example, to transmit the flow rate data measured and processed by the sensor 2 and the controller 3 from a remote location. You can.
이상과 같은 본 발명에 따른 순간유량 계측장치(1)는, 기존에 이미 개발되어 생산되고 있는 프로펠러식 수도유량계에 큰 설계 변경 없이 거의 그대로 장착하여 사용할 수 있다. The instantaneous flow rate measuring device 1 according to the present invention as described above can be used as it is mounted almost without modification to the propeller-type water flowmeter that has already been developed and produced.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 순간유량 계측장치는, 적은 비용으로 제작하여 기존의 프로펠러식 수도유량계에 단단하고 용이하게 장착할 수 있으며, 이로써 종래의 프로펠러식 수도유량계가 단지 누적유량을 측정할 수 있을 뿐 실시간 관로 통과 유량을 측정할 수 없었던 한계를 완전히 극복할 수 있는 효과가 있다. The instantaneous flow rate measuring device according to the present invention as described above can be manufactured at low cost and firmly and easily mounted on an existing propeller type water flow meter, whereby the conventional propeller type water flow meter can only measure the accumulated flow rate. In addition, there is an effect that can completely overcome the limitation that could not measure the flow rate through the real-time pipeline.
또한, 본 발명의 순간유량 계측장치의 적용으로 프로펠러식 수도유량계의 기능이 순간유량계측기능을 가지도록 확장됨에 따라, 수돗물공급관리의 일환으로 블록시스템을 구축함에 있어서 고가의 전자식 계량기나 초음파식 계량기를 사용하지 아니하고 구조가 간단하고 가격이 저렴한 프로펠러식 수도계량기를 그대로 사용할 수 있게 되었으며, 따라서 블록시스템을 구축하기 위한 예산을 현격하게 절감할 수 있을 것으로 기대된다. In addition, as the function of the propeller type water flow meter is extended to have an instantaneous flow rate measurement function by the application of the instantaneous flow rate measuring device of the present invention, an expensive electronic meter or an ultrasonic meter in constructing a block system as part of tap water supply management. It is possible to use propeller type water meter which is simple in structure and inexpensive without using, and it is expected that the budget for building block system can be significantly reduced.
도1은 본 발명에 따른 예시적인 순간유량 계측장치가 장착된 프로펠러식 수도계량기의 개략 개념도, 1 is a schematic conceptual diagram of a propeller type water meter equipped with an exemplary instantaneous flow rate measuring device according to the present invention;
도2는 센서에 의한 회전자계 측정의 개념도, 2 is a conceptual diagram of a magnetic field measurement by a sensor;
도3은 저속반응성을 높이기 위한 복수의 센서를 사용하는 것의 개념도, 3 is a conceptual diagram of using a plurality of sensors for improving low-speed reactivity;
도4는 일반적인 종래의 프로펠러식 수도계량기의 개략 단면도.4 is a schematic cross-sectional view of a general conventional propeller type water meter.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
1: 본 발명의 순간유량 계측장치 2: 센서1: instantaneous flow rate measuring device of the present invention 2: sensor
3: 컨트롤러 4: A/D 변환기3: controller 4: A / D converter
5: 유량표시부 6: 통신부5: flow display part 6: communication part
10: 본체 20: 프로펠러10: main body 20: propeller
30: 구동자석 40: 계수기체30: driving magnet 40: counter gas
50: 피동자석 60: 계수표시블록50: passive magnet 60: coefficient display block
WG: 프로펠러식 계량기WG: Propeller Weigher
Claims (3)
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| KR100932435B1 (en) * | 2007-10-01 | 2009-12-17 | 최용운 | Water meter with remote integration indicator |
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| KR102212129B1 (en) | 2020-04-14 | 2021-02-04 | 주식회사 케이디 | Water meter assembly and compensation system for water meter |
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