KR20210130866A - Flow predictable positive displacement turbine - Google Patents

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KR20210130866A
KR20210130866A KR1020200048552A KR20200048552A KR20210130866A KR 20210130866 A KR20210130866 A KR 20210130866A KR 1020200048552 A KR1020200048552 A KR 1020200048552A KR 20200048552 A KR20200048552 A KR 20200048552A KR 20210130866 A KR20210130866 A KR 20210130866A
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최영석
양현모
아리한트 소나왓
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한국생산기술연구원
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Abstract

The present invention provides a flux-predictable volumetric turbine, and more specifically, to the flux-predictable volumetric turbine which reduces a pressure and predicts a flux at the same time. To achieve this end, the present invention provides the flux-predictable volumetric turbine which comprises a pair of rotating units prepared to be engaged with each other to rotate. The flux which passes the pair of rotating units is calculated by using a volume, a pressure difference between an inlet and an outlet, a density of fluid, and a rotational speed of the rotating units as variables.

Description

유량 예측이 가능한 용적식 수차{FLOW PREDICTABLE POSITIVE DISPLACEMENT TURBINE}FLOW PREDICTABLE POSITIVE DISPLACEMENT TURBINE

본 발명은 유량 예측이 가능한 용적식 수차에 관한 것으로, 보다 상세하게는 압력을 감소시킴과 동시에 유량을 예측할 수 있는 유량 예측이 가능한 용적식 수차에 관한 것이다.The present invention relates to a positive displacement aberration capable of predicting a flow rate, and more particularly, to a positive displacement aberration capable of predicting a flow rate while reducing pressure and simultaneously predicting a flow rate.

일반적으로, 지역난방의 열수송관망은 고압의 유체로부터 사용자 설비를 보호하고 유체의 원거리 공급을 위해 밸브를 통해 압력을 조절하거나 압력을 감소시키는 시스템을 사용한다.In general, a heat transport pipe network of district heating uses a system for controlling or reducing pressure through a valve to protect user equipment from high-pressure fluid and to supply the fluid over a long distance.

그러나, 차압유량조절밸브(PDCV)와 온도조절밸브(TCV) 등의 압력조절밸브는, 압력조절이 6bar까지만 가능한 한계가 존재하고, 고압유체의 사용 시, 캐비테이션이 발생하여 잦은 고장 및 오작동을 유발하기 때문에, 많은 문제가 발생하고 있으며, 에너지 손실 및 민원 유발의 원인이 되고 있다.However, pressure control valves such as differential pressure flow control valves (PDCV) and temperature control valves (TCV) have a limit in which pressure control is possible only up to 6 bar, and when high pressure fluid is used, cavitation occurs, causing frequent failures and malfunctions. Because of this, many problems occur, and it is a cause of energy loss and civil complaints.

이러한 문제를 해결하기 위해, 차압밸브를 대신하여, 수명이 길고 압력을 효과적으로 저감시킬 수 있는 용적식 유량계를 적용하기 위한 연구가 수행되었다.In order to solve this problem, instead of the differential pressure valve, research has been conducted to apply a positive displacement flow meter that has a long lifespan and can effectively reduce pressure.

도 1 및 도 2는 일반적인 용적식 유량계 작동 시, 캐비테이션 발생을 나타낸 예시도이다.1 and 2 are exemplary views showing the occurrence of cavitation during operation of a general positive displacement flow meter.

도 1 및 도 2에 도시된 것처럼, 용적식 유량계는 작동 시, 한 쌍의 날개가 맞물려 회전하게 된다.As shown in FIGS. 1 and 2 , when the positive displacement flow meter is operated, a pair of blades are engaged to rotate.

그러나, 이처럼 맞물려 회전하는 한 쌍의 날개는 서로 접하는 부분에 캐비테이션(C)이 발생하게 된다.However, the pair of blades rotating in this way will cause cavitation (C) in the portion in contact with each other.

이처럼 발생하는 캐비테이션(C)은 한 쌍의 날개 사이로 유체가 일정하게 통과하는 것을 방해함으로써, 정확한 유량을 측정하기 어렵게 하는 문제가 있다.The cavitation (C) generated in this way prevents the constant passage of the fluid between the pair of blades, thereby making it difficult to accurately measure the flow rate.

따라서, 종래에는 정확한 유량을 측정하기 위해, 유체의 압력을 강하시키는 장치와 함께 유량을 측정하는 전자식 장치를 구비해야만 했다.Therefore, in the prior art, in order to accurately measure the flow rate, it has to be provided with an electronic device for measuring the flow rate together with a device for reducing the pressure of the fluid.

그러나, 이처럼 유량을 측정하는 전자식 유량 측정 장치는 고가이기 때문에 경제적이지 못한 문제가 있다.However, the electronic flow measurement device for measuring the flow rate as described above is expensive, so there is a problem in that it is not economical.

따라서, 저렴한 비용으로 압력을 저감하여 캐비테이션이 발생하지 않고 유량을 정확하게 예측 및 측정할 수 있는 용적식 수차가 필요하다.Therefore, there is a need for a positive displacement aberration capable of accurately predicting and measuring the flow rate without cavitation by reducing the pressure at a low cost.

일본등록특허 제3310239호Japanese Patent No. 3310239

상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은 압력을 감소시킴과 동시에 유량을 예측할 수 있는 유량 예측이 가능한 용적식 수차를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention to solve the above problems is to provide a positive displacement aberration capable of predicting the flow rate while reducing the pressure.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems to be achieved by the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned can be clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the description below. There will be.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 상호 맞물려 회전하도록 마련된 한 쌍의 회전부를 포함하며, 상기 한 쌍의 회전부를 통과하는 유량은, 용적량, 입구측 압력과 출구측 압력의 차이, 유체의 밀도, 회전부의 회전속도를 변수로 하여 산출되는 것을 특징으로 하는 유량 예측이 가능한 용적식 수차를 제공한다.The configuration of the present invention for achieving the above object includes a pair of rotating parts provided to rotate in engagement with each other, and the flow rate passing through the pair of rotating parts is the volumetric amount, the difference between the inlet pressure and the outlet pressure, the fluid It provides a volumetric aberration capable of predicting a flow rate, characterized in that it is calculated using the density of and the rotational speed of the rotating part as variables.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 유량은 하기 수학식에 의해 산출되는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the flow rate may be calculated by the following equation.

Figure pat00001
Figure pat00001

(

Figure pat00002
는 유량,
Figure pat00003
는 용적량[m3], P는 입구측 압력과 출구측 압력의 차이[Pa], ρ는 유체의 밀도[kg/m3], N은 회전자의 회전속도[rev/s])(
Figure pat00002
is the flow rate,
Figure pat00003
is the volume [m 3 ], P is the difference between the inlet pressure and the outlet pressure [Pa], ρ is the density of the fluid [kg/m 3 ], N is the rotational speed of the rotor [rev/s])

본 발명의 실시예에 있어서, 상기

Figure pat00004
는 0.00070838834m3인 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the
Figure pat00004
may be characterized as 0.00070838834m 3 .

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 유체의 밀도 ρ는

Figure pat00005
[kg/m3]이고, 여기서, T는 3barG[℃] 조건에서의 온도인 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the density ρ of the fluid is
Figure pat00005
[kg/m 3 ], where T may be characterized as a temperature in the condition of 3 barG [℃].

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 한 쌍의 회전부는, 배관의 내부 일측에 마련된 제1 회전부; 및 상기 배관의 내부 타측에 마련되며 상기 제1 회전부와 맞물려 회전하도록 마련된 제2 회전부로 이루어진 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the pair of rotating parts, the first rotating part provided on the inner side of the pipe; and a second rotating part provided on the other side of the inner side of the pipe and provided to rotate in engagement with the first rotating part.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제1 회전부는, 날개를 이루는 제1 회전자; 및 상기 제1 회전자의 중심에 마련되어 상기 제1 회전자의 회전을 위한 축을 형성하는 제1 회전축을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the first rotation unit, a first rotor forming a blade; and a first rotation shaft provided at the center of the first rotor to form an axis for rotation of the first rotor.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제2 회전부는, 날개를 이루며 상기 제1 회전자와 맞물려 회전하도록 마련된 제2 회전자; 및 상기 제2 회전자의 중심에 마련되어 상기 제2 회전자의 회전을 위한 축을 형성하는 제2 회전축을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the second rotating portion, forming a wing, a second rotor provided to rotate in engagement with the first rotor; and a second rotation shaft provided at the center of the second rotor to form an axis for rotation of the second rotor.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제1 회전자 및 상기 제2 회전자는 기설정된 각도만큼 트위스트(twist)된 상태로 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the first rotor and the second rotor may be provided in a twisted state by a preset angle.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제1 회전자는 상기 제1 회전축의 방사 방향으로 길이가 연장되어 복수개로 마련되고, 상기 제2 회전자는 상기 제2 회전축의 방사 방향으로 길이가 연장되어 복수개로 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the first rotor is provided with a plurality of lengths extending in the radial direction of the first rotation shaft, and the second rotor is provided with a plurality of lengths extending in the radial direction of the second rotation shaft. can be characterized as

본 발명의 실시예에 있어서, 각각의 상기 제1 회전자는 폭이 시계 방향으로 트위스트되고, 상기 제2 회전자는 폭이 반시계 방향으로 트위스트된 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, each of the first rotor is twisted in a clockwise direction in width, and the second rotor is twisted in a counterclockwise direction in width.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 한 쌍의 회전부의 입구측 압력 및 출구측 압력을 측정하도록 마련된 압력측정부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, it may further include a pressure measuring unit provided to measure the inlet pressure and the outlet pressure of the pair of rotating parts.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 압력측정부는, 상기 한 쌍의 회전부의 입구측에 마련되어 압력을 측정하는 제1 센서; 및 상기 한 쌍의 회전부의 출구측에 마련되어 압력을 측정하는 제2 센서를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the pressure measuring unit includes: a first sensor provided on the inlet side of the pair of rotating parts to measure the pressure; and a second sensor provided on the outlet side of the pair of rotating parts to measure the pressure.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 유량 예측이 가능한 용적식 수차를 적용한 수차발전기를 제공한다.The configuration of the present invention for achieving the above object provides a water turbine generator to which a positive displacement aberration capable of predicting a flow rate is applied.

상기와 같은 구성에 따르는 본 발명의 효과는, 한 쌍의 회전자가 소정의 각도만큼 트위스트(twist)된 상태에서 서로 맞물려 회전하면서 입구측 및 배출측의 차압을 저감함과 동시에 압력 맥동을 저감시켜 캐비테이션 현상을 줄일 수 있다.The effect of the present invention according to the above configuration is to reduce the pressure pulsation and reduce the pressure pulsation while reducing the pressure difference between the inlet side and the outlet side while the pair of rotors rotate while meshing with each other in a twisted state by a predetermined angle. phenomenon can be reduced.

그리고, 본 발명은 종래의 차압밸브를 사용할 때 발생하던 캐비테이션(cavitation)과 같은 현상이 발생하지 않아 유지 관리가 편리하다. In addition, the present invention is convenient for maintenance because a phenomenon such as cavitation does not occur when using the conventional differential pressure valve.

그리고, 본 발명에 따르면 전자식 유량 측정 장치 없이도 유량을 예측할 수 있다.And, according to the present invention, it is possible to predict the flow rate without the electronic flow measurement device.

따라서, 본 발명에 따르면, 저렴한 비용으로 유체의 압력을 강하시킴과 동시에 유량을 비교적 정확하게 측정할 수 있어 경제적이다.Therefore, according to the present invention, the flow rate can be measured relatively accurately while lowering the pressure of the fluid at a low cost, which is economical.

또한, 본 발명은 수차 발전 시스템에 적용되어, 단순히 유량 및 수압을 제어하던 차압밸브와는 달리, 회전자의 회전에 따라 전력을 생산하도록 함으로써, 경제적이다.In addition, the present invention is applied to a water turbine power generation system, and unlike the differential pressure valve that simply controls the flow rate and water pressure, it is economical by generating power according to the rotation of the rotor.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood that the effects of the present invention are not limited to the above-described effects, and include all effects that can be inferred from the configuration of the invention described in the detailed description or claims of the present invention.

도 1 및 도 2는 일반적인 용적식 유량계 작동 시, 캐비테이션 발생을 나타낸 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 유량 예측이 가능한 용적식 수차의 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 유량 예측이 가능한 용적식 수차의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 유량 예측이 가능한 용적식 수차의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 유량 예측이 가능한 용적식 수차의 회전자를 나타낸 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 유량 예측이 가능한 용적식 수차의 유량에 따른 입구측 및 출구측 압력의 차이를 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 유량 예측이 가능한 용적식 수차의 유량에 따른 수력학적 힘의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 유량 예측이 가능한 용적식 수차의 온도에 따른 유체의 밀도를 나타낸 그래프이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 유량 예측이 가능한 용적식 수차의 수학식1의 변수x에 따른 유량의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 유량 예측이 가능한 용적식 수차의 수학식1에 따라 계산된 예측 유량과 유량계측값의 오차율을 나타낸 그래프이다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 유량 예측이 가능한 용적식 수차의 예시도이다.
도 13은 일반적인 용적식 수차의 입출구 형상을 나타낸 예시도이다.
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 입구측과 출구측의 형상에 대한 시간에 따른 입구측 압력 맥동을 나타낸 그래프이다.
도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 입구측과 출구측의 형상에 대한 시간에 따른 출구측 압력 맥동을 나타낸 그래프이다.
도 16은 본 발명의 일실시예에 따른 입구측과 출구측의 형상에 대한 시간에 따른 유량 맥동을 나타낸 그래프이다.
도 17은 본 발명의 일실시예에 따른 입구측과 출구측의 형상에 대한 시간에 따른 토크 맥동을 나타낸 그래프이다.
1 and 2 are exemplary views showing the occurrence of cavitation during operation of a general positive displacement flow meter.
3 is an exemplary diagram of a positive displacement aberration capable of predicting a flow rate according to an embodiment of the present invention.
4 is a perspective view of a positive displacement aberration capable of predicting a flow rate according to an embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view of a positive displacement aberration capable of predicting a flow rate according to an embodiment of the present invention.
6 is a perspective view illustrating a rotor of a positive displacement water wheel capable of predicting a flow rate according to an embodiment of the present invention.
7 is a graph illustrating a difference in inlet and outlet pressures according to the flow rate of a positive displacement water wheel capable of predicting a flow rate according to an embodiment of the present invention.
8 is a graph illustrating a change in hydrodynamic force according to the flow rate of a positive displacement aberration capable of predicting a flow rate according to an embodiment of the present invention.
9 is a graph showing the density of a fluid according to the temperature of a positive displacement aberration capable of predicting a flow rate according to an embodiment of the present invention.
10 is a graph illustrating a change in flow rate according to the variable x of Equation 1 of a positive displacement aberration capable of predicting a flow rate according to an embodiment of the present invention.
11 is a graph illustrating an error rate between a predicted flow rate and a flow rate measurement value calculated according to Equation 1 of a volumetric aberration capable of predicting a flow rate according to an embodiment of the present invention.
12 is an exemplary diagram of a positive displacement aberration capable of predicting a flow rate according to an embodiment of the present invention.
13 is an exemplary view showing the shape of the entrance/exit of a general positive displacement aberration.
14 is a graph showing the inlet pressure pulsation according to time for the shapes of the inlet side and the outlet side according to an embodiment of the present invention.
15 is a graph showing pressure pulsations at the outlet side with respect to the shapes of the inlet side and the outlet side according to an embodiment of the present invention.
16 is a graph illustrating flow rate pulsations with time for shapes of an inlet side and an outlet side according to an embodiment of the present invention.
17 is a graph showing torque pulsations according to time for the shapes of the inlet side and the outlet side according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be embodied in several different forms, and thus is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to be “connected (connected, contacted, coupled)” with another part, it is not only “directly connected” but also “indirectly connected” with another member interposed therebetween. "Including cases where In addition, when a part "includes" a certain component, this means that other components may be further provided without excluding other components unless otherwise stated.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 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 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used herein are used only to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as "comprises" or "have" are intended to designate that the features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification exist, but one or more other features It should be understood that this does not preclude the existence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 유량 예측이 가능한 용적식 수차의 예시도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 유량 예측이 가능한 용적식 수차의 사시도이다.3 is an exemplary diagram of a positive displacement aberration capable of predicting a flow rate according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a perspective view of a positive displacement aberration capable of predicting a flow rate according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 유량 예측이 가능한 용적식 수차의 단면도이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 유량 예측이 가능한 용적식 수차의 회전자를 나타낸 사시도이다.5 is a cross-sectional view of a positive displacement aberration capable of predicting a flow rate according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a perspective view illustrating a rotor of a positive displacement aberration capable of predicting a flow rate according to an embodiment of the present invention.

도 3 내지 도 6에 도시된 것처럼, 유량 예측이 가능한 용적식 수차(100)는 한 쌍의 회전부(110, 120) 및 압력측정부(130)를 포함할 수 있다.3 to 6 , the positive displacement aberration 100 capable of predicting a flow rate may include a pair of rotating units 110 and 120 and a pressure measuring unit 130 .

상기 회전부(110, 120)는 한 쌍으로 마련되어 상호 맞물려 회전하도록 마련되며, 상기 한 쌍의 회전부의 회전자는 기설정된 각도만큼 트위스트(twist)된 상태로 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.The rotating units 110 and 120 may be provided as a pair to be rotated by being engaged with each other, and the rotors of the pair of rotating units may be provided in a twisted state by a predetermined angle.

보다 구체적으로, 한 쌍의 회전부는 제1 회전부(110) 및 제2 회전부(120)로 이루어질 수 있다.More specifically, the pair of rotating units may include the first rotating unit 110 and the second rotating unit 120 .

상기 제1 회전부(110)는 배관의 내부 일측에 마련되며, 제1 회전축(111) 및 제1 회전자(112)를 포함할 수 있다.The first rotation unit 110 is provided on one side of the inside of the pipe, and may include a first rotation shaft 111 and a first rotor 112 .

상기 제1 회전축(111)은 상기 제1 회전자(112)의 중심에 마련되며, 상기 제1 회전자(112)의 회전을 위한 축을 형성할 수 있다.The first rotation shaft 111 is provided at the center of the first rotor 112 , and may form an axis for rotation of the first rotor 112 .

상기 제1 회전자(112)는 날개가 기설정된 각도만큼 트위스트 된 상태로 마련되며, 회전 가능하게 마련될 수 있다.The first rotor 112 is provided in a state in which the blades are twisted by a predetermined angle, and may be provided rotatably.

상기 제2 회전축(121)은 상기 제2 회전자(122)의 중심에 마련되며, 상기 제2 회전자(122)의 회전을 위한 축을 형성할 수 있다.The second rotation shaft 121 is provided at the center of the second rotor 122 , and may form an axis for rotation of the second rotor 122 .

상기 제2 회전자(122)는 날개가 기설정된 각도만큼 트위스트 된 상태로 마련되며, 회전 가능하게 마련될 수 있다. The second rotor 122 is provided in a state in which the blades are twisted by a predetermined angle, and may be provided rotatably.

그리고 특히, 상기 제2 회전자(122)는 상기 제1 회전자(112)와 맞물려 회전하도록 마련될 수 있다. 즉, 상기 제1 회전자(112) 및 상기 제2 회전자(122)는 트위스트 된 상태에서 상호 맞물려 회전하도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다. And in particular, the second rotor 122 may be provided to rotate in engagement with the first rotor 112 . That is, the first rotor 112 and the second rotor 122 may be characterized in that they are provided to rotate while being engaged with each other in a twisted state.

보다 구체적으로, 상기 제1 회전자(112)는 상기 제1 회전축(111)의 방사 방향으로 길이가 연장되어 복수개로 마련되고, 상기 제2 회전자(122)는 상기 제2 회전축(121)의 방사 방향으로 길이가 연장되어 복수개로 마련될 수 있다.More specifically, the first rotor 112 is provided with a plurality of lengths extending in the radial direction of the first rotation shaft 111 , and the second rotor 122 is the second rotation shaft 121 . The length may be extended in the radial direction to be provided in plurality.

그리고, 각각의 상기 제1 회전자(112)는 폭이 시계 방향으로 트위스트되고, 상기 제2 회전자(122)는 폭이 반시계 방향으로 트위스트된 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, each of the first rotors 112 may have a width twisted in a clockwise direction, and the second rotor 122 may have a width twisted in a counterclockwise direction.

여기서 제1 회전자(112) 및 상기 제2 회전자(122)의 폭이란, 상기 제1 회전자(112) 및 상기 제2 회전자(122)의 두께 방향을 지칭할 수 있다.Here, the widths of the first rotor 112 and the second rotor 122 may refer to thickness directions of the first rotor 112 and the second rotor 122 .

보다 구체적으로, 상기 제2 회전자(122)는 상기 회전축(121)축의 길이 방향을 따라, 기설정된 각도만큼 비틀린 상태로 마련될 수 있다. 이때, 상기 제2 회전자(122)는 상기 제1 회전자(112)와 맞물릴 수 있도록 하기 위해, 상기 제1 회전자(112)의 형상과 대응되게 비틀리도록 마련될 수 있다.More specifically, the second rotor 122 may be provided in a twisted state by a preset angle along the longitudinal direction of the axis of the rotation shaft 121 . In this case, the second rotor 122 may be provided to be twisted to correspond to the shape of the first rotor 112 in order to be engaged with the first rotor 112 .

특히, 상기 제1 회전자(112) 및 상기 제2 회전자(122)는 각각 회전축으로부터 방사 방향으로 돌출 연장된 복수의 날개로 마련되며, 각 날개가 독립적으로 트위스트 되도록 마련될 수 있다.In particular, the first rotor 112 and the second rotor 122 may be provided with a plurality of blades protruding and extending in a radial direction from the rotation axis, respectively, and each blade may be independently twisted.

또한, 상기 제1 회전자(112) 및 상기 제2 회전자(122)는 상호 반대 방향으로 회전하도록 마련되며, 상기 제1 회전자(112) 및 상기 제2 회전자(122)는 각각 케이싱과 마주보는 면을 지나서 물이 통과하도록 마련될 수 있다.In addition, the first rotor 112 and the second rotor 122 are provided to rotate in opposite directions to each other, and the first rotor 112 and the second rotor 122 each have a casing and It may be provided to allow water to pass through the opposite side.

일 예로, 상기 제1 회전자(112)는 상부에서 유입되는 물은 상기 제1회전자(112)를 이루는 날개 사이로 유입이 된다. 그리고, 상기 제1 회전자(112)가 반시계 방향으로 회전하는 동안 유입된 물은 케이싱과 제1 회전자(112) 사이에서 이동하게 된다. 그리고 유입된 물이 케이싱을 벗어나 하부를 향할 때 하부로 배출될 수 있다.For example, the water flowing from the upper portion of the first rotor 112 is introduced between the wings constituting the first rotor 112 . And, while the first rotor 112 rotates counterclockwise, the introduced water moves between the casing and the first rotor 112 . And when the introduced water leaves the casing and goes downward, it may be discharged to the lower part.

상기 제1 회전자(112) 및 상기 제2 회전자(122)의 트위스트 각도는 가장 바람직하게는 45로 마련되어야 하나, 40도 내지 50의 각도로 마련될 수도 있다. 단, 상기 제1 회전자(112) 및 상기 제2 회전자(122)의 유량을 예측하는 후술하는 내용에 대해서는 상기 회전부의 트위스트 각도가 한정되지 않고 적용이 가능하다. 상기 제1 회전자(112) 및 상기 제2 회전자(122)의 트위스트 각도는 가변 가능하도록 마련될 수 있다.The twist angle of the first rotor 112 and the second rotor 122 is most preferably 45, but may be provided at an angle of 40 degrees to 50 degrees. However, the twist angle of the rotating part is not limited and can be applied to the content to be described later for predicting the flow rates of the first rotor 112 and the second rotor 122 . Twist angles of the first rotor 112 and the second rotor 122 may be provided to be variable.

이처럼 본 발명은, 상기 제1 회전자(112) 및 상기 제2 회전자(122)가 트위스트 된 상태로 상호 맞물려 회전됨에 따라, 입구측 및 배출측의 차압을 저감할 수 있을뿐 아니라, 입구측 및 배출구측의 압력 맥동을 트위스트 되지 않은 회전자에 비해 확연히 저감할 수 있다.As such, in the present invention, as the first rotor 112 and the second rotor 122 are rotated in a twisted state, it is possible to reduce the differential pressure between the inlet side and the discharge side as well as the inlet side And pressure pulsation on the outlet side can be significantly reduced compared to the untwisted rotor.

또한, 상기 제1 회전자(112) 및 상기 제2 회전자(122)는 회전수에 따라 유량을 측정하도록 마련될 수 있다. 이처럼 마련된 본 발명은 종래의 차압밸브에 비해 유량을 보다 정밀하게 측정할 수 있다.In addition, the first rotor 112 and the second rotor 122 may be provided to measure the flow rate according to the number of rotations. The present invention thus prepared can measure the flow rate more precisely compared to the conventional differential pressure valve.

상기 압력측정부(130)는 상기 한 쌍의 회전부의 입구측 압력 및 출구측 압력을 측정하도록 마련될 수 있으며, 제1 센서(131) 및 제2 센서(132)를 포함할 수 있다.The pressure measuring unit 130 may be provided to measure an inlet pressure and an outlet pressure of the pair of rotating units, and may include a first sensor 131 and a second sensor 132 .

상기 제1 센서(131)는 상기 한 쌍의 회전부의 입구측에 마련되어 압력을 측정하도록 마련될 수 있다.The first sensor 131 may be provided on the inlet side of the pair of rotating parts to measure the pressure.

상기 제2 센서(132)는 상기 한 쌍의 회전부의 출구측에 마련되어 압력을 측정하도록 마련될 수 있다.The second sensor 132 may be provided at the outlet side of the pair of rotating parts to measure the pressure.

이처럼 마련된 상기 제1 센서(131) 및 상기 제2 센서(132)는 상기 한 쌍의 회전부의 입구측과 출구측의 압력을 실시간으로 연속해서 측정하여 압력 맥동을 모니터링하도록 마련될 수 있다.The first sensor 131 and the second sensor 132 thus provided may be provided to continuously measure the pressure at the inlet side and the outlet side of the pair of rotating parts in real time to monitor the pressure pulsation.

한편, 유량 예측이 가능한 용적식 수차(100)는 상기 제1 회전자(112), 상기 제2 회전자(122)의 용적량, 입구측 압력과 출구측 압력의 차이, 유체의 밀도, 회전부의 회전속도를 변수로 이용하여 유량을 예측하도록 마련될 수 있다. 구체적으로, 상기 유량 예측이 가능한 용적식 수차(100)는 하기 수학식 1에 의해 유량이 측정될 수 있다.On the other hand, the positive displacement water wheel 100 that can predict the flow rate is the volumetric amount of the first rotor 112 and the second rotor 122, the difference between the inlet pressure and the outlet pressure, the density of the fluid, and the rotation of the rotating part. It may be provided to predict the flow rate using the velocity as a variable. Specifically, the flow rate of the volumetric aberration 100 capable of predicting the flow rate may be measured by Equation 1 below.

Figure pat00006
Figure pat00006

여기서,

Figure pat00007
는 유량,
Figure pat00008
는 용적량[m3], P는 입구측 압력과 출구측 압력의 차이[Pa], ρ는 유체의 밀도[kg/m3], N은 회전자의 회전속도[rev/s]를 의미한다.here,
Figure pat00007
is the flow rate,
Figure pat00008
where is the volume [m 3 ], P is the difference between the inlet pressure and the outlet pressure [Pa], ρ is the density of the fluid [kg/m 3 ], and N is the rotational speed of the rotor [rev/s].

이때, 상기

Figure pat00009
는 0.00070838834m3이다.At this time, the
Figure pat00009
is 0.00070838834 m 3 .

그리고, 상기 유체의 밀도는 하기 수학식 2에 의해 산출될 수 있다.And, the density of the fluid may be calculated by Equation 2 below.

Figure pat00010
Figure pat00010

여기서, ρ는 유체의 밀도[kg/m3], T는 3barG[℃] 조건에서의 온도를 의미한다.Here, ρ is the density of the fluid [kg/m 3 ], and T is the temperature in the condition of 3 barG [℃].

위의 수학식1 및 수학식2를 도출 및 검증하기 위해 온도 조절이 가능한 성능 시험설비를 이용하여 측정되는 유량과 수학식 1에 따른 예측 유량을 비교해보았다.In order to derive and verify Equations 1 and 2 above, the flow rate measured using a temperature-controllable performance test facility and the predicted flow rate according to Equation 1 were compared.

No.No. FlowrateFlowrate Effective HeadEffective Head Hydraulic PowerHydraulic Power Hydraulic EfficiencyHydraulic Efficiency Inlet PressureInlet Pressure Outlet PressureOutlet Pressure Del PDel P Inlet TempInlet Temp Out TempOut Temp 단위unit   m3/hm 3 /h mm kWkW %% barbar barbar barbar 15 ℃15 ℃ 1One 55.18755.187 69.48169.481 6.6746.674 63.88063.880 9.9309.930 3.1203.120 6.8106.810 14.614.6 14.614.6 22 54.36854.368 59.78259.782 5.6325.632 63.59063.590 8.9408.940 3.0703.070 5.8705.870 14.414.4 14.414.4 33 53.94453.944 53.51453.514 5.0075.007 63.65063.650 8.3008.300 3.0503.050 5.2505.250 14.914.9 14.914.9 44 53.40553.405 47.85347.853 4.3844.384 62.96062.960 7.7107.710 3.0203.020 4.6904.690 15.115.1 15.115.1 55 52.97952.979 42.70942.709 3.8223.822 61.98061.980 7.1907.190 3.0003.000 4.1904.190 15.315.3 15.315.3 66 52.16752.167 36.09936.099 3.0603.060 59.63059.630 6.5406.540 3.0003.000 3.5403.540 15.515.5 15.515.5 77 51.41351.413 30.14030.140 2.3252.325 55.07055.070 5.9705.970 3.0203.020 2.9502.950 15.715.7 15.715.7 88 50.57950.579 23.65423.654 1.5881.588 48.72048.720 5.3205.320 3.0003.000 2.3202.320 15.815.8 15.815.8 99 49.24149.241 16.78416.784 0.7890.789 35.05035.050 4.6504.650 3.0103.010 1.6401.640 16.016.0 16.016.0 1010 48.67648.676 13.44313.443 0.4280.428 24.00024.000 4.3104.310 3.0003.000 1.3101.310 16.116.1 16.116.1

No.No. Rotation SpeedRotation Speed TorqueTorque Tank PressTank Press DensityDensity HeadHead massflowratemassflow rate XX Q_predictQ_predict ErrorError 단위unit   rpmrpm N*mN*m barbar kg/m3 kg/m 3 mm kg/skg/s   m3/hm 3 /h %% 15 ℃15 ℃ 1One 902902 70.70070.700 1.4601.460 999.267999.267 69.47069.470 15.31815.318 4.0414.041 55.06755.067 -0.218-0.218 22 901901 59.70059.700 1.4601.460 999.299999.299 59.87959.879 15.09215.092 3.4873.487 54.41154.411 0.0800.080 33 901901 53.10053.100 1.4701.470 999.218999.218 53.55953.559 14.97314.973 3.1193.119 53.91253.912 -0.059-0.059 44 900900 46.50046.500 1.4701.470 999.185999.185 47.84747.847 14.82314.823 2.7892.789 53.42053.420 0.0280.028 55 902902 40.50040.500 1.4701.470 999.151999.151 42.74842.748 14.70414.704 2.4872.487 52.92152.921 -0.109-0.109 66 900900 32.50032.500 1.4801.480 999.117999.117 36.11836.118 14.47814.478 2.1062.106 52.21352.213 0.0880.088 77 899899 24.70024.700 1.4801.480 999.083999.083 30.09930.099 14.26814.268 1.7571.757 51.46251.462 0.0960.096 88 902902 16.80016.800 1.4801.480 999.066999.066 23.67123.671 14.03714.037 1.3771.377 50.50050.500 -0.157-0.157 99 899899 8.4008.400 1.4901.490 999.031999.031 16.73416.734 13.66513.665 0.9770.977 49.25649.256 0.0310.031 1010 902902 4.5004.500 1.4901.490 999.014999.014 13.36713.367 13.50813.508 0.7780.778 48.51948.519 -0.322-0.322

상기 표 1 및 표 2는 수온이 15 ℃일 때 계측된 유량, 유효 수두, 수동력, 유체 효율, 입구측 및 출구측 압력과 차압, 입구측 온도 및 출구측 온도, 회전 속도, 회전력, 내부 압력, 밀도, 수두, 질량 유량, 수학식 1의 괄호안의 값, 수학식 1에 의해 측정된 예측 유량, 예측유량과 계측된 유량의 오차율을 순서대로 나타낸 표이다.The above Tables 1 and 2 show the measured flow rate, effective head, manual force, fluid efficiency, inlet and outlet pressure and differential pressure, inlet and outlet temperature, rotational speed, rotational force, and internal pressure when the water temperature is 15 ° C. , density, head, mass flow rate, the values in parentheses of Equation 1, the predicted flow rate measured by Equation 1, and the error rate between the predicted flow rate and the measured flow rate are in order.

No.No. FlowrateFlowrate Effective HeadEffective Head Hydraulic PowerHydraulic Power Hydraulic EfficiencyHydraulic Efficiency Inlet PressureInlet Pressure Outlet PressureOutlet Pressure Del PDel P Inlet TempInlet Temp Out TempOut Temp 단위unit   m3/hm 3 /h mm kWkW %% barbar barbar barbar 50 ℃50 ℃ 1111 55.43755.437 71.39471.394 6.7406.740 62.50062.500 10.10010.100 3.1003.100 7.0007.000 50.350.3 50.350.3 1212 54.68754.687 61.79261.792 5.8465.846 63.49063.490 9.1209.120 3.0603.060 6.0606.060 50.450.4 50.450.4 1313 54.19654.196 54.95054.950 5.1525.152 63.49063.490 8.4408.440 3.0503.050 5.3905.390 50.050.0 50.050.0 1414 53.72753.727 49.29649.296 4.5824.582 63.49063.490 7.8307.830 3.0003.000 4.8304.830 50.550.5 50.550.5 1515 52.84752.847 42.85742.857 3.8133.813 61.77061.770 7.2507.250 3.0503.050 4.2004.200 50.650.6 50.650.6 1616 52.20952.209 36.25236.252 3.0763.076 59.65059.650 6.6206.620 3.0603.060 3.5603.560 50.750.7 50.750.7 1717 51.76651.766 31.27731.277 2.5262.526 57.26057.260 6.1006.100 3.0303.030 3.0703.070 50.850.8 50.850.8 1818 50.67750.677 25.07225.072 1.8471.847 53.34053.340 5.4605.460 3.0003.000 2.4602.460 50.850.8 50.850.8 1919 49.79949.799 19.48119.481 1.2411.241 46.96046.960 4.9204.920 3.0103.010 1.9101.910 50.950.9 50.950.9 2020 48.94748.947 14.55014.550 0.7080.708 36.51036.510 4.4304.430 3.0003.000 1.4301.430 50.950.9 50.950.9 2121 48.25648.256 12.33912.339 0.4320.432 26.65026.650 4.2204.220 3.0103.010 1.2101.210 51.051.0 51.051.0

No.No. Rotation SpeedRotation Speed TorqueTorque Tank PressTank Press DensityDensity HeadHead massflowratemassflow rate XX Q_predictQ_predict ErrorError 단위unit   rpmrpm NmNm barbar kg/m3 kg/m 3 mm kg/skg/s   m3/hm 3 /h %% 50 ℃50 ℃ 1111 902902 71.30071.300 0.9400.940 988.013988.013 72.22172.221 15.21515.215 4.2014.201 55.22655.226 -0.380-0.380 1212 902902 61.90061.900 0.9600.960 987.968987.968 62.52662.526 15.00815.08 3.6373.637 54.60154.601 -0.157-0.157 1313 903903 54.50054.500 0.9400.940 988.15988.15 55.60355.603 14.87614.876 3.2313.231 54.06954.069 -0.234-0.234 1414 903903 48.50048.500 0.9700.970 987.922987.922 49.83749.837 14.74414.744 2.8962.896 53.58453.584 -0.266-0.266 1515 898898 40.60040.600 0.9800.980 987.876987.876 43.33943.339 14.50214.502 2.5322.532 53.00053.000 0.2890.289 1616 900900 32.70032.700 0.9900.990 987.83987.83 36.73736.737 14.32614.326 2.1422.142 52.28552.285 0.1450.145 1717 903903 26.70026.700 1.0001.000 987.785987.785 31.68231.682 14.20414.204 1.8411.841 51.65451.654 -0.217-0.217 1818 898898 19.60019.600 1.0101.010 987.785987.785 25.38725.387 13.90513.905 1.4831.483 50.78750.787 0.2180.218 1919 899899 13.20013.200 1.0101.010 987.738987.738 19.71219.712 13.66313.663 1.1501.150 49.83049.830 0.0630.063 2020 902902 7.5007.500 1.0201.020 987.738987.738 14.75814.758 13.43013.430 0.8580.858 48.83048.830 -0.239-0.239 2121 898898 4.6004.600 1.0201.020 987.692987.692 12.48812.488 13.23913.239 0.7300.730 48.32748.327 0.1470.147

상기 표3 및 표 4는 수온이 50 ℃일 때 계측된 유량, 유효 수두, 수동력, 유체 효율, 입구측 및 출구측 압력과 차압, 입구측 온도 및 출구측 온도, 회전 속도, 회전력, 내부 압력, 밀도, 수두, 질량 유량, 수학식 1의 괄호안의 값, 수학식 1에 의해 측정된 예측 유량, 예측유량과 계측된 유량의 오차율을 순서대로 나타낸 표이다.The above Tables 3 and 4 show the measured flow rate, effective head, manual force, fluid efficiency, inlet and outlet pressure and differential pressure, inlet and outlet temperature, rotational speed, rotational force, and internal pressure when the water temperature is 50 ° C. , density, head, mass flow rate, the values in parentheses of Equation 1, the predicted flow rate measured by Equation 1, and the error rate between the predicted flow rate and the measured flow rate are in order.

No.No. FlowrateFlowrate Effective HeadEffective Head Hydraulic PowerHydraulic Power Hydraulic EfficiencyHydraulic Efficiency Inlet PressureInlet Pressure Outlet PressureOutlet Pressure Del PDel P Inlet TempInlet Temp Out TempOut Temp 단위unit   m3/hm 3 /h mm kWkW %% barbar barbar barbar 110 ℃_1110 ℃_1 2222 54.69754.697 61.35661.356 5.1795.179 56.64056.640 9.1309.130 3.1103.110 6.0206.020 109.4109.4 109.4109.4 2323 55.28055.280 67.64267.642 5.7695.769 56.62056.620 9.8109.810 3.1803.180 6.6306.630 109.7109.7 109.7109.7 2424 55.80455.804 80.06180.061 6.7826.782 55.70055.700 11.12011.120 3.2603.260 7.8607.860 110.0110.0 110.0110.0 2525 54.46754.467 57.72457.724 4.9824.982 58.15058.150 8.7708.770 3.1003.100 5.6705.670 110.1110.1 110.1110.1 2626 53.97153.971 51.96851.968 4.4814.481 58.63058.630 8.1608.160 3.0603.060 5.1005.100 110.1110.1 110.1110.1 2727 53.19153.191 43.04443.044 3.6893.689 59.13059.130 7.1807.180 2.9502.950 4.2304.230 110.0110.0 110.0110.0 2828 53.00853.008 42.48942.489 3.6693.669 59.78059.780 7.1807.180 3.0103.010 4.1704.170 109.9109.9 109.9109.9 2929 52.32852.328 35.29635.296 3.0513.051 60.63060.630 6.5406.540 3.0803.080 3.4603.460 109.8109.8 109.8109.8 3030 51.64751.647 30.18130.181 2.5552.555 60.14060.140 6.0406.040 3.0803.080 2.9602.960 109.7109.7 109.7109.7 3131 51.12451.124 25.86425.864 2.0752.075 57.59057.590 5.5505.550 3.0103.010 2.5402.540 109.6109.6 109.6109.6 3232 50.05150.051 20.48920.489 1.4421.442 51.60051.600 5.0205.020 3.0103.010 2.0102.010 109.4109.4 109.4109.4 3333 49.02149.021 14.88114.881 0.8170.817 41.09041.090 4.4804.480 3.0203.020 1.4601.460 109.3109.3 109.3109.3 3434 48.41348.413 12.45912.459 0.5380.538 32.72032.720 4.2204.220 3.0003.000 1.2201.220 109.2109.2 109.2109.2

No.No. Rotation SpeedRotation Speed TorqueTorque Tank PressTank Press DensityDensity HeadHead massflowratemassflow rate XX Q_predictQ_predict ErrorError 단위unit   rpmrpm NmNm barbar kg/m3 kg/m 3 mm kg/skg/s   m3/hm 3 /h %% 110 ℃_1110 ℃_1 2222 902902 54.90054.900 1.5201.520 950.576950.576 64.55764.557 14.44314.443 3.7553.755 54.74554.745 0.0880.088 2323 904904 60.90060.900 1.5601.560 950.343950.343 71.11571.115 14.59314.593 4.1284.128 55.15555.155 -0.226-0.226 2424 900900 72.00072.000 1.6101.610 950.11950.11 84.33084.330 14.72814.728 4.9164.916 55.57455.574 -0.412-0.412 2525 902902 52.70052.700 1.5201.520 950.032950.032 60.83860.838 14.37414.374 3.5393.539 54.47854.478 0.0200.020 2626 901901 47.50047.500 1.5101.510 950.032950.032 54.72254.722 14.24314.243 3.1873.187 54.00854.008 0.0680.068 2727 903903 39.00039.000 1.4701.470 950.11950.11 45.38345.383 14.03814.038 2.6372.637 53.17553.175 -0.030-0.030 2828 901901 38.90038.900 1.4601.460 950.188950.188 44.73644.736 13.99113.991 2.6052.605 53.12253.122 0.2160.216 2929 903903 32.30032.300 1.4301.430 950.266950.266 37.11637.116 13.81313.813 2.1572.157 52.31452.314 -0.027-0.027 3030 902902 27.00027.000 1.4001.400 950.343950.343 31.75031.750 13.63413.634 1.8471.847 51.66751.667 0.0390.039 3131 905905 21.90021.900 1.3801.380 950.421950.421 27.24327.243 13.49713.497 1.5791.579 51.03551.035 -0.175-0.175 3232 901901 15.30015.300 1.3601.360 950.576950.576 21.55521.555 13.21613.216 1.2551.255 50.15050.150 0.1980.198 3333 901901 8.7008.700 1.3301.330 950.654950.654 15.65515.655 12.94512.945 0.9120.912 49.02649.026 0.0100.010 3434 900900 5.7005.700 1.3101.310 950.731950.731 13.08113.081 12.78512.785 0.7630.763 48.46048.460 0.0970.097

No.No. FlowrateFlowrate Effective HeadEffective Head Hydraulic PowerHydraulic Power Hydraulic EfficiencyHydraulic Efficiency Inlet PressureInlet Pressure Outlet PressureOutlet Pressure Del PDel P Inlet TempInlet Temp Out TempOut Temp 단위unit   m^3/hm^3/h mm kWkW %% barbar barbar barbar 110 ℃_2110 ℃_2 3535 55.77655.776 78.21478.214 6.7376.737 56.67056.670 10.80010.800 3.1203.120 7.6807.680 110.9110.9 110.9110.9 3636 54.97654.976 66.58566.585 5.6645.664 56.79056.790 9.6209.620 3.0903.090 6.5306.530 110.8110.8 110.8110.8 3737 54.62854.628 58.10958.109 5.1025.102 58.98058.980 8.7708.770 3.0703.070 5.7005.700 110.9110.9 110.9110.9 3838 53.67853.678 48.12848.128 4.2404.240 60.24060.240 7.7107.710 2.9902.990 4.7204.720 110.9110.9 110.9110.9 3939 52.92352.923 40.31240.312 3.5153.515 60.47060.470 6.9806.980 3.0203.020 3.9603.960 111.0111.0 111.0111.0 4040 52.23852.238 33.37233.372 2.8922.892 60.87060.870 6.2906.290 3.0203.020 3.2703.270 110.9110.9 110.9110.9 4141 51.02251.022 25.57125.571 2.0552.055 57.79057.790 5.5405.540 3.0303.030 2.5102.510 110.9110.9 110.9110.9 4242 49.94749.947 19.44419.444 1.3501.350 51.01051.010 4.9504.950 3.0403.040 1.9101.910 110.9110.9 110.9110.9 4343 48.34748.347 12.20612.206 0.5360.536 33.34033.340 4.2004.200 3.0003.000 1.2001.200 110.9110.9 110.9110.9

No.No. Rotation SpeedRotation Speed TorqueTorque Tank PressTank Press DensityDensity HeadHead massflowratemassflow rate XX Q_predictQ_predict ErrorError 단위unit   rpmrpm NmNm barbar kg/m3 kg/m 3 mm kg/skg/s   m3/hm 3 /h %% 110 ℃_2110 ℃_2 3535 899899 71.50071.500 1.5001.500 949.408949.408 82.45982.459 14.71014.710 4.8134.813 55.58055.580 -0.351-0.351 3636 899899 60.20060.200 1.5201.520 949.486949.486 70.10670.106 14.50014.500 4.0924.092 55.11955.119 0.2600.260 3737 902902 54.00054.000 1.5201.520 949.408949.408 61.20061.200 14.40714.407 3.5603.560 54.50554.505 -0.225-0.225 3838 900900 45.00045.000 1.5001.500 949.408949.408 50.67850.678 14.15614.156 2.9552.955 53.67253.672 -0.011-0.011 3939 901901 37.30037.300 1.5301.530 949.33949.33 42.52242.522 13.95613.956 2.4762.476 52.90352.903 -0.037-0.037 4040 903903 30.60030.600 1.5101.510 949.408949.408 35.11035.110 13.77613.776 2.0402.040 52.08052.080 -0.302-0.302 4141 900900 21.80021.800 1.5001.500 949.408949.408 26.95026.950 13.45613.456 1.5711.571 51.01451.014 -0.016-0.016 4242 900900 14.30014.300 1.5101.510 949.408949.408 20.50720.507 13.17213.172 1.1961.196 49.97049.970 0.0470.047 4343 898898 5.7005.700 1.4901.490 949.408949.408 12.88412.884 12.75012.750 0.7530.753 48.42148.421 0.1520.152

상기 표 5 내지 표 8은 수온이 110 ℃ 일 때 계측된 유량, 유효 수두, 수동력, 유체 효율, 입구측 및 출구측 압력과 차압, 입구측 온도 및 출구측 온도, 회전 속도, 회전력, 내부 압력, 밀도, 수두, 질량 유량, 수학식 1의 괄호안의 값, 수학식 1에 의해 측정된 예측 유량, 예측유량과 계측된 유량의 오차율을 순서대로 나타낸 표이다.Tables 5 to 8 show the flow rate, effective head, manual force, fluid efficiency, inlet and outlet pressure and differential pressure, inlet and outlet temperature, rotational speed, rotational force, and internal pressure measured when the water temperature is 110° C. , density, head, mass flow rate, the values in parentheses of Equation 1, the predicted flow rate measured by Equation 1, and the error rate between the predicted flow rate and the measured flow rate are in order.

그리고 본 발명의 도 7 내지 도 11은 상기 표 1 내지 표 8에 도출된 값으로 나타낸 그래프이다.7 to 11 of the present invention are graphs showing the values derived in Tables 1 to 8 above.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 유량 예측이 가능한 용적식 수차의 유량에 따른 입구측 및 출구측 압력의 차이를 나타낸 그래프이고, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 유량 예측이 가능한 용적식 수차의 유량에 따른 유압의 변화를 나타낸 그래프이다.7 is a graph showing the difference between the inlet and outlet pressures according to the flow rate of the positive displacement water wheel capable of predicting the flow rate according to an embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a flow rate prediction possible according to an embodiment of the present invention. It is a graph showing the change of hydraulic pressure according to the flow rate of the positive displacement water wheel.

도 7을 참조하면, 입구측 압력과 출구측 압력 차이가 증가하게 되면, 유량도 증가하는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 7 , it can be seen that when the difference between the inlet pressure and the outlet pressure increases, the flow rate also increases.

그리고, 도 8을 참조하면, 수력학적 힘이 증가함에 따라 유량도 증가하게 된다.And, referring to FIG. 8 , as the hydraulic force increases, the flow rate also increases.

도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 유량 예측이 가능한 용적식 수차의 온도에 따른 유체의 밀도를 나타낸 그래프이다.9 is a graph showing the density of a fluid according to the temperature of a positive displacement aberration capable of predicting a flow rate according to an embodiment of the present invention.

도 9를 참조하면, 온도가 증가함에 따라 유체 밀도가 감소하는 것을 확인할 수 있다. 이의 그래프를 함수화하면 상기 수학식 2가 도출된다.Referring to FIG. 9 , it can be seen that the fluid density decreases as the temperature increases. When the graph thereof is functionalized, Equation 2 is derived.

도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 유량 예측이 가능한 용적식 수차의 수학식1의 변수x에 따른 유량의 변화를 나타낸 그래프이다.10 is a graph illustrating a change in flow rate according to variable x in Equation 1 of a positive displacement aberration capable of predicting a flow rate according to an embodiment of the present invention.

여기서, 도 10의 변수 x는

Figure pat00011
이다.Here, the variable x in FIG. 10 is
Figure pat00011
am.

도 10에 따르면, 변수 x가 증가하게 되면 유량이 선형적으로 증가하는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 10 , it can be confirmed that the flow rate linearly increases when the variable x increases.

도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 유량 예측이 가능한 용적식 수차의 수학식1에 따라 계산된 예측 유량과 유량계측값의 오차율을 나타낸 그래프이다.11 is a graph illustrating an error rate between a predicted flow rate calculated according to Equation 1 of a volumetric aberration capable of predicting a flow rate and an error rate of a flow rate measurement value according to an embodiment of the present invention.

표 1 내지 표 8 및 도 11을 참조하면, 각 실험에 따른 오차율을 확인할 수 있다.Referring to Tables 1 to 8 and FIG. 11 , an error rate according to each experiment can be confirmed.

개시된 바와 같이, 본 발명의 수학식 1을 이용하면, 유량 계측값에 0.4% 이내의 오차율을 갖도록 예측 유량 값을 산출할 수 있음을 알 수 있다.As disclosed, using Equation 1 of the present invention, it can be seen that the predicted flow rate value can be calculated so that the flow rate measurement value has an error rate of within 0.4%.

이처럼, 종래의 용적식 유량계는 캐비테이션 현상 때문에 정확한 유량을 예측 및 산출하기 어려웠으나, 본 발명은 압력측정부(130)가 압력을 실시간으로 측정하고, 산출부(미도시)가 상기 수학식 1을 자동 계산하도록 함으로써, 캐비테이션이 발생하여도 계측 유량과 오차율 0.4% 이내인 예측 유량을 알아낼 수 있다.As such, in the conventional positive displacement flow meter, it was difficult to predict and calculate the correct flow rate due to the cavitation phenomenon. By automatically calculating, even if cavitation occurs, it is possible to find out the measured flow rate and the predicted flow rate within an error rate of 0.4%.

본 발명에 따른 상기 유량 예측이 가능한 용적식 수차(100)는 수차발전기에 적용될 수 있다.The positive displacement water wheel 100 capable of predicting the flow rate according to the present invention may be applied to a water wheel generator.

구체적으로, 본 발명에 따른 유량 예측이 가능한 용적식 수차(100)는 수차 발전기 형태로 지역난방의 열수송관망 등에 설치될 수 있다.Specifically, the positive displacement water wheel 100 capable of predicting the flow rate according to the present invention may be installed in a heat transport pipe network of district heating in the form of a water turbine generator.

이처럼 열수송관망에 설치된 유량 예측이 가능한 용적식 수차(100)는 고압수에 의해 상기 제1 회전자(112) 및 상기 제2 회전자(122)가 회전됨에 따라, 전력을 생산하도록 마련되고, 생성된 전력은 물을 고압으로 이송하는 펌프에 제공하도록 마련될 수 있다.As such, the positive displacement water wheel 100, which can predict the flow rate installed in the heat transport pipe network, is provided to produce power as the first rotor 112 and the second rotor 122 are rotated by high-pressure water, The power generated may be provided to provide a pump that delivers water at high pressure.

이를 위해, 도시하지는 않았으나, 상기 수차발전기는 에너지 저장장치(ESS), 계통 전원, 펌프 구동부 등을 더 포함할 수 있다.To this end, although not shown, the water turbine generator may further include an energy storage device (ESS), a system power source, a pump driving unit, and the like.

이처럼 본 발명의 차압조절 및 유량적산 기능을 갖는 용적식 수차(100)는 수차 발전기에 적용되어, 단순히 유량 및 수압을 제어하고, 고압수를 목표 수압으로 낮추기만 하여 에너지를 낭비하는 차압밸브와는 달리, 상기 제1 회전자(112) 및 상기 제2회전자의 회전에 따라 전력을 생산하도록 함으로써, 종래보다 경제적인 운전이 가능하다.As such, the positive displacement water wheel 100 having a differential pressure control and flow rate integration function of the present invention is applied to a water turbine generator, simply controlling the flow rate and water pressure, and lowering the high pressure water to the target water pressure to waste energy. Alternatively, by generating power according to the rotation of the first rotor 112 and the second rotor, more economical operation than the related art is possible.

한편, 본 발명에 따른 유량 예측이 가능한 용적식 수차(100)는 유입부(140) 및 배출부(150)를 더 포함하여 마련될 수 있다.Meanwhile, the positive displacement water wheel 100 capable of predicting a flow rate according to the present invention may further include an inlet 140 and an outlet 150 .

이하, 하기 도면들을 참조하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.Hereinafter, it will be described in more detail with reference to the following drawings.

도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 유량 예측이 가능한 용적식 수차의 예시도이고, 도 13은 일반적인 용적식 수차의 입출구 형상을 나타낸 예시도이다.12 is an exemplary diagram of a positive displacement aberration capable of predicting a flow rate according to an embodiment of the present invention, and FIG. 13 is an exemplary diagram illustrating an entrance/exit shape of a general positive displacement aberration.

도 13에 도시된 것처럼, 일반적인 용적식 수차는 수차의 입구측과 출구측의 형상이 원형(1)이거나, 직사각형(2)이거나, 정사각형(3)으로 이루어지며, 높이의 변화가 없다.As shown in FIG. 13 , a general positive displacement aberration has a shape of a circle (1), a rectangle (2), or a square (3) on the inlet and outlet sides of the aberration, and there is no change in height.

이처럼 마련된 종래의 일반적인 용적식 수차는 입구측과 출구측에서 압력 맥동이 크며, 특히 초기 가동시 압력 맥동이 매우 큰 문제가 있다.The conventional positive displacement aberration provided in this way has a large pressure pulsation at the inlet side and the outlet side, and in particular, there is a problem in that the pressure pulsation is very large during initial operation.

반면에, 도 12에 도시된 것처럼 본원발명의 유입부(140) 및 배출부(150)는 상기 회전부(110, 120)의 입출구측 압력 맥동을 저감하기 위해 상기 회전부(110, 120)에 가까워질수록 내부 면적이 점차 확장되도록 마련된 것을 특징으로 한다.On the other hand, as shown in FIG. 12 , the inlet 140 and the outlet 150 of the present invention are closer to the rotating parts 110 and 120 in order to reduce the pressure pulsation on the inlet and outlet side of the rotating parts 110 and 120 . It is characterized in that it is provided so that the inner area is gradually expanded.

상기 유입부(140)는 상기 제1 회전부(110) 및 상기 제2 회전부(120)의 입구측에 마련되며, 유입관(141) 및 유입확장관(142)을 포함한다.The inlet 140 is provided on the inlet side of the first rotating unit 110 and the second rotating unit 120 , and includes an inlet pipe 141 and an inlet expansion pipe 142 .

상기 유입관(141)은 상기 제1 회전부(110) 및 상기 제2 회전부(120)를 향해 유체를 유입시키도록 상기 제1 회전부(110) 및 상기 제2 회전부(120)의 입구측에 마련될 수 있다.The inlet pipe 141 may be provided on the inlet side of the first rotating part 110 and the second rotating part 120 to introduce the fluid toward the first rotating part 110 and the second rotating part 120 . can

상기 유입확장관(142)은 상기 유입관(141)으로부터 상기 제1 회전부(110) 및 상기 제2 회전부(120)를 향해 연장되도록 마련되며, 상기 제1 회전부(110) 및 상기 제2 회전부(120)와 가까워질수록 점차 면적이 확장되도록 마련될 수 있다The inlet expansion pipe 142 is provided to extend from the inlet pipe 141 toward the first rotating part 110 and the second rotating part 120, and the first rotating part 110 and the second rotating part ( 120) may be provided to gradually expand the area as it approaches.

이때, 상기 유입확장관(142)의 길이는 상기 유입관(141)의 면적과 대응되도록 마련될 수 있다. 바람직하게는, 상기 유입확장관(142)의 길이는 상기 유입관(141)의 면적과 동일하게 마련될 수 있다. 단, 상기 유입확장관(142)의 길이를 이에 한정하는 것은 아니다.In this case, the length of the inlet extension tube 142 may be provided to correspond to the area of the inlet tube 141 . Preferably, the length of the inlet expansion pipe 142 may be provided to be the same as the area of the inlet pipe 141 . However, the length of the inlet expansion pipe 142 is not limited thereto.

상기 배출부(150)는 상기 제1 회전부(110) 및 상기 제2 회전부(120)의 출구측에 마련되며, 배출관(151) 및 배출확장관(152)을 포함한다.The discharge unit 150 is provided at the outlet side of the first rotating unit 110 and the second rotating unit 120 , and includes a discharge pipe 151 and a discharge expansion pipe 152 .

상기 배출관(151)은 상기 제1 회전부(110) 및 상기 제2 회전부(120)로부터 유체를 배출시키도록 상기 제1 회전부(110) 및 상기 제2 회전부(120)의 출구측에 마련될 수 있다.The discharge pipe 151 may be provided on an outlet side of the first rotating unit 110 and the second rotating unit 120 to discharge the fluid from the first rotating unit 110 and the second rotating unit 120 . .

상기 배출확장관(152)은 상기 배출관(151)으로부터 상기 제1 회전부(110) 및 상기 제2 회전부(120)를 향해 연장되도록 마련되며, 상기 제1 회전부(110) 및 상기 제2 회전부(120)와 가까워질수록 점차 면적이 확장되도록 마련될 수 있다The discharge extension pipe 152 is provided to extend from the discharge pipe 151 toward the first rotating part 110 and the second rotating part 120 , and the first rotating part 110 and the second rotating part 120 . ) can be provided to gradually expand the area as it approaches

이때, 상기 배출확장관(152)의 길이는 상기 배출관(151)의 면적과 대응되도록 마련될 수 있다. 바람직하게는, 상기 배출확장관(152)의 길이는 상기 배출관(151)의 면적과 동일하게 마련될 수 있다. 단, 상기 배출확장관(152)의 길이를 이에 한정하는 것은 아니다.In this case, the length of the discharge extension pipe 152 may be provided to correspond to the area of the discharge pipe 151 . Preferably, the length of the discharge extension pipe 152 may be provided to be the same as the area of the discharge pipe 151 . However, the length of the discharge expansion pipe 152 is not limited thereto.

도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 입구측과 출구측의 형상에 대한 시간에 따른 입구측 압력 맥동을 나타낸 그래프이며, 도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 입구측과 출구측의 형상에 대한 시간에 따른 출구측 압력 맥동을 나타낸 그래프이다. 14 is a graph showing the inlet pressure pulsation over time with respect to the shape of the inlet side and the outlet side according to an embodiment of the present invention, and FIG. 15 is the shape of the inlet side and the outlet side according to an embodiment of the present invention. It is a graph showing the pressure pulsation at the outlet side with respect to time.

그리고, 도 16은 본 발명의 일실시예에 따른 입구측과 출구측의 형상에 대한 시간에 따른 유량 맥동을 나타낸 그래프이며, 도 17은 본 발명의 일실시예에 따른 입구측과 출구측의 형상에 대한 시간에 따른 토크 맥동을 나타낸 그래프이다.And, Figure 16 is a graph showing the flow rate pulsation with time for the shape of the inlet side and the outlet side according to an embodiment of the present invention, Figure 17 is the shape of the inlet side and the outlet side according to an embodiment of the present invention It is a graph showing the torque pulsation with time for

도 14 내지 도 17에 도시된 것처럼, 이처럼 마련된 본 발명은 상기 유입부(140) 및 배출부(150)의 형상에 의해 초기 구동시 압력 맥동이 크게 저감하는 것을 확인할 수 있다.As shown in FIGS. 14 to 17 , it can be seen that the pressure pulsation during initial driving is greatly reduced by the shape of the inlet 140 and the outlet 150 according to the present invention prepared in this way.

구체적으로, 본 발명은 일반적으로 직경 및 면적이 일정한 유입관과 배출관을 갖는 종래예에 비해 상기 제1 회전부(110) 및 상기 제2 회전부(120)의 입구측과 출구측의 압력, 유량, 토크 맥동이 크게 저감되는 것을 확인할 수 있다. Specifically, the present invention generally provides the inlet and outlet pressures, flow rates, and torques of the first and second rotating parts 110 and 120 compared to the prior art having an inlet pipe and an outlet pipe having constant diameter and area. It can be seen that the pulsation is greatly reduced.

이처럼 마련된 본 발명의 상기 유입부(140) 및 상기 배출부(150)는 초기 구동시 압력 맥동에 따른 캐비테이션 현상의 발생을 저감하고, 안정적인 운전 및 보다 정확한 유량 측정이 가능하게 할 수 있다.The inlet unit 140 and the outlet unit 150 of the present invention thus prepared can reduce the occurrence of cavitation due to pressure pulsation during initial driving, and enable stable operation and more accurate flow rate measurement.

다시 도 12를 참조하면, 상기 압력측정부(130)는 상기 한 쌍의 회전부의 입구측 압력 및 출구측 압력을 측정하도록 마련될 수 있으며, 제1 센서(131) 및 제2 센서(132)를 포함할 수 있다.Referring back to FIG. 12 , the pressure measuring unit 130 may be provided to measure an inlet pressure and an outlet pressure of the pair of rotating units, and a first sensor 131 and a second sensor 132 . may include

상기 제1 센서(131)는 상기 한 쌍의 회전부의 입구측에 마련되어 압력을 측정하도록 마련될 수 있다.The first sensor 131 may be provided on the inlet side of the pair of rotating parts to measure the pressure.

상기 제2 센서(132)는 상기 한 쌍의 회전부의 출구측에 마련되어 압력을 측정하도록 마련될 수 있다.The second sensor 132 may be provided at the outlet side of the pair of rotating parts to measure the pressure.

이처럼 마련된 상기 제1 센서(131) 및 상기 제2 센서(132)는 상기 한 쌍의 회전부의 입구측과 출구측의 압력을 실시간으로 연속해서 측정하여 압력 맥동을 모니터링하도록 마련될 수 있다.The first sensor 131 and the second sensor 132 thus provided may be provided to continuously measure the pressure at the inlet side and the outlet side of the pair of rotating parts in real time to monitor the pressure pulsation.

본 발명에 따른 상기 압력 맥동 저감을 위한 용적식 수차(100)는 수차발전기에 적용될 수 있다.The positive displacement water wheel 100 for reducing the pressure pulsation according to the present invention may be applied to a water turbine generator.

구체적으로, 본 발명에 따른 압력 맥동 저감을 위한 용적식 수차(100)는 수차 발전기 형태로 지역난방의 열수송관망 등에 설치될 수 있다.Specifically, the positive displacement water wheel 100 for reducing pressure pulsation according to the present invention may be installed in a heat transport pipe network of district heating in the form of a water turbine generator.

이처럼 열수송관망에 설치된 압력 맥동 저감을 위한 용적식 수차(100)는 고압수에 의해 상기 제1 회전자(112) 및 상기 제2 회전자(122)가 회전됨에 따라, 전력을 생산하도록 마련되고, 생성된 전력은 물을 고압으로 이송하는 펌프에 제공하도록 마련될 수 있다.As such, the positive displacement water wheel 100 for reducing pressure pulsation installed in the heat transport pipe network is provided to produce electric power as the first rotor 112 and the second rotor 122 are rotated by high-pressure water. , the generated power may be provided to provide a pump that transports water at high pressure.

이를 위해, 도시하지는 않았으나, 상기 수차발전기는 에너지 저장장치(ESS), 계통 전원, 펌프 구동부 등을 더 포함할 수 있다.To this end, although not shown, the water turbine generator may further include an energy storage device (ESS), a system power source, a pump driving unit, and the like.

이처럼 본 발명의 압력 맥동 저감을 위한 용적식 수차(100)는 수차 발전기에 적용되어, 단순히 유량 및 수압을 제어하고, 고압수를 목표 수압으로 낮추기만 하여 에너지를 낭비하는 차압밸브와는 달리, 상기 제1 회전자(112) 및 상기 제2회전자의 회전에 따라 전력을 생산하도록 함으로써, 종래보다 경제적인 운전이 가능하다.As such, the positive displacement water wheel 100 for reducing pressure pulsation of the present invention is applied to a water turbine generator, and unlike the differential pressure valve, which wastes energy by simply controlling the flow rate and water pressure, and lowering the high pressure water to the target water pressure, the above By generating electric power according to the rotation of the first rotor 112 and the second rotor, more economical operation than the related art is possible.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The above description of the present invention is for illustration, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a dispersed form, and likewise components described as distributed may be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the following claims, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present invention.

100: 유량 예측이 가능한 용적식 수차
110: 제1 회전부 111: 제1 회전축
112: 제1 회전자 120: 제2 회전부
121: 제2 회전축 122: 제2 회전자
130: 압력측정부 131: 제1 센서
132: 제2 센서 140: 유입부
141: 유입관 142: 유입확장관
150: 배출부 151: 배출관
152: 배출확장관
100: positive displacement aberration with predictable flow rate
110: first rotating part 111: first rotating shaft
112: first rotor 120: second rotation unit
121: second rotation shaft 122: second rotor
130: pressure measuring unit 131: first sensor
132: second sensor 140: inlet
141: inlet pipe 142: inlet expansion pipe
150: discharge unit 151: discharge pipe
152: discharge expansion pipe

Claims (14)

상호 맞물려 회전하도록 마련된 한 쌍의 회전부를 포함하며,
상기 한 쌍의 회전부를 통과하는 유량은, 용적량, 입구측 압력과 출구측 압력의 차이, 유체의 밀도, 회전부의 회전속도를 변수로 하여 산출되는 것을 특징으로 하는 유량 예측이 가능한 용적식 수차.
It includes a pair of rotating parts provided to rotate in engagement with each other,
The flow rate passing through the pair of rotating parts is a positive displacement aberration capable of predicting a flow rate, characterized in that it is calculated using a volumetric amount, a difference between the inlet pressure and the outlet pressure, the density of the fluid, and the rotation speed of the rotating part as variables.
제 1 항에 있어서,
상기 유량은 하기 수학식에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 유량 예측이 가능한 용적식 수차.
Figure pat00012

(
Figure pat00013
는 유량,
Figure pat00014
는 용적량[m3], P는 입구측 압력과 출구측 압력의 차이[Pa], ρ는 유체의 밀도[kg/m3], N은 회전자의 회전속도[rev/s])
The method of claim 1,
The flow rate is a volumetric aberration capable of predicting a flow rate, characterized in that calculated by the following equation.
Figure pat00012

(
Figure pat00013
is the flow rate,
Figure pat00014
is the volume [m 3 ], P is the difference between the inlet pressure and the outlet pressure [Pa], ρ is the density of the fluid [kg/m 3 ], N is the rotational speed of the rotor [rev/s])
제 2 항에 있어서,
상기
Figure pat00015
는 0.00070838834m3인 것을 특징으로 하는 유량 예측이 가능한 용적식 수차.
3. The method of claim 2,
remind
Figure pat00015
is 0.00070838834m 3 Volumetric aberration capable of predicting flow rate.
제 2 항에 있어서,
상기 유체의 밀도 ρ는
Figure pat00016
[kg/m3]이고,
여기서, T는 3barG[℃] 조건에서의 온도인 것을 특징으로 하는 유량 예측이 가능한 용적식 수차.
3. The method of claim 2,
The density ρ of the fluid is
Figure pat00016
[kg/m 3 ],
Here, T is a volumetric aberration capable of predicting a flow rate, characterized in that it is a temperature in the condition of 3 barG [℃].
제 1 항에 있어서,
상기 한 쌍의 회전부는,
배관의 내부 일측에 마련된 제1 회전부; 및
상기 배관의 내부 타측에 마련되며 상기 제1 회전부와 맞물려 회전하도록 마련된 제2 회전부로 이루어진 것을 특징으로 하는 유량 예측이 가능한 용적식 수차.
The method of claim 1,
The pair of rotating parts,
a first rotating part provided on one side of the inside of the pipe; and
A positive displacement water wheel for predicting a flow rate, characterized in that it is provided on the other side of the inner side of the pipe and includes a second rotating part provided to rotate in engagement with the first rotating part.
제 5 항에 있어서,
상기 제1 회전부는,
날개를 이루는 제1 회전자; 및
상기 제1 회전자의 중심에 마련되어 상기 제1 회전자의 회전을 위한 축을 형성하는 제1 회전축을 포함하는 것을 특징으로 하는 유량 예측이 가능한 용적식 수차.
6. The method of claim 5,
The first rotation unit,
a first rotor forming a wing; and
and a first rotation shaft provided at the center of the first rotor to form an axis for rotation of the first rotor.
제 6 항에 있어서,
상기 제2 회전부는,
날개를 이루며 상기 제1 회전자와 맞물려 회전하도록 마련된 제2 회전자; 및
상기 제2 회전자의 중심에 마련되어 상기 제2 회전자의 회전을 위한 축을 형성하는 제2 회전축을 포함하는 것을 특징으로 하는 유량 예측이 가능한 용적식 수차.
7. The method of claim 6,
The second rotation unit,
a second rotor that forms a blade and is provided to rotate in engagement with the first rotor; and
and a second rotation shaft provided at the center of the second rotor to form an axis for rotation of the second rotor.
제 7항에 있어서,
상기 제1 회전자 및 상기 제2 회전자는 기설정된 각도만큼 트위스트(twist)된 상태로 마련된 것을 특징으로 하는 유량 예측이 가능한 용적식 수차.
8. The method of claim 7,
The positive displacement aberration capable of predicting a flow rate, characterized in that the first rotor and the second rotor are provided in a twisted state by a predetermined angle.
제 8항에 있어서,
상기 제1 회전자는 상기 제1 회전축의 방사 방향으로 길이가 연장되어 복수개로 마련되고,
상기 제2 회전자는 상기 제2 회전축의 방사 방향으로 길이가 연장되어 복수개로 마련된 것을 특징으로 하는 유량 예측이 가능한 용적식 수차.
9. The method of claim 8,
The first rotor is provided with a plurality of lengths extending in the radial direction of the first rotation shaft,
The second rotor is a positive displacement aberration capable of predicting a flow rate, characterized in that provided with a plurality of length extending in the radial direction of the second rotation shaft.
제 9항에 있어서,
각각의 상기 제1 회전자는 폭이 시계 방향으로 트위스트되고, 상기 제2 회전자는 폭이 반시계 방향으로 트위스트된 것을 특징으로 하는 유량 예측이 가능한 용적식 수차.
10. The method of claim 9,
Each of the first rotor is twisted in width clockwise, and the second rotor is twisted in width counterclockwise.
제 1 항에 있어서,
상기 한 쌍의 회전부의 입구측 압력 및 출구측 압력을 측정하도록 마련된 압력측정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유량 예측이 가능한 용적식 수차.
The method of claim 1,
Volumetric aberration capable of predicting flow rate, characterized in that it further comprises a pressure measuring unit provided to measure the inlet pressure and the outlet pressure of the pair of rotating parts.
제 11 항에 있어서,
상기 압력측정부는,
상기 한 쌍의 회전부의 입구측에 마련되어 압력을 측정하는 제1 센서; 및
상기 한 쌍의 회전부의 출구측에 마련되어 압력을 측정하는 제2 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 유량 예측이 가능한 용적식 수차.
12. The method of claim 11,
The pressure measuring unit,
a first sensor provided on the inlet side of the pair of rotating parts to measure the pressure; and
and a second sensor provided on the outlet side of the pair of rotating parts to measure the pressure.
제 1 항에 있어서,
상기 회전부의 입구측에 마련되는 유입부; 및
상기 회전부의 출구측에 마련되는 배출부를 포함하며,
상기 유입부 및 상기 배출부는 상기 회전부에 가까워질수록 내부 면적이 점차 확장되도록 마련된 것을 특징으로 하는 유량 예측이 가능한 용적식 수차.
The method of claim 1,
an inlet provided on the inlet side of the rotating part; and
It includes a discharge part provided on the outlet side of the rotating part,
The volumetric aberration capable of predicting a flow rate, characterized in that the inlet part and the outlet part are provided such that an inner area of the inlet part is gradually expanded as it approaches the rotating part.
제 1 항에 따른 유량 예측이 가능한 용적식 수차를 적용한 수차발전기.A water turbine generator to which the positive displacement aberration capable of predicting the flow rate according to claim 1 is applied.
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