WO2020149599A1 - Flowmeter, method for measuring flow rate using flowmeter, flowmeter correcting device, and method for correcting flowmeter by said device - Google Patents

Flowmeter, method for measuring flow rate using flowmeter, flowmeter correcting device, and method for correcting flowmeter by said device Download PDF

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gas
flow meter
flow
flare
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최상규
김영민
복형준
나장훈
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필즈엔지니어링 주식회사
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    • G06F17/10—Complex mathematical operations

Definitions

  • the present invention relates to a flow meter that is inserted into a pipe through which flare gas flows to measure the flow rate of flare gas, and a flow rate measuring method capable of measuring the flow rate of flare gas with a relatively high accuracy using the flow meter.
  • a flow meter calibration device and a method for calibrating a flow meter by the device which enables calibration of flare gas density measurements at a laboratory scale before the flow meter is applied to the actual flare system.
  • the flare gas is a waste gas generated from an oil refinery or a petrochemical plant, and refers to a gas having volatile and flammable flare gas.
  • Flare consists of a number of pipelines (pipes) flowing, a flare header for collecting discharge gas or liquid, a knockout drum for separating and collecting liquid delivered from the flare gas, a pilot burner as an incineration tower, an ignition device, etc.
  • a flare system comprising a flare stack that burns and discharges gas, a seal drum to prevent an accident from being caused by a flame backflowed from the flare stack, and the like is provided. Accordingly, the flare gas is discharged to the outside through an exhaust gas treatment device called a flare stack. That is, the flare gas is delivered to the flare stack through the pipe, and can be burned in the flare stack and discharged into the atmosphere.
  • the flare stack since the flare stack is connected to a plurality of pipes and receives flare gas, it is sensitively affected by the internal pressure fluctuation of the pipe. In other words, various factors such as the combustion efficiency of the flare gas by the flare stack and the structural stability of the flare stack are affected by the internal pressure of the pipe or the flow state of the flare gas.
  • the flow rate of the flare gas flowing along the pipe is measured, and according to the measured result, the presence or absence of gas flow in the pipe or the leakage of flare gas using difference data between the two points is determined. It can be said that it is very important to prevent problems that may occur in the flare stack and the flare system as a whole.
  • the entire flow rate can be grasped from a simultaneous point of view, so that the control direction of the flare system can be determined and performed immediately, as well as the system's It is possible to collect appropriate data necessary for efficient management.
  • the flow rate of the flow meter was measured using a thermal mass type flow meter, but the thermal mass type flow meter is relatively in a situation where the gas composition value is constant and the physical conditions of the flow are maintained almost uniformly.
  • the accuracy of the flow rate value is low due to the inability to accurately grasp the composition of the uneven flare gas generated in various processes such as flare gas.
  • measuring the flow rate of the flare gas having a low speed/low pressure has a problem in that it is difficult to calibrate the calibration of the flow meter because it is practically difficult to implement the flow.
  • the flowmeter to a point (preferably a length of at least 10 times the diameter of the pipe from the curved pipe) is formed in a long straight form in which the curved pipe is not located in the periphery (especially the upstream direction).
  • the flowmeter measuring part since it has a stable and uniform flow distribution at that location, it was possible to measure the flow rate relatively accurately by placing the flowmeter measuring part at the center of the pipe, but to a pipe with a curved shape or a pipe located adjacent to a curved pipe in the upstream direction
  • a flow meter is installed, there is a problem in that the flow of flare gas in the pipe is not uniformly distributed, and thus the flow rate cannot be accurately measured.
  • flare gas flowing along the pipe can be said to be a mixture of gases generated in various processes. Therefore, in order to accurately calculate the flow rate of the flare gas, since the density of the flare gas composed of several components rather than a single component needs to be measured with high precision, a process for calibrating the flow meter to display an accurate density value is required.
  • the composition of the flare gas flowing along the pipe it is difficult to know the composition of the flare gas flowing along the pipe, and the density value of the flare gas according to the pressure in the pipe may fluctuate from time to time, so the flow meter depends on the characteristics of the installation site or facility. There is a problem that the measured value of can be different.
  • the present invention is to solve the above problems, it is easy to install even in the existing flow pipe where the facility is completed, stably measure the flow rate of the flare gas in a manner that is not affected by the turbulence of the flare gas flowing along the pipe
  • the present invention the flow rate measurement method for stably measuring the flow rate of the flare gas flowing along the pipe, and also capable of measuring the flow rate of the flare gas within a pipe having a curved shape and a pipe adjacent thereto with high accuracy. Purpose to provide.
  • the present invention is a flow meter calibration apparatus and a device configured to easily perform a calibration operation for density measurement of a flow meter by simulating a component of flare gas in an environment to which the flow meter is applied at a laboratory scale with a simple configuration.
  • An object of the present invention is to provide a method for calibrating a flow meter.
  • the present invention the flow meter for measuring the flow rate of the gas flowing in the pipe, a measuring probe in which the lower end portion in the longitudinal direction is inserted into the pipe; A speed measuring unit measuring a speed of flare gas while connected to the measuring probe; Density measurement unit for measuring the density of the flare gas connected to the measurement probe; And a data analysis unit that calculates a flow rate of the flare gas based on values measured by the speed measurement unit and the density measurement unit, and stores and analyzes the calculated flow rate.
  • the measurement probe is formed in a straight bar shape as a whole, and may be inserted into the pipe through a through hole formed in the pipe.
  • the measurement probe may have an outer diameter smaller than the diameter of the through hole for the vent nozzle to be inserted into the inside of the pipe of the pipe through the through hole for the vent nozzle provided at one point of the pipe.
  • the measurement probe a round surface disposed to face the flow direction of the flare gas; A chamfer provided on the back side of the round surface; And a vertical surface that divides the chamfered portion and connects both ends of the round surface in the width direction to each other.
  • the round surface may be formed in an arc shape having a central angle of 180 degrees or less.
  • the speed measuring unit the first pipe connected to one end in the longitudinal direction to the first pressure port formed on the round surface; A second pipe having one end in the longitudinal direction communicatively connected to a second pressure port formed on the vertical surface; And it is connected to the other end of the first pipe in the longitudinal direction and the other end of the second pipe in communication, the pressure of the pressure generated in the first pipe and the pressure generated in the second pipe of the flare gas It may include; a first sensor unit for measuring the speed.
  • the flow meter After calculating the dynamic pressure using the static pressure measured through, the flow meter, characterized in that for passing the calculated dynamic pressure value to the data analysis unit.
  • first pressure sphere may be provided in the longitudinal and transverse direction of the round surface
  • second pressure sphere may be provided in the longitudinal and transverse direction of the vertical surface
  • the density measuring unit the third pipe is connected to one end in the longitudinal direction to the gas inlet formed on the round surface; A fourth pipe connected to one end of the length of the gas outlet formed in the circumferential surface of the measuring probe so as to be in communication; And a second sensor unit which is communicatively connected to the other end of the third pipe and the other end of the fourth pipe, and measures the density of flare gas flowing through the third pipe.
  • the gas outlet may be provided on a circumferential surface portion of the measurement probe in which the chamfering portion is not disposed.
  • a flow rate measurement method using a flow meter the insertion step of inserting the flow meter into the interior of the pipe; A measuring step of measuring the speed and density of flare gas using the flow meter disposed inside the pipe in the inserting step; A calculating step of calculating a flow rate of the flare gas based on the velocity value and the density value of the flare gas measured in the measuring step; And an analysis step of analyzing a flow value of the flare gas calculated in the calculation step.
  • a flow measurement method using a vent nozzle characterized in that the flow meter is inserted into the pipe through a vent nozzle provided in the pipe.
  • the velocity of the flare gas measured in the measurement step may be calculated using a pressure difference generated due to the flow of the flare gas.
  • the velocity of the flare gas measured in the measuring step is the same as the voltage measured in the direction facing the flow direction of the flare gas (Total Pressure) and the static pressure (Static Pressure) measured at the point where the flow meter is inserted ( After calculating the dynamic pressure), it can be calculated using the Bernoulli equation based on the calculated dynamic pressure value.
  • a flow meter calibration device a pipe having a predetermined length; A through hole provided in the pipe into which a flow meter to be calibrated is inserted; A fluid supply unit supplying a single gas or a mixed gas to the pipe; A processing unit provided in the pipe to process gas supplied from the fluid supply unit prior to discharge; And an analysis unit for comparing and analyzing the density value of the gas supplied from the fluid supply unit and the density value of the gas measured by the flow meter.
  • the processing unit may be composed of a burner that is a combustion device that can be burned before the gas supplied from the fluid supply unit is discharged.
  • the fluid supply unit a plurality of single supply pipe to which a single gas is supplied; And an integrated supply pipe having one end connected to the plurality of single supply pipes and the other end connected to the pipe to guide a single gas or a mixed gas to the pipe.
  • the integrated supply pipe is to be connected to the pipe with a predetermined length and inner space formed to provide a time margin in which single gases supplied through the plurality of single supply pipes can be sufficiently mixed before being transferred to the pipe. Can.
  • a regulator for adjusting the pressure of a single gas may be provided in the single supply pipe.
  • a flow meter calibration method by a flow meter calibration device the insertion step of inserting the flow meter to be calibrated into the interior of the pipe;
  • a supply step in which the fluid supply part supplies a single gas or a mixed gas to the pipe;
  • a first calculation step of calculating a correction factor based on the theoretical density value of the single gas or the mixed gas supplied to the pipe and the actual density measured by the flow meter;
  • a second calculation step in which the analysis unit calculates a calibration value of the flow meter based on the calibration coefficient calculated in the first calculation step.
  • the flow meter may be inserted into the pipe through an insertion end provided in the pipe.
  • a single gas may be supplied to the pipe through a plurality of single supply pipes constituting the fluid supply unit.
  • the correction coefficient calculated in the first calculation step may be a value obtained by dividing the density value of a single gas or a mixed gas measured by the flow meter by a theoretical density value of a single gas or a mixed gas.
  • the correction value (Y) calculated in the second calculation step is an equation Where k is the correction factor, x1 is the minimum voltage value applied to the density sensor unit, x2 is the maximum voltage value applied to the density sensor unit, y1 is the density value according to the minimum voltage value, and y2 is the maximum voltage value.
  • the density value, x can be referred to as a density value measured by the density sensor.
  • the flow meter according to the present invention can measure the velocity of the flare gas by a pressure calculation method that is not affected by turbulence/laminar flow depending on the flow rate of the flare gas, and can use the velocity value to calculate the flow rate of the flare gas, It is possible to improve the flow rate measurement accuracy of the fluid in the pipe, and also to accurately measure the flow rate of the flare gas having a low/low flow rate.
  • the flow meter measures the flow of the flare gas by utilizing the vent nozzle of a pre-installed flare system, and thus measures the flow of the flare gas at various points without additional complicated work for installing a flow meter. It is possible to accurately grasp the point, etc., and also accurately grasp the pressure fluctuation for each section of the pipe.
  • the flow meter according to the present invention can measure the flow rate of the flare gas by using a plurality of vent nozzles provided at intervals along the longitudinal direction of the pipe, so that the gas leak point can be accurately identified, and each section of the pipe It is also necessary to accurately grasp the pressure fluctuations of each star.
  • the flow meter according to the present invention because it has a structure that is inserted into the vent nozzle provided on the pipe, it is possible to stably measure the flow rate of the flare gas without performing a hot tapping operation for drilling the existing pipe.
  • the flow measurement method according to the present invention by allowing the flowmeter to freely install a flow meter and measure the flow rate at multiple locations without performing a hot tapping operation to puncture a pipe, the flare gas of the entire flare system as well as one point It is possible to stably measure the flow rate.
  • the method for measuring the flow rate measures the velocity of the flare gas by a pressure calculation method that is not affected by turbulence/laminar flow depending on the flow rate of the flare gas, and calculates the flow rate of the flare gas using the velocity value. , It is possible to improve the measurement accuracy of the fluid in the pipe regardless of the position to measure the flow rate.
  • the method for measuring the flow rate measures the flow rate of the flare gas by utilizing the vent nozzle of the completed flare system provided in a number of directions along the longitudinal direction of the pipe, and thus at various points without additional complicated work for installing the flowmeter.
  • the flow rate measuring method according to the present invention allows the flow rate of flare gas to be measured with high accuracy even in a pipe having a curved shape.
  • the flow meter calibration device according to the present invention and the method for calibrating a flow meter using the device, the flow meter used to measure the flow rate of the flare gas composed of various components is easily calibrated in advance to improve the accuracy of the flow gas measurement. Can be improved.
  • the flow meter calibration device according to the present invention and the method for calibrating the flow meter using the device, before the flow meter is installed in a pipe line of an actual flare system, an operator calibrates the density measurement of the flow meter at a laboratory scale. It can be performed to provide the convenience of the calibration work, and also reduce the cost of the calibration work.
  • the flow meter calibration device according to the present invention and the flow meter calibration method using the device, the flare gas composed of various components and the various gas components mixed in the piping line applied to the actual flare system, the characteristics of the individual gas
  • the density measurement accuracy of the flow meter for flare gas can be improved by making it possible to check and measure the flow rate of flare gas accurately, so that the pressure fluctuation or gas leakage point of each section of the flare system piping line is also accurate. Make sure to understand.
  • FIG. 1 is a view showing the overall configuration of a flow meter according to the present invention.
  • FIG. 2 is a photograph showing a state in which the flow meter shown in FIG. 1 is inserted into a pipe through a vent nozzle provided in the pipe.
  • FIG. 3 is an enlarged perspective view of area A of the measurement probe shown in FIG. 1.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the area A of the measurement probe shown in FIG. 2 when viewed from the side.
  • FIG. 5 is a view showing a first sensor unit and a second sensor unit provided inside the case shown in FIG. 1.
  • FIG. 6 is a top cross-sectional view of a flow meter according to the present invention, as viewed from above.
  • FIG. 7 is a view showing the velocity distribution of the flare gas when the round surface of the measuring probe according to the present invention is formed in the form of an arc having a central angle of 180 degrees.
  • FIG 8 is a view showing the velocity distribution of the flare gas when the round surface of the measuring probe according to the present invention is formed in the form of an arc having a central angle of 180 degrees or more.
  • FIG. 9 is a flow chart of a flow measurement method using a flow meter according to the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram showing the velocity distribution of flare gas flowing in a curved pipe measured using CFD.
  • FIG. 11 is a view showing the configuration of the flow meter calibration device according to the present invention.
  • FIG. 12 is a view showing the configuration of the fluid supply unit according to the present invention.
  • FIG. 13 is a flow chart showing the flow of the flow meter calibration method according to the present invention.
  • FIG. 14 is an experiment table showing the types and density values of gases supplied to a pipe through a fluid supply unit according to the present invention.
  • 15 is a measurement table showing the density value of the gas measured by the flow meter according to the present invention.
  • FIG. 16 is a result table showing the difference between the density value of the gas shown in FIG. 14 and the density value of the gas shown in FIG. 15.
  • FIGS. 1 to 8 a flow meter according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 8.
  • detailed descriptions of related known functions or configurations are omitted so as not to obscure the subject matter of the invention.
  • the flow meter according to an embodiment of the present invention can be said to have a feature for measuring a flow rate of flare gas with high accuracy in a pipe through which flare gas flows, and particularly, in a state in which it is difficult to accurately grasp the composition of flare gas. It can be said that it is characterized by accurately measuring the density and dynamic pressure of flare gas.
  • the flow meter 100 according to an embodiment of the present invention, the measurement is inserted into the interior of the pipe (P) through the vent nozzle (N) provided in the pipe (P) Probe 110; A speed measurement unit 120 for measuring the speed of flare gas in a state embedded in the measurement probe 110; A density measurement unit 130 measuring the density of flare gas in a state embedded in the measurement probe 110; And a data analysis unit 140 which calculates a flow rate of flare gas based on the values measured by the speed measurement unit 120 and the density measurement unit 140 and stores and analyzes the calculated flow rate values. can do.
  • the measurement probe 110 may have a shape of a vertical bar having a space formed therein. That is, the measurement probe 110 has a shape of a vertical rod, and a lower end thereof may be inserted into the pipe P through a through hole formed in the pipe P.
  • the through-hole formed in the pipe (P) may be referred to as a through-hole of a plurality of vent nozzles (N) provided at intervals above the pipe (P). Therefore, the lower end of the measurement probe 110 may be inserted into the pipe P through a through hole formed in the vent nozzle N. At this time, it can be said that the maximum outer diameter of the measurement probe 110 is smaller than the diameter of the through hole formed in the vent nozzle N.
  • a case C in which the first sensor unit 123 of the speed measuring unit 120 and the second sensor unit 133 of the density measuring unit 130 are built is provided at an upper end of the measuring probe 110, ,
  • the upper portion of the measurement probe 110 including the case C may be a component disposed outside the pipe P.
  • the measurement probe 110 when the lower portion of the measurement probe 110 is inserted into the inside of the pipe P through the vent nozzle N, as shown in FIG. 2, the measurement probe 110 including the case C The upper portion is disposed on the top of the vent nozzle (N).
  • the vent nozzle (N) is a nozzle for adjusting the pressure fluctuation of the pipe (P) is provided in a number of intervals in the longitudinal portion of the pipe (P), to be opened or closed by a known valve device It has a structure that can. Therefore, the flow meter 100 according to an embodiment of the present invention, because it has a structure that can measure the flow rate of the flare gas by utilizing the existing vent nozzle (N) provided on the pipe (P), the pipe (P ) Does not require hot tapping.
  • the lower end of the measurement probe 110 may be referred to as a part that substantially measures the flow rate of the flare gas, and is disposed facing the flow direction A of the flare gas, as illustrated in FIGS. 3 and 4.
  • the lower portion of the measuring probe 110 in the form of a vertical bar having a circular cross section as a whole may have a shape cut into a'c'.
  • the round surface 111 may be disposed to face the flow direction A of the flare gas while having a semicircular curvature. That is, when the lower end of the measurement probe 110 is inserted into the pipe P through the vent nozzle N, the round surface 111 is a part that is disposed to face the flow direction A of the flare gas. Can.
  • a first pressure sphere 111a for measuring the velocity of flare gas may be formed on the round surface 111, and the first pressure sphere 111a is a longitudinal direction and width of the round surface 111. It can be placed at the direction interruption site.
  • the round surface 111 may be provided with a gas inlet 111b (refer to FIG. 3) for measuring the density of flare gas, and the gas inlet 111b is a location where the first pressure inlet 111a is formed. It may be provided on a location that does not interfere with.
  • the chamfer 112 as described above, the vertical surface 113 connecting the both ends of the width direction of the round surface 111 to each other, and the horizontal surface extending in the horizontal direction from the top and bottom of the vertical surface 113, respectively (114).
  • a second pressure sphere 113a for measuring the velocity of flare gas may be formed on the vertical surface 113, and the second pressure sphere 113a is a stop portion in the longitudinal and width directions of the vertical surface 113 Can be placed on.
  • the first pressure sphere 111a formed on the round surface 111 may be a hole for measuring the voltage at the point where the measurement probe 110 is inserted into the pipe P.
  • the vertical surface ( The second pressure sphere 113a formed in 113) may be referred to as a hole for measuring the static pressure at the point where the measurement probe 110 is inserted into the pipe P.
  • the first pressure sphere 111a is provided on the round surface 111 facing the flow direction A of the flare gas
  • the second pressure sphere is provided on the vertical surface 113 opposite to the round surface 111 (
  • the reason for forming 113a) is that, as shown in FIGS. 6 and 7, the vortex generated when the flare gas contacts the round surface 111 flows in the direction in which the vertical surface 113 is disposed. This is to prevent it from being introduced into the second pressure sphere 113a.
  • the first pressure sphere 111a is formed on the round face 111 that diverts flare gas in both directions, and the second pressure sphere 113a is branched and flows by the round face 111. It is preferably formed on the vertical surface 113 which is not affected by flare gas.
  • the round surface 111 when viewed from above, preferably has a shape of an arc having a central angle of 180 degrees, that is, a shape of a semicircle.
  • the round surface 111 has a shape of an arc having a central angle of 180 degrees or more, as shown in FIG. 8, a flare gas contacting the round surface 111, the chamfered portion in which the vertical surface 113 is disposed ( 112) There is a problem in that the accuracy of the static pressure measured on the vertical surface 113 is lowered.
  • the round surface 111 has a shape of an arc having a central angle of 180 degrees or less, as shown in FIGS. 6 and 7, the flare gas contacting the round surface 111 of the vertical surface 113 The accuracy of the static pressure measured on the vertical surface 113 by flowing outward may be increased.
  • a gas outlet 111c is provided at a lower portion of the measurement probe 110 in which the chamfered portion 112 is not formed, and the gas outlet 111c is a fourth pipe of the density measurement unit 130 to be described later. It can be connected to (132).
  • the speed measuring unit 120 as shown in Figures 4 and 5, the first pipe 121 is connected to one end in the longitudinal direction to the first pressure sphere (111a) formed on the round surface 111, 121 ); A second pipe 122 having one end in the longitudinal direction communicatively connected to a second pressure port 113a formed on the vertical surface 113; And the other end of the first pipe 121 and the other end of the second pipe 122 so as to be communicatively connected, and the pressure generated in the first pipe 121 and the second pipe 122. It may include; a first sensor unit 123 for measuring the speed of the flare gas using the differential pressure of the pressure generated in the.
  • the first pipe 121 and the second pipe 122 may be provided along the longitudinal direction of the measuring probe 110 inside the measuring probe 110.
  • One end of the first pipe 121 in the longitudinal direction that is, the lower end is communicatively connected to the first pressure sphere 111a as described above, the other end in the longitudinal direction, that is, the upper end of the first sensor unit 123 It can be connected with.
  • one end in the longitudinal direction of the second pipe 122 that is, the lower end is communicatively connected to the second pressure sphere 113a as described above, and the other end in the longitudinal direction, that is, the upper end is the first sensor unit ( 123).
  • the first sensor unit 123 may be a known differential pressure sensor, and calculates a differential pressure (dynamic pressure) between the pressure generated in the first pipe 121 and the pressure generated in the second pipe 122 ,
  • the flare gas velocity can be calculated using the calculated value.
  • the speed of the air gas calculated by the first sensor unit 123 may be transmitted to the data analysis unit 140.
  • the density measurement unit 130 as shown in Figures 4 and 5, the third pipe 131 is connected to one end in the longitudinal direction to be connected to the gas inlet 111b formed in the round surface 111; A fourth pipe 132 having one end of the length connected to the gas outlet 111c formed on the circumferential surface of the measurement probe 110 in which the chamfer 112 is not disposed; The third pipe 131 is connected to the other end in the longitudinal direction and the other end of the fourth pipe 132 so as to be in communication, a second measuring the density of flare gas flowing through the third pipe 131 It may include; the sensor unit 133;
  • the third pipe 131 and the fourth pipe 132 may also be provided along the longitudinal direction of the measuring probe 110 inside the measuring probe 110.
  • One end of the third pipe 131 in the longitudinal direction, that is, the lower end is communicatively connected to the gas inlet 111b as described above, and the other end in the longitudinal direction, that is, the upper end is the second sensor unit 133 It can be connected with.
  • One end of the fourth pipe 132 in the longitudinal direction that is, the lower end, is communicatively connected to the gas outlet 111c as described above, and the other end of the longitudinal direction, that is, the upper end of the second sensor unit 133 It can be connected with.
  • the flare gas introduced into the gas inlet 111b may be delivered to the second sensor unit 133 through the third pipe 131, and the flare gas passed through the second sensor unit 133. May be discharged through the fourth pipe 132 to the gas outlet 111c.
  • the gas outlet 111c is disposed above the vertical surface 113 so that flare gas discharged through the gas outlet 111c does not flow into the second pressure port 113a formed on the vertical surface 113. It is preferable to be provided on the circumferential surface portion of the measured probe 110.
  • the second sensor unit 133 may be a known quartz oscillator gas sensor that vibrates using a flare gas as a medium, measures the density of flare gas, and measures the measured value of the data. (140).
  • the data analysis unit 140 may receive power from the battery unit B, and may transmit the power to the first sensor unit 123 and the second sensor unit 133.
  • the data analysis unit 140 receives the data values measured from the first sensor unit 123 and the second sensor unit 133 as described above, calculates and stores the flow rate of the flare gas, In addition, the data values can be analyzed.
  • the operator inserts the flow meter 100 into the interior of the pipe P through the vent nozzle N provided on the top of the pipe P. Then, as illustrated in FIG. 2, the case C of the flow meter 100 and the upper portion of the measuring probe 110 are exposed to the outside, and, conversely, the lower portion of the measuring probe 110 is a pipe It becomes the state arrange
  • the density and speed of the flare gas may be measured at the lower end of the measurement pro part 110.
  • the speed of the flare gas is the voltage measured through the first pressure sphere 111a of the round surface 111 disposed in a direction facing the flow direction of the flare gas and the flow direction of the flare gas, etc.
  • the Bernoulli equation is used based on the calculated dynamic pressure value. Can be calculated.
  • the above process may be performed by the first sensor unit 123 and the data analysis unit 140, and the speed of the flare gas in the data analysis unit 140 based on the differential pressure value measured by the first sensor unit 123. Will yield
  • the density of the flare gas may be measured by receiving the gas introduced through the gas inlet 111b of the second sensor unit 133 through the round surface 111, and the measured value is the data analysis unit 140 Can be delivered to
  • the data analysis unit 140 may calculate the flow rate of the flare gas based on the velocity value and the density value of the flare gas, and store the flow rate value.
  • the flow rate value calculated by the data analysis unit 140 may be used to determine whether there is an abnormality in the pipe P or a leak point of flare gas. That is, since a plurality of vent nozzles (N) are disposed on a single pipe (P) at regular intervals from each other, flow values calculated at a point where a plurality of vent nozzles (N) are provided using the flow meter (100) Compared with each other, it is possible to grasp the point of leakage of flare gas and, in addition, the pressure state of the pipe P.
  • the velocity distribution of the flare gas is first grasped through CFD (Computational fluid dynamics), and the flow of the flare gas It is desirable to measure the velocity and density of the flare gas after calibrating the profile.
  • the velocity distribution of the flare gas in the pipe has a substantially uniform shape (central point The fastest and slowest point on the inside of the pipe, like the normal distribution graph).
  • the method for measuring the flow rate according to an embodiment of the present invention can be said to have a feature for measuring the flow rate of the flare gas with high accuracy in a pipe through which the flare gas flows. Also, it can be said that it is characterized by accurately measuring the density and dynamic pressure of the flare gas so that the flow rate can be grasped.
  • the flow of flare gas is characterized by being able to grasp the exact flow rate value to be obtained even in a non-uniform curved tube or near a curved tube.
  • the flow measurement method according to an embodiment of the present invention, the insertion step of inserting the flow meter 100 into the interior of the pipe (P) (S100); A measurement step (S200) of measuring the velocity and density of flare gas using the flow meter 100 disposed inside the pipe P in the insertion step S100; A calculating step (S300) of calculating the flow rate of the flare gas based on the velocity value and the density value of the flare gas measured in the measuring step (S200); And an analysis step (S400) of analyzing the flow value of the flare gas calculated in the calculation step (S300).
  • the flow meter 100 is inserted into the interior of the pipe (P) through the vent nozzle (N) provided on the top of the pipe (P) can do.
  • the flow meter 100 is inserted into the pipe P by using at least one of a plurality of vent nozzles N provided at regular intervals in the longitudinal portion of the pipe P. can do.
  • the flow meter 100 is used to measure the density of flare gas flowing inside the pipe P, and in addition, flare is performed using a pressure difference generated by the flow of flare gas. It is a step to measure the speed of gas.
  • the speed of the flare gas measured in the measurement step (S200) is the voltage measured in the direction facing the flow direction of the flare gas (Total Pressure) and the static pressure measured at the point where the flow meter 100 is inserted ( It can be said that the dynamic pressure is calculated using Static Pressure, and then calculated using the Bernoulli equation based on the calculated dynamic pressure value.
  • the density of the flare gas measured in the measuring step S200 may be measured by a known quartz oscillator gas sensor or the like, which is vibrated using the flare gas as a medium.
  • the speed distribution analysis step of correcting (S150); may further include.
  • the velocity distribution of the flare gas in the pipe has a substantially uniform shape (central point The fastest and slowest point on the inside of the pipe, like the normal distribution graph).
  • the flow profile of the flare gas may be corrected after determining the flow profile of the flare gas through CFD (Computational fluid dynamics) in the speed distribution analysis step (S150 ).
  • the speed distribution analysis step (S150) may be performed by securing 3D data of the pipe through a 3D scan or actual measurement or a value on a design drawing prior to the measurement step (S200), for performing CFD
  • the commercial program STAR-CCM+ can be used.
  • FIG. 10 shows a state in which the velocity distribution of the flare gas is grasped at the curved portion of the pipe P and the straight portion disposed close to the curved portion using CFD.
  • the speed distribution analysis step (S150) To further correct the flow profile of the flare gas, and then perform the measurement step (S200) to measure the flow rate of the flare gas in the curved pipe P.
  • the calculating step (S300), as described above, is a step of calculating the flow rate of the flare gas based on the velocity value and the density value of the flare gas measured in the measuring step (S200), through the vent nozzle (N)
  • the flow rate of the flare gas at the point where the flow meter 100 is inserted into the pipe P may be calculated.
  • the calculation unit provided in the flow meter 100 may calculate the flow rate of the flare gas based on the velocity value and the density value of the flare gas, and the calculated value is a data analysis unit of the flow meter 100 It can be stored in (140) and compared with the flow value of the flare gas calculated at another longitudinal point of the pipe (P).
  • specification data of the pipe P such as the shape, curvature, thickness, inner diameter, and outer diameter of the pipe P, is stored in the calculation unit, and this data and the measured values measured in the measuring step (S200) are stored. It can be used to calculate the flow rate of the flare gas.
  • the analysis step (S400), as described above, by analyzing the flow rate of the flare gas calculated in the calculation step (S300) can be said to be a step to determine whether there is an abnormality in the pipe P or a leak point of the flare gas. have.
  • the state of the plurality of pipes P connected to the flare stack can also be identified in the analysis step S400.
  • the flow measurement method using a vent nozzle can measure the flow rate of the flare gas by utilizing the existing vent nozzle (N) provided in the pipe (P), so hot to puncture the pipe
  • the flow of flare gas can be measured stably at multiple points without the need to perform the tapping operation.
  • the velocity of the flare gas is measured by a differential pressure method with less turbulent/laminar flow effect according to the flow rate of the flare gas, the flow rate of the flare gas having a low/low flow rate can be measured with high accuracy.
  • the flow meter calibration apparatus 200 the pipe having a predetermined length (P); An insertion end 210 provided in the pipe P and into which the flow meter 100 to be calibrated is inserted; A fluid supply unit 220 for supplying a single gas or a mixed gas to the pipe P; A burner 230 provided on the pipe P to burn gas supplied from the fluid supply unit 220; And an analysis unit 240 for comparing and analyzing the density value of the gas supplied from the fluid supply unit 220 and the density value of the gas measured by the flow meter.
  • P predetermined length
  • An insertion end 210 provided in the pipe P and into which the flow meter 100 to be calibrated is inserted
  • a fluid supply unit 220 for supplying a single gas or a mixed gas to the pipe P
  • a burner 230 provided on the pipe P to burn gas supplied from the fluid supply unit 220
  • an analysis unit 240 for comparing and analyzing the density value of the gas supplied from the fluid supply unit 220 and the density value of the gas measured by the flow meter.
  • the pipe P may be a component that simulates a pipeline to be piped by being applied to an actual flare system. Therefore, the pipe P can have the same inner diameter and outer diameter as the pipe installed at the site, and can also be provided while being cut to a predetermined length.
  • the insertion end 210 forms a through hole through which the measurement probe 110 of the flow meter 100 to be calibrated can be inserted. That is, the lower end of the flow meter 100 may be inserted into the pipe P through the through hole 211 formed in the insertion end 210. At this time, it can be said that the outer diameter of the measuring probe 110 of the flow meter 100 is smaller than the diameter of the through hole 211 formed in the insertion end 210.
  • the insertion end 210 is provided in a plurality of spaced intervals in the longitudinal portion of the pipe P in the actual flare system, and is a configuration corresponding to a vent nozzle for controlling pressure fluctuation of the pipe P.
  • a nozzle In the case of a nozzle, it has a structure that can be opened or closed by a known valve device, but in the calibration device according to the present invention, it is possible to have only a configuration necessary to insert, fix and remove the measurement probe 110. . Therefore, since the flow meter 100 can measure and calibrate the flow rate of the flare gas by utilizing the insertion end 210 corresponding to the vent nozzle provided in the pipe P, it is almost the same as when applied directly to the flare system in the future. Measurement and calibration under the same conditions are possible.
  • the measurement probe 110 of the flow meter 100 may have a shape of a vertical bar with a space formed therein. That is, the measurement probe 110 of the flow meter 100 may be inserted into the through hole 211 of the insertion end 210 while having the shape of a vertical bar and disposed inside the pipe P.
  • a case C in which a density sensor unit for measuring the density of the fluid and a speed sensor unit for measuring the velocity of the fluid are built in are provided at the upper end of the flow meter 100, and the flow meter including the case C
  • the upper part of 100 can be said to be a component disposed outside the pipe P.
  • the upper portion of the flow meter 100 including the case is disposed on the upper portion of the insertion end 210. do.
  • the fluid supply unit 220 as shown in Figure 12, a plurality of single supply pipe 221 is supplied with a single gas; And an integrated supply pipe 222, one end of which is longitudinally connected to the plurality of single supply pipes 221, and the other end of which is longitudinally connected to the longitudinal end of the pipe P. .
  • the single supply pipe 221 forms a flow path through which a single gas can flow, which flow path is communicatively connected to the integrated supply pipe 222. That is, one end in the longitudinal direction of the single supply pipe 221 is communicatively connected to a gas storage unit (not shown) in which a single gas is stored, and the other end in the longitudinal direction is capable of communicating with one end in the longitudinal direction of the integrated supply pipe 222. Can be connected.
  • a single gas discharged from a gas storage unit may flow to the integrated supply pipe 222 via a single supply pipe 221.
  • five single supply pipes 221 are illustrated in FIG. 12 as being connected to one end in the longitudinal direction of the integrated supply pipe 222, respectively, but are not limited thereto.
  • the integrated supply pipe 222 provides a space in which single gases supplied through a plurality of single supply pipes 221 can be mixed with each other.
  • the integrated supply pipe 222 has a predetermined length and internal space to provide a time margin in which single gases supplied through a plurality of single supply pipes 221 can be sufficiently mixed before being moved to the pipe P. It is preferable to be connected to the pipe (P) with forming.
  • the single gases supplied through the plurality of single supply pipes 221 may be sufficiently mixed in the internal space formed by the integrated supply pipe 222 and then moved to the pipe P.
  • nitrogen gas, hydrogen gas, oxygen, methane gas, propane gas, etc. may be simultaneously supplied through a plurality of single supply pipes 221, and these gases are mixed in the integrated supply pipe 222 and then transferred to the pipe P. Can be moved.
  • a single gas supplied through a plurality of single supply pipes 221 is selected as a type having the same composition as possible with the composition of the flare gas flowing along the pipe line of the actual flare system, and the flare gas is reversed. In order to prevent this, it is also preferable to select nitrogen gas artificially supplied to the piping line of the flare system.
  • a plurality of single supply pipes 221 may be provided with a regulator for adjusting the pressure of a single gas. Since this regulator can be used to adjust the density values of various single gases, it can be said to be a component that simulates the pressure of the flare gas moving along the pipe line of the actual flare system.
  • the burner 230 may be referred to as a component for burning the mixed gas discharged to the other end of the pipe P, and may be said to serve as a flare stack of an actual flare system. That is, although it is for calibration, since it may contain harmful components in the mixed gas supplied and discharged into the pipe P, it is a device for discharging after combustion to prevent this. Therefore, the burner 230 may be connected to the other end of the pipe P in the longitudinal direction.
  • the analysis unit 240 compares and analyzes the density value of a single gas supplied through a single supply pipe 221 and the density value of a single gas or a mixed gas measured by the flow meter 100, and uses the resultant values. Therefore, it can be said to be a component for calculating a correction coefficient k for the calibration of the flow meter 100.
  • the analysis unit 240 may calculate the calibration value of the flow meter 100 using the calibration coefficient k, and calibrate the flow meter 100 with the calibration value.
  • the flow meter calibration apparatus 100 configured as above can implement a part of the pipe line of the flare system and flare gas flowing along the pipe line at a laboratory scale, the flow meter 100 is installed in the pipe line of the actual flare system. It can be calibrated to accurately measure the density value of flare gas composed of various types of gases before mixing. In particular, as the flow meter 100 calibrated by the flow meter calibration apparatus 100 of the present invention measures the density value of the flare gas with high accuracy, the flow rate of the flare gas flowing along the piping line of the flare system is also accurately measured. Can be.
  • the insertion step (S10) may be referred to as a step of inserting the flow meter 100 into the interior of the pipe P through the insertion end 210 provided in the pipe P.
  • the measurement probe 110 of the flow meter 100 is inserted into the through hole 211 of the insertion end 210 provided in the pipe P.
  • the measurement probe 110 of the flow meter 100 may be placed inside the pipe P.
  • the supplying step S20 may be referred to as supplying a single gas to the pipe P through a plurality of single supply pipes 221 constituting the fluid supply unit 220.
  • nitrogen gas, hydrogen gas, methane gas, propane gas, oxygen, and the like may be supplied to a plurality of single supply pipes 221 through, for example, a single gas cylinder each connected to a plurality of single supply pipes 221.
  • the gases may be flowed to the integrated supply pipe 222 constituting the fluid supply unit 220 and mixed in the internal space formed by the integrated supply pipe 222, and then flowed to the pipe 220.
  • any one of nitrogen gas, hydrogen gas, and methane gas is supplied to the pipe P through a single supply pipe 221, or at least two of nitrogen gas, hydrogen gas, and methane gas. More than one type of gas may be supplied to the pipe P through a single supply pipe 221. Then, a single gas of any one of nitrogen gas, hydrogen gas, and methane gas flows into the pipe P, or a mixed gas in which at least two or more kinds of gas among nitrogen gas, hydrogen gas and methane gas are mixed is pipe P ).
  • the experiment table illustrated in FIG. 14 shows the type and density values of a single gas or a mixed gas supplied to the pipe P through a single supply pipe 221.
  • the temperature and pressure of the gas supplied through the single supply pipe 221 were set to 25°C and 1kgf/cm2, respectively.
  • the theoretical density values of these gases were calculated using a commercial program, ASPEN HYSYS V9, and Peng-robinson EOS was used for the fluid package.
  • the theoretical density value of a single gas or a mixed gas supplied to the pipe P by the analysis unit 240 and the density value of a single gas or a mixed gas measured by the flow meter 100 It can be said to be a step of calculating the correction coefficient k on the basis of.
  • the correction coefficient k may be a value obtained by dividing a density value of a single gas or a mixed gas measured by the flow meter 100 by a theoretical density value of a single gas or a mixed gas.
  • the experimental table shown in FIG. 15 shows density values of a single gas or a mixed gas measured by the flow meter 100.
  • a correction coefficient k calculated based on the theoretical density value and the actual density value measured by the flow meter 100 is shown.
  • the density value measured in the flow meter 100 is higher than the theoretical density value of the single gas or mixed gas supplied to the pipe P, and, It can be seen that the difference between the theoretical density value and the density value measured by the flow meter 100 is about 3%, and the correction coefficient k accordingly can be confirmed to be 1.03.
  • the analysis unit 240 calculates a correction value (Y) of the flow meter 100 based on the correction coefficient k calculated in the first calculation step (S30). It is a step.
  • k is the correction coefficient
  • x1 is the minimum voltage value applied to the density sensor unit
  • x2 is the maximum voltage value applied to the density sensor unit
  • y1 is the density value according to the minimum voltage value
  • y2 is the density value according to the maximum voltage value
  • x Can be referred to as the density value measured by the density sensor.
  • the density sensor unit of the flow meter 100 can be calibrated based on the calibration value Y calculated in the second calculation step S40, in the environment provided by displaying the correct density value with the calibrated value It is possible to provide an optimized flow meter.
  • the present invention can be applied to and sold in flare systems provided in various petrochemical plants, food plants, wastewater treatment plants, and the like.

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Abstract

The present invention relates to a flowmeter for measuring the flow rate of gas flowing through a pipe, comprising: a measurement probe of which a lower portion in the longitudinal direction is inserted into the pipe; a speed measurement part for measuring the speed of flare gas, while being connected to the measurement probe; a density measurement part for measuring the density of the flare gas, while being connected to the measurement probe; and a data analysis part for calculating the flow rate of the flare gas on the basis of values measured by the speed measurement part and the density measurement part, and storing and analyzing the calculated flow rate.

Description

플로우 미터와 플로우 미터를 이용한 유량 측정방법, 플로우 미터 교정장치 및 이 장치에 의한 플로우 미터 교정방법.Flow meter and flow measurement method using flow meter, flow meter calibration device, and flow meter calibration method using this device.
본 발명은, 플레어 가스가 유동되는 파이프로 삽입되어 플레어 가스의 유량을 측정하는 플로우 미터와, 이 플로우 미터를 이용하여 플레어 가스의 유량을 비교적 높은 정확도로 측정할 수 있는 유량 측정방법에 관한 것이며, 또한, 플로우 미터가 실제 플레어 시스템에 적용되기 이전에 실험실 규모에서 플레어 가스의 밀도 측정에 대한 교정작업을 수행할 수 있도록 하는 플로우 미터 교정장치 및 이 장치에 의한 플로우 미터 교정방법에 관한 것이다.The present invention relates to a flow meter that is inserted into a pipe through which flare gas flows to measure the flow rate of flare gas, and a flow rate measuring method capable of measuring the flow rate of flare gas with a relatively high accuracy using the flow meter. In addition, it relates to a flow meter calibration device and a method for calibrating a flow meter by the device, which enables calibration of flare gas density measurements at a laboratory scale before the flow meter is applied to the actual flare system.
일반적으로 플레어 가스란 정유공장이나 석유화학공장 등에서 발생되는 폐가스로서, 휘발성 및 가연성을 가지고 있는 가스를 의미하는데, 이러한 지속적, 대용량으로 발생하는 플레어 가스를 관리하고, 처리하여 배출하기 위해, 플레어 가스가 유동되는 다수의 관로(파이프), 방출 가스나 액체 등을 포집하는 플레어 헤더, 플레어 헤더로부터 전달된 액체를 가스와 분리 포집하는 녹아웃 드럼, 소각탑으로서 파일럿 버너, 점화 장치 등을 포함하여 구성되어 플레어 가스를 연소시키며 방출하는 플레어 스택, 플레어 스택으로부터 역류된 화염으로 인해 사고가 일어나는 것을 방지하기 위한 실 드럼 등을 포함하여 구성된 플레어 시스템이 마련된다. 따라서, 플레어 가스는 플레어 스택이라는 배출 및 폐가스 처리 장치를 통하여 외부로 배출된다. 즉, 플레어 가스는 파이프를 통하여 플레어 스택으로 전달되며, 이 플레어 스택에서 연소되어 대기중으로 배출될 수 있다.In general, the flare gas is a waste gas generated from an oil refinery or a petrochemical plant, and refers to a gas having volatile and flammable flare gas. Flare consists of a number of pipelines (pipes) flowing, a flare header for collecting discharge gas or liquid, a knockout drum for separating and collecting liquid delivered from the flare gas, a pilot burner as an incineration tower, an ignition device, etc. A flare system comprising a flare stack that burns and discharges gas, a seal drum to prevent an accident from being caused by a flame backflowed from the flare stack, and the like is provided. Accordingly, the flare gas is discharged to the outside through an exhaust gas treatment device called a flare stack. That is, the flare gas is delivered to the flare stack through the pipe, and can be burned in the flare stack and discharged into the atmosphere.
한편, 플레어 스택은 다수개의 파이프와 연결되어 플레어 가스를 전달받기 때문에, 파이프의 내부 압력변동에 민감하게 영향을 받는다. 다시 말해, 플레어 스택에 의한 플레어 가스의 연소 효율이나 플레어 스택의 구조적 안정성 등 다양한 사항들이 파이프의 내부 압력이나 플레어 가스의 유동 상태에 영향을 받게 된다.On the other hand, since the flare stack is connected to a plurality of pipes and receives flare gas, it is sensitively affected by the internal pressure fluctuation of the pipe. In other words, various factors such as the combustion efficiency of the flare gas by the flare stack and the structural stability of the flare stack are affected by the internal pressure of the pipe or the flow state of the flare gas.
따라서, 파이프를 따라 유동되는 플레어 가스의 유량을 측정하고, 그 측정된 결과에 따라 파이프 내 가스 유동의 이상 유무, 또는, 두 지점 사이에서 유량의 차이 데이터를 이용한 플레어 가스의 누출유무 등을 파악하여 플레어 스택 및 플레어 시스템 전체에서 발생될 수 있는 문제점을 사전에 방지하는 것이 매우 중요하다고 할 수 있다.Therefore, the flow rate of the flare gas flowing along the pipe is measured, and according to the measured result, the presence or absence of gas flow in the pipe or the leakage of flare gas using difference data between the two points is determined. It can be said that it is very important to prevent problems that may occur in the flare stack and the flare system as a whole.
더욱이, 플레어 시스템에서 유동되는 플레어 가스의 유량을 다양한 위치에서 모니터링할 경우, 전체 유량을 동시적 관점에서 파악할 수 있기 때문에, 플레어 시스템의 제어 방향을 즉각적으로 결정하여 수행할 수 있을 뿐만 아니라, 시스템의 효율적인 관리에 필요한 적절한 데이터를 수집할 수 있게 된다.Moreover, when the flow rate of flare gas flowing in the flare system is monitored from various locations, the entire flow rate can be grasped from a simultaneous point of view, so that the control direction of the flare system can be determined and performed immediately, as well as the system's It is possible to collect appropriate data necessary for efficient management.
하지만, 이미 설비 완료된 플레어 시스템에 기존의 유량 측정방법을 적용하기 위해서는, 유량계가 설치되지 않은 위치에 유량계를 삽입 설치하기 위해 파이프를 핫탭핑(Hot Tapping)하는 과정 등이 요구되기 때문에, 기존 설비에 유량계 모니터링 시스템을 구축하기 위한 설치 작업이 매우 번거롭고 고비용을 발생시키는 단점이 있다.However, in order to apply the existing flow measurement method to the already installed flare system, the process of hot tapping the pipe to insert and install the flow meter in a location where the flow meter is not installed is required. There is a disadvantage that installation work for building a flow meter monitoring system is very cumbersome and incurs high cost.
즉, 기존에는 파이프를 천공하거나 파이프의 일부를 교체하여 그 위치에 공지의 유량계를 설치하는 방식으로 유량을 측정하였으나, 이와 같은 방식은 비용적으로나 안정성 측면에서 효율이 떨어지는 문제점이 있다.That is, in the past, the flow rate was measured by drilling a pipe or replacing a part of the pipe to install a known flow meter at the location, but this method has a problem of low efficiency in terms of cost and stability.
한편, 기존에는 써멀 매스 타입(thermal mass type)의 유량계를 이용하여 플로우 미터의 유량을 측정하였으나, 써멀 매스 타입의 유량계는 가스 조성 값이 일정한, 유동의 물리적 조건이 거의 균일하게 유지되는 상황에서 비교적 정확하게 유량을 측정할 수 있는 장치로서, 플레어 가스와 같이 다양한 공정에서 발생되는 불균일한 플레어 가스의 조성을 정확하게 파악하지 못하는 관계로 인하여 유량값의 정확도가 낮은 문제점이 있다. 또한, 통상 저속/저압을 가지는 플레어 가스의 유량을 측정하는 것은 유동 구현이 실질적으로 힘들기 때문에 유량계의 켈리브레이션(calibration) 보정작업이 어려운 문제점이 있다.On the other hand, in the past, the flow rate of the flow meter was measured using a thermal mass type flow meter, but the thermal mass type flow meter is relatively in a situation where the gas composition value is constant and the physical conditions of the flow are maintained almost uniformly. As a device capable of accurately measuring the flow rate, there is a problem in that the accuracy of the flow rate value is low due to the inability to accurately grasp the composition of the uneven flare gas generated in various processes such as flare gas. In addition, measuring the flow rate of the flare gas having a low speed/low pressure has a problem in that it is difficult to calibrate the calibration of the flow meter because it is practically difficult to implement the flow.
또한, 기존의 유량 측정방법은, 주변(특히 상류 방향)에 곡관이 위치하지 않는 직선형태로 길게 형성된 파이프의 일 지점(바람직하게는 곡관으로부터 파이프 직경의 10배이상 떨어진 길이의 직관)에 유량계를 설치하는 경우, 해당 위치에서는 안정적이고 균일한 유동 분포를 가지므로 파이프의 중앙에 유량계 측정부를 위치시켜 비교적 유량을 정확하게 측정할 수 있었으나 곡선 형태를 가지는 파이프나 상류 방향에 곡관이 인접하여 위치하는 파이프에 유량계를 설치하게 되는 경우는 파이프 내의 플레어 가스의 유동이 일정하게 분포하지 않으므로 유량을 정확하게 측정하는 못하는 문제점이 있다.In addition, the existing flow measurement method, the flowmeter to a point (preferably a length of at least 10 times the diameter of the pipe from the curved pipe) is formed in a long straight form in which the curved pipe is not located in the periphery (especially the upstream direction). In the case of installation, since it has a stable and uniform flow distribution at that location, it was possible to measure the flow rate relatively accurately by placing the flowmeter measuring part at the center of the pipe, but to a pipe with a curved shape or a pipe located adjacent to a curved pipe in the upstream direction When a flow meter is installed, there is a problem in that the flow of flare gas in the pipe is not uniformly distributed, and thus the flow rate cannot be accurately measured.
한편, 파이프를 따라 유동되는 플레어 가스는 다양한 공정에서 발생되는 가스의 혼합물질이라 할 수 있다. 따라서, 플레어 가스의 유량을 정확하게 산출하기 위해서는 단일 성분이 아닌 여러 성분으로 이루어진 플레어 가스의 밀도를 높은 정밀도로 측정해야 하기 때문에 플로우 미터가 정확한 밀도값을 나타낼 수 있도록 교정하는 과정이 요구된다.On the other hand, flare gas flowing along the pipe can be said to be a mixture of gases generated in various processes. Therefore, in order to accurately calculate the flow rate of the flare gas, since the density of the flare gas composed of several components rather than a single component needs to be measured with high precision, a process for calibrating the flow meter to display an accurate density value is required.
그러나, 실제 플레어 시스템이 설치된 현장에서는 파이프를 따라 유동되는 플레어 가스의 조성을 알기 어렵고, 또한, 파이프 내의 압력에 따른 플레어 가스의 밀도값도 수시로 변동되기도 하기 때문에, 설치 장소나 시설의 특징에 따라 플로우 미터의 측정 값이 차이가 날 수 있는 문제점이 있다.However, in the field where the actual flare system is installed, it is difficult to know the composition of the flare gas flowing along the pipe, and the density value of the flare gas according to the pressure in the pipe may fluctuate from time to time, so the flow meter depends on the characteristics of the installation site or facility. There is a problem that the measured value of can be different.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 설비가 완료된 기존의 유동관 내에도 설치가 용이하며, 파이프를 따라 유동되는 플레어 가스의 난류에 영향을 받지 않는 방식으로 플레어 가스의 유량을 안정적으로 측정하고, 특히, 물리적 조건이 불균일하면서도 저속/저압을 가지는 플레어 가스의 유량을 높은 정확도로 측정할 수 있는 플로우 미터를 제공하는데 목적이 있다.The present invention is to solve the above problems, it is easy to install even in the existing flow pipe where the facility is completed, stably measure the flow rate of the flare gas in a manner that is not affected by the turbulence of the flare gas flowing along the pipe In particular, it is an object of the present invention to provide a flow meter capable of measuring a flow rate of flare gas having low/low pressure while the physical conditions are non-uniform.
또한, 본 발명은, 파이프를 따라 유동되는 플레어 가스의 유량을 안정적으로 측정하고, 또한, 곡선의 형태를 가지는 파이프 및 이에 인접한 파이프 내에서도 플레어 가스의 유량을 높은 정확도로 측정할 수 있는 유량 측정방법을 제공하는데 목적이 있다.In addition, the present invention, the flow rate measurement method for stably measuring the flow rate of the flare gas flowing along the pipe, and also capable of measuring the flow rate of the flare gas within a pipe having a curved shape and a pipe adjacent thereto with high accuracy. Purpose to provide.
또한, 본 발명은, 간단한 구성만으로 실험실 규모에서 해당 플로우 미터가 적용될 환경의 플레어 가스의 성분을 모사하여 플로우 미터의 밀도 측정에 대한 교정작업을 간편하게 수행할 수 있도록 구성된 플로우 미터 교정장치 및 이 장치에 의한 플로우 미터 교정방법을 제공하는데 목적이 있다.In addition, the present invention is a flow meter calibration apparatus and a device configured to easily perform a calibration operation for density measurement of a flow meter by simulating a component of flare gas in an environment to which the flow meter is applied at a laboratory scale with a simple configuration. An object of the present invention is to provide a method for calibrating a flow meter.
본 발명은, 파이프 내를 흐르는 가스의 유량을 측정하는 플로우 미터로서, 상기 파이프로 길이방향 하단부위가 삽입되는 측정 프로브; 상기 측정 프로브와 연결된 상태로 플레어 가스의 속도를 측정하는 속도 측정부; 상기 측정 프로브와 연결된 상태로 플레어 가스의 밀도를 측정하는 밀도 측정부; 및 상기 속도 측정부와 상기 밀도 측정부에 의해 측정된 값을 기초로 플레어 가스의 유량을 산출하고, 그 산출된 유량을 저장 및 분석하는 데이터 분석부;를 포함할 수 있다.The present invention, the flow meter for measuring the flow rate of the gas flowing in the pipe, a measuring probe in which the lower end portion in the longitudinal direction is inserted into the pipe; A speed measuring unit measuring a speed of flare gas while connected to the measuring probe; Density measurement unit for measuring the density of the flare gas connected to the measurement probe; And a data analysis unit that calculates a flow rate of the flare gas based on values measured by the speed measurement unit and the density measurement unit, and stores and analyzes the calculated flow rate.
또한, 상기 측정 프로브는, 전체적으로 직선의 바 형태로 형성되어, 상기 파이프에 형성된 관통공을 통하여 상기 파이프로 삽입될 수 있다.In addition, the measurement probe is formed in a straight bar shape as a whole, and may be inserted into the pipe through a through hole formed in the pipe.
또한, 상기 측정 프로브는, 상기 파이프의 일 지점에 마련된 벤트 노즐용 관통공을 통해 상기 파이프의 상기 파이프의 내부로 삽입되는 위하여, 상기 벤트 노즐용 관통공의 직경보다 작은 외경을 가질 수 있다.In addition, the measurement probe may have an outer diameter smaller than the diameter of the through hole for the vent nozzle to be inserted into the inside of the pipe of the pipe through the through hole for the vent nozzle provided at one point of the pipe.
또한, 상기 측정 프로브는, 상기 플레어 가스의 유동방향과 마주하게 배치되는 라운드면; 상기 라운드면의 배면측에 마련되는 면취부; 및 상기 면취부를 구획하되 상기 라운드면의 폭방향 양단을 서로 연결하는 수직면;을 포함할 수 있다.In addition, the measurement probe, a round surface disposed to face the flow direction of the flare gas; A chamfer provided on the back side of the round surface; And a vertical surface that divides the chamfered portion and connects both ends of the round surface in the width direction to each other.
또한, 상기 라운드면은, 180도의 이하의 중심각을 가지는 호의 형태로 형성될 수 있다.Further, the round surface may be formed in an arc shape having a central angle of 180 degrees or less.
또한, 상기 속도 측정부는, 상기 라운드면에 형성된 제1압력구에 길이방향 일단이 연통 가능하게 연결되는 제1배관; 상기 수직면에 형성된 제2압력구에 길이방향 일단이 연통 가능하게 연결되는 제2배관; 및 상기 제1배관의 길이방향 타단 및 상기 제2배관의 길이방향 타단과 연통 가능하게 연결되며, 상기 제1배관에서 발생되는 압력과 상기 제2배관에서 발생되는 압력의 차압을 이용하여 플레어 가스의 속도를 측정하는 제1센서부;를 포함할 수 있다.In addition, the speed measuring unit, the first pipe connected to one end in the longitudinal direction to the first pressure port formed on the round surface; A second pipe having one end in the longitudinal direction communicatively connected to a second pressure port formed on the vertical surface; And it is connected to the other end of the first pipe in the longitudinal direction and the other end of the second pipe in communication, the pressure of the pressure generated in the first pipe and the pressure generated in the second pipe of the flare gas It may include; a first sensor unit for measuring the speed.
또한, 상기 제1센서부는, 플레어 가스의 유동방향과 마주하는 방향에 배치된 라운드면의 제1압력구를 통하여 측정된 전압과 플레어 가스의 유동방향과 등을 지고 배치된 수직면의 제2압력구를 통하여 측정된 정압을 이용하여 동압을 산출한 뒤, 이 산출된 동압값을 상기 데이터 분석부로 전달하는 것을 특징으로 하는 플로우 미터.In addition, the first sensor unit, the second pressure sphere of the vertical surface disposed with the voltage measured through the first pressure sphere of the round surface disposed in a direction facing the flow direction of the flare gas and the flow direction of the flare gas and the like. After calculating the dynamic pressure using the static pressure measured through, the flow meter, characterized in that for passing the calculated dynamic pressure value to the data analysis unit.
또한, 상기 제1압력구는, 상기 라운드면의 길이방향 및 폭방향 중단에 마련되고, 상기 제2압력구는, 상기 수직면의 길이방향 및 폭방향 중단에 마련될 수 있다.In addition, the first pressure sphere may be provided in the longitudinal and transverse direction of the round surface, and the second pressure sphere may be provided in the longitudinal and transverse direction of the vertical surface.
또한, 상기 밀도 측정부는, 상기 라운드면에 형성된 가스 유입구에 길이방향 일단이 연통 가능하게 연결되는 제3배관; 상기 측정 프로브의 둘레면에 형성된 가스 배출구에 길이방항 일단이 연통 가능하게 연결되는 제4배관; 및 상기 제3배관의 길이방향 타단 및 상기 제4배관의 길이방향 타단과 연통 가능하게 연결되며, 상기 제3배관을 통하여 유입되는 플레어 가스의 밀도를 측정하는 제2센서부;를 포함할 수 있다.In addition, the density measuring unit, the third pipe is connected to one end in the longitudinal direction to the gas inlet formed on the round surface; A fourth pipe connected to one end of the length of the gas outlet formed in the circumferential surface of the measuring probe so as to be in communication; And a second sensor unit which is communicatively connected to the other end of the third pipe and the other end of the fourth pipe, and measures the density of flare gas flowing through the third pipe. .
또한, 상기 가스 배출구는, 상기 면취부가 배치되지 않은 상기 측정 프로브의 둘레면 부위에 마련될 수 있다.In addition, the gas outlet may be provided on a circumferential surface portion of the measurement probe in which the chamfering portion is not disposed.
또한, 본 발명은, 플로우 미터를 이용한 유량 측정방법으로서, 상기 플로우 미터를 파이프의 내부로 삽입시키는 삽입단계; 상기 삽입단계에서 상기 파이프의 내부에 배치된 상기 플로우 미터를 이용하여 플레어 가스의 속도와 밀도를 측정하는 측정단계; 상기 측정단계에서 측정된 플레어 가스의 속도값과 밀도값을 기초로 플레어 가스의 유량을 산출하는 산출단계; 및 상기 산출단계에서 산출된 플레어 가스의 유량값을 분석하는 분석단계;를 포함할 수 있다.In addition, the present invention, a flow rate measurement method using a flow meter, the insertion step of inserting the flow meter into the interior of the pipe; A measuring step of measuring the speed and density of flare gas using the flow meter disposed inside the pipe in the inserting step; A calculating step of calculating a flow rate of the flare gas based on the velocity value and the density value of the flare gas measured in the measuring step; And an analysis step of analyzing a flow value of the flare gas calculated in the calculation step.
또한, 상기 삽입단계에서는 상기 플로우 미터를 상기 파이프에 마련된 벤트 노즐을 통하여 상기 파이프의 내부로 삽입하는 것을 특징으로 하는 벤트 노즐을 이용한 유량 측정방법.In addition, in the inserting step, a flow measurement method using a vent nozzle, characterized in that the flow meter is inserted into the pipe through a vent nozzle provided in the pipe.
또한, 상기 측정단계에서 측정된 플레어 가스의 속도는, 상기 플레어 가스의 유동으로 인해 발생하는 압력 차이를 이용하여 산출될 수 있다.In addition, the velocity of the flare gas measured in the measurement step may be calculated using a pressure difference generated due to the flow of the flare gas.
또한, 상기 측정단계에서 측정된 플레어 가스의 속도는, 플레어 가스의 유동방향과 마주하는 방향에서 측정된 전압(Total Pressure)과 상기 플로우 미터가 삽입된 지점에서 측정된 정압(Static Pressure)으로 동압(dynamic pressure)을 산출한 뒤, 이 산출된 동압값을 기초로 베르누이 방정식을 이용하여 산출될 수 있다.In addition, the velocity of the flare gas measured in the measuring step is the same as the voltage measured in the direction facing the flow direction of the flare gas (Total Pressure) and the static pressure (Static Pressure) measured at the point where the flow meter is inserted ( After calculating the dynamic pressure), it can be calculated using the Bernoulli equation based on the calculated dynamic pressure value.
또한, 상기 파이프가 곡관 형태이거나 곡관에 의한 불균일 유동의 영향을 받는 위치에 있는 경우에는, CFD(Computational fluid dynamics)를 통하여 플레어 가스의 유동 프로파일을 파악후 보정하는 속도분포 해석단계;를 더 포함할 수 있다.In addition, when the pipe is in the form of a curved tube or in a position affected by non-uniform flow due to the curved tube, a speed distribution analysis step of determining and correcting the flow profile of the flare gas through CFD (Computational fluid dynamics) is further included. Can.
또한, 본 발명은, 플로우 미터 교정장치로서, 소정 길이를 가지는 파이프; 상기 파이프에 마련되며, 교정하고자 하는 플로우 미터가 삽입되는 관통공; 상기 파이프로 단일 기체 또는 혼합 기체를 공급하는 유체 공급부; 상기 파이프에 마련되어 상기 유체 공급부에서 공급된 기체를 배출 전에 처리하는 처리부; 및 상기 유체 공급부에서 공급된 기체의 밀도값과 상기 플로우 미터에 의해 측정된 기체의 밀도값을 비교 분석하는 분석부;를 포함할 수 있다.In addition, the present invention, a flow meter calibration device, a pipe having a predetermined length; A through hole provided in the pipe into which a flow meter to be calibrated is inserted; A fluid supply unit supplying a single gas or a mixed gas to the pipe; A processing unit provided in the pipe to process gas supplied from the fluid supply unit prior to discharge; And an analysis unit for comparing and analyzing the density value of the gas supplied from the fluid supply unit and the density value of the gas measured by the flow meter.
또한, 상기 처리부는, 상기 유체 공급부에서 공급된 기체가 배출되기 전에 태울 수 있는 연소 장치인 버너로 구성될 수 있다.In addition, the processing unit may be composed of a burner that is a combustion device that can be burned before the gas supplied from the fluid supply unit is discharged.
또한, 상기 유체 공급부는, 단일 기체가 공급되는 다수개의 단일 공급관; 및상기 다수개의 단일 공급관에 일단이 연결되고 타단은 상기 파이프와 연결되어 단일 기체 또는 혼합 기체를 상기 파이프로 안내하는 통합 공급관;을 포함할 수 있다.In addition, the fluid supply unit, a plurality of single supply pipe to which a single gas is supplied; And an integrated supply pipe having one end connected to the plurality of single supply pipes and the other end connected to the pipe to guide a single gas or a mixed gas to the pipe.
또한, 상기 통합 공급관은, 상기 다수개의 단일 공급관을 통해 공급되는 단일 기체들이 상기 파이프로 이동되기 이전에 충분히 혼합될 수 있는 시간적 여유를 제공하도록 소정의 길이 및 내부 공간을 형성한 채로 상기 파이프와 연결될 수 있다.In addition, the integrated supply pipe is to be connected to the pipe with a predetermined length and inner space formed to provide a time margin in which single gases supplied through the plurality of single supply pipes can be sufficiently mixed before being transferred to the pipe. Can.
또한, 상기 단일 공급관에는 단일 기체의 압력을 조절하는 레귤레이터가 마련될 수 있다.In addition, a regulator for adjusting the pressure of a single gas may be provided in the single supply pipe.
또한, 본 발명은, 플로우 미터 교정장치에 의한 플로우 미터 교정방법으로서, 교정하고자 하는 플로우 미터를 상기 파이프의 내부로 삽입시키는 삽입단계; 상기 유체 공급부가 상기 파이프로 단일 기체 또는 혼합 기체를 공급하는 공급단계; 상기 분석부가 상기 파이프로 공급된 단일 기체 또는 혼합 기체의 이론적 밀도값과 상기 플로우 미터에서 측정된 실제 밀도값을 기초로 교정계수를 산출하는 제1산출단계; 및 상기 분석부가 상기 제1산출단계에서 산출된 교정계수를 기초로 플로우 미터의 교정값을 산출하는 제2산출단계;를 포함할 수 있다.In addition, the present invention, a flow meter calibration method by a flow meter calibration device, the insertion step of inserting the flow meter to be calibrated into the interior of the pipe; A supply step in which the fluid supply part supplies a single gas or a mixed gas to the pipe; A first calculation step of calculating a correction factor based on the theoretical density value of the single gas or the mixed gas supplied to the pipe and the actual density measured by the flow meter; And a second calculation step in which the analysis unit calculates a calibration value of the flow meter based on the calibration coefficient calculated in the first calculation step.
또한, 상기 삽입단계에서는, 상기 플로우 미터를 상기 파이프에 마련된 삽입단을 통하여 상기 파이프의 내부로 삽입할 수 있다.In addition, in the insertion step, the flow meter may be inserted into the pipe through an insertion end provided in the pipe.
또한, 상기 공급단계에서는, 상기 유체 공급부를 구성하는 다수개의 단일 공급관을 통하여 상기 파이프로 단일 기체를 각각 공급할 수 있다.In addition, in the supplying step, a single gas may be supplied to the pipe through a plurality of single supply pipes constituting the fluid supply unit.
또한, 상기 제1산출단계에서 산출되는 교정계수는, 상기 플로우 미터에서 측정된 단일 기체 또는 혼합 기체의 밀도값을 단일 기체 또는 혼합 기체의 이론적 밀도값으로 나눈 값이라 할 수 있다.In addition, the correction coefficient calculated in the first calculation step may be a value obtained by dividing the density value of a single gas or a mixed gas measured by the flow meter by a theoretical density value of a single gas or a mixed gas.
또한, 상기 제2산출단계에서 산출되는 교정값(Y)은, 수학식
Figure PCTKR2020000640-appb-img-000001
로 산출되고, 여기서, k는 교정계수, x1은 밀도 센서부로 인가되는 최소 전압값, x2는 밀도 센서부로 인가되는 최대 전압값, y1은 최소 전압값에 따른 밀도값, y2는 최대 전압값에 따른 밀도값, x는 밀도 센서부에서 측정된 밀도값이라 할 수 있다.In addition, the correction value (Y) calculated in the second calculation step is an equation
Figure PCTKR2020000640-appb-img-000001
Where k is the correction factor, x1 is the minimum voltage value applied to the density sensor unit, x2 is the maximum voltage value applied to the density sensor unit, y1 is the density value according to the minimum voltage value, and y2 is the maximum voltage value. The density value, x can be referred to as a density value measured by the density sensor.
본 발명에 따른 플로우 미터는, 플레어 가스의 유속에 따른 난류/층류에 영향을 받지 않는 압력산출 방식으로 플레어 가스의 속도를 측정하고, 그 속도값을 이용하여 플레어 가스의 유량을 산출할 수 있으므로, 파이프 내 유체의 유량측정 정확도를 향상시킬 수 있고, 더불어, 저속/저유량을 가지는 플레어 가스의 유량도 정확하게 측정할 수 있다.Since the flow meter according to the present invention can measure the velocity of the flare gas by a pressure calculation method that is not affected by turbulence/laminar flow depending on the flow rate of the flare gas, and can use the velocity value to calculate the flow rate of the flare gas, It is possible to improve the flow rate measurement accuracy of the fluid in the pipe, and also to accurately measure the flow rate of the flare gas having a low/low flow rate.
또한, 본 발명에 따른 플로우 미터는, 기 설비 완료된 플레어 시스템의 벤트 노즐을 활용하여 플레어 가스의 유량을 측정하므로, 유량계 설치를 위한 별도의 복잡한 작업 없이 다양한 지점에서 플레어 가스의 유량을 측정하여 가스 누출지점 등을 정확하게 파악할 수 있고, 파이프의 각 구간별 압력변동도 정확하게 파악할 수 있다.In addition, the flow meter according to the present invention measures the flow of the flare gas by utilizing the vent nozzle of a pre-installed flare system, and thus measures the flow of the flare gas at various points without additional complicated work for installing a flow meter. It is possible to accurately grasp the point, etc., and also accurately grasp the pressure fluctuation for each section of the pipe.
또한, 본 발명에 따른 플로우 미터는, 파이프의 길이방향을 따라 간격을 두고 마련된 다수개의 벤트 노즐을 활용하여 플레어 가스의 유량을 측정할 수 있으므로, 가스 누출지점을 정확하게 파악할 수 있고, 파이프의 각 구간별 압력변동도 정확하게 파악할 수 있도록 한다.In addition, the flow meter according to the present invention can measure the flow rate of the flare gas by using a plurality of vent nozzles provided at intervals along the longitudinal direction of the pipe, so that the gas leak point can be accurately identified, and each section of the pipe It is also necessary to accurately grasp the pressure fluctuations of each star.
또한, 본 발명에 따른 플로우 미터는, 파이프에 마련된 벤트 노즐에 삽입되는 구조를 가지므로, 기존 파이프를 천공하는 핫태핑 작업을 수행하지 않고도 플레어 가스의 유량을 안정적으로 측정할 수 있도록 한다.In addition, the flow meter according to the present invention, because it has a structure that is inserted into the vent nozzle provided on the pipe, it is possible to stably measure the flow rate of the flare gas without performing a hot tapping operation for drilling the existing pipe.
또한, 본 발명에 따른 유량 측정방법은, 파이프를 천공하는 핫태핑 작업을 수행하지 않고도 다수의 위치에 자유롭게 유량계를 설치하고 유량을 측정할 수 있도록 함으로써, 일 지점은 물론 플레어 시스템 전체의 플레어 가스의 유량을 안정적으로 측정할 수 있도록 한다.In addition, the flow measurement method according to the present invention, by allowing the flowmeter to freely install a flow meter and measure the flow rate at multiple locations without performing a hot tapping operation to puncture a pipe, the flare gas of the entire flare system as well as one point It is possible to stably measure the flow rate.
또한, 본 발명에 따른 유량 측정방법은, 플레어 가스의 유속에 따른 난류/층류에 영향을 받지 않는 압력산출 방식으로 플레어 가스의 속도를 측정하고, 그 속도값을 이용하여 플레어 가스의 유량을 산출하므로, 유량을 측정하는 위치에 구애받지 않고 파이프 내 유체의 유략측정 정확도를 향상시킬 수 있다.In addition, the method for measuring the flow rate according to the present invention measures the velocity of the flare gas by a pressure calculation method that is not affected by turbulence/laminar flow depending on the flow rate of the flare gas, and calculates the flow rate of the flare gas using the velocity value. , It is possible to improve the measurement accuracy of the fluid in the pipe regardless of the position to measure the flow rate.
또한, 본 발명에 따른 유량 측정방법은, 파이프의 길이방향을 따라 다수 마련된 기 설비 완료된 플레어 시스템의 벤트 노즐을 활용하여 플레어 가스의 유량을 측정하므로, 유량계 설치를 위한 별도의 복잡한 작업 없이 다양한 지점에서 플레어 가스의 유량을 측정하여 가스 누출지점 등을 정확하게 파악할 수 있고, 파이프의 각 구간별 압력변동도 정확하게 파악할 수 있다.In addition, the method for measuring the flow rate according to the present invention measures the flow rate of the flare gas by utilizing the vent nozzle of the completed flare system provided in a number of directions along the longitudinal direction of the pipe, and thus at various points without additional complicated work for installing the flowmeter. By measuring the flow rate of the flare gas, it is possible to accurately identify the gas leak point and the pressure fluctuation of each section of the pipe.
또한, 본 발명에 따른 유량 측정방법은, 곡관의 형태를 가지는 파이프에서도 플레어 가스의 유량을 높은 정확도로 측정할 수 있도록 한다.In addition, the flow rate measuring method according to the present invention allows the flow rate of flare gas to be measured with high accuracy even in a pipe having a curved shape.
또한, 본 발명에 따른 플로우 미터 교정장치 및 이 장치에 의한 플로우 미터 교정방법은, 다양한 성분으로 이루어진 플레어 가스의 유량을 측정하는데 사용되는 플로우 미터를 사전에 용이하게 교정하여 플레어 가스의 유량 측정 정확도를 향상시킬 수 있다.In addition, the flow meter calibration device according to the present invention and the method for calibrating a flow meter using the device, the flow meter used to measure the flow rate of the flare gas composed of various components is easily calibrated in advance to improve the accuracy of the flow gas measurement. Can be improved.
또한, 본 발명에 따른 플로우 미터 교정장치 및 이 장치에 의한 플로우 미터 교정방법은, 플로우 미터가 실제 플레어 시스템의 배관 라인에 설치되기 이전에 작업자가 플로우 미터의 밀도 측정에 대한 교정작업을 실험실 규모에서 수행할 수 있도록 하여 교정작업의 편의성을 제공하고, 교정작업에 따른 비용도 절감할 수 있다.In addition, the flow meter calibration device according to the present invention and the method for calibrating the flow meter using the device, before the flow meter is installed in a pipe line of an actual flare system, an operator calibrates the density measurement of the flow meter at a laboratory scale. It can be performed to provide the convenience of the calibration work, and also reduce the cost of the calibration work.
또한, 본 발명에 따른 플로우 미터 교정장치 및 이 장치에 의한 플로우 미터 교정방법은, 다양한 성분으로 구성된 플레어 가스와 실제 플레어 시스템에 적용되는 배관 라인 내에서의 혼합된 다양한 가스 성분을 개별 가스의 특성을 확인해 가며 측정할 수 있도록하여 플레어 가스에 대한 플로우 미터의 밀도 측정 정확도를 향상시킬 수 있으며, 이에 따라, 플레어 가스의 유량을 정확하게 측정하여 플레어 시스템 배관 라인의 각 구간별 압력변동이나 가스 누출지점도 정확하게 파악할 수 있도록 한다.In addition, the flow meter calibration device according to the present invention and the flow meter calibration method using the device, the flare gas composed of various components and the various gas components mixed in the piping line applied to the actual flare system, the characteristics of the individual gas The density measurement accuracy of the flow meter for flare gas can be improved by making it possible to check and measure the flow rate of flare gas accurately, so that the pressure fluctuation or gas leakage point of each section of the flare system piping line is also accurate. Make sure to understand.
도 1은 본 발명에 따른 플로우 미터의 전체적인 구성을 보여주는 도면.1 is a view showing the overall configuration of a flow meter according to the present invention.
도 2는 도 1에 도시된 플로우 미터가 파이프에 마련된 벤트 노즐을 통하여 파이프로 삽입된 상태를 보여주는 사진.FIG. 2 is a photograph showing a state in which the flow meter shown in FIG. 1 is inserted into a pipe through a vent nozzle provided in the pipe.
도 3은 도 1에 도시된 측정 프로브의 A영역을 확대한 사시도.3 is an enlarged perspective view of area A of the measurement probe shown in FIG. 1.
도 4는 도 2에 도시된 측정 프로브의 A영역을 측면에서 바라본 단면도.4 is a cross-sectional view of the area A of the measurement probe shown in FIG. 2 when viewed from the side.
도 5는 도 1에 도시된 케이스의 내부에 마련된 제1센서부와 제2센서부를 보여주는 도면.5 is a view showing a first sensor unit and a second sensor unit provided inside the case shown in FIG. 1.
도 6은 본 발명에 따른 플로우 미터의 측정 프로브 하단을 위에서 바라본 평단면도.6 is a top cross-sectional view of a flow meter according to the present invention, as viewed from above.
도 7은 본 발명에 따른 측정 프로브의 라운드면이 180도의 중심각을 가지는 호의 형태로 형성되었을 때 플레어 가스의 속도분포를 보여주는 도면.7 is a view showing the velocity distribution of the flare gas when the round surface of the measuring probe according to the present invention is formed in the form of an arc having a central angle of 180 degrees.
도 8은 본 발명에 따른 측정 프로브의 라운드면이 180도 이상의 중심각을 가지는 호의 형태로 형성되었을 때 플레어 가스의 속도분포를 보여주는 도면.8 is a view showing the velocity distribution of the flare gas when the round surface of the measuring probe according to the present invention is formed in the form of an arc having a central angle of 180 degrees or more.
도 9는 본 발명에 따른 플로우 미터를 이용한 유량 측정방법의 순서도.9 is a flow chart of a flow measurement method using a flow meter according to the present invention.
도 10은 CFD를 이용하여 실측된 곡선 형태의 파이프에서 유동되는 플레어 가스의 속도분포를 보여주는 도면.10 is a diagram showing the velocity distribution of flare gas flowing in a curved pipe measured using CFD.
도 11은 본 발명에 따른 플로우 미터 교정장치의 구성을 보여주는 도면.11 is a view showing the configuration of the flow meter calibration device according to the present invention.
도 12는 본 발명에 따른 유체 공급부의 구성을 보여주는 도면.12 is a view showing the configuration of the fluid supply unit according to the present invention.
도 13은 본 발명에 따른 플로우 미터 교정방법의 순서를 보여주는 순서도.13 is a flow chart showing the flow of the flow meter calibration method according to the present invention.
도 14는 본 발명에 따른 유체 공급부를 통하여 파이프로 공급되는 기체의 종류 및 밀도값을 보여주는 실험표.14 is an experiment table showing the types and density values of gases supplied to a pipe through a fluid supply unit according to the present invention.
도 15는 본 발명에 따른 플로우 미터에 의해 측정된 기체의 밀도값을 보여주는 측정표.15 is a measurement table showing the density value of the gas measured by the flow meter according to the present invention.
도 16은 도 14에 도시된 기체의 밀도값과 도 15에 도시된 기체의 밀도값의 차이를 보여주는 결과표.FIG. 16 is a result table showing the difference between the density value of the gas shown in FIG. 14 and the density value of the gas shown in FIG. 15.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.Advantages and features of the present invention, and methods for achieving them will be clarified with reference to embodiments described below in detail together with the accompanying drawings.
그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various different forms, and only the present embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and common knowledge in the art to which the present invention pertains. It is provided to fully inform the person having the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims.
이하, 도 1 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 플로우 미터가 상세하게 설명된다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략된다.Hereinafter, a flow meter according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 8. In describing the present invention, detailed descriptions of related known functions or configurations are omitted so as not to obscure the subject matter of the invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 플로우 미터는, 플레어 가스를 유동시키는 파이프에서 플레어 가스의 유량을 높은 정확도로 측정하기 위한 것에 특징이 있다고 할 수 있으며, 특히, 플레어 가스의 조성을 정확하게 파악하기 어려운 상태에서도 플레어 가스의 밀도와 동압(dynamic pressure)을 정확하게 측정하는데 특징이 있다고 할 수 있다.The flow meter according to an embodiment of the present invention can be said to have a feature for measuring a flow rate of flare gas with high accuracy in a pipe through which flare gas flows, and particularly, in a state in which it is difficult to accurately grasp the composition of flare gas. It can be said that it is characterized by accurately measuring the density and dynamic pressure of flare gas.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 플로우 미터(100)는, 파이프(P)에 마련된 벤트 노즐(N)을 통하여 상기 파이프(P)의 내부로 삽입되는 측정 프로브(110); 상기 측정 프로브(110)에 내장된 상태로 플레어 가스의 속도를 측정하는 속도 측정부(120); 상기 측정 프로브(110)에 내장된 상태로 플레어 가스의 밀도를 측정하는 밀도 측정부(130); 및 상기 속도 측정부(120)와 상기 밀도 측정부(140)에 의해 측정된 값을 기초로 플레어 가스의 유량을 산출하고 그 산출된 유량값을 저장 및 분석하는 데이터 분석부(140);를 포함할 수 있다.1 and 2, the flow meter 100 according to an embodiment of the present invention, the measurement is inserted into the interior of the pipe (P) through the vent nozzle (N) provided in the pipe (P) Probe 110; A speed measurement unit 120 for measuring the speed of flare gas in a state embedded in the measurement probe 110; A density measurement unit 130 measuring the density of flare gas in a state embedded in the measurement probe 110; And a data analysis unit 140 which calculates a flow rate of flare gas based on the values measured by the speed measurement unit 120 and the density measurement unit 140 and stores and analyzes the calculated flow rate values. can do.
먼저, 상기 측정 프로프(110)는, 내부에 공간부가 형성된 직선형태의 수직 바의 형태를 가질 수 있다. 즉, 상기 측정 프로브(110)는, 수직봉의 형태를 가지며, 파이프(P)에 형성된 관통공을 통하여 파이프(P)의 내부로 그 하단부가 삽입될 수 있다.First, the measurement probe 110 may have a shape of a vertical bar having a space formed therein. That is, the measurement probe 110 has a shape of a vertical rod, and a lower end thereof may be inserted into the pipe P through a through hole formed in the pipe P.
여기서, 상기 파이프(P)에 형성된 관통공은 파이프(P)의 상부에 간격을 두고 다수개로 마련된 벤트 노즐(N)의 관통공이라 할 수 있다. 따라서, 측정 프로브(110)의 하단부는 벤트 노즐(N)에 형성된 관통공을 통하여 파이프(P)의 내부로 삽입될 수 있다. 이때, 상기 측정 프로브(110)의 최대 외경은, 당연히 벤트 노즐(N)에 형성된 관통공의 직경보다 작다고 할 수 있다.Here, the through-hole formed in the pipe (P) may be referred to as a through-hole of a plurality of vent nozzles (N) provided at intervals above the pipe (P). Therefore, the lower end of the measurement probe 110 may be inserted into the pipe P through a through hole formed in the vent nozzle N. At this time, it can be said that the maximum outer diameter of the measurement probe 110 is smaller than the diameter of the through hole formed in the vent nozzle N.
상기 측정 프로브(110)의 상단부에는 후술할 속도 측정부(120)의 제1센서부(123)와 밀도 측정부(130)의 제2센서부(133)가 내장되는 케이스(C)가 마련되며, 이 케이스(C)를 포함한 상기 측정 프로브(110)의 상단 부위는 파이프(P)의 외부에 배치되는 구성요소라 할 수 있다.A case C in which the first sensor unit 123 of the speed measuring unit 120 and the second sensor unit 133 of the density measuring unit 130 are built is provided at an upper end of the measuring probe 110, , The upper portion of the measurement probe 110 including the case C may be a component disposed outside the pipe P.
즉, 상기 측정 프로브(110)의 하단 부위가 벤트 노즐(N)을 통해 파이프(P)의 내부로 삽입되면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 케이스(C)를 포함한 측정 프로브(110)의 상단 부위는 벤트 노즐(N)의 상부에 배치된다.That is, when the lower portion of the measurement probe 110 is inserted into the inside of the pipe P through the vent nozzle N, as shown in FIG. 2, the measurement probe 110 including the case C The upper portion is disposed on the top of the vent nozzle (N).
참고로, 상기 벤트 노즐(N)은, 파이프(P)의 길이방향 부위에 간격을 두고 다수개로 마련되어 파이프(P)의 압력 변동을 조절하기 위한 노즐로서, 공지의 밸브 장치에 의해 개방되거나 폐쇄될 수 있는 구조를 가지고 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 플로우 미터(100)는, 파이프(P)에 마련된 기존의 벤트 노즐(N)을 활용하여 플레어 가스의 유량을 측정할 수 있는 구조를 가지기 때문에, 파이프(P)를 별도로 천공하는 핫탭핑(Hot Tapping) 작업을 요구하지 않는다.For reference, the vent nozzle (N) is a nozzle for adjusting the pressure fluctuation of the pipe (P) is provided in a number of intervals in the longitudinal portion of the pipe (P), to be opened or closed by a known valve device It has a structure that can. Therefore, the flow meter 100 according to an embodiment of the present invention, because it has a structure that can measure the flow rate of the flare gas by utilizing the existing vent nozzle (N) provided on the pipe (P), the pipe (P ) Does not require hot tapping.
그리고, 상기 측정 프로브(110)의 하단은 실질적으로 플레어 가스의 유량을 측정하는 부분이라 할 수 있으며, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 플레어 가스의 유동방향(A)과 마주하게 배치되는 원호 형상의 라운드면(111); 상기 라운드면(111)의 배면측에서 소정의 길이를 가진 채 마련되는 면취부(112); 및 상기 면취부(112)를 구획하며, 상기 라운드면(111)의 폭방향 양단을 서로 연결하는 수직면(113);을 포함할 수 있다.In addition, the lower end of the measurement probe 110 may be referred to as a part that substantially measures the flow rate of the flare gas, and is disposed facing the flow direction A of the flare gas, as illustrated in FIGS. 3 and 4. An arc-shaped round surface 111; A chamfering portion 112 provided with a predetermined length on the rear side of the round surface 111; And a vertical surface 113 that divides the chamfer 112 and connects both ends of the round surface 111 in the width direction to each other.
다시 말해, 전체적으로 원형의 단면을 가지는 수직봉 형태의 측정 프로브(110) 중에서 그 하단부위는 측면에서 바라보았을 때, 'ㄷ'로 절개된 형태를 가질 수 있다.In other words, when viewed from the side, the lower portion of the measuring probe 110 in the form of a vertical bar having a circular cross section as a whole may have a shape cut into a'c'.
상기 라운드면(111)은 반원의 곡률을 가진 채로 플레어 가스의 유동방향(A)과 마주하게 배치될 수 있다. 즉, 측정 프로브(110)의 하단이 벤트 노즐(N)을 통하여 파이프(P)의 내부로 삽입되면, 상기 라운드면(111)은 플레어 가스의 유동방향(A)과 마주하게 배치되는 부위라 할 수 있다.The round surface 111 may be disposed to face the flow direction A of the flare gas while having a semicircular curvature. That is, when the lower end of the measurement probe 110 is inserted into the pipe P through the vent nozzle N, the round surface 111 is a part that is disposed to face the flow direction A of the flare gas. Can.
한편, 상기 라운드면(111)에는 플레어 가스의 속도를 측정하기 위한 제1압력구(111a)가 형성될 수 있으며, 이 제1압력구(111a)는 상기 라운드면(111)의 길이방향 및 폭방향 중단 부위에 배치될 수 있다.On the other hand, a first pressure sphere 111a for measuring the velocity of flare gas may be formed on the round surface 111, and the first pressure sphere 111a is a longitudinal direction and width of the round surface 111. It can be placed at the direction interruption site.
또한, 상기 라운드면(111)에는 플레어 가스의 밀도를 측정하기 위한 가스 유입구(111b, 도3참조)가 마련될 수 있으며, 이 가스 유입구(111b)는 상기 제1압력구(111a)의 형성위치에 간섭되지 않는 위치상에 마련될 수 있다.In addition, the round surface 111 may be provided with a gas inlet 111b (refer to FIG. 3) for measuring the density of flare gas, and the gas inlet 111b is a location where the first pressure inlet 111a is formed. It may be provided on a location that does not interfere with.
상기 면취부(112)는, 전술한 바와 같이, 상기 라운드면(111)의 폭방향 양단을 서로 연결하는 수직면(113)과, 상기 수직면(113)의 상단 및 하단에서 각각 수평방향으로 연장된 수평면(114)에 의해 구획될 수 있다.The chamfer 112, as described above, the vertical surface 113 connecting the both ends of the width direction of the round surface 111 to each other, and the horizontal surface extending in the horizontal direction from the top and bottom of the vertical surface 113, respectively (114).
상기 수직면(113)에는 플레어 가스의 속도를 측정하기 위한 제2압력구(113a)가 형성될 수 있으며, 이 제2압력구(113a)는 상기 수직면(113)의 길이방향 및 폭방향의 중단 부위에 배치될 수 있다.A second pressure sphere 113a for measuring the velocity of flare gas may be formed on the vertical surface 113, and the second pressure sphere 113a is a stop portion in the longitudinal and width directions of the vertical surface 113 Can be placed on.
여기서, 상기 라운드면(111)에 형성된 제1압력구(111a)는, 측정 프로브(110)가 파이프(P)로 삽입된 지점의 전압을 측정하기 위한 구멍이라 할 수 있고, 반대로, 상기 수직면(113)에 형성된 제2압력구(113a)는 측정 프로브(110)가 파이프(P)로 삽입된 지점의 정압을 측정하기 위한 구멍이라 할 수 있다.Here, the first pressure sphere 111a formed on the round surface 111 may be a hole for measuring the voltage at the point where the measurement probe 110 is inserted into the pipe P. On the contrary, the vertical surface ( The second pressure sphere 113a formed in 113) may be referred to as a hole for measuring the static pressure at the point where the measurement probe 110 is inserted into the pipe P.
위와 같이, 플레어 가스의 유동방향(A)과 마주하는 라운드면(111)에 제1압력구(111a)를 마련하고, 상기 라운드면(111)과 반대되는 수직면(113)에 제2압력구(113a)를 형성시키는 이유는, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 플레어 가스가 라운드면(111)과 접촉될 시에 발생되는 와류(vortex)가 상기 수직면(113)이 배치된 방향으로 유동되어 제2압력구(113a)로 유입되는 것을 방지하기 위함이다.As described above, the first pressure sphere 111a is provided on the round surface 111 facing the flow direction A of the flare gas, and the second pressure sphere is provided on the vertical surface 113 opposite to the round surface 111 ( The reason for forming 113a) is that, as shown in FIGS. 6 and 7, the vortex generated when the flare gas contacts the round surface 111 flows in the direction in which the vertical surface 113 is disposed. This is to prevent it from being introduced into the second pressure sphere 113a.
즉, 라운드면(111)과 접촉된 후 유동되는 플레어 가스가 수직면(113) 방향으로 유동되는 것을 방지하여 제2압력구(113a)에서 정확한 정압을 측정할 수 있도록 하기 위함이다.That is, it is to prevent the flare gas flowing after contacting the round surface 111 from flowing in the direction of the vertical surface 113 so that the correct static pressure can be measured at the second pressure sphere 113a.
따라서, 제1압력구(111a)는 플레어 가스를 양 방향으로 분기시키는 라운드면(111)에 형성되는 것이 바람직하고, 제2압력구(113a)는, 라운드면(111)에 의해 분기되어 유동되는 플레어 가스에 영향을 받지 않는 수직면(113)에 형성되는 것이 바람직하다.Therefore, it is preferable that the first pressure sphere 111a is formed on the round face 111 that diverts flare gas in both directions, and the second pressure sphere 113a is branched and flows by the round face 111. It is preferably formed on the vertical surface 113 which is not affected by flare gas.
여기서, 상기 라운드면(111)은, 위에서 바라보았을 때, 180도의 중심각을 가지는 호의 형태, 즉, 반원의 형태를 가지는 것이 바람직하다.Here, the round surface 111, when viewed from above, preferably has a shape of an arc having a central angle of 180 degrees, that is, a shape of a semicircle.
만약, 상기 라운드면(111)이 180도 이상의 중심각을 가지는 호의 형태를 가지게 된다면, 도 8에 도시된 바와 같이 라운드면(111)과 접촉된 플레어 가스가 상기 수직면(113)이 배치된 면취부(112) 측으로 유입되어 상기 수직면(113) 상에서 측정되는 정압의 정확도가 떨어지는 문제점이 있다.If, if the round surface 111 has a shape of an arc having a central angle of 180 degrees or more, as shown in FIG. 8, a flare gas contacting the round surface 111, the chamfered portion in which the vertical surface 113 is disposed ( 112) There is a problem in that the accuracy of the static pressure measured on the vertical surface 113 is lowered.
반대로, 상기 라운드면(111)이 180도 이하의 중심각을 가지는 호의 형태를 가지게 된다면, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 라운드면(111)과 접촉된 플레어 가스가 상기 수직면(113)의 바깥방향으로 유동되어 상기 수직면(113) 상에서 측정되는 정압의 정확도가 높아질 수 있다.Conversely, if the round surface 111 has a shape of an arc having a central angle of 180 degrees or less, as shown in FIGS. 6 and 7, the flare gas contacting the round surface 111 of the vertical surface 113 The accuracy of the static pressure measured on the vertical surface 113 by flowing outward may be increased.
한편, 상기 면취부(112)가 형성되지 않은 상기 측정 프로브(110)의 하단 부위에는 가스 배출구(111c)가 마련되며, 이 가스 배출구(111c)는 후술할 밀도 측정부(130)의 제4배관(132)과 연결될 수 있다.Meanwhile, a gas outlet 111c is provided at a lower portion of the measurement probe 110 in which the chamfered portion 112 is not formed, and the gas outlet 111c is a fourth pipe of the density measurement unit 130 to be described later. It can be connected to (132).
상기 속도 측정부(120)는, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 라운드면(111)에 형성된 제1압력구(111a)에 길이방향 일단이 연통 가능하게 연결되는 제1배관(121); 상기 수직면(113)에 형성된 제2압력구(113a)에 길이방향 일단이 연통 가능하게 연결되는 제2배관(122); 및 상기 제1배관(121)의 길이방향 타단 및 상기 제2배관(122)의 길이방향 타단과 연통 가능하게 연결되며, 상기 제1배관(121)에서 발생되는 압력과 상기 제2배관(122)에서 발생되는 압력의 차압을 이용하여 플레어 가스의 속도를 측정하는 제1센서부(123);를 포함할 수 있다.The speed measuring unit 120, as shown in Figures 4 and 5, the first pipe 121 is connected to one end in the longitudinal direction to the first pressure sphere (111a) formed on the round surface 111, 121 ); A second pipe 122 having one end in the longitudinal direction communicatively connected to a second pressure port 113a formed on the vertical surface 113; And the other end of the first pipe 121 and the other end of the second pipe 122 so as to be communicatively connected, and the pressure generated in the first pipe 121 and the second pipe 122. It may include; a first sensor unit 123 for measuring the speed of the flare gas using the differential pressure of the pressure generated in the.
상기 제1배관(121)과 상기 제2배관(122)은, 상기 측정 프로브(110)의 내부에서 상기 측정 프로브(110)의 길이방향을 따라 마련될 수 있다.The first pipe 121 and the second pipe 122 may be provided along the longitudinal direction of the measuring probe 110 inside the measuring probe 110.
상기 제1배관(121)의 길이방향 일단, 즉, 하단은 전술한 바와 같이 상기 제1압력구(111a)와 연통 가능하게 연결되고, 길이방향 타단, 즉 상단은 상기 제1센서부(123)와 연결될 수 있다.One end of the first pipe 121 in the longitudinal direction, that is, the lower end is communicatively connected to the first pressure sphere 111a as described above, the other end in the longitudinal direction, that is, the upper end of the first sensor unit 123 It can be connected with.
그리고, 상기 제2배관(122)의 길이방향 일단, 즉, 하단은 전술한 바와 같이 상기 제2압력구(113a)와 연통 가능하게 연결되고, 길이방향 타단, 즉 상단은 상기 제1센서부(123)와 연결될 수 있다.In addition, one end in the longitudinal direction of the second pipe 122, that is, the lower end is communicatively connected to the second pressure sphere 113a as described above, and the other end in the longitudinal direction, that is, the upper end is the first sensor unit ( 123).
상기 제1센서부(123)는, 공지의 차압센서라 할 수 있으며, 상기 제1배관(121)에서 발생되는 압력과 상기 제2배관(122)에서 발생되는 압력의 차압(동압)을 산출하고, 그 산출된 값을 이용하여 플레어 가스의 속도를 산출할 수 있다.The first sensor unit 123 may be a known differential pressure sensor, and calculates a differential pressure (dynamic pressure) between the pressure generated in the first pipe 121 and the pressure generated in the second pipe 122 , The flare gas velocity can be calculated using the calculated value.
그리고, 상기 제1센서부(123)에서 산출된 플에어 가스의 속도는 데이터 분석부(140)로 전달될 수 있다.In addition, the speed of the air gas calculated by the first sensor unit 123 may be transmitted to the data analysis unit 140.
상기 밀도 측정부(130)는, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 라운드면(111)에 형성된 가스 유입구(111b)에 길이방향 일단이 연통 가능하게 연결되는 제3배관(131); 상기 면취부(112)가 배치되지 않은 상기 측정 프로브(110)의 둘레면에 형성된 가스 배출구(111c)에 길이방항 일단이 연통 가능하게 연결되는 제4배관(132); 상기 제3배관(131)의 길이방향 타단 및 상기 제4배관(132)의 길이방향 타단과 연통 가능하게 연결되며, 상기 제3배관(131)을 통하여 유입되는 플레어 가스의 밀도를 측정하는 제2센서부(133);를 포함할 수 있다.The density measurement unit 130, as shown in Figures 4 and 5, the third pipe 131 is connected to one end in the longitudinal direction to be connected to the gas inlet 111b formed in the round surface 111; A fourth pipe 132 having one end of the length connected to the gas outlet 111c formed on the circumferential surface of the measurement probe 110 in which the chamfer 112 is not disposed; The third pipe 131 is connected to the other end in the longitudinal direction and the other end of the fourth pipe 132 so as to be in communication, a second measuring the density of flare gas flowing through the third pipe 131 It may include; the sensor unit 133;
상기 제3배관(131)과 상기 제4배관(132)도, 상기 측정 프로브(110)의 내부에서 상기 측정 프로브(110)의 길이방향을 따라 마련될 수 있다.The third pipe 131 and the fourth pipe 132 may also be provided along the longitudinal direction of the measuring probe 110 inside the measuring probe 110.
상기 제3배관(131)의 길이방향 일단, 즉, 하단은, 전술한 바와 같이 상기 가스 유입구(111b)와 연통가능하게 연결되고, 길이방향 타단, 즉, 상단은 상기 제2센서부(133)와 연결될 수 있다.One end of the third pipe 131 in the longitudinal direction, that is, the lower end is communicatively connected to the gas inlet 111b as described above, and the other end in the longitudinal direction, that is, the upper end is the second sensor unit 133 It can be connected with.
상기 제4배관(132)의 길이방향 일단, 즉, 하단은, 전술한 바와 같이 상기 가스 배출구(111c)와 연통 가능하게 연결되고, 길이방향 타단, 즉, 상단은 상기 제2센서부(133)와 연결될 수 있다.One end of the fourth pipe 132 in the longitudinal direction, that is, the lower end, is communicatively connected to the gas outlet 111c as described above, and the other end of the longitudinal direction, that is, the upper end of the second sensor unit 133 It can be connected with.
따라서, 상기 가스 유입구(111b)로 유입된 플레어 가스는 상기 제3배관(131)을 통해 상기 제2센서부(133)로 전달될 수 있으며, 상기 제2센서부(133)를 경유한 플레어 가스는 상기 제4배관(132)을 통해 상기 가스 배출구(111c)로 배출될 수 있다.Accordingly, the flare gas introduced into the gas inlet 111b may be delivered to the second sensor unit 133 through the third pipe 131, and the flare gas passed through the second sensor unit 133. May be discharged through the fourth pipe 132 to the gas outlet 111c.
여기서, 상기 가스 배출구(111c)로 통해 배출되는 플레어 가스가 상기 수직면(113)에 형성된 제2압력구(113a)로 유입되지 않도록, 상기 가스 배출구(111c)는 상기 수직면(113)의 상부에 배치된 측정 프로브(110)의 둘레면 부위에 마련되는 것이 바람직하다.Here, the gas outlet 111c is disposed above the vertical surface 113 so that flare gas discharged through the gas outlet 111c does not flow into the second pressure port 113a formed on the vertical surface 113. It is preferable to be provided on the circumferential surface portion of the measured probe 110.
상기 제2센서부(133)는, 플레어 가스를 매질로 하여 진동되는 공지의 수정 진동식 가스 센서(quartz oscillator gas sensor)라 할 수 있으며, 플레어 가스의 밀도를 측정하고 그 측정값을 상기 데이터 분석부(140)로 전달할 수 있다.The second sensor unit 133 may be a known quartz oscillator gas sensor that vibrates using a flare gas as a medium, measures the density of flare gas, and measures the measured value of the data. (140).
상기 데이터 분석부(140)는, 배터리부(B)로부터 전력을 공급받을 수 있으며, 그 전력을 상기 제1센서부(123) 및 제2센서부(133)로 전달할 수도 있다.The data analysis unit 140 may receive power from the battery unit B, and may transmit the power to the first sensor unit 123 and the second sensor unit 133.
위와 같이 데이터 분석부(140)는, 전술한 바와 같이, 상기 제1센서부(123)와 상기 제2센서부(133)로부터 측정된 데이터 값을 전달받아 플레어 가스의 유량을 산출하고 저장하며, 또한, 그 데이터 값을 분석할 수 있다.As described above, the data analysis unit 140 receives the data values measured from the first sensor unit 123 and the second sensor unit 133 as described above, calculates and stores the flow rate of the flare gas, In addition, the data values can be analyzed.
이하, 상기와 같이 구성된 플로우 미터(100)를 이용한 유량 측정과정이 도 9를 참조하여 예를 들어 설명된다.Hereinafter, a flow measurement process using the flow meter 100 configured as described above will be described by way of example with reference to FIG. 9.
먼저, 작업자는 플로우 미터(100)를 파이프(P)의 상부에 마련된 벤트 노즐(N)을 통하여 파이프(P)의 내부로 삽입시킨다. 그러면, 도 2에 도시된 바와 같이, 플로우 미터(100)의 케이스(C) 및 측정 프로브(110)의 상단 부위는 외부로 노출된 상태가 되고, 반대로, 측정 프로브(110)의 하단부위는 파이프(P)의 내부에 배치된 상태가 된다.First, the operator inserts the flow meter 100 into the interior of the pipe P through the vent nozzle N provided on the top of the pipe P. Then, as illustrated in FIG. 2, the case C of the flow meter 100 and the upper portion of the measuring probe 110 are exposed to the outside, and, conversely, the lower portion of the measuring probe 110 is a pipe It becomes the state arrange|positioned inside of (P).
이때, 상기 측정 프로브(110)의 하단에 형성된 라운드면(111)이 플레어 가스의 유동방향과 마주하게 배치되도록 상기 측정 프로브(110)를 파이프(P)의 내부에 삽입시키는 것이 중요하다.At this time, it is important to insert the measurement probe 110 into the pipe P so that the round surface 111 formed at the bottom of the measurement probe 110 faces the flow direction of the flare gas.
위와 같이, 측정 프로브(110)가 파이프(P)의 내부로 삽입되면, 상기 측정 프로부(110)의 하단부위에서 플레어 가스의 밀도와 속도가 측정될 수 있다.As described above, when the measurement probe 110 is inserted into the pipe P, the density and speed of the flare gas may be measured at the lower end of the measurement pro part 110.
여기서, 플레어 가스의 속도는, 플레어 가스의 유동방향과 마주하는 방향에 배치된 라운드면(111)의 제1압력구(111a)를 통하여 측정된 전압(Total Pressure)과 플레어 가스의 유동방향과 등을 지고 배치된 수직면(113)의 제2압력구(113a)를 통하여 측정된 정압(Static Pressure)을 이용하여 동압(dynamic pressure)을 산출한 뒤, 이 산출된 동압값을 기초로 베르누이 방정식을 이용하여 산출될 수 있다.Here, the speed of the flare gas is the voltage measured through the first pressure sphere 111a of the round surface 111 disposed in a direction facing the flow direction of the flare gas and the flow direction of the flare gas, etc. After calculating the dynamic pressure by using the static pressure measured through the second pressure sphere 113a of the vertical surface 113 disposed with the, the Bernoulli equation is used based on the calculated dynamic pressure value. Can be calculated.
위와 같은 과정은 제1센서부(123)와 데이터 분석부(140)가 수행할 수 있으며, 제1센서부(123)에서 측정된 차압값을 기초로 데이터 분석부(140)에서 플레어 가스의 속도를 산출하게 된다.The above process may be performed by the first sensor unit 123 and the data analysis unit 140, and the speed of the flare gas in the data analysis unit 140 based on the differential pressure value measured by the first sensor unit 123. Will yield
그리고, 플레어 가스의 밀도는, 제2센서부(133)가 라운드면(111)의 가스 유입구(111b)를 통하여 유입된 가스를 전달받아 측정할 수 있으며, 이 측정값은 데이터 분석부(140)로 전달될 수 있다.In addition, the density of the flare gas may be measured by receiving the gas introduced through the gas inlet 111b of the second sensor unit 133 through the round surface 111, and the measured value is the data analysis unit 140 Can be delivered to
그러면, 데이터 분석부(140)에서는, 플레어 가스의 속도값과 밀도값을 기초로 플레어 가스의 유량을 산출하고, 그 유량값을 저장할 수 있다.Then, the data analysis unit 140 may calculate the flow rate of the flare gas based on the velocity value and the density value of the flare gas, and store the flow rate value.
상기 데이터 분석부(140)에서 산출된 유량값은 파이프(P)의 이상유무 또는 플레어 가스의 누출지점을 파악하는데 사용될 수 있다. 즉, 하나의 파이프(P) 상에는 다수개의 벤트 노즐(N)이 서로 일정간격을 두고 배치되었기 때문에, 플로우 미터(100)를 이용하여 다수개의 벤트 노즐(N)이 마련된 지점에서 산출된 유량값들을 서로 비교하여 플레어 가스의 누출지점을 파악할 수 있고, 더불어, 파이프(P)의 압력상태도 파악할 수 있다.The flow rate value calculated by the data analysis unit 140 may be used to determine whether there is an abnormality in the pipe P or a leak point of flare gas. That is, since a plurality of vent nozzles (N) are disposed on a single pipe (P) at regular intervals from each other, flow values calculated at a point where a plurality of vent nozzles (N) are provided using the flow meter (100) Compared with each other, it is possible to grasp the point of leakage of flare gas and, in addition, the pressure state of the pipe P.
참고로, 파이프(P)가 곡관의 형태이거나 곡관에 의한 불균일 유동의 영향을 받는 위치에 있는 경우에는, CFD(Computational fluid dynamics)를 통하여 플레어 가스의 속도 분포를 우선적으로 파악하고, 플레어 가스의 유동 프로파일을 보정후 플레어 가스의 속도 및 밀도를 측정하는 것이 바람직하다.For reference, when the pipe P is in the form of a curved tube or is in a position affected by uneven flow due to the curved tube, the velocity distribution of the flare gas is first grasped through CFD (Computational fluid dynamics), and the flow of the flare gas It is desirable to measure the velocity and density of the flare gas after calibrating the profile.
즉, 플레어 가스가 유동되는 파이프의 여러 구간들 중, 유체가 흐름의 저항을 받지 않고 균일하게 흐를 수 있는 직관의 경우에는, 관 내의 플레어 가스의 속도 분포가 거의 균일한 형태를 가진다(중앙지점이 가장 빠르고 파이프 내측에 접하는 지점이 가장 느린 정규 분포 그래프와 같은 형태). 따라서, 이러한 위치에서는 삽입되는 플로우 미터(100)의 길이와 파이프(P)의 직경과의 관계에서 측정되는 플레어 가스의 속도가 해당 단면에서의 유체 평균 속도와 어떤 관계를 가지는지 정확하게 파악할 수 있지만, 관 내의 유속 분포가 균일하게 예측되지 않는 곡관, 또는 곡관의 영향을 받는 위치의 지점에서 상기 플로우 미터(100)에 의해 측정된 속도가 해당 지점의 속도와 어떤 관계를 가지는지를 파악하기가 어렵다.That is, in the case of a straight pipe through which the fluid can flow uniformly without receiving resistance to flow, among the various sections of the pipe through which the flare gas flows, the velocity distribution of the flare gas in the pipe has a substantially uniform shape (central point The fastest and slowest point on the inside of the pipe, like the normal distribution graph). Therefore, at such a position, it is possible to accurately determine how the velocity of the flare gas measured in the relationship between the length of the flow meter 100 to be inserted and the diameter of the pipe P has a relation with the average fluid velocity in the corresponding section, It is difficult to determine how the velocity measured by the flow meter 100 has a relationship with the velocity of the corresponding point at a point where the flow velocity distribution in the pipe is not uniformly predicted, or at a location where the curve is affected.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 플로우 미터(100)가 설치된 파이프(P) 내의 속도 분포를 정확하게 파악하면, 해당 지점에서의 측정된 값과 평균 속도와의 관계를 명확하게 파악할 수 있다.To solve this problem, when the flow rate distribution in the pipe P in which the flow meter 100 is installed is accurately grasped, it is possible to clearly grasp the relationship between the measured value at the corresponding point and the average velocity.
다시 말해, 플로우 미터(100)가 곡관의 형태를 가지는 파이프(P)의 지점에 삽입되거나, 또는, 직선의 형태를 가지는 파이프(P)의 지점에 삽입되더라도 그 지점이 곡관에 의한 불균일 유체 유동의 영향을 받을 경우에는, CFD(Computational fluid dynamics)를 통하여 플레어 가스의 유동 프로파일을 보정한 후 플레어 가스의 속도 및 밀도를 측정하는 것이 바람직하다.In other words, even if the flow meter 100 is inserted at a point of a pipe P having a curved shape, or even when inserted at a point of a pipe P having a straight shape, the point of the non-uniform fluid flow due to the curved pipe When affected, it is desirable to measure the velocity and density of the flare gas after correcting the flow profile of the flare gas through CFD (Computational fluid dynamics).
이하, 도 9를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 유량 측정방법이 설명된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 유량 측정방법은, 플레어 가스를 유동시키는 파이프에서 플레어 가스의 유량을 높은 정확도로 측정하기 위한 것에 특징이 있다고 할 수 있으며, 특히, 플레어 가스의 조성을 정확하게 파악하기 어려운 상태에서도 플레어 가스의 밀도와 동압(dynamic pressure)을 정확하게 측정함으로써 유량을 파악할 수 있게 하는데 특징이 있다고 할 수 있다.Hereinafter, a flow rate measuring method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 9. The method for measuring the flow rate according to an embodiment of the present invention can be said to have a feature for measuring the flow rate of the flare gas with high accuracy in a pipe through which the flare gas flows. Also, it can be said that it is characterized by accurately measuring the density and dynamic pressure of the flare gas so that the flow rate can be grasped.
더욱이, 플레어 가스의 유동이 균일하지 않은 곡관 또는 곡관 부근에서도 얻고자하는 정확한 유량값을 파악할 수 있게 하는데 특징이 있다고 할 수 있다.Moreover, it can be said that the flow of flare gas is characterized by being able to grasp the exact flow rate value to be obtained even in a non-uniform curved tube or near a curved tube.
도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 유랑 측정방법은, 플로우 미터(100)를 파이프(P)의 내부로 삽입시키는 삽입단계(S100); 상기 삽입단계(S100)에서 상기 파이프(P)의 내부에 배치된 상기 플로우 미터(100)를 이용하여 플레어 가스의 속도와 밀도를 측정하는 측정단계(S200); 상기 측정단계(S200)에서 측정된 플레어 가스의 속도값과 밀도값을 기초로 플레어 가스의 유량을 산출하는 산출단계(S300); 및 상기 산출단계(S300)에서 산출된 플레어 가스의 유량값을 분석하는 분석단계(S400);를 크게 포함할 수 있다As shown in Figure 9, the flow measurement method according to an embodiment of the present invention, the insertion step of inserting the flow meter 100 into the interior of the pipe (P) (S100); A measurement step (S200) of measuring the velocity and density of flare gas using the flow meter 100 disposed inside the pipe P in the insertion step S100; A calculating step (S300) of calculating the flow rate of the flare gas based on the velocity value and the density value of the flare gas measured in the measuring step (S200); And an analysis step (S400) of analyzing the flow value of the flare gas calculated in the calculation step (S300).
먼저, 상기 삽입단계(S100)에서는, 도 2에 도시된 바와 같이, 플로우 미터(100)를 파이프(P)의 상부에 마련된 벤트 노즐(N)을 통하여 파이프(P)의 내부로 삽입시키는 단계라 할 수 있다.First, in the insertion step (S100), as shown in Figure 2, the flow meter 100 is inserted into the interior of the pipe (P) through the vent nozzle (N) provided on the top of the pipe (P) can do.
따라서, 상기 삽입단계(S100)에서는 파이프(P)의 길이방향 부위에 일정간격을 두고 마련된 다수개의 밴트 노즐(N) 중 적어도 하나 이상을 이용하여 플로우 미터(100)를 파이프(P) 내부로 삽입할 수 있다.Therefore, in the insertion step (S100), the flow meter 100 is inserted into the pipe P by using at least one of a plurality of vent nozzles N provided at regular intervals in the longitudinal portion of the pipe P. can do.
상기 측정단계(S200)에서는, 상기 플로우 미터(100)를 이용하여 파이프(P)의 내부에서 유동되는 플레어 가스의 밀도를 측정하고, 더불어, 플레어 가스의 유동으로 인해 발생되는 압력 차이를 이용하여 플레어 가스의 속도를 측정하는 단계라 할 수 있다.In the measuring step (S200), the flow meter 100 is used to measure the density of flare gas flowing inside the pipe P, and in addition, flare is performed using a pressure difference generated by the flow of flare gas. It is a step to measure the speed of gas.
즉, 상기 측정단계(S200)에서 측정된 플레어 가스의 속도는, 플레어 가스의 유동방향과 마주하는 방향에서 측정된 전압(Total Pressure)과 상기 플로우 미터(100)가 삽입된 지점에서 측정된 정압(Static Pressure)으로 동압(dynamic pressure)을 산출한 뒤, 이 산출된 동압값을 기초로 베르누이 방정식을 이용하여 산출된다고 할 수 있다.That is, the speed of the flare gas measured in the measurement step (S200) is the voltage measured in the direction facing the flow direction of the flare gas (Total Pressure) and the static pressure measured at the point where the flow meter 100 is inserted ( It can be said that the dynamic pressure is calculated using Static Pressure, and then calculated using the Bernoulli equation based on the calculated dynamic pressure value.
그리고, 상기 측정단계(S200)에서 측정된 플레어 가스의 밀도는, 플레어 가스를 매질로 하여 진동되는 공지의 수정 진동식 가스 센서(quartz oscillator gas sensor) 등에 의하여 측정될 수 있다.In addition, the density of the flare gas measured in the measuring step S200 may be measured by a known quartz oscillator gas sensor or the like, which is vibrated using the flare gas as a medium.
한편, 상기 플로우 미터(100)가 삽입된 파이프(P)가 곡관 형태이거나 곡관에 의한 불균일 유동의 영향을 받는 위치에 있는 경우에는, CFD(Computational fluid dynamics)를 통하여 플레어 가스의 유동 프로파일을 파악후 보정하는 속도분포 해석단계(S150);를 더 포함할 수 있다.On the other hand, when the pipe P into which the flow meter 100 is inserted is in the form of a curved tube or in a position affected by uneven flow due to the curved tube, after determining the flow profile of the flare gas through CFD (Computational fluid dynamics) The speed distribution analysis step of correcting (S150); may further include.
즉, 플레어 가스가 유동되는 파이프의 여러 구간들 중, 유체가 흐름의 저항을 받지 않고 균일하게 흐를 수 있는 직관의 경우에는, 관 내의 플레어 가스의 속도 분포가 거의 균일한 형태를 가진다(중앙지점이 가장 빠르고 파이프 내측에 접하는 지점이 가장 느린 정규 분포 그래프와 같은 형태). 따라서, 이러한 위치에서는 삽입되는 플로우 미터(100)의 길이와 파이프(P)의 직경과의 관계에서 측정되는 플레어 가스의 속도가 해당 단면에서의 유체 평균 속도와 어떤 관계를 가지는지 정확하게 파악할 수 있지만, 관 내의 유속 분포가 균일하게 예측되지 않는 곡관, 또는 곡관의 영향을 받는 위치의 지점에서 상기 플로우 미터(100)에 의해 측정된 속도가 해당 지점의 속도와 어떤 관계를 가지는지를 파악하기가 어렵다.That is, in the case of a straight pipe through which the fluid can flow uniformly without receiving resistance to flow, among the various sections of the pipe through which the flare gas flows, the velocity distribution of the flare gas in the pipe has a substantially uniform shape (central point The fastest and slowest point on the inside of the pipe, like the normal distribution graph). Therefore, at such a position, it is possible to accurately determine how the velocity of the flare gas measured in the relationship between the length of the flow meter 100 to be inserted and the diameter of the pipe P has a relation with the average fluid velocity in the corresponding section, It is difficult to determine how the velocity measured by the flow meter 100 has a relationship with the velocity of the corresponding point at a point where the flow velocity distribution in the pipe is not uniformly predicted, or at a location where the curve is affected.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 플로우 미터(100)가 설치된 파이프(P) 내의 속도 분포를 정확하게 파악하면, 해당 지점에서의 측정된 값과 평균 속도와의 관계를 명확하게 파악할 수 있다.To solve this problem, when the flow rate distribution in the pipe P in which the flow meter 100 is installed is accurately grasped, it is possible to clearly grasp the relationship between the measured value at the corresponding point and the average velocity.
다시 말해, 플로우 미터(100)가 곡관의 형태를 가지는 파이프(P)의 지점에 삽입되거나, 또는 직선의 형태를 가지는 파이프(P)의 지점에 삽입되더라도 그 지점이 파이프(P)의 곡관 부위와 근접하게 배치되어 불균일 유체 유동의 영향을 받을 경우에는, 상기 속도분포 해석단계(S150)에서 CFD(Computational fluid dynamics)를 통하여 플레어 가스의 유동 프로파일을 파악후 보정할 수 있다.In other words, even if the flow meter 100 is inserted at a point of the pipe P having a shape of a curved pipe or is inserted at a point of the pipe P having a straight shape, the point and the curved portion of the pipe P When placed in close proximity and affected by a non-uniform fluid flow, the flow profile of the flare gas may be corrected after determining the flow profile of the flare gas through CFD (Computational fluid dynamics) in the speed distribution analysis step (S150 ).
상기 속도분포 해석단계(S150)는, 상기 측정단계(S200) 이전에 3차원 스캔이나 실측, 또는 설계 도면상의 값 등을 통해 파이프의 3차원 데이터를 확보함으로써 실시될 수 있으며, CFD를 수행하기 위한 상용 프로그램인 STAR-CCM+ 를 이용할 수 있다. 참고로, 도 10에는 CFD를 이용하여 파이프(P)의 곡선부위 및 이 곡선부위와 근접하게 배치된 직선부위에서 플레어 가스의 속도분포를 파악하는 모습이 도시되어 있다.The speed distribution analysis step (S150) may be performed by securing 3D data of the pipe through a 3D scan or actual measurement or a value on a design drawing prior to the measurement step (S200), for performing CFD The commercial program STAR-CCM+ can be used. For reference, FIG. 10 shows a state in which the velocity distribution of the flare gas is grasped at the curved portion of the pipe P and the straight portion disposed close to the curved portion using CFD.
따라서, 플로우 미터(100)가 삽입된 지점, 즉, 벤트 노즐(N)이 마련된 위치가 파이프(P)의 곡선 부위이거나 곡선 부위와 근접하게 배치된 직선 부위일 경우에는 상기 속도분포 해석단계(S150)를 더욱 수행하여 플레어 가스의 유동 프로파일을 보정한 후 상기 측정단계(S200)를 수행하여 곡선 형태의 파이프(P)에서 플레어 가스의 유량을 측정할 수도 있다.Therefore, when the flow meter 100 is inserted, that is, the position where the vent nozzle N is provided is a curved portion of the pipe P or a straight portion disposed close to the curved portion, the speed distribution analysis step (S150) ) To further correct the flow profile of the flare gas, and then perform the measurement step (S200) to measure the flow rate of the flare gas in the curved pipe P.
상기 산출단계(S300)는, 전술한 바와 같이, 상기 측정단계(S200)에서 측정된 플레어 가스의 속도값과 밀도값을 기초로 플레어 가스의 유량을 산출하는 단계로서, 벤트 노즐(N)을 통해 파이프(P)의 내부로 플로우 미터(100)가 삽입된 지점의 플레어 가스 유량을 산출할 수 있다.The calculating step (S300), as described above, is a step of calculating the flow rate of the flare gas based on the velocity value and the density value of the flare gas measured in the measuring step (S200), through the vent nozzle (N) The flow rate of the flare gas at the point where the flow meter 100 is inserted into the pipe P may be calculated.
상기 산출단계(S300)에서는 플로우 미터(100)에 마련된 산출부가 플레어 가스의 속도값과 밀도값을 기초로 플레어 가스의 유량을 산출할 수 있으며, 이 산출값은 플로우 미터(100)의 데이터 분석부(140)에 저장되어 파이프(P)의 또 다른 길이방향 지점에서 산출된 플레어 가스의 유량값과 비교 분석될 수 있다.In the calculation step (S300), the calculation unit provided in the flow meter 100 may calculate the flow rate of the flare gas based on the velocity value and the density value of the flare gas, and the calculated value is a data analysis unit of the flow meter 100 It can be stored in (140) and compared with the flow value of the flare gas calculated at another longitudinal point of the pipe (P).
참고로, 상기 산출부에는 파이프(P)의 형상, 곡률, 두께, 내경 및 외경 등과 같이 파이프(P)의 사양 데이터가 저장되어 있으며, 이 데이터와 상기 측정단계(S200)에서 측정된 측정값을 이용하여 플레어 가스의 유량을 산출할 수 있다.For reference, specification data of the pipe P, such as the shape, curvature, thickness, inner diameter, and outer diameter of the pipe P, is stored in the calculation unit, and this data and the measured values measured in the measuring step (S200) are stored. It can be used to calculate the flow rate of the flare gas.
상기 분석단계(S400)는, 전술한 바와 같이, 상기 산출단계(S300)에서 산출된 플레어 가스의 유량을 분석하여 파이프(P)의 이상유무 또는 플레어 가스의 누출지점 등을 파악하는 단계라 할 수 있다.The analysis step (S400), as described above, by analyzing the flow rate of the flare gas calculated in the calculation step (S300) can be said to be a step to determine whether there is an abnormality in the pipe P or a leak point of the flare gas. have.
즉, 하나의 파이프(P) 상에는 다수개의 벤트 노즐(N)이 서로 간격을 두고 배치되었기 때문에, 플로우 미터(100)를 이용하여 다수개의 벤트 노즐(N)이 마련된 지점 각각에서 산출된 유량값들을 서로 비교하여 플레어 가스의 누출지점을 파악할 수 있고, 더불어, 파이프(P)의 압력상태도 파악할 수 있다.That is, since a plurality of vent nozzles (N) are disposed at a distance from each other on one pipe (P), the flow rate values calculated at each of the points where the plurality of vent nozzles (N) are provided using the flow meter (100) Compared with each other, it is possible to grasp the point of leakage of flare gas and, in addition, the pressure state of the pipe P.
또한, 플레어 스택과 연결된 다수개의 파이프(P)들 상태도 상기 분석단계(S400)에서 파악할 수 있다.In addition, the state of the plurality of pipes P connected to the flare stack can also be identified in the analysis step S400.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 벤트 노즐을 이용한 유량 측정방법은, 파이프(P)에 마련된 기존의 벤트 노즐(N)을 활용하여 플레어 가스의 유량을 측정할 수 있으므로, 파이프를 천공하는 핫태핑의 작업을 수행할 필요없이 안정적으로 다수의 지점에서 플레어 가스의 유량을 측정할 수 있다.Therefore, the flow measurement method using a vent nozzle according to an embodiment of the present invention can measure the flow rate of the flare gas by utilizing the existing vent nozzle (N) provided in the pipe (P), so hot to puncture the pipe The flow of flare gas can be measured stably at multiple points without the need to perform the tapping operation.
아울러, 플레어 가스의 유속에 따른 난류/층류 영향이 적은 차압방식으로 플레어 가스의 속도를 측정하기 때문에 저속/저유량을 가지는 플레어 가스의 유량값도 높은 정확도로 측정할 수 있다.In addition, since the velocity of the flare gas is measured by a differential pressure method with less turbulent/laminar flow effect according to the flow rate of the flare gas, the flow rate of the flare gas having a low/low flow rate can be measured with high accuracy.
이하, 도 11 내지 도 16을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 플로우 미터 교정장치 및 교정방법이 상세하게 설명된다.Hereinafter, a flow meter calibration apparatus and a calibration method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 11 to 16.
먼저, 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 플로우 미터 교정장치(200)는, 소정 길이를 가지는 파이프(P); 상기 파이프(P)에 마련되며, 교정하고자 하는 플로우 미터(100)가 삽입되는 삽입단(210); 상기 파이프(P)로 단일 기체 또는 혼합 기체를 공급하는 유체 공급부(220); 상기 파이프(P)에 마련되어 상기 유체 공급부(220)에서 공급된 기체를 연소시키는 버너(230); 및 상기 유체 공급부(220)에서 공급된 기체의 밀도값과 상기 플로우 미터에 의해 측정된 기체의 밀도값을 비교 분석하는 분석부(240);를 포함할 수 있다.First, as shown in Figures 11 and 12, the flow meter calibration apparatus 200 according to the present invention, the pipe having a predetermined length (P); An insertion end 210 provided in the pipe P and into which the flow meter 100 to be calibrated is inserted; A fluid supply unit 220 for supplying a single gas or a mixed gas to the pipe P; A burner 230 provided on the pipe P to burn gas supplied from the fluid supply unit 220; And an analysis unit 240 for comparing and analyzing the density value of the gas supplied from the fluid supply unit 220 and the density value of the gas measured by the flow meter.
먼저, 상기 파이프(P)는, 실제 플레어 시스템에 적용되어 배관되는 파이프 라인을 모사하는 구성요소라 할 수 있다. 따라서, 파이프(P)는 현장에 설치된 파이프와 동일한 내경 및 외경을 가지도록 할 수 있고, 또한, 소정 길이로 절단된 채로 마련될 수 있다.First, the pipe P may be a component that simulates a pipeline to be piped by being applied to an actual flare system. Therefore, the pipe P can have the same inner diameter and outer diameter as the pipe installed at the site, and can also be provided while being cut to a predetermined length.
상기 삽입단(210)은, 교정하고자 하는 플로우 미터(100)의 측정 프로브(110)가 삽입될 수 있는 관통공을 형성하고 있다. 즉, 플로우 미터(100)의 하단부는 삽입단(210)에 형성된 관통공(211)을 통하여 파이프(P)의 내부로 삽입될 수 있다. 이때, 상기 플로우 미터(100)의 측정 프로브(110) 외경은 당연히 삽입단(210)에 형성된 관통공(211)의 직경보다 작다고 할 수 있다.The insertion end 210 forms a through hole through which the measurement probe 110 of the flow meter 100 to be calibrated can be inserted. That is, the lower end of the flow meter 100 may be inserted into the pipe P through the through hole 211 formed in the insertion end 210. At this time, it can be said that the outer diameter of the measuring probe 110 of the flow meter 100 is smaller than the diameter of the through hole 211 formed in the insertion end 210.
참고로, 상기 삽입단(210)은, 실제 플레어 시스템에서는 파이프(P)의 길이방향 부위에 간격을 두고 다수개로 마련되어 파이프(P)의 압력 변동을 조절하기 위한 벤트 노즐에 대응되는 구성으로서, 벤트 노즐의 경우 공지의 밸브 장치에 의해 개방되거나 폐쇄될 수 있는 구조를 가지고 있으나, 본 발명에 따른 교정장치에서는 상기 측정 프로브(110)의 삽입, 고정 및 제거를 위해 필요한 정도의 구성만을 갖추어도 무방하다. 따라서, 플로우 미터(100)는, 파이프(P)에 마련된 벤트 노즐에 대응되는 삽입단(210)을 활용하여 플레어 가스의 유량을 측정하고 교정될 수 있기 때문에, 향후 플레어 시스템에 직접 적용될 때와 거의 동일한 조건에서의 측정 및 교정이 가능하다.For reference, the insertion end 210 is provided in a plurality of spaced intervals in the longitudinal portion of the pipe P in the actual flare system, and is a configuration corresponding to a vent nozzle for controlling pressure fluctuation of the pipe P. In the case of a nozzle, it has a structure that can be opened or closed by a known valve device, but in the calibration device according to the present invention, it is possible to have only a configuration necessary to insert, fix and remove the measurement probe 110. . Therefore, since the flow meter 100 can measure and calibrate the flow rate of the flare gas by utilizing the insertion end 210 corresponding to the vent nozzle provided in the pipe P, it is almost the same as when applied directly to the flare system in the future. Measurement and calibration under the same conditions are possible.
그리고, 플로우 미터(100)의 측정 프로브(110)는 내부에 공간부가 형성된 수직바의 형태를 가질 수 있다. 즉, 플로우 미터(100)의 측정 프로브(110)는 수직봉의 형태를 가진 채로 삽입단(210)의 관통공(211)으로 삽입되어 파이프(P)의 내부에 배치될 수 있다.In addition, the measurement probe 110 of the flow meter 100 may have a shape of a vertical bar with a space formed therein. That is, the measurement probe 110 of the flow meter 100 may be inserted into the through hole 211 of the insertion end 210 while having the shape of a vertical bar and disposed inside the pipe P.
또한, 플로우 미터(100)의 상단부에는, 유체의 밀도를 측정하는 밀도 센서부와 유체의 속도를 측정하는 속도 센서부가 내장되는 케이스(C)가 마련되며, 이 케이스(C)를 포함한 플로우 미터(100)의 상단 부위는 파이프(P)의 외부에 배치되는 구성요소라 할 수 있다. 다시 말해, 플로우 미터(100)의 하단 부위가 삽입단(210)을 통해 파이프(P)의 내부로 삽입되면, 케이스를 포함한 플로우 미터(100)의 상단 부위는 삽입단(210)의 상부에 배치된다.In addition, a case C in which a density sensor unit for measuring the density of the fluid and a speed sensor unit for measuring the velocity of the fluid are built in are provided at the upper end of the flow meter 100, and the flow meter including the case C The upper part of 100) can be said to be a component disposed outside the pipe P. In other words, when the lower portion of the flow meter 100 is inserted into the pipe P through the insertion end 210, the upper portion of the flow meter 100 including the case is disposed on the upper portion of the insertion end 210. do.
상기 유체 공급부(220)는, 도 12에 도시된 바와 같이, 단일 기체가 공급되는 다수개의 단일 공급관(221); 및 상기 다수개의 단일 공급관(221)에 길이방향 일단이 연통 가능하게 연결되고 그 길이방향 타단은 상기 파이프(P)의 길이방향 일단과 연통 가능하게 연결되는 통합 공급관(222);을 포함할 수 있다.The fluid supply unit 220, as shown in Figure 12, a plurality of single supply pipe 221 is supplied with a single gas; And an integrated supply pipe 222, one end of which is longitudinally connected to the plurality of single supply pipes 221, and the other end of which is longitudinally connected to the longitudinal end of the pipe P. .
상기 단일 공급관(221)은, 단일 기체가 유동될 수 있는 유로를 형성하는바 이 유로는 상기 통합 공급관(222)과 연통 가능하게 연결되어 있다. 즉, 상기 단일 공급관(221)의 길이방향 일단은 단일 기체가 저장된 기체 저장부(미도시)와 연통 가능하게 연결되고, 그 길이방향 타단은 상기 통합 공급관(222)의 길이방향 일단과 연통 가능하게 연결될 수 있다.The single supply pipe 221 forms a flow path through which a single gas can flow, which flow path is communicatively connected to the integrated supply pipe 222. That is, one end in the longitudinal direction of the single supply pipe 221 is communicatively connected to a gas storage unit (not shown) in which a single gas is stored, and the other end in the longitudinal direction is capable of communicating with one end in the longitudinal direction of the integrated supply pipe 222. Can be connected.
따라서, 기체 저장부(미도시)에서 배출되는 단일 기체는 단일 공급관(221)을 경유하여 상기 통합 공급관(222)으로 유동될 수 있다.Accordingly, a single gas discharged from a gas storage unit (not shown) may flow to the integrated supply pipe 222 via a single supply pipe 221.
참고로, 본 발명의 일 실시예에서는 5개의 단일 공급관(221)이 상기 통합 공급관(222)의 길이방향 일단과 각각 연통 가능하게 연결되는 것으로 도 12에 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않는다.For reference, in one embodiment of the present invention, five single supply pipes 221 are illustrated in FIG. 12 as being connected to one end in the longitudinal direction of the integrated supply pipe 222, respectively, but are not limited thereto.
상기 통합 공급관(222)은, 다수개의 단일 공급관(221)을 통해 각각 공급되는 단일 가스들이 서로 혼합될 수 있는 공간을 제공한다.The integrated supply pipe 222 provides a space in which single gases supplied through a plurality of single supply pipes 221 can be mixed with each other.
즉, 상기 통합 공급관(222)은, 다수개의 단일 공급관(221)을 통해 공급되는 단일 기체들이 상기 파이프(P)로 이동되기 이전에 충분히 혼합될 수 있는 시간적 여유를 제공하도록 소정의 길이 및 내부 공간을 형성한 채로 상기 파이프(P)와 연결되는 것이 바람직하다.That is, the integrated supply pipe 222 has a predetermined length and internal space to provide a time margin in which single gases supplied through a plurality of single supply pipes 221 can be sufficiently mixed before being moved to the pipe P. It is preferable to be connected to the pipe (P) with forming.
따라서, 다수개의 단일 공급관(221)을 통해 공급된 단일 기체들은 통합 공급관(222)이 형성하는 내부공간에서 충분히 혼합된 후 파이프(P)로 이동될 수 있다. 예컨대, 다수개의 단일 공급관(221)을 통해 질소가스, 수소가스, 산소, 메탄가스, 프로판 가스 등이 동시에 공급될 수 있으며, 이 가스들이 상기 통합 공급관(222)에서 혼합된 후 파이프(P)로 이동될 수 있다. 그리고, 다수개의 단일 공급관(221)을 통해 공급되는 단일 가스는 실제 플레어 시스템의 배관라인을 따라 유동되는 플레어 가스의 조성과 가급적 동일한 조성을 가지는 종류로 선택되는 것이 바람직하고, 또한, 플레어 가스가 역류되는 것을 방지하기 위해 플레어 시스템의 배관라인에 인위적으로 공급되는 질소 가스도 함께 선택되는 것도 바람직하다.Therefore, the single gases supplied through the plurality of single supply pipes 221 may be sufficiently mixed in the internal space formed by the integrated supply pipe 222 and then moved to the pipe P. For example, nitrogen gas, hydrogen gas, oxygen, methane gas, propane gas, etc. may be simultaneously supplied through a plurality of single supply pipes 221, and these gases are mixed in the integrated supply pipe 222 and then transferred to the pipe P. Can be moved. In addition, it is preferable that a single gas supplied through a plurality of single supply pipes 221 is selected as a type having the same composition as possible with the composition of the flare gas flowing along the pipe line of the actual flare system, and the flare gas is reversed. In order to prevent this, it is also preferable to select nitrogen gas artificially supplied to the piping line of the flare system.
한편, 다수개의 단일 공급관(221)에는 단일 기체의 압력을 조절하는 레귤레이터가 마련될 수도 있다. 이 레귤레이터는 다양한 단일 기체의 밀도값을 조절하는데 사용될 수 있기 때문에, 실제 플레어 시스템의 배관 라인을 따라 이동되는 플레어 가스의 압력을 모사하는 구성요소라 할 수 있다.On the other hand, a plurality of single supply pipes 221 may be provided with a regulator for adjusting the pressure of a single gas. Since this regulator can be used to adjust the density values of various single gases, it can be said to be a component that simulates the pressure of the flare gas moving along the pipe line of the actual flare system.
상기 버너(230)는, 상기 파이프(P)의 타단으로 배출되는 혼합가스를 연소시키는 구성요소라 할 수 있으며, 실제 플레어 시스템의 플레어 스택의 역할을 수행한다고 할 수 있다. 즉, 교정용이라고는 하지만 파이프(P) 내로 공급되고 배출되는 혼합 가스에 유해한 성분이 포함될 수 있기 때문에, 이를 방지하기 위해 연소 후 배출시키기 위한 장치이다. 따라서, 상기 버너(230)는 상기 파이프(P)의 길이방향 타단과 연통 가능하게 연결될 수 있다.The burner 230 may be referred to as a component for burning the mixed gas discharged to the other end of the pipe P, and may be said to serve as a flare stack of an actual flare system. That is, although it is for calibration, since it may contain harmful components in the mixed gas supplied and discharged into the pipe P, it is a device for discharging after combustion to prevent this. Therefore, the burner 230 may be connected to the other end of the pipe P in the longitudinal direction.
상기 분석부(240)는, 단일 공급관(221)을 통하여 공급되는 단일 기체의 밀도값과 상기 플로우 미터(100)에서 측정된 단일 기체 또는 혼합 기체의 밀도값을 비교 분석하고, 이에 따른 결과치를 이용하여 상기 플로우 미터(100)의 교정을 위한 교정계수(k)를 산출하는 구성요소라 할 수 있다.The analysis unit 240 compares and analyzes the density value of a single gas supplied through a single supply pipe 221 and the density value of a single gas or a mixed gas measured by the flow meter 100, and uses the resultant values. Therefore, it can be said to be a component for calculating a correction coefficient k for the calibration of the flow meter 100.
그리고, 분석부(240)는, 이 교정계수(k)를 이용하여 플로우 미터(100)의 교정값을 산출하고, 이 교정값으로 플로우 미터(100)를 교정할 수 있다.Then, the analysis unit 240 may calculate the calibration value of the flow meter 100 using the calibration coefficient k, and calibrate the flow meter 100 with the calibration value.
위와 같이 구성된 플로우 미터 교정장치(100)는, 플레어 시스템의 배관라인 일부와 이 배관라인을 따라 유동되는 플레어 가스를 실험실 규모에서 구현할 수 있으므로, 플로우 미터(100)가 실제 플레어 시스템의 배관 라인에 설치되기 이전에 여러 종류의 가스가 혼합되어 구성된 플레어 가스의 밀도값을 정확하게 측정하도록 교정할 수 있다. 특히, 본 발명의 플로우 미터 교정장치(100)에 의해 교정된 플로우 미터(100)가 플레어 가스의 밀도값을 높은 정확도로 측정함에 따라서 플레어 시스템의 배관라인을 따라 유동되는 플레어 가스의 유량도 정확하게 측정될 수 있다.Since the flow meter calibration apparatus 100 configured as above can implement a part of the pipe line of the flare system and flare gas flowing along the pipe line at a laboratory scale, the flow meter 100 is installed in the pipe line of the actual flare system. It can be calibrated to accurately measure the density value of flare gas composed of various types of gases before mixing. In particular, as the flow meter 100 calibrated by the flow meter calibration apparatus 100 of the present invention measures the density value of the flare gas with high accuracy, the flow rate of the flare gas flowing along the piping line of the flare system is also accurately measured. Can be.
이하에서는, 도 13 내지 도 16을 참조하여 본 발명에 따른 플로우 미터 교정방법이 상세하게 설명된다.Hereinafter, a flow meter calibration method according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 13 to 16.
본 발명에 따른 플로우 미터 교정방법은, 교정하고자 하는 플로우 미터(100)를 파이프(P)의 내부로 삽입시키는 삽입단계(S10); 상기 파이프(P)로 단일 기체 또는 혼합 기체를 공급하는 공급단계(S20); 상기 공급단계(S20)에서 상기 파이프(P)로 공급된 단일 기체 또는 혼합 기체의 이론적 밀도값과 상기 플로우 미터(100)에서 측정된 실제 밀도값을 기초로 교정계수(k)를 산출하는 제1산출단계(S30); 및 상기 제1산출단계(S30)에서 산출된 교정계수(k)를 기초로 플로우 미터(100)의 교정값을 산출하는 제2산출단계(S40);를 포함할 수 있다.Flow meter calibration method according to the present invention, the insertion step of inserting the flow meter 100 to be calibrated into the interior of the pipe (P) (S10); A supply step (S20) of supplying a single gas or a mixed gas to the pipe P; The first step of calculating the correction coefficient (k) based on the theoretical density value of the single gas or mixed gas supplied to the pipe (P) in the supply step (S20) and the actual density value measured in the flow meter 100 Calculation step (S30); And a second calculation step (S40) of calculating a correction value of the flow meter 100 based on the correction coefficient k calculated in the first calculation step (S30).
상기 삽입단계(S10)는, 상기 플로우 미터(100)를 상기 파이프(P)에 마련된 삽입단(210)을 통하여 상기 파이프(P)의 내부로 삽입하는 단계라 할 수 있다.The insertion step (S10) may be referred to as a step of inserting the flow meter 100 into the interior of the pipe P through the insertion end 210 provided in the pipe P.
즉, 상기 삽입단계(S10)에서는, 상기 플로우 미터(100)의 측정 프로브(110)를 상기 파이프(P)에 마련된 삽입단(210)의 관통공(211)으로 삽입하는 단계라 할 수 있다.That is, in the insertion step (S10), it can be said that the measurement probe 110 of the flow meter 100 is inserted into the through hole 211 of the insertion end 210 provided in the pipe P.
그러면, 도 11에 도시된 바와 같이 플로우 미터(100)의 측정 프로브(110)는 파이프(P)의 내부에 배치된 상태가 될 수 있다.Then, as shown in FIG. 11, the measurement probe 110 of the flow meter 100 may be placed inside the pipe P.
상기 공급단계(S20)는, 상기 유체 공급부(220)를 구성하는 다수개의 단일 공급관(221)을 통하여 상기 파이프(P)로 단일 기체를 각각 공급하는 단계라 할 수 있다. 예컨대, 다수개의 단일 공급관(221)으로 질소가스, 수소가스, 메탄가스, 프로판 가스, 산소 등을, 예를 들어 복수의 단일 공급관(221)과 각각 연결된 단일의 가스 봄베 등을 통해 공급할 수 있다.The supplying step S20 may be referred to as supplying a single gas to the pipe P through a plurality of single supply pipes 221 constituting the fluid supply unit 220. For example, nitrogen gas, hydrogen gas, methane gas, propane gas, oxygen, and the like may be supplied to a plurality of single supply pipes 221 through, for example, a single gas cylinder each connected to a plurality of single supply pipes 221.
그러면, 상기 기체들은, 상기 유체 공급부(220)를 구성하는 통합 공급관(222)으로 유동되어 통합 공급관(222)이 형성하는 내부 공간에서 혼합된 후, 파이프(220)로 유동될 수 있다.Then, the gases may be flowed to the integrated supply pipe 222 constituting the fluid supply unit 220 and mixed in the internal space formed by the integrated supply pipe 222, and then flowed to the pipe 220.
예컨대, 상기 공급단계(S20)에서는, 질소가스, 수소가스, 메탄가스 중 어느 하나를 단일 공급관(221)을 통해 파이프(P)로 공급하거나, 또는, 질소가스, 수소가스, 메탄가스 중 적어도 두 종류 이상의 가스를 단일 공급관(221)을 통해 파이프(P)로 공급할 수 있다. 그러면, 질소가스, 수소가스, 메탄가스 중 어느 하나의 단일 기체가 파이프(P)로 유동되거나, 또는, 질소가스, 수소가스, 메탄가스 중 적어도 두 종류 이상의 가스가 혼합된 혼합 기체가 파이프(P)로 공급될 수 있다.For example, in the supplying step (S20), any one of nitrogen gas, hydrogen gas, and methane gas is supplied to the pipe P through a single supply pipe 221, or at least two of nitrogen gas, hydrogen gas, and methane gas. More than one type of gas may be supplied to the pipe P through a single supply pipe 221. Then, a single gas of any one of nitrogen gas, hydrogen gas, and methane gas flows into the pipe P, or a mixed gas in which at least two or more kinds of gas among nitrogen gas, hydrogen gas and methane gas are mixed is pipe P ).
참고로, 도 14에 도시된 실험표에는 단일 공급관(221)을 통하여 파이프(P)로 공급되는 단일 기체 또는 혼합 기체의 종류 및 밀도값이 나타나 있다. 이때, 단일 공급관(221)을 통해 공급되는 기체의 온도와 압력은 각각 25°C 및 1kgf/㎠으로 설정하였다. 그리고, 이 기체들의 이론적 밀도값은, 상용 프로그램인 ASPEN HYSYS V9을 이용하여 산출하였으며, Fluid package는 Peng-robinson EOS를 이용하였다.For reference, the experiment table illustrated in FIG. 14 shows the type and density values of a single gas or a mixed gas supplied to the pipe P through a single supply pipe 221. At this time, the temperature and pressure of the gas supplied through the single supply pipe 221 were set to 25°C and 1kgf/cm2, respectively. In addition, the theoretical density values of these gases were calculated using a commercial program, ASPEN HYSYS V9, and Peng-robinson EOS was used for the fluid package.
상기 제1산출단계(S30)는, 상기 분석부(240)가 파이프(P)로 공급된 단일 기체 또는 혼합 기체의 이론적 밀도값과 플로우 미터(100)에서 측정된 단일 기체 또는 혼합 기체의 밀도값을 기초로 교정계수(k)를 산출하는 단계라 할 수 있다.In the first calculation step (S30), the theoretical density value of a single gas or a mixed gas supplied to the pipe P by the analysis unit 240 and the density value of a single gas or a mixed gas measured by the flow meter 100 It can be said to be a step of calculating the correction coefficient k on the basis of.
교정계수(k)는, 플로우 미터(100)에서 측정된 단일 기체 또는 혼합 기체의 밀도값을 단일 기체 또는 혼합 기체의 이론적 밀도값으로 나눈 값이라 할 수 있다.The correction coefficient k may be a value obtained by dividing a density value of a single gas or a mixed gas measured by the flow meter 100 by a theoretical density value of a single gas or a mixed gas.
참고로, 도 15에 도시된 실험표에는 플로우 미터(100)에 의해 측정된 단일 기체 또는 혼합 기체의 밀도값이 나타나 있다. 그리고, 도 16에 도시된 실험표에는 이론적 밀도값과 플로우 미터(100)에 의해 측정된 실제 밀도값을 기초로 산출된 교정계수(k)가 나타나 있다.For reference, the experimental table shown in FIG. 15 shows density values of a single gas or a mixed gas measured by the flow meter 100. And, in the experiment table shown in FIG. 16, a correction coefficient k calculated based on the theoretical density value and the actual density value measured by the flow meter 100 is shown.
도 16에 도시된 실험표에서와 같이, 파이프(P)로 공급된 단일 기체 또는 혼합 기체의 이론적 밀도값에 비하여 플로우 미터(100)에서 측정된 밀도값이 높게 측정되는 것을 확인할 수 있으며, 또한, 이론적 밀도값과 플로우 미터(100)에서 측정된 밀도값 간의 차이는 약 3%인 것을 확인할 수 있고, 이에 따른 교정계수(k)는, 1.03인 것을 확인할 수 있다.As shown in the experiment table shown in FIG. 16, it can be confirmed that the density value measured in the flow meter 100 is higher than the theoretical density value of the single gas or mixed gas supplied to the pipe P, and, It can be seen that the difference between the theoretical density value and the density value measured by the flow meter 100 is about 3%, and the correction coefficient k accordingly can be confirmed to be 1.03.
상기 제2산출단계(S40)는, 상기 분석부(240)가 상기 제1산출단계(S30)에서 산출된 교정계수(k)를 기초르 플로우 미터(100)의 교정값(Y)을 산출하는 단계라 할 수 있다.In the second calculation step (S40), the analysis unit 240 calculates a correction value (Y) of the flow meter 100 based on the correction coefficient k calculated in the first calculation step (S30). It is a step.
상기 제2산출단계(S40)에서는, 아래의 수학식이 사용될 수 있다.In the second calculation step (S40), the following equation may be used.
[수학식 1][Equation 1]
Figure PCTKR2020000640-appb-img-000002
Figure PCTKR2020000640-appb-img-000002
여기서, k는 교정계수, x1은 밀도 센서부로 인가되는 최소 전압값, x2는 밀도 센서부로 인가되는 최대 전압값, y1은 최소 전압값에 따른 밀도값, y2는 최대 전압값에 따른 밀도값, x는 밀도 센서부에서 측정된 밀도값이라 할 수 있다.Here, k is the correction coefficient, x1 is the minimum voltage value applied to the density sensor unit, x2 is the maximum voltage value applied to the density sensor unit, y1 is the density value according to the minimum voltage value, y2 is the density value according to the maximum voltage value, x Can be referred to as the density value measured by the density sensor.
따라서, 상기 제2산출단계(S40)에서 산출된 교정값(Y)을 바탕으로 플로우 미터(100)의 밀도 센서부를 교정할 수 있으므로, 교정된 값으로 정확한 밀도값을 나타내도록 함으로써 제공되는 환경에서 최적화된 플로우 미터를 제공할 수 있게 되는 것이다.Therefore, since the density sensor unit of the flow meter 100 can be calibrated based on the calibration value Y calculated in the second calculation step S40, in the environment provided by displaying the correct density value with the calibrated value It is possible to provide an optimized flow meter.
지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다.So far, specific embodiments according to the present invention have been described, but various modifications are possible without departing from the scope of the present invention.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허 청구의 범위뿐 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined not only by the scope of the claims described below, but also by the claims and equivalents.
본 발명은 각종 석유화학공장, 식품공장, 폐수처리장 등에 마련되는 플레어 시스템에 적용되어 판매될 수 있다.The present invention can be applied to and sold in flare systems provided in various petrochemical plants, food plants, wastewater treatment plants, and the like.

Claims (25)

  1. 파이프 내를 흐르는 가스의 유량을 측정하는 플로우 미터로서,A flow meter that measures the flow rate of gas flowing in a pipe,
    상기 파이프로 길이방향 하단부위가 삽입되는 측정 프로브;A measurement probe into which the lower end portion in the longitudinal direction is inserted into the pipe;
    상기 측정 프로브와 연결된 상태로 플레어 가스의 속도를 측정하는 속도 측정부;A speed measuring unit measuring a speed of flare gas while connected to the measuring probe;
    상기 측정 프로브와 연결된 상태로 플레어 가스의 밀도를 측정하는 밀도 측정부; 및Density measurement unit for measuring the density of the flare gas connected to the measurement probe; And
    상기 속도 측정부와 상기 밀도 측정부에 의해 측정된 값을 기초로 플레어 가스의 유량을 산출하고, 그 산출된 유량을 저장 및 분석하는 데이터 분석부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 플로우 미터.And a data analysis unit that calculates a flow rate of the flare gas on the basis of the values measured by the speed measurement unit and the density measurement unit, and stores and analyzes the calculated flow rate.
  2. 제 1 항에 있어서,According to claim 1,
    상기 측정 프로브는,The measurement probe,
    전체적으로 직선의 바 형태로 형성되어, 상기 파이프에 형성된 관통공을 통하여 상기 파이프로 삽입되는 것을 특징으로 하는 플로우 미터.It is formed in the form of a straight bar as a whole, characterized in that it is inserted into the pipe through the through-hole formed in the pipe.
  3. 제 2 항에 있어서,According to claim 2,
    상기 측정 프로브는, 상기 파이프의 일 지점에 마련된 벤트 노즐용 관통공을 통해 상기 파이프의 상기 파이프의 내부로 삽입되는 위하여, 상기 벤트 노즐용 관통공의 직경보다 작은 외경을 가지는 것을 특징으로 하는 플로우 미터.The measurement probe, to be inserted into the inside of the pipe of the pipe through the through hole for the vent nozzle provided at one point of the pipe, the flow meter characterized in that it has an outer diameter smaller than the diameter of the through hole for the vent nozzle .
  4. 제 1 항에 있어서,According to claim 1,
    상기 측정 프로브는,The measurement probe,
    상기 플레어 가스의 유동방향과 마주하게 배치되는 라운드면;A round surface facing the flow direction of the flare gas;
    상기 라운드면의 배면측에 마련되는 면취부; 및A chamfer provided on the back side of the round surface; And
    상기 면취부를 구획하되 상기 라운드면의 폭방향 양단을 서로 연결하는 수직면;을 포함하는 것을 특징으로 하는 플로우 미터.A flow meter comprising: a vertical surface that divides the chamfered portion and connects both ends of the round surface in the width direction to each other.
  5. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4,
    상기 라운드면은, 180도의 이하의 중심각을 가지는 호의 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 플로우 미터.The round surface is a flow meter, characterized in that formed in the form of an arc having a central angle of 180 degrees or less.
  6. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4,
    상기 속도 측정부는,The speed measurement unit,
    상기 라운드면에 형성된 제1압력구에 길이방향 일단이 연통 가능하게 연결되는 제1배관;A first pipe connected at one end in the longitudinal direction to a first pressure port formed on the round surface;
    상기 수직면에 형성된 제2압력구에 길이방향 일단이 연통 가능하게 연결되는 제2배관; 및A second pipe having one end in the longitudinal direction communicatively connected to a second pressure port formed on the vertical surface; And
    상기 제1배관의 길이방향 타단 및 상기 제2배관의 길이방향 타단과 연통 가능하게 연결되며, 상기 제1배관에서 발생되는 압력과 상기 제2배관에서 발생되는 압력의 차압을 이용하여 플레어 가스의 속도를 측정하는 제1센서부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 플로우 미터.The speed of the flare gas is connected to the other end of the first pipe in the longitudinal direction and the other end of the second pipe to be communicatively connected to the pressure generated in the first pipe and the pressure generated in the second pipe A flow meter comprising a; first sensor unit for measuring the.
  7. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6,
    상기 제1센서부는,The first sensor unit,
    플레어 가스의 유동방향과 마주하는 방향에 배치된 라운드면의 제1압력구를 통하여 측정된 전압과 플레어 가스의 유동방향과 등을 지고 배치된 수직면의 제2압력구를 통하여 측정된 정압을 이용하여 동압을 산출한 뒤, 이 산출된 동압값을 상기 데이터 분석부로 전달하는 것을 특징으로 하는 플로우 미터.Using the voltage measured through the first pressure port of the round surface disposed in the direction facing the flow direction of the flare gas and the static pressure measured through the second pressure port of the vertical surface arranged with the flow direction of the flare gas and the like After calculating the dynamic pressure, the flow meter, characterized in that for passing the calculated dynamic pressure value to the data analysis unit.
  8. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7,
    상기 제1압력구는, 상기 라운드면의 길이방향 및 폭방향 중단에 마련되고,The first pressure sphere is provided in the longitudinal and transverse direction of the round surface,
    상기 제2압력구는, 상기 수직면의 길이방향 및 폭방향 중단에 마련되는 것을 특징으로 하는 플로우 미터.The second pressure sphere is a flow meter, characterized in that provided in the longitudinal and transverse direction of the vertical surface.
  9. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6,
    상기 밀도 측정부는,The density measurement unit,
    상기 라운드면에 형성된 가스 유입구에 길이방향 일단이 연통 가능하게 연결되는 제3배관;A third pipe connected at one end in the longitudinal direction to a gas inlet formed in the round surface;
    상기 측정 프로브의 둘레면에 형성된 가스 배출구에 길이방항 일단이 연통 가능하게 연결되는 제4배관; 및A fourth pipe connected to one end of the length of the gas outlet formed in the circumferential surface of the measuring probe so as to be in communication; And
    상기 제3배관의 길이방향 타단 및 상기 제4배관의 길이방향 타단과 연통 가능하게 연결되며, 상기 제3배관을 통하여 유입되는 플레어 가스의 밀도를 측정하는 제2센서부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 플로우 미터.It is characterized in that it comprises; a second sensor part which is communicatively connected to the other end of the third pipe in the longitudinal direction and the other end of the fourth pipe and measures the density of flare gas flowing through the third pipe; Flow meter.
  10. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9,
    상기 가스 배출구는,The gas outlet,
    상기 면취부가 배치되지 않은 상기 측정 프로브의 둘레면 부위에 마련되는 것을 특징으로 하는 플로우 미터.A flow meter, characterized in that provided in the circumferential surface portion of the measurement probe is not arranged the chamfer.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 플로우 미터를 이용한 유량 측정방법으로서, A flow measurement method using a flow meter according to any one of claims 1 to 10,
    상기 플로우 미터를 파이프의 내부로 삽입시키는 삽입단계;An insertion step of inserting the flow meter into the inside of the pipe;
    상기 삽입단계에서 상기 파이프의 내부에 배치된 상기 플로우 미터를 이용하여 플레어 가스의 속도와 밀도를 측정하는 측정단계;A measuring step of measuring the speed and density of flare gas using the flow meter disposed inside the pipe in the inserting step;
    상기 측정단계에서 측정된 플레어 가스의 속도값과 밀도값을 기초로 플레어 가스의 유량을 산출하는 산출단계; 및A calculating step of calculating a flow rate of the flare gas based on the velocity value and the density value of the flare gas measured in the measuring step; And
    상기 산출단계에서 산출된 플레어 가스의 유량값을 분석하는 분석단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 벤트 노즐을 이용한 유량 측정방법.Flow analysis method using a vent nozzle comprising a; analysis step of analyzing the flow value of the flare gas calculated in the calculation step.
  12. 제 11 항에 있어서,The method of claim 11,
    상기 삽입단계에서는 상기 플로우 미터를 상기 파이프에 마련된 벤트 노즐을 통하여 상기 파이프의 내부로 삽입하는 것을 특징으로 하는 벤트 노즐을 이용한 유량 측정방법.In the inserting step, a flow measurement method using a vent nozzle, characterized in that the flow meter is inserted into the inside of the pipe through a vent nozzle provided in the pipe.
  13. 제 12 항에 있어서,The method of claim 12,
    상기 측정단계에서 측정된 플레어 가스의 속도는,The velocity of the flare gas measured in the measuring step is
    상기 플레어 가스의 유동으로 인해 발생하는 압력 차이를 이용하여 산출되는 것을 특징으로 하는 벤트 노즐을 이용한 유량 측정방법.Flow measurement method using a vent nozzle, characterized in that calculated using the pressure difference generated by the flow of the flare gas.
  14. 제 13 항에 있어서,The method of claim 13,
    상기 측정단계에서 측정된 플레어 가스의 속도는,The velocity of the flare gas measured in the measuring step is
    플레어 가스의 유동방향과 마주하는 방향에서 측정된 전압(Total Pressure)과 상기 플로우 미터가 삽입된 지점에서 측정된 정압(Static Pressure)으로 동압(dynamic pressure)을 산출한 뒤, 이 산출된 동압값을 기초로 베르누이 방정식을 이용하여 산출되는 것을 특징으로 하는 벤트 노즐을 이용한 유량 측정방법.After calculating the dynamic pressure with the voltage (Total Pressure) measured in the direction facing the flow direction of the flare gas and the static pressure measured at the point where the flow meter is inserted, the calculated dynamic pressure value is calculated. Flow measurement method using a vent nozzle, characterized in that calculated using the Bernoulli equation as a basis.
  15. 제 11 항에 있어서,The method of claim 11,
    상기 파이프가 곡관 형태이거나 곡관에 의한 불균일 유동의 영향을 받는 위치에 있는 경우에는, CFD(Computational fluid dynamics)를 통하여 플레어 가스의 유동 프로파일을 파악후 보정하는 속도분포 해석단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 벤트 노즐을 이용한 유량 측정방법.When the pipe is in the form of a curved tube or in a position affected by non-uniform flow due to the curved tube, a speed distribution analysis step of determining and correcting the flow profile of the flare gas through CFD (Computational fluid dynamics) is further included. Flow measurement method using a vent nozzle.
  16. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 플로우 미터의 교정을 위한 플로우 미터 교정장치로서,A flow meter calibration device for calibrating a flow meter according to any one of claims 1 to 10,
    소정 길이를 가지는 파이프;A pipe having a predetermined length;
    상기 파이프에 마련되며, 교정하고자 하는 플로우 미터가 삽입되는 관통공;A through hole provided in the pipe into which a flow meter to be calibrated is inserted;
    상기 파이프로 단일 기체 또는 혼합 기체를 공급하는 유체 공급부;A fluid supply unit supplying a single gas or a mixed gas to the pipe;
    상기 파이프에 마련되어 상기 유체 공급부에서 공급된 기체를 배출 전에 처리하는 처리부; 및A processing unit provided in the pipe to process gas supplied from the fluid supply unit prior to discharge; And
    상기 유체 공급부에서 공급된 기체의 밀도값과 상기 플로우 미터에 의해 측정된 기체의 밀도값을 비교 분석하는 분석부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 플로우 미터 교정장치.And an analysis unit for comparing and analyzing the density value of the gas supplied from the fluid supply unit and the density value of the gas measured by the flow meter.
  17. 제 16 항에 있어서,The method of claim 16,
    상기 처리부는, 상기 유체 공급부에서 공급된 기체가 배출되기 전에 태울 수 있는 연소 장치인 버너로 구성되는 것을 특징으로 하는 플로우 미터 교정장치.The processing unit, the flow meter calibration device characterized in that it is composed of a burner that is a combustion device that can be burned before the gas supplied from the fluid supply unit is discharged.
  18. 제 16 항에 있어서,The method of claim 16,
    상기 유체 공급부는,The fluid supply unit,
    단일 기체가 공급되는 다수개의 단일 공급관; 및A plurality of single supply pipes through which a single gas is supplied; And
    상기 다수개의 단일 공급관에 일단이 연결되고 타단은 상기 파이프와 연결되어 단일 기체 또는 혼합 기체를 상기 파이프로 안내하는 통합 공급관;을 포함하는 것을 특징으로 하는 플로우 미터 교정장치.And one end connected to the plurality of single supply pipes and the other end connected to the pipe to guide a single gas or mixed gas to the pipe.
  19. 제 18 항에 있어서,The method of claim 18,
    상기 통합 공급관은, The integrated supply pipe,
    상기 다수개의 단일 공급관을 통해 공급되는 단일 기체들이 상기 파이프로 이동되기 이전에 충분히 혼합될 수 있는 시간적 여유를 제공하도록 소정의 길이 및 내부 공간을 형성한 채로 상기 파이프와 연결되는 것을 특징으로 하는 플로우 미터 교정장치.A flow meter characterized in that the single gases supplied through the plurality of single supply pipes are connected to the pipes while forming a predetermined length and internal space so as to provide sufficient time to be mixed before being transferred to the pipes. Correction device.
  20. 제 18 항에 있어서,The method of claim 18,
    상기 단일 공급관에는 단일 기체의 압력을 조절하는 레귤레이터가 마련되는 것을 특징으로 하는 플로우 미터 교정장치.A flow meter calibration device characterized in that the single supply pipe is provided with a regulator that regulates the pressure of a single gas.
  21. 제 16 항에 따른 플로우 미터 교정장치에 의한 플로우 미터 교정방법으로서,A flow meter calibration method by the flow meter calibration device according to claim 16,
    교정하고자 하는 플로우 미터를 상기 파이프의 내부로 삽입시키는 삽입단계;An insertion step of inserting a flow meter to be calibrated into the pipe;
    상기 유체 공급부가 상기 파이프로 단일 기체 또는 혼합 기체를 공급하는 공급단계;A supply step in which the fluid supply part supplies a single gas or a mixed gas to the pipe;
    상기 분석부가 상기 파이프로 공급된 단일 기체 또는 혼합 기체의 이론적 밀도값과 상기 플로우 미터에서 측정된 실제 밀도값을 기초로 교정계수를 산출하는 제1산출단계; 및 A first calculation step of calculating a correction factor based on the theoretical density value of the single gas or the mixed gas supplied to the pipe and the actual density measured by the flow meter; And
    상기 분석부가 상기 제1산출단계에서 산출된 교정계수를 기초로 플로우 미터의 교정값을 산출하는 제2산출단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 플로우 미터 교정방법.And a second calculation step in which the analysis unit calculates a calibration value of the flow meter based on the calibration coefficient calculated in the first calculation step.
  22. 제 21 항에 있어서,The method of claim 21,
    상기 삽입단계에서는,In the insertion step,
    상기 플로우 미터를 상기 파이프에 마련된 삽입단을 통하여 상기 파이프의 내부로 삽입하는 것을 특징으로 하는 플로우 미터 교정방법.A flow meter calibration method characterized in that the flow meter is inserted into the inside of the pipe through an insertion end provided in the pipe.
  23. 제 22 항에 있어서,The method of claim 22,
    상기 공급단계에서는, In the supply step,
    상기 유체 공급부를 구성하는 다수개의 단일 공급관을 통하여 상기 파이프로 단일 기체를 각각 공급하는 것을 특징으로 하는 플로우 미터 교정방법.Flow meter calibration method, characterized in that each supply a single gas to the pipe through a plurality of single supply pipe constituting the fluid supply.
  24. 제 23 항에 있어서,The method of claim 23,
    상기 제1산출단계에서 산출되는 교정계수는,The correction coefficient calculated in the first calculation step,
    상기 플로우 미터에서 측정된 단일 기체 또는 혼합 기체의 밀도값을 단일 기체 또는 혼합 기체의 이론적 밀도값으로 나눈 값인 것을 특징으로 하는 플로우 미터 교정방법.A flow meter calibration method characterized in that the density value of a single gas or a mixed gas measured by the flow meter is divided by a theoretical density value of a single gas or a mixed gas.
  25. 제 24 항에 있어서,The method of claim 24,
    상기 제2산출단계에서 산출되는 교정값(Y)은,The correction value (Y) calculated in the second calculation step is,
    수학식
    Figure PCTKR2020000640-appb-img-000003
    로 산출되고,    Equation
    Figure PCTKR2020000640-appb-img-000003
    Is calculated as
    여기서, k는 교정계수, x1은 밀도 센서부로 인가되는 최소 전압값, x2는 밀도 센서부로 인가되는 최대 전압값, y1은 최소 전압값에 따른 밀도값, y2는 최대 전압값에 따른 밀도값, x는 밀도 센서부에서 측정된 밀도값 인 것을 특징으로 하는 플로우 미터 교정방법.Here, k is the correction coefficient, x1 is the minimum voltage value applied to the density sensor unit, x2 is the maximum voltage value applied to the density sensor unit, y1 is the density value according to the minimum voltage value, y2 is the density value according to the maximum voltage value, x Is a flow meter calibration method characterized in that the density value measured by the density sensor.
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