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CORIOLIS MASS FLOWMETER

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OVAL 목 차1. 개요 .

2. 질량이 왜 필요한가3. Coriolis Force

4. Oval Coriolis 의 역사5. Oval Coriolis 유량계의 구조6. Oval Coriolis 유량계의 계측원리7. Oval Coriolis 유량계의 잇점8. Zero 점 조정9. 밀도의 계측원리10. 온도의 계측11. Oval Coriolis 의 종류12. Oval Coriolis 의 특성13. Flow Range

14. Accuracy Curves 비교15. Oval Coriolis Accuracy 특성16. LPG Loading System

17. 결론

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OVAL 1. 개요■ 1982 년도에 유체를 연속으로 직접 질량으로 계측하는 유량계가 개발

실제적으로 지금과 같이 개발 된것은 1985 년 부터 시작

■ 이전까지 유체의 직접질량 측정은 [ 저울 ] 로 측정

■ 유체의 연속계량은 부피로 측정 , 온도 밀도 압력을 환산 후 질량으로 치환

■ 이러한 문제를 해결하기 위해 등장한 것이 Coriolis 식 질량유량계 입니다 .

이 유량계는 온도 밀도 압력의 보정을 실시하지 않고 직접 , 연속으로 질량유량을 계측

이후부터 구조 및 간단한 원리에 대하여 설명을 드리겠습니다 .

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OVAL2. 질량이 왜 필요한가 ?

■ 두개의 드럼통속의 온도 차에 의해 나타나는 형태

■ ℓ 에 1 원단위로 환산한 경우 15℃ 의 경우에는 100ℓ 에 100 원 90℃ 의 경우에는 104ℓ 에 104 원 이라는 금액의 차이가 발생 . ■ 년간 100 억원 판매의 경우 실제 4 억원의 차액이 발생 . 그렇다면 왜 질량이 필요한가에 대해서는 아시리라 생각합니다

15° C 90° C

부피 : 100 liters질량 : 100 kg

부피 : 104 liters질량 : 100 kg

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■ 유속분포는 Pipe fittings, reducers, strainers, elbows, valves 등에 의하여 영향을 받는다 .

■ 대부분의 Flowmeter 는 전 , 후단 직관거리를 확보 하는 것이 기본■ Mass Flowmeter 는 유속분포에 영향을 받지 않으므로 직관거리가

필요하지 않는 유량계 입니다 .

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OVAL 3.Coriolis Force 라는 것은

회전방향

발사방향

중심축

( 뉴턴의 제 2 법칙 )

회전 원반상의 축심에서 외주방향으로 ( 주속이 빨라지는 방향 ) 그림과 같이 구를 똑바로 발사했을 때 , 구의 궤도는 회전방향과 반대방향으로 궤도가 어긋나서 갑니다 . 어긋난다 . 즉 , 힘이 발생하고 있는 것으로 , 이 힘을 수학적으로 증명하고 확립시킨 사람이 Coriolis 입니다 .

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4. Oval Coriolis 의 역사

Ｄ types

９５

８５

００

９８ ０２

９０

ＵＬＴＬＡＵＬＴＬＡｍａｓｓＭＫｍａｓｓＭＫⅡⅡ

ＳＴＳＴｍａｓｓｍａｓｓＭＫＭＫⅡⅡ

ＶＲＶＲｍａｍａｓｓｓｓ

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OVAL5. Coriolis 유량계의 구조 (ULTRA MASS MK )Ⅱ

■ Coriolis 유량계는 Flange 와 Manifold 그리고 2 개의 Flow ube 만으로 구성

■ 전자부품으로 Pick up Coil.

전자 Oscillator, 온도센서가 있다 .

■ Pick up Coil 은 좌우 각각에 설치 Tube 의 뒤틀림에 의한 위상차 신호검출 기능 .

■ 전자 Oscillator 는 Tube 를 고유 주파수로 진동하는 기능

■ 온도 Sensor 는 Tube 의 탄성계수 보정 기능 .

Transmitter

유입방향

Pick off Coil ( 양측 )

온도Sensor

Flow Tube

전자 Oscillator

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Electro Magnetic Pick off

Inner Flow Tube

Outer Tube

Electro Magnetic Pick off

Electro Magnetic Oscillator

ST MASS

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OVALVR MASS

Transmitter

전자 Oscillator

Pick Up Sensor

Flow Tube

유입방향

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OVAL6. Coriolis 유량계의 계측원리

■ Flow Tube 내의 유체는 유입측에서 유출측으로 흘러나가게 되는데 ,Tube 의 좌 , 우 양쪽에는 Magnet 와 Coil 의 조합인 Pickoff Coil 이 위치합니다 .■ Pickoff coil 은 Magnet 와 일정한 자장으로 움직이는데 , Coil 의 자속밀도가 변하게 되면서 기전력이 발생 여기서 발생되는 기전력은 Sine wave 를 일으키게 됩니다 .

Flow InletInlet Pickoff

Outlet Pickoff

MagnetFlow Outlet

Coil

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■ 유체의 흐름에 따라 이동하게 되면 , 왼쪽에 위치한 FlowInlet (Left pickoff coil) 과 오른쪽에 위치한 Flow Outlet (Right pickoff coil) 를 지날 때 , Pickoff sensor 에서 Sine curve를 검출하게 됩니다 .■ Tube 에 유체가 흐르지 않는다면 , L.P.O 와 R.P.O 에서 검출되는 Sine curve 는 위상차가 발생하지 않는다 .

■ Tube 가 진동하고 있다면 Inlet pickoff coil(L.P.O) 과 Outlet pickoff coil(R.P.O) 에서는 계속적으로 Sine wave를 일으키고 또한 검출하게 될 것입니다 .

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■ 유체가 Flow Tube 를 통과 하게 되면 흐르는 유체의 힘이 진동 방향에 의하여 입구 측과 출구 측에 반대 방향으로 작용합니다 . 이 현상을 Coriolis 힘 이라고 하며 , 그림과 같이 Flow Tube 는 비틀림이 발생 합니다 .

■ 이 때 Pick-off Coil 에서 Sine Wave 가 검출되며 입구 측과 출구 측의 시간차를 측정하여 유량으로 변환 합니다 .

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입구 회전축고정축

출구측

입구측

유체 힘 작용 ( 출구 )

유체 힘 작용 ( 입구 )

출구

유체가 있을때 Flow TUBE 의 진동

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2 개의 Flow Tube Sensor

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출구측C1

입구측C2

TT

입구측C1

출구측C2

시간

SENSOR 신호 , 흐름이 없을때 SENSOR 신호 , 흐름이 있을때

T X Flow Calibration Factor = Flow rate

sec) X (gm/sec/sec) = gm/sec

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OVAL7.Coriolis Mass Flowmeter 의 장점

■ 고 정도■ 직접식 질량측정 ■ 범용성 - 하나의 장치로 유량 , 밀도 , 온도 측정 .

- Recalibration 불 필요■ 신뢰성 - 구동부 없음 - 유지보수 적음 - 직관부 불 필요■ 유량변동에 대한 빠른 응답성

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OVAL 8. Zero 점 조정

우 전자 Pick up 출력좌 전자 Pick up 출력

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OVAL9. 밀도의 계측원리

■ 스프링 추의 무게가 가벼우면 스프링의 주기는 빨라 집니다 .

■ 스프링 추의 무게가 무거우면 스프링의 주기는 늦어 집니다 .

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■ Tube 의 진폭과 주파수는 밀도의 영향 .

■ Mass flowmeter 에서 Tube 내의 부피는 일정하므로 밀도가 변하면 질량이 변할 수 있습니다 .

T*

T*

-150mV

+150mV

-150mV

+150mV 고 밀도 유체

저 밀도 유체

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OVAL10. 온도의 계측

■ 온도를 측정하는 이유 :

Flow Tube 가 온도 변화

에 따라 변화되는 강성

및 탄성율을 보상하기

위해서 입니다 .

■ 그림과 같이 Flow Tube 표면에 RTD Sensor 가 부착 되어 있습니다 .

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OVAL11. OVAL Coriolis 의 종류

ＵＬＴＲＡＵＬＴＲＡｍａｓｓＭＫｍａｓｓＭＫⅡⅡＵＬＴＲＡＵＬＴＲＡｍａｓｓＭＫｍａｓｓＭＫⅡⅡ

±0.1±0.1 ％％ ±ZS±ZS±0.1±0.1 ％％ ±ZS±ZS

ＶＲＶＲｍａｓｓｍａｓｓＶＲＶＲｍａｓｓｍａｓｓ

±0.4±0.4 ％％ ±ZS±ZS±0.4±0.4 ％％ ±ZS±ZS

ＳＴＳＴｍａｓｓｍａｓｓ MKⅡMKⅡＳＴＳＴｍａｓｓｍａｓｓ MKⅡMKⅡ

±0.2±0.2 ％％ ±ZS±ZS±0.2±0.2 ％％ ±ZS±ZS

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OVAL12. OVAL Coriolis 의 특성

중 저가중 저가　・ Self-drain, Compact

VRVRmassmass

Straight Tube ApplicationsStraight Tube Applications ・ Cleaning, Self-drain, Compact, Tube Inside Visibility

STSTmassMKⅡmassMKⅡSTSTmassMKⅡmassMKⅡ

ULTRAULTRAmassMKⅡmassMKⅡULTRAULTRAmassMKⅡmassMKⅡ고 성능고 성능　・ Mass & Volume Measure, Density, Gas Measure　・ High Accuracy ( 거래용 )

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OVAL13. Flow Range

VR ｍａｓｓ ULTRAmassMKⅡ STmassMKⅡ

Model SizeＭａ

ｘ． Flow Model Size Max. FlowModel Size

Ｍａｘ． Flow

　（ｍｍ）

（ｋｇ / ｍｉｎ） 　

（ｍｍ）

（ ｋｇ / ｍｉｎ） 　

（ｍｍ）

（ｋｇ / ｍｉｎ）

　 　 　 CN00A 1060

g/min 　 　 　 　　 　 　 CN001 10 　 225 g/min 　 　 　　 　 　 CN003 10 2.4 　 　 　

CV006 10 20 CN006 10 12S01

0 15 18

CV010 10 64 CN010 15 40S01

5 15 60

CV015 15 160 CN015 15 120S02

5 25 180

CV025 25 480 CN025 25 360S04

0 40 450

(CV050) 　 　 CN050 40/50 1300

S050 50 900

　 　 　 CN080 80 4000S08

0 80 1800

　 　 　 CN100100/15

0 6200 　 　 　Flow Range 　 1 ：５ 0 Flow Range 　 1 ：２００ Flow Range 　 1 ： 30

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-3.0

-2.5

-2.0

-1.5

-1.0

-0.5

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Flow Rate (%)

Err

or

(%

)

CN VR ST

14. 14. Accuracy CurvesAccuracy Curves

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OVAL 15 『 ULTRAMASS MKII 』 Accuracy 특성

CN025 (0.5%→ 100% of Max. Flow in Normal Operation)

- 1.40

- 1.20

- 1.00

- 0.80

- 0.60

- 0.40

- 0.20

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

1.40

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Flow Rate (%)

ERRO

R(%)

raw no rezero "E"Guarantied Accuracy "F"Guarantied Accuracy "D"Guarantied Accuracy CN Guarantied Accuracy

F.S 180 k g / mi n：

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OVAL16. LPG Loading System

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OVAL17. 결론

Coriolis 유량계는 그 계측 원리면 에서 복합 Sensor 로 다음과 같은 추가기능을 가지고 있습니다

■ 밀도계 Transmitter 가 Flow Tube 를 고유진동수로 진동 시켜 Tube 의 진폭 / 진동수를 계측하는

것으로서 유체내의 밀도를 알 수 있습니다

■ 온도 Sensor 가 부착되어 온도 계측이 가능합니다

■ 밀도를 계측할 수 있으므로 용적유량출력이 가능합니다 .

현재 세계에는 여러 질량유량계의 제조회사가 있으며 각 사 각양의 Style 의 유량계를 판매하고 있지만 대표적인 구조로는 다음의 3 가지가 있습니다 .

★ U 형 또는 U 의 변형형 Double Tube Type ★ Straight Double Tube Type ★ Straight Single Tube Type

이 유량계의 계측원리는 기본적으로는 동일하지만 구조 및 그것을 동작시키기 위해서 Electronics 에 각각의 기술적 Know How 가 접목되어 있습니다 .