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전자유량계

전자유량계 Electromagnetic flowmeter 란?

전자유량계는 구동부가 없는 체적 유량 측정계volumetric flow meter로, 전도성 또는 수성 폐수나 더러운 액체에 적합합니다. (탄화수소, 증류수 그리고 많은 비수성 용액에는 일반적으로 잘 쓰이지 않습니다.) 전자유량계는 또한 압력 감소가 없어야 하고 낮은 유지관리 비용이 요구되는 분야에 이상적입니다.

전자유량계의 원리와 적용

전자유량계의 원리

전자유량계의 원리는 페러데이의 법칙Faraday's Law을 기반으로 합니다.

페러데이의 법칙 Faraday's Law

도체를 통하여 유도된 전압은 자기장을 통하여 직각으로 이동하게 되면 해당 도체의 속도에 비례한다.
E = V x B x D

E = 도체에서 생성된 전압
V = 도체의 속도
B = 자기장 세기
D = 도체의 길이


전자유량계를 사용한 유량 측정에 이 원리를 적용하려면 먼저 측정 대상이 페러데이의 법칙을 적용할 수 있도록 전도성을 가진 유체여야 합니다. 전자유량계의 설계에 적용된 대로 페러데이 법칙은 신호 전압(E)가 평균 유체 속도(V), 자기장 세기(B) 그리고 도체의 길이(D)(본 예에서는 전극 간의 거리)에 의존함을 나타냅니다. 웨이퍼형 전자유량계의 경우 자기장은 유량관 전체 단면을 통과하여 만들어집니다(그림 1). 이 자기장이 전자유량계의 측정 요소라면 측정 요소가 유량계의 전 단면을 통과하는 유압조건에 노출된 것으로 간주할 수 있습니다. 삽입형 유량계의 경우 자기장은 삽입된 프로브로부터 바깥 쪽으로 방사합니다(그림 2).

전자유량계의 종류와 제품 선택방법

전자유량계를 선택 시 확인해야 하는 측정 환경 조건은 다음과 같습니다.
  • 유체는 전도성인가 수성인가?
  • 유체 또는 슬러리는 제부품을 마모시킬 수 있는 성질이 있는가?
  • 내장 디스플레이나 원격 디스플레이를 필요로 하는가?
  • 아날로그 출력이 필요한가?
  • 유량계의 최소 및 최대 유속은 얼마인가?
  • 공정 시 최소 및 최대 압력은 얼마인가?
  • 공정 시 최소 및 최대 온도는 얼마인가?
  • 유량계의 유체접촉부가 측정 유체에 부식되는 재질인가?
  • 배관의 크기는 얼마인가?
  • 배관이 항상 가득 차 있는가?


삽입형 전자유량계Insertion Magmeter

오메가 엔지니어링이 제공하는 삽입형 유량계는 표준 2” NPT를 가지고 있거나 특정 크기의 부품에 맞습니다. FMG-550 시리즈는 2”에서 48”까지의 크기와 0.05에서 10 m/sec(0.15에서 0.33 ft/sec)의 유속을 가집니다. FMG3000 시리즈는 0.5에서 8”크기의 배관에 대한 내부식성을 제공합니다. 이러한 삽입형 유량계는 큰 배관 적용분야에 바람직합니다.

최소 전도율: 5 ~ 20마이크로시멘스/cm



삽입형 유량계 설치 시 고려사항

유량 프로파일이 온전히 전개되고 어떠한 난류에도 영향을 받지 않는 센서 위치를 선택하여야 합니다. 최소 10 파이프 직경의 업스트림upstream 직관과 5 직경의 다운스트림downstream이 권장됩니다. 일부 조건에서는 난류 프로파일이 온전히 전개됨을 보장하기 위하여 20 파이프 직경 이상의 업스트림을 필요로 할 수도 있습니다. 삽입형 전자유량계는 전극의 공기 버블에 민감합니다. 완전히 가득 찬 배관에 대한 문제가 발생한다면 센서를 45에서 135도 각도로 장착하시기 바랍니다.

접지 요구사항

전자유량계 는 대부분의 배관 시스템에 존재하는 전기 노이즈에 민감합니다. 플라스틱 배관 시스템에서는 유체가 전자유량계의 최대성능을 보장하기 위하여 접지되어야 하는 상당한 수준의 정전기를 운반합니다. 설치 매뉴얼에 전자유량계를 접지시키는 최선의 방법에 대한 설명이 포함되어 있습니다.

인라인 전자유량계In Line Magmeter

인라인 전자유량계 는 높은 정확도를 제공합니다. 유속의 0.5% 수준으로 정확합니다. 삽입형은 0.5에서 1%의 정확도를 제공합니다. 오메가의 FMG-600 시리즈 인라인 플랜지형 및 웨이퍼형 유량계는 1에서 10 m/sec의 높은 유속을 제공합니다. 이러한 인라인 유량계는 최대 12”의 배관 크기까지 제공됩니다.

최소 전도율: 5 microSiemens/cm (센티미터 당 마이크로시멘스)

인라인 유량계 설치 시 고려사항

인라인 유량계는 삽입형과 같은 정도의 직관을 필요로 하지 않습니다. 최소 5에서 10 파이프 직경의 직관 업스트림upstream과 1에서 2 직경의 다운스트림downstream이 권장됩니다. 배관이 수직으로 흐르는 경우 유량은 언제나 아래가 아닌 위로 움직여야 합니다. 이러한 유량계는 공기 버블에 매우 민감합니다. 매그미터는 프로세스 유체로부터 연행 공기를 구분할 수 없으므로 공기 버블은 매그미터가 높은 수치를 인식하게 할 것입니다.

저유량 전자유량계Low Flow Magmeter

저유량 전자유량계 또한 인라인 유량계로, 3/8”에서 ½"의 NPT 연결을 제공합니다. FMG200 시리즈는 최하 0.38 LPM(.1 GPM)까지의 유속을 제공합니다. 계전기와 아날로그 출력을 갖춘 디지털 디스플레이가 표준입니다.

오랫동안 항공우주 및 군사분야와 같이 높은 신뢰성을 가진 적용분야에서 사용되는 센서는 높은 신뢰성과 안전한 연결을 제공하나 가격이 높은 Mil-C-5015 또는 MIL-C-38999와 같은 커넥터에 의존하였습니다. 그러나 산업 자동화 시스템의 활용이 확대되어감에 따라 사용되는 센서의 수가 급격하게 증가하였고 이러한 센서를 위한 신뢰할 수 있으며 비용 효율적인 연결장치의 필요성이 나타나게 되었습니다.