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Rotameter

로터미터란?

로터미터는 액체 및 기체의 유속을 측정하는 산업용 유량계입니다. 로터미터는 관과 플로트로 이루어져 있습니다. 유리관 또는 금속관(테이퍼 관) 내에 부표(플로트)를 띄워 유량에 따라 변하는 부표 위치로 유량을 측정하는 가변 면적 유량계의 한 종류 입니다.
유속에 대한 플로트의 반응은 선형이며 10에서 1의 유속 범위 또는 감소가 표준입니다. OMEGA의 시험기관용 로터미터의 경우 상관관계식을 통하여 훨씬 더 넓은 유연성을 제공합니다. 로터미터는 선형 스케일, 상대적으로 긴 측정 범위 그리고 낮은 압력 감소를 가지기 때문에 보편적으로 쓰입니다. 설치와 유지관리도 간편합니다.

로터미터의 원리

로터미터의 작동 원리는 가변 면적 원칙에 근거합니다: 유체의 흐름은 테이퍼형 관의 플로트를 떠오르게 하고 유체가 통과하는 영역을 증가시킵니다. 유량이 커지면 플로트의 높이도 올가갑니다. 플로트의 높이는 유속에 직접적으로 비례합니다. 액체의 경우 플로트는 액체의 부표와 유체의 속도 헤드의 결합으로 상승합니다. 기체의 경우 부표는 무시해도 되며 플로트는 속도 헤드에만 반응합니다. 플로트는 관 안에서 유속 그리고 플로트와 관의 벽면 간의 고리영역이 비례하여 상승 및 하강합니다. 흐르는 유체가 가하는 양력이 플로트가 가하는 아래로 향하는 중력과 같아지면 플로트는 관 안에서 안정적인 위치에 도달하게 됩니다. 유속의 변화는 이러한 힘의 균형을 뒤집습니다. 플로트는 그 이후 위 아래로 움직이고 다시 힘의 균형이 이루어지는 위치에 도달하기 전까지 고리영역을 변화시킵니다. 힘의 균형을 만족시키기 위하여 로터미터의 플로트는 모든 일정 유속에 대한 별도의 위치를 상정합니다. 그러나 유량의 위치가 중력에 의존적이므로 로터미터는 수직방향으로 장착되어야 합니다.

로터미터의 선택 시 필수 고려사항

  • 유량계의 최소 및 최대 유속은 얼마인가?
  • 최소 및 최대 프로세스 온도는 얼마인가?
  • 배관의 크기는 어느 정도인가?
  • 직독direct reading 로터미터가 필요한가 아니면 순람표look up table가 있으면 되는가?
  • 필요한 정확도는 얼마인가?
  • 유량을 조절하는데 밸브가 필요한가?
  • 배압back pressure이 존재하는가?
  • 최대 프로세스 압력은 얼마인가?

로터미터의 종류

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유리관 로터미터 Glass Tube Rotameter 유리관 로터미터
기본 로터미터는 유리관 형태입니다. 관은 정밀하게 성형된 붕규산 유리이며 플로트는 금속, 유리 또는 플라스틱으로 정밀하게 가공됩니다. 사실상 유리 테이퍼 관과 스테인레스 스틸 플로트의 조합은 대부분의 사용환경과 요구조건에 부합하는 유형이므로 로터미터를 사용 시에는 거의 대부분 유리관 로터미터가 사용됩니다.
플로트는 부식에 대한 저항을 제공하기 위하여 보통 스테인리스 강으로 만들어집니다. 플로트는 날카로운 측정용 모서리가 있어 관을 따라 장착된 바늘을 통하여 측정치를 관찰합니다. 고정부과 연결부는 다양한 물질로 만들어지며 여러 가지 형태로 제공됩니다. 중요한 요소는 관과 플로트이며 로터미터에서 측정을 하는 부위이기 때문에 이는 종종 관-플로트 조합(tube-and-float combination)으로 불립니다.
로터미터의 바늘은 공기 또는 물의 직접 판독을 위하여 교정이 가능하거나 범위의 퍼센티지 또는 전환식이나 차트와 함께 사용되는 임의 척도를 읽을 수 있는 바늘을 가지고 있을 수도 있습니다.
안전 차폐 유리관 로터미터는 액체와 기체 모두를 측정하기 위한 전 산업분야에 사용 가능한 범용입니다. 이러한 로터미터는 약 60 GPM의 유량 용량을 제공하며 측정 대상 유체의 화학 특성을 충족하기 위한 금속 또는 플라스틱 고정부와 함께 제조됩니다.
이러한 유량계에 적합하지 않은 유체가 있는데 유리 측정관을 파손시키는 90°C (194°F)가 넘는 액체, 높은 pH 수치의 액체의, 유리를 분해시키는 가성소다, 유리에 식각작용을 일으키는 불화수소산, 고온다습한 증기는 유리관 로터미터로 측정이 어려운 매질입니다.
유리관 로터미터의 또다른 제약은 유리 측정관의 압력 및 온도 제약입니다. 6 mm (1/4”)의 작은 관은 최대 500 psig의 작업 압력까지는 적절하나 51 mm (2")의 큰 관은 100 psig 정도로 낮습니다. 유리 로터미터의 실질적인 온도 한계는 204°C (400°F)이나 그러한 높은 온도에서 작동하게 되면 유량계의 작동 압력을 상당히 감소시킵니다. 일반적으로 작업 온도와 압력 간에는 선형 관계가 있습니다.
금속관 로터미터 Metal Tube Flowmeter 금속관 로터미터
유리관의 실질적인 범위를 넘어서는 압력 및 온도의 경우 금속관이 사용됩니다. 금속관은 보통 알루미늄, 황동 또는 스테인리스 강으로 제조됩니다. 피스톤의 위치는 금속 측정관의 외부에서 감지할 수 있는 자석 또는 기계식 공이에 의하여 결정됩니다. 유리관 로터미터와 유사하게 스프링-피스톤 조합은 유속을 결정하고 구성 부품 및 물질은 해당 적용분야의 요구를 만족시킬 수 있는 것으로 선택되어야 합니다. 이러한 유량계는 높은 작동 압력 또는 온도, 워터 해머 또는 기타 힘이 유리 측정관을 손상시킬 수 있는 환경에서 사용됩니다. 스프링 피스톤 유량계는 대부분의 유체에 사용가능하며 여기에는 부식성 액체와 기체가 포함됩니다. 금속관 유량계는 유리관이 사용 불가능한 증기 분야에 적절합니다.
플라스틱 로터미터 플라스틱 로터미터
플라스틱 재질의 로터미터는 저렴한 비용과 우수한 내충격성, 내화학성이 있어, 금속이 부식되는 유체를 측정할 때 또는 경제적인 솔루션이 필요할 때 사용합니다.