초음파 유량계의 장점과 단점: 측정 정확도와 적합한 유체에 대한 이해

초음파 유량계의 장점과 단점: 측정 정확도와 적합한 유체에 대한 이해

 

1. 개요
초음파 유량계는 유체 흐름을 측정하기 위해 초음파를 사용합니다. 

유속 변화에 따라 초음파의 특성이 달라지는데, 이를 통해 유량을 계산할 수 있습니다. 

관로에 삽입물이 없어 압력 손실이 없으며, 기존 배관에 쉽게 설치할 수 있어 비용 효율적입니다. 

주로 비점액형 유체에 적합하며, 유속 분포나 유체 내 이물질의 영향을 받을 수 있습니다.

 

 

2. 기술 원리
초음파는 매질을 통해 전파되는 압력파로, 유체의 흐름에 따라 음속이 변화합니다. 

이를 측정하여 유속을 계산하고, 유량을 구하는 방식입니다. 

주요 원리로는 전반속도차법(Transit-Time)과 도플러법(Doppler)이 있습니다.

  1) 전반속도차법 (Transit-Time):
    - 유체의 속도 차이를 기반으로 유량을 측정합니다. 시간 차를 이용하여 유속을 구하고, 이를 통해 유량을 계산합니다.

      다만 온도 변화로 인해 측정 오차가 발생할 수 있습니다.

  2) 도플러법 (Doppler):
    - 유체 내 부유물이나 기포가 초음파를 반사하며 유속을 측정합니다.

      깨끗한 유체에서는 부적합하며, 부유물의 크기가 일정 이상이어야 측정이 가능합니다.

 

 

3. 설계 고려 사항
설계 시 유체의 상태에 따라 전반속도차법과 도플러법을 선택해야 합니다. 

도플러법을 사용하려면 부유물의 입자 크기가 약 30㎛ 이상이어야 하므로, 설계 시 이를 고려한 정보 공유가 필요합니다.

 

 

4. 설치 방법
  1) Sensor Insertion (습식/Wet Type): 배관에 직접 삽입하는 방식
  2) Spool Piece (습식/Wet Type): Flanged Pipe Nozzle을 통해 설치

    - 연속적인 유량 측정에 적합하며, 높은 정확도와 신호 감도를 제공합니다.
  3) Clamp-On (건식/Clamp On Type): 배관 외부에 센서를 부착하는 방식

    - 간이 측정에 적합하며, 유체 흐름과 교차각도에 따라 신호 감도가 다를 수 있습니다.

 

 

5. 장점
  1) 관로에 삽입물이 없어 압력 손실이 없음
  2) 기존 배관에 쉽게 설치 가능 (Clamp-On Type)
  3) 다양한 유체에 대해 측정 가능
  4) 가격이 상대적으로 저렴

 

 

 

6. 단점
  1) 도플러식은 정확도가 낮고 깨끗한 유체에는 부적합
  2) 트랜짓타임 방식은 가격이 비쌈
  3) 유속 분포와 부유물, 기포에 민감

 

 

 

7. 결론
초음파 유량계는 유체 흐름을 측정하는 효율적인 방식으로, 비점액형 유체에 적합합니다. 

설치가 용이하고 여러 유체에 대해 적용할 수 있지만, 유속 분포와 유체 중 이물질에 영향을 받을 수 있어 설치 및 측정 시 신중하게 고려해야 합니다.