(사)한국에너지기술인협회 / 이대철 교수
제2장 : 스팀의 사용
4. 스팀 유량 측정 시스템
4.1 유량 측정의 필요성
스팀 유량 측정은 스팀을 보다 효율적으로 관리하기 위함이다. 스팀 유량계는 스팀을 사용하는 모든 설비에 대한 스팀 사용량과 비용에 관한 정보를 제공한다. 스팀 유량을 측정하는 중요 이점은 다음과 같다.
가) 설비의 효율
스팀 유량계는 스팀을 사용하는 설비가 가동 시작부터 가동 정지까지 가동 중의 전체 범위에 걸쳐 스팀 사용 실태를 제시해 준다. 스팀 유량과 생산량과의 관계를 분석함으로써 최적의 운전 조건을 제시해주어 설비의 효율을 극대화할 수 있다.
나) 에너지 효율 스팀
유량계는 설비와 설비 간의 효율을 비교 분석하여 설비의 최적 효율을 찾아줄 수 있다. 다) 공정 제어 스팀 유량 측정 장치로부터 얻을 수 있는 출력 신호는 공정에 공급하는 스팀량을 제어하는데 이용할 수 있으며, 이는 스팀이 정확한 온도 및 압력에 있는지 여부 를 제시해준다. 또한 설비 가동 시 스팀 유량의 증감을 감시함으로써 스팀 유량 측정 시스템을 컨트롤 밸브와 연계하여 공정을 제어할 수도 있다. 라) 원가 계산 및 관리 스팀 유량계는 설비가 공정에 사용하는 스팀 유량을 측정할 수 있으므로 각 공정별 생산 원가 계산이 가능하며, 이를 통해 전체 공정의 원가 관리도 가능하다.
4.2 스팀 유량 측정의 원리
가) 유량의 정의 임의의 단면을 통하여 흐르는 유체의 부피 또는 질량의 시간에 대한 비율로 단위는 ㎥/hr, kg/hr이다.
나) 체적 유량 Qv : (물, 가스 측정) 배관 내 단면적은 일정하므로 유체의 속도를 알면 체적유량을 계산할 수 있다. (Q = V. A) 배관 내 단면적은 우리가 임의로 정할 수 있는 값으로, 우리가 알 수 있는 값이다. 다만 배관 내를 지나가는 유체의 속도는 우리가 알 수 없다. 우리가 유체의 속도를 알면 자연스럽게 배관을 지나는 유체의 체적 유량을 알 수 있다. 체적 유량을 계산하는 기본 공식은 배관 내 평균 속도(m/s) x 배관 단면적(㎡)로 단위는 ㎥/sec, ㎥/min, ㎥/hr로 표시된다. 모든 유량계는 이 배관 내 유체의 속도를 측정하는 방법에 따라 분류되며 크게 차압식 유량계, 와류식 유량계, 면적식 유량계, 터빈식 유량계 등으로 구분할 수 있으며, 보다 정확한 유량을 측정하기 위하여 각각의 유량계 특징을 상호 보완하여 유량을 측정하는 경우도 있다.
다) 질량 유량 Qm : 증기 우리는 특정 유체에 대해서는 체적 유량값으로 만족할 수 없는 경우가 있다. 이런 경우 질량 유량으로 표시할 수 있는데 체적 유량값을 질량 유량값으로 변환하기 위해서는 배관 내 흐르는 유체의 밀도를 알면 된다. 이미 측정된 체적 유량값에 밀도값을 곱하면 질량 유량값이 된다. 체적유량(㎥/sec) x 밀도ρ(kg/㎥)는 질량 유량으로 단위는 kg/sec, kg/min, kg/hr으로 표시된다. 여기서 스팀의 밀도값은 압력과 온도에 따라 변하기 때문에 고정 밀도값을 가지고 질량 유량을 측정하면 밀도값의 오차에 따른 질량 유량에도 오차가 발생할 수 있다. 스팀 유량을 측정할 경우 압력과 온도에 따라 밀도값을 보상해주는 것을 자동 밀도 보상이라고 한다.
중략...
월간 에너지관리 2023년 12월호 게재
(사)한국에너지기술인협회 / 이대철 교수
제2장 : 스팀의 사용
4. 스팀 유량 측정 시스템
4.1 유량 측정의 필요성
스팀 유량 측정은 스팀을 보다 효율적으로 관리하기 위함이다. 스팀 유량계는 스팀을 사용하는 모든 설비에 대한 스팀 사용량과 비용에 관한 정보를 제공한다. 스팀 유량을 측정하는 중요 이점은 다음과 같다.
가) 설비의 효율
스팀 유량계는 스팀을 사용하는 설비가 가동 시작부터 가동 정지까지 가동 중의 전체 범위에 걸쳐 스팀 사용 실태를 제시해 준다. 스팀 유량과 생산량과의 관계를 분석함으로써 최적의 운전 조건을 제시해주어 설비의 효율을 극대화할 수 있다.
나) 에너지 효율 스팀
유량계는 설비와 설비 간의 효율을 비교 분석하여 설비의 최적 효율을 찾아줄 수 있다. 다) 공정 제어 스팀 유량 측정 장치로부터 얻을 수 있는 출력 신호는 공정에 공급하는 스팀량을 제어하는데 이용할 수 있으며, 이는 스팀이 정확한 온도 및 압력에 있는지 여부 를 제시해준다. 또한 설비 가동 시 스팀 유량의 증감을 감시함으로써 스팀 유량 측정 시스템을 컨트롤 밸브와 연계하여 공정을 제어할 수도 있다. 라) 원가 계산 및 관리 스팀 유량계는 설비가 공정에 사용하는 스팀 유량을 측정할 수 있으므로 각 공정별 생산 원가 계산이 가능하며, 이를 통해 전체 공정의 원가 관리도 가능하다.
4.2 스팀 유량 측정의 원리
가) 유량의 정의 임의의 단면을 통하여 흐르는 유체의 부피 또는 질량의 시간에 대한 비율로 단위는 ㎥/hr, kg/hr이다.
나) 체적 유량 Qv : (물, 가스 측정) 배관 내 단면적은 일정하므로 유체의 속도를 알면 체적유량을 계산할 수 있다. (Q = V. A) 배관 내 단면적은 우리가 임의로 정할 수 있는 값으로, 우리가 알 수 있는 값이다. 다만 배관 내를 지나가는 유체의 속도는 우리가 알 수 없다. 우리가 유체의 속도를 알면 자연스럽게 배관을 지나는 유체의 체적 유량을 알 수 있다. 체적 유량을 계산하는 기본 공식은 배관 내 평균 속도(m/s) x 배관 단면적(㎡)로 단위는 ㎥/sec, ㎥/min, ㎥/hr로 표시된다. 모든 유량계는 이 배관 내 유체의 속도를 측정하는 방법에 따라 분류되며 크게 차압식 유량계, 와류식 유량계, 면적식 유량계, 터빈식 유량계 등으로 구분할 수 있으며, 보다 정확한 유량을 측정하기 위하여 각각의 유량계 특징을 상호 보완하여 유량을 측정하는 경우도 있다.
다) 질량 유량 Qm : 증기 우리는 특정 유체에 대해서는 체적 유량값으로 만족할 수 없는 경우가 있다. 이런 경우 질량 유량으로 표시할 수 있는데 체적 유량값을 질량 유량값으로 변환하기 위해서는 배관 내 흐르는 유체의 밀도를 알면 된다. 이미 측정된 체적 유량값에 밀도값을 곱하면 질량 유량값이 된다. 체적유량(㎥/sec) x 밀도ρ(kg/㎥)는 질량 유량으로 단위는 kg/sec, kg/min, kg/hr으로 표시된다. 여기서 스팀의 밀도값은 압력과 온도에 따라 변하기 때문에 고정 밀도값을 가지고 질량 유량을 측정하면 밀도값의 오차에 따른 질량 유량에도 오차가 발생할 수 있다. 스팀 유량을 측정할 경우 압력과 온도에 따라 밀도값을 보상해주는 것을 자동 밀도 보상이라고 한다.
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월간 에너지관리 2023년 12월호 게재