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안 전자기유량계 움직이는 부품, 압력 강하 없이 전기 전도성 액체의 체적 유량을 측정하며 정확도는 일반적으로 판독값의 0.2% ~ 0.5% 이내입니다. 이는 패러데이의 전자기 유도 법칙을 적용합니다. 즉, 자기장이 파이프 전체에 적용되고 전도성 액체가 파이프를 통해 흐를 때 유속에 비례하는 전압이 두 전극에 걸쳐 유도됩니다. 액체가 빠르게 움직일수록 전압 신호가 높아지며 트랜스미터는 이를 정확한 유량 판독값으로 변환합니다.
물, 폐수, 슬러리, 산 또는 식품 등급 액체와 관련된 대부분의 산업, 도시 및 공정 응용 분야에서 전자기 유량계는 장기적인 신뢰성과 총 소유 비용 측면에서 기계적 대안보다 뛰어납니다. 핵심 제약 조건은 전도성입니다. 액체는 최소 전기 전도도를 가져야 합니다. 5센티미터당 마이크로시멘스(μS/cm) 표준 모델의 경우 0.05μS/cm 특수한 저전도성 버전용. 순수한 탄화수소, 오일, 가스는 측정할 수 없습니다.
구체적이고 측정 가능한 용어로 전자 유량계의 장점을 이해하면 투자를 정당화하고 어떤 애플리케이션이 가장 많은 이점을 얻을 수 있는지 명확히 하는 데 도움이 됩니다. 다음 장점은 산업, 지방자치단체 및 실험실 배포 전반에 걸쳐 가장 중요하고 일관되게 언급되는 장점입니다.
기계식 유량계(터빈, 외륜, 타원형 기어)에는 마모되고 부식되어 결국 고장나는 회전 구성 요소가 포함되어 있습니다. 전자기 유량계에는 유동관 내부에 움직이는 부품이 없습니다. 유일하게 젖은 구성 요소는 튜브 라이너, 두 개의 측정 전극 및 선택적으로 접지 링입니다. 깨끗한 물 서비스에서는 잘 지정된 전자기 유량계가 작동할 수 있습니다. 내부 유지보수 없이 15~25년 . 10개의 터빈 미터를 전자기 유량계로 교체하는 대규모 도시 수도 시설은 일반적으로 유지 관리 비용 절감만으로 비용 차이를 복구합니다. 3~5년 .
전자기 측정 원리는 흐르는 액체를 방해하거나 상호 작용할 필요가 없기 때문에 풀 보어 튜브가 있는 적절한 크기의 전자기 유량계는 효과적으로 제로 압력 강하 미터 건너편. 이에 비해 동일한 라인의 오리피스 플레이트 미터는 다음과 같은 압력 강하를 생성합니다. 2~15psi 유속에 따라 달라지며 이는 펌핑 에너지 비용으로 직접 변환됩니다. 하루 24시간 가동되는 6인치 급수관의 경우 계량기 전체에서 5psi의 압력 강하를 제거하면 비용을 절감할 수 있습니다. 연간 $1,500 - $4,000 전기 요금과 유량에 따라 펌프 에너지가 달라집니다.
전자기 유량계는 정방향과 역방향 모두에서 동일한 정확도로 유량을 측정합니다. 이는 탱크 채우기 및 비우기 사이클, 해안 기반 시설의 조류 흐름, 왕복 공정 라인과 같은 응용 분야에 필수적입니다. 기계식 계량기는 일반적으로 한 방향으로 설치해야 하며 역류를 감지할 수 없습니다. 양방향 기능은 대부분의 최신 모델에서 추가 비용 없이 송신기 전자 장치에 내장되어 있습니다.
전자기 유량계의 라이너 재료는 공정 액체의 화학적, 물리적 특성에 맞게 선택할 수 있습니다. 일반적인 라이너 옵션에는 산 및 용제용 PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌), 연마성 슬러리용 경질 고무, 채광 및 광물 처리용 폴리우레탄, 석탄 슬러리 또는 시멘트와 같은 마모성이 높은 응용 분야용 세라믹이 포함됩니다. 석탄 슬러리 파이프라인의 세라믹 라이닝 전자기 유량계는 동일한 서비스에서 터빈 미터보다 몇 배 더 오래 지속될 수 있습니다. 5~10회 .
표준 전자기 유량계는 다음과 같은 정확도를 달성합니다. 판독값의 0.5% 턴다운 비율(측정 가능한 최소 유량에 대한 최대 유량의 비율)에 걸쳐 100:1 이상 . 고정밀 전자기 유량계는 이를 다음과 같이 좁힙니다. 판독값의 0.2% 턴다운 비율이 도달한 상태에서 1000:1 . 이러한 폭넓은 범위성은 계측기 간 전환 없이 단일 계기가 매우 낮은 유량과 매우 높은 유량을 모두 처리하고 설치를 단순화하며 자본 비용을 절감한다는 것을 의미합니다.
전류 전자기 유량계 트랜스미터는 표준 4~20mA 아날로그 신호, 펄스 출력 및 HART, PROFIBUS PA, Foundation Fieldbus, Modbus 및 FOUNDATION Fieldbus를 포함한 디지털 프로토콜을 출력합니다. 이를 통해 SCADA 시스템, PLC 및 DCS 플랫폼과의 통합이 간단해지고 대부분의 설치에서 신호 변환기가 필요하지 않습니다.
| 장점 | 전자기유량계 | 터빈미터 | 오리피스 플레이트 |
|---|---|---|---|
| 움직이는 부품 | 없음 | 예(로터 베어링) | 없음 |
| 압력 강하 | 거의 0에 가깝다 | 보통 | 높음(2~15psi) |
| 일반적인 정확도 | 0.2%~0.5% | 0.5%~1.5% | 1% ~ 3% |
| 슬러리 처리 | 예(올바른 라이너 사용) | 아니요 | 제한적 |
| 양방향 | 예 | 제한적 | 아니요 |
| 유지보수 간격 | 일반적으로 5~10년 | 1~3년 | 안nual inspection |
전자 유량계는 물, 폐수, 대부분의 수용액, 산, 알칼리, 슬러리, 식품 등급 액체 및 다양한 화학 공정 유체를 포함하여 전기 전도도가 5μS/cm 이상인 모든 액체를 측정할 수 있습니다. 근본적인 한계는 액체가 전하를 운반해야 한다는 것입니다. 순수 탄화수소, 임계 전도도 미만의 탈염수 및 가스와 같은 비전도성 유체는 표준 모델의 측정 범위를 벗어납니다.
수돗물, 지하수, 강물 및 처리된 폐수는 모두 최소 임계값보다 훨씬 높은 전도성을 가지며 일반적으로 다음 범위에 있습니다. 100~800μS/cm 시립 공급용. 전자기 유량계는 전 세계적으로 물 분배, 처리장 및 폐수 수집 시스템에서 지배적인 계측 기술입니다. 일반적인 도시 수도망에서 정확도는 다음과 같습니다. 판독값의 0.5% 직경이 큰 본관에서는 비수익 물(생산되었지만 청구되지 않은 물)의 측정 가능한 감소로 해석되며 유틸리티는 일반적으로 복구됩니다. 이전에 설명되지 않은 흐름의 2~8% 구형 기계식 계량기에서 전환한 후.
중력 흐름 하수관의 부분적으로 채워진 파이프 상태는 특정한 측정 문제를 야기합니다. 표준 전자기 유량계는 전체 파이프 흐름이 필요합니다. 그러나 다중 전극 배열을 갖춘 부분적으로 채워진 파이프 전자기 계량기는 파이프의 하수를 측정할 수 있습니다. 10% 가득 찼음 . 가압식 하수 본관의 경우 표준 완전 내경 전자기 유량계가 부유 물질에 대한 내성으로 인해 선호되는 선택입니다. 부피 기준 40% 적절한 라이너 선택으로.
염산, 황산, 수산화나트륨 및 수백 가지의 기타 산업용 화학물질은 PTFE 라이닝 전자기 유량계를 사용하여 정기적으로 측정됩니다. PTFE는 최대 온도에서 거의 모든 산, 염기 및 용매에 화학적으로 불활성입니다. 180°C(356°F) . 전극 재료는 공정 유체에 맞게 선택됩니다. 산화성 산용 Hastelloy C 전극, 고농축 황산 또는 염산용 탄탈륨 전극, 염소 함유 용액용 티타늄 전극.
우유, 과일 주스, 맥주, 와인, 토마토 페이스트, 소스, 액상 설탕 및 제약 공정 유체는 모두 위생 등급 전자기 유량계로 측정할 수 있습니다. 이 단위는 기능 3A 또는 EHEDG 인증 전해연마된 스테인레스 스틸 라이너 또는 승인된 PTFE 라이너, 위생적인 3중 클램프 연결 및 박테리아 성장을 위한 틈이 없는 매끄러운 보어 흐름 튜브를 갖춘 디자인입니다. 정확도 0.2%~0.5% 음료 및 식품 생산 라인에서 정밀한 배치 및 레시피 제어를 지원합니다.
미네랄 슬러리, 제지 펄프, 석탄수 혼합물 및 세라믹 슬립은 가장 까다로운 유량 측정 응용 분야 중 하나입니다. 일반적으로 슬러리 전도성(용해된 염분과 부유 전도성 입자로 인한)은 높은 반면 고체 함량은 터빈이나 코리올리스 계기를 파괴하기 때문에 전자기 유량계는 종종 유일하게 실행 가능한 기술입니다. 경질 고무, 폴리우레탄 및 세라믹 라이너는 입자가 포함된 흐름으로 인한 마모를 방지합니다. 강화된 팁 또는 매립형 전극이 있는 전극 설계는 고형분 슬러리의 축적 및 손상을 방지합니다.
다음 액체 유형은 표준 전자기 유량계의 측정 기능을 벗어납니다.
| 액체 유형 | 일반적인 전도도(μS/cm) | 추천 라이너 | 전극재료 |
|---|---|---|---|
| 시수 | 100~800 | 단단한 고무 또는 PTFE | 316L 스테인레스 스틸 |
| 폐수 | 500~5,000 | 단단한 고무 또는 폴리우레탄 | 316L 또는 하스텔로이 C |
| 염산 | 10,000~800,000 | PTFE | 탄탈룸 또는 하스텔로이 C |
| 우유 또는 주스 | 1,000~10,000 | PTFE 또는 스테인레스 | 316L 스테인레스 스틸 |
| 석탄 슬러리 | 200~2,000 | 세라믹 또는 폴리우레탄 | 텅스텐 카바이드 팁 |
| 수산화나트륨 | 50,000~300,000 | PTFE | 316L 또는 하스텔로이 C |
전자 유량계의 가격은 소직경(1/2인치) 소형 장치의 경우 약 $300~$400이며 고급 트랜스미터 및 위험 지역 인증을 갖춘 대구경(12인치 이상) 고사양 모델의 경우 $8,000~$25,000 이상입니다. 무엇이 가격 변동을 유발하는지 이해하면 구매자는 필요하지 않은 기능에 대한 비용을 지불하지 않고도 올바른 제품을 지정할 수 있습니다.
특정 파이프 크기에서 전자기 유량계 모델 간의 가격 변동의 대부분을 설명하는 요소는 다음과 같습니다.
| 파이프 직경 | 기본 모델(정확도 0.5%) | 중간 범위(HART, 0.5%) | 고정밀(0.2%, 필드버스) |
|---|---|---|---|
| 1/2인치(DN15) | $300 ~ $600 | $600 ~ $1,000 | $1,200 ~ $2,000 |
| 2인치(DN50) | $700 ~ $1,200 | $1,200 ~ $2,200 | $2,500 ~ $4,500 |
| 4인치(DN100) | $1,200 ~ $2,500 | $2,500 ~ $4,500 | $5,000 ~ $9,000 |
| 8인치(DN200) | $3,000 ~ $6,000 | $6,000 ~ $10,000 | $10,000 ~ $18,000 |
| 12인치(DN300) | $6,000 ~ $12,000 | $12,000 ~ $20,000 | $20,000 ~ $35,000 |
구매 가격은 실제 비용 그림의 일부일뿐입니다. 전자기 유량계의 10년 총 소유 비용(TCO)은 흔히 30~50% 더 낮음 유지보수, 교정 및 가동 중지 시간 비용이 포함된 경우 동일한 크기의 터빈 미터보다 높습니다. 가장 큰 절감 효과는 로터 및 베어링 교체(터빈 계기에서 이벤트당 200~800달러로 1~3년마다 발생)를 제거하고, 압력 강하 관련 펌핑 비용을 방지하고, 교정 빈도를 줄이는 데서 비롯됩니다. 잘 지정된 전자기 유량계는 일반적으로 매 순간 재보정만 하면 됩니다. 5~10년 , 상거래 애플리케이션에서 대부분의 기계식 계량기에 대한 연간 교정과 비교됩니다.
A 고정밀 전자유량계 0.2% 이상의 판독 정확도, 최대 1000:1의 턴다운 비율, 검증 간 5년 이상 사양 내에서 교정을 유지하는 장기 안정성을 달성합니다. 이러한 수준의 성능은 측정 오류가 재정적, 규제 또는 안전에 직접적인 영향을 미치는 특정 응용 분야에 필요합니다.
고정밀 전자기 유량계를 표준 모델과 차별화하는 몇 가지 엔지니어링 기능은 다음과 같습니다.
| 사양 | 표준 모델 | 고정밀 전자유량계 |
|---|---|---|
| 정확도 | 판독값의 ±0.5% | 판독값의 ±0.2% |
| 턴다운 비율 | 100:1 | 최대 1000:1 |
| 자극 유형 | 단일 주파수 | 이중 또는 다중 주파수 |
| 교정 추적성 | 공장 교정 | NIST 또는 국가 표준 추적 가능 |
| 장기적인 안정성 | 연간 ±0.25% 드리프트(통상) | 연간 0.1% 미만의 드리프트 |
| 최소 전도성 | 5 µS/cm | 0.05μS/cm (specialized models) |
| 자가 진단 기능 | 기본 빈 파이프 감지 | 전극 임피던스, 코일 연속성, 신호 잡음 모니터링 |
| 표준보다 가격 프리미엄 | 기준선 | 표준 모델보다 20%~50% 더 높음 |
올바른 설치는 올바른 사양만큼 중요합니다. 고정밀 전자기 유량계라도 부적절한 직선 파이프, 부적절한 접지 또는 잘못된 방향으로 설치하면 성능이 저하됩니다. 다음 요구 사항은 모든 표준 전자기 유량계에 적용되며 고정밀 설치에 특히 중요합니다.
전자기 유량계는 정격 정확도를 제공하기 위해 개발된 대칭 속도 프로파일이 필요합니다. 엘보우, 밸브, 펌프, 리듀서 등의 업스트림 교란으로 인해 유량 프로필이 왜곡되고 측정 오류가 발생합니다. 표준 설치 요구 사항은 다음을 지정합니다.
전자기 유량계의 정확성을 위해서는 적절한 접지가 필수적입니다. 파이프 시스템의 표류 전류는 측정 전극에 노이즈를 유발하고 영점 드리프트 또는 불규칙한 판독값을 유발할 수 있습니다. 접지 요구사항:
전자기 유량계는 수평, 수직 또는 경사진 파이프에 설치할 수 있습니다. 대부분의 응용 프로그램에서 선호되는 방향은 다음과 같습니다. 상향 흐름이 있는 수직 파이프 , 이는 모든 유량에서 튜브가 가득 찬 상태를 유지하고 수평 설치 상단에 공기가 축적될 위험을 제거합니다. 수평 설치에서는 두 개의 측정 전극을 다음 위치에 배치해야 합니다. 3시와 9시(수평면) , 기포나 침전된 고체가 전극을 코팅하여 측정을 손상시킬 수 있는 12시 또는 6시 위치에서는 사용하지 마십시오.
전자기 유량계는 패러데이의 전자기 유도 법칙을 사용하여 전도성 액체의 유량을 측정합니다. 유동관 외부에 장착된 한 쌍의 코일은 파이프 보어 전체에 자기장을 생성합니다. 전도성 액체가 이 필드를 통해 흐르면 파이프 벽에 장착된 두 전극에 작은 전압이 유도됩니다. 트랜스미터는 이 전압을 측정하여 유량 판독값으로 변환합니다. 유도된 전압은 평균 유속과 정비례하므로 측정은 본질적으로 선형이며 보정 보정 곡선이 필요하지 않습니다.
터빈 미터에 비해 전자 유량계의 주요 장점은 움직이는 부품이 없음(터빈 로터 및 베어링이 마모되어 일반적인 서비스에서 1~3년마다 교체해야 함), 거의 0에 가까운 압력 강하(터빈이 흐름에 대해 측정 가능한 저항을 생성함), 손상(터빈 막힘 및 걸림) 없이 슬러리 및 점성 유체를 처리하는 능력, 저유량에서 더 나은 정확도(터빈은 로터가 정지하는 최소 측정 가능한 속도를 가짐) 및 양방향 측정입니다. (터빈은 일반적으로 단방향입니다). 전자 유량계의 총 소유 비용은 일반적으로 10년입니다. 30~50% 더 낮음 동일한 서비스의 동등한 터빈 미터보다.
자기 유량계는 비전도성 유체를 측정할 수 없습니다. 여기에는 석유 제품(원유, 휘발유, 디젤, 대부분의 윤활유), 액체 탄화수소, 전도도 임계값 미만의 순수 증류수 또는 탈이온수, 액체 가스, 증기 및 모든 기체 매체가 포함됩니다. 또한 기포 함량이 약 부피 기준 3% , 가스가 전극 사이의 전도성 경로를 방해하고 신호 불안정을 유발하기 때문입니다. 낮은 전도도 보정 기능을 갖춘 특수 버전은 측정 가능 범위를 다음까지 확장할 수 있습니다. 0.05μS/cm , 그러나 이는 여전히 대부분의 탄화수소 액체의 전도성보다 높습니다.
기본 4~20mA 트랜스미터와 경질 고무 라이너를 갖춘 정수 서비스용 표준 4인치(DN100) 전자기 유량계의 경우 구매 가격은 일반적으로 다음 범위에 해당합니다. $1,200 ~ $2,500 . HART 통신을 추가하면 이 금액이 2,500~4,500달러로 늘어납니다. 0.2% 정확도와 Foundation Fieldbus 출력을 갖춘 동일한 크기의 고정밀 전자기 유량계의 가격은 $5,000 ~ $9,000입니다. 일반적으로 설치 비용(파이프 절단, 플랜징, 배선)이 추가됩니다. $500 ~ $2,000 현지 인건비 및 현장 상황에 따라 달라질 수 있습니다.
표준 전자기 유량계는 다음과 같은 최소 액체 전도도를 요구합니다. 5 µS/cm . 대부분의 수돗물, 공정수, 폐수, 산 및 수성 화학 용액은 이 기준치를 훨씬 초과합니다. 특수한 저전도도 모델(초순수, 탈염수 및 특정 식품 응용 분야에 사용)은 측정 범위를 0.05μS/cm . 의심스러운 경우 전도도 측정기 또는 유체 공급업체의 데이터 시트를 통해 액체가 측정 가능한 범위 내에 있는지 확인할 수 있습니다.
고정밀 전자유량계는 다음과 같은 정확도를 달성합니다. 판독값의 ±0.2% 전체 작동 범위에서 일부 모델은 특정 파이프 크기 및 흐름 조건에 대해 ±0.15% 등급을 받았습니다. 이는 표준 전자기 유량계의 경우 ±0.5%, 오리피스 플레이트의 경우 ±1%~3%와 비교됩니다. 장기 드리프트는 일반적으로 다음보다 작습니다. 연 0.1% 이는 오늘 교정된 미터가 이후에도 명시된 정확도 사양 내에 있음을 의미합니다. 5년 연속 운영 대부분의 응용 분야에서 재보정 없이.
예. 위생 등급 전자기 유량계는 식품, 음료 및 제약 응용 분야용으로 특별히 제작되었습니다. 이 제품은 3A 또는 EHEDG 인증 설계, 박테리아 성장을 위한 틈새가 없는 매끄러운 PTFE 또는 전해연마 스테인리스강 라이너, CIP(Clean-in-Place) 및 SIP(Sterilize-in-Place) 절차를 허용하는 위생적인 3중 클램프 또는 SMS 연결이 특징입니다. 일반적인 식품 응용 분야에는 우유, 주스, 맥주, 와인, 토마토 제품, 액상 계란, 식용유 및 액상 설탕이 포함됩니다. PTFE 라이너는 CIP 사이클에 사용되는 수산화나트륨 및 질산과 같은 세척제와도 호환됩니다.
깨끗한 물 또는 비마모성 화학 서비스에서 잘 지정된 전자기 유량계는 내부 유지 관리 없이 작동할 수 있습니다. 15~25세 . 가장 일반적인 고장 모드는 전극 코팅(올바른 재료 선택 및 주기적인 청소로 방지 가능), 화학적 공격으로 인한 라이너 성능 저하(올바른 라이너 사양으로 방지 가능) 및 트랜스미터 전자 장치 고장(일반적으로 10~20년 후)입니다. 연마성 슬러리 서비스에서 라이너 마모는 서비스 수명을 다음으로 제한합니다. 3~10년 입자 크기, 농도 및 속도에 따라 다릅니다. 세라믹 라이너는 이러한 조건에서 가장 오래 지속됩니다.
전자기 유량계는 측정합니다 체적 유량 (초당 리터, 시간당 입방미터, 분당 갤런 등)을 유도된 전압 신호에서 직접 측정합니다. 이는 본질적으로 질량 흐름을 측정하지 않습니다. 질량 유량을 얻으려면 체적 판독값에 유체 밀도를 곱해야 하며, 이는 농도계를 사용하여 별도로 측정하거나 트랜스미터 구성에 상수로 입력해야 합니다. 질량 유량 정확도가 요구되는 공정 제어 응용 분야의 경우 코리올리스 질량 유량계는 훨씬 더 높은 비용과 설치 조건에 대한 민감도를 높여 질량을 직접 측정합니다.
깨끗한 서비스에서 연간 유지 관리는 라이너와 전극의 코팅이나 손상 여부를 육안으로 검사(계획된 종료 중에 플랜지를 열어 수행), 접지 저항 확인, 트랜스미터 출력이 클램프형 초음파 측정기와 같은 독립적인 유량 검사와 일치하는지 확인하는 것으로 구성됩니다. 코팅이 발견되면 부드러운 천과 약산성 용액(라이너와 호환되는 경우)을 사용하여 전극을 청소하면 측정 정확도가 복원됩니다. 교정 확인은 일반적으로 다음과 같은 경우에 필요합니다. 5년 표준 애플리케이션 및 모든 2년 상거래 설치용. 윤활, 씰 교체 또는 로터 서비스가 필요하지 않습니다.
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