까다로운 공정 조건에 대한 유량 측정 솔루션의 기술 분석
고압 유량계는 일반적으로 100bar를 초과하고 극한 응용 분야에서는 1,000bar까지 확장되는 높은 압력에서 작동하는 시스템에서 유체 유량을 측정하도록 설계된 특수 계측기입니다. 이러한 장치는 석유 및 가스 생산, 화학 처리, 발전 및 정확한 유량 측정이 공정 제어, 안전 및 재정 계량에 필수적인 급수 시스템에서 중요한 역할을 합니다. 표준 유량계와 달리 고압 변형은 기계적 응력 하에서 정확성과 신뢰성을 유지하기 위해 강화된 재료, 특수 씰 및 압력 보상 설계를 통합합니다. 이러한 계측기의 개발은 특히 고압 천연 가스 전송 및 수압 파쇄 작업에서 극한 작동 조건에서 정확한 측정을 위한 증가하는 산업적 요구 사항을 해결합니다.
여러 측정 기술이 고압 응용 분야에 사용되며, 각 기술은 고유한 작동 원리와 성능 특성을 가지고 있습니다. 고압 가스 터빈 유량계와 같은 터빈 유량계는 회전 속도가 유속과 직접적으로 상관 관계가 있는 자유롭게 회전하는 터빈 휠을 사용합니다. 이러한 계측기는 깨끗한 가스 및 액체 서비스에 대해 우수한 정확도(±0.5% ~ ±1.0%)를 나타냅니다. 용적형 유량계는 회전 기어 또는 피스톤 사이에서 알려진 부피를 반복적으로 가두고 방출하여 유체 부피를 측정하여 점성 유체에서도 높은 정밀도를 유지합니다. 차압 유량계는 오리피스 플레이트, 벤투리 튜브 또는 유량 노즐과 같은 1차 요소에서 압력 강하를 측정하여 유량을 추론하여 최대 40MPa의 극한 압력에 대한 단순성과 신뢰성을 제공합니다. 코리올리 질량 유량계는 압력 및 온도 변화의 영향을 받지 않는 직접적인 질량 유량 측정을 제공하여 측정 불확실성을 최소화해야 하는 관리 이전에 이상적입니다.
고압 서비스용 유량계를 설계하려면 재료 선택, 압력 유지 및 밀봉 기술에 주의를 기울여야 합니다. 압력 등급은 일반적으로 ASME 또는 DIN 표준을 따르며, 최대 작동 압력에 대해 플랜지, 볼트 및 개스킷이 지정됩니다. 본체 재료에는 일반적으로 스테인리스강(316/304), 듀플렉스 스테인리스강 및 부식성 서비스용 특수 합금이 포함됩니다. 계측기 성능은 정확도(일반적으로 속도의 ±0.1% ~ ±1.0%), 가변성(코리올리 미터의 경우 최대 100:1), 압력 손실 고려 사항 및 턴다운 비율로 특징지어집니다. 고압 터빈 유량계는 증가된 유체 힘을 견디기 위해 강화된 베어링과 샤프트를 통합하는 반면, 압력 유발 오류를 최소화하기 위해 로터 역학 및 블레이드 설계에 특별한 주의를 기울입니다. 가스 응용 분야의 경우 가스 압축성이 압력에 따라 크게 달라지므로 밀도 보정이 중요해지며, 정확한 부피 대 질량 유량 변환을 위해 통합 온도 및 압력 센서가 필요합니다.
석유 및 가스 생산에서 고압 유량계는 저수지 무결성을 유지하기 위해 압력이 300bar에 도달하는 향상된 오일 회수를 위한 주입수를 모니터링합니다. 천연 가스 전송 파이프라인은 일반적으로 70~100bar의 작동 압력에서 유통 터미널에서 관리 이전을 위해 고압 가스 터빈 유량계를 사용합니다. 화학 처리 응용 분야에는 반응기 공급 모니터링 및 고압 중합 공정이 포함되며, 여기서 유량계는 높은 압력과 공격적인 매체를 모두 견뎌야 합니다. 발전소는 보일러 급수 측정을 위해 이러한 계측기를 사용하고, 유압 시스템은 고압 유체 동력 회로를 모니터링하는 데 사용합니다. 새로운 응용 분야에는 150bar를 초과하는 압력에서 지질 형성에 초임계 CO₂를 주입하는 탄소 포집 및 저장 시스템이 포함됩니다.
적절한 선택에는 공정 유체 특성, 압력 및 온도 범위, 유량 가변성 및 정확도 요구 사항을 평가해야 합니다. 가스 응용 분야의 경우 터빈 및 차압 유량계가 지배적이며, 코리올리 미터는 액체 및 슬러리 서비스에서 뛰어납니다. 설치 고려 사항에는 상류/하류 직선 파이프 요구 사항, 진동 격리 및 열팽창 관리가 포함됩니다. 기계적 변형으로 인해 미터 팩터가 압력에 따라 이동할 수 있으므로 고정밀 응용 분야의 경우 작동 압력에서 보정이 필수적입니다. 최신 고압 유량계는 원격 구성 및 진단을 위해 디지털 통신 프로토콜(HART, Foundation Fieldbus, PROFIBUS)을 점점 더 많이 통합하여 중요한 공정에서 가동 중지 시간을 줄이는 예측 유지 관리 전략을 가능하게 합니다.
고압 유량계는 재료 과학, 디지털 신호 처리 및 진단 기능의 개선과 함께 계속 발전하고 있습니다. 스마트 기술과 자체 검증 기능의 통합은 극한 조건에서 안정적인 측정에 대한 증가하는 요구를 해결하여 공정 산업 전반에서 더 안전하고 효율적인 운영을 지원합니다. 산업 공정이 효율성 향상을 위해 더 높은 압력으로 추진됨에 따라 유량 측정 기술은 이러한 까다로운 요구 사항을 충족하기 위해 계속 발전할 것입니다.
담당자: Ms. Caroline Chan
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