수위유량계

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Ⅰ. 수위계(Water Gauge) 

contents_img 수위계란?

   o 저수지, 배수지 등의 수위를 측정하는 계기로 접촉식과 비접촉식이 있으며 액위측정계라고도 한다. 접촉식에는 투입식, 차압식, 
정전용량식, 플로트식 등이 있으며, 비접촉식에는 초음파식이 있다.

   o 수위계는 정수처리 공정에서 재고관리 및 펌프 기동 관리 등에 사용되며, 유량, 압력 측정과 함께 감시, 제어 등 운영관리상 중요한
요소 이
다.

   o 수위계는 유량관리 및 수위에 따른 펌프 등 기계시설과 연동되는 요소로 선정시에는 초기투지비용보다 유지관리성을 고려하여 
    선정하여야 한다. 특히 취급 액체의 부식성, 온도, 수증기 발생 등을 고려하여 정확성이 높은 기종 및 제품을 선정하여야 한다.

 

contents_img 수위계의 종류

 

① 초음파식 수위계

② 플로트식 수위계

③ 기계식 수위계

④ 전극식 수위계

③ 차압식 수위계

⑥ 투입식 수위계

⑦ 정전용량식 수위계 

 

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contents_img 종류별 특징

  1) 초음파식 수위계

    o 음원에서 발사된 Pulse 음파가 액면에서 반사되어 되돌아오는 시간을 측정하여 수위를 측정한다.

    o 초음파식은 비접촉식으로 화공 약품, 해수, 하천, 댐 및 물, 기름 탱크뿐만 아니라 배수, 폐수, 정화조 등의 수위 측정 및 제어에 사용된다.

 

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(초음파식 수위계

  2) 플로트식 수위계

가장 오래된 형식으로 구조가 간단하고 설치에 커다란 설비를 필요로 하지 않는 점과 각종 신호변환기의 조합이 쉬워 현재도 널리 이용되고 있으며 전기식과 기계식이 있다.

 

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(플로트식 수위계)

  

  3) 기계식 수위계

   o 기계식 수위계는 와이어에 플로트가 매달려 있는 형식으로 수위에 따라 드럼에 와이어가 감기는 힘과 플로트에 가해지는 부력이 
     평행상태를 기본으로 하는 형식으로 구조가 간단하여 유지관리가 쉽다.

    o 액면에 의한 수주압력을 차압계를 이용하여 측정하는 원리로 차압계에는 정전용량식 및 다이아프램식 차압계 등이 있다.

    o 광범위한 액면 변화를 연속적으로 측정할 수 있으나, 검출기 설치 장소에 제약이 있다.

 

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(기계식 수위계)

 

    o 기계식 수위계는 무동력으로 간편하나, 겨울철 Spring 이 동결되어 작동이 안되는 단점이 있음으로 주의를 기해야 한다.

    o 동결은 겨울철 배수지 수분이 스프링 드럼이 있는 헤드로 유입되면서 얼어 붙는데, 그 온도는 그리 낮자 않은 영도시 근처에서

    종종 발생하여 오동작을 유발 시키는 단점이 있다.

 

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(기계식 수위계 내부 스프링 드럼과 와이어 드럼)

 

  4) 전극식 수위계

   o 전극식 수위계는 전극봉에 물이 닿을 때의 전도도를 이용하는 센서로 레벨 콘트롤러와 함께 사용하며 탱크의 상단부에 후렌지 혹은 나사식으로 설치하여 HH, H, L , LL 등 최대 4 포인트의 수위접점출력을 얻을 수 있으며 콘트롤러를 적절하게 선택하여 펌프 등의 기계시설과 연동 운영시킨다.

  5) 차압식 수위계

   o 액면에 의한 수주압력을 차압계를 이용하여 측정하는 원리로 차압계에는 정전용량식 및 다이아프램식 차압계 등이 있다.

   o 광범위한 액면 변화를 연속적으로 측정할 수 있으나, 검출기 설치 장소에 제약이 있다.

 

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(Pressure Sensor)

 

  6) 투입식 수위계

    o 투입식 수위계의 원리는 차압식과 동일하다. 접액 다이아프랜을 액중에 설치하고 액봉 모세관으로 액압을 본체로 이끌어 가상압과의 차압으로 액압을 측정 수위를 산출하는 형식이다.  

  5) 정전용량식 수위계

    o 정전용량식은 액체 중에 전극을 삽입하고 삽입된 전극과 탱크벽 또는 액간의 정전용량이 액면의 높이에 비례하는 성질을 이용하여 수위를 측정하는 계기이다.

    o 도전성 또는 비도전성 유체뿐만 아니라 휘발성분위기에도 적용이 가능하다.

    o 구조가 견고하고 가동부가 없어 보수가 용이하나, 전극에 오염물질 부착이 있는 경우 오차 원인이 된다.

※ 정전용량(Electrostatic capacity)이란 유전체의 전하 축적능력을 표시하는 값으로 콘덴서(축전기) 용량을 나타낼 때 사용된다.

 

Ⅱ. 유량계(Flow Meter)

 

contents_img 유량계란?

 

   o 유량계란 액체 또는 기체의 유량을 측정하는 계기로 유량을 직접 측정하는 것은 어렵기 때문에 유체 흐름에 따른 물리량 변화, 유체 흐름에 따른 전기적 현상 등을 기초로 평균유속을 측정하여 간접적인 유량을 산출하는 형식이다. 일반적으로 유량산출에는 산출된 평균유속을 연속방정식(Q=CAV)에 적용하여 유량이 산출되어 진다. (Q: 유량(㎥/S), C : 유량계수, A : 단면적(㎡), V : 평균유속)

   o 상수도에서의 유량계는 생산량의 기초 자료인 송수량 산출, 단위급수구역별 급수량 산출 등을 위하여 공급관망에 설치되어 효율적인 유지관리를 목적으로 이용한다.

     • 유량계는 한번 설치되면 장기간 사용됨에 따라 유지관리성, 현장 여건 등을 고려하여 선정하여야 한다.

     • 또한, 400mm 이상의 대구경은 초음파 유량계, 그 이하 관경은 전자식 유량계가 경제적이고 유지관리가 편리한 것으로 알려져 있다.

   ※ 상수도의 경우 수용가에 공급량을 계량하는 계기의 법정용어는 수도미터(Water Meter)이며 호칭지름이 350mm 이하인 것에 한정하고

       있으며, 규격에 따라 15-50mm는 나사식, 65-350mm 플랜지식 이음 형식이다. (계량에 관한 법률시행령 별표9)

     • 반면, 도수, 송수, 배수, 급수관에 설치하여 유량제어, 유수률 제고 등에 이용되는 계기는 유량계로 통일하고 있으며, 기능면에서는

       수도미터와 거의 동일하나, 규격면에서 보면 수도미터보다 대구경이 많은 특징을 가지고 있다.

 

♣ 유량계 선정시 고려사항

① 사용목적 : 제어용(정수장의 유입 및 유출), 감시용(여과 유량 등)

② 측정의 정도

③ 유량 측정 장소(수로, 관로)

④ 유량 측정 형태(순간량, 적산량)

⑤ 유량 측정 범위

⑥ 수리적 상황(손실수두)

⑦ 감시방법(현장감시, 원거리감시)

⑧ 유량 측정 대상 수질(원수, 정수, 슬러지 등)

⑨ 보수 점검의 난이성 등

 

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(여러종류의 유량계)

 

contents_img 유량계 종류

 

   o 측정방식, 즉 평균유속 산출 방식에 따른 분류 

       ① 전자식 유량계(Electromagnetic Flow Meter)

       ② 초음파식 유량계(Ultrasonic Flow Meter)

       ③ 차압식 유량계 (Differential Pressure Flow Meter) : Orifice, Venturi, Nozzle Type 등

       ④ 용적식 유량계 (Positive Displacement Flow Meter)

       ⑤ 면적식 유량계(Area Flow Meter) : Rota Meter, 플로트형, 피스톤형 등

       ⑥ 터빈 유량계(Turbine Flow Meter)

       ⑦ 와류 유량계(Vortex Shedding Flow Meter)

       ⑧ 질량 유량계(Mass Flow Meter)

       ⑨ 가변면적 유량계(Variable Area Flow Meter, Rorameter)

       ⑩ 개수로 유량계(Open Channel Flow Meter) : 웨어, 파샬플륨식 등

 

   ※ 수도미터 측정방식에 따른 분류별 특징 (유속식=추측식, 용적식=실측식)

         유속식 : 추측식으로 흐르는 물의 유속을 임펠러의 회전속도, 초음파관단면 축소에 의한 속도수두차 등에 의하여 계량
             하는 형식으로 
국내 사용 수도미터 대부분 차지한다.

            접선류임펠러식수도미터 : 계량실내에 장치된 임펠러가 그 접선방향으로부터 물의 흐름에 의하여 회전하면서 통과수량
               을 적산 표시하는 구조이다. (
단갑식과복갑식, 건식과 습식)

            축류임펠러식수도미터 수직 월트만식, 수평 월트만식, 더블터빈

            벤튜리관 분류관식 : 대유량용, 공장 등의 수량관리에 많이 적용된다. 

            바이패스식수도미터: 유량 측정 폭이 큰 경우, 병원, 학교 등에 많이 적용됨 

            복합식수도미터

            전자기식 수도미터

            초음파식수도미터:  단회선초음파식, 다회선초음파식

        용적식 : 실측식으로 됫박으로 물의 부피를 측정하여 계량하는 형식이다.

     

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(접선류임펠러식수도미터)

 

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